CN105033071B - 可控制零件热成形损伤分布的模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可控制零件热成形损伤分布的模具，旨在克服为实现变形诱导增加额外工艺及设备或者牺牲生产周期为代价的缺陷，该成形模具包括有上部机构、下部机构、卸料机构、压边机构与润滑机构；上部机构通过其中的上模座固定在下部机构中4个上模座支撑柱的顶端；卸料机构安装在下模座的空腔内，卸料机构的2个卸料弹簧的下端与下模座的空腔底面焊接；压边机构通过其中的6个氮气缸的顶端焊接连接在上模座的底面上；润滑机构的4对喷油器均匀对称地安装在下模座前后的两侧，上电容板固定在上加热板的底面上，下电容板固定在下加热板的上表面上，2个凸模电容板安装在2个凸模加热板的底面上，2个卸料电容板安装在2个卸料加热板的上表面上。

Description

可控制零件热成形损伤分布的模具

技术领域

本发明涉及一种热成形模具，更确切地说，本发明涉及一种可控制零件热成形损伤分布的模具。

背景技术

低碳、环保、安全是当今汽车业发展重要主题，汽车轻量化技术是实现这一目标的重要途径。为了实现轻量化，高强材料、轻质合金开始在汽车上广泛使用。其中高强度钢和铝合金应用最为广泛。高强度钢热成形技术以及铝合金的温成形技术是实现高强度车身零件高精度冲压成形的重要方式。

具有均匀高强度的安全部件通常并不能满足吸能性要求，需要人为改变板料特性或者零件成形特性，诱导碰撞时变形趋势。如：车身B柱受到侧面碰撞时，需要加强板下端先产生变形，引导碰撞力向下方的门槛梁方向传递，从而减小B柱上端(乘员胸部高度位置处)乘员保护区的侵入量。为实现诱导变形，传统的方法有：拼焊板技术(TWB)，轧制板技术(TRB)，后处理回火工艺。拼焊板技术的缺点是焊缝限制了板料的成形性，从而大大降低了零件形状的复杂性。轧制板技术的缺点是为确保零件形状精确度及板料与模具间的良好接触，板料厚度的变化会增加模具设计的难度。后处理回火工艺的缺点是在零件成形完成后，需要额外消耗几分钟来进行后处理回火。除上述传统方法外，现今常采用的方法是热成形“局部冷却法”，但是“局部冷却法”也存在不足之处，即在淬火过程中，为使某些部位生成软质相，需要降低其冷却速率，降低冷却速率意味着延长生产周期，这与实际生产中提高生产效率的目标相矛盾。在现今的这些方法中均已增加额外工艺及设备或者牺牲成产周期为代价实现在碰撞过程中诱导抗撞零件变形的目的。

金属成形是一个塑性变形过程，位错密度随成形而改变，导致材料产生微小损伤(微空洞和微裂纹)，随着微小损伤的演化和扩展产生破裂失效。热成形是一个相对缓慢的粘塑性变形过程(高温、低速)，微裂纹或空洞通常发生在晶界处，这种材料的微损伤会对零件在使用过程中的抗撞性和抗疲劳性产生很大的影响。板料在热成形过程中产生的损伤受到板料初始温度、冲压速度、模具初始温度、摩擦系数和压边力等成形参数的影响。车身抗撞零件在碰撞过程中(常温、高速)也会产生损伤，成形和碰撞两种损伤相互叠加共同影响零件的使用性能。

现今对零件碰撞研究过程中，并未考虑成形因素的继承特性，忽略了热成形过程中产生的损伤不仅会影响计算精度、甚至造成结构性能设计的不合理。

本发明考虑高强度零件在热成形过程中的损伤，并加以利用，通过控制成形参数，控制零件不同部位因热成形产生的损伤，进而改变零件使用性能，获得理想吸能变形和抗撞性能。这对于抗撞零件的优化具有非常重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术忽略了零件在热成形过程中会产生热成形损伤并对零件的使用性能有一定的影响以及克服了现有技术中为实现变形诱导增加额外工艺及设备或者牺牲生产周期为代价这一缺陷，提供了一种可控制零件热成形损伤分布的模具。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的可控制零件热成形损伤分布的模具包括有上部机构、下部机构、卸料机构、压边机构与润滑机构；

所述的上部机构包括上模座与2个结构相同的凸模加热板；

所述的下部机构包括4个结构相同的上模座支撑柱、下模座；

所述的卸料机构包括2个结构相同的卸料弹簧、2个结构相同的卸料加热板；

所述的压边机构包括6个结构相同的氮气缸；

所述的润滑机构包括上电容板、下电容板、4对结构相同的喷油器、2个结构相同的卸料电容板、2个结构相同的凸模电容板与4对结构相同的喷油器基座；

上部机构通过上模座安装在下部机构中4个结构相同的上模座支撑柱的顶端为固定连接；卸料机构安装在下模座的空腔内，2个结构相同的卸料弹簧的下端与下模座的空腔的底面焊接；压边机构通过6个结构相同的氮气缸的顶端与上模座的底面焊接连接；润滑机构中的4对结构相同的喷油器通过4对结构相同的喷油器基座均匀对称地安装在下模座前后的两侧，上电容板安装在上加热板的底面上，两者之间为焊接连接，下电容板安装在下加热板的上表面上，两者之间为焊接连接，2个结构相同的凸模电容板安装在左右布置的2个凸模加热板的底面上，2个结构相同的卸料电容板分别安装在2个结构相同的卸料加热板的上表面上。

技术方案中所述的上部机构还包括2个结构相同的缸筒、2个结构相同的活塞杆、凸模与2个结构相同的热电偶。2个结构相同的缸筒的上端装入上模座的底面上从左到右设置的2个结构相同的缸筒圆孔内为固定连接，2个结构相同的活塞杆装入2个结构相同的缸筒内为滑动连接，2个结构相同的活塞杆的上端装入2个结构相同的缸筒内为滑动连接，活塞杆下端与凸模(4)的顶端面焊接连接，2个结构相同的凸模加热板并排地安装在凸模的底面上所设置加热板槽内，两者之间采用过盈配合联接，2个结构相同的热电偶贴合在2个凸模加热板上。

