一种热成形模具坯料翻孔定位工艺的制作方法

1.本发明涉及热成形工艺技术领域，具体涉及一种热成形模具坯料翻孔定位工艺。


背景技术：

2.热成形是一种将固态材料加热至一定温度下进行成形的工艺，其生产流程具体如下：将坯料送入辊底加热炉加热并进行奥氏体转化，通过机械手将奥氏体转化后的坯料投入模具内成形、淬火制备半成品；半成品冷却后移出模具并转入激光切割工序，激光对半成品进行切割制备成型产品。
3.激光切割工序中，需要通过切割夹具对半成品进行定位；半成品的定位方式一般有两种：一种是在坯料上预制普通预冲孔作为定位孔，普通预冲孔与切割夹具上的定位销配合定位；另一种是选取半成品上合适位置设计定位凸台或定位缺口作为激光切割的定位。
4.对于上述半成品在切割夹具上的定位方式，发明人认为还存在以下技术问题：
5.1.高温坯料屈服强度较低，延展性较好，坯料在热成形模具冲压成形时，普通预冲孔会产生变形；并且受成形温度、摩擦力和坯料投放位置复杂多变的影响，普通预冲孔变形后的孔径并非稳定值，不能保证普通预冲孔与切割夹具上的定位销完全贴合配合；因此采用普通预冲孔在激光切割中作定位孔的定位精度较差，仅适用于产品公差较大的情况；
6.2.对于产品没有合适的孔径作为定位孔的情形，通常难以选取零件上的合适位置设计定位凸台或定位缺口作为激光切割的定位，因为在批量生产中凸台和缺口的尺寸一致性较差，同样在激光切割夹具上存在定位精度不良的问题。
7.因此，如何解决上述问题，设计一种便于在激光切割工序中进行半成品定位的工艺技术，并保证激光切割中半成品定位的准确性和一致性，是本领域的技术人员急需解决的技术问题。
8.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

9.针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种热成形模具坯料翻孔定位工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
10.本发明提供了以下技术方案：
11.一种热成形模具坯料翻孔定位工艺，包括以下步骤：
12.坯料在成型产品的预留孔位置设置有预冲孔；
13.预冲孔的周向边缘设置有至少二个豁口；
14.在热成形模具的下模面上设置与预冲孔位置对应的翻孔销；
15.热成形模具对坯料进行冲压制备半成品，预冲孔会被翻孔销冲压形成定位翻孔；
16.其中，翻孔销包括上下设置的导向部和直边部；直边部的直径大于预冲孔的孔径。
17.优选的，翻孔销穿过预冲孔进行冲压制备定位翻孔的过程中，定位翻孔的孔边区域材料会绕翻孔销的直边部轴向翻起一定高度的直边。
18.优选的，所述预冲孔的周边间隔设置有至少一个流料孔。
19.优选的，热成形模具对坯料进行冲压制备半成品之前需要进行加热并完成奥氏体转化；半成品冲压制备完成后需要进行淬火。
20.优选的，预留孔的面积大于定位翻孔的面积。
21.优选的，成型产品为后纵梁。
22.优选的，半成品进行切割制备成型产品时，定位翻孔所在位置会被切割成预留孔。
23.优选的，定位翻孔的孔径等于切割夹具上定位销的销径。
24.优选的，所述切割夹具包括底座和固定在底座上的多根撑杆；还包括：副定位座和定位销，副定位座和定位销间隔设置并分别通过撑杆固定在底座上；
25.其中，所述副定位座包括固定在撑杆上的定位主体，以及固定在定位主体两侧的弹性臂；两侧弹性臂的外侧面作为后纵梁半成品内侧面的定位面；所述弹性臂的内侧面与定位主体的侧面存在弹性间隙。
26.优选的，所述切割夹具还包括固定在撑杆上的磁力吸附器，所述磁力吸附器用于对后纵梁半成品的内壁进行吸附夹持；所述磁力吸附器包括夹钳和磁铁，所述磁铁固定在夹钳的夹头上。
27.本发明实施例提供的一种热成形模具坯料翻孔定位工艺，具有以下有益效果：
28.1.本发明，在热成形模具上设置翻孔销，通过翻孔销的冲压作用在半成品上冲出直径固定的定位翻孔，定位翻孔作为半成品在激光切割工序中的定位孔，确保了激光切割中半成品定位的准确性和一致性，提高了定位精度；
