CN117086169A - 一种板材成形的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及板材成形的技术领域，公开了一种板材成形的装置和方法，装置包括：底座，设有冲压槽和两个第一倾斜面，两个第一倾斜面位于冲压槽的两个相对设置的槽顶，第一倾斜面与冲压槽的侧壁的夹角小于冲压件的立板与顶板形成的夹角；中心冲压组件，包括中心压块和驱动中心压块沿冲压槽的深度方向往复运动的第一驱动机构；边部冲压组件，包括两个边压块和分别驱动两个边压块沿冲压槽的深度方向往复运动的两个第二驱动机构；本发明的装置使得热成形的冲压件具有折弯余量，能够有效降低板材回弹对成形角度的不利影响，无需额外设置拉延筋，避免拉延筋的设计实验，提高板材的利用率，降低几字型板材的生产成本。

Description

一种板材成形的装置和方法

技术领域

本发明涉及板材成形技术领域，特别是一种板材成形的装置和方法。

背景技术

几字型型材作为工业中的重要原材料，大多通过热成形工艺进行生产制作，几字型型材的成形角度是产品合格的重要参数，但板材热成形后均会产生回弹，几字型型材大多为冲压件，如图8所示，几字形冲压件两端的水平板部分为顶板，连接两端顶板的竖直板部分为立板，位于中部的水平板部分为底板，板材热成形的回弹主要是顶板和立板在冲压弯折后会有一定程度恢复原形的现象，故板材的回弹量会直接影响几字型型材的最终成形角度，使得热成形工艺中，不易于控制几字型型材的成形角度，难以保障产品制作的合格率。

在相关技术中，为了解决板材回弹的问题，通常是在模具上嵌入拉延筋以减少板材的回弹量，进而大大减少对几字型型材成形角度的不利影响，其中拉延筋的高度和几何形状是影响回弹的两个重要因素，但拉延筋的高度不易确定，如果高度过低，未达到板材侧壁内产生2％的后拉伸应变，可能仍会产生较大的回弹量，如果高度过高，则可能对板材约束力太大，导致拉延筋或冲头圆角处发生剪切断裂，所以合理确定拉延筋的高度需要大量的仿真模拟和试验获得，且拉延筋由于特殊的几何形状需要额外的机械加工，因而使用带拉延筋的模具，会增加模具的制造成本，此外，由于成形后的板材上具有拉延筋形状，最后还需要将板材带有拉延筋的部分切掉，造成了板材的浪费，使得板材的材料利用率降低。

发明内容

本发明的目的在于：针对相关技术中板材热成形的工艺，通过在模具上嵌入拉延筋减少板材热成形的回弹量，需对拉延筋的结构尺寸进行大量仿真实验，存在板材浪费以及生产成本较高的问题，提供一种板材成形的装置和方法，能够有效降低板材回弹对成形角度的不利影响，无需额外设置拉延筋，避免拉延筋的设计实验，提高板材的利用率，降低几字型板材的生产成本。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

第一方面提供一种板材成形的装置，用于成形几字形的冲压件，所述装置包括：

底座，设有冲压槽和两个第一倾斜面，两个所述第一倾斜面位于所述冲压槽的两个相对设置的槽顶，所述第一倾斜面与所述冲压槽的侧壁的夹角小于所述冲压件的立板与顶板形成的夹角；

中心冲压组件，包括中心压块和驱动所述中心压块沿所述冲压槽的深度方向往复运动的第一驱动机构；

边部冲压组件，包括两个边压块和分别驱动两个所述边压块沿所述冲压槽的深度方向往复运动的两个第二驱动机构；

其中，所述中心压块在所述第一驱动机构的驱动下向所述冲压槽内移动，以使待冲压板材的中部进入至所述冲压槽内，所述边压块在所述第二驱动机构的驱动下抵紧所述待冲压板材，以使所述待冲压板材的两侧抵接于所述第一倾斜面。

第一方面提供的板材成形的装置，通过控制所述第一倾斜面的倾斜度，使得热成形的所述冲压件具有折弯余量，当所述冲压件产生回弹时，形成的回弹量与折弯余量能够部分抵消，进而通过轻微矫正即可获得合格的几字型型材，无需额外设置拉延筋，从而能够避免拉延筋的设计实验，提高板材的利用率，降低几字型板材的生产成本。

在一些可选的实施方式中，所述装置还包括成形组件，所述成形组件包括两个成形块和分别驱动两个所述成形块沿所述冲压槽的深度方向往复运动的两个第三驱动机构，两个所述成形块位于所述中心压块沿所述冲压槽宽度方向的两侧，且位于两个所述边压块之间，两个所述成形块在所述第三驱动机构的驱动下进入至所述冲压槽，且作用于所述冲压件的立板与底板的连接处。

在一些可选的实施方式中，所述冲压槽的侧壁与底面的夹角小于所述冲压件的立板与底板的夹角，所述成形块设有与所述冲压槽的侧壁匹配的侧面。

在一些可选的实施方式中，所述底座包括：本体，设有具有开口的冲压腔；两个第一垫块，均连接于本体，且位于所述冲压腔沿第一方向的两侧，两个所述第一垫块均设有所述第一倾斜面；两个第二垫块，均连接于所述冲压腔且相对设置，两个所述第二垫块以及所述冲压腔的底面合围成所述冲压槽，两个所述第二垫块相对的侧面形成所述冲压槽的侧壁。

