CN110014109A - 具有内冷却功能的热锻模具上模及其冷却方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了具有内冷却功能的热锻模具上模及其冷却方法，该热锻模具上模包括模架系统，模架系统内竖向设置有打料机构，打料机构的下端设置有冲头组件，打料机构通过支撑垫块系统设置于模架系统中，打料机构带着冲头组件同步在模架系统中竖向移动，打料机构下降后，冲头热锻下模架上的热锻件，支撑垫块系统中设置有上模内冷系统，上模内冷系统与冲头组件同步升降。该方法为热锻模具合模状态时，上模内冷系统不工作，上模上移，上模内冷系统工作，在冲头组件四周形成流动冷却水环境，冷却冲头组件和支撑垫块系统以及打料机构。

Description

具有内冷却功能的热锻模具上模及其冷却方法

技术领域

本发明涉及一种具有内冷却功能的热锻模具上模及其冷却方法，属于热锻冷却技术领域。

背景技术

传统热锻时，模具需加热至200℃左右，模具润滑采用石墨悬浮液喷涂于模具表面，其蒸发后残余的石墨在高温下起到润滑介质的作用。这种润滑方式的弊端在于，会产生大量的石墨蒸汽，造成车间工作环境污染。大量水的热锻形式中，模具不需要加热，但需要及时的进行冷却，保持模具在生产过程中处于常温状态，依靠快速成形时模具表面残留的水瞬间汽化成水蒸气进行润滑，若冷却不及时，模具和锻件会出现粘接现象和顶出力量激增的现象，大大的降低了模具的寿命，有时甚至会造成产品无法成形，因此，需要下模内冷却、上模内冷却装置进行及时冷却。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明公开了一种具有内冷却功能的热锻模具上模及其冷却方法，其具体技术方案如下：

一种具有内冷却功能的热锻模具上模，包括模架系统，所述模架系统内竖向设置有打料机构，打料机构的下端设置有冲头组件，打料机构通过支撑垫块系统设置于模架系统中，打料机构带着冲头组件同步在模架系统中竖向移动，打料机构下降后，冲头热锻下模架上的热锻件，所述支撑垫块系统中设置有上模内冷系统，所述上模内冷系统与冲头组件同步升降，在冲头组件四周形成流动冷却水环境。

进一步的，所述模架系统包括水平设置的上垫板，所述上垫板的下表面紧贴固定有上模板，所述上模板开设有纵向截面呈“凸”字形状的腔体，该腔体中设置有形状与其适配的上T型垫块，所述上T型垫块的中心和上垫板开设有竖向贯通的打料孔，

所述上模板中心的腔体下方设置有上模圈，所述上模圈的四周内嵌固定设置于上模板下表面，所述上模圈的中心上下贯通中空，所述支撑垫块系统设置于上模圈中，并形成与打料孔贯通且同轴的通道。

进一步的，所述打料机构包括设置在打料孔中的打料杆，所述打料杆的下端设置打料垫块和卸料杆，打料垫块位于打料杆和卸料杆之间，所述打料杆、打料垫块和卸料杆同轴固定设置。

进一步的，所述冲头组件包括冲头和同轴套设固定在冲头外部的冲头套，所述冲头套包括红套冷配的冲头套内层和冲头套外层，冲头套开设有从其与冲头接触一面延伸到冲头套外部的气孔。

进一步的，所述支撑垫块系统包括从上到下依次设置在上模圈内部的冲头一号垫块、接入垫块和冲头二号垫块，所述冲头一号垫块、接入垫块和冲头二号垫块轴向中心均开设有通孔，该通孔与打料孔同轴贯通，打料垫块和卸料杆均贯穿于该通孔中；

