CN104438840B - 一种高强零件多工位热成形装置及热成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高强零件的热冲压技术领域，尤其是指一种高强零件多工位热成形装置及热成形方法，装置包括上模架、下模架、成形凹模及成形凸模，所述上模架装设有活动加热部件，所述下模架装设有固定加热部件。先将加工完成的坯料输送至固定加热部件上，对坯料进行局部加热，得到热坯料；成形凸模和成形凹模相互靠拢进行合模成形加工得到热成形制件。在压力机上同步完成坯料的局部快速导电加热和成形淬火过程，缩短了坯料的加热时间，提高了加热的效率，同时省掉了传统热成形工艺中的加热炉和热坯料的输送装备以及输送过程，避免了输送过程中热坯料热量的损失以及表面的氧化，保证热坯料的表面质量以及最终热成形制件的质量。

Description

一种高强零件多工位热成形装置及热成形方法

技术领域

本发明涉及高强零件的热冲压技术领域，尤其是指一种高强零件多工位热成形装置及热成形方法。

背景技术

热成形技术是一项结合冲压和热处理，用于成形高强度钢板冲压件的新技术，该技术是将板材加热保温完全奥氏体化后成形淬火，获得均匀的马氏体组织，使低强度的坯料成为超高强度的零件，广泛用于汽车保安件以及车体结构件的生产。

传统热成形过程：首先通过冲压模或者激光切割得到预制坯料，接着在辊底式加热炉或者多层箱式加热炉内完成高强钢预制坯料的完全奥氏体化过程，然后通过工业机器人和机器手将热坯料输送到模具上，随后在模具上完成热坯料的成形淬火及保压过程，最后在激光设备上完成热成形制件的打孔和切边过程。整个过程包括落料、加热、输送、成形淬火以及打孔和切边工序，整个过程涉及的工序多，对装备的协同工作程度要求高，且生产周期长，影响了生产效率，需要的机械装备多且复杂，投资大，占用空间大。辊底式加热炉或者多层箱式加热炉完成高强钢坯料的完全奥氏体化的加热时间长，在热坯料在输送过程中，易被氧化，温度下降大，热量损失大，输送过程需要的装备多，投资大，对装备的协同工作程度要求高，且热坯料的表面质量影响热成形的淬火过程以及最终零件的质量；成形淬火后获得均匀马氏体组织的热成形制件，其强度高，硬度大，传统的冷冲压模具无法完成冲孔和切边过程，因而需要激光设备来完成热成形制件的打孔和切边过程。因而提出新方法来解决了目前热成形工艺存在的问题和不足尤为重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种在压力机上同步完成坯料的局部快速导电加热和成形淬火过程的高强零件多工位热成形装置及热成形方法，该方法缩短了坯料的加热时间，提高了加热的效率，省掉了传统热成形工艺中的加热炉和热坯料的输送装备以及输送过程，避免了输送过程中热坯料热量的损失以及表面的氧化，保证热坯料的表面质量以及最终热成形制件的质量。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种高强零件多工位热成形装置，包括上模架、下模架、设置于上模架的成形凹模及设置于下模架的成形凸模，其特征在于：所述上模架装设有活动加热部件及用于驱动活动加热部件上升和下降的升降驱动装置，所述下模架装设有固定加热部件，所述下模架上的固定加热部件与上模架上的活动加热部件相互对应布置。

优选的，所述上升和下降的升降驱动装置装设有用于活动加热部件绝缘的加热绝缘部件，所述下模架装设有用于支撑固定加热部件的固定加热部件垫块，所述固定加热部件垫块与固定加热部件之间装设有用于固定加热部件绝缘的固定加热部件绝缘部件，所述固定加热部件和活动加热部件为局部导电加热装置。

优选的，所述上模架装设有导套，所述导套在模具合模的时候，进入导柱，从而实现对模具合模运动进行导向，所述导柱装设在下模上，所述上模架装设有上垫块，所述上垫块装设有落料凹模，所述下模架装设有与落料凹模相配合的落料凸模及用于支撑落料凸模的落料凸模垫块，所述落料凹模位于所述活动加热部件的左侧。

