热成型件切边冲孔的方法及切边冲孔模具与流程

本发明涉及机械加工制造，具体涉及一种热成型件切边冲孔的方法及切边冲孔模具。

背景技术：

1、随着汽车工业对车辆性能、安全性和轻量化的要求日益提高，高强度钢板因其重量轻、强度高的特点，成为了满足这些要求的重要途径之一。然而，高强度钢板在室温下的塑性变形范围较小，成形性能较差，给传统的冷冲压方法带来了挑战。热冲压成形技术通过在高温下对钢板进行冲压，使钢板材料在加热状态下变得柔软且易于成形。这种技术不仅能够解决高强度钢板在室温下成形困难的问题，还能够提高零件的尺寸精度和机械性能。随着热冲压成形技术的广泛应用，热成型件的切边冲孔技术也逐渐成为汽车冲压件制造中的重要环节。由于热冲压件的材料强度高、硬度大，传统的切边冲孔方法难以满足加工要求。因此，需要采用先进的切边冲孔技术，如激光切割、水切割等，以确保热成型件的加工精度和表面质量。当前激光切割技术与传统切割技术相比，虽然具有显著的优势，如切割速度快、精度高、材料适应性强等，但也存在一些问题：

2、技术门槛较高，激光切割技术需要专业的技术人员进行操作和维护，且成本更高。切边时间长，零件使用激光切割技术所需时间更长。

3、如何对热冲压件进行快速冲孔及切边，是本领域亟待解决的重要问题之一。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种热成型件切边冲孔的方法及切边冲孔模具，它能够对热冲压件进行快速冲孔及切边。

2、本发明提供了一种热成型件切边冲孔的方法，其中，包括以下步骤，

3、s1，在热冲压模具中，对工件进行热冲压、第一次淬火和保温；

4、s2，当温度冷却到预设温度时，将工件取出并移动到切边冲孔模具中；

5、s3，确定待切边及冲孔的位置，对待切边的位置及待冲孔的位置进行加热；

6、s4，当达到设定条件后，对工件进行切边及冲孔；其中，设定条件为工件上离与所述待切边及待冲孔的位置对应的切口设定距离以内区域的温度介于设定温度范围内；

7、s5，对工件进行第二次淬火。

8、如上所述的热成型件切边冲孔的方法，其中，可选的是，在第一次淬火或第二次淬火过程中，对工件进行液冷；液冷所使用的冷却道为多个；

9、对工件进行液冷的方法包括：

10、s01，根据工件上预先选定的关键点的散热需要和初始冷却液温度，确定冷却时间和各冷却道入口处的初始冷却液流量；

11、s02，根据冷却时间，确定各冷却道的入口处目标流量随时间变化关系和各关键点在冷却时间内不同时刻的目标温度，并监控各关键点的实际温度；

12、s03，按各冷却道的入口处目标流量随时间变化关系控制各冷却道入口的流量；

13、s04，在冷却过程中，将当前时刻各关键点的实际温度与目标温度比较，并根据比较结果修正各冷却道的入口处目标流量随时间变化关系；

14、s05，按修正后的各冷却道的入口处目标流量随时间变化关系控制各冷却道入口的冷却液流量；重复步骤s04和步骤s05，直到冷却时间结束。

15、如上所述的热成型件切边冲孔的方法，其中，可选的是，步骤s02中，确定各冷却道的入口处目标流量随时间变化关系的步骤包括：

16、s021，确定各冷却道对各关键点的冷却能力；

17、s022，分别确定各关键点受各冷却道的影响程度之比；

18、s023，确定各关键点的冷却强度需求；

19、s024，根据各关键点的冷却强度需求、各冷却道对各关键点的冷却能力、各关键点受各冷却道的影响程度之比，确定各冷却道入口处的总目标流量随时间变化关系；

20、s025，根据各关键点的冷却强度需求和各冷却道的入口处的目标流量之比，分配各冷却道的入口处目标流量。

21、如上所述的热成型件切边冲孔的方法，其中，可选的是，步骤s021中，各冷却道的入口处目标流量随时间变化关系，由各冷却道对各关键点的冷却能力确定；

22、各冷却道对各关键点的冷却能力由以下公式确定：

23、

24、其中，sa为冷却能力，a1为常系数，c为冷却液的比热容，s为冷却道的截面积，v为冷却液的流量，tm为冷却液道壁面处的温度，ts为冷却液的温度；t1为冷却液由冷却道的入口流到冷却段的第一个端点处的时间；t2为冷却液由进口流到冷却段的第二个端点处的时间；l(t)为冷却液由进口开始，某点冷却液在t时刻所在位置处与对应关键点之间的距离。

