CN109013898A - 一种大型网状成型筋结构的高强钢板压淬模及成型工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种大型网状成型筋结构的高强钢板压淬模及成型工艺，它包括上模、下模，所述上模和下模均包括底板，底板的一面设置有加强筋，另一面设置有等间距分布的网状成型筋；所述网状成型筋由纵成形筋和横成形筋相互垂直交错组成；所述上模和下模上的网状成型筋相互面对面配合设置；所述纵成形筋或横成形筋上开有系列安装孔，安装孔内装有淬火冷却用喷水分管；所述网状成型筋与加工件接触面为淬火工作面，所述网状成型筋的工作面上均加工有梳齿状流水槽；所述喷水分管上面对加工件的一面钻有喷水小孔。本发明能实现大型钢板高质量淬火，本发明具有外形成形好、定位精准快速、淬火冷却均匀、设备投入成本低等一系列优点。

Description

一种大型网状成型筋结构的高强钢板压淬模及成型工艺

技术领域

本发明涉及大型钢板加工技术领域，具体为一种大型网状成型筋结构的高强钢板压淬模及成型工艺。

背景技术

为实现特种车辆高机动性、防护性的要求，国内外特种车辆较多采用高强度钢板设计，随着人们对汽车燃料消耗更低、撞车保护更好的要求越来越强烈，高强钢板在汽车、尤其是高档轿车等民用方面也获得了广泛的应用，为获得钢板的高性能指标，通常需要将钢板加热至奥氏体化进行淬火快速冷却，得到组织均匀的马氏体后才能使钢板的强度达到1500Mpa以上，一般的，对于大型高强度钢板淬火特别是特种钢板生产企业大多是通过专用的滚底式淬火压床或筋板式压淬模来完成，为保证一定的支撑强度和出炉速度，滚底式淬火压床的辊棒直径大，相应地分布在辊棒间的压条间距比辊棒直径略大，通常超过400mm，因此采用压床淬火虽然可实现钢板的批量生产，但压条间距过大使得间距位置缺乏必要的淬火变形约束，故钢板淬火后出现波浪式变形的现象，而薄钢板工件更为严重，需要校平机反复校形，对于高强钢板校形后存在较大的残余应力及一定的校形疲劳损伤，影响后续部件或车辆的变形和使用寿命；而采用常规的筋板式压淬模，筋板间距有所减小，淬火后工件的波浪式变形得到一定的程度的改善，但效果有限，此外，对于一次压淬成形（直接热冲压成形）的工件来说，由于钢板完全奥氏体化，筋板成形部位处压力较大，因此对应的成形压筋部位存在一定的压痕，尤其是小曲率半径薄板压淬成形工件，压痕深度将会增加，严重影响工件的外形质量。若单纯采用增加成型筋板厚度来达到减小单成形压力及压痕深度的话，势必影响工件压筋处的淬火冷却速度，容易出现淬火硬度不均或淬火软点的现象，因此传统的压筋式压淬成型模仍存在一定的局限性。

大型高热高强钢板转移时一般采用铲车出炉或自动化程度很高的机械手出炉。采用铲车转移时，由于是采用半人工半机械的方式进行操作，处于高温状态的大型钢板很难在压淬成形模实现精准定位，一般通过把压淬模设计尺寸增大以及加大钢板的毛坯尺寸来实现压淬成形，压淬成形后再切割余量，此方法带来模具制造成本和钢板原材料的浪费，同时在同等的零件情况下需要增加油压机以及加热炉等设备功率，设备成本浪费也较大；若采用机械手方式出炉和转移，由于高温态的钢板塑性低，大型钢板在重力的作用下都比较容易变形，因此必须采用多点位的大型成套机械手进行夹持，设备投入成本过高，生产场地占用面积也较大。

发明内容

本发明的目的是针对以上问题，提供一种大型网状成型筋结构的高强钢板压淬模及工艺，能实现大型钢板高质量淬火，本发明具有外形成形好、定位精准快速、淬火冷却均匀、设备投入成本低等一系列优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种大型网状成型筋结构的高强钢板压淬模，它包括上模、下模，所述上模和下模均包括底板，底板的一面设置有加强筋，另一面设置有等间距分布的网状成型筋；所述网状成型筋由纵成形筋和横成形筋相互垂直交错组成；所述上模和下模上的网状成型筋相互面对面配合设置；所述纵成形筋或横成形筋上开有系列安装孔，安装孔内装有淬火冷却用喷水分管；所述网状成型筋与加工件接触面为淬火工作面，所述网状成型筋的工作面上均加工有梳齿状流水槽；所述喷水分管上面对加工件的一面钻有喷水小孔。

