CN110014110A - 多方位冷却的热锻模架系统及其冷却方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了多方位冷却的热锻模架系统及其冷却方法，该模架系统包括上模和下模，上模通过导柱和导套实现在下模上方垂直升降定位，上模设置有若干个上模腔，下模设置有若干个下模座；上模腔外侧均设置有上模内冷系统对外接口，上模腔的旁边均设置有侧喷冷却机构接口，可根据锻件的冷却需求自由配备冷却系统形式；下模座内设置有下模内冷系统，下模座四周还设置有软管水冷系统；上模还设置有随动冷却机构。该冷却方法为热锻模架在合模和开模的过程中，上模内冷系统、侧喷冷却机构和随动冷却机构同时对上模进行冷却，下模内冷系统和软管水冷系统同时对下模进行冷却，达到多方位冷却，值得提倡和普及，大大提高了冷却的效果。

Description

多方位冷却的热锻模架系统及其冷却方法

技术领域

本发明涉及一种多方位冷却的热锻模架系统及其冷却方法，属于热锻模具技术领域。

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，以及配合外部喷淋，进行多方位冷却，确保热锻模架和热锻件能及时冷却。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明公开了一种多方位冷却的热锻模架系统及其冷却方法，其具体技术方案如下：

一种多方位冷却的热锻模架系统，包括上模和下模，所述上模通过导柱和导套实现在下模上方垂直升降定位，所述上模设置有若干个上模腔，下模设置有若干个下模座，上模腔和下模座依次对应，形成对应数量的热锻工位；

每个所述上模腔外侧均设置有上模内冷系统对外接口，上模腔朝向下模座一端设置有冲头，当成形工位按需设置了上模内冷却系统时，所述上模内冷系统在冲头内形成流动的冷却水环境并向重点冷却区域泳水，冷却冲头热成形区域；

每个所述上模腔的旁边均设置有侧喷冷却机构接口，当成形工位按需设置了上模侧喷冷却机构时，冲头插入下模座之前，所述侧喷冷却机构能够跟随冲头同步升降，朝向冲头水平喷射冷却液；

所述下模座内设置有下模内冷系统，下模内冷系统在下模座内形成流动的冷却水环境，冷却下模架的中心；

所述下模座四周还设置有软管水冷系统，所述软管水冷系统朝向下模座输送冷却水，使其处于流动的水环境中；

所述上模还设置有随动冷却机构，所述随动冷却机构与上模同步变化角度，始终朝向冲头喷射冷却液。

进一步的，所述上模包括模架系统，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，打料机构通过冲头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；

所述下模包括下模架、凹模支撑垫块机构、凹模、和凹模固定机构，所述凹模固定机构包围在凹模四周，凹模支撑垫块机构设置在凹模与下模架之间。

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，所述冲头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；

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；

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Ⅰ；

所述冲头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；

所述上模内冷系统包括上顶杆、弹簧和冲头入水接头，

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，

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

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，所述冲头入水接头设置在进水通道中。

进一步的，所述下模架包括下垫板和下模板，所述下模板固定于下垫板上，下垫板和下模板开设有同轴的通孔，该通孔中设置有下T型垫块，所述下T型垫块竖直开设有推杆通孔；

所述凹模支撑垫块机构包括设置在下T型垫块上的下一号垫块和下二号垫块，所述下二号垫块位于下一号垫块的上方，所述下一号垫块和下二号垫块开设有同轴的通孔，所述下一号垫块的通孔内设置有紧贴着下T型垫块的调节块；

所述凹模包括红套冷配的凹模内层和凹模外层，凹模位于下二号垫块上，

所述凹模固定机构包括凹模紧固圈、下模膛和下模座，所述凹模紧固圈和下模膛均套设在凹模四周，下模膛的上部四周内侧设置与凹陷槽，所述凹模紧固圈部分凹陷在凹陷槽中，下模座设置在下模膛的下方，下模座包围在凹模、下二号垫块和下一号垫块四周；

所述下模内冷系统包括内喷水推杆和下顶杆，所述内喷水推杆贯穿于下T型垫块的通孔中，所述内喷水推杆内轴向开设有内喷水腔，内喷水腔下端为盲端，上端为敞口端，内喷水腔的侧壁开设有进水口，进水口与内喷水腔贯通，

所述下T型垫块的通孔的中部朝向四周扩大的扩大腔，扩大腔的直径大于通孔的直径，进水口位于扩大腔中，

所述下模板内水平设置有内喷水道块，内喷水道块的中心开设有进水通道，进水通道一端为敞口端，一端为盲端，盲端一侧侧壁开有进水孔，进水孔中安装有凹模进水接头，所该敞口端对着下T型垫块，下T型垫块开设有连通进水通道和扩大腔的引水通道；

所述下顶杆的中心开设有喷腔，喷腔的下端为敞口端，上端为盲端，该敞口端的四周设置有与调节块对接的法兰，调节块的中心开设有连通喷腔和内喷水腔的中心孔，下顶杆的顶部位于下二号垫块的中心通孔中，下顶杆的上部侧壁开设有若干个喷水孔，

所述下二号垫块的中心通孔直径小于下一号垫块的中心通孔直径；

所述下一号垫块和下二号垫块之间、下一号垫块和下T型垫块之间均设置有气孔Ⅱ，

所述下一号垫块的侧壁开设有延伸到外部的侧孔。

进一步的，所述打料机构、冲头组件和支撑垫块系统在模架系统中处于偏心位置，

所述凹模、凹模支撑垫块机构在凹模固定机构中处于偏心位置。

进一步的，所述侧喷冷却机构包括固定套和喷头模组，所述喷头模组与固定套同轴设置，固定套与上模模板固定，喷头模组能够在固定套中轴向移动；

所述固定套为轴向中空体结构，固定套的底部内壁设置有朝向其中心水平延伸的限位台，所述固定套的侧壁开设有导流口，所述喷头模组的轴向中心开设有喷腔，所述喷腔的上端为敞口端，下端为盲端，所述喷头模组靠近底部的一侧侧壁设置有若干个喷嘴，喷头模组靠近上部的外壁设置有朝向四周增厚的增厚壁台，当喷头模组向下移动至最大行程时，所述增厚壁台抵压着限位台，阻止喷头模组从固定套中脱落，此时，导流口与水平导流腔水平对齐；

所述喷头模组的上方设置有导流块，所述导流块的轴向中心开设有垂直导流腔，所述垂直导流腔的顶部为盲端，不延伸到导流块的顶部，所述垂直导流腔与喷腔同轴贯通，所述导流块还开设有水平导流腔，垂直导流腔与水平导流腔垂直交叉贯通；

