CN208288788U - 镁合金板材热压成型装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及镁合金板材冲压制备领域，公开了一种镁合金板材热压成型装置，该镁合金板材热压成型装置包括上模和下模，且所述上模与上模板相连接，所述下模与下模板相连接，且所述上模上设置有预成型油缸、卸料块和凹模，所述下模上设置有凸模、压边圈和下顶缸；所述预成型油缸驱动所述卸料块垂直升降，所述下顶缸驱动所述压边圈垂直升降；所述主缸设置采用顶置布置，且所述主缸驱动所述上模板垂直升降，进而所述上模板驱动所述凹模垂直升降。采用该装置通过热压成型方法制备的产品拉深效果良好，表面无刮痕，圆角无裂纹，且该产品能够应用到汽车座椅上。

Description

镁合金板材热压成型装置

技术领域

本实用新型涉及镁合金板材冲压制备领域，具体地涉及一种镁合金板材热压成型装置和热压成型方法及其镁合金板材与应用。

背景技术

CN02144943.0涉及镁合金制备技术，具体地说是一种镁合金板材加工方法及专用热冲压装置。它采用板材冲压技术成型镁合金壳形件，将模具预热至200-500℃，镁合金板料加热至200-350℃，将板料涂润滑剂后放入模具中，控制拉延比在1.5-3范围内，拉延速度为50-80mm/min。本实用新型通过对坯料形状以及润滑方式的改进，很好的改善了材料的可加工性，提高了产品质量、提高了生产效率、降低了成本。

CN201580014686.2涉及一种就其外形而言通过热精整和/或热压和/或切割作业和/或穿孔作业加工挤压型材段的方法，它包括以下方法步骤：将被加热到在250℃至450℃范围内的温度的型材段(1)推入被分为两个部分的且被预热到在300℃至600℃范围内的温度的精整模具(2)；借助压力机(4)的一个或多个压力机缸(3)对该精整模具(2)施压。用于执行该方法的装置由压力机(4)和精整模构成，其中，该精整模(2)由两个可相对移动的半模I、II构成，型材段(1)被推入所述半模之间。

CN201110085866.3公开了一种采用厚度为0.1-4mm的镁合金带料或条料进行连续温冲成形，生产镁合金薄壳件的级进模。主要工序包括：冲裁薄壳件毛料外形和定位孔、拉深、冲孔、落料。其中拉深工序是最重要的，可以采用一次或多次拉深并带有整形工部。为保证薄壳件的顺利拉深，拉深凹模采用高硬度耐高温的工程塑料或经过处理的模具钢制作，模具和坯料表面涂上润滑液。级进模上装有预热垫板，采用循环导热油或加电阻棒的方式将级进模预热到150-300℃。坯料预热到160-260℃。

CN200510046960.2涉及合金板材冲压成形技术，具体为一种镁合金手机外壳的温热成形方法及其专用模具，主要应用于镁合金板材温热拉深工艺成形。其工艺流程是：加热压边圈和凹模→模具涂润滑剂→坯料涂润滑剂→坯料加热→凸模预热→拉深成形。压边圈和凹模加热到170-180℃，凸模预热至70-100℃，成形温度为170-180℃，拉深速度为0.5-2mm/s。在模具结构上采用分块式组合拉深凹模，使模具更换简单，寿命可以提高3倍；组合拉深凹模中的成形垫块改善了成形件的受力状态，使成品率提高。本实用新型的优点：工艺参数控制准确，材料利用率高，制品表面质量好，刚性强，形状和尺寸精度高；模具寿命长、生产成本低，以及工艺、装置简单。

CN200810228072.6公开了一种镁合金拼焊板拉深成形方法，该成形方法包括以下工艺过程：(1)坯料准备，将镁合金拼焊板坯料涂覆润滑剂；(2)模具预热，将模具加热到预定温度，待热电偶测得的温度达到预定值时，放入坯料，坯料随模具一起加热；(3)坯料加热，将坯料随模具一起加热5-10分钟后，准备开始进行拉深成形；(4)拉深成形，拉深速度控制在预定范围内，拉深成形开始；(5)成形结束，拉深成形完毕后，退出加工件。这种形式的工艺是针对拼焊板材的拉深工艺，且一次只能拉深一个方向，只能满足实验室性质的工艺探讨和板材性能参数测试。这种工艺的应用场合一般是具有简单结构的小产品，如热成型板材坯料(AZ31)大小为120mm×70mm，圆角半径为30mm。在实际的产品需求中，有很多钣金产品设计了正向拉深和反向拉深相结合的结构，产品的外形尺寸也比较大，采用该形式的工艺无法制作出合格的产品。目前，还没有大吨位的热压装备可以实现镁合金板材的正反拉深工艺。

