專利名稱：轎車b柱高強(qiáng)度板冷拉伸成型模具及工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料成型加工技術(shù)，涉及金屬材料、汽車制造、機(jī)械制造、金屬材料精 密塑性成型等學(xué)科。
背景技術(shù)：
輕量化、節(jié)能、環(huán)保和安全是當(dāng)今汽車技術(shù)的重要發(fā)展方向。材料及其相關(guān)應(yīng)用技術(shù)是 汽車工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的重要內(nèi)容和物質(zhì)基礎(chǔ)。輕量化材料和相關(guān)的應(yīng)用技術(shù)在汽車上的應(yīng)用是 降低汽車排放、提高燃油經(jīng)濟(jì)性的最有效措施之一。高強(qiáng)鋼板具有強(qiáng)度高、成型性能好、能 量吸收率高、初始加工硬化速率高和防撞凹性能好等綜合優(yōu)勢，迅速發(fā)展為汽車制造中應(yīng)用 前景最為看好的輕量化材料之一。髙強(qiáng)鋼是在低碳鋼中添加少量的鈮或鈦等合金元素，使其 與碳、氮等元素形成碳化物、氮化物并在鐵素體基體上析出從而提高鋼的強(qiáng)度。因此，高強(qiáng) 鋼板具有高塑性應(yīng)變比值(r^1.4)、低屈服強(qiáng)度和良好的延伸性。隨著高強(qiáng)鋼板在車身中的 廣泛應(yīng)用，精密塑性成型制造技術(shù)問題日益突出。這是因?yàn)椴牧系膹?qiáng)度越高，精密塑性成型 后零件的回彈越大，防止這種成型缺陷的技術(shù)難度也就越大。
為了解決高強(qiáng)鋼板在精密成型制造過程中的回彈， 一些研究人員通過對模具的設(shè)計(jì)，為 補(bǔ)償沖壓導(dǎo)致的板材變形后的回彈，確保部件能按所設(shè)計(jì)要求沖壓成型，基于板材彈塑性大 應(yīng)變結(jié)構(gòu)特征與應(yīng)力平衡修正的動力半顯示速度迭代格式，采用大型有限元方程組雙分解計(jì) 算，對部件模具曲面型腔進(jìn)行修正。該技術(shù)對簡單的高強(qiáng)鋼板沖壓部件有一定的效果，對復(fù) 雜的高強(qiáng)鋼板沖壓部件在工藝上較難實(shí)現(xiàn)。
轎車B柱結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，是轎車車身重要組成部件，在車身中起到支撐頂蓋聯(lián)接后車門 及前車門鎖和緊固安全帶作用，發(fā)生撞車時能夠抵制側(cè)撞所帶來的危險(xiǎn)，保證人身安全；同 時還具有車門自鎖的安全保護(hù)裝置，起到防盜作用和密封作用。為達(dá)到側(cè)撞指標(biāo)要求，各汽 車主機(jī)生產(chǎn)廠家要求汽車零部件生產(chǎn)廠家采用B340LA等高強(qiáng)度鋼板制造轎車B柱。目前， 轎車B柱均是采用了熱成型工藝制造。金屬板料熱沖壓成型技術(shù)是指將金屬板料加熱到 800 90(TC用專用機(jī)械器具放到成型模具中，由專用壓機(jī)實(shí)現(xiàn)熱壓金屬板件成型后，由模具 中的冷卻介質(zhì)把制件的溫度降至20(TC左右，冷卻時間控制在30秒鐘之內(nèi)然后取出制件， 從而完成一個工序循環(huán)。與板料冷沖壓成型技術(shù)相比，板料的熱沖壓成型具有塑性好、成型 極限高、易于成型等優(yōu)點(diǎn)。金屬板料熱沖壓成型的缺點(diǎn)是成型工藝復(fù)雜，工作效率低，成 本較高，需要通過造價昂貴專用設(shè)備將板料經(jīng)過高溫加熱、介質(zhì)循環(huán)冷卻且通過復(fù)雜性較高不易維護(hù)的工裝才能成形，這樣就大大地增加了能耗，浪費(fèi)資源，并且形成一定的污染源。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種轎車B柱高強(qiáng)度板冷拉伸成型模具及工藝，以有效的解決高 強(qiáng)鋼板在精密成型制造過程中的回彈技術(shù)難題。
本發(fā)明的上述目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，結(jié)合
如下
一種轎車B柱高強(qiáng)度板冷拉伸成型模具，主要由凹模3、凸模7和壓邊圈5組成，所述 的凹模3和凸模7分別固定在上模座4和下模座8上，凹模3上融結(jié)TD覆層，所述的壓邊 圈5的底部由裝在下模座8上氮?dú)鈴椈?支撐，并與凸模7滑動配合。
