CN104998967B - 一种完全马氏体化的热成型控制模具及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种完全马氏体化的热成型控制模具，其特征在于，所述控制模具包括上模组件、下模组件、弹顶***以及冷却***，所述上模组件包括上模垫板、上模座、拼接凹模，所述下模组件包括下模垫板、下模座以及成型凸模，弹顶***分别设置在上模垫板和下模垫板上，所述上模座、拼接凹模设置在上模垫板上，所述成型凸模、下模座设置在下模垫板上，所述冷却***设置在上模组件上或者下模组件上或者同时设置在上模组件和下模组件上。该装置整体结构设计巧妙、紧凑，成本较低，并且精度高，提高了淬火效率，延长了模具的使用寿命。

Description

一种完全马氏体化的热成型控制模具及控制方法

技术领域

本发明涉及一种控制模具，具体涉及一种完全马氏体化的热成型控制模具及控制方法，属于热成型冲压技术领域。

背景技术

热冲压成形技术，是将硼钢钢板加热至奥氏体化状态，快速转移到模具中高速冲压成形，在保证一定压力的情况下，制件在模具本体中以大于27℃/s的冷却速度进行淬火处理，保压淬火一段时间，以获得具有均匀马氏体组织的超高强钢零件的成形方式。热成型汽车零部件冲压技术，其目的是将奥氏体钢板经过淬火后转变为马氏体超高强度钢板成型件，但是该技术的难点在于如何控制板材的完全马氏体转化，只有完全马氏体化的钢板成型件才是超高强度钢板成型件，为了解决该技术问题，本领域的技术人员也在不断的尝试新的方法、例如控制成型模具的速度，增加冷却装置等等，这些措施在一定程度上缓解了现有技术，但是没有从根本上上解决上述问题。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种完全马氏体化的热冲压控制装置，该装置整体结构设计巧妙、紧凑，成本较低，并且精度高，提高了淬火效率，延长了模具的使用寿命。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，完全马氏体化的热成型控制模具，其特征在于，所述控制模具包括上模组件、下模组件、弹顶***以及冷却***，所述上模组件包括上模垫板、上模座、拼接凹模，所述下模组件包括下模垫板、下模座以及成型凸模，弹顶***分别设置在上模垫板和下模垫板上，所述上模座、拼接凹模设置在上模垫板上，所述成型凸模、下模座设置在下模垫板上，所述冷却***设置在上模组件上或者下模组件上或者同时设置在上模组件和下模组件上。整个技术方案结构紧凑，设计合理，该技术方案中在上模组件或者下模组件上设置有冷却***，大大提高了淬火效率，确保了产品成型的均匀性，提高了产品质量。

作为本发明的一种改进，所述拼接凹模包括凹模镶块和活动压料芯，所述活动压料芯设置在两个凹模镶块中间，其中凹模镶块与活动压料芯安装在上模座上，通过紧固螺栓固定。该技术方案中，将凹模镶块和活动压料芯分开设置，在成型过程中，首先活动压料芯先接触热板材料，起到压料作用，两个凹模镶块同时与热板接触并随上模下压，使得材料在成型过程中以产品为中心均匀的向两侧流动，确保了成型凸模凸起部位两侧的材料均匀流动；其次，活动压料芯在冲压过程中受到氮气缸的反向作用力，该作用力大于氮气缸的弹力，小于冲压力，冲压结束后，氮气缸给活动压料块一个下压力，使得活动压料芯随上模座上行时能够给冲压件一个下压作用力，保持热成型件的成型稳定性。

作为本发明的一种改进，所述弹顶***设置为氮气缸或者弹簧，所述活动压料芯上方设置有氮气缸或者弹簧，所述氮气缸或者弹簧上方设置有上模垫块，所述氮气缸或者弹簧通过螺栓固定在上模垫块上，其中氮气缸的形成大于等于产品成型高度，便于产品成型。

