CN101767152B - 金属板材等温和差温两用温成形模具 - Google Patents

Abstract

金属板材等温和差温两用温成形模具，属于模具技术领域。所述模具包括：下模板、凸模、压边圈、凹模、上模板、导柱、导套、加热棒、热电偶和液压机顶杆，其特征在于：凸模为两用凸模，设置在下模板上，两用凸模内部中空，分为上空腔和下空腔两个部分，上空腔的下端面上均匀布置有若干加热孔，内置加热棒，热电偶安装在两用凸模的上部，两用凸模的冷却芯固定在两用凸模的上空腔里面，冷却芯下部布置有上空腔出水孔和上空腔进水孔，两用凸模的下空腔外壁上开有出线孔；两用凸模下部固定有隔水板。本发明既能实现金属板材的等温成形又能实现差温成形，并通过冷却装置使模具在工作时高温不会传导到机床上，且保证模具的安装和成形精度以及使用寿命。

Description

金属板材等温和差温两用温成形模具

技术领域

本发明涉及一种模具，具体是一种金属板材等温和差温两用温成形模具，属于机械工程中的模具技术领域。

背景技术

镁铝合金、高强度钢板作为工程应用中的轻型金属材料，具有比强度高、抗电磁干扰以及回收率高等优点，在汽车、航空、航天以及电子领域有着广泛的应用前景。但是镁铝合金、高强度钢板在常温下的成形性能较差，因此对镁铝合金和高强度钢板进行温成形成为提高其成形性能的主要途径之一。

目前的温成形或热成形装置分为“等温成形”和“差温成形”两种，“等温成形”是指在成形过程中板材各处温度基本相同；“差温成形”通常是指在成形时板材已变形区的温度低于未变形区的温度。大量的试验和理论证明，差温成形可以有效提高板材的成形能力。基于上述原因，对板材进行差温成形可以更加深入地了解板材的成形性质，提高板材的成形性能；但是由于差温成形模具设计难度较大，目前实际生产中温热成形零件多采用等温成形的方式，所以研究板材的等温成形性能对实际生产可以起到指导作用，有着同样重要的意义。

经过对现有技术文献检索发现，中国专利号为200610117578的专利，发明名称为：镁合金板材差温拉延模具，该发明专利提供的技术方案利用冷却空气对凸模进行冷却，能够实现镁合金板材的差温拉延成形，并且在凸模上设置了测温孔，可以检测到凸模的温度。但是冷却凸模上没有设计加热装置，不能对凸模进行加热，所以此发明只能实现差温拉延成形，而无法实现等温拉延成形。其次，此发明由于没有设计冷却或隔热装置，模具的温度传导到冲压设备上，容易对机床造成损害，因此，这种模具只能用于加热温度较低(一般在200℃左右)合金的成形，不能用于成形温度要求更高的合金板材的成形。

中国专利申请号为200610155912.1的专利，发明名称为：一种板材非等温冲压成形装置，该发明专利提供的技术方案中采用的冷却凸模能够使冷却介质在凸模内部循环，可以实现金属板材的差温拉延成形，并采用绝热板与机床隔热。但还有如下不足：首先冷却凸模上没有设计加热装置，不能对凸模进行加热，所以此发明只能实现差温拉延成形，而无法实现等温拉延成形。其次采用绝热板与机床隔热，绝热板通常为有机非金属材料制成，其刚度和强度要比金属差，所以在冲压过程中受力容易变形和破坏，这样就大大降低了模具的安装和成形精度以及使用寿命。

美国专利号为：US 6,550,302，B1的专利，发明名称为：sheet metal stampingdie design for warm forming，该发明提供了一种金属板材温成形的设备，其凸模上安装了加热装置，可以实现一定温度下金属板材的等温成形，但仍有如下不足：首先，该发明的凸模上没有设置冷却装置，所以不能实现差温成形。其次，该发明没有设计冷却或隔热装置，模具的温度传导到冲压设备上，容易对机床造成损害，故此，这种模具也只能用于加热温度较低的板材成形。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种金属板材等温和差温两用温成形模具，使其能够用一副模具既能实现金属板材的等温成形又能实现差温成形。通过冷却装置使模具在工作时高温不会传导到机床上，且保证模具的安装和成形精度以及使用寿命。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：下模板、凸模、压边圈、凹模、上模板、导柱、导套、加热棒、热电偶和液压机顶杆。

