CN102814403A - 一种汽车零件用高强钢板热冲压模具 - Google Patents

Abstract

本发明所述的一种汽车零件用高强钢板热冲压模具，主要由凸模体(凸模、凸模连接固定板)、凹模体(凹模、凹模连接固定板)、压边圈、冷却管道、联接装置、定位装置、U型连接软管、管接头所构成。所述的凸模、凸模连接固定板、凹模、凹模连接固定板、压边圈应分别制造，并加工出用于固定冷却管道的凹槽。所述的冷却管道采用铜管制作成与零件形状趋势一致的随形冷却管道，并置于凸模体、凹模体以及压边圈内的凹槽中，通过U型连接软管和管接头外接总冷却管路形成冷却闭合回路。本发明的热冲压模具，结构简单紧凑，可靠实用，维护方便，可确保零件在冲压过程中能够均匀快速冷却，且有利于提高热冲压模具的工作稳定性和使用寿命。

Description

一种汽车零件用高强钢板热冲压模具

技术领域：

本发明涉及一种汽车零件用高强钢板热冲压模具，属于热冲压成形技术领域。

背景技术：

进入21世纪以来，由于世界经济和社会的发展以及国民生活水平的提高，对于汽车节能、舒适以及安全性的要求也越来越高。面对这一现状，各汽车制造厂商着眼于可持续发展战略，纷纷利用汽车轻量化技术来实现节能减排。然而，要实现汽车的轻量化，除了可以优化设计汽车车身结构，还可以采用轻量化材料制造汽车车体构件。高强度和超高强度钢板以其质轻、强度高、价格低廉等特点成为汽车轻量化的最主要手段之一。与普通钢板相比，高强度钢板具有较高的屈服强度和抗拉强度，满足了提高汽车安全性能及碰撞性能的要求，但其硬化指数、厚向异性指数以及延伸率却比较低，使其成形精度相对普通钢板而言低很多，且随着强度的升高，高强钢板在传统冷冲压工艺条件下的成形愈加困难，进而造成成形过程中板料的起皱、开裂、回弹、尺寸难以控制等不良问题，同时模具磨损较为严重，大大降低了模具使用寿命。因此，原有的冷冲压成形工艺已无法满足汽车工业对技术和生产发展的需求，进而催生出一种新型的针对高强钢板的成形技术——热冲压成形技术。该技术是将高强钢板加热到高温下某一温度，使其充分奥氏体化，再迅速转移到热冲压模具中，利用板料在高温状态下延展性与塑性增加、屈服强度下降的特点进行快速成形，与此同时，利用模具内设置的冷却系统实现对板料的快速淬火冷却，进而获得具有均匀马氏体组织，形状尺寸精度好，强度在1500MPa以上的超高强度零件。与传统的冷冲压技术相比，热冲压成形技术是一种实现板料成形和淬火冷却相结合的复杂成形技术。为得到成形性能好、形状尺寸精度好、回弹小的成形件，在热冲压工艺的淬火冷却阶段需要实现板料从奥氏体到马氏体的组织转变，这种相变转换的均匀程度与冷却效果的优劣程度有直接关系。因此，热冲压模具在具备满足零件成形需要的同时，还应具备优良的冷却能力。

热冲压模具的冷却系统是根据产品的形状在模具凸、凹模型面以下一定厚度处设计相应的冷却管道，在冷却管道中通入循环冷却剂来冷却模具凸、凹模型面，从而冷却成形件，实现对成形件的淬火。传统的冷却管道为直线结构，利用钻床打孔加工，易于实现，但是，由于直线结构的冷却管道无法跟随产品形状的复杂变化而变化，因而，对凸、凹模型面表面温度的控制力较弱，冷却效率低，也就无法保证产品在成型过程中冷却快速均匀。

