CN110508711A - 一种针柱状点阵分布式散热板成形装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种针柱状点阵分布式散热板成形装置，包上模和下模，所述下模包括下模板，下模板的上方固定有模座，模座的中心设有上方为凹模孔、下方为中心孔的阶梯孔，凹模孔内为凹模组，上模包括连接压机的上模板，上模板的下方连接凸模组，凸模组的下方为伸入成型腔的冲头，本发明能够在散热板成型后用顶料杆顶出，方便取料，还能将正挤凹模用顶模杆向上顶，使正挤凹模能够活动，避免被杂物粘接。

Description

一种针柱状点阵分布式散热板成形装置

技术领域

本发明涉及有色金属件压力加工的技术领域，特别涉及一种针柱状点阵分布式散热板成形装置。

背景技术

铝合金针柱状点阵分布式散热板是一种电动汽车IGBT模块散热器的主要组成部分，IGBT模块是电动汽车的核心部件，是汽车安全稳定运行的保障，电动汽车IGBT模块功率大，单位面积热流密度极大，采用传统的风冷已无法满足其散热需求，加之汽车机舱散热环境恶劣，必须采用强制液冷方可保证 IGBT 模块稳定运行。液冷板作为电动汽车IGBT模块液冷散热系统的重要零部件，市场前景广阔。铝合金针柱状点阵分布式散热板作为电动汽车IGBT模块液冷散热系统的重要零部件，由于针柱分布密集，其热交换面积大，其散热效率非常高。铝合金针柱状点阵分布式散热板上分布有数百个用于增大散热面积的针柱结构，现在常用的加工方法是采用数控铣削的方法成形，每个零件加工针柱的加工工时长达数个乃至数十个加工工时，其加工工时较长，料废损失也较大，导致其成本偏高。采用塑性成形方法直接成形针柱结构，可以节省后续机加工工时，节约金属材料，但塑性成形方法需要克服数个技术难点。难点包括成形的针柱高度不均匀问题，针柱点阵中心位置的针柱高度低于边缘部位针柱高度，这是由于在单方向挤压成形过程中，点阵中心位置的针柱成形金属只能来源于点阵上部的预锻件金属，而点阵周围的针柱金属可以来源于点阵上部以及点阵以外的金属预锻件，该问题采用金属压力加工技术中的被压手段来解决也存在问题，由于针柱的体积较小，被压模具加工困难，模具寿命难以保证，使用过程中被压模具需要与成凹模脱开、刃合，针柱易折断，模具寿命难以保证。难点还有成形针柱凹模的润滑问题，既要保证模具充分润滑又要保证凹模柱孔中没有润滑剂堵塞，避免润滑不均造成成形困难以及由于模具中针柱孔堵塞再次成形锻件针柱高度不足。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种针柱状点阵分布式散热板成形装置。

本发明的技术方案是：一种针柱状点阵分布式散热板成形装置，包上模和下模，所述下模包括下模板，所述下模板的上方固定有模座，所述模座的中心设有上方为凹模孔、下方为中心孔的阶梯孔，所述凹模孔内为凹模组，所述凹模组包括位于凹模孔底部的顶杆座，所述顶杆座的下端连接向下依次自由穿过中心孔及下模板且连接升降驱动装置的主顶杆，所述顶杆座的上方为位置固定的凹模支撑板，所述凹模支撑板的上方为位置固定的凹模筒，所述凹模筒的内部为成型腔，所述成型腔的底部放置正挤凹模，所述凹模支撑板的中心设有顶模孔，所述顶模孔的两侧为对称的顶料孔，所述正挤凹模的两侧设有与顶料孔对应的穿孔，所述顶杆座的上方中心固定有伸入顶模孔的顶模杆、两侧设有依次穿过凹模支撑板和正挤凹模的顶料杆，所述上模包括连接压机的上模板，所述上模板的下方连接凸模组，所述凸模组的下方为伸入成型腔的冲头。

