具有多個(gè)強(qiáng)度的沖壓件的成形方法及熱沖壓成形裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種具有多個(gè)強(qiáng)度的沖壓件的成形方法及熱沖壓成形裝置。該裝置包含：一具有第一工作面的第一模具；一具有第二工作面的第二模具，第二模具與第一模具合模時(shí)，第二工作面與第一工作面構(gòu)成對(duì)胚料進(jìn)行成形的造型腔室，第二模具包含可分別在不同時(shí)序相對(duì)于第一模具進(jìn)行退模的第一組件與第二組件，第二工作面包含第一組件與第二組件的一合并表面。該成形方法包含：加熱胚料至成形溫度；夾置胚料于第一模具與第二模具之間；以第一工作面及第二工作面壓合胚料；進(jìn)行第一組件的退模；以及對(duì)胚料的受壓合區(qū)域進(jìn)行模內(nèi)淬火處理。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
具有多個(gè)強(qiáng)度的沖壓件的成形方法及熱沖壓成形裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明有關(guān)于一種具有多個(gè)強(qiáng)度的沖壓件的成形方法及其應(yīng)用的熱沖壓成形裝置，特別是有關(guān)于一種應(yīng)用可分別退模的時(shí)間差以達(dá)成對(duì)工件不同部位產(chǎn)生空冷及模內(nèi)淬火加工的熱沖壓成形裝置及沖壓件成形方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于熱沖壓技術(shù)具有易成形、零件成形后機(jī)械性能佳、回彈少等優(yōu)點(diǎn)。在此制程中材料被加熱至900°C以上，成形后急速冷卻使制品強(qiáng)度大幅提升。而由于某些熱沖壓件(例如車(chē)門(mén)鋼梁)，必需在不同部位具備不同的剛性。
[0003]如圖1及圖2所示，中國(guó)CN 201110412533.7號(hào)「一種變強(qiáng)度超高強(qiáng)鋼熱沖壓件的成形方法」，其成形方法是通過(guò)改變與軟化部相應(yīng)的凸、凹模模塊10內(nèi)的冷卻管道(11，11’)來(lái)實(shí)現(xiàn)，借由通過(guò)減小冷卻管道直徑、增加管道之間的距離、增加管道到模具的表面距離的方法，減小板料的淬火程度，降低成形件的馬氏體含量，從而使該部分強(qiáng)度降低，得到變強(qiáng)度熱沖壓件，惟此一技術(shù)手段并無(wú)法在同一模具上靈活、機(jī)動(dòng)地調(diào)整在沖壓件的同一部分結(jié)構(gòu)上形成需所要的不同的強(qiáng)度程度。
[0004]如圖3所示，美國(guó)US 20120040205號(hào)「模內(nèi)淬火的金屬部件的制造方法(Methodfor producing a press-quenched metal component)」，揭不一種預(yù)先記算工件 12需要不同強(qiáng)度的位置，并在該位置的表面設(shè)置缺口 121，再于熱沖壓模具13內(nèi)進(jìn)行熱沖壓及模內(nèi)淬火的技術(shù)，前述缺口 121因在模內(nèi)淬火時(shí)不接觸模具，因而在該部位產(chǎn)生不同的強(qiáng)度。惟此技術(shù)工法必需破壞工件表面的完整性，在部分講究產(chǎn)品外觀的應(yīng)用上，必需另外再進(jìn)行表面處理的工序。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)合自然空冷及模內(nèi)淬火處理的熱沖壓成形裝置。
[0006]本發(fā)明的再一目的在于提供一種同組模具的不同部位，在不同時(shí)間退模的成形方法，以在同一沖壓件的不同位置具有自然空冷及模內(nèi)淬火處理之不同加工方式，以使該沖壓件產(chǎn)生不同的材料強(qiáng)度。
