CN108435914A - 一种自带冷却系统的热冲压模具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冲压模具的技术领域，公开了一种自带冷却系统的热冲压模具，包括上模座、下模座和冲压组件，下模座沿水平方向依次设有加热部和冷却部，上模座位于冷却部正上方，加热部内设有加热装置，冷却部内设有电风扇，电风扇上固连有圆盘，圆盘表面设有环形槽，电风扇的转动轴上固连有转动套，转动套与圆盘转动连接圆盘，转动套内套有第一连杆，第一连杆的一端设有置于环形槽内的凸起，且该端部铰接有第二连杆，第二连杆铰接有磁铁，所述下模座设有一个供磁铁往复运动的圆柱，圆柱绕有电磁感应线圈，电磁感应线圈与加热装置构成闭合回路。本方案以实现对工件加热、冷却一体化的冲压模具，减少操作步骤，节约了操作时间，提高了生成效率。

Description

一种自带冷却系统的热冲压模具

技术领域

本发明涉及冲压模具的技术领域，具体为一种自带冷却系统的热冲压模具。

背景技术

冲压模具，是在冷却加工中，将金属工件或非金属工件加工成零件或半成品的一种特殊工艺装备，又称为冷冲压模具，俗称冷冲模。冲压，是在室温下利用安装在压力机上的模具对工件施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。但随着板材强度的提高，当今高强度钢板能很好实现车辆的轻量化，提高车辆的碰撞强度和安全性能，成为了车用钢材的重要发展方向。而高强度钢板与普通钢板相比，具有较高的屈服应力和抗拉强度，硬化指数和厚向异性系数却比较低，延伸率也比较低，那么利用传统的冷冲压模具对高强度钢板进行冲压，其高强度钢板冲压成形能力差，易出现开裂、起皱、回弹等缺陷，同时模具磨损也较为严重，降低了模具使用寿命。因此传统的冷冲压模具已不能完全满足技术和生产发展的需要，于是便出现了热冲成形技术，其解决了高强度钢板冲压成形的局限。

热冲压技术是将高强度钢板在专门的加热装置中加热到高温下某一温度，并保温一段时间，使其成分奥氏体化后，迅速转移到热冲压模具中快速成形，同时，利用热冲压模具内设置的冷却装置对高强度钢板进行淬火冷却，冷却后再对其进行冲压，所以，现有技术的高强度钢板冲压热成形模具一般包括下模座、顶杆、凹模、凸模、压边圈以及冷却水管道。该类模具的使用需要将加热后的工件迅速移至模具中，而加热后的工件温度过高时，移动不方便，费时费力，增加了成本。再有，现有的一些模具还不具有冷却装置，进而又增加了工艺的操作步骤。

发明内容

本发明意在提供一种自带冷却系统的热冲压模具，以实现对工件加热、冷却一体化的冲压模具，减少操作步骤，节约了操作时间，提高了生成效率。

本发明提供基础方案是：一种自带冷却系统的热冲压模具，包括上模座、放置工件的下模座和置于上模座上的冲压组件，所述下模座的两端分别设有第一气囊和第二气囊，所述第一气囊连接有可在下模座上滑动的第一滑板，所述第二气囊连接有可在下模座上滑动的第二滑板，第一滑板通过弹簧连接第二滑板，所述第二气囊的下端面设有出气口，出气口处设有单向阀；所述下模座沿水平方向依次设有加热部和冷却部，上模座位于冷却部正上方，所述加热部内设有加热装置，所述冷却部内设有电风扇，电风扇上固连有圆盘，圆盘表面设有环形槽，电风扇的转动轴上固连有转动套，转动套与圆盘转动连接且贯穿圆盘，转动套内套有第一连杆，第一连杆的一端设有置于环形槽内的凸起，且该端部铰接有比第一连杆长的第二连杆，所述第二连杆铰接有磁铁，所述下模座设有一个供磁铁往复运动的圆柱，圆柱绕有供磁铁做切割磁感线运动的电磁感应线圈，电磁感应线圈与加热装置构成闭合回路；所述气囊连通有通气管，通气管伸入下模座内，所述磁铁一端滑动连接在通气管内，所述通气管与气囊的连接处设有单向阀，通气管还设有进气口，进气口处设有单向阀。