29.2.在预冲孔的周向边缘设置豁口，由于豁口的存在降低了冷却后的直边对翻孔销的挤压，从而降低了脱模力，避免过大的脱模力造成产品变形和翻孔销折断；
30.3.翻孔销对预冲孔进行冲压制备定位翻孔的过程中，为获得相对平齐的翻孔直边，在定位翻孔基面区域设置流料孔，用于改善成形时的材料流动；
31.4.同时，定位翻孔的位置选在预留孔位置，定位翻孔在完成定位作用后即可根据需要被切割成预留孔，不会影响成型产品的结构形态。
附图说明
32.图1为本发明中坯料的结构示意图；
33.图2为本发明中半成品的结构示意图；
34.图3为本发明中成型产品的结构示意图；
35.图4为本发明中坯料通过热成形模具冲压制备半成品的结构示意图；
36.图5为本发明中坯料被热成形模具冲压制备半成品后的结构示意图；
37.图6为本发明图1中a的局部放大图；
38.图7为本发明图1中b的局部放大图；
39.图8为本发明图5中c的局部放大图；
40.图9为本发明中翻孔销的结构示意图；
41.图10为带豁口的定位翻孔直边仿真结果；
42.图11为图10中局部放大图；
43.图12为本发明中切割夹具角度一的结构示意图；
44.图13为本发明中切割夹具角度二的结构示意图；
45.图14为本发明中切割夹具角度三的结构示意图；
46.图15为本发明中切割夹具对后纵梁半成品进行定位的效果图；
47.图16为本发明中竖向磁力吸附器吸附夹持前的效果图；
48.图17为本发明中竖向磁力吸附器进行吸附夹持的效果图；
49.图18为本发明中切割夹具对后纵梁半成品进行定位的截面图；
50.图19为本发明图13中d的局部放大图；
51.图20为本发明图14中e的局部放大图；
52.图21为本发明图18中f的局部放大图。
具体实施方式
53.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
54.实施例一，参阅图1-图11。
55.针对上述背景技术提到的问题，本发明实施例提供了一种热成形模具坯料翻孔定位工艺，以解决上述技术问题，其技术方案如下：
56.一种热成形模具坯料翻孔定位工艺，包括以下步骤：
57.坯料100a在成型产品100c的预留孔130位置设置有预冲孔110a；
58.具体的，成型产品100c上的预留孔130是成型产品100c上固有的一些结构孔，这些结构孔可以为配件的安装孔或是管线过孔等；
59.预冲孔110a的周向边缘设置有至少二个豁口111；两个豁口111对称位于预冲孔110a周向边缘两侧；
60.在热成形模具的下模面200上设置与预冲孔110a位置对应的翻孔销210；
61.热成形模具对坯料100a进行冲压制备半成品100b，预冲孔110a会被翻孔销210冲压形成定位翻孔110b；定位翻孔110b在激光切割工序中作为半成品100b与切割夹具上的定位销配合的定位孔；
62.翻孔销210包括上下设置的导向部211和直边部212；导向部211与直边部212连接位置会圆弧过渡；
63.其中，直边部212的直径大于预冲孔110a的孔径；导向部211起预冲孔110a的导向定位作用，直边部212起预冲孔110a的冲孔作用。
64.本实施例中，翻孔销210穿过预冲孔110a进行冲压制备定位翻孔110b的过程中，定位翻孔110b的孔边区域材料会绕翻孔销210的直边部212轴向翻起一定高度的直边112。
65.本发明实施例提供的一种热成形模具坯料翻孔定位工艺在热成形过程中的工作原理如下：
66.1.在成型产品100c上设置预冲孔110a，在热成形模具的下模面200上设置翻孔销
210，并使翻孔销210包括上下设置的导向部211和直边部212，保证直边部212的直径大于预冲孔110a的孔径；
67.2.这样，翻孔销210穿过预冲孔110a时，翻孔销210的直边部212因直径大于预冲孔110a的孔径，定位翻孔110b的周边会被翻孔销210的直边部212顶出呈围绕定位翻孔110b周向边缘进行轴向设置的直边112，直边112在激光切割工序中可配合定位翻孔110b进行定位作用；
68.3.并且，翻孔销210为固定直径，且翻孔销210的直径大于预冲孔110a的孔径，这样，翻孔销210冲压预冲孔110a制备的定位翻孔110b的直径也是固定的，不会因为每次热成形过程中的摩擦系数、板料温度的细微差异导致成形后的孔径发生变化；
