CN107225181B - 一种无压边圈的汽车b柱类零件热冲压模具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无压边圈的汽车B柱类零件热冲压模具，包括凸模和凹模，在凸模中段两侧设有用以控制坯料在冲压过程中的材料流动，消除起皱趋势的一对预压料凸台，预压料凸台的长度为400～1000mm，与对应法兰部分的高度差为30～60mm，宽度为30～100mm；所述的凹模上设有与预压料凸台相对应的两个凹腔。本发明取消了原有的B柱压边圈结构，在模具中段易起皱的法兰部分设计了固定式的预压料凸台，用以控制坯料在冲压过程中的材料流动，实现冲压全过程中最大程度的消除起皱趋势，同时保证零件侧壁不会出现开裂缺陷。另外，还具有结构简单，制造成本低，使用维护方便，适于制造超高强度(1500MPa以上)的汽车B柱类零件。

Description

一种无压边圈的汽车B柱类零件热冲压模具
技术领域
本发明涉及热冲压模具，更具体地说，涉及一种无压边圈的汽车B柱类零件热冲压模具。
背景技术
热冲压成形技术是一种利用金属在高温状态下塑性和延展性迅速增加、屈服强度迅速下降的特点，在热冲压模具上使零件成形，同时利用模具冷却淬火达到超高强度的新工艺。采用热冲压技术，不仅可以克服传统高强钢板成形困难、零件尺寸精度低的致命缺陷，而且可以显著提高汽车的安全性、舒适性，减轻车重，减小气体排放量。正是由于这两个优点，热冲压成形工艺是目前汽车、钢铁及其相关领域的研究热点。
热冲压成形就是对初始强度为500～600Mpa具有热冲压成形特点的钢板加热到奥氏体温度范围(一般850度以上)，保温1分钟左右，取出后在热冲压模具中冲压成形，保压，利用模具和内部冷却系统对零件进行快速冷却，成形后的零件的强度可以达到1500MPa左右。图5、图6是热冲压成形示意图和成形后零件示意简图。
现有的汽车B柱类零件，零件中段都有弧形的特征，且零件截面尺寸在零件中段发生较大的变化(见图1的虚线框)，导致冲压过程中对应的法兰部分极易发生起皱甚至叠料的缺陷(见图2的虚线框)。
为了消除起皱缺陷，传统的模具解决方案是在B柱中段法兰部分设计独立的压边圈机构(见图3中的虚线框)，在冲压的开始阶段就预防起皱。
这种方案的缺点是模具结构复杂，需要额外的氮气缸提供压力源，模具制造成本高，且后期使用，维护保养不便。且压边圈结构并不能彻底的消除起皱，零件冲压过程中依然有起皱趋势，导致模具局部应力集中。经过长时间的批量冲压后，模具镶块表面将出现明显凹坑，零件起皱缺陷会越来越明显。
实用新型内容
针对现有技术中存在的上述缺点，本发明的目的是提供一种无压边圈的汽车B柱类零件热冲压模具，无压边圈工艺，并能很好的控制B柱类热冲压零件的法兰部分起皱现象。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
该无压边圈的汽车B柱类零件热冲压模具，包括凸模和凹模，在凸模中段两侧设有用以控制坯料在冲压过程中的材料流动，消除起皱趋势的一对预压料凸台，预压料凸台的长度为400～1000mm，上表面与凸模对应法兰部分上表面的高度差为30～60mm，宽度为30～100mm；所述的凹模上设有与预压料凸台相对应的两个凹腔。
所述凸模包括模座和固定在模座上且相拼成形的凸模镶块，所述预压料凸台与凸模镶块独立设置，并固定在模座上。
所述的预压料凸台内侧边缘线形状与凸模对应法兰部分边缘线形状相同，且距离外侧切边线1～15mm。
所述的预压料凸台的上表面形状与凸模对应法兰部分上表面形状相同。
