毛坯成型和切邊用的熱沖壓加工方法以及模具裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熱沖壓加工方法以及模具裝置，更具體地，涉及同時(shí)實(shí)現(xiàn)毛坯成型和切邊的熱沖壓加工方法以及模具裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]為了輕量化以及提高碰撞安全性，車體上使用熱沖壓成型后拉伸強(qiáng)度為1.3GPa以上的熱沖壓構(gòu)件。熱沖壓工藝是將加熱至850?950°C左右的硼鋼迅速轉(zhuǎn)移到模具中后，在鋼板被冷卻之前進(jìn)行加壓成型并在模具中進(jìn)行急冷的加工方法。若采用該加工方法，則材料具有比加工之前高出3?5倍左右的強(qiáng)度。由于具有類似于淬火的熱處理效果，因此其強(qiáng)度得以提高。
[0003]熱沖壓構(gòu)件具有高的強(qiáng)度和硬度，因此由剪切模具進(jìn)行切邊或沖孔是幾乎不可能的。所以，大多數(shù)利用激光來(lái)實(shí)現(xiàn)切邊或孔加工。但是，利用激光加工，加工成本高以及耗時(shí)，所以存在效率非常低的問(wèn)題。
[0004]因此，最近，為了提高剪切加工熱沖壓構(gòu)件時(shí)的生產(chǎn)率，以及減少成本，正在研究由剪切模具進(jìn)行加工的技術(shù)。但是，對(duì)具有高硬度的熱沖壓構(gòu)件進(jìn)行剪切加工時(shí)，存在模具壽命過(guò)短的問(wèn)題。
[0005]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:韓國(guó)授權(quán)專利第10-0907266號(hào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]如上所述，以往，利用激光來(lái)對(duì)經(jīng)熱沖壓的構(gòu)件進(jìn)行切邊。這種方法存在加工成本高以及耗時(shí)的問(wèn)題。本發(fā)明是為了解決所述問(wèn)題而提出的，目的在于，提供一種能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)毛坯成型和切邊的方法以及模具裝置。
[0009]用于實(shí)現(xiàn)所述目的的本發(fā)明涉及的熱沖壓加工模具裝置具備:下模，其具有第一冷卻面，該第一冷卻面緊貼于被加熱的毛坯的成型部，用于冷卻所述成型部；上模，其在接近所述下模的第一位置與遠(yuǎn)離所述下模的第二位置之間移動(dòng)，并且具有第二冷卻面，該第二冷卻面與所述第一冷卻面相對(duì)，且與所述第一冷卻面一起加壓并冷卻所述毛坯的成型部；沖頭，其設(shè)置在所述上模的第二冷卻面周圍，并在對(duì)所述毛坯施加剪切應(yīng)力以切割所述毛坯的成型部和飛邊部的邊界的第三位置與遠(yuǎn)離所述毛坯的第四位置之間移動(dòng)。
[0010]優(yōu)選，所述熱沖壓加工模具裝置還包括加熱支撐板，其設(shè)置在所述下模的周圍，具有支撐并加熱所述毛坯的飛邊部的加熱面。
[0011]所述加熱支撐板可以構(gòu)成為，當(dāng)所述沖頭向第三位置移動(dòng)時(shí)，與所述沖頭一起下降，而當(dāng)所述沖頭返回第四位置時(shí)，則返回到支撐所述毛坯的飛邊部的位置。
[0012]所述加熱支撐板包括在加熱面上形成的槽，在所述槽中插入有電加熱器，所述槽可以由傳熱部件密封。優(yōu)選，所述傳熱部件為銅。
[0013]此外，優(yōu)選，在所述下模與所述加熱支撐板之間設(shè)置有隔熱材料，該隔熱材料用于防止所述下模與所述加熱支撐板之間的熱交換。
[0014]優(yōu)選，所述上模移動(dòng)到第一位置以冷卻所述毛坯的成型部之后，所述沖頭移動(dòng)到第三位置以切割所述毛坯的成型部和飛邊部的邊界。
[0015]用于實(shí)現(xiàn)所述目的的本發(fā)明涉及的熱沖壓加工方法，包括如下步驟:(a)步驟，將毛坯加熱至850?950°C;(b)步驟，將經(jīng)加熱的所述毛坯投入到上模與下模之間；(c)步驟，使所述上模和下模閉模，以將所述毛坯的成型部成型為規(guī)定形狀，并以每秒30°C至100°C的冷卻速度將所述毛坯的成型部冷卻至200°C以下，同時(shí)，對(duì)所述毛坯的飛邊(trimming)部進(jìn)行空氣冷卻；(d)步驟，切割所述飛邊部。
[0016]在所述(c)步驟中，所述毛坯開(kāi)始成型之前的溫度優(yōu)選為700°C以上。此外，在所述(d)步驟中，所述飛邊部的溫度優(yōu)選為450°C以上。
[0017]用于實(shí)現(xiàn)所述目的的本發(fā)明涉及的另一熱沖壓加工方法，可以包括如下步驟:(a)步驟，將毛坯加熱至850?950°C; (b)步驟，將經(jīng)加熱的所述毛坯投入到?jīng)_壓模具裝置的上模與下模之間；(c)步驟，使所述沖壓模具裝置的上模和下模閉模，將所述毛坯的成型部成型為規(guī)定形狀，并以每秒30°C至100°C的冷卻速度將所述毛坯的成型部冷卻至200°C以下，同時(shí)，加熱所述毛坯的飛邊(trimming)部；(d)步驟，切割所述飛邊部。