所述打料垫块位于打料杆下方，且打料垫块的直径小于打料杆的直径，形成水平台肩，所述卸料杆顶部的直径与打料垫块的直径相同，卸料杆顶部下方直径缩小，形成限位阻挡台肩。

进一步的，所述上模内冷系统包括上顶杆、弹簧和入水接头，

所述上顶杆内轴向设置有通水腔，所述通水腔的顶部为盲端，下部为开口端，上顶杆在其靠近通水腔上部的侧壁径向开设有穿过侧壁的水平进水槽，所述水平进水槽与通水腔贯通；

所述上顶杆轴向穿过接入垫块和冲头二号垫块，上顶杆的顶部位于冲头一号垫块内的通孔中，所述上顶杆的上方设置有弹簧，所述弹簧与打料机构之间设置有弹簧垫块，弹簧垫块的顶部外周与上T型垫块固定，下端与接入垫块固定，所述弹簧垫块套设在打料机构外部，

所述上顶杆的下端抵压着冲头，所述冲头轴向开设有冷却水通道，冷却水通道的下端水平延伸到冲头外，所述上顶杆的通水腔与冲头的冷却水通道在竖直方向贯通对接，

所述入水接头设置于接入垫块中，接入垫块开设有连接入水接头和水平进水槽的进水通道。

进一步的，所述接入垫块包括红套冷配的接入垫块内层和接入垫块外层，所述上顶杆有两根，位于卸料杆两侧，均轴向穿过接入垫块内层，接入垫块内层轴向开设有上顶杆移动通道，上顶杆能够在上顶杆移动通道上下移动，所述接入垫块外层与接入垫块内层对接面开设有围绕其一圈的凹槽环，所述接入垫块内层水平开设有连通上顶杆移动通道和凹槽环的引水孔，所述进水通道连通到凹槽环，所述入水接头设置在进水通道中。

一种热锻模具上模的冷却方法，该热锻模具上模为上述的热锻模具上模，具体包括以下操作步骤：

步骤1：合模热锻：压力机滑块下降到下死点，冲头热锻下模上的热锻件，冲头受到热锻件阻止其下降的阻力，冲头和上顶杆的下移行程小于支撑垫块系统和冲头套的下移行程，接入垫块上的进水通道位于上顶杆的水平进水槽的下方，进水通道被堵死，此时，上模内冷系统不工作；

步骤2：上模抬起：热锻完成后，上模向上抬起，抬起初始，冲头和下模上的热锻件存在黏连现象，冲头受到黏连力的影响，上模上升的过程中，冲头仍处于热锻时的水平高度，或者冲头上移的速度小于上模上升的速度，此时，上模架上升，冲头套也同步上升，但是，冲头位置没变，或者上升的距离小于接入垫块的上升距离，最终达到进水通道与上顶杆的水平进水槽水平对齐，上模内冷系统的水通过入水接头进入上顶杆内的通水腔，并向下流动到冲头的冷却水通道，从冲头内的冷却水通道的下端喷出；

步骤3：开模：上模继续抬起，热锻件最终与冲头分离，上模继续抬起直到开模完成，冲头均处于下垂放松状态，上顶杆的水平进水槽始终与接入垫块的进水通道水平对齐，上模内冷系统处于工作状态；

步骤4：更换毛坯：当压力机向上移动到上死点，由机械手移走下模上的热锻件，并再次在下模工位上摆放上毛坯；

步骤5：上模下降：压力机上模下降，当冲头接触到毛坯，冲头和上顶杆的下降速度小于上模的其他构件，接入垫块的进水通道移动到上顶杆的水平进水槽的下方，接入垫块的进水通道被堵死，上模内冷系统不工作，直到合模完成。

本发明的有益效果是：

本发明的上模内冷系统，利用弹簧的弹性性能和冲头自重，巧妙地实现了开始冷却和停止冷却的切换，保证了冲头盲孔向内侧壁的温度维持在常温，同时保证了冲头可凸出足够的高度，使外部的冷却系统可作用在冲头的盲孔向外侧壁，解决了大量水的热锻形式形成复杂曲面时，上模成形部分凹陷形状无法冷却的问题，实现了上模成形部分的充分冷却，提高了模具寿命，提高了大量水热锻成形的工艺性。