优选的，所述凹模支撑板上顶模孔的直径大于顶模杆的直径，所述凹模支撑板上顶料孔和所述正挤凹模上穿孔的直径大于顶料杆的直径。

优选的，所述顶杆座的外侧为环形垫块，所述环形垫块的高度大于顶杆座的高度，所述凹模支撑板位于环形垫块上方，所述凹模筒的上方扣合有压板，所述压板通过螺栓固定在模座上，所述凹模筒的顶部外缘设有环形槽，所述压板的中心位于设有环形凸缘的圆孔，所述压板的环形凸缘与所述环形槽扣合在一起。

优选的，所述成型腔的横截面与散热板的形状相同，所述冲头的横截面与所述成型腔的横截面相对应。

优选的，所述正挤凹模的长度方向设有位于两个穿孔连线两侧且阵列式分布的针柱模腔。

优选的，所述正挤凹模为包括上方的成型模板和下方的活动板的凸台状结构，所述成型腔的底部设有向外延伸的活动腔，所述成型模板伸入成型腔且与成型腔的形状相同，所述活动板位于活动腔内。

优选的，所述活动板的厚度小于活动腔的高度，在活动腔内为活动板留出活动空间，所述正挤凹模的整体厚度大于活动腔的高度。

优选的，所述凹模支撑板设有多个均布在顶料杆两侧且与成型腔连通的排泄孔。

优选的，所述活动腔的高度与活动板的厚度差为c，所述环形垫块的厚度与所述顶杆座的厚度差为a，所述顶模杆的上端面与所述凹模支撑板的上表面的最大距离为b，a与b的差小于c。。

本发明的有益效果是：

本发明利用针柱模腔可实现针柱状点阵分布式铝合金散热板的精密成形，成形的点阵分布针柱无需后续机加工，可直接使用，节省后续加工工时，节约原材料，解决了针柱成形过程中被压的问题，将复杂的模具简单化。

本发明能够在散热板成型后用顶料杆顶出，方便取料，还能将正挤凹模用顶模杆向上顶，使正挤凹模能够活动，避免被杂物粘接。

本发明还在凹模支撑板上设置排泄孔，同时在顶模孔与顶模杆、顶料孔与顶料杆之间留有间隙，便于冷却液、润滑剂等通过，能够及时排出，而且避免堵塞针柱模腔，有效降低了模具成本，模具寿命有效提高。

附图说明

图1是散热板的立体结构示意图；

图2是散热板成形工艺简图；

图3是本发明的主视剖视图；

图4是本发明的左视剖视图；

图5是图3中挤压成形前凹模组的局部视图；

图6是图3中预锻件顶出后凹模组的局部视图；

图7是图4中挤压成形前凹模组的局部视图；

图8是图7中A处的局部放大视图；

图9是凹模筒的截面剖视图；

图10是正挤凹模的立体结构示意图；

图11是凹模支撑板的立体结构示意图；

图12是下模组的立体结构剖视图；

图中：1、下模板，2、主顶杆，3、模座，4、顶杆座，5、环形垫块，6、顶模杆，7、顶料杆，8、凹模支撑板，8-1、排泄孔，9、正挤凹模，9-1、针柱模腔，10、压板，11、凹模筒，12、冲头，13、定位销，14、矩形冲头固定块，15、凸模连接块，16、固定螺母，17、上模板，18、凸模定位套，19、凸模垫块5，20、垫板，21、L形冲头固定块，100、预锻件，200、活动空间。

具体实施方式

本发明的具体实施方式参见图1-12：

本发明的技术方案为：

一种针柱状点阵分布式散热板成形装置，如图3-9，包上模和下模，所述下模包括下模板1，所述下模板1的上方固定有模座3，所述模座3的中心设有上方为凹模孔、下方为中心孔的阶梯孔，所述凹模孔内为凹模组，所述凹模组包括位于凹模孔底部的顶杆座4，所述顶杆座4的下端连接向下依次自由穿过中心孔及下模板1且连接升降驱动装置的主顶杆2，所述顶杆座4的上方为位置固定的凹模支撑板8，所述凹模支撑板8的上方为位置固定的凹模筒11，所述凹模筒11的内部为成型腔，所述成型腔的底部放置正挤凹模9，所述凹模支撑板8的中心设有顶模孔，所述顶模孔的两侧为对称的顶料孔，所述正挤凹模9的两侧设有与顶料孔对应的穿孔，所述顶杆座4的上方中心固定有伸入顶模孔的顶模杆6、两侧设有依次穿过凹模支撑板8和正挤凹模9的顶料杆7，所述上模包括连接压机的上模板17，所述上模板17的下方连接凸模组，所述凸模组的下方为伸入成型腔的冲头12，所述顶杆座4的外侧为环形垫块5，所述环形垫块5的高度大于顶杆座4的高度，所述凹模支撑板8位于环形垫块5上方，所述凹模筒11的上方扣合有压板10，所述压板10通过螺栓固定在模座3上，所述凹模筒11的顶部外缘设有环形槽，所述压板10的中心位于设有环形凸缘的圆孔，所述压板10的环形凸缘与所述环形槽扣合在一起，所述成型腔的横截面与散热板的形状相同，所述冲头的横截面与所述成型腔的横截面相对应。

