CN105107939A - 一种连续热冲压装置及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连续热冲压装置及工艺，其装置包括复合模具、以及电加热机构；所述复合模具安装在双动压力机上，所述复合模具包括相对设置的上模和下模；所述上模包括上模座、成形凸模、切边凹模和冲孔凸模；所述下模包括下模座、成形凹模、顶料板、弹性垫和托料架，所述成形凹模固定安装于所述下模座上，所述顶料板设置于切边凹模的正下方，所述顶料板的底部通过顶杆与弹性垫固定连接，所述托料架安装在所述下模座的两端；所述电加热机构包括电源、可动电极、固定电极和升降组件。本发明能连续完成快速加热、拉延成形、保压淬火、切边冲孔，提高生产效率，避免了热坯料冲压前的运输过程。

Description

一种连续热冲压装置及工艺

技术领域

本发明属于热冲压技术领域，尤其涉及一种连续热冲压装置及工艺。

背景技术

热冲压技术是一种用于成形轻质高强零件的新技术，具有回弹量小、贴模性好、尺寸精度高等优点。使用轻质高强汽车零件，可以提高汽车安全性能并降低汽车重量，对于实现汽车轻量化具有重要意义。

传统热冲压工艺：首先将轻质高强板料的预制坯料加热至一定温度，接着将热坯料快速转移到模具上，然后快速冲压成形、保压淬火完成组织转变，之后取出热冲压件并随室温冷却，最后进行激光切割，形成产品。

一般地，热冲压生产线包括上料台、机械手、加热炉、传输系统、压力机组以及激光切割系统、喷丸机。目前，国内研究应用热冲压技术较多的是超高强度钢板。现有热冲压生产线存在以下问题：首先，超高强度钢板坯料通常在辊底式加热炉中加热，大量的热量会从辊轴和气体中散失，降低加热效率；其次，坯料转移过程不仅延长了生产周期，而且热坯料与空气接触，热量损失严重，同时还会发生氧化(尤其对于国内应用较多的裸板，氧化现象严重)，产生的氧化皮易造成冲压模具表面磨损；再者，由于淬火后的热冲压件具有超高强度和硬度，生产中通常采用激光切割，存在耗时长、成本高等问题。在国外，围绕铝合金板热冲压也在进行研究，同样存在着加热效率低，热坯料转移耗时长、冷却快等问题。为提高生产效率、降低成本、实现连续快速稳定生产，上述问题亟需解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种连续热冲压装置及工艺，它能连续完成快速加热、拉延成形、保压淬火、切边冲孔，提高生产效率，避免了热坯料冲压前的运输过程；而且在高温下对钢制冲压件进行冲裁，避免了常温下因马氏体组织的产生所带来的切割难度的增加，减少了冲裁力并可以得到较佳的冲裁边缘。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种连续热冲压装置，该装置包括：复合模具、以及设置在所述复合模具外侧的电加热机构；

所述复合模具安装在双动压力机上，所述复合模具包括相对设置的上模和下模；所述上模包括上模座、成形凸模、切边凹模和冲孔凸模，所述上模座与双动压力机的外滑块连接，所述成形凸模滑动安装于所述上模座上、且与双动压力机的内滑块连接，所述成形凸模内设有冷却系统，所述切边凹模固定安装于所述上模座的底部，所述冲孔凸模穿过所述成形凸模固定安装于所述上模座的底部；所述下模包括下模座、成形凹模、顶料板、弹性垫和托料架，所述成形凹模固定安装于所述下模座上，所述成形凹模内设有冷却系统，所述顶料板设置于所述切边凹模的正下方，所述顶料板的底部通过顶杆与弹性垫固定连接，所述弹性垫位于下模座的底部，所述托料架安装在所述下模座的两端，所述托料架的高度略高于成形凹模的高度；

所述电加热机构包括电源、可动电极、固定电极和升降组件，所述升降组件安装在所述复合模具的两侧，所述可动电极通过可动绝缘件安装在升降组件的顶部，所述固定电极通过固定绝缘件固定设置于所述可动电极的正上方，所述可动电极与电源连接。