技术方案中所述的凸模长方体结构件，除顶端面外，其余五个面的相交棱线均由过渡圆角即圆柱面所替代，圆柱面与其两侧平面为圆滑连接；凸模底面的中心处设置一个沿凸模的纵向与横向对称面对称的加热板槽，加热板槽用于嵌入凸模加热板与凸模电容板；加热板槽的长度为凸模加热板长度的两倍，加热板槽的宽度与凸模加热板的宽度相等，加热板槽的深度等于凸模加热板与凸模电容板厚度之和。

技术方案中所述的下部机构还包括下加热板、下隔热板、6个结构相同的热电偶53。4个结构相同的上模座支撑柱的底端采用焊接方式垂直地对称地固定在下模座的四角处，下隔热板安装在下模座中凸台的顶端面上，两者之间采用焊接方式连接，下加热板安装在下隔热板的顶端面上，两者之间采用焊接方式连接；6个结构相同的热电偶均匀地贴合在下加热板上。

技术方案中所述的下隔热板由A下隔热板、后B下隔热板、前B下隔热板、后C下隔热板、前C下隔热板与D下隔热板组成。A下隔热板与D下隔热板结构相同，后B下隔热板、后C下隔热板、前B下隔热板与前C下隔热板结构相同，A下隔热板、D下隔热板、后B下隔热板、后C下隔热板、前B下隔热板与前C下隔热板的厚度相同；所述的下加热板由A下加热板、后B下加热板、前B下加热板、后C下加热板、前C下加热板与D下加热板组成。A下加热板、后B下加热板、前B下加热板、后C下加热板、前C下加热板与D下加热板厚度相同，每个下加热板采用型号为ST1036的铸铁加热器。A下加热板、后B下加热板、前B下加热板、后C下加热板、前C下加热板与D下加热板依次和A下隔热板、后B下隔热板、前B下隔热板、后C下隔热板、前C下隔热板与D下隔热板的形状相同。下加热板安装在下隔热板的顶端面上是指：A下加热板对正A下隔热板，后B下加热板对正后B下隔热板，前B下加热板对正前B下隔热板，后C下加热板对正后C下隔热板，前C下加热板对正前C下隔热板，D下加热板对正D下隔热板。

技术方案中所述的卸料机构还包括2个结构相同的卸料板、2个结构相同的卸料隔热板与2个结构相同的热电偶。2个结构相同的卸料弹簧竖直地放置，2个结构相同的卸料板安装在2个结构相同的卸料弹簧的顶端，2个结构相同的卸料弹簧的顶端面与2个结构相同的卸料板的底面焊接连接，卸料隔热板的形状与卸料板的形状相同，2个结构相同的卸料板隔热板分别安装在2个结构相同的卸料板的顶端面上，卸料加热板形状与卸料板的形状相同，2个结构相同的卸料加热板分别安装在2个结构相同的卸料板隔热板的顶端面上，两者之间采用焊接方式固定连接，2个结构相同的热电偶依次贴合在2个结构相同的卸料加热板上。

技术方案中所述的压边机构还包括上隔热板、上加热板与6个结构相同的热电偶。6个结构相同的氮气缸竖直地左右对称地布置，6个结构相同的氮气缸的底端面与上隔热板的顶端面焊接连接，上加热板安装在上隔热板的底面上，两者之间采用焊接方式连接，6个热电偶贴合在上加热板上。

技术方案中所述的上隔热板包括有A上隔热板、后B上隔热板、前B上隔热板、后C上隔热板、前C上隔热板与D上隔热板；上加热板包括有A上加热板、后B上加热板、前B上加热板、后C上加热板、前C上加热板与D上加热板；A上加热板、后B上加热板、前B上加热板、后C上加热板、前C上加热板与D上加热板依次和A上隔热板、后B上隔热板、前B上隔热板、后C上隔热板、前C上隔热板与D上隔热板的形状相同；所述的6个结构相同的氮气缸的底端面与上隔热板的顶端面焊接连接是指：6个结构相同的氮气缸的底端面依次和A上隔热板、后B上隔热板、前B上隔热板、后C上隔热板、前C上隔热板与D上隔热板的上表面的中心处焊接连接；上加热板安装在上隔热板的底面上是指：A上加热板、后B上加热板、前B上加热板、后C上加热板、前C上加热板与D上加热板依次安装在A上隔热板、后B上隔热板、前B上隔热板、后C上隔热板、前C上隔热板与D上隔热板的底面上，两两相对正，并采用焊接连接。

技术方案中所述的上电容板包括有A上电容板、后B上电容板、前B上电容板、后C上电容板、前C上电容板与D上电容板。所述的下电容板包括有A下电容板、后B下电容板、前B下电容板、后C下电容板、前C下电容板与D下电容板。A上电容板与D上电容板结构相同，后B上电容板、前B上电容板、后C上电容板与前C上电容板结构相同。A上电容板、后B上电容板、前B上电容板、后C上电容板、前C上电容板与D上电容板的厚度相同；A上电容板、后B上电容板、前B上电容板、后C上电容板、前C上电容板与D上电容板依次和A上加热板、后B上加热板、前B上加热板、后C上加热板、前C上加热板与D上加热板的结构形状相同,并且依次和A下电容板、后B下电容板、前B下电容板、后C下电容板、前C下电容板与D下电容板的结构形状相同。所述的上电容板安装在上加热板的底面上，两者之间为焊接连接是指：A上电容板对正A上加热板，后B上电容板对正后B上加热板，前B上电容板对正前B上加热板，后C上电容板对正后C上加热板，前C上电容板对正前C上加热板，D上电容板对应且D上加热板，上电容板与上加热板中的每一对之间采用焊接连接；所述的下电容板安装在下加热板的上表面上，两者之间为焊接连接是指：A下电容板对正A下加热板，后B下电容板对正后B下加热板，前B下电容板对正前B下加热板，后C下电容板对正后C下加热板，前C下电容板对正前C下加热板，D下电容板对正D下加热板，下电容板与下加热板中的每一对之间采用焊接连接。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1.本发明所述的可控制零件热成形损伤分布的模具考虑了零件在热成形过程中产生的损伤，并加以利用，通过控制成形参数，控制零件不同部位的损伤，进而改变零件使用性能，诱导变形。