作为本发明的一种改进，所述上模座上设置有耐磨板，所述垫块固定在耐磨板上，所述垫块、耐磨板均设置为长方形。

作为本发明的一种改进，所述活动压料芯上设置有挂台机构。防止活动压料芯在高频次的冲压过程中脱落，在保证活动压料芯安装强度的同时提高了模具寿命及安全操作性。

作为本发明的一种改进，所述下模组件还包括下模顶杆、下模垫块，所述下模顶杆设置在氮气缸或者弹簧上方，氮气缸或者弹簧通过下模垫块安装在下模座上。

作为本发明的一种改进，所述冷却***设置为冷却水道，所述成型凸模上设置有冷却水道。

作为本发明的一种改进，所述活动压料芯上设置有冷却水道，该冷却水道为仿形阵列式布置，其中冷却水道之间的间隙为50mm；所述凹模镶块上设置有冷却水道，其中冷却水道之间的间隙为50mm。活动压料芯上的冷却水道的冷却水流速小于两凹模镶块的冷却水流速，活动压料芯在热板成型过程中，通过其冷却***对热板进行淬火，由于不同的冷却流速，使得热成型件不同成型位置存在淬火速率差，该淬火速率差便于提高淬火效率，提高了淬火工艺介入时机的精确性，缩短了热成型件的冷却时间，使得淬火效率大大提高。

完全马氏体化的热成型控制模具的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤，1）冲床带动上模组件下行，活动压料芯在氮气缸的作用下首先接触热的钢板，并将热的钢板板压制在成型凸模凸起型面上，活动压料芯上的冷却***开始工作，冷却时间为3s，对成型件凸面进行预压、预淬火；

2）冲床继续下行，两凹模镶块与热板接触，在压力作用下使其成型，同时进入淬火、保压阶段；淬火是将加热至奥氏体化的硼钢，利用该装置的冷却***以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms等温线下的热处理工艺；保压是模具在冲床的压力作用下闭合，同时冲床给模具提供约400T左右的压力使得热成型件在成型后保持8-12s左右时间，用以成型、淬火同时控制产品的回弹的工艺；

3）淬火、保压结束后，冲床上行，此时热成型件在活动压料芯的作用下，保持在凸模型腔上；

4）冲床继续上行，活动压料芯脱离热成型件，下模顶杆设置在氮气缸上方，氮气缸通过下模垫块安装在下模座上，下模顶杆在氮气缸的作用下，将成型件顶出，机械手将产品取出。

相对于现有技术，本发明的优点如下：1）本发明整体结构设计巧妙，结构紧凑，实用性强；2）该技术方案中设置了拼接凹模，拼接凹模中的凹模镶块和活动压料芯分开设置，成为三个独立的结构部件，在成型过程中，首先活动压料芯先接触材料，起到压料作用，使得材料在成型过程中以产品为中心均匀的向两侧流动，确保了材料两侧的均匀性，其次，两个凹模镶块同时与热板接触，提高了淬火效率；3）该技术方案中在活动压料芯、成型凸模和凹模镶块上均设置有冷却水道，由于各个冷却水道之间冷却水流速不同，使得热成型件不同成型位置存在淬火速率差，该淬火速率差便于提高淬火效率，提高了淬火工艺介入时机的精确性，缩短了热成型件的冷却时间，使得淬火效率大大提高，确保热成型件得以达到完全马氏体化的技改目的；4）该技术方案***格低、节约了模具维修工作时间，节约了模具维修时间，增加了使用寿命。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图；

图2为模具打开状态示意图；

图3为模具打开闭合示意图；

图中：1、上模垫板，2、上模座，3、弹顶***组成，4、拼接凹模，41、凹模镶块，42、活动压料芯，5、成型凸模，6、下模座，7、下模垫板，8、冷却水道，9、垫块，10、氮气缸，11、钢板。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解和认识，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述和介绍。

