CN108246860B - 具负角结构部件的热冲压成形方法及模具 - Google Patents

Abstract

一种具负角结构部件的热冲压成形方法及模具，用以解决以往无法以热冲压方式成形具负角结构部件的问题。可用以实施本发明具负角结构部件的热冲压成形方法的其中一种模具包括设于第一模的一个旋转组件及设于第二模的一个滑块，以于该第一模与该第二模相对靠近的过程中，先使该旋转组件转动，再使该滑块滑移，以对一个金属板件的一端成形出一个负角结构。

Description

具负角结构部件的热冲压成形方法及模具

技术领域

本发明关于一种热成形方法及模具，尤其是一种具负角结构部件的热冲压成形方法及模具，以热冲压工艺一次性地成形出具负角结构的部件，并使该部件具有高强度、高精度等特性。

背景技术

热冲压（hot stamping）成形技术的应用常见于塑型钢板，其是将钢板加热至塑性及延展性佳的奥氏体状态，再以油压设备予以冲压塑型，并于冲压塑型的同时快速地进行模内淬火处理，以获得具有均匀马氏体组织的高强度钢构件（抗拉强度可达1500MPa等级）；因此，由热冲压工艺所制得的部件都能具有超高强度、尺寸精度及稳定度佳等优点。

然而，由于热冲压工艺已改变材料特性，使材料的延伸率在淬火后大幅降低，故热冲压工艺仅能一次性地将工件塑型至预期的形态，对于具有需二次加工塑型方可成形的结构的部件，例如具有负角（negative angle）结构的部件，即无法采用热冲压工艺来成形。

请参照图1，目前以冷冲压技术成形具负角结构的部件时，都是将一个已经过多道冷冲压程序塑型成预定形状的板材B置入一个模具9中，由该模具9的上模91及下模92再更进一步地塑型该板材B的弧度，再还由该模具9的压块93搭配侧向冲头94对该板材B的一端冲出负角结构N；然后再依序退掉该压块93、该侧向冲头94及该上模91，方可取下具有负角结构N的板材B。

但是，该板材B在多次塑型的过程中，有时会因加工硬化造成该板材B的延展性逐渐降低而产生裂缝，形成不合格产品，且该板材B成形后的残留应力释放还会造成回弹现象。因此，采冷冲压工艺所制得的板材B虽可具有负角结构，但工艺步骤繁多，不仅耗能又费时，且成形出的部件强度难以与热冲压成形的部件相比拟，尺寸的精度与稳定度通常也难以达到设计需求，故确实有加以改善的必要。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种具负角结构部件的热冲压成形方法及模具，可采用热冲压工艺，一次性地成形出具负角结构的部件。

本发明以下所述方向性或其近似用语，例如“前”、“后”、“上（顶）”、“下（底）”、“内”、“外”、“侧面”等，主要是参考附加附图的方向，各方向性或其近似用语仅用以辅助说明及理解本发明的各实施例，非用以限制本发明。

本发明具负角结构部件的热冲压成形方法，包括下列步骤：将一个加热后的金属板件置入一个热冲压成形模具中；驱动该热冲压成形模具的一个第一模与一个第二模相对靠近，且在相对靠近的过程中，该第一模的一个旋转组件由一端抵接该第二模的一个滑块而开始转动，直至位于该旋转组件另一端的一个成形面与该滑块的一个压抵面平行后停止转动，再由持续相对靠近的该旋转组件推抵该滑块产生滑移，以由该滑块将该金属板件的一端挤入该成形面与该压抵面之间，并于该第一模与该第二模相对靠近达死点位置时，使该金属板件的一端成形出一个负角结构；使该金属板件与该热冲压成形模具内的一个冷却水路系统热交换以快速降温，得到一个负角结构部件；及退模以取出该具负角结构部件。

因此，本发明的具负角结构部件的热冲压成形方法，可采用热冲压工艺，一次性地成形出具负角结构的部件，不仅工艺效率佳，还能使所制得的部件具有超高强度且尺寸精度及稳定度佳等特性。

其中，该旋转组件开始转动前，该第一模先由一个成形冲头与该第二模的一个可伸缩的顶料块共同夹持该金属板件，以提升热冲压过程中对该金属板件的定位稳定度。

其中，该旋转组件由一个转动块沿着该成形冲头的一个支撑缘转动，该转动块具有一个推抵端及一个成形端，该成形面设于该成形端；该转动块停止转动后，该转动块的成形端末端与该成形冲头的支撑缘末端平齐，使金属板件受压时不会在此处形成小面积的折曲或压痕，可避免高应力集中所产生的破坏。

其中，该旋转组件停止转动后，该旋转组件由一个抵压块平行贴接该滑块的一个斜面，以顺畅地推抵该滑块产生滑移，并避免该转动块与该滑块相互撞击而受损，具有延长模具寿命等功效。

