CN101716629A - 一种整体式冷却管道的热冲压模具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种整体式冷却管道的热冲压模具，属于热冲压成形领域。所述的模具包括凹、凸模和凹、凸模冷却支撑块等主要部分。所述模具利用水流冷却方式，在进水口处采取两级水流缓冲的方法，避免直冷却管道附近冷却水流速与较远部分的冷却水流速有明显差异，结合成形件形状在模具内部形成一系列的随形冷却水通道，通过冷却水与模具直接的热交换达到成形件冷却淬火的目的，确保成形件组织均匀和成形质量。本发明能够解决目前大型、复杂热冲压模具钻孔冷却时必须分段的问题，有效解决了目前热冲压模具的冷却困难问题。凹、凸模冷却支撑块采用非模具钢，通过防锈处理降低模具成本和对成形部件模具材料的要求。

Description

一种整体式冷却管道的热冲压模具

技术领域：

本发明涉及一种整体式冷却管道的热冲压模具，属于热冲压成形领域。

背景技术：

全球能源危机和环境问题的加剧，使节能、环保、安全成为汽车制造业的主要发展方向。超高强度钢具有减轻车体重量和提高安全性的双重优势，在车辆制造业中的用量逐年有大幅增加。超高强度钢板与普通钢板相比具有更高的屈服应力和抗拉强度，成形性能比普通钢板要差，而且强度越高，成形就越困难。在常温条件下，超高强度钢板所需的冲压力大，容易开裂，回弹严重。热冲压技术是一项专门用于成形高强度钢板和超高强度钢板冲压件的新技术，成形件能得到1500MPa以上的强度，成形精度高，基本无回弹，用于汽车保安件和结构件以及其他场合的重要零部件，可提高汽车的安全性能、减轻车身重量和燃油经济性能，成为业界的关注点。热冲压技术是将超高强度钢板加热到奥氏体化温度以上并充分保温，其塑性和延展性会增加，屈服强度迅速降低，此时在成形与淬火一体化模具中迅速成形并得到高强度的马氏体组织，从而得到成形精度高、高强度的热冲压件。钢板的成形和淬火均在模具内完成，因此热冲压模具技术是热冲压技术的关键之一。

为保证冷却速度在25℃/s以上以确保马氏体转变，以及保证零件表面的均匀冷却以使零件组织、性能均匀，避免产生低强度点、减少成形残余应力，确保成形质量，冷却系统的设计非常重要。

目前热冲压模具主要采用在凹、凸模内钻孔作为冷却管道，外接水循环系统形成冷却水路，目前这样的大型、复杂模具均为分段式模具，先把模具切分为若干部分再连接起来。该类分段式模具连接、装配复杂，模具寿命相对较低；在冷却方法上存在不足，由于表面形状复杂件经常具有曲面，而常规钻孔方法只能加工出直孔，将使冷却管道与凹、凸模表面的距离不相等，造成冷却不均，最终影响成形件质量，而且钻孔冷却有时需要两个方向对钻以形成有角度曲面的冷却，加工难度大，还会造成冷却水流动不畅，形成涡流和回流，降低冷却效果。

发明内容：

本发明提供一种整体式冷却管道的热冲压模具，主要解决热冲压成形模具分段、冷却系统结构复杂和冷却不均匀的问题。

本发明的上述目的实现方法结合附图说明如下：

一种整体式冷却管道的热冲压模具，主要有凹、凸模和凹、凸冷却支撑块组成所述的凹、凸模内设有内分流腔8、内分流槽4，凹、凸模冷却支撑块上设有冷却凹槽7、支撑凸起6，凹模与凹模支撑块装配在一起构成冷却水通道9和端部空腔10，端部空腔10与出水口5相连。

由水泵提供一定压力的冷却水从直冷却管道1流入，通水后由横冷却管道2、内冷却管道3、内分流腔8、内分流槽4和端部空腔10同时配合各冷却水通道9，通过冷却水与模具直接的热交换达到冷却淬火的目的。通过控制冷却水通道9截面尺寸和其与模具表面之间的距离，并随形冷却，确保成形件组织均匀，提高成形件质量。