2.本发明所述的可控制零件热成形损伤分布的模具综合考虑了模具初始温度、摩擦系数和压边力等因素对热成形损伤的影响，通过控制成形参数，调节档位，可以实现某一特定区域损伤程度的多样性。

3.本发明所述的可控制零件热成形损伤分布的模具可以实现大批量生产，同时也可以根据零件使用性能需要调节在板料上的损伤分布。

4.本发明所述的可控制零件热成形损伤分布的模具是在零件成形时控制各位置损伤程度，进而影响零件的使用性能，相对在板料加热或淬火过程中改变板料各位置组织进而诱导零件在使用时的变形趋势，本发明在位置控制上更精确。

5.本发明所述的可控制零件热成形损伤分布的模具不需要额外操作和装置，缩短了生产周期，提高了生产率，同时可以节约能源。

6.本发明所述的可控制零件热成形损伤分布的模具并未改变板料的组织，实现了同一钢板各部位之间在厚度、机械性能等方面的良好过渡。

7.本发明所述的可控制零件热成形损伤分布的模具采用分段式压边圈。在传统的拉伸模具设计当中，拉伸模具压边圈通常是整体式压边圈。整体式压边圈只能在金属板料压边区域提供均布的恒定压边力,很难满足复杂冲压零件的拉伸成形要求。分段式压边圈把整体压边圈切割成几小块,通过氮气缸作用实现不同区域不同压边力的控制。

8.本发明所述的可控制零件热成形损伤分布的模具的润滑机构的设计利用了带电油滴在电容器电场中运动规律，可提高润滑油利用率，减少因重力而造成的润滑油损失，同时实现机械化、自动化润滑，减少人力，节省时间。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1为本发明所述的可控制零件热成形损伤分布的模具的上部机构结构组成的轴测投影图；

图2为本发明所述的可控制零件热成形损伤分布的模具的上部机构结构组成的主视图；

图3为图2中A-A处的剖视图；

图4为本发明所述的可控制零件热成形损伤分布的模具中凸模结构组成的主视图；

图5为图4中B-B处的剖视图；

图6为本发明所述的可控制零件热成形损伤分布的模具中凸模结构组成的俯视图；

图7为本发明所述的可控制零件热成形损伤分布的模具的下部机构结构组成的轴测投影图；

图8为本发明所述的可控制零件热成形损伤分布的模具的下隔热板组的分解式的主视图；

图9为本发明所述的可控制零件热成形损伤分布的模具的卸料机构结构组成的轴测投影图；

图10为本发明所述的可控制零件热成形损伤分布的模具的压边机构结构组成的轴测投影图；

图11为本发明所述的可控制零件热成形损伤分布的模具的润滑机构结构组成的轴测投影图；

图12为本发明所述的可控制零件热成形损伤分布的模具的电容器组的分解式的轴测投影图；

图13为本发明所述的可控制零件热成形损伤分布的模具的结构组成的轴测投影图；

图14为图13中C处的局部放大视图；

图15为本发明所述的可控制零件热成形损伤分布的模具的实施例中7075铝合金板料平面尺寸图；

图中：1.上模座，2.缸筒，3.活塞杆，4.凸模，5.上模座支撑柱，6.氮气缸，7.A上隔热板，8.后B上隔热板，9.前B上隔热板，10.后C上隔热板，11.前C上隔热板，12.D上隔热板，13.A上加热板，14.后B上加热板，15.前B上加热板，16.后C上加热板，17.前C上加热板，18.D上加热板，19.A上电容板，20.后B上电容板，21.前B上电容板，22.后C上电容板，23.前C上电容板，24.D上电容板，25.A下电容板，26.后B下电容板，27.前B下电容板，28.后C下电容板，29.前C下电容板，30.D下电容板，31.A下加热板，32.后B下加热板，33.前B下加热板，34.后C下加热板，35.前C下加热板，36.D下加热板，37.A下隔热板，38.后B下隔热板，39.前B下隔热板，40.后C下隔热板，41.前C下隔热板，42.D下隔热板，43.下模座，44.喷油器，45.板料，46.卸料弹簧，47.卸料板，48.卸料隔热板，49.卸料加热板，50.卸料电容板，51.凸模加热板，52.凸模电容板，53.热电偶，54.喷油器基座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

本发明所述的可控制零件热成形损伤分布的模具包括上部机构、下部机构、卸料机构、压边机构与润滑机构。

参阅图1、图2与图3，所述的上部机构包括有上模座1、2个结构相同的缸筒2、2个结构相同的活塞杆3、凸模4、2个结构相同的凸模加热板51、2个结构相同的热电偶53。

上模座1为长方体形的中空的箱体式结构件，上模座1的内部装有控制整个上部机构的液压动力系统；上模座1的底面上从左到右设置2个结构相同的缸筒圆孔，2个结构相同的缸筒2的上端装入2个结构相同的缸筒圆孔内为固定连接，2个结构相同的活塞杆3装入2个结构相同的缸筒2内为滑动连接。