附图说明

图1是本发明的上模内冷系统工作时的状态示意图，

图2是图1去除上垫板后的放大图，

图3是本发明的上模内冷系统不工作时的状态示意图，

图4是图3去除打料机构后的示意图，

图5是图4中去除上垫板的状态示意图，

图6是本发明与下模配合工作时的合模状态示意图，

图7是本发明与下模配合工作时的上模微抬的状态示意图，

图8是图7继续抬起后的状态示意图，

图9是图8继续抬起后的状态示意图，

图10是本发明与下模配合工作时的开模状态示意图，

图11是图10更换上新的热锻件后的的状态示意图，

图12是图11上模下降后的状态示意图，

图13是图11上模移动到合模的状态示意图，

附图标记列表：1—上模板，2—上垫板，3—打料杆，4—上T型垫块，5—冲头一号垫块，6—上模圈，7—打料垫块，8—冲头二号垫块，9—卸料杆，10—冲头，11—冲头套内层，12—冲头套外层，13—冲头套，14—接入垫块内层，15—接入垫块外层，16—接入垫块，17—入水接头，18—上顶杆，19—弹簧，20—弹簧垫板，21—滑板架，22—气孔，23—卸料孔，24—引水孔，25—凹槽环，26—通水腔，27—水平进水槽，28—打料垫块孔，29—打料孔，30—销钉，31—冷却水通道，32—进水通道。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

图1是本发明上模的上模内冷系统工作时的状态示意图，图2是图1去除上垫板后的放大图，结合这两幅附图可见，本发明的上模内设置有模架系统、打料机构、冲头组件、冲头支撑垫块系统和冲头内冷系统。模架系统包括水平设置的上垫板2，上垫板2的下表面紧贴固定有上模板1，上模板1和上垫板2通过圆周若干个销钉30固定连接。上模板1开设有纵向截面呈“凸”字形状的腔体，该腔体中设置有形状与其适配的上T型垫块4，上T型垫块4的中心和上垫板2开设有竖向贯通的打料孔29，上模板1中心的腔体下方设置有上模圈6，上模圈6的四周内嵌固定设置于上模板1下表面，所述上模圈6的中心上下贯通中空，冲头10支撑垫块系统设置于上模圈6中，并形成与打料孔29贯通且同轴的通道。

打料机构包括设置在打料孔29中的打料杆3，打料杆3的下端设置打料垫块7和卸料杆9，打料垫块7位于打料杆3和卸料杆9之间，打料杆3、打料垫块7和卸料杆9同轴固定设置。打料垫块7位于接入垫块16中心的打料垫块孔28中，卸料杆9位于打料垫块7中心的卸料孔23中。

冲头组件包括冲头10和同轴套设固定在冲头10外部的冲头套13，冲头套13包括红套冷配的冲头套内层11和冲头套外层12，冲头套13开设有从其与冲头10接触一面延伸到冲头套13外部的气孔22。

支撑垫块系统包括从上到下依次设置在上模圈6内部的冲头10一号垫块5、接入垫块16和冲头10二号垫块8，所述冲头10一号垫块5、接入垫块16和冲头10二号垫块8轴向中心均开设有通孔，该通孔与打料孔29同轴贯通，打料垫块7和卸料杆9均贯穿于该通孔中。打料垫块7位于打料杆3下方，且打料垫块7的直径小于打料杆3的直径，形成水平台肩，所述卸料杆9顶部的直径与打料垫块7的直径相同，卸料杆9顶部下方直径缩小，形成限位阻挡台肩。

