[實用新型]一種減小熱成形鋼板沖孔沖頭磨損的模具

有效

• 申請號: 201420766511.X
• 申請日: 2014-12-08
• 公開（公告）號: CN204276648U
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 陳揚;孫財;李向榮;楊云龍
• 申請（專利權）人: 無錫朗賢汽車組件研發中心有限公司
• 主分類號: B21D28/34
• 分類號: B21D28/34
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所(普通合伙) 32104
• 代理人: 劉海

技術領域

本實用新型涉及一種減小熱成形鋼板沖孔沖頭磨損的模具，尤其是一種經過熱成形處理后的高強度及超高強度鋼板的沖孔模具，屬于熱成形鋼板的分離技術領域。

背景技術

高強度鋼板強度高，特別是在正火或正火加回火狀態有較高的綜合力學性能，高強度鋼板的應用是同時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、電站設備、中、高壓鍋爐、高壓容器、機車車輛、起重機械等工程行業領域中應用廣泛。而熱成形鋼板作為一種新興事物，其生產工藝不同于普通的高強度鋼板，熱成形鋼板的生產工藝通常包括成形和淬火冷卻兩個階段，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控制一定的冷卻速度迅速冷卻，從而使鋼板發生從奧氏體微觀組織向馬氏體微觀組織的轉變，由此得到極高的強度和硬度，以常見硼鋼為例，熱成形處理后其強度達到1500Mpa左右。一般的高強度鋼板的抗拉強度在400MPa～450MPa左右，而熱成形鋼材加熱前抗拉強度即已達到500?MPa～800MPa，加熱成形后則可提高至1300～1600?MPa，其強度為普通高強度鋼材的3～4倍，其硬度僅次于陶瓷，但又具有鋼材的韌性，以常見熱成形硼鋼鋼板為例，強度達到1500MPa，延伸率為5%左右，已經遠遠超過一般意義的高強鋼，其分離工藝難度遠遠高于普通鋼板和常見高強鋼鋼板。

對于熱成形鋼板的沖孔，由于鋼板本身強度和硬度非常高，沖頭磨損非常嚴重，最終產生沖孔毛刺，影響工件質量。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上增加TD、PVD涂層等表面處理技術，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。

通過分析沖孔時候的靜水壓力可以發現，造成沖頭磨損非常嚴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，沖孔時沖頭有沿孔徑徑向對工件擠壓的力，當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。而相對于修邊磨損輕微，沖孔磨損嚴重主要是由于其為封閉曲線，對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，而沒有從根本上考慮如何減輕甚至消除這種徑向回彈。

發明內容

本實用新型的目的是克服現有技術中存在的不足，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效率的前提下，有效減小沖頭的磨損，延長沖頭使用壽命。

按照本實用新型提供的技術方案，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滑塊上，壓機滑塊由壓機驅動上、下移動，在上模座上固定沖頭，上模座下表面連接壓料塊，在下模座上固定凹模套，下模座上定位工件；其特征是：所述沖頭的下端設置臺階，臺階的邊緣位于沖頭邊緣刃口的內側，并且臺階凸出于沖頭的下端面。在為工件沖孔時，臺階先接觸到工件，并使工件產生0.2～5%的塑性變形而不破裂，隨后沖頭邊緣刃口接觸到工件，切斷材料完成沖孔。

進一步的，所述臺階的根部與頂部之間為均勻過渡的斜面，該斜面由刃口的邊緣向刃口的中心偏斜。

進一步的，所述臺階的橫截面面積小于沖孔的橫截面。

進一步的，當沖孔為圓孔時，臺階的橫截面為圓形，臺階的根部和沖頭邊緣刃口之間的距離為0.2～5mm。

進一步的，當沖孔為異形孔時，臺階橫截面形狀與沖孔形狀一致，或者為圓心和沖孔中心重合的圓形；所述臺階根部和沖頭邊緣刃口之間的距離為0.2～5mm。

進一步的，所述臺階的高度為0.2～3mm。

進一步的，所述臺階的外周面為外凸的弧面或平面，弧面高度為0.2～2.8mm。

進一步的，所述臺階頂部的邊緣可設置倒角，倒角為R0.5～R3。

進一步的，所述沖頭的材質選擇冷作工具鋼SKD11、D2、高速鋼或粉末冶金鋼。

進一步的，所述沖頭與凹模套的沖孔之間保持間隙，該間隙為工件厚度的5%～15%。

本實用新型具有以下技術效果：