缸筒2为中空圆筒结构，可使活塞杆3在其内部上下运动。

活塞杆3为杆式结构，其上端装入筒缸2内，用于承受液压力；活塞杆3下端与凸模4上表面进行焊接连接，活塞杆3带动凸模4上下移动。

参阅图4、图5和图6，凸模4为长方体结构件。除顶端面外，其余五个面的相交棱线均由过渡圆角即圆柱面所替代，圆柱面与其两侧平面为圆滑连接。凸模4的底面上设置一个沿凸模4底面中心对称的加热板槽，用于嵌入凸模加热板51。实施实例中，过渡圆角即圆柱面的半径为5mm，加热板槽长为70mm，宽为30mm，深度为2mm。加热板槽沿凸模4的纵向与横向对称面对称，分为左加热板槽和右加热板槽。

凸模加热板51为长方形的板类结构件，其长度等于凸模4的底面上所设置加热板槽的长度的一半，宽度与凸模4的底面上所设置加热板槽的宽度相同，用于加热，根据需要控制凸模在板料成形前的初始温度，可使不同凸模位置初始温度不同。凸模加热板51采用型号为ST1036的铸铁加热器，即加热元件浇铸在铁板中。凸模加热板51的厚度要小于凸模4所开槽的深度，凸模加热板51嵌入加热板槽后凸模电容板52也需要嵌入凸模4的加热板槽内，二者厚度和与凸模4上的加热板槽的深度相同。2个结构相同的凸模加热板51分别嵌入凸模4底面的左加热板槽和右加热板槽内。

热电偶53采用表面贴覆式热电偶，2个热电偶分别贴合在2个凸模加热板51的下表面，用于实时测量凸模的温度。

上模座1位于可控制零件热成形损伤分布的模具的顶端，上模座1底面上的缸筒圆孔与装入缸筒圆孔中的缸筒2的外圆柱面之间采用焊接方式连接，2个结构相同的活塞杆3的上端装入2个结构相同的缸筒2内，可以上下滑动，2个结构相同的活塞杆3下端与凸模4上端采用焊接连接，2个结构相同的凸模加热板51分别嵌入凸模4底面上的左加热板槽和右加热板槽内，均采用过盈配合联接。

参阅图7，所述的下部机构包括有4个结构相同的上模座支撑柱5、下模座43、下加热板、下隔热板与6个结构相同的热电偶53。

其中；下加热板包括A下加热板31、后B下加热板32、前B下加热板33、后C下加热板34、前C下加热板35与D下加热板36；下隔热板包括A下隔热板37、后B下隔热板38、前B下隔热板39、后C下隔热板40、前C下隔热板41与D下隔热板42；

上模座支撑柱5为圆柱体式结构件，4个结构相同的上模座支撑柱5的底端采用焊接方式垂直地对称地固定在下模座43的四角处，上部机构通过上模座1四角处的底端面水平地安装在4个结构相同的上模座支撑柱5的顶端面上，4个结构相同的上模座支撑柱5的顶端与上模座1四角处的底端面之间采用焊接方式连接，上模座1与下模座43的对称中心共线，所以说，4个结构相同的上模座支撑柱5用于支撑整个上部机构。

参阅图7，下模座43为长方体式铸造结构件，下模座43由凸台与底板组成，凸台的中心位置处设置有空腔，用于安装卸料机构，凸台的顶端面是口字型。

参考图8，下隔热板中的A下隔热板37、后B下隔热板38、前B下隔热板39、后C下隔热板40、前C下隔热板41、D下隔热板42均为板状结构件，共六块，A下隔热板37与D下隔热板42结构相同，后B下隔热板38、后C下隔热板40、前B下隔热板39与前C下隔热板41结构相同，它们安装在下模座43中凸台的顶端面上，六块隔热板厚度相同，它们的功能皆用于隔热，被统称为下隔热板。下加热板产生的热量用于使与板料45接触的下电容板有初始温度，下隔热板防止热量传递给下模座43，造成热量损失。下隔热板从左到右分为四组，A下隔热板37称为A组下隔热板，后B下隔热板38和前B下隔热板39称为B组下隔热板，后C下隔热板40和前C下隔热板41称为C组下隔热板，D下隔热板42称为D组下隔热板。A组下隔热板板面形状与下模座43中凸台的空腔的左侧顶端面形状相同，D组下隔热板板面形状与下模座43中凸台的空腔的右侧顶端面形状相同，二者关于下模座43纵向与横向对称面对称。B组下隔热板是两块相对空腔横向对称面对称的长方形板，C组下隔热板和B组下隔热板结构相同，B组和C组沿下模座43空腔外边从左到右完整覆盖。也就是说，A、B、C、D组下隔热板组合起来后与下模座43的顶端面形状完全相同，并且覆盖在下模座43中凸台的顶端面上。

下加热板中的A下加热板31、后B下加热板32、前B下加热板33、后C下加热板34、前C下加热板35、D下加热板36均为板状结构件，共六块，结构不同，但厚度相同，功能相同，用于加热，根据需要控制板料45成形前凸台顶端面的初始温度，被统称为下加热板。在每个下加热板的上表面均电焊1个热电偶53，用于实时测量凸模顶端面的温度。每个下加热板采用型号为ST1036的铸铁加热器，即加热元件浇铸在每个下加热板中。下加热板从左到右分为四组，A下加热板31称为A组下加热板，后B下加热板32和前B下加热板33称为B组下加热板，后C下加热板34和前C下加热板35称为C组下加热板，D下加热板36称为D组下加热板。不同组的下加热板可调节不同的温度，使凸模顶端面不同位置有不同的初始温度。其中，A、B、C、D组下加热板的形状依次与A、B、C、D组下隔热板的形状相同，并且依次覆盖在下隔热板上。

下隔热板安装在下模座43中凸台的顶端面上，两者通过焊接进行连接，且下隔热板将下模座43中凸台的顶端面完全覆盖。下加热板安装在下隔热板的顶端面上，两者通过焊接进行连接，即A下加热板31对正A下隔热板37，后B下加热板32对正后B下隔热板38，前B下加热板33对正前B下隔热板39，后C下加热板34对正后C下隔热板40，前C下加热板35对正前C下隔热板41，D下加热板36对正D下隔热板42，且下加热板将下隔热板完全覆盖。6个热电偶53分别电焊在6块下加热板的上表面上。4个结构相同的上模座支撑柱5位于下模座43中底板的四角处，4个结构相同的上模座支撑柱5的下表面通过焊接与下模座43中底板的上表面进行连接，4个结构相同的上模座支撑柱5的顶端面通过焊接与上模座1的底面进行连接。

