CN1943900B

CN1943900B - 压制成形方法和压制成形设备

Info

Publication number: CN1943900B
Application number: CN2006101421198A
Authority: CN
Inventors: 小松顺一
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-10-05
Filing date: 2006-10-08
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2026-10-08
Also published as: US20090126448A1; CN1943900A; US7900492B2; BRPI0604234A; KR20070038442A; KR100760410B1; CA2622770C; RU2356672C2; CA2622770A1; JP2007098443A; DE602006013337D1; WO2007039817A1; EP1943034B1; EP1943034A1; RU2006134590A; ES2343277T3

Abstract

面板材料(11)的齿顶形状部分(20)被压制成形模具(7)的拉制部分(15)以等于或者小于铝材料(11)能够被拉制到的限度的量拉制，由此，使面板材料(11)的即将成为产品的部分(19)与冲床(9)的成形面(8)大致一致。在该状态下，面板材料(11)的即将成为产品的部分(19)得到拉伸或者拉制。因此，即将成为产品的部分(19)的横截面以最小量的水平均匀变化，通过压制成形，使得生产出具有大的平面尺寸L和高质量的由铝基合金制成的挡泥板(1)成为可能。结果，增加了通过压制面板材料(11)成形的面板零件设计的灵活性。

Description

压制成形方法和压制成形设备

1.技术领域

本发明涉及一种压制成形方法和一种压制成形设备。更具体地说，本发明涉及到一种用于压制成形由铝基合金制成的面板件的压制成形方法，以及一种用来进行此压制成形方法的压制成形设备。

2.背景技术

在近些年以来，对于减轻汽车重量的需求一直在增长。根据这种形势，人们更加期望于增加铝基合金制成面板零件(车盖面板，挡泥板面板等)的使用。由铝基合金制成的面板材料(由铝基合金制成的面板材料在以下的描述将被简称为“铝材料”，但有时也被简称为“面板材料”)具有和广泛应用的低碳钢基本一样的屈服强度和抗张强度。同时，所述铝材料的伸长度值和应变值(r值)低于那些广泛应用的低碳钢。因此，所述铝材料和低碳钢在压制成形的方式上有很大的区别。当所述铝材料被压制成形状时需要相当多的关注。在一般情况下，如图9所示，当铝材料11被压制成形为挡泥板1时，通过挡泥板1上P1，P2和P3三个点所在的平面Q作为一个参考面，设置在压制成形过程中使用的压制方向和模具面。在这种情况下铝材料11能被拉伸的极限大约是200mm(例如，铝材料11能被拉伸的最大值达200mm)。另外，在铝材料11的横截面上，需要限制压制成形所导致发生的变化，以阻止其变皱和破裂，结果，挡泥板1的设计受到了明显的限制。

近来，汽车车体的设计种类一直在增加。由于此类的增加，从挡泥板1的顶部往下看，由压制成形制成的挡泥板1在一个给定平面上的尺寸(在下文中，这样的尺寸将被称为“平面尺寸”)可能等于或大于500mm。当铝材料11被压制成具有较大平面尺寸的挡泥板1时，最大拉伸深度S1是铝材料11被拉伸的最大量(如图9所示)，该量明显的超过了铝材料11能被拉伸的极限量，结果，发生了破裂。另外，当铝材料11被压制成具有较大平面尺寸的挡泥板1时，压制成形从铝材料11被拉伸的最大值的部分的中间开始。相应的，如图10所示，铝材料11即将成挡泥板1的部分没有被均匀的压制。另外，铝材料11和冲床(下模)在一个点相互连接，结果，产品中某些部分变皱。例如，通过适合地布置模具面和齿顶形状部分，以及调节由压制成形引起的材料流动量，能够在一定程度上防止变皱和破裂。但是，当弯曲部分的横截面变化很大时，例如，当铝材料11形成具有较大平面尺寸的挡泥板1时，变皱和破裂的发生是不可避免的。

