CN111589920B - 一种热冲压方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热冲压方法，包括：对成形件进行仿真模拟，获得第一冷冲压模具的预冲压成形量和第二冷冲压模中不同位置的冷却水分布信息、冷却水流速信息和冷却水温度信息；基于预冲压成形量控制第一冷冲压模具对板料进行预冲压；将预冲压后的零件放置于加热炉中进行加热保温，使得预冲压件完全奥氏体化；将奥氏体化后的零件转移到第二冷冲压模具中进行冲压成形，并进行冷却淬火；在进行冷却淬火时，基于冷却水分布、流速和温度信息，控制第二冷冲压模具的不同位置的冷却水分布、流速和温度，以使得第二冷冲压模中不同位置的冷却能力不同。如此，零件的性能获得明显分区，零件的不同部位强度明显不同，从而提高零件的抗撞性能和吸能性能。

Description

一种热冲压方法
技术领域
本发明涉及制造技术领域，尤其涉及一种热冲压方法。
背景技术
热冲压工艺已经在汽车零部件的生产制造中得到了一定的应用，但是应用的零件主要在梁类零件中，而且冲压后的零件的性能没能获得明显分区，零件不同部位的强度基本相同。而在实际应用时，往往希望零件的不同部位强度不同，从而可以提高零件的抗撞性能和吸能性能。
因此，目前亟待一种新型的热冲压方法，可以使制造出的零件的不同部位强度不同。
发明内容
本申请实施例通过提供一种热冲压方法，解决了现有技术中的热冲压方法，冲压后的零件的性能没能获得明显分区，零件不同部位的强度基本相同的技术问题，实现了冲压后的零件的性能获得明显分区，零件的不同部位强度明显不同，从而提高零件的抗撞性能和吸能性能的技术效果。
本申请通过本申请的一实施例提供如下技术方案：
一种热冲压方法，包括：
对成形件进行仿真模拟，获得第一冷冲压模具的预冲压成形量和第二冷冲压模中不同位置的冷却水分布信息、冷却水流速信息和冷却水温度信息；
基于所述预冲压成形量，控制所述第一冷冲压模具对板料进行预冲压，获得预冲压后的零件；
将所述预冲压后的零件放置于加热炉中进行加热保温，使得所述预冲压件完全奥氏体化，获得奥氏体化后的零件；
将所述奥氏体化后的零件转移到第二冷冲压模具中进行冲压成形，获得压成形后的零件；
通过所述第二冷冲压模具对所述冲压成形后的零件进行冷却淬火；其中，在进行所述冷却淬火时，基于所述冷却水分布信息、冷却水流速信息和冷却水温度信息，控制所述第二冷冲压模具的不同位置的冷却水分布、冷却水流速和冷却水温度，以使得所述第二冷冲压模中不同位置的冷却能力不同。
优选地，所述对成形件进行仿真模拟，获得第一冷冲压模具的预冲压成形量，包括：
获取所述成形件的形状信息；
获取所述板料的力学性能信息，所述的力学性能信包括不同温度下的材料的应力应变关系，以及不同应变速率下的材料的应力应变关系；
将所述形状信息和所述力学性能信息输入到仿真模拟软件中进行预冲压仿真，获得所述预冲压成形量。
优选地，所述对成形件进行仿真模拟，获得第二冷冲压模中不同位置的冷却水分布信息、冷却水流速信息和冷却水温度信息，包括：
将所述形状信息和所述力学性能信息输入到仿真模拟软件中进行碰撞仿真，获得所述成型件的不同位置的微观组织分布信息；
基于所述微观组织分布信息，获得所述第二冷冲压模中不同位置的冷却水分布信息、冷却水流速信息和冷却水温度信息。
优选地，在所述基于所述预冲压成形量，控制所述第一冷冲压模具对板料进行预冲压之前，还包括：
对所述板料进行裁剪；
将裁剪后的板料放置于所述第一冷冲压模具中。
优选地，所述加热保温的温度在830℃以上。
优选地，在所述第二冷冲压模中设置有多条冷却管道，所述多条冷却管道位于不同的位置，每条冷却管道的开关状态可以被单独控制，每条冷却管道中的冷却水流速可以被单独控制，每条冷却管道中的冷却水温度可以被单独控制。
优选地，所述基于所述冷却水分布信息、冷却水流速信息和冷却水温度信息控制所述第二冷冲压模具的不同位置的冷却水分布、冷却水流速和冷却水温度，包括：
基于所述冷却水分布信息，分别控制所述第二冷冲压模中的每条冷却管道的开关状态；
基于所述冷却水流速信息分别控制所述第二冷冲压模中的每条冷却管道中的冷却水流速；
基于所述冷却水温度信息，分别控制所述第二冷冲压模中的每条冷却管道中的冷却水温度。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
