一种热冲压模具和热冲压加工方法技术

本发明专利技术提供一种热冲压模具，包括固定设置的下模座和可上下移动的上模座，下模座上设有顶部开口的凹模腔，上模座的底部设有正对凹模腔的冲头；所述冲头周围设有压边圈，压边圈通过第一弹性连接件连接在上模座的底部，第一弹性连接件可上下弹性伸缩；所述凹模腔内设有导热块，导热块通过第二弹性连接件连接在凹模腔的底部，第二弹性连接件可上下弹性伸缩。冲压过程中，金属板料的所有区域的上下表面均能够得到冷却，所以，金属板料的各区域能够得到均匀的冷却，从而提高了所制成的零件的机械性能的一致性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种热冲压模具和热冲压加工方法，用于金属板料的热冲压加工。
技术介绍
超高强钢热冲压成形技术是指将先进高强度钢板(一般为含硼钢板)加热到奥氏体化温度并充分保温使奥氏体均匀化后，将钢板快速移至低温模具，在模具内完成冲压成形同时实现保压淬火，最终获得组织形态以马氏体为主的强度达到1500MPa左右的超高强钢制件。热冲压工艺的优点在于所需成形压力小，所得制件强度高，且产品回弹量远小于冷冲压工艺。在完成冲压动作的同时实现模内淬火是热冲压成形的重要特色，只有当高温板料的冷却速度大于某临界值时(对多数热冲压硼钢而言，此临界值约为27℃/s)，奥氏体才能充分转换为马氏体，制件方能表现出高强度。为使板料获得高冷却速度，除了需要缩短板料转移和模具合模时间，以及设计有效的冷却系统降低模具温度外，还需确保板料与模具之间充分接触，以便使板料热量快速转移至模具，从而实现快速降温。这对获得性能优异的工件具有重要的意义。而当前的热冲压工件成形过程中，受传统冲压模具结构的限制，在从开始成形到模具闭合前的较长的一段时间内，如图1所示，高温板料的边缘被压边圈压在凹模上，在凸模向下运动过程中，凸模的冲头的底面与板料的上表面接触，而凹模腔所正对的板料的下表面处于悬空状态，直到凸模和凹模完全闭合后，凹模腔所正对的板料的下表面才与凹模腔的底面接触。相比较，除凹模腔所正对的区域之外的板料的其它区域(包括压边和侧壁等)均全程地与凸模和凹模双面地接触，这些区域的板料的上下表面均受到冷却，而凹模腔所正对的区域的板料仅上表面与冲头的底面接触，冷却速率明显较低，不利于淬火硬化，进而影响该部位的机械性能。而且，现有的热冲压成形模具冲压金属板料时，压边圈在冲头与金属板料接触之前先压住板料并施加一定的压边力。对冷冲而言，这种做法可有效防止板料在成形过程中产生起皱的缺陷。然而对热冲压而言，压边圈先下压并过早施加压边力意味着此区域板料温度下降较快，淬火效果比其它区域好。一方面，由此导致金属板料的与压边圈接触区域的材料流动性能下降，不利于材料向凹模内成形流动；另一方面，成形完成后压边区域最终的强度和硬度 较高，而此区域通常最终是需要切割掉的，因而强度和硬度越高，对后续工序越不利。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种热冲压模具和热冲压加工方法，在对金属板料热冲压过程中，金属板料的各区域能够得到均匀的冷却，从而提高了所制成的零件的机械性能。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种热冲压模具，采用如下技术方案：一种热冲压模具，包括固定设置的下模座和可上下移动的上模座，下模座上设有顶部开口的凹模腔，上模座的底部设有正对凹模腔的冲头；所述冲头周围设有压边圈，压边圈通过第一弹性连接件连接在上模座的底部，第一弹性连接件可上下弹性伸缩；所述凹模腔内设有导热块，导热块通过第二弹性连接件连接在凹模腔的底部，第二弹性连接件可上下弹性伸缩。进一步地，所述第一弹性连接件和第二弹性连接件均为弹簧。进一步地，所述压边圈的下表面低于冲头的下表面。进一步地，所述上模座由伺服压机驱动。进一步地，所述压边圈中间设有通过孔，所述冲头的截面呈U形，压边圈中间的通过孔与冲头的U形截面匹配。进一步地，所述导热块的侧面与凹模腔的侧壁滑动配合。进一步地，所述上模座和/或下模座上设有冷却水道与上述的一种热冲压模具相应地，本专利技术还提供一种热冲压加工方法，采用如下技术方案：一种热冲压加工方法，采用如权利要求1所述的热冲压模具，包括如下步骤：1)将热冲压用金属板料放置到加热炉中加热到奥氏体化温度以上，并保温设定时间使金属板料奥氏体化；2)金属板料充分奥氏体化后，将板料转移到热冲压模具上进行冲压，金属板料放置在下模座顶面上覆盖在凹模腔顶部的开口上，在冲压过程中：a)上模座向下运动，压边圈先与金属板料边缘的上表面接触而将金属板料压在上模座的上表面上；b)在步骤a)之后，上模座继续向下运动，冲头的下表面与金属板料的上表面接触，与此同时，导热块的上表面与金属板料的下表面接触；c)在步骤b)之后，上模座继续向下运动至设定位置后停止并保持设定的一段时间，使利用金属板料加工成型的零件在凹模腔内保压淬火；3)取出零件，进入后续处理阶段。