一种非均匀曲面铝合金导流板隔热槽的冲压方法及模具与流程

本发明涉及导流板隔热槽加工，特别涉及一种非均匀曲面铝合金导流板隔热槽的冲压方法及模具。

背景技术：

1、新能源汽车热管理系统中的导流板通常兼具承载、导流、隔热和密封配合功能。如图1所示，为减小相邻流道或热区之间的热传导，需要在导流板3a上形成一条或多条狭长隔热槽31a。在实际作业过程中，受流道布局、结构强度和安装空间限制，导流板常采用锻造成形，槽区所在表面并非单一平面或等曲率曲面，且沿槽轮廓的法向厚度连续变化。

2、如图2所示，现有常规平面冲裁模具的压料工作面为平面，坯料仅在局部点接触，压料力难以均匀传递；冲头刃口常同时进入全部轮廓，使瞬时冲裁面积和峰值载荷过大，冲头易产生弹性偏摆。

技术实现思路

1、为此，需要提供一种非均匀曲面铝合金导流板隔热槽的冲压方法及冲压模具，用于解决锻造铝合金导流板因基准面非均匀、隔热槽周围壁厚变化大而产生的定位不稳、冲裁载荷突增、冲头弹性偏摆、断面撕裂和粘铝等问题。

2、为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种非均匀曲面铝合金导流板隔热槽的冲压方法，包括：

3、s1基准构建：获取导流板坯料待冲槽区域及其邻近区域的三维曲面数据，建立随形基准，并分别加工上随形压料板的压料工作面和下随形凹模的支承工作面；

4、s2定位装夹：将经清洁并完成初次润滑的锻造铝合金导流板坯料放置于下随形凹模，并通过曲面基准、工艺孔或外轮廓止挡完成粗定位；

5、s3压料限位：上随形压料板先于冲头组接触坯料，于隔热槽轮廓外侧形成实压带，并于远离槽区的区域形成虚压间隙；

6、s4渐进冲裁：冲头组随后下行，冲头组沿冲压方向呈阶梯排布并依次切入坯料，各冲头切入对应隔热槽后，该冲头的切入线沿槽长方向逐步推进；

7、s5中程补油：当冲头组运行至有效冲程的中间区段时，触发独立二次润滑系统，经冲头固定板内的独立油路向冲头组中各冲头的侧壁定量供给润滑介质；

8、s6应力约束：利用上随形压料板下表面与下随形凹模上表面上围绕隔热槽轮廓布置的随形环形凸起，对冲裁区施加法向压应力以及沿槽宽、沿槽长方向的面内约束，以形成三向压应力状态；

9、s7脱模取件：冲头组完成贯穿后保压，再回程、卸压、顶出废料并取件。

10、区别于现有技术，上述技术方案依据导流板坯料的三维曲面数据建立随形基准，并分别加工上随形压料板的压料工作面和下随形凹模的支承工作面，将复杂曲面零件由不确定的点接触转变为槽周稳定的面接触，从而提高了槽位精度并减小了坯料翘动；通过实压与虚压分区使压料力集中作用于冲裁区，既抑制了槽口张开，又避免了远区因全面硬压产生压痕和形状改变；通过冲头组的阶梯排布将全轮廓瞬时冲裁转化为分段渐进冲裁，降低了峰值冲裁力；通过在冲程中段触发独立二次润滑，弥补了初始油膜损失，减少了铝合金粘附、槽壁擦伤和回程拉毛；通过随形环形凸起形成法向及两个面内方向的约束，使冲裁区处于以压应力为主的应力状态，改善了厚窄槽的断面质量。

11、作为本发明的一种实施方式，在步骤s3压料限位中：

12、实压带位于隔热槽轮廓外侧局部有效冲裁厚度的0.5倍至3.0倍范围内，且实压带的宽度为局部有效冲裁厚度的0.8倍至2.5倍，且不小于目标槽宽的1.5倍，实压带为围绕隔热槽轮廓的连续闭合带；其中，当实压带受到零件边界或流道干涉限制时，实压带形成为总覆盖角不低于270°的分段闭合带；

13、虚压面与坯料名义表面之间保留0.10mm至0.80mm的间隙；或者，虚压面采用低刚度浮动支承，且虚压面的接触压力不超过实压区平均压力的10%至30%。

14、如此，通过限定实压带的具体位置、宽度及形态，确保了压料力有效作用于冲裁区周边，虚压间隙或低刚度浮动支承则在容纳锻件公差的同时避免非关键表面压伤，实现有效约束与表面保护的统一。

15、作为本发明的一种实施方式，在步骤s3压料限位中：

16、上随形压料板的下表面先于冲头组的刃口接触坯料，且上随形压料板的下表面与冲头组的刃口在冲压方向上的高度差为0.3mm至2.0mm；上随形压料板单位投影面积上的压紧力为铝合金室温屈服强度的0.05倍至0.25倍。

17、如此，通过限定压料板的先行量和压紧压力，确保了冲头组的刃口接触坯料前实压带已完成压紧，避免冲裁过程中坯料窜动，同时防止压痕产生。

18、作为本发明的一种实施方式，在步骤s4渐进冲裁中：

19、冲头组包括多个冲头，各冲头与导流板上的待冲隔热槽分别对应，且各冲头的横截面轮廓分别与其对应的隔热槽相匹配；

20、冲头组中各冲头在冲压方向上的伸出高度不同，各冲头的刃口最低点的连线或包络面相对于冲头固定板基准面倾斜；

21、其中，相邻高度级冲头在冲压方向上的伸出高度差为局部有效冲裁厚度的0.50倍至0.80倍，且相邻两高度级冲头的载荷重叠率不高于50%，任一时刻处于峰值剪切阶段的冲头数量不超过总冲头数的二分之一。