在本申请实施例中，公开了一种热冲压方法，包括：对成形件进行仿真模拟，获得第一冷冲压模具的预冲压成形量和第二冷冲压模中不同位置的冷却水分布信息、冷却水流速信息和冷却水温度信息；基于所述预冲压成形量，控制所述第一冷冲压模具对板料进行预冲压，获得预冲压后的零件；将所述预冲压后的零件放置于加热炉中进行加热保温，使得所述预冲压件完全奥氏体化，获得奥氏体化后的零件；将所述奥氏体化后的零件转移到第二冷冲压模具中进行冲压成形，获得压成形后的零件；通过所述第二冷冲压模具对所述冲压成形后的零件进行冷却淬火；其中，在进行所述冷却淬火时，基于所述冷却水分布信息、冷却水流速信息和冷却水温度信息，控制所述第二冷冲压模具的不同位置的冷却水分布、冷却水流速和冷却水温度，以使得所述第二冷冲压模中不同位置的冷却能力不同。如此，冲压后的零件的性能获得明显分区，零件的不同部位强度明显不同，从而提高零件的抗撞性能和吸能性能的技术效果。故而解决了现有技术中的热冲压方法，冲压后的零件的性能没能获得明显分区，零件不同部位的强度基本相同的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例中一种热冲压方法的流程图。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种热冲压方法，解决了现有技术中的热冲压方法，冲压后的零件的性能没能获得明显分区，零件不同部位的强度基本相同的技术问题，实现了冲压后的零件的性能获得明显分区，零件的不同部位强度明显不同，从而提高零件的抗撞性能和吸能性能的技术效果。
本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
一种热冲压方法，包括：对成形件进行仿真模拟，获得第一冷冲压模具的预冲压成形量和第二冷冲压模中不同位置的冷却水分布信息、冷却水流速信息和冷却水温度信息；基于所述预冲压成形量，控制所述第一冷冲压模具对板料进行预冲压，获得预冲压后的零件；将所述预冲压后的零件放置于加热炉中进行加热保温，使得所述预冲压件完全奥氏体化，获得奥氏体化后的零件；将所述奥氏体化后的零件转移到第二冷冲压模具中进行冲压成形，获得压成形后的零件；通过所述第二冷冲压模具对所述冲压成形后的零件进行冷却淬火；其中，在进行所述冷却淬火时，基于所述冷却水分布信息、冷却水流速信息和冷却水温度信息，控制所述第二冷冲压模具的不同位置的冷却水分布、冷却水流速和冷却水温度，以使得所述第二冷冲压模中不同位置的冷却能力不同。如此，冲压后的零件的性能获得明显分区，零件的不同部位强度明显不同，从而提高零件的抗撞性能和吸能性能的技术效果。故而解决了现有技术中的热冲压方法，冲压后的零件的性能没能获得明显分区，零件不同部位的强度基本相同的技术问题。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
首先说明，本文中出现的术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
实施例一
如图1所示，本实施例提供了一种热冲压方法，包括：
步骤S101：对成形件进行仿真模拟，获得第一冷冲压模具的预冲压成形量和第二冷冲压模中不同位置的冷却水分布信息、冷却水流速信息和冷却水温度信息。
在具体实施过程中，成形件是指零件成品，此处需要对零件成品进行仿真模拟，以获得后续冲压的相关参数，其中包括：第一冷冲压模具的预冲压成形量和第二冷冲压模中不同位置的冷却水分布信息、冷却水流速信息和冷却水温度信息。
在具体实施过程中，本方案使用到了两套模具，分别为第一冷冲压模具和第二冷冲压模具，第一冷冲压模具用于进行预冲压，第二冷冲压模具用于最终的冲压成型和冷却淬火。
在具体实施过程中，在第二冷冲压模中设置有多条冷却管道，这些冷却管道位于不同的位置，其中，每条冷却管道的开关状态、每条冷却管道中的冷却水流速、以及每条冷却管道中的冷却水温度都可以被单独控制。
举例来讲，在每条冷却管道上都设置有一电子阀门(例如：比例阀)，可以在控制装置的控制下打开与关闭，并调节打开幅度(即：开度)。通过控制每个电子阀门的打开与关闭，可以控制第二冷冲压模中不同位置的冷却水分布；通过控制每个电子阀门的打开幅度，可以控制第二冷冲压模中不同位置的冷却水流速。同时，在每条冷却管道上还可以设置一个调温装置，该调温装置也可以在控制装置的控制下工作，来调节水温，从而控制第二冷冲压模中不同位置的冷却水温度。
作为一种可选的实施例，所述对成形件进行仿真模拟，获得第一冷冲压模具的预冲压成形量，包括：
