一种可定位的预冲孔无铆钉恒温冲压模具及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种可定位的预冲孔无铆钉恒温冲压模具，包括：冲冲头，其为圆台型结构，冲头上表面半径大于冲头下表面半径；下模座，其中心为容纳腔，容纳腔上部为正圆台型腔，下部为通孔；正圆台型腔上端开口设置在下模座上平面，下端连通通孔；液压缸，其位于通孔中；液压缸的活塞在非冲压时伸出正圆台型腔上端开口；其中，冲头及下模座分别设置有冷却液道，并且设置温度传感器及控制器。本发明专利技术还公开了一种可定位的预冲孔无铆钉恒温冲压模具的控制方法。本发明专利技术具有无铆钉实现高强钢和铝合金之间的连接，并且能够精准定位的特点，同时，还具有通过冷却冲头及模具使铆接准确度不受影响的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种可定位的预冲孔无铆钉恒温冲压模具及其控制方法
本专利技术涉及无铆钉冲压模具领域，具体涉及一种可定位的预冲孔无铆钉恒温冲压模具及其控制方法。
技术介绍
为了追求车身轻量化，在不改变车身规格的前提下，可以通过优化车身结构，更新车身零件制造和连接工艺，用轻质材料替代传统低强度钢等方法实现车身结构轻量化。高强钢具有高减重潜力、高碰撞吸收能、高疲劳强度、高成形性及低平面各向异性等优势，铝合金具有质量轻、耐腐蚀、比强度高、易加工、表面美观及回收成本低等优点。所以现在的车身上开始大量应用高强钢和铝合金。然而，随着热成形工艺的发展，制造出的高强钢强度也越来越高，超高强钢可以达到1600Mpa左右，传统的自冲铆连接工艺中铆钉已经难以刺入钢板形成有效的接头。所以就出现了一种预冲孔无铆钉铆接方法，即在热成形过程中将高强钢钢板预先冲孔，然后在铆接过程中将铝板压入钢板预先冲好的孔中从而形成接头。其中，钢板上预先冲好的孔与冲头之间的定位是一个关键点，因为铝板放在钢板的上面，所以就看不到钢板上孔的位置，如果定位不准确，就不能准确的把铝板压入钢板的孔中形成有效接头。因此，本专利技术设计了一种可定位的预冲孔无铆钉恒温冲压模具。
技术实现思路
本专利技术设计开发了一种可定位的预冲孔无铆钉恒温冲压模具。本专利技术的目的之一是解决现有技术中钢和铝合金等异种金属点焊连接时由于熔点和热膨胀系数差异较大，焊接时焊点出现硬而脆的金属化合物，难以实现有效地焊接接头的问题。本专利技术的目的之二是解决现有技术中冲头与预冲孔之间难以精确定位的问题。本专利技术还设计开发了一种可定位的预冲孔无铆钉恒温冲压模具的控制方法。目的是解决现有技术中冲头及模具在长时间冲压操作后温度升高，从而影响铆接准确度，进而影响铆接件的成形质量的问题，并且还解决了使冷却液精确调节的问题。本专利技术具有无铆钉实现高强钢和铝合金之间的连接，并且能够精准定位的特点，同时，还具有通过冷却冲头及模具使铆接准确度不受影响的特点。本专利技术提供的技术方案为：一种可定位的预冲孔无铆钉恒温冲压模具，包括：冲头，其为圆台型结构，所述冲头上表面半径大于所述冲头下表面半径；下模座，其中心为容纳腔，所述容纳腔上部为正圆台型腔，下部为通孔；正圆台型腔上端开口设置在所述下模座上平面，下端连通所述通孔；液压缸，其位于所述通孔中；所述液压缸的活塞在非冲压时伸出所述正圆台型腔上端开口；其中，所述冲头及所述下模座分别设置有冷却液道，并且设置温度传感器及控制器；当温度超过第一阈值时，控制器控制冷却液进入冷却液道；当温度低于第二阈值时，将冷却液抽空。优选的是，还包括底座，所述下模座设置在所述底座上。优选的是，所述下模座沿着所述容纳腔对称分为固定下模座及活动下模座；所述底座上还设置有导轨，所述活动下模座能够沿导轨运动，从而和所述固定下模座闭合和分离。