[0007]本發(fā)明提供的熱沖壓成形裝置，適于對(duì)一胚料進(jìn)行熱沖壓及模內(nèi)淬火而成形為一沖壓件，該裝置包含:
一第一模具，具有一第一工作面；
一第二模具，具有一第二工作面，且與該第一模具合模時(shí)，該第二工作面與該第一工作面構(gòu)成一造型腔室，以對(duì)該胚料進(jìn)行成形，該第二模具包含可分別在不同時(shí)序相對(duì)于該第一模具進(jìn)行退模的一第一組件與一第二組件，該第二工作面包含該第一組件與該第二組件的一合并表面。
[0008]作為優(yōu)選技術(shù)方案，該第一模具或該第二模具的至少其中之一嵌設(shè)有冷卻流體循環(huán)單元。
[0009]本發(fā)明還提供一種具有多個(gè)強(qiáng)度的沖壓件的成形方法，步驟包含:
提供如上所述的熱沖壓成形裝置；
加熱一胚料至一成形溫度；
置入該胚料于該第一模具與該第二模具之間；
壓合該熱沖壓成形裝置以應(yīng)用該第一工作面與該第二工作面接觸該胚料；
進(jìn)行該第二模具的該第一組件的退模，以釋放出該第二工作面的部分區(qū)域，令該胚料對(duì)應(yīng)該部分區(qū)域的表面形成開(kāi)放區(qū)域以接觸空氣；以及
對(duì)該胚料的受壓合區(qū)域進(jìn)行模內(nèi)淬火處理，使該胚料的受壓合區(qū)域與該開(kāi)放區(qū)域具有不同的冷卻速率而形成不同的材料強(qiáng)度。
[0010]優(yōu)選地，該胚料為含肥粒鐵與波來(lái)鐵組織的板材。
[0011]優(yōu)選地，該成形溫度為930 °C。
[0012]優(yōu)選地，該胚料到達(dá)該成形溫度下的加熱時(shí)間不超過(guò)10分鐘。
[0013]優(yōu)選地，該胚料移入該熱沖壓成形裝置的傳送時(shí)間在10秒之內(nèi)。
[0014]優(yōu)選地，該胚料在移入該熱沖壓成形裝置模內(nèi)成形加工前已預(yù)先成形為所需要的形狀的預(yù)成形件。
[0015]本發(fā)明的沖壓件成形裝置及成形方法，在高強(qiáng)度鋼在高溫(約930°C)的強(qiáng)度較低時(shí)(200~300MPa)，借由熱沖壓模具對(duì)被加熱鋼材的工件第一次沖壓成需要的形狀的半成品之后/或在對(duì)被加熱鋼材之工作件在其淬火硬化之前，預(yù)先退開(kāi)部分模具，使加工件部分壓合于沖壓模具，并對(duì)壓合的部分進(jìn)行模內(nèi)淬火處理，以使該鋼材具有復(fù)強(qiáng)度，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)節(jié)省成本的效益。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為先前技術(shù)的熱沖壓模具的一截面剖視圖；
圖2為圖1的熱沖壓模具延伸的另一部位的截面剖視圖；
圖3為先前技術(shù)的另一模內(nèi)淬火的金屬部件的制造方法的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明一實(shí)施例的熱沖壓成形裝置的立體示意圖；
圖5為本發(fā)明一實(shí)施例的具多個(gè)強(qiáng)度的沖壓件的成形方法流程圖；
圖6至圖8為本發(fā)明一實(shí)施例的具多個(gè)強(qiáng)度的沖壓件的成形方法的結(jié)構(gòu)流程圖；
圖9為本發(fā)明一實(shí)施例的熱沖壓成形裝置嵌設(shè)有冷卻流體循環(huán)單元的側(cè)視剖面示意圖；
圖10至圖12為本發(fā)明一實(shí)施例的應(yīng)用具有多個(gè)強(qiáng)度的沖壓件的成形方法加工胚料至沖壓件的成形示意圖。
[0017]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
10凸、凹模模塊；
11，11’冷卻管道；
