拼接成型方法与流程

专利2022-05-09  2



1.本发明涉冲压制造技术领域,特别是涉及一种拼接成型方法。


背景技术:

2.为了随着全球汽车制造业的不断发展,汽车制造材料更加强调安全性、美观性以及可回收性。然而,伴随着全球气候变暖,环境保护的呼声日益高涨,加上世界石油储备也日益减少,汽车轻量化已成为汽车制造技术发展的必然趋势。目前,降低汽车重量最直接有效的方法之一就是在车身结构上大量使用拼焊板。
3.然而,现有的模具通常是应用于等厚板材成型,对于由不等厚板材相互拼接形成不等厚拼焊板的验证与生产,常用的做法是重新生产一套新的模具或者对不等厚拼焊板或模具进行调整。但是,随着不等厚拼焊板的大量生产,如果全部采用新的模具,则显著延长了制造周期,增大了制造成本,而对不等厚拼焊板的调整容易造成零件拉毛、回弹等多种不可控的质量问题,零件返修工作量巨大。


技术实现要素:

4.基于此,有必要针对上述问题,提供一种拼接成型方法,该拼接成型方法可以实现在不更换模具的情况下保证不等厚拼焊板的成型效果的技术效果。
5.根据本申请的一个方面,提供一种拼接成型方法,所述拼接成型方法包括以下步骤:
6.将第一板材和第二板材沿两者的厚度方向相互贴合,所述第一板材的边缘和所述第二板材的边缘对齐;
7.固接所述第一板材和所述第二板材以使所述第一板材和所述第二板材共同形成第一母材;
8.将所述第一母材的一侧边缘和第二母材的一侧边缘沿垂直于两者的厚度方向的方向相互拼合;
9.焊接所述第一母材和所述第二母材以使所述第一母材和所述第二母材共同形成预成型板材;
10.去除所述第一板材和所述第二板材相互固接的区域;
11.冲压成型所述预成型板材;
12.去除所述第二板材。
13.在其中一个实施例中,所述第一母材和所述第二母材的厚度相等。
14.在其中一个实施例中,所述第一板材具有第一工作区域和绕设于所述第一工作区域的部分边缘外的第一非工作区域,所述第二板材具有第二工作区域和绕设于所述第二作区域的部分边缘外的第二非工作区域;
15.当所述第一板材和所述第二板材沿两者的厚度方向相互贴合时,所述第一工作区域在所述第二板材上的正投影与所述第二工作区域完全重合,所述第一非工作区域在所述
第二板材上的正投影和所述第二非工作区域完全重合。
16.在其中一个实施例中,固接所述第一板材和所述第二板材以使所述第一板材和所述第二板材共同形成第一母材的步骤具体包括以下步骤:
17.固接所述第一非工作区域和所述第二非工作区域形成所述第一母材。
18.在其中一个实施例中,固接所述第一非工作区域和所述第二非工作区域的方式为焊接。
19.在其中一个实施例中,焊接所述第一非工作区域和所述第二非工作区域的方式为点焊。
20.在其中一个实施例中,所述第一非工作区域和所述第二非工作区域通过多个焊点相互固接,多个所述焊点间隔设置。
21.在其中一个实施例中,所述第一板材与所述第二母材相互拼合的边缘属于所述第一工作区域,所述第二板材和所述第二母材相互拼合的边缘属于所述第二工作区域。
22.在其中一个实施例中,去除所述第一板材和所述第二板材相互固接的区域的步骤具体包括以下步骤:
23.去除所述第一非工作区域和所述第二非工作区域。
24.在其中一个实施例中,去除所述第二板材的步骤具体包括以下步骤:
25.沿所述第二板材和所述第二母材的焊缝切割所述第二板材。
26.上述拼接成型方法,采用第二板材弥补第一板材和第二母材的厚度差,第一板材、第二板材以及第二母材形成的预成型板材可采用生产等厚板材的原有模具进行加工,而无需重新制作新的模具或根据原有模具的间隙对不等厚拼焊板材进行调试生产,从而在保证成型质量的同时节省了制造成本,扩大了不等厚板材拼焊板材的应用范围,有效降低了成品的重量和制造成本。
附图说明
27.图1为本发明一实施例的预成型板材的结构示意图;
28.图2为图1所示预成型板材的加工示意图。
29.附图标号说明:
30.100、预成型板材;120、第一母材;121、第一板材;1212、第一工作区域;1214、第一非工作区域;123、第二板材;125、焊点;140、第二母材;160、焊缝。
具体实施方式