其中一个实施例中，所述喷水分管两端设置总管，总管两端密封；其中一根总管上设置有进水管。

其中一个实施例中，所述总管底部竖直设置有积水处理管；所述积水处理管下端出口设置有可打开的端盖。

其中一个实施例中，所述喷水小孔沿轴向等间距排列，且正对加工件喷水面在径向呈扇形分布。

其中一个实施例中，所述下模上端面设置有用于快速定位用的U形定位槽，U形定位槽的槽宽大于钢板的工艺耳，U形定位槽上部呈喇叭状开口。

其中一个实施例中，所述工艺耳的宽度尺寸与U形槽相同，可快速实现钢板在下模左右方向的自动定位功能，工艺耳的圆孔通过与撬杆配合可方便、快捷地实现钢板在下模前后方向位置的调整。

其中一个实施例中，所述安装孔为方形孔，边长长度大于喷水分管外径。

一种大型网状成型筋结构的高强钢板压淬成型工艺，它包括如下加工步骤：

按成形要求计算好零件的下料尺寸，然后在毛坯下料前后两端各焊接一工艺耳，工艺耳中心预留一中心孔；

将焊好的毛坯送入加热炉中加热至奥氏体化后进行保温处理，然后由铲车将其送至压淬模的下模上，铲车控制高温钢板的工艺耳位于U形定位槽正上方，控制铲车将高温钢板落下，使得高温钢板在工艺耳落入U形定位槽，实现高温钢板的左右自动定位，然后采用撬杠插入工艺耳的中心孔内即可实现大型高热钢板的前后定位；

所述撬杠包括相互连接的撬杠头和撬杆；所述撬杠头为为两个背靠背的山字形状；所述撬杠头的钉齿外径小于中心孔内径。

本发明的有益效果：

1、本发明能实现大型钢板高质量淬火，每块筋板的成形面上均加工有梳齿状流水槽，便于水介质在梳齿间流动；该压淬模能更好地实现零件压淬成形约束，成形精度与模具整体结构能得到更好的保障，同时成形筋的梳齿改善了接触处的冷却条件。

2、本发明中，在毛坯下料前后两端焊接工艺耳，工艺耳中心预留一中心孔，由铲车将其送至压淬模的下模上，铲车将高温钢板的工艺耳与喇叭状的U形槽上端大致位置对正，铲车落下后，高热钢板在重力的作用下工艺耳顺着喇叭槽也落下，实现了高热钢板的左右自动定位，然后采用专用的撬杠插入工艺耳的中心孔内即可实现大型高热钢板的前后定位。

3、上下模的成型筋采用网状结构形式，上下模成型筋采用等间距分布，焊接在底板上再进行整体外形轮廓加工，有利于高强钢板的均匀约束成形；减小单位面积的成形压力，有利于消除工件压痕，提高工件的成形质量；有利于提高模具的整体强度，减少成形筋的修复次数，提高模具的使用寿命。

4、上下模的成型筋上加工有梳齿状流水槽，有利于快速冷却水可在梳齿间流动，加强了零件在成形压筋部位的冷却能力。

5、上下模的成型筋设有插入冷却用喷水分管的安装孔，安装孔边长比分水管直径大，其空隙有利于淬火冷却时热交换后的水介质可快速流至模具外，此外还有利于淬火后下模不易形成积水，减少积水对下模的锈蚀作用。

6、总管下端有一积水除水口，工作时除水口采用端盖密封，由接口端的流水经总管进入各分水管后通过喷水小孔高速喷出，不工作时拧开联接螺栓，打开端盖使管道内的积水在自动从除水口流出，彻底解决积水对冷却系管道的锈蚀作用。

7、采用撬杠用以大型钢板前后准确定位，撬杠头为两个背靠背的山字叠加，形如钉耙，山字钉耙中间的钉齿外形尺寸与钢板的工艺耳圆孔略小，正中有一圆孔，圆孔与撬杆直径相当，钢板前后定位时将中间钉耙插入工艺耳的圆孔中，将其他两齿顶在U形块上根据需要进行向前或向后撬动即可带动钢板前后移动而实现其前后的定位，定位更加快速方便。

