混合多腔模具偏撇冲压平衡控制方法与流程

1.本发明涉及冲压模具领域，具体是一种混合多腔模具偏撇冲压平衡控制方法。


背景技术：

2.冲压模具在进行一模双件或多件的混合多腔模具开发时，涉及到组合零件的产品有许多，比较常见的是车身零件组合，其关于坯料对称，当冲压成形完成后，通过修边冲孔工序将零件进行切断，从而获得独立的对称产品，如左右车门内外板组合；另外有车身零件关于模具结构对称的组合模具开发，或者是大致对称的车身零件组合，如发罩内外板的一模双件，此外还有车身零件组合完全不对称的模具开发。由于不同零件组合后，其压机连杆驱动滑块的中心线与零件中心往往不在模具的对称中心上，在冲压过程中，造成的影响如下：首先会对模具型面产生不同程度的侧向力，使得多周期冲压下模具结构部位的开裂；其次会造成偏载较大的零件因为冲压载荷超出设计值，外观上产生冲压线或者压痕缺陷，而偏载较小的模具型腔则会因为载荷低于设计值，成形不完全，产生较大数值的回弹缺陷；此外偏载生产下还会造成压机连杆、滑块与导轨的非对称的磨损，影响压机冲压过程中的动态精度。在特定情况下，根据市场需求，当只需要冲压某一侧产品时，其偏撇冲压程度更加严重，导致单独冲压生产时某一侧产品的尺寸和外观精度控制更加复杂。