优选的是，所述活动下模座侧面连接动力装置，其用于使所述活动下模座沿所述导轨运动。优选的是，所述冲头中设置环形冷却液道。优选的是，所述固定下模座和/或所述活动下模座上端沿通孔环绕设置冷却液道。优选的是，所述下模座的冷却液道内部设置记忆合金折流板，其上设置多个通孔，当所述冷却液道流体温度高于变形阈值时，所述折流板变形与冷却液道壁呈15°～20°夹角；当所述冷却液道流体温度道低于变形阈值时，所述折流板贴合冷却液道壁。一种可定位的预冲孔无铆钉恒温冲压模具的控制方法，包括如下步骤：步骤一、当温度传感器监测到冲头下表面温度T1≥TA时，控制器开启冲头内的冷却液；当温度传感器监测到下模座上表面温度T2≥TB时，控制器开启下模座内的冷却液；其中，T1为冲头下表面温度，T2为下模座上表面温度，TA为冲头下表面温度阈值，TB为下模座上表面温度阈值；步骤二、计算冲头的进液量计算下模座的进液量控制器控制进入冲头和下模座的进液量；其中，A为导热校正系数，K1为冲头导热系数，K2为下模座导热系数，S1为冲头内冷却液道竖直方向横截面积，S2为下模座内冷却液道竖直方向横截面积，TA为冲头下表面温度阈值，TB为下模座上表面温度阈值，T1为冲头下表面温度，T2为下模座上表面温度，η为导热效率，ρW为冷却液密度，CW为冷却液比热容，ΔTW1为冲头的冷却液出液口与进液口温度差，ΔTW2为下模座的冷却液出液口与进液口温度差，e为自然对数的底数；步骤三、当温度传感器监测冲头下表面温度T1＜TA时，控制器关闭冲头内的冷却液，当温度传感器监测到下模座上表面温度T2＜TB时，控制器关闭下模座内的冷却液；当温度传感器监测冲头下表面温度T1＜0.95TA时，抽空冲头内的冷却液，当温度传感器监测到下模座上表面温度T2＜0.95TB时，抽空下模座内的冷却液。优选的是，所述步骤二中，当温度传感器监测到下模座上表面温度T2＞1.18TB时，此时下模座的进液量QW2校正为QW2′，QW2′＝(0.0002lnQW2+1.51)QW20.93。优选的是，下模座中的冷却液道内部还设置记忆合金折流板，当所述冷却液道流体温度高于变形阈值时，所述折流板变形与冷却液道壁呈15°～20°夹角；当所述冷却液道流体温度低于变形阈值时，所述折流板贴合冷却液道壁。本专利技术与现有技术相比较所具有的有益效果：1.铝合金由于具有较高的导热性、表面易氧化，因此传统的点焊连接工艺很难实现铝合金板料之间的连接，特别是钢和铝合金等异种金属点焊连接时由于熔点和热膨胀系数差异较大，焊接时焊点出现硬而脆的金属化合物，难以实现有效地焊接接头；本专利技术所述的预冲孔无铆钉冲压模具采用机械连接的自冲铆接有效的解决了这个问题，实现高强钢和铝合金之间的连接；2.与现有工业生产中自冲铆生产工艺相比，本专利技术采用无铆钉铆接方式，通过精确的冲头与预冲孔的定位，准确地把铝板压入钢板的孔中，形成有效接头，接头效果更好，抗拉强度更高，成本也更低；3.将冲头、活塞和凹模同轴布置，活塞的直径与钢板预先冲好的孔的直径相同，冲压前活塞上行高出凹模一段距离，把高强钢钢板上预先冲好的孔套在活塞上可以实现冲头与钢板上孔的精确定位，简单易于实现，确保冲压出合格的铆接接头；4.大量冲压后，冲头必定会升温，不仅会使冲头膨胀从而影响铆接件的尺寸精度；还会因为很高的温度影响铆接件的成形质量，通过布置冷却液道并且通过监测冲头下表面的温度对冷却液的流量进行精准控制，而且也可以通过冷却液流量的调节使冲头下表面的温度在阈值上下波动，对冲头进行降温处理，可以保证铆接质量；5.