專利名稱：轎車b柱高強度板冷拉伸成型模具的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于金屬材料成型加工技術，涉及金屬材料、汽車制造、機械制造、金屬材 料精密塑性成型等學科。
背景技術：
輕量化、節(jié)能、環(huán)保和安全是當今汽車技術的重要發(fā)展方向。材料及其相關應用技術是 汽車工業(yè)技術創(chuàng)新的重要內容和物質基礎。輕量化材料和相關的應用技術在汽車上的應用是 降低汽車排放、提高燃油經濟性的最有效措施之一。高強鋼板具有強度高、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)展為汽車制造中應用 前景最為看好的輕量化材料之一。高強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度。因此，高強 鋼板具有高塑性應變比值(r^1.4)、低屈服強度和良好的延伸性。隨著高強鋼板在車身中的 廣泛應用，精密塑性成型制造技術問題日益突出。這是因為材料的強度越高，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難度也就越大。
為了解決高強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計，為 補償沖壓導致的板材變形后的回彈，確保部件能按所設計要求沖壓成型，基于板材彈塑性大 應變結構特征與應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 算，對部件模具曲面型腔進行修正。該技術對簡單的高強鋼板沖壓部件有一定的效果，對復 雜的高強鋼板沖壓部件在工藝上較難實現(xiàn)。
轎車B柱結構形狀復雜，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撞所帶來的危險，保證人身安全；同 時還具有車門自鎖的安全保護裝置，起到防盜作用和密封作用。為達到側撞指標要求，各汽 車主機生產廠家要求汽車零部件生產廠家釆用B340LA等高強度鋼板制造轎車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是指將金屬板料加熱到 800 900'C用專用機械器具放到成型模具中，由專用壓機實現(xiàn)熱壓金屬板件成型后，由模具 中的冷卻介質把制件的溫度降至20(TC左右，冷卻時間控制在30秒鐘之內然后取出制件， 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。金屬板料熱沖壓成型的缺點是成型工藝復雜，工作效率低，成 本較髙，需要通過造價昂貴專用設備將板料經過高溫加熱、介質循環(huán)冷卻且通過復雜性較高不易維護的工裝才能成形，這樣就大大地增加了能耗，浪費資源，并且形成一定的污染源。 發(fā)明內容
本實用新型的目的在于提供一種轎車B柱高強度板冷拉伸成型模具，以有效的解決高強 鋼板在精密成型制造過程中的回彈技術難題。
本實用新型的上述目的是這樣實現(xiàn)的，結合附圖說明如下
一種轎車B柱高強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TD覆層，所述的壓邊 圈5的底部由裝在下模座8上氮氣彈簧6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中，通過特種熔鹽中的金屬原子和工件中的碳、氮 原子產生化學反應，擴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產品的預成形，將落下的料片放在預成形模具中，通過機械壓力機對成 形模具加壓力，使產品達到預成形狀態(tài)。
c通過對預成形狀態(tài)下的工序件進行反拉伸，實現(xiàn)R角成型。
d對反拉伸后的工序件進行修邊沖孔。
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A2型等轎車的B柱加強板均采用B340LA材料制造。B340LA高強鋼 板材料沖壓成型性能分析B340LA高強鋼板材硬度高，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，且不適于冷壓制復雜型面的產品。轎車B柱產品成型 工藝分析該產品結構復雜，成型曲率R角僅為R6、 R8，局部成型時易出現(xiàn)裂紋等產品缺 陷。根據產品結構，材料的特殊特性，在產品成型設計上，沖壓工藝采用預成型反拉伸工藝 保證材料的成型性能。本實用新型選擇在成型模具設計上采用氮氣彈簧裝置實現(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，將TD材料和模具基體經過高溫加熱，使TD材料能夠完全和模具基體融結 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。
本實用新型具有以下優(yōu)點