因此，研究和开发适合大吨位的可以实现镁合金板材的正反拉深工艺的热压成型装置具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，提供镁合金板材热压成型装置，该镁合金板材热压成型装置适合于结构复杂、尺寸大的产品或零部件，相对能耗低，成品良率高(良率≥96％)，产品尺寸精度好。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种镁合金板材热压成型装置，其中，该镁合金板材热压成型装置包括上模1、下模2和主缸15，其中，所述上模1与上模板18相连接，所述下模2与下模板19相连接，且所述上模1上设置有预成型油缸4、卸料块5和凹模7，所述下模2上设置有凸模8、压边圈9和下顶缸17，所述下模(2)采用水冷结构；

其中，所述预成型油缸4驱动所述卸料块5垂直升降，所述下顶缸17驱动所述压边圈9垂直升降；

其中，所述主缸设置采用顶置布置，且所述主缸驱动所述上模板18垂直升降，进而所述上模板18驱动所述凹模7垂直升降。

优选地，所述预成型油缸4和所述卸料块5之间设置有隔热块14，且在所述预成型油缸4上设置水冷通道13，所述预成型油缸4设置有密封圈。

优选地，所述上模板18和所述下模板19之间设置有隔热块和水冷通道，以及所述上模1和所述下模2的导向结构设置有水冷通道。

优选地，所述压边圈9套装于所述凸模8的底部外侧，以及所述凹模7套装于所述卸料块5的底部外侧。

优选地，所述凹模7、凸模8和压边圈9均为圆环形结构，以及在所述凹模7、凸模 8和压边圈9的圆环上径向设有容置孔，该容置孔内插装有与电源连接的加热棒和热电偶。

优选地，所述凹模7、凸模8和压边圈9均为圆环形结构，以及在所述凹模7、凸模 8和压边圈9的圆环上径向设有油管道，该油管道设置有温度传感器且该油管道与外置的高温油加热模温机相连。

优选地，所述凹模7、凸模8和卸料块5构成热压成型模具，根据待热压成型的镁合金板材的热胀冷缩的缩水率确定所述凹模7、凸模8和卸料块5的尺寸及配合间隙。

优选地，所述凹模7和所述压边圈9之间设置有机械限位结构。

实用新型实用新型通过上述技术方案，采用本实用新型的镁合金板材热压成型装置能够热压成型结构复杂、尺寸大的镁合金板材零部件，以及能耗低，良率高(良率≥96％)，且能够真正实现批量应用。

附图说明

图1是本实用新型的镁合金板材热压成型装置中的开模示意图；

图2是本实用新型的镁合金板材热压成型装置中的合模示意图；

图3是本实用新型的镁合金板材热压成型装置中的细节示意图；

图4是本实用新型的镁合金板材热压成型装置示意图；

图5是采用本实用新型的热压成型装置和热压成型方法制备的镁合金板材汽车座椅。

附图标记说明

1、上模 2、下模 3、坯料

4、预成型油缸 5、卸料块 6、上模垫板

7、凹模 8、凸模 9、压边圈

10、下模垫板 11、产品 12、导柱

13、水冷通道 14、隔热块 15、主缸

16、哥林柱 17、下顶缸 18、上模板

19、下模板

I、开模状态 II、合模状态

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

第一方面，本方面提供了一种镁合金板材热压成型装置，其中，如图1至图4所示，该镁合金板材热压成型装置包括上模1、下模2和主缸15，其中，所述上模1与上模板18相连接，所述下模2与下模板19相连接，且所述上模1上设置有预成型油缸4、卸料块5和凹模7，所述下模2上设置有凸模8、压边圈9和下顶缸17；

其中，所述预成型油缸4驱动所述卸料块5垂直升降，所述下顶缸17驱动所述压边圈9垂直升降；

其中，所述主缸设置采用顶置布置，且所述主缸驱动所述上模板18垂直升降，进而所述上模板18驱动所述凹模7垂直升降。

从图2可以看出，所述上模板的上面还设置有上模垫板6，以及所述下模板的下面还设置有下面垫板10；以及所述上模1中还可以设置由导柱12，其中，所述产品11可以在由所述凹模7、凸模7和卸料块5所构成的模具空间内形成。