基础方案的工作原理：启动电风扇，电风扇的转动机构上的转动套在圆盘的中心处跟随转动机构一起转动，转动套的转动带动第一连杆转动，第一连杆上的凸起便随着圆盘的环形槽的轨迹移动，第二连杆铰接在第一连杆的一端也跟着移动，第二连杆的另一端铰接磁铁，由于磁铁滑动连接在滑槽内，磁铁移动方向受限制，第二连杆只能带动磁铁在滑槽内做水平往复运动，一方面磁铁也在通气管内往复滑动，当磁铁往进通气管的方向滑动时，磁铁将通气管的气体压入进第二气囊中，第二气囊充气鼓胀给第二滑板施加向左的力，使得第一滑板和第二滑板滑至加热部，在通气管内气体被排进第二气囊中后，其内部气压小于外部气压，当磁铁往出通气管的方向滑动时，进气口处的单向阀打开，外部气体从进气口吸入；另一方面磁铁即对滑槽上的电磁感应线圈做切割磁感线运动，电磁感应线圈便给加热装置通电，加热装置启动，然后将工件放在第一滑板和第二滑板之间，此时工件处于加热部的上表面，从而对工件进行加热。当加热一段时候后，第一气囊受热膨胀，给第一滑板施加向右的力，第一滑板、工件和第二滑板便向右移动，在第二滑板向右移动的时候，第二气囊中的气体受到挤压，其出气口处的单向阀打开进行排气，由于第一气囊一直处于膨胀状态，第二气囊会被第二滑板挤压缩小，通气管推进第二气囊中的气体也会从出气口排出，从而工件能够移至冷却部，工作的电风扇就可以给工件进行冷却，当工件冷却过后再通过冲压组件对其进行冲压成形。

基础方案的有益效果是：1、本方案利用电风扇的工作，一方面达到可对工件冷却效果，并且在工件加热时，电风扇一直处于工作状态，即可对冷却部的上表面降温，避免了加热部的热量部分传给冷却部时，冷却部上表面存在温度，不利于工件的冷却；另一面对电风扇进行改进，设计一个促使磁铁做切割磁感线运动的机构，通过电磁感应的原理产生电流，从而实现了加热装置自供电的效果，并且磁铁通过通气管水平往复运动对第二气囊充气，保障了工件维持在下模具的加热部，便于工件加热。

2、第一连杆和第二连杆之间连接弹簧，可对工件进行定位。避免了在冲压的过程中，工件会随着冲压相对模座移动，从而使得冲出的形状偏离预期形状。

3、第一气囊、第一连杆、第二连杆和第二气囊构成移动机构，第一气囊的受热膨胀和第二气囊的受挤压排气以达到自动移动的效果，即可将加热的工件移至冷却部降温冷却，并且排出的气体也可对冷却部的上表面进行降温，达到加速工件冷却的效果，与现有技术相比，实现对工件加热、冷却一体化的冲压模具，减少操作步骤，节约了操作时间，提高了生成效率。

优选方案一：作为基础方案的优选，所述下模座的冷却部的边缘设有固定第二滑板的插销，所述第二滑板设有可固定插销的插孔。

有益效果：设置固定装置，可以对不需要加热的工件直接进行冲压。只要将工件放在第一滑板和第二滑板之间，推动滑板至冷却部，再通过插销和插孔的固定将工件置于冷却部，即可进行冲压，进而本方案实现了模具冷、热冲压的两用效果。

优选方案二：作为基础方案或优选方案一的优选，所述冲压组件和下模座上表面均涂有IPMCO高分子聚合物润滑剂。

有益效果：采用热冲压技术，传统模具使用的EP油基润滑油无法在极温应用中提供物理的模具保护隔膜，则会削弱它的性能，那么使用IPMCO高分子聚合物润滑剂，特别是对高强度钢进行热冲压，IPMCO高分子聚合物润滑剂会随温度的上升而变得更稠更坚韧，并且会给工件形成一个可以降低摩擦的隔膜，这个保护隔膜可允许工件延展，能够达到在最高要求的工件成型时没有破裂和粘接，以此来控制摩擦和金属流动，有效地保护了模具，延长了模具使用寿命，提高了冲压的强度。

