具有切边功能的热成型模具及其冲压方法
【专利摘要】本发明提供一种具有切边功能的热成型模具，上模块最低点距热成型板料的距离为L1，热成型板料冲压深度为d1，所述模座与所述上压边圈之间设有第一氮气弹簧，上模座与所述上模块之间设有第二氮气弹簧，下模座与所述下压边圈之间设有一可回缩的顶杆；压边圈与热成型板料之间的距离L2小于L1，热成型冲压完成时，第二氮气弹簧的压缩量为d2，上模座下表面与所述上压边圈上表面之间的最小距离L3大于等于L1-L2+d1+d2，上模座下表面与所述上模座上表面之间的最小距离L4大于L2+L3-L1-d1。该热成型模具在使用时，可以在冲压成型的过程中同时完成切边，提高工作效率，降低热成型零件的制造成本。
【专利说明】具有切边功能的热成型模具及其冲压方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属热成型领域，特别是涉及一种可在热成型过程中对工件进行切边的热成型模具以及该热成型模具的使用方法。
【背景技术】
[0002]随着汽车工业的发展，世界各国对汽车的安全、节能和排放的要求越来越苛刻，采用超高强度钢即可减轻汽车的重量、实现节能和减排，又可提高汽车的安全性。超高强度钢可以采取以下强化机制:固溶强化(间隙原子和置换原子)、沉淀强化(T1、Nb、V、Mo等析出碳化物)、细化晶粒、位错强化和相变强化(马氏体)。通常钢的成型性随着强度提高而下降，一般可通过将成型和强化分为两个步骤来解决强度和成形性的矛盾。热成型既是将成型和强化分为两个步骤生产超高强度汽车零部件的一种新工艺，该汽车零部件利用相变强化形成马氏体。热成型零件的优点在于具有超高的强度、成型精确，还可避免高强度钢冷成型的回弹问题。过热成型工艺制造的零件具有超高强度，良好的尺寸精度，同时能够有效的减轻车身重量，对于提高汽车的燃油经济性，推动节能减排具有重要意义，因此热成型零件作为重要的安全件在白车身结构件中的应用越来越广泛。
[0003]根据工序过程的不同，热成型过程分为直接热成型和间接热成型两种工艺。直接热成型中，板材不经过预成型直接将平板加热奥氏体化，然后放入模具中高速成型，一旦冲压深度到达预定值，零件将立即被淬火硬化。在间接成型中，材料首先在常规冷成型模具中成型到最终形状的90%-95%，然后将预成型的零件加热奥氏体化并热成型和淬火硬化。间接热成型工艺中，零件的预成型可以减小材料与模具之间的相对位移，从而减小模具表面在高温下的磨损。
[0004]零件进行热成型后，通常需要进行切边处理，目前应用的热成型零件的制造工艺通常把成型和切边分开进行，即成型工序完成零件的成型和冷却，然后通过切割完成零件的切边，由于成型后的零件抗拉强度太高，一般采用激光来进行切边处理。采用激光进行切边时一般需要配备专用的切割定位夹具，工艺较为复杂，且采用激光进行切割生产成本较高且工作效率较低。
【发明内容】
[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种可在热成型过程中同时进行切边的热成型模具。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种具有切边功能的热成型模具，包括上模、下模，所述上模包括上模座、上压边圈和上模块，所述下模包括下模座、下压边圈和下模块，所述上模块与所述下模块位置相对，所述上压边圈与所述下压边圈位置相对，在热成型冲压的初始状态，所述上模块最低点距热成型板料的距离为LI，热成型板料冲压深度为dl，所述上模座与所述上压边圈之间设有第一氮气弹簧，所述上模座与所述上模块之间设有第二氮气弹簧，所述下模座与所述下压边圈之间设有一可回缩的顶杆；所述上压边圈与热成型板料之间的距离L2小于LI，热成型冲压完成时，所述第二氮气弹簧的压缩量为d2，所述上模座下表面与所述上压边圈上表面之间的最小距离L3大于等于Ll-L2+dl+d2，所述上模座下表面与所述上模座上表面之间的最小距离L4大于L2+L3-Ll-dl，所述第一氮气弹簧的最大弹力小于所述顶杆的作用力。
[0007]优选地，所述上压边圈位于所述上模块的外侧，所述下压边圈位于所述下模块的外侧。
