专利名称：一种超高强钢车门防撞梁热冲压模具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种超高强钢车门防撞梁热冲压模具，属于热冲压成形领域。
背景技术：
随着我国汽车工业的发展和汽车保有量的增加，交通事故呈大幅度上升趋势，其 中侧面撞击引发的事故比例和人员伤亡均居于第一位，引发的事故占到总量的32%左右， 造成的人员伤亡人数占总伤亡人数的30. 1 %。汽车侧面碰撞安全性是汽车最为重要的整车 性能指标之一，侧面没有前部及后部所具有的足够空间以发生结构变形和吸收碰撞能量， 汽车侧面是车体中强度较薄弱的部位，若车门变形不能开启，将严重危及乘员的生命安全。 优化防撞梁结构、提高其强度、提高汽车侧面碰撞安全性，将提高乘员的安全防护。目前，车门防撞梁形式各异，制造方法多为冷成形，强度不高，高强度和超高强度 是车门防撞梁的发展方向。高强度钢板常温下冲压容易开裂，回弹严重，且不能实现性能达 1500MPa以上的强度要求。超高强度钢热冲压件能达到高强度、高成形精度，可大大提高汽 车侧面碰撞安全性，在车辆制造业中的用量逐年有大幅增加。
发明内容
为解决车门防撞梁强度不高和冷冲压技术难以解决超高强度钢车门防撞梁回弹 严重、成形精度不高、易出现裂纹、强度不能满足要求等要求，本发明根据热处理和冲压成 形原理，对冲压钢板进行加热到奥氏体化以上温度并保温适当时间，然后进行冲压成形，实 现冲压件成形和淬火一体化工艺，使冲压件强度达到1500MPa以上高强度，本发明提供一 种超高强钢车门防撞梁热冲压模具。下边对车门防撞梁热冲压模具做详细说明。本发明所述车门防撞梁制备模具包括上模和下模。所述的上模主要组成部分有组 合凸模、冷却系统、密封圈、导柱、凸模安装板、上安装架；所述的下模主要组成部分有组合 凹模、冷却系统、密封槽、导套、凹模安装板、下安装架、板料定位装置。其中组合凸模和组合凹模的分块应是避开拐角，保证成形过程顺利进行同时能优 化冷却系统的冷却效果。冷却系统采用冷却孔方式，加工冷却孔水道，孔直径8 30mm，孔顶点距离型面 3 IOmm ；钻孔后在孔两端密封，在靠近分块模具距两端面10 50mm位置处加工跑道型水 槽，用以连通各冷却管道；冷却水从一水槽进入，由另一水槽流出。为进一步优化冷却效果， 使组合凹、凸模的冷却水流向相反，即凹模模块冷却水的入水、出水口分别对应凸模相应模 块冷却水的出水、入水口，进一步优化成形件冷却效果和提高成形件质量。组合凹、凸模主要起成形作用，使钢板毛坯经冲压过程后成为成形质量和性能达 到要求的冲压件。凹、凸模安装板主要起组合凹、凸模模块安装的作用，使各模块通过螺栓 与凹、凸模安装板连接，组成整体；在冷却水槽相对应位置处加工密封槽，内置密封圈，起冷 却系统密封的作用；并开设冷却水管外接孔，用于外接冷却水管。上、下安装架除起到上、下 模与液压机的连接作用外，还需保证冷却管道的设置空间。导柱和导套起模具运动导向和
3模具安装过程中的的对中作用。板料定位装置用于冲压钢板的定位，使板料在模具内处于 正确的冲压位置。本发明的有益效果是(1)成形件强度高。冲压件抗拉强度可达1500MPa以上，既能提高车门防撞梁的强 度，又能减轻其重量，具有双重优势。(2)成形精度高。成形件基本无回弹，在模具设计过程中设计较小的回弹补偿即可 完全消除成形件的回弹。(3)节省模具数量和成本、缩短单件加工工时。冷冲压时，单个冲压件需多个或多 工位模具、多次冲压以完成最终成形，模具成本较高，所需加工工时较长。热冲压车门防撞 梁仅需一个模具、单次冲压即可满足成形要求，大大减少了模具数量和成本，缩短了加工工 时。