日本专利应用公报JP-A-2004-188445号描述了一种压制铝基合金板成型的方法。根据这种方法，铝基合金板的端部预先弯曲以便形成弯曲部分。这样进行这个弯曲过程，使得被包括在铝基合金板的端部并在压制成形过程中与粘合面(模具面)相接触的部分在压制成形过程中与坯料压牢器的表面大致一致，所述端部将成形为弯曲部分。然后，当包括弯曲部分在压制成形中与粘合面接触的那部分的铝基合金板上进行坯料压紧时，铝基合金板被压制成形。然而，例如，如果从铝基合金板成形具有很大平面尺寸的挡泥板1时，上述的方法在弯曲部分的横截面发生很大变化时不能使均匀拉伸深度变为可能。结果，铝基合金板11中即将成为挡泥板1的部分，没有被均匀的压制，而导致了产品中某些部分变皱。如果采用超塑性成形(吹出成形)，能够生产出由铝基合金制成的具有很大平面尺寸和高质量的挡泥板1。然而，超塑性成形的铝材料比压制成形的铝材料贵，因此，使用超塑性成形将增加产品成本。

另外，超塑性成形的周期时间长于的压制成形，因此，采用超塑性成形将明显降低生产效率(例如，由压制成形所生产的铝基合金制成的挡泥板1的周期时间是每件7.5秒钟，而由超塑性成形所生产的铝基合金制成的挡泥板1的周期时间是每件5分钟)。换一种方法，挡泥板1也可以通过将平面部分和侧面部分相互铜焊而生产出来，该两部分由压制成形分别成形。然而，这个方法不提供高质量，高生产率(由这种方法所生产的铝基合金制成的挡泥板1的周期时间是每件三小时)和高性价比(需要多种类型的模具)中的任何一个。

发明内容

基于上述情况形成了本发明。本发明提供一种压制成形方法，该方法提高了设计由铝材料压制成形的面板件的灵活性。本发明也提供了一种压制成形设备，该设备提高了设计由铝材料压制成形的面板件的灵活性。

本发明一方面涉及到了一种压制成形带弯曲部分的面板件的方法。根据该方法，面板材料沿着某一部分弯曲，而该部分将成为所述面板件的弯曲部分，以便将该面板材料沿着冲床的成形面放置。所述面板材料的约束-目标部分设置在面板材料的周边，在所述面板材料沿着所述冲床的成形面放置的同时，约束面板材料的约束-目标部分。面板材料的齿顶形状部分以一个等于或者小于所述面板材料能够被拉制到的限度的量拉制，该齿顶形状部分位于约束-目标部分的内侧并围绕所述面板材料的即将成为产品的部分，以便所述面板材料的即将成为产品的部分与冲床的成形面大致一致。拉伸或拉制所述面板材料的即将成为产品的部分，使所述即将成为产品的部分形成产品形状。

在本发明第一方面所述的方法中，所述面板材料的约束-目标部分可以被约束在模具表面上，该模具表面与从所述冲床的成形面延伸出的平面平行。

在本发明第一方面所述的方法中，所述面板材料沿着所述冲床的顶部弯曲，从而所述面板材料分成相互邻接的两个部分。

本发明另一方面涉及到了一种设有压制成形模具的压制成形设备，该模具包括上模和下模并用来成形带弯曲部分的面板件。所述压制成形模具包括约束部分、拉制部分和产品成形部分。约束部分约束面板材料的约束-目标部分，该部分同面板材料中将成为面板件的弯曲部分的那部分一起设置在所述面板材料的周边，该面板件的弯曲部分沿着冲床顶部弯曲。在所述约束部分约束所述面板材料的约束-目标部分的同时，拉制部分以一个等于或者小于所述面板材料能够被拉制到的限度的量拉制所述面板材料的齿顶形状部分，该齿顶形状部分位于所述约束-目标部分的内侧并围绕所述面板材料的即将成为产品的部分。在通过使用所述拉制部分拉制面板材料的齿顶形状部分，使所述面板材料的即将成为产品的部分与所述冲床大致一致。产品成形部分拉伸或者拉制所述面板材料的即将成为产品的部分，使所述面板材料中即将成为产品的部分与所述冲床大致保持一致。

