一種可定位的預沖孔無鉚釘恒溫沖壓模具及其控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及無鉚釘沖壓模具領域，具體涉及一種可定位的預沖孔無鉚釘恒溫沖壓 模具及其控制方法。
【背景技術】
[0002] 為了追求車身輕量化，在不改變車身規格的前提下，可以通過優化車身結構，更新 車身零件制造和連接工藝，用輕質材料替代傳統低強度鋼等方法實現車身結構輕量化。高 強鋼具有高減重潛力、高碰撞吸收能、高疲勞強度、高成形性及低平面各向異性等優勢，鋁 合金具有質量輕、耐腐蝕、比強度高、易加工、表面美觀及回收成本低等優點。所以現在的車 身上開始大量應用高強鋼和鋁合金。然而，隨著熱成形工藝的發展，制造出的高強鋼強度也 越來越高，超高強鋼可以達到1600Mpa左右，傳統的自沖鉚連接工藝中鉚釘已經難以刺入 鋼板形成有效的接頭。所以就出現了一種預沖孔無鉚釘鉚接方法，即在熱成形過程中將高 強鋼鋼板預先沖孔，然后在鉚接過程中將鋁板壓入鋼板預先沖好的孔中從而形成接頭。其 中，鋼板上預先沖好的孔與沖頭之間的定位是一個關鍵點，因為鋁板放在鋼板的上面，所以 就看不到鋼板上孔的位置，如果定位不準確，就不能準確的把鋁板壓入鋼板的孔中形成有 效接頭。因此，本發明設計了一種可定位的預沖孔無鉚釘恒溫沖壓模具。
【發明內容】
[0003] 本發明設計開發了一種可定位的預沖孔無鉚釘恒溫沖壓模具。
[0004] 本發明的目的之一是解決現有技術中鋼和鋁合金等異種金屬點焊連接時由于熔 點和熱膨脹系數差異較大，焊接時焊點出現硬而脆的金屬化合物，難以實現有效地焊接接 頭的問題。
[0005] 本發明的目的之二是解決現有技術中沖頭與預沖孔之間難以精確定位的問題。
[0006] 本發明還設計開發了一種可定位的預沖孔無鉚釘恒溫沖壓模具的控制方法。目的 是解決現有技術中沖頭及模具在長時間沖壓操作后溫度升高，從而影響鉚接準確度，進而 影響鉚接件的成形質量的問題，并且還解決了使冷卻液精確調節的問題。
[0007] 本發明具有無鉚釘實現高強鋼和鋁合金之間的連接，并且能夠精準定位的特點， 同時，還具有通過冷卻沖頭及模具使鉚接準確度不受影響的特點。
[0008] 本發明提供的技術方案為：
[0009] -種可定位的預沖孔無鉚釘恒溫沖壓模具，包括：
[0010] 沖頭，其為圓臺型結構，所述沖頭上表面半徑大于所述沖頭下表面半徑；
[0011] 下模座，其中心為容納腔，所述容納腔上部為正圓臺型腔，下部為通孔；正圓臺型 腔上端開口設置在所述下模座上平面，下端連通所述通孔；
[0012] 液壓缸，其位于所述通孔中；所述液壓缸的活塞在非沖壓時伸出所述正圓臺型腔 上端開口；
[0013] 其中，所述沖頭及所述下模座分別設置有冷卻液道，并且設置溫度傳感器及控制 器；當溫度超過第一閾值時，控制器控制冷卻液進入冷卻液道；當溫度低于第二閾值時，將 冷卻液抽空。
[0014] 優選的是，還包括底座，所述下模座設置在所述底座上。
[0015] 優選的是，所述下模座沿著所述容納腔對稱分為固定下模座及活動下模座；所述 底座上還設置有導軌，所述活動下模座能夠沿導軌運動，從而和所述固定下模座閉合和分 離。
[0016] 優選的是，所述活動下模座側面連接動力裝置，其用于使所述活動下模座沿所述 導軌運動。
[0017] 優選的是，所述沖頭中設置環形冷卻液道。
[0018] 優選的是，所述固定下模座和/或所述活動下模座上端沿通孔環繞設置冷卻液 道。
[0019] 優選的是，所述下模座的冷卻液道內部設置記憶合金折流板，其上設置多個通孔， 當所述冷卻液道流體溫度高于變形閾值時，所述折流板變形與冷卻液道壁呈15°~20° 夾角；當所述冷卻液道流體溫度道低于變形閾值時，所述折流板貼合冷卻液道壁。