参阅图9，所述的卸料机构包括2个结构相同的卸料弹簧46、2个结构相同的卸料板47、2个结构相同的卸料隔热板48、2个结构相同的卸料加热板49、2个结构相同的热电偶53。

卸料弹簧46为圆柱形螺旋结构弹簧，安装在下模座43的空腔内，左右2个弹簧沿下模座43横向对称面对称布置，承载了卸料板47、卸料隔热板48、卸料加热板49以及卸料板电容板52的重量，在板料45未成形前，处于平衡状态，随着板料45成形，卸料弹簧46被压缩，使卸料板45、电容板50与板料45良好的贴合。成形结束后，卸料弹簧46恢复原长，零件被弹出。

卸料板47为长方形的板类结构件，左右2个结构相同的卸料板47分别安装在左右2个结构相同的卸料弹簧46上，2个结构相同的卸料弹簧46的回转轴线分别与2个结构相同的卸料板47垂直。

卸料隔热板48为长方形的板类结构件，形状与卸料板47相同，左右2个结构相同的卸料板隔热板48分别安装在左右2个结构相同的卸料板47的上表面上。用于隔热，卸料加热板49产生的热量用于使与板料45接触的卸料电容板50有初始温度，卸料板隔热板48防止热量传递给卸料板47，造成热量损失。

卸料加热板49为长方形的板类结构件，形状与卸料板47相同，左右2个结构相同的卸料加热板49分别安装在左右2个结构相同的卸料隔热板48的上表面上。用于加热，根据需要控制板料成形前凹模的初始温度。在每个卸料加热板49上表面均电焊1个热电偶53，用于实时测量凹模的温度。

卸料弹簧46的下端与下模座43空腔的内底面焊接，上端与卸料板47的底面焊接。卸料隔热板48安装在卸料板47的顶端面上，卸料隔热板48与卸料板47的结构与大小相同，两者通过焊接进行连接，且卸料隔热板48将卸料板47完全覆盖。卸料加热板49安装在卸料隔热板48的顶端面上，卸料加热板49与卸料隔热板48的大小相同，两者通过焊接进行连接，卸料加热49将卸料隔热板48完全覆盖。

参阅图10，所述的压边机构包括6个结构相同的氮气缸6、上隔热板、上加热板与6个结构相同的热电偶53。

其中：上隔热板包括有A上隔热板7、后B上隔热板8、前B上隔热板9、后C上隔热板10、前C上隔热板11与D上隔热板12；上加热板包括有A上加热板13、后B上加热板14、前B上加热板15、后C上加热板16、前C上加热板17与D上加热板18。

A上加热板13、后B上加热板14、前B上加热板15、后C上加热板16、前C上加热板17与D上加热板18均为板状结构件，共六块，结构不同，但功能相同，用于加热，根据需要控制上电容板的初始温度，被统称为上加热板。在每个上加热板上表面均电焊1个热电偶53，用于实时测量上电容板的温度。上加热板采用型号为ST1036的铸铁加热器，即加热元件浇铸在铁板中。上加热板从左到右分为四组，A上加热板13称为A组上加热板，后B上加热板14和前B上加热板15称为B组上加热板，后C上加热板16和前C上加热板17称为C组上加热板，D上加热板18称为D组上加热板。不同组的上加热板可调节不同的温度，使上电容板不同位置有不同的初始温度。其中，A、B、C、D组上加热板的形状与A、B、C、D组下加热板的形状相同，空间布置也相同，前者在后者的正上方。

A上隔热板7、后B上隔热板8、前B上隔热板9、后C上隔热板10、前C上隔热板11、D上隔热板12均为板状结构件，共六块，结构不同，但功能相同，用于隔热，被统称为上隔热板。上加热板产生的热量使上电容板有初始温度，上隔热板防止热量传递给氮气缸6，造成热量损失。上隔热板从左到右分为四组，A上隔热板7称为A组上隔热板，后B上隔热板8和前B上隔热板9称为B组上隔热板，后C上隔热板10和前C上隔热板11称为C组上隔热板，D上隔热板12称为D组上隔热板。其中，A、B、C、D组上隔热板的形状与A、B、C、D组上加热板的形状相同，空间布置也相同，前者完全覆盖在后者上。

氮气缸6采用ISO标准氮气弹簧，共6个，在每块上隔热板中心位置各布置一个氮气缸6。相对的氮气缸6彼此成对相连，组成四个独立组，其中每组由自己的伺服阀控制。从左到右分别为A组氮气缸，B组氮气缸，C组氮气缸，D组氮气缸。每个上隔热板上安装压电晶体传感器，其发出的讯号由计算机接收和判读。

氮气缸6位于上隔热板的正上方，6个结构相同的氮气缸6的底面通过焊接与对应的上隔热板上表面的中心处进行连接，6个结构相同的氮气缸6的顶端面通过焊接与上模座1的底面进行连接。上加热板安装在上隔热板的底面上，两者通过焊接进行连接，即A上加热板13对正A上隔热板7，后B上加热板14对正后B上隔热板8，前B上加热板15前正应前B上隔热板9，后C上加热板16对正后C上隔热板10，前C上加热板17对正前C上隔热板11，D上加热板18对正D上隔热板12，且上加热板将上隔热板完全覆盖。6个热电偶53分别电焊连接在6个上加热板上。

参阅图11与图12，所述的润滑机构包括上电容板、下电容板、4对结构相同的喷油器44、2个结构相同的卸料电容板50、2个结构相同的凸模电容板52与4对结构相同的喷油器基座54。