在一些可选的实施方式中，所述中心压块设有两个沿第一方向相对设置的导向面。

在一些可选的实施方式中，所述中心压块分为矩形块和楔形块，所述第一驱动机构固定于所述矩形块。

在一些可选的实施方式中，所述第二垫块的顶部设有适配所述冲压件的圆角。

在一些可选的实施方式中，所述装置还包括固定板，所述第一驱动机构、所述第二驱动机以及所述第三驱动机构均连接于所述固定板上。

在一些可选的实施方式中，所述装置还包括相连接的加热托板和弹性件，所述底座设有放置槽，所述放置槽位于所述冲压槽的槽底，所述弹性件的两端分别连接于所述放置槽的槽底和所述加热托板，所述加热托板设有用于加热所述待冲压板材的加热通道，在所述冲压件的底板作用于所述冲压槽的槽底时，所述加热托板与所述冲压槽的槽底齐平，在所述中心压块未伸入所述冲压槽时，所述加热托板与所述第一倾斜面靠近所述冲压槽的一侧齐平。

在一些可选的实施方式中，所述中心压块和所述边压块均设有作用于待冲压板材的冲压板，所述冲压板设有用于加热所述待冲压板材的加热通道。

在一些可选的实施方式中，所述加热通道内设有加热丝或通入有加热液。

第二方面提供一种板材成形的方法，使用如上所述的板材成形的装置，所述板材成形的方法包括如下步骤：

将所述待冲压板材放置于所述底座上，所述第二驱动机构驱动两个所述边压块向下运动，两个所述边压块分别作用于所述待冲压板材的两侧并抵接于所述第一倾斜面；

所述第一驱动机构驱动所述中心压块向下运动，所述中心压块作用于所述待冲压板材的中部并下压至所述冲压槽内，直至所述待冲压板材的中部作用于所述冲压槽的槽底；

所述第一驱动机构和两个所述第二驱动机构均反向动作，所述中心压块和两个所述边压块向上运动，获得所述冲压件。

第二方面提供的板材成形的方法，可以适用所述底座为一体化构件的情况，所述第一倾斜面直接位于所述底座本体上，获得所需所述冲压件的操作简单，制作的所述冲压件具有过度折弯的顶板，即所述冲压件的顶板部分预留有回弹余量，故所述冲压件产生回弹时，能够有效抵消所述冲压件部分的回弹量，进而降低了板材回弹的对成形角度的不利影响，无需额外设置拉延筋，避免拉延筋的设计实验，提高板材的利用率，降低几字型板材的生产成本。

在一些可选的实施方式中，所述板材成形的方法还包括如下步骤：

在所述待冲压板材放置于所述底座前，建立不同厚度的所述待冲压板材在热成形后产生回弹量的数据库，获取深度学习模型；

根据所述待冲压板材的厚度和所述深度学习模型，获得回弹量；

根据获得的所述回弹量确定所述第一倾斜面与所述冲压槽侧壁的夹角。

第三方面提供一种板材成形的方法，使用如上所述的板材成形的装置，所述板材成形的方法包括如下步骤：

将所述待冲压板材放置于所述底座上，所述第二驱动机构驱动两个所述边压块向下运动，两个所述边压块分别作用于所述待冲压板材的两侧并抵接于所述第一倾斜面；

所述第一驱动机构驱动所述中心压块向下运动，所述中心压块作用于所述待冲压板材的中部并下压至所述冲压槽内，直至所述待冲压板材的中部作用于所述冲压槽的槽底，获得预冲压板材；

两个所述第三驱动机构驱动所述成形块向下运动，所述成形块作用于所述预冲压板材并下压至所述冲压槽内，直至所述预冲压板材作用于所述冲压槽的侧壁与槽底的连接处；

所述第一驱动机构、两个所述第二驱动机构以及两个所述第三驱动机构均反向动作，所述中心压块、两个所述边压块，以及两个所述成形块向上运动，获得所述冲压件。

第三方面提供的板材成形方法，能够适用于所述冲压槽的侧壁上设有第二倾斜面的情况，通过控制所述第一倾斜面和所述第二倾斜面的倾斜度，使得所述冲压件的顶板和立板均具有折弯余量，故所述冲压件产生回弹时，顶板和立板形成的回弹量与折弯余量能够刚好抵消或抵消大部分，进而通过轻微矫正或无需矫正即可获得合格的几字型型材，无需额外设置拉延筋，从而能够避免拉延筋的设计实验，提高板材的利用率，降低几字型板材的生产成本。

在一些可选的实施方式中，所述装置还包括相连接的加热托板和弹性件，所述底座设有放置槽，所述放置槽位于所述冲压槽的槽底，所述弹性件的两端分别连接于所述放置槽的槽底和所述加热托板，所述加热托板设有用于加热所述待冲压板材的加热通道，在所述冲压件的底板作用于所述冲压槽的槽底时，所述加热托板与所述冲压槽的槽底齐平，在所述中心压块未伸入所述冲压槽时，所述加热托板与所述第一倾斜面靠近所述冲压槽的一侧齐平，所述中心压块、所述边压块以及所述成形块均设有作用于待冲压板材的冲压板，所述冲压板设有用于加热所述待冲压板材的加热通道；

所述板材成形的方法还包括如下步骤：

在所述边压块作用于所述待冲压板材前，两个所述第三驱动机构驱动所述成形块向下运动，并与所述待冲压板材抵接，所述成形块的所述冲压板将所述待冲压板材的折弯处加热软化；

在所述待冲压板材与所述第一倾斜面抵接后，并在所述中心压块作用于所述待冲压板材前，所有所述冲压板和所述加热托板将所述待冲压板材进行热处理。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是实施例所述板材成形装置的结构示意图；

图2是实施例所述底座的结构示意图；

图3是实施例所述中心冲压组件的结构示意图；

图4是实施例所述边部冲压组件的结构示意图；

图5是实施例所述成形组件的结构示意图；

图6是实施例所述板材成形的方法的操作流程图；

图7是实施例所述深度学习模型的建立流程图；

图8是几字形冲压件的结构示意图；

图9是模具设置拉延筋的热成形操作流程图；

图中标记：100-底座，101-冲压槽，102-放置槽，103-第一垫块，104-第二垫块，111-中心压块，1110-矩形块，1111-楔形块，112-第一驱动机构，121-边压块，122-第二驱动机构，131-成形块，132-第三驱动机构，140-加热托板，141-弹性件，150-加热通道，160-冲压板，170-固定板，180-定位块，200-待冲压板材，300-冲压件，301-顶板，302-立板，303-底板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