所述导流块的上方设置有弹簧，所述弹簧上端抵压着上模模板，下端抵压着导流块；

所述喷头模组下方设置有防护套，所述防护套呈圆柱体形状，所述防护套的轴向中心设置有螺塞孔，通过螺栓穿过螺塞孔并拧紧在喷头模组下端，将防护套固定；

所述固定套的顶部四周设置有法兰，所述法兰开设有若干个通孔，通过螺钉穿过通孔，并螺纹拧紧在上垫板内，将固定套固定在上垫板下方。

进一步的，所述随动冷却机构选用单边机械臂的随动冷却结构，所述单边机械臂的随动冷却结构包括溃缩顶杆、连杆支架、滑槽连杆、快速替换喷头模块、水管和刚性限位套；

所述连杆支架安装在上模板的下表面，刚性限位套安装在下模中，当上模和下模合模时，溃缩顶杆向下移动后能够插入到刚性限位套中；

所述连杆支架和水管通过若干个滑槽连杆连接，水管固定连接快速替换喷头模块，快速替换喷头模块与水管相贯通，滑槽连杆与溃缩顶杆滑动连接，当上模和下模合模过程中，连杆支架向下移动，带动滑槽连杆的顶部向下移动，滑槽连杆在溃缩顶杆上滑动，滑槽连杆的底部将水管向上举起，同时带动快速替换喷头模块一起向上举起；

所述滑槽连杆上部与所述连杆支架转动连接，所述滑槽连杆下部与所述水管固定连接，所述水管上设有进水口，用于连接进水管；

所述溃缩顶杆上部连接有顶杆滑块，所述顶杆滑块上部连接有溃缩弹簧；

所述滑槽连杆为扁平状结构，滑槽连杆开设有滑槽，每个溃缩顶杆均设置有滑托，所述滑托穿过滑槽，且能够在滑槽中移动。

进一步的，所述随动冷却机构选用双边机械臂的随动冷却结构，所述双边机械臂的随动冷却结构包括模架连接底座、主连杆、随动气缸和喷头模块，所述模架连接底座安装在上模板的下表面，所述模架连接底座的下表面设置有若干个连接接头，每个连接接头均连接一根主连杆，所有主连杆的下端均连接到喷头模块，

所述随动气缸的上端与上垫板固定，下端与主连杆靠近下端位置连接，随动气缸伸缩拉动主连杆围绕连接接头旋转，主连杆带动喷头模块移动；

所述随动气缸和主连杆位于上模的中心轴的两侧，与上模形成三角形结构，当上模和下模分开时，喷头模块向上喷冷却液，当上模和下模合模过程中，随动气缸收缩，拉动主连杆向上移动，主连杆带着喷头模块向上移动，喷头模块始终朝向上模的热量集中区域喷冷却液，合模完成时，随动气缸收缩到最短行程；

所述喷头模块包括主进水管和设置在主进水管一侧的若干个喷头，所述喷头朝向上喷冷却液，所述主进水管的两端为盲端，主进水管还设置有两个进水口，进水口中设置有接头；

当上模架和下模架完全分离时，随动气缸伸长到其最大行程，此时，所述主连杆的下端向上旋转弯曲到水平状态，主连杆的下端设置有“C”字形的卡接口，主进水管上设置有卡接槽，所述卡接口卡接在主进水管上的卡接槽中，实现主连杆与主进水管固定连接。

进一步的，所述软管水冷系统包括包括两路进水系统，两路进水系统分别从热锻工位的两侧经过，每路进水系统在每个热锻工位上设置两个喷水软管，喷水软管朝向下模腔中喷冷却水。

进一步的，上述热锻模架系统的多方位冷却方法，具体包括如下冷却步骤：

步骤一：合模状态：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，此时，上模内冷系统、下模内冷系统、侧喷冷却机构、软管水冷系统和随动冷却机构的状态分别为：

上模内冷系统：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，

下模内冷系统：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，

侧喷冷却机构：导流口对着增厚壁台，被堵住，无法朝向喷腔供应冷却液，侧喷冷却机构处于不喷冷却液状态，

软管水冷系统：喷水软管始终朝着下模腔喷冷却水，

随动冷却机构：当随动冷却机构选用单边机械臂的随动冷却结构，此时，滑槽连杆向上移动达到上死点，溃缩顶杆向下移动达到下死点，插在刚性限位套中，快速替换喷头模块朝向合模位置喷冷却水，

当随动冷却机构选用双边机械臂的随动冷却结构，此时，随动气缸收缩到最小行程，主连杆的下端向上移动到上死点，喷头被朝向合模位置喷冷却水；

步骤二：上模微抬：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，上模内冷系统、下模内冷系统、侧喷冷却机构、软管水冷系统和随动冷却机构的状态分别为：

上模内冷系统：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，

下模内冷系统：下模内冷系统的位置与步骤一中一致，

侧喷冷却机构：冲头和固定套跟随上模模板同步向上移动，喷头模组在弹簧的张力作用下，仍然抵触着下模模板，当移动到冲头的下端超出下模模板时，导流口与水平导流腔对齐，冷却液供应系统朝向喷腔中供应冷却液，且处于设定的压强，冷却液从喷嘴中喷出，直接喷射到冲头上，

软管水冷系统：与步骤一中一致，

随动冷却机构：当随动冷却机构选用单边机械臂的随动冷却结构，此时，溃缩顶杆向上移动，从刚性限位套中移出，滑槽连杆的下端向下移动，维持着快速替换喷头模块朝向冲头位置喷冷却水，

当随动冷却机构选用双边机械臂的随动冷却结构，此时，随动气缸伸长，主连杆的下端向下移动，带着喷头同步移动，喷头被朝向冲头位置喷冷却水；

步骤三：上模抬起：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，此时，上模内冷系统、下模内冷系统、侧喷冷却机构、软管水冷系统和随动冷却机构的状态分别为：

上模内冷系统：与步骤二一致，

下模内冷系统：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下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Ⅱ中流出，

侧喷冷却机构：导流口与水平导流腔对齐，冷却液从喷嘴中喷出，直接喷射到冲头上，

软管水冷系统：与步骤一中一致，

随动冷却机构：当随动冷却机构选用单边机械臂的随动冷却结构，此时，溃缩顶杆继续向上移动，滑槽连杆的下端继续向下移动，维持着快速替换喷头模块朝向冲头位置喷冷却水，

当随动冷却机构选用双边机械臂的随动冷却结构，此时，随动气缸继续伸长，主连杆的下端继续向下移动，带着喷头同步移动，喷头被朝向冲头位置喷冷却水；

步骤四：上模继续抬起：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，此时，上模内冷系统、下模内冷系统、侧喷冷却机构、软管水冷系统和随动冷却机构的状态分别为：