在本发明另一方面所述的压制成形设备中，约束目标部分可以带有一个模具表面，该表面与从冲床的成形面延伸出的平面平行。

在本发明另一方面所述的压制成形设备中，所述冲床可以带有两个成形面，这两个面由水平延伸的顶部所限定。成形所述面板件的两个邻接面中的一个面的所述产品成形部分可以形成这两个成形面中的一个，所述面板件的两个邻接面由所述弯曲部分限定。成形所述面板件的两个邻接面中的另一个面的所述产品成形部分可以形成这两个成形面的另一个，所述面板件的两个邻接面由所述弯曲部分限定。

基于以上对压制成形方法和压制成形设备的描述，面板材料中即将成为面板件的弯曲部分的部分将沿着冲床顶部弯曲。在这种状态下，所述面板材料的约束-目标部分被约束住，并且所述面板材料的齿顶形状部分被以一个等于或者小于所述面板材料能够被拉制到的限度的量拉制。因此，使所述面板材料中即将成为产品的部分与所述冲床的成形面一致。于是，所述面板材料的即将成为产品的部分被所述压制成形模具的产品成形部分拉伸或拉制，由此使所述即将成为产品的部分形成产品形状。

当所述面板材料的约束-目标部分被约束部分约束时，所述面板材料的横截面并不发生变化。因此，当约束-目标部分被约束时不会发生起皱。

带有被所述弯曲部分限定的两个相互邻接面的所述面板件被成形。

本发明因此提供了压制成形方法和压制成形设备，该方法和该设备提高了设计由压制面板材料(铝材料)成形的面板件时的灵活性。

附图说明

结合附图，本发明相关的特征，优点以及其技术上和工业上的意义在读完接下来的有关本发明的具体实施例将得到更好的理解，附图是：

图1是挡泥板(面板件)的透视图，该挡泥板由根据本发明实施例的压制成形设备成形；

图2是铝材料的透视图，从该铝材料由根据本发明的实施例的压制成形设备成形挡泥板；

图3是根据本发明的实施例的压制成形设备的下模的透视图，显示了铝材料即将被约束在下模上的状态；

图4是根据本发明的实施例的压制成形设备的下模的透视图，显示了压制成形已完成的状态；

图5是根据本发明的实施例来描述压制成形设备的视图，显示了铝材料的约束-目标部分已经被约束部分约束住；

图6是显示使用拉制部分拉制铝材料的齿顶形状部分的状态视图，图6所示的状态在图5所示的状态之后实现；

图7是显示通过当上模和下模被相互压制在一起时实现的产品成形部分已经从铝材料的即将成为产品部分成形出挡泥板的状态的视图，图7所示状态在图6所示状态之后实现；

图8是图6所示状态下的铝材料的透视图；

图9是描述用传统成形方法压制成形面板件的视图；并且

图10是显示通过传统成形方法压制面板件时横截面变化的视图。

具体实施方式

在接下来的描述和附图中，参考实施例，将更详细地描述本发明。将参考图1至图8详细描述本发明的实施例。在本发明的所述实施例中，将描述一种压制成形设备，该压制成形设备用来成形出如图1所示铝基合金制成的挡泥板1(在下文中，简称为“挡泥板1”)。如图1所示，所述挡泥板1(面板件)沿着弯曲部分2弯曲，该弯曲部分限定了彼此相邻的平面部分3和侧面部分4。使挡泥板1形成具有平面尺寸L(在本实施例中，平面尺寸L是630mm)。压制成形设备包括上模5(见图5)和下模6(见图3)。压制成形设备设置有压制成形模具7。在压制成形模具7中，挡泥板1的定向关于进行压制成形的压制方向设置(图2中的垂直方向)，以便由铝基合金制成的面板材料11(由铝基合金制成的面板材料在接下来的描述中将被简称为“铝材料11”，而有时被简称为“面板材料11”)的即将成为产品的部分19(即将压制成产品的部分，或者包括即将压制成产品的部分的区域)被均匀压制(以最小量拉制铝材料11的即将成为产品的部分19)，如图2所示。如图4所示，下模6包括带成型面8的冲床9，以及缓冲环10，该缓冲环有框形的外形并且布置成为环绕冲床9。冲床9有顶部12，该顶部支撑铝材料11即将成为挡泥板1的弯曲部分2的一部分。铝材料11即将成为挡泥板1的弯曲部分2的部分沿着线A(见图2)弯曲。

