【一】、五金沖壓件對(duì)沖壓過程中成形件溫度場(chǎng)分布的影響

傳統(tǒng)的熱沖壓工藝流程，包括板料的加熱、傳送、成形淬火和成形件的空冷。其中成形淬火階段的過程較為復(fù)雜，對(duì)成形件力學(xué)性能的影響較大，因此熱沖壓成形階段和保壓階段成為研究。由于這個(gè)過程中的傳熱分析相當(dāng)復(fù)雜，所以對(duì)其進(jìn)行數(shù)值模擬，主要分析成形過程的應(yīng)力、應(yīng)變及不同工藝參數(shù)對(duì)保壓過程中成形件溫度場(chǎng)分布的影響。

加熱溫度小于350℃時(shí)，成形件加熱區(qū)的溫度均低于馬氏體轉(zhuǎn)變的開始溫度；當(dāng)加熱溫度高于400℃時(shí)，五金沖壓件成形件加熱區(qū)的溫度均高于馬氏體轉(zhuǎn)變的開始溫度，成形件冷卻區(qū)的溫度均低于馬氏體轉(zhuǎn)變的結(jié)束溫度。從成形件過渡區(qū)溫度隨加熱溫度的變化圖中可以發(fā)現(xiàn):過渡區(qū)成形件在距離加熱區(qū)一端30mm左右的范圍內(nèi)，其溫度均高于馬氏體轉(zhuǎn)變的結(jié)束溫度；過渡區(qū)成形件在距離冷卻區(qū)一端70mm的范圍內(nèi)，成形件溫度均低于馬氏體轉(zhuǎn)變的結(jié)束溫度，不會(huì)影響成形件組織的變化，所以加熱溫度主要影響距離加熱區(qū)一端30mm左右范圍內(nèi)的過渡區(qū)成形件。同時(shí)，由過渡區(qū)溫度增量隨成形件特征點(diǎn)到加熱區(qū)的距離可以看出，隨著距離的增加溫度增量逐漸降低，當(dāng)靠近冷卻區(qū)一端時(shí)溫度增量幾乎為零，所以加熱溫度對(duì)冷卻區(qū)成形件的溫度場(chǎng)沒有顯著影響。考慮到對(duì)于加熱區(qū)成形件力學(xué)性能的要求以及加熱區(qū)模具的退火溫度，建議加熱溫度的選取范圍為450~500℃。

成形件加熱區(qū)及冷卻區(qū)溫度隨保壓時(shí)間的變化圖可以發(fā)現(xiàn)，隨著保壓時(shí)間的增長(zhǎng)，加熱區(qū)成形件的溫度不斷降低，溫度隨保壓時(shí)間降低的比率約為10℃/s，與空氣中冷卻速度接近，所以保壓時(shí)間對(duì)加熱區(qū)成形件溫度幾乎沒有影響，不會(huì)影響成形件組織的變化。冷卻區(qū)成形件的溫度隨保壓時(shí)間的增長(zhǎng)不斷減小，當(dāng)保壓時(shí)間大于lOs時(shí)，成形件溫度低于馬氏體轉(zhuǎn)變的結(jié)束溫度，然而當(dāng)保壓時(shí)間為lOs時(shí)，成形件冷卻區(qū)的溫度為199℃，考慮到實(shí)際試驗(yàn)與仿真的偏差以及實(shí)際的工作效率，建議保壓時(shí)間12s~14s。

【二】、不銹鋼五金沖壓件沖壓成形過程

本模具設(shè)計(jì)的主要部件包括凸凹模具的加熱管、冷卻水管，導(dǎo)向裝置，U形槽和板料的定位裝置等。

在沖壓成形過程中，壓邊圈會(huì)加劇成形件側(cè)壁減薄，造成沖壓件模具與其貼膜困難導(dǎo)致成形件溫度緩慢下降。因此為了使冷卻區(qū)成形件能夠以較快的冷卻速度下降一般情況下將壓邊圈與凸模設(shè)計(jì)為一體，不單獨(dú)設(shè)計(jì)壓邊圈。

導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是模具設(shè)計(jì)中主要的零部件，對(duì)于模具精度適宜的安裝、提高模具的壽命和成形件的質(zhì)量有著巨大的作用。常用的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)板、導(dǎo)柱和導(dǎo)向塊。

等，具體導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的形式及其優(yōu)缺點(diǎn)。

對(duì)于T形件熱沖壓模具，加熱區(qū)與冷卻區(qū)型面落差比較大，在20MPa左右的保壓力下，會(huì)產(chǎn)生較大的側(cè)向力；熱沖壓成形所需要的操作空間比較大，模具本身設(shè)計(jì)了卸料裝置，綜上考慮模具采用導(dǎo)向塊作為導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。同時(shí)由于模具加熱區(qū)需要加熱到400℃以上，考慮到導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的熱脹性，導(dǎo)向塊采用普通螺栓連接以方便裝卸。

變強(qiáng)度沖壓模具采用加熱區(qū)、過渡區(qū)、冷卻區(qū)模具分塊設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行鑲塊緊固連接。對(duì)于大中型的鑲塊連接，常采用螺釘、銷釘緊固，具體的形式。本課題試驗(yàn)所用的板料厚度為1.2mm，所以采用螺釘、銷釘?shù)木o固形式。