CN105107939B - 一种连续热冲压装置及工艺 - Google Patents

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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
[0001]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
[0002]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。
[0003]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。
[0004] —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 冲压也在进行研宄,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
[0005]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。
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0007] 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;
[0008] 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;
[0009] 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。
[0010] 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。
[0011] 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。
[0012] 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。
[0013] 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。
[0014] 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。
[0015] 按上述技术方案,所述弹性垫为气垫。
[0016] 相应地,本发明还提供一种连续热冲压工艺,包括以下步骤:
[0017] 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;
[0018] 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;
[0019] 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;
[0020] 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;
[0021] 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;
[0022] 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。
[0023] 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。
[0024] 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
[0025]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
[0026]图1为本发明实施例在复合模具准备阶段的状态示意图;
[0027]图la为沿图1中A-A线的剖视图;
[0028]图2为本发明实施例在电加热阶段的状态示意图;
[0029]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;
[0030]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;
[0031]图5为本发明实施例在保压淬火阶段的状态示意图;
[0032]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。
[0033]图中:1一升降组件,2—可动绝缘件,3—可动电极,4一预制坯料,5-固定绝缘件, 6—固定电极,7—螺钉,8—切边凹模,9一切边凹模固定板,10—螺钉,11一外滑块,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,19一上模座,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
[0034]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。
[0035]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;
[0036]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I9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;
[0037] 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。
[0038] 在本发明的优选实施例中,如图1所示,上模座I9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%与成肜凸悮M回疋进®。/、T, 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。 、
[0039] 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I9、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。
[0040] 在本发明的优选实施例中,如图1所示,成形凹模25通过成形凹模固足板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。
[0041] 在本发明的优选实施例中,如图la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。 #
[0042] 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。
[0043] 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。
[0044] 如图卜图6所示,一种连续热冲压工艺,包括以下步骤:
[0045] 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;
[0046] 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,热还料 落在托料架28上; _
[0047] 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; _
[0048] 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;
[0049] 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;
[0050] 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。
[0051] 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。
[0052] 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。
[0053]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:
[0054]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;
[0055]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;
[0056] 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I5、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; [0057]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;
[0058] 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;
[0059]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。
[0060]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。
[0061]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。
[0062]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(2¾、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⑻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(I9)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,所述电加热机构通电加热得到一定温度下的热坯料 并将该热坯料落在托料架上。
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. —种基于以上任一权利要求所述装置的连续热冲压工艺,其特征在于,包括以下步 骤: 51、 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; 52、 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(2S)上; 53、 拉延成形阶段:双动压力机的内滑块(14)和外滑块(11)下行,推动冲孔凸胃(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; 〆 ' 54、 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,带云力冲 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)受压下行动顶杆 (31)下行压缩弹性垫G4),在此过程中,成形凸模(23)和成形凹模(2¾保持合模状态,对热 冲压件进行模内淬火; ^ 55、 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; 56、 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。
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