CN103272933A - 能同时开孔的热成型模具及能同时开孔的热成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能同时开孔的热成型模具，包括上模、下模、气缸、气缸杆和冲杆；上模内设有上冲孔；冲杆位于上冲孔内伸出上冲孔外，形成冲头；冲杆内设有通孔；气缸的上端与上模固定连接，下端与气缸杆的上端固定连接，气缸杆的下端伸入通孔内；当气缸驱动气缸杆向下伸出时，气缸杆的下端能够穿过通孔并且从通孔内穿出；下模内设有下冲孔；上模和下模相适配；当上模与下模完全闭合时，能够将位于上模和下模之间的工件挤压成型，同时冲头能够在工件上开孔；当气缸杆的下端从通孔内穿出时，能够将开孔产生的废料向下推出。本发明还公开了一种采用上述能同时开孔的热成型模具的能同时开孔的热成型方法。本发明提高了生产效率，改善了公差。

Description

能同时开孔的热成型模具及能同时开孔的热成型方法

 

技术领域

本发明涉及一种用于热成型的模具，尤其涉及一种能同时开孔的热成型模具及能同时开孔的热成型方法。

背景技术

长期以来，钢铁一直是汽车工业的基础，虽然汽车制造中铝合金、镁合金、塑料及复合材料的用量不断增加，但高强度钢以其具有的高减重潜力、高碰撞吸收能、高疲劳强度、高成型性及低平面各向异性等优势，已经成为汽车工业轻量化的主要材料。21世纪的汽车行业以降低燃料消耗、减少CO2和废气排放成为社会的主要需求，为适应这种发展趋势，钢铁业已开发出许多种类的高强度钢板来帮助减轻汽车质量，同时提高汽车的安全性。为兼顾轻量化与碰撞安全性及高强度下冲压件回弹与模具磨损等问题， 热成型高强度钢及其成型工艺和应用技术应运而生。目前凡是达到U-NCAP碰撞4 星或5 星级水平的乘用车型， 其安全件（A/B/C 柱、保险杠、防撞梁等）多数采用了抗拉强度为1500 MPa屈服强度为1200 MPa 的热成型高强度钢。同时， 为解决高强度钢冷成型中的裂纹和形状冻结性不良等问题，出现了热冲压成型材料，已用其进行了强度高达1 470 MPa 级汽车部件的制造。

热成型工艺过程为：首先将常温下强度为500~600 MPa 的硼合金钢板加热到880~950 ℃， 使之均匀奥氏体化， 然后送入内部带有冷却系统的模具内冲压型，最后快速冷却，将奥氏体转变为马氏体，使冲压件得到硬化， 大幅度提高强度。这个过程被称为“冲压硬化”技术。实际生产中，热冲压工艺又分为直接工艺和间接工艺， 如图所示。直接工艺即下料后直接将钢板加热然后冲压成型， 主要用于形状简单且变形程度较小的工件； 对于形状复杂或拉深深度较大的工件则需要采用间接工艺，即先将下好料的钢板进行预成型， 然后再加热实施热冲压。

目前，热成型用钢均选用硼钢，因微量的硼可有效提高钢的淬透性， 使零件在模具中以适当的冷却速度获得所需的马氏体组织， 从而保证零件的高强度水平。而且硼合金钢板的强度可达到1 500MPa，是普通钢板强度的3~4 倍，将其应用于汽车车身上不仅可直接减少料厚，减轻车身质量，还可提高车身的被动安全性。钢板的热成型性主要包括深冲成型性、胀形成型性、延伸凸缘成型性及弯曲成型性等。通常深冲成型性取决于钢板的r 值；胀形成型性取决于钢板的延性（均匀延伸性或加工硬化指数）；延伸凸缘成型性及弯曲成型性则取决于钢板的局部变形能和显微组织均匀性。硼在延伸凸缘成型性和弯曲成型性的显微组织均匀化方面起到了重要作用，其中22MnB5 钢的成型原理与此相符，是典型的热冲压高强度钢，它利用微量的硼元素， 通过热成型后快速冷却的方法获得高的成型性和极高的强度。目前，热成型MnB 钢板在欧美和日本等主要汽车制造企业已经开始使用。

由于应用热成型技术生产的零件强度很高，造成零件的后续加工难度大， 对于车身零件中对孔位和切边精度要求比较高的零件,后续的冲孔和切边工艺多使用激光切割完成，但是较高的生产加工成本，也是阻碍热成型技术普遍应用的一个因素。