按上述技术方案，所述上模座内滑动安装有推板，所述推板与内滑块连接，所述推板的底部安装有螺杆，所述螺杆的下端与所述成形凸模固定连接。

按上述技术方案，所述上模座的底部固定安装有垫板，所述切边凹模通过切边凹模固定板固定安装在垫板的底部，所述冲孔凸模通过冲孔凸模固定板固定安装在垫板的底部。

按上述技术方案，所述成形凹模通过成形凹模固定板固定安装在下模座上。

按上述技术方案，所述成形凸模上设有V型滑轨，所述切边凹模上设有与所述V型滑轨相配合的V型滑槽。

按上述技术方案，所述上模座上安装有导套，所述下模座上安装有与所述导套滑动连接的导柱。

按上述技术方案，所述弹性垫为气垫。

相应地，本发明还提供一种连续热冲压工艺，包括以下步骤：

S1、复合模具准备阶段：复合模具处于开启状态，双动压力机的外滑块和内滑块均位于上止点，弹性垫处于非工作状态；

S2、电加热阶段：首先将预制坯料放置在可动电极上，升降组件带动可动电极上行，直至预制坯料上表面与固定电极接触，确保预制坯料位置固定并与电极接触良好，然后通电加热，得到一定温度下的热坯料，最后升降组件带动可动电极下行，热坯料落在托料架上；

S3、拉延成形阶段：双动压力机的内滑块和外滑块下行，推动冲孔凸模、成形凸模和切边凹模同时下行，形成完整上模面，并将热坯料压入成形凹模的模腔中，成形热冲压件，合模；

S4、切边冲孔阶段：双动压力机的内滑块不动，外滑块下行至下止点，带动冲孔凸模下行进行冲孔、切边凹模下行进行切边，顶料板受压下行，带动顶杆下行压缩弹性垫，在此过程中，成形凸模和成形凹模保持合模状态，对热冲压件进行模内淬火；

S5、保压淬火阶段：双动压力机的内滑块不动，外滑块上行，带动冲孔凸模和切边凹模同时上行，成形凸模和成形凹模保持合模状态，继续对热冲压件进行模内淬火；

S6、回程取件阶段：双动压力机的内滑块和外滑块上行，冲孔凸模、成形凸模和切边凹模同时上行至上止点，复合模具恢复开启状态，取出热冲压制件。

按上述技术方案，所述预制坯料由超高强度钢板、高强度钢板、铝合金板或钛合金板制成，但不限于这些材料。

本发明产生的有益效果是：本发明基于热冲压技术、电加热技术和复合模技术，在压力机上实现了快速加热-拉延成形-切边冲切-保压淬火连续热冲压工艺，本发明采用电加热的方式和原位冲压成形，不仅省掉了热坯料冲压前的运输过程，而且减少了热量损失，极大地提高了能量利用率与加热效率；而且，本发明中热冲孔切边与保压淬火同步进行，在高温下对冲压件进行冲裁，避免了常温下因马氏体组织的产生所带来的切割难度的增加，减少了冲裁力并可以得到较佳的冲裁边缘，延长冲裁模具寿命；此外，由于高温下的金属材料塑性提升能承受更多的剪应力，保证了冲孔切边质量。本发明在降低生产成本的同时显著缩短了生产节拍，提升了生产效率。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明实施例在复合模具准备阶段的状态示意图；

图1a为沿图1中A-A线的剖视图；

图2为本发明实施例在电加热阶段的状态示意图；

图3为本发明实施例在拉延成形阶段结束时的状态示意图；

图4为本发明实施例在切边冲孔阶段结束时的状态示意图；

图5为本发明实施例在保压淬火阶段的状态示意图；

图6为本发明实施例在回程取件阶段结束时的状态示意图。

图中：1—升降组件，2—可动绝缘件，3—可动电极，4—预制坯料，5-固定绝缘件，6—固定电极，7—螺钉，8—切边凹模，9—切边凹模固定板，10—螺钉，11—外滑块，12—垫板，13—推板，14—内滑块，15—冲孔凸模，16—冲孔凸模固定板，17—连接螺杆，18—圆柱销，19—上模座，20—冷却系统，21—导套，22—导柱，23—成形凸模，24—顶料板，25—成形凹模，26—V型滑轨，27—V型滑槽，28—托料架，29—成形凹模固定板，30—圆柱销，31—顶杆，32—下模座，33—托板，34—弹性垫，35—电源。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种连续热冲压装置，该装置包括：复合模具、以及设置在复合模具外侧的电加热机构；