上模内冷系统包括上顶杆18、弹簧19和冲头入水接头17，上顶杆18内轴向设置有通水腔26，通水腔26的顶部为盲端，下部为开口端，上顶杆18在其靠近通水腔26上部的侧壁径向开设有穿过侧壁的水平进水槽27，水平进水槽27与通水腔26贯通。上顶杆18轴向穿过接入垫块16和冲头10二号垫块8，上顶杆18的顶部位于冲头10一号垫块5内的通孔中，上顶杆18的上方设置有弹簧19，弹簧19与打料机构之间设置有弹簧垫块，弹簧垫块的顶部外周与上T型垫块4固定，下端与接入垫块16固定，弹簧垫块套设在打料机构外部。上顶杆的上方设置有弹簧垫板20，弹簧垫板20包括圆形垫板和垂直设置于圆形垫板中间向上延伸的中间杆，中间杆插入到弹簧19的轴向中心中，用于固定弹簧19，以及引导弹簧的伸缩移动。上顶杆18的下端抵压着冲头10，所述冲头10轴向开设有冷却水通道31，冷却水通道31的下端水平延伸到冲头10外，所述上顶杆18的通水腔26与冲头10的冷却水通道31在竖直方向贯通对接。冲头入水接头17设置于接入垫块16中，接入垫块16开设有连接冲头入水接头17和水平进水槽27的进水通道32。接入垫块16包括红套冷配的接入垫块内层14和接入垫块外层15，上顶杆18有两根，位于卸料杆9两侧，均轴向穿过接入垫块内层14，接入垫块内层14轴向开设有上顶杆18移动通道，上顶杆18能够在上顶杆18移动通道上下移动，接入垫块外层15与接入垫块内层14对接面开设有围绕其一圈的凹槽环25，接入垫块内层14水平开设有连通顶杆移动通道和凹槽环25的引水孔24，进水通道32连通到凹槽环25，冲头入水接头17设置在进水通道32中。

图3是本发明的冲头10内冷系统不工作时的状态示意图，图4是图3去除打料机构后的示意图，图5是图4中去除上垫板2的状态示意图，结合这三幅附图可见，当冲头10内冷系统处于不工作状态时，引水孔24与水平进水槽27错开，水平进水槽27被堵住。

打料机构、冲头组件和支撑垫块系统在模架系统中处于偏心位置，穿过气孔的水通过偏心处的空隙流淌出去。

结合附图6-11，阐述本发明在实际生产中的应用过程结合下模，热锻模具的内冷却方法，其具体包括以下步骤：

步骤一：合模状态：结合图6，凹模中摆放有热锻件，压力机滑块下降到下死点，冲头热锻下模上的热锻件，冲头受到热锻件阻止其下降的阻力，冲头和上顶杆的下移行程小于冲头支撑垫块系统和冲头套的下移行程，接入垫块上的进水通道位于上顶杆的水平进水槽的下方，进水通道被堵死，此时，凹模进水接头接通进水系统，朝向进水接头输送水，水经由进水通道流到扩大腔，水填充满扩大腔，并从内喷水推杆的进水口进入到内喷水腔，水位在内喷水腔内上升到下顶杆的顶部，从下顶杆的喷水孔中喷出，水充满下顶杆的外部四周，并从下一号垫块的侧孔中流出；

步骤二：上模微抬：结合图7，热锻完成后，上模向上微抬，冲头和下模上的热锻件存在黏连现象，冲头受到黏连力的影响，上模上升的过程中，冲头仍处于热锻时的水平高度，或者冲头上移的速度小于上模上升的速度，此时，上模架上升，冲头套也同步上升，但是，冲头位置没变，或者上升的距离小于接入垫块的上升距离，最终达到进水通道与上顶杆的水平进水槽水平对齐，上模内冷系统的水通过冲头入水接头进入上顶杆内的通水腔，并向下流动到冲头的冷却水通道，从冲头内的冷却水通道的下端喷出，凹模内冷系统的位置与步骤一中一致；