发明内容

 本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供了一种能同时开孔的热成型模具，还提供了一种同时开孔的热成型方法。本发明提高了生产效率，改善了公差的精度。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：一种能同时开孔的热成型模具，包括上模和下模，其特征在于：还包括气缸、气缸杆和冲杆；所述上模内设有上冲孔；所述冲杆位于上冲孔内并且冲杆的前端沿上冲孔的轴向伸出上冲孔外，形成冲头；所述冲杆内沿杆头轴向设有通孔；所述气缸杆的轴线和通孔的轴线重合，所述通孔的轴线与上冲孔的轴线重合；所述气缸的上端与上模固定连接，气缸的下端与气缸杆的上端固定连接，气缸杆的下端伸入通孔内；当气缸驱动气缸杆向下伸出时，气缸杆的下端能够穿过通孔并且从通孔内穿出；所述下模内设有下冲孔，所述下冲孔的轴线与上冲孔的轴线重合，并且上冲孔的直径与下冲孔的直径相等所述上模和下模相适配；当上模与下模完全闭合时，能够将位于上模和下模之间的工件挤压成型，同时所述冲头能够在工件上开孔；当气缸杆的下端从通孔内穿出时，能够将开孔产生的废料向下推出。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述下模具内还设有用于容纳废料的出料通孔；所述出料通孔的轴线与下冲孔的轴线重合；并且出料通孔的直径大于下冲孔的直径；所述出料通孔的上端与下冲孔相连通。

本发明采取的另一种技术方案为：一种能同时开孔的热成型方法，采用上述的能同时开孔的热成型模具，其特征在于包括以下步骤：

首先，将加热后的工件放到下模上，然后将上模缓慢向下移动直到上模和下模完全闭合，已将工件冲压成型，同时冲头在工件上完成开孔；冲压成型和开孔时，所述工件的温度为620℃-930℃；

然后，通过气缸驱动气缸杆，将开孔后剩下的废料顶出，使废料和冲头相分离并经过下冲孔和出料通孔落下。

本发明的能同时开孔的热成型模具通过上模和下模的配合进行热成型，同时通过上冲杆进行开孔，可以取消激光切割开孔的工序，提高了生产效率及降低生产成本，而且在热状态下开孔，能够改善公差的精度；另一方面，在冲孔时，频繁会发生废料附着在冲头上的现象，本发明通过气缸驱动气缸杆将废料向下推，从而使废料与冲头相分离并且从下冲孔和出料通孔内落下，即通过气缸杆将开孔后的废料顶出，使废料不再粘贴在冲头上，出料通孔内径较大，有利于废料落下，大幅度提高了生产效率。本发明的能同时开孔的热成型方法在热成型的同时开孔，一方面取消激光切割开孔的工序，提高了生产效率及降低了生产成本，而且开孔的温度为温度为620℃-930℃，使公差从一般热成型模具冲孔公差为±2.0改善到公差为0﹢0.5；另一方面，通过气缸杆将开孔后的废料顶出，使废料不再粘贴在冲头上，出料通孔内径较大，有利于废料落下，大幅度提高了生产效率。总之，本发明省去了激光切割开孔的工序，在热状态下开孔，气缸杆将开孔后的废料顶出，因此本发明提高了生产效率，改善了公差。

附图说明

图1为实施例1中上模与下模在冲压前相分离的结构示意图。

图2为实施例1中上模与下模在冲压后完全闭合时的结构示意图。

图3为实施例1中上模与下模在冲压后气缸杆从通孔中伸出时的结构示意图。

图4为图1A处的局部放大图。

图5为实本发明的开孔时工件的温度曲线图。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

具体实施方式

实施例1

参见图1和图4，本能同时开孔的热成型模具，包括上模1和下模2，还包括气缸3、气缸杆4和冲杆5；所述上模1内设有上冲孔6；所述冲杆5位于上冲孔6内并且冲杆5的前端沿上冲孔6的轴向伸出上冲孔6外，形成冲头12；所述冲杆5内沿冲杆轴向设有通孔7；所述气缸杆4的轴线和通孔7的轴线重合，所述通孔7的轴线与上冲孔6的轴线重合；所述气缸3的上端与上模1固定连接，气缸3的下端与气缸杆4的上端固定连接，气缸杆4的下端伸入通孔7内；如图3所示，当气缸3驱动气缸杆4向下伸出时，气缸杆4的下端能够穿过通孔7并且从通孔7内穿出；所述下模2内设有下冲孔8，所述下冲孔8的轴线与上冲孔6的轴线重合，并且上冲孔6的直径与下冲孔8的直径相等；所述上模1和下模2相适配，如图2所示，当上模1与下模2完全闭合时，能够将位于上模1和下模2之间的工件9挤压成型，同时所述冲头12能够在工件9上开孔；如图3所示，当气缸杆4的下端从通孔7内穿出时，能够将开孔产生的废料10向下推出。所述下模具2内还设有用于容纳废料10的出料通孔11；所述出料通孔11的轴线与下冲孔8的轴线重合，并且出料通孔11的直径大于下冲孔8的直径；所述出料通孔11的上端与下冲孔6相连通。

