專利名稱：一種汽車零件用高強鋼板熱沖壓模具的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種汽車零件用高強鋼板熱沖壓模具，屬于熱沖壓成形技術領域。
背景技術：
進入21世紀以來，由于世界經濟和社會的發展以及國民生活水平的提高，對于汽車節能、舒適以及安全性的要求也越來越高。面對這一現狀，各汽車制造廠商著眼于可持續發展戰略，紛紛利用汽車輕量化技術來實現節能減排。然而，要實現汽車的輕量化，除了可以優化設計汽車車身結構，還可以采用輕量化材料制造汽車車體構件。高強度和超高強度鋼板以其質輕、強度高、價格低廉等特點成為汽車輕量化的最主要手段之一。與普通鋼板相t匕，高強度鋼板具有較高的屈服強度和抗拉強度，滿足了提高汽車安全性能及碰撞性能的要求，但其硬化指數、厚向異性指數以及延伸率卻比較低，使其成形精度相對普通鋼板而言低很多，且隨著強度的升高，高強鋼板在傳統冷沖壓工藝條件下的成 形愈加困難，進而造成成形過程中板料的起皺、開裂、回彈、尺寸難以控制等不良問題，同時模具磨損較為嚴重，大大降低了模具使用壽命。因此，原有的冷沖壓成形工藝已無法滿足汽車工業對技術和生產發展的需求，進而催生出一種新型的針對高強鋼板的成形技術——熱沖壓成形技術。該技術是將高強鋼板加熱到高溫下某一溫度，使其充分奧氏體化，再迅速轉移到熱沖壓模具中，利用板料在高溫狀態下延展性與塑性增加、屈服強度下降的特點進行快速成形，與此同時，利用模具內設置的冷卻系統實現對板料的快速淬火冷卻，進而獲得具有均勻馬氏體組織，形狀尺寸精度好，強度在1500MPa以上的超高強度零件。與傳統的冷沖壓技術相比，熱沖壓成形技術是一種實現板料成形和淬火冷卻相結合的復雜成形技術。為得到成形性能好、形狀尺寸精度好、回彈小的成形件，在熱沖壓工藝的淬火冷卻階段需要實現板料從奧氏體到馬氏體的組織轉變，這種相變轉換的均勻程度與冷卻效果的優劣程度有直接關系。因此，熱沖壓模具在具備滿足零件成形需要的同時，還應具備優良的冷卻能力。熱沖壓模具的冷卻系統是根據產品的形狀在模具凸、凹模型面以下一定厚度處設計相應的冷卻管道，在冷卻管道中通入循環冷卻劑來冷卻模具凸、凹模型面，從而冷卻成形件，實現對成形件的淬火。傳統的冷卻管道為直線結構，利用鉆床打孔加工，易于實現，但是，由于直線結構的冷卻管道無法跟隨產品形狀的復雜變化而變化，因而，對凸、凹模型面表面溫度的控制力較弱，冷卻效率低，也就無法保證產品在成型過程中冷卻快速均勻。要實現對模具進行快速冷卻，從而保證模具能對成型過程中的板料進行快速冷卻，冷卻管道的設計和布置應當隨著產品形狀的變化而變化，即隨形設計，這樣，冷卻管道將不再是直線結構，而是彎曲變化的結構。此時，傳統的鉆削工藝將無法加工彎曲變化的冷卻管道，于是模具被設計成鑲拼結構。將設計好的帶隨形冷卻管道結構的模具凸、凹模根據冷卻管道的空間結構劃分成不同的加工塊，每個加工塊中的管道為直線結構，然后分別通過銑削、鉆削工藝加工出各個加工塊，再以一定的技術組合，最終得到所設計的凸、凹模。采用鑲拼結構使得模具設計制造復雜，難度加大，成本增加，周期延長。在實際應用中，由于模具的冷卻管道也采用鑲拼結構，如果沒有采取有效的防滲漏處理，在成形過程中，模具鑲塊受成形力的作用發生位移變化，容易導致冷卻管道也發生位移變化而使冷卻劑滲漏，從而損害模具的使用壽命和模具強度。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種汽車零件用高強鋼板熱沖壓模具，根據橫截面為U型或近似為U型，且橫向、或縱向、或橫縱向均帶有彎曲型面的汽車零件，通過在凸模體、凹模體和壓邊圈中設計和制造隨形冷卻管道，以克服上述現有熱沖壓模具的缺陷。一種汽車零件用高強鋼板熱沖壓模具，所述的模具結合附圖主要包括凸模體(凸模I、凸模連接固定板2)、凹模體(凹模3、凹模連接固定板4)、壓邊圈板5 (I)和板5 (2)、冷卻管道6、聯接裝置7、定位裝置8、U型連接軟管9、管接頭10。