上模内冷系统：与步骤二一致，

下模内冷系统：下顶杆继续向上顶出，下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Ⅱ排出，

侧喷冷却机构：与步骤三一致，

软管水冷系统：与步骤一中一致，

随动冷却机构：随动冷却机构的运动走向与步骤三相同；

步骤五：开模：压力机滑块达到上死点，热锻件由机械手运走，此时，上模内冷系统、下模内冷系统、侧喷冷却机构、软管水冷系统和随动冷却机构的状态分别为：

上模内冷系统：与步骤二一致，

下模内冷系统：下模内冷系统喷出的水直接充满凹模腔，

侧喷冷却机构：与步骤三一致，

软管水冷系统：与步骤一中一致，

随动冷却机构：当随动冷却机构选用单边机械臂的随动冷却结构，此时，溃缩顶杆继续向上移动到上死点，滑槽连杆的下端向下移动到下死点，快速替换喷头模块朝向冲头位置喷冷却水，

当随动冷却机构选用双边机械臂的随动冷却结构，此时，随动气缸伸长到最大行程，主连杆的下端向下移动，带着喷头同步移动到下死点，喷头被朝向冲头位置喷冷却水；

步骤六：摆放毛坯热锻件：由机械手搬运毛坯热锻件至凹模中，压力机滑块下移，此时，上模内冷系统、下模内冷系统、侧喷冷却机构、软管水冷系统和随动冷却机构的状态分别为：

上模内冷系统：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，

下模内冷系统：毛坯热锻件将凹模腔中的水挤出，下顶杆下移，下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，

侧喷冷却机构：与步骤三一致，

软管水冷系统：与步骤一中一致，

随动冷却机构：与步骤五中一致；

步骤七：上模继续下降：此时，上模内冷系统、下模内冷系统、侧喷冷却机构、软管水冷系统和随动冷却机构的状态分别为：

上模内冷系统：上模内冷系统停止工作，

下模内冷系统：毛坯热锻件压着下顶杆和调节块继续下移，下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Ⅱ排出，

侧喷冷却机构：与步骤三一致，

软管水冷系统：与步骤一中一致，

随动冷却机构：当随动冷却机构选用单边机械臂的随动冷却结构，此时，溃缩顶杆向下移动，滑槽连杆的下端向上移动，快速替换喷头模块朝向冲头位置喷冷却水，

当随动冷却机构选用双边机械臂的随动冷却结构，此时，随动气缸开始收缩，主连杆的下端开始向上移动，带着喷头同步移动，喷头被朝向冲头位置喷冷却水；

步骤八：再次合模：压力机滑块到达下死点，毛坯热锻件成形结束，上模内冷系统、下模内冷系统、侧喷冷却机构、软管水冷系统和随动冷却机构的状态均与步骤一一致。

本发明的有益效果是：

本发明结合了外部冷却和内部冷却，使得热锻模具能够从多角度、全方位冷却，冷却效果稳定。优化了大量水热锻成形的工艺性，提高了大量水热锻模具的使用寿命，降低了大量水热锻的生产成本。

附图说明

图1是本发明的结构示意图，

图2是图1中的A-A向截面视图，

图3是图1中的B-B向截面视图，

图4是图1的C向视图，

附图1-4中的标记列表：1—导套，2—导柱，3—上垫板，4—上模板，5—上模腔，6—随动冷却机构，7—软管水冷系统，8—下模腔，9—下模座，10—下垫板，11—下模板，12—内喷水推杆。

图5是本发明的一个热锻工位的纵向截面图，

图6是本发明中的上模内冷系统结构示意图，

图7是图1去除上垫板后的放大图，

图8是本发明上模内冷系统不工作时的状态示意图，

图9是图3去除打料机构后的示意图，

图10是图4中去除上垫板的状态示意图，

图11是本发明下模的结构示意图，

图12是本发明的上模和下模合模的状态图，

附图5-12中的标记列表：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Ⅰ，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，33—下垫板，34—下模板，35—下T型垫块，36—内喷水推杆，37—内喷水腔，38—进水口，39—扩大腔，40—引水通道，41—内喷水道块，42—进水孔，43—进水接头，44—调节块，45—法兰，46—下顶杆，47—喷水孔，48—热锻件，49—凹模内层，50—凹模外层，51—凹模，52—凹模紧固圈，53—下模膛，54—下模座，55—下二号垫块，56—气孔Ⅱ，57—下一号垫块，58—喷腔，59—侧孔。

图13是本发明中的侧喷冷却机构处于开模状态的结构示意图，

其中：图13（a）是本发明中的侧喷冷却机构处于开模状态时的正视图，

图13（b）是13（a）的A-A向截面视图，

图14是本发明中的侧喷冷却机构处于合模状态的结构示意图，

其中：图14（a）是本发明中的侧喷冷却机构处于合模状态时的正视图，

图14（b）是14（a）的B-B向截面视图，

图15是本发明中的侧喷冷却机构在热锻模具上的安装简图，

附图13-14中的标记列表： 1—上模模板，2—法兰，3—导流口，4—水平导流腔，5—垂直导流腔，6—喷嘴，7—防护套，8—螺栓，9—喷头模组，10—喷腔，11—增厚壁台，12—固定套，13—导流块，14—螺钉，15—弹簧，16—限位台。

图16为本发明中的单边机械臂的随动冷却结构的结构示意图，

附图16中标记列表：1-溃缩顶杆，11--溃缩弹簧，12-顶杆滑块，13-滑托，2-连杆支架，3-滑槽连杆，31-滑槽，4-快速替换喷头模块，41-喷头，5-水管，6-刚性限位套。

图17是本发明中的双边机械臂的随动冷却结构的爆炸图，

图18是本发明的喷头模块的放大图，

图19是本发明的双连接单头活动模块的放大图，

附图17-19中标记列表：1—模架连接底座，2—连接接头，3—主连杆，4—连接孔，5—卡接口， 6—双连接单头活动模块，7—随动气缸，8—活动接头，9—进水接头，10—卡接槽，11—主进水管，12—喷头，13—随动气缸的底部，14—圆孔，15—销钉。

图20是本发明中的软管水冷系统在下模上的安装状态图，

图21是图20的C向视图，

附图20-21中标记列表：1—进水管，2—进水支架，3—喷水软管。

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。

实施例1：结合附图1-4，图中部件名称依次为：导套1，导柱2，上垫板3，上模板4，上模腔5，随动冷却机构6，软管水冷系统7，下模腔8，下模座9，下垫板10，下模板11，内喷水推杆12。

本多方位冷却的热锻模架系统，包括上模和下模，导柱2能够在导套1中上下移动，上模通过导柱2和导套1实现在下模上方垂直升降定位，上模设置有若干个上模腔5，下模设置有若干个下模座9，下模座9设有下模腔8，上模腔5和下模腔8依次对应，形成对应数量的热锻工位.