本发明的能同时开孔的热成型模具通过上模和下模的配合进行热成型，同时通过上冲杆进行开孔，可以取消激光切割开孔的工序，提高了生产效率及降低生产成本，而且如图5所示，在热状态下开孔，能够改善公差的精度；另一方面，在冲孔时，频繁会发生废料附着在冲头上的现象，本发明通过气缸驱动气缸杆将废料向下推，从而使废料与冲头相分离并且从下冲孔和出料通孔内落下，即通过气缸杆将开孔后的废料顶出，使废料不再粘贴在冲头上，出料通孔内径较大，有利于废料落下，大幅度提高了生产效率。

实施例2

本能同时开孔的热成型方法采用实施例1中所述的能同时开孔的热成型模具，因此关于能同时开孔的热成型模具不再详述，本能同时开孔的热成型方法包括以下步骤：

首先，将加热后的工件9放到下模2上，然后将上模1缓慢向下移动直到上模1和下模2完全闭合，以将工件9冲压成型，同时冲头12在工件9上完成开孔；冲压成型和开孔时，所述工件9的温度为620℃-930℃；

然后，通过气缸3驱动气缸杆4，将开孔后剩下的废料10顶出，以使废料10和冲头12相分离并经过下冲孔8和出料通孔11落下。

本能同时开孔的热成型方法在热成型的同时开孔，一方面取消激光切割开孔的工序，提高了生产效率及降低了生产成本，而且如图5所示开孔的温度为温度为620℃-930℃，使公差从一般热成型模具冲孔公差为±2.0改善到公差为0﹢0.5；另一方面，通过气缸杆将开孔后的废料顶出，使废料不再粘贴在冲头上，出料通孔内径较大，有利于废料落下，大幅度提高了生产效率。

Claims (3)

1.一种能够同时开孔的热成型模具，包括上模（1）和下模（2），其特征在于：还包括气缸（3）、气缸杆（4）和冲杆（5）；所述上模（1）内设有上冲孔（6）；所述冲杆（5）位于上冲孔（6）内并且冲杆（5）的前端沿上冲孔（6）的轴向伸出上冲孔（6）外，形成冲头（12）；所述冲杆（5）内沿冲杆轴向设有通孔（7）；所述气缸杆（4）的轴线和通孔（7）的轴线重合，所述通孔（7）的轴线与上冲孔（6）的轴线重合；所述气缸（3）的上端与上模（1）固定连接，气缸（3）的下端与气缸杆（4）的上端固定连接，气缸杆（4）的下端伸入通孔（7）内；当气缸（3）驱动气缸杆（4）向下伸出时，气缸杆（4）的下端能够穿过通孔（7）并且从通孔（7）内穿出；所述下模（2）内设有下冲孔（8），所述下冲孔（8）的轴线与上冲孔（6）的轴线重合，并且上冲孔（6）的直径与下冲孔（8）的直径相等；所述上模（1）和下模（2）相适配，当上模（1）与下模（2）完全闭合时，能够将位于上模（1）和下模（2）之间的工件（9）挤压成型，同时所述冲头（12）能够在工件（9）上开孔；当气缸杆（4）的下端从通孔（7）内穿出时，能够将开孔产生的废料（10）向下推出。

2.根据权利要求1所述的能同时开孔的热成型模具，其特征在于：所述下模具（2）内还设有用于容纳废料（10）的出料通孔（11）；所述出料通孔（11）的轴线与下冲孔（8）的轴线重合，并且出料通孔（11）的直径大于下冲孔（8）的直径；所述出料通孔（11）的上端与下冲孔（6）相连通。

3.一种采用权利要求1或2所述的能够同时开孔的热成型模具的能同时开孔的热成型方法，其特征在于包括以下步骤：

首先，将加热后的工件（9）放到下模（2）上，然后将上模（1）缓慢向下移动直到上模（1）和下模（2）完全闭合，以将工件（9）冲压成型，同时冲头（12）在工件（9）上完成开孔；冲压成型和开孔时，所述工件（9）的温度为620℃-930℃；

然后，通过气缸（3）驱动气缸杆（4），将开孔后剩下的废料（10）顶出，以使废料（10）和冲头（12）相分离并经过下冲孔（8）和出料通孔（11）落下。

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