技术实现要素：

3.为了降低偏载影响，本技术提供了一种混合多腔模具偏撇冲压平衡控制方法。
4.本发明解决上述问题所采用的技术方案是：
5.混合多腔模具偏撇冲压平衡控制方法，包括：
6.步骤1、基于冲压装置建立坐标系；
7.步骤2、基于坐标系分别计算各冲压零件的冲压中心；
8.步骤3、建立压机偏撇生产的受力模型，并计算偏撇合力矩的大小m
偏
；
9.步骤4、基于偏撇合力矩m
偏
调整冲压平衡装置，并计算偏撇平衡系统的合力矩m'
偏
；
10.步骤5、获取设计许可偏载m
许
；
11.步骤6、基于设计许可偏载m
许
判断合力矩m'
偏
是否满足要求，若否，则重复步骤4直至合力矩m'
偏
满足要求。
12.进一步地，所述步骤1具体为：以冲压装置的工作台中心为原点，建立直角坐标系；
13.所述步骤2具体为：设冲压中心为(xc,yc)，则式中，k为拉延工况系数；li为拉延特征线长度；t为产品坯料厚度；σb为材料强度极限，xi，yi为拉延模具成形中，对应li的冲压特征长度的x、y压力中心坐标值。
14.进一步地，m
偏
＝m
1a
+m
1b
+m
1c
，式中，m
1a
为连杆装置承受的偏载力矩，m
1b
为滑块导轨承受的偏载力矩，m
1c
为立柱与滑块接触面的摩擦力产生的力矩。
15.进一步地，所述冲压平衡装置包括柔性支撑，所述柔性支撑与冲压装置的压边圈
活动连接。
16.进一步地，所述柔性支撑为氮气弹簧。
17.进一步地，所述冲压平衡装置还包括平衡块、纵向防侧装置、横向防侧装置、刚性支柱支撑及顶杆刚性支撑，所述平衡块、纵向防侧装置、横向防侧装置、刚性支柱支撑、顶杆刚性支撑均与冲压装置的压边圈活动连接。
18.进一步地，所述步骤4中冲压平衡装置的调整包括位置、吨位和\或数量调整。
19.本发明相比于现有技术具有的有益效果是：针对冲压偏载现状，传统的模具企业主要是采用经验法，依靠设计人员的经验进行模具设计，因此组合模具的偏载率主要依赖设计人员的经验水平，本技术通过设置冲压平衡装置，首先计算混合多腔各个零件的产品中心，建立压机偏撇生产的受力模型，计算偏撇合力矩的大小，通过布置平衡块、纵向和横向防侧装置、刚性立柱支撑、载荷可调的柔性支撑，得到偏撇平衡系统的合力矩m
偏
，并与采用有限元仿真得到的设计许可偏载m
许
进行对比，通过偏载误差率λ判定，直至调整达到满足偏撇生产工况，以削减偏载对冲压模具的影响。
附图说明
20.图1为混合多腔模具偏撇冲压平衡控制方法流程图；
21.图2为双腔冲压压机受力简图；
22.图3为地板组合件与顶盖外板的结构示意图；
23.图4为下模压边圈自身对称的下部俯视图；
24.图5为下模压边圈自身对称的底部视图；
25.附图说明：1、零件一，2、零件二，3、平衡块，4、下模座，5、压边圈，6、纵向防侧装置，7、横向防侧装置，8、刚性支柱支撑，9、柔性支撑一，10、柔性支撑二，11、顶杆刚性支撑，12、柔性支撑三，13、柔性支撑四，14、滑块，15、立柱滑块接触面，16、上模，17、下模，18、工作台。
具体实施方式
26.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
27.如图1所示，混合多腔模具偏撇冲压平衡控制方法，包括：
28.步骤1、基于冲压装置建立坐标系；
29.步骤2、基于坐标系分别计算各冲压零件的冲压中心；
30.步骤3、建立压机偏撇生产的受力模型，并计算偏撇合力矩的大小m
偏
；
31.步骤4、基于偏撇合力矩m
偏
调整冲压平衡装置，并计算偏撇平衡系统的合力矩m'
偏
；
32.步骤5、获取设计许可偏载m
许
；
33.步骤6、基于设计许可偏载m
许
判断合力矩m'
偏
是否满足要求，若否，则重复步骤4直至合力矩m'
偏
满足要求。
34.实施例
35.混合多腔模具偏撇冲压平衡控制方法，包括：
36.以工作台中心为原点，建立直角坐标系；设顶盖外板产品的压力中心为(x
c1
,y
c1
),
地板组合件压力中心为(x
c2
,y
c2
)，其压力中心的计算，需要计算冲压拉延过程中各个轮廓的分力对坐标轴的力矩之和，根据等效原则，该力矩等于其合力对同轴之距，采用如下计算方式：
[0037][0038]
其中：k为拉延工况系数；li为拉延特征线长度；t为产品坯料厚度；σb为材料强度极限，xi，yi为拉延模具成形中，对应li的冲压特征长度的x、y压力中心坐标值。地板组合件压力中心计算方式同上，在此不再赘述。
[0039]
如图2所示，组合零件一1和零件二2的模具型腔分别安装在上下模上，其中上模16安装在滑块14上，下模17安装在工作台18上，压机在驱动连杆的作用下，将冲压载荷p1和p2在滑块14的导向下，传递到上模16，当偏载冲压时，立柱与滑块接触面15的摩擦力为f，立柱与滑块的正压力分别为n1、n2，则连杆装置承受偏载力矩m
1a
，滑块导轨承受偏载力矩m
1b
,立柱与滑块接触面的摩擦力产生的力矩为m
1c
，则m
偏
＝m
1a
+m
1b
+m
1c
＝p1
×
l
1-p2
×
l2+(n
1-n2)
×
h+f
×
l/2，l1、l2分别为零件一1的冲压中心与零件二2的冲压中心与y轴的距离，l为滑块的长度，h为滑块冲压方向的上下作用线的距离。
[0040]
根据上述计算的偏载分析结果，在模具结构设计过程中需要考虑多种冲压生产工况，首先是需要保证混合多腔下冲压过程中的偏载程度在设计范围内，其次是保证偏撇生产下，单独冲压零件一或者零件二时，能够通过调整平衡系统的结构和参数，使零件达到预期的精度要求。
[0041]
这里以地板组合件为组合零件一，顶盖外板为零件二进行说明，如图3所示，取模具结构的一半为对象进行描述，图4为下模压边圈的自身对称的下部俯视图，图5为下模压边圈的自身对称的底部视图，全图只需将其镜像即可。冲压平衡装置包括柔性支撑一至四，柔性支撑一至四为不同吨位的氮气弹簧，柔性支撑采用螺栓安装在压边圈5上，其布置的位置、吨位、数量根据实际需要进行设置。
[0042]
进一步地，冲压平衡装置还包括平衡块3、纵向防侧装置6、横向防侧装置7、刚性支柱支撑8、顶杆刚性支撑11，它们都采用螺栓安装在压边圈5上。压边圈5与下模座4采用导板进行导向滑动。其中平衡块3主要是用于调整偏撇冲压过程中凸凹模型面的间隙值，纵向和横向防侧装置用于抵消偏撇冲压时模具成形过程中的侧向载荷；刚性支柱支撑8上安装平衡块3，为辅助支撑结构；顶杆刚性支撑11的压边力由压机提供。
[0043]
在布置冲压平衡装置时，首先是调节模具闭合时平衡块的间隙，通过增加或者抽取垫片的形式，防止型面出现空压或者压实。其次是调整纵向和横向防侧装置的数量、避免侧向装置造成定位精度的变化，同时调整刚性支柱支撑和柔性支撑的数量，调整完成后，计算偏撇平衡系统的合力矩m'
偏
。
[0044]
根据试模压机的结构参数、建立实际冲压下的冲压仿真模型，设置滑块与立柱、模具与工作台的接触对、施加偏撇冲压的载荷和边界条件，划分网格后进行冲压变形、支座反力以及力矩的求解。结合调试经验，得到设定设计要求许可的总偏载为m
许
，若不满足
则继续对冲压平衡装置进行调整，λ为偏载误差率，具体取值在此不做限制。

