CN102601246A

CN102601246A - 轻合金板材水冷控温成形模具

Info

Publication number: CN102601246A
Application number: CN2012100682957A
Authority: CN
Inventors: 周国伟; 李大永; 彭颖红
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2012-07-25

Abstract

本发明公开一种轻合金板材水冷控温成形模具，包括：上模板、第一上垫板、第二上垫板、压边圈、凹模、凸模、下垫板、下模板、循环水冷却系统以及温控系统；其中：所述压边圈与凹模均设有加热装置，且在所述压边圈、凹模与凸模内均设有用于安装测温元件的测温孔；所述测温元件将采集的各模具温度分别传送到温控系统，所述温控系统根据测温元件采集到的模具温度，对相应模具进行加热或冷却。凹模、压边圈及凸模可以分别实现精确温度控制。本发明通过分别控制凹模、压边圈及凸模温度，加热工件法兰部分，冷却凸模部分，减小法兰区材料流动应力及保持凸模圆角部分材料的强度，实现差温拉深工艺，制造更复杂拉深轻合金零件。

Description

轻合金板材水冷控温成形模具

技术领域

本发明涉及一种模具，具体是一种轻合金板材水冷控温成形模具，属于机械工程中的模具技术领域。

背景技术

轻合金主要指铝合金、镁合金，具有密度小，强度高，刚度好，导热性能好及回收利用率高等优点，在汽车零部件、航空、航天、电子等行业有很大的应用潜力。但是其中部分轻合金板材，例如镁合金，高强度铝合金板材由于自身的微观组织导致在室温下成形性能很差，难以实际中应用。因此，此类轻合金零件主要采用压铸工艺，与压铸成形相比，板料成形工艺不会污染环境并且能够生产出具有良好力学性能和组织性能的零件，同时可以更好的满足产品薄壁化、轻量化的趋势。因此开发新工艺新模具满足此类轻合金板料成形成为研究和应用的热点。

经对现有技术的文献检索发现，中国专利授权空开号：CN101209478A，发明名称为：一种板材非等温冲压成形装置，该专利的特征自述为：“通过对压边圈加热，对凹模下表面采用循环液体冷却，保证在放入坯料并合模后，在压边圈、坯料和凹模中形成温度梯度，同时在凹模，特别是凹模圆角处保持低的温度。凹模圆角处低的温度能有效避免已变形坯料由于温度过高导致强度不足而发生的断裂，有效提高了板材的成形性能，凸模内采用恒温循环液体有利于保持成形工艺条件的稳定。”其不足之处在于：凸模内冷却液循环回路设计存在缺陷，可能导致一侧存在循环冷却不充分问题，并且缺乏温度采集及控制设备，难以保证在所有成形温度条件下保持凸模的低温及成形条件的稳定性；凹模采用冷却循环，可以提高凹模圆角处材料的强度，通过文献调研，凹模圆角处的破裂并不是材料成形失败的主要原因，而采取单压边圈加热，导致加热时间过长，生产效率降低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种轻合金板材水冷控温成形模具，使其能够精确控制凸模、凹模及压边圈温度，实现在轻合金板料温热冲压过程中，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深工艺。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：上模板、第一上垫板、第二上垫板、压边圈、凹模、凸模、下垫板、下模板、循环水冷却系统以及温控系统；其中：凸模装配在压机上；压边圈、第一上垫板及第二上垫板与上模板进行装配；凹模与下垫板同轴安装在下模板上；所述压边圈与凹模均设有加热装置，且在所述压边圈、凹模与凸模内均设有用于安装测温元件的测温孔；所述测温元件将采集的各模具温度分别传送到温控系统，所述温控系统根据采集到的模具温度，对相应模具进行加热或冷却。

优选的，所述的压边圈与凹模均为圆形结构，中间槽内过盈装配有加热装置。

优选的，所述的凸模与压边圈、凹模同轴。

优选的，所述的凸模内设置有循环水冷却系统，该循环水冷却系统包含设置于凸模相对两侧的进水通道以及出水通道，及设置于凸模底部的换热腔；一侧进水通道通入冷却水，在凸模底部换热腔处进行换热，通过另一侧出水通道流出；通过温控系统设置温度，根据凸模安装的热电偶采集到的模具温度，对循环水流动速度进行控制。

优选的，所述的压边圈与第二上垫板之间安装有垫脚，并且之间间隙填充有上石棉垫片。

优选的，所述的凹模与垫板之间安装有垫脚，并且之间间隙填充有下石棉垫片。

本发明中，所述加热装置可以采用加热圈，或者其他加热装置。

本发明中，所述的测温元件可以采用热电偶，热电偶安装在压边圈、凹模与凸模内的测温孔中，采集相应模具温度，并由温控系统对相应模具进行加热或冷却。当然，也可以采用其他测温元件。

本发明中，所述的温控系统可以采用温度控制箱，或者其他的温控系统。

与现有技术相比，本发明具有突出的实质特点和显著进步，可以精确控制凸模、凹模和压边圈温度，实现轻合金板材的差温拉深工艺，相比原有的水冷却差温拉深模具，具有更优化合理的循环通路，并且真正实现凸模温度控制，通过调节循环速度，保持凸模温度恒定，因而可以长时间工作及适应不同成形条件，更具有实际应用价值。相对于等温拉深模具，本发明的差温拉深模具可以将高强度铝合金的极限拉深比提高50％。本发明适用于轻合金包括镁合金，铝合金板材等。