69.4.同时，因半成品100b在热成形模具内进行淬火冷却时会收缩，导致定位翻孔110b的直边112抱死翻孔销210产生较大的脱模力，过大的脱模力会造成产品变形和翻孔销210折断；
70.在预冲孔110a的周向边缘设置豁口111，由于豁口111的存在降低了冷却后的直边112对翻孔销210的挤压，从而降低了脱模力，避免过大的脱模力造成产品变形和翻孔销210折断。
71.本实施例中，将坯料100a和下模面200导入数值仿真软件中进行成形模拟，解算后得到如图10所示的带豁口的定位翻孔110b直边仿真结果(网格模型文件)；为获得相对平齐的翻孔直边，在定位翻孔110b基面区域设置流料孔120改善成形时的材料流动。
72.本实施例中，热成形模具对坯料100a进行冲压制备半成品100b之前需要进行加热并完成奥氏体转化；半成品100b冲压制备完成后需要进行淬火；
73.坯料100a被送入辊底加热炉加热之前需要保证辊底加热炉加热至950
°
c；同时，坯料100a需要在950℃的辊底加热炉中加热300s完成奥氏体转化。
74.本实施例中，预留孔130的面积大于定位翻孔110b的面积；定位翻孔110b的设计是用作半成品100b在激光切割工序中的定位孔，其主要做临时过渡作用，不是成型产品100c上固有的产品结构；因此，定位翻孔110b在激光切割工序中完成定位作用需要被切割掉；
75.同时，因定位翻孔110b后期会被切掉，为了不影响成型产品100c的固有结构形态，定位翻孔110b只能开设在成型产品100c上预留孔130的位置，且保证预留孔130的面积大于定位翻孔110b的面积，以避免在切掉定位翻孔110b后影响预留孔130的结构和功能。
76.本实施例中，成型产品100c为后纵梁；后纵梁上的预留孔可以用来固定燃油箱、排气管、支撑杆等部件或是作为管线过孔等，预冲孔110a的位置选择可根据上述预留孔的位置和设计大小具体设置。
77.本实施例中，定位翻孔110b的孔径等于切割夹具300上定位销300的销径；定位翻孔110b插设在切割夹具300的定位销300上，可精准对半成品100b进行定位，激光切割机能够快速地根据预设程序自动工作。
78.本实施例中，翻孔销210底部为销座213，导向部211和直边部212自上而下固定在销座213上；翻孔销210的安装采用快换形式，翻孔销210插入热成形模具中，通过紧定螺丝214顶入翻孔销210上的215紧定缺口，起到紧固防松的作用。
79.紧定螺丝214设计成快换的形式，在翻孔销210意外损坏或正常磨损的情况下松开紧定螺丝214，即可从安装孔内拔出，省却了大量的模具工件拆装工作，实现了模具维护上
的降本增效目标。
80.本发明实施例一中提供的一种热成形模具坯料翻孔定位工艺，具有以下有益效果：本发明，在热成形模具上设置翻孔销，通过翻孔销的冲压作用在半成品上冲出直径固定的定位翻孔，定位翻孔作为半成品在激光切割工序中的定位孔，确保了激光切割中半成品定位的准确性和一致性，提高了定位精度；在预冲孔的周向边缘设置豁口，由于豁口的存在降低了冷却后的直边对翻孔销的挤压，从而降低了脱模力，避免过大的脱模力造成产品变形和翻孔销折断；翻孔销对预冲孔进行冲压制备定位翻孔的过程中，为获得相对平齐的翻孔直边，在定位翻孔基面区域设置流料孔，用于改善成形时的材料流动；同时，定位翻孔的位置选在预留孔位置，定位翻孔在完成定位作用后即可根据需要被切割成预留孔，不会影响成型产品的结构形态。
81.实施例二，参阅图12-图21；
82.针对上述背景技术提到的问题，本发明实施例提供了激光切割工序中所用的切割夹具，其技术方案如下：
83.一种后纵梁激光切割夹具，包括底座310和固定在底座310上的多根撑杆360；撑杆360的数量和位置设定依据具体情况具体设计；
84.还包括：副定位座330和定位销320，副定位座330和定位销320间隔设置并分别通过撑杆360固定在底座310上；
85.本实施例中，副定位座330和定位销320位于底座310的两侧，可分别对应定位半成品100b的两侧；同时，副定位座330和定位销320的数量和位置设定依据具体情况具体设计；
