專(zhuān)利名稱：一種汽車(chē)零件用高強(qiáng)鋼板熱沖壓模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車(chē)零件用高強(qiáng)鋼板熱沖壓模具，屬于熱沖壓成形技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，由于世界經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展以及國(guó)民生活水平的提高，對(duì)于汽車(chē)節(jié)能、舒適以及安全性的要求也越來(lái)越高。面對(duì)這一現(xiàn)狀，各汽車(chē)制造廠商著眼于可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，紛紛利用汽車(chē)輕量化技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。然而，要實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的輕量化，除了可以優(yōu)化設(shè)計(jì)汽車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)，還可以采用輕量化材料制造汽車(chē)車(chē)體構(gòu)件。高強(qiáng)度和超高強(qiáng)度鋼板以其質(zhì)輕、強(qiáng)度高、價(jià)格低廉等特點(diǎn)成為汽車(chē)輕量化的最主要手段之一。與普通鋼板相t匕，高強(qiáng)度鋼板具有較高的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，滿足了提高汽車(chē)安全性能及碰撞性能的要求，但其硬化指數(shù)、厚向異性指數(shù)以及延伸率卻比較低，使其成形精度相對(duì)普通鋼板而言低很多，且隨著強(qiáng)度的升高，高強(qiáng)鋼板在傳統(tǒng)冷沖壓工藝條件下的成 形愈加困難，進(jìn)而造成成形過(guò)程中板料的起皺、開(kāi)裂、回彈、尺寸難以控制等不良問(wèn)題，同時(shí)模具磨損較為嚴(yán)重，大大降低了模具使用壽命。因此，原有的冷沖壓成形工藝已無(wú)法滿足汽車(chē)工業(yè)對(duì)技術(shù)和生產(chǎn)發(fā)展的需求，進(jìn)而催生出一種新型的針對(duì)高強(qiáng)鋼板的成形技術(shù)——熱沖壓成形技術(shù)。該技術(shù)是將高強(qiáng)鋼板加熱到高溫下某一溫度，使其充分奧氏體化，再迅速轉(zhuǎn)移到熱沖壓模具中，利用板料在高溫狀態(tài)下延展性與塑性增加、屈服強(qiáng)度下降的特點(diǎn)進(jìn)行快速成形，與此同時(shí)，利用模具內(nèi)設(shè)置的冷卻系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)板料的快速淬火冷卻，進(jìn)而獲得具有均勻馬氏體組織，形狀尺寸精度好，強(qiáng)度在1500MPa以上的超高強(qiáng)度零件。與傳統(tǒng)的冷沖壓技術(shù)相比，熱沖壓成形技術(shù)是一種實(shí)現(xiàn)板料成形和淬火冷卻相結(jié)合的復(fù)雜成形技術(shù)。為得到成形性能好、形狀尺寸精度好、回彈小的成形件，在熱沖壓工藝的淬火冷卻階段需要實(shí)現(xiàn)板料從奧氏體到馬氏體的組織轉(zhuǎn)變，這種相變轉(zhuǎn)換的均勻程度與冷卻效果的優(yōu)劣程度有直接關(guān)系。