复合模具安装在双动压力机上，复合模具包括相对设置的上模和下模；上模包括上模座19、成形凸模23、切边凹模8和冲孔凸模15，上模座19与双动压力机的外滑块11连接，成形凸模23滑动安装于上模座19上、且与双动压力机的内滑块14连接，成形凸模23内设有冷却系统20，切边凹模8固定安装于上模座19的底部，冲孔凸模15穿过成形凸模23固定安装于上模座19的底部；下模包括下模座32、成形凹模25、顶料板24、弹性垫34和托料架28，成形凹模25固定安装于下模座32上，成形凹模25内设有冷却系统20，顶料板24设置于切边凹模8的正下方，顶料板24的底部通过顶杆31与弹性垫34固定连接，具体的，顶杆31穿过下模座32和成形凹模固定板29设置，弹性垫34位于下模座32的底部，托料架28安装在下模座32的两端，托料架28的高度略高于成形凹模25的高度；

电加热机构包括电源35、可动电极3、固定电极6和升降组件1，升降组件1安装在复合模具的两侧，可动电极3通过可动绝缘件2安装在升降组件1的顶部，固定电极6通过固定绝缘件5固定设置于可动电极3的正上方，可动电极3与电源35连接。

在本发明的优选实施例中，如图1所示，上模座19内滑动安装有推板13，推板13与内滑块14连接，推板13的底部安装有螺杆17，螺杆17的下端与成形凸模23固定连接。其中，螺杆17穿过垫板和冲孔凸模固定板设置，螺杆的下端与成形凸模23通过螺纹连接。

在本发明的优选实施例中，如图1所示，上模座19的底部固定安装有垫板12，切边凹模8通过切边凹模固定板9固定安装在垫板12的底部，冲孔凸模15通过冲孔凸模固定板16固定安装在垫板12的底部。具体的，上模座19、垫板12和切边凹模固定板9通过圆柱销18定位和螺钉10紧固。

在本发明的优选实施例中，如图1所示，成形凹模25通过成形凹模固定板29固定安装在下模座32上。具体的，下模座32和成形凹模固定板29通过圆柱销30定位和螺钉5紧固。

在本发明的优选实施例中，如图1a所示，成形凸模23上设有V型滑轨26，切边凹模8上设有与V型滑轨26相配合的V型滑槽27。

在本发明的优选实施例中，如图1所示，上模座19上安装有导套21，下模座32上安装有与导套21滑动连接的导柱22。合模的时候，导套21进入导柱22，保证模具的精确导向。

在本发明的优选实施例中，如图1所示，弹性垫34为气垫。具体的，气垫的上方安装有托板33，托板33与顶杆31的底部固定连接。

如图1-图6所示，一种连续热冲压工艺，包括以下步骤：

S1、复合模具准备阶段：复合模具处于开启状态，双动压力机的外滑块11和内滑块14均位于上止点，弹性垫34处于非工作状态；

S2、电加热阶段：首先将预制坯料4放置在可动电极3上，升降组件1带动可动电极3上行，直至预制坯料4上表面与固定电极6接触，确保预制坯料4位置固定并与电极接触良好，然后通电加热，得到一定温度下的热坯料，最后升降组件1带动可动电极3下行，热坯料落在托料架28上；

S3、拉延成形阶段：双动压力机的内滑块14和外滑块11下行，推动冲孔凸模15、成形凸模23和切边凹模8同时下行，形成完整上模面，并将热坯料压入成形凹模25的模腔中，成形热冲压件，合模；

S4、切边冲孔阶段：双动压力机的内滑块14不动，外滑块11下行至下止点，带动冲孔凸模15下行进行冲孔、切边凹模8下行进行切边，顶料板24受压下行，带动顶杆31下行压缩弹性垫34，在此过程中，成形凸模23和成形凹模25保持合模状态，对热冲压件进行模内淬火；

