CN113290149A - 一种温度连续可调的热压模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种温度连续可调的热压模具，属于热压模具技术领域。一种温度连续可调的热压模具，包括上模板和下模板，所述上模板的底部安装有上模，所述下模板的顶部安装有下模，所述上模与下模之间夹有零件，所述上模与下模的内部均设有冷却系统和控温系统。本发明解决了采用恒定温度对不同零件进行加热造成零件精度低、良品率低的问题。

Description

一种温度连续可调的热压模具

技术领域

本发明涉及热压模具技术领域，更具体地说，涉及一种温度连续可调的热压模具。

背景技术

热冲压成型是一种零件加工方式，先将坯料加热至一定温度，然后用冲压机在相应的模具内进行冲压并保压淬火，以得到所需外形并同时实现金属材料相变的一种材料成型方法。热压模具是热压成型加工过程中极其重要的一个部分，其形状决定加工成的工件形状，其性能好坏也对于工件的良品率起到至关重要的作用，目前的热压模具存在以下缺陷：

1)现在的冲压模具都是恒温的模具，对于一些尺寸梯度相差较大的零件，其变形量较大，在较高的变形温度，其具有高的成形性，但是对于变形量小的地方，过高温度会导致零件晶粒粗大，从而影响零件的性能，同时，加热温度高，扩散速度大，对于不同合金元素其扩散速度不一致，会产生偏析缺陷，目前的拐角区改善方式为合理控制温度，可通过变形温度和变形程度的控制获得细小晶粒的方式改善组织的缺陷；但是当变形量大，变形温度高时，容易引起二次再结晶，得到异常粗大的晶粒组织，恒温无法改变拐角的组织。

2)对于热加工模具来说，通常考虑到整体的热膨胀系数，按照加工尺寸与热膨胀系数计算，得到既定的尺寸进行加工，但是在加工的过程中，在零件的不同部分由于变形量不同，在恒温的状态下，按照变形量大的地方温度加热，导致变形量小的地方，尺寸发生偏差，从而影响零件的精度；

3)现有的模具技术，主要是通过自然冷却或者水冷的方式进行冷却，这种冷却是一种恒定的冷却，对于不同的组织需要不同的冷却速度，因为冷却速度不同带来不同的冷却转变，不同的冷却转变的产物不同，对于一些零件，特别是连接件，它工作在不同的状态下，需要不同的力学性能，这就需要对于一个零件的各个部分的性能要求不一样，恒温转变的零件很难具有这种优良的性能。

发明内容

1.要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种温度连续可调的热压模具，以解决上述背景技术中提出的问题：

1)针对于具有尺寸梯度大的覆盖件，在热压的过程中，由于温度过高引起的性能下降以及拐角区晶粒异常的问题；

2)不同变形量区域采用同一温度加热引起工件精度下降的问题

3)恒温转变的零件性能较差的问题。

2.技术方案

一种温度连续可调的热压模具，包括上模板和下模板，所述上模板的底部安装有上模，所述下模板的顶部安装有下模，所述上模与下模之间夹有零件，所述上模与下模的内部均设有冷却系统和控温系统。

优选地，所述上模板的底部四角焊接有导套，四个所述导套的底部均插设有导柱，且四个所述导柱位于下模板的顶部四角，所述导柱与导套之间滑动连接。

优选地，所述上模分为三个区域，分别为上模中温区、上模高温区和上模低温区，所述上模高温区的覆盖面积最广且位于三者中间，所述上模中温区和上模低温区分别位于上模高温区的两侧。

优选地，所述下模分为三个区域，分别为下模中温区、下模高温区和下模低温区，所述下模高温区位于上模高温区的下方，所述下模中温区位于上模中温区的下方，所述下模低温区位于上模低温区的下方。

优选地，所述冷却系统包括出水口，所述上模与下模的两侧均设有出水口，同一所述模具的内部还设有一套水流道，所述水流道连接两出水口。

优选地，所述控温系统包括三个加热片，分别为第一加热片、第二加热片和第三加热片，所述第一加热片位于高温区内部，所述第二加热片位于中温区内部，所述第三加热片位于低温区内部，所述第一加热片的表面设有温度显示器，三个所述加热片均与温度控制台电性连接。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

1、本发明的模具需要根据所需要的零件的形状不同的进行定制，首先根据零件原材料的材质性能、零件的变形量等对零件进行测试分类，确定高温区、中温区和低温区，对于变形量大的零件在高温区进行加热，变形量小的零件在低温区进行加热，较难变形的零件在高温区进行加热，容易变形的零件在低温区进行加热，这样就可以使在同一个压力机的作用下，变形更加均匀，避免了过热现象的出现，确定好不同零件所在区域之后，根据不同温度区间所变化带来的膨胀系数，以及不同温度的变形进行不同加热区域的尺寸计算，按照计算好的尺寸设计模具，在上模和下模之间，根据零件的结构，划分出来三个区域：高温区，中温区，低温区，高温区位于中部而中温区和低温区位于其两侧，这样高温区的热量会同时传递至中温区和低温区，相较于高中低依次排列的方式更加便于控制温度，上模板的底部四角焊接有导套，四个导套的底部均插设有导柱，且四个导柱位于下模板的顶部四角，导柱与导套之间滑动连接，这样导柱在导套的内部滑动，保证上模与下模接触冲压时的位置连接准确，本发明将模具设置为高中低三个温区，变形量大、难变形的零件置于高温区进行加热，而变形量小、易变性的零件置于低温区进行加热，不同的零件使用不同的温度加热，防止变形量小的零件过热导致零件晶粒粗大从而影响零件的性能，不同的零件分区加热可使零件在加热时温度不会过低或过高，提高了零件性能。