所述的TD模具表面超硬化處理是采用金屬碳化物擴(kuò)散覆層TD原理，是在一定的處理 溫度下將工件置于硼砂熔鹽及其特種介質(zhì)中，通過特種烙鹽中的金屬原子和工件中的碳、氮 原子產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，擴(kuò)散在工件表面而形成一層幾微米至二十余微米的釩、鈮、鉻、鈦等金 屬碳化層。
一種轎車B柱高強(qiáng)度板冷拉伸成型工藝，包括以下具體步驟-a落工藝料片。
b產(chǎn)品的預(yù)成形，將落下的料片放在預(yù)成形模具中，通過機(jī)械壓力機(jī)對成 形模具加壓力，使產(chǎn)品達(dá)到預(yù)成形狀態(tài)。
c通過對預(yù)成形狀態(tài)下的工序件進(jìn)行反拉伸，實(shí)現(xiàn)R角成型。
d對反拉伸后的工序件進(jìn)行修邊沖孔。
e最后將修邊沖孔后的工序件對R角及形面整形。
邁騰、速騰和捷達(dá)A2型等轎車的B柱加強(qiáng)板均采用B340LA材料制造。B340LA高強(qiáng)鋼 板材料沖壓成型性能分析B340LA高強(qiáng)鋼板材硬度髙，拉伸性能差，回彈量不易控制，只 適用于成型彎曲曲率半徑較大的部件，且不適于冷壓制復(fù)雜型面的產(chǎn)品。轎車B柱產(chǎn)品成型 工藝分析該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成型曲率R角僅為R6、 R8，局部成型時易出現(xiàn)裂紋等產(chǎn)品缺 陷。根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，材料的特殊特性，在產(chǎn)品成型設(shè)計(jì)上，沖壓工藝采用預(yù)成型反拉伸工藝 保證材料的成型性能。本發(fā)明選擇在成型模具設(shè)計(jì)上采用氮?dú)鈴椈裳b置實(shí)現(xiàn)拉伸壓力平穩(wěn)， 防止板材在變形中局部受力過大出現(xiàn)斷裂、起皺的現(xiàn)象。另外采用模具成型型面TD覆層表 面處理技術(shù)，將TD材料和模具基體經(jīng)過高溫加熱，使TD材料能夠完全和模具基體融結(jié)在一 起，增加模具表面的光潔度和耐磨性，保證板材成型過程中的合理流動性，使金屬板材能夠 均勻地流動到模具型腔的每一個部位。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
對于本發(fā)明的高強(qiáng)度板冷拉伸成型的工藝優(yōu)點(diǎn)是
(1)成型工藝較熱成型工藝簡單，冷成型不需要加熱和過多的輔助設(shè)備，工作效率高，
成本較低；(2) 氮?dú)鈴椈墒菍Ⅲ{壓氮?dú)獬淙朊芊馊萜鲀?nèi)，通過髙壓氮?dú)獾膲嚎s和膨脹，獲得一定 的彈壓力。該裝置具有體積小、彈力大、行程大、壓力恒定、便于整個工作面均勻平穩(wěn)運(yùn) 動使材料能夠均勻流動、無須預(yù)壓行程；
(3) 冷成型不需要加熱和循環(huán)水，可以節(jié)約能耗，減少環(huán)境污染。 本發(fā)明獲得最佳性能指標(biāo)是通過預(yù)成形反拉伸工藝解決了成型R角僅為R6、
R8局部成形時易出現(xiàn)裂紋、縮徑等產(chǎn)品缺陷。通過對制件檢測R角部位材料變薄率達(dá)到85M 以上，材料成型回彈量控制在0.1mm之內(nèi)。
圖1是本發(fā)明轎車B柱冷拉伸成型前狀態(tài)剖面視圖。
圖2是本發(fā)明轎車B柱冷拉伸成型凹模、壓邊圈及凸模將金屬料片剛好壓緊的剖面視圖。 圖3是轎車B柱本發(fā)明冷拉伸成型之后剛要脫離時的剖面視圖。
圖中1.TD覆層2.金屬料片3.凹模4.上模座5.壓邊圈6.氮?dú)鈴椈?7. 凸模8.下模座
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖所示實(shí)施例，進(jìn)一步說明本發(fā)明的具體內(nèi)容及其工作過程。 轎車B柱高強(qiáng)度板冷拉伸成型結(jié)構(gòu)，主要由凸模7、凹模3、壓邊圈5和氮?dú)鈴椈?所 組成，TD覆層1融結(jié)在凹模3上，凸模7固定在下模座8上；凹模3固定在上模座4上； 壓邊圈5聯(lián)結(jié)在下模座8上并和凸模7滑動配合。壓邊圈5的底部由裝在下模座8上氮?dú)鈴?簧6支撐。
參閱圖1所示本發(fā)明轎車B柱高強(qiáng)度板冷拉伸成型模具主要由TD覆層1、凹模3、上模 座4、壓邊圈5、氮?dú)鈴椈?、凸模7、下模座8以及退料螺釘和連接螺釘?shù)葮?gòu)成。其中凹模 3通過連接螺釘將其固定于上模座4上；壓邊圈5通過退料螺釘和下模座8相連，并和凸模 7產(chǎn)生滑動配合，底部由氮?dú)鈴椈?支撐做上下往復(fù)運(yùn)動；氮?dú)鈴椈?靠連接螺釘固定于下 模座8上；凸模7通過連接螺釘將其固定于下模座8上。
