CN110899593A - 一种基于销式冷却管道的t形件热成形模具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于销式冷却管道的T形件热成形模具，模具采用了销式冷却管道，用于解决零件形面复杂、模面圆角处过热等问题；模具将销式冷却管道和直通式冷却管道结合使用，综合控制模具的温度；模具底部销式冷却管道参考了等边三角形布局方式，并沿T形模面随T形布置，能够保证模具冷却效果以及冷却的均匀性，并且考虑到了模具加工时的经济性。该发明能够综合控制模面以及侧壁的温度，提高整体冷却效果，延长模具寿命，同时可以解决模面圆角处温度过高、整体散热不均匀等一系列问题，为模具冷却管道结构设计提供了一种新方法。

Description

一种基于销式冷却管道的T形件热成形模具

技术领域

本发明专利涉及一种热成形模具，具体涉及一种基于销式冷却管道的T形件热成形模具。

背景技术

汽车作为日常生活中的主要工具，其油耗问题、尾气排放问题都引起了人们的重视，促使了汽车轻量化的研究。在汽车轻量化的研究中，超高强钢板由于强度高、抗撞性能优越等优点，受到了广泛的应用。由于超高强钢板在室温下屈服强度高、变形抗力大，直接冲压成形易产生破裂、起皱等问题，难以控制尺寸精度、形状精度，促进了热成形技术的发展。热成形技术是将板料加热保温奥氏体化之后，迅速转移到带有冷却管道的模具上，在高温下快速成形，合模后就开始保压淬火，得到热成形件。

在热成形过程中，保压淬火过程对制件的质量和性能起着尤为关键的作用。在保压淬火过程中，板料的冷却速率过低会影响到马氏体的转变，而板料温差过大会影响制件淬火的均匀性，因此冷却管道部分的设计决定了最终得到的热成形制件的质量。目前，直通式冷却管道使用的较为广泛，这种冷却管道加工方便，通过简单的钻铣加工即可实现，但对于复杂的曲线管道，只能加工出近似曲线的折线管道，无法保证冷却管道贴合复杂模面，也无法保证板料的冷却效果，因此遇到一些形面较复杂的零件，可能会产生圆角处温度过高、整体散热不均匀等问题，导致最终得到的制件无法达到标准。

发明内容

本发明提供一种基于销式冷却管道的T形件热成形模具。该模具针对形面较复杂的T形件设计，通过使用销式冷却管道来解决直通式冷却管道无法贴合复杂模面从而导致圆角处温度过高、整体散热不均匀等问题。该模具将销式冷却管道和直通式冷却管道结合使用，综合控制模面、侧壁的温度。该模具的销式冷却管道参考了等边三角形排布方式，并沿模面随形布置，能够保证模具的冷却效果以及冷却的均匀性。

所述的基于销式冷却管道的T形件热成形模具结构包括下垫块、下模板、凹模、凸模、上模板、上垫块、定位销及连接螺钉，其特征在于，上模板和下模板中心处各有一个T形通孔，用于装卸、调整冷却销主体以及外接冷却水管；凸模中心处开有两个直径为10mm的通孔，用于安装红外传感器来测量热成形过程中板料不同位置的温度；凹模在模面上特定位置开了三个阶梯槽，用于安装贴片式热电偶来测量热成形过程中模面不同位置的温度。

本发明的技术方案是：该模具采用了销式冷却管道，用于解决直通式冷却管道无法贴合复杂模面从而导致圆角处温度过高、整体散热不均匀等问题。凸凹模底部设有冷却销孔来安装冷却销部分；冷却销部分主要包括冷却销底座和冷却销主体；冷却销底座上带有螺纹，与冷却销孔之间通过螺纹连接；冷却销主体采用了双螺旋矩形槽结构，并且与销孔底部留有10mm距离作为冷却腔；冷却销底座底部有两个通道用于外接冷却水管，当通入冷却水时，冷却水经一个螺旋矩形通道到达冷却腔，再从另一个螺旋矩形通道流出，达到冷却模具的效果。该销式冷却管道有三个重要的管道参数，分别为冷却销主体直径、冷却销孔底面到模面距离以及冷却销孔之间的距离，它们是模具的冷却效果以及冷却的均匀性的主要参数，因此需要反复试验选取最优参数，本模具取冷却销主体直径为40mm、冷却销孔底面到模面距离为15mm以及冷却销孔之间的距离为60mm。