另外地，本发明具负角结构部件的热冲压成形模具，包括：一个第一模，该第一模设有一个旋转组件，该旋转组件具有一个转动块及一个弹性抵件，该转动块具有一个推抵端及一个成形端，该成形端设有一个成形面，该弹性抵件抵接该转动块；一个第二模，该第二模具有一个滑块，该滑块设有一个压抵面，该第一模与该第二模相对靠近达死点位置时，该转动块的成形面与该滑块的压抵面之间形成一个负角成形模穴；及一个冷却水路系统，用以冷却该第一模及该第二模。

因此，本发明的具负角结构部件的热冲压成形模具，可采用热冲压工艺，一次性地成形出具负角结构的部件，不仅工艺效率佳，还能使所制得的部件具有超高强度且尺寸精度及稳定度佳等特性。

其中，该第一模设有一个成形冲头，该第二模设有一个塑型块，该成形冲头最靠近该第二模的部位形成一个夹持面，该第二模于该塑型槽中设有一个可伸缩的顶料块，该顶料块具有一个夹持面，顶料块的夹持面与该成形冲头的夹持面相对；该结构具有提升热冲压过程中对该金属板件的定位稳定度等功效。

其中，该滑块与该塑型块相邻，一个弹性复位件连接定位于该塑型块的侧壁并抵接该滑块；该结构使该滑块不受压时可自动复位。

其中，该转动块沿着该成形冲头的一个支撑缘转动，该第一模与该第二模相对靠近达死点位置时，该转动块的成形端末端与该成形冲头的支撑缘末端平齐；该结构使金属板件受压时不会在此处形成小面积的折曲或压痕，可避免高应力集中所产生的破坏，具有提升成形良率等功效。

其中，该转动块的推抵端设有一个抵压块，该抵压块用以贴接该滑块的一个斜面；该结构可顺畅地推抵该滑块产生滑移，并避免该转动块与该滑块相互撞击而受损，具有延长模具寿命等功效。

其中，该转动块的两个相对表面分别在邻近该成形端处设有一个弧状的长槽，各长槽与该转动块内部的一个冷却通道相连通，各长槽外缘设有一个密封垫圈；该冷却水路系统设有一个进水通道，该进水通道连通其中一个长槽，还设有一个出水通道，该出水通道连通另一个长槽；该结构使该转动块转动时不会挤压或撞击该进水通道与该出水通道，可维持该进水通道与该出水通道顺畅地导引冷却液流入及流出该冷却通道。

本发明的有益效果是：

综上所述，本发明的具负角结构部件的热冲压成形方法及模具，可采用热冲压工艺，一次性地成形出具负角结构的部件，不仅工艺效率佳，还能使所制得的部件具有超高强度且尺寸精度及稳定度佳等特性，实为成形具负角结构部件的一大突破。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1：一种现有的以冷冲压技术成形具负角结构部件的成形步骤示意图；

图2：本发明模具实施例的平面结构示意图；

图3：本发明模具使第一模与第二模相对靠近达死点位置时的平面结构示意图；

图3a：第3图的局部放大图；

图4：本发明模具的转动块与进水通道及出水通道的配置示意图；

图5：本发明方法将金属板件置入模具时的实施示意图；

图6：本发明方法下压第一模至使转动块即将开始旋转时的实施示意图；

图7：本发明方法使转动块旋转至即将开始推移滑块时的实施示意图；

图8：本发明方法使金属板件成形出负角结构时的实施示意图；

图9：本发明方法所制得负角结构部件的平面结构示意图。

附图标记说明

1 第一模 11 旋转组件

111 转动块 111a 推抵端

111b 成形端 112 弹性抵件

113 抵压块 114 成形面

115 长槽 116 冷却通道

117 密封垫圈 12 成形冲头

121 夹持面 122 支撑缘

2 第二模 21 滑块

211 压抵面 212 斜面

22 弹性复位件 23 塑型块

231 塑型槽 24 顶料块

241 夹持面

3 冷却水路系统 31 进水通道

32 出水通道

C 负角成形模穴 N 负角结构

R 凹穴 W 金属板件

W’ 负角结构部件

﹝现有技术﹞

9 模具 91 上模

92 下模 93 压块

94 侧向冲头

B 板材

N 负角结构。

具体实施方式

为使本发明的上述及其他目的、特征及优点能更明显易懂，下文特根据本发明的较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下：

请参照图2、3，其是用以实施本发明具负角结构部件的热冲压成形方法的其中一种具负角结构部件的热冲压成形模具，该具负角结构部件的热冲压成形模具大致上包括一个第一模1、一个第二模2及一个冷却水路系统3，该第一模1与该第二模2的至少其中一个可受驱动而相对靠近或远离，该冷却水路系统3则可供通入冷却液以冷却该第一模1及该第二模2。

