CN102228936B - 一种高强度马氏体钢板热冲压模具及工艺 - Google Patents
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Abstract
一种高强度马氏体钢板热冲压模具及工艺，属于热冲压技术领域。模具由上模、下模组成。工艺包括采用冷预冲压工序和二次热冲压工序的间接热冲压工艺；或者采用热预冲压和二次热冲压工序的间接热冲压工艺，或者仅需一次热冲压工序的直接热冲压工艺。解决了间接热冲压成形工艺中板材在冷冲压预成形时多发破裂缺陷等问题，提高了预成形工件的成品率。优点在于仅用一套模具就实现了预成形和热成形两步工艺，并可通过更换模具模块兼顾直接和间接热冲压功能，提高了模具的使用效率，降低了热冲压工艺和模具成本。
Description
技术领域
本发明属于热冲压工艺技术领域，特别是涉及一种高强度马氏体钢板热冲压模具及工艺，通过同一套模具实现高强度马氏体钢板热冲压成形。
背景技术
现有技术中，基于高强度马氏体钢板在奥氏体化后在模具上实现成形和淬火一体化的原理，热冲压成形一般分为直接和间接两种工艺方式。直接工艺是指，下料后直接把钢板加热到奥氏体化后热冲压成形，主要用于形状比较简单变形程度不大的零件；对于一些形状复杂或者拉深深度较大的零件，则需要采用间接工艺，即先把下好料的钢板冷压预成形，然后再加热并实施热冲压。需要注意的是，现有的间接工艺一般要至少设计制造两套成形模具，每套模具的结构和关键尺寸均存在较大区别，其预成形工艺一般为冷冲压。本发明仅设计一套成形模具即可实现直接或间接工艺的功能，根据零件情况，将预成形工艺改进为热冲压，解决了板材在冷冲压预成形时多发破裂缺陷等问题，提高了预成形工件的成品率。对不同形状尺寸的零件，可通过更换模具模块兼顾直接和间接热冲压功能，仅用一套模具即可实现预成形和热成形两步工艺，提高了模具的使用效率，降低了热冲压工艺和模具成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度马氏体钢板热冲压模具及工艺，通过同一套模具实现高强度马氏体钢板直接或间接热冲压成形。所述一套冲压模具可通过采用模块化设计，根据不同的热冲压工艺的要求，更换部分模块，实现直接或间接热冲压成形的目标。
本发明的模具由上模、下模构成：上模由上模座1、第一上模块3、第二上模块7组成，第一上模块3、第二上模块7安装在上模座1上，上模块可拆卸、更换；下模由下模座2、第一下模块4、第二下模块8、限位装置(限位装置由限位柱5和限位垫片6组成)组成，限位柱5由紧固螺栓固定在下模座2上，而各种厚度规格的限位垫片6则可根据情况自由叠加在限位柱5上，下模块可拆卸、更换。上模座1、下模座2通过紧固螺栓与压力机连接，具有通用性，并留有安装槽，可适合各种形状和尺寸的模块安装。
本发明采取上述模具进行热冲压成形工艺为：采用冷预冲压工序和二次热冲压工序的间接热冲压工艺；或者采用热预冲压和二次热冲压工序的间接热冲压工艺，或者仅需一次热冲压工序的直接热冲压工艺三种方式。
(1)对于一些形状复杂零件(多为空间曲面，含凸台、鼓包、加强筋等形状)或者拉深深度＞100mm的必需采用间接热冲压成形的零件，预成形工序可采取冷冲压或热冲压。通过控制上模的压下行程H(5mm≤H≤15mm)和限位装置，实现对模具行程的控制，以获得变形程度可控的预冲压成形工件。对模具结构不做任何改动，仅通过调整压下行程限位垫片的厚度和数量，二次热冲压出最终产品零件。
根据所需热冲压产品零件的形状和尺寸特征，以及其预成形工件的成品率，选择预成形工序采取冷冲压或热冲压工艺方案。在下模设计压下限位装置，该限位装置由限位柱5和限位垫片6组成，通过调节限位垫片的厚度和数量，限位垫片厚度可有1mm、2mm、3mm、5mm等多个规格，可组成5～15mm厚度的任意数值来控制上模的压下行程，从而获得变形程度可控的预冲压成形工件。二次热冲压工序过程中，无需更换模具，仅将调整限位垫片调整到可获得最终形状和尺寸零件的位置即可。
(2)对于形状比较简单变形程度不大的可直接热冲压的零件，模具结构不做任何改动，更换或拆卸模具部分模块后即可实现直接热冲压。
对于形状比较简单变形程度不大的可直接热冲压的零件，模具结构不做任何改动，更换或拆卸可冲压出零件形状和尺寸的凸、凹模模块，调整压下限位装置，即根据合模后模具的闭合高度选取合适的调整限位垫片组合，即可实现一次直接热冲压出合格零件。
本发明基于高强度马氏体钢板在奥氏体化后在模具上实现成形淬火一体化的原理，通过模块化设计制造一套模具，采取下述措施对传统意义上的热冲压成形工艺加以改进，(1)预成形工序可采取冷冲压或热冲压。(2)通过控制上模的压下行程，获得热冲压预成形工件，(3)对可直接热冲压的零件，模具结构不做任何改动，更换或拆卸模具部分模块后即可实现直接热冲压。本发明解决了间接热冲压成形工艺中板材在冷冲压预成形时多发破裂缺陷等问题，提高了预成形工件的成品率。优点在于仅用一套模具就实现了预成形和热成形两步工艺，并可通过更换模具模块兼顾直接和间接热冲压功能，提高了模具的使用效率，降低了热冲压工艺和模具成本。
