一种帽形件渐进折弯成形方法技术

一种帽形件渐进折弯成形方法，通过简单模具配合以板料折弯机完成多段圆弧的复杂帽形零件成形：将多段圆弧的复杂帽形零件的各段圆弧展开成平板，以确定平板毛坯尺寸，根据毛坯尺寸建立三维模型，以圆弧为基准划分区域。对多段圆弧的复杂帽形零件成形过程进行数值模拟，先渐进折弯两侧圆弧，再折弯中间圆弧，最后折弯各段区域的分界线，根据模拟结果确定折弯过程中每一道次的板料的进给量和凸模下压量。本发明专利技术使得成形的帽形件各部分厚度基本一致，可以很好的保证成形零件的表面质量和成形精度。并且控制变形的过程简单，具有成本低、周期短的特点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，通过简单模具配合以板料折弯机完成多段圆弧的复杂帽形零件成形：将多段圆弧的复杂帽形零件的各段圆弧展开成平板，以确定平板毛坯尺寸，根据毛坯尺寸建立三维模型，以圆弧为基准划分区域。对多段圆弧的复杂帽形零件成形过程进行数值模拟，先渐进折弯两侧圆弧，再折弯中间圆弧，最后折弯各段区域的分界线，根据模拟结果确定折弯过程中每一道次的板料的进给量和凸模下压量。本专利技术使得成形的帽形件各部分厚度基本一致，可以很好的保证成形零件的表面质量和成形精度。并且控制变形的过程简单，具有成本低、周期短的特点。【专利说明】
本专利技术涉及帽形薄板件成形
，具体是及模具。
技术介绍
帽形截面的零件广泛用于汽车及导弹工业中，此类构件通常是在常温下通过模具弯曲板料来进行冲压成形，由于帽形截面冲压件的截面几何形状特点以及冲压成形受力特点，卸载后截面的两侧壁会在底部圆角弯曲区域产生弹复，使侧壁绕底部圆角向外旋转，导致回弹量过大，一般通过减小凸模圆角半径，来控制帽形截面件的回弹量，但是当圆角半径小到某一范围后，继续减小圆角半径对回弹影响不再明显，还会引起开裂等其他缺陷，必须结合其他回弹控制方法以及反复修正模具型面来提高成形精度，减少回弹，同时，对于带多段圆弧的复杂帽形零件，往往需要多个模具或复合模具，另外，凸模和凹模的设计制造周期长，成本高，不适合于小批量零件及新产品原型的制造，并且一套模具只能对应一种零件，模具重复利用率低。吉林大学公开采用了冷冲压方法研究某型地铁碳钢车帽形侧立柱的成形工艺与模具，(谷浄巍，蔡中义，徐虹，张正林，张志强.帽形截面冷冲压件的回弹分析及补偿.清华大学学报(自然科学版)50(2)，2010)，文中研究了帽形截面冲压件反变形回弹补偿方法，进行回弹计算，分析了凸模圆角半径对截面回弹量的影响，确定最佳的凸模圆角半径，优化了压边力、凸模底部弦高、顶板背压力等工艺参数及回弹控制参数构件回弹量得到有效控制，精度达到设计要求，但是，这种方法存在如下缺点，首先，需要控制的影响参数很多，这就为具体生产过程增加了难度，需要反变形模具，模具复杂性提高，制造成本随之提高，另外，虽然控制了回弹，但冲压成形件底部圆角处因材料变薄会出现压痕甚至裂纹问题没有解决。因此，针对多段圆弧的复杂帽形薄板件采用渐进折弯成形，渐进折弯就是在传统的折弯成形的基础上，进行多道次折弯累加，逐渐进行圆弧逼近，达到零件所要求的弧度，通过控制每一道次的板料的进给量和凸模下压量来对其进行回弹补偿和修正，从而控制成形精度，最终得到准确的成形尺寸。
技术实现思路
为克服现有技术中存在的帽形薄板件冲压过程中弯曲回弹量大以及成形件底部圆角处因材料变薄会出现压痕甚至裂纹的不足，本专利技术提出了。本专利技术的具体过程是:第一步，确定凸模的下压量和板料的进给量。I确定板料的进给量。确定凸模的板料的进给量，取r/2作为板料的进给量，所述的r为凸模型面的半径。II根据公式(I)确定凸模的初始下压量凸模初始下压量与圆弧段半径关系如下:H=R H=S2CI)式中，H—代表凸模初始下压量。R—代表所要成形圆弧段的半径。a—凹模V形口宽度/2III确定板料的凸模的下压量。通过数值模拟确定板料的凸模的下压量。对得到的凸模初始下压量和板料的进给量进行数值模拟，提取节点数据并对该节点数据进行MATLAB数据拟合，判断拟合圆弧是否满足对待成形工件圆弧段半径的精度要求:若满足要求，则以此时有限元模型中的凸模初始下压量和板料的进给量作为成形时的凸模下压量和板料的进给量；若不满足要求，则根据凸模下压量增大时圆弧段半径减小，凸模下压量减小时圆弧段半径增大的规律，调整凸模下压量。