因此，熱沖壓模具在具備滿足零件成形需要的同時(shí)，還應(yīng)具備優(yōu)良的冷卻能力。熱沖壓模具的冷卻系統(tǒng)是根據(jù)產(chǎn)品的形狀在模具凸、凹模型面以下一定厚度處設(shè)計(jì)相應(yīng)的冷卻管道，在冷卻管道中通入循環(huán)冷卻劑來(lái)冷卻模具凸、凹模型面，從而冷卻成形件，實(shí)現(xiàn)對(duì)成形件的淬火。傳統(tǒng)的冷卻管道為直線結(jié)構(gòu)，利用鉆床打孔加工，易于實(shí)現(xiàn)，但是，由于直線結(jié)構(gòu)的冷卻管道無(wú)法跟隨產(chǎn)品形狀的復(fù)雜變化而變化，因而，對(duì)凸、凹模型面表面溫度的控制力較弱，冷卻效率低，也就無(wú)法保證產(chǎn)品在成型過(guò)程中冷卻快速均勻。要實(shí)現(xiàn)對(duì)模具進(jìn)行快速冷卻，從而保證模具能對(duì)成型過(guò)程中的板料進(jìn)行快速冷卻，冷卻管道的設(shè)計(jì)和布置應(yīng)當(dāng)隨著產(chǎn)品形狀的變化而變化，即隨形設(shè)計(jì)，這樣，冷卻管道將不再是直線結(jié)構(gòu)，而是彎曲變化的結(jié)構(gòu)。此時(shí)，傳統(tǒng)的鉆削工藝將無(wú)法加工彎曲變化的冷卻管道，于是模具被設(shè)計(jì)成鑲拼結(jié)構(gòu)。將設(shè)計(jì)好的帶隨形冷卻管道結(jié)構(gòu)的模具凸、凹模根據(jù)冷卻管道的空間結(jié)構(gòu)劃分成不同的加工塊，每個(gè)加工塊中的管道為直線結(jié)構(gòu)，然后分別通過(guò)銑削、鉆削工藝加工出各個(gè)加工塊，再以一定的技術(shù)組合，最終得到所設(shè)計(jì)的凸、凹模。采用鑲拼結(jié)構(gòu)使得模具設(shè)計(jì)制造復(fù)雜，難度加大，成本增加，周期延長(zhǎng)。在實(shí)際應(yīng)用中，由于模具的冷卻管道也采用鑲拼結(jié)構(gòu)，如果沒(méi)有采取有效的防滲漏處理，在成形過(guò)程中，模具鑲塊受成形力的作用發(fā)生位移變化，容易導(dǎo)致冷卻管道也發(fā)生位移變化而使冷卻劑滲漏，從而損害模具的使用壽命和模具強(qiáng)度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種汽車(chē)零件用高強(qiáng)鋼板熱沖壓模具，根據(jù)橫截面為U型或近似為U型，且橫向、或縱向、或橫縱向均帶有彎曲型面的汽車(chē)零件，通過(guò)在凸模體、凹模體和壓邊圈中設(shè)計(jì)和制造隨形冷卻管道，以克服上述現(xiàn)有熱沖壓模具的缺陷。一種汽車(chē)零件用高強(qiáng)鋼板熱沖壓模具，所述的模具結(jié)合附圖主要包括凸模體(凸模I、凸模連接固定板2)、凹模體(凹模3、凹模連接固定板4)、壓邊圈板5 (I)和板5 (2)、冷卻管道6、聯(lián)接裝置7、定位裝置8、U型連接軟管9、管接頭10。所述的模具各零件之間的關(guān)系如下凸模I、凹模3是主要的工作零件，用于成形制品，其表面形狀與零件形狀保持一 致；凸模連接固定板2通過(guò)聯(lián)接裝置7連接固定凸模I構(gòu)成凸模體，并可與模座相連成一整體，凹模連接固定板4通過(guò)聯(lián)接裝置7連接固定凹模3構(gòu)成凹模體，并可與模座相連成一整體；壓邊圈板5(1)和板5(2)通過(guò)聯(lián)接裝置7相連成一整體，用于壓料防止制件邊緣起皺，并限制板料流入凹模3的速度；在凸模I與凸模連接固定板2之間，凹模3與凹模連接固定板4之間，壓邊圈板5⑴和板5⑵之間都置入冷卻管道6 ;凸模I與凸模連接固定板2，凹模3與凹模連接固定板4，壓邊圈板5 (I)和板5 (2)通過(guò)定位裝置8保證連接位置準(zhǔn)確且所置入的冷卻管道6不發(fā)生錯(cuò)位；冷卻管道6通過(guò)U型連接軟管9和管接頭10外接總冷卻管路。