CN102921818A - 一种具有低温润滑结构的高速冲压模具 - Google Patents

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陈明和
程俊
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Abstract

本发明提供了一种具有低温润滑结构的高速冲压模具，属于模具技术领域。它解决了现有的冲压模具冷却效果差、润滑效果差、使用寿命短的问题。本具有低温润滑结构的高速冲压模具，包括上模座和下模座，上模座与下模座之间设有由上模垫板、凸模固定板、卸料垫板、卸料板、下模板和下模垫板构成的成形板组，成形板组内设有成形组件，成形板组之间设有与成形组件连通的油气通路，油气通路的进口与一低温润滑供给装置连接。低温润滑供给装置将低温压缩空气与微量润滑油混合雾化后形成低温气液两相流，通过气道喷射至冲压加工区，使得低温冷风带着微量润滑油雾化成的油粒子渗透到冲压加工接触界面，起到润滑效果的同时还可以有效带走冲压过程中的热量。

Description

一种具有低温润滑结构的高速冲压模具
技术领域
本发明属于模具技术领域，涉及一种高速冲压模具，特别是一种具有低温润滑结构的高速冲压模具。
背景技术
冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。被加工零件的质量、生产效率以及生产成本等，与冲压模具的设计和制造有直接关系。高速精密级进冲压技术是高效率、高精度的先进制造技术，代表了精密冲压技术的发展水平和发展方向。但高速冲压时变形速度太快致使被加工材料的塑性性能发生变化，冲压产生的摩擦热量会使冲压模具温度上升，由于高速冲压模具冲压速度高，所以高速冲压模具的温度会比一般治具的温度高出许多，高温会导致工件以及高速冲压模具本身受热变形而出现误差，不仅影响了高速精密级进冲压的精度，高速冲压模具本身会因高温而容易损坏报废，大大缩短了高速精密级进冲压模具的使用寿命。
为此，人们经过长期的探索，提出了各种各样的解决方案，有些还申请了专利。例如，中国专利公开了一种具有冷却结构的高速冲压模具[申请公布号为：CN102233385A；申请号为：201010159614.6]，高速冲压模具内部设有冷却管路，冷却管路内流通有冷却液，冷却管路的起始端为冷却液进液口，冷却管路的终端为冷却液出液口，高速冲压模具内部设有用于监测高速冲压模只内部温度的温度传感器，冷却管路中的冷却液可以以热交换的方式将冲压过程中产生的热量及时从高速冲压模具内部传导出去，降低了高速冲压模具的温度。
上述的模具是利用管道内的流动液体对模具进行降温的，这种降温结构主要降的是模具的总体温度，不能对冲裁刃口、凸模侧壁、镶件框口等部位进行冷却，其降温效果不明显。目前大多数企业的做法是对着模具吹冷风，但也只能对模具的总体进行降温，局部温度仍然偏高。
在高速精密级进冲压生产中，模具与被加工材料、凸模与卸料镶件、材料与下模刀口频繁接触产生摩擦，由于冲裁间隙较小致使各部件磨损，不仅影响了高速冲压的精度，而且缩短了高速冲压模具的使用寿命。针对这一情况，人们提出了一种具有润滑结构的高速冲压模具[申请公布号为：CN102233373A]来解决这种问题。该模具内部设有至少一条润滑油沟，润滑油从卸料板侧壁的润滑油注入口输入，并经过卸料垫板、卸料镶块到达卸料孔的润滑位置对冲头进行润滑，该具有润滑结构的高速冲压模具在保证冲压精度的同时，可以减少高速冲压模具的磨损，提高高速冲压模具的使用寿命。
