CN113859370A - 一种超高强钢热成形地板纵梁和模具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超高强钢热成形地板纵梁及模具，包括：纵梁部分；翻边部分，外翻设置于纵梁部分沿纵长方向的至少一端，且具有背离纵梁部分的翻边面；通过翻边部分将纵梁的两端与地板总成中的其他零件进行配合和连接，既提高了纵梁整体的结构强度，又减少了零件数量。模具包括本体成形模具和翻边模具本体成形模具用于将其中一部分的板料形成纵梁部分；本体成形模具和翻边模具的其中一者能够相对另一者沿第一方向升降，至其余伸出本体成形模具的部分板料外翻形成与纵梁部分的纵长方向垂直的翻边部分。通过上述模具，板料能够在同一套模具内同时完成纵梁部分和翻边部分的成形与保压淬火，避免了淬火后零件的屈服强度过高，后续难以加工成形的问题。

Description

一种超高强钢热成形地板纵梁和模具

技术领域

本发明涉及汽车零部件技术领域，特别涉及一种超高强钢热成形地板纵梁及模具。

背景技术

随着国家对轻量化、节能减排以及碰撞安全性要求的日益提高，超高强度钢在汽车制造中获得了更多的应用。

现有汽车地板纵梁常使用强度较低的低碳钢板，并通过使用多层零件的方式提高结构的强度和刚度，这种方式往往造成汽车的重量大幅增加，而且焊点的数量也相应增多。由于纵梁的两端均需要与地板总成中的其他零件进行配合和连接，因此在传统结构中往往会单独设计两个端头零件，将端头的一侧和纵梁焊接在一起，另一侧和其他零件进行连接，这样会使零件数量以及相应的模具数量增多，如果能够将端头和纵梁设计成一体结构，那么将减少零件的数量，而且整体纵梁的结构强度更高。

在传统的冷冲压过程中，梁类件端部一体式翻边结构往往需要在主体成形完成之后额外增加翻边工序，但是在热成形工艺中，淬火后零件的屈服强度会达到1200MPa以上，后序难以再加工成形，因此需要在同一热成形工序内完成纵梁主体的成形和端部一体式翻边成形。

发明内容

基于此，有必要针对热成形工艺中，淬火后零件的屈服强度会达到1200MPa以上，后序难以再加工成形的问题，提供一种改善上述缺陷的超高强钢热成形地板纵梁及模具。

一种超高强钢热成形地板纵梁，包括：

纵梁部分；及

翻边部分，与所述纵梁部分共同组成所述超高强钢热成形地板纵梁；所述翻边部分外翻设置于所述纵梁部分沿纵长方向的至少一端，且具有背离所述纵梁部分的翻边面；

其中，所述翻边面与所述纵梁部分的纵长方向相交。

在其中一个实施例中，所述翻边部分包括多个，所述多个翻边部分外翻设置于所述纵梁部分纵长方向的相同一端。

在其中一个实施例中，所述翻边面与所述纵梁部分的纵长方向呈一预设角度，所述预设角度为45°至90°。

在其中一个实施例中，所述超高强钢热成形地板纵梁为钢板热冲压成形件。

一种模具，用于将板料制造成如上任一项所述的超高强钢热成形地板纵梁，包括：本体成形模具和翻边模具；

所述本体成形模具用于将其中一部分的所述板料形成所述纵梁部分；

所述翻边模具设置在所述纵梁部分纵长方向的一端；

其中，所述本体成形模具和所述翻边模具的其中一者能够相对另一者沿第一方向升降，所述翻边模具能够与所述板料相抵触并将另一部分的所述板料外翻形成所述翻边部分；

其中，所述第一方向与所述纵梁部分的纵长方向垂直。

在其中一个实施例中，所述翻边模具受控在所述第一方向相对所述本体成形模具升降。

在其中一个实施例中，所述翻边模具包括第一挤压部，所述第一挤压部面向所述本体成形模具的表面具有第一挤压面，所述第一挤压面与所述纵梁部分的纵长方向垂直。

在其中一个实施例中，所述翻边模具包括两个第二挤压部，所述两个第二挤压部沿第二方向分别位于所述第一挤压部的两端；

每个所述第二挤压部面向所述本体成形模具的表面具有第二挤压面，所述第二挤压面与所述第一挤压面共面；

其中，所述第二方向与所述第一方向及所述纵梁部分的纵长方向均垂直。

在其中一个实施例中，所述本体成形模具包括沿所述第一方向间隔布设且与所述纵梁部分相适配的凸模和凹模，所述凸模与所述凹模之间用于形成所述纵梁部分，所述凸模和所述凹模的其中一者能够相对另一者靠近或远离。

