CN109985968B - 热冲压成形模具装置 - Google Patents

热冲压成形模具装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种热冲压成形模具装置，该热冲压成形模具装置具有分组合件，所述分组合件由多个板竖起且依次面对面重叠构成。相邻板的重叠面上通过形成相互对应的凹槽，形成沿着重叠面延伸的第一冷却通道。多个分组合件中至少一个上具有沿着长度方向贯通所述分组合件的第二冷却通道。该装置可改善模具的冷却性能，即使在待制成的成品具有复杂的形状且与其对应的模具的成型面具有复杂的形状的情况下，也能均匀地且有效地冷却模具的成型面。

Description

热冲压成形模具装置
技术领域
本发明涉及热冲压成形模具装置，特别是，涉及一种具有优异的冷却性能的热冲压成形模具装置。
背景技术
最近由于耗油量规定或者安全规范的强化，车辆部件的轻量化及高硬度化成为最大的热点。国内外汽车企业正趋于加大热冲压成形部件的使用的趋势。有关热冲压成形的介绍请参考英国专利第1490535号。
热冲压成形是通过将钢板加热至奥氏体化温度以上，例如900℃以上后，冲压成型的同时进行淬火，其特征是能够制成高硬度钢部件。为了防止高温加热后的钢板的氧化，实际使用中钢板表面镀有铝或锌。作为镀铝钢板的例子包括基于硼钢22MnB5的Usibor1500。
在制造基于热冲压成形的车辆部件的过程中，重要的关注点是，生产效率和产品质量。作为改善热冲压成形工艺的方案包括美国专利第9,631,248号中提出了电炉中混用高频感应加热炉的加热炉。影响热冲压成形部件品质的主要因素之一是模具的冷却性能。
如图1所示，现有的热冲压成形模具500由具有成型面504的多个分组合件502组装构成。分组合件502上具有沿着模具500的长度方向制成的冷却通道506。冷却通道506由深钻孔(gun drilling)制成。从成型面504至冷却通道506的距离越近冷却性能越好。然而由于模具500具有三维的复杂的形状，因此不易缩短所述距离。
发明内容
【解决的技术问题】
本发明基于如上述的背景技术的认识，希望提供一种具有优异的冷却性能的改善型热冲压成形模具装置。
此外，本发明提供一种热冲压成形模具装置，该装置即使在待制成的成品具有复杂的形状且与其对应的模具的成型面具有复杂的形状的情况下，也能均匀地且有效地冷却模具的成型面。
本发明中欲解决的问题不限于以上所述，未提及的其他问题也能够基于以下记载的内容得以理解。
【解决问题的手段】
为了实现以上所述的目的，本发明涉及的热冲压成形模具装置包括具有第一成型面的第一模具；及具有与所述第一成型面对应的第二成型面的第二模具；第一模具和第二模具分别具有相互结合的多个分组合件(subassembly)。
根据本发明，所述分组合件可由多个板竖起且依次面对面重叠地构成。通过在相邻板的重叠面上形成相互对应的凹槽，从而可形成沿着重叠面延伸的第一冷却通道。
根据本发明，在所述多个分组合件中至少一个上，具有沿着长度方向贯通所述分组合件的第二冷却通道，所述第二冷却通道布置在所述分组合件的成型面与第一冷却通道之间。
根据本发明，所述第一模具和第二模具的组合成型时，构成第一模具的分组合件间的第一重叠面可与构成第二模具的分组合件间的第二重叠面之间相互错开。
根据本发明，在所述第一模具和第二模具中至少一个上可具有由多个板沿着模具的长度方向排成的第一分组合件的队列，和由多个板沿着模具的宽度方向排成的第二分组合件队列。
【发明的效果】
如上所述，根据本发明，将冷却通道依据成型面的弯曲或者形状以靠近成型面的形式形成冷却通道。由此可改善模具的冷却性能。