每个上模腔5内均设置有上模内冷系统，上模腔5朝向下模座一端设置有冲头，上模内冷系统在冲头四周形成流动的冷却水环境，冷却冲头。

每个上模腔5的旁边均设置有侧喷冷却机构，冲头插入下模座之前，侧喷冷却机构能够跟随冲头同步升降，朝向冲头水平喷射冷却液。

下模座9内设置有下模内冷系统，下模内冷系统在下模座内形成流动的冷却水环境，冷却下模架的中心。

下模座9四周还设置有软管水冷系统7，软管水冷系统7朝向下模座9输送冷却水，使其处于流动的水环境中。

上模还设置有随动冷却机构6，随动冷却机构6与上模同步变化角度，始终朝向冲头喷射冷却液。

实施例2，给出本发明中的上模的具体结构，结合附图5-10，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。

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。

实施例3，结合附图5、附图11和附图12，给出本发明中的下模的具体结构，下模包括下模架、凹模51支撑垫块机构、凹模51、凹模固定机构和下模内冷系统。

下模架包括下垫板33和下模板34，所述下模板34固定于下垫板33上，下垫板33和下模板34开设有同轴的通孔，该通孔中设置有下T型垫块35，下T型垫块35竖直开设有推杆通孔。

凹模支撑垫块机构包括设置在下T型垫块35上的下一号垫块57和下二号垫块55，下二号垫块55位于下一号垫块57的上方，下一号垫块57和下二号垫块55开设有同轴的通孔，下一号垫块57的通孔内设置有紧贴着下T型垫块35的调节块44。

凹模51包括红套冷配的凹模内层49和凹模外层50，凹模51位于下二号垫块55上。

凹模固定机构包括凹模紧固圈52、下模膛53和下模座54，凹模紧固圈52和下模膛53均套设在凹模51四周，下模膛53的上部四周内侧设置与凹陷槽，凹模紧固圈52部分凹陷在凹陷槽中，下模座54设置在下模膛53的下方，下模座54包围在凹模51、下二号垫块55和下一号垫块57四周。

下模内冷系统包括内喷水推杆36和下顶杆46，内喷水推杆36贯穿于下T型垫块35的通孔中，内喷水推杆36内轴向开设有内喷水腔37，内喷水腔37下端为盲端，上端为敞口端，内喷水腔37的侧壁开设有进水口38，进水口38与内喷水腔37贯通。下T型垫块35的通孔的中部朝向四周扩大的扩大腔39，扩大腔39的直径大于通孔的直径，进水口38位于扩大腔39中。下模板34内水平设置有内喷水道块41，内喷水道块41的中心开设有进水通道32，进水通道32一端为敞口端，一端为盲端，盲端一侧侧壁开有进水孔42，进水孔42中安装有凹模进水接头43，所该敞口端对着下T型垫块35，下T型垫块35开设有连通进水通道32和扩大腔39的引水通道40。下顶杆46的中心开设有喷腔58，喷腔58的下端为敞口端，上端为盲端，该敞口端的四周设置有与调节块44对接的法兰45，调节块44的中心开设有连通喷腔58和内喷水腔37的中心孔，下顶杆46的顶部位于下二号垫块55的中心通孔中，下顶杆46的上部侧壁开设有若干个喷水孔47。下二号垫块55的中心通孔直径小于下一号垫块57的中心通孔直径。下一号垫块57和下二号垫块55之间、下一号垫块57和下T型垫块35之间均设置有气孔Ⅱ56。下一号垫块57的侧壁开设有延伸到外部的侧孔59。

凹模51、凹模51支撑垫块机构在凹模固定机构中也处于偏心位置。穿过气孔Ⅰ 22和气孔Ⅱ56的水通过偏心处的空隙流淌出去。

实施例4，给出本发明中的侧喷冷却机构的具体结构，结合附图13-14，侧喷冷却机构包括包括固定套12和喷头模组9，固定套12轴向贯通中空，固定套12的侧壁开设有导流口3，喷头模组9的上部分同轴套设与固定套12中，喷头模组9的下部分延伸在固定套12外部，固定套12的上端边缘设置有法兰2，法兰2开设有若干个通孔，通过螺钉14穿过通孔，并螺纹拧紧在上模模板1内，将固定套12固定在上模模板1下方。

喷头模组9的轴向中心开设有喷腔10，喷腔10的上端为敞口端，下端为盲端，喷头模组9靠近底部的一侧侧壁设置有若干个喷嘴6。

喷头模组9的上方设置有导流块13，导流块13的轴向中心开设有垂直导流腔5，垂直导流腔5的顶部为盲端，不延伸到导流块13的顶部，垂直导流腔5与喷腔10同轴贯通，导流块13还开设有水平导流腔4，垂直导流腔5与水平导流腔4垂直交叉贯通。

导流块13的上方设置有弹簧15，弹簧15上端抵压着上模模板1，下端抵压着导流块13。

为了防止喷头模组9从固定套12中掉落，也是给喷头模组9提供一个向下移动的最低定位限制，固定套12的底部内壁设置有朝向其中心水平延伸的限位台16，喷头模组9靠近上部的外壁设置有朝向四周增厚的增厚壁台11，当喷头模组9向下移动至最大行程时，所述增厚壁台11抵压着限位台16，阻止喷头模组9从固定套12中脱落，此时，导流口3与水平导流腔4水平对齐。

喷头模组9的上部在固定套12中上下移动，处于开模状态时，在弹簧15的张力作用下，喷头模组9向下移动至最大行程，导流口3与水平导流腔4水平对齐。能够从导流口3向喷腔10内引用冷却液，从喷嘴6中喷出。

当导流口3与水平导流腔4错开时，导流口3被挡住，喷嘴6停止喷冷却液。

为了保护喷头模组9底部，防止在使用过程中硬性撞击，喷头模组9下方设置有防护套7，防护套7可选用有一定弹性的材料，起到缓冲效果。防护套7呈圆柱体形状，防护套7的轴向中心设置有螺塞孔，通过螺栓8穿过螺塞孔并拧紧在喷头模组9下端，将防护套7固定。

为了能够安装足够长度的弹簧15，上模模板1与弹簧15接触的地方内陷设置有凹槽，所述弹簧15的顶部位于凹槽内。凹槽的孔径与固定套12的孔径一致。

附图1和附图2给出了本发明的所处的两种状态，下面结合方法的方式，进一步说明本发明的应用场景。

实施例5，给出本发明中的随动冷却机构选用单边机械臂的随动冷却结构的具体结构，结合附图16，随动冷却机构选用单边机械臂的随动冷却结构，单边机械臂的随动冷却结构包括溃缩顶杆1、连杆支架2、滑槽连杆3、快速替换喷头模块4、水管5和刚性限位套6；连杆支架2安装在上模架的下表面，刚性限位套6安装在下模架中，当上模架和下模架合模时，溃缩顶杆1向下移动后能够插入到刚性限位套6中；连杆支架2和水管5通过若干个滑槽连杆3连接，水管5固定连接快速替换喷头模块4，快速替换喷头模块4与水管5相贯通，滑槽连杆3与溃缩顶杆1滑动连接，当上模架和下模架合模过程中，连杆支架2向下移动，带动滑槽连杆3的顶部向下移动，滑槽连杆3在溃缩顶杆1上滑动，滑槽连杆3的底部将水管5向上举起，同时带动快速替换喷头模块4一起向上举起；滑槽连杆3上部与连杆支架2转动连接，滑槽连杆3下部与水管5固定连接，水管5上设有进水口51，用于连接进水管，溃缩顶杆1上部连接有顶杆滑块12，顶杆滑块12上部连接有溃缩弹簧11，滑槽连杆3为扁平状结构，滑槽连杆3开设有滑槽31，每个溃缩顶杆1均设置有滑托13，滑托13穿过滑槽31，且能够在滑槽31中移动，滑托13与溃缩顶杆1竖直滑动连接，快速替换喷头模块4为中空长方体结构，其上设有若干个喷头41，滑槽连杆3上部与连杆支架2通过螺栓转动连接，滑槽连杆3的下端设置有“C”字形的卡接口，水管5上设置有卡接槽，所述卡接口固定卡接在水管5上的卡接槽中。