在下模座中布置冷却液道并且通过监测下模座上表面的温度对冷却液的流量进行精准控制，而且也可以通过冷却液流量的调节使下模座上表面的温度在阈值上下波动，从而保证铆接接头的尺寸；由于整体下模座中的圆台孔是铝板冲压填充的区域，如果温度过高会影响这部分位置的强度，冷却液道可以保持这一部分的恒温，从而保证强度，同时也延长了模具的使用寿命。附图说明图1为本专利技术所述的铆接装置铆接前主视图的全剖视图；图2为本专利技术所述的铆接装置铆接完成后主视图的全剖视图；图3为本专利技术所述的铆接装置铆接完成后下模座打开时的轴测投影图；图4为本专利技术所述的冲头主视图；图5为本专利技术所述的冲头沿A-A面的剖视图；图6为本专利技术所述的下模座的主视图；图7为本专利技术所述的当冷却液道流体温度高于记忆合金变形阈值时，固定下模座或活动下模座的沿B-B面的剖本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可定位的预冲孔无铆钉恒温冲压模具，其特征在于，包括：冲头，其为圆台型结构，所述冲头上表面半径大于所述冲头下表面半径；下模座，其中心为容纳腔，所述容纳腔上部为正圆台型腔，下部为通孔；正圆台型腔上端开口设置在所述下模座上平面，下端连通所述通孔；液压缸，其位于所述通孔中；所述液压缸的活塞在非冲压时伸出所述正圆台型腔上端开口；其中，所述冲头及所述下模座分别设置有冷却液道，并且设置温度传感器及控制器；当温度超过第一阈值时，控制器控制冷却液进入冷却液道；当温度低于第二阈值时，将冷却液抽空。

【技术特征摘要】
1.一种可定位的预冲孔无铆钉恒温冲压模具，其特征在于，包括：冲头，其为圆台型结构，所述冲头上表面半径大于所述冲头下表面半径；下模座，其中心为容纳腔，所述容纳腔上部为正圆台型腔，下部为通孔；正圆台型腔上端开口设置在所述下模座上平面，下端连通所述通孔；液压缸，其位于所述通孔中；所述液压缸的活塞在非冲压时伸出所述正圆台型腔上端开口；其中，所述冲头及所述下模座分别设置有冷却液道，并且设置温度传感器及控制器；当温度超过第一阈值时，控制器控制冷却液进入冷却液道；当温度低于第二阈值时，将冷却液抽空。2.如权利要求1所述的可定位的预冲孔无铆钉恒温冲压模具，其特征在于，还包括底座，所述下模座设置在所述底座上。3.如权利要求2所述的可定位的预冲孔无铆钉恒温冲压模具，其特征在于，所述下模座沿着所述容纳腔对称分为固定下模座及活动下模座；所述底座上还设置有导轨，所述活动下模座能够沿导轨运动，从而和所述固定下模座闭合和分离。4.如权利要求3所述的可定位的预冲孔无铆钉恒温冲压模具，其特征在于，所述活动下模座侧面连接动力装置，其用于使所述活动下模座沿所述导轨运动。5.如权利要求4所述的可定位的预冲孔无铆钉恒温冲压模具，其特征在于，所述冲头中设置环形冷却液道。6.如权利要求4所述的可定位的预冲孔无铆钉恒温冲压模具，其特征在于，所述固定下模座和/或所述活动下模座上端沿通孔环绕设置冷却液道。7.如权利要求6所述的可定位的预冲孔无铆钉恒温冲压模具，其特征在于，所述下模座的冷却液道内部设置记忆合金折流板，所述记忆合金折流板上设置多个通孔，当所述冷却液道流体温度高于变形阈值时，所述折流板变形与冷却液道壁呈15°～20°夹角；当所述冷却液道流体温度低于变形阈值时，所述折流板贴合冷却液道壁。8.一种可定位的预冲孔无铆钉恒温冲压模具的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄蔚敏，杨冠男，解东旋，敖文宏，刘西洋，徐纪栓，闫雪燕，张凯希，李冰娇，胡哲，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22