优选的，所述落料凸模的旁侧设置有与落料凸模垫块固定连接的定位销，所述落料凹模开设有与定位销配合的定位孔，所述落料凹模与所述落料凸模合模时，所述定位销插入定位孔中。

优选的，所述上模架装设有成形凹模，所述成形凹模开设有冷却水孔，所述下模架装设有与成形凹模相配合的成形凸模，所述成形凸模开设有冷却水孔，所述成形凸模上成形制件的数量与下模架上的固定加热部件加热坯料的数量相等，所述成形制件的位置与下模架上的固定加热部件的位置分别相对应，所述成形凹模位于所述活动加热部件的右侧，所述成形凸模位于所述固定加热部件的右侧。

优选的，所述上模架装设有切边凸模，所述切边凸模装设有冲孔凸模，所述下模架装设有与切边凸模相配合的切边凹模，所述切边凹模装设有与冲孔凸模相配合的冲孔凹模，所述切边凸模位于上模架的最右端部。

优选的，所述升降驱动装置为气缸，所述气缸的缸体与上垫块连接，所述气缸的活塞杆与加热绝缘部件连接，所述加热绝缘部件与活动加热部件连接。

一种高强零件多工位热成形装置进行加工的高强零件多工位热成形方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤A，将加工完成的预制坯料输送至固定加热部件上，针对坯料上需要进行成形加工的区域进行局部加热，得到温度区域分布的热坯料；

步骤B，将温度区域分布的热坯料输送到成形凸模的加工位置，成形凸模和成形凹模相互靠拢进行合模成形加工，得到热成形制件。

优选的，在进行所述步骤A之前，对高强板料进行冲压加工得到预制坯料。

优选的，在进行所述步骤B之后，对热成形制件进行冷成形冲孔切边加工得到最终成形零件。

本发明的有益效果在于：本发明提供了一种高强零件多工位热成形装置及热成形方法，该装置和方法基于热成形、导电加热和级进模技术，实现了在压力机上完成冲压、加热、成形淬火以及冲孔切边多工位热成形过程。该方法实现了在压力机上同步完成坯料的局部快速导电加热和成形淬火过程，省掉了传统热成形工艺中的加热炉和热坯料的输送装备以及输送过程。该方法采用坯料的局部快速导电加热方法实现了热成形制件力学性能的功能化分布，即在需要冲孔和切边的区域仍为强度和硬度低的原始组织，而在其他区域获得了强度和硬度高的均匀马氏体组织，因此冷冲压模具即可完成原始组织区域的冲孔和切边工序，省掉了激光设备以及后续激光打孔和切边工序，实用性较强。

附图说明

图1为本发明一种实施例的立体结构示意图。

图2为本发明实施例的多工位工序流程示意图。

图3为本发明实施例的多工位工序示意图。

附图标记包括：

1—上模架，2—导套，3—导柱，4—下模架，5—落料凸模垫块，6—落料凸模，7—定位销，8—固定加热部件垫块，9—固定加热部件绝缘部件，10—固定加热部件，11—成形凸模垫块，12—成形凸模，13—切边凹模垫块，14—切边凹模，15—冲孔凹模，16—切边凸模，17—冲孔凸模，18—成形凹模，19—冷却水孔，20—升降驱动装置，21—加热绝缘部件，22—活动加热部件，23—落料凹模，24—上垫块。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

如图1所示，一种高强零件多工位热成形装置，包括上模架1、下模架4、设置于上模架1的成形凹模18及设置于下模架4的成形凸模12，所述上模架1装设有活动加热部件22及用于驱动活动加热部件22上升和下降的升降驱动装置20，所述下模架4装设有固定加热部件10，所述下模架4上的固定加热部件10与上模架1上的活动加热部件22相互对应布置。

