一种马氏体钢成形切边全自动热冲压模具及成形方法技术

本发明专利技术涉及一种马氏体钢热成形技术领域，具体为一种不仅能够实现热冲压件的切片、成形和淬火一体化，还能省去传统的激光切割工序，大大提高了生产效率的马氏体钢成形切边全自动热冲压模具及成形方法，包括凹模组件、凸模组件、上压边圈组件、上切边刀组件、下压边圈组件、下切边刀组件和冷却管，所述凹模组件设在冲床上部，所述上切边刀组件设在凹模组件的两侧，所述上压边圈组件设在上切边刀组件的两侧，所述凸模组件设在冲床下部，所述下切边刀组件分别设在凸模组件的两侧，所述下压边圈组件分别位于下切边刀组件的两侧。

Martensitic steel forming and trimming full automatic hot stamping die and forming method

The invention relates to a technical field of martensitic steel hot forming, in particular, not only can it realize the integration of slice, forming and quenching of hot stamping parts, but also save the traditional laser cutting process, and greatly improve the production efficiency of the martensitic steel forming and cutting fully automatic hot stamping die and forming method, including the die module. A punch module, an upper edge ring component, an upper cutting edge tool component, a lower edge rim component, a lower cutting edge tool component and a cooling tube, which are located on the upper part of the punch press, and the upper cutting edge tool assembly is located on both sides of the die assembly, and the upper pressing rim component is located on both sides of the upper cutting edge tool assembly. The punch module is located in the punch press. The lower part of the lower edge cutter assembly is arranged on both sides of the punch assembly, and the lower blank holder assembly is located on both sides of the lower edge cutter assembly.

