基于毛坯局部加强的厚板成形方法

技术领域

本发明涉及厚板制件的成形加工技术领域，尤其涉及一种基于毛坯局部加强的厚板成形方法。

背景技术

商用车车架和驾驶室总成的厚板制件作为车架和驾驶室承担载荷的重要部分，它对整车的可靠性尤为重要。厚板制件目前在商用车行业基本采用4-10mm厚的制件，材料屈服强度在350Mpa-700MPa不等。传统商用车厚板制件如纵梁、横梁、连接板结构较为简单，基本为U型或L型，成形过程材料平稳可控，没有起皱的质量问题发生。但由于产品结构和强度的需求，一些新的一体冲压横梁和驾驶室悬置制件结构复杂，端部存在平面与曲面组合的结构特征，在装配关系上要求端部连接区域平面度不超过0.5mm，以严格保证与车架总成连接扭矩的可靠性。由于厚板冲压工艺的特殊性，几乎不采用拉延工艺，一是设备气垫压力不够，二是压料部分材料变形阻力大会导致拉延开裂问题，因此厚板冲压通常只采用传统的冲压成形工艺。然而对于传统的冲压成形工艺来说，面临最大的问题是多料和起皱，以及制件连接区域不平导致螺栓在车辆使用过程中的松动，因此如何采用冲压成形工艺同时保证复杂厚板制件的成形质量是厚板制件在商用车上扩大应用的关键技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于毛坯局部加强的厚板成形方法，以解决传统厚板冲压成形工艺存在的多料和起皱问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

基于毛坯局部加强的厚板成形方法，包括如下步骤：

S1，根据待加工的制件设计第一毛坯，所述第一毛坯的一端为起皱区域；

S2，对所述起皱区域进行轮廓扩大以得到第二毛坯，在所述第二毛坯上标记所述第一毛坯的分界线；

S3，对所述第二毛坯沿所述第一毛坯的分界线进行折弯并形成折弯部；

S4，对折弯后的所述第二毛坯进行冲压成形得到初制件；

S5，将所述初制件进行修冲处理得到最终制件产品。

可选地，步骤S3中对所述第二毛坯进行折弯后得到折弯部，所述折弯部的长度大于所述第一毛坯的厚度。

可选地，所述折弯部与所述起皱区域位于所述第一毛坯的分界线的同一侧。

可选地，所述折弯部沿所述起皱区域的压应力的方向设置。

可选地，所述起皱区域与所述第一毛坯的分界线之间设有过渡部，所述过渡部与所述折弯部之间形成圆滑过渡的折弯角。

可选地，所述折弯部为V型、W型、Z型或U型。

可选地，所述第二毛坯设有压筋，所述压筋设于所述折弯部和所述过渡部，且能够随所述折弯部同步进行折弯。

可选地，所述压筋为板件或条形件，所述压筋焊接于所述折弯部。

可选地，步骤S2中所述轮廓扩大，具体为：将所述第一毛坯上设有所述起皱区域的一端沿背离所述第一毛坯的另一端的方向延伸，延伸的部分和所述第一毛坯构成所述第二毛坯。

可选地，步骤S2还包括对所述第二毛坯通过激光或落料冲孔方式加工以获得所需形状和尺寸。

本发明的有益效果：

本发明的基于毛坯局部加强的厚板成形方法，通过对第一毛坯上起皱区域进行识别和轮廓扩大，并对第二毛坯沿第一毛坯的分界线进行折弯处理，折弯后形成折弯部，可以提高第二毛坯局部区域刚性，从而可以抵抗第一毛坯的平面内受压失稳起皱的趋势，达到大幅度降低或消除起皱和多料的效果。相比传统厚板制件成形方案，本发明将第一毛坯上的起皱区域进行局部轮廓增大，对有起皱风险的起皱区域增加形状和折弯变形强化，在初制件成形后，再通过修边工序将多余的毛坯料进行去除，最后使得最终制件产品的轮廓尺寸和形位公差满足要求。本发明的技术方案避免了采用压边拉延工艺可能存在的开裂风险以及对冲压设备提供较大压边力的需求，而且采用折弯的方式进行冲压成形前的预加强，不需要单独增加模具，减低了生产工装投入和成本摊销。

附图说明

图1是本发明提供的基于毛坯局部加强的厚板成形方法中第一毛坯的料片展开轮廓示意图；

图2是本发明提供的基于毛坯局部加强的厚板成形方法中第二毛坯的料片展开轮廓示意图；

图3是本发明提供的基于毛坯局部加强的厚板成形方法中第二毛坯折弯后的结构示意图；

图4是本发明提供的基于毛坯局部加强的厚板成形方法得到的初制件的结构示意图。

图中：

1、第一毛坯；11、起皱区域；

2、第二毛坯；21、分界线；22、折弯部；23、过渡部；

3、初制件；31、连接平面。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本发明实施例提供一种基于毛坯局部加强的厚板成形方法，包括如下步骤：