所述的凹、凸模和凹、凸冷却支撑块为整体式，不必将模具切分多块再组装。

所述的凹、凸模和凹、凸冷却支撑块密封采用双密封圈11、12双重密封。

所述的凹、凸模和凹、凸模冷却支撑块组成的冷却水通道9与凹、凸模工作表面的距离相等，实现完全的随形冷却，且凹、凸模和凹、凸模冷却支撑块加工方便。

所述的凹模与凹冷却支撑块组成的下冷却水通道9和凸模与凸冷却支撑块组成的上冷却水通道交错分布，且直冷却管道和出水口交错设置。

所述的内分流槽4、内分流腔8、内冷却管道3、横冷却管道2、直冷却管道1和出水口5的截面尺寸满足完全充满条件，使各处冷却效率近似相等。

所述的横冷却管道2、内冷却管道3是采用水流两次缓冲的方法，目的是为避免直冷却管道附近内部冷却水流速与较远部分的冷却水流速有明显差异。在实际应用中，可根据需要增设直冷却管道和出水口的数量，且出水口的位置以配合冷却管道进行设置，以使各条冷却水管道中的水流速度近似相同。

所述的冷却凹槽8、支撑凸起7为一体式，满足冷却要求和热冲压成形力学要求，实现冷却效率大幅度提高。

与目前的热冲压成形模具相比，本发明具有诸多优点。

本发明的主要优点有如下四点，一是大型、表面形状复杂模具能够开发为整体式模具，提高模具寿命；二是能够保证冷却管道与模具工作表面的距离相等，保证随形冷却，对模具表面的冷却更加均匀，有效减少成形件残余应力，避免低强度点的产生，保证组织、性能均匀，提高零件质量；三是模具加工制造相对简单，且凹、凸模冷却支撑块可采用非模具钢，缩短模具制造时间，降低模具制造费用；四是对模具材料和凹、凸模冷却支撑块材料进行防锈处理，提高了模具材料的对热成形模具的适应性能。

本发明解决了大型、复杂成形件冷却系统设计困难、冷却不均匀的问题，避免了因模具加工冷却系统而对模具切块带来的模具寿命降低、装配困难及切块模具影响成形件精度的问题，使钻孔盲孔或钻孔相交位置冷却水涡流和回流的问题得以解决，水流顺畅。

附图说明：

图1凹模工作表面示意图

图2凹模内部结构示意图

图3凹模冷却支撑块示意图

图4凹模、凹模装配后截面示意图

图中：1-直冷却管道；2-横冷却管道；3-内冷却管道；4-内分流槽；5-出水口；6-支撑凸起；7-冷却凹槽；8-内分流腔；9-冷却水通道；10-端部空腔；11、12-密封圈

具体实施方式：

下面结合附图实例进一步说明本发明的内容及具体实施方法。

本发明凹、凸模与凹、凸模冷却支撑块的冷却结构和组合后形成的冷却通道结构相同，因此，下面以凹模结构为例进行说明。

参考图1、图2、图3和图4，本发明结合凹模的工作表面形状，在其内部设计一系列的内分流槽4、内分流腔8、直冷却管道1，内冷却管道4、内冷却管道3、横冷却管道2和出水口5的截面尺寸满足完全充满条件。在凹模冷却支撑块上设置冷却凹槽7、支撑凸起6，支撑凸起6的作用是承担热冲压过程中的冲压力，冷却支撑块与凹模装配在一起后，形成冷却水通道9和端部空腔10。附图所示实施实例中的凹模设置了几个内分流槽，与其相配合的冷却支撑块上设置了几个冷却凹槽，各冷却管道的纵向尺寸相等，管道宽度根据成形件形状和尺寸变化，以保证冷却均匀。本发明在冷却支撑块设置冷却凹槽和冷却支撑凸起而不在凹模内设置该类局部装置，这样可以最大限度的节省模具加工难度，同时冷却支撑块采用非模具钢，节省模具材料。凹模与凹模支撑块形成冷却水通道9和端部空腔10，端部空腔10与出水口5相连，直冷却管道1和出水口5用软管接冷却水循环系统，冷却水从直冷却管道1流入，由内分流腔8和端部空腔10配合各冷却水通道9和出水口5流出，冷却水通过热交换达到冷却模具使成形件淬火的目的。冷却通道之间的密封性能要求不是非常高，采用锥形截面配合，或采用凹模加热进行热装配以利用热胀冷缩的性质，或采用过渡配合达到紧密配合。在冷却支撑块上设有双重密封的密封圈11、12，以保证冷却水不通过接触面泄漏，进水口通过梯形或锥形管接头与外边的软管相接，密封效果较好。凹模与凹模冷却支撑块采用定位销定位，采用螺钉连接。

