專(zhuān)利名稱(chēng)：選擇性冷卻控制的熱沖壓件成形模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于熱沖壓成形技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種選擇性冷卻控制的熱沖壓件成形模具。
背景技術(shù)：
熱成形技術(shù)具有成形精度高、成形性能好、可以成形強(qiáng)度高達(dá)2000MPa的沖壓件等優(yōu)點(diǎn)，一經(jīng)出現(xiàn)便引起業(yè)界的普遍關(guān)注，并迅速成為高強(qiáng)度汽車(chē)零部件制造領(lǐng)域的熱門(mén)技術(shù)。目前，熱成形零件廣泛應(yīng)用于汽車(chē)車(chē)身安全結(jié)構(gòu)件，如前后保險(xiǎn)杠、A柱、B柱、防撞梁
坐寸ο對(duì)于汽車(chē)車(chē)身安全結(jié)構(gòu)件而言，通常要求其具有較高強(qiáng)度，以滿(mǎn)足碰撞安全性需求。然而，在某些特定部位卻需要其具有較低的強(qiáng)度和較高的延伸性，以達(dá)到吸收碰撞能的作用，從而實(shí)現(xiàn)較好的綜合碰撞防護(hù)功能。目前，采用傳統(tǒng)工藝制造的熱成形零件，通常由整塊厚度均勻、材料性能一致的鋼板經(jīng)熱沖壓成形，強(qiáng)度分布均勻，延伸率較低，吸能效果較差。為了滿(mǎn)足汽車(chē)安全結(jié)構(gòu)件的不同區(qū)域具有不同的力學(xué)性能要求，現(xiàn)通常采用激光拼焊板技術(shù)和連續(xù)變截面板料軋制技術(shù)。激光拼焊板技術(shù)可以不受限制地把不同材質(zhì)、不同強(qiáng)度、不同厚度的板坯或熱沖壓件拼焊在一起，實(shí)現(xiàn)輕量化和提高碰撞安全性的目的。但采用激光拼焊制造的熱成形零件，加工成本高，焊縫部位組織性能較差，且熱沖壓過(guò)程中焊縫處成形極限難以測(cè)定。連續(xù)變截面板料軋制技術(shù)可以通過(guò)不等厚軋制控制技術(shù)，將板料軋制成需要厚度，再經(jīng)過(guò)熱沖壓成形，支撐變截面零件，使耐撞性能和輕量化水平得到了明顯改善。但同一規(guī)格(軋制成分、力學(xué)性能和寬度相同)的小批量連續(xù)變截面軋板生產(chǎn)成本高，而且難以實(shí)現(xiàn)曲線(xiàn)拼接、三維拼接和擴(kuò)寬拼接。以上兩種技術(shù)雖能能夠滿(mǎn)足安全結(jié)構(gòu)件的輕量化、高強(qiáng)度、吸能性要求，但加工制造成本較高，從而限制了其技術(shù)的廣泛應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提出一種選擇性冷卻控制的熱沖壓件成形模具，其目的是制造的熱沖壓件能同時(shí)滿(mǎn)足零件不同區(qū)域不同強(qiáng)度需求和加工低成本的要求。本實(shí)用新型的技術(shù)方案:本實(shí)用新型的選擇性冷卻控制的熱沖壓件成形模具包括上模板及上模鑲塊、下模板及下模鑲塊，上模鑲塊和下模鑲塊沿模腔型線(xiàn)方向由多個(gè)分鑲塊拼接而成，上模分鑲塊和下模分鑲塊沿模腔型線(xiàn)方向分為2 5組區(qū)域，各組區(qū)域分鑲塊采用不同熱傳導(dǎo)速率，上、下模鑲塊的對(duì)應(yīng)組區(qū)域的分鑲塊的長(zhǎng)度和熱傳導(dǎo)速率相同。