获取成形件的形状信息；获取板料的力学性能信息；将形状信息和力学性能信息输入到仿真模拟软件中进行预冲压仿真，获得预冲压成形量。其中，力学性能信包括：不同温度下的材料的应力应变关系和/或不同应变速率下的材料的应力应变关系。
在具体实施过程中，需要根据成形件的形状以及板料的力学性能进行仿真模拟，借助仿真模拟技术得到预冲压成形量(即：板料的成形程度)。例如：冲压成形该零件的80％左右,不完全冲压成形，可以避免破裂的发生。
作为一种可选的实施例，所述对成形件进行仿真模拟，获得第二冷冲压模中冷却水流速信息，包括：
将成形件的形状信息和板料的力学性能信息输入到仿真模拟软件中进行多次碰撞仿真，获得成型件的不同位置的微观组织分布信息；再基于微观组织分布信息，获得所述第二冷冲压模中不同位置的冷却水分布信息、冷却水流速信息和冷却水温度信息。
在具体实施过程中，如步骤S103～步骤S104所示，第二冲压模具不仅用于对零件进行最终的冲压成型，还用于对零件进行冷却淬火，而在进行冷却淬火时，则需要用到仿真模拟得到的冷却水分布信息、冷却水流速信息和冷却水温度信息。
在具体实施过程中，本实施例所加工出的零件主要用于汽车上。通过多次仿真模拟可以对零件的性能梯度进行优化。
举例来讲，在碰撞仿真中，可以对零件的不同位置的强度进行优化。强度高，则抗撞性好；强度低，则吸能性好。在汽车结构设计时，在考虑乘员舱的人员安全时，车身结构各个位置的强度是不同的。在进行碰撞仿真时，可以获知什么样的零件梯度(用于表示不同位置的强度)吸能性最高，碰撞性能最好。进一步，可以确定零件的不同位置的不同微观组织分布，进而确定出第二冷冲压模具不同位置的冷却水分布、冷却水流速和冷却水温度，以使得第二冷冲压模中不同位置的冷却能力不同。
步骤S102：基于预冲压成形量，控制第一冷冲压模具对板料进行预冲压，获得预冲压后的零件。
在具体实施过程中，需要先对板料进行裁剪，然后将裁剪后的板料放置于第一冷冲压模具中进行预冲压。
在具体实施过程中，可以提前设定好冲压成形量，例如，将其输入到第一冷冲压模具的控制装置(例如：工控机、或PLC、等等)中。控制装置则可以基于预冲压成形量对第一冷冲压模具进行控制，从而对板料进行预冲压，预冲压时要保证零件的成形性良好。
在本实施例中，先进行预冲压再进行热冲压，可以扩大热冲压工艺的应用范围，加工出形状更为复杂的零件。
步骤S103：将预冲压后的零件放置于加热炉中进行加热保温，使得预冲压件完全奥氏体化。
在具体实施过程中，在完成预冲压后，则将零件转移到加热炉中进行加热保温，加热保温的温度在830℃以上，使得零件完全奥氏体化。
步骤S104：将奥氏体化后的零件转移到第二冷冲压模具中进行冲压成形。
在具体实施过程中，在零件完全奥氏体化后，则将零件迅速转移到第二冷冲压模具中进行最终的冲压成型，此时，则获得了与仿真模拟时用到的成形件的形状一样的零件。
步骤S105：通过第二冷冲压模具对冲压成形后的零件进行冷却淬火；其中，在进行冷却淬火时，基于冷却水分布信息、冷却水流速信息和冷却水温度信息，控制第二冷冲压模具的不同位置的冷却水分布、冷却水流速和冷却水温度，以使得第二冷冲压模中不同位置的冷却能力不同。
在具体实施过程中，第二冷冲压模具还可实现冷却淬火效应，使得材料的奥氏体转化成马氏体。
在具体实施过程中，可以提前设定好第二冷冲压模具的不同位置的冷却水分布信息、冷却水流速信息和冷却水温度信息。例如，将这些信息输入到第二冷冲压模具的控制装置(例如：工控机、或PLC、等等)中。在进行冷却淬火时，控制装置则基于冷却水分布信息分别控制第二冷冲压模中的每条冷却管道的开关状态，基于冷却水流速信息分别控制第二冷冲压模中的每条冷却管道中的冷却水流速，基于冷却水温度信息分别控制第二冷冲压模中的每条冷却管道中的冷却水温度。如此，使得第二冷冲压模不同位置的冷却能力不同，从而使得零件不同位置的强度不同。
在具体实施过程中，还可以仅针对第二冷冲压模具中的不同位置的冷却水分布，冷却水流速以及冷却水温度，这三项中的一项或两项进行调节，也可以实现第二冷冲压模中不同位置的冷却能力不同的目的。
在具体实施过程中，在步骤S104之后，还需要将零件保压一定时间后，才可以取出零件。根据零件的不同，保压时的压力和时间也不同，压力一般在100吨以上，时间一般在3秒以上。
上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