所述的凸模I、凸模連接固定板2、凹模3、凹模連接固定板4、壓邊圈板5(1)和板5 (2)應(yīng)分別制造，可通過(guò)銑削、磨削來(lái)加工，凸模I和壓邊圈5應(yīng)在凹模3圓角處分開(kāi)，并且在凸模I與凸模連接固定板2相結(jié)合的兩表面、凹模3與凹模連接固定板4相結(jié)合的兩表面、壓邊圈板5 (I)和板5 (2)相結(jié)合的兩表面上都加工出用于固定冷卻管道6的凹槽。在凸模I、凸模連接固定板2、凹模3、凹模連接固定板4、壓邊圈板5(1)和板5(2)上都加工出用于連接的安裝孔，用于定位的定位孔。所述的凸模I與凸模連接固定板2相結(jié)合的兩表面、凹模3與凹模連接固定板4相結(jié)合的兩表面為了保證冷卻管道6能夠固定平穩(wěn)，可以不與零件形狀保持一致。所述的安裝孔的數(shù)量可根據(jù)零件的長(zhǎng)度均勻分配，所述的定位孔的數(shù)量為兩個(gè)。所述的聯(lián)接裝置7為內(nèi)六角螺栓。所述的冷卻管道6是隨著零件形狀趨勢(shì)，將銅管切割、彎曲、焊接或螺紋聯(lián)接成沿零件橫截面方向等距均勻并聯(lián)排布的組合式隨形冷卻管道。所述的冷卻管道6均有四個(gè)管道ロ，將ー側(cè)的兩個(gè)管道ロ用U型連接軟管9相連，另ー側(cè)的兩個(gè)管道ロ安裝管接頭10作為冷卻劑的入口和出ロ來(lái)外接總冷卻管路形成冷卻閉合回路。所述的定位裝置8為定位銷(xiāo)。本發(fā)明所述的熱沖壓模具與現(xiàn)有熱沖壓模具相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)(I)凸模、凹模及其連接固定板，壓邊圈均分別加工制造。這樣，凸模、凹摸、壓邊圈可選擇性能較好的模具材料，連接固定板可選擇性能較低、價(jià)格較便宜的普通鋼，提高了模具壽命，降低了模具成本，方便了凸模、凹模、壓邊圈等易損耗零件的維護(hù)和更換。(2)采用獨(dú)特結(jié)構(gòu)的冷卻系統(tǒng)。在凸模與凸模連接固定板相結(jié)合的兩表面、凹模與凹模連接固定板相結(jié)合的兩表面、壓邊圈相結(jié)合的兩表面上加工出用于固定冷卻管道的凹槽，使冷卻管道與凸模、凹模型面的距離盡量保持一致，以達(dá)到均勻冷卻的目的。(3)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)更合理。冷卻系統(tǒng)采用隨形設(shè)計(jì)，所用的空間彎曲的隨形冷卻管道可采用銅管單獨(dú)制造，并將冷卻管道定位固定于凸模體、凹模體及壓邊圈內(nèi)的凹槽中，且無(wú)需采用密封塞及密封條即可防止冷卻劑泄漏現(xiàn)象的發(fā)生，簡(jiǎn)單方便易操作。(4)模具結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠。凸模、凹模及其連接固定板，壓邊圈均采用內(nèi)六角螺栓和定位銷(xiāo)進(jìn)行聯(lián)接定位，保證了模具工作過(guò)程中的穩(wěn)定性。本發(fā)明所述的一種汽車(chē)零件用高強(qiáng)鋼板熱沖壓模具，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，可靠實(shí)用，維護(hù)方便，可確保零件在沖壓過(guò)程中能夠均勻快速冷卻，且有利于提高熱沖壓模具的工作穩(wěn)定性和使用壽命。