优选方案三：作为优选方案二的优选，所述冲压组件包括固定于上模座的氮气弹簧和连接于上述氮气弹簧下的冲头。

有益效果：氮气弹簧是一种以高压氮气为工作介质的新型弹性组件，其简化模具设计和制造，方便模具安装和调整，延长模具的使用寿命。

优选方案四：作为优选方案一或优选方案三的优选，所述冲压组件还包括固定与所述氮气弹簧与冲头之间的连接板，连接板与氮气弹簧之间设有缓冲件。

有益效果：在连接板和氮气弹簧之间设有缓冲件，为了避免氮气弹簧的冲击力，冲击冲头而损伤冲头，减小了冲头的使用寿命。

优选方案五：作为优选方案四的优选，所述加热装置为电磁加热器。

有益效果：电磁加热器本身传热效率高，加热速度快，不易结垢。

优选方案六：作为优选方案五的优选，所述下模座的上表面设有若干通孔。

设置通孔，加热部中的热量从通孔散发出去，提高工件的加热速度，冷却部中的电风扇从通孔可给工件吹风，提高工件的冷却速度，从而进一步提高了工作效率。

附图说明

图1为本发明一种自带冷却系统的热冲压模具实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：上模座1、下模座2、氮气弹簧3、冲头4、连接板5、缓冲件6、第一气囊7、第二气囊8、第一滑板9、第二滑板10、拉簧11、电磁加热器12、电风扇13、圆盘14、环形槽15、转动套16、第一连杆17、第二连杆18、磁铁19、滑槽20、电磁感应线圈21、通气管22、插孔23、插销24。

如图1所示，一种自带冷却系统的热冲压模具，包括上模座1、下模座2和冲压组件，将需要冲压的工件放在下模座2上表面，冲压组件安装在上模座1上。冲压组件包括固定在上模座1的氮气弹簧3、冲头4和连接板5，冲头4连接于氮气弹簧3下，连接板5固定在氮气弹簧3和冲头4之间，且为了避免氮气弹簧3的冲击力，冲击冲头4而损伤冲头4，减小了冲头4的使用寿命，连接板5上设有缓冲件6，缓冲件6位于连接板5和氮气弹簧3之间，作为一种优选，缓冲件6为垫片。冲压组件和下模具上表面均涂有IPMCO高分子聚合物润滑剂，用来保护模具。

下模座2的左右两端分别粘接有第一气囊7和第二气囊8，第二气囊8的下端面设有四个出气口，每个出气口均处设有单向阀。下模座2上垂直设有第一滑板9和第二滑板10，两个滑板的下端设有滑轮，下模座2上表面设有供滑轮滑动的滑槽20。第一滑板9通过拉簧11连接第二滑板10，弹簧11为两个，两个弹簧11分别位于左右两个滑槽内20，其待加工工件放在两个滑板之间，用来定位工件。第一气囊7粘接第一滑板9，第二气囊8粘接第二滑板10。其中，将下模座2沿水平方向依次分为加热部和冷却部，上模座1位于冷却部正上方。

加热部内设有加热装置，作为一种优选，加热装置为电磁加热器12。冷却部内设有一个电风扇13，电风扇13的外壳上焊接有一个圆盘14，圆盘14的表面设有一个环形槽15，电风扇13的转动轴上焊接有一个转动套16，转动套16内部横向贯穿一个通槽，圆盘14的中心处设有通孔，转动套16穿过圆盘14的通孔，转动套16可随转动轴在通孔内转动，通槽内套有第一连杆17，第一连杆17的一端设有置于圆盘14的环形槽15内的凸起，且该端部铰接有第二连杆18，其中，第二连杆18的长度长于第一连杆17的长度。第二连杆18铰接有磁铁19，磁铁19为长方体状，下模座2设有一个圆柱，圆柱上开有一个滑槽20，磁铁19置于滑槽20内，磁铁19可在滑槽20内做水平往复运动，滑槽20绕有供磁铁19做切割磁感线运动的电磁感应线圈21，电磁感应线圈21与电磁加热器12构成闭合回路。其中，磁铁19比滑槽20长，磁铁19伸出滑槽20的一端设有通气管22，磁铁19做水平往复运动时也可在通气管22内滑动，通气管22设有进气口，进气口处设有单向阀，通气管22穿出下模座2与第二气囊8连通。下模座2的上表面设有若干细小的通孔，使得加热部中的热量从通孔散发出去，提高工件的加热速度，冷却部中的电风扇13从通孔可给工件吹风，提高工件的冷却速度，从而进一步提高了工作效率。

作为优选，在冷却部的边缘还可以设有多个插销24，第一滑板9和第二滑板10的下端设有插孔23，插销24可插进插孔23里，将第一滑板9和第二滑板10固定在冷却部上，从而可以对不需要加热的工件直接进行冲压，进而本方案实现了模具冷、热冲压的两用效果。

本实施例的工作方式如下：

1、当对不需要加热的工件进行冲压时，就可与直接将工件放在第一滑板9和第二滑板10之间，两滑板之间的距离因工件的低压的增大，弹簧因此被拉伸，则弹簧11会由于自身的恢复形变力而给工件施加向内的力，从而稳定了工件，然后推动两滑板至冷却部，再将插销24插进插孔23里，使得两滑板固定在冷却部，便可通过冲压组件对其进行冲压。