壓邊圈5在氮?dú)鈴椈?的彈壓力頂起，平穩(wěn)狀態(tài)下，把金屬板料片2放入壓邊圈5上， 如圖1所示，凹模3在外力壓力機(jī)作用下向下移動與金屬料片2接觸，進(jìn)一步下移，在氮?dú)?彈簧6的支撐工作壓力與外力壓力機(jī)的工作壓力作用下，凹模3和壓邊圈5將金屬料片2夾 緊，參閱圖2，凹模3繼續(xù)下移與凸模7接觸，再進(jìn)一步下移逐步使金屬料片2達(dá)到預(yù)成型 反拉伸狀態(tài)，參閱圖3所示。該轎車B柱高強(qiáng)度板預(yù)成型反拉伸時，圖1 —圖2—圖3為一 個工作循環(huán)，當(dāng)處于圖3狀態(tài)時，完成B柱高強(qiáng)度板預(yù)成型反拉伸，撤銷凹模3的外力，壓 邊圈5將在氮?dú)鈴椈?的作用下回到圖1狀態(tài)。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的具體工藝流程是 (1)落工藝料片。(2) 產(chǎn)品的預(yù)成形，將落下的料片放在預(yù)成形模具中，通過機(jī)械壓力機(jī)對 成形模具加壓力，使產(chǎn)品達(dá)到預(yù)成形狀態(tài)。
(3) 通過對預(yù)成形狀態(tài)下的工序件進(jìn)行反拉伸(一般板件成型拉伸工藝是 由凸模為成形型面基準(zhǔn)一次或多次延同一方向拉伸而獲得所需產(chǎn)品的形狀和幾
何尺寸；而本發(fā)明工藝是采取材料在成形過程中，根據(jù)材料的特殊特性，通過 預(yù)成形，將材料控制在不穩(wěn)定的彈性變形區(qū)域，然后進(jìn)行反向拉伸，使材料達(dá)
到穩(wěn)定的塑性變形狀態(tài)，從而獲得理想形狀和幾何尺寸)，實(shí)現(xiàn)R角成型。
(4) 對反拉伸后的工序件進(jìn)行修邊沖孔。
(5) 最后將修邊沖孔后的工序件對R角及形面整形。
本發(fā)明獲得最佳性能指標(biāo)是通過預(yù)成形反拉伸工藝解決了成型R角僅為R6、 R8局部成形時易出現(xiàn)裂紋、縮徑等產(chǎn)品缺陷。通過對制件檢測R角部位材料變薄率達(dá)到85M 以上，材料成形回彈量控制在0.1ram之內(nèi)。
本發(fā)明的轎車B柱高強(qiáng)度板成型模具及工藝技術(shù)可以應(yīng)用于每一款車型的B柱上。
權(quán)利要求
1、一種轎車B柱高強(qiáng)度板冷拉伸成型模具，主要由凹模(3)、凸模(7)和壓邊圈(5)組成，其特征在于，所述的凹模(3)和凸模(7)分別固定在上模座(4)和下模座(8)上，凹模(3)上融結(jié)TD覆層，所述的壓邊圈(5)的底部由裝在下模座(8)上氮?dú)鈴椈?6)支撐，并與凸模(7)滑動配合。
2、 一種轎車B柱髙強(qiáng)度板冷拉伸成型工藝，其特征在于包括以下具體步驟a) 落工藝料片；b) 產(chǎn)品的預(yù)成形，將落下的工藝料片放在預(yù)成形模具中，通過機(jī)械壓力機(jī) 對成形模具加壓力，使產(chǎn)品達(dá)到預(yù)成形狀態(tài)；c) 通過對預(yù)成形狀態(tài)下的工序件進(jìn)行反拉伸，實(shí)現(xiàn)R角成型；d) 對反拉伸后的工序件進(jìn)行修邊沖孔；e) 最后將修邊沖孔后的工序件對R角及形面整形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種轎車B柱高強(qiáng)度板冷拉伸成型模具及工藝，屬于金屬材料成型加工技術(shù)。其目的在于提供一種以有效的解決高強(qiáng)鋼板在精密成型制造過程中的回彈技術(shù)難題。模具主要由凹模(3)、凸模(7)和壓邊圈(5)組成，所述的凹模(3)和凸模(7)分別固定在上模座(4)和下模座(8)上，凹模(3)上融結(jié)TD覆層，所述的壓邊圈(5)的底部由裝在下模座(8)上氮?dú)鈴椈?6)支撐，并與凸模(7)滑動配合。其工藝步驟a)落工藝料片；b)產(chǎn)品的預(yù)成形；c)通過對預(yù)成形狀態(tài)下的工序件進(jìn)行反拉伸，實(shí)現(xiàn)R角成型；d)對反拉伸后的工序件進(jìn)行修邊沖孔；e)最后將修邊沖孔后的工序件對R角及形面整形。
文檔編號B21D37/00GK101491819SQ20091006662
公開日2009年7月29日 申請日期2009年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月12日
發(fā)明者姚漢偉, 白大成, 蔣志巖, 趙金武, 陳建和, 韓秀虹, 馬雙斌, 黃京生 申請人:長春三友汽車部件制造有限公司