圖I為本發(fā)明所涉及的U型汽車(chē)零件示意圖。圖2為本發(fā)明所涉及的模具結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明所涉及的凸模體結(jié)構(gòu)及安裝示意圖。圖4為本發(fā)明所涉及的壓邊圈結(jié)構(gòu)及安裝示意圖。圖5為本發(fā)明所涉及的凹模體結(jié)構(gòu)及安裝示意圖。圖中1.凸模；2.凸模連接固定板；3.凹模；4.凹模連接固定板；5(1).壓邊圈板；5(2).壓邊圈板；6.冷卻管道；7.內(nèi)六角螺栓；8.定位銷(xiāo)；9. U型連接軟管；10.管接頭。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做進(jìn)一步描述。需要指出的是，實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。在附圖中，相同的標(biāo)號(hào)代表相同的部件。如圖I所示，選擇橫截面為U型且橫縱向均帶有彎曲型面的汽車(chē)零件為例。如圖2所示，U型汽車(chē)零件的熱沖壓模具，包括凸模體(凸模I、凸模連接固定板2)、凹模體(凹模3、凹模連接固定板4)、壓邊圈板5 (I)和板5 (2)、冷卻管道6、聯(lián)接裝置7、定位裝置8、U型連接軟管9、管接頭10。如圖3所示，所述的凸模體為凸模I、凸模連接固定板2、冷卻管道6、聯(lián)接裝置7、定位裝置8、U型連接軟管9、管接頭10構(gòu)成。凸模I為主要工作零件，用于成形制品的工作表面按照零件形狀進(jìn)行加工。凸模I與凸模連接固定板2相結(jié)合的兩表面也可按照零件形狀進(jìn)行加工，同時(shí)加工出用于固定冷卻管道6的凹槽，用于連接的安裝孔，用于定位的定位孔。冷卻管道6按照零件形狀趨勢(shì)，將銅管切割、彎曲、焊接聯(lián)成沿橫截面方向等距均勻并聯(lián)排布的組合式隨形冷卻管道，并內(nèi)置于凸模連接固定板2的凹槽中。將凸模I安裝到凸模連接固定板2上，利用定位裝置8 (定位銷(xiāo))準(zhǔn)確定位，利用聯(lián)接裝置7 (內(nèi)六角螺栓)連接緊固。將冷卻管道6 —側(cè)的兩個(gè)管道口用U型連接軟管9相連，另一側(cè)的兩個(gè)管道口安裝管接頭10作為冷卻劑的入口和出口，外接總冷卻管路形成冷卻閉合回路。
如圖4所示，所述的壓邊圈為壓邊圈板5⑴和板5⑵、冷卻管道6、聯(lián)接裝置7、定位裝置8、U型連接軟管9、管接頭10構(gòu)成。壓邊圈5用于壓料防止制件邊緣起皺，并限制板料流入凹模3的速度。壓邊圈板5(1)和板5(2)可按照制件法蘭邊緣的形狀進(jìn)行加工，同時(shí)在板5(1)和板5(2)相結(jié)合的兩表面加工出用于固定冷卻管道6的凹槽，用于連接的安裝孔，用于定位的定位孔。壓邊圈5和凸模I應(yīng)在凹模3圓角處分開(kāi)，避開(kāi)拐角成形困難部位。冷卻管道6按照制件法蘭邊緣形狀，將銅管切割、彎曲、焊接聯(lián)成等距均勻并聯(lián)排布的組合式隨形冷卻管道，井內(nèi)置于壓邊圈板5(1)的凹槽中。將壓邊圈板5(2)安裝到壓邊圈板5 (I)上，利用定位裝置8 (定位銷(xiāo))準(zhǔn)確定位，利用聯(lián)接裝置7 (內(nèi)六角螺栓)連接緊固。將冷卻管道6 —側(cè)的兩個(gè)管道ロ用U型連接軟管9相連，另ー側(cè)的兩個(gè)管道ロ安裝管接頭10作為冷卻劑的入口和出口，外接總冷卻管路形成冷卻閉合回路。如圖5所示，所述的凹模體為凹模3、凹模連接固定板4、冷卻管道6、聯(lián)接裝置7、定位裝置8、U型連接軟管9、管接頭10構(gòu)成。