当上模架和下模架分开时，喷头41向上喷冷却液，当上模架和下模架合模过程中，连杆支架2向上移动，连杆支架2带着滑槽连杆3向上移动，滑槽连杆3带着水管5向上移动，水管5带着快速替换喷头模块4向上移动，喷头41始终朝向上模架的中心喷冷却液，合模完成。

实施例6，给出本发明中的随动冷却机构选用双边机械臂的随动冷却结构的具体结构，结合附图17-19，随动冷却机构选用双边机械臂的随动冷却结构，双边机械臂的随动冷却结构包括模架连接底座1、主连杆3、随动气缸7和喷头模块，所述模架连接底座1安装在上模架的下表面，模架连接底座1的下表面设置有若干个连接接头2，每个连接接头2均连接一根主连杆3，所有主连杆3的下端均连接到喷头模块。

随动气缸7的上端与上模架固定，下端与主连杆3靠近下端位置连接，随动气缸7伸缩拉动主连杆3围绕连接接头2旋转，主连杆3带动喷头模块移动。

进一步设计了随动气缸7和主连杆3的相对位置关系，随动气缸7和主连杆3位于上模架的中心轴的两侧，与上模架形成三角形结构，当上模架和下模架分开时，喷头模块向上喷冷却液，当上模架和下模架合模过程中，随动气缸7收缩，拉动主连杆3向上移动，主连杆3带着喷头模块向上移动，喷头模块始终朝向上模架的热量集中区域喷冷却液，合模完成时，随动气缸7收缩到最短行程。

进一步设计了主连杆3和随动气缸7的结构和连接关系，主连杆3的上端与模架连接底座1下的连接接头2为活动连接，连接接头2包括两片平行的连接板，主连杆3的顶部和连接板均开设有连接孔4，主连杆3的顶部插入到连接板之间，使其连接孔4对齐，通过铰接螺栓插入到连接孔4中，实现活动连接，主连杆3能够围绕铰接螺栓旋转，铰接螺栓的两端连接有螺母，防止其从连接孔4中脱落。

随动气缸7的顶部通过活动接头8与上模架连接，随动气缸7能够在活动接头8中旋转。活动接头8的结构与连接接头2的结构相同。

当上模架和下模架完全分离时，即开模状态，随动气缸7伸长到其最大行程，此时，主连杆3的下端呈向上旋转弯曲到水平状态，且设置有“C”字形的卡接口5，主进水管11上设置有卡接槽10，卡接口5卡接在主进水管11上的卡接槽10中，通过卡接口与卡接槽的固定连接，实现主进水管11与主连杆3的相对位置固定，其相对角度也是固定的。

随动气缸7的底端通过双连接单头活动模块6与主连杆3连接，双连接单头活动模块6的一头与主连杆3连接，另一头与随动气缸7的下端连接，在随动气缸7收缩过程中，主连杆3和双连接单头活动模块6始终为固定连接，随动气缸7均能够围绕其与双连接单头活动模块6的连接轴旋转。

进一步设计了双连接单头活动模块6的结构，双头活动连模块呈H形状，H形状另一端朝向随动气缸的底部13，随动气缸的底部13插在该端H形状的中间，H形状的两侧壁与其中间的随动气缸的底部13贯通开设有通孔，该通孔中插有销钉15，随动气缸7能够围绕该销钉15旋转。

H形状的另一端朝向主连杆3，主连杆3呈扁平的板条形状，主连杆3插入到H形状该端的中间，H形状的该端和其中的主连杆3开设有贯通的圆孔14，圆孔14中插入连杆，连杆两端设置有挡头，连杆能够在圆孔14中任意转动。

主连杆3的圆孔14位置设置有限位缺口，所述限位缺口为从主连杆3边缘朝向圆孔14凹陷的缺口，双连接单头活动模块6刚好插接在所述限位缺口中，且限位缺口的长度大于双连接单头活动模块6的宽度。当随动气缸7移动到最大行程或最小行程时，双连接单头活动模块6的上端或下端刚好与限位缺口的边缘接触，防止其继续移动。

进一步设计了喷头模块，喷头模块包括主进水管11和设置在主进水管11一侧的若干个喷头12，所述喷头12朝向上喷冷却液。主进水管11的两端为盲端，主进水管11还设置有两个进水口，进水口中设置有进水接头9。使用时，给进水口的进水接头9接上进水管，冷却液或水从进水管进入到主进水管11中，水从主进水管11进入到喷头12，进而喷出来，喷头12内部是空腔体结构，便于冷却液或水缓冲和流淌。

热锻模具处于开模状态时，随动气缸7处于最大行程，与主连杆3行程三角形状态，此时，主连杆3的下端处于其最低位置，喷头12朝向冲头喷冷却液。处于合模过程中时，随动气缸7行程逐渐缩小，拉着主连杆3向上旋转，喷头12朝向冲头（即上模架热量集中区域）旋转，喷头12能够始终朝着冲头喷冷却液。合模完成后，随动气缸7缩小到最小行程，主连杆3靠近上模架，喷头12依旧朝向冲头。

实施例7，给出本发明中的软管水冷系统的具体结构，结合附图20-21，软管水冷系统包括包括两路进水系统，两路进水系统分别通过进水管1从热锻工位的两侧经过，每路进水系统在每个热锻工位上设置两个喷水软管3，喷水软管朝向下模腔中喷冷却水，喷水软管通过进水支架2固定在下模腔的外部。

实施例8，给出本发明在使用时的冷却过程及方法，热锻模架系统的多方位冷却方法，具体包括如下冷却步骤：

步骤一：合模状态：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，此时，上模内冷系统、下模内冷系统、侧喷冷却机构、软管水冷系统和随动冷却机构的状态分别为：

上模内冷系统：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，

下模内冷系统：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，

侧喷冷却机构：导流口对着增厚壁台，被堵住，无法朝向喷腔供应冷却液，侧喷冷却机构处于不喷冷却液状态，

软管水冷系统：喷水软管始终朝着下模腔喷冷却水，

随动冷却机构：当随动冷却机构选用单边机械臂的随动冷却结构，此时，滑槽连杆向上移动达到上死点，溃缩顶杆向下移动达到下死点，插在刚性限位套中，快速替换喷头模块朝向合模位置喷冷却水，

