专利名称：汽车零件热冲压模具的制作方法
技术领域：
本发明属于零件制造领域，尤其涉及一种热冲压模具。
背景技术：
热冲压成形技术是一种利用金属在高温状态下塑性和延展性迅速增加、屈服强度 迅速下降的特点，在汽车零件热冲压模具上使零件成形，同时利用模具冷却淬火达到超高 强度的新工艺。采用热冲压技术，不仅可以克服传统高强钢板成形困难、零件尺寸精度低的 致命缺陷，而且可以显著提高汽车的安全性、舒适性，减轻车重，减小气体排放量。正是由于 这两个优点，热冲压成形工艺是目前汽车、钢铁及其相关领域的研究热点。在国外已有研究机构或企业开展了热冲压成形材料、工艺和模具的研究，如阿塞 洛早在2002年就成功开发了商用的热成形用钢板USIB0R1500，并为汽车厂生产防撞梁、立 柱加强板等结构件；德国的本特勒公司是全球最大的热成形零件供应商。另外日本新日铁、 韩国浦项等也在进行热冲压成形材料、工艺和模具研究。现有的热冲压模具包括上模板、限位模、凹模、导向板、导向块、压边模、凸模、顶出 杆和下模板，所述的凸模的底部和压机的顶出杆相连，所述的凹模置于压机的上模板上，导 向板和凹模相连，凹模的上方装有限位模，下方装有压边模，导向块和压边模相连，下模板 和压机相连。热冲压成形时对初始强度为500 600Mpa具有热冲压成形特点的钢板加热到奥 氏体温度范围(一般850度以上)，然后将加热的钢板置于压边模和凹模之间压紧，由压机 顶出杆上的凸模将钢板压成所需形状；这种设备工作时，由于热成形过程中随着温度的升 高工件的强度会有所下降，为了防止热成形导致的板料强度下降，常在工件成形后喷水冷 却至组织转变成强度较高的马氏体。但这种方法得到的工件变形较大，变形方向也无法预 测，常需要通过校形才能达到图样要求，因此这种方法有着加工效率低、能量消耗大、冷却 参数不易控制等缺点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种汽车零件热冲压模具，通过在凹模、凸模 和压边模中布置冷却水的管路，在热冲压成形的同时以20 30°C /S的冷却速度进行淬火， 因有模具帮助定型，克服了热成形件形状稳定性不好的缺点。—种汽车零件热冲压模具，包括上模板、限位模、凹模、导向板、导向块、压边模、凸 模、顶出杆和下模板，所述的凹模、凸模和压边模均为封闭式，并都布置有和冷却水管道相 连的冷却水通道。所述的凸模为由顶部、中部和底部构成的三段结构，每段的中间为相通的固定孔， 固定孔周围设有相通的定位孔和通气孔，顶部内腔为冷却水道，所述的中部开有冷却水孔， 底部内腔由中隔分成两个区域，两个区域分别开有第一进水口和第一出水口，中隔上开有 和通气孔相通的进气口。
所述的定位孔共有两个。所述的中部的冷却水孔为靠侧面一周钻孔式结构，沿中部的侧边均勻排列。所述的凹模内的冷却水通道采用钻孔式，在第二进水口的入口处和第二出水口的 出口区域分别开有一个水槽。所述的凹模上开有测温孔。所述的压边模由混排式空腔压边圈和盖板两部分组成，混排式空腔压边圈上开有 第三进水口和第三出水口，内部的空腔为环形水道。所述的混排式空腔压边圈内的空腔中布置有圆台。所述的第三进水口的位置高于第三出水口。所述的进水口和出水口都为两个。本发明通过在凹模、凸模和压边模中布置冷却水的管路，在热冲压成形的同时以 20 30°C /S的冷却速度进行淬火，保压一段时间，最后零件随室温冷却，成形后的零件 的强度可以达到1500MPa左右，同时因为成形件在模具中淬火，有模具帮助定型，使得到的 热成形件形状稳定性好、强度级别高；适合于制造汽车中对舒适性、安全性要求较高、强度 级别1500Mpa左右的零件，如保险杠、防撞梁、B柱及其加强件等；也可以替换强度级别在 IOOOMpa左右并用传统工艺生产的车身零件，特别是车门防撞杆，在航空、航天、工程机械这 些必须要用到强度级别较高的冲压件领域上具有广阔的市场应用前景。