此外，根据本发明，即使成品具有复杂的形状且与其对应的模具的成型面具有复杂的形状的情况下，也能均匀地且有效地冷却模具的成型面。
附图说明
图1是图示现有的热冲压成形模具的示例图。
图2是本发明实施例涉及的热冲压成形模具的示意图。
图3是本发明实施例涉及的模具板的示意图。
图4是图示由本发明实施例涉及的模具板构成的分组合件的示例图。
图5是本发明实施例涉及的分组合件内部的冷却通道结构示意图。
图6是本发明另一实施例涉及的热冲压成形模具的示意图。
图7a和图7b是用于说明本发明实施例涉及的热冲压成形模具装置的图。
图8是本发明另一实施例涉及的分组合件的示意图。
图9是用于构成如图8中所图示的分组合件的模具板的示例图。
图10是本发明另一实施例涉及的模具板的示意图。
图11是本发明另一实施例涉及的模具板的示意图。
图12是利用如图11所图示的模具板构成分组合件时的冷却通道的结构的示意图。
具体实施方式
以下对实施例进行详细的说明以理解本发明特征的各侧面。附图中为了便于说明，相同或者等同的组成要素或者部件尽可能地以相同的附图标识表示，为了清楚地说明本发明的特征，附图可被夸大或者被概略地图示。
本发明的说明中，如无特定的限制，第二要素布置在第一要素'上'，或者两要素相互'连接'的表述，是指两要素相互直接接触或者连接，而且还可包括通过中间夹有第三要素使第一要素和第二要素产生关系。前后、左右或者上下等方向表述只是出于说明的方便而使用。
图2图示了实施例涉及的模具10。参照图2，模具10由4个分组合件11构成，即11a、11b、11c及11d。各分组合件11的上面形成有成型面F用于赋予部件以形状，下部可由夹具C固定。各分组合件11可由多个板20构成。
参照图3，板20的一面21上形成有用于构成冷却通道23的凹槽。沿着凹槽的宽度方向两侧边缘具有用于密封冷却通道23的密封槽24，该密封槽24中插入有O-环(未图示)。冷却通道23优选以最大限度地接近成型面F的形式形成。在板20的面上加工凹槽，即使成型面F具有复杂的形态也能将冷却通道23以接近成型面地形成。冷却通道23从沿着板20的面右侧的入口23a提供，并向左侧的出口23b排出。
参照图4，分组合件11是通过将多个板20，即20a、20b、20c、20d及20e竖起且依次面对面地重叠形成。各板20之间可具有用于组装它们的固定部件，各板20的上面形成成型面F。相邻板20间的重叠面上形成有相对应的凹槽以形成圆形的冷却通道23。
图4中依次重叠的5个板20中，布置在最外面的两个板20a、20e与分别相邻的板20b、20d只具有一个重叠面。其中最外面的板20a、20e只在一面形成有冷却通道23。其余的三个板20b、20c及20d在各自的两面形成有冷却通道23。出于对分组合件11间组装的方便及冷却通道23的密封的考虑，分组合件11的两侧面22上可以不形成冷却通道23。该侧面22是与另一分组合件接触的面。
图5中图示了分组合件11内部的冷却通道23。分组合件11固定在模具装置的基座(未图示)上，该基座上具有通道101、102以向分组合件11的冷却通道23提供冷却水。冷却水通过供给通道101被供给，沿着多个板20间的重叠面上形成的冷却通道23流动后，向排出通道102排出。多个板20间的重叠面上分别形成有冷却通道23的入口23a和出口23b。
图6中图示了另一实施例涉及的模具。参照图6，4个分组合件11a、11b、11c及11d可形成沿模具的长度方向L排成的第一分组合件的队列，三个分组合件12a、12b及12c可形成沿模具的宽度方向W排成的第二分组合件的队列。分组合件11的两侧的侧面上由于不形成冷却通道23，当分组合件只沿着其中一个方向排列时，分组合件11间的接触部位以规律性的形式被排列，可引起冷却性能的降低。