S5、保压淬火阶段：双动压力机的内滑块14不动，外滑块11上行，带动冲孔凸模15和切边凹模8同时上行，成形凸模23和成形凹模25保持合模状态，继续对热冲压件进行模内淬火；

S6、回程取件阶段：双动压力机的内滑块14和外滑块11上行，冲孔凸模15、成形凸模23和切边凹模8同时上行至上止点，复合模具恢复开启状态，取出热冲压制件。

在本发明的优选实施例中，预制坯料4由超高强度钢板、高强度钢板、铝合金板或钛合金板制成，但不限于这些材料。

本发明提供的装置在具体应用时，如图1所示，其采用的复合模具与电加热机构是相互分离的，电加热机构共用一个电源，复合模具为拉延-冲孔-切边复合模，复合模具安装在双动压力机上。

如图1-图6所示，本发明提供的工艺在具体应用时，包括如下步骤：

步骤一、复合模具准备阶段：如图1所示，复合模具处于开启状态，双动压力机的外滑块11和内滑块14均位于上止点，冲孔凸模15、成形凸模23和切边凹模8形成光滑、完整上模冲压型面，气垫34处于非工作状态，顶料板24和成形凹模25形成光滑、完整下模冲压型面；

步骤二、电加热阶段：如图2所示，首先将预制坯料放置在可动电极3上，升降组件1带动可动电极3上行至预制坯料上表面与固定电极6接触，确保预制坯料位置固定并与电极接触良好，将预制坯料4夹紧；然后通电加热，电源35、可动电极3和预制坯料4形成通电回路，可动绝缘件2和固定绝缘件5实现绝缘，预制坯料4被加热得到一定温度下的热坯料；最后升降组件1下行，热坯料落在托料架28上；

步骤三、拉延成形阶段：如图3所示，双动压力机的内滑块14、外滑块11下行，推动冲孔凸模15、成形凸模23和切边凹模8同时下行，将热坯料压入成形凹模25的模腔中，合模；

步骤四、切边冲孔阶段：如图4所示，双动压力机的内滑块14不动、外滑块11下行至下止点，冲孔凸模15下行进行冲孔，同时切边凹模8下行进行切边，与切边凹模8位置相对应的顶料板24受压下行，气垫34处于压缩状态，在此过程中成形凸模23和成形凹模25保持合模状态，热冲压件进行模内淬火；

步骤五、保压淬火阶段：双动压力机的内滑块14不动、外滑块11上行，冲孔凸模15和切边凹模8同时上行，成形凸模23和成形凹模25保持合模状态，继续进行模内淬火；

步骤六、回程取件阶段：双动压力机的内滑块14、外滑块11上行，冲孔凸模15、成形凸模23和切边凹模8同时上行至上止点，模具恢复开启状态，将热冲压制件和切边余料取出。

以上步骤二～步骤六为一个完整的工艺循环。重复上述步骤，即可实现热冲压件的连续制造。

本发明可以用于轻质高强零件的连续热冲压，摒弃了传统热冲压技术中板料加热、成形淬火及切边冲孔这3个工序相间断的工艺，在压力机上通过复合模实现了加热-拉延-冲切-淬火连续生产，其先将预制坯料放置在托架上，利用电加热机构对其进行整体或局部加热，得到整体或局部为一定温度下的热坯料，成形凸模再下行至与成形凹模合模，完成拉延成形，在保压阶段，切边凹模和冲孔凸模下行，对热冲压制件进行切边冲孔，最后取出工件在空气中冷却至室温。本发明取消了激光切割工艺、降低了成本。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种连续热冲压装置，其特征在于，该装置包括：复合模具、以及设置在所述复合模具外侧的电加热机构；