要实现对模具进行快速冷却，从而保证模具能对成型过程中的板料进行快速冷却，冷却管道的设计和布置应当随着产品形状的变化而变化，即随形设计，这样，冷却管道将不再是直线结构，而是弯曲变化的结构。此时，传统的钻削工艺将无法加工弯曲变化的冷却管道，于是模具被设计成镶拼结构。将设计好的带随形冷却管道结构的模具凸、凹模根据冷却管道的空间结构划分成不同的加工块，每个加工块中的管道为直线结构，然后分别通过铣削、钻削工艺加工出各个加工块，再以一定的技术组合，最终得到所设计的凸、凹模。采用镶拼结构使得模具设计制造复杂，难度加大，成本增加，周期延长。在实际应用中，由于模具的冷却管道也采用镶拼结构，如果没有采取有效的防渗漏处理，在成形过程中，模具镶块受成形力的作用发生位移变化，容易导致冷却管道也发生位移变化而使冷却剂渗漏，从而损害模具的使用寿命和模具强度。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是提供一种汽车零件用高强钢板热冲压模具，根据横截面为U型或近似为U型，且横向、或纵向、或横纵向均带有弯曲型面的汽车零件，通过在凸模体、凹模体和压边圈中设计和制造随形冷却管道，以克服上述现有热冲压模具的缺陷。

一种汽车零件用高强钢板热冲压模具，所述的模具结合附图主要包括凸模体(凸模1、凸模连接固定板2)、凹模体(凹模3、凹模连接固定板4)、压边圈板5(1)和板5(2)、冷却管道6、联接装置7、定位装置8、U型连接软管9、管接头10。

所述的模具各零件之间的关系如下：

凸模1、凹模3是主要的工作零件，用于成形制品，其表面形状与零件形状保持一致；凸模连接固定板2通过联接装置7连接固定凸模1构成凸模体，并可与模座相连成一整体，凹模连接固定板4通过联接装置7连接固定凹模3构成凹模体，并可与模座相连成一整体；压边圈板5(1)和板5(2)通过联接装置7相连成一整体，用于压料防止制件边缘起皱，并限制板料流入凹模3的速度；在凸模1与凸模连接固定板2之间，凹模3与凹模连接固定板4之间，压边圈板5(1)和板5(2)之间都置入冷却管道6；凸模1与凸模连接固定板2，凹模3与凹模连接固定板4，压边圈板5(1)和板5(2)通过定位装置8保证连接位置准确且所置入的冷却管道6不发生错位；冷却管道6通过U型连接软管9和管接头10外接总冷却管路。

所述的凸模1、凸模连接固定板2、凹模3、凹模连接固定板4、压边圈板5(1)和板5(2)应分别制造，可通过铣削、磨削来加工，凸模1和压边圈5应在凹模3圆角处分开，并且在凸模1与凸模连接固定板2相结合的两表面、凹模3与凹模连接固定板4相结合的两表面、压边圈板5(1)和板5(2)相结合的两表面上都加工出用于固定冷却管道6的凹槽。在凸模1、凸模连接固定板2、凹模3、凹模连接固定板4、压边圈板5(1)和板5(2)上都加工出用于连接的安装孔，用于定位的定位孔。

所述的凸模1与凸模连接固定板2相结合的两表面、凹模3与凹模连接固定板4相结合的两表面为了保证冷却管道6能够固定平稳，可以不与零件形状保持一致。

所述的安装孔的数量可根据零件的长度均匀分配，所述的定位孔的数量为两个。

所述的联接装置7为内六角螺栓。

所述的冷却管道6是随着零件形状趋势，将铜管切割、弯曲、焊接或螺纹联接成沿零件横截面方向等距均匀并联排布的组合式随形冷却管道。

所述的冷却管道6均有四个管道口，将一侧的两个管道口用U型连接软管9相连，另一侧的两个管道口安装管接头10作为冷却剂的入口和出口来外接总冷却管路形成冷却闭合回路。

所述的定位装置8为定位销。

本发明所述的热冲压模具与现有热冲压模具相比，具有以下优点：

(1)凸模、凹模及其连接固定板，压边圈均分别加工制造。这样，凸模、凹模、压边圈可选择性能较好的模具材料，连接固定板可选择性能较低、价格较便宜的普通钢，提高了模具寿命，降低了模具成本，方便了凸模、凹模、压边圈等易损耗零件的维护和更换。

(2)采用独特结构的冷却系统。在凸模与凸模连接固定板相结合的两表面、凹模与凹模连接固定板相结合的两表面、压边圈相结合的两表面上加工出用于固定冷却管道的凹槽，使冷却管道与凸模、凹模型面的距离尽量保持一致，以达到均匀冷却的目的。

(3)冷却系统设计更合理。冷却系统采用随形设计，所用的空间弯曲的随形冷却管道可采用铜管单独制造，并将冷却管道定位固定于凸模体、凹模体及压边圈内的凹槽中，且无需采用密封塞及密封条即可防止冷却剂泄漏现象的发生，简单方便易操作。

