CN116689617A - 一种温度可控的新型汽车用冲压模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种温度可控的新型汽车用冲压模具，涉及汽车零部件制造和金属材料增材制造技术领域，其包括模具，所述模具的内部设计有随形水路，且随形水路的一端连接有可注入冷水的进水口，所述随形水路的另一端连接有排水的出水口。本发明的冲压模具采用3D打印制造，减少了模具从设计到制造的时间，节约了制造成本。冲压模具内部采用随形水路设计，冷却效率极大提高，避免模具因温度过高造成停工停产以及失效磨损、寿命降低等情况。随形水路进水口加装流量阀，通过控制水流流速，来调控模具的温度，从而一直使冲压模具处在适宜的工作温度中，达到提高模具寿命的效果。

Description

一种温度可控的新型汽车用冲压模具

技术领域

本发明涉及汽车零部件制造和金属材料增材制造技术领域，更具体地说，本发明涉及一种温度可控的新型汽车用冲压模具。

背景技术

冲压是汽车制造的四大工艺之一(其他还有焊接、涂装、总装等)，也是所有工序的第一步，车身的制造精度在很大程度上取决于冲压零件本体及其总成的精度。冲压是通过冲床和模具来实现的，工艺主要包括拉伸、成型、总成装配等内容。其中，拉伸是在压力机的压力作用下，利用拉深模将平板坯料制成开口空心零件，可以加工旋转体零件，盒形零件及其他形状复杂的薄壁零件；成型是在一副模具上将板料先经过切边、冲孔，再沿弯曲线弯成一定的角度和形状，适用于产品表面凸包，翻孔，折弯等；总成装配是将某些零部件组合成具有特定功能的组合体。随着工业产品质量的不断提高，冲压产品生产正呈现多品种、少批量、复杂、大型、精密、更新换代速度快的变化特点。

注塑产品的成型速度与产品良率的关键点在于模具水路系统。传统制模中，冷却水路一般通过CNC加工方式，冷却水路只能通过铣床钻孔的方式加工产生内部水路网络，并通过内置止水栓和外置堵头的方式来调整水路流向。这样就导致水路布置有很大的局限性，水路只能为圆柱形直孔，水路还受到顶出系统、抽芯机构、镶拼结构、骨位等的约束限制，导致水路距模具型腔表面的距离、形状、分布、大小和数量无法满足模具温度优化分布的要求，致使模具的型芯、型腔存在温度分布不均匀，严重影响成型塑件的温度均匀性和冷却均匀所需的时间，容易引起塑件变形，降低了塑件的质量和生产效率。当遇见形状复杂的模具产品时，传统水路无法完全贴近注塑件表面，例如：最容易产生产品缺陷的瓶盖顶部区域无法设计水路，这样一来就会导致冷却效率低且冷却不均匀，注塑周期变长、产品变形量比较大。

冲压模具在实际生产中工况较恶劣，要求模具有抗疲劳性、高强度和高耐磨性等。在模具中设计随形水路会降低模具本身强度，因此随形水路在注塑模具中研究和应用较广泛，但在冲压模中的应用很少。冲压模具生产中经几次脱模后温度会急速升高，极大地制约了生产效率的提高，加速了模具的磨损。冲压模具在生产中维持一个合适的温度才能真正提高生产效率，保证产品质量。为此我们提出了一种温度可控的新型汽车用冲压模具。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种温度可控的新型汽车用冲压模具，以解决上述背景技术中提出的现有冲压模具因没有设计随形水路，导致工作过程中冷却困难，造成停工停产以及寿命降低的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供的一种温度可控的新型汽车用冲压模具，包括模具，所述模具的内部设计有随形水路，且随形水路的一端连接有可注入冷水的进水口，所述随形水路的另一端连接有排水的出水口；

