CN103111527A - 一种组合式冷却凹模及可换式活动垫板的热成形模具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种组合式冷却凹模及可换式活动垫板的热成形模具，属于超高强度钢板热冲压成形技术领域。热成形模具采用倒装式结构,且由上下模两个部分组成，上模部分由凹模、凹模垫板、上模座、上模垫板、活动垫板、氮气弹簧组件、活动冷却块、导水板、冷却块盖板等组成；下模部分由下模座、墩死块、压边圈、凸模等组成。主要解决冷却不均匀、冷却面积小而导致的冷却效率低的问题，而且由于具有可换式活动垫板，所以可以成形不同底面形状的热冲压件。

Description

一种组合式冷却凹模及可换式活动垫板的热成形模具

技术领域

本发明涉及一种组合式冷却凹模及可换式活动垫板的热成形模具，属于超高强度钢板热冲压成形技术领域。

背景技术

超高强度钢板的成形性能比普通钢板要差很多，在室温下变形能力很差，传统的冷冲压方式很难成形这种板料；在这种背景下，超高强度钢板热冲压技术应运而生，这种新型热成形技术的特点在于：先将超高强度钢板加热到奥氏体化温度并保温一段时间，使其奥氏体化均匀，再将板料快速转移到设计有冷却系统的模具中冲压成形并快速冷却淬火，从而得到组织为均匀马氏体，抗拉强度在1500MPa左右的超高强度零件的新型成形技术；成形后的零件尺寸精度高、成形质量好、强度高，传统的冷冲压工艺无法达到。

中国专利文献CN101972814A公开了《一种超高强钢车门防撞梁热冲压模具》，该模具的冷却系统是通过钻一系列水孔，钻孔后两端密封，在靠近分块模具距两端面10-50mm位置处加工跑道型水槽，用以连通各冷却管道，冷却水从一个水槽进入，另一个水槽流出；另外，还让组合凹、凸模的冷却水流向相反，即凹模模块冷却水的入水、出水口分别对应凸模相应模块冷却水的出水、入水口，其优点：让凹、凸模的冷却水流向相反，在一定程度上比凹、凸模的冷却水流向相同能带走更多的热量；其缺点：冷却水从一个跑道水槽流入水道，再从另一个跑道水槽流出，冷却水路的走向复杂，这个过程中冷却水温度逐渐升高，其带走的热量逐渐减少，导致零件各个部分冷却不均匀，影响零件组织转变；并且，开冷却水孔进行冷却，其冷却面积相对较小。

另外，经文献检索发现，目前热成形领域的模具都是一模只能成形一种形状的冲压件，如果生产同一规格的产品，这些产品只是某一面上的形状有点差别，那么需要制造多副模具，增加了生产成本。

因此，一种具有快速有效冷却系统和一模成形多种形状冲压件的热成形模具的研制显得非常重要。

发明内容

本发明提供一种组合式冷却凹模及可换式活动垫板的热成形模具，主要解决冷却不均匀、冷却面积小而导致的冷却效率低的问题，而且由于具有可换式活动垫板，所以可以成形不同底面形状的热冲压件。

一种组合式冷却凹模及可换式活动垫板的热成形模具，采用倒装式结构，由上下模两个部分组成，上模部分安装在压力机的上滑块上，下模部分安装在压力机的工作台上，冲压成形时高温板料位于上下模之间；所述上模部分包括凹模、凹模垫板、上模座、上模垫板和氮气弹簧组件；所述下模部分由下模座、墩死块、压边圈和凸模组成；凹模和上模座之间设有凹模垫板，凹模和凹模垫板通过螺栓固定在上模座上，上模垫板和上模座之间设有垫块，氮气弹簧组件上端通过螺钉固定在上模垫板上；下模座上设有墩死块和凸模，凸模位于墩死块中间，墩死块上方设有压边圈，压边圈位于凹模下方；其特征在于：凹模型腔内设有由由活动冷却块、导水板、冷却块盖板组成的可移动式冷却系统；活动冷却块、导水板和冷却块盖板各有四个，分为两长两短；活动冷却块长短相接构成可移动式冷却系统的主体，冷却块盖板通过螺钉对应固定在活动冷却块上，每个冷却盖板上开有一个进水孔E和一个出水孔F，分别在两个水孔上安装一个冷却水管接头，每个活动冷却块上开有对应导水板长度的槽，导水板置于活动冷却块上的槽内；凹模两侧中部通过螺钉与主体一侧的长活动冷却块连接，凹模两侧上下两端通过弹簧与销钉与主体的长活动冷却块连接，主体底端的短活动冷却块下表面设有球头螺钉与凹模底部上表面接触，当冲压成形结束后可移动式冷却系统靠弹簧和销钉使其回到初始位置，在成形和复位过程中可移动式冷却系统靠球头螺钉沿凹模型腔移动；设有活动垫板，限位螺钉穿过凹模垫板和上模座，限位螺钉底端与活动垫板上表面通过螺纹连接固定，氮气弹簧组件的底端顶在活动垫板上表面的圆孔中，通过限位螺钉和氮气弹簧组件的固定连接，使活动垫板旋挂在凹模型腔中并与凹模口平齐，位于凸模正上方。