在其中一个实施例中，所述凹模靠近所述翻边模具的一端具有成形面，所述成形面能够与伸出所述本体成形模具的部分所述板料背离所述翻边模具的一侧相抵靠。

上述超高强钢热成形地板纵梁，在纵梁部分沿纵长方向的至少一端上设置有翻边部分，通过翻边部分将纵梁的两端与地板总成中的其他零件进行配合和连接，既提高了纵梁整体的结构强度，又减少了零件数量。

上述模具，通过翻边模具配合本体成形模具，板料能够在同一套模具内同时完成纵梁部分和翻边部分的成形与保压淬火，避免了淬火后零件的屈服强度过高，后续难以加工成形的问题。

附图说明

图1为本发明一实施例中超高强钢热成形地板纵梁的结构示意图；

图2为图1中超高强钢热成形地板纵梁部分的剖视图；

图3为本发明一实施例中翻边部分的结构示意图；

图4为本发明另一实施例中翻边部分的结构示意图；

图5为本发明一实施例中模具的结构示意图；

图6为图5中翻边模具的剖视图。

纵梁部分10；第一纵梁部12；第二纵梁部13；翼板14；腹板15；

翻边部分20；翻边面21；

本体成形模具30；凸模32；压边圈33；凹模34；压料板35；成形面36；

翻边模具40；第一挤压部41；第二挤压部42。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参阅图1，本发明实施例第一方面提供的一种超高强钢热成形地板纵梁，包括：纵梁部分10和翻边部分20。

翻边部分20外翻设置于纵梁部分10沿纵长方向的至少一端，通过翻边部分20将纵梁的两端与地板总成中的其他零件进行配合和连接。如此，既提高了纵梁整体的结构强度，又减少了零件数量。

进一步地，翻边部分20具有背离纵梁部分10的翻边面21，翻边面21与纵梁部分10的纵长方向相交。翻边面21用于与车辆地板总成的其他零件进行配合和连接。需要说明的是，翻边面21与纵梁部分10的纵长方向相交的意思是，翻边面21与纵梁部分10的纵长方向呈一预设角度，该预设角度为45°至90°。

本发明的实施例中，纵梁部分10具有相互连接的第一纵梁部12和第二纵梁部13。第一纵梁部12和第二纵梁部13可以是两张厚度不同的板料拼焊完成后为同一零件冲压而成，也可以是一张轧制不等厚板料直接热成形。可选地，板料厚度t变化范围为1.0mm-6.0mm。通过将不同厚度的第一纵梁部12和第二纵梁部13设计成一个整体零件，并应用超高强钢材料进行一体化热成形，使纵梁的强度得到了大幅提升，从而降低了车身重量，实现了轻量化，

在一些实施例中，参阅图2，纵梁部分10的总长度为500mm-3000mm，第一纵梁部12和第二纵梁部13的截面深度h均为20mm-200mm，第一纵梁部12和第二纵梁部13的侧壁拔模角ɑ均为0°-20°，第一纵梁部12和第二纵梁部13的侧壁与底面之间的内圆角R均为1.0mm-15mm、侧壁与法兰之间的内圆角r均为1.0mm-15mm。

本发明的实施例中，翻边部分20包括多个，多个翻边部分20外翻设置于纵梁部分10纵长方向的相同一端。

具体到实施例中，纵梁部分10的一端设置有三个翻边部分20，参阅图4，其中一个翻边部分20连接于腹板15上，并与腹板15呈预设角度。其余两个翻边部分20分别连接于两个翼板14上，每一翻边部分20均与对应的翼板14呈预设角度。在其他实施例中，纵梁部分10的一端还可以只设置有两个翻边部分20，参阅图3，两个翻边部分20分别连接于两个翼板14上，每一翻边部分20均与对应的翼板14呈预设角度。