当随动冷却机构选用双边机械臂的随动冷却结构，此时，随动气缸收缩到最小行程，主连杆的下端向上移动到上死点，喷头被朝向合模位置喷冷却水；

步骤二：上模微抬：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，上模内冷系统、下模内冷系统、侧喷冷却机构、软管水冷系统和随动冷却机构的状态分别为：

上模内冷系统：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，

下模内冷系统：下模内冷系统的位置与步骤一中一致，

侧喷冷却机构：冲头和固定套跟随上模模板同步向上移动，喷头模组在弹簧的张力作用下，仍然抵触着下模模板，当移动到冲头的下端超出下模模板时，导流口与水平导流腔对齐，冷却液供应系统朝向喷腔中供应冷却液，且处于设定的压强，冷却液从喷嘴中喷出，直接喷射到冲头上，

软管水冷系统：与步骤一中一致，

随动冷却机构：当随动冷却机构选用单边机械臂的随动冷却结构，此时，溃缩顶杆向上移动，从刚性限位套中移出，滑槽连杆的下端向下移动，维持着快速替换喷头模块朝向冲头位置喷冷却水，

当随动冷却机构选用双边机械臂的随动冷却结构，此时，随动气缸伸长，主连杆的下端向下移动，带着喷头同步移动，喷头被朝向冲头位置喷冷却水；

步骤三：上模抬起：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，此时，上模内冷系统、下模内冷系统、侧喷冷却机构、软管水冷系统和随动冷却机构的状态分别为：

上模内冷系统：与步骤二一致，

下模内冷系统：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下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Ⅱ中流出，

侧喷冷却机构：导流口与水平导流腔对齐，冷却液从喷嘴中喷出，直接喷射到冲头上，

软管水冷系统：与步骤一中一致，

随动冷却机构：当随动冷却机构选用单边机械臂的随动冷却结构，此时，溃缩顶杆继续向上移动，滑槽连杆的下端继续向下移动，维持着快速替换喷头模块朝向冲头位置喷冷却水，

当随动冷却机构选用双边机械臂的随动冷却结构，此时，随动气缸继续伸长，主连杆的下端继续向下移动，带着喷头同步移动，喷头被朝向冲头位置喷冷却水；

步骤四：上模继续抬起：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，此时，上模内冷系统、下模内冷系统、侧喷冷却机构、软管水冷系统和随动冷却机构的状态分别为：

上模内冷系统：与步骤二一致，

下模内冷系统：下顶杆继续向上顶出，下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Ⅱ排出，

侧喷冷却机构：与步骤三一致，

软管水冷系统：与步骤一中一致，

随动冷却机构：随动冷却机构的运动走向与步骤三相同；

步骤五：开模：压力机滑块达到上死点，热锻件由机械手运走，此时，上模内冷系统、下模内冷系统、侧喷冷却机构、软管水冷系统和随动冷却机构的状态分别为：

上模内冷系统：与步骤二一致，

下模内冷系统：下模内冷系统喷出的水直接充满凹模腔，

侧喷冷却机构：与步骤三一致，

软管水冷系统：与步骤一中一致，

随动冷却机构：当随动冷却机构选用单边机械臂的随动冷却结构，此时，溃缩顶杆继续向上移动到上死点，滑槽连杆的下端向下移动到下死点，快速替换喷头模块朝向冲头位置喷冷却水，

当随动冷却机构选用双边机械臂的随动冷却结构，此时，随动气缸伸长到最大行程，主连杆的下端向下移动，带着喷头同步移动到下死点，喷头被朝向冲头位置喷冷却水；

步骤六：摆放毛坯热锻件：由机械手搬运毛坯热锻件至凹模中，压力机滑块下移，此时，上模内冷系统、下模内冷系统、侧喷冷却机构、软管水冷系统和随动冷却机构的状态分别为：

上模内冷系统：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，

下模内冷系统：毛坯热锻件将凹模腔中的水挤出，下顶杆下移，下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，

侧喷冷却机构：与步骤三一致，

软管水冷系统：与步骤一中一致，

随动冷却机构：与步骤五中一致；

步骤七：上模继续下降：此时，上模内冷系统、下模内冷系统、侧喷冷却机构、软管水冷系统和随动冷却机构的状态分别为：

上模内冷系统：上模内冷系统停止工作，

下模内冷系统：毛坯热锻件压着下顶杆和调节块继续下移，下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Ⅱ排出，

侧喷冷却机构：与步骤三一致，

软管水冷系统：与步骤一中一致，

随动冷却机构：当随动冷却机构选用单边机械臂的随动冷却结构，此时，溃缩顶杆向下移动，滑槽连杆的下端向上移动，快速替换喷头模块朝向冲头位置喷冷却水，

当随动冷却机构选用双边机械臂的随动冷却结构，此时，随动气缸开始收缩，主连杆的下端开始向上移动，带着喷头同步移动，喷头被朝向冲头位置喷冷却水；

步骤八：再次合模：压力机滑块到达下死点，毛坯热锻件成形结束，上模内冷系统、下模内冷系统、侧喷冷却机构、软管水冷系统和随动冷却机构的状态均与步骤一一致。

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 (10)

1.多方位冷却的热锻模架系统，包括上模和下模，所述上模通过导柱和导套实现在下模上方垂直升降定位，所述上模设置有若干个上模腔，下模设置有若干个下模座，上模腔和下模座依次对应，形成对应数量的热锻工位；

其特征在于，每个所述上模腔外侧均设置有上模内冷系统对外接口，上模腔朝向下模座一端设置有冲头，当成形工位按需设置了上模内冷却系统时，所述上模内冷系统在冲头内形成流动的冷却水环境并向重点冷却区域泳水，冷却冲头热成形区域；

每个所述上模腔的旁边均设置有侧喷冷却机构接口，当成形工位按需设置了上模侧喷冷却机构时，冲头插入下模座之前，所述侧喷冷却机构能够跟随冲头同步升降，朝向冲头水平喷射冷却液；

所述下模座内设置有下模内冷系统，下模内冷系统在下模座内形成流动的冷却水环境，冷却下模架的中心；

所述下模座四周还设置有软管水冷系统，所述软管水冷系统朝向下模座输送冷却水，使其处于流动的水环境中；

所述上模还设置有随动冷却机构，所述随动冷却机构与上模同步变化角度，始终朝向冲头喷射冷却液。

2.根据权利要求1所述的多方位冷却的热锻模架系统，其特征在于所述上模包括模架系统，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，打料机构通过冲头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；

所述下模包括下模架、凹模支撑垫块机构、凹模、和凹模固定机构，所述凹模固定机构包围在凹模四周，凹模支撑垫块机构设置在凹模与下模架之间。

3.根据权利要求2所述的多方位冷却的热锻模架系统，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，所述冲头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；