根据本实用新型的镁合金板材热压成型装置，其中，所述预成型油缸4和所述卸料块 5之间设置有隔热块14，且在所述预成型油缸4上设置水冷通道13。

优选地，所述预成型油缸4设置有密封圈，在本实用新型中，所述密封圈的材质没有具体限定，例如，可以由耐高温材料制成。

根据本实用新型的镁合金板材热压成型装置，其中，所述上模板18和所述下模板19 之间设置有隔热块和水冷通道，防止模具的高温传导至设备动作油缸及其他需要低温运行的部件上，以及所述上模1和所述下模2的导向结构设置有水冷通道，保证上下模开闭顺畅。

根据本实用新型的镁合金板材热压成型装置，其中，所述压边圈9套装于所述凸模8 的底部外侧，以及所述凹模7套装于所述卸料块5的底部外侧。

根据本实用新型的镁合金板材热压成型装置，其中，所述凹模7、凸模8和压边圈9均为圆环形结构，以及在所述凹模7、凸模8和压边圈9的圆环上径向设有容置孔，该容置孔内插装有与电源连接的加热棒和热电偶，可以根据热成型工艺设置不同的温度和温度梯度。

根据本实用新型的镁合金板材热压成型装置，其中，所述凹模7、凸模8和压边圈9均为圆环形结构，以及在所述凹模7、凸模8和压边圈9的圆环上径向设有油管道，该油管道设置有温度传感器且该油管道与外置的高温油加热模温机相连，可以根据热成型工艺设置不同的温度和温度梯度，以及该温度传感器监控油缸内部液压油温度。

根据本实用新型的镁合金板材热压成型装置，其中，所述凹模7、凸模8和卸料块5构成热压成型模具，优选地，根据待热压成型的镁合金板材的热胀冷缩的缩水率确定所述凹模7、凸模8和卸料块5的尺寸及配合间隙。

根据本实用新型的镁合金板材热压成型装置，其中，所述凹模7和所述压边圈9之间设置有机械限位结构，保证它们之间的间隙满足坯料拉深夹紧力不能超出一定范围。

根据本实用新型的镁合金板材热压成型装置，其中，所述下模2采用水冷结构，以保证由于受上模、压力圈的温度影响，导致温度的不准，并根据待热压成型的镁合金板材而确定与上模形成的具体的温度差值。

另外，本实用新型的镁合金板材的热压成型装置中，其中，配备有电控系统，例如，主缸驱动上模板进行的垂直升降。主缸的动力比下顶缸及预成型油缸大得多，下顶缸或者预成型油缸会在主缸作用力下平稳退回。其中，配备有模具加热系统，该模具加热系统可以对模具的温度进行控制，控制精度准确，包含断线、过载等报警功能。其中，配备有水冷却系统，该水冷却系统包含一台冷水机、阀门及管路等，可以根据工艺需求，设置进入模具的冷却水温度，具有断水、超温警报功能。其中，配备有液压系统，该液压系统主要是用来控制主缸、预成型油缸和顶缸的动作，压力、速度均可以调节。

第二方面，本实用新型提供了一种镁合金板材热压成型方法，其中，该镁合金板材热压成型方法包括以下步骤：

(I)预成型油缸4驱动所述卸料块5上升到上止位，下顶缸17驱动压边圈9升高到上止位；以及将坯料置于所述压边圈9的表面上；

(II)主缸15带动上模板18下行使所述凹模7周边下表面接近但并未接触到所述坯料且对所述坯料进行预热；预热结束后，所述凹模7继续下降压紧所述坯料，使所述坯料夹紧在所述凹模7与所述压边圈9的间隙中；

(III)所述预成型油缸4带动所述卸料块5下行，向下拉深直至将所述坯料拉深至所述凸模 8的上表面；

(IV)所述主缸15继续下降，带动所述凹模7下行，所述凹模7和所述压边圈9夹紧外部坯料结构做翻边拉深；

(V)主缸升高，压边圈上行，把产品脱离凸模；主缸继续升高，达到开模状态；预成型油缸带动卸料块下行，推出产品；用工装接出产品。

整个工艺过程中，预成型油缸的速度、主缸的速度和压力，均可以根据产品的拉深速率进行调节。产品拉深效果良好，表面无刮伤，圆角无裂纹，很好的利用了镁合金板材高温热成型性能优异的特点。