86.其中，所述副定位座330包括固定在撑杆360上的定位主体331，以及固定在定位主体331两侧的弹性臂332；两侧弹性臂332的外侧面作为半成品100b内侧面的定位面；弹性臂332的弹性张力用于张紧定位半成品100b。
87.本实施例中，定位销320用于与半成品100b上的定位翻孔110b进行配合固定；定位翻孔110b可以选用后纵梁成型产品上固有的孔结构，也可以在后纵梁成型产品上的预留孔位置上进行定位翻孔110b的设置；
88.本实施例中，所述弹性臂332的内侧面与定位主体331的侧面存在弹性间隙；弹性间隙用作弹性臂332的回弹空间。
89.本实施例中，所述定位主体331在与弹性臂332端部等高的位置设置有弹性垫331a；所述弹性垫331a侧面与弹性臂332端部内侧面的距离d为0.75mm。
90.图18、图21所示；副定位座330的设计原理如下：
91.1.受原材料厚度、模具磨损程度等因素波动的影响，每批次热成形生产的半成品100b面轮廓总是偏离理论面轮廓，轮廓度大致在
±
0.25mm范围内波动，小于半成品100b的面轮廓允许公差
±
0.5mm；
92.因此，通过设置具有弹性定位面的副定位座330作为夹具的主要定位结构，可补偿实际轮廓面与理论轮廓面的偏差；
93.2.半成品100b放置在副定位座330上，半成品100b的理论内侧面轮廓s
th
略小于半成品100b的实际定位面轮廓s
ac
，人为地对半成品100b的内侧面施以轻压，在力的驱使下弹性臂332往内摆动，摆动间隙变小，此时完成半成品100b的面约束。
94.本实施例中，所述弹性臂332的材质选用65mn材料；并需要等温淬火至38-42hrc。
95.本实施例中，还包括位于底座310两端的第一端部撑脚341和第二端部撑脚342，第一端部撑脚341和第二端部撑脚342通过撑杆360固定在底座310两端；第一端部撑脚341和第二端部撑脚342主要用于支撑半成品100b的两端；
96.同时，如果半成品100b的其他位置也需要进行支撑，可在不同位置设置撑脚；撑脚材质为金属材质制成，如sus304不锈钢或45#钢材等，不同位置撑脚的设置具有支撑作用。
97.本实施例中，还包括固定在撑杆360上的磁力吸附器，所述磁力吸附器用于对半成品100b的内壁进行吸附夹持；磁力吸附器的设置，可防止半成品100b在切割过程中受切割气流和废料重力的影响产生如轮廓锯齿状，咬边等缺陷。
98.本实施例中，所述磁力吸附器包括夹钳和磁铁，所述磁铁固定在夹钳的夹头上；如竖向磁力吸附器350包括夹钳351和磁铁352。
99.本实施例中，所述磁力吸附器包括竖向磁力吸附器350；所述竖向磁力吸附器350竖向设置在固定定位销320的撑杆360上；竖向磁力吸附器350的设置，在定位销320的位置可吸附拉紧半成品100b内侧面。
100.本实施例中，所述磁力吸附器包括侧向磁力吸附器370，所述侧向磁力吸附器370侧向固定在撑杆360上；侧向磁力吸附器370的设置可主要放置在半成品100b刚性薄弱区。
101.图16、图17所示；竖向磁力吸附器350的工作方法如下：半成品100b放置在切割夹具上后，此时，竖向磁力吸附器350处于打开状态，随后推动夹钳351手柄至摆臂机构前死点，磁铁352刚好吸附在半成品100b下表面，在磁力作用下将半成品100b拉紧在各撑脚上，防止半成品100b在切割过程中震动。
102.本发明实施例二中提供的后纵梁激光切割夹具的设计原理如下：
103.1.副定位座330和定位销320组成半成品100b的定位系，将半成品100b放置在切割夹具上，定位销320进入纵梁半成品110b的定位翻孔110b内，副定位座330与半成品100b的“几”字形轮廓面嵌合，完成半成品100b的主要定位作用；
104.2.第一端部撑脚341、第二端部撑脚342，以及不同位置的撑脚组成半成品100b的支承系，半成品100b从切割夹具上方放置在各撑脚上，此时完成半成品100b的定位操作；
105.3.磁力吸附器对半成品100b刚性薄弱区吸附夹持，防止半成品100b在切割过程中受切割气流和废料重力的影响产生如轮廓锯齿状，咬边等缺陷。
