專利名稱：一種控制激光拼焊板的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械加工領(lǐng)域，特指激光拼焊板成形中焊縫移動(dòng)控制的方法及其裝 置，主要用于應(yīng)用激光拼焊板來(lái)沖壓成形車身覆蓋件的場(chǎng)合。采用本方法及其裝置可以很 好控制成形過程中焊縫移動(dòng)以及由此造成的板料破裂和起皺現(xiàn)象。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上汽車車身覆蓋件有兩種沖壓成形方法分離成形和整體成形。分離成形方 法靈活易行，但零件數(shù)量多，增加了沖壓成本和車身的重量；整體成形方法得到的覆蓋件剛 性好，但造成某些部位的選材過度并導(dǎo)致車身重量和成本的增加，而且成形難度大。激光拼 焊板沖壓成形方法繼承了傳統(tǒng)分離成形方法和整體成形方法的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)克服了兩者的缺 點(diǎn)，在車身覆蓋件制造領(lǐng)域得到越來(lái)越密切的重視和日益廣泛的應(yīng)用。所謂激光拼焊板是由兩塊或兩塊以上的板料在落料后、沖壓成形前即焊接在一 起。這些板料可能完全相同，也可能具有不同的厚度、機(jī)械性能和電鍍類型。使用激光拼焊板不僅可以減少零件數(shù)目，而且可以提供許多額外的好處，包括降 低車身重量，提高結(jié)構(gòu)整體性和剛性，改善尺寸精度，提高部件和子裝配精度；減少?zèng)_壓零 件、工模具數(shù)目和工步，減少點(diǎn)焊量，簡(jiǎn)化輸給系統(tǒng)，從而簡(jiǎn)化制造過程，大大降低成本；在 撞擊過程中，可以控制更多的能量得到吸收，從而增強(qiáng)耐撞性能避免使用一些諸如加強(qiáng)筋 之類的結(jié)構(gòu)和夾具，簡(jiǎn)化車輛整體結(jié)構(gòu)；通過將加強(qiáng)件整體化避免了搭接接頭，從而提高了 抗腐蝕性能采用激光焊接可以減少設(shè)計(jì)邊角料，并將廢料回收進(jìn)行后續(xù)沖壓成形，從而節(jié) 約材料；為汽車制造者提供更大的車身設(shè)計(jì)靈活性，為顧客提供低燃耗和性能優(yōu)良的更輕 便、更堅(jiān)固的汽車，處于環(huán)保時(shí)代這一點(diǎn)非常重要。拼焊板的使用盡管帶來(lái)了諸多好處，但也出現(xiàn)了許多技術(shù)上難以解決的問題，其 中最主要的是由焊縫區(qū)組織變化和焊縫移動(dòng)等因素所造成的成形性能下降。拼焊板的成形 極限應(yīng)變與母材相比下降50%以上。由于車身覆蓋件沖壓成形是一個(gè)幾何非線性、材料非 線性、工藝邊界條件非線性的大變形力學(xué)問題，激光拼焊板的應(yīng)用，增加了問題的復(fù)雜性， 加大了成形的難度。其中，焊縫位置移動(dòng)所造成的沖壓成形性能的下降是激光拼焊板面臨 的主要問題。由于拼焊板母材厚度不等，所用模具對(duì)薄側(cè)板料沒有壓緊而發(fā)生板料起皺現(xiàn) 象。當(dāng)采用帶臺(tái)階面的組合式剛性壓邊圈時(shí)，焊縫向薄側(cè)材料移動(dòng)時(shí)會(huì)造成薄側(cè)板料破裂， 焊縫向厚側(cè)板料方向移動(dòng)時(shí)會(huì)造成板料起皺。美國(guó)西北大學(xué)Jian Cao和Brad L. Kinsey在1999年向美國(guó)專利局申請(qǐng)了專 利"Adaptive method and apparatus for forming tailor welded blanks，，(專利號(hào) 5，941，110)，該專利采用液壓缸來(lái)提供焊縫夾緊力。通過壓力傳感器和位移傳感器產(chǎn)生的 信號(hào)，由計(jì)算機(jī)控制液壓方向閥和伺服閥來(lái)改變油缸壓力，從而產(chǎn)生拼焊板成形過程中凸 模不同位置所需要的焊縫夾緊力。Jian Cao的專利的優(yōu)點(diǎn)是能夠提供凸模不同位置的焊縫 夾緊力，缺點(diǎn)是壓料面和凸模型面沒有設(shè)置臺(tái)階面，導(dǎo)致拼焊板薄側(cè)板料沒有壓緊而發(fā)生 起皺。