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；

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Ⅰ；

所述冲头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；

所述上模内冷系统包括上顶杆、弹簧和冲头入水接头，

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，

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

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，所述冲头入水接头设置在进水通道中。

4.根据权利要求3所述的多方位冷却的热锻模架系统，其特征在于所述下模架包括下垫板和下模板，所述下模板固定于下垫板上，下垫板和下模板开设有同轴的通孔，该通孔中设置有下T型垫块，所述下T型垫块竖直开设有推杆通孔；

所述凹模支撑垫块机构包括设置在下T型垫块上的下一号垫块和下二号垫块，所述下二号垫块位于下一号垫块的上方，所述下一号垫块和下二号垫块开设有同轴的通孔，所述下一号垫块的通孔内设置有紧贴着下T型垫块的调节块；

所述凹模包括红套冷配的凹模内层和凹模外层，凹模位于下二号垫块上，

所述凹模固定机构包括凹模紧固圈、下模膛和下模座，所述凹模紧固圈和下模膛均套设在凹模四周，下模膛的上部四周内侧设置与凹陷槽，所述凹模紧固圈部分凹陷在凹陷槽中，下模座设置在下模膛的下方，下模座包围在凹模、下二号垫块和下一号垫块四周；

所述下模内冷系统包括内喷水推杆和下顶杆，所述内喷水推杆贯穿于下T型垫块的通孔中，所述内喷水推杆内轴向开设有内喷水腔，内喷水腔下端为盲端，上端为敞口端，内喷水腔的侧壁开设有进水口，进水口与内喷水腔贯通，

所述下T型垫块的通孔的中部朝向四周扩大的扩大腔，扩大腔的直径大于通孔的直径，进水口位于扩大腔中，

所述下模板内水平设置有内喷水道块，内喷水道块的中心开设有进水通道，进水通道一端为敞口端，一端为盲端，盲端一侧侧壁开有进水孔，进水孔中安装有凹模进水接头，所该敞口端对着下T型垫块，下T型垫块开设有连通进水通道和扩大腔的引水通道；

所述下顶杆的中心开设有喷腔，喷腔的下端为敞口端，上端为盲端，该敞口端的四周设置有与调节块对接的法兰，调节块的中心开设有连通喷腔和内喷水腔的中心孔，下顶杆的顶部位于下二号垫块的中心通孔中，下顶杆的上部侧壁开设有若干个喷水孔，

所述下二号垫块的中心通孔直径小于下一号垫块的中心通孔直径；

所述下一号垫块和下二号垫块之间、下一号垫块和下T型垫块之间均设置有气孔Ⅱ，

所述下一号垫块的侧壁开设有延伸到外部的侧孔。

5.根据权利要求4所述的多方位冷却的热锻模架系统，其特征在于所述打料机构、冲头组件和支撑垫块系统在模架系统中处于偏心位置，

所述凹模、凹模支撑垫块机构在凹模固定机构中处于偏心位置。

6.根据权利要求1所述的多方位冷却的热锻模架系统，其特征在于所述侧喷冷却机构包括固定套和喷头模组，所述喷头模组与固定套同轴设置，固定套与上模模板固定，喷头模组能够在固定套中轴向移动；

所述固定套为轴向中空体结构，固定套的底部内壁设置有朝向其中心水平延伸的限位台，所述固定套的侧壁开设有导流口，所述喷头模组的轴向中心开设有喷腔，所述喷腔的上端为敞口端，下端为盲端，所述喷头模组靠近底部的一侧侧壁设置有若干个喷嘴，喷头模组靠近上部的外壁设置有朝向四周增厚的增厚壁台，当喷头模组向下移动至最大行程时，所述增厚壁台抵压着限位台，阻止喷头模组从固定套中脱落，此时，导流口与水平导流腔水平对齐；

所述喷头模组的上方设置有导流块，所述导流块的轴向中心开设有垂直导流腔，所述垂直导流腔的顶部为盲端，不延伸到导流块的顶部，所述垂直导流腔与喷腔同轴贯通，所述导流块还开设有水平导流腔，垂直导流腔与水平导流腔垂直交叉贯通；

所述导流块的上方设置有弹簧，所述弹簧上端抵压着上模模板，下端抵压着导流块；

所述喷头模组下方设置有防护套，所述防护套呈圆柱体形状，所述防护套的轴向中心设置有螺塞孔，通过螺栓穿过螺塞孔并拧紧在喷头模组下端，将防护套固定；

所述固定套的顶部四周设置有法兰，所述法兰开设有若干个通孔，通过螺钉穿过通孔，并螺纹拧紧在上垫板内，将固定套固定在上垫板下方。

7.根据权利要求1所述的多方位冷却的热锻模架系统，其特征在于所述随动冷却机构选用单边机械臂的随动冷却结构，所述单边机械臂的随动冷却结构包括溃缩顶杆、连杆支架、滑槽连杆、快速替换喷头模块、水管和刚性限位套；

所述连杆支架安装在上模板的下表面，刚性限位套安装在下模中，当上模和下模合模时，溃缩顶杆向下移动后能够插入到刚性限位套中；

所述连杆支架和水管通过若干个滑槽连杆连接，水管固定连接快速替换喷头模块，快速替换喷头模块与水管相贯通，滑槽连杆与溃缩顶杆滑动连接，当上模和下模合模过程中，连杆支架向下移动，带动滑槽连杆的顶部向下移动，滑槽连杆在溃缩顶杆上滑动，滑槽连杆的底部将水管向上举起，同时带动快速替换喷头模块一起向上举起；

所述滑槽连杆上部与所述连杆支架转动连接，所述滑槽连杆下部与所述水管固定连接，所述水管上设有进水口，用于连接进水管；

所述溃缩顶杆上部连接有顶杆滑块，所述顶杆滑块上部连接有溃缩弹簧；

所述滑槽连杆为扁平状结构，滑槽连杆开设有滑槽，每个溃缩顶杆均设置有滑托，所述滑托穿过滑槽，且能够在滑槽中移动。

8.根据权利要求1所述的多方位冷却的热锻模架系统，其特征在于所述随动冷却机构选用双边机械臂的随动冷却结构，所述双边机械臂的随动冷却结构包括模架连接底座、主连杆、随动气缸和喷头模块，所述模架连接底座安装在上模板的下表面，所述模架连接底座的下表面设置有若干个连接接头，每个连接接头均连接一根主连杆，所有主连杆的下端均连接到喷头模块，

所述随动气缸的上端与上垫板固定，下端与主连杆靠近下端位置连接，随动气缸伸缩拉动主连杆围绕连接接头旋转，主连杆带动喷头模块移动；

所述随动气缸和主连杆位于上模的中心轴的两侧，与上模形成三角形结构，当上模和下模分开时，喷头模块向上喷冷却液，当上模和下模合模过程中，随动气缸收缩，拉动主连杆向上移动，主连杆带着喷头模块向上移动，喷头模块始终朝向上模的热量集中区域喷冷却液，合模完成时，随动气缸收缩到最短行程；

