一种带双上压料的拉延模结构及利用该结构的冲压方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种冲压模具技术，尤其涉及一种带双上压料的拉延模结构及利用该结构的冲压方法。
【背景技术】
[0002]汽车覆盖件具有总体尺寸大，相对厚度小、形状复杂、轮廓内部带有局部形状等结构特点，拉延模是能够快速实现产品大部分复杂特征一次到位的有效冷冲压加工工艺。
[0003]对于汽车车门内板窗框腰线部位密封面这种弧度变化大，且窗框高度差较大的结构，采用传统拉延模具拉延时窗框腰线部位密封面区域的板料与产品接触不一致，导致板料发生聚拢从而产生起皱甚至叠料。
[0004]针对窗框弧度变化急剧且窗框高度差较大结构的汽车尾门内板，采用传统拉延模结构，进行拉延后尾门窗框腰线部部产生起皱叠料缺陷。此成形缺陷即使采用后续整形强压等冲压工艺都无法消除与改善，不仅浪费大量调模、修模时间，还增加模具开发成本，影响产品交样进度，甚至影响整车上市时机，造成的经济损失巨大。
[0005]因此，亟需开发一种新型结构的拉延模。通过该新型拉延模，使所有具有弧度变化大，且窗框高度差较大的结构的汽车门内板或类似结构的零件都可以避免在拉延时产生起皱叠料的成形缺陷。
【发明内容】
[0006]本发明开发一种新型结构的拉延模具及利用该结构的冲压方法，应用于冲压模具领域的适用于汽车各种门内板或类似结构的零件的拉延模结构，尤其适用于窗框腰线部位弧度较大的门内板零件的拉延模设计，该结构的拉延模具能够解决汽车门内板或类似结构的零件冲压过程中窗框腰线部位密封面的起皱叠料问题，从而保证零件的成形性及产品外观质量。
[0007]本发明的技术方案是提供一种带双上压料的拉延模结构，包括上模和下模，其特征在于:
[0008]上模包括上模座、凹模、第一上压料板、第二上压料板、弹簧或氮气缸以及限位螺钉；
[0009]上模座连接在冲压机床的上滑块上，由上滑块驱动上模座往土Z向运动；凹模通过紧固件连接在上模座上，通过上模座带动在冲压过程中运动方向也为土Z向，二者运动保持一致；
[0010]限位螺钉固定在上模座上，与上模座运动保持一致；第一上压料板、第二上压料板通过限位螺钉连接在上模座上，第一上压料板、第二上压料板的行程ST3由限位螺钉限制，第一上压料板、第二上压料板与限位螺钉存在土Z向的相对运动；
[0011]弹簧或氮气缸卡在上模座与第一上压料板、第二上压料板之间，当第一上压料板、第二上压料板相对限位螺钉发生+Z向运动时，弹簧或氮气缸被压缩，压力逐渐增大，产生的压力施加到第一上压料板、第二上压料板上；当第一上压料板、第二上压料板相对限位螺钉发生-Z向运动时，弹簧或氮气缸被还原，压力逐渐减小至初始状态；
[0012]下模由凸模、压边圈及下模组成，其中，凸模通过紧固件固定在下模座上，下模座固定在冲压机床工作面上，冲压过程中一直处于静止状态；压边圈通过冲压机床下滑块驱动顶杆，使压边圈在冲压过程中的运动方向为土Z向。
[0013]本发明的有益效果是:
[0014](I)该新型带双上压料板拉延模具可以有效避免汽车钣金件在拉延过程中产生起皱的成形缺陷，减少拉延模调试次数及难度，减少后序此区域的整形工序，降低模具制造成本，缩短模具开发周期。另由于此区域为门密封面，此新型拉延模具提升零件的密封面质量，从而提升汽车车门的密封性。
[0015](2)本发明中，针对存在高低变化急剧、弧度较大等特征的汽车钣金件，如汽车门内板(前门内板、后侧门内板、尾门内板)窗框腰线部位密封面，采用传统拉延模结构进行冲压时会产生起皱甚至叠料的成形缺陷，一旦产生起皱甚至叠料成形缺陷，后工序都无法消除。这种带双上压料板的新型拉延模结构，可以在材料发生起皱之前，通过上压料板与凸模将易发生起皱区域的板料压紧，阻止材料发生聚拢，有效避免门内板窗框腰线部位密封面的起皱产生。
【附图说明】
[0016]图1为传统拉延模具结构的下死点状态；
