[发明专利]一种冲压锻造复合成型工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属成型工艺，尤其是一种冲压锻造复合成型工艺。

背景技术

汽车驱动、传动系统配件中的空齿形件(如滚筒齿轮、中空环齿轮)和复杂盘类件(如盘齿轮、汽车同步器)及汽车座位调节器等零部件，一般采用机加工法或整体铸造法进行生产，也有采用各零件分别成形后通过焊接工艺将各零件组合起来的方法进行生产；或者采用先进行锻造成形然后再进行切削加工的方法进行生产；这些加工方法的材料利用率相对较低、零件整体力学性能相对较低、生产效率相对较低、生产成本及能耗相对较高。

板材的冲压锻造复合成型工艺是一种可同时进行冲压成型和锻造成型的工艺，可有效提高材料利用率和生产效率，降低生产成本及能耗低，且可实现零件的净成形。由于在冲压-锻造成形中板材发生体积成形变形抗力巨大，使得材料与模具间的摩擦磨损非常剧烈，同时对压力机的吨位和下死点精度有较高要求，因此，目前国内外都仅针对中、低强度(变形抗力低)的材料(如镁合金、铝合金、黄铜、10号钢等)进行冲压-锻造生产，且所获得的冲压-锻造件的力学性能普遍不高，难以应用与力学性能要求较好的汽车零部件的生产。

此外，如果采用高强钢板作为坯料进行冲压-锻造成型，势必造成工件应力、材料与模具接触应力大幅增加，对压力机和模具的要求更高。由于材料强度高，冲压-锻造成形设备除须具备冲压加工连续模自动化生产功能外，还须具备高强度、高刚性，以承受压扁与压印等冷锻造工序所需的高成形负荷，也须具备极高精度以及下死点附近稳定的成形速度以制造精密、净形零件。因此，若要实现高强钢冷冲压-锻造成形，传统冲压或锻造所用冲床无法满足高强钢冷冲压-锻造工艺对设备的要求。因此，目前难以获得超高强度(1500MPa以上)、高韧性、高耐磨性等高力学性能的冲压-锻造成形件。

有鉴于此，本申请人对冲压锻造符合成型工艺进行了深入的研究，遂有本案产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可采用高强钢板作为坯料且力学性能相对较好的冲压锻造复合成型工艺。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种冲压锻造复合成型工艺，包括以下步骤：

S1，模具制作，根据产品要求制作复合成型模具，并将所述复合成型模具安装在压力机上，所述复合成型模具中设置有冷却管道；

S2，坯料加热，将作为坯料的钢板置于加热炉内加热至奥氏体化温度；

S3，工件成型，从所述加热炉中取出被加热的所述钢板放入所述复合成型模具中，并通过所述压力机带动所述复合成型模具执行合模动作，在合模动作的过程中，所述复合成型模具的压边圈先压住所述钢板，然后对所述钢板进行冲压成型，冲压成型的过程中，所述钢板的温度控制在850℃±50℃，之后对所述钢板进行锻造成型，获得成形件；

S4，保压冷却，保持所述复合成型模具的合模状态进行保压，同时往所述冷却管道中通入冷却液，对所述复合成型模具进行冷却，实现对所述成形件的淬火处理；

S5，获得成品，通过所述压力机对所述复合成型模具执行开模动作，取出所述成形件进行喷砂处理，获得成品。

作为本发明的一种改进，所述钢板为硼钢板。

作为本发明的一种改进，在步骤S2中，所述钢板被加热至奥氏体化温度后，还进行了保温处理，保温时间为180秒-300秒。

作为本发明的一种改进，在步骤S5中，喷砂处理后还依次进行了表面污迹清除处理和表面抛光处理。

作为本发明的一种改进，所述冷却液为水或液氮。

作为本发明的一种改进，在步骤S3中，从所述加热炉中取出被加热的所述钢板放入所述复合成型模具的时间控制在4秒以内，冲压成型和锻造成型的时间之和控制在2秒以内。

作为本发明的一种改进，在步骤S4中，保压时间为15秒-20秒。

作为本发明的一种改进，在步骤S1中，制作所述复合成型模具时，所述冷却管道采用以下方法进行设计：

S1.1，在ABAUS软件中进行建模，并选定所述冷却管道需要在所述复合成型模具上开设的冷却管道数量n、需要钻孔的孔数m和需要钻孔的孔径r作为输入量，选定冷却水管间的最佳距离S、冷却水管与模具型腔壁的受力面间的最佳距离X、冷却水管与模具型腔壁的非受力面间的最佳距离Y、冷却水管最佳直径R作为输出量；

S1.2，以冷却强度为1600MPa以及冷却最高温度与最低温度差不超过30度作为优化准则，使用ABAUS软件进行计算；