25、如上所述的热成型件切边冲孔的方法，其中，可选的是，冷却段的选取方法为，以该关键点为圆心，以预设距离为半径作球，该冷却道上位于该球面内的部分为冷却段。

26、如上所述的热成型件切边冲孔的方法，其中，可选的是，根据比较结果修正各冷却道的入口处目标流量随时间变化关系的公式为，

27、q(t)＝sv＝q(t)+bδq；

28、其中，q(t)为修正后冷却道的入口处目标流量随时间的变化关系，q(t)为修正前冷却道的入口处目标流量随时间变化关系，b为调节因子，δq为单位调节量；

29、调节因子的计算公式为：

30、

31、a2为常系数，tsj为对应关键点的实际温度，tmb为对应关键点的目标温度。

32、如上所述的热成型件切边冲孔的方法，其中，可选的是，至少一个所述冷却道的中部具有多条支流。

33、如上所述的热成型件切边冲孔的方法，其中，可选的是，步骤s1包括以下步骤，

34、s11，将胚料放入热冲压模具中，并对胚料进行加热；

35、s12，对胚料进行冲压，形成工件；

36、s13，进行第一次淬火，并保温设定时间；

37、其中，在步骤s11和步骤s3中的加热过程均通过pid控制。

38、本发明还提出了一种用于上述任一项所述方法的切边冲孔模具，其中，包括第一模具、第二模具和第三模具；

39、所述第一模具和所述第二模具用于从两侧压紧在待切边冲孔的工件上；

40、所述第一模具上设有多个第一孔，所述第一模具靠近工件的一侧设有冲孔部，所述第一孔贯穿所述冲孔部；所述冲孔部内嵌设有第一加热件；所述第一加热件用于在冲孔前，将待冲孔区域的温度加热到设定温度范围；

41、所述第二模具上设有多个与所述第一孔对应的第二孔；

42、所述第一模具的侧壁设有切边区，所述切边区内至少设置有一个第二加热件；

43、所述第三模具与所述第一模具位于所述工件的同一侧，且所述第三模具沿所述第一模具的周侧分布，所述第三模具上设有用于对切边位置进行加热的第二加热件；

44、所述第一模具内设有用于执行步骤s01到步骤s05的液冷的冷却道。

45、如上所述的切边冲孔模具，其中，可选的是，所述切边区内设有凹槽，所述第二加热件设置于所述凹槽内；所述第二加热件用于给工件切边区加热；所述第二加热件的周侧与所述凹槽的壁之间设有间隙。

46、与现有技术相比，本发明在热冲压模具中对工件进行热冲压、第一次淬火及保温后，将成型后工件移动到切边冲孔模具中。在切边冲孔模具中对工件进行加热，将工件的对应区域加热到设定温度范围内时，工件对应位置的抗拉强度降低至600mpa以下，以便于实现切边及冲孔操作。通过对工件进行局部加热，能够有利于降低待切边及冲孔位置的抗拉强度，实现快速冲孔及切边，以确保加工质量和效率。由于局部加热能够降低待切边及冲孔位置的抗拉强度，经实际验证，切边及冲孔的效率能够提升50％到70％左右。

47、此外，在通过液冷降温的过程中，以对关键点的降温为基准分别控制各个冷却道的进口处的冷却液流量，以达到使整个工件能够以可控的方式等比例降温，从而防止工件在降温的过程中由于内部组织结构变化不均匀，而导致的变形或裂纹。

技术特征：

1.一种热成型件切边冲孔的方法，其特征在于：包括以下步骤，

2.根据权利要求1所述的热成型件切边冲孔的方法，其特征在于：在第一次淬火或第二次淬火过程中，对工件进行液冷；液冷所使用的冷却道为多个；

3.根据权利要求2所述的热成型件切边冲孔的方法，其特征在于：步骤s02中，确定各冷却道的入口处目标流量随时间变化关系的步骤包括：

4.根据权利要求3所述的热成型件切边冲孔的方法，其特征在于：步骤s021中，各冷却道的入口处目标流量随时间变化关系，由各冷却道对各关键点的冷却能力确定；

5.根据权利要求4所述的热成型件切边冲孔的方法，其特征在于：冷却段的选取方法为，以该关键点为圆心，以预设距离为半径作球，该冷却道上位于该球面内的部分为冷却段。

6.根据权利要求3所述的热成型件切边冲孔的方法，其特征在于：根据比较结果修正各冷却道的入口处目标流量随时间变化关系的公式为，

7.根据权利要求3所述的热成型件切边冲孔的方法，其特征在于：至少一个所述冷却道的中部具有多条支流。

8.根据权利要求1所述的热成型件切边冲孔的方法，其特征在于：步骤s1包括以下步骤，

9.一种用于权利要求2-8任一项所述方法的切边冲孔模具，其特征在于：包括第一模具(1)、第二模具(2)和第三模具(3)；

10.根据权利要求9所述的切边冲孔模具，其特征在于：所述切边区(13)内设有凹槽(14)，所述第二加热件(22)设置于所述凹槽(14)内；所述第二加热件(22)用于给工件切边区加热；所述第二加热件(22)的周侧与所述凹槽(14)的壁之间设有间隙。

技术总结
本发明公开了一种热成型件切边冲孔的方法及切边冲孔模具，其中，包括以下步骤，S1，在热冲压模具中，对工件进行热冲压、第一次淬火和保温；S2，当温度冷却到预设温度时，将工件取出并移动到切边冲孔模具中；S3，确定待切边及冲孔的位置，对待切边的位置及待冲孔的位置进行加热；S4，当达到设定条件后，对工件进行切边及冲孔；S5，对工件进行第二次淬火。本发明能够对热冲压件进行快速冲孔及切边，同时，通过精确控制工件在加工过程中的冷却速度，能够使工件各处的温度以可控的方式进行冷却，有利于防止发生变形或裂纹，保证工件关键位置的性能。

技术研发人员：韦韡,姚佐平,刘春太,吕俊成,黄明,张峰,吴慧媚,周颖鹃,王丽娜
受保护的技术使用者：上汽通用五菱汽车股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5