所述喷头模块包括主进水管和设置在主进水管一侧的若干个喷头，所述喷头朝向上喷冷却液，所述主进水管的两端为盲端，主进水管还设置有两个进水口，进水口中设置有接头；

当上模架和下模架完全分离时，随动气缸伸长到其最大行程，此时，所述主连杆的下端向上旋转弯曲到水平状态，主连杆的下端设置有“C”字形的卡接口，主进水管上设置有卡接槽，所述卡接口卡接在主进水管上的卡接槽中，实现主连杆与主进水管固定连接。

9.根据权利要求1所述的多方位冷却的热锻模架系统，其特征在于所述软管水冷系统包括包括两路进水系统，两路进水系统分别从热锻工位的两侧经过，每路进水系统在每个热锻工位上设置两个喷水软管，喷水软管朝向下模腔中喷冷却水。

10.上述任一权利要求所述的热锻模架系统的多方位冷却方法，其特征在于，包括如下冷却步骤：

步骤一：合模状态：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，此时，上模内冷系统、下模内冷系统、侧喷冷却机构、软管水冷系统和随动冷却机构的状态分别为：

上模内冷系统：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，

下模内冷系统：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，

侧喷冷却机构：导流口对着增厚壁台，被堵住，无法朝向喷腔供应冷却液，侧喷冷却机构处于不喷冷却液状态，

软管水冷系统：喷水软管始终朝着下模腔喷冷却水，

随动冷却机构：当随动冷却机构选用单边机械臂的随动冷却结构，此时，滑槽连杆向上移动达到上死点，溃缩顶杆向下移动达到下死点，插在刚性限位套中，快速替换喷头模块朝向合模位置喷冷却水，

当随动冷却机构选用双边机械臂的随动冷却结构，此时，随动气缸收缩到最小行程，主连杆的下端向上移动到上死点，喷头被朝向合模位置喷冷却水；

步骤二：上模微抬：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，上模内冷系统、下模内冷系统、侧喷冷却机构、软管水冷系统和随动冷却机构的状态分别为：

上模内冷系统：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，

下模内冷系统：下模内冷系统的位置与步骤一中一致，

侧喷冷却机构：冲头和固定套跟随上模模板同步向上移动，喷头模组在弹簧的张力作用下，仍然抵触着下模模板，当移动到冲头的下端超出下模模板时，导流口与水平导流腔对齐，冷却液供应系统朝向喷腔中供应冷却液，且处于设定的压强，冷却液从喷嘴中喷出，直接喷射到冲头上，

软管水冷系统：与步骤一中一致，

随动冷却机构：当随动冷却机构选用单边机械臂的随动冷却结构，此时，溃缩顶杆向上移动，从刚性限位套中移出，滑槽连杆的下端向下移动，维持着快速替换喷头模块朝向冲头位置喷冷却水，

当随动冷却机构选用双边机械臂的随动冷却结构，此时，随动气缸伸长，主连杆的下端向下移动，带着喷头同步移动，喷头被朝向冲头位置喷冷却水；

步骤三：上模抬起：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，此时，上模内冷系统、下模内冷系统、侧喷冷却机构、软管水冷系统和随动冷却机构的状态分别为：

上模内冷系统：与步骤二一致，

下模内冷系统：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下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Ⅱ中流出，

侧喷冷却机构：导流口与水平导流腔对齐，冷却液从喷嘴中喷出，直接喷射到冲头上，

软管水冷系统：与步骤一中一致，

随动冷却机构：当随动冷却机构选用单边机械臂的随动冷却结构，此时，溃缩顶杆继续向上移动，滑槽连杆的下端继续向下移动，维持着快速替换喷头模块朝向冲头位置喷冷却水，

当随动冷却机构选用双边机械臂的随动冷却结构，此时，随动气缸继续伸长，主连杆的下端继续向下移动，带着喷头同步移动，喷头被朝向冲头位置喷冷却水；

步骤四：上模继续抬起：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，此时，上模内冷系统、下模内冷系统、侧喷冷却机构、软管水冷系统和随动冷却机构的状态分别为：

上模内冷系统：与步骤二一致，

下模内冷系统：下顶杆继续向上顶出，下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Ⅱ排出，

侧喷冷却机构：与步骤三一致，

软管水冷系统：与步骤一中一致，

随动冷却机构：随动冷却机构的运动走向与步骤三相同；

步骤五：开模：压力机滑块达到上死点，热锻件由机械手运走，此时，上模内冷系统、下模内冷系统、侧喷冷却机构、软管水冷系统和随动冷却机构的状态分别为：

上模内冷系统：与步骤二一致，

下模内冷系统：下模内冷系统喷出的水直接充满凹模腔，

侧喷冷却机构：与步骤三一致，

软管水冷系统：与步骤一中一致，

随动冷却机构：当随动冷却机构选用单边机械臂的随动冷却结构，此时，溃缩顶杆继续向上移动到上死点，滑槽连杆的下端向下移动到下死点，快速替换喷头模块朝向冲头位置喷冷却水，

当随动冷却机构选用双边机械臂的随动冷却结构，此时，随动气缸伸长到最大行程，主连杆的下端向下移动，带着喷头同步移动到下死点，喷头被朝向冲头位置喷冷却水；

步骤六：摆放毛坯热锻件：由机械手搬运毛坯热锻件至凹模中，压力机滑块下移，此时，上模内冷系统、下模内冷系统、侧喷冷却机构、软管水冷系统和随动冷却机构的状态分别为：

上模内冷系统：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，

下模内冷系统：毛坯热锻件将凹模腔中的水挤出，下顶杆下移，下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，

侧喷冷却机构：与步骤三一致，

软管水冷系统：与步骤一中一致，

随动冷却机构：与步骤五中一致；

步骤七：上模继续下降：此时，上模内冷系统、下模内冷系统、侧喷冷却机构、软管水冷系统和随动冷却机构的状态分别为：

上模内冷系统：上模内冷系统停止工作，

下模内冷系统：毛坯热锻件压着下顶杆和调节块继续下移，下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Ⅱ排出，

侧喷冷却机构：与步骤三一致，

软管水冷系统：与步骤一中一致，

随动冷却机构：当随动冷却机构选用单边机械臂的随动冷却结构，此时，溃缩顶杆向下移动，滑槽连杆的下端向上移动，快速替换喷头模块朝向冲头位置喷冷却水，

当随动冷却机构选用双边机械臂的随动冷却结构，此时，随动气缸开始收缩，主连杆的下端开始向上移动，带着喷头同步移动，喷头被朝向冲头位置喷冷却水；

步骤八：再次合模：压力机滑块到达下死点，毛坯热锻件成形结束，上模内冷系统、下模内冷系统、侧喷冷却机构、软管水冷系统和随动冷却机构的状态均与步骤一一致。