减小热成形钢板冲孔冲头磨损的模具的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种减小热成形钢板冲孔冲头磨损的模具，尤其是一种经过热成形处理后的高强度及超高强度钢板的冲孔模具，属于热成形钢板的分离技术领域。
【背景技术】
[0002]高强度钢板强度高，特别是在正火或正火加回火状态有较高的综合力学性能，高强度钢板的应用是同时确保轻量化和碰撞安全性的有效手段，因此在大型船舶、桥梁、电站设备、中、高压锅炉、高压容器、机车车辆、起重机械等工程行业领域中应用广泛。而热成形钢板作为一种新兴事物，其生产工艺不同于普通的高强度钢板，热成形钢板的生产工艺通常包括成形和淬火冷却两个阶段，其中，成形阶段需要在高温下由模具一次冲压成形，淬火冷却阶段需要通过控制一定的冷却速度迅速冷却，从而使钢板发生从奥氏体微观组织向马氏体微观组织的转变，由此得到极高的强度和硬度，以常见硼钢为例，热成形处理后其强度达到1500Mpa左右。一般的高强度钢板的抗拉强度在400MPa?450MPa左右，而热成形钢材加热前抗拉强度即已达到500 MPa?800MPa，加热成形后则可提高至1300?1600 MPa，其强度为普通高强度钢材的3?4倍，其硬度仅次于陶瓷，但又具有钢材的韧性，以常见热成形硼钢钢板为例，强度达到1500MPa，延伸率为5%左右，已经远远超过一般意义的高强钢，其分离工艺难度远远高于普通钢板和常见高强钢钢板。
[0003]对于热成形钢板的冲孔，由于钢板本身强度和硬度非常高，冲头磨损非常严重，最终产生冲孔毛刺，影响工件质量。为此，常用的方法为使用高硬度的粉末冶金钢，甚至在粉末冶金钢的基础上增加TD、PVD涂层等表面处理技术，冲头的成本由此变得非常昂贵，而冲头的寿命提升幅度并不明显，通常在5，000?20，000冲次仍然需要更换冲头。
[0004]通过分析冲孔时候的静水压力可以发现，造成冲头磨损非常严重的主要原因在于冲孔后工件孔径小于冲头尺寸，从而在冲头脱离工件之前，被工件紧紧“箍”住。而工件冲孔后孔径小于冲头尺寸，根本原因在于，冲孔时冲头有沿孔径径向对工件挤压的力，当冲孔破裂后工件沿孔径径向回弹，从而使得孔径小于冲头尺寸，将冲头紧紧“箍”住。而相对于修边磨损轻微，冲孔磨损严重主要是由于其为封闭曲线，对冲头径向拉力的反约束大幅度加重了这种径向回弹。目前所有的冲头解决方案都局限在如何提高冲头材料的性能，而没有从根本上考虑如何减轻甚至消除这种径向回弹。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种减小热成形钢板冲孔冲头磨损的模具，在不增加额外成本也不损失生产效率的前提下，有效减小冲头的磨损，延长冲头使用寿命。
[0006]按照本实用新型提供的技术方案，所述减小热成形钢板冲孔冲头磨损的模具，包括下模座和上模座，上模座固定连接在压机滑块上，压机滑块由压机驱动上、下移动，在上模座上固定冲头，上模座下表面连接压料块；在所述下模座上固定下冲孔凹模套，下模座上定位工件；其特征是:所述冲头的下端设置刃口，刃口呈螺旋状。
[0007]进一步的，所述螺旋状刃口的斜度为0.5?50 ;所述螺旋状刃口的螺距为工件材料厚度的3?8倍。
[0008]进一步的，对于圆形冲孔，刃口的最前端与工件接触时，位于冲孔的圆形弧线上；对于异形冲孔，刃口的最前端与工件接触时，位于冲孔上直线段的中点或者平滑弧线的中点处。
[0009]进一步的，所述冲头材质选择冷作工具钢SKD11、D2、高速钢或粉末冶金钢。
[0010]进一步的，所述冲头与下冲孔凹模套的冲孔之间保持间隙，该间隙为工件厚度的
5% ?15% ο
[0011]进一步的，所述上模座与压料块弹性连接。
[0012]本实用新型具有以下技术效果:
[0013](I)本实用新型的实质是针对封闭曲线冲孔时的径向回弹，提出如何减小径向回弹的解决方案。由于冲孔时螺旋刃口渐次剪切工件，工件材料内部的应力得到渐次、均匀的释放，冲头冲孔时径向挤压工件的力得到分散，从而很大程度上抵消了工件材料因冲头径向挤压产生的弹性变形，冲孔完成后回弹量大幅度缩小，工件冲孔后“箍”住冲头的现象根本上减轻了，从而最终减小了冲头的磨损。不论采用何种材质的冲头，本实用新型的冲头使用寿命都远优于未进行预冲孔工艺方案的冲头使用寿命；
[0014](2)本实用新型刃口渐次剪切工件，实施点接触，冲击力不集中，减小了对冲头的磨损。
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型的结构示意图。
[0016]图2为图1的I放大图。
[0017]图3为所述冲头的结构示意图。