其中：上电容板包括有A上电容板19、后B上电容板20、前B上电容板21、后C上电容板22、前C上电容板23与D上电容板24；下电容板包括有A下电容板25、后B下电容板26、前B下电容板27、后C下电容板28、前C上电容板29与D下电容板30。

A上电容板19、后B上电容板20、前B上电容板21、后C上电容板22、前C上电容板23、D上电容板24均为金属板状结构件，共6块，被统称为上电容板，与其相对应的6块上加热板的形状完全相同，且空间布置完全相同，从左到右分为四组，A上电容板19称为A组上电容板，后B上电容板20和前B上电容板21称为B组上电容板，后C上电容板22和前C上电容板23称为C组上电容板，D上电容板24称为D组上电容板。

A下电容板25、后B下电容板26、前B下电容板27、后C下电容板28、前C下电容板29、D下电容板30均为金属板状结构件，共6块，被统称为下电容板，与相应的6块上电容板形状完全相同，且空间布置完全相同，从左到右分为四组，A下电容板25称为A组下电容板，后B下电容板26和前B下电容板27称为B组下电容板，后C下电容板28和前C下电容板29称为C组下电容板，D下电容板30称为D组下电容板。

卸料电容板50为金属长方形板状结构件，形状与卸料加热板49相同，左右2个卸料电容板50分别安装在左右2个卸料加热板49的上表面上。在板料45未成形前，卸料弹簧46属于平衡状态，在卸料弹簧46上按从下到上的顺序叠放卸料板47、卸料隔热板48、卸料加热板49与卸料电容板50，此时，厚度上需保证卸料板电容板50的上表面与下模座43上六块下电容板的上表面在同一水平面上。

凸模电容板52为金属长方形板状结构件，其长度等于凸模4所开槽的一半，宽度与凸模4所开槽的宽度相同，即形状与凸模加热板51相同，左右2个凸模电容板52安装在左右2个凸模加热板的底面上，同样嵌入凸模4上的加热板槽内。厚度上需保证凸模电容板52的下表面与凸模4的下表面在同一水平面上。

参考图12，将A组上电容板和A组下电容板组合成A组电容器，将B组上电容板、左凸模电容板、左卸料电容板、B组下电容板组合成B组电容器，将C组上电容板、右凸模电容板、右卸料电容板、C组下电容板组合成C组电容器，将D组上电容板和D组下电容板组合成D组电容器。即润滑机构除喷油器44和喷油器基座54外，从左到右分为A组电容器，B组电容器，C组电容器，D组电容器。

喷油器44采用的是型号为ST-5的喷油嘴，润滑油在喷油嘴空气压力的作用下喷洒到电容器上，共设置8个喷油嘴，彼此相对为1组，从左到右分为A、B、C、D组，分别负责将润滑油喷洒到A、B、C、D组的电容器上。经过喷油嘴的油滴由于摩擦会带负电。

喷油器基座58是长方体箱型结构，用于安放支撑喷油器44。

A、B、C、D组电容器主要有两个功能，第一作为热传导作用，每个电容器板一面与加热板焊接，一面与板料45接触，电容板是金属板，在板料45成形前，根据需要调节不同位置加热板产生的热量，经过电容板传递热量，使模具不同位置有不同的初始温度，影响板料45成形过程中的性能。第二作为润滑作用，将每组电容器的上板与电源的正极相连，使上板带正电，每组电容器的下板与电源的负极相连，使下半带负电，这样构成了4组平行板电容器。通过调节喷油嘴的距离和电容器电压大小，一旦电容器带电后，油滴大部分向上运动。在板料成形前，电容板未通电，喷油器喷洒一次，电容板通电后，再喷洒一次，这样使上下板均匀地涂抹上润滑油，且不会因为重力使上板油滴洒落。通过调节不同A、B、C、D组喷油器的喷油量，调节模具不同位置的润滑程度。

上电容板安装在上加热板的底面上，两者采用焊接方式进行连接，即A上电容板19对正A上加热板13，后B上电容板20对正后B上加热板14，前B上电容板21对正前B上加热板15，后C上电容板22对正后C上加热板16，前C上电容板23对正前C上加热板17，D上电容板24对应且D上加热板18，且上电容板将上加热板完全覆盖。下电容板安装在下加热板的上表面上，两者采用焊接方式进行连接，即A下电容板25对正A下加热板31，后B下电容板26对应后B下加热板32，前B下电容板27对应前B下加热板33，后C下电容板28对应后C下加热板34，前C下电容板29对应前C下加热板35，D下电容板30对应D下加热板36，且下电容板将下加热板完全覆盖。下电容板安装在上电容板的正下方，且在未工作时两者处于分离状态。喷油器44成对地安装在模具前后的两侧，共4对，喷油器44的喷油嘴的高度对准板料45未成形前上电容板和下电容板中间的间隙。

其中，未提及的模具零件均采用4Cr5MoSiV材料。

本发明所述的可控制零件热成形损伤分布的模具的工作过程：

实施例：

一种盒形件实现成形后，盒形件底部左侧损伤大而右侧损伤小，这样的盒形件在实际应用中，同样使用条件下，导致盒形件底部会在左侧先发生破裂。

1.利用切割机切割好1块规格尺寸为164mm×104mm×1.5mm的材质为7075铝合金板料45；

2.打开加热机构的控制开关，通过热电偶53测温，使A组上加热板、B组上加热板、A组下加热板、B组下加热板、左凸模加热板、左卸料加热板温度达到60℃；使C组上加热板、D组上加热板、C组下加热板、D组下加热板、右凸模加热板、右卸料加热板温度达到150℃。