同样，如图3所示，冲床9有第一表面13(成形面中的一个)和第二表面14(成形面中的另一个)分别位于直线A的两边(如图3所示，分别在直线A的左边和右边)。第一表面13和第二表面14都以给定的倾斜角倾斜。在所述成形面8中，用于成形挡泥板1的平面部分3(表面之一，见图1)的成形面8形成在第一表面13上，用于成形挡泥板1的侧面部分4(表面中的另一个，见图1)的成形面8形成在第二表面14上。另外，齿顶形状部分支撑表面22，该表面成形为一个带预定宽度的框形形状，并沿着冲床9的上部的周边设置。如图5所示，压制成形模具7有约束部分18，该部分约束铝材料11的约束-目标部分16。约束部分18均以一定的倾斜角倾斜，这些倾斜角分别等于冲床9的第一表面13和第二表面14倾斜的角度。因此，铝材料11的约束-目标部分16被下模6支撑以便其沿冲床9放置，当该约束-目标部分被约束部分18(每个约束部分18包括一个下模5的约束面和一个缓冲环10的模具面17)约束时，铝材料11的横截面不会发生变化。因此，如图6所示，铝材料11中即将成为产品的部分19和约束-目标部分16相互平行，同时，铝材料11中即将成为产品的部分19和冲床9的成形面8大致一致。

使用根据本发明的实施例的压制成形设备，上模5在铝材料11的约束-目标部分16被约束部分18约束以后往下移动。接着，缓冲环10被上模5向下压，并且，以拉制量S由压制成形模具7的拉制部分15拉制出设置在铝材料11中即将成为产品的部分19周围的齿顶形状部分20，该拉制量S等于或者小于铝材料11能够被拉制到限度的拉制量(在本实施例中，铝材料11能够被拉制到限度是200mm)。因此，如图6所示，铝材料11在线A和齿顶形状部分20之间被伸长和拉长，由此，使铝材料11中即将成为产品的部分19和冲床9的成形面8大致一致。当铝材料11中即将成为产品的部分19和冲床9的成形面8大致一致时，上模5和下模6被相互挤压，由此，产品成形部分21在压制成形模具7中形成。因此，铝材料11中即将成为产品的部分以最小量得到拉伸或者拉制，其结果是铝材料11中即将成为产品的部分压制成产品形状(挡泥板1)，如图2和图7所示。

图5标出线长L1和图7标出了线长L2。线长L1是铝材料11的将经受所述压制成形的预定部分的线长。线长L2是所述铝材料11的已经受所述压制成形的预定部分的线长。使用根据本发明的实施例的压制成形设备，铝材料11的已经受所述压制成形的预定部分的线长L2(见图7)，等于或者小于铝材料11的将经受所述压制成形的预定部分的线长L1的1.25倍。因此，阻止铝材料11的即将成为产品部分在压制成形过程中发生裂纹。

接下来，将描述根据本发明所述实施例的压制成形设备的效果。压制成形设备设置有压制成形模具7，在压制成形模具7中，挡泥板1(面板件)的定向关于压制方向来设置，以便铝材料11的即将成为产品的部分19被均匀的压制(铝材料11的即将成为产品的部分19以最小量被拉制)。首先，当压制成形模具7打开时(当上模5达到它能向上移动的最大位置时)，铝材料11被放在上模5和下模6之间以便被水平支撑在下模6上。接下来，上模5向下移动。然后，铝材料11沿着即将成为挡泥板1的弯曲部分2的一部分弯曲，由此，使铝材料11与冲床9的第一表面13和第二表面14大致一致。在此状态下，如图5所示，铝材料11的约束-目标部分16被压制成形模具7的约束部分18(每个约束部分18包括上模5的约束面和缓冲环10的模具面17)约束(支撑)。

