CN101508000A - 新型超高强钢热冲压成形模具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用气体冷却技术的热冲压成形模具，属于热冲压成形技术领域。所述模具包括凸模、凹模、上模座、下模座等主要部分。在凸模和凹模的工作表面均开设若干条凹槽，工作状态下凹槽与板材接触构成冷却气体流道，这些凹槽一端与外界相通，另一端设有一配气凹槽，通过进气口外接气源装置，冷却气体从进气口进入，通过端部凹槽流入各个冷却流道，再从另一端直接排放到空气中，通过高压冷却气体与板料之间的热交换达到淬火的目的。本发明采用压缩空气作为冷却气体，成本低廉，无需尾气回收，设备简单，模具加工容易，冷却效果好，解决了水冷模具冷却效果差，模具强度低，冷却系统复杂，加工困难，对模具材料耐锈性要求高，密封难度大等问题。

Description

新型超高强钢热冲压成形模具

技术领域

本发明涉及一种热冲压成形模具，属于热冲压成形技术领域。

背景技术

通过热冲压成形技术加工的超高强钢件，强度高，精度好，能有效的减轻车身重量，提高安全性能，符合节能环保要求，目前受到广泛的关注。热冲压成形技术要求高温板材在模具中同时完成成形和淬火，因此热冲压成形模具的设计，尤其是冷却系统的设计，是热冲压成形技术的关键之一。

早期的气体冷却技术，将高压氮气喷射于板材表面，以实现板材的快速冷却。由于包括气体的制备、储存和回收在内的冷却系统设备复杂，成本高昂，在实际生产实践中很少采用。应用比较广泛的是以水为介质的液体冷却方式。这种方法较之前者有明显进步，但是仍存在难以克服的缺点。该方法需要在凸模和凹模内开设管道，作为冷却水流道，管道的加工难度很大，在周期性地冲压力作用下模具的机械强度难以保证，密封方面也存在很大困难，而且对模具材料的抗腐蚀性要求很高。

发明内容

本发明涉及一种采用压缩空气为冷却介质的热冲压成形模具，解决以上氮气冷却和水冷模具所存在的问题。

本发明所述目的是通过如下方式实现的，结合附图说明如下：

所述模具包括凸模1、凹模2、上模座3，下模座4等主要部分。在凸模和凹模的工作表面均开设若干条凹槽5、10，工作状态下凹槽与板材11接触构成冷却气体流道，这些凹槽一端开放，另一端设有一配气凹槽7、8，与各个冷却凹槽相连通，通过进气口9外接气源装置，冷却气体从进气口进入，通过端部凹槽流入各个冷却流道，再从另一端直接排放到空气中，通过高压冷却气体与板料之间的热交换达到淬火的目的。

所述模具在凹模内设有进气口，与配气凹槽相连，同时给凸凹模内的冷却气体流道配气，凸模内不设进气口。

所述模具在凹模内设有一面开口的密封圈6。

所述凸凹模表面的凹槽错开分布，凸模下端的和凹模上端的圆角部分由于在成形过程中是主要受力部位，因此在这些位置不开设冷却凹槽，而在另一块模具的相应位置开设。

当模具尺寸较大时，采用在中间进气、两端排气的方式，或者两端进气、中间设排气孔的方式。

所述模具成形对象为硼合金超高强度钢板，比如22MnB5，表面经防氧化处理，比如涂覆铝硅基防氧化涂层。

与传统的热冲压成形模具相比，本发明所述模具具有显著的优点。

本发明使用压缩空气作为冷却气体，所需的配气装置仅为一个空气压缩机，设备简单，成本低廉，无需水冷模具所需的水循环系统，冷却后的尾气可直接排出，无需回收，环保性好。

本发明所述模具结构简单，冷却气体流道在模具表面，较之设置在模具内部的冷却水流道，加工难度低，模具强度高，使用寿命更长，无需考虑密封性的要求；由于直接对板材进行冷却，冷却效率更高；在选择模具材料时不用考虑耐蚀性，选择范围更广。

