一种不等厚截面工件热压成型模具及其热压成型工艺的制作方法

技术领本发明涉及一种压型模具及压型工艺，尤其是一种不等厚截面金属工件热压成型模具及其热压成型工艺。

背景技术：

在汽车零部件配套生产企业，为满足不等厚截面零件（如不等厚一体式拼焊门环、拼焊b柱等零件）的生产要求，需使用不等厚的钢板，而获取不等厚钢板的主要方式有两种：一是原材料厂家直接将板料轧制成不等厚的卷料送往零部件厂；二是激光拼接厂家将不等厚钢板材料拼接后送往零部件厂。由于上述两种获取不等厚钢板方式存在设备及工装投入大的弊端，并且生产线和工装设备都只是针对某一特定尺寸规格的不等厚截面厚度钢板，通用性差，因此钢板材料的成本受产量制约，经济性较差。

技术实现要素：

本发明提供不等厚截面工件热压成型模具及其热压成型工艺，旨在通过优化设计带有加热系统的热压成型模具，使半成品板料在保持高于铁素体的转变温度状态下进行压型淬火，以达到满足不等厚截面金属工件变强度要求、降低生产成本的目的。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种不等厚截面工件热压成型模具，包括不等厚板压型模具和压型淬火模具两部分，所述不等厚板压型模具、压型淬火模具分别与生产线上第一模压工位和第二模压工位的压力机装配；所述不等厚板压型模具包括第一上模和第一下模，第一上模和第一下模合模后形成不等厚度板成型模腔，在第一上模和第一下模中设置第一电加热元件；所述压型淬火模具包括第二上模和第二下模，第二上模和第二下模合模后形成产品毛坯件成型模腔，其中与不等厚截面工件薄板区域对应的区域为软区，在软区设置第二电加热元件，在第二上模和第二下模中对应不等厚截面工件厚板位置的区域设置冷却水管路。

上述不等厚截面工件热压成型模具，所述第一上模和第一下模中设置的第一电加热元件为电加热棒，所述电加热棒通过导电线路连接外部电加热设备。

上述不等厚截面工件热压成型模具，所述第二上模和第二下模中软区设置的第二电加热元件的为电加热棒，所述电加热棒通过导电线路连接外部电加热设备。

上述不等厚截面工件热压成型模具，所述第二上模和第二下模中对应不等厚截面工件厚板区域设置的冷却水管路，以s形盘绕方式布置，并与外部冷却水循环系统连通。

一种不等厚截面工件热压成型工艺，包括等厚度板料加热工序、不等厚板模压工序和压型淬火工序，具体操作步骤如下：

a、在下料工位完成等厚度板料的下料操作；

b、将等厚度板料置于加热工位的电热炉中加热至设定温度，保温一定时间；

c、将高温红热状态下的板料移送至第一模压工位的不等厚板压型模具中，启动压力机使第一上模和第一下模合模，通过模压将其成型为由薄板区域和厚板区域组成的不等厚截面不等厚板料；

