[发明专利]能同时开孔的热成型模具及能同时开孔的热成型方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种用于热成型的模具，尤其涉及一种能同时开孔的热成型模具及能同时开孔的热成型方法。

背景技术

长期以来，钢铁一直是汽车工业的基础，虽然汽车制造中铝合金、镁合金、塑料及复合材料的用量不断增加，但高强度钢以其具有的高减重潜力、高碰撞吸收能、高疲劳强度、高成型性及低平面各向异性等优势，已经成为汽车工业轻量化的主要材料。21世纪的汽车行业以降低燃料消耗、减少CO2和废气排放成为社会的主要需求，为适应这种发展趋势，钢铁业已开发出许多种类的高强度钢板来帮助减轻汽车质量，同时提高汽车的安全性。为兼顾轻量化与碰撞安全性及高强度下冲压件回弹与模具磨损等问题， 热成型高强度钢及其成型工艺和应用技术应运而生。目前凡是达到U-NCAP碰撞4 星或5 星级水平的乘用车型， 其安全件（A/B/C 柱、保险杠、防撞梁等）多数采用了抗拉强度为1500 MPa屈服强度为1200 MPa 的热成型高强度钢。同时， 为解决高强度钢冷成型中的裂纹和形状冻结性不良等问题，出现了热冲压成型材料，已用其进行了强度高达1 470 MPa 级汽车部件的制造。

热成型工艺过程为：首先将常温下强度为500~600 MPa 的硼合金钢板加热到880~950 ℃， 使之均匀奥氏体化， 然后送入内部带有冷却系统的模具内冲压型，最后快速冷却，将奥氏体转变为马氏体，使冲压件得到硬化， 大幅度提高强度。这个过程被称为“冲压硬化”技术。实际生产中，热冲压工艺又分为直接工艺和间接工艺， 如图所示。直接工艺即下料后直接将钢板加热然后冲压成型， 主要用于形状简单且变形程度较小的工件； 对于形状复杂或拉深深度较大的工件则需要采用间接工艺，即先将下好料的钢板进行预成型， 然后再加热实施热冲压。

目前，热成型用钢均选用硼钢，因微量的硼可有效提高钢的淬透性， 使零件在模具中以适当的冷却速度获得所需的马氏体组织， 从而保证零件的高强度水平。而且硼合金钢板的强度可达到1 500MPa，是普通钢板强度的3~4 倍，将其应用于汽车车身上不仅可直接减少料厚，减轻车身质量，还可提高车身的被动安全性。钢板的热成型性主要包括深冲成型性、胀形成型性、延伸凸缘成型性及弯曲成型性等。通常深冲成型性取决于钢板的r 值；胀形成型性取决于钢板的延性（均匀延伸性或加工硬化指数）；延伸凸缘成型性及弯曲成型性则取决于钢板的局部变形能和显微组织均匀性。硼在延伸凸缘成型性和弯曲成型性的显微组织均匀化方面起到了重要作用，其中22MnB5 钢的成型原理与此相符，是典型的热冲压高强度钢，它利用微量的硼元素， 通过热成型后快速冷却的方法获得高的成型性和极高的强度。目前，热成型MnB 钢板在欧美和日本等主要汽车制造企业已经开始使用。

由于应用热成型技术生产的零件强度很高，造成零件的后续加工难度大， 对于车身零件中对孔位和切边精度要求比较高的零件,后续的冲孔和切边工艺多使用激光切割完成，但是较高的生产加工成本，也是阻碍热成型技术普遍应用的一个因素。

发明内容

 本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供了一种能同时开孔的热成型模具，还提供了一种同时开孔的热成型方法。本发明提高了生产效率，改善了公差的精度。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：一种能同时开孔的热成型模具，包括上模和下模，其特征在于：还包括气缸、气缸杆和冲杆；所述上模内设有上冲孔；所述冲杆位于上冲孔内并且冲杆的前端沿上冲孔的轴向伸出上冲孔外，形成冲头；所述冲杆内沿杆头轴向设有通孔；所述气缸杆的轴线和通孔的轴线重合，所述通孔的轴线与上冲孔的轴线重合；所述气缸的上端与上模固定连接，气缸的下端与气缸杆的上端固定连接，气缸杆的下端伸入通孔内；当气缸驱动气缸杆向下伸出时，气缸杆的下端能够穿过通孔并且从通孔内穿出；所述下模内设有下冲孔，所述下冲孔的轴线与上冲孔的轴线重合，并且上冲孔的直径与下冲孔的直径相等所述上模和下模相适配；当上模与下模完全闭合时，能够将位于上模和下模之间的工件挤压成型，同时所述冲头能够在工件上开孔；当气缸杆的下端从通孔内穿出时，能够将开孔产生的废料向下推出。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述下模具内还设有用于容纳废料的出料通孔；所述出料通孔的轴线与下冲孔的轴线重合；并且出料通孔的直径大于下冲孔的直径；所述出料通孔的上端与下冲孔相连通。

本发明采取的另一种技术方案为：一种能同时开孔的热成型方法，采用上述的能同时开孔的热成型模具，其特征在于包括以下步骤：