CN100444982C - 镁合金板材差温拉延模具 - Google Patents

Abstract

一种镁合金板材差温拉延模具，属于模具技术领域。本发明包括上模板、上模垫板、凹模、凸模、凸模固定板、下模垫板、下模板、顶板、压边板以及顶杆。上模板、上模垫板、凹模用螺钉装配在一起；凸模、凸模固定板、下模垫板、下模板用螺钉固定在一起；顶杆插装在凸模固定板和下模垫板中，一端与压边板连接，另一端与顶板连接；顶板套装在下模垫板内；压边板设置在顶杆之上。凹模、压边板、凸模可以同时实现分别精确控温；压边板既可以实现施加压边力，同时实现卸料功能。本发明通过同时加热镁合金板材的法兰部分，冷却凸模和冲压件侧壁部分，减小变形区的变形抗力以及增大传力区的变形抗力，实现差温拉延工艺，进一步提高镁合金板材温热拉延性能。

Description

镁合金板材差温拉延模具

技术领域

本发明涉及一种模具，具体是一种镁合金板材差温拉延模具，属于机械工程中的模具技术领域。

背景技术

镁合金作为工程应用中最轻的金属结构材料(镁的质量密度大约是铝的2/3，钢的1/4)，具有比强度高、刚度好、良好的阻尼系数、抗电磁干扰及屏蔽性好以及回收利用率高等优点，在汽车零部件、航空、航天、电子等行业有着很大的应用潜力，被誉为是最富于开发和应用潜力的“绿色工程材料”。由于镁合金的密排六方(hcp)晶体结构，室温下塑性较低，塑性加工能力较差，因此镁合金零件主要采用压铸成形。与铸造工艺相比，镁合金板材温热冲压工艺不仅可以充分利用镁合金材料优异的机械性能、环保性以及满足产品薄壁化、轻量化的趋势，而且能够大幅度提高生产效率和产品合格率，近年来已经成为研究和应用的热点。因此开发新工艺已经成为提高镁合金板材成形能力的主要途径之一。

经对现有技术的文献检索发现，中国专利授权公告号CN 2587545Y，发明名称为：镁合金板材热冲压装置，该专利的特征自述为：它具有上模板、凸模、凸模压板、凹模、下模板，其中：上模板与带有凸模压板的凸模安装在一起，凹模设在下模板上方；还包括可加热压边圈、加热板，所述可加热压边圈套装于凸模压板底部外侧，与凸模固连；所述加热板安装凹模和下模板之间。其不足之处是：凸模、凹模、压边板等工作部分温度相同，其实质为等温拉延模具，而且缺少控制模具温度装置，无法精确控制模具温度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种镁合金板材差温拉延模具，使其能够精确控制凸模、凹模以及压边板温度，实现在镁合金板材温热冲压成形过程中，同时加热板材的法兰部分和冷却凸模和冲压件侧壁部分的差温拉延工艺。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：上模板、上模垫板、凹模、凸模、凸模固定板、下模垫板、下模板、顶板、导柱、导套、压机顶杆、压边板以及顶杆。连接关系为：上模板和上模垫板连接在一起，凹模固定在上模垫板的下方；下模垫板和凸模支撑板连接在一起，凸模固定板设在下模垫板的上方，凸模过盈配合固定在凸模固定板上；凸模固定板和下模垫板连接在一起，顶杆插装于凸模固定板和下模垫板中；顶杆的一端与压边板连接，另一端与顶板连接；导柱过盈配合固定在下模板中，导套过盈配合固定在上模板中；压机顶杆套装在下模板之中，上端与顶板连接；压边板插装在凸模中，设置在顶杆上。

所述压边板、凹模均为圆形结构，在轴向居中位置，沿径向外缘均布有八个加热孔，内置加热棒。

所述的凸模，在横截面上关于中心对称位置设有通孔，作为冷却空气通道；所述的上模垫板在外缘沿径向均布位置设有通孔，作为通冷却空气的通道。

所述的凹模的上表面、压边板的下表面以及凸模的侧面均设置有测温孔，测温孔内置测温传感器，测温传感器采集温度信号，由液压机的控制部分控制压边板、凹模的温度。

本发明原理是：在温热拉延工艺中，成形温度的影响具有双重作用。一方面，随着拉深温度的升高，板料的屈服强度和抗拉强度也随之降低，应变硬化能力明显下降，温度升高导致变形抗力的降低使得法兰部分(变形区)的板材在较小的拉深力作用下更能顺利成形；另一方面，随温度的升高，板料的屈强比(σ₀₂/σ_s)和均匀变形能力下降，极易使侧壁(传力区)金属发生局部流动，导致拉裂。显然仅靠整体提高冲压温度无法进一步提高镁合金板材的温热变形能力，因此降低凸模的温度有利于提高镁合金板材的温热拉深性能，这是由于降低凸模的温度可以降低拉深件侧壁的温度，增加侧壁(传力区)的变形抗力，使得凸模的圆角和侧壁的板材能够承受较高的拉应力而不容易破坏。

