減小熱成形鋼板沖孔沖頭磨損的模具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種減小熱成形鋼板沖孔沖頭磨損的模具，包括下模座和上模座，上模座固定連接在壓機滑塊上，壓機滑塊由壓機驅(qū)動上、下移動，在上模座上固定沖頭，上模座下表面連接壓料塊；在所述下模座上固定下沖孔凹模套，下模座上定位工件；其特征是：所述沖頭的下端設置刃口，刃口呈螺旋狀。所述螺旋狀刃口的斜度為0.5～50；所述螺旋狀刃口的螺距為工件材料厚度的3～8倍。對于圓形沖孔，刃口的最前端與工件接觸時，位于沖孔的圓形弧線上；對于異形沖孔，刃口的最前端與工件接觸時，位于沖孔上直線段的中點或者平滑弧線的中點處。本發(fā)明不增加額外成本也不損失生產(chǎn)效率，有效減小沖頭的磨損，延長沖頭使用壽命。
【專利說明】減小熱成形鋼板沖孔沖頭磨損的模具

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種減小熱成形鋼板沖孔沖頭磨損的模具，尤其是一種經(jīng)過熱成形處理后的高強度及超高強度鋼板的沖孔模具，屬于熱成形鋼板的分離【技術領域】。

【背景技術】
[0002]高強度鋼板強度高，特別是在正火或正火加回火狀態(tài)有較高的綜合力學性能，高強度鋼板的應用是同時確保輕量化和碰撞安全性的有效手段，因此在大型船舶、橋梁、電站設備、中、高壓鍋爐、高壓容器、機車車輛、起重機械等工程行業(yè)領域中應用廣泛。而熱成形鋼板作為一種新興事物，其生產(chǎn)工藝不同于普通的高強度鋼板，熱成形鋼板的生產(chǎn)工藝通常包括成形和淬火冷卻兩個階段，其中，成形階段需要在高溫下由模具一次沖壓成形，淬火冷卻階段需要通過控制一定的冷卻速度迅速冷卻，從而使鋼板發(fā)生從奧氏體微觀組織向馬氏體微觀組織的轉(zhuǎn)變，由此得到極高的強度和硬度，以常見硼鋼為例，熱成形處理后其強度達到15001%左右。一般的高強度鋼板的抗拉強度在400腿^?450腿^左右，而熱成形鋼材加熱前抗拉強度即已達到500 1？3?800腿^，加熱成形后則可提高至1300?1600，其強度為普通高強度鋼材的3?4倍，其硬度僅次于陶瓷，但又具有鋼材的韌性，以常見熱成形硼鋼鋼板為例，強度達到1500即3，延伸率為5%左右，已經(jīng)遠遠超過一般意義的高強鋼，其分離工藝難度遠遠高于普通鋼板和常見高強鋼鋼板。
[0003]對于熱成形鋼板的沖孔，由于鋼板本身強度和硬度非常高，沖頭磨損非常嚴重，最終產(chǎn)生沖孔毛刺，影響工件質(zhì)量。為此，常用的方法為使用高硬度的粉末冶金鋼，甚至在粉末冶金鋼的基礎上增加10、？乂0涂層等表面處理技術，沖頭的成本由此變得非常昂貴，而沖頭的壽命提升幅度并不明顯，通常在5，000?20，000沖次仍然需要更換沖頭。
[0004]通過分析沖孔時候的靜水壓力可以發(fā)現(xiàn)，造成沖頭磨損非常嚴重的主要原因在于沖孔后工件孔徑小于沖頭尺寸，從而在沖頭脫離工件之前，被工件緊緊“箍”住。而工件沖孔后孔徑小于沖頭尺寸，根本原因在于，沖孔時沖頭有沿孔徑徑向?qū)ぜD壓的力，當沖孔破裂后工件沿孔徑徑向回彈，從而使得孔徑小于沖頭尺寸，將沖頭緊緊“箍”住。而相對于修邊磨損輕微，沖孔磨損嚴重主要是由于其為封閉曲線，對沖頭徑向拉力的反約束大幅度加重了這種徑向回彈。目前所有的沖頭解決方案都局限在如何提高沖頭材料的性能，而沒有從根本上考慮如何減輕甚至消除這種徑向回彈。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術中存在的不足，提供一種減小熱成形鋼板沖孔沖頭磨損的模具，在不增加額外成本也不損失生產(chǎn)效率的前提下，有效減小沖頭的磨損，延長沖頭使用壽命。