可以知道的是，在实际使用的过程中，可以根据纵梁与地板组件的连接方式不同，选择在纵梁部分10的端部设置两个或三个翻边部分20。例如，参阅图1，纵梁部分10一端设置有三个翻边部分20，另一端设置有两个翻边部分20。

进一步地，全部翻边面21通过下述翻边模具40外翻成形。

本发明实施例第二方面提供一种模具，用于将板料制造成如上的超高强钢热成形地板纵梁，模具包括本体成形模具30和翻边模具40。本体成形模具30将其中一部分的板料形成纵梁部分10。翻边模具40设置在纵梁部分10纵长方向上的一端，本体成形模具30和翻边模具40的其中一者能够相对另一者沿第一方向升降，以使翻边模具40能够与板料相接触并将另一部分的板料外翻形成翻边部分40。具体地，翻边模具40在运动的过程中能够运动至抵靠板料伸出本体成形模具30的部分，并将板料该部分外翻以形成与纵梁部分10的纵长方向呈预设角度的翻边部分20。如此，上述模具通过本体成形模具30将板料的中部冲压形成纵梁部分10，再通过翻边模具40来将板料的两端外翻以形成翻边部分20，从而完成上述超高强钢热成形地板纵梁的成形。

其中，第一方向与纵梁部分10的纵长方向垂直。具体到图6的实施例中，第一方向为上下方向，下述第二方向为左右方向。

本发明的实施例中，为了使得翻边模具40能够将板料外翻形成翻边部分，翻边模具40受控在第一方向相对本体成形模具30升降，当翻边模具40抵靠伸出本体成形模具30的板料时，板料在翻边模具40的带动下，逐渐朝向本体成形模具30折弯，直至伸出本体成形模具30的板料完全折弯在翻边模具40与本体成形模具30之间，形成翻边部分20。

需要说明的是，模具可以采用本体成形模具30不动，翻边模具40受控在第一方向运动相对本体成形模具30升降的方式，也可以采用翻边模具40不动，本体成形模具30整体受控在第一方向运动相对翻边模具40升降的方式，只要本体成形模具30与翻边模具40发生相对运动即可，在此不做限定。

在一些实施例中，超高强钢热成形地板纵梁为钢板热冲压成形件，对于热压成形的纵梁部分10和翻边部分20，需要在同一热成形工序内完成纵梁部分10的成形和翻边部分20的翻边成形。原因如下，在传统的冷冲压过程中，梁类件端部一体式翻边结构往往需要在主体成形完成之后额外增加翻边工序，但是在纵梁部分10和翻边部分20的热成形过程中，纵梁淬火后零件的屈服强度会达到1200MPa以上，后序难以再加工成形。因此，需要在同一热成形工序内完成纵梁部分10的成形和翻边部分20的翻边成形。

具体地，在超高强钢热成形地板纵梁成形开始之前，对拼焊或轧制的板料进行加热至930℃后保温2min-5min，之后将高温的板料迅速转移到模具中，板料的中部在本体成形模具30上冲压形成纵梁部分10。此时板料伸出本体成形模具40的部分仍旧处于高温状态，翻边模具40上升以朝向板料伸出本体成形模具40的部分靠近，并最终与板料相接触，使板料的能够朝向本体成形模具30外翻，最终在翻边位上形成翻边部分20。上述模具，通过翻边模具40配合本体成形模具30，板料能够在同一套模具内同时完成纵梁部分10和翻边部分20的成形与保压淬火，避免了淬火后零件的屈服强度过高，后续难以加工成形的问题。

在一些实施例中，为了将板料冲压形成槽型的纵梁部分10，本体成形模具30包括与纵梁部分10相适配的凸模32和凹模34，凸模32与凹模34之间用于冲压纵梁部分10。凸模32和凹模34的其中一者能够相对另一者靠近或远离，通过凸模32和凹模34的相对运动，将板料冲压形成纵梁部分10。