步骤三：上模抬起：结合图8，接着步骤二，压力机滑块继续上移，上模继续上升，上顶杆继续上移，冲头扔黏连热锻件，上模内冷系统与步骤二一致，此时，内喷水推杆、调节块和下顶杆同步向上移动，调节块挡住下一号垫块的侧孔，凹模进水接头仍然一直朝向凹模内冷系统中输送水，水从下顶杆的喷水孔中喷出后，从下一号垫块和下二号垫块之间的气孔中流出；

步骤四：上模继续抬起：结合图9，接着步骤三，压力机滑块继续提升，冲头与热锻件分离，卸料杆继续压住热锻件，上模内冷系统与步骤二一致，下顶杆继续向上顶出，凹模内冷系统中的水从下顶杆的喷水孔中喷出，溢流到凹模腔中，达到凹模腔表面冷却，由下二号垫块与下一号垫块之间的气孔排出；

步骤五：开模：结合图10，压力机滑块达到上死点，热锻件由机械手运走，凹模内冷系统喷出的水直接充满凹模腔，上模内冷系统与步骤二一致；

步骤六：摆放毛坯热锻件：结合图11，由机械手搬运毛坯热锻件至凹模中，压力机滑块下移，上顶杆的水平进水槽上移，被接入垫块堵死，上模内冷系统停止工作，毛坯热锻件将凹模腔中的水挤出，下顶杆下移，凹模内冷系统处于工作状态，调节块下方的水从下一号垫块的侧孔中排出；

步骤七：上模继续下降：结合图12，上模继续下降，毛坯热锻件压着下顶杆和调节块继续下移，凹模内冷系统处于工作状态，调节块挡住下一号垫块的侧孔，调节块下方的水从下一号垫块和下T型垫块之间的气孔排出；

步骤八：再次合模：结合图13，压力机滑块到达下死点，毛坯热锻件成形结束，凹模内冷系统和上模内冷系统与步骤一一致。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.具有内冷却功能的热锻模具上模，包括模架系统，所述模架系统内竖向设置有打料机构，打料机构的下端设置有冲头组件，打料机构通过支撑垫块系统设置于模架系统中，打料机构带着冲头组件同步在模架系统中竖向移动，打料机构下降后，冲头热锻下模架上的热锻件，其特征在于，所述支撑垫块系统中设置有上模内冷系统，所述上模内冷系统与冲头组件同步升降，在冲头组件四周形成流动冷却水环境。

2.根据权利要求1所述的具有内冷却功能的热锻模具上模，其特征在于所述模架系统包括水平设置的上垫板，所述上垫板的下表面紧贴固定有上模板，所述上模板开设有纵向截面呈“凸”字形状的腔体，该腔体中设置有形状与其适配的上T型垫块，所述上T型垫块的中心和上垫板开设有竖向贯通的打料孔，

所述上模板中心的腔体下方设置有上模圈，所述上模圈的四周内嵌固定设置于上模板下表面，所述上模圈的中心上下贯通中空，所述支撑垫块系统设置于上模圈中，并形成与打料孔贯通且同轴的通道。

3.根据权利要求2所述的具有内冷却功能的热锻模具上模，其特征在于，所述打料机构包括设置在打料孔中的打料杆，所述打料杆的下端设置打料垫块和卸料杆，打料垫块位于打料杆和卸料杆之间，所述打料杆、打料垫块和卸料杆同轴固定设置。

4.根据权利要求3所述的具有内冷却功能的热锻模具上模，其特征在于所述冲头组件包括冲头和同轴套设固定在冲头外部的冲头套，所述冲头套包括红套冷配的冲头套内层和冲头套外层，冲头套开设有从其与冲头接触一面延伸到冲头套外部的气孔。

5.根据权利要求4所述的具有内冷却功能的热锻模具上模，其特征在于所述支撑垫块系统包括从上到下依次设置在上模圈内部的冲头一号垫块、接入垫块和冲头二号垫块，所述冲头一号垫块、接入垫块和冲头二号垫块轴向中心均开设有通孔，该通孔与打料孔同轴贯通，打料垫块和卸料杆均贯穿于该通孔中；