對于本實用新型的高強度板冷拉伸成型的工藝優(yōu)點是
(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備，工作效率高，
成本較低；(2) 氮氣彈簧是將高壓氮氣充入密封容器內，通過高壓氮氣的壓縮和膨脹，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 動使材料能夠均勻流動、無須預壓行程；
(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。 本實用新型獲得最佳性能指標是通過預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、縮徑等產品缺陷。通過對制件檢測R角部位材料變薄率達 到85%以上，材料成型回彈量控制在0. lmra之內。
圖1是本實用新型轎車B柱冷拉伸成型前狀態(tài)剖面視圖。
圖2是本實用新型轎車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柱本實用新型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.氮氣彈簧 7. 凸模8.下模座
具體實施方式
以下結合附圖所示實施例，進一步說明本實用新型的具體內容及其工作過程。 轎車B柱高強度板冷拉伸成型結構，主要由凸模7、凹模3、壓邊圈5和氮氣彈簧6所 組成，TD覆層1融結在凹模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上氮氣彈 簧6支撐。
參閱圖1所示本實用新型轎車B柱高強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、氮氣彈簧6、凸模7、下模座8以及退料螺釘和連接螺釘?shù)葮嫵?。其?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產生滑動配合，底部由氮氣彈簧6支撐做上下往復運動；氮氣彈簧6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在氮氣彈簧6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在外力壓力機作用下向下移動與金屬料片2接觸，進一步下移，在氮氣 彈簧6的支撐工作壓力與外力壓力機的工作壓力作用下，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，再進一步下移逐步使金屬料片2達到預成型 反拉伸狀態(tài)，參閱圖3所示。該轎車B柱高強度板預成型反拉伸時，圖1 —圖2—圖3為一 個工作循環(huán)，當處于圖3狀態(tài)時，完成B柱高強度板預成型反拉伸，撤銷凹模3的外力，壓 邊圏5將在氮氣彈簧6的作用下回到圖1狀態(tài)。
本實用新型實現(xiàn)的具體工藝流程是(1) 落工藝料片。
(2) 產品的預成形，將落下的料片放在預成形模具中，通過機械壓力機對 成形模具加壓力，使產品達到預成形狀態(tài)。
(3) 通過對預成形狀態(tài)下的工序件進行反拉伸(一般板件成型拉伸工藝是 由凸模為成形型面基準一次或多次延同一方向拉伸而獲得所需產品的形狀和幾 何尺寸；而本實用新型工藝是采取材料在成形過程中，根據材料的特殊特性， 通過預成形，將材料控制在不穩(wěn)定的彈性變形區(qū)域，然后進行反向拉伸，使材 料達到穩(wěn)定的塑性變形狀態(tài)，從而獲得理想形狀和幾何尺寸)，實現(xiàn)R角成型。
(4) 對反拉伸后的工序件進行修邊沖孔。
(5) 最后將修邊沖孔后的工序件對R角及形面整形。 本實用新型獲得最佳性能指標是通過預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、縮徑等產品缺陷。通過對制件檢測R角部位材料變薄率達 到85%以上，材料成形回彈量控制在0. lmm之內。
本實用新型的轎車B柱高強度板成型模具及工藝技術可以應用于每一款車型的B柱上。
權利要求1、一種轎車B柱高強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TD覆層，所述的壓邊圈(5)的底部由裝在下模座(8)上氮氣彈簧(6)支撐，并與凸模(7)滑動配合。
專利摘要本實用新型涉及一種轎車B柱高強度板冷拉伸成型模具，屬于金屬材料成型加工技術。其目的在于提供一種以有效的解決高強鋼板在精密成型制造過程中的回彈技術難題。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TD覆層，所述的壓邊圈(5)的底部由裝在下模座(8)上氮氣彈簧(6)支撐，并與凸模(7)滑動配合。
文檔編號B21D22/20GK201357187SQ20092009316
公開日2009年12月9日 申請日期2009年3月12日 優(yōu)先權日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