22、如此，通过将多个冲头设置为不同伸出高度，使各冲头按预定次序逐个或分组切入坯料，将多个待冲隔热槽同时冲裁造成的载荷叠加转化为沿滑块行程分散的错峰冲裁，有效降低了峰值冲裁力和瞬时侧向载荷。

23、作为本发明的一种实施方式，在步骤s4渐进冲裁中：

24、各冲头从对应隔热槽的一端或局部低点位置首先切入坯料，且该冲头的切入线沿槽长方向逐步推进；

25、冲头组先切入薄区或载荷较小的隔热槽，且左右两侧的冲头交替或成对切入，以限制偏心载荷。

26、如此，通过优化切入顺序和路径，使冲头组按照由薄区向厚区或对称双向的顺序切入，进一步平衡了模具中心的载荷分布，限制了偏心载荷对模具精度的影响。

27、作为本发明的一种实施方式，在步骤s5中程补油中：

28、独立二次润滑系统包括独立供油系统、分配通道以及至少两个出油口，出油口设置于每个冲头侧壁的周向两侧，或设置于上随形压料板的内缘，或设置于冲头固定板的下部；

29、独立二次润滑系统的触发位置为有效冲裁行程的35%至65%，单次定量供液量按冲头润湿面积确定，润滑介质黏度为10mm2/s至80mm2/s，二次润滑脉冲持续时间为50毫秒至300毫秒；通过毛细和压力作用沿冲头侧壁向下形成油膜；

30、冲头组贯穿完成后、回程开始前独立二次润滑系统停止供液，以防止高压金属粉末倒灌。

31、如此，通过在冲程中段定量补油，弥补了初始油膜在压料与初始冲入阶段被挤出或刮除后的润滑不足，有效抑制了铝合金粘附于冲头侧壁，提高了连续生产的稳定性。

32、作为本发明的一种实施方式，在步骤s6应力约束中：

33、随形环形凸起包括上凸起和下凸起，上凸起设置于上随形压料板的下表面，下凸起设置于下随形凹模的上表面；上凸起与下凸起相对设置；或者，上凸起与下凸起沿槽法向错开局部有效冲裁厚度的0.2倍至1.0倍；

34、随形环形凸起的高度为局部有效冲裁厚度的0.02倍至0.05倍，顶宽为局部有效冲裁厚度的0.05倍至0.1倍，顶部圆角半径为局部有效冲裁厚度的0.02倍至0.5倍。

35、如此，通过上随形压料板下表面与下随形凹模上表面上围绕隔热槽轮廓布置的随形环形凸起，对冲裁区形成法向及两个面内方向的约束，使冲裁区处于以压应力为主的应力状态，改善了厚窄槽的断面质量。

36、作为本发明的一种实施方式，局部有效冲裁厚度与目标槽宽之比大于5。

37、如此，通过限定局部有效冲裁厚度与目标槽宽之比大于五，明确了该比值范围适用于厚窄槽冲压场景下的冲头稳定性改善，为适用条件的判断提供了量化依据。

38、为实现上述目的，第二方面，本发明还提供了一种冲压模具，用于实施如发明人上述提供的任一项的非均匀曲面铝合金导流板隔热槽的冲压方法，包括：

39、上模装置，上模装置包括上模座、冲头垫板、冲头固定板、上随形压料板以及冲头组；上模座用于连接压力机滑块，冲头垫板设置于上模座与冲头固定板之间，冲头固定板夹持冲头组，上随形压料板设置于冲头固定板下方，上随形压料板的压料工作面与待冲槽区域上表面随形匹配，且上随形压料板可相对于冲头组沿冲压方向滑动，冲头组穿过上随形压料板并伸出上随形压料板的下表面；

40、下模装置，下模装置与上模装置沿冲压方向相对设置，下模装置包括下随形凹模、下垫板以及下模座；下随形凹模设置于上随形压料板下方，下随形凹模的支承工作面与待冲槽区域下表面随形匹配，下随形凹模对应隔热槽轮廓的位置设置有落料通道，下垫板设置于下随形凹模下方，下模座设置于下垫板下方；

41、独立二次润滑系统，独立二次润滑系统包括分配通道和至少两个出油口；分配通道设置于冲头固定板内部并延伸至每个冲头内部，出油口设置于每个冲头的侧壁、上随形压料板的内缘或冲头固定板的下部。

42、区别于现有技术，上述冲压模具通过上随形压料板与下随形凹模的随形工作面配合，将复杂曲面零件由不确定的点接触转变为槽周稳定的面接触，从而提高了槽位精度并减小了坯料翘动；通过冲头固定板夹持伸出高度不同的多个冲头，使各冲头在冲压方向上具有不同的初始位置；通过将独立二次润滑系统的分配通道内置于冲头固定板和多个冲头内部，使模具整体结构更加紧凑，省去了外挂式喷油管及其附属管路。

43、作为本发明的一种实施方式，下随形凹模对应隔热槽轮廓的位置依次设置有凹模刃口、直壁段和落料通道；直壁段位于凹模刃口与落料通道之间，落料通道的横截面尺寸自直壁段下端至落料通道末端逐渐增大。

44、如此，通过冲头与凹模刃口的配合完成对坯料的冲裁分离，直壁段对废料进行导向，逐渐扩大的落料通道使废料在重力作用下顺畅下落，避免卡滞和堵塞。

45、上述 技术实现要素： 相关记载仅是本技术技术方案的概述，为了让本领域普通技术人员能够更清楚地了解本技术的技术方案，进而可以依据说明书的文字及附图记载的内容予以实施，并且为了让本技术的上述目的及其它目的、特征和优点能够更易于理解，以下结合本技术的具体实施方式及附图进行说明。