该第一模1设有一个旋转组件11，该旋转组件11具有一个转动块111及一个弹性抵件112，该转动块111设有一个凹穴R，以于该凹穴R侧缘形成一个推抵端111a及一个成形端111b，该推抵端111a与该成形端111b分别位于该转动块111的转动轴两侧，该弹性抵件112抵接该转动块111且较邻近该推抵端111a而较远离该成形端111b。因此，该转动块111的推抵端111a受力使该转动块111转动时，该转动块111可压抵该弹性抵件112弹性变形，并于该转动块111的推抵端111a未受力时，由该弹性抵件112弹性复位以推动该转动块111反向旋转。

该转动块111的推抵端111a可设有一个抵压块113，该抵压块113用以压抵该第二模2，该转动块111的该成形端111b则设有一成形面114，用以在该转动块111旋转至预定位置时，与该第二模2相配合而在一个金属板件的一端成形出一个负角结构（容后详述）。

此外，该第一模1还可设有一个成形冲头12，以与该第二模2共同夹持定位所欲塑型的金属板件。在本实施例中，该成形冲头12最靠近该第二模2的部位形成一个夹持面121，该成形冲头12的一个支撑缘122与该转动块111的局部外形大致相符，使该转动块111可沿着该成形冲头12的支撑缘122转动；该第一模1与该第二模2相对靠近达死点位置时（如图3所示状态），该转动块111的成形端111b末端与该成形冲头12的支撑缘122末端平齐。

该第二模2具有可平行滑移的一个滑块21，该滑块21的一侧设有一个压抵面211，该滑块21的另一侧设有一个斜面212；该第一模1与该第二模2相对靠近的过程中，设于该转动块111推抵端111a的抵压块113可贴接该斜面212，使该滑块21被推动产生滑移，以于该第一模1与该第二模2相对靠近达死点位置时（如图3所示状态），在该转动块111的成形面114与该滑块21的压抵面211之间形成一个负角成形模穴C（请配合参照图3a）。在本实施例中，为使该滑块21能在退模时自动反向滑移回初始位置，该第二模2可设有一个弹性复位件22，该弹性复位件22抵接该滑块21；该滑块21受该第一模1推动而产生滑移时，可致使该弹性复位件22弹性变形，该滑块21未受该第一模1推动时，则可借助该弹性复位件22的弹性复位能力，致使该滑块21反向滑移回初始位置。

另外地，该第二模2还可设有一个塑型块23，该塑型块23设有一个塑型槽231，该塑型槽231与该成形冲头12相对，主要用以塑型金属板件除了其负角结构以外部位的形状。在本实施例中，该第二模2还于该塑型槽231中设有一个可伸缩的顶料块24，该顶料块24具有一个夹持面241，顶料块24的夹持面241与该成形冲头12的夹持面121相对。该第一模1与该第二模2相对靠近前，该顶料块24的夹持面241可对位在金属板件两端之间的部位；该第一模1与该第二模2相对靠近的过程中，在该成形冲头12的夹持面121与该顶料块24的夹持面241共同夹持该金属板件后，该顶料块24即可随该第一模1与该第二模2相对靠近而逐渐朝该塑型槽231中缩入。另外地，该滑块21与该塑型块23相邻，该弹性复位件22可连接定位于该塑型块23的侧壁以便推抵该滑块21。

请参照图3、4，该冷却水路系统3可供通入冷却液以冷却该第一模1及该第二模2，特别是针对该第一模1及该第二模2用以接触金属板件的部位。以该第一模1的转动块111为例，由于该第一模1朝该第二模2下压的过程中，该转动块111必须转动一个预定角度，故该转动块111的两个相对表面可分别在邻近该成形端111b处设有一个弧状的长槽115，各长槽115与该转动块111内部的一个冷却通道116相连通，且各长槽115外缘设有一个密封垫圈117，该密封垫圈117与相邻构件紧抵。该冷却水路系统3设有一个进水通道31，该进水通道31连通其中一个长槽115，还设有一个出水通道32，该出水通道32连通另一个长槽115；因此，该转动块111转动时，该两个长槽115具有足够的空间相对于该进水通道31与该出水通道32移动，故该转动块111转动时并不会挤压或撞击该进水通道31与该出水通道32，可维持该进水通道31与该出水通道32顺畅地导引冷却液流入及流出该冷却通道116。同理，该第二模2中会移动的滑块21及顶料块24等构件，也设有类似的结构，在此不再逐一详述。

根据前述结构，本发明可实施一种具负角结构部件的热冲压成形方法，包括如下步骤：

请参照图5，将一个加热至奥氏体状态的金属板件W置入前述的热冲压成形模具中；此时，该金属板件W的两端可分别抵靠于该滑块21及该塑型块23，该顶料块24的夹持面241则可对位在该金属板件W两端之间的部位。

