CN110280668A - 带有随形冷却水道的铝合金热冲压模具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带有随形冷却水道的铝合金热冲压模具，属于热冲压模具技术领域。包含模具型面、模具基座、密封圈、螺栓，所述模具型面上设置有半圆形孔和凸台，所述模具基座上设置有半圆形孔和凹槽，模具型面和模具基座组合装配后通过螺栓固定，构成若干个完整的随形冷却水道。本发明巧妙地解决了形状复杂零件在热成型结束后难以冷却的问题，通过这种方法加工出随形冷却水道可以使零件各个部位的冷却速度更加均匀，成型质量显著提高。实用性强。

Description

带有随形冷却水道的铝合金热冲压模具

技术领域

本发明涉及热冲压模具技术领域，特别涉及一种带有随形冷却水道的铝合金热冲压模具。

背景技术

铝合金热冲压冷模淬火工艺可以解决铝合金常温下塑性差和热处理后变形的问题。通过热冲压成型的铝合金产品成型性能好、形状精度高，还可以减轻车身重量，如今越来越受到人们的关注。

铝合金热冲压冷模淬火工艺的原理是先将铝板加热到固溶温度以上30-50℃，保温一段时间后将其迅速转移到水冷模具中，在高速压机的驱动下迅速合模，利用铝合金在高温时的高塑性成型出复杂形状的成型件。成型结束后继续保持合模，成型件在一定的压力下完成淬火，使过饱和状态的固溶体保留下来，最后通过时效处理获得高强度和高精度的成型件。为了能够使成型件在淬火过程中获得高的强度，就需要模具始终保持在一个较低的温度水平，因此热冲压模具中冷却水道的设计就显得尤为关键，需要保证成型件表面冷却均匀，避免产生局部的低强度点，减少残余应力，以确保成型件的最终质量。

目前的热冲压模具中，主要采用在模具上钻孔的方法来制造冷却水道，在水道外接入水循环冷却系统形成冷却回路，以实现对模具的快速冷却。这种方法能够达到热冲压成形工艺所要求的冷却速率，但是仍然存在明显的不足，一般轨道客车中的成型件尺寸都比较大且表面形状比较复杂，经常带有一定的曲率，而钻孔加工的方法只能钻出直线形状的水道，致使冷却水道与模具表面之间距离不等，这必然造成冲压模具的冷却性不均匀，影响成型件的力学性能。

随形冷却水道是随模具型面的变化而变化的水道，水道与模具表面的距离保持一致，冷却均匀性好，冷却效率高。然而现有的随形冷却水道的加工方法存在加工困难、制造成本高等问题。因此，寻求一种能解决随形冷却水道难以加工的问题，同时又能降低模具制造成本的热冲压成型模具的制备方法，成为了本技术领域函待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带有随形冷却水道的铝合金热冲压模具，解决了现有技术存在的形状复杂零件在热成型结束后难以冷却的问题。本发明加工出随形冷却水道可以使零件各个部位的冷却速度更加均匀，成型质量显著提高。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

带有随形冷却水道的铝合金热冲压模具，包含模具型面1、模具基座2、密封圈7、螺栓8，所述模具型面1上设置有半圆形孔和凸台5，所述模具基座2上设置有半圆形孔和凹槽6，模具型面1和模具基座2组合装配后通过螺栓8固定，构成若干个完整的随形冷却水道9。

所述的随形冷却水道9与模具工作表面的距离保持相等，冷却水道的直径和间距也均保持相等，且冷却水道进水口3与冷却水道出水口4交替反向设置，这样可以使成型件冷却均匀，提高成型件的质量。

所述的凸台5与凹槽6配合结构中间窄两边宽，避免模具型面1和模具基座2在受力时发生相对窜动，且模具型面1的凸台5为安装螺栓提供空间。

所述的模具型面1与模具基座2之间采用密封圈7进行密封。

本发明的有益效果在于：构思新颖，结构简单，使用方便。可以保证冷却水道与模具工作表面的距离相等，使成型件各个部位的冷却速度更加均匀，有效减少残余热应力，避免低强度点的产生，保证成型件组织成分性能均匀，从而提高成型件的质量。而且模具结构简单，容易加工，降低了成本。实用性强。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明的凸模的结构示意图；

图2为本发明的凸模的剖视结构示意图；

图3为图2的A-A剖视示意图；

图4为图2的B-B剖视示意图；

图5为图2的C-C剖视示意图。

图中：1、模具型面；2、模具基座；3、冷却水道进水口；4、冷却水道出水口；5、凸台；6、凹槽；7、密封圈；8、螺栓；9、冷却水道。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的详细内容及其具体实施方式。

参见图1至图5所示，本发明的带有随形冷却水道的铝合金热冲压模具，由于凸、凹模的结构以及组合装配后形成的冷却水道结构均是相同的，故下面仅以凸模结构为例进行说明。模具型面1与模具基座2分别进行单独的机械加工，在机械加工时在模具型面加工出随形的半圆形状的孔和凸台5，在模具基座加工出随形的半圆形状的孔和凹槽6，半圆形孔中心线形状为曲线，且与该截面处模具型面的形状相同，二者装配在一起后再用螺栓固定起来后可以构成完整的随形冷却水道9。冷却介质从每条冷却水道的一端流入，从另一端流出，形成数个完整的冷却回路。