12工件；
121缺口；
13熱沖壓模具； 20，20’熱沖壓成形裝置；
21，21’第一模具；
211第一工作面；
22，22’第二模具；
221第二工作面；
222第一組件；
2221開(kāi)放區(qū)域；
223第二組件；
2231受壓合區(qū)域；
224合并表面；
24造型腔室；
30胚料；
40沖壓件；
41第一強(qiáng)度區(qū)域；
42第二強(qiáng)度區(qū)域；
50冷卻流體循環(huán)單元；
步驟SlO?步驟S60具多個(gè)強(qiáng)度的沖壓件的成形步驟。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的理解本發(fā)明并能予以實(shí)施，但所舉實(shí)施例不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0019]請(qǐng)先參照?qǐng)D4、圖6至圖8所示。本實(shí)施例的熱沖壓成形裝置20，適于對(duì)一胚料30進(jìn)行熱沖壓及模內(nèi)淬火而成形為一沖壓件40，該熱沖壓成形裝置20包含一具有一第一工作面211的第一模具21以及一具有一第二工作面221的第二模具22。第二模具22與第一模具21合模時(shí)，該第二工作面221與該第一工作面211所圈圍的空間構(gòu)成了一造型腔室24，該造型腔室24用以對(duì)該胚料30進(jìn)行成形(及后續(xù)的模內(nèi)淬火處理)，該第二模具22包含一第一組件222與一第二組件223，第一組件222與第二組件223可分別在不同時(shí)序相對(duì)于該第一模具21進(jìn)行退模動(dòng)作。其中，該第二工作面221包含該第一組件222與該第二組件223的一合并表面224，亦即該第二工作面221的全部或一部分是由該第一組件222與該第二組件223各自的一工作面所組合而成。
[0020]當(dāng)然，在一熱沖壓成形裝置20，的實(shí)施例中，第一模具21，或第二模具22，嵌設(shè)有冷卻流體循環(huán)單元50(如圖9所示)?；蛘?，第一模具21’與第二模具22’皆嵌設(shè)有冷卻流體循環(huán)單元50 ο
[0021]請(qǐng)?jiān)賲⒄請(qǐng)D5，并配合圖4、圖6?圖8所示。本實(shí)施例的具有多個(gè)強(qiáng)度的沖壓件的成形方法的步驟包含:
步驟SlO，提供前述的的熱沖壓成形裝置20，20’。
[0022]步驟S20，加熱一胚料30至一成形溫度(例如為930°C)，使其易于彎折成形。在一實(shí)施例中，該胚料30為含肥粒鐵與波來(lái)鐵組織的板材，且在胚料30到達(dá)成形溫度下的加熱時(shí)間不超過(guò)10分鐘。
[0023]步驟S30，將該加熱的胚料30快速地(例如其傳送時(shí)間在10秒之內(nèi))置入于該第一模具21與該第二模具22之間。
[0024]步驟S40，壓合該熱沖壓成形裝置20，20’以應(yīng)用該第一工作面211與該第二工作面221接觸該胚料20。
[0025]步驟S50，進(jìn)行該第二模具22的該第一組件222的退模(此時(shí)該第二組件223保持在原位置不跟著移動(dòng))，以釋放出該第二工作面221的部分區(qū)域，令該胚料30對(duì)應(yīng)該部分區(qū)域的表面形成開(kāi)放區(qū)域2221，以接觸空氣。
[0026]步驟S60，對(duì)該胚料30的受壓合區(qū)域進(jìn)行模內(nèi)淬火處理，使該胚料的受壓合區(qū)域2231與該開(kāi)放區(qū)域2221具有不同的冷卻速率而形成不同材料強(qiáng)度的沖壓件40。