d、将模压后的不等厚板料移送至第二模压工位的压型淬火模具中，使不等厚板料的薄板区域和厚板区域分别置于压型淬火模具的对应位置处；

e、启动压力机使第二上模和第二下模合模，同时开启冷却水循环系统，在保压一定时间后开模，完成毛坯件的模压成型。

上述不等厚截面工件热压成型工艺，在所述步骤a中，等厚度板原料为22mnb5材质，其厚度δ=2mm。

上述不等厚截面工件热压成型工艺，在所述步骤b中，等厚度板料加热温度为850℃～950℃，保温时间为1～2分钟。

上述不等厚截面工件热压成型工艺，在所述步骤c和步骤e中,通过电加热棒将模具镶块加热至400～450℃，然后持续保持电加热棒通电保温状态。

上述不等厚截面工件热压成型工艺，在所述步骤e中,保压时间为6～10秒钟。

上述不等厚截面工件热压成型工艺，板料在下料工位、加热工位、第一模压工位及第二模压工位之间的移送均由设置在热成型生产线两侧的机械手完成。

本发明通过不等厚截面工件热压成型模具为创新一种工件热压成型工艺提供了技术支持。在本发明所述的不等厚截面工件热压成型工艺中，首先通过加热炉将等厚度板料加热至850℃到950℃，使板料内部金相组织由从铁素体和珠光体向奥氏体转化后，再通过机械手将板料移送至不等厚板压型模具中进行模压，经模压后获得不等厚板料，在此过程中，为了防止料片过快降温，不等厚板压型模具还通过电加热棒加热，电加热棒的加热温度控制在400～450℃范围内；然后再通过机械手将不等厚板料迅速转移至压型淬火模具中，进行压型淬火，由于在压型淬火模具中设置了用于实现局部加热功能的电加热棒，使对应位置处的模具可加热至450℃，并持续保持电加热棒处于通电状态，因此可将对应位置处板料的冷却速率控制在小于27℃/s状态，使此处板料内部金相组织由奥氏体部分转变为铁素体、珠光体及贝氏体，形成软区，而在压型淬火模具中设置的冷却水管路对应工件需要强化的区域，通过循环流动的冷却水使工件冷却速率大于27℃/s，其内部金相组织由奥氏体转变为马氏体，从而保证了工件的强度。

附图说明

图1是本发明具体实施例中不等厚截面工件结构示意图；

图2是图1的侧视图；

图3是针对图1中工件的不等厚板压型模具示意图；

图4是针对图1中工件的压型淬火模具示意图；

图5是不等厚截面工件热压成型工艺路线示意图；

图6是不等厚截面工件热压成型过程示意图。

图中各标号清单为：

1、不等厚截面工件，1-1、薄板区域，1-2、厚板区域；

2、不等厚板压型模具，2-1、第一上模。2-2、第一下模，2-3、第一电加热元件；

3、压型淬火模具，3-1、第二上模，3-2、第二下模，3-3、第二电加热元件，3-4、冷却水管路；

4、机械手；

a、下料工位，b、加热工位，c、第一模压工位，d、第二模压工位。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。

本发明的优选实施例为针对小型乘用汽车b柱生产的热压成型模具及其热压成型工艺，如附图1、图2所示的一种小型乘用汽车b柱零件，它由薄板区域1-1和厚板区域1-2组成，其中薄板区域1-1的材料厚度δ1=1.5mm，厚板区域1-2的材料厚度δ=2mm。

参看图3、图4，在本发明针对该汽车b柱零件的具体实施例中，所述热压成型模具包括不等厚板压型模具2和压型淬火模具3两部分，所述不等厚板压型模具2、压型淬火模具3分别与第一模压工位c和第二模压工位d的压力机装配；所述不等厚板压型模具2包括第一上模2-1和第一下模2-2，第一上模2-1和第一下模2-2合模后形成不等厚度板成型模腔，在第一上模2-1和第一下模2-2中设置第一电加热元件2-3，所示第一电加热元件2-3为电加热棒，嵌装在第一上模2-1和第一下模2-2中，并通过导电线路连接外部电加热设备。

参看图4，在本发明针对该汽车b柱零件的具体实施例中，所述压型淬火模具3包括第二上模3-1和第二下模3-2，第二上模3-1和第二下模3-2合模后形成产品毛坯件成型模腔，其中与不等厚截面工件1薄板区域1-1对应的区域为软区，在软区设置第二电加热元件3-3，所述第二电加热元件3-3的为电加热棒，所述电加热棒嵌装在第二上模3-1和第二下模3-2对应位置，并通过导电线路连接外部电加热设备；在第二上模3-1和第二下模3-2中对应不等厚截面工件1的厚板区域1-2设置冷却水管路3-4。

参看图5、图6，本发明提供了一种针对汽车b柱零件的热压成型工艺，包括等厚度板料加热工序、不等厚板模压工序和压型淬火工序，具体操作步骤如下：

a、在下料工位a完成等厚度板料的下料操作，等厚度板料为22mnb5材质，其厚度δ=2mm；

b、通过布置在热压成型生产线两侧的机械手4将等厚度板料置于加热工位b的电热炉中加热至850℃～950℃，保温1～2分钟；

c、通过布置在热压成型生产线两侧的机械手4将高温红热状态下的板料移送至第一模压工位c的不等厚板压型模2具中，启动压力机使第一上模2-1和第一下模2-2合模，通过模压将其成型为由薄板区域1-1和厚板区域1-2组成的不等厚截面不等厚板料，在此过程中通过电加热棒将模具加热至400～450℃，然后持续保持电加热棒通电保温状态；

d、通过布置在热压成型生产线两侧的机械手4将模压后的不等厚板料移送至第二模压工位d的压型淬火模具3中，使不等厚板料的薄板区域1-1和厚板区域1-2分别置于压型淬火模具3的对应位置处；

e、启动压力机使第二上模3-1和第二下模3-2合模，同时开启冷却水循环系统，在保压6～10秒钟后开模，完成毛坯件的模压成型，在此过程中通过电加热棒将模具加热至400～450℃，然后持续保持电加热棒通电保温状态。