[0008]本发明还公开了一种上述热成型模具的使用方法，其包括如下步骤:
[0009]I)将热成型料板放置在下模上进行定位，上模座随压机台面下行，使上压边圈与下压边圈接触压紧热成型料板的边缘；
[0010]2)上模座随压机台面继续下行，在顶杆推力作用下上压边圈固定不动，上模块随上模座继续下行与下模座配合对热成型料板进行冲压成型；
[0011]3)上模座随压机台面继续下行，使上压边圈上表面与上模座下表面接触，在压机推力作用下，上压边圈克服顶杆推力向下移动，直至上模座下表面与上模块上表面接触，上压边圈、下压边圈向下移动使成型零件四周边缘被切除完成切边。
[0012]优选地，在步骤3)中进行切边时，所述热成型料板温度在600度以上。
[0013]优选地，在步骤3)完成后，对成型零件进行保压冷却。
[0014]如上所述，本发明的具有切边功能的热成型模具及其使用方法，具有以下有益效果:该热成型模具在使用时，可以在冲压成型的过程中同时完成切边，这样在零件冲压成型完成后就无需再使用激光对零件进行切边处理，从而可有效节省零件加工时间，提高工作效率，降低热成型零件的制造成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明热成型模具初始状态的结构示意图。
[0016]图2为本发明热成型模具压边圈压合状态的结构示意图。
[0017]图3为本发明热成型模具零件冲压状态的结构示意图。
[0018]图4为本发明热成型模具进行切边状态时的结构示意图。
[0019]元件标号说明
[0020] 1上模座
2第一氮气弹簧
3上压边圈
4下压边圈
5顶杆
6下模座
7下模块
B热成型料板
9上模块
10第二氮气弹簧
【具体实施方式】
[0021]以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
[0022]请参阅图1至图4。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
[0023]如图1所示，本发明提供一种具有切边功能的热成型模具，包括上模、下模，上模位于下模上方，上模与下模位置相对。上模包括上模座1、上压边圈3和上模块10,上压边圈3位于上模块10的外侧，下模包括下模座6、下压边圈4和下模块7，下压边圈4位于下模块7的外侧，上模块10与下模块7位置相对，上压边圈3与下压边圈4位置相对。上模座I与上压边圈3之间设有第一氮气弹簧2，上模座I与上模块9之间设有第二氮气弹簧10，下模座6与下压边圈4之间设有一可回缩的顶杆5，当顶杆5受到的压力大于其作用力时，顶杆5向内回缩。
[0024]该热成型模具处于热成型冲压的初始状态，即第一氮气弹簧2、第二氮气弹簧10均处于未压缩状态时，将热成型料板8放置在下模块及下压边圈上进行定位，假设上模块9最低点距热成型板料的距离为LI，该零件冲压成型时热成型板料冲压深度为dl，冲压完成时第二氮气弹簧10的压缩量为d2，则上压边圈3距热成型板料的距离L2应小于LI，上模座I下表面与上压边圈3上表面之间的最小距离L3应大于等于Ll-L2+dl+d2，上模座I的下表面与上模座上表面之间的最小距离L4应大于L2+L3-Ll-dl，且第一氮气弹簧2的最大弹力应小于顶杆5的作用力。[0025]该热成型模具在使用时，首先将热成型料板8放置在下模上进行定位，热成型料板8的边缘放置在下压边圈4上。使上模座I与压机连接，由压机带动上模座I向下移动。上模座I随压机台面下行L2距离时，上压边圈3与下压边圈4接触将热成型料板8的边缘压紧(如图2所示)，这样可防止在冲压过程中工件出现褶皱。
[0026]当上模座I随压机台面继续下移至LI距离时，上模块10与热成型料板8接触，上模座I继续向下移动即可对零件进行冲压成型。随着上模座I的下行，上模块9在第二氮气弹簧10的作用下使热成型板料8产生变形，直至上模块9与下模块7完全闭合，这样即可使零件的成型(如图3所示)。