优选的，所述上模架1装设有成形凹模18，所述成形凹模18开设有冷却水孔19，所述下模架4装设有与成形凹模18相配合的成形凸模12，所述成形凸模12开设有冷却水孔19，所述成形凸模12上成形制件的弯折区的数量与下模架4上的固定加热部件10的数量相等，成形制件的位置与下模架4上的固定加热部件10的位置分别相对应，所述成形凹模18位于所述活动加热部件22的右侧，所述成形凸模12位于所述固定加热部件10的右侧。

本实施例中，所述上升和下降的升降驱动装置20装设有用于活动加热部件22绝缘的加热绝缘部件21，所述下模架4装设有用于支撑固定加热部件10的固定加热部件垫块8，所述固定加热部件垫块8与固定加热部件10之间装设有用于固定加热部件10绝缘的固定加热部件绝缘部件9，所述固定加热部件10和所述活动加热部件22为局部导电加热装置。

本实施例中，所述上模架1装设有导套2，所述下模架4装设有导柱3及上垫块24，该上垫块24装设有落料凹模23，所述下模架4装设有与落料凹模23相配合的落料凸模6及用于支撑落料凸模6的落料凸模垫块5，落料凹模23与落料凸模6合模时，导柱3套接于导套2内，所述落料凹模23位于所述活动加热部件22的左侧。

进一步，所述落料凸模6的旁侧设置有与落料凸模垫块5固定连接的定位销7，所述落料凹模23开设有与定位销7配合的定位孔，所述落料凹模23与所述落料凸模6合模时，所述定位销7插入定位孔中。

本实施例中，所述上模架1装设有切边凸模16，所述切边凸模16装设有冲孔凸模17，所述下模架4装设有与切边凸模16相配合的切边凹模14，所述切边凹模14开设有与冲孔凸模17相配合的冲孔凹模15，切边凸模16位于上模架1的最右端部。为了便于安装，切边凸模16与上模架1之间垫设有上垫块24，切边凹模14与下模架4之间垫设有切边凹模垫块13。

本实施例中，所述升降驱动装置20为气缸，所述气缸的缸体与上垫块24连接，所述气缸的活塞杆与加热绝缘部件21连接，所述加热绝缘部件21与活动加热部件22连接。所述气缸的活塞杆伸出时，所述活动加热部件22向下移动至与坯料接触，并压紧坯料，通电完成对坯料快速加热，提高加热效率，省掉传输热坯料的传输过程。

见图2和图3，本发明还提供了一种利用上述高强零件多工位热成形装置进行加工高强零件的多工位热成形方法，包括如下步骤：

首先，对高强板料进行冲压加工得到预制坯料；

其次，将加工完成的坯料输送至固定加热部件10上，针对坯料上需要进行成形加工的区域进行局部加热，得到温度区域分布的热坯料；

再次，将温度区域分布的热坯料输送到成形凸模12的加工位置，成形凸模12和成形凹模18相互靠拢进行合模成形加工，热坯料在该模具内完成成形淬火及保压过程，得到力学性能功能化分布的热成形制件，即在需要冲孔和切边的区域仍为强度和硬度低的原始组织，而在其他区域获得了强度和硬度高的均匀马氏体组织；

最后，对力学性能功能化分布热成形制件进行冷成形冲孔切边加工得到最终成形零件。

本发明的有益效果在于：实现了在压力机上完成落料、加热、成形淬火以及冲孔切边多工位热成形过程，缩短了热成形过程的生产周期，提高了生产效率，降低了投资成本和生产成本。该方法实现了在压力机上同步完成坯料的局部快速导电加热和成形淬火过程，缩短了坯料的加热时间，提高了加热的效率，同时省掉了传统热成形工艺中的加热炉和热坯料的输送装备以及输送过程，避免了输送过程中热坯料热量的损失以及表面的氧化，保证热坯料的表面质量以及最终热成形制件的质量。该方法采用坯料的局部快速导电加热方法实现了热成形制件力学性能的功能化分布，即在需要冲孔和切边的区域仍为强度和硬度低的原始组织，而在其他区域获得了强度和硬度高的均匀马氏体组织，因此冷冲压模具即可完成原始组织区域的冲孔和切边工序，省掉了激光设备以及后续激光打孔和切边工序。