【技术实现步骤摘要】
一种马氏体钢成形切边全自动热冲压模具及成形方法
本专利技术涉及一种马氏体钢热成形
，具体为一种马氏体钢成形切边全自动热冲压模具及成形方法。
技术介绍
随着汽车及轨道交通领域对安全和轻量化的要求越来越高，具有超高强度的马氏体钢越来越受到关注。马氏体钢中以马氏体组织为主，其抗拉强度可到1500MPa，在保障安全性的前提下，通过减少钢板的厚度实现了轻量化，因而在汽车及轨道交通行业得到了广泛的应用。然而，马氏体钢的冷冲压成形存在开裂、回弹和减薄的问题，限制了这些材料的使用。热冲压成形技术是将低合金马氏体钢加热到奥氏体化温度，保温至完全奥氏体化后，迅速转移至有冷却系统的模具内冲压成形，同时在模具中完成快速、均匀的淬火过程，获得均一的马氏体组织，从而将低强度的钢板转变为超高强度(抗拉强度≥1500MPa，伸长率为6％左右)的构件。热成形技术具有成形压力小、成形零件强度高、回弹小、尺寸精度高的优点，因而得到广泛的应用。现有热冲压成形零件的普遍生产流程为：落料→加热保温至奥氏体化→搬运→热冲压成形→去除氧化皮→激光切边→焊接等后续处理。可以明显看出，由于热冲压零件的强度很高，用传统的冷冲切设备很难对其进行后续的切边和冲孔，而激光切割的速率较慢、设备投资较大、生产成本较高且能耗较大等缺点，严重影响了热冲压零件的生产效率。因此，如何将热冲压零件的成形和切片一体化，提高热冲压零件切片等后续处理的效率，降低生产成本成为一个急需解决的问题。中国专利CN103143630A公布了《一种热冲压复合模》，这种铸造的复合模可以将热成形、冲孔和淬火等功能集于一体。但是它首先没有考虑冲孔废料的排除，奥氏体化的废料由于温度太高，不能直接排除，不利于生产的自动化和连续性；其次，它只能实现冲孔工艺，不能实现对汽车B柱类复杂热冲压零件的切边工艺以及批量化连续生产作业。同时，中国专利CN201410178509.5公开了一种超高强度钢热冲压、温冲裁复合成形工艺及模具，通过复合模具的使用，将冲裁复合于热冲压过程中，使板料在马氏体形成温度以上完成切边、冲孔。主要流程为：加热至完全奥氏体化的超高强度钢板料置于复合模具中，先进行冲压成形，同时冷却淬火；此过程中，需要冲裁部分板料被局部加热，保持温热状态，在成形结束后，进行温冲裁，并进一步保压冷却。上述方案中在开始冷却淬火，由于马氏体变化是瞬时发生且不可控的，所以在如此快速变化且不可用的情况下再进行冲裁是无法实现精确切边，并且在冲裁中其切断的废料没有排出的方式，进而可以看出，上述方案只是理论的设计，现实中并不可行。因此，急需寻找一种马氏体钢成形和切边一体化的全自动热冲压模具及其成形方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种不仅能够实现热冲压件的切片、成形和淬火一体化，还能省去传统的激光切割工序，大大提高了生产效率的马氏体钢成形切边全自动热冲压模具及成形方法。专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种马氏体钢成形切边全自动热冲压模具，包括凹模组件、凸模组件、上压边圈组件、上切边刀组件、下压边圈组件、下切边刀组件和冷却管，所述凹模组件设在冲床上部，所述上切边刀组件设在凹模组件的两侧，所述上压边圈组件设在上切边刀组件的两侧，所述凸模组件设在冲床下部，所述下切边刀组件分别设在凸模组件的两侧，所述下压边圈组件分别位于下切边刀组件的两侧，所述冷却管分别设在上压边圈组件、上切边刀组件、下压边圈组件、下切边刀组件内，还包括氮气缸和液压缸，所述氮气缸和液压缸均与下压边圈组件连接。作为优选，所述上切边刀组件在切边刀端部设置台阶。专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种马氏体钢成形和切边一体化成形方法，包括如下步骤：步骤一：落料：选择马氏体钢板材，按加工要求冲裁尺寸；步骤二：奥氏体化：将落料好的马氏体钢板材在氮气保护下加热至奥氏体化温度长时间保温使其完全奥氏体化；步骤三：模内热切成形并淬火：将已完全奥氏体化的板材置于热切模具中，对板材进行通过上切边刀组件和下切边刀组件进行切边，随后通过凹模组件和凸模组件压制成形，同时通过冷却管外接冷却水进行降温进而对板材进行快速淬火，是奥氏体完全转变为马氏体；步骤四：冷冲裁：采用硬质合金冷冲压模对热切好的零件废料料带区域进行冷冲裁，得到最终马氏体钢成品零件。作为优选，所述上切边刀组件和下切边刀组件在进行切边时用料带连接保留废料。专利技术的马氏体钢成形切边全自动热冲压模具及成形方法有益效果是：1、对比传统的热冲压模具，本专利技术多一个切片刀组件，实现马氏体钢全自动的奥氏体化热切边、成形和淬火一体化，并且能保持热切后废料粘连在热成形构件上，保证马氏体钢热成形的自动化和连续性。