本发明凹模和凸模为整体式模具，且凹模与凹模冷却支撑块采用锥形面配合，一是可以保证两者紧密配合，二是若接触面发生磨损，修整后仍可继续使用，延长了模具使用寿命。凹模与凹模冷却支撑块的双重密封，提高密封效果，有效地防止了冷却水的泄漏。

本发明为避免直冷却管道附近冷却水流速与较远部分的冷却水流速有明显差异，直冷却管道处的水流采用两次缓冲的方法。在实际应用中，可根据需要增设直冷却管道和出水口的数量，且出水口的位置要配合冷却管道进行设置，以使各条冷却管道水流速度近似相同。

热冲压模具通水冷却，因此需模具具有耐水腐蚀性能、不生锈。本发明预先对各冷却水通道进行防锈处理。凹、凸模冷却支撑块不直接接触热的成形件，受温度的影响较小，因此，选择材料时可不考虑其热力学性能，选择材料和结构、尺寸设计时仅需考虑其强度要求。

对于长度方向较长的成形件模具，采用本发明具有突出优点。采用本发明沿长度方向开多条冷却管道，冷却管道为长度方向沿横向，尺寸为成形件短方向的展开尺寸，管道长度较短，减少较长冷却管道因水温上升造成的冷却效果不均的缺点，提高冷却效率。在开设多条冷却通道时，凹、凸模冷却通道交互错开，避免冷却盲区；凹、凸模的直冷却管道和出水口采取反向设计，进一步补偿冷却水温差对冷却效果的影响。

本发明所述整体式热冲压成形模具的结构形式，使热成形模具需切块、尺寸较大的复杂模具冷却管路设置、加工困难以及冷却不均的问题得以解决，使成形件力学性能、成形精度大幅度提高；对模具进行防锈处理，提高模具寿命，具有重要的现实价值。

Claims (8)

1.一种整体式冷却管道的热冲压模具，主要有凹、凸模和凹、凸冷却支撑块组成，其特征在于所述的凹、凸模内设有直冷却管道1、横冷却管道2、内冷却管道3、内分流槽4、内分流腔8，凹、凸模冷却支撑块上设有冷却凹槽7、支撑凸起6，凹、凸模和凹、凸模冷却支撑块装配在一起构成冷却水通道9和端部空腔10，并设有出水口5。

2.根据权利1所述的热冲压成形模具，其特征在于所述的凹、凸模和凹、凸冷却支撑块为整体式，不必将模具切分多块再组装。

3.根据权利1所述的热冲压成形模具，其特征在于所述的凹、凸模和凹、凸冷却支撑块密封采用双密封圈双重密封。

4.根据权利要求1所述的热冲压成形模具，其特征在于所述的凹、凸模和凹、凸模冷却支撑块组成的冷却水通道9与凹、凸模工作表面的距离相等，实现完全的随形冷却，且凹、凸模和凹、凸模冷却支撑块加工方便。

5.根据权利1所述的热冲压成形模具，其特征在于所述的凹、凸模和凹、凸冷却支撑块组成的下冷却通道9和上冷却通道交错分布，且直冷却管道1、出水口5交错设置。

6.根据权利要求1所述的凹、凸模，其特征在于所述的内分流槽4、内分流腔8、内冷却管道3、横冷却管道2、直冷却管道1和出水口5的截面尺寸满足完全充满条件，保证各处冷却效率近似相等。

7.根据权利要求1所述的所述的内冷却管道3、横冷却管道2，其特征在于采用水流两次缓冲的方法，目的是为避免直冷却管道1附近内部冷却水流速与较远部分的冷却水流速有明显差异。

8.根据权利1所述的凹、凸模冷却支撑块，其特征在于所述的冷却凹槽7、支撑凸起6为一体式，满足冷却要求和热冲压成形力学要求，实现冷却效率大幅度提高。

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