上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高强零件多工位热成形装置，包括上模架（1）、下模架（4）、设置于上模架（1）的成形凹模（18）及设置于下模架（4）的成形凸模（12），其特征在于：所述上模架（1）装设有活动加热部件（22）及用于驱动活动加热部件（22）上升和下降的升降驱动装置（20），所述下模架（4）装设有固定加热部件（10），所述下模架（4）上的固定加热部件（10）与上模架（1）上的活动加热部件（22）相互对应布置；

所述成形凹模（18）开设有冷却水孔（19），所述成形凸模（12）开设有冷却水孔（19），所述成形凹模（18）位于所述活动加热部件（22）的右侧，所述成形凸模（12）位于所述固定加热部件（10）的右侧；

所述上模架（1）装设有切边凸模（16），所述切边凸模（16）装设有冲孔凸模（17），所述下模架（4）装设有与切边凸模（16）相配合的切边凹模（14），所述切边凹模（14）开设有与冲孔凸模（17）相配合的冲孔凹模（15），切边凸模（16）位于上模架（1）的最右端部。

2.根据权利要求1所述的一种高强零件多工位热成形装置，其特征在于：所述上升和下降的升降驱动装置（20）装设有用于活动加热部件（22）绝缘的加热绝缘部件（21），所述下模架（4）装设有用于支撑固定加热部件（10）的固定加热部件垫块（8），所述固定加热部件垫块（8）与固定加热部件（10）之间装设有用于固定加热部件（10）绝缘的固定加热部件绝缘部件（9），所述固定加热部件（10）与所述活动加热部件（22）为局部导电加热装置。

3.根据权利要求1所述的一种高强零件多工位热成形装置，其特征在于：所述上模架（1）装设有导套（2），所述下模架（4）装设有导柱（3）及上垫块（24），该上垫块（24）装设有落料凹模（23），所述下模架（4）装设有与落料凹模（23）相配合的落料凸模（6）及用于支撑落料凸模（6）的落料凸模垫块（5），落料凹模（23）与落料凸模（6）合模时，导柱（3）套接于导套（2）内，所述落料凹模（23）位于所述活动加热部件（22）的左侧。

4.根据权利要求3所述的一种高强零件多工位热成形装置，其特征在于：所述落料凸模（6）的旁侧设置有与落料凸模垫块（5）固定连接的定位销（7），所述落料凹模（23）开设有与定位销（7）配合的定位孔，所述落料凹模（23）与所述落料凸模（6）合模时，所述定位销（7）插入定位孔中。

5.根据权利要求1所述的一种高强零件多工位热成形装置，其特征在于：所述升降驱动装置（20）为气缸，该气缸的缸体与上垫块（24）连接，所述气缸的活塞杆与加热绝缘部件（21）连接，所述加热绝缘部件（21）与活动加热部件（22）连接。

6.一种利用权利要求1所述的高强零件多工位热成形装置进行加工的高强零件多工位热成形方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤A、将加工完成的预制坯料输送至固定加热部件（10）上，针对坯料上需要进行成形加工的区域进行局部加热，得到温度区域分布的热坯料；

步骤B、将温度区域分布的热坯料输送到成形凸模（12）的加工位置，成形凸模（12）和成形凹模（18）相互靠拢进行合模成形加工，得到热成形制件。

7.根据权利要求6所述的高强零件多工位热成形方法，其特征在于：在进行所述步骤A之前，对高强板料进行冲压加工得到预制坯料。

8.根据权利要求6所述的高强零件多工位热成形方法，其特征在于：在进行所述步骤B之后，对热成形制件进行冷成形冲孔切边加工得到成形零件。