这种冲压模具是利用冲压油流入到局部需要润滑的部位对其进行润滑的，可以起到润滑的效果，但在冲压的过程中，润滑油会四处飞溅，对模具及机床造成严重污染，清理不方便，而且还给操作者带来很大困扰。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种冷却和润滑效果好、使用寿命长的具有低温润滑结构的高速冲压模具。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
一种具有低温润滑结构的高速冲压模具，包括上模座和下模座，所述的上模座与下模座之间设有由上模垫板、凸模固定板、卸料垫板、卸料板、下模板和下模垫板构成的成形板组，所述的成形板组内设有成形组件，其特征在于，所述的成形板组之间设有与所述的成形组件连通的油气通路，所述油气通路的进口与一低温润滑供给装置连接。
在冲压过程中，低温润滑供给装置通过油气对模具本部进行冷却润滑，在保证冲压精度及生产效率的同时，可以减少模具的变形及损坏，提高高速冲压模具的使用寿命。
在上述的一种具有低温润滑结构的高速冲压模具中，所述的低温润滑供给装置包括用于与高压气源连接的进气管、用于连接该进气管与上述油气通路进口的输送管，所述的输送管上设有截止阀，且所述的输送管上还设有对输送管内气体进行冷却的蒸汽压缩制冷系统、半导体制冷系统和用于往输送管内气体加入润滑油的供油结构。
在冲压时，打开截止阀，气体经进气管进入到输送管内，蒸汽压缩制冷系统与半导体制冷系统对输送管内的气体进行冷却，润滑油的供油结构往冷却气体中加入少许润滑油，使得低温压缩空气与微量润滑油混合雾化形成低温气液两相流，喷射至冲压加工区时，具有较高的速度和较大的动能，使得低温冷风带着微量润滑油雾化成的油粒子渗透到冲压加工接触界面，起到润滑效果的同时可以有效带走高速精密级进冲压过程中的热量。输送管由保温材料制成，当加工完毕后，关闭截止阀。
在上述的一种具有低温润滑结构的高速冲压模具中，所述的蒸汽压缩制冷系统包括水箱，对水箱内的水进行冷却的冷凝器、压缩机、蒸发器，以及套设在上述输送管上的热交换器，所述的热交换器通过一串联设置的进水管和回水管与所述的水箱连通，在所述的进水管上设有水泵。
首先，冷凝器、压缩机、蒸发器对水箱内的水进行冷却，冷却水在水泵的作用下沿着进水管进入到热交换器内，对输送管进行冷却，从而对输送管内的气体进行冷却，冷却水再沿着回水管回到水箱内。
在上述的一种具有低温润滑结构的高速冲压模具中，所述的半导体制冷系统包括套设在上述输送管上的冷却器、位于冷却器周围的若干相互串联的半导体热电堆和位于半导体热电堆外侧的散热器，所述的半导体热电堆与一整流电源连接，所述的散热器为两个且通过上述的回水管串联在一起。回水管中的冷却水对散热器进行散热。
在上述的一种具有低温润滑结构的高速冲压模具中，所述输送管的端部具有喷嘴，上述的供油结构包括储油本体，所述的本体通过一接管与该喷嘴连接。润滑油经接管进入到喷嘴内，在高压冷却气体的作用下，被喷射到模具的中部。
在上述的一种具有低温润滑结构的高速冲压模具中，所述的输送管上还设有过滤器和气体干燥器，所述的气体干燥器位于热交换器的前端，所述的过滤器位于气体干燥器的前端。
该过滤器过滤气体中的杂质，干燥器用于干燥气体，防止水分进入到模具内，有效防止了模具生锈。气体从气管内出来时，首先进入到过滤器内，再进入到气体干燥器内，然后进入到热交换器内。
在上述的一种具有低温润滑结构的高速冲压模具中，所述的输送管上还设有流量计和压力表，所述的流量计和压力表位于上述半导体制冷系统的后端。
在上述的一种具有低温润滑结构的高速冲压模具中，所述的凸模固定板与卸料垫板之间设有与一控制器连接的温度传感器一，所述的下模垫板与下模板之间设有与上述控制器连接的温度传感器二，所述的控制器与上述的低温润滑供给装置连接。
高速冲压模具在运行过程中，模具的温度控制在18℃到25℃之间，当高速冲压模具的温度不在此控制范围内时，温度传感器将温度信息传递给控制器，控制器控制低温润滑供给装置，使其喷出冷却气体与微量润滑油，来维持高速级进冲压模具的温度。