实施例1：

参见图1，一种完全马氏体化的热成型控制模具，所述控制模具包括上模组件、下模组件、弹顶***3以及冷却***，所述上模组件包括上模垫板1、上模座2、拼接凹模4，所述下模组件包括下模垫板7、下模座6以及成型凸模5，所述弹顶***3分别设置在上模垫板和下模垫板上，所述上模座2、拼接凹模4设置在上模垫板1上，所述成型凸模5、下模座6设置在下模垫板7上，所述冷却***设置在上模组件上或者下模组件上或者同时设置在上模组件和下模组件上。参见图2，该技术方案中在上模组件和下模组件上均设置有冷却***，大大提高了淬火效率，确保了产品成型的均匀性，提高了产品质量。

实施例2：

参见图1、图2，作为本发明的一种改进，所述拼接凹模4包括凹模镶块41和活动压料芯42，所述活动压料芯42设置在两个凹模镶块41中间，其中凹模镶块41与活动压料芯安装在上模座上，通过紧固螺栓固定。该技术方案中，将凹模镶块41和活动压料芯42分开设置，在成型过程中，首先活动压料芯42先接触热板材料，起到压料作用，两个凹模镶块41同时与热板接触并随上模下压，使得材料在成型过程中以产品为中心均匀的向两侧流动，确保了成型凸模凸起部位两侧的材料均匀流动；其次，活动压料芯在冲压过程中受到氮气缸的反向作用力，该作用力大于氮气缸的弹力，小于冲压力，冲压结束后，氮气缸给活动压料块一个下压力，使得活动压料芯随上模座上行时能够给冲压件一个下压作用力，保持热成型件的成型稳定性。其余结构和优点与实施例1完全相同。

实施例3：

参见图1、图2，作为本发明的一种改进，所述弹顶***3设置为氮气缸或者弹簧，所述活动压料芯上方设置有氮气缸或者弹簧，所述氮气缸或者弹簧上方设置有上模垫块，所述氮气缸或者弹簧通过螺栓固定在上模垫块上，其中氮气缸的形成大于等于产品成型高度，便于产品成型。其余结构和优点与实施例1完全相同。

实施例4：

参见图1、图2，作为本发明的一种改进，所述上模座上设置有耐磨板，所述垫块固定在耐磨板上，所述垫块、耐磨板均设置为长方形，所述活动压料芯上设置有挂台机构。防止活动压料芯在高频次的冲压过程中脱落，在保证活动压料芯安装强度的同时提高了模具寿命及安全操作性。其余结构和优点与实施例1完全相同。

实施例5：

参见图1、图2，作为本发明的一种改进，所述下模组件还包括下模顶杆、下模垫块，所述下模顶杆设置在氮气缸或者弹簧上方，氮气缸或者弹簧通过下模垫块安装在下模座6上。

实施例6：

参见图1、图2，作为本发明的一种改进，所述冷却***设置为冷却水道8，所述成型凸模5上设置有冷却水道8；所述活动压料芯42上也设置有冷却水道8，该冷却水道为仿形阵列式布置，其中冷却水道之间的间隙为50mm；所述凹模镶块41上也设置有冷却水道，其中冷却水道之间的间隙为50mm。活动压料芯42上的冷却水道的冷却水流速小于两凹模镶块41的冷却水流速，活动压料芯42在热板成型过程中，通过其冷却***对热板进行淬火，由于不同的冷却流速，使得热成型件不同成型位置存在淬火速率差，该淬火速率差便于提高淬火效率，提高了淬火工艺介入时机的精确性，缩短了热成型件的冷却时间，使得淬火效率大大提高。

实施例7：

参见图1、图2、图3，完全马氏体化的热成型控制模具的控制方法，所述方法包括以下步骤，1）冲床带动上模组件下行，活动压料芯在氮气缸的作用下首先接触热的钢板11，并将热的钢板11压制在成型凸模凸起型面上，活动压料芯上的冷却***开始工作，冷却时间为20s，对成型件凸面进行预压、预淬火；预压为在模具冲压动作前对热板进行压料，预淬火为其他部位淬火前先淬火；