31.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
32.在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必
须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
33.此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
34.在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
36.需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。
37.图1示出了本发明一实施例中的预成型板材的结构示意图;图2为示出了本发明一实施例中预成型板材的加工示意图。
38.参阅图1及图2,本发明一实施例提供了一种成型方法,用于拼接厚度不等的金属板材并将拼接后的金属板材加工成型。具体在下列实施例中,该成型方法用于将厚度不等的第一板材121和第二母材140拼接成型,且第一板材121的厚度小于第二母材140的厚度。
39.正如背景技术中所述,现有的模具通常用于等厚拼焊板的成型,为了对不等厚拼焊板进行成型,通常包括以下几种处理方式:
40.1)、根据现有模具的实际间隙,对不等厚拼焊板进行调试生产;
41.2)、根据不等厚拼焊板进行适应性修改;
42.3)、根据不等厚拼焊板的尺寸重新制作新的模具。
43.发明人在研究过程中发现,采用第一种方法容易造成冲压后的零件的存在拉毛、回弹等多种不可控的质量问题,零件返修的工作量巨大。采用第二种方法则需要大量的额模具投资及人力资源的投入,且存在影响不等厚拼焊板量产的风险。而采用第三种方法则需要较长的制造及验证周期,且需要花费较高的成本。
44.为了解决上述问题,本申请提出了一种用于不等厚材料的拼接成型方法,该拼接成型方法包括以下步骤:
45.步骤s110:精切第一板材121和第二板材123的边缘。
46.具体地,首先,由于需要焊接的第一板材121和第二母材140存在厚度差,因此操作者根据第一板材121和第二母材140的厚度差选择相应厚度的第二板材123,第二板材123的
形状与第一板材121的形状、尺寸均相同,且第二板材123的厚度等于第一板材121和第二母材140的厚度差,从而使第一板材121和第二板材123的厚度之和等于第二母材140的厚度。
47.由于在前序工序中,剪切第一板材121和第二板材123的过程中易造成第一板材121、第二板材123的切割边缘存在碎屑、毛刺等板材质量问题,因此在将两者进行拼接之前,需要对第一板材121和第二板材123的边缘进行精剪,以使第一板材121和第二板材123的边缘没有毛刺和碎屑,进而保证第一板材121与第二板材123可以无缝隙贴合。
48.步骤s120:将第一板材121和第二板材123沿两者的厚度方向相互贴合,第一板材121的边缘和第二板材123的边缘对齐。
49.具体地,第一板材121具有第一工作区域1212和绕设于第一工作区域1212的部分边缘的第一非工作区域1214,第二板材123具有第二工作区域和绕设于第二作区域的部分边缘的第二非工作区域。当第一板材121和第二板材123沿两者的厚度方向相互贴合时,第一板材121的边缘和第二板材123的边缘对齐,第一工作区域1212在第二板材123上的正投影与第二工作区域完全重合,第一非工作区域1214在第二板材123上的正投影和第二非工作区域完全重合。
50.步骤s130:固接第一板材121和第二板材123以使第一板材121和第二板材123共同形成第一母材120。
51.具体地,将第一板材121的第一非工作区域1214和第二板材123的第二非工作区域相互固接,从而使第一板材121和第二板材123相互固接以形成一个整体而作为第一母材120,由于第一板材121和第二板材123的厚度之和等于第一母材120的厚度,因此第一母材120的厚度和第二母材140的厚度相同。