几字型吉帕钢板材是汽车车身骨架的重要原材料，对应的生产工艺多是直接热成形工艺和间接热成形工艺；直接热成形工艺因为需要预先对板材进行热处理，然后再转移到成形模具中进行成形，所以板材生产中存在热处理工位与成形模具工位之间的转移时间，易于导致板材会有较大的热量损失，难以保证板材成形的组织要求和均匀性，板材在转移过程中，若为了保护转移板材的传送系统免受过热并且最大限度减少板材的热损失，通常是要在传送系统中额外增加保温隔热的结构部件，用来保护传送系统并减少板材热损失，造成传送系统的结构较复杂，且直接热成形技术不能很好的对吉帕钢板材几字型型材角度进行高精度补正。

相较于直接热成形工艺，间接热成形工艺在热成形之前需要在室温下进行初始成形，要求初始成形达到最终零部件形状的90％-95％，由于吉帕钢板材具有强度高、塑性差的物理特性，所以导致板材初始成形困难，对模具的成形力要求过高。

无论直接热成形工艺还是间接热成形工艺，板材热成形后均会产生回弹，进而直接影响几字型型材的成形质量，如图8所示，是几字形冲压件的结构示意图，在相关技术中，如图9所示，解决板材回弹问题的方法是在模具上嵌入拉延筋以减少回弹，其中拉延筋的高度和几何形状是影响回弹的两个重要因素，但是拉延筋的高度不易调节，如果拉延筋的拉伸高度设置太低，未达到板材侧壁内产生2％的后拉伸应变，回弹可能仍然很大。如果拉伸高度设置太高，则可能对板材约束力太大，导致拉延筋或冲头圆角处发生剪切断裂，所以确定拉延筋的合理高度需要大量的仿真模拟和试验获得，且拉延筋由于特殊的几何形状需要额外的机械加工，使得带有拉延筋模具的制造成本较高，同时由于成形后的板材上具有拉延筋形状，最后需要将板材带有拉延筋的部分切掉，这就造成了板材的浪费，使得板材的材料利用率降低。

为了解决吉帕钢板材生产工艺的不足，在直接热成形工艺过程中，最大限度减少热处理到热成形之间的热量损失，保证板材热成形过程中的组织要求和均匀性，同时满足生产高精度吉帕钢几字型型材的需要，本申请提供了可应用于吉帕钢板材的一种板材成形的装置和方法。

下面结合附图并参考具体实施例描述本申请：

实施例

如图1所示，是板材成形装置的结构示意图，本发明的一种板材成形的装置，用于成形几字形的冲压件300，装置包括：

底座100，设有冲压槽101和两个第一倾斜面，两个第一倾斜面位于冲压槽101的两个相对设置的槽顶，第一倾斜面与冲压槽101的侧壁的夹角小于冲压件300的立板302与顶板301形成的夹角；

中心冲压组件，包括中心压块111和驱动中心压块111沿冲压槽101的深度方向往复运动的第一驱动机构112；

边部冲压组件，包括两个边压块121和分别驱动两个边压块121沿冲压槽101的深度方向往复运动的两个第二驱动机构122；

其中，中心压块111在第一驱动机构112的驱动下向冲压槽101内移动，以使待冲压板材200的中部进入至冲压槽101内，边压块121在第二驱动机构122的驱动下抵紧待冲压板材200，以使待冲压板材200的两侧抵接于第一倾斜面。

底座100作为热成形的操作平台，将待冲压板材200放置于底座100上，且待冲压板材200的中部对应冲压槽101的上方，待冲压板材200的两侧对应第一倾斜面的上方，第一驱动机构112和第二驱动机构122用于提供下压力，进行下压工作时，边压块121对应第一倾斜面的上方，边压块121将待冲压板材200的两侧沿第一倾斜面进行下压折弯，中心压块111对应冲压槽101的上方，中心压块111将待冲压板材200下压至冲压槽101内形成几字形结构；

通过控制第一倾斜面的倾斜度，使得热成形的冲压件300具有折弯余量，当冲压件300产生回弹时，形成的回弹量与折弯余量能够部分抵消，进而通过轻微矫正即可获得合格的几字型型材，无需额外设置拉延筋，从而能够避免拉延筋的设计实验，提高板材的利用率，降低几字型板材的生产成本。

在一些可选的实施方式中，装置还包括成形组件，成形组件包括两个成形块131和分别驱动两个成形块131沿冲压槽101的深度方向往复运动的两个第三驱动机构132，两个成形块131位于中心压块111沿冲压槽101宽度方向的两侧，且位于两个边压块121之间，两个成形块131在第三驱动机构132的驱动下进入至冲压槽101，且作用于冲压件300的立板302与底板303的连接处。

相较于仅通过中心压块111进行冲压操作，设置有成形块131与中心压块111相互配合，均在冲压槽101内对待冲压板材200进行冲压成形，便于实现多种工况下的冲压要求，冲压操作更加灵活可控，例如冲压件300的立板302和底板303互成锐角时，冲压槽101的侧壁相应为倾斜面，则单靠中心压块111难以实现冲压成形，故成形块131的设计能够提高装置的实用性，适用于多种冲压工况。