所述MATLAB中所提取的节点数据包括帽形件两侧边处圆弧上的网格节点和帽形件对称中心处圆弧上的网格节点。第二步，在板料上确定折弯成形的进给控制线。根据有限元模拟结果得到的板料进给量和凸模下压量确定折弯过程中每一道次的板料的进给量和凸模下压量，在板料上画出板料进给方向上的进给控制线、圆弧段与竖直边的分界线和竖直边与圆弧段的分界线。所述确定折弯成形进给控制线的`具体过程是:I帽形件两侧的圆弧段的划线。根据设计的帽形件两侧的圆弧段的弧长，在板料的两侧完成该帽形件两侧的圆弧段的划线。划线时，在帽形件两侧边处各留出IOmm~15_的切边余量。以板料两侧边边线为基准，分别向板料中心移动，移动距离为留出的切边余量。在该处画出板料两侧边各自的第一条进给控制线。以所述板料两侧边各自的第一条控制线为起点，分别向板料中心移动，并在新的位置画出板料两侧边各自的第二条进给控制线。依此类推，依次完成板料两侧边的帽形件两侧圆弧段弧长的划线。所述划线中，相邻的两条进给控制线之间的间距为成形中板料的进给量。II圆弧与竖直边分界线的划线。分别以设计的帽形件两侧圆弧段的弧长中的最后一条进给控制线作为帽形件两侧圆弧与竖直边分界线的控制线。以得到的两侧圆弧与竖直边分界线的划线为基准，分别向板料中心移动，所移动的距离与设计的帽形件竖直边的长度相同。在此划线，得到两条帽形件竖直边与中间圆弧分界线的进给控制线。III帽形件中间圆弧段的划线。根据设计的帽形件中间圆弧段的弧长，在板料的中部完成该帽形件中间圆弧段的划线。具体是，分别以得到的帽形件竖直边与中间圆弧分界线的控制线为基准，向板料中心移动并在新的位置划线，得到两条帽形件对称中心处圆弧的第一条进给控制线；以所述两条帽形件对称中心处圆弧的第一条进给控制线为基准，继续向板料中心移动并在新的位置划线，得到两条帽形件对称中心处圆弧的第二条进给控制线；依此类推，依次完成板料帽形件中间圆弧段的划线。将完成划线后的板料安放到安装好的模具上。第三步，渐进折弯成形。启动折弯机进行渐进折弯成形。在进行渐进折弯时按照确定的下压量对板料控制线处进行折弯。进行折弯时，先分别折弯钛合金板两侧圆弧，再折该弯钛合金板中间圆弧。首先对钛合金板一侧的圆弧段折弯成形。按照该侧圆弧段中各进给控制线的编号顺序下压。凸模下压时，该凸模弧形顶点处与所下压的进给控制线重合。凸模下压，完成对第一条进给控制线处的折弯成形。完成第一条控制线折完后，板料进给，使凸模弧形顶点处与第二条进给控制线重合，凸模下压完成对第二条进给控制线处的折弯成形。依此方法，依次完成对该侧各进给控制线处的折弯成形。调整钛合金板方向，按照所述对钛合金板圆弧段折弯成形的方法，对钛合金板另一侧的圆弧段折弯成形。在上述对钛合金板两侧的圆弧段折弯成形中，凸模下压量为1.72mm,凸模向下的进给速度为0.1 mm/so当完成钛合金板两侧的圆弧段折弯成形后，对钛合金板中间圆弧段折弯成形。具体是:移动钛合金板，使凸模弧形顶点处与所述一侧竖直边与中间圆弧分界线处的进给控制线重合；所移动的距离为帽形件竖直边的长度。凸模下压，完成对该竖直边与中间圆弧分界线处的折弯成形。完成对所述竖直边与中间圆弧分界线处的折弯成形后，板料进给，使凸模弧形顶点处与钛合金板中间圆弧段第一条进给控制线重合，凸模下压完成对该进给控制线的折弯成形。板料进给，使凸模弧形顶点处与钛合金板中间圆弧段第二条进给控制线重合，凸模下压完成对该进给控制线处的折弯成形。依此方法，依次完成对钛合金板中间圆弧段各进给控制线处的折弯成形。当完成对钛合金板中间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种帽形件渐进折弯成形方法，其特征在于，具体过程是：第一步，确定凸模的下压量和板料的进给量；Ⅰ确定板料的进给量：确定凸模的板料的进给量，取r/2作为板料的进给量，所述的r为凸模型面的半径；Ⅱ根据公式（1）确定凸模的初始下压量凸模初始下压量与圆弧段半径关系如下：H=R-R2-a2---(1)式中，H—代表凸模初始下压量；R—代表所要成形圆弧段的半径；a—凹模V形口宽度/2Ⅲ确定板料的凸模的下压量；通过数值模拟确定板料的凸模的下压量；对得到的凸模初始下压量和板料的进给量进行数值模拟，提取节点数据并对该节点数据进行MATLAB数据拟合，判断拟合圆弧是否满足对待成形工件圆弧段半径的精度要求：若满足要求，则以此时有限元模型中的凸模初始下压量和板料的进给量作为成形时的凸模下压量和板料的进给量；若不满足要求，则根据凸模下压量增大时圆弧段半径减小，凸模下压量减小时圆弧段半径增大的规律，调整凸模下压量；第二步，在板料上确定折弯成形的进给控制线：根据有限元模拟结果得到的板料进给量和凸模下压量确定折弯过程中每一道次的板料的进给量和凸模下压量，在板料上画出板料进给方向上的进给控制线、圆弧段与竖直边的分界线以及竖直边与圆弧段的分界线；所述划线的具体过程是：Ⅰ帽形件两侧的圆弧段的划线；根据设计的帽形件两侧的圆弧段的弧长，在板料的两侧完成该帽形件两侧的圆弧段的划线；划线时，在帽形件两侧边处各留出10mm～15mm的切边余量；以板料两侧边边线为基准，分别向板料中心移动，移动距离为留出的切边余量；在该处画出板料两侧边各自的第一条进给控制线；以所述板料两侧边各自的第一条控制线为起点，分别向板料中心移动，并在新的位置画出板料两侧边各自的第二条进给控制线；依此类推，依次完成板料两侧边的帽形件两侧圆弧段弧长的划线；所述 划线中，相邻的两条进给控制线之间的间距为成形中板料的进给量；Ⅱ圆弧与竖直边分界线的划线；分别以设计的帽形件两侧圆弧段的弧长中的最后一条进给控制线作为帽形件两侧圆弧与竖直边分界线的控制线；以得到的两侧圆弧与竖直边分界线的划线为基准，分别向板料中心移动，所移动的距离与设计的帽形件竖直边的长度相同；在此划线，得到两条帽形件竖直边与中间圆弧分界线的进给控制线；Ⅲ帽形件中间圆弧段的划线；根据设计的帽形件中间圆弧段的弧长，在板料的中部完成该帽形件中间圆弧段的划线；具体是，分别以得到的帽形件竖直边与中间圆弧分界线的控制线为基准，向板料中心移动并在新的位置划线，得到两条帽形件对称中心处圆弧的第一条进给控制线；以所述两条帽形件对称中心处圆弧的第一条进给控制线为基准，继续向板料中心移动并在新的位置划线，得到两条帽形件对称中心处圆弧的第二条进给控制线；依此类推，依次完成板料帽形件中间圆弧段的划线；将完成划线后的板料安放到安装好的模具上；第三步，渐进折弯成形：在进行渐进折弯时按照确定的下压量对板料控制线处进行折弯；进行折弯时，先分别折弯钛合金板两侧圆弧，再折该弯钛合金板中间圆弧；首先对钛合金板一侧的圆弧段折弯成形；按照该侧圆弧段中各进给控制线的编号顺序下压；凸模下压时，该凸模弧形顶点处与所下压的进给控制线重合；凸模下压，完成对第一条进给控制线处的折弯成形；完成第一条控制线折完后，板料进给，使凸模弧形顶点处与第二条进给控制线重合，凸模下压完成对第二条进给控制线处的折弯成形；依此方法，依次完成对该侧各进给控制线处的折弯成形；调整钛合金板方向，按照所述对钛合金板圆弧段折弯成形的方法，对钛合金板另一侧的圆弧段折弯成形；在上述对钛合金板两侧的圆弧段折弯成形中，凸模下压量为1.72mm，凸模向下的进给速度为0.1mm/s；当完成钛合金板两侧的圆弧段折弯成形后，对钛合金板中间圆弧段折弯成形；具体是：移动钛合金板，使凸模弧形顶点处与所述一侧竖直边与中间圆弧分界线处的进给控制线重合；所移动的距离为帽形件竖直边的长度；凸模下压，完成对该竖直边与中间圆弧分界线处的折弯成形；完成对所述竖直边与中间圆弧分界线处的折弯成形 后，板料进给，使凸模弧形顶点处与钛合金板中间圆弧段第一条进给控制线重合，凸模下压完成对该进给控制线的折弯成形；板料进给，使凸模弧形顶点处与钛合金板中间圆弧段第二条进给控制线重合，凸模下压完成对该进给控制线处的折弯成形；依此方法，依次完成对钛合金板中间圆弧段各进给控制线处的折弯成形；当完成对钛合金板中间圆弧段各进给控制线处的折弯成形后，板料进给，使凸模弧形顶点处与钛合金板中间圆弧段的中间圆弧与竖直边分界线处的进给控制线重合；凸模下压，完成对该进给控制线的折弯成形；至此完成对帽形件的渐进折弯成形；在上述对钛合金板中间圆弧段折弯成形中，凸模下压量为2.83mm，凸模向下的进给速度为0.1mm/s；第四步，检测。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宝龙，王永军，陈华，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：