[0027]如圖10?圖12所示，在進(jìn)行前述成形方法的步驟過(guò)程中，胚料30可為一相同強(qiáng)度的板材(如圖10中所示的胚料30)或預(yù)先成形為所需要的形狀的預(yù)成形件(如圖11中所示的胚料30)。之后進(jìn)行模具階段退模及模內(nèi)淬火加工后形成的沖壓件40(如圖12中所示的沖壓件40)，其具有對(duì)應(yīng)于該開(kāi)放區(qū)域2221所形成的第一強(qiáng)度區(qū)域41及對(duì)應(yīng)于該受壓合區(qū)域2231所形成的第二強(qiáng)度區(qū)域42?？梢岳斫獾氖?，該沖壓件40的第一強(qiáng)度區(qū)域41的材料強(qiáng)度不同于該第二強(qiáng)度區(qū)域42的材料強(qiáng)度。
[0028]以上所述實(shí)施例僅是為充分說(shuō)明本發(fā)明而所舉的較佳的實(shí)施例，本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明基礎(chǔ)上所作的等同替代或變換，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書(shū)為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種熱沖壓成形裝置，適于對(duì)一胚料進(jìn)行熱沖壓及模內(nèi)淬火而成形為一沖壓件，其特征在于，該裝置包含: 一第一模具，具有一第一工作面； 一第二模具，具有一第二工作面，且與該第一模具合模時(shí)，該第二工作面與該第一工作面構(gòu)成一造型腔室，以對(duì)該胚料進(jìn)行成形，該第二模具包含可分別在不同時(shí)序相對(duì)于該第一模具進(jìn)行退模的一第一組件與一第二組件，該第二工作面包含該第一組件與該第二組件的一合并表面。2.如權(quán)利要求1所述的熱沖壓成形裝置，其特征在于，該第一模具或該第二模具的至少其中之一嵌設(shè)有冷卻流體循環(huán)單元。3.一種具有多個(gè)強(qiáng)度的沖壓件的成形方法，其特征在于，步驟包含: 提供如權(quán)利要求1或2所述的熱沖壓成形裝置； 加熱一胚料至一成形溫度； 置入該胚料于該第一模具與該第二模具之間； 壓合該熱沖壓成形裝置以應(yīng)用該第一工作面與該第二工作面接觸該胚料； 進(jìn)行該第二模具的該第一組件的退模，以釋放出該第二工作面的部分區(qū)域，令該胚料對(duì)應(yīng)該部分區(qū)域的表面形成開(kāi)放區(qū)域以接觸空氣；以及 對(duì)該胚料的受壓合區(qū)域進(jìn)行模內(nèi)淬火處理，使該胚料的受壓合區(qū)域與該開(kāi)放區(qū)域具有不同的冷卻速率而形成不同的材料強(qiáng)度。4.如權(quán)利要求3所述的成形方法，其特征在于，該胚料為含肥粒鐵與波來(lái)鐵組織的板材。5.如權(quán)利要求4所述的成形方法，其特征在于，該成形溫度為9300C。6.如權(quán)利要求5所述的成形方法，其特征在于，該胚料到達(dá)該成形溫度下的加熱時(shí)間不超過(guò)10分鐘。7.如權(quán)利要求6所述的成形方法，其特征在于，該胚料移入該熱沖壓成形裝置的傳送時(shí)間在10秒之內(nèi)。8.如權(quán)利要求4所述的成形方法，其特征在于，該胚料在移入該熱沖壓成形裝置模內(nèi)成形加工前已預(yù)先成形為所需要的形狀的預(yù)成形件。
【文檔編號(hào)】B21D37/16GK106077276SQ201610219721
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年4月11日 公開(kāi)號(hào)201610219721.0, CN 106077276 A, CN 106077276A, CN 201610219721, CN-A-106077276, CN106077276 A, CN106077276A, CN201610219721, CN201610219721.0
【發(fā)明人】劉威良, 蔡盛祺
【申請(qǐng)人】財(cái)團(tuán)法人金屬工業(yè)研究發(fā)展中心