接下来，如图6和图8所示，当铝材料11的约束-目标部分16被约束时，缓冲环10被上模5向下压，并且铝材料11的齿顶形状部分20(齿顶形状部分20的外部，也就是齿顶形状部分邻近约束-目标部分16的部分)被压制成形模具7的拉制部分15拉制。这时，齿顶形状部分20以等于或者小于铝材料11能够被拉制到的限度的量被拉制(在实施例中，铝材料11能够被拉制到的限度是200mm)。因此，铝材料11在线A和齿顶形状部分20之间被拉长和伸长，并使铝材料11中即将成为产品的部分19和冲床9的成形面8大致一致。当铝材料11的齿顶形状部分20被压制成形模具7的拉制部分15拉制时，齿顶形状部分20中的材料发生流动，这可能会导致了齿顶形状部分20(更具体地说，是齿顶形状部分20中以相应于“S”并且被拉制部分15所拉制的部分)起皱。尽管如此，因为起皱发生在铝材料11的即将成为产品部分的外部，它并不会影响产品的质量。

在该状态下，如图7所示，压制成形模具7的上模5和下模6相互挤压以便在压制成形模具7中形成产品成形部分21。因此，铝材料11的即将成为产品的部分19被拉伸或者拉制，与冲床9大致一致。结果，如图2所示，所述将成为产品的部分19成形为所述产品形状(挡泥板1)。

本发明的所述实施例产生了如下效果。挡泥板1的定向关于进行压制成形的压制方向设置(图2中的垂直方向)，以便铝材料11中即将成为产品的部分19被均匀的压制(铝材料11的即将成为产品的部分19以最小量被拉制)。然后，铝材料11沿着铝材料11的某一部分弯曲，而该部分将成为挡泥板1的弯曲部分2并且与压制成形模具7的冲床9大致一致。当然，铝材料11的约束-目标部分16也被压制成形模具7的约束部分18约束(支撑)。然后，铝材料11的齿顶形状部分20(更具体地说，齿顶形状部分20的外部)被压制成形模具7的拉制部分15以等于或者小于铝材料11能够被拉制到的限度的量拉制。因此，铝材料11在线A(见图3)和齿顶形状部分20之间被拉长和伸长，并且使铝材料11的即将成为产品的部分19与冲床9的成形面8大致一致。在该状态下，压制成形模具7的上模5和下模6相互挤压以便在成形模具7中形成产品成形部分21。因此，铝材料11的即将成为产品的部分19被拉伸或者拉制，与冲床9大致一致，由此，挡泥板1从即将成为产品的部分19中成形出来。

根据本发明的所述实施例，铝材料11的即将成为产品的部分19，在使该部分和冲床9的成形面8大致一致的情况下被拉伸或者拉制。因此，即将成为产品的部分19的横截面均匀的以最小量发生变化。结果，起皱和破裂之类的麻烦就不会出现，这样就可以生产出高质量的挡泥板1(面板件)。

根据本发明的所述实施例，约束部分18均以一定的倾斜角倾斜，这些倾斜角分别等于冲床的第一表面13和第二表面14倾斜的角度。因此，当铝材料11的约束-目标部分16被约束部分18约束时，铝材料11的横截面不会发生变化。结果，阻止了铝材料11中破裂的发生。

根据本发明的所述实施例，将齿顶形状部分20设置为围绕所述即将成为产品的部分19。因此，由于所述即将成为产品的部分19横截面的变化引起的材料的流动被齿顶形状部分20吸收。因此，在所述即将成为产品的部分19中就不会出现起皱和破裂之类的麻烦，这样就可以生产出高质量的挡泥板1(面板件)。

根据本发明的所述实施例，铝材料11的齿顶形状部分20被压制成形模具7的拉制部分15拉制。因此，即使齿顶形状部分20的材料流动并且齿顶形状部分20中有起皱发生，所述即将成为产品的部分19(挡泥板1)中也不会发生起皱。

根据本发明的所述实施例，齿顶形状部分20以等于或者小于铝材料11能够被拉制到的限度的量S拉制。因此，齿顶形状部分20不会发生破裂。

根据本发明的所述实施例，铝材料11的经历过压制成形的部分的线长L2等于或者小于铝材料11即将经历压制成形的部分的线长L1的1.25倍。因此，所述即将成为产品的部分19在压制成形的过程中也不会发生破裂。