附图说明

图1为加工件带有工艺耳的结构示意图；

图2为本发明中的压淬模结构示意图；

图3为底板上带有网状成型筋以及喷水分管的安装位置结构示意图；

图4为下模的剖视结构示意图；

图5为上模的剖视结构示意图；

图6为图4、图5中的局部I放大后显示的梳齿状流水槽结构示意图；

图7为喷水分管与总管和积水处理管的安装结构示意图；

图8为喷水分管与总管的俯视结构示意图；

图9为喷水分管上的喷水小孔剖视结构示意图；

图10为撬杠结构示意图；

图11为撬杠头结构示意图。

图中：1、上模；4、下模；6、网状成型筋；7、U形定位槽；8、底板；9、起重销；10、加强筋；16、总管；17、进水管；18、喷水分管；19、积水处理管；23、端盖；26、撬杆；27、撬杠头；28、安装孔；29、模座固定口；31、工艺耳；32、中心孔；33、喷水小孔。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

如图1-图11所示，本发明的具体结构为：一种大型网状成型筋结构的高强钢板压淬模，它包括上模1、下模4，所述上模1和下模4均包括底板8，底板8的一面设置有加强筋10，另一面设置有等间距分布的网状成型筋6；所述网状成型筋6由纵成形筋和横成形筋相互垂直交错组成；所述上模1和下模4上的网状成型筋6相互面对面配合设置；所述纵成形筋或横成形筋上开有系列安装孔28，安装孔28内装有淬火冷却用喷水分管18；所述网状成型筋与加工件接触面为淬火工作面，所述网状成型筋的工作面上均加工有梳齿状流水槽；所述喷水分管18上面对加工件的一面钻有喷水小孔33。

优选的一个实施例中，所述喷水分管18两端设置总管16，总管16两端密封；优选的一根总管16上设置有进水管17。

优选的一个实施例中，所述总管16底部竖直设置有积水处理管19；所述积水处理管19下端出口设置有可打开的端盖23。

优选的一个实施例中，所述喷水小孔33沿轴向等间距排列，且正对加工件喷水面在径向呈扇形分布。

优选的一个实施例中，所述下模4上端面设置有用于快速定位用的U形定位槽7，U形定位槽7的槽宽大于钢板的工艺耳31，U形定位槽7上部呈喇叭状开口。

优选的一个实施例中，所述工艺耳31的宽度尺寸与U形槽相同，可快速实现钢板在下模左右方向的自动定位功能，工艺耳的圆孔通过与撬杆配合可方便、快捷地实现钢板在下模前后方向位置的调整。

优选的一个实施例中，所述安装孔28为方形孔，边长长度大于喷水分管18外径。

一种大型网状成型筋结构的高强钢板压淬成型工艺，它包括如下加工步骤：

按成形要求计算好零件的下料尺寸，然后在毛坯下料前后两端各焊接一工艺耳31，工艺耳31中心预留一中心孔32；

将焊好的毛坯送入加热炉中加热至奥氏体化后进行保温处理，保温时间为每增加1毫米板厚，延长保温时间为3-5分钟，然后由铲车将其送至压淬模的下模4上，铲车控制高温钢板的工艺耳31位于U形定位槽7正上方，控制铲车将高温钢板落下，使得高温钢板在工艺耳31落入U形定位槽7，实现高温钢板的左右自动定位，然后采用撬杠插入工艺耳31的中心孔32内即可实现大型高热钢板的前后定位；

所述撬杠包括相互连接的撬杠头27和撬杆26；所述撬杠头27为为两个背靠背的山字形状；所述撬杠头27的钉齿外径小于中心孔32内径。

本发明工作原理：

如图2-3所示，网状成型筋高强弧形钢板压淬模由上模1、下模4组成，上、下喷水分管18分别与上、下模联接，具体联接方式为：上、下喷水分管18分别插入上、下模的安装孔28内，然后与总管16进行焊接，上、下模通过两侧的模座固定口29分别与油压机的上下模座固定，上、下模在油压机的带动下进行上下往复运动实现高强钢板的成形，与此同时上、下冷却系通入高速流水，实现高强钢板的淬火。

如图3所示，网状成型筋6焊接在底板8上，根据零件的外形轮廓进行整体外形加工，相对于传统的单一压筋式结构该结构加强了成形与变形约束，也减小单位面积的压力，消除或减弱零件的压痕印记，提高了零件的外形成形质量，间接地也提高了模具的整体强度和使用寿命。

如图4所示，下模的前后侧均有一U型定位槽7，U型定位槽7宽均与下料钢板毛坯的工艺耳31宽度对应，该槽呈喇叭状开口，有利于钢板在重力的作用下实现左右自动定位的作用，相对于传统左右的定位块模式来说，高热钢板淬火转移定位时间大大缩短，使零件淬火温度不致下降过多，确保了高强钢板正确的淬火温度，同时零件的下料尺寸更为精准。