[0018]图4为图3的侧视图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合具体附图对本实用新型作进一步说明。
[0020]如图1?图4所示:所述减小热成形钢板冲孔冲头磨损的模具包括下模座1、下冲孔凹模套2、工件3、上模座4、冲头5、压料块6、刃口 7等。
[0021]如图1所示，本实用新型包括下模座I和上模座4，上模座4固定连接在压机滑块上，压机滑块由压机驱动上、下移动，在上模座4上固定冲头5，上模座4下表面连接压料块6，上模座4与压料块6弹性连接；在所述下模座I上固定下冲孔凹模套2，下模座I上定位工件3 ;如图3、图4所示，所述冲头5的下端设置刃口 7，刃口 7呈螺旋状，冲压时，螺旋状刃口 7渐次与工件接触；
[0022]所述螺旋状刃口 7的斜度根据工件3上所需加工孔的孔径和材料厚度进行设计，优选为0.5?50 ;所述螺旋状刃口 7的螺距为工件3材料厚度的3?8倍；
[0023]对于圆形冲孔，刃口 7的最前端可选择在冲孔的圆形弧线的任意一点；对于异形冲孔，刃口 7的最前端优选冲孔上直线段的中点或者平滑弧线的中点处；
[0024]所述冲头5材质选择优质冷作工具钢SKDl1、D2、高速钢、粉末冶金钢等，也可以进行涂层等表面处理；
[0025]所述冲头5与下冲孔凹模套2的冲孔之间保持间隙，该间隙为工件3厚度的5%?15%。
[0026]实施例一:一种硼钢钢板的冲孔工艺，钢板的材质:硼钢22MnB5，料厚1.6mm，长度400mm,宽200mm，所冲孔为圆孔，直径为1mm ;如图1、图2所示，上述工件通过以下方式进行具体加工处理:冲头最前端刃口呈螺旋状，冲压时呈螺旋状渐次与工件接触，其中，冲头材料选取粉末冶金钢，硬度HRC61 土度，螺旋刃口斜度为1.5度。
[0027]实施例二:一种硼钢钢板的冲孔工艺，该工件为汽车用B柱，钢板的材质:硼钢22MnB5，料厚1.2mm，长度1250mm，宽430臟，所冲孔为圆孔，直径为12mm ;上述工件通过以下方式进行具体加工处理:冲孔冲头最前端刃口呈螺旋状，冲压时呈螺旋状渐次与工件接触，其中，材料选取粉末冶金钢，硬度HRC61 土度，螺旋刃口斜度为1.8度。
【主权项】
1.一种减小热成形钢板冲孔冲头磨损的模具，包括下模座(I)和上模座(4)，上模座(4)固定连接在压机滑块上，压机滑块由压机驱动上、下移动，在上模座(4)上固定冲头(5)，上模座(4)下表面连接压料块(6);在所述下模座(I)上固定下冲孔凹模套(2)，下模座(I)上定位工件(3);其特征是:所述冲头(5)的下端设置刃口(7)，刃口(7)呈螺旋状。
2.如权利要求1所述的减小热成形钢板冲孔冲头磨损的模具，其特征是:所述螺旋状刃口(7)的斜度为0.5?50 ;所述螺旋状刃口(7)的螺距为工件(3)材料厚度的3?8倍。
3.如权利要求1所述的减小热成形钢板冲孔冲头磨损的模具，其特征是:对于圆形冲孔，刃口(7)的最前端与工件(3)接触时，位于冲孔的圆形弧线上；对于异形冲孔，刃口(7)的最前端与工件(3)接触时，位于冲孔上直线段的中点或者平滑弧线的中点处。
4.如权利要求1所述的减小热成形钢板冲孔冲头磨损的模具，其特征是:所述冲头(5)材质选择冷作工具钢SKD11、D2、高速钢或粉末冶金钢。
5.如权利要求1所述的减小热成形钢板冲孔冲头磨损的模具，其特征是:所述冲头(5)与下冲孔凹模套(2)的冲孔之间保持间隙，该间隙为工件(3)厚度的5%?15%。
6.如权利要求1所述的减小热成形钢板冲孔冲头磨损的模具，其特征是:所述上模座(4)与压料块(6)弹性连接。
【专利摘要】本实用新型涉及一种减小热成形钢板冲孔冲头磨损的模具，包括下模座和上模座，上模座固定连接在压机滑块上，压机滑块由压机驱动上、下移动，在上模座上固定冲头，上模座下表面连接压料块；在所述下模座上固定下冲孔凹模套，下模座上定位工件；其特征是：所述冲头的下端设置刃口，刃口呈螺旋状。所述螺旋状刃口的斜度为0.5～50；所述螺旋状刃口的螺距为工件材料厚度的3～8倍。对于圆形冲孔，刃口的最前端与工件接触时，位于冲孔的圆形弧线上；对于异形冲孔，刃口的最前端与工件接触时，位于冲孔上直线段的中点或者平滑弧线的中点处。本实用新型不增加额外成本也不损失生产效率，有效减小冲头的磨损，延长冲头使用寿命。
【IPC分类】B21D28-34, B21D28-26
【公开号】CN204276647
【申请号】CN201420765093
【发明人】陈扬, 孙财, 李向荣, 杨云龙
【申请人】无锡朗贤汽车组件研发中心有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月8日