[0006]按照本發(fā)明提供的技術方案，所述減小熱成形鋼板沖孔沖頭磨損的模具，包括下模座和上模座，上模座固定連接在壓機滑塊上，壓機滑塊由壓機驅(qū)動上、下移動，在上模座上固定沖頭，上模座下表面連接壓料塊；在所述下模座上固定下沖孔凹模套，下模座上定位工件；其特征是:所述沖頭的下端設置刃口，刃口呈螺旋狀。
[0007]進一步的，所述螺旋狀刃口的斜度為0.5?50 ；所述螺旋狀刃口的螺距為工件材料厚度的3?8倍。
[0008]進一步的，對于圓形沖孔，刃口的最前端與工件接觸時，位于沖孔的圓形弧線上；對于異形沖孔，刃口的最前端與工件接觸時，位于沖孔上直線段的中點或者平滑弧線的中點處。
[0009]進一步的，所述沖頭材質(zhì)選擇冷作工具鋼3X011、02、高速鋼或粉末冶金鋼。
[0010]進一步的，所述沖頭與下沖孔凹模套的沖孔之間保持間隙，該間隙為工件厚度的5% ?15%。
[0011]進一步的，所述上模座與壓料塊彈性連接。
[0012]本發(fā)明具有以下技術效果:
(1)本發(fā)明的實質(zhì)是針對封閉曲線沖孔時的徑向回彈，提出如何減小徑向回彈的解決方案。由于沖孔時螺旋刃口漸次剪切工件，工件材料內(nèi)部的應力得到漸次、均勻的釋放，沖頭沖孔時徑向擠壓工件的力得到分散，從而很大程度上抵消了工件材料因沖頭徑向擠壓產(chǎn)生的彈性變形，沖孔完成后回彈量大幅度縮小，工件沖孔后“箍”住沖頭的現(xiàn)象根本上減輕了，從而最終減小了沖頭的磨損。不論采用何種材質(zhì)的沖頭，本發(fā)明的沖頭使用壽命都遠優(yōu)于未進行預沖孔工藝方案的沖頭使用壽命；
(2)本發(fā)明刃口漸次剪切工件，實施點接觸，沖擊力不集中，減小了對沖頭的磨損。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的結(jié)構示意圖。
[0014]圖2為圖1的I放大圖。
[0015]圖3為所述沖頭的結(jié)構示意圖。
[0016]圖4為圖3的側(cè)視圖。

【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合具體附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0018]如圖1?圖4所示:所述減小熱成形鋼板沖孔沖頭磨損的模具包括下模座1、下沖孔凹模套2、工件3、上模座4、沖頭5、壓料塊6、刃口 7等。
[0019]如圖1所示，本發(fā)明包括下模座1和上模座4，上模座4固定連接在壓機滑塊上，壓機滑塊由壓機驅(qū)動上、下移動，在上模座4上固定沖頭5，上模座4下表面連接壓料塊6，上模座4與壓料塊6彈性連接；在所述下模座1上固定下沖孔凹模套2，下模座1上定位工件3 ；如圖3、圖4所示，所述沖頭5的下端設置刃口 7，刃口 7呈螺旋狀，沖壓時，螺旋狀刃口 7漸次與工件接觸；