在上述的一种具有低温润滑结构的高速冲压模具中，所述的成形组件包括设于下模板上的冲裁刀口、下模成形入子，设于卸料板上的卸料板镶件、成形镶件，以及设于卸料垫板上的冲裁凸模和设于凸模固定板上的成形凸模。
在上述的一种具有低温润滑结构的高速冲压模具中，所述的油气通路包括位于卸料板上的气道一、位于卸料板与卸料垫板之间的气道二和位于成形镶件内的气道三，所述的气道二与上述成形组件之间的间隙连通，上述的喷嘴与该气道一相对设置。
整个高速冲压模具利用低温冷风的强制对流和润滑油的相变换热将冲压过程中的热量及时带走，同时利用润滑油所形成润滑膜减少高速级进冲压模具的磨损。
与现有技术相比，本具有低温润滑结构的高速冲压模具具有以下优点：增加低温润滑供给装置，可以有效解决“冷却、润滑”两方面的技术难题，利用低温压缩空气与微量润滑油混合雾化形成低温气液两相流，喷射至冲压加工区时，具有较高的速度和较大的动能，使得低温冷风带着微量润滑油雾化成的油粒子渗透到冲压加工接触界面，起到润滑效果的同时可以有效带走高速精密级进冲压过程中的热量，该具有低温微量润滑结构的高速精密级进冲压模具在保证冲压精度及生产效率的同时，可以减少模具的变形及损坏，提高高速精密级进冲压模具的使用寿命，而且绿色环保、操作方便。
附图说明
图1是本发明提供的一种较佳实施例中模具的结构示意图。
图2是本发明提供的一种较佳实施例中低温润滑供给装置的结构示意图。
图3是本发明提供的一种较佳实施例中控制器的结构示意图。
图中，10、上模座；11、下模座；12、上模垫板；13、凸模固定板；14、卸料垫板；15、卸料板；16、下模板；17、下模垫板；20、压力表；21、进气管；22、输送管；23、截止阀；24、喷嘴；25、本体；26、接管；27、过滤器；28、气体干燥器；29、流量计；31、水箱；32、冷凝器；33、压缩机；34、蒸发器；35、热交换器；36、进水管；37、回水管；38、水泵；41、冷却器；42、半导体热电堆；43、散热器；44、整流电源；51、温度传感器一；52、温度传感器二；53、冲裁刀口；54、下模成形入子；55、卸料板镶件；56、成形镶件；57、冲裁凸模；58、成形凸模；61、气道一；62、气道二；63、气道三。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1所示的具有低温润滑结构的高速冲压模具，它包括上模座10和下模座11，上模座10与下模座11之间设有由上模垫板12、凸模固定板13、卸料垫板14、卸料板15、下模板16和下模垫板17等构成的成形板组，成形板组内设有成形组件。如图1所示，该成形组件包括设于下模板16上的冲裁刀口53、下模成形入子54，设于卸料板15上的卸料板镶件55、成形镶件56，以及设于卸料垫板14上的冲裁凸模57和设于凸模固定板13上的成形凸模58。
如图1所示，在成形板组之间设有与成形组件连通的油气通路，油气通路的进口与一低温润滑供给装置连接。具体的，如图1所示，油气通路包括位于卸料板15上的气道一61、位于卸料板15与卸料垫板14之间的气道二62和位于成形镶件56内的气道三63，气道二62与成形组件之间的间隙连通。
具体的，低温润滑供给装置包括用于与高压气源连接的进气管21、用于连接该进气管21与上述油气通路进口的输送管22，如图2所示，在输送管22上设有截止阀23，且输送管22上还设有对输送管22内气体进行冷却的蒸汽压缩制冷系统、半导体制冷系统和用于往输送管22内气体加入润滑油的供油结构。本实施例中的输送管22由保温材料制成。