为了用一副模具既能实现金属板材的等温成形又能实现差温成形，所述的凸模为两用凸模，设置在下模板上，两用凸模内部中空，分为上空腔和下空腔两个部分，上空腔的下端面上均匀布置有若干加热孔，内置加热棒，热电偶安装在两用凸模的上部，两用凸模的冷却芯固定在两用凸模的上空腔里面，冷却芯下部布置有上空腔出水孔和上空腔进水孔，两用凸模的下空腔外壁上开有出线孔；两用凸模下部固定有隔水板。在两用凸模上空腔的下端面上固定有挡板，来防止加热棒滑落。

为了防止高温传导到机床上，所述成形模具还设有上模板冷却装置、下模板冷却装置和顶杆冷却装置。上模板和上模板冷却装置连接在一起，凹模固定在上模板冷却装置的下方。下模板和下模板冷却装置连接在一起，两用凸模过盈配合固定在下模板冷却装置上，顶杆冷却装置设置在液压机顶杆上，压边圈固定在顶杆冷却装置的上方。

所述的上模板冷却装置或顶杆冷却装置由上冷却板、下冷却板组成；上冷却板和下冷却板内部中空，下冷却板上布置有若干进水孔和出水孔。

所述的下模板冷却装置由下模上冷却板、下模下冷却板组成；下模上冷却板内部和下模下冷却板内部中空，下模下冷却板上布置有若干进水孔和出水孔。

本发明的优点在于，通过上述技术方案，使得本模具既能实现金属板材的等温成形又能实现差温成形。通过增加冷却装置使模具在工作时高温不会传导到机床上，且保证模具的安装和成形精度以及使用寿命。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明上模板冷却装置上冷却板和下冷却板示意图；

图3为本发明的下模板冷却装置上冷却板和下模下冷却板示意图；

图4为本发明的凹模俯视图。

图中，1-下模板、2-下模板冷却装置、3-两用凸模、4-上模板冷却装置、5-压边圈、6-凹模、7-上模板、8-导柱、9-导套、10-加热棒、11-热电偶；12-挡板；13-冷却芯；14-隔水板；15-顶杆冷却装置；a-上冷却板；b-下冷却板；c-进水孔；d-出水孔；e-下模上冷却板；f-下模下冷却板；g-进水孔；h-出水孔；i-上空腔；j-下空腔；m-上空腔出水孔；n-上空腔进水孔；p-出线孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例做详细说明。

如图1所示，本发明金属板材等温和差温两用温成形模具，本实施例是一种矩形件的拉延模具，其包括的主要部件有：下模板1、下模板冷却装置2、两用凸模3、上模板冷却装置4、压边圈5、凹模6、上模板7、导柱8、导套9、加热棒10、热电偶11、顶杆冷却装置15。它们的连接关系是：上模板7和上模板冷却装置4连接在一起，凹模6固定在上模板冷却装置4的下方；下模板1和下模板冷却装置2连接在一起，两用凸模3过盈配合固定在下模板冷却装置2上；液压机顶杆A套装在下模板1中，顶杆冷却装置15设置在液压机顶杆A上，压边圈5固定在顶杆冷却装置15的上方。两用凸模3、压边圈5和凹模6都安装有加热棒10和热电偶11，加热棒10和热电偶11的接线端与外置的温控箱相连接。

上模板7和下模板1分别与液压机的上、下工作台面连接，导柱8和导套9相配合对上下模的运动起导向作用。

如图2所示，上模板冷却装置4或顶杆冷却装置15由上冷却板a、下冷却板b组成。上冷却板a和下冷却板b内部中空，下冷却板b对应位置各布置有两个进水孔c和出水孔d。如图3所示下模板冷却装置2由下模上冷却板e、下模下冷却板f组成；下模下冷却板f内部中空，下模下冷却板f对应位置各布置有一个进水孔g和出水孔h。

设置上模板冷却装置4、顶杆冷却装置15和下模板冷却装置2的目的在于防止它们在工作时温度传递到液压机上，造成液压机元件的损坏。

为了给凹模6或压边圈5加热，如图4所示，在凹模6或压边圈5其横截面中间位置沿长度和宽度方向共布置有四个加热孔，将加热棒10插装在加热孔中，通过加热棒10来对凹模6或压边圈5加热；热电偶11安装在位于凹模6上表面以及压边圈5下表面的凹槽中，用来检测凹模6和压边圈5的加热温度；加热棒10和热电偶11的接线端与温控箱相连接，加热棒10作为执行元件、热电偶11作为反馈元件、温控箱作为控制元件，三者组成温度的闭环控制系统来对加热温度进行设定和控制。