3.打开喷油器44开关，A、B、C、D组喷油器同时喷润滑油，但A、B组喷油器的喷油量是C、D组喷油器的喷油量的一半；关闭喷油器44的开关，将A上电容板19、后B上电容板20、前B上电容板21、后C上电容板22、前C上电容板23、D上电容板24以及凸模电容板52与电源正极相连，将A下电容板25、后B下电容板26、前B下电容板27、后C下电容板28、前C下电容板29、D下电容板30以及卸料电容板50与电源负极相连；再次打开喷油器44开关，同样A、B、C、D组喷油器同时喷润滑油，但A、B组喷油器的喷油量是C、D组喷油器的喷油量的一半，关闭喷油器44的开关。

4.通过机械装置将切割好的铝合金材质的板料45放置在下电容器板的上表面上，上电容板在氮压缸6的作用下向下运动，直至与板料45发生接触，并且A组氮气缸和B组氮气缸施加15000N的压边力，C组氮气缸和D组氮气缸施加8000N的压边力。

5.凸模4以0.5m/s的速度向下运动，与板料45接触后继续向下运动，此时卸料电容板50与板料45紧密接触，卸料弹簧46被压缩。

6.冲压结束后，凸模4向上运动，卸料弹簧46恢复原长，盒形件被弹出。

7.此时获得了底部右侧损伤大、左侧损伤小的盒形件，这样的盒形件在实际应用中，同样使用条件下，盒形件底部会在左侧先发生破裂。

Claims (9)

1.一种可控制零件热成形损伤分布的模具，其特征在于，所述的可控制零件热成形损伤分布的模具包括有上部机构、下部机构、卸料机构、压边机构与润滑机构；

所述的上部机构包括上模座(1)与2个结构相同的凸模加热板(51)；

所述的下部机构包括4个结构相同的上模座支撑柱(5)、下模座(43)；

所述的卸料机构包括2个结构相同的卸料弹簧(46)、2个结构相同的卸料加热板(49)；

所述的压边机构包括6个结构相同的氮气缸(6)；

所述的润滑机构包括上电容板、下电容板、4对结构相同的喷油器(44)、2个结构相同的卸料电容板(50)、2个结构相同的凸模电容板(52)与4对结构相同的喷油器基座(54)；

上部机构通过上模座(1)安装在下部机构中4个结构相同的上模座支撑柱(5)的顶端为固定连接；卸料机构安装在下模座(43)的空腔内，2个结构相同的卸料弹簧(46)的下端与下模座(43)的空腔的底面焊接；压边机构通过6个结构相同的氮气缸(6)的顶端与上模座(1)的底面焊接连接；润滑机构中的4对结构相同的喷油器(44)通过4对结构相同的喷油器基座(54)均匀对称地安装在下模座(43)前后的两侧，上电容板安装在上加热板的底面上，两者之间为焊接连接，下电容板安装在下加热板的上表面上，两者之间为焊接连接，2个结构相同的凸模电容板(52)安装在左右布置的2个凸模加热板(51)的底面上，2个结构相同的卸料电容板(50)分别安装在2个结构相同的卸料加热板(49)的上表面上。

2.按照权利要求1所述的可控制零件热成形损伤分布的模具，其特征在于，所述的上部机构还包括2个结构相同的缸筒(2)、2个结构相同的活塞杆(3)、凸模(4)与2个结构相同的热电偶(53)；

2个结构相同的缸筒(2)的上端装入上模座(1)的底面上从左到右设置的2个结构相同的缸筒圆孔内为固定连接，2个结构相同的活塞杆(3)装入2个结构相同的缸筒(2)内为滑动连接，2个结构相同的活塞杆(3)的上端装入2个结构相同的缸筒(2)内为滑动连接，活塞杆(3)下端与凸模(4)的顶端面焊接连接，2个结构相同的凸模加热板(51)并排地安装在凸模(4)的底面上所设置加热板槽内，两者之间采用过盈配合联接，2个结构相同的热电偶(53)贴合在2个凸模加热板(51)上。

3.按照权利要求2所述的可控制零件热成形损伤分布的模具，其特征在于，所述的凸模(4)长方体结构件，除顶端面外，其余五个面的相交棱线均由过渡圆角即圆柱面所替代，圆柱面与其两侧平面为圆滑连接；凸模(4)底面的中心处设置一个沿凸模(4)的纵向与横向对称面对称的加热板槽，加热板槽用于嵌入凸模加热板(51)与凸模电容板(52)；加热板槽的长度为凸模加热板(51)长度的两倍，加热板槽的宽度与凸模加热板(51)的宽度相等，加热板槽的深度等于凸模加热板(51)与凸模电容板(52)厚度之和。

4.按照权利要求1所述的可控制零件热成形损伤分布的模具，其特征在于，所述的下部机构还包括下加热板、下隔热板、6个结构相同的热电偶(53)；

4个结构相同的上模座支撑柱(5)的底端采用焊接方式垂直地对称地固定在下模座(43)的四角处，下隔热板安装在下模座(43)中凸台的顶端面上，两者之间采用焊接方式连接，下加热板安装在下隔热板的顶端面上，两者之间采用焊接方式连接；6个结构相同的热电偶(53)均匀地贴合在下加热板上。

5.按照权利要求4所述的可控制零件热成形损伤分布的模具，其特征在于，所述的下隔热板由A下隔热板(37)、后B下隔热板(38)、前B下隔热板(39)、后C下隔热板(40)、前C下隔热板(41)与D下隔热板(42)组成；

A下隔热板(37)与D下隔热板(42)结构相同，后B下隔热板(38)、后C下隔热板(40)、前B下隔热板(39)与前C下隔热板(41)结构相同，A下隔热板(37)、D下隔热板(42)、后B下隔热板(38)、后C下隔热板(40)、前B下隔热板(39)与前C下隔热板(41)的厚度相同；

所述的下加热板由A下加热板(31)、后B下加热板(32)、前B下加热板(33)、后C下加热板(34)、前C下加热板(35)与D下加热板(36)组成；

A下加热板(31)、后B下加热板(32)、前B下加热板(33)、后C下加热板(34)、前C下加热板(35)与D下加热板(36)厚度相同，每个下加热板采用型号为ST1036的铸铁加热器；

