[发明专利]用于对热冲压部件进行冲孔和修剪的装置和方法

说明书

公开了用于对热冲压部件进行冲孔和修剪的装置和方法。提供一种包括第一模具元件和第二模具元件的模具装置。第一模具元件与第二模具元件布置在一起以用于在第一模具元件与第二模具元件之间设置毛坯，并且第一模具元件包括冷却剂通道和用于与毛坯的修剪线对齐的修剪槽。槽插入件设置在修剪槽内以支撑毛坯的在槽插入件上方延伸的部分并减小毛坯的冷却率。槽插入件可以是包括反射辐射特性的材料，以减小来自毛坯的邻近于修剪线的部分的热传递。第一模具元件可包括与毛坯的冲孔区域对齐的腔，使得冲孔区域不与邻近的模具元件表面接触。

技术领域

本公开涉及用于对毛坯进行冲孔和修剪以形成车辆部件的装置和方法。

背景技术

现代车身结构日益增加地使用热冲压来形成复杂的部件几何形状并获得超高强度钢(UHSS)特性。使用UHSS对与修剪和冲孔工具的严重磨损和有时的不期望的故障相关的修剪和冲孔操作提出了挑战。修剪是切掉毛坯或车辆部件的不想要的部分而获得最终的车辆部件形状的操作。冲孔是用于在毛坯或车辆部件中产生开口或孔的剪切操作。

用于UHSS车辆部件的传统模压修剪操作可在车辆部件的修剪的边缘或冲出的开口中产生微裂纹和其它质量问题。传统模压修剪操作的问题导致激光修剪的使用。现有技术制造工艺在冲压和模挟淬火操作之后使用激光修剪。与传统模压修剪和冲孔工位相比，使用激光修剪装置需要较高的资本投入和较大的空间。例如，激光修剪工艺可占据用于制造热冲压车辆部件的总成本的20％至50％。

本公开涉及解决上述问题和下文概述的其它问题。

发明内容

一种模具装置(die apparatus)包括第一模具元件和第二模具元件。第一模具元件与第二模具元件布置在一起以用于在第一模具元件与第二模具元件之间设置毛坯，并且第一模具元件包括冷却剂通道和用于与毛坯的修剪线对齐的修剪槽。槽插入件设置在修剪槽内，所述槽插入件被布置为支撑毛坯的在槽插入件上方延伸的部分并减小毛坯的冷却率。槽插入件可以是包括反射辐射特性的材料，以减小来自毛坯的邻近于修剪线的部分的热传递。第一模具元件可包括与毛坯的冲孔区域对齐的腔，使得冲孔区域不与邻近的模具元件表面接触。冷却剂通道的第一部分可与模具元件表面间隔约6毫米，冷却剂通道的第二部分可与所述模具元件表面间隔大于6毫米。冷却剂通道可被成形为顺应第一模具元件与第二模具元件中的一个的表面和修剪槽。冷却剂通道可以是枪钻的并且形成V字形。V字形的顶点可与相应的模具表面间隔大于6毫米。修剪槽相对于第一模具元件的表面可具有约0.5毫米至4.0毫米之间的深度。槽插入件可包括两个部件，所述两个部件的尺寸被设计为部分地填充修剪槽的体积并且所述两个部件彼此间隔开，使得所述两个部件之间的间隙与修剪线对齐。槽插入件可以是尺寸被设计为基本上填充修剪槽的体积的单个部件。毛坯可与第一模具元件和第二模具元件布置在一起，使得另一修剪线位于第一模具元件和第二模具元件的外部，以避开模具冷却而减小毛坯的冷却率，从而防止马氏体转变。

一种形成车辆部件的方法包括：加热毛坯以引起毛坯奥氏体化；将毛坯放置在两个模具元件之间，使得毛坯的修剪线部分与两个模具元件中的一个的修剪槽对齐；将毛坯成形为车辆部件；通过至两个模具元件的热传递冷却毛坯。修剪线与修剪槽布置在一起以使两个模具元件与车辆部件邻近于修剪线的部分之间的热传递最小化，以形成软强度区域。车辆部件的除了修剪线之外的部分被布置在两个模具元件之间，以足以进行马氏体转变的速率进行冷却。所述方法还可包括：确定车辆部件的冲孔区域；将两个模具元件中的一个的腔与车辆部件的冲孔区域对齐，以使两个模具元件与冲孔区域之间的热传递最小化，从而在冲孔区域处形成另一软强度区域。所述方法还可包括在所述腔或修剪槽的表面上涂覆涂层。涂层可具有高辐射反射性特性，以进一步减小两个模具元件与冲孔区域之间的热传递。所述方法还可包括将槽插入件放置在修剪槽内，以支撑毛坯的在槽插入件上方延伸的部分。