52.具体在一些实施例中,通过焊接的方式焊接第一板材121的第一非工作区域1214和第二板材123的第二非工作区域以使两者形成一个整体,第一非工作区域1214和第二非工作区域形成多个间隔设置的焊点125以使第一板材121和第二板材123固接。
53.更具体地,焊接第一非工作区域1214和第二非工作区域的方式为点焊,第一非工作区域1214和第二非工作区域通过多个间隔排布的焊点125相互固接。其中,点焊是指焊接时利用柱状电极,在两块搭接工件接触面之间形成焊点125的焊接方法。点焊时,先加压使工件紧密接触,随后接通电流,在电阻热的作用下工件接触处熔化,冷却后形成焊点125。
54.步骤s140:将第一母材120的一侧边缘和第二母材140的一侧边缘沿垂直于两者的厚度方向的方向相互拼合。
55.具体地,第一板材121和第一板材121相互重合的一侧边缘分别与第二母材140拼合,从而使第一母材120和第二母材140处于同一平面内。其中,第一板材121与第一母材120相互拼合的边缘属于第一工作区域1212,第二板材123和第二母材140相互拼合的边缘属于第二工作区域。如此,第一板材121的第一工作区域1212未绕设有第一非工作区域1214的一侧边缘、第二板材123的第二工作区域未绕设有第二非工作区域的一侧边缘同时与第二母材140的一侧边缘相互拼合。
56.步骤s150:焊接第一母材120和第二母材140以使第一母材120和第二母材140共同形成预成型板材100。
57.具体地,对第一母材120和第二母材140相互拼合的边缘采用激光拼焊的方式焊接,从而使第一母材120和第二母材140形成一个整体作为预成型板材100。如此,第一板材
121的第一工作区域1212、第二板材123的第二工作区域均与第二母材140的一侧边缘焊接呈一体,且三者的形成的预成型板材100的厚度处处相等,从而便于后序加工。
58.步骤s160:去除第一板材121和第二板材123相互固接的区域。
59.具体地,通过切割的方式去除第一板材121的第一非工作区域1214和第二板材123的第二非工作区域。由于使第一板材121和第二板材123相互固接的焊点125均位于第一非工作区域1214和第二非工作区域,因此去除第一非工作区域1214和第二非工作区域后,第一板材121和第二板材123不再通过焊点125相互固接,第一板材121仅剩余第一工作区域1212且该第一工作区域1212的一侧边缘与第二母材140连接,第二板材123仅剩余第二工作区域且该第二工作区域的一侧边缘与第二母材140连接。
60.如此,第一板材121的一侧边缘和第二板材123的一侧边缘与第二母材140相互固接,第一板材121和第二板材123的其余部分则处于可相互分离的自由状态。
61.步骤s170:冲压成型预成型板材100。
62.具体地,通过冲压模具对预成型板材100进行冲压成型。由于预成型板材100的厚度处处相等而与模具的间隙相匹配,因此采用可采用原有的用于等厚板材的冲压模具对成型板材进行冲压成型,而无需重新制作新的模具。
63.步骤s180:去除第二板材123。
64.具体地,当预成型板材100冲压成型后,沿第二板材123和第二母材140的焊缝160切割第二板材123,从而使第二板材123同时与第一板材121、第二母材140分离,最终完成不等厚板材的拼接与成型。
65.下面以第一板材121为牌号st13,尺寸为1.0mm
×
2410mm
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685mm的矩形板材、第二母材140为牌号p250,尺寸为1.8mm
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2410mm
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450mm的矩形板材为例,对第一板材121和第二母材140的拼接成型方法进行详细描述。
66.首先,根据第一板材121和第二母材140的形状选择牌号st13,尺寸为0.8mm
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2410mm