凸凹模都采用了销式冷却管道与直通式冷却管道结合使用的方式，能够实现对模具温度的综合控制。销式冷却管道设置在凸凹模的底部，主要控制模面的温度，但销式冷却管道对凸凹模侧壁仅有单侧冷却的效果，冷却效果有限，因此在凸凹模的侧壁设置了直通式冷却管道，对凸凹模侧壁的温度进行控制，两种冷却管道结合便可以综合控制模具整体的温度。

销式冷却管道参考了等边三角形布局方式，由于凸凹模的模面根据零件呈T形布置，因此销式管道也随T形布置，这样布局方式能够保证模具的冷却效果以及冷却的均匀性。本发明通过仿真比较了等边三角形、正方形、中心+正方形三组布局方式，在同等条件下，三组布局方式均能满足淬火要求，正方形布局方式的单位冷却面积较大，经济性好但冷却效果较差；中心+正方形布局方式单位冷却面积较小，冷却效果最好但经济性差；等边三角形布局方式的单位冷却面积适中，冷却效果好，经济性好，因此最终选择参考等边三角形布局方式，并根据模面情况调整。

凸模上有两个用于设置红外传感器来测量板料温度的通孔，其中通孔1位置可见图4，位于左侧呈等边三角形的三个销式冷却管道的中心处，通孔2位置可见图4，位于右侧呈水平方向的两个销式冷却管道的中心。在淬火冷却过程中通过红外传感器对板料温度的测量，可以对比这两处的冷却效果，用于确定合适的销式冷却管道参数。

凹模模面上有三个加工在特定位置用于设置贴片式热电偶来测量板料温度的阶梯槽，并设有盖板会将阶梯槽盖住使模面完整。其中热电偶1位置可见图5，位于最左上方销式管道正中心上方的模面处，此处的模面为水平；热电偶3位置可见图5，位于最右边的销式冷却管道正中心上方的模面处，此处模面为曲面，可与热电偶1的数据形成对比；热电偶2位置见图5，具体位于最左侧竖直的两个销式冷却管道连线中心处上方的模面处。在淬火冷却过程中通过贴片式热电偶对模面温度的测量，可以对比销式冷却管道对其正上方模面的冷却效果与销式冷却管道对其周围模面的冷却效果以及对比销式冷却管道对平面处和曲面处模面的冷却效果，用于确定合适的销式冷却管道参数。

2)有益效果

本发明所提出的一种基于销式冷却管道的T形件热成形模具，其销式冷却管道能够用于解决直通式冷却管道无法贴合复杂模面从而导致圆角处温度过高、整体散热不均匀等问题；该模具将销式冷却管道与直通式冷却管道结合使用，可以对模具整体的温度起到综合控制；该模具的销式冷却管道参考了等边三角形布局方式，并沿呈T形的模面随T形布置，这种排布方式能够保证模具的冷却效果以及冷却的均匀性，并且考虑到了模具加工时的经济性另外，本发明在凸模特定位置设置了两个红外传感器来记录板料温度，在凹模特定位置设置了三个热电偶来测量模面温度，通过对淬火冷却过程中温度的记录，可以对比销式冷却管道对不同区域的冷却效果的影响，从而确定销式冷却管道合适的参数以及排布方式。

本发明仅以基于销式冷却管道的T形件热成形模具为例，但其销式冷却管道可以运用到其他热成形模具中，用于解决直通式冷却管道无法贴合复杂模面从而导致圆角处温度过高、整体散热不均匀等问题。