所述的模具各零件之間的關系如下凸模I、凹模3是主要的工作零件，用于成形制品，其表面形狀與零件形狀保持一 致；凸模連接固定板2通過聯接裝置7連接固定凸模I構成凸模體，并可與模座相連成一整體，凹模連接固定板4通過聯接裝置7連接固定凹模3構成凹模體，并可與模座相連成一整體；壓邊圈板5(1)和板5(2)通過聯接裝置7相連成一整體，用于壓料防止制件邊緣起皺，并限制板料流入凹模3的速度；在凸模I與凸模連接固定板2之間，凹模3與凹模連接固定板4之間，壓邊圈板5⑴和板5⑵之間都置入冷卻管道6 ;凸模I與凸模連接固定板2，凹模3與凹模連接固定板4，壓邊圈板5 (I)和板5 (2)通過定位裝置8保證連接位置準確且所置入的冷卻管道6不發生錯位；冷卻管道6通過U型連接軟管9和管接頭10外接總冷卻管路。所述的凸模I、凸模連接固定板2、凹模3、凹模連接固定板4、壓邊圈板5(1)和板5 (2)應分別制造，可通過銑削、磨削來加工，凸模I和壓邊圈5應在凹模3圓角處分開，并且在凸模I與凸模連接固定板2相結合的兩表面、凹模3與凹模連接固定板4相結合的兩表面、壓邊圈板5 (I)和板5 (2)相結合的兩表面上都加工出用于固定冷卻管道6的凹槽。在凸模I、凸模連接固定板2、凹模3、凹模連接固定板4、壓邊圈板5(1)和板5(2)上都加工出用于連接的安裝孔，用于定位的定位孔。所述的凸模I與凸模連接固定板2相結合的兩表面、凹模3與凹模連接固定板4相結合的兩表面為了保證冷卻管道6能夠固定平穩，可以不與零件形狀保持一致。所述的安裝孔的數量可根據零件的長度均勻分配，所述的定位孔的數量為兩個。所述的聯接裝置7為內六角螺栓。所述的冷卻管道6是隨著零件形狀趨勢，將銅管切割、彎曲、焊接或螺紋聯接成沿零件橫截面方向等距均勻并聯排布的組合式隨形冷卻管道。所述的冷卻管道6均有四個管道ロ，將ー側的兩個管道ロ用U型連接軟管9相連，另ー側的兩個管道ロ安裝管接頭10作為冷卻劑的入口和出ロ來外接總冷卻管路形成冷卻閉合回路。所述的定位裝置8為定位銷。本發明所述的熱沖壓模具與現有熱沖壓模具相比，具有以下優點(I)凸模、凹模及其連接固定板，壓邊圈均分別加工制造。這樣，凸模、凹摸、壓邊圈可選擇性能較好的模具材料，連接固定板可選擇性能較低、價格較便宜的普通鋼，提高了模具壽命，降低了模具成本，方便了凸模、凹模、壓邊圈等易損耗零件的維護和更換。(2)采用獨特結構的冷卻系統。在凸模與凸模連接固定板相結合的兩表面、凹模與凹模連接固定板相結合的兩表面、壓邊圈相結合的兩表面上加工出用于固定冷卻管道的凹槽，使冷卻管道與凸模、凹模型面的距離盡量保持一致，以達到均勻冷卻的目的。(3)冷卻系統設計更合理。冷卻系統采用隨形設計，所用的空間彎曲的隨形冷卻管道可采用銅管單獨制造，并將冷卻管道定位固定于凸模體、凹模體及壓邊圈內的凹槽中，且無需采用密封塞及密封條即可防止冷卻劑泄漏現象的發生，簡單方便易操作。(4)模具結構穩定可靠。凸模、凹模及其連接固定板，壓邊圈均采用內六角螺栓和定位銷進行聯接定位，保證了模具工作過程中的穩定性。本發明所述的一種汽車零件用高強鋼板熱沖壓模具，結構簡單緊湊，可靠實用，維護方便，可確保零件在沖壓過程中能夠均勻快速冷卻，且有利于提高熱沖壓模具的工作穩定性和使用壽命。


圖I為本發明所涉及的U型汽車零件示意圖。圖2為本發明所涉及的模具結構示意圖。圖3為本發明所涉及的凸模體結構及安裝示意圖。圖4為本發明所涉及的壓邊圈結構及安裝示意圖。圖5為本發明所涉及的凹模體結構及安裝示意圖。圖中1.凸模；2.凸模連接固定板；3.凹模；4.凹模連接固定板；5(1).壓邊圈板；5(2).壓邊圈板；6.冷卻管道；7.內六角螺栓；8.定位銷；9. U型連接軟管；10.管接頭。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明的具體實施方式