所述的上模分鑲塊和下模分鑲塊沿模腔型線(xiàn)方向分為2組區(qū)域，區(qū)域I對(duì)應(yīng)下模第一分鑲塊、下模第二分鑲塊和對(duì)應(yīng)的上模第一分鑲塊、上模第二分鑲塊采用熱傳導(dǎo)速率5W/m°C 20W/m°C材料加工而成；區(qū)域II的下模第三、第四、第五、第六分鑲塊和對(duì)應(yīng)的上模第三、第四、第五、第六分鑲塊采用熱傳導(dǎo)速率20W/m°C 100W/m°C材料加工而成；在兩個(gè)區(qū)域之間為空氣間隙。本實(shí)用新型的有益效果:本實(shí)用新型提出的選擇性冷卻控制熱沖壓模具生產(chǎn)出的熱成形零件，可以顯著提高汽車(chē)零部件強(qiáng)度和延伸率，減輕汽車(chē)零部件整體重量，達(dá)到車(chē)身輕量化的目的；同時(shí)，具有良好的吸能效果，提升整車(chē)碰撞安全性。本實(shí)用新型可以制造變強(qiáng)度、高性能的熱沖壓零件，解決了現(xiàn)有變強(qiáng)度零件制造存在的工序復(fù)雜、生產(chǎn)成本高等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了變強(qiáng)度熱成形零件應(yīng)用的高強(qiáng)度、高吸能性、低加工制造成本的綜合需求。

圖1是本實(shí)用新型的整體示意圖。圖2是下模結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是上下模分塊示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1、圖2、圖3:本實(shí)用新型的選擇性冷卻控制的熱沖壓件成形模具，包括上模板2及上模鑲塊4、下模板I及下模鑲塊3，上模鑲塊4和下模鑲塊4沿模腔型線(xiàn)方向由多個(gè)分鑲塊拼接而成，上模分鑲塊和下模分鑲塊沿模腔型線(xiàn)方向分為2 5組區(qū)域，各組區(qū)域分鑲塊采用不同熱傳導(dǎo)速率，上、下模鑲塊的對(duì)應(yīng)組區(qū)域的分鑲塊的長(zhǎng)度和熱傳導(dǎo)速率相同。如圖2、圖3的一種實(shí)施例:圖中所示熱成形B柱零件的不同部分要求的力學(xué)性能不同，分為兩組:區(qū)域I部分要求具有較高的強(qiáng)度和較低的延伸率，通常要求具有較低的強(qiáng)度和較高的延伸率，通常要求抗拉強(qiáng)度500 900MPa，延伸率10%以上；區(qū)域II部分要求抗拉強(qiáng)度達(dá)到1300MPa以上，延伸率5% 10%。根據(jù)此要求，設(shè)計(jì)如圖2所示的選擇性冷卻控制的熱沖壓模具，模具內(nèi)部布置有冷卻管道；該套選擇性冷卻模具采用的功能分塊設(shè)計(jì):B柱零件對(duì)應(yīng)下模為凸模，上模分鑲塊和下模分鑲塊沿模腔型線(xiàn)方向分為2組區(qū)域，區(qū)域I對(duì)應(yīng)下模第一分鑲塊3a、下模第二分鑲塊3b和上模的對(duì)應(yīng)上模第一分鑲塊4a、上模第二分鑲塊4b采用熱傳導(dǎo)速率5W/m°C 20W/m°C材料加工而成；區(qū)域II對(duì)應(yīng)的下模第三、第四、第五、第六分鑲塊3c、3d、3e、3f和對(duì)應(yīng)的上模第三、第四、第五、第六分鑲塊4c、4d、4e、4f采用熱傳導(dǎo)速率20W/VC 100W/VC材料加工而成；在兩個(gè)區(qū)域之間為空氣間隙。下模分鑲塊3g、上模分鑲塊4g為空氣間隙。上模分鑲塊和下模分鑲塊沿模腔型線(xiàn)方向分的組數(shù)，根據(jù)需要而定，一般2 5組就夠了。