[0027]零件冲压成型完成后，经计算可知，上模座I相对于上压边圈3下行的距离为Ll-L2+dl+d2，上模座I相对于上模块的下行距离为d2，而上模座I下表面与上压边圈3上表面之间的最小距离L3大于等于Ll-L2+dl+d2，因此上模座I将刚好或继续下行就会与上压边圈3接触，从而使上模座I与上压边圈3之间变为刚性连接，同时由于L4的距离大于L2+L3-Ll-dl，经计算可知上模座与上模块之间仍有空隙，因此压机可带动上模座继续下行。随着压机的继续下行，上压边圈3受到的压力将大于顶杆5的作用力，顶杆5将回缩，随着顶杆5的回缩，下压边圈4、上压边圈3在压机压力作用下向下移动，热成型料板8的边缘被夹在上、下压边圈之间，当上、下压边圈向下移动时，热成型料板8的边缘也随之向下移动，而热成型料板8形成的零件被固定在上、下模块之间固定不动，这样热成型料板8的边缘与零件主体发生相对运动，这样就可完成对零件的切边操作(如图4所示)。
[0028]在进行切边操作时，热成型料板8的温度应控制在600度以上，此时热成型料板8的抗拉强度低于600兆帕，远远低于成型结束淬火后的强度，热成型料板的边缘非常容易从零件主体上脱离，而且不易产生毛刺。压机可直接下行至上模座I下行与上模块9接触，即上模座I墩死后需立即进行保压冷却，这样可有效增加零件的强度，保压冷却完成后对零件进行淬火处理，这样零件的整个冲压过程即可完成。
[0029]该热成型模具在使用时，可以在冲压成型的过程中同时完成切边，这样在零件冲压成型完成后就无需再使用激光对零件进行切边处理，从而可有效节省零件加工时间，提高工作效率，降低热成型零件的制造成本。综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0030]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属【技术领域】中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.一种具有切边功能的热成型模具，包括上模、下模，所述上模包括上模座、上压边圈和上模块，所述下模包括下模座、下压边圈和下模块，所述上模块与所述下模块位置相对，所述上压边圈与所述下压边圈位置相对，在热成型冲压的初始状态，所述上模块距最低点距热成型板料的距离为LI，热成型板料冲压深度为dl，其特征在于:所述上模座与所述上压边圈之间设有第一氮气弹簧，所述上模座与所述上模块之间设有第二氮气弹簧，所述下模座与所述下压边圈之间设有一可回缩的顶杆；所述上压边圈与热成型板料之间的距离L2小于LI，热成型冲压完成时，所述第二氮气弹簧的压缩量为d2，所述上模座下表面与所述上压边圈上表面之间的最小距离L3大于等于Ll-L2+dl+d2，所述上模座下表面与所述上模座上表面之间的最小距离L4大于L2+L3-Ll-dl，所述第一氮气弹簧的最大弹力小于所述顶杆的作用力。
2.根据权利要求1所述的具有切边功能的热成型模具，其特征在于:所述上压边圈位于所述上模块的外侧，所述下压边圈位于所述下模块的外侧。
3.一种采用权利要求1所述热成型模具的冲压方法，其特征在于，其包括如下步骤: 1)将热成型料板放置在下模上进行定位，上模座随压机台面下行，使上压边圈与下压边圈接触压紧热成型料板的边缘； 2)上模座随压机台面继续下行，在顶杆推力作用下上压边圈固定不动，上模块随上模座继续下行与下模座配合对热成型料板进行冲压成型； 3)上模座随压机台面继续下行，使上压边圈上表面与上模座下表面接触，在压机推力作用下，上压边圈克服顶杆推力向下移动，直至上模座下表面与上模块上表面接触，上压边圈、下压边圈向下移动使成型零件四周边缘被切除完成切边。
4.根据权利要求3所述的热成型模具的冲压方法，其特征在于:在步骤3)中进行切边时，所述热成型料板温度在600度以上。
5.根据权利要求3所述的热成型模具的冲压方法，其特征在于:在步骤3)完成后，对成型零件进行保压冷却。
【文档编号】B21D37/10GK103785747SQ201210419131
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年10月26日 优先权日:2012年10月26日
【发明者】祁岩, 刘磊超, 马治军 申请人:上海赛科利汽车模具技术应用有限公司