(4)成形件表面质量好。所用防氧化涂料使钢板在加热和成形过程中不被氧化，成 形件表面质量较好。(5)制备速度快。每个车门防撞梁的成形时间小于lmin，成形后仅需切边既能满 足使用要求。(6)适用范围广。本制备车门防撞梁的方法通过更换模具可以成形不同规格和尺 寸的车门防撞梁，具有广泛的适用性。本模具的优点主要有以下几方面(1)本模具采用分块思想。这样能达到提高模具寿命、降低模具成本、使冷却管道 与模具工作表面的距离尽量保持一致、方便模具冷却系统加工的目的。模具凹、凸模工作 零部件选用性能较高的模具材料，其他结构零部件选用性能、价格较低的普通钢，还能起到 局部损坏零部件单独更换的目的。模具分块使得冷却系统的布局较方便，易保证冷却管道 与模具工作表面的距离尽量一致、冷却均勻，有效减少成形件残余应力，避免低强度点的产 生，保证组织、性能均勻，提高零件质量；且分块模具使加工冷却系统时的钻孔深度大幅度 缩短、加工难度大幅度降低。(2)凹、凸模的分块避开拐角。拐角处钢板变形量大，成形较困难。组合模具的结 合处相对较粗糙、不利于成形，模具分块避开拐角，使得模具的结合处避开成形困难部位， 有利于成形过程的顺利进行。(3)采用了特殊结构的冷却系统。模具冷却系统的结构为在分块模具上先钻孔 后在孔两端密封，在靠近分块模具距两端面10 50mm位置处加工跑道型水槽，用以连通各 冷却管道；冷却水从一水槽进入，由另一水槽流出。且凹、凸模的冷却系统相应的入水口和 出水口相互错开，以保证冷却的均勻性。(4)合理设计了模具的冷却系统。不仅大大地缩小了连续使用过程中模具温度的 波动、提高了模具寿命，而且严格控制模具的使用温度低于200°C，保证了成形件相变过程 的顺利进行，进而保证了车门防撞梁强度的要求。(5)模具加工制造相对简单，且凹、凸模冷却支撑块可采用非模具钢，缩短模具制 造时间，降低模具制造费用；对模具材料和凹、凸模冷却支撑块材料进行防锈处理，提高了 模具材料的对热成形模具的适应性能。本发明解决了冷冲压车门防撞梁成形困难、强度不高的问题；避免了车门防撞梁
4冲压模具尺寸较大、不便于开设和加工冷却系统的问题；减少了模具数量，大大节约了模具 成本；缩短了生产工时；提高了成形件的成形精度和强度，极大地提高了车门防撞梁的性 能。
图1新型防撞梁热冲压模具图2模具爆炸3凹模冷却系统图4凹模安装板图中1_防撞梁冲压件；2-上模；3-下模；4-上安装架；5-凸模安装板；6_组合 凸模；7-组合凹模；8-凹模安装板；9-下安装架；10-导套；11-板料定位装置；12-导柱； 13-冷却管道；14-密封槽；15-冷却水管外接孔
具体实施例方式下面结合附图1 附图4所示案例说明超高强钢车门防撞梁热冲压模具。本发明所述车门防撞梁制备模具包括上模2和下模3。所述的上模2主要组成有 组合凸模6、冷却系统、密封圈、导柱12、凸模安装板5、上安装架4 ；所述的下模主要组成有 组合凹模7、冷却系统、密封槽14、导套10、凹模安装板8、下安装架9、板料定位装置11。附图1中，为保证成形过程顺利进行，使模具分块位置处不出现成形缺陷，且为优 化冷却系统的冷却效果，组合凸模6和组合凹模7的分块均避开成形件的拐角部位，且组合 凸模6和组合凹模7的相应分块相对错开一定位置。组合凹、凸模主要起成形作用，使钢板毛坯经冲压过程后成为成形质量和性能达 到要求的冲压件。组合凹模模块和组合凸模模块的冷却系统结构相同，下面以凹模模块为 例说明模具冷却系统。如附图3所示，冷却系统采用冷却孔方式，加工冷却孔管道18，孔直 径8mm，孔顶点距离型面5mm ；钻孔后在孔两端密封，在靠近分块模具距两端面15mm位置处 加工跑道型水槽，用以连通各冷却管道；冷却水从一水槽进入，由另一水槽流出。