2、本发明的加热方式采用的是电阻外加热，利用电阻加热的方式可以通过控制电路电压的方式来控制电阻丝的电流，从而控制其释放的热量的多少，以便控制加热温度；加热区分开，采用不同的加热电阻丝，高温区的电阻丝可以释放更多的热量，低温区的电阻丝释放的热量较少，根据零件的材料控制不同的温度；模具内安装有温度感应器，通过温度感应器对于温度进行调节，每个加热区域分开控制，电路并联，可以更加灵活的对不同零件进行温度分别控制；针对于不同的产品，做不同的梯度温度的控制，更加精准，通过合理的温度控制可以改善应力集中区域的开裂情况，而对不同的零件提供不同的温度控制可以防止晶粒组织因二次结晶而异常粗大；对于加热区采用独立的系统控制，从而增加了其灵活度，不同变形量区域采用不同的温度进行控制，可以减少零件的尺寸偏差，提高零件的精度；加热片外置，可拆卸，更加方便模具的维修和改装。

3、本发明利用冷却系统在模具工作结束后零件进行冷却，变温冷却系统是一种不同区域采用不同的冷却方式，对于需要转变组织为马氏体组织的地方，采用双水冷的方式，冷却速度快，可以达到淬火的目的，在原有的水冷的基础上，在上模、下模再添加一套水流道；对于零件力学性能要求不需要太高的地方，需要改善热加工缺陷，消除网状碳化物的部位，采用空气冷却方式，冷却速度相对较小；还可将水冷与风冷结合，单水冷淬火配合风冷冷却，可以起到淬火和冷却的目的；变温冷却系统，通过对于零件不同部位的冷却速度的控制，达到零件的不同部位力学性能的应用，可以满足零件在不同场景下的使用，同时本系统灵活多变，可以应对大多数零件冷却情况。

附图说明

图1为本发明的整体示意图；

图2为本发明的前视图；

图3为本发明的正面剖面图；

图4为本发明的控温系统示意图。

图中标号说明：1、上模板；2、导套；3、导柱；4、下模板；5、冷却系统；6、上模中温区；7、上模高温区；8、上模低温区；9、下模中温区；10、下模高温区；11、下模低温区；12、零件；13、下模；14、上模；15、第一加热片；16、温度显示器；17、第二加热片；18、第三加热片；19、温度控制台；20、控温系统。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅1、2图，一种温度连续可调的热压模具，其特征在于：包括上模板1和下模板4，上模板1的底部安装有上模14，下模板4的顶部安装有下模13，上模14与下模13之间夹有零件12，上模14与下模13的内部均设有冷却系统5和控温系统20。

上模板1的底部四角焊接有导套2，四个导套2的底部均插设有导柱3，且四个导柱3位于下模板4的顶部四角，导柱3与导套2之间滑动连接。

上模14分为三个区域，分别为上模中温区6、上模高温区7和上模低温区8，上模高温区7的覆盖面积最广且位于三者中间，上模中温区6和上模低温区8分别位于上模高温区7的两侧。

下模13分为三个区域，分别为下模中温区9、下模高温区10和下模低温区11，下模高温区10位于上模高温区7的下方，下模中温区9位于上模中温区6的下方，下模低温区11位于上模低温区8的下方。

本发明的模具需要根据所需要的零件12的形状不同的进行定制，首先根据零件12原材料的材质性能、零件12的变形量等对零件12进行测试分类，确定高温区、中温区和低温区，对于变形量大的零件12在高温区进行加热，变形量小的零件12在低温区进行加热，较难变形的零件12在高温区进行加热，容易变形的零件12在低温区进行加热，这样就可以使在同一个压力机的作用下，变形更加均匀，避免了过热现象的出现，确定好不同零件12所在区域之后，根据不同温度区间所变化带来的膨胀系数，以及不同温度的变形进行不同加热区域的尺寸计算，按照计算好的尺寸设计模具，在上模14和下模13之间，根据零件12的结构，划分出来三个区域：高温区，中温区，低温区，高温区位于中部而中温区和低温区位于其两侧，这样高温区的热量会同时传递至中温区和低温区，相较于高中低依次排列的方式更加便于控制温度，上模板1的底部四角焊接有导套2，四个导套2的底部均插设有导柱3，且四个导柱3位于下模板4的顶部四角，导柱3与导套2之间滑动连接，这样导柱3在导套2的内部滑动，保证上模14与下模13接触冲压时的位置连接准确，本发明将模具设置为高中低三个温区，变形量大、难变形的零件12置于高温区进行加热，而变形量小、易变性的零件12置于低温区进行加热，不同的零件12使用不同的温度加热，防止变形量小的零件12过热导致零件12晶粒粗大从而影响零件12的性能，同时也能在一些应力集中的区域，增大其加热温度，使其变形更加容易，避免在加工时，因为变形量过大而产生的开裂现象，不同的零件12分区加热可使零件12在加热时温度不会过低或过高，提高了零件12性能。