做進一步描述。需要指出的是，實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。在附圖中，相同的標號代表相同的部件。如圖I所示，選擇橫截面為U型且橫縱向均帶有彎曲型面的汽車零件為例。如圖2所示，U型汽車零件的熱沖壓模具，包括凸模體(凸模I、凸模連接固定板2)、凹模體(凹模3、凹模連接固定板4)、壓邊圈板5 (I)和板5 (2)、冷卻管道6、聯接裝置7、定位裝置8、U型連接軟管9、管接頭10。如圖3所示，所述的凸模體為凸模I、凸模連接固定板2、冷卻管道6、聯接裝置7、定位裝置8、U型連接軟管9、管接頭10構成。凸模I為主要工作零件，用于成形制品的工作表面按照零件形狀進行加工。凸模I與凸模連接固定板2相結合的兩表面也可按照零件形狀進行加工，同時加工出用于固定冷卻管道6的凹槽，用于連接的安裝孔，用于定位的定位孔。冷卻管道6按照零件形狀趨勢，將銅管切割、彎曲、焊接聯成沿橫截面方向等距均勻并聯排布的組合式隨形冷卻管道，并內置于凸模連接固定板2的凹槽中。將凸模I安裝到凸模連接固定板2上，利用定位裝置8 (定位銷)準確定位，利用聯接裝置7 (內六角螺栓)連接緊固。將冷卻管道6 —側的兩個管道口用U型連接軟管9相連，另一側的兩個管道口安裝管接頭10作為冷卻劑的入口和出口，外接總冷卻管路形成冷卻閉合回路。
如圖4所示，所述的壓邊圈為壓邊圈板5⑴和板5⑵、冷卻管道6、聯接裝置7、定位裝置8、U型連接軟管9、管接頭10構成。壓邊圈5用于壓料防止制件邊緣起皺，并限制板料流入凹模3的速度。壓邊圈板5(1)和板5(2)可按照制件法蘭邊緣的形狀進行加工，同時在板5(1)和板5(2)相結合的兩表面加工出用于固定冷卻管道6的凹槽，用于連接的安裝孔，用于定位的定位孔。壓邊圈5和凸模I應在凹模3圓角處分開，避開拐角成形困難部位。冷卻管道6按照制件法蘭邊緣形狀，將銅管切割、彎曲、焊接聯成等距均勻并聯排布的組合式隨形冷卻管道，井內置于壓邊圈板5(1)的凹槽中。將壓邊圈板5(2)安裝到壓邊圈板5 (I)上，利用定位裝置8 (定位銷)準確定位，利用聯接裝置7 (內六角螺栓)連接緊固。將冷卻管道6 —側的兩個管道ロ用U型連接軟管9相連，另ー側的兩個管道ロ安裝管接頭10作為冷卻劑的入口和出口，外接總冷卻管路形成冷卻閉合回路。如圖5所示，所述的凹模體為凹模3、凹模連接固定板4、冷卻管道6、聯接裝置7、定位裝置8、U型連接軟管9、管接頭10構成。凹模3為主要工作零件，用于成形制品的エ 作表面按照零件形狀進行加工。凹模3與凹模連接固定板4相結合的兩表面也可按照零件形狀進行加工，同時加工出用于固定冷卻管道6的凹槽，用于連接的安裝孔，用于定位的定位孔。冷卻管道6按照零件形狀趨勢，將銅管切割、彎曲、焊接聯成沿橫截面方向等距均勻并聯排布的組合式隨形冷卻管道，井內置于凹模連接固定板4的凹槽中。將凹模3安裝到凹模連接固定板4上，利用定位裝置8 (定位銷)準確定位，利用聯接裝置7 (內六角螺栓)連接緊固。將冷卻管道6 —側的兩個管道ロ用U型連接軟管9相連，另ー側的兩個管道ロ安裝管接頭10作為冷卻劑的入口和出口，外接總冷卻管路形成冷卻閉合回路。模具的工作過程如下凹模體通過凹模連接固定板與上模座相連，并連接到壓カ機的滑塊上。凸模體通過凸模連接固定板與下模座相連，并固定到壓カ機的工作臺上。將板料加熱到奧氏體化溫度并保溫一段時間后快速移動放置于壓邊圈上一壓カ機滑塊帶動凹模體下行將板料壓住到壓邊圈上一凹模體與壓邊圈帶著板料繼續下行直至凸模體完成沖壓成形一通冷卻劑進行冷卻淬火一板料達到要求溫度后停止通冷卻剤一壓カ機滑塊帶動凹模體上行一壓カ機工作臺內的頂桿推動壓邊圈上行將制件從凸模體上脫出一取下制件一進行下一次沖壓。
權利要求
1.一種汽車零件用高強鋼板熱沖壓模具，其特征在于，所述的汽車零件主要是指橫截面為U型或近似為U型，且橫向，或縱向，或橫縱向均帶有彎曲型面的零件。