如图1所示，两用凸模3内部中空，分为上空腔i和下空腔j两个部分，上空腔i下端面上沿长宽两个方向上布置有四个加热孔，内置加热棒10；热电偶11安装在上空腔i下端面的传感器安装孔中，位置在两用凸模3的上部。温度控制原理与凹模6和压边圈5相同；挡板12固定在上空腔i的下端面上，用来托住加热棒10使之不会向下滑落；两用凸模3的冷却芯13下部有螺纹，与两用凸模3上空腔i内表面的螺纹相配合使得冷却芯13固定在两用凸模的上空腔i里面，冷却芯13中心处的孔m为上空腔出水孔，旁边布置上空腔进水孔n；两用凸模3下部下空腔j的中部开有出线孔p，作为水管和电线的出口；两用凸模3下部固定有隔水板14防止下模板冷却装置2里的水流入两用凸模3中。

本模具的使用方法如下：

做等温试验时，要先将涂好耐高温润滑脂的板材放入加热箱中并设定加热温度为试验温度T℃；在对板材加热的同时，设置模具压边圈5和凹模6以及两用凸模3的加热温度也为T℃，并向上模板冷却装置4、顶杆冷却装置15和下模板冷却装置2中通入冷却水；待压边圈5、两用凸模3、凹模6和板材的温度都达到设定的温度T℃时，将加热箱中的板材取出，开模，将板材放在压边圈5上，闭模，预冲压一个较小的深度，使得板材紧压在两用凸模3、压边圈5和凹模6之间，保温约五分钟，以使得板材形成等温场，再进行冲压；冲压好后开模，压边圈5被液压机的顶杆A顶起，使得板材脱模，再取件。

做差温试验时，要先将涂好耐高温润滑脂的板材放入加热箱中并设定加热温度为试验温度T℃；在对板材加热的同时，设置模具压边圈5和凹模6的加热温度也为T℃，不对两用凸模3加热，而是通过冷却芯13上的冷却水进出孔c向上空腔i中通入冷却水，使得两用凸模3保持较低的温度，并还要向上模板冷却装置4、顶杆冷却装置15和下模板冷却装置2中通入冷却水；待压边圈5和凹模6以及板材的温度都达到设定的温度T℃时，将加热箱中的板材取出，开模，将板材放在压边圈5上，闭模，预冲压一个较小的深度，使得板材紧压在两用凸模3、压边圈5和凹模6之间，保温约五分钟，以使得板材形成差温场，再进行冲压；冲压好后开模，压边圈5被液压机的顶杆A顶起，使得板材脱模，再取件。

Claims (2)

1.金属板材等温和差温两用温成形模具，包括：下模板(1)、凸模、压边圈(5)、凹模(6)、上模板(7)、导柱(8)、导套(9)、加热棒(10)、热电偶(11)和液压机顶杆(A)，其特征在于：凸模为两用凸模(3)，设置在下模板(1)上，两用凸模(3)内部中空，分为上空腔(i)和下空腔(j)两个部分，上空腔(i)的下端面上均匀布置有若干加热孔，内置加热棒(10)，热电偶(11)安装在两用凸模(3)的上部及压边圈(5)和凹模(6)中，两用凸模(3)的冷却芯(13)固定在两用凸模(3)的上空腔(i)里面，冷却芯(13)下部布置有上空腔出水孔(m)和上空腔进水孔(n)，两用凸模(3)的下空腔(j)外壁上开有出线孔(p)；两用凸模(3)下部固定有隔水板(14)；所述成形模具还设有上模板冷却装置(4)、下模板冷却装置(2)和顶杆冷却装置(15)，上模板(7)和上模板冷却装置(4)连接在一起，凹模(6)固定在上模板冷却装置(4)的下方；下模板(1)和下模板冷却装置(2)连接在一起，两用凸模(3)过盈配合固定在下模板冷却装置(2)上，顶杆冷却装置(15)设置在液压机顶杆(A)上，压边圈(5)固定在顶杆冷却装置(15)的上方；上模板冷却装置(4)或顶杆冷却装置(15)由上冷却板(a)、下冷却板(b)组成；上冷却板(a)和下冷却板(b)内部中空，下冷却板(b)上布置有若干进水孔(c)和出水孔(d)；下模板冷却装置(2)由下模上冷却板(e)、下模下冷却板(f)组成；下模下冷却板(f)内部中空，下模下冷却板(f)上布置有若干进水孔(g)和出水孔(h)。

2.权利要求1所述的金属板材等温和差温两用温成形模具，其特征在于：上空腔(i)的下端面上固定有挡板(12)，防止加热棒(10)滑落。

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