且为进一 步优化冷却效果，设置凹模模块冷却水的入水、出水口分别对应凸模相应模块冷却水的出 水、入水口。凹、凸模安装板的结构和作用相同，下边以凹模安装板8为例说明凹、凸模安装板 的结构和作用。凹模安装板8主要起组合凹模模块安装的作用，使各组合凹模模块通过螺 栓与凹模安装板8连接，组成整体；在与跑道型冷却水槽相应凹模安装板8的位置处加工密 封槽14，内置密封圈，完成模具内部冷却系统与外部冷却系统的密封。在跑道型水槽的相应 位置处，开设冷却水管外接孔20，作为外部冷却系统的接口。上安装架4用于安装上模2到液压机的活动横梁上，下安装架9用于安装下模3到 液压机的工作台上，另外在上、下安装架上设置足够的安装空间，用于冷却管道的安装。导 柱12和导套10用于模具安装过程中进行上、下模的对中，在冲压过程中，其起到上模2运 动的导向作用。板料定位装置11采取角钢用螺栓固定在模具相应位置的形式，用于冲压高 温坯料的定位，便于板料放入下模3时处于正确的位置。本发明所述制备模具结构形式，解决了大型、复杂模具冷却系统设计、加工困难、
5以及冷却不均、模具分块相接处易出现拉裂、翘曲等成形困难的问题，使车门防撞梁力学性 能、成形精度得到极大提高提高，大幅度提高了汽车安全性，并能减轻汽车重量，具有重要 的现实价值。
权利要求
超高强钢车门防撞梁热冲压模具，该模具包括上模和下模，其特征在于所述的上模主要组成部分有组合凸模、冷却系统、密封圈、导柱、凸模安装板、上安装架；所述的下模主要组成部分有组合凹模、冷却系统、密封槽、导套、凹模安装板、下安装架、板料定位装置。模具各零部件的作用如下所述。组合凹凸模是模具的工作零部件，起成形作用。凹、凸模安装板主要起组合凹、凸模安装的作用，使各模块通过螺栓连接成整体。在冷却水槽相对应位置处设置密封槽，内置密封圈，起密封作用，并用于外接冷却水管。上、下安装架除起到模具与压机的连接作用外，还起到布置冷却水管的作用。导柱和导套组合其模具上下导向和对中的作用。
2.根据权利要求1所述的车门防撞梁的制备模具，其特征在于组合凸模和组合凹模的 分块应避开拐角，以使成形过程顺利进行并优化冷却效果；
3.根据权利要求1所述的车门防撞梁的制备模具，其特征在于冷却系统采用钻孔，孔 直径8 30mm，孔顶点距离型面3 IOmm ；钻孔后在孔两端密封，在靠近分块模具距两端面 10 50mm位置处加工跑道型水槽，用以连通各冷却管道；冷却水从一水槽进入，由另一水 槽流出；
4.根据权利要求1所述的车门防撞梁的制备模具，其特征在于组合凹、凸模的冷却水 流向相反，即凹模模块冷却水的入水、出水口分别对应凸模相应模块冷却水的出水、入水 口，进一步优化成形件冷却效果和提高成形件质量。
全文摘要
本发明所述的防撞梁热冲压模具包括上模和下模，主要组成组合凸/凹模、冷却系统、冷却密封圈。组合凸/凹模分块避开拐角，凹/凸模分块位置相对错开。冷却系统采用钻孔，孔直径8～30mm，孔顶点距离型面3～10mm；钻孔后在孔两端密封，在靠近分块模具距两端面10～50mm位置处加工跑道型水槽；冷却水从一水槽进入，由另一水槽流出。在冷却水槽处设置密封槽，内置密封圈，并外接冷却水管。
文档编号B21D47/01GK101972814SQ201010517970
公开日2011年2月16日 申请日期2010年10月25日 优先权日2010年10月25日
发明者刘萌, 单忠德, 姜超, 张密兰, 张振, 戎文娟, 许应 申请人:机械科学研究总院先进制造技术研究中心