2.一種汽車零件用高強鋼板熱沖壓模具，其特征在于，所述的模具主要包括凸模體(凸模I、凸模連接固定板2)、凹模體(凹模3、凹模連接固定板4)、壓邊圈板5(1)和板5 (2)、冷卻管道6、聯接裝置7、定位裝置8、U型連接軟管9、管接頭10。所述模具各零件之間的關系如下凸模I、凹模3是主要的工作零件，用于成形制品，其表面形狀與零件形狀保持一致；凸模連接固定板2通過聯接裝置7連接固定凸模I構成凸模體，并可與模座相連成一整體，凹模連接固定板4通過聯接裝置7連接固定凹模3構成凹模體，并可與模座相連成一整體；壓邊圈板5 (I)和板5 (2)通過聯接裝置7相連成一整體，用于壓料防止制件邊緣起皺，并限制板料流入凹模3的速度；在凸模I與凸模連接固定板2之間，凹模3與凹模連接固定板4之間，壓邊圈板5(1)和板5(2)之間都置入冷卻管道6;凸模I與凸模連接固定板2，凹模3與凹模連接固定板4，壓邊圈板5 (I)和板5 (2)通過定位裝置8保證連接位置準確且所置入的冷卻管道6不發生錯位；冷卻管道6通過U型連接軟管9和管接頭10外接總冷卻管路。
3.根據權利要求2所述的ー種汽車零件用高強鋼板熱沖壓模具，其特征在于，所述的凸模I、凸模連接固定板2、凹模3、凹模連接固定板4、壓邊圈板5(1)和板5(2)應分別制造，可通過銑削、磨削來加工，凸模I和壓邊圈5應在凹模3圓角處分開，并且在凸模I與凸模連接固定板2相結合的兩表面、凹模3與凹模連接固定板4相結合的兩表面、壓邊圈板5 (I)和板5(2)相結合的兩表面上都加工出用于固定冷卻管道6的凹槽。在凸模I、凸模連接固定板2、凹模3、凹模連接固定板4、壓邊圈板5(1)和板5(2)上都加工出用于連接的安裝孔，用于定位的定位孔。
4.根據權利要求3所述的ー種汽車零件用高強鋼板熱沖壓模具，其特征在于，所述的凸模I與凸模連接固定板2相結合的兩表面、凹模3與凹模連接固定板4相結合的兩表面為了保證冷卻管道6能夠固定平穩，可以不與零件形狀保持一致。
5.根據權利要求3所述的ー種汽車零件用高強鋼板熱沖壓模具，其特征在于，所述的安裝孔的數量可根據零件的長度均勻分配，所述的定位孔的數量為兩個。
6.根據權利要求2所述的ー種汽車零件用高強鋼板熱沖壓模具，其特征在于，所述的聯接裝置7為內六角螺栓。
7.根據權利要求2所述的ー種汽車零件用高強鋼板熱沖壓模具，其特征在于，所述的冷卻管道6是隨著零件形狀趨勢，將銅管切割、彎曲、焊接或螺紋聯接成沿零件橫截面方向等距均勻并聯排布的組合式隨形冷卻管道。
8.根據權利要求2所述的ー種汽車零件用高強鋼板熱沖壓模具，其特征在于，所述的冷卻管道6均有四個管道ロ，將ー側的兩個管道ロ用U型連接軟管9相連，另ー側的兩個管道ロ安裝管接頭10作為冷卻劑的入口和出ロ來外接總冷卻管路形成冷卻閉合回路。
9.根據權利要求2所述的ー種汽車零件用高強鋼板熱沖壓模具，其特征在于，所述的定位裝置8為定位銷。
全文摘要
本發明所述的一種汽車零件用高強鋼板熱沖壓模具，主要由凸模體(凸模、凸模連接固定板)、凹模體(凹模、凹模連接固定板)、壓邊圈、冷卻管道、聯接裝置、定位裝置、U型連接軟管、管接頭所構成。所述的凸模、凸模連接固定板、凹模、凹模連接固定板、壓邊圈應分別制造，并加工出用于固定冷卻管道的凹槽。所述的冷卻管道采用銅管制作成與零件形狀趨勢一致的隨形冷卻管道，并置于凸模體、凹模體以及壓邊圈內的凹槽中，通過U型連接軟管和管接頭外接總冷卻管路形成冷卻閉合回路。本發明的熱沖壓模具，結構簡單緊湊，可靠實用，維護方便，可確保零件在沖壓過程中能夠均勻快速冷卻，且有利于提高熱沖壓模具的工作穩定性和使用壽命。
文檔編號B21D37/16GK102814403SQ201210303460
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月24日 優先權日2012年8月24日
發明者段磊, 門長峰, 喬小燕, 于強, 韓敬華, 張洋, 杜文文 申請人:天津職業技術師范大學