(4)模具结构稳定可靠。凸模、凹模及其连接固定板，压边圈均采用内六角螺栓和定位销进行联接定位，保证了模具工作过程中的稳定性。

本发明所述的一种汽车零件用高强钢板热冲压模具，结构简单紧凑，可靠实用，维护方便，可确保零件在冲压过程中能够均匀快速冷却，且有利于提高热冲压模具的工作稳定性和使用寿命。

附图说明：

图1为本发明所涉及的U型汽车零件示意图。

图2为本发明所涉及的模具结构示意图。

图3为本发明所涉及的凸模体结构及安装示意图。

图4为本发明所涉及的压边圈结构及安装示意图。

图5为本发明所涉及的凹模体结构及安装示意图。

图中：1.凸模；2.凸模连接固定板；3.凹模；4.凹模连接固定板；5(1).压边圈板；5(2).压边圈板；6.冷却管道；7.内六角螺栓；8.定位销；9.U型连接软管；10.管接头。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式做进一步描述。需要指出的是，实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。在附图中，相同的标号代表相同的部件。

如图1所示，选择横截面为U型且横纵向均带有弯曲型面的汽车零件为例。

如图2所示，U型汽车零件的热冲压模具，包括凸模体(凸模1、凸模连接固定板2)、凹模体(凹模3、凹模连接固定板4)、压边圈板5(1)和板5(2)、冷却管道6、联接装置7、定位装置8、U型连接软管9、管接头10。

如图3所示，所述的凸模体为凸模1、凸模连接固定板2、冷却管道6、联接装置7、定位装置8、U型连接软管9、管接头10构成。凸模1为主要工作零件，用于成形制品的工作表面按照零件形状进行加工。凸模1与凸模连接固定板2相结合的两表面也可按照零件形状进行加工，同时加工出用于固定冷却管道6的凹槽，用于连接的安装孔，用于定位的定位孔。冷却管道6按照零件形状趋势，将铜管切割、弯曲、焊接联成沿横截面方向等距均匀并联排布的组合式随形冷却管道，并内置于凸模连接固定板2的凹槽中。将凸模1安装到凸模连接固定板2上，利用定位装置8(定位销)准确定位，利用联接装置7(内六角螺栓)连接紧固。将冷却管道6一侧的两个管道口用U型连接软管9相连，另一侧的两个管道口安装管接头10作为冷却剂的入口和出口，外接总冷却管路形成冷却闭合回路。

如图4所示，所述的压边圈为压边圈板5(1)和板5(2)、冷却管道6、联接装置7、定位装置8、U型连接软管9、管接头10构成。压边圈5用于压料防止制件边缘起皱，并限制板料流入凹模3的速度。压边圈板5(1)和板5(2)可按照制件法兰边缘的形状进行加工，同时在板5(1)和板5(2)相结合的两表面加工出用于固定冷却管道6的凹槽，用于连接的安装孔，用于定位的定位孔。压边圈5和凸模1应在凹模3圆角处分开，避开拐角成形困难部位。冷却管道6按照制件法兰边缘形状，将铜管切割、弯曲、焊接联成等距均匀并联排布的组合式随形冷却管道，并内置于压边圈板5(1)的凹槽中。将压边圈板5(2)安装到压边圈板5(1)上，利用定位装置8(定位销)准确定位，利用联接装置7(内六角螺栓)连接紧固。将冷却管道6一侧的两个管道口用U型连接软管9相连，另一侧的两个管道口安装管接头10作为冷却剂的入口和出口，外接总冷却管路形成冷却闭合回路。

如图5所示，所述的凹模体为凹模3、凹模连接固定板4、冷却管道6、联接装置7、定位装置8、U型连接软管9、管接头10构成。凹模3为主要工作零件，用于成形制品的工作表面按照零件形状进行加工。凹模3与凹模连接固定板4相结合的两表面也可按照零件形状进行加工，同时加工出用于固定冷却管道6的凹槽，用于连接的安装孔，用于定位的定位孔。冷却管道6按照零件形状趋势，将铜管切割、弯曲、焊接联成沿横截面方向等距均匀并联排布的组合式随形冷却管道，并内置于凹模连接固定板4的凹槽中。将凹模3安装到凹模连接固定板4上，利用定位装置8(定位销)准确定位，利用联接装置7(内六角螺栓)连接紧固。将冷却管道6一侧的两个管道口用U型连接软管9相连，另一侧的两个管道口安装管接头10作为冷却剂的入口和出口，外接总冷却管路形成冷却闭合回路。