所述的限位螺钉与凹模垫板和上模座为间隙配合。

所述的长导水板，其特征是，长导水板由一个底板和五个长方体的导水凸起组成；五个长方体的导水凸起均匀分布在底板上表面上，导水凸起的高度小于底板的高度，其中三个长方体导水凸起的上端与底板的上端平齐，另外两个导水凸起的下端与底板的下端平齐，这样就可以引导水在导水板表面沿“S”形流动，保证了零件各个部分的均匀冷却。

所述的短导水板，其特征是，短导水板由一个底板和三个长方体的导水凸起组成；三个长方体的导水凸起均匀分布在底板上表面上，导水凸起的高度小于底板的高度，其中两个长方体导水凸起的上端与底板的上端平齐，另外一个导水凸起的下端与底板的下端平齐，这样就可以引导水在导水板表面沿“S”形流动，保证了零件各个部分的均匀冷却。

所述的活动垫板的底部为凸台和平底两种，活动垫板的四个侧面上开设四个冷却水道，留一个进水口C和一个出水口D，其余几个口用密封塞堵住，热成形时通入循环冷却水对热冲压件底部进行冷却。

本发明具有以下优点：（1）具有组合式的冷却系统，其中四个活动冷却块可在冲压成形时沿凹模内腔移动，特殊形状导水板和活动冷却块的共同作用，一方面增大了冷却面积，另一方面可以强制循环冷却水沿着导水板的型面轨迹从一侧流向另一侧，整个冲压过程中四个活动冷却块与热冲压件型面良好贴合，使其完成由奥氏体向马氏体组织的转变；（2）可在氮气弹簧组件和限位螺钉的配合作用下，通过更换活动垫板来成形底部带凹槽和平底的两种热冲压件，满足了不同底面形状的热成形零件的生产需求，实现了一模多用，提高了模具的利用率；（3）在活动垫板、凹模中开设有冷却水道，在热成形时可以对热成形零件进行全面充分的冷却，零件的冷却更加均匀，效果也会更好。

附图说明

图1是本发明的总装配图；

图2是本发明的活动冷却块底部球头螺钉放大图；

图3是本发明的凹模的主视图；

图4是本发明的凹模的剖视图；

图5是本发明的活动冷却块、冷却盖板和导水板的三维实体图；

图6是本发明的凸台式活动垫板的主视图和剖视图；

图7是本发明的平底式活动垫板的主视图和剖视图；

图中：1-下模座 2-墩死块 3-压边圈 4-凹模 5-螺钉6-弹簧 7-凹模垫板 8-上模座 9-垫块 10-上模垫板 11-螺钉12-螺钉13-氮气弹簧组件14-限位螺钉  15-活动垫板 16-水管接头 17-冷却块盖板18-导水板 19-活动冷却块 20-销钉 21-球头螺钉 22-凸模。