与所述的预压料凸台对应的法兰部分外侧上表面设有一条高度1～3mm、宽度5～10mm的凸筋。
所述的预压料凸台的内侧面上下边各具一有小圆角过渡，小圆角的半径设计为5～15mm；所述的预压料凸台内侧两端采用大圆角过渡，大圆角的半径设计为20～50mm。
所述的预压料凸台内侧面拔模角度a1和a2设置为3～15度。
所述的预压料凸台内还设有冷却水管道。
在上述技术方案中，本发明的无压边圈的汽车B柱类零件热冲压模具包括凸模和凹模，在凸模中段两侧设有用以控制坯料在冲压过程中的材料流动，消除起皱趋势的一对预压料凸台，预压料凸台的长度为400～1000mm，与对应法兰部分的高度差为30～60mm，宽度为30～100mm；所述的凹模上设有与预压料凸台相对应的两个凹腔。本发明取消了原有的B柱压边圈结构，在模具中段易起皱的法兰部分设计了固定式的预压料凸台，用以控制坯料在冲压过程中的材料流动，实现冲压全过程中最大程度的消除起皱趋势，同时保证零件侧壁不会出现开裂缺陷。另外，还具有结构简单，制造成本低，使用维护方便，适于制造超高强度(1500MPa以上)的汽车B柱类零件。
附图说明
图1是汽车B柱类零件的侧视图；
图2是汽车B柱类零件的俯视图；
图3是现有技术的带压边圈机构的模具的结构示意图；
图4是本发明的凸模的立体图；
图5是本发明的凹模的立体图；
图6是本发明的凸模的俯视图；
图7是本发明的凸模的剖视图；
图8是本发明的凸模的中部结构示意图；
图9是沿图8中的A-A线的剖视图；
图10是沿图8中的B-B线的剖视图；
图11是图10中的C部放大示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明发明的技术方案。
请参阅图4～图7所示，本发明的无压边圈的汽车B柱类零件热冲压模具包括凸模1和凹模2，在凸模1中段两侧设有用以控制坯料在冲压过程中的材料流动，消除起皱趋势的一对预压料凸台3，预压料凸台3的长度L1、L2为400～1000mm，预压料凸台3的上表面与凸模对应法兰部分上表面的高度差H1、H2为30～60mm，预压料凸台3的宽度W1、W2为30～100mm，具体预压料凸台3的安装位置可根据实际B柱零件的形状而定；所述的凹模2上设有与预压料凸台3相对应的两个凹腔4。
所述凸模1包括模座和固定在模座上且相拼成形的凸模镶块5，所述预压料凸台3采用分离式镶块设计，与凸模镶块5独立设置，并也通过螺栓固定在模座上，并通过定位销准确定位。
为保证凸台具有控制起皱的能力，同时保证凸凹模2具有一定的强度，所述的预压料凸台3内侧边缘线a形状与凸模对应法兰部分边缘线b形状相同并保持平行，且距离外侧切边线1～15mm(见图6，g1和g2)。
请结合图8～图10所示，为确保坯料在触料的初期不会出现皱褶，预压料凸台3的上表面c形状与凸模对应法兰部分上表面d形状相同并保持平行，这样凹模2的凹腔4与预压料凸台3接触面是均匀的。
为确保材料冲压过程中能顺畅的流入模具，所述的预压料凸台3的内侧面上下边各具一有小圆角过渡，该上、下小圆角的半径r1和r2设计为5～15mm；所述的预压料凸台3内侧两端采用大圆角过渡，其大圆角的半径R1～R4设计为20～50mm。
请结合图11所示，与所述的预压料凸台3内侧相靠的凸模1法兰部分外侧上表面还设有一条高度1～3mm、宽度5～10mm的凸筋6，如此结构，可以在合模的最后阶段实现吸皱的效果。
由于预压料凸台3的侧壁相对冲压方向的拔模角度非常关键，如果拔模角度过大，则冲压过程中坯料流动过块，无法达到控制起皱的效果；如果拔模角度过小，则冲压时易出现开裂缺陷。经过多次反复计算和研究，所述的预压料凸台3内侧面拔模角(指模具的侧面与冲压方向的先对角度。)a1和a2设置为3～15度。