请参照图6，驱动该热冲压成形模具的第一模1与第二模2相对靠近，且在相对靠近的过程中，在设于该转动块111推抵端111a的抵压块113抵接该第二模2的滑块21的斜面212时，致使该转动块111开始沿着该成形冲头12的支撑缘122顺时针旋转，并压抵该弹性抵件112产生弹性变形。另一方面，在该旋转组件11的转动块111开始转动前，该第一模1的成形冲头12的夹持面121可先与该第二模2的顶料块24的夹持面241共同稳固夹持该金属板件W，且该顶料块24可随该第一模1与该第二模2相对靠近而逐渐往该塑型块23的塑型槽231缩入。

请参照图7，该转动块111随该第一模1与该第二模2相对靠近而持续旋转，直至设于该旋转组件11的转动块111成形端111b的成形面114与该滑块21的压抵面211平行后，持续相对靠近的该第一模1与第二模2将不会再使该转动块111转动，而是会由设于该转动块111推抵端111a的抵压块113平行贴接该滑块21的斜面212，以推抵该滑块21朝该塑型块23滑移，并致使该弹性复位件22产生弹性变形。该转动块111停止转动后，该转动块111的成形端111b末端可与该成形冲头12的支撑缘122末端大致平齐，并维持到该第一模1与该第二模2相对靠近达死点位置仍是如此。

请参照图8、9，该滑块21朝该塑型块23滑移的过程中，该滑块21凸起的端部可朝该转动块111的凹穴R挤入，以由该滑块21将该金属板件W的一端挤入该转动块111的成形面114与该滑块21的压抵面211之间，并于该第一模1与该第二模2相对靠近达死点位置时，使该金属板件W的一端能够成形出一个负角结构N（标示于图9中）。续由该第一模1持续加压该金属板件W，使该金属板件W与该热冲压成形模具内的一个冷却水路系统3热交换以快速降温，得到一个负角结构部件W’。最后进行退模，以取出该具负角结构部件W’。

值得一提的是，实施本发明的具负角结构部件的热冲压成形方法时，可以控制该第二模2不动而使该第一模1朝该第二模2靠近或远离，或是控制该第一模1不动而使该第二模2朝该第一模1靠近或远离，或是该第一模1与该第二模2均移动以相对靠近或远离。此外，该第一模1与该第二模2其中一个为上模时，另一个即为下模，此为本领域技术人员所能理解，故本发明不以本实施例附图所绘示的相对位置来限定该第一模1必然为上模。

综上所述，本发明的具负角结构部件的热冲压成形方法及模具，可采用热冲压工艺，一次性地成形出具负角结构的部件，不仅工艺效率佳，还能使所制得的部件具有超高强度且尺寸精度及稳定度佳等特性，实为成形具负角结构部件的一大突破。

Claims (5)

1.一种具负角结构部件的热冲压成形模具，其特征在于，其包括：

一个第一模，该第一模设有一个旋转组件，该旋转组件具有一个转动块及一个弹性抵件，该转动块具有一个推抵端及一个成形端，该成形端设有一个成形面，该弹性抵件抵接该转动块；

一个第二模，该第二模具有一个滑块，该滑块设有一个压抵面，该第一模与该第二模相对靠近达死点位置时，该转动块的成形面与该滑块的压抵面之间形成一个负角成形模穴；及

一个冷却水路系统，用以冷却该第一模及该第二模，该转动块的两个相对表面分别在邻近该成形端处设有一个弧状的长槽，各长槽与该转动块内部的一个冷却通道相连通，各长槽外缘设有一个密封垫圈；该冷却水路系统设有一个进水通道，该进水通道连通其中一个长槽，还设有一个出水通道，该出水通道连通另一个长槽。

2.如权利要求1所述的具负角结构部件的热冲压成形模具，其特征在于：该第一模设有一个成形冲头，该第二模设有一个塑型块，该成形冲头最靠近该第二模的部位形成一个夹持面，该第二模于该塑型块中设有一个可伸缩的顶料块，该顶料块具有一个夹持面，顶料块的夹持面与该成形冲头的夹持面相对。

3.如权利要求2所述的具负角结构部件的热冲压成形模具，其特征在于：该滑块与该塑型块相邻，一个弹性复位件连接定位于该塑型块的侧壁并抵接该滑块。

4.如权利要求2所述的具负角结构部件的热冲压成形模具，其特征在于：该转动块沿着该成形冲头的一个支撑缘转动，该第一模与该第二模相对靠近达死点位置时，该转动块的成形端末端与该成形冲头的支撑缘末端平齐。

5.如权利要求1所述的具负角结构部件的热冲压成形模具，其特征在于：该转动块的推抵端设有一个抵压块，该抵压块用以贴接该滑块的一个斜面。

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