图7a中图示了实施例涉及的热冲压成形模具装置。如图7a所示，构成上部模具10a的分组合件1a、2a、3a、4a及5a间的面为第一重叠面X，即X12、X23、X34及X45。构成下部模具10b的分组合件1b、2b、3b、4b及5b间的面为第二重叠面Y，即Y12、Y23、Y34及Y45。当模具被组合成形时，第一重叠面X和第一重叠面Y被置于同一位置或者同一线上时，重叠面X、Y的附近相比于其他部位冷却性能下降。各分组合件的两侧面上由于没有形成冷却通道23，导致组合件间的重叠面附近的冷却性能不佳。在此，第一重叠面X和第二重叠面Y如果放置在同一线上，则所述重叠面X、Y附近的冷却性能将进一步恶化。
图7b中图示了另一实施例涉及的热冲压成形模具装置。如图7b所示，构成上部模具10a的分组合件1a、2a、3a、4a、5a及6a间的第一重叠面X与构成下部模具10b的分组合件1b、2b、3b、4b及5b间的第二重叠面Y不一致且错开布置。如图7a所例举的以每一定间隔规律性地冷却性能下降的部位，即由于所述重叠面X、Y引起的冷却性能下降的部位将不会出现。
图8中图示了另一实施例涉及的分组合件13。该分组合件13的一侧面上具有冷却通道23的入口23a，底面上具有出口23b。多个板20间的重叠面上形成有构成如前一实施例的冷却通道23的凹槽。冷却水通过第四板20d’、第三板20c’及第二板20b’并流动。例如冷却水经第五板20e’的入口23a流入，流过第四板20d’和第五板20e’间的重叠面上具有的冷却通道23，流向第三板20c’和第四板20d’间的重叠面上具有的冷却通道23。第二至第四板20b’、20c’及20d’上形成有贯通孔25(参照图9)以使各板的一面上形成的冷却通道23与另一面上形成的冷却通道23连接。
图9中图示了构成如图8所图示的分组合件13的多个板20。图9中图示的多个板20是用于说明图8的分组合件13的结构而图示的，图8和图9的多个板20不必一定相同。
参照图9，第一板20a'的前面21a上没有形成冷却通道，后面上形成有冷却通道(未图示)。第一板20a'的后面与第二板20b的前面21b重叠。第一板20a的后面上形成有冷却通道，所述冷却通道具有与第二板20b的前面21b上形成的冷却通道23相对应的形状。第二板20b'具有贯通孔26以使其前面21b上形成的冷却通道23中流动的冷却水可从第三板20c'侧供应。第三板20c'的后面与第二板20b'的后面重叠。第二板20b'的后面和第三板20c'的后面上形成有冷却通道23。第三板20c'上形成有贯通孔26以使冷却水可从第四板20d'侧供应。第三板20c'的前面21c与第四板20d'的前面21d重叠，所述前面21c、21d上形成有相互对应的冷却通道23。
根据图8和图9中图示的实施例，冷却水以之字形左右方向迂回的形式贯通各个板20并流动。例如，参照图8，沿着在第三板20c'和第四板20d'的重叠面上形成的冷却通道23由右向左流动的冷却水通过贯通孔26之后，沿着在第二板20b'和第三板20c'的重叠面上形成的冷却通道23流向右侧。然后，沿着在第二板20b'和第三板20c'的重叠面上形成的冷却通道23向右侧流动的冷却水重新通过右侧的贯通孔(图8中为图示)，沿着第一板20a'和第二板20b'间的重叠面上形成的冷却通道23向左侧流动，之后可通过出口23b排出。图8和图9中图示的实施例相比于图5的实施例，在需要冷却的位置可形成具有所需长度的冷却通道23，也可减轻用于供应冷却水的压力负荷。通过减轻压力负荷可减轻冷却通道23的密封和分组合件13的组装时对公差管理的负担。