在一些可选的实施方式中，冲压槽101的侧壁与底面的夹角小于冲压件300的立板302与底板303的夹角，成形块131设有与冲压槽101的侧壁匹配的侧面。

若冲压件300要求的成形角度为九十度，冲压时通常是冲压槽101的底面为水平面，为了冲压形成折弯余量，冲压槽101的侧壁相应具有第二倾斜面，进而便于实现冲压槽101侧壁与底面的夹角小于九十度，当冲压槽101的侧壁面为第二倾斜面时，成形块131与冲压槽101侧壁匹配的侧面即是成形块131远离中心压块111的侧面，且相互匹配是指成形块131下压时能够使得待冲压板材200与第二倾斜面抵接，例如成形块131远离中心压块111的侧面与第二倾斜面平行，使用时，边压块121将待冲压板材200的两侧沿第一倾斜面进行下压折弯，形成冲压件300的顶板301，中心压块111和成形块131对应冲压槽101的上方，中心压块111先将待冲压板材200下压至冲压槽101内预成形，成形块131再沿第二倾斜面进一步将待冲压板材200下压形成几字形；

通过控制第一倾斜面和第二倾斜面的倾斜度，使得冲压件300的顶板301和立板302均具有折弯余量，当冲压件300产生回弹时，形成的回弹量与折弯余量能够刚好抵消或抵消大部分，进而通过轻微矫正或无需矫正即可获得合格的几字型型材，进一步简化了生产操作，无需额外设置拉延筋，同时冲压件300的顶板301和立板302产生的回弹量均进行了有效抵消，能够进一步降低甚至消除板材回弹带来的不利影响，实现对冲压件300的成形角度进行良好的控制，从而提高冲压件300的合格率，控制生产成本。

在一些可选的实施方式中，底座100包括：本体，设有具有开口的冲压腔；两个第一垫块103，均连接于本体，且位于冲压腔沿第一方向的两侧，两个第一垫块103均设有第一倾斜面；两个第二垫块104，均连接于冲压腔且相对设置，两个第二垫块104以及冲压腔的底面合围成冲压槽101，两个第二垫块104相对的侧面形成冲压槽101的侧壁。

第一倾斜面通过底座100设置的第一垫块103提供，且冲压槽101的侧壁由设置的第二垫块104提供，即底座100本体可以是简单通用的矩形件，当针对不同厚度的待冲压板材200时，对应所需的折弯余量不同，第一倾斜面以及冲压槽101的侧壁需要的倾斜角度相应也不同，此时可以通过替换第一垫块103和第二垫块104就能够适配不同厚度的待冲压板材200，故底座100由可拆卸连接的第一垫块103、第二垫块104以及本体组成，使得装置能够灵活适应多种板材厚度或多种成形角度的冲压件300，同时底座100本体可以重复使用，结构易于加工，解决了对复杂结构的底座100存在加工困难的问题，有效提高了装置的通用性以及实用性。

在一些可选的实施方式中，中心压块111设有两个沿第一方向相对设置的导向面。

当冲压槽101的侧壁具有第二倾斜面时，则需要中心压块111对待冲压板材200进行冲压预成形，在第一方向上，即冲压槽101的宽度方向上，也是冲压件300两个顶板301的间距方向，中心压块111与第二倾斜面之间相应会形成间隙以便成形块131斜向下压，使得待冲压板材200能够与第二倾斜面抵接，同时待冲压板材200在成形块131的冲压下会与冲压槽101侧壁的底部抵接，为了实现成形块131的下压，中心压块111与第二倾斜面相邻的侧面也设置为斜面，并作为成形块131下压的导向面，通过对中心压块111设计的导向面，第三驱动机构132可以在提供竖向压力时，就能驱动成形块131沿导向面进行斜向下的运动，导向面的倾斜角度小于或等于第二倾斜面的倾斜角度，使得成形块131能够顺利下压；

进一步限定导向面的倾斜角度与第二倾斜面相同，即中心压块111的侧面与相邻的第二倾斜面相互平行，则成形块131的两个侧面也相互平行，使得成形块131在下压行程中，中心压块111的侧面能够全程导向，保证了成形块131运行的稳定性，提高了冲压质量的稳定性。

在一些可选的实施方式中，中心压块111分为矩形块1110和楔形块1111，第一驱动机构112固定于矩形块1110。

由于不同工况下，会根据板材的回弹量更换不同倾斜角度的成形块131，相应也会对中心压块111的导向面进行不同的设计，中心压块111通过可拆卸的矩形块1110和楔形块1111组成，矩形块1110的两侧均连接有楔形块1111，通过楔形块1111提供导向面，则调节导向面是，只需替换不同的楔形块1111即可，避免与第一驱动机构112反复拆装，简化操作，提高组件的利用率。

在一些可选的实施方式中，第二垫块104的顶部设有适配冲压件300的圆角。

第二垫块104顶部靠近第二倾斜面的一侧是对应冲压件300的圆角区域，将该侧角加工成圆形的倒角，有利于冲压件300折弯处的成形控制。

在一些可选的实施方式中，装置还包括固定板170，第一驱动机构112、第二驱动机以及第三驱动机构132均连接于固定板170上。

第一驱动机构112、第二驱动机构122、第三驱动机构132均固定于同一固定板170上，便于控制调节中心压块111、成形块131和边压块121的相对位置关系。

在一些可选的实施方式中，装置还包括相连接的加热托板140和弹性件141，底座100设有放置槽102，放置槽102位于冲压槽101的槽底，弹性件141的两端分别连接于放置槽102的槽底和加热托板140，加热托板140设有用于加热待冲压板材200的加热通道150，在冲压件300的底板303作用于冲压槽101的槽底时，加热托板140与冲压槽101的槽底齐平，在中心压块111未伸入冲压槽101时，加热托板140与第一倾斜面靠近冲压槽101的一侧齐平。

加热托板140设置在放置槽102内，不会阻碍待冲压板材200的冲压成形，能够在板材中部的下方对板材进行热处理，提高了板材热处理的效率，有利于保证板材成形的组织要求和均匀性。

在一些可选的实施方式中，中心压块111和边压块121均设有作用于待冲压板材200的冲压板160，冲压板160设有用于加热待冲压板材200的加热通道150。

冲压板160配合加热托板140以及第一垫块103和第二垫块104，能够实现对待冲压板材200的整体加热，保证了热处理的工艺要求，加热通道150能够通入加热介质实现对板材的加热，冲压板160可选用耐磨材料，大大延长使用寿命，且当耐磨材料损坏后，也只需更换冲压板160，减少装置的维修时间。