本實(shí)用新型的成形過(guò)程如下:將已加熱并均勻奧氏體化的超高強(qiáng)度鋼熱毛坯板料5放置于由不同材料物性參數(shù)下模鑲塊3與上模鑲塊4之間，或者由不同材料物性參數(shù)的上下鑲塊以及空氣隙組成的模具上，進(jìn)行熱沖壓成形；成形結(jié)束后，在模具內(nèi)保溫20s 40s，再將毛坯移出模具空冷。由于熱毛坯與所述模具之間的熱傳導(dǎo)速率不相同，可以在毛坯上實(shí)現(xiàn)選擇性冷卻，即可以實(shí)現(xiàn)在毛坯的不同區(qū)域獲得不同力學(xué)性能的組織，獲得力學(xué)性能功能化梯度分布的汽車(chē)安全件，滿(mǎn)足了輕量化和耐撞性的要求。由于熱毛坯與所述模具之間的熱傳導(dǎo)速率不相同，可以在毛坯上實(shí)現(xiàn)選擇性冷卻，實(shí)現(xiàn)熱沖壓件的不同區(qū)域獲得不同力學(xué)性能或力學(xué)性能功能化梯度分布的需求。
權(quán)利要求1.一種選擇性冷卻控制的熱沖壓件成形模具，包括上模板及上模鑲塊、下模板及下模鑲塊，上模鑲塊和下模鑲塊沿模腔型線(xiàn)方向由多個(gè)分鑲塊拼接而成，其特征在于:上模分鑲塊和下模分鑲塊沿模腔型線(xiàn)方向分為2 5組區(qū)域，各組區(qū)域分鑲塊采用不同熱傳導(dǎo)速率，上、下模鑲塊的對(duì)應(yīng)組區(qū)域的分鑲塊的長(zhǎng)度和熱傳導(dǎo)速率相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的選擇性冷卻控制的熱沖壓件成形模具，其特征在于:上模分鑲塊和下模分鑲塊沿模腔型線(xiàn)方向分為2組區(qū)域，區(qū)域I對(duì)應(yīng)為下模第一分鑲塊(3a)、下模第二分鑲塊(3b)和對(duì)應(yīng)的上模第一分鑲塊(4a)、上模第二分鑲塊(4b)米用熱傳導(dǎo)速率5W/m°C 20W/m°C材料加工而成；區(qū)域II的下模第三、第四、第五、第六分鑲塊(3c、3d、3e、3^和對(duì)應(yīng)的上模第三、第四、第五、第六分鑲塊(4c、4d、4e、4f)采用熱傳導(dǎo)速率20W/m℃ 100W/m°C材料加工而成；在兩個(gè)區(qū)域之間為空氣間隙。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種選擇性冷卻控制的熱沖壓件成形模具，包括上模板及上模鑲塊、下模板及下模鑲塊，上模鑲塊和下模鑲塊沿模腔型線(xiàn)方向由多個(gè)分鑲塊拼接而成，上模分鑲塊和下模分鑲塊沿模腔型線(xiàn)方向分為幾組，各組分鑲塊采用不同熱傳導(dǎo)速率，上、下模鑲塊的對(duì)應(yīng)組的分鑲塊的長(zhǎng)度和熱傳導(dǎo)速率相同。本實(shí)用新型提出的選擇性冷卻控制熱沖壓模具生產(chǎn)出的熱成形零件，可以顯著提高汽車(chē)零部件強(qiáng)度和延伸率，減輕汽車(chē)零部件整體重量，達(dá)到車(chē)身輕量化的目的。同時(shí)，具有良好的吸能效果，提升整車(chē)碰撞安全性。本實(shí)用新型可以制造變強(qiáng)度、高性能熱沖壓零件，解決了現(xiàn)有變強(qiáng)度零件制造存在的工序復(fù)雜、生產(chǎn)成本高等問(wèn)題。
文檔編號(hào)B21D37/10GK203002965SQ20122072660
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者葛銳, 張宜生, 龍安, 桂中祥, 薛歡, 王子健, 陳寅, 吳青松, 梁衛(wèi)抗, 趙春暉 申請(qǐng)人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司, 華中科技大學(xué)