一种温度可控的新型汽车用冲压模具包括以下特征，

S1：随形水路为螺旋形水路，螺旋直径大小根据模具实际形状选取，取值范围为模具内径和外径之间；

S2：螺旋螺距和圈数根据模具实际尺寸设计，在不影响模具本身结构的情况下，尽量保证模具强度；

S3：随形水路直径根据模具实际尺寸设计；

S4：随形水路转折处采用圆弧设计，圆弧大小根据模具实际形状以及水路直径大小确定；

S5：为不影响模具使用，随形水路进水口和出水口位置应在模具下方；

S6：螺旋与出水口水路连接处应用顺滑圆弧连接并倒圆角；

S7：竖直方向的出水口水路应与螺旋在圆心方向保持适当距离；

S8：随形水路设计完成后，采用3D打印技术制造新型模具的毛坯；

S9：制造设备为激光选区熔化(SLM)设备，材料为高速工具钢(SHK-9)；

S10：由换热原理可知，进水口水流流速越快，换热效率越高，为控制温度，进水口前端加装流量阀，通过调节阀门大小来控制换热效率，从而实现控制模具温度的目的。

在一种优选的实施方式中，包括为冲压模具设计适合的随形水路以及在水路进水口管道前端加装一个流量阀。

在一种优选的实施方式中，所述步骤S2中螺旋圈数取值范围为1～10圈。

在一种优选的实施方式中，所述步骤S3中随形水路直径取值范围1～8mm。

在一种优选的实施方式中，所述步骤S7中距离范围3～10mm。

与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

本发明，冲压模具采用3D打印制造，减少了模具从设计到制造的时间，节约了制造成本。冲压模具内部采用随形水路设计，冷却效率极大提高，避免模具因温度过高造成停工停产以及失效磨损、寿命降低等情况。随形水路进水口加装流量阀，通过控制水流流速，来调控模具的温度，从而一直使冲压模具处在适宜的工作温度范围中，达到提高模具寿命，减少磨损情况，极大提高生产效率的效果；

本发明，通过3D打印技术，3D打印技术在模具冷却水路制造中的应用突破了交叉钻孔方式对冷却水路设计的限制，模具设计企业可以设计出更靠近模具冷却表面的随形水路，它们具有平滑的角落，完美贴近模具型腔，可以实现最佳模温状态，获取更快的流量和更高的冷却效率从而缩短产品的成型周期，此外，还可以做到冷却均衡，减少产品缺陷，提高产品良率，并且通过这种逐层累加的3D打印技术，可以制造出随形水路，摆脱了传统水路零件拆分、密封等问题，提高了模具寿命和可靠性，它可根据产品轮廓的变化而变化，到达模腔任何地方，模具内部将无冷却盲点；

本发明，通过螺旋状的随形水路的设置，随形水路位于模具内部并贴合成型面(或者产品表面)，有效缩短生产过程中的冷却时间，生产效率大幅提高；随形水利在模具内部均衡分布，可使成型零件冷却时的同一性和产品均匀收缩，(冲压的产品是冷轧钢板，冲压模具和注塑模具有很大区别)显著提升最终产品的质量与成品率。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施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。

在附图中：

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的模具的内部透视结构示意图；

图3为本发明模具俯视结构示意图；

图4为本发明模具侧卧内部透视结构示意图；

图5为本发明随形水路的结构示意图；

图6为本发明随形水路的第二视角结构示意图。

附图标记为：1、模具；2、随形水路；3、出水口；4、进水口。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”“下”“左”“右”“前”“后”“顶”“底”“内”“外”“中”“竖直”“水平”“横向”“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“安装”“设置”“设有”“连接”“相连”“套接”应作广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

请参阅图1至图6，一种温度可控的新型汽车用冲压模具，包括模具1，模具1的内壁安装有随形水路2，且随形水路2的一端连接有可注入冷水的进水口3，随形水路2的另一端连接有排水的出水口4；