如图2所示，蒸汽压缩制冷系统包括水箱31，对水箱31内的水进行冷却的冷凝器32、压缩机33、蒸发器34，以及套设在输送管22上的热交换器35，热交换器35通过一串联设置的进水管36和回水管37与水箱31连通，在进水管36上设有水泵38。如图2所示，半导体制冷系统包括套设在输送管22上的冷却器41、位于冷却器41周围的若干相互串联的半导体热电堆42和位于半导体热电堆42外侧的散热器43，半导体热电堆42与一整流电源44连接，散热器43为两个且通过回水管37串联在一起，该回水管37中的冷却水对散热器43进行散热。
如图2所示，在输送管22的端部具有喷嘴24，该喷嘴24与气道一61相对设置，供油结构包括储油本体25，本体25通过一接管26与该喷嘴24连接。润滑油经接管26进入到喷嘴24内，在高压冷却气体的作用下，被喷射到模具的中部。
如图2所示，在输送管22上还设有过滤器27和气体干燥器28，气体干燥器28位于热交换器35的前端，过滤器27位于气体干燥器28的前端，该处的过滤器27过滤气体中的杂质，气体干燥器28用于干燥气体，防止水分进入到模具内，有效防止了模具生锈。气体从气管内出来时，首先进入到过滤器27内，再进入到气体干燥器28内，然后进入到热交换器35内。如图2所示，输送管22上还设有流量计29和压力表20，流量计29和压力表20位于半导体制冷系统的后端。
如图3所示，凸模固定板13与卸料垫板14之间设有与一控制器连接的温度传感器一51，下模垫板17与下模板16之间设有与控制器连接的温度传感器二52，控制器与低温润滑供给装置连接。高速冲压模具在运行过程中，模具的温度控制在18℃到25℃之间，当高速冲压模具的温度不在此控制范围内时，温度传感器将温度信息传递给控制器，控制器控制低温润滑供给装置，使其喷出冷却气体与微量润滑油，来维持高速级进冲压模具的温度。
整个高速冲压模具利用低温冷风的强制对流和润滑油的相变换热将冲压过程中的热量及时带走，同时利用润滑油所形成润滑膜减少高速级进冲压模具的磨损。
在冲压过程中，打开截止阀23，气体经进气管21进入到输送管22内，过滤器27对气体进行过滤，气体干燥器28对气体进行干燥，气体随后进入到位于热交换器35内的输送管22内；同时，冷凝器32、压缩机33、蒸发器34对水箱31内的水进行冷却，冷却水在水泵38的作用下沿着进水管36进入到热交换器35内，对输送管22进行冷却，从而对输送管22内的气体进行冷却，冷却水再沿着回水管37回到水箱31内；冷却后的气体进入到位于冷却器41内部的输送管22内，该冷却器41再一次对气体进行冷却，气体随后进入到喷嘴24内，与本体25内的微量润滑油混合雾化形成低温气液两相流，喷射至冲压加工区时，具有较高的速度和较大的动能，使得低温冷风带着微量润滑油雾化成的油粒子渗透到冲压加工接触界面，起到润滑效果的同时可以有效带走高速精密级进冲压过程中的热量。在冲压过程中，低温润滑供给装置通过油气对模具本部进行冷却润滑，在保证冲压精度及生产效率的同时，可以减少模具的变形及损坏，提高高速冲压模具的使用寿命。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了10、上模座；11、下模座；12、上模垫板；13、凸模固定板；14、卸料垫板；15、卸料板；16、下模板；17、下模垫板；20、压力表；21、进气管；22、输送管；23、截止阀；24、喷嘴；25、本体；26、接管；27、过滤器；28、气体干燥器；29、流量计；31、水箱；32、冷凝器；33、压缩机；34、蒸发器；35、热交换器；36、进水管；37、回水管；38、水泵；41、冷却器；42、半导体热电堆；43、散热器；44、整流电源；51、温度传感器一；52、温度传感器二；53、冲裁刀口；54、下模成形入子；55、卸料板镶件；56、成形镶件；57、冲裁凸模；58、成形凸模；61、气道一；62、气道二；63、气道三等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种具有低温润滑结构的高速冲压模具，包括上模座(10)和下模座(11)，所述的上模座(10)与下模座(11)之间设有由上模垫板(12)、凸模固定板(13)、卸料垫板(14)、卸料板(15)、下模板(16)和下模垫板(17)构成的成形板组，所述的成形板组内设有成形组件，其特征在于，所述的成形板组之间设有与所述的成形组件连通的油气通路，所述油气通路的进口与一低温润滑供给装置连接。