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685mm的矩形板材作为第二板材123,然后对第一板材121和第二板材123的一侧长边进行精切,精切宽度为50mm,因此精切后的第一板材121的尺寸为1.0mm
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2410mm
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635mm,精切后的第二板材123的尺寸为0.8mm
×
2410mm
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635mm。可以理解,精切宽度的具体数值不限,可根据需要设置以满足不同要求。
67.然后,将第一板材121和第二板材123沿厚度方向相互贴合,第一板材121的边缘和第二板材123的边缘对齐,第一板材121在第二板材123所在平面上的投影完全与第二板材123的边缘重合。
68.其中,第一板材121具有矩形第一工作区域1212和绕设于第一工作区域1212的边缘外的第一非工作区域1214。具体地,且第一工作区域1212具有两条长边和两条短边,第一非工作区域1214绕设于第一工作区域1212的一条长边和两条短边外,第一非工作区域1214的宽度为50mm。
69.第二板材123具有矩形的第二工作区域和绕设于第二工作区域的边缘外的第二非工作区域。具体地,第二工作区域具有两条长边和两条短边,第二非工作区域绕设于第二工作区域的一条长边和两条短边外,第二非工作区域的宽度为50mm。
70.然后,将第一板材121的第一非工作区域1214和第二板材123的第二非工作区域相互固接,从而使第一板材121和第二板材123相互固接以形成一个整体而作为第一母材120,
由于第一板材121和第二板材123的厚度之和为1.8mm而等于第一母材120的厚度。
71.具体在一些实施例中,通过点焊的方式焊接第一板材121的第一非工作区域1214和第二板材123的第二非工作区域以使两者形成一个整体。优选地,第一母材120具有四个焊点125,四个焊点125均位于第一非工作区域1214和第二非工作区域内,并分别位于第一母材120的四个顶角位置。可以理解,连接第一板材121和第二板材123的焊点125的数量不限于此,可根据需要设置焊点125的数量以使第一板材121和第二板材123牢固地连接。
72.之后,将第一母材120未设有焊点125的一侧长边和第二母材140的一侧长边相互拼合,然后采用激光焊接的方式焊接第一母材120和第二母材140,从而使第一母材120和第二母材140形成一个整体作为预成型板材100,第一母材120和第二母材140的焊缝160沿第一母材120和第二母材140的长边延伸,预成型板材100为厚度处处相等的等厚板材,且预成型板材100的厚度为1.8mm。
73.然后,通过切割的方式去除第一板材121的第一非工作区域1214、第二板材123的第二非工作区域,剩余的第一板材121的尺寸为1.0mm
×
2310mm
×
585mm,剩余的第二板材123的尺寸为0.8mm
×
2310mm
×
585mm。
74.由于使第一板材121和第二板材123相互固接的焊点125均位于第一非工作区域1214和第二非工作区域,因此去除第一非工作区域1214和第二非工作区域后,第一板材121和第二板材123不再通过焊点125相互固接,第一板材121仅剩余一侧长边与第二母材140连接,第一板材121的其它三条边沿均呈自由状态,第二板材123仅剩余一侧长边与第二母材140连接,第二板材123的其它三条边均呈自由状态。
75.最后,通过冲压模具冲压成型预成型板材100,当预成型板材100冲压成型后,沿第二板材123和第二母材140的焊缝160切割第二板材123,从而使第二板材123同时与第一板材121、第二母材140分离,最终完成不等厚板材的拼接与成型。