根据本实用新型的成型方法，其中，所述预成型油缸4的驱动速率可以为10-60mm/min，驱动压力可以为1-12Mpa；所述下顶缸17的驱动速率可以为10-60mm/min，驱动压力可以为1-12Mpa；所述主缸15的驱动速率可以为10-60mm/min，驱动压力可以为1- 12Mpa。

优选地，所述预成型油缸4的驱动速率为20-50mm/min，驱动压力为2-8Mpa；所述下顶缸17的驱动速率为20-50mm/min，驱动压力为2-8Mpa；所述主缸15的驱动速率为20-50mm/min，驱动压力为2-8Mpa。

根据本实用新型的成型方法，其中，在步骤(I)中，还包括对所述凹模7、所述凸模8和所述压边圈9加热，其中：

所述凹模7的加热条件可以为：加热温度为260-300℃，加热时间为35-45分钟；所述凸模8 的加热条件可以为：加热温度为180-220℃，加热时间为35-45分钟；所述压边圈9的加热条件可以为：加热温度为260-300℃，加热时间为35-45分钟。

优选地，根据本实用新型的成型方法，其中，所述凹模7的加热条件可以为：加热温度为270-280℃，加热时间为38-42分钟；所述凸模8的加热条件可以为：加热温度为190-210℃，加热时间为38-42分钟；所述压边圈9的加热条件可以为：加热温度为270-280℃，加热时间为38-42分钟。

根据本实用新型的成型方法，其中，所述下模2与所述上模1之间形成的温度差可以为10-100℃，优选为15-80℃，更优选为20-40℃。

根据本实用新型的成型方法，其中，在步骤(II)中，主缸15带动上模板18下行使所述凹模7周边下表面接近但并未接触到所述坯料且对所述坯料进行预热。在本实用新型中，坯料的预热还可以采取模具外预先加热的方式，但是，这二种方法都存在问题，先预热再涂拉伸油，板材温度有所下降，其影响良率。先涂拉抻油后预热，在模具上会留存油物，比较难清理。在本实用新型中，优选地，采用高温模具喷涂水性拉伸油，等水挥发后，在模具上形成一种润滑膜(该润滑膜不同于润滑油)，优点是加快生产节拍，提高生产效率，节约成本。

根据本实用新型的成型方法，其中，所述坯料喷涂有高温拉深油，优选地，所述高温拉深油为耐高温全矿物合成油。

根据本实用新型的成型方法，其中，在步骤(III)中，将所述坯料拉深的深度与所述坯料的直径的比可以为(0.6-1)：1，优选为(0.6-0.8)：1，更优选为1∶1。

根据本实用新型的成型方法，其中，所述镁合金板材没有具体限定，例如，可以为AZ31B板材，且所述镁合金板材的热胀冷缩的缩水率可以为0.2-0.4％，优选为0.25-0.28％，更优选为0.267％。

对于镁合金板材(以AZ31B材质为例)的热成型，传统工艺上，采取两次成型工艺时，会耗费大量的加热能源，两次成型之间的衔接需要在加热和冷却中切换两次，由此带来的热胀冷缩因素，使得两套模具的匹配难度急剧加大，成品良率低，最终成型的尺寸精度也会降低。而在本实用新型，针对其在常温下的热成型性能差的特点，采用一次成型工艺时，在一套模具内实现正反两个方向的拉深成型，相对能耗低，成品良率高，产品尺寸精度好。并且，由于模具需要加热和控温，模具结构更加复杂，需要对模具的热胀冷缩带来的产品尺寸偏差进行精确计算，加热的布置和控制需要精确设计，成型设备也需要根据工艺做精确调整，并配备冷却系统，以及需要配备辅助的高温拉深油，以保证产品的良好拉深，防止产生裂纹。

根据本实用新型的成型方法，优选地，采用了一次拉深工艺，在本实用新型，也可以采用两次拉深工艺，需要匹配两套拉深模具，但是，采用两次拉深工艺，尺寸精度会有所下降。

第三方面，本方面提供了一种由上述所述的镁合金板材的成型方法制备的镁合金板材。

第四方面，本实用新型提供了一种上述所述的镁合金板材在汽车座椅中的应用。

具体地，本实用新型热压成型的产品属于汽车座椅中的坐盘，结构复杂，需要正反拉深，且外形尺寸大以及尺寸精度高等特点。根据产品的特性，需要采取下料、拉深成型、冲裁、局部成型及整形等工艺。当产品的批量较少时，下料和冲裁可以采用三维激光切割的工艺，可以大大节省模具和设备的投入费用。当产品的批量较多时，可以采用模具冲裁方式，有利于实现连续性热成型线，集中管理。