Wemer Munzen 在 1997 年向美國(guó)專利局申請(qǐng)了專利“Stretch controlIedforming mechanism and method for forming multiple gauge welded blanks，，(專 利 號(hào) 5，600，991)，其焊縫夾緊力由聚氨酯橡膠壓縮產(chǎn)生，方法比較簡(jiǎn)單實(shí)用，但夾緊力大小難以 調(diào)整，而且隨著聚氨酯橡膠壓縮量的增加，夾緊力由小變大，這與板料成形所需要的起始夾 緊力大、隨后逐漸減小的要求正好相反。Youngmoo Heo等人采用布置拉延筋的方法來(lái)控制激光拼焊板沖壓過程中的焊縫 移動(dòng)，具體方法主要是通過改變拉延筋的長(zhǎng)度和截面尺寸來(lái)控制焊縫移動(dòng)量(Youngmoo Heo, Youho Choi, Heon Young Kim, Daegyo Seo, Characteristics Of weld line movements for the deep drawing with drawbeads oftailor-welded blanks. Journal of Materials Processing Technology 111(2001) :164. 169)。由于激光拼焊板母材有厚度差 (1. 6mmx0. 8mm, 1. 2mmx0. 8mm)，該方法所用模具對(duì)薄側(cè)板料沒有壓緊而發(fā)生板料起皺現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能有效控制激光拼焊板沖壓成形中焊縫移動(dòng)的方法和 裝置，以克服激光拼焊板沖壓成形中焊縫移動(dòng)所造成的成形性下降問題。本發(fā)明的目的采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)采用帶臺(tái)階面的組合式壓邊圈和凸模，其特征在于壓邊圈、凸模的一部分做成可拆卸 式，可根據(jù)激光拼焊板不同母材厚度調(diào)整臺(tái)階面的高度差；并設(shè)有利用氮?dú)飧讐簭?qiáng)產(chǎn)生夾緊力 的焊縫夾緊裝置；在凹模壓料面上布置不同的拉延筋，對(duì)不同板料產(chǎn)生不同的拉延阻力。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述的激光拼焊板成形過程中的焊縫移動(dòng)控制方法的裝置，包括帶臺(tái) 階面的組合式壓邊圈和凸模、凸模墊板、壓邊圈墊板以及放置激光拼焊板的凹模，其特征為 凸模、壓邊圈的一部分為可拆卸式，由凸模左和凸模右組成凸模，壓邊圈左和壓邊圈右組成 壓邊圈，在墊板下設(shè)有壓邊圈臺(tái)階面高度差調(diào)節(jié)片、凸模臺(tái)階面高度差調(diào)節(jié)片；設(shè)置焊縫夾 緊裝置直接限制焊縫移動(dòng)，夾緊桿前端敷一層聚氨酯橡膠以提高摩擦系數(shù)，產(chǎn)生更大的摩 擦力在模具壓料面上布置高度可調(diào)的拉延筋。