图1为本发明汽车零件热冲压模具总装图；图2为凸模的结构示意图；图3为凸模顶部示意图；图4为凸模中部示意图；图5为凸模底部示意图；图6为图5的A-A向剖视图；图7为凹模的主视图；图8为图7的B-B向剖视图；图9为凹模的左试图；图10为凹模的俯视图；图11为混排式空腔压边圈结构示意图。图中1上模板、2限位模、3凹模、4导向板、5导向块、6压边模、7凸模、8顶出杆、 9下模板、31第二进水口、32第二出水口、33水槽、34测温孔、35水管道、36螺孔、61混排式 空腔压边圈、62第三进水口、63第三出水口、64环形水道、65圆台、71固定孔、72定位孔、73 通气孔、74冷却水道、75冷却水孔、76中隔、77第一进水口、78第一出水口、79进气口。
具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明表述的内容之后，本领域技术人 员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。如图1所示，一种汽车零件热冲压模具，包括上模板1、限位模2、凹模3、导向板4、 导向块5、压边模6、凸模7、顶出杆8和下模板9，由于模具在工作过程中存在较大的温度变 化，并且模具工作面具有高温工作区间，因此模具材料必须具有较高的热强度、硬度，耐磨 性好，热疲劳性好。根据这些要求，选择5CrMnM0作为制造凸模7、凹模3、压边模6和限位 模2的材料。该材料具有良好的韧性、强度和高耐磨性，它在室温和500 600°C时的力学 性能几乎相同，在加热到500°C时，仍能保持32HRC左右的硬度，高温工作时热疲劳性好，这 四部分经过整体淬火，即可达到模具性能要求。而其它部分不与板料接触，为了降低成本， 采用45号钢制造；所述的凹模、凸模和压边模均为封闭式，并都布置有和冷却水管道相连 的冷却水通道。如图2所示，所述的凸模7为由顶部、中部和底部构成的三段结构，每段的中间为 相通的固定孔71，固定孔71周围设有相通的两个定位孔72和一个通气孔73，如图3所示， 顶部内腔为冷却水道74 ；如图4所示，所述的中部开有冷却水孔75，冷却水孔75为靠侧面 一周钻孔式结构，沿中部的侧边均勻排列，有利于均勻冷却；如图5、6所示，底部内腔由中 隔76分成两个区域，两个区域分别开有双通道的与冷却水管道相连的第一进水口 77和第 一出水口 78，中隔76上开有和通气孔73相通的进气口 79，热冲压完成后从进气口 79进气 卸料。如图7、8、9、10所示，所述的凹模3通过螺孔36由固定螺栓固定，凹模3内构成冷 却水通道的水管道35采用钻孔式，用螺栓密封，以解决空腔结构带来的密封困难，形成混 排式冷却系统，达到最佳冷却效果；为避免入水管和出水管数目过多，只布置两个第二进水 口 31和第二出水口 32，在第二进水口 31的入口处和第二出水口 32的出口区域分别开有一 个水槽33保证入水分流以及出水的集流效果，并在侧壁上开有测温孔34以测量成形件法 兰处的温度以及成形件侧壁处温度。如图11所示，所述的压边模6由混排式空腔压边圈61和盖板两部分组成，混排 式空腔压边圈61上开有两个第三进水口 62和第三出水口 63，内部的空腔布置为环形水道 64，防止冷却水直接排出；空腔内布置有8个圆台65，圆台65能够起到紊流作用，提高冷却 效果；同时所述的第三进水口 62的位置高于第三出水口 63，保证模具不工作时压边模6内 不存水。