附图说明

图1为本发明一实施例结构示意图；

图2为本发明一实施例压边圈结构示意图；

图3为本发明一实施例凹模结构示意图；

图4为本发明一实施例凸模结构示意图。

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，本实施例提供一种轻合金板材水冷控温成形模具，主要由销钉1、上模板2、第一上垫板3、第二上垫板4、上石棉垫片5、垫脚6、压边圈7、凹模8、凸模9、热点偶10、下石棉垫片11、下垫板12、下模板13和循环水冷却系统14组成。凸模9通过销钉1装配在压机上；压边圈7、第一上垫板3及第二上垫板4通过内六角螺钉与上模板2进行装配；凹模8与下垫板11同轴安装在下模板13上。

本实施例中，压边圈7与第二上垫板4之间安装有垫脚，并且之间间隙填充有上石棉垫片5；凹模8与垫板12之间安装有垫脚，并且之间间隙填充有下石棉垫片13。

本实施例中，测温元件采用热电偶。

本实施例中，温控系统采用温度控制箱。

本实施例中，加热装置采用加热圈。

如图2，图3所示，本发明一实施例中，压边圈7与凹模8均为圆形结构，中间槽内过盈装配有加热圈，控制装配使得凸模9与压边圈7、凹模8同轴。在压边圈7、凹模8与凸模9内均设置有测温孔，通过安装测温元件，采集相应模具温度，并由温控系统对相应模具进行加热或冷却。

如图4所示，本发明一实施例中，在凸模9内设置有循环水冷却系统，该循环水冷却系统包含设置于凸模相对两侧的进水通道、出水通道，及设置于凸模9底部的换热腔，冷却水通过所述冷却通道进行换热后返回。从图中所示A侧进水通道通入冷却水，在凸模9底部换热腔处进行换热，通过图中所示相对的B侧出水通道流出；通过温度控制箱设置温度，根据凸模9安装的热电偶10采集到的模具温度，对循环水流动速度进行控制。

本实施例工作时，首先通过温度控制箱设置凸模9、凹模7和压边圈8温度，通过压机设定冲压成形工艺参数，通过加热圈加热凹模7和压边圈8，同时通过循环冷却系统冷却凸模9，待温度达到设定值后，将工件放置于凹模7和压边圈8之间，压边圈8与凹模7合模，保温一定时间，随后进行拉深至指定位移，开模，取出成形后工件，完成一次拉深。

本实施例通过凹模及压边圈对工件法兰区域进行加热，通过循环水冷却凸模，进而冷却与凸模接触的工件区域，提高轻合金板材的拉深成形性能。

本发明中，凹模和压边圈中设有加热装置，凸模中设有循环水冷却系统；凹模、压边圈及凸模可以通过温控系统分别实现精确温度控制。压边圈通过压机可以实现加载压边力，设定凸模速度可以进行不同条件成形。本发明通过分别控制凹模、压边圈及凸模温度，加热工件法兰部分，冷却凸模部分，减小法兰区材料流动应力及保持凸模圆角部分材料的强度，实现差温拉深工艺，制造更复杂拉深轻合金零件。

应当指出的是，本发明中的测温元件、温控系统、加热装置等还可以是其他实现方式，并不限于以上实施例，只要能够实现本发明的目的即可。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims

1.一种轻合金板材水冷控温成形模具，该模具包括：上模板、第一上垫板、第二上垫板、压边圈、凹模、凸模、下垫板、下模板、循环水冷却系统以及温控系统；其中：凸模装配在压机上；压边圈、第一上垫板及第二上垫板与上模板进行装配；凹模与下垫板同轴安装在下模板上；其特征在于，所述压边圈与凹模均设有加热装置，且在所述压边圈、凹模与凸模内均设有用于安装测温元件的测温孔；所述测温元件将采集的各模具温度分别传送到温控系统，所述温控系统根据测温元件采集到的模具温度，对相应模具进行加热或冷却。

2.根据权利要求1所述的轻合金板材水冷控温成形模具，其特征是：所述压边圈与凹模均为圆形结构，中间槽内过盈装配有加热装置。

3.根据权利要求2所述的轻合金板材水冷控温成形模具，其特征是：所述凸模与压边圈、凹模同轴。

4.根据权利要求1所述的轻合金板材水冷控温成形模具，其特征是：所述压边圈与第二上垫板之间安装有垫脚，并且之间间隙填充有上石棉垫片。

5.根据权利要求1所述的轻合金板材水冷控温成形模具，其特征是：所述凹模与垫板之间安装有垫脚，并且之间间隙填充有下石棉垫片。

6.根据权利要求1-5任一项所述的轻合金板材水冷控温成形模具，其特征是：所述凸模内设置有循环水冷却系统，该循环水冷却系统包含设置于凸模相对两侧的进水通道、出水通道，及设置于凸模底部的换热腔；一侧进水通道通入冷却水，在凸模底部换热腔处进行换热，通过另一侧出水通道流出。

7.根据权利要求6所述的轻合金板材水冷控温成形模具，其特征是：所述凸模通过温控系统设置温度，根据凸模安装的测温元件采集到的模具温度，对循环水流动速度进行控制。

8.根据权利要求1-5任一项所述的轻合金板材水冷控温成形模具，其特征是：所述加热装置为加热圈。

9.根据权利要求1-5任一项所述的轻合金板材水冷控温成形模具，其特征是：所述测温元件为热电偶。