根据本发明的所述实施例，通过压制成形可以生产出由铝基合金制成的带有大平面尺寸L和高质量的挡泥板1。相对传统方法而言，由于根据本发明的所述实施例的压制成形设备和压制成形方法，提高了面板件设计的灵活性，面板件能有效的生产，生产成本明显降低。

实施例并不限定于以上所述，例如，所述实施例可以如下改变。

在所述实施例的上述描述中，挡泥板1被描述成面板件。然而，本发明可以应用于任何类型的面板件产品，只要面板件是沿着某一弯曲部分弯曲，而该弯曲部分限定了两个相互邻接的平面(在本发明中对应平面部分3和侧面部分4)。

Claims

1.一种压制成形出带弯曲部分(2)的面板件(1)的方法，其特征在于包括：

使面板材料(11)沿着将成为所述面板件(1)的弯曲部分(2)的一部分弯曲，以便将该面板材料(11)沿着冲床(9)的成形面(8)放置；

在所述面板材料(11)沿着所述冲床(9)的成形面(8)放置的同时，约束所述面板材料(11)的约束-目标部分(16)，该约束-目标部分(16)设置在所述面板材料(11)的周边；

以一个等于或者小于所述面板材料(11)能够被拉制到的限度的量拉制所述面板材料(11)的齿顶形状部分(20)，该齿顶形状部分(20)位于约束-目标部分(16)的内侧并围绕所述面板材料(11)的即将成为产品的部分(19)，以便所述面板材料(11)的即将成为产品的部分(19)与所述冲床(9)的成形面(8)大致一致；

拉伸或拉制所述面板材料(11)的即将成为产品的部分(19)，使所述即将成为产品的部分(19)形成产品形状。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于

所述面板材料(11)的约束-目标部分(16)被约束在模具表面(17)上，该模具表面(17)与从所述冲床(9)的成形面(8，13，14)延伸出的平面平行。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于

使所述面板材料(11)沿着所述冲床(9)的顶部弯曲，从而使所述面板材料(11)分成相互邻接的两个部分。

4.一种设有压制成形模具(7)的压制成形设备，该模具包括上模(5)和下模(6)，并且成形出带弯曲部分(2)的面板件(1)，其特征在于

所述压制成形模具(7)包括：

约束部分(18)，该约束部分(18)用将成为所述面板件(1)的弯曲部分(2)的所述面板材料(11)的一部分，约束面板材料(11)的约束-目标部分(16)，该约束-目标部分(16)设置在所述面板材料(11)的周边，所述面板件(1)的弯曲部分(2)沿着冲床(9)顶部弯曲；

拉制部分(15)，在由所述约束部分(18)约束所述面板材料(11)的约束-目标部分(16)同时，该拉制部分(15)以一个等于或者小于所述面板材料(11)能够被拉制到的限度的量拉制所述面板材料(11)的齿顶形状部分(20)，该齿顶形状部分(20)位于所述约束-目标部分(16)的内侧并围绕所述面板材料(11)的即将成为产品的部分(19)；

产品成形部分(21)，用来拉伸或者拉制所述面板材料(11)的即将成为产品的部分(19)，在所述面板材料(11)的齿顶形状部分(20)被所述拉制部分(15)拉制后，所述面板材料(11)的即将成为产品的部分(19)与所述冲床(9)大致保持一致。

5.如权利要求4所述的压制成形设备，其特征在于

所述约束部分(18)有模具表面(17)，该模具表面(17)与从所述冲床(9)的成形面(13，14)延伸出的平面平行。

6.如权利要求4或5所述的压制成形设备，其特征在于

所述冲床(9)有两个由水平延伸的顶部所限定的成形面(13，14)，

成形出所述面板件(1)的两个邻接面中的一个的所述产品成形部分(21)形成在该两个成形面(13，14)的一个(13)中，所述面板件(1)的两个邻接面由所述弯曲部分(2)限定，并且

成形出所述面板件(1)的两个邻接面中的另一个的所述产品成形部分(21)形成在该两个成形面(13，14)的另一个(14)中，所述面板件(1)的两个邻接面由所述弯曲部分(2)限定。