[0020] 一種可定位的預沖孔無鉚釘恒溫沖壓模具的控制方法，包括如下步驟：
[0021] 步驟一、當溫度傳感器監測到沖頭下表面溫度！\多1\時，控制器開啟沖頭內的冷 卻液；當溫度傳感器監測到下模座上表面溫度τ2> T #寸，控制器開啟下模座內的冷卻液； 其中，?\為沖頭下表面溫度，Τ2為下模座上表面溫度，ΤΑ為沖頭下表面溫度閾值，ΤΒ為下模 座上表面溫度閾值；
[0022] 步驟二、計算沖頭的進液量 ，計算下模座的進液 量
，控制器控制進入沖頭和下模座的進液量；其中，Α為 導熱校正系數，I為沖頭導熱系數，K 2為下模座導熱系數，S 沖頭內冷卻液道豎直方向橫 截面積，S2為下模座內冷卻液道豎直方向橫截面積，T A為沖頭下表面溫度閾值，T 8為下模座 上表面溫度閾值，?\為沖頭下表面溫度，1~2為下模座上表面溫度，τι為導熱效率，P ^為冷 卻液密度，Cw為冷卻液比熱容，ATW1為沖頭的冷卻液出液口與進液口溫度差，ΔΤΚ為下模 座的冷卻液出液口與進液口溫度差，e為自然對數的底數；
[0023] 步驟三、當溫度傳感器監測沖頭下表面溫度?\< 1\時，控制器關閉沖頭內的冷卻 液，當溫度傳感器監測到下模座上表面溫度T2<Tjt，控制器關閉下模座內的冷卻液；當溫 度傳感器監測沖頭下表面溫度?\< 0. 95T 4寸，抽空沖頭內的冷卻液，當溫度傳感器監測到 下模座上表面溫度Τ2< 0. 95Τ 8時，抽空下模座內的冷卻液。
[0024] 優選的是，所述步驟二中，當溫度傳感器監測到下模座上表面溫度Τ2> 1. 18ΤΒ時， 此時下模座的進液量QW2校正為QJ，Qw/ = (0. 00021η QW2+1. 51) QW2°·93。
[0025] 優選的是，下模座中的冷卻液道內部還設置記憶合金折流板，當所述冷卻液道流 體溫度高于變形閾值時，所述折流板變形與冷卻液道壁呈15°~20°夾角；當所述冷卻液 道流體溫度低于變形閾值時，所述折流板貼合冷卻液道壁。
[0026] 本發明與現有技術相比較所具有的有益效果：
[0027] 1.鋁合金由于具有較高的導熱性、表面易氧化，因此傳統的點焊連接工藝很難實 現鋁合金板料之間的連接，特別是鋼和鋁合金等異種金屬點焊連接時由于熔點和熱膨脹系 數差異較大，焊接時焊點出現硬而脆的金屬化合物，難以實現有效地焊接接頭；本發明所述 的預沖孔無鉚釘沖壓模具采用機械連接的自沖鉚接有效的解決了這個問題，實現高強鋼和 鋁合金之間的連接；
[0028] 2.與現有工業生產中自沖鉚生產工藝相比，本發明采用無鉚釘鉚接方式，通過精 確的沖頭與預沖孔的定位，準確地把鋁板壓入鋼板的孔中，形成有效接頭，接頭效果更好， 抗拉強度更高，成本也更低；
[0029] 3.將沖頭、活塞和凹模同軸布置，活塞的直徑與鋼板預先沖好的孔的直徑相同，沖 壓前活塞上行高出凹模一段距離，把高強鋼鋼板上預先沖好的孔套在活塞上可以實現沖頭 與鋼板上孔的精確定位，簡單易于實現，確保沖壓出合格的鉚接接頭；
[0030] 4.大量沖壓后，沖頭必定會升溫，不僅會使沖頭膨脹從而影響鉚接件的尺寸精度； 還會因為很高的溫度影響鉚接件的成形質量，通過布置冷卻液道并且通過監測沖頭下表面 的溫度對冷卻液的流量進行精準控制，而且也可以通過冷卻液流量的調節使沖頭下表面的 溫度在閾值上下波動，對沖頭進行降溫處理，可以保證鉚接質量；
[0031] 5.在下模座中布置冷卻液道并且通過監測下模座上表面的溫度對冷卻液的流量 進行精準控制，而且也可以通過冷卻液流量的調節使下模座上表面的溫度在閾值上下波 動，從而保證鉚接接頭的尺寸；由于整體下模座中的圓臺孔是鋁板沖壓填充的區域，如果溫 度過高會影響這部分位置的強度，冷卻液道可以保持這一部分的恒溫，從而保證強度，同時 也延長了模具的使用壽命。
【附圖說明】
[0032] 圖1為本發明所述的鉚接裝置鉚接前主視圖的全剖視