2.根据权利要求1所述的一种具有低温润滑结构的高速冲压模具，其特征在于，所述的低温润滑供给装置包括用于与高压气源连接的进气管(21)、用于连接该进气管(21)与上述油气通路进口的输送管(22)，所述的输送管(22)上设有截止阀(23)，且所述的输送管(22)上还设有对输送管(22)内气体进行冷却的蒸汽压缩制冷系统、半导体制冷系统和用于往输送管(22)内气体加入润滑油的供油结构。
3.根据权利要求2所述的一种具有低温润滑结构的高速冲压模具，其特征在于，所述的蒸汽压缩制冷系统包括水箱(31)，对水箱(31)内的水进行冷却的冷凝器(32)、压缩机(33)、蒸发器(34)，以及套设在上述输送管(22)上的热交换器(35)，所述的热交换器(35)通过一串联设置的进水管(36)和回水管(37)与所述的水箱(31)连通，在所述的进水管(36)上设有水泵(38)。
4.根据权利要3所述的一种具有低温润滑结构的高速冲压模具，其特征在于，所述的半导体制冷系统包括套设在上述输送管(22)上的冷却器(41)、位于冷却器(41)周围的若干相互串联的半导体热电堆(42)和位于半导体热电堆(42)外侧的散热器(43)，所述的半导体热电堆(42)与一整流电源(44)连接，所述的散热器(43)为两个且通过上述的回水管(37)串联在一起。
5.根据权利要求2所述的一种具有低温润滑结构的高速冲压模具，其特征在于，所述输送管(22)的端部具有喷嘴(24)，上述的供油结构包括储油本体(25)，所述的本体(25)通过一接管(26)与该喷嘴(24)连接。
6.根据权利要求3所述的一种具有低温润滑结构的高速冲压模具，其特征在于，所述的输送管(22)上还设有过滤器(27)和气体干燥器(28)，所述的气体干燥器(28)位于热交换器(35)的前端，所述的过滤器(27)位于气体干燥器(28)的前端。
7.根据权利要求3所述的一种具有低温润滑结构的高速冲压模具，其特征在于，所述的输送管(22)上还设有流量计(29)和压力表(20)，所述的流量计(29)和压力表(20)位于上述半导体制冷系统的后端。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的一种具有低温润滑结构的高速冲压模具，其特征在于，所述的凸模固定板(13)与卸料垫板(14)之间设有与一控制器连接的温度传感器一(51)，所述的下模垫板(17)与下模板(16)之间设有与上述控制器连接的温度传感器二(52)，所述的控制器与上述的低温润滑供给装置连接。
9.根据权利要求5中任意一项所述的一种具有低温润滑结构的高速冲压模具，其特征在于，所述的成形组件包括设于下模板(16)上的冲裁刀口(53)、下模成形入子(54)，设于卸料板(15)上的卸料板镶件(55)、成形镶件(56)，以及设于卸料垫板(14)上的冲裁凸模(57)和设于凸模固定板(13)上的成形凸模(58)。
10.根据权利要求9所述的一种具有低温润滑结构的高速冲压模具，其特征在于，所述的油气通路包括位于卸料板(15)上的气道一(61)、位于卸料板(15)与卸料垫板(14)之间的气道二(62)和位于成形镶件(56)内的气道三(63)，所述的气道二(62)与上述成形组件之间的间隙连通，上述的喷嘴(24)与该气道一(61)相对设置。
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