如图3和4，本发明中凸模组的各部件及连接为常规设置，上模板17的中心设有阶梯孔，凸模组包括自上而下依次安装在上模板17中心阶梯孔的垫板20、凸模定位套18，凸模定位套18下部外圆部分为外螺纹、内部为阶梯孔，凸模定位套18的阶梯孔内安装有凸模垫块519、凸模连接块15，凸模定位套18和凸模连接块15通过固定螺母16连接在一起，凸模连接块15为下端外圆带螺纹的阶梯形结构，凸模连接块下端安装有冲头固定块14，矩形冲头固定块14的上方设有用于和凸模连接块15连接的螺纹孔，下部带有定位销孔，冲头12位矩形于冲头固定块14下端，冲头的上端设有定位销孔、两侧为外凸的楔形，定位销13将冲头与矩形冲头固定块13之间的相对位置固定，保证冲头12在压机的中心位置，冲头两侧为L形冲头固定块21，L形冲头固定块21通过螺钉将冲头固定于矩形冲头固定块14上。

本发明能够在散热板成型后用顶料杆7顶出，方便取料，还能将正挤凹模9用顶模杆6向上顶，使正挤凹模9能够活动，避免被杂物粘接。

如图1、2、3、10、11和12，本发明在冲头12的下方表面设有位于中心线上的矩形压条，所述矩形压条的长度小于冲头12的长度，所述正挤凹模9的长度方向设有位于两个穿孔连线两侧且阵列式分布的针柱模腔9-1，能够将复杂的模具简单化，使冲头在成型腔将散热板冲压成型，正挤凹模9为包括上方的成型模板和下方的活动板的凸台状结构，所述成型腔的底部设有向外延伸的活动腔，所述成型模板伸入成型腔且与成型腔的形状相同，所述活动板位于活动腔内，凹模支撑板8上顶模孔的直径大于顶模杆6的直径，凹模支撑板8上顶料孔和正挤凹模9上穿孔的直径大于顶料杆7的直径（即在顶模孔与顶模杆6、顶料孔与顶料杆7之间留有间隙），而且凹模支撑板8设有多个均布在顶料杆7两侧且与成型腔连通的排泄孔8-1，冷却液、润滑剂等能够及时排出，避免堵塞针柱模腔9-1，有效降低了模具成本，模具寿命有效提高。

如图5，本发明中活动板的厚度小于活动腔的高度，在活动腔内为活动板留出活动空间200，所述正挤凹模9的整体厚度大于活动腔的高度，所述活动腔的高度与活动板的厚度差为c，所述环形垫块5的厚度与所述顶杆座4的厚度差为a，所述顶模杆6的上端面与所述凹模支撑板8的上表面的最大距离为b，a与b的差小于c，使正挤凹模9向上顶起的高度小于活动空间200，避免将正挤凹模9挤弯。

本发明装置的成形原理及工艺步骤如下：

如图2，首先将铝合金板料中加工成预锻件100，再将预锻件100通过本发明的成形装置挤压出针柱形状加工出成形锻件，在加工过程中预锻件100底部的金属被挤压成针柱、上部金属不变。