[0018]本發(fā)明涉及的熱沖壓加工同時(shí)實(shí)現(xiàn)成型和切邊，因此減少加工成本和時(shí)間。此外，飛邊部的硬度低，從而延長(zhǎng)用于切邊的沖頭壽命，且切割表面干凈利落。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是示出本發(fā)明涉及的熱沖壓加工模具裝置的一實(shí)施例中的開(kāi)模狀態(tài)的概略圖。
[0020]圖2是示出圖1所示的模具裝置的閉模狀態(tài)的概略圖。
[0021]圖3是示出圖1所示的模具裝置的沖頭的下降狀態(tài)的概略圖。
[0022]圖4是示出本發(fā)明涉及的熱沖壓加工模具裝置的另一實(shí)施例中的呈開(kāi)模狀態(tài)的概略圖。
[0023]圖5是示出圖4所示的模具裝置的閉模狀態(tài)的概略圖。
[0024]圖6是示出圖4所示的模具裝置的沖頭的下降狀態(tài)的概略圖。
[0025]附圖標(biāo)記:
[0026]10:下模11:第一冷卻面
[0027]12:冷卻水通道 20:上模
[0028]21:第二冷卻面 22:冷卻水通道
[0029]30:沖頭40:加熱支撐板
[0030]41:加熱面43:電加熱器
[0031]45:螺旋彈簧
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面，參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。下面介紹的實(shí)施例僅作為示例提供，以便向本領(lǐng)域的技術(shù)人員充分傳達(dá)本發(fā)明的思想。因此，本發(fā)明并不限于下面說(shuō)明的實(shí)施例，也可以以其它形式實(shí)現(xiàn)。此外，在圖中，為了便于表示，可能夸大表示構(gòu)成要素的寬度、長(zhǎng)度、厚度等。在說(shuō)明書全文中，相同附圖標(biāo)記表示相同的構(gòu)成要素。
[0033]圖1是示出本發(fā)明涉及的熱沖壓加工模具裝置的一實(shí)施例的開(kāi)模狀態(tài)的概略圖，圖2是示出圖1所示的模具裝置的閉模狀態(tài)的概略圖，圖3是示出圖1所示的模具裝置的沖頭的下降狀態(tài)概略圖。
[0034]參照?qǐng)D1至圖3，本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的熱沖壓加工模具裝置具備下模10、上模20和沖頭30。本實(shí)施例涉及的熱沖壓加工模具裝置能夠同時(shí)進(jìn)行毛坯成型和切邊加工。毛坯可以由通過(guò)淬火硬化的金屬材料形成，例如硼鋼。毛坯分為構(gòu)成產(chǎn)品的成型部A和成型后需要去除的作為成型部A周邊的飛邊部B。
[0035]本發(fā)明是毛坯的成型部A和飛邊部B以彼此不同的條件進(jìn)行熱處理，從而成型后能夠容易實(shí)現(xiàn)切邊加工。毛坯通過(guò)感應(yīng)加熱或熱處理而被加熱至850?950°C的狀態(tài)下投入到熱沖壓加工模具裝置的上模20與下模10之間。被加熱的毛坯，可以由工作人員利用鉗子等投入，但是從安全方面考慮，優(yōu)選利用機(jī)器臂投入。以被加熱的狀態(tài)投入到上模20與下模10之間的毛坯的成型部A在成型的同時(shí)被急劇冷卻。被加熱后急劇冷卻的毛坯，如同經(jīng)淬火處理一樣被硬化。毛坯的成型部A經(jīng)成型之后，其硬度為HRC41?50，拉伸強(qiáng)度為1.3GPa以上，幾乎不可能進(jìn)行剪切加工。與此相反，毛坯的飛邊部B沒(méi)有被下模10和上模20急劇冷卻，而在空氣中緩慢冷卻。因此，相對(duì)于成型部A，飛邊部B的硬度低，所以通過(guò)沖頭30的剪切應(yīng)力較容易切斷。
[0036]下模10與下模支撐板I結(jié)合，下模支撐板I被墊板(bolster) 2支撐。下模10具有第一冷卻面11，該第一冷卻面11緊貼于毛坯的成型部A的下表面，用于冷卻成型部A。下模10的內(nèi)部具有使冷卻水流動(dòng)的冷卻水通道12。通過(guò)在冷卻水通道12流動(dòng)的冷卻水來(lái)冷卻第一冷卻面11。
[0037]上模20與撞錘3結(jié)合，該撞錘3通過(guò)間隔快4進(jìn)行上下直線運(yùn)動(dòng)。間隔快4用于確保與上模20結(jié)合的沖頭30的設(shè)置空間。
[0038]撞錘3的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)可以通過(guò)曲軸(Crank)、偏心輪(Eccentric)、肘桿(Toggle)、鉸鏈(Link)、凸輪(Cam)等機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，或者可以利用液壓缸實(shí)現(xiàn)。撞錘3的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)眾所周知，故省略詳細(xì)說(shuō)明。
[0039]上模20通過(guò)撞錘3的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)而在接近下模10的第一位置(參見(jiàn)圖2)與遠(yuǎn)離下模10