76.上述拼接成型方法,采用第二板材123弥补第一板材121和第二母材140的厚度差,第一板材121、第二板材123以及第二母材140形成的预成型板材100可采用生产等厚板材的原有模具进行加工,而无需重新制作新的模具或根据原有模具的间隙对不等厚拼焊板材进行调试生产,从而在保证成型质量的同时节省了制造成本,扩大了不等厚板材拼焊板材的应用范围,有效降低了成品的重量、验证周期以及制造成本。
77.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
78.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征:
1.一种拼接成型方法,其特征在于,所述拼接成型方法包括以下步骤:将第一板材和第二板材沿两者的厚度方向相互贴合,所述第一板材的边缘和所述第二板材的边缘对齐;固接所述第一板材和所述第二板材以使所述第一板材和所述第二板材共同形成第一母材;将所述第一母材的一侧边缘和第二母材的一侧边缘沿垂直于两者的厚度方向的方向相互拼合;焊接所述第一母材和所述第二母材以使所述第一母材和所述第二母材共同形成预成型板材;去除所述第一板材和所述第二板材相互固接的区域;冲压成型所述预成型板材;去除所述第二板材。2.根据权利要求1所述的拼接成型方法,其特征在于,所述第一母材和所述第二母材的厚度相等。3.根据权利要求1所述的拼接成型方法,其特征在于,所述第一板材具有第一工作区域和绕设于所述第一工作区域的部分边缘外的第一非工作区域,所述第二板材具有第二工作区域和绕设于所述第二作区域的部分边缘外的第二非工作区域;当所述第一板材和所述第二板材沿两者的厚度方向相互贴合时,所述第一工作区域在所述第二板材上的正投影与所述第二工作区域完全重合,所述第一非工作区域在所述第二板材上的正投影和所述第二非工作区域完全重合。4.根据权利要求3所述的拼接成型方法,其特征在于,固接所述第一板材和所述第二板材以使所述第一板材和所述第二板材共同形成第一母材的步骤具体包括以下步骤:固接所述第一非工作区域和所述第二非工作区域形成所述第一母材。5.根据权利要求4所述的拼接成型方法,其特征在于,固接所述第一非工作区域和所述第二非工作区域的方式为焊接。6.根据权利要求4所述的拼接成型方法,其特征在于,焊接所述第一非工作区域和所述第二非工作区域的方式为点焊。7.根据权利要求6所述的拼接成型方法,其特征在于,所述第一非工作区域和所述第二非工作区域通过多个焊点相互固接,多个所述焊点间隔排布。8.根据权利要求3所述的拼接成型方法,其特征在于,所述第一板材与所述第二母材相互拼合的边缘属于所述第一工作区域,所述第二板材和所述第二母材相互拼合的边缘属于所述第二工作区域。9.根据权利要求3所述的拼接成型方法,其特征在于,去除所述第一板材和所述第二板材相互固接的区域的步骤具体包括以下步骤:去除所述第一非工作区域和所述第二非工作区域。10.根据权利要求1所述的拼接成型方法,其特征在于,去除所述第二板材的步骤具体包括以下步骤:沿所述第二板材和所述第二母材的焊缝切割所述第二板材。
技术总结
本发明涉及一种拼接成型方法,拼接成型方法包括以下步骤:将第一板材和第二板材沿两者的厚度方向相互贴合,第一板材的边缘和第二板材的边缘对齐;固接第一板材和第二板材以使第一板材和第二板材共同形成第一母材;将第一母材的一侧边缘和第二母材的一侧边缘沿垂直于两者的厚度方向的方向相互拼合;焊接第一母材和第二母材以使第一母材和第二母材共同形成预成型板材;去除第一板材和第二板材相互固接的区域;冲压成型预成型板材;去除所述第二板材。上述拼接成型方法,采用第二板材弥补第一板材和第二母材的厚度差,第一板材、第二板材以及第二母材形成的预成型板材可采用生产等厚板材的原有模具进行加工,在保证成型质量的同时节省了制造成本。同时节省了制造成本。同时节省了制造成本。


技术研发人员:敦勃文 寇兆阳 富壮 高洪雷 王项钧 张凤君 刘强 董淳昊 王爱博 孙春生
受保护的技术使用者:一汽解放汽车有限公司
技术研发日:2021.03.22
技术公布日:2021/6/25

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