一种温度可控的新型汽车用冲压模具包括以下特征，

S1：随形水路2为螺旋形水路，螺旋直径大小根据模具实际形状选取，取值范围为模具内径和外径之间；

S2：螺旋螺距和圈数根据模具实际尺寸设计，在不影响模具本身结构的情况下，尽量保证模具强度；

S3：随形水路2直径根据模具实际尺寸设计；

S4：随形水路2转折处采用圆弧设计，圆弧大小根据模具实际形状以及水路直径大小确定；

S5：为不影响模具1使用，随形水路2进水口4和出水口3位置应在模具1下方；

S6：螺旋与出水口3水路连接处应用顺滑圆弧连接并倒圆角；

S7：竖直方向的出水口3水路应与螺旋在圆心方向保持适当距离；

S8：随形水路2设计完成后，采用3D打印技术制造新型模具的毛坯；

S9：制造设备为激光选区熔化(SLM)设备，材料为高速工具钢(SHK-9)；

S10：由换热原理可知，进水口4水流流速越快，换热效率越高，为控制温度，进水口4前端加装流量阀，通过调节阀门大小来控制换热效率，从而实现控制模具1温度的目的。

该新型冲压模具特点：冲压模具采用3D打印制造，减少了模具1从设计到制造的时间，节约了制造成本。冲压模具内部采用随形水路设计，冷却效率极大提高，避免模具1因温度过高造成停工停产以及失效磨损、寿命降低等情况。随形水路2进水口4加装流量阀，通过控制水流流速，来调控模具的温度，从而一直使冲压模具处在适宜的工作温度中，达到提高模具1寿命，减少磨损情况，极大提高生产效率的效果。

包括为冲压模具设计适合的随形水路2以及在水路进水口3管道前端加装一个流量阀。

优选的，步骤S2中螺旋圈数取值范围为1～10圈。

优选的，步骤S3中随形水路直径取值范围1～8mm。

优选的，步骤S7中距离范围3～10mm。

本发明工作原理：

参照说明书附图1-5，S1：随形水路2为螺旋形水路，螺旋直径大小根据模具1实际形状选取，取值范围为模具1内径和外径之间；

S2：螺旋螺距和圈数根据模具1实际尺寸设计，在不影响模具1本身结构的情况下，尽量保证模具1强度；S3：随形水路2直径根据模具1实际尺寸设计；S4：随形水路2转折处采用圆弧设计，圆弧大小根据模具1实际形状以及水路直径大小确定；S5：为不影响模具1使用，随形水路2进水口4和出水口3位置应在模具1下方；S6：螺旋与出水口3水路连接处应用顺滑圆弧连接并倒圆角；S7：竖直方向的出水口3水路应与螺旋在圆心方向保持适当距离；S8：随形水路2设计完成后，采用3D打印技术制造新型模具的毛坯；S9：制造设备为激光选区熔化(SLM)设备，材料为高速工具钢(SHK-9)；S10：由换热原理可知，进水口4水流流速越快，换热效率越高，为控制温度，进水口4前端加装流量阀，通过调节阀门大小来控制换热效率，从而实现控制模具温度的目的。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，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。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种温度可控的新型汽车用冲压模具，包括模具(1)，其特征在于：所述模具(1)的内部设计有随形水路(2)，且随形水路(2)的一端连接有可注入冷水的进水口(3)，所述随形水路(2)的另一端连接有排水的出水口(4)；

一种温度可控的新型汽车用冲压模具包括以下特征，

S1：随形水路(2)为螺旋形水路，螺旋直径大小根据模具实际形状选取，取值范围为模具内径和外径之间；

S2：螺旋螺距和圈数根据模具实际尺寸设计，在不影响模具本身结构的情况下，尽量保证模具强度；

S3：随形水路(2)直径根据模具实际尺寸设计；

S4：随形水路(2)转折处采用圆弧设计，圆弧大小根据模具实际形状以及水路直径大小确定；

S5：为不影响模具使用，随形水路(2)进水口(4)和出水口(3)位置应在模具(1)下方；

S6：螺旋与出水口(3)水路连接处应用顺滑圆弧连接并倒圆角；

S7：竖直方向的出水口(3)水路应与螺旋在圆心方向保持适当距离；

S8：随形水路(2)设计完成后，采用3D打印技术制造新型模具的毛坯；

S9：制造设备为激光选区熔化(SLM)设备，材料为高速工具钢(SHK-9)；

S10：由换热原理可知，进水口(4)水流流速越快，换热效率越高，为控制温度，进水口(4)前端加装流量阀，通过调节阀门大小来控制换热效率，从而实现控制模具温度的目的。

2.根据权利要求1所述的一种温度可控的新型汽车用冲压模具，其特征在于：包括为冲压模具设计适合的随形水路(2)以及在水路进水口(3)管道前端加装一个流量阀。

3.根据权利要求1所述的一种温度可控的新型汽车用冲压模具，其特征在于：所述步骤S2中螺旋圈数取值范围为1～10圈。

4.根据权利要求1所述的一种温度可控的新型汽车用冲压模具，其特征在于：所述步骤S3中随形水路直径取值范围1～8mm。

5.根据权利要求1所述的一种温度可控的新型汽车用冲压模具，其特征在于：所述步骤S7中距离范围3～10mm。