S1，根据待加工的制件设计第一毛坯1，第一毛坯1的一端为起皱区域11，如图1；

S2，对起皱区域11进行轮廓扩大以得到第二毛坯2，在第二毛坯2上标记第一毛坯1的分界线21，如图2；采用激光或落料冲孔方式加工以获得所需形状和尺寸的第二毛坯2。

S3，对第二毛坯2沿第一毛坯1的分界线21进行折弯并形成折弯部22，如图3；

S4，对折弯后的第二毛坯2进行冲压成形得到初制件3，如图4，起皱区域11即为初制件3的连接平面31；

S5，将初制件3进行修冲处理得到最终制件产品。

修冲处理的目的是将步骤S2中轮廓扩大的部分进行去除，修冲方式包括激光加工和模具修冲等。

本发明的基于毛坯局部加强的厚板成形方法，通过对第一毛坯1上起皱区域11进行识别和轮廓扩大，并对第二毛坯2沿第一毛坯1的分界线21进行折弯处理，折弯后形成折弯部22，折弯可以提高第二毛坯2局部区域刚性，从而可以抵抗第一毛坯1的平面内受压失稳起皱的趋势，达到大幅度降低或消除起皱和多料的效果。相比传统厚板制件成形方案，本发明将第一毛坯1上的起皱区域11进行局部轮廓增大，对有起皱风险的起皱区域11增加形状和折弯变形强化，在初制件3成形后，再通过修边工序将多余的毛坯料进行去除，最后使得最终制件产品的轮廓尺寸和形位公差满足要求。本发明的技术方案避免了采用压边拉延工艺可能存在的开裂风险以及对冲压设备提供较大压边力的需求，而且采用折弯的方式进行冲压成形前的预加强，不需要单独增加模具，减低了生产工装投入和成本摊销。

本发明提供的基于毛坯局部加强的厚板成形方法，适用于板厚4-10mm的厚板件的冲压成形，适用于商用车用厚板零件的加工，利于保证厚板零件的产品质量以及装配质量。

可选地，步骤S3中对第二毛坯2进行折弯后得到折弯部22，折弯部22的长度大于第一毛坯1的厚度。

可以理解，为了满足折弯工艺的需求，例如折弯凹模间距，设计折弯部22的长度大于第一毛坯1的厚度，一般地，折弯部22沿第一毛坯1的一端到另一端的方向上的长度不小于板厚的二倍，利于折弯成形。折弯部22的长度是在第二毛坯2上沿第一毛坯1的长轴方向，从起皱区域11到第一毛坯1的分界线21方向上的延伸长度。

可选地，折弯部22与起皱区域11位于第一毛坯1的分界线21的同一侧。

如图3和图4所示，第一毛坯1用于形成最终制件产品，最终制件产品上的连接平面31为第一毛坯1上的起皱区域11，作为用于连接的平面结构，在连接过程中容易在平面结构发生起皱变形，因此对应本发明实施例中的起皱区域11。本发明通过预先对起皱区域11进行识别和划定，对应起皱区域11的冲压成形方向设置折弯部22的折弯方向，以便于满足对第一毛坯1在成形过程中的增强效果。

进一步优选地，折弯部22沿起皱区域11的压应力的方向设置。如图4所示，第一毛坯1加工为初制件3或最终制件产品后，在连接平面31的法线方向为压应力的方向，折弯部22沿压应力的方向设置，对起皱区域11附近的区域进行刚性加强，在冲压成形时，加强的刚性对抑制起皱是有益的，从而防止第一毛坯1局部发生起皱，保证初制件3的连接平面31的平面度在尺寸要求的范围内。

可选地，起皱区域11与第一毛坯1的分界线21之间设有过渡部23，过渡部23与折弯部22之间形成圆滑过渡的折弯角A。

如图3所示，过渡部23本质上是起皱区域11的轮廓扩展后的一部分，在对第二毛坯2进行折弯前，将第二毛坯2上第一毛坯1的分界线21设置在距离起皱区域11具有一定宽度的扩展轮廓范围内，这样在折弯的过程中，对第一毛坯1的范围不会产生结构尺寸的占用，过渡部23更利于折弯部22进行任意角度折弯，如图3所示，折弯角A为90°圆弧过渡角，折弯部22与起皱区域11相互垂直设置，具有最好的刚性增强效果。

可选地，折弯部22为V型、W型、Z型或U型，图3所示为V型折弯的示意图。折弯部22的断面形状，按照起皱趋势进行设计，起皱趋势越大时，增加折弯数量，且需要保证折弯的台阶深度满足加工要求，折弯部22不影响后续的成形过程，且废料利于切断和滑落。

可选地，第二毛坯2设有压筋，压筋设于折弯部22和过渡部23，且能够随折弯部22同步进行折弯。

折弯的过程可以增加起皱区域11附近的第一毛坯1的刚性，进而起到避免起皱的作用。在折弯的同时，在轮廓扩大的区域设置压筋，在进行折弯时，压筋随之折弯，形成增强的过渡部23和折弯部22，具有更好的增强效果。

本实施例中，折弯工艺采用折弯机。

可选地，压筋为板件或条形件，压筋焊接于折弯部22和过渡部23。

可选地，结合图1-图3，步骤S2中对起皱区域11进行轮廓扩大，具体为：将第一毛坯1上设有起皱区域11的一端沿背离第一毛坯1的另一端的方向延伸，延伸的部分和第一毛坯1构成第二毛坯2。

可选地，步骤S2中还包括对第二毛坯2通过激光或落料冲孔方式加工以获得所需形状和尺寸，以便后续对第二毛坯2进行折弯和冲压后，得到所需尺寸的初制件3，修冲处理初制件3得到最终制件产品。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。