凹模3為主要工作零件，用于成形制品的エ 作表面按照零件形狀進(jìn)行加工。凹模3與凹模連接固定板4相結(jié)合的兩表面也可按照零件形狀進(jìn)行加工，同時(shí)加工出用于固定冷卻管道6的凹槽，用于連接的安裝孔，用于定位的定位孔。冷卻管道6按照零件形狀趨勢(shì)，將銅管切割、彎曲、焊接聯(lián)成沿橫截面方向等距均勻并聯(lián)排布的組合式隨形冷卻管道，井內(nèi)置于凹模連接固定板4的凹槽中。將凹模3安裝到凹模連接固定板4上，利用定位裝置8 (定位銷(xiāo))準(zhǔn)確定位，利用聯(lián)接裝置7 (內(nèi)六角螺栓)連接緊固。將冷卻管道6 —側(cè)的兩個(gè)管道ロ用U型連接軟管9相連，另ー側(cè)的兩個(gè)管道ロ安裝管接頭10作為冷卻劑的入口和出口，外接總冷卻管路形成冷卻閉合回路。模具的工作過(guò)程如下凹模體通過(guò)凹模連接固定板與上模座相連，并連接到壓カ機(jī)的滑塊上。凸模體通過(guò)凸模連接固定板與下模座相連，并固定到壓カ機(jī)的工作臺(tái)上。將板料加熱到奧氏體化溫度并保溫一段時(shí)間后快速移動(dòng)放置于壓邊圈上一壓カ機(jī)滑塊帶動(dòng)凹模體下行將板料壓住到壓邊圈上一凹模體與壓邊圈帶著板料繼續(xù)下行直至凸模體完成沖壓成形一通冷卻劑進(jìn)行冷卻淬火一板料達(dá)到要求溫度后停止通冷卻剤一壓カ機(jī)滑塊帶動(dòng)凹模體上行一壓カ機(jī)工作臺(tái)內(nèi)的頂桿推動(dòng)壓邊圈上行將制件從凸模體上脫出一取下制件一進(jìn)行下一次沖壓。
權(quán)利要求
1.一種汽車(chē)零件用高強(qiáng)鋼板熱沖壓模具，其特征在于，所述的汽車(chē)零件主要是指橫截面為U型或近似為U型，且橫向，或縱向，或橫縱向均帶有彎曲型面的零件。
2.一種汽車(chē)零件用高強(qiáng)鋼板熱沖壓模具，其特征在于，所述的模具主要包括凸模體(凸模I、凸模連接固定板2)、凹模體(凹模3、凹模連接固定板4)、壓邊圈板5(1)和板5 (2)、冷卻管道6、聯(lián)接裝置7、定位裝置8、U型連接軟管9、管接頭10。所述模具各零件之間的關(guān)系如下凸模I、凹模3是主要的工作零件，用于成形制品，其表面形狀與零件形狀保持一致；凸模連接固定板2通過(guò)聯(lián)接裝置7連接固定凸模I構(gòu)成凸模體，并可與模座相連成一整體，凹模連接固定板4通過(guò)聯(lián)接裝置7連接固定凹模3構(gòu)成凹模體，并可與模座相連成一整體；壓邊圈板5 (I)和板5 (2)通過(guò)聯(lián)接裝置7相連成一整體，用于壓料防止制件邊緣起皺，并限制板料流入凹模3的速度；在凸模I與凸模連接固定板2之間，凹模3與凹模連接固定板4之間，壓邊圈板5(1)和板5(2)之間都置入冷卻管道6;凸模I與凸模連接固定板2，凹模3與凹模連接固定板4，壓邊圈板5 (I)和板5 (2)通過(guò)定位裝置8保證連接位置準(zhǔn)確且所置入的冷卻管道6不發(fā)生錯(cuò)位；冷卻管道6通過(guò)U型連接軟管9和管接頭10外接總冷卻管路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種汽車(chē)零件用高強(qiáng)鋼板熱沖壓模具，其特征在于，所述的凸模I、凸模連接固定板2、凹模3、凹模連接固定板4、壓邊圈板5(1)和板5(2)應(yīng)分別制造，可通過(guò)銑削、磨削來(lái)加工，凸模I和壓邊圈5應(yīng)在凹模3圓角處分開(kāi)，并且在凸模I與凸模連接固定板2相結(jié)合的兩表面、凹模3與凹模連接固定板4相結(jié)合的兩表面、壓邊圈板5 (I)和板5(2)相結(jié)合的兩表面上都加工出用于固定冷卻管道6的凹槽。