2、热冲压模具在奥氏体化温度完成切边，一方面由于奥氏体钢具有更好的塑形变形能力，可直接得到零毛刺、高质量、近净成形的切边边缘，另一方面是由于淬火开始后，钢的强度会迅速提高至800MPa，会大大提高切边难度。3、热冲压模具在一个工业热成形工序过程中即能实现热冲压件的切片、成形和淬火一体化，省去传统的激光切割工序，大大提高了生产效率。4、由于热切后废料与成型后板材之间仅存在少许料带连接，所需冲裁力大大减小，避免了常温下因马氏体组织的高强硬性所带来的切割难度的增加。因而本专利技术所述马氏体钢的成形方法中可以采用简单、普通的冷冲裁工序取代昂贵、低效的激光切割工序，大大降低了生产成本，节约了生产周期，大大提高了生产效率，具有很好的工程应用价值。附图说明图1为本专利技术的马氏体钢成形切边全自动热冲压模具的结构示意图。图2是本专利技术热切过程及切边刀区域的结构示意图。图3是本专利技术热切后及切边刀区域的结构示意图。图4是本专利技术的马氏体钢成形切边全自动热冲压模具的上切边刀组件的主视图。附图说明：1、凹模组件，2、凸模组件，3、上压边圈组件，4、上切边刀组件，41、台阶，5、下压边圈组件，6、下切边刀组件，7、冷却管，8、氮气缸，9、液压缸。具体实施方式现在结合附图对专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明专利技术的基本结构，因此其仅显示与专利技术有关的构成。一种马氏体钢成形切边全自动热冲压模具，包括凹模组件1、凸模组件2、上压边圈组件3、上切边刀组件4、下压边圈组件5、下切边刀组件6和冷却管7，所述凹模组件1设在冲床上部，所述上切边刀组件4设在凹模组件1的两侧，所述上压边圈组件3设在上切边刀组件4的两侧，所述凸模组件2设在冲床下部，所述下切边刀组件6分别设在凸模组件2的两侧，所述下压边圈组件5分别位于下切边刀组件6的两侧，所述冷却管7分别设在上压边圈组件3、上切边刀组件4、下压边圈组件5、下切边刀组件6内，还包括氮气缸8和液压缸9，所述氮气缸8和液压缸9均与下压边圈组件5连接。所述上切边刀组件4在切边刀端部设置台阶41。一种马氏体钢成形和切边一体化成形方法，包括如下步骤：步骤一：落料：选择马氏体钢板材，按加工要求冲裁尺寸；步骤二：奥氏体化：将落料好的马氏体钢板材在氮气保护下加热至奥氏体化温度长时间保温使其完全奥氏体化；步骤三：模内热切成形并淬火：将已完全奥氏体化的板材置于热切模具中，对板材进行通过上切边刀组件4和下切边刀组件6进行切边，随后通过凹模组件1和凸模组件2压制成形，同时通过冷却管5外接冷却水进行降温进而对板材进行快速淬火，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种马氏体钢成形切边全自动热冲压模具，其特征在于：包括凹模组件(1)、凸模组件(2)、上压边圈组件(3)、上切边刀组件(4)、下压边圈组件(5)、下切边刀组件(6)和冷却管(7)，所述凹模组件(1)设在冲床上部，所述上切边刀组件(4)设在凹模组件(1)的两侧，所述上压边圈组件(3)设在上切边刀组件(4)的两侧，所述凸模组件(2)设在冲床下部，所述下切边刀组件(6)分别设在凸模组件(2)的两侧，所述下压边圈组件(5)分别位于下切边刀组件(6)的两侧，所述冷却管(7)分别设在上压边圈组件(3)、上切边刀组件(4)、下压边圈组件(5)、下切边刀组件(6)内，还包括氮气缸(8)和液压缸(9)，所述氮气缸(8)和液压缸(9)均与下压边圈组件(5)连接。

【技术特征摘要】
1.一种马氏体钢成形切边全自动热冲压模具，其特征在于：包括凹模组件(1)、凸模组件(2)、上压边圈组件(3)、上切边刀组件(4)、下压边圈组件(5)、下切边刀组件(6)和冷却管(7)，所述凹模组件(1)设在冲床上部，所述上切边刀组件(4)设在凹模组件(1)的两侧，所述上压边圈组件(3)设在上切边刀组件(4)的两侧，所述凸模组件(2)设在冲床下部，所述下切边刀组件(6)分别设在凸模组件(2)的两侧，所述下压边圈组件(5)分别位于下切边刀组件(6)的两侧，所述冷却管(7)分别设在上压边圈组件(3)、上切边刀组件(4)、下压边圈组件(5)、下切边刀组件(6)内，还包括氮气缸(8)和液压缸(9)，所述氮气缸(8)和液压缸(9)均与下压边圈组件(5)连接。2.根据权利要求1所述的马氏体钢成形和切边一体化的全自动热冲压模具，其特征在于：所述上切边刀组件(4)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李琦，吕学鹏，姜涛，王章忠，张保森，李华冠，
申请(专利权)人：南京星乔威泰克汽车零部件有限公司，南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32