所述复合模具安装在双动压力机上，所述复合模具包括相对设置的上模和下模；所述上模包括上模座(19)、成形凸模(23)、切边凹模(8)和冲孔凸模(15)，所述上模座(19)与双动压力机的外滑块(11)连接，所述成形凸模(23)滑动安装于所述上模座(19)上、且与双动压力机的内滑块(14)连接，所述成形凸模(23)内设有冷却系统(20)，所述切边凹模(8)固定安装于所述上模座(19)的底部，所述冲孔凸模(15)穿过所述成形凸模(23)固定安装于所述上模座(19)的底部；所述下模包括下模座(32)、成形凹模(25)、顶料板(24)、弹性垫(34)和托料架(28)，所述成形凹模(25)固定安装于所述下模座(32)上，所述成形凹模(25)内设有冷却系统(20)，所述顶料板(24)设置于所述切边凹模(8)的正下方，所述顶料板(24)的底部通过顶杆(31)与弹性垫(34)固定连接，所述弹性垫(34)位于下模座(32)的底部，所述托料架(28)安装在所述下模座(32)的两端，所述托料架(28)的高度略高于成形凹模(25)的高度；

所述电加热机构包括电源(35)、可动电极(3)、固定电极(6)和升降组件(1)，所述升降组件(1)安装在所述复合模具的两侧，所述可动电极(3)通过可动绝缘件(2)安装在升降组件(1)的顶部，所述固定电极(6)通过固定绝缘件(5)固定设置于所述可动电极(3)的正上方，所述可动电极(3)与电源(35)连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述上模座(19)内滑动安装有推板(13)，所述推板(13)与内滑块(14)连接，所述推板(13)的底部安装有螺杆(17)，所述螺杆(17)的下端与所述成形凸模(23)固定连接。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述上模座(19)的底部固定安装有垫板(12)，所述切边凹模(8)通过切边凹模固定板(9)固定安装在垫板(12)的底部，所述冲孔凸模(15)通过冲孔凸模固定板(16)固定安装在垫板(12)的底部。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述成形凹模(25)通过成形凹模固定板(29)固定安装在下模座(32)上。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述成形凸模(23)上设有V型滑轨(26)，所述切边凹模(8)上设有与所述V型滑轨(26)相配合的V型滑槽(27)。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述上模座(19)上安装有导套(21)，所述下模座(32)上安装有与所述导套(21)滑动连接的导柱(22)。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述弹性垫(34)为气垫。

8.一种连续热冲压工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1、复合模具准备阶段：复合模具处于开启状态，双动压力机的外滑块(11)和内滑块(14)均位于上止点，弹性垫(34)处于非工作状态；

S2、电加热阶段：首先将预制坯料(4)放置在可动电极(3)上，升降组件(1)带动可动电极(3)上行，直至预制坯料(4)上表面与固定电极(6)接触，确保预制坯料(4)位置固定并与电极接触良好，然后通电加热，得到一定温度下的热坯料，最后升降组件(1)带动可动电极(3)下行，热坯料落在托料架(28)上；

S3、拉延成形阶段：双动压力机的内滑块(14)和外滑块(11)下行，推动冲孔凸模(15)、成形凸模(23)和切边凹模(8)同时下行，形成完整上模面，并将热坯料压入成形凹模(25)的模腔中成形热冲压件，合模；

S4、切边冲孔阶段：双动压力机的内滑块(14)不动，外滑块(11)下行至下止点，带动冲孔凸模(15)下行进行冲孔、切边凹模(8)下行进行切边，顶料板(24)受压下行，带动顶杆(31)下行压缩弹性垫(34)，在此过程中，成形凸模(23)和成形凹模(25)保持合模状态，对热冲压件进行模内淬火；

S5、保压淬火阶段：双动压力机的内滑块(14)不动，外滑块(11)上行，带动冲孔凸模(15)和切边凹模(8)同时上行，成形凸模(23)和成形凹模(25)保持合模状态，继续对热冲压件进行模内淬火；

S6、回程取件阶段：双动压力机的内滑块(14)和外滑块(11)上行，冲孔凸模(15)、成形凸模(23)和切边凹模(8)同时上行至上止点，复合模具恢复开启状态，取出热冲压制件。

9.根据权利要求8所述的工艺，其特征在于，所述预制坯料(4)由超高强度钢板、高强度钢板、铝合金板或钛合金板制成，但不限于这些材料。