附图说明

图1.模具配合截面示意图

图2.凸模结构示意图

图3.凹模结构示意图

图4.大尺寸模具结构示意图

图中：1.凸模  2.凹模  3.上模座  4.下模座  5.凸模上的冷却凹槽  6.密封圈7.凸模配气凹槽  8.凹模配气凹槽  9.进气口  10.凹模上的冷却凹槽  11.板料12、13.排气口  14、15.进气口  16.密封圈

具体实施方式

下面结合附图所示实施例进一步说明本发明的内容及其具体实施方式。

如附图1、2、3所示，在凸模1和凹模2的工作表面均开设了凹槽作为冷却气体流道，凸凹模上的凹槽交错分布，使冷却更加均匀。凸模下端的和凹模上端的圆角部分由于在成形过程中是主要受力部位，因此在这些位置不开设冷却凹槽，而在另一块模具的相应位置开设。凸凹模上的配气凹槽7、8设置在同一侧，在凹模上开设一个进气口9，同时给凸模和凹模上的冷却流道配气，简化了模具的结构。工作时，模具表面的凹槽与板材形成了冷却气体流道，气体从进气孔进入，通过配气凹槽流入各个冷却流道，再从另一侧直接排入空气中。在凸模与凹模之间设有密封圈6，保证冷却气体不发生泄漏。

对于尺寸较长的工件，可以采用在两端分别设置进气口，中间设置排气口的方式，或者中间进气、两端排气的方式，减小模具长度对冷却效果的影响。图4所示为两端进气中间排气的模具示意图，冷却气体从进气口14、15进入各个冷却通道，再从排气口12、13流出，模具中截面形状与图1相同。模具表面形状复杂时，冷却凹槽依据表面形状加工，槽深保持相等。

本发明所述模具在工作时，成形与冷却之间有一定的时间差，当板材在模具中被迅速成形后，立即通入高压冷却气体进行冷却，冷却完成后，模具停止进气，开模取料，然后进入下一个工作周期。这样做的目的是为了让高温板材在较高温度下成形，以获得更好的尺寸精度。冲压速度必须足够大，确保成形后板材仍有较高的温度，避免产生珠光体或贝氏体。

虽然本发明所述模具表面设有凹槽，但是对成形件的表面形状及尺寸精度没有影响。由于冷却气体温度低，压力高，而且模具及板材的导热性良好，因此本发明所述模具能够保证对板材的快速均匀冷却。

本发明所述模具解决了目前广泛使用的水冷模具冷却效果差，模具强度低，冷却系统复杂，加工困难，对模具材料耐锈性要求高，密封难度大等诸多问题，具有很大的应用潜力。经试验测试，本模具成形构件强度可到1500MPa以上，组织硬度均匀。

Claims (7)

1、一种采用气体冷却技术的热冲压成形模具，包括凸模(1)、凹模(2)、上模座(3)，下模座(4)，其特征在于：所述凸模(1)和/或凹模(2)的工作表面均设置有一系列的冷却凹槽(5、10)，作为气体流道；所述冷却凹槽(5、10)的一端与外界联通；在所述凸模(1)和/或凹模(2)内设置有配气凹槽(7、8)；所述冷却凹槽(5、10)通过配气凹槽(7、8)与进气口(9)相连。

2、根据权利要求1所述的热冲压成形模具，其特征在于：所述模具在凹模内设有进气口，所述进气口与配气凹槽相连，同时给凸、凹模内的冷却气体流道配气，凸模内不设进气口。

3、根据权利要求1或2所述的热冲压成形模具，其特征在于：在凹模内设有密封圈(6)。

4、根据权利要求1或2所述的热冲压成形模具，其特征在于：在凹模内设有一面开口的密封圈(6)。

5、根据权利要求1所述热冲压成形模具，其特征在于：所述凸、凹模表面的冷却凹槽错开分布。

6、根据权利要求5所述热冲压成形模具，其特征在于：凸模和凹模的主要受力部位不开设冷却凹槽。

7、根据权利要求1所述模具，其特征在于：当模具尺寸较大时，采用在中间进气、两端排气的方式，或者两端进气、中间设排气孔的方式。

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