[0017]图2为传统拉延模具结构的上死点状态；
[0018]图3为传统拉延模具结构的压边圈闭合状态；
[0019]图4为某汽车门内板冲压有限元模型；
[0020]图5仿真产生起皱趋势时刻的板料；
[0021]图6产生起皱趋势时刻的有限元模型；
[0022]图7为存在起皱区域的范围图
[0023]图8为调整后的仿真模型的上死点状态；
[0024]图9为调整后的仿真模型的压边圈闭合状态；
[0025]图10为调整后的仿真模型的上压料板闭合状态；
[0026]图11为调整后的仿真模型的下死点状态；
[0027]图12为冲压过程仿真模拟的板料状态；
[0028]图13为带双上压料板拉延模的拉延模上死点；
[0029]图14为上压料板放大图；
[0030]图15为带双上压料板拉延模的压边圈闭合；
[0031]图16为带双上压料板拉延模的上压料板闭合状态；
[0032]图17为带双上压料板拉延模的下死点状态；
[0033]图18为上压料板下死点放大图；
[0034]图19为带双上压料板拉延模的开模状态；
[0035]图20为带双上压料板拉延模的顶件状态。
[0036]其中:1_上模座，2-凹模，3-第一上压料板，4-第二上压料板，5-压边圈，6-凸模，7-下模座，8-顶杆，9-弹簧或氮气缸，10-限位螺钉，11-板料。
【具体实施方式】
[0037]以下将结合附图1-20对本发明的技术方案进行详细说明。
[0038]传统拉延模结构及其实施过程:如图1所示，其中，传统拉延模是由上模、下模组成，其中上模由上模座I及凹模2组成，上模座I与凹模2通过紧固件连接，通过冲压机床上滑块驱动在冲压过程中运动方向为土Z向，二者运动保持一致，且凹模是整体式结构；下模由凸模6、压边圈5及下模座7组成，其中，凸模6通过紧固件固定在下模座7上，冲压过程中一直处于静止状态；压边圈5通过冲压机床下滑块驱动顶杆8，使压边圈5在冲压过程中的运动方向为土Z向。
[0039]拉延包括三个状态:上死点、压边圈闭合、下死点。拉延的实施过程为:上死点状态 > 压边圈闭合状态 > 下死点状态。
[0040]I)上死点状态
[0041]如图2所示为模具的上死点状态，压边圈5通过顶杆8的驱动往+Z向运动到最上点，行程为ST2 ;上模座I由冲压机床上滑块驱动往+Z向运动，凹模2随上模座I往+Z向运动到最上点，行程为ST1。此时板料11为平板，放置于压边圈上。
[0042]2)压边圈闭合状态
[0043]如图3所示为模具的压边圈闭合状态，压边圈5由顶杆8支撑保持不动；上模座I由冲压机床上滑块驱动往-Z向运动，凹模2随上模座I往-Z向运动至与压边圈5闭合，行程为ST1-ST2。此时，板料11被凹模2与压边圈5压紧。
[0044]3)下死点状态
[0045]如图1所示为模具的下死点状态，由冲压机床上滑块驱动上模座I往-Z向运动，凹模2随上模座I向-Z向运动，迫使压边圈5向-Z向同步运动，直至凹模2与凸模6闭合，行程为ST2。此时，凹模2与压边圈5处于闭合状态，凹模2与凸模6也处于闭合状态，而板料也由平板状态变成了产品型面的状态。
[0046]拉延过程中汽车车门内板窗框腰线部位密封面起皱的主要原因是由于产品弧度变化大，且窗框高度差大，拉延时板料与产品接触不一致，导致板料发生聚拢从而产生起皱甚至叠料。为了避免类似汽车车门内板窗框处弧度变化大、高度差大的结构零件在拉延过程中产生起皱，本发明通过有限元冲压仿真方法进行模拟分析，从仿真过程中确认产生起皱趋势的时刻，以及明确发生起皱的区域，依据仿真结果局部调整发生起皱区域的仿真模型，重新进行模拟分析，直至起皱消除。依据冲压模拟分析优化后的仿真模型，设计出一种带双上压料板的拉延模结构，利用该拉延模结构进行冲压可以有效解决起皱问题。
[0047](I)有限元冲压仿真及优化方法
[0048]通过有限元冲压仿真确认起皱区域，以确认上压料板区域；通过仿真确认起皱起始时间，以确认上压料板行程；通过仿真计算压