在本申请实施例中，公开了一种热冲压方法，包括：对成形件进行仿真模拟，获得第一冷冲压模具的预冲压成形量和第二冷冲压模中不同位置的冷却水分布信息、冷却水流速信息和冷却水温度信息；基于预冲压成形量，控制第一冷冲压模具对板料进行预冲压，获得预冲压后的零件；将预冲压后的零件放置于加热炉中进行加热保温，使得预冲压件完全奥氏体化，获得奥氏体化后的零件；将奥氏体化后的零件转移到第二冷冲压模具中进行冲压成形，获得压成形后的零件；通过第二冷冲压模具对冲压成形后的零件进行冷却淬火；其中，在进行冷却淬火时，基于所述冷却水分布信息、冷却水流速信息和冷却水温度信息，控制所述第二冷冲压模具的不同位置的冷却水分布、冷却水流速和冷却水温度，以使得第二冷冲压模中不同位置的冷却能力不同。如此，冲压后的零件的性能获得明显分区，零件的不同部位强度明显不同，从而提高零件的抗撞性能和吸能性能的技术效果。故而解决了现有技术中的热冲压方法，冲压后的零件的性能没能获得明显分区，零件不同部位的强度基本相同的技术问题。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种热冲压方法，其特征在于，包括：
对成形件进行仿真模拟，获得第一冷冲压模具的预冲压成形量和第二冷冲压模中不同位置的冷却水分布信息、冷却水流速信息和冷却水温度信息；
基于所述预冲压成形量，控制所述第一冷冲压模具对板料进行预冲压；
将预冲压后的零件放置于加热炉中进行加热保温，使得所述预冲压件完全奥氏体化；
将奥氏体化后的零件转移到第二冷冲压模具中进行冲压成形；
通过所述第二冷冲压模具对冲压成形后的零件进行冷却淬火；其中，在进行所述冷却淬火时，基于所述冷却水分布信息、冷却水流速信息和冷却水温度信息，控制所述第二冷冲压模具的不同位置的冷却水分布、冷却水流速和冷却水温度，以使得所述第二冷冲压模中不同位置的冷却能力不同；
所述对成形件进行仿真模拟，获得第二冷冲压模中不同位置的冷却水分布信息、冷却水流速信息和冷却水温度信息，包括：
获取所述成形件的形状信息；
获取所述板料的力学性能信息，所述力学性能信包括不同温度下的材料的应力应变关系，以及不同应变速率下的材料的应力应变关系；
将所述形状信息和所述力学性能信息输入到仿真模拟软件中进行碰撞仿真，获得所述成形件的不同位置的微观组织分布信息；
基于所述微观组织分布信息，获得所述第二冷冲压模中不同位置的冷却水分布信息、冷却水流速信息和冷却水温度信息。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对成形件进行仿真模拟，获得第一冷冲压模具的预冲压成形量，包括：
将所述形状信息和所述力学性能信息输入到仿真模拟软件中进行预冲压仿真，获得所述预冲压成形量。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述基于所述预冲压成形量，控制所述第一冷冲压模具对板料进行预冲压之前，还包括：
对所述板料进行裁剪；
将裁剪后的板料放置于所述第一冷冲压模具中。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加热保温的温度在830℃以上。
5.如权利要求1～4任一所述的方法，其特征在于，在所述第二冷冲压模中设置有多条冷却管道，所述多条冷却管道位于不同的位置，每条冷却管道的开关状态可以被单独控制，每条冷却管道中的冷却水流速可以被单独控制，每条冷却管道中的冷却水温度可以被单独控制。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述冷却水分布信息、冷却水流速信息和冷却水温度信息控制所述第二冷冲压模具的不同位置的冷却水分布、冷却水流速和冷却水温度，包括：
基于所述冷却水分布信息，分别控制所述第二冷冲压模中的每条冷却管道的开关状态；
基于所述冷却水流速信息，分别控制所述第二冷冲压模中的每条冷却管道中的冷却水流速；
基于所述冷却水温度信息，分别控制所述第二冷冲压模中的每条冷却管道中的冷却水温度。
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高强度钢板热成形本构理论与实验分析;马宁等;《力学学报》;20110331(第02期);第346-354页 *

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