所述的随形冷却水道9与模具的工作表面之间保持相同的距离，且冷却水道的圆孔直径以及各个冷却水道之间的距离均相同，这样可以保证成型件冷却的均匀性。

所述的冷却水道进水口3和冷却水道出水口4交替反向设置，这样可以使成型件各个部位的冷却速度相同，冷却均匀。

所述的模具基座与模具型面接触面之间采用密封圈7进行密封，以保证冷却介质不会通过模具基座2与模具型面1之间的接触面而泄露出来。

所述的凸台5与凹槽6配合结构中间窄两边宽，装配在一起后可以避免模具基座和模具型面在受力时发生相对窜动，且模具型面1的凸台5可以为安装螺栓提供空间。

实施例：

传统的热冲压模具常采用钻孔的方式制造冷却水道，但是这种加工方式只能制造直线形状的冷却水道，对于大型复杂零件热成型往往造成冷却不均匀。针对以上问题，本发明提供了一种带有随形冷却水道的热冲压模具制造方法，包含模具主体部分、模具型面部分、密封圈、螺栓等，所述的模具主体部分与模具型面部分需分别进行机械加工，且各自带有随行的半圆形孔，二者装配在一起再用螺栓固定起来后可以构成完整的模具冷却水道。本发明巧妙地解决了形状复杂零件在热成型结束后难以冷却的问题,通过这种方法加工出随形冷却水道可以使零件各个部位的冷却速度更加均匀，成型质量显著提高。

由于凸、凹模的结构以及组合装配后形成的冷却水道结构均是相同的，故下面仅以凸模结构为例进行说明。

参见图1至图5所示，一种带有随形冷却水道的铝合金热冲压模具，包括模具型面1和模具基座2，以及二者装配在一起后形成的随形的随形冷却水道9。

在模具加工时

a.加工模具基座2，并使其带有半圆形孔和相应的凹槽6；孔的直径为30mm，孔与孔中心线之间的距离为100mm，半圆孔中心线的形状与该截面处模具型面的形状相同；

b.加工模具型面1，使其带有半圆形孔和相应的凸台5，孔的直径为30mm，孔与孔中心线之间的距离为100mm，半圆孔中心线的形状与该截面处模具型面的形状相同且使半圆孔中心距离模具型面的距离均为30mm；

c.将密封圈7安装在模具型面1和模具基座2的接触面上；

d.将模具型面和模具基座装配在一起并用螺栓8固定。

最终装配完成后的热冲压模具会在模具型面1和模具基座2之间形成数个等间距、等直径的随形冷却水道9，冷却水道与模具表面的距离保持相等，冷却介质从冷却水道的一端流入，从另一端流出，且冷却水道进水口3与冷却水道出水口4反向交替排列，这样可以保证成型件在淬火过程中冷却均匀。冷却水道与模具的短边方向相同，冷却水道的行程更短，可以加速冷却介质与模具的换热效果，从而实现对成型件的快速冷却。

原始板材为T4状态，通过加热固溶，热冲压成形，模内保压淬火和时效处理后可使零件成型出理想的形状，同时使铝合金零件达到T6状态，减少了工序，极大地提高了生产效率。

本发明解决了大型复杂成型件在热成型结束后难以迅速冷却或冷却不均匀的问题，通过这种方法加工出的随形冷却水道可以使成型件各个部位的冷却速度更加均匀，避免局部强度降低，极大地提高了成型件的质量，具有重大的现实意义。

以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种带有随形冷却水道的铝合金热冲压模具，其特征在于：包含模具型面（1）、模具基座（2）、密封圈（7）、螺栓（8），所述模具型面（1）上设置有半圆形孔和凸台（5），所述模具基座（2）上设置有半圆形孔和凹槽（6），模具型面（1）和模具基座（2）组合装配后通过螺栓（8）固定，构成若干个完整的随形冷却水道（9）。

2.根据权利要求1所述的带有随形冷却水道的铝合金热冲压模具，其特征在于：所述的随形冷却水道（9）与模具工作表面的距离保持相等，冷却水道的直径和间距也均保持相等，且冷却水道进水口（3）与冷却水道出水口（4）交替反向设置。

3.根据权利要求1所述的带有随形冷却水道的铝合金热冲压模具，其特征在于：所述的凸台（5）与凹槽（6）配合结构中间窄两边宽，避免模具型面（1）和模具基座（2）在受力时发生相对窜动，且模具型面（1）的凸台（5）为安装螺栓提供空间。

4.根据权利要求1所述的带有随形冷却水道的铝合金热冲压模具，其特征在于：所述的模具型面（1）与模具基座（2）之间采用密封圈（7）进行密封。