附图说明

图1为T形件热成形模具轴侧示意图；

图2为T形件热成形模具装配示意图；

图3为销式管道装配示意图；

图4为凸模冷却管道及通孔位置示意图；

图5为凹模冷却管道及热电偶位置示意图；

图6为T形件结构示意图；

图中：1.下垫块，2.下模板，3.凹模，4.凸模，5.上模板，6.上垫块，7.冷却销主体，8.冷却销底座。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明所述的一种基于销式冷却管道的T形件热成形模具作进一步说明。

如图2所示，凹模3通过定位销定位后，通过连接螺钉固定到下模板2上；下模板2下方，按匚形放置了三个下垫块1，分别通过定位销定位、连接螺钉固定到下模板2上；凸模4通过定位销定位后，通过连接螺钉固定到上模板5上；上模板5上方，按匚形放置了三个上垫块6，分别通过定位销定位、连接螺钉固定到上模板5上。

如图3所示，销式冷却管道部分主要包括冷却销底座8和冷却销主体7，冷却销底座上带有螺纹，与冷却销孔之间通过螺纹连接，冷却销主体与冷却销孔底部留有10mm距离作为冷却腔。

如图4所示，凸模底部的四个销式冷却管道参考了等边三角形布局方式，并沿呈T形的模面随T形布置，这样能够保证模具的冷却效果以及冷却的均匀性，并且考虑到了模具加工时的经济性。在凸模的侧壁设有四个直通式冷却管道，两者结合可以综合控制模具温度。在凸模特定位置分别加工了两个通孔，用于设置红外传感器来测量板料温度，其中通孔1位于左侧呈等边三角形的三个销式冷却管道的中心处，通孔2位于右侧呈水平方向的两个销式冷却管道连线的中心处。

如图5所示，凹模底部的四个销式冷却管道参考了等边三角形布局方式，并沿T形模面随T形布置，这种排布方式能够保证模具的冷却效果以及冷却的均匀性，并且考虑到了模具加工时的经济性。在凹模的侧壁设有三个直通式冷却管道，两者结合可以综合控制模具温度。在凹模模面特定位置设有三个阶梯槽，并设有盖板将阶梯槽盖住使模面完整，这三个阶梯槽用于设置热电偶来测量模面温度，其中热电偶1位于最左上方销式管道正中心上方的模面处，此处的模面为水平；热电偶3位于最右边的销式冷却管道正中心上方的模面处，此处模面为曲面，可与热电偶1的数据形成对比；热电偶2具体位于最左侧竖直的两个销式冷却管道连线中心处上方的模面处。

本发明专利所述的T形件热成形模具的装模及工作过程如下：

1)选择规格合适的锻压机后，将模具固定在锻压机上；

2)将凸模升至最高处，对凸模和凹模上的销式冷却管道和直通式冷却管道安装外接式冷却水管，安装完毕后，启动冷却水，检测是否漏水，若漏水，应采取措施处理，直至温控系统正常工作；

3)在凹模上安装三处热电偶，在凸模上安装两处红外传感器，安装后通过测温检查是否工作正常，若无法正常工作，更换直至工作正常；

4)安装完毕并检查无误后，启动加热炉并加热到900℃以上，启动温控系统，开始热成形过程；

5)将板料涂上氮化硼高温防氧化剂后，放入加热炉加热并保温一段时间使其奥氏体化；

6)快速夹取高温板料将其放置在凹模中心处后，凸模快速下行完成板料成形过程；

7)当凸凹模合模后，保压一段时间，完成板料的淬火过程；

8)淬火冷却过程结束后，凸模上行，取出制件。

至此，T形件热成形模具装模及一个完整的工作周期完成，取下制件后即可按照步骤5、6、7、8的进入下一个热成形过程。

Claims (9)

1.一种基于销式冷却管道的T形件热成形模具，包括下垫块、下模板、凹模、凸模、上模板、上垫块、定位销及连接螺钉，凹模通过定位销定位后，通过连接螺钉固定到下模板上；下模板下方，按匚形放置了三个下垫块，分别通过定位销定位、连接螺钉固定到下模板上；凸模通过定位销定位后，通过连接螺钉固定到上模板上；上模板上方，按匚形放置了三个上垫块，分别通过定位销定位、连接螺钉固定到上模板上，其特征在于，上模板和下模板中心处各有一个T形通孔，用于装卸、调整销式冷却管道；凸模中心处开有通孔，用于安装红外传感器来测量热成形过程中板料不同位置的温度；凹模在模面上开了三个阶梯槽，用于安装贴片式热电偶来测量热成形过程中模面不同位置的温度。