臺(tái)階面高度差可根據(jù)激光拼焊板不同母材厚度進(jìn)行調(diào)整，使厚側(cè)和薄側(cè)板料得到 各自所需的壓邊力，來(lái)控制厚側(cè)和薄側(cè)母材變形情況而控制焊縫移動(dòng)量；通過氮?dú)飧桩a(chǎn)生 的夾緊力，在激光拼焊板成形過程中將焊縫夾緊，以減小焊縫移動(dòng)量，氮?dú)飧讐簭?qiáng)可調(diào)以產(chǎn) 生不同的夾緊力；拉延筋的布置可使薄側(cè)板料較厚側(cè)板料受到更大的拉延阻力而促使薄側(cè) 板料流入量減小、厚側(cè)板料流入量增大，從而控制焊縫移動(dòng)量的大小。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1)使用有臺(tái)階面的組合式凸模和壓邊圈，可以同時(shí)滿足不同厚度板料的壓緊要 求，既控制焊縫移動(dòng)，又防止板料起皺；2)使用氮?dú)飧讈?lái)提供焊縫夾緊力，夾緊力大而且實(shí)現(xiàn)恒定；3)使用拉延筋可以方便地對(duì)激光拼焊板厚薄側(cè)板料的變形流動(dòng)情況進(jìn)行控制，對(duì) 氮?dú)飧住⒔M合式凸模和壓邊圈的焊縫移動(dòng)控制功能進(jìn)行補(bǔ)充調(diào)節(jié)。


圖1為激光拼焊板成形過程中的焊縫移動(dòng)控制方法及其裝置示意圖。
權(quán)利要求
一種控制激光拼焊板的方法及其裝置，采用帶臺(tái)階面的組合式壓邊圈和凸模，其特征在于壓邊圈、凸模的一部分做成可拆卸式，可根據(jù)激光拼焊板不同母材厚度調(diào)整臺(tái)階面的高度差。
2.如權(quán)利要求1所述的一種控制激光拼焊板的方法及其裝置，其特征在于，設(shè)有利用 氮?dú)飧讐簭?qiáng)產(chǎn)生夾緊力的焊縫夾緊裝置。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種控制激光拼焊板的方法及其裝置，其特征在于，凹模壓 料面上布置不同的拉延筋，對(duì)不同板料產(chǎn)生不同的拉延阻力。
4.如權(quán)利要求1所述的一種控制激光拼焊板的方法及其裝置，其特征在于，包括帶臺(tái) 階面的組合式壓邊圈和凸模、凸模墊板、壓邊圈墊板以及放置激光拼焊板的凹模，其特征為 凸模、壓邊圈的一部分為可拆卸式，由凸模左和凸模右組成凸模，壓邊圈左和壓邊圈右組成 壓邊圈，在墊板下設(shè)有壓邊圈臺(tái)階面高度差調(diào)節(jié)片、凸模臺(tái)階面高度差調(diào)節(jié)片。
5.如權(quán)利要求4所述的一種控制激光拼焊板的方法及其裝置，其特征在于，凹模中設(shè) 有氮?dú)飧椎暮缚p夾緊桿，焊縫夾緊桿前端敷有一層聚氨酯橡膠。
6.如權(quán)利要求5所述的一種控制激光拼焊板的方法及其裝置，其特征在于，凹模的壓 料面上設(shè)有高度可調(diào)的拉延筋。
全文摘要
本發(fā)明是一種控制激光拼焊板的方法及其裝置，主要用于應(yīng)用激光拼焊板來(lái)沖壓成形車身覆蓋件的場(chǎng)合。本發(fā)明采用三種方法來(lái)控制激光拼焊板沖壓成形過程中的焊縫移動(dòng)1.組合式的壓邊圈和凸模的成形部分帶有臺(tái)階面，使激光拼焊板薄側(cè)板料有足夠的壓邊力而使焊縫移動(dòng)量減少；2.利用氮?dú)飧姿a(chǎn)生的夾緊力，在激光拼焊板沖壓成形過程中將焊縫夾緊以減少焊縫移動(dòng)量；3.在模具壓料面上合理布置拉延筋，控制激光拼焊板厚薄側(cè)板料的變形流動(dòng)情況。應(yīng)用本方法和裝置可以很好地控制成形過程中焊縫移動(dòng)以及由此造成的板料破裂和起皺現(xiàn)象。
文檔編號(hào)B21D22/06GK101934317SQ20091005420
公開日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2009年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日
發(fā)明者舒俊 申請(qǐng)人:上海滬工電焊機(jī)制造有限公司