毛坯成型和切边用的热冲压加工方法以及模具装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及热冲压加工方法以及模具装置，更具体地，涉及同时实现毛坯成型和切边的热冲压加工方法以及模具装置。
【背景技术】
[0002]为了轻量化以及提高碰撞安全性，车体上使用热冲压成型后拉伸强度为1.3GPa以上的热冲压构件。热冲压工艺是将加热至850?950°C左右的硼钢迅速转移到模具中后，在钢板被冷却之前进行加压成型并在模具中进行急冷的加工方法。若采用该加工方法，则材料具有比加工之前高出3?5倍左右的强度。由于具有类似于淬火的热处理效果，因此其强度得以提高。
[0003]热冲压构件具有高的强度和硬度，因此由剪切模具进行切边或冲孔是几乎不可能的。所以，大多数利用激光来实现切边或孔加工。但是，利用激光加工，加工成本高以及耗时，所以存在效率非常低的问题。
[0004]因此，最近，为了提高剪切加工热冲压构件时的生产率，以及减少成本，正在研究由剪切模具进行加工的技术。但是，对具有高硬度的热冲压构件进行剪切加工时，存在模具寿命过短的问题。
[0005]在先技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:韩国授权专利第10-0907266号
【发明内容】
[0008]如上所述，以往，利用激光来对经热冲压的构件进行切边。这种方法存在加工成本高以及耗时的问题。本发明是为了解决所述问题而提出的，目的在于，提供一种能够同时实现毛坯成型和切边的方法以及模具装置。
[0009]用于实现所述目的的本发明涉及的热冲压加工模具装置具备:下模，其具有第一冷却面，该第一冷却面紧贴于被加热的毛坯的成型部，用于冷却所述成型部；上模，其在接近所述下模的第一位置与远离所述下模的第二位置之间移动，并且具有第二冷却面，该第二冷却面与所述第一冷却面相对，且与所述第一冷却面一起加压并冷却所述毛坯的成型部；冲头，其设置在所述上模的第二冷却面周围，并在对所述毛坯施加剪切应力以切割所述毛坯的成型部和飞边部的边界的第三位置与远离所述毛坯的第四位置之间移动。
[0010]优选，所述热冲压加工模具装置还包括加热支撑板，其设置在所述下模的周围，具有支撑并加热所述毛坯的飞边部的加热面。
[0011]所述加热支撑板可以构成为，当所述冲头向第三位置移动时，与所述冲头一起下降，而当所述冲头返回第四位置时，则返回到支撑所述毛坯的飞边部的位置。
[0012]所述加热支撑板包括在加热面上形成的槽，在所述槽中插入有电加热器，所述槽可以由传热部件密封。优选，所述传热部件为铜。
[0013]此外，优选，在所述下模与所述加热支撑板之间设置有隔热材料，该隔热材料用于防止所述下模与所述加热支撑板之间的热交换。
[0014]优选，所述上模移动到第一位置以冷却所述毛坯的成型部之后，所述冲头移动到第三位置以切割所述毛坯的成型部和飞边部的边界。
[0015]用于实现所述目的的本发明涉及的热冲压加工方法，包括如下步骤:(a)步骤，将毛坯加热至850?950°C;(b)步骤，将经加热的所述毛坯投入到上模与下模之间；(c)步骤，使所述上模和下模闭模，以将所述毛坯的成型部成型为规定形状，并以每秒30°C至100°C的冷却速度将所述毛坯的成型部冷却至200°C以下，同时，对所述毛坯的飞边(trimming)部进行空气冷却；(d)步骤，切割所述飞边部。
[0016]在所述(c)步骤中，所述毛坯开始成型之前的温度优选为700°C以上。此外，在所述(d)步骤中，所述飞边部的温度优选为450°C以上。
[0017]用于实现所述目的的本发明涉及的另一热冲压加工方法，可以包括如下步骤:(a)步骤，将毛坯加热至850?950°C; (b)步骤，将经加热的所述毛坯投入到冲压模具装置的上模与下模之间；(c)步骤，使所述冲压模具装置的上模和下模闭模，将所述毛坯的成型部成型为规定形状，并以每秒30°C至100°C的冷却速度将所述毛坯的成型部冷却至200°C以下，同时，加热所述毛坯的飞边(trimming)部；(d)步骤，切割所述飞边部。