在凸模I、凸模連接固定板2、凹模3、凹模連接固定板4、壓邊圈板5(1)和板5(2)上都加工出用于連接的安裝孔，用于定位的定位孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種汽車(chē)零件用高強(qiáng)鋼板熱沖壓模具，其特征在于，所述的凸模I與凸模連接固定板2相結(jié)合的兩表面、凹模3與凹模連接固定板4相結(jié)合的兩表面為了保證冷卻管道6能夠固定平穩(wěn)，可以不與零件形狀保持一致。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種汽車(chē)零件用高強(qiáng)鋼板熱沖壓模具，其特征在于，所述的安裝孔的數(shù)量可根據(jù)零件的長(zhǎng)度均勻分配，所述的定位孔的數(shù)量為兩個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種汽車(chē)零件用高強(qiáng)鋼板熱沖壓模具，其特征在于，所述的聯(lián)接裝置7為內(nèi)六角螺栓。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種汽車(chē)零件用高強(qiáng)鋼板熱沖壓模具，其特征在于，所述的冷卻管道6是隨著零件形狀趨勢(shì)，將銅管切割、彎曲、焊接或螺紋聯(lián)接成沿零件橫截面方向等距均勻并聯(lián)排布的組合式隨形冷卻管道。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種汽車(chē)零件用高強(qiáng)鋼板熱沖壓模具，其特征在于，所述的冷卻管道6均有四個(gè)管道ロ，將ー側(cè)的兩個(gè)管道ロ用U型連接軟管9相連，另ー側(cè)的兩個(gè)管道ロ安裝管接頭10作為冷卻劑的入口和出ロ來(lái)外接總冷卻管路形成冷卻閉合回路。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種汽車(chē)零件用高強(qiáng)鋼板熱沖壓模具，其特征在于，所述的定位裝置8為定位銷(xiāo)。
全文摘要
本發(fā)明所述的一種汽車(chē)零件用高強(qiáng)鋼板熱沖壓模具，主要由凸模體(凸模、凸模連接固定板)、凹模體(凹模、凹模連接固定板)、壓邊圈、冷卻管道、聯(lián)接裝置、定位裝置、U型連接軟管、管接頭所構(gòu)成。所述的凸模、凸模連接固定板、凹模、凹模連接固定板、壓邊圈應(yīng)分別制造，并加工出用于固定冷卻管道的凹槽。所述的冷卻管道采用銅管制作成與零件形狀趨勢(shì)一致的隨形冷卻管道，并置于凸模體、凹模體以及壓邊圈內(nèi)的凹槽中，通過(guò)U型連接軟管和管接頭外接總冷卻管路形成冷卻閉合回路。本發(fā)明的熱沖壓模具，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，可靠實(shí)用，維護(hù)方便，可確保零件在沖壓過(guò)程中能夠均勻快速冷卻，且有利于提高熱沖壓模具的工作穩(wěn)定性和使用壽命。
文檔編號(hào)B21D37/16GK102814403SQ201210303460
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月24日
發(fā)明者段磊, 門(mén)長(zhǎng)峰, 喬小燕, 于強(qiáng), 韓敬華, 張洋, 杜文文 申請(qǐng)人:天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)