如图4-6所示，网状成型筋上加工有梳齿状流水槽，改善和提高高强钢板压筋部位的冷却条件，用以获得均匀一致的淬火质量。

如图7-8所示，进水管17、总管16、积水处理管19通过焊接联接，喷水分管18则插入上、下模中的安装孔内再与总管焊接，从而实现了上下冷却系与上下模的联接。

如图8、图9所示，喷水分管18上面向零件的方向钻有等间距、径向均匀分布的喷水小孔33，进水管17通水后，冷却水从喷水小孔33中高速喷出，实现零件各部位的均匀一致淬火冷却，积水处理管19处于进水管17的最下端，模具使用完毕后松开联接螺栓，打开盖板，冷却系的积水在重力的作用下自动流出，彻底解决积水对管道内壁的锈蚀作用。

如图10-11所示，撬杠由撬杆26、撬杠头27组成，撬杆26插入撬杠头27的中心孔再焊接成一个整体，撬杆头27为两个山字形状的钉耙零件，工作时中间齿插入钢板的工艺耳的圆孔，两侧齿分别靠在U形槽两侧，上下撬动撬杆即可实现钢板在压淬下模上的前后移动。

本发明具体使用原理：

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种大型网状成型筋结构的高强钢板压淬模，它包括上模（1）、下模（4）、其特征在于：所述上模（1）和下模（4）均包括底板（8），底板（8）的一面设置有加强筋（10），另一面设置有等间距分布的网状成型筋（6）；所述网状成型筋（6）由纵成形筋和横成形筋相互垂直交错组成；所述上模（1）和下模（4）上的网状成型筋（6）相互面对面配合设置；所述纵成形筋或横成形筋上开有系列安装孔（28），安装孔（28）内装有淬火冷却用喷水分管（18）；所述网状成型筋与加工件接触面为淬火工作面，所述网状成型筋的工作面上均加工有梳齿状流水槽；所述喷水分管（18）上面对加工件的一面钻有喷水小孔（33）。

2.根据权利要求1所述的一种大型网状成型筋结构的高强钢板压淬模，其特征在于，所述喷水分管（18）两端设置总管（16），总管（16）两端密封；其中一根总管（16）上设置有进水管（17）。

3.根据权利要求2所述的一种大型网状成型筋结构的高强度钢板压淬模，其特征在于，所述总管（16）底部竖直设置有积水处理管（19）；所述积水处理管（19）下端出口设置有可打开的端盖（23）。

4.根据权利要求1所述的一种大型网状成型筋结构的高强钢板压淬模，其特征在于，所述喷水小孔（33）沿轴向等间距排列，且正对加工件喷水面在径向呈扇形分布。

5.根据权利要求1所述的一种大型网状成型筋结构的高强度钢板压淬模，其特征在于，所述下模（4）上端面设置有用于快速定位用的U形定位槽（7），U形定位槽（7）的槽宽大于钢板的工艺耳（31），U形定位槽（7）上部呈喇叭状开口。

6.根据权利要求1所述的一种大型网状成型筋结构的高强度钢板压淬模，其特征在于，所述工艺耳（31）的宽度尺寸与U形槽相同。

7.根据权利要求1所述的一种大型网状成型筋结构的高强度钢板压淬模，其特征在于，所述安装孔（28）为方形孔，边长长度大于喷水分管（18）外径。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种大型网状成型筋结构的高强钢板压淬成型工艺，其特征在于，它包括如下加工步骤：

按成形要求计算好零件的下料尺寸，然后在毛坯下料前后两端各焊接一工艺耳（31），工艺耳（31）中心预留一中心孔（32）；

将焊好的毛坯送入加热炉中加热至奥氏体化后进行保温处理，然后由铲车将其送至压淬模的下模（4）上，铲车控制高温钢板的工艺耳（31）位于U形定位槽（7）正上方，控制铲车将高温钢板落下，使得高温钢板在工艺耳（31）落入U形定位槽（7），实现高温钢板的左右自动定位，然后采用撬杠插入工艺耳（31）的中心孔（32）内即可实现大型高热钢板的前后定位；

所述撬杠包括相互连接的撬杠头（27）和撬杆（26）；所述撬杠头（27）为两个背靠背的山字形状；所述撬杠头（27）的钉齿外径小于中心孔（32）内径。