專利名稱: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】本實(shí)用新型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(jī)滑塊上，壓機(jī)滑塊由壓機(jī)驅(qū)動(dòng)上、下移動(dòng)，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(shè)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(duì)于圓形沖孔，刃口的最前端與工件接觸時(shí)，位于沖孔的圓形弧線上；對(duì)于異形沖孔，刃口的最前端與工件接觸時(shí)，位于沖孔上直線段的中點(diǎn)或者平滑弧線的中點(diǎn)處。本實(shí)用新型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(zhǎng)沖頭使用壽命。
【專利說(shuō)明】減小熱成形鋼板沖孔沖頭磨損的模具

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型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(guò)熱成形處理后的高強(qiáng)度及超高強(qiáng)度鋼板的沖孔模具，屬于熱成形鋼板的分離【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]高強(qiáng)度鋼板強(qiáng)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(xué)性能，高強(qiáng)度鋼板的應(yīng)用是同時(shí)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(shè)備、中、高壓鍋爐、高壓容器、機(jī)車車輛、起重機(jī)械等工程行業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)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(qiáng)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(gè)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(guò)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(qiáng)度和硬度，以常見(jiàn)硼鋼為例，熱成形處理后其強(qiáng)度達(dá)到1500Mpa左右。一般的高強(qiáng)度鋼板的抗拉強(qiáng)度在400MPa?450MPa左右，而熱成形鋼材加熱前抗拉強(qiáng)度即已達(dá)到500 MPa?800MPa，加熱成形后則可提高至1300?1600 MPa，其強(qiáng)度為普通高強(qiáng)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(jiàn)熱成形硼鋼鋼板為例，強(qiáng)度達(dá)到1500MPa，延伸率為5%左右，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)一般意義的高強(qiáng)鋼，其分離工藝難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通鋼板和常見(jiàn)高強(qiáng)鋼鋼板。
[0003]對(duì)于熱成形鋼板的沖孔，由于鋼板本身強(qiáng)度和硬度非常高，沖頭磨損非常嚴(yán)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(chǔ)上增加TD、PVD涂層等表面處理技術(shù)，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(guò)分析沖孔時(shí)候的靜水壓力可以發(fā)現(xiàn)，造成沖頭磨損非常嚴(yán)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(shí)沖頭有沿孔徑徑向?qū)ぜD壓的力，當(dāng)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(duì)于修邊磨損輕微，沖孔磨損嚴(yán)重主要是由于其為封閉曲線，對(duì)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(méi)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]本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)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(zhǎng)沖頭使用壽命。
[0006]按照本實(shí)用新型提供的技術(shù)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(jī)滑塊上，壓機(jī)滑塊由壓機(jī)驅(qū)動(dòng)上、下移動(dòng)，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(shè)置刃口，刃口呈螺旋狀。
[0007]進(jìn)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(jìn)一步的，對(duì)于圓形沖孔，刃口的最前端與工件接觸時(shí)，位于沖孔的圓形弧線上；對(duì)于異形沖孔，刃口的最前端與工件接觸時(shí)，位于沖孔上直線段的中點(diǎn)或者平滑弧線的中點(diǎn)處。
[0009]進(jìn)一步的，所述沖頭材質(zhì)選擇冷作工具鋼SKD11、D2、高速鋼或粉末冶金鋼。
[0010]進(jìn)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% ο
[0011]進(jìn)一步的，所述上模座與壓料塊彈性連接。
[0012]本實(shí)用新型具有以下技術(shù)效果:
[0013](I)本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)是針對(duì)封閉曲線沖孔時(shí)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(shí)螺旋刃口漸次剪切工件，工件材料內(nèi)部的應(yīng)力得到漸次、均勻的釋放，沖頭沖孔時(shí)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，本實(shí)用新型的沖頭使用壽命都遠(yuǎn)優(yōu)于未進(jìn)行預(yù)沖孔工藝方案的沖頭使用壽命；
[0014](2)本實(shí)用新型刃口漸次剪切工件，實(shí)施點(diǎn)接觸，沖擊力不集中，減小了對(duì)沖頭的磨損。

【附圖說(shuō)明】

[0015]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為圖1的I放大圖。
[0017]圖3為所述沖頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖4為圖3的側(cè)視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合具體附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0020]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。
[0021]如圖1所示，本實(shí)用新型包括下模座I和上模座4，上模座4固定連接在壓機(jī)滑塊上，壓機(jī)滑塊由壓機(jī)驅(qū)動(dòng)上、下移動(dòng)，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I上固定下沖孔凹模套2，下模座I上定位工件3 ;如圖3、圖4所示，所述沖頭5的下端設(shè)置刃口 7，刃口 7呈螺旋狀，沖壓時(shí)，螺旋狀刃口 7漸次與工件接觸；
[0022]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(jìn)行設(shè)計(jì)，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；
[0023]對(duì)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(diǎn)；對(duì)于異形沖孔，刃口 7的最前端優(yōu)選沖孔上直線段的中點(diǎn)或者平滑弧線的中點(diǎn)處；
[0024]所述沖頭5材質(zhì)選擇優(yōu)質(zhì)冷作工具鋼SKDl1、D2、高速鋼、粉末冶金鋼等，也可以進(jìn)行涂層等表面處理；
[0025]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%。
[0026]實(shí)施例一:一種硼鋼鋼板的沖孔工藝，鋼板的材質(zhì):硼鋼22MnB5，料厚1.6mm，長(zhǎng)度400mm,寬200mm，所沖孔為圓孔，直徑為1mm ;如圖1、圖2所示，上述工件通過(guò)以下方式進(jìn)行具體加工處理:沖頭最前端刃口呈螺旋狀，沖壓時(shí)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HRC61 土度，螺旋刃口斜度為1.5度。
[0027]實(shí)施例二:一種硼鋼鋼板的沖孔工藝，該工件為汽車用B柱，鋼板的材質(zhì):硼鋼22MnB5，料厚1.2mm，長(zhǎng)度1250mm，寬430臟，所沖孔為圓孔，直徑為12mm ;上述工件通過(guò)以下方式進(jìn)行具體加工處理:沖孔沖頭最前端刃口呈螺旋狀，沖壓時(shí)呈螺旋狀漸次與工件接觸，其中，材料選取粉末冶金鋼，硬度HRC61 土度，螺旋刃口斜度為1.8度。
【權(quán)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(jī)滑塊上，壓機(jī)滑塊由壓機(jī)驅(qū)動(dòng)上、下移動(dòng)，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(shè)置刃口(7)，刃口(7)呈螺旋狀。2.如權(quán)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(quán)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(duì)于圓形沖孔，刃口(7)的最前端與工件(3)接觸時(shí)，位于沖孔的圓形弧線上；對(duì)于異形沖孔，刃口(7)的最前端與工件(3)接觸時(shí)，位于沖孔上直線段的中點(diǎn)或者平滑弧線的中點(diǎn)處。4.如權(quán)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SKD11、D2、高速鋼或粉末冶金鋼。5.如權(quán)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(quán)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(hào)】B21D28-34GK204276647SQ201420765093
【發(fā)明者】陳揚(yáng), 孫財(cái), 李向榮, 楊云龍 [申請(qǐng)人]無(wú)錫朗賢汽車組件研發(fā)中心有限公司