附图说明
图1为本发明一种热冲压模具结构图，针对一些形状复杂或者拉深深度较大的必需采用间接热冲压成形的零件
图2为图1的左视图。其中，上模座1、下模座2、第一上模块3、第二上模块7、第一下模块4、第二下模块8、限位柱5、限位垫片6。第一上模块3和第一下模块4可拆卸。
图3为本发明一种新型热冲压模具结构图，针对形状比较简单变形程度不大的可直接热冲压的零件。
图4为图3的左视图。其中，第二上模块7和第二下模块8可更换。
图5为一种模具结构及其间接热冲压工艺的第一序成形制件断面图
图6为一种模具结构及其间接热冲压工艺的第二序成形制件断面图
图7为一种模具结构及其直接热冲压工艺的成形制件断面图。
图8为本发明一种新型模具的三维视图。
图9为通过间接热冲压工艺制造的零件图。
图10为通过直接热冲压工艺制造的零件图。
具体实施方式
本发明的模具由上模、下模构成：上模由上模座1、第一上模块3、第二上模块7组成，第一上模块3、第二上模块7安装在上模座1上，上模块可拆卸、更换；下模由下模座2、第一下模块4、第二下模块8、限位装置(限位装置由限位柱5和限位垫片6组成)组成，限位柱5由紧固螺栓固定在下模座2上，而各种厚度规格的限位垫片6则可根据情况自由叠加在限位柱5上，下模块可拆卸、更换。上模座1、下模座2通过紧固螺栓与压力机连接，具有通用性，并留有安装槽，可适合各种形状和尺寸的模块安装。
本发明实施过程中，针对零件的形状和成形程度选择热冲压工艺和模具。对于一些形状复杂或者拉深深度较大的必需采用间接热冲压成形的零件，若其预冷冲压工序件合格率高，则预成形工序可采取冷冲压，若其工序件合格率低则采取热冲压。预冲压过程中，通过控制上模的压下行程和调整垫片6的厚度，以获得变形程度可控的预冲压成形工序件，然后去掉调整垫片6，上下模完全合模，二次热冲压出最终产品零件。对于形状比较简单变形程度不大的可直接热冲压的零件，模具结构不做任何改动，仅需将图1所示的上模块3更换为上模块7、下模块4更换为下模块8，即可实现该种零件的直接热冲压工艺。
实施例1
按照图1、图2、图5、图6所示的热冲压模具及工艺，根据零件形状复杂且拉深深度较大的情况，采用间接热冲压工艺。具体实施过程中，冷预冲压工序件多发破裂缺陷，合格率极低，故将预成形工艺改进为预热冲压。在预热冲压过程中，通过控制上模的压下行程和调整垫片6的厚度，获得变形程度可控和高合格率的预热冲压成形工序件，图5。然后去掉调整垫片6，上下模完全合模，二次热冲压出最终产品零件，零件断面和三维视图如图6、图9。
实施例2
按照图3、图4、图7所示的热冲压工艺及模具，根据零件形状比较简单且变形程度不大的情况，采用直接热冲压工艺。具体实施过程中，将图1所示的上模块3和下模块4分别更换为如图2所示的上模块7和下模块8。模具其他部分不做任何改动，上下模完全合模，一次热冲压出最终产品零件，零件断面和三维视图如图7、图10。
Claims (2)
1.一种高强度马氏体钢板热冲压模具，其特征在于，模具由上模、下模组成；上模由上模座（1）、第一上模块（3）或第二上模块（7）组成，第一上模块（3）或第二上模块（7）安装在上模座（1）上，上模块能拆卸、更换；下模由下模座（2）、第一下模块（4）或第二下模块（8）、限位装置组成，限位装置由紧固螺栓固定在下模座（2）上，第一下模块（4）或第二下模块（8）安装在下模座（2）上，下模块能拆卸、更换；上模座（1）、下模座（2）通过紧固螺栓与压力机连接；
所述的限位装置由限位柱（5）和限位垫片（6）组成；
其中，第一上模块（3）和第一下模块（4）用于间接热冲压工艺，通过调整压下行程、限位垫片的厚度和数量，二次热冲压出最终产品零件；第二上模块（7）和第二下模块（8）适用于直接热冲压工艺。
2.一种采用权利要求1所述模具热冲压高强度马氏体钢板的工艺，其特征在于，包括采用冷预冲压工序和二次热冲压工序的间接热冲压工艺；或者采用热预冲压和二次热冲压工序的间接热冲压工艺，或者仅需一次热冲压工序的直接热冲压工艺；
对于一些形状复杂零件或者拉深深度﹥100mm的必需采用间接热冲压成形的零件，预成形工序采取冷冲压或热冲压；通过控制上模的压下行程H，5mm≤H≤15mm，和限位装置，实现对模具行程的控制，以获得变形程度可控的预冲压成形零件；对模具结构不做任何改动，仅通过调整压下行程限位垫片的厚度和数量，二次热冲压出最终产品零件；
所述的形状复杂零件指带有凸台、鼓包或加强筋的零件。
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