工作时模具通过上模板和下模板实现与液压机床的连接。凹模上的导板和压边模上的导 块分别负责冲压过程中模具的导向和定位。整个冲压过程如下加热到奥氏体状态的板料出炉后置于压边模上一凹模下行压 住板料一凸模上行完成冲压成形一通水冷却一达到预定温度后结束通水一凸模下行一凹 模上行一取出零件一准备下次冲压。
权利要求
1.一种汽车零件热冲压模具，包括上模板(1)、限位模(2)、凹模(3)、导向板(4)、导向 块(5)、压边模(6)、凸模(7)、顶出杆(8)和下模板(9)，其特征是所述的凹模(3)、凸模(7) 和压边模(6)均为封闭式，并都布置有和冷却水管道相连的冷却水通道。
2.如权利要求1所述的汽车零件热冲压模具，其特征是所述的凸模(7)为由顶部、中 部和底部构成的三段结构，每段的中间为相通的固定孔(71)，固定孔(71)周围设有相通的 定位孔(72)和通气孔(73)，顶部内腔为冷却水道(74)，所述的中部开有冷却水孔(75)，底 部内腔由中隔(76)分成两个区域，两个区域分别开有第一进水口(77)和第一出水口(78)， 中隔上开有和通气孔(73)相通的进气口(79)。
3.如权利要求2所述的汽车零件热冲压模具，其特征是所述的定位孔(72)共有两个。
4.如权利要求2所述的汽车零件热冲压模具，其特征是所述的中部的冷却水孔(75) 为靠侧面一周钻孔式结构，沿中部的侧边均勻排列。
5.如权利要求1所述的汽车零件热冲压模具，其特征是所述的凹模(3)内的冷却水 通道采用钻孔式，在第二进水口(31)的入口处和第二出水口(32)的出口区域分别开有一 个水槽(33)。
6.如权利要求5所述的汽车零件热冲压模具，其特征是所述的凹模(3)上开有测温 孔(34)。
7.如权利要求1所述的汽车零件热冲压模具，其特征是所述的压边模(6)由混排式 空腔压边圈(61)和盖板两部分组成，混排式空腔压边圈(61)上开有第三进水口(62)和第 三出水口(63)，内部的空腔为环形水道(64)。
8.如权利要求7所述的汽车零件热冲压模具，其特征是所述的混排式空腔压边圈 (61)内的空腔中布置有圆台(65)。
9.如权利要求7所述的汽车零件热冲压模具，其特征是所述的第三进水口(62)的位 置高于第三出水口(63)。
10.如权利要求2 9中任意一权利要求所述的汽车零件热冲压模具，其特征是所述 的进水口和出水口都为两个。
全文摘要
本发明属于零件制造领域，尤其涉及一种热冲压模具。一种汽车零件热冲压模具，包括上模板、限位模、凹模、导向板、导向块、压边模、凸模、顶出杆和下模板，所述的凹模、凸模和压边模均为封闭式，并都布置有和冷却水管道相连的冷却水通道。本发明制造成形后的零件的强度可以达到1500MPa左右，而且成形件形状稳定性好；适合于制造汽车中对舒适性、安全性要求较高、强度级别1500MPa左右的零件，如保险杠、防撞梁、B柱及其加强件等；也可以替换强度级别在1000MPa左右并用传统工艺生产的车身零件，特别是车门防撞杆，在航空、航天、工程机械这些必须要用到强度级别较高的冲压件领域上具有广阔的市场应用前景。
文档编号B21D37/12GK101992243SQ20091019462
公开日2011年3月30日 申请日期2009年8月26日 优先权日2009年8月26日
发明者俞宁峰, 徐伟力, 洪振军, 罗爱辉, 艾健 申请人:宝山钢铁股份有限公司