本发明具有实质特点和显著进步，可以精确控制各工作部件的温度，且实现了同时加热凹模、压边板，冷却凸模的差温拉延工艺；相对于等温拉延模具，本发明的差温拉延模具可以将镁合金板材极限拉深比提高30％。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为凸模结构示意图；

图3为上模垫板俯视图；

图4为上模垫板正视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例包括：下模板(1)、凸模支撑板(2)、顶板(3)、下模垫板(4)、凸模固定板(5)、压边板(6)、凹模(7)、上模垫板(8)、上模板(9)、导套(10)、凸模(11)、顶杆(12)、导柱(13)、压机顶杆(14)。

下模板(1)和凸模支撑板(2)用螺钉连接在一起，顶板(3)套装于凸模支撑板(2)之中，下模垫板(4)设置于凸模支撑板(2)之上，凸模固定板(5)用螺钉固定下模垫板(4)之上；压机顶杆(14)套装在下模板(1)之中，上端与顶板(3)用螺钉连接，顶板(3)在压机顶杆(14)的作用下在凸模支撑板(2)内上下移动；凸模(11)过盈配合固定在凸模固定板(5)上，顶杆(12)插装在下模垫板(4)和凸模固定板(5)中，在顶板(3)的作用下通过压边板(6)施加压边力；凹模(7)和上模垫板(8)用螺钉连接在一起，上模板(9)设置于上模垫板(8)上；导柱(13)过盈配合固定在下模板(1)中，导套(10)过盈配合固定在上模板(9)中；整套模具由导柱(13)和导套(10)导向、定位。

如图1所示，所述压边板(6)、凹模(7)均为圆形结构，在压边板(6)、凹模(7)轴向居中位置，沿径向外缘均布有八个加热孔，内置加热棒，压边板(6)、凹模(7)内置测温传感器，测温传感器采集温度信号，由液压机的控制部分精确控制压边板(6)、凹模(7)的温度。

如图2所示，为所述凸模(11)的结构，考虑加工的工艺性，凸模(11)设计有工艺孔，通过圆柱销密封工艺孔，可以实现冷却空气由进气孔到出气孔的闭环系统，在测温孔内设置有测温传感器，可以实现对凸模(11)温度的实时显示，从而实现对凸模(11)的冷却。

图3为上模垫板俯视图，图4为上模垫板正视图，沿上模垫板(8)的径向外缘均布有八个进气孔，通过冷却空气来冷却冲压件的侧壁，提高传力区的变形抗力。沿上模垫板(8)的径向外缘还均布有四个工艺孔，以备冲压件留在凹模(7)内打料用。

本实施例工作时，首先通过液压机的控制系统设定温度、压边力等工艺参数，通过加热棒加热压边板(6)和凹模(7)，同时通过冷却空气冷却凸模(11)的温度，待温度达到设定温度后，启动液压系统，压机顶杆(14)上升，带动顶板(3)、顶杆(12)向上运动，最终将压边板(6)顶起，施加压边力，镁合金板材定置于压边板(6)的中心，上模部分向下运动合模。保温一定时间后，上模部分继续向下运动，当行程达到设定值后，主缸泄压，上模部分回退、开模，若冲压件留在凸模(11)上，由压边板(6)顶出，若留在凹模(7)内，由上模垫板(8)的工艺孔打料，取出冲压件，一次差温拉延过程完成。

Claims (3)

1、一种镁合金板材差温拉延模具，包括：下模板(1)、凸模支撑板(2)、顶板(3)、下模垫板(4)、凸模固定板(5)、压边板(6)、凹模(7)、上模垫板(8)、上模板(9)、导套(10)、凸模(11)、顶杆(12)、导柱(13)和压机顶杆(14)，其特征在于：上模板(9)和上模垫板(8)连接在一起，凹模(7)固定在上模垫板(8)的下方，凸模固定板(5)设在下模垫板(4)上方，凸模(11)过盈配合固定在凸模固定板(5)上，凸模固定板(5)和下模垫板(4)连接在一起，顶杆(12)插装于凸模固定板(5)和下模垫板(4)中，顶杆(12)的一端与压边板(6)连接，另一端与顶板(3)连接，导柱(13)过盈配合固定在下模板(1)中，导套(10)过盈配合固定在上模板(9)中，压机顶杆(14)套装在下模板(1)中，上端与顶板(3)连接，压边板(6)插装在凸模(11)中，设置在顶杆(12)上，所述的凸模(11)在横截面上关于中心对称位置设有通孔，作为冷却空气通道，所述的上模垫板(8)在外缘上设置有沿径向开设的通孔，通孔沿外缘均布位置，作为通冷却空气的通道，所述下模垫板(4)和凸模支撑板(2)连接在一起。

2、根据权利要求1所述的镁合金板材差温拉延模具，其特征是：所述的凹模(7)的上表面、压边板(6)的下表面以及凸模(11)的侧面均设置有测温孔，测温孔内置测温传感器，测温传感器采集温度信号，由液压机的控制部分控制压边板(6)和凹模(7)的温度。

3、根据权利要求1所述的镁合金板材差温拉延模具，其特征是：所述的上模垫板(8)，沿上模垫板(8)的径向外缘均布有八个进气孔；沿上模垫板(8)的径向外缘均布有四个工艺孔。

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