具体到实施例中，本体成形模具30还包括压料板35和压边圈33。在板料成形之前，压料板35靠氮气弹簧顶出，压边圈33靠压机下液压垫顶出，当加热保温后的板料放到模具上后，压料板35首先与板料接触并与凸模32一起压住板料，之后凹模34和压边圈33闭合并一起向下运动，直至凹模34的行程结束，完成纵梁部分10的热冲压。

进一步地，凹模34和压料板35靠近所述翻边模具40的一端具有成形面36，成形面36能够与伸出本体成形模具30的部分板料背离翻边模具40的一侧相抵靠。也就是说，伸出本体成形模具30的部分板料被翻边模具40压紧在成形面36上，使得翻边部分20的成形效果更好，避免翻边部分20在外翻成型之后产生回弹的现象。

在一些实施例中，翻边模具40包括第一挤压部41，第一挤压部41面向本体成形模具30的表面具有第一挤压面，第一挤压面与纵梁部分10的纵长方向垂直。当纵梁部分10在凸模32与凹模34之间冲压完成之后，第一挤压部41用于抵靠板料与腹板15相连的部分，以将板料与腹板15相连的部分朝向本体成形模具30弯曲。具体地，随着翻边模具40的上升，第一挤压部41会与伸出冲压完成的腹板15的板料抵触，并使得板料弯曲，直至第一挤压面与板料背离本体成形模具30的表面完全贴合。如此，板料与腹板15相连的部分便形成与腹板相连的翻边部分20，背离本体成形模具30的表面便形成翻边部分20上的翻边面21。

具体到实施例中，翻边模具40包括两个第二挤压部42，两个第二挤压部42沿第二方向分别位于第一挤压部41的两端。每个第二挤压部42面向本体成形模具30的表面具有第二挤压面，第二挤压面与第一挤压面共面。其中，所述第二方向与所述第一方向及所述纵梁部分10的纵长方向均垂直。当翻边部分20是固定在两个翼板14上的时候，参阅图3，此时两个翼板14上翻边部分20是无法通过第一挤压部41折弯，需要通过第二挤压部42与板料的抵触，将板料与翼板14相连的部分折弯形成翻边部分20。

进一步地，第一挤压部41位于两个翼板14之间，也就是说第一挤压部41的宽度小于纵梁部分10的宽度，如此第二挤压部42才能够伸入到从两个翼板14上伸出的板料之间，将从两个翼板14上伸出的板料弯折成翻边部分20。

更进一步地，参阅图6，翻边模具40包括上段、中段和下端，上段的顶部形成有第一挤压部，中段形成有两个第二挤压部42.为了使得翻边块44能够更好地折弯板料，上段与顶面之间的角度θ不大于纵梁部分10的侧壁拔模角α，上段与中段之间的角度γ大于纵梁部分10侧壁拔模角α但不大于45°。

以下结合图5来对本发明实施例中通过模具生产纵梁的生产过程进行说明：

首先，将拼焊或轧制的板料进行加热至930℃后保温2min-5min，并将高温的板料迅速转移到模具中。

当加热保温后的板料放到模具上后，压料板35靠氮气弹簧顶出，压边圈33靠压机下液压垫顶出，当加热保温后的板料放到模具上后，压料板35首先与板料接触并与凸模32一起压住板料，之后凹模34和压边圈33闭合并一起向下运动，直至凹模34的行程结束，完成纵梁部分10冲压。

然后，翻边模具40在液压缸的驱动下迅速上升并与板料相互抵接，第一挤压部41会与伸出冲压完成的腹板15的板料抵触，并使得板料弯曲，直至第一挤压面与板料背离本体成形模具30的表面完全贴合。如此，板料与腹板15相连的部分便形成与腹板相连的翻边部分20，背离本体成形模具30的表面便形成翻边部分20上的翻边面21。同时，第二挤压部42与板料的抵触，将板料与翼板14相连的部分折弯形成翻边部分20。