在一些可选的实施方式中，加热通道150内设有加热丝或通入有加热液。

在加热通道150内放置有加热丝，进而可以使用电加热对冲压板160升温，进而传递到待冲压板材200上进行热处理，或者也可以利用加热通道150连接加热液的流通管道，即在加热通道150内注入高温液体进行热处理。

一种板材成形的方法，使用如上的板材成形的装置，板材成形的方法包括如下步骤：

将待冲压板材200放置于底座100上，第二驱动机构122驱动两个边压块121向下运动，两个边压块121分别作用于待冲压板材200的两侧并抵接于第一倾斜面；

第一驱动机构112驱动中心压块111向下运动，中心压块111作用于待冲压板材200的中部并下压至冲压槽101内，直至待冲压板材200的中部作用于冲压槽101的槽底；

第一驱动机构112和两个第二驱动机构122均反向动作，中心压块111和两个边压块121向上运动，获得冲压件300。

例如使用板材成形的装置，底座100为一体化的整体构件时，即第一倾斜面直接是设置在底座100本体上，中心压块111的体积也刚好与冲压槽101的槽口相互适配，则使用该方法能够直接获得所需的冲压件300，操作简单，制作的冲压件300具有过度折弯的顶板301，即冲压件300预留有回弹余量，当板材冷却时，能够有效抵消板材部分的回弹量，进而降低了板材回弹的对成形角度的不利影响，无需额外设置拉延筋，避免拉延筋的设计实验，提高板材的利用率，降低几字型板材的生产成本。

在一些可选的实施方式中，板材成形的方法还包括如下步骤：

在待冲压板材200放置于底座100前，建立不同厚度的待冲压板材200在热成形后产生回弹量的数据库，获取深度学习模型；

根据待冲压板材200的厚度和深度学习模型，获得回弹量；

根据获得的回弹量确定第一倾斜面与冲压槽101侧壁的夹角。

通过结合深度学习来建立计算回弹量的深度学习模型，能够有效提高回弹量的预测准确性，进而通过对应设计的第一倾斜面与冲压槽101侧壁的夹角，能够得到更加合理有效的折弯角度，从而更加精确的控制板材回弹后的成形角度。

一种板材成形的方法，使用如上的板材成形的装置，板材成形的方法包括如下步骤：

将待冲压板材200放置于底座100上，第二驱动机构122驱动两个边压块121向下运动，两个边压块121分别作用于待冲压板材200的两侧并抵接于第一倾斜面；

第一驱动机构112驱动中心压块111向下运动，中心压块111作用于待冲压板材200的中部并下压至冲压槽101内，直至待冲压板材200的中部作用于冲压槽101的槽底，获得预冲压板材；

两个第三驱动机构132驱动成形块131向下运动，成形块131作用于预冲压板材并下压至冲压槽101内，直至预冲压板材作用于冲压槽101的侧壁与槽底的连接处；

第一驱动机构112、两个第二驱动机构122以及两个第三驱动机构132均反向动作，中心压块111、两个边压块121，以及两个成形块131向上运动，获得冲压件300。

为了提高装置的实用性，底座100增加了可拆卸的第一垫板和第二垫板，相应设计了成形组件与中心冲压组件配合在冲压槽101内冲压，能够适用于冲压槽101的侧壁上设有第二倾斜面的情况，通过控制第一倾斜面和第二倾斜面的倾斜度，使得冲压件300的顶板301和立板302均具有折弯余量，故冲压件300产生回弹时，顶板301和立板302形成的回弹量与折弯余量能够刚好抵消或抵消大部分，进而通过轻微矫正或无需矫正即可获得合格的几字型型材，无需额外设置拉延筋，从而能够避免拉延筋的设计实验，提高板材的利用率，降低几字型板材的生产成本。

在一些可选的实施方式中，装置还包括相连接的加热托板140和弹性件141，底座100设有放置槽102，放置槽102位于冲压槽101的槽底，弹性件141的两端分别连接于放置槽102的槽底和加热托板140，加热托板140设有用于加热待冲压板材200的加热通道150，在冲压件300的底板303作用于冲压槽101的槽底时，加热托板140与冲压槽101的槽底齐平，在中心压块111未伸入冲压槽101时，加热托板140与第一倾斜面靠近冲压槽101的一侧齐平，中心压块111、边压块121以及成形块131均设有作用于待冲压板材200的冲压板160，冲压板160设有用于加热待冲压板材200的加热通道150；

板材成形的方法还包括如下步骤：

在边压块121作用于待冲压板材200前，两个第三驱动机构132驱动成形块131向下运动，并与待冲压板材200抵接，成形块131的冲压板160将待冲压板材200的折弯处加热软化；

在待冲压板材200与第一倾斜面抵接后，并在中心压块111作用于待冲压板材200前，所有冲压板160和加热托板140将待冲压板材200进行热处理。

由于相关技术中直接热成形工艺会先进行热处理，再转移到成形模具中进行成形，转移过程中易于导致板材会有较大的热量损失，难以保证板材成形的组织要求和均匀性，间接热成形工艺针对高强度板材时，预成形会对模具的成形力要求过高。

装置设置有冲压板160和加热托板140能够接触待冲压板材200，且在冲压板160、加热托板140、第一垫块103和第二垫块104中均开设有加热通道150，使得装置用于冲压板160材时能够完成对板材的热处理，即在装置上冲压板160材前，可以直接使用装置进行热处理，进而无需对热处理后的板材进行转移，避免了待冲压板材200的热量损失；