[0018]本发明涉及的热冲压加工同时实现成型和切边，因此减少加工成本和时间。此外，飞边部的硬度低，从而延长用于切边的冲头寿命，且切割表面干净利落。
【附图说明】
[0019]图1是示出本发明涉及的热冲压加工模具装置的一实施例中的开模状态的概略图。
[0020]图2是示出图1所示的模具装置的闭模状态的概略图。
[0021]图3是示出图1所示的模具装置的冲头的下降状态的概略图。
[0022]图4是示出本发明涉及的热冲压加工模具装置的另一实施例中的呈开模状态的概略图。
[0023]图5是示出图4所示的模具装置的闭模状态的概略图。
[0024]图6是示出图4所示的模具装置的冲头的下降状态的概略图。
[0025]附图标记:
[0026]10:下模11:第一冷却面
[0027]12:冷却水通道 20:上模
[0028]21:第二冷却面 22:冷却水通道
[0029]30:冲头40:加热支撑板
[0030]41:加热面43:电加热器
[0031]45:螺旋弹簧
【具体实施方式】
[0032]下面，参照附图详细说明本发明的优选实施例。下面介绍的实施例仅作为示例提供，以便向本领域的技术人员充分传达本发明的思想。因此，本发明并不限于下面说明的实施例，也可以以其它形式实现。此外，在图中，为了便于表示，可能夸大表示构成要素的宽度、长度、厚度等。在说明书全文中，相同附图标记表示相同的构成要素。
[0033]图1是示出本发明涉及的热冲压加工模具装置的一实施例的开模状态的概略图，图2是示出图1所示的模具装置的闭模状态的概略图，图3是示出图1所示的模具装置的冲头的下降状态概略图。
[0034]参照图1至图3，本发明的一实施例涉及的热冲压加工模具装置具备下模10、上模20和冲头30。本实施例涉及的热冲压加工模具装置能够同时进行毛坯成型和切边加工。毛坯可以由通过淬火硬化的金属材料形成，例如硼钢。毛坯分为构成产品的成型部A和成型后需要去除的作为成型部A周边的飞边部B。
[0035]本发明是毛坯的成型部A和飞边部B以彼此不同的条件进行热处理，从而成型后能够容易实现切边加工。毛坯通过感应加热或热处理而被加热至850?950°C的状态下投入到热冲压加工模具装置的上模20与下模10之间。被加热的毛坯，可以由工作人员利用钳子等投入，但是从安全方面考虑，优选利用机器臂投入。以被加热的状态投入到上模20与下模10之间的毛坯的成型部A在成型的同时被急剧冷却。被加热后急剧冷却的毛坯，如同经淬火处理一样被硬化。毛坯的成型部A经成型之后，其硬度为HRC41?50，拉伸强度为1.3GPa以上，几乎不可能进行剪切加工。与此相反，毛坯的飞边部B没有被下模10和上模20急剧冷却，而在空气中缓慢冷却。因此，相对于成型部A，飞边部B的硬度低，所以通过冲头30的剪切应力较容易切断。
[0036]下模10与下模支撑板I结合，下模支撑板I被垫板(bolster) 2支撑。下模10具有第一冷却面11，该第一冷却面11紧贴于毛坯的成型部A的下表面，用于冷却成型部A。下模10的内部具有使冷却水流动的冷却水通道12。通过在冷却水通道12流动的冷却水来冷却第一冷却面11。
[0037]上模20与撞锤3结合，该撞锤3通过间隔快4进行上下直线运动。间隔快4用于确保与上模20结合的冲头30的设置空间。
[0038]撞锤3的直线往复运动可以通过曲轴(Crank)、偏心轮(Eccentric)、肘杆(Toggle)、铰链(Link)、凸轮(Cam)等机构实现，或者可以利用液压缸实现。撞锤3的直线往复运动的结构众所周知，故省略详细说明。
[0039]上模20通过撞锤3的直线往复运动而在接近下模10的第一位置(参见图2)与远离下模10