所述螺旋狀刃口 7的斜度根據(jù)工件3上所需加工孔的孔徑和材料厚度進行設計，優(yōu)選為0.5?50 ；所述螺旋狀刃口 7的螺距為工件3材料厚度的3?8倍；
對于圓形沖孔，刃口 7的最前端可選擇在沖孔的圓形弧線的任意一點；對于異形沖孔，刃口 7的最前端優(yōu)選沖孔上直線段的中點或者平滑弧線的中點處；
所述沖頭5材質(zhì)選擇優(yōu)質(zhì)冷作工具鋼31(01112,高速鋼、粉末冶金鋼等，也可以進行涂層等表面處理；
所述沖頭5與下沖孔凹模套2的沖孔之間保持間隙，該間隙為工件3厚度的5%?15%。
[0020]實施例一:一種硼鋼鋼板的沖孔工藝，鋼板的材質(zhì):硼鋼22胞85，料厚1.6臟，長度400111111，寬200111111，所沖孔為圓孔，直徑為10111111；如圖1、圖2所示，上述工件通過以下方式進行具體加工處理:沖頭最前端刃口呈螺旋狀，沖壓時呈螺旋狀漸次與工件接觸，其中，沖頭材料選取粉末冶金鋼，硬度?。?忙61 土度，螺旋刃口斜度為1.5度。
[0021]實施例二:一種硼鋼鋼板的沖孔工藝，該工件為汽車用8柱，鋼板的材質(zhì):硼鋼22胞85，料厚1.2臟，長度1250臟，寬430臟，所沖孔為圓孔，直徑為12臟；上述工件通過以下方式進行具體加工處理:沖孔沖頭最前端刃口呈螺旋狀，沖壓時呈螺旋狀漸次與工件接觸，其中，材料選取粉末冶金鋼，硬度忙61 土度，螺旋刃口斜度為1.8度。
【權利要求】
1.一種減小熱成形鋼板沖孔沖頭磨損的模具，包括下模座(I)和上模座(4)，上模座(4)固定連接在壓機滑塊上，壓機滑塊由壓機驅(qū)動上、下移動，在上模座(4)上固定沖頭(5),上模座(4)下表面連接壓料塊(6);在所述下模座(I)上固定下沖孔凹模套(2)，下模座(I)上定位工件(3);其特征是:所述沖頭(5)的下端設置刃口(7)，刃口(7)呈螺旋狀。
2.如權利要求1所述的減小熱成形鋼板沖孔沖頭磨損的模具，其特征是:所述螺旋狀刃口(7)的斜度為0.5?50 ;所述螺旋狀刃口(7)的螺距為工件(3)材料厚度的3?8倍。
3.如權利要求1所述的減小熱成形鋼板沖孔沖頭磨損的模具，其特征是:對于圓形沖孔，刃口(7)的最前端與工件(3)接觸時，位于沖孔的圓形弧線上；對于異形沖孔，刃口(7)的最前端與工件(3)接觸時，位于沖孔上直線段的中點或者平滑弧線的中點處。
4.如權利要求1所述的減小熱成形鋼板沖孔沖頭磨損的模具，其特征是:所述沖頭(5)材質(zhì)選擇冷作工具鋼SKDl 1、D2、高速鋼或粉末冶金鋼。
5.如權利要求1所述的減小熱成形鋼板沖孔沖頭磨損的模具，其特征是:所述沖頭(5)與下沖孔凹模套(2)的沖孔之間保持間隙，該間隙為工件(3)厚度的5%?15%。
6.如權利要求1所述的減小熱成形鋼板沖孔沖頭磨損的模具，其特征是:所述上模座(4)與壓料塊(6)彈性連接。
【文檔編號】B21D28/34GK104438584SQ201410740343
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月8日 優(yōu)先權日:2014年12月8日
【發(fā)明者】陳揚, 孫財, 李向榮, 楊云龍 申請人:無錫朗賢汽車組件研發(fā)中心有限公司