通过该方法能够在板材完成热处理后能立即进行冲压成形，保证了板材的成形质量，降低了对装置成形力的要求，能够充分利用板材的热处理来辅助成形，优化了热成形的工艺流程。

基于生产加工的方便以及具体工况的需求，在多种可选实施方式中进行了一定的组合，如图1～图5所示，装置具体包括底座100、中心冲压组件、边部冲压组件和成形组件，中心冲压组件包括中心压块111和第一驱动机构112，边部冲压组件包括边压块121和第二驱动机构122，成形组件包括成形块131和第三驱动机构132；第一驱动机构112、第二驱动机构122、第三驱动机构132均选用液压缸，且均固定于同一固定板170上，从而便于间接控制中心压块111、成形块131和边压块121的相对位置关系。

如图2所示，矩形的底座100开设有U形槽口作为冲压腔，即冲压腔的侧壁竖直设置，冲压腔的底面水平设置，冲压腔的两个侧壁通过螺栓分别固定有一个第二垫块104，两个第二垫块104相对的侧面为第二倾斜面，两个第二倾斜面与冲压腔的底面形成冲压槽101，为了便于设计成形块131的尺寸，第二垫块104的底部为尖角结构，即冲压腔内放置第二垫块104后不会影响冲压槽101底面的宽度，在冲压腔外的两侧，底座100的顶部通过螺栓分别固定有一个第一垫块103，相对设置的两个第一垫块103紧靠冲压腔的槽口处，两个第一垫块103的顶面为第一倾斜面，相邻的第一垫块103和第二垫块104在连接处齐平，第二垫块104的顶部还设有圆形倒角，用于适配冲压件300折弯处的圆角位置，辅助冲压件300的圆角成形，将冲压腔的宽度方向作为横向方向，则冲压腔的长度方向为纵向方向，相应第一垫块103是在横向上间隔设置，第二垫块104也是在横向上间隔设置；

由于常规几字形冲压件300的成形角度大多为九十度，为了产生相应的折弯余量，相邻的第一倾斜面与第二倾斜面的夹角小于九十度，且第一倾斜面是朝向冲压腔向上倾斜，第二倾斜面与冲压腔底面的夹角也小于九十度，则两个第二垫块104的顶部间距为最小间距；

在冲压腔的底面还开设有一个放置槽102，放置槽102内设有螺栓孔固定有弹性件141，弹性件141可以选用支撑弹簧，支撑弹簧连接并支撑有加热垫块，在横向上，加热垫块的宽度与两个第二垫块104的最小间距相当，且加热垫块的结构尺寸与放置槽102的空间适配，即支撑弹簧被压缩后，加热垫块能够完全填满放置腔，此时加热垫块的上表面与冲压腔的底面齐平，支撑弹簧弹起形成自然支撑时，加热垫块的上表面能够与第二垫块104的顶面齐平或略微高出一部分，使得待冲压板材200与第二垫块104的顶面接触时，加热垫块在两个第二垫块104之间也能接触待冲压板材200，加热垫块、第一垫块103以及第二垫块104的中部沿纵向均开设有加热通道150，加热通道150内放置有电加热丝，加热垫块和第一垫块103的上表面在适当的位置还固定有定位块180，便于放置待冲压板材200时，通过定位块180对待冲压板材200的相邻两侧进行抵接，实现在水平方向上对待冲压板材200的精准定位。

中心压块111的两侧依次设有成形块131和边压块121，中心压块111、成形块131以及边压块121的底部均设有对应的冲压板160作为底面，且中心压块111与成形块131的底面相互邻接且齐平，成形块131与边压块121的底面是相互邻接，每个冲压板160的中部均沿纵向开设有加热通道150，加热通道150内放置有电加热丝，在横向上，中心压块111底面的宽度与两个第二垫块104的最小间距相当，成形块131底面的宽度与第二垫块104的最大宽度相当，边压块121的底面则对应第一倾斜面的尺寸且与第一倾斜面相互平行设置，相应的，在加热托板140的正上方对应中心压块111，两个第二垫块104的正上方分别对应有一个成形块131，两个第一垫块103的正上方对应有边压块121。

在横向上，成形块131远离中心压块111的侧面与下方对应的第二倾斜面相互平行，进一步可以限定成形块131贴合中心压块111的侧面也与下方对应的第二倾斜面相互平行，使得成形块131的厚度上下均匀一致，中心压块111的两侧侧面相应与下方对应的第二倾斜面相互平行，在成形块131下压时，中心压块111的侧面可以作为导向面，边压块121的侧面可以与成形块131的侧面贴合，相应设置有与下方对应第二倾斜面相同的倾斜角度。

当需要调整第一倾斜面和第二倾斜面的倾斜角度时，可以直接更换第一垫块103和第二垫块104，同时适应性更换适配的边压块121、成形块131以及中心压块111，为了简化更换操作，设计的中心压块111由一个矩形块1110和两个楔形块1111组成，楔形块1111的斜面作为中心压块111的侧面，第一驱动机构112与矩形块1110固定，矩形块1110通过螺栓与两个楔形块1111固定，则更换适配的中心压块111时只需替换掉两侧的楔形块1111即可。

如图6所示，是使用如上所述的板材成形装置的操作流程，具体实施板材成形的方法包括如下步骤：

S1，建立不同厚度的待冲压板材200在热成形后产生回弹量的数据库，获取深度学习模型；

如图7所示，具体是建立板302材及热成形装置的有限元模型，划分网格，施加边界条件，对板材热成形过程进行热成形仿真，确定不同板材厚度与板材圆角区域回弹量之间的关系，得到不同板材厚度与圆角区域回弹量的数据集；

将数据集分为训练集与测试集，通过对训练集中不同板材的厚度与圆角区域回弹量的数据进行深度学习，得到一个合适的学习模型，并在测试集中进行验证，通过不断调整学习模型中的参数，得到一个较高的准确率，最终确定最合适的深度学习模型；