所述的预压料凸台3内还设有冷却水管道7，见图10～图11，与模具的冷却水系统相连，可保证冲压过程中，预压料凸台3具有快速冷却能力。图4中的8为冷却水接口。
本发明的热冲压模具的工作原理：
将凸模镶块与预压料凸台3随模座一起安装在压机平台上，当加热后的料片放置在凸模1上后，压机的上平台带动凹模2下行，对坯料进行冲压，通过预压料凸台3的特制形状，在热冲压的全过程中的控制起皱缺陷，并利用模具内部的冷却系统对零件进行快速冷却，形成超高强度的汽车B柱零件；压机上平台上行，模具从冲头镶块分开，下模的顶出液压缸将成形后的零件顶起，下料机械手将零件移出压机平台。
综上所述，本发明取消了传统B柱类模具的活动压边圈结构，采用特殊形状的固定式预压料凸台3来控制B柱类零件冲压过程中法兰部分的起皱缺陷。其结构简单，可大幅降低模具制造成本，使用过程中不易损坏，制造周期短，生产的零质量优异。不需要导向板，氮气缸等活动机构，维护保养便利。而且所制造的B柱类零件的法兰部分基本消除了起皱现象，质量更优。
采用了本发明的热冲压模具的热成形技术适用于制造汽车中对舒适性、安全性要求较高、强度级别较高(1500Mpa左右)的零件，如保险杠、防撞梁、B柱及其加强件等，这些零件用传统的冲压工艺难以生产。本发明用于生产汽车中柱类法兰部分易起皱的汽车零件，也可以推广应用于变形特征类似的纵梁，前保等汽车零件的应用，以及航空、航天、工程机械等领域，用以生产强度级别较高的冲压件。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明发明，而并非用作为对发明的限定，只要在发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在发明的权利要求书范围内。

Claims (6)

1.一种无压边圈的汽车B柱类零件热冲压模具，包括凸模和凹模，其特征在于：在凸模中段两侧设有用以控制坯料在冲压过程中的材料流动，消除起皱趋势的一对预压料凸台，预压料凸台的长度为400～1000mm，上表面与凸模对应法兰部分上表面的高度差为30～60mm，宽度为30～100mm；所述的凹模上设有与预压料凸台相对应的两个凹腔，
所述的预压料凸台的上表面形状与凸模对应法兰部分上表面形状相同，
与所述的预压料凸台内侧相靠的凸模法兰部分外侧上表面设有一条高度1～3mm、宽度5～10mm的凸筋。
2.如权利要求1所述的无压边圈的汽车B柱类零件热冲压模具，其特征在于：所述凸模包括模座和固定在模座上且相拼成形的凸模镶块，所述预压料凸台与凸模镶块独立设置，并固定在模座上。
3.如权利要求1所述的无压边圈的汽车B柱类零件热冲压模具，其特征在于：所述的预压料凸台内侧边缘线形状与凸模对应法兰部分边缘线形状相同，且距离外侧切边线1～15mm。
4.如权利要求1所述的无压边圈的汽车B柱类零件热冲压模具，其特征在于：所述的预压料凸台的内侧面上下边各具有小圆角过渡，小圆角的半径设计为5～15mm；所述的预压料凸台内侧两端采用大圆角过渡，大圆角的半径设计为20～50mm。
5.如权利要求1所述的无压边圈的汽车B柱类零件热冲压模具，其特征在于：所述的预压料凸台内侧面拔模角度a1和a2设置为3～15度。
6.如权利要求1所述的无压边圈的汽车B柱类零件热冲压模具，其特征在于：所述的预压料凸台内还设有冷却水管道。
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