所述打料垫块位于打料杆下方，且打料垫块的直径小于打料杆的直径，形成水平台肩，所述卸料杆顶部的直径与打料垫块的直径相同，卸料杆顶部下方直径缩小，形成限位阻挡台肩。

6.根据权利要求5所述的具有内冷却功能的热锻模具上模，其特征在于所述上模内冷系统包括上顶杆、弹簧和入水接头，

所述上顶杆内轴向设置有通水腔，所述通水腔的顶部为盲端，下部为开口端，上顶杆在其靠近通水腔上部的侧壁径向开设有穿过侧壁的水平进水槽，所述水平进水槽与通水腔贯通；

所述上顶杆轴向穿过接入垫块和冲头二号垫块，上顶杆的顶部位于冲头一号垫块内的通孔中，所述上顶杆的上方设置有弹簧，所述弹簧与打料机构之间设置有弹簧垫块，弹簧垫块的顶部外周与上T型垫块固定，下端与接入垫块固定，所述弹簧垫块套设在打料机构外部，

所述上顶杆的下端抵压着冲头，所述冲头轴向开设有冷却水通道，冷却水通道的下端水平延伸到冲头外，所述上顶杆的通水腔与冲头的冷却水通道在竖直方向贯通对接，

所述入水接头设置于接入垫块中，接入垫块开设有连接入水接头和水平进水槽的进水通道。

7.根据权利要求6所述的具有内冷却功能的热锻模具上模，其特征在于所述接入垫块包括红套冷配的接入垫块内层和接入垫块外层，所述上顶杆有两根，位于卸料杆两侧，均轴向穿过接入垫块内层，接入垫块内层轴向开设有上顶杆移动通道，上顶杆能够在上顶杆移动通道上下移动，所述接入垫块外层与接入垫块内层对接面开设有围绕其一圈的凹槽环，所述接入垫块内层水平开设有连通上顶杆移动通道和凹槽环的引水孔，所述进水通道连通到凹槽环，所述入水接头设置在进水通道中。

8.热锻模具上模的冷却方法，其特征在于，该热锻模具上模为上述任一权利要求所述的热锻模具上模，具体包括以下操作步骤：

步骤1：合模热锻：压力机滑块下降到下死点，冲头热锻下模上的热锻件，冲头受到热锻件阻止其下降的阻力，冲头和上顶杆的下移行程小于支撑垫块系统和冲头套的下移行程，接入垫块上的进水通道位于上顶杆的水平进水槽的下方，进水通道被堵死，此时，上模内冷系统不工作；

步骤2：上模抬起：热锻完成后，上模向上抬起，抬起初始，冲头和下模上的热锻件存在黏连现象，冲头受到黏连力的影响，上模上升的过程中，冲头仍处于热锻时的水平高度，或者冲头上移的速度小于上模上升的速度，此时，上模架上升，冲头套也同步上升，但是，冲头位置没变，或者上升的距离小于接入垫块的上升距离，最终达到进水通道与上顶杆的水平进水槽水平对齐，上模内冷系统的水通过入水接头进入上顶杆内的通水腔，并向下流动到冲头的冷却水通道，从冲头内的冷却水通道的下端喷出；

步骤3：开模：上模继续抬起，热锻件最终与冲头分离，上模继续抬起直到开模完成，冲头均处于下垂放松状态，上顶杆的水平进水槽始终与接入垫块的进水通道水平对齐，上模内冷系统处于工作状态；

步骤4：更换毛坯：当压力机向上移动到上死点，由机械手移走下模上的热锻件，并再次在下模工位上摆放上毛坯；

步骤5：上模下降：压力机上模下降，当冲头接触到毛坯，冲头和上顶杆的下降速度小于上模的其他构件，接入垫块的进水通道移动到上顶杆的水平进水槽的下方，接入垫块的进水通道被堵死，上模内冷系统不工作，直到合模完成。