2、当对需要加热的工件进行冲压时，启动电风扇13，即电风扇13的转动机构上的转动套16在圆盘14的中心处跟随转动机构一起转动，转动套16的转动带动第一连杆17转动，第一连杆17上的凸起便随着圆盘14的环形槽15的轨迹移动，第二连杆18铰接在第一连杆17的一端也跟着移动，第二连杆18的另一端铰接磁铁19，由于磁铁19滑动连接在滑槽20内，磁铁19移动方向受限制，第二连杆18只能带动磁铁19在滑槽20内做水平往复运动，一方面磁铁19也在通气管22内往复滑动，当磁铁19往进通气管22的方向滑动时，磁铁19将通气管22的气体压入进第二气囊8中，第二气囊8充气鼓胀给第二滑板10施加向左的力，使得两滑板滑至加热部，在通气管22内气体被排进第二气囊8中后，其内部气压小于外部气压，当磁铁19往出通气管22的方向滑动时，进气口处的单向阀打开，外部气体从进气口吸入；另一方面磁铁19即对滑槽20上的电磁感应线圈21做切割磁感线运动，电磁感应线圈21便给电磁加热器12通电，电磁加热器12启动，将第一滑板9和第二滑板10滑至下模座2的加热部，然后将工件放在第一滑板9和第二滑板10之间，此时工件处于加热部的上表面，从而对工件进行加热。当加热一段时候后，第一气囊7受热膨胀，给第一滑板9施加向右的力，第一滑板9、工件和第二滑板10便向右移动，在第二滑板10向右移动的时候，第二气囊8逐渐受到挤压，其出气口处单向阀打开进行排气，由于第一气囊7一直处于膨胀状态，第二气囊8会被第二滑板10挤压缩小，通气管22推进第二气囊8中的气体也会从出气口排出，从而工件能够移至冷却部，工作的电风扇13就可以给工件进行冷却，当工件冷却过后再通过冲压组件对其进行冲压成形。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (7)

1.一种自带冷却系统的热冲压模具，包括上模座、放置工件的下模座和置于上模座上的冲压组件，其特征在于：所述下模座的两端分别设有第一气囊和第二气囊，所述第一气囊连接有可在下模座上滑动的第一滑板，所述第二气囊连接有可在下模座上滑动的第二滑板，第一滑板通过弹簧连接第二滑板，所述第二气囊的下端面设有出气口，出气口处设有单向阀；所述下模座沿水平方向依次设有加热部和冷却部，上模座位于冷却部正上方，所述加热部内设有加热装置，所述冷却部内设有电风扇，电风扇上固连有圆盘，圆盘表面设有环形槽，电风扇的转动轴上固连有转动套，转动套与圆盘转动连接且贯穿圆盘，转动套内套有第一连杆，第一连杆的一端设有置于环形槽内的凸起，且该端部铰接有比第一连杆长的第二连杆，所述第二连杆铰接有磁铁，所述下模座设有一个供磁铁往复运动的圆柱，圆柱绕有供磁铁做切割磁感线运动的电磁感应线圈，电磁感应线圈与加热装置构成闭合回路；所述气囊连通有通气管，通气管伸入下模座内，所述磁铁一端滑动连接在通气管内，所述通气管与气囊的连接处设有单向阀，通气管还设有进气口，进气口处设有单向阀。

2.根据权利要求1所述的自带冷却系统的热冲压模具，其特征在于：所述下模座的冷却部的边缘设有固定第二滑板的插销，所述第二滑板设有可固定插销的插孔。

3.根据权利要求1或2所述的自带冷却系统的热冲压模具，其特征在于：所述冲压组件和下模座上表面均涂有IPMCO高分子聚合物润滑剂。

4.根据权利要求3所述的自带冷却系统的热冲压模具，其特征在于：所述冲压组件包括固定于上模座的氮气弹簧和连接于上述氮气弹簧下的冲头。

5.根据权利要求2或4所述的自带冷却系统的热冲压模具，其特征在于：所述冲压组件还包括固定与所述氮气弹簧与冲头之间的连接板，连接板与氮气弹簧之间设有缓冲件。

6.根据权利要求5所述的自带冷却系统的热冲压模具，其特征在于：所述加热装置为电磁加热器。

7.根据权利要求6所述的自带冷却系统的热冲压模具，其特征在于：所述下模座的上表面设有若干通孔。