当纵梁部分10和翻边部分20均成形之后，模具保持闭合状态10s，以完成超高强钢热成形地板纵梁的成形与保压淬火。

最后，翻边模具40、凹模34及压料板35回归至初始位置，将成型后的纵梁取出后冷却至室温进而完成激光切割、抛丸等工序。

上述超高强钢热成形地板纵梁具有以下优点：

在纵梁部分沿纵长方向的至少一端上设置有翻边部分，通过翻边部分将纵梁的两端与地板总成中的其他零件进行配合和连接，既提高了纵梁整体的结构强度，又减少了零件数量。

上述模具具有以下优点：

通过翻边模具配合本体成形模具，板料能够在同一套模具内同时完成纵梁部分和翻边部分的成形与保压淬火，避免了淬火后零件的屈服强度过高，后续难以加工成形的问题。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种超高强钢热成形地板纵梁，其特征在于，所述超高强钢热成形地板纵梁包括：

纵梁部分(10)；及

翻边部分(20)，与所述纵梁部分(10)共同组成所述超高强钢热成形地板纵梁；所述翻边部分(20)外翻设置于所述纵梁部分(10)沿纵长方向的至少一端，且具有背离所述纵梁部分(10)的翻边面(21)；

其中，所述翻边面(21)与所述纵梁部分(10)的纵长方向相交。

2.根据权利要求1所述的超高强钢热成形地板纵梁，其特征在于，所述翻边部分(20)包括多个，所述多个翻边部分(20)外翻设置于所述纵梁部分(10)纵长方向的相同一端。

3.根据权利要求2所述的超高强钢热成形地板纵梁，其特征在于，所述翻边面(21)与所述纵梁部分(10)的纵长方向呈一预设角度，所述预设角度为45°至90°。

4.根据权利要求1所述的超高强钢热成形地板纵梁，其特征在于，所述超高强钢热成形地板纵梁为钢板热冲压成形件。

5.一种模具，用于将板料制造成如权利要求1-4任一项所述的超高强钢热成形地板纵梁，其特征在于，包括：本体成形模具(30)和翻边模具(40)；

所述本体成形模具(30)用于将其中一部分的所述板料形成所述纵梁部分(10)；

所述翻边模具(40)设置在所述纵梁部分(10)纵长方向的一端；

其中，所述本体成形模具(30)和所述翻边模具(40)的其中一者能够相对另一者沿第一方向升降，以使所述翻边模具(40)能够与所述板料相抵触并将另一部分的所述板料外翻形成所述翻边部分(20)；

其中，所述第一方向与所述纵梁部分(10)的纵长方向垂直。

6.根据权利要求5所述的模具，其特征在于，所述翻边模具(40)受控在所述第一方向相对所述本体成形模具(30)升降。

7.根据权利要求5所述的模具，其特征在于，所述翻边模具(40)包括第一挤压部(41)，所述第一挤压部(41)面向所述本体成形模具(30)的表面具有第一挤压面，所述第一挤压面与所述纵梁部分(10)的纵长方向垂直。

8.根据权利要求7所述的模具，其特征在于，所述翻边模具(40)包括两个第二挤压部(42)，所述两个第二挤压部(42)沿第二方向分别位于所述第一挤压部(41)的两端；

每个所述第二挤压部(42)面向所述本体成形模具(30)的表面具有第二挤压面，所述第二挤压面与所述第一挤压面共面；

其中，所述第二方向与所述第一方向及所述纵梁部分(10)的纵长方向均垂直。

9.根据权利要求5所述的模具，其特征在于，所述本体成形模具(30)包括沿所述第一方向间隔布设且与所述纵梁部分(10)相适配的凸模(32)和凹模(34)，所述凸模(32)与所述凹模(34)之间用于形成所述纵梁部分(10)，所述凸模(32)和所述凹模(34)的其中一者能够相对另一者靠近或远离。

10.根据权利要求9所述的模具，其特征在于，所述凹模(34)靠近所述翻边模具(40)的一端具有成形面(36)，所述成形面(36)能够与伸出所述本体成形模具(30)的部分所述板料背离所述翻边模具(40)的一侧相抵靠。

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