2）冲床继续下行，两凹模镶块41与热板11接触，在压力作用下使其成型，同时进入淬火、保压阶段；淬火是将加热至奥氏体化的硼钢，利用该装置的冷却***以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms等温线下的热处理工艺；保压是模具在冲床的压力作用下闭合，同时冲床给模具提供约200T左右的压力使得热成型件在成型后保持20s左右时间，用以成型、淬火同时控制产品的回弹的工艺；

3）淬火、保压结束后，冲床上行，此时热成型件在活动压料芯的作用下，保持在凸模型腔上；

4）冲床继续上行，活动压料芯脱离热成型件，下模顶杆设置在氮气缸上方，氮气缸通过下模垫块安装在下模座上，下模顶杆在氮气缸的作用下，将成型件顶出，机械手将产品取出。

本发明还可以将实施例2、3、4、5、6所述技术特征中的至少一个与实施例1组合形成新的实施方式。

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。

Claims (8)

1.一种完全马氏体化的热成型控制模具，其特征在于，所述控制模具包括上模组件、下模组件、弹顶***以及冷却***，所述上模组件包括上模垫板、上模座、拼接凹模，所述下模组件包括下模垫板、下模座以及成型凸模，弹顶***分别设置在上模垫板和下模垫板上，所述上模座、拼接凹模设置在上模垫板上，所述成型凸模、下模座设置在下模垫板上，所述冷却***设置在上模组件上或者下模组件上或者同时设置在上模组件和下模组件上，所述拼接凹模包括凹模镶块和活动压料芯，所述活动压料芯设置在两个凹模镶块中间，其中凹模镶块与活动压料芯安装在上模座上，通过紧固螺栓固定，所述弹顶***设置为氮气缸或者弹簧，所述活动压料芯上方设置有氮气缸或者弹簧，所述氮气缸或者弹簧上方设置有上模垫块，所述氮气缸或者弹簧通过螺栓固定在上模垫块上。

2.根据权利要求1所述的完全马氏体化的热成型控制模具，其特征在于，所述上模座上设置有耐磨板，所述上模垫块固定在耐磨板上，所述上模垫块、耐磨板均设置为长方形。

3.根据权利要求1或2所述的完全马氏体化的热成型控制模具，其特征在于，所述下模组件还包括下模顶杆、下模垫块，所述下模顶杆设置在氮气缸或者弹簧上方，氮气缸或者弹簧通过下模垫块安装在下模座上。

4.根据权利要求3所述的完全马氏体化的热成型控制模具，其特征在于，所述活动压料芯上设置有挂台机构。

5.根据权利要求4所述的完全马氏体化的热成型控制模具，其特征在于，所述冷却***设置为冷却水道，所述成型凸模上设置有冷却水道。

6.根据权利要求5所述的完全马氏体化的热成型控制模具，其特征在于，所述活动压料芯上设置有冷却水道，其中冷却水道之间的间隙为50mm。

7.根据权利要求5或6所述的完全马氏体化的热成型控制模具，其特征在于，所述凹模镶块上设置有冷却水道，其中冷却水道之间的间隙为50mm。

8.根据权利要求1-7任一项所述完全马氏体化的热成型控制模具的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1）冲床带动上模组件下行，活动压料芯在氮气缸的作用下首先接触热的钢板，并将热的钢板板压制在成型凸模凸起型面上，活动压料芯上的冷却***开始工作，冷却时间为3s，对成型件凸面进行预压、预淬火；

2）冲床继续下行，两凹模镶块与热板接触，在压力作用下使其成型，同时进入淬火、保压阶段，此过程持续时间为8-12s；

3）淬火、保压结束后，冲床上行，此时热成型件在活动压料芯的作用下，保持在凸模型腔上；

4）冲床继续上行，活动压料芯脱离热成型件，下模顶杆设置在氮气缸上方，氮气缸通过下模垫块安装在下模座上，下模顶杆在氮气缸的作用下，将成型件顶出，机械手将产品取出。