如图3-12，本发明的具体工作时，首先通过下模的模座33外部设置的模具加热保温设备将下模的凹模组以及伸入凹模筒11中的冲头12温度升高到300℃；将预锻件100加热到锻造温度420-480℃并放入凹模筒11中，上模向下运动，冲头12先伸入凹模筒11，随着上模向下运动，冲头12与预锻件100接触挤压预锻件100使金属材料开始向针柱模腔9-1流动，冲头12挤压一定距离后，所有针柱填充饱满后停止挤压，上模退回，升降驱动装置将主顶杆2向上伸出，主顶杆2带动顶杆座4向上，顶杆座4带动顶料杆7和顶模杆6，两条顶料杆7首先作用于成形锻件并将其逐渐向上顶出凹模筒11，在顶出过程中顶模杆6将正挤凹模9向上顶一定距离，取出成形锻件后向凹模筒11中模具喷冷却水以及润滑液，模具经过充分冷却润滑后向模具喷射高压气体，防止在正挤凹模9针柱模腔9-1中堵塞润剂，多余的冷却水以及润滑液通过模具支撑板上的排泄孔8-1向下流动排出，随后升降驱动装置带动主顶杆2向下运动将顶料杆7、顶模杆6拉回初始位置，此过程中，预锻件100加工成图1中的成形锻件，放入下一个预锻件100重复以上动作，其中升降驱动装置采用液压缸或者其它机构。

Claims (9)

1.一种针柱状点阵分布式散热板成形装置，包上模和下模，其特征在于：所述下模包括下模板，所述下模板的上方固定有模座，所述模座的中心设有上方为凹模孔、下方为中心孔的阶梯孔，所述凹模孔内为凹模组，所述凹模组包括位于凹模孔底部的顶杆座，所述顶杆座的下端连接向下依次自由穿过中心孔及下模板且连接升降驱动装置的主顶杆，所述顶杆座的上方为位置固定的凹模支撑板，所述凹模支撑板的上方为位置固定的凹模筒，所述凹模筒的内部为成型腔，所述成型腔的底部放置正挤凹模，所述凹模支撑板的中心设有顶模孔，所述顶模孔的两侧为对称的顶料孔，所述正挤凹模的两侧设有与顶料孔对应的穿孔，所述顶杆座的上方中心固定有伸入顶模孔的顶模杆、两侧设有依次穿过凹模支撑板和正挤凹模的顶料杆，所述上模包括连接压机的上模板，所述上模板的下方连接凸模组，所述凸模组的下方为伸入成型腔的冲头。

2.根据权利要求1所述的针柱状点阵分布式散热板成形装置，其特征在于：所述凹模支撑板上顶模孔的直径大于顶模杆的直径，所述凹模支撑板上顶料孔和所述正挤凹模上穿孔的直径大于顶料杆的直径。

3.根据权利要求1或2所述的针柱状点阵分布式散热板成形装置，其特征在于：所述顶杆座的外侧为环形垫块，所述环形垫块的高度大于顶杆座的高度，所述凹模支撑板位于环形垫块上方，所述凹模筒的上方扣合有压板，所述压板通过螺栓固定在模座上。

4.根据权利要求3所述的针柱状点阵分布式散热板成形装置，其特征在于：所述成型腔的横截面与散热板的形状相同，所述冲头的横截面与所述成型腔的横截面相对应。

5.根据权利要求4所述的针柱状点阵分布式散热板成形装置，其特征在于：所述正挤凹模的长度方向设有位于两个穿孔连线两侧且阵列式分布的针柱模腔。

6.根据权利要求5所述的针柱状点阵分布式散热板成形装置，其特征在于：所述正挤凹模为包括上方的成型模板和下方的活动板的凸台状结构，所述成型腔的底部设有向外延伸的活动腔，所述成型模板伸入成型腔且与成型腔的形状相同，所述活动板位于活动腔内。

7.根据权利要求6所述的针柱状点阵分布式散热板成形装置，其特征在于：所述活动板的厚度小于活动腔的高度，所述正挤凹模的整体厚度大于活动腔的高度。

8.根据权利要求7所述的针柱状点阵分布式散热板成形装置，其特征在于：所述凹模支撑板设有多个均布在顶料杆两侧且与成型腔连通的排泄孔。

9.根据权利要求8所述的针柱状点阵分布式散热板成形装置，其特征在于：所述活动腔的高度与活动板的厚度差为c，所述环形垫块的厚度与所述顶杆座的厚度差为a，所述顶模杆的上端面与所述凹模支撑板的上表面的最大距离为b，a与b的差小于c。