具体实施方式

下面结合附图，详细地说明本发明的具体结构和实施方式。

由图1所示，本发明提供一种组合式冷却凹模及可换式活动垫板的热成形模具，热成形模具采用倒装式结构，且由上下模两个部分组成，所述上模部分包括凹模4、凹模垫板7、上模座8、上模垫板10、氮气弹簧组件13、活动垫板15和活动冷却块19、导水板18、冷却块盖板17；所述下模部分由下模座1、墩死块2、压边圈3和凸模22组成。上模部分安装在压力机的上滑块上，下模部分安装在压力机的工作台上，冲压成形时高温板料位于上下模之间，凹模、凹模垫板通过螺栓固定在上模座上，氮气弹簧组件通过螺钉固定在上模垫板上，活动垫板通过限位螺钉固定连接，旋挂在凹模型腔中并与凹模口平齐；其特征在于：由凹模4、活动冷却块19、导水板18、冷却块盖板17和活动垫板15组成了组合冷却凹模部件，并且组合冷却凹模部件有一个在冲压成形时，可沿凹模型腔内移动的冷却系统；可换式活动垫板15有两种类型，在氮气弹簧组件13和限位螺钉14的配合作用下，可根据实际需要，更换其形状来成形不同底面形状的冲压件，并且在其底部开有冷却水孔；由活动冷却块19、导水板18、冷却块盖板17组成的可移动式冷却系统，在冷却淬火时不但增加了冷却面积，而且还始终与冲压件型面贴合良好，保证了其组织的均匀转变。

由图1、3、4、5、6、7所示，组合冷却凹模部件由凹模4、活动冷却块19、导水板18、冷却块盖板17和活动垫板15组成；其中，活动冷却块19、导水板18和冷却块盖板17各有四个，分为两长两短；同一尺寸组合安装后构成了活动冷却凹模部件的活动冷却系统；活动冷却块19靠螺钉5与凹模型腔之间进行连接，当冲压成形结束后靠弹簧6和销钉20使其回到初始位置，在成形和复位过程中靠球头螺钉21沿凹模型腔移动。

由图1、6、7所示，活动垫板15分为凸台式和平底式两种，根据实际研究问题的需要，可及时更换其形状来成形底部带凹槽和平底的两种热冲压件；冲压成形时，氮气弹簧组件有两个作用，其一是提供一个贴合力，让板料与凸模顶部更好地贴合，便于保证零件的形状精度和后续的冷却淬火；其二是在成形底部带凹槽的冲压件时，当活动垫板运动到给定位移时，氮气弹簧组件提供一个挡死力，挡死活动垫板，凹模继续下行，这样就可以成形零件底部凹槽；在活动垫板15四个侧面上开设四个冷却水道，留一个进水口C和一个出水口D，其余几个口用密封塞堵住，热成形时通入循环冷却水可对热冲压件底部进行冷却。

由图1、5所示，由活动冷却块19、导水板18、冷却块盖板17组成的可移动式冷却系统，冷却盖板17和活动冷却块19之间通过螺钉12连接，冷却盖板17上开有一个进水孔E和一个出水孔F，分别在两个水孔上安装一个冷却水管接头16；此外，特殊形状导水板18和活动冷却块19的共同作用，一方面增大了冷却面积，另一方面可以强制循环冷却水沿着导水板18的型面轨迹从一侧流向另一侧，整个冲压过程中，四个活动冷却块与热冲压件型面良好贴合使冷却效果更佳。

热成形模具工作过程如下：初始状态时，组合式冷却凹模部件中的四个活动冷却块19紧贴在一起，活动垫板15通过四个限位螺钉14连接固定，使其旋挂在凹模型腔中并与凹模口保持平齐，通过机床顶杆的作用，使模具压边圈3顶起到与凸模22平齐的位置，此时通过机械手将在加热炉中奥氏体化均匀的超高强度钢板快速转移到热成形模具上并准确定位，与此同时将模具的所有冷却循环水打开，然后驱动压力机使其带动上模部分向下运行，并对高温板料进行热冲压成形，随着凸模慢慢地进入组合式冷却凹模部件里，四个活动冷却块缓慢向两边移动，直至达到预定冲压深度；这个过程中活动垫板15在氮气弹簧组件13提供的贴合力作用下，将板料紧贴在凸模顶部保证其形状精度和后续淬火过程。当成形底部带凹槽的冲压件时，在上模下行到一定位置时，氮气弹簧组件提供一个挡死力挡住活动垫板，上模继续下行，在活动垫板凸起的作用下就可以成形零件底部的凹槽。最后上模部分回程上行，一个热冲压工序结束就可获得具有超高强度的热冲压件。在整个热冲压过程中，球头螺钉21保证了四个活动冷却块在凹模型腔内移动的通畅性，弹簧6和销钉20保证了四个活动冷却块在冲压结束后回到初始位置；特殊形状导水板18和活动冷却块19的共同作用一方面增大了冷却面积，另一方面可以强制循环冷却水沿着导水板18的型面轨迹从一侧流向另一侧，整个冲压过程中四个活动冷却块与热冲压件型面良好贴合，充分对热冲压件进行有效地冷却淬火，使其完成由奥氏体向马氏体组织的转变。 