实施例2：

请参阅4图，结合实施例1的基础有所不同之处在于，控温系统20包括三个加热片，分别为第一加热片15、第二加热片17和第三加热片18，第一加热片15位于高温区内部，第二加热片17位于中温区内部，第三加热片18位于低温区内部，第一加热片15的表面设有温度显示器16，三个加热片均与温度控制台19电性连接。

本发明的加热方式采用的是电阻外加热，利用电阻加热的方式可以通过控制电路电压的方式来控制电阻丝的电流，从而控制其释放的热量的多少，以便控制加热温度；加热区分开，采用不同的加热电阻丝，高温区的电阻丝可以释放更多的热量，低温区的电阻丝释放的热量较少，根据零件12的材料控制不同的温度；模具内安装有温度感应器，通过温度感应器对于温度进行调节，每个加热区域分开控制，电路并联，可以更加灵活的对不同零件12进行温度分别控制；针对于不同的产品，做不同的梯度温度的控制，更加精准，通过合理的温度控制可以改善应力集中区域的开裂情况，而对不同的零件12提供不同的温度控制可以防止晶粒组织因二次结晶而异常粗大；对于加热区采用独立的系统控制，从而增加了其灵活度，不同变形量区域采用不同的温度进行控制，可以减少零件12的尺寸偏差，提高零件12的精度；加热片外置，可拆卸，更加方便模具的维修和改装。

实施例3：

请参阅3图，结合实施例1、2的基础有所不同之处在于，冷却系统5包括出水口，上模14与下模13的两侧均设有出水口，同一模具的内部还设有一套水流道，水流道连接两出水口。

本发明利用冷却系统5在模具工作结束后零件12进行冷却，变温冷却系统是一种不同区域采用不同的冷却方式，对于需要转变组织为马氏体组织的地方，采用双水冷的方式，冷却速度快，可以达到淬火的目的，在原有的水冷的基础上，在上模13、下模14再添加一套水流道；对于零件12力学性能要求不需要太高的地方，需要改善热加工缺陷，消除网状碳化物的部位，采用空气冷却方式，冷却速度相对较小；还可将水冷与风冷结合，单水冷淬火配合风冷冷却，可以起到淬火和冷却的目的；变温冷却系统，通过对于零件12不同部位的冷却速度的控制，达到零件12的不同部位力学性能的应用，可以满足零件12在不同场景下的使用，同时本系统灵活多变，可以应对大多数零件12冷却情况。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种温度连续可调的热压模具，其特征在于：包括上模板(1)和下模板(4)，所述上模板(1)的底部安装有上模(14)，所述下模板(4)的顶部安装有下模(13)，所述上模(14)与下模(13)之间夹有零件(12)，所述上模(14)与下模(13)的内部均设有冷却系统(5)和控温系统(20)。

2.根据权利要求1所述的一种温度连续可调的热压模具，其特征在于：所述上模板(1)的底部四角焊接有导套(2)，四个所述导套(2)的底部均插设有导柱(3)，且四个所述导柱(3)位于下模板(4)的顶部四角，所述导柱(3)与导套(2)之间滑动连接。

3.根据权利要求1所述的一种温度连续可调的热压模具，其特征在于：所述上模(14)分为三个区域，分别为上模中温区(6)、上模高温区(7)和上模低温区(8)，所述上模高温区(7)的覆盖面积最广且位于三者中间，所述上模中温区(6)和上模低温区(8)分别位于上模高温区(7)的两侧。

4.根据权利要求1所述的一种温度连续可调的热压模具，其特征在于：所述下模(13)分为三个区域，分别为下模中温区(9)、下模高温区(10)和下模低温区(11)，所述下模高温区(10)位于上模高温区(7)的下方，所述下模中温区(9)位于上模中温区(6)的下方，所述下模低温区(11)位于上模低温区(8)的下方。

5.根据权利要求1所述的一种温度连续可调的热压模具，其特征在于：所述冷却系统(5)包括出水口，所述上模(14)与下模(13)的两侧均设有出水口，同一所述模具的内部还设有一套水流道，所述水流道连接两出水口。

6.根据权利要求1所述的一种温度连续可调的热压模具，其特征在于：所述控温系统(20)包括三个加热片，分别为第一加热片(15)、第二加热片(17)和第三加热片(18)，所述第一加热片(15)位于高温区内部，所述第二加热片(17)位于中温区内部，所述第三加热片(18)位于低温区内部，所述第一加热片(15)的表面设有温度显示器(16)，三个所述加热片均与温度控制台(19)电性连接。

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