模具的工作过程如下：

凹模体通过凹模连接固定板与上模座相连，并连接到压力机的滑块上。凸模体通过凸模连接固定板与下模座相连，并固定到压力机的工作台上。将板料加热到奥氏体化温度并保温一段时间后快速移动放置于压边圈上→压力机滑块带动凹模体下行将板料压住到压边圈上→凹模体与压边圈带着板料继续下行直至凸模体完成冲压成形→通冷却剂进行冷却淬火→板料达到要求温度后停止通冷却剂→压力机滑块带动凹模体上行→压力机工作台内的顶杆推动压边圈上行将制件从凸模体上脱出→取下制件→进行下一次冲压。

Claims (9)

1.一种汽车零件用高强钢板热冲压模具，其特征在于，所述的汽车零件主要是指横截面为U型或近似为U型，且横向，或纵向，或横纵向均带有弯曲型面的零件。

2.一种汽车零件用高强钢板热冲压模具，其特征在于，所述的模具主要包括凸模体(凸模1、凸模连接固定板2)、凹模体(凹模3、凹模连接固定板4)、压边圈板5(1)和板5(2)、冷却管道6、联接装置7、定位装置8、U型连接软管9、管接头10。所述模具各零件之间的关系如下：凸模1、凹模3是主要的工作零件，用于成形制品，其表面形状与零件形状保持一致；凸模连接固定板2通过联接装置7连接固定凸模1构成凸模体，并可与模座相连成一整体，凹模连接固定板4通过联接装置7连接固定凹模3构成凹模体，并可与模座相连成一整体；压边圈板5(1)和板5(2)通过联接装置7相连成一整体，用于压料防止制件边缘起皱，并限制板料流入凹模3的速度；在凸模1与凸模连接固定板2之间，凹模3与凹模连接固定板4之间，压边圈板5(1)和板5(2)之间都置入冷却管道6；凸模1与凸模连接固定板2，凹模3与凹模连接固定板4，压边圈板5(1)和板5(2)通过定位装置8保证连接位置准确且所置入的冷却管道6不发生错位；冷却管道6通过U型连接软管9和管接头10外接总冷却管路。

3.根据权利要求2所述的一种汽车零件用高强钢板热冲压模具，其特征在于，所述的凸模1、凸模连接固定板2、凹模3、凹模连接固定板4、压边圈板5(1)和板5(2)应分别制造，可通过铣削、磨削来加工，凸模1和压边圈5应在凹模3圆角处分开，并且在凸模1与凸模连接固定板2相结合的两表面、凹模3与凹模连接固定板4相结合的两表面、压边圈板5(1)和板5(2)相结合的两表面上都加工出用于固定冷却管道6的凹槽。在凸模1、凸模连接固定板2、凹模3、凹模连接固定板4、压边圈板5(1)和板5(2)上都加工出用于连接的安装孔，用于定位的定位孔。

4.根据权利要求3所述的一种汽车零件用高强钢板热冲压模具，其特征在于，所述的凸模1与凸模连接固定板2相结合的两表面、凹模3与凹模连接固定板4相结合的两表面为了保证冷却管道6能够固定平稳，可以不与零件形状保持一致。

5.根据权利要求3所述的一种汽车零件用高强钢板热冲压模具，其特征在于，所述的安装孔的数量可根据零件的长度均匀分配，所述的定位孔的数量为两个。

6.根据权利要求2所述的一种汽车零件用高强钢板热冲压模具，其特征在于，所述的联接装置7为内六角螺栓。

7.根据权利要求2所述的一种汽车零件用高强钢板热冲压模具，其特征在于，所述的冷却管道6是随着零件形状趋势，将铜管切割、弯曲、焊接或螺纹联接成沿零件横截面方向等距均匀并联排布的组合式随形冷却管道。

8.根据权利要求2所述的一种汽车零件用高强钢板热冲压模具，其特征在于，所述的冷却管道6均有四个管道口，将一侧的两个管道口用U型连接软管9相连，另一侧的两个管道口安装管接头10作为冷却剂的入口和出口来外接总冷却管路形成冷却闭合回路。

9.根据权利要求2所述的一种汽车零件用高强钢板热冲压模具，其特征在于，所述的定位装置8为定位销。

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