Claims (5)

1.一种组合式冷却凹模及可换式活动垫板的热成形模具，采用倒装式结构，由上下模两个部分组成，上模部分安装在压力机的上滑块上，下模部分安装在压力机的工作台上，冲压成形时高温板料位于上下模之间；所述上模部分包括凹模、凹模垫板、上模座、上模垫板和氮气弹簧组件；所述下模部分由下模座、墩死块、压边圈和凸模组成；凹模和上模座之间设有凹模垫板，凹模和凹模垫板通过螺栓固定在上模座上，上模垫板和上模座之间设有垫块，氮气弹簧组件上端通过螺钉固定在上模垫板上；下模座上设有墩死块和凸模，凸模位于墩死块中间，墩死块上方设有压边圈，压边圈位于凹模下方；其特征在于：凹模型腔内设有由由活动冷却块、导水板、冷却块盖板组成的可移动式冷却系统；活动冷却块、导水板和冷却块盖板各有四个，分为两长两短；活动冷却块长短相接构成可移动式冷却系统的主体，冷却块盖板通过螺钉对应固定在活动冷却块上，每个冷却盖板上开有一个进水孔E和一个出水孔F，分别在两个水孔上安装一个冷却水管接头，每个活动冷却块上开有对应导水板长度的槽，导水板置于活动冷却块上的槽内；凹模两侧中部通过螺钉与主体一侧的长活动冷却块连接，凹模两侧上下两端通过弹簧与销钉与主体的长活动冷却块连接，主体底端的短活动冷却块下表面设有球头螺钉与凹模底部上表面接触，当冲压成形结束后可移动式冷却系统靠弹簧和销钉使其回到初始位置，在成形和复位过程中可移动式冷却系统靠球头螺钉沿凹模型腔移动；设有活动垫板，限位螺钉穿过凹模垫板和上模座，限位螺钉底端与活动垫板上表面通过螺纹连接固定，氮气弹簧组件的底端顶在活动垫板上表面的圆孔中，通过限位螺钉和氮气弹簧组件的固定连接，使活动垫板旋挂在凹模型腔中并与凹模口平齐，位于凸模正上方。

2.如权利要求1所述的一种组合式冷却凹模及可换式活动垫板的热成形模具，其特征在于：所述的限位螺钉与凹模垫板和上模座为间隙配合。

3.如权利要求1所述的一种组合式冷却凹模及可换式活动垫板的热成形模具，其特征在于：所述的长导水板由一个底板和五个长方体的导水凸起组成；五个长方体的导水凸起均匀分布在底板上表面上，导水凸起的高度小于底板的高度，其中三个长方体导水凸起的上端与底板的上端平齐，另外两个导水凸起的下端与底板的下端平齐，引导水在导水板表面沿“S”形流动，保证了零件各个部分的均匀冷却。

4.如权利要求1所述的一种组合式冷却凹模及可换式活动垫板的热成形模具，其特征在于：所述的短导水板由一个底板和三个长方体的导水凸起组成；三个长方体的导水凸起均匀分布在底板上表面上，导水凸起的高度小于底板的高度，其中两个长方体导水凸起的上端与底板的上端平齐，另外一个导水凸起的下端与底板的下端平齐，引导水在导水板表面沿“S”形流动，保证了零件各个部分的均匀冷却。

5.如权利要求1所述的一种组合式冷却凹模及可换式活动垫板的热成形模具，其特征在于：所述的活动垫板的底部为凸台或平底，活动垫板的四个侧面上开设四个冷却水道，留一个进水口C和一个出水口D，其余几个口用密封塞堵住，热成形时通入循环冷却水对热冲压件底部进行冷却。

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