A下加热板(31)、后B下加热板(32)、前B下加热板(33)、后C下加热板(34)、前C下加热板(35)与D下加热板(36)依次和A下隔热板(37)、后B下隔热板(38)、前B下隔热板(39)、后C下隔热板(40)、前C下隔热板(41)与D下隔热板(42)的形状相同；

下加热板安装在下隔热板的顶端面上是指：A下加热板(31)对正A下隔热板(37)，后B下加热板(32)对正后B下隔热板(38)，前B下加热板(33)对正前B下隔热板(39)，后C下加热板(34)对正后C下隔热板(40)，前C下加热板(35)对正前C下隔热板(41)，D下加热板(36)对正D下隔热板(42)。

6.按照权利要求1所述的可控制零件热成形损伤分布的模具，其特征在于，所述的卸料机构还包括2个结构相同的卸料板(47)、2个结构相同的卸料隔热板(48)与2个结构相同的热电偶(53)；

2个结构相同的卸料弹簧(46)竖直地放置，2个结构相同的卸料板(47)安装在2个结构相同的卸料弹簧(46)的顶端，2个结构相同的卸料弹簧(46)的顶端面与2个结构相同的卸料板(47)的底面焊接连接，卸料隔热板(48)的形状与卸料板(47)的形状相同，2个结构相同的卸料板隔热板(48)分别安装在2个结构相同的卸料板(47)的顶端面上，卸料加热板(49)形状与卸料板(47)的形状相同，2个结构相同的卸料加热板(49)分别安装在2个结构相同的卸料板隔热板(48)的顶端面上，两者之间采用焊接方式固定连接，2个结构相同的热电偶(53)依次贴合在2个结构相同的卸料加热板(49)上。

7.按照权利要求1所述的可控制零件热成形损伤分布的模具，其特征在于，所述的压边机构还包括上隔热板、上加热板与6个结构相同的热电偶(53)；

6个结构相同的氮气缸(6)竖直地左右对称地布置，6个结构相同的氮气缸(6)的底端面与上隔热板的顶端面焊接连接，上加热板安装在上隔热板的底面上，两者之间采用焊接方式连接，6个热电偶(53)贴合在上加热板上。

8.按照权利要求7所述的可控制零件热成形损伤分布的模具，其特征在于，所述的上隔热板包括有A上隔热板(7)、后B上隔热板(8)、前B上隔热板(9)、后C上隔热板(10)、前C上隔热板(11)与D上隔热板(12)；上加热板包括有A上加热板(13)、后B上加热板(14)、前B上加热板(15)、后C上加热板(16)、前C上加热板(17)与D上加热板(18)；A上加热板(13)、后B上加热板(14)、前B上加热板(15)、后C上加热板(16)、前C上加热板(17)与D上加热板(18)依次和A上隔热板(7)、后B上隔热板(8)、前B上隔热板(9)、后C上隔热板(10)、前C上隔热板(11)与D上隔热板(12)的形状相同；

所述的6个结构相同的氮气缸(6)的底端面与上隔热板的顶端面焊接连接是指：6个结构相同的氮气缸(6)的底端面依次和A上隔热板(7)、后B上隔热板(8)、前B上隔热板(9)、后C上隔热板(10)、前C上隔热板(11)与D上隔热板(12)的上表面的中心处焊接连接；

上加热板安装在上隔热板的底面上是指：A上加热板(13)、后B上加热板(14)、前B上加热板(15)、后C上加热板(16)、前C上加热板(17)与D上加热板(18)依次安装在A上隔热板(7)、后B上隔热板(8)、前B上隔热板(9)、后C上隔热板(10)、前C上隔热板(11)与D上隔热板(12)的底面上，两两相对正，并采用焊接连接。

9.按照权利要求1所述的可控制零件热成形损伤分布的模具，其特征在于，所述的上电容板包括有A上电容板(19)、后B上电容板(20)、前B上电容板(21)、后C上电容板(22)、前C上电容板(23)与D上电容板(24)；所述的下电容板包括有A下电容板(25)、后B下电容板(26)、前B下电容板(27)、后C下电容板(28)、前C下电容板(29)与D下电容板(30)；

A上电容板(19)与D上电容板(24)结构相同，后B上电容板(20)、前B上电容板(21)、后C上电容板(22)与前C上电容板(23)结构相同；A上电容板(19)、后B上电容板(20)、前B上电容板(21)、后C上电容板(22)、前C上电容板(23)与D上电容板(24)的厚度相同；

A上电容板(19)、后B上电容板(20)、前B上电容板(21)、后C上电容板(22)、前C上电容板(23)与D上电容板(24)依次和A上加热板(13)、后B上加热板(14)、前B上加热板(15)、后C上加热板(16)、前C上加热板(17)与D上加热板(18)的结构形状相同,并且依次和A下电容板(25)、后B下电容板(26)、前B下电容板(27)、后C下电容板(28)、前C下电容板(29)与D下电容板(30)的结构形状相同；

所述的上电容板安装在上加热板的底面上，两者之间为焊接连接是指：

A上电容板(19)对正A上加热板(13)，后B上电容板(20)对正后B上加热板(14)，前B上电容板(21)对正前B上加热板(15)，后C上电容板(22)对正后C上加热板(16)，前C上电容板(23)对正前C上加热板(17)，D上电容板(24)对应且D上加热板(18)，上电容板与上加热板中的每一对之间采用焊接连接；

所述的下电容板安装在下加热板的上表面上，两者之间为焊接连接是指：

A下电容板(25)对正A下加热板(31)，后B下电容板(26)对正后B下加热板(32)，前B下电容板(27)对正前B下加热板(33)，后C下电容板(28)对正后C下加热板(34)，前C下电容板(29)对正前C下加热板(35)，D下电容板(30)对正D下加热板(36)，下电容板与下加热板中的每一对之间采用焊接连接。