S2，根据待冲压板材200的厚度和深度学习模型，获得回弹量；即将待冲压板材200厚度作为深度学习模型的输入，得到冲压件300成形时圆角区域回弹量的输出；

S3，根据获得的回弹量确定第一倾斜面与冲压槽101侧壁的夹角，即根据回弹量计算得到折弯余量对应的第一倾斜面的倾斜角度，并进一步确定第二倾斜面的倾斜角度，进而根据计算结果选择适配的第一垫块103、第二垫块104、边压块121、成形块131以及楔形块1111来组成所需的装置；

S4，将待冲压板材200运送至底座100上，并通过第一垫块103和加热托板140上的定位块180将待冲压板材200放置到预定的冲压位置；

S5，两个第三驱动机构132驱动成形块131以0.05m/s的速度向下运动，同时第一驱动机构112也驱动中心压块111同步向下运动，直至成形块131和中心压块111分别对应的冲压板160均与待冲压板材200抵接，成形块131底部冲压板160内的加热丝开始工作，同时第二垫块104内的加热丝也开始工作，对位于冲压件300过渡圆角处的板材部分加热3分钟，使板材的温度达到850℃左右，进而利于边压块121对局部软化后的待冲压板材200进行预折弯；

S6，第二驱动机构122驱动两个边压块121以0.05m/s的速度向下运动，直至两个边压块121分别作用于待冲压板材200的两侧，并使得待冲压板材200抵接于第一倾斜面；

S7，第一垫块103、第二垫块104、加热托板140以及所有的冲压板160内的加热丝一起工作，调整所有加热丝的温度，对整个待冲压板材200加热三分钟，使得待冲压板材200的整体温度达到900℃左右，完成待冲压板材200的热处理；

S8，第一驱动机构112驱动中心压块111以0.05m/s的速度继续向下运动，使中心压块111作用于待冲压板材200的中部并下压至冲压槽101内，同时带动加热托板140压缩弹簧，直至待冲压板材200的中部作用于冲压槽101的槽底，完成板材的预成形，获得预冲压板材，此时，加热托板140下降至放置槽102内，且加热托板140的上表面与冲压槽101的槽底齐平；

S9，两个第三驱动机构132驱动成形块131先水平运动至中心压块111与第二垫块104之间的间隙正上方，然后以0.05m/s的速度向下运动，此时成形块131的底部会与中心压块111的导向面接触，且在导向面的引导下进行斜向下方的运动，逐渐挤压待冲压板材200与第二倾斜面接触，直至成形块131的冲压板160下压至与中心压块111的冲压板160齐平的位置，保压三秒，对待冲压板材200最终冲压成形；

S10，两个第二驱动机构122带动边压块121反向动作至原位，两个第三驱动机构132带动成形块131反向动作至原位，第一驱动机构112带动中心压块111反向动作至原位，将获得冲压件300的运走。

本申请提供的板材成形的装置和方法，能够根据热成形试验或者有限元仿真得到的不同板材厚度与圆角区域回弹量的结果数据，可结合深度学习快速计算出更多不同板材厚度下的圆角区域回弹量，而不用反复通过大量试验或者有限元仿真来确定不同板材厚度下的圆角区域回弹量，能够减少试验或者有限元仿真的时间。

利用该装置可采用直接热成形的方式，无需达到间接热成形工艺所需初始成形力的高要求，能够减小待冲压板材200成形过程中的成形力，从而减少模具的磨损，且待冲压板材200的热处理和冲压均在该装置上完成，缩短了待冲压板材200从热处理到热成形的时间，满足成形过程中板材的组织要求与均匀性，省去了板材在加热炉中的热处理过程，能够避免板材转运的热量损失，取消了转运系统的安装使用。

装置的各组件之间连接固定均是可拆卸式的，便于根据不同工况下进行更换，根据深度学习结果选择带有适配倾斜角度的各组件，形成的装置用来制作的冲压件300具有合适的折弯余量，能够有效实现对冲压件300圆角区域的回弹进行精确控制，从而实现对冲压件300成形角度的最终控制，尤其适合满足高精度吉帕钢几字型型材的需要。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示需要说明的是，本发明实施例中所有方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”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。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

Claims (10)

1.一种板材成形的装置，用于成形几字形的冲压件(300)，其特征在于，所述装置包括：

底座(100)，设有冲压槽(101)和两个第一倾斜面，两个所述第一倾斜面位于所述冲压槽(101)的两个相对设置的槽顶，所述第一倾斜面与所述冲压槽(101)的侧壁的夹角小于所述冲压件(300)的立板(302)与顶板(301)形成的夹角；

中心冲压组件，包括中心压块(111)和驱动所述中心压块(111)沿所述冲压槽(101)的深度方向往复运动的第一驱动机构(112)；

边部冲压组件，包括两个边压块(121)和分别驱动两个所述边压块(121)沿所述冲压槽(101)的深度方向往复运动的两个第二驱动机构(122)；

其中，所述中心压块(111)在所述第一驱动机构(112)的驱动下向所述冲压槽(101)内移动，以使待冲压板材(200)的中部进入至所述冲压槽(101)内，所述边压块(121)在所述第二驱动机构(122)的驱动下抵紧所述待冲压板材(200)，以使所述待冲压板材(200)的两侧抵接于所述第一倾斜面。

2.根据权利要求1所述的板材成形的装置，其特征在于，所述装置还包括成形组件，所述成形组件包括两个成形块(131)和分别驱动两个所述成形块(131)沿所述冲压槽(101)的深度方向往复运动的两个第三驱动机构(132)，两个所述成形块(131)位于所述中心压块(111)沿所述冲压槽(101)宽度方向的两侧，且位于两个所述边压块(121)之间，两个所述成形块(131)在所述第三驱动机构(132)的驱动下进入至所述冲压槽(101)，且作用于所述冲压件(300)的立板(302)与底板(303)的连接处。

