[发明专利]可适用于大型汽车覆盖件的冲压与局部液压复合成形方法

说明书

技术领域

本发明涉及在一次成形过程中将传统冲压成形与液压成形结合在一起的复合成形方法。

背景技术

随着航空、汽车等工业的快速发展，铝合金、高强度钢板等材料应用日趋广泛，极大的增加了精度要求高、尺寸大、拉延深度深及含有局部复杂特征的大型覆盖件的成形难度。冲压成形是目前大型覆盖件成形的主要方式，该方法通过安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生塑性变形，获得所需零件的形状。该方法加工过程效率高，但针对局部复杂特征成形时往往容易出现拉裂或起皱的现象。液压成形通过用液体作为传力介质来实现板料的成形，可以有效提高铝镁合金、钛合金等材料的成形性能，能成形出形状非常复杂的零件，但该方法面对拉延深度深、尺寸大的零件成形时，充液时间长，效率低，且所需液压力大，对合模密封性要求高。

大型覆盖件冲压成形时，往往由于零件局部形状复杂，冲压时材料流动性不足，因此在局部容易出现拉裂或起皱的现象。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明提出了一种将冲压成形与液压成形复合在一起的复合成形方法，该方法在一次成形过程中先通过冲压成形实现大型覆盖件整体形状及可适用于冲压成形的小特征的成形，然后对不适用于冲压成形的特征采用液压成形的，由于特征较小，液压成形所需压力小，充液量小，因此成形的速度快。这种方法充分利用了冲压成形和液压成形的特点，将二者在一次成形的过程中结合起来，可以有效的改善具有复杂特征的大型覆盖件的成形。

为了实现上述目的，本发明通过如下的技术方案来实现：

一种可适用于大型汽车覆盖件的冲压与局部液压复合成形方法，其特征在于在一次冲程中完成冲压和局部液压成形，含以下步骤：

步骤1：针对大型汽车覆盖件零件进行冲压成形仿真分析，获取需要进行局部液压成形的小特征部位及液压成形作用边界；

步骤2：对需要进行局部液压成形的小特征形状进行分析，确定局部液压成形时的方向；

步骤3：根据局部液压成形的方向，对零件设计模型进行去局部液压成形小特征处理；

步骤4：针对去除局部液压成形小特征后的零件模式设置新的凸模和凹模及相应的液压成形区域，建立冲压与局部液压复合成形仿真模型；

步骤5：通过冲压与局部液压复合成形仿真分析，获取冲压过程最大成形力；

步骤6：在机械式压力机上成形时，根据冲压过程中最大成形力设置可浮动支撑装置对模具进行支撑；在伺服压力机上成形时，增加保压时间，使保压时间大于液压成形的时间；

其中，在步骤1中，通过对冲压成形仿真分析的结果进行分析，获取冲压过程中开裂、起皱缺陷产生的特征区域，并根据缺陷区域边界设置液压成形作用边界；

进一步的，在步骤2中，通过分析小特征相对周边曲面是凸起还是凹陷，确定局部液压成形是向上成形还是向下成形，从而确定局部液压成形是布置在凸模还是凹模。

进一步的，在步骤3中，以液压成形作用边界曲线为界限，在零件设计模型上将需要局部液压成形的特征去除，以方便确定凸模或凹模型面。

进一步的，在步骤4中，建立冲压与局部液压符合成形仿真模型时，凸模或凹模设置成带需要局部液压成形小特征的型面，另一个采用去除局部液压成形特征后的型面，其中去除的部分用液压皮囊替代。

进一步的，在步骤5中，通过复合成形仿真计算出冲压过程的成形力，以确定在应用机械式压力机冲压时液压或弹簧支撑模具时所需要要的力。

进一步的，在步骤6中，可以选择机械式压力机或者伺服压力机进行成形。选择机械式压力机时将压力机滑块总的运动行程分为冲压行程和液压成形行程两个部分。在冲压过程中为了确保凸凹模固定不动采用液压或弹簧支撑模具，支撑力超过冲压最大成形力，但小于压力机产生的力。在液压成形过程中，压力机产生的力超过液压或弹簧支撑力，凸凹模及压边圈随滑块往下运动。选择伺服压力机或油压机时可以按机械式压力机同样的方式成形，也可以去除液压或弹簧支撑，采用外置液压设备提供液压成形力，在冲压行程结束后增加保压时间，保压时间大于液压成形的时间。

本发明充分利用了冲压成形和液压成形的特点，将二者在一次成形的过程中结合起来，可以有效的改善具有复杂特征的大型覆盖件的成形。

附图说明

图1为需要冲压的覆盖件；

图2为冲压仿真模型；

图3为仿真分析获得的成形极限图；

图4为小特征部分的厚度云图；

图5为冲压模具模型；

图6为复合成形中冲压过程的仿真模型；