如上所述，本专利技术的一种热冲压模具，具有以下有益效果：本专利技术的热冲压模具在冲压时，当上模座向下运动至冲头贴近金属板料的上表面时，金属板料的边缘被压边圈压在下模座上，所以金属板料的边缘处的上下表面均能够得到冷却；冲头的底面与金属板料的上表面接触，由于在下模座的凹模腔内设置了导热块和第二性连接件，导热块通过第二弹性连接件连接在凹模腔的底部，在冲头将金属板料向下冲压的过程中，第二弹性连接件将导热块顶紧在金属板料的下表面上，这样，冲头和导热块分别贴在金属板料的上下表面上，从而使金属板料的与冲头接触的区域的上下表面也能够得到冷却；这样，金属板料的所有区域的上下表面均能够得到冷却，所以，金属板料的各区域能够得到均匀的冷却，从而提高了所制成的零件的机械性能的一致性。相应地，本专利技术的热冲压加工方法也具有上述效果，此处不再赘述。附图说明图1显示为传统冲压模具的示意图。图2显示为本专利技术实施例的热冲压模具的结构示意图。图3显示为利用本专利技术的热冲压模具加工金属板料的示意图，冲头处于最高位置处。图4显示为利用本专利技术的热冲压模具加工金属板料的示意图，冲头与金属板料上表面接触瞬间的状态。图5显示为利用本专利技术的热冲压模具加工金属板料的示意图，金属板料的下表面与导热块接触瞬间的状态。图6显示为利用本专利技术的热冲压模具加工金属板料的示意图，冲头处于最低位置处。附图标记如下：1 上模座 7 金属板料2 冲头 8 下模座3 压边圈 9 凹模腔4 通过孔 10 导热块5 第一弹性连接件 11 第二弹性连接件6 导向套 12 导向杆具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。图2显示为本专利技术实施例的热冲压模具的结构示意图，请参见图2，本专利技术提供一种热冲压模具，包括固定设置的下模座8和可上下移动的上模座1，下模座8上设有顶部开口的凹模腔9，上模座1的底部设有正对凹模腔9的冲头2；所述冲头2周围设有压边圈3，压边圈3通过第一弹性连接件5连接在上模座1的底部，第一弹性连接件5可上下弹性伸缩；所述凹模腔9内设有导热块10，导热块10通过第二弹性连接件11连接在凹模腔9的底部，第二弹性连接件11可上下弹性伸缩。本专利技术的热冲压模具在冲压时，当上模座1向下运动至冲头2贴近金属板料7的上表面时，金属板料7的边缘被压边圈3压在下模座8上，所以金属板料7的边缘处的上下表面均能够得到冷却；冲头2的底面与金属板料7的上表面接触，由于在下模座8的凹模腔9内设置了导热块10和第二性连接件，导热块10通过第二弹性连接件11连接在凹模腔9的底部，在冲头2将金属板料7向下冲压的过程中，第二弹性连接件11将导热块10顶紧在金属板料7的下表面上，这样，冲头2和导热块10分别贴在金属板料7的上下表面上，从而使金本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热冲压模具，包括固定设置的下模座和可上下移动的上模座，下模座上设有顶部开口的凹模腔，上模座的底部设有正对凹模腔的冲头；其特征是：所述冲头周围设有压边圈，压边圈通过第一弹性连接件连接在上模座的底部，第一弹性连接件可上下弹性伸缩；所述凹模腔内设有导热块，导热块通过第二弹性连接件连接在凹模腔的底部，第二弹性连接件可上下弹性伸缩。

【技术特征摘要】
1.一种热冲压模具，包括固定设置的下模座和可上下移动的上模座，下模座上设有顶部开口的凹模腔，上模座的底部设有正对凹模腔的冲头；其特征是：所述冲头周围设有压边圈，压边圈通过第一弹性连接件连接在上模座的底部，第一弹性连接件可上下弹性伸缩；所述凹模腔内设有导热块，导热块通过第二弹性连接件连接在凹模腔的底部，第二弹性连接件可上下弹性伸缩。2.如权利要求1所述的热冲压模具，其特征是：所述第一弹性连接件和第二弹性连接件均为弹簧。3.如权利要求1所述的热冲压模具，其特征是：所述压边圈的下表面低于冲头的下表面。4.如权利要求1所述的热冲压模具，其特征是：所述上模座由伺服压机驱动。5.如权利要求1所述的热冲压模具，其特征是：所述压边圈中间设有通过孔，所述冲头的截面呈U形，压边圈中间的通过孔与冲头的U形截面匹配。6.如权利要求1所述的热冲压模具，其特征是：所述导热块的侧面与凹模腔...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩先洪，谭淑霖，丁亚男，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31