3.根据权利要求2所述的板材成形的装置，其特征在于，所述冲压槽(101)的侧壁与底面的夹角小于所述冲压件(300)的立板(302)与底板(303)的夹角，所述成形块(131)设有与所述冲压槽(101)的侧壁匹配的侧面。

4.根据权利要求3所述的板材成形的装置，其特征在于，所述底座(100)包括：

本体，设有具有开口的冲压腔；

两个第一垫块(103)，均连接于本体，且位于所述冲压腔沿第一方向的两侧，两个所述第一垫块(103)均设有所述第一倾斜面；

两个第二垫块(104)，均连接于所述冲压腔且相对设置，两个所述第二垫块(104)以及所述冲压腔的底面合围成所述冲压槽(101)，两个所述第二垫块(104)相对的侧面形成所述冲压槽(101)的侧壁。

5.根据权利要求1～4任一所述的板材成形的装置，其特征在于，所述装置还包括相连接的加热托板(140)和弹性件(141)，所述底座(100)设有放置槽(102)，所述放置槽(102)位于所述冲压槽(101)的槽底，所述弹性件(141)的两端分别连接于所述放置槽(102)的槽底和所述加热托板(140)，所述加热托板(140)设有用于加热所述待冲压板材(200)的加热通道(150)，在所述冲压件(300)的底板(303)作用于所述冲压槽(101)的槽底时，所述加热托板(140)与所述冲压槽(101)的槽底齐平，在所述中心压块(111)未伸入所述冲压槽(101)时，所述加热托板(140)与所述第一倾斜面靠近所述冲压槽(101)的一侧齐平。

6.根据权利要求1～4任一所述的板材成形的装置，其特征在于，所述中心压块(111)和所述边压块(121)均设有作用于待冲压板材(200)的冲压板(160)，所述冲压板(160)设有用于加热所述待冲压板材(200)的加热通道(150)。

7.一种板材成形的方法，其特征在于，使用如权利要求1～6任一所述的板材成形的装置，所述板材成形的方法包括如下步骤：

将所述待冲压板材(200)放置于所述底座(100)上，所述第二驱动机构(122)驱动两个所述边压块(121)向下运动，两个所述边压块(121)分别作用于所述待冲压板材(200)的两侧并抵接于所述第一倾斜面；

所述第一驱动机构(112)驱动所述中心压块(111)向下运动，所述中心压块(111)作用于所述待冲压板材(200)的中部并下压至所述冲压槽(101)内，直至所述待冲压板材(200)的中部作用于所述冲压槽(101)的槽底；

所述第一驱动机构(112)和两个所述第二驱动机构(122)均反向动作，所述中心压块(111)和两个所述边压块(121)向上运动，获得所述冲压件(300)。

8.根据权利要求7所述的板材成形的方法，其特征在于，所述板材成形的方法还包括如下步骤：

在所述待冲压板材(200)放置于所述底座(100)前，建立不同厚度的所述待冲压板材(200)在热成形后产生回弹量的数据库，获取深度学习模型；

根据所述待冲压板材(200)的厚度和所述深度学习模型，获得回弹量；

根据获得的所述回弹量确定所述第一倾斜面与所述冲压槽(101)侧壁的夹角。

9.一种板材成形的方法，其特征在于，使用如权利要求2～4任一所述的板材成形的装置，所述板材成形的方法包括如下步骤：

将所述待冲压板材(200)放置于所述底座(100)上，所述第二驱动机构(122)驱动两个所述边压块(121)向下运动，两个所述边压块(121)分别作用于所述待冲压板材(200)的两侧并抵接于所述第一倾斜面；

所述第一驱动机构(112)驱动所述中心压块(111)向下运动，所述中心压块(111)作用于所述待冲压板材(200)的中部并下压至所述冲压槽(101)内，直至所述待冲压板材(200)的中部作用于所述冲压槽(101)的槽底，获得预冲压板材；

两个所述第三驱动机构(132)驱动所述成形块(131)向下运动，所述成形块(131)作用于所述预冲压板材并下压至所述冲压槽(101)内，直至所述预冲压板材作用于所述冲压槽(101)的侧壁与槽底的连接处；

所述第一驱动机构(112)、两个所述第二驱动机构(122)以及两个所述第三驱动机构(132)均反向动作，所述中心压块(111)、两个所述边压块(121)，以及两个所述成形块(131)向上运动，获得所述冲压件(300)。

10.根据权利要求9所述的板材成形的方法，其特征在于，所述装置还包括相连接的加热托板(140)和弹性件(141)，所述底座(100)设有放置槽(102)，所述放置槽(102)位于所述冲压槽(101)的槽底，所述弹性件(141)的两端分别连接于所述放置槽(102)的槽底和所述加热托板(140)，所述加热托板(140)设有用于加热所述待冲压板材(200)的加热通道(150)，在所述冲压件(300)的底板(303)作用于所述冲压槽(101)的槽底时，所述加热托板(140)与所述冲压槽(101)的槽底齐平，在所述中心压块(111)未伸入所述冲压槽(101)时，所述加热托板(140)与所述第一倾斜面靠近所述冲压槽(101)的一侧齐平，所述中心压块(111)、所述边压块(121)以及所述成形块(131)均设有作用于待冲压板材(200)的冲压板(160)，所述冲压板(160)设有用于加热所述待冲压板材(200)的加热通道(150)；

所述板材成形的方法还包括如下步骤：

在所述边压块(121)作用于所述待冲压板材(200)前，两个所述第三驱动机构(132)驱动所述成形块(131)向下运动，并与所述待冲压板材(200)抵接，所述成形块(131)的所述冲压板(160)将所述待冲压板材(200)的折弯处加热软化；

在所述待冲压板材(200)与所述第一倾斜面抵接后，并在所述中心压块(111)作用于所述待冲压板材(200)前，所有所述冲压板(160)和所述加热托板(140)将所述待冲压板材(200)进行热处理。