2.如权利要求1所述的一种基于销式冷却管道的T形件热成形模具，其特征在于，凸模中心处开有的通孔直径为10mm。

3.如权利要求1所述的一种基于销式冷却管道的T形件热成形模具，其特征在于，所述模具采用了冷却销部分以及外接冷却水管组成的销式冷却管道，用于解决直通式冷却管道无法贴合复杂模面从而导致圆角处温度过高、整体散热不均匀等问题；所述凸凹模底部设有冷却销孔来安装冷却销部分；冷却销部分主要包括冷却销底座和冷却销主体；冷却销底座上带有螺纹，与冷却销孔之间通过螺纹连接；冷却销主体采用了双螺旋矩形槽结构，并且与销孔底部留有距离作为冷却腔；冷却销底座底部有两个通道用于外接冷却水管，当通入冷却水时，冷却水经一个螺旋矩形通道到达冷却腔，再从另一个螺旋矩形通道流出，达到冷却模具的效果。

4.如权利要求3所述的一种基于销式冷却管道的T形件热成形模具，其特征在于，冷却销主体与与销孔底部留有的距离为10mm；冷却销主体直径为40mm、冷却销孔底面到模面距离为15mm，冷却销孔之间的距离为60mm。

5.如权利要求1所述的一种基于销式冷却管道的T形件热成形模具，其特征在于，凸凹模都采用了销式冷却管道与直通式冷却管道结合使用的方式，能够实现对模具温度的综合控制。销式冷却管道设置在凸凹模的底部，主要控制模面的温度，但销式冷却管道对凸凹模侧壁仅有单侧冷却的效果，冷却效果有限，因此在凸凹模的侧壁设置了直通式冷却管道，对凸凹模侧壁的温度进行控制，两种冷却管道结合便可以综合控制模具整体的温度。

6.如权利要求1所述的一种基于销式冷却管道的T形件热成形模具，其特征在于，销式冷却管道参考了等边三角形布局方式，由于凸凹模的模面根据零件呈T形布置，因此销式管道也随T形布置，这样布局方式能够保证模具的冷却效果以及冷却的均匀性。

7.如权利要求1所述的一种基于销式冷却管道的T形件热成形模具，其特征在于，凸模上有两个用于设置红外传感器来测量板料温度的通孔，其中通孔1位置位于左侧呈等边三角形的三个销式冷却管道的中心处，通孔2位置位于右侧呈水平方向的两个销式冷却管道的中心。

8.如权利要求1所述的一种基于销式冷却管道的T形件热成形模具，其特征在于，凹模模面上有三个加工在特定位置用于设置贴片式热电偶来测量板料温度的阶梯槽，并设有盖板会将阶梯槽盖住使模面完整；其中热电偶1位置位于最左上方销式管道正中心上方的模面处，此处的模面为水平；热电偶3位置位于最右边的销式冷却管道正中心上方的模面处，此处模面为曲面，可与热电偶1的数据形成对比；热电偶2位置位于最左侧竖直的两个销式冷却管道连线中心处上方的模面处。

9.如权利要求5所述的一种基于销式冷却管道的T形件热成形模具，其特征在于，凸模底部的四个销式冷却管道参考了等边三角形布局方式，并沿呈T形的模面随T形布置，这样能够保证模具的冷却效果以及冷却的均匀性，并且考虑到了模具加工时的经济性，在凸模的侧壁设有四个直通式冷却管道，两者结合可以综合控制模具温度；凹模底部的四个销式冷却管道参考了等边三角形布局方式，并沿T形模面随T形布置，这种排布方式能够保证模具的冷却效果以及冷却的均匀性，并且考虑到了模具加工时的经济性；在凹模的侧壁设有三个直通式冷却管道，两者结合可以综合控制模具温度。

Images