参照图10，板30的成型面F具有窄幅且急速弯曲的突出部35。该情况下，为了使冷却通道33最大程度地与成型面F接近地形式形成，冷却通道33上可形成如35a所指的弯曲的部位。但是在这种多少急速弯曲的部位35a中由于冷却水的流动不顺畅，其周围不能充分地被冷却。附图标识34是插入有O-环的密封槽。作为参考，突出部35如图5中所指的部位25，可沿着分组合件11的长度方向形成。
参照图11和图12，具有如所述突出部35的不易冷却的部位时，可通过在分组合件的长度方向将多个板30的突出部35贯通，在分组合件的长度方向上形成第二冷却通道36。附图标记37是插入有密封O环的槽。第二冷却通道36布置在对应的分组合件的成型面F和第一冷却通道33之间。图12是对应图5中图示的分组合件11的俯视图。图12中，第一冷却通道33用虚线图示，第二冷却通道36用实线图示，
Figure GDA0002800943920000061
图示了分组合件的长度方向，w图示了分组合件的宽度方向。
第二冷却通道36上可供有化学冷媒。可实现在第二冷却通道36的入口处提供饱和液态(或者与其类似的状态)的冷媒，在出口处排出饱和气态(或者与其类似的状态)的冷媒。基于经过第二冷却通道36的冷媒的蒸发热焓或者余热，冷却成型面F。由此，第二冷却通道36整个区间的冷媒可维持相同的温度。如果冷媒能够维持相同的温度，则可实现成型面F的均匀冷却。
需要说明的是，以上虽对本发明的特定实施例进行了说明，但是在不超出以下特定的权利要求书记载的发明技术思想的范围内，可对本发明进行各种修改和变更。
【附图标识的说明】
10：模具 11、12、13：分组合件
20：板 23：冷却通道

Claims (3)

1.一种热冲压成形模具装置，该装置包括：
第一模具(10a)，具有第一成型面；以及
第二模具(10b)，具有对应于所述第一成型面的第二成型面；
所述第一模具(10a)和第二模具(10b)分别具有相互结合的多个分组合件(11,12,13)，
所述多个分组合件(11,12,13)由多个板竖起且依次面对面重叠地构成，相邻板(20)的重叠面上具有第一冷却通道(23)，所述第一冷却通道基于沿着成型面相互对应地形成的凹槽而形成，
至少一个分组合件(13)在分组合件(13)的一侧面上具有第一冷却通道(23)的入口(23a)并在分组合件(13)的底面上具有第一冷却通道(23)的出口(23b)，其中，具有入口(23a)和出口(23b)的分组合件(13)的第一冷却通道(23)在分组合件(13)的长度方向上延伸形成之字形，且该分组合件(13)的各个板中形成有贯通孔(26)，用以连接各个板上形成的第一冷却通道(23)；
在所述多个分组合件(11,12,13)中的至少一个上，具有贯通多个板且沿着分组合件(11,12,13)的长度方向形成的第二冷却通道(36)，所述第二冷却通道(36)布置在所述分组合件(11,12,13)的成型面和第一冷却通道(23)之间；
热冲压成形模具构造成使得：当所述第一模具(10a)和第二模具(10b)的组合成型时，构成所述第一模具(10a)的分组合件(11)间的第一重叠面(X)和构成所述第二模具(10b)的分组合件(11)间的第二重叠面(Y)之间相互错开。
2.如权利要求1所述的热冲压成形模具装置，其特征在于，
所述第一模具(10a)和第二模具(10b)中至少一个上具有由多个板(20)沿着模具(10)的长度方向排成的第一分组合件的队列和由多个板(20)沿着模具(10)的宽度方向排成的第二分组合件队列。
3.如权利要求1所述的热冲压成形模具装置，其特征在于，
热冲压成形模具装置构造成使得所述第二冷却通道(36)上可供有化学冷媒，化学冷媒在所述第二冷却通道(36)的整个区间上维持相同的温度。
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