106.本发明实施例提供的一种后纵梁激光切割夹具，具有以下有益效果：本发明设计的夹具结构轻巧，制造成本较低，易于调整和修改以适应零件的变更；副定位座结构对后纵梁半成品尺寸的兼容性更好；本发明中的磁力吸附器、撑脚的设计互换性好，可移植性高，节省大量制造成本。
107.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，既可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
108.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通
技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
109.可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及本发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

技术特征：
1.一种热成形模具坯料翻孔定位工艺，其特征在于，包括以下步骤：坯料在成型产品的预留孔位置设置有预冲孔；预冲孔的周向边缘设置有至少二个豁口；在热成形模具的下模面上设置与预冲孔位置对应的翻孔销；热成形模具对坯料进行冲压制备半成品，预冲孔会被翻孔销冲压形成定位翻孔；其中，翻孔销包括上下设置的导向部和直边部；直边部的直径大于预冲孔的孔径。2.根据权利要求1所述的热成形模具坯料翻孔定位工艺，其特征在于，翻孔销穿过预冲孔进行冲压制备定位翻孔的过程中，定位翻孔的孔边区域材料会绕翻孔销的直边部轴向翻起一定高度的直边。3.根据权利要求1所述的热成形模具坯料翻孔定位工艺，其特征在于，所述预冲孔的周边间隔设置有至少一个流料孔。4.根据权利要求1所述的热成形模具坯料翻孔定位工艺，其特征在于，热成形模具对坯料进行冲压制备半成品之前需要进行加热并完成奥氏体转化；半成品冲压制备完成后需要进行淬火。5.根据权利要求1所述的热成形模具坯料翻孔定位工艺，其特征在于，预留孔的面积大于定位翻孔的面积。6.根据权利要求1所述的热成形模具坯料翻孔定位工艺，其特征在于，成型产品为后纵梁。7.根据权利要求1所述的热成形模具坯料翻孔定位工艺，其特征在于，半成品进行切割制备成型产品时，定位翻孔所在位置会被切割成预留孔。8.根据权利要求1所述的热成形模具坯料翻孔定位工艺，其特征在于，定位翻孔的孔径等于切割夹具上定位销的销径。9.根据权利要求8所述的热成形模具坯料翻孔定位工艺，其特征在于，所述切割夹具包括底座和固定在底座上的多根撑杆；还包括：副定位座和定位销，副定位座和定位销间隔设置并分别通过撑杆固定在底座上；其中，所述副定位座包括固定在撑杆上的定位主体，以及固定在定位主体两侧的弹性臂；两侧弹性臂的外侧面作为后纵梁半成品内侧面的定位面；所述弹性臂的内侧面与定位主体的侧面存在弹性间隙。10.根据权利要求9所述的热成形模具坯料翻孔定位工艺，其特征在于，所述切割夹具还包括固定在撑杆上的磁力吸附器，所述磁力吸附器用于对后纵梁半成品的内壁进行吸附夹持；所述磁力吸附器包括夹钳和磁铁，所述磁铁固定在夹钳的夹头上。

技术总结
本发明公开了一种热成形模具坯料翻孔定位工艺，涉及热成形工艺技术领域。所述热成形模具坯料翻孔定位工艺，包括以下步骤：坯料在成型产品的预留孔位置设置有预冲孔；预冲孔的周向边缘设置有至少二个豁口；在热成形模具的下模面上设置与预冲孔位置对应的翻孔销；热成形模具对坯料进行冲压制备半成品，预冲孔会被翻孔销冲压形成定位翻孔；其中，翻孔销包括上下设置的导向部和直边部；直边部的直径大于预冲孔的孔径。本发明，在热成形模具上设置翻孔销，通过翻孔销的冲压作用在半成品上冲出直径固定的定位翻孔，定位翻孔作为半成品在激光切割工序中的定位孔，确保了激光切割中半成品定位的准确性和一致性，提高了定位精度。提高了定位精度。提高了定位精度。


技术研发人员：陈军 钱斌 马晨
受保护的技术使用者：青岛应运汽车零部件有限公司
技术研发日：2023.06.14
技术公布日：2023/9/23