技术特征：
1.混合多腔模具偏撇冲压平衡控制方法，其特征在于，包括：步骤1、基于冲压装置建立坐标系；步骤2、基于坐标系分别计算各冲压零件的冲压中心；步骤3、建立压机偏撇生产的受力模型，并计算偏撇合力矩的大小m
偏
；步骤4、基于偏撇合力矩m
偏
调整冲压平衡装置，并计算偏撇平衡系统的合力矩m'
偏
；步骤5、获取设计许可偏载m
许
；步骤6、基于设计许可偏载m
许
判断合力矩m'
偏
是否满足要求，若否，则重复步骤4直至合力矩m'
偏
满足要求。2.根据权利要求1所述的混合多腔模具偏撇冲压平衡控制方法，其特征在于，所述步骤1具体为：以冲压装置的工作台中心为原点，建立直角坐标系；所述步骤2具体为：设冲压中心为(x
c
,y
c
)，则式中，k为拉延工况系数；l
i
为拉延特征线长度；t为产品坯料厚度；σ
b
为材料强度极限，x
i
，y
i
为拉延模具成形中，对应l
i
的冲压特征长度的x、y压力中心坐标值。3.根据权利要求1所述的混合多腔模具偏撇冲压平衡控制方法，其特征在于，m
偏
＝m
1a
+m
1b
+m
1c
，式中，m
1a
为连杆装置承受的偏载力矩，m
1b
为滑块导轨承受的偏载力矩，m
1c
为立柱与滑块接触面的摩擦力产生的力矩。4.根据权利要求1所述的混合多腔模具偏撇冲压平衡控制方法，其特征在于，所述冲压平衡装置包括柔性支撑，所述柔性支撑与冲压装置的压边圈活动连接。5.根据权利要求4所述的混合多腔模具偏撇冲压平衡控制方法，其特征在于，所述柔性支撑为氮气弹簧。6.根据权利要求4所述的混合多腔模具偏撇冲压平衡控制方法，其特征在于，所述冲压平衡装置还包括平衡块、纵向防侧装置、横向防侧装置、刚性支柱支撑及顶杆刚性支撑，所述平衡块、纵向防侧装置、横向防侧装置、刚性支柱支撑、顶杆刚性支撑均与冲压装置的压边圈活动连接。7.根据权利要求4-6任意一项所述的混合多腔模具偏撇冲压平衡控制方法，其特征在于，所述步骤4中冲压平衡装置的调整包括位置、吨位和\或数量调整。

技术总结
本发明涉及冲压模具领域，为了降低偏载影响，提供了混合多腔模具偏撇冲压平衡控制方法，包括：步骤1、基于冲压装置建立坐标系；步骤2、基于坐标系分别计算各冲压零件的冲压中心；步骤3、建立压机偏撇生产的受力模型，并计算偏撇合力矩的大小M


技术研发人员：陈科 段彦宾 陈明键 杨继成 王冀军 陈大鹏
受保护的技术使用者：成都普什汽车模具有限公司
技术研发日：2023.07.04
技术公布日：2023/9/6