另外，在本实用新型中，拉深成型可以采取一次成型工艺和两次成型工艺两种方案。传统的冷热成型工艺由于不需要对模具和板材进行加热，一般可以选择两次成型工艺，即先正向拉深，然后反向拉深，采用两套模具和设备，这种工艺对模具和设备的要求简单，产品无热涨冷缩因素造成的缩水，易于管理，但是，这种工艺的缺点是尺寸精度会有所下降。进而，在本实用新型中，采取一次成型工艺。

采用本实用新型的技术方案，即，采用了一次成型工艺(正反拉伸)，并通过精确控制模具温度，准确计算模具的热涨冷缩系数，调整设备的工艺动作，增加了设备冷却系统，匹配性能优良的高温拉深油，最终成型出了合格的拉深产品，对于局部成型工艺，结合拉深成型，采用了热成型工艺来实现。

以下将通过实施例对本实用新型进行详细描述。

实施例1

本实施例在于说明采用本实用新型的热压成型装置和热压成型方法制备的镁和金板材以及其在汽车座椅上的应用。

结合图1至图4。

(一)准备工作：

首先，根据镁合金板材的热胀冷缩的缩水率为0.267％确定所述凹模7、凸模8和卸料块5的尺寸及配合间隙；所述坯料喷涂有耐高温全矿物合成油。

其次，预成型油缸4驱动所述卸料块5上升到上止位，下顶缸17驱动压边圈9升高到上止位；以及将坯料镁合金板材AZ31B置于所述压边圈9的表面上；并且，对模具进行加热，即，对所述的凹模7、所述凸模8和所述压边圈9加热；所述下模2与所述上模1之间形成的温度差为80℃。

其中，采用加热棒加热，所述凹模7的加热温度为275℃，加热时间为40钟；所述凸模8的加热温度为200℃，加热时间为40分钟；所述压边圈9的加热温度为275℃，加热时间为40分钟。以及

其中，所述预成型油缸4的驱动速率为30mm/min，驱动压力为5Mpa；所述下顶缸17的驱动速率为30mm/min，驱动压力为5Mpa；所述主缸15的驱动速率为30mm/min，驱动压力为5Mpa。

(二)主缸15带动上模板18下行使所述凹模7周边下表面接近但并未接触到所述坯料且对所述坯料进行预热；预热结束后，所述凹模7继续下降压紧所述坯料，使所述坯料夹紧在所述凹模7与所述压边圈9的间隙中。

(三)所述预成型油缸4带动所述卸料块5下行，向下拉深直至将所述坯料拉深至所述凸模8的上表面；将所述坯料拉深的深度与所述坯料的直径的比为1：1。

(四)所述主缸15继续下降，带动所述凹模7下行，所述凹模7和所述压边圈9夹紧外部坯料结构做翻边拉深。

(五)主缸升高，压边圈上行，把产品脱离凸模；主缸继续升高，达到开模状态；预成型油缸带动卸料块下行，推出产品；用工装接出产品。

结果制备的镁合金板材拉深效果良好，表面无刮伤，圆角无裂纹，很好的利用了镁合金板材高温热成型性能优异的特点。

并且，将所制备的镁合金板材应用在汽车座椅中，如图5所示。

本实施例采用了一次成型工艺(正反拉伸)，并通过精确控制模具温度，准确计算模具的热涨冷缩系数，调整设备的工艺动作，增加了设备冷却系统，匹配性能优良的高温拉深油，结果制备的镁合金板材拉深效果良好，表面无刮伤，圆角无裂纹。采用本实用新型的镁合金板材热压成型装置以及镁合金板材热压成型方法能够热压成型结构复杂、尺寸大的镁合金板材零部件，以及能耗低，良率高(良率≥96％)，且能够真正实现批量应用。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种镁合金板材热压成型装置，其特征在于，该镁合金板材热压成型装置包括上模(1)、下模(2)和主缸(15)，其中，所述上模(1)与上模板(18)相连接，所述下模(2)与下模板(19)相连接，且所述上模(1)上设置有预成型油缸(4)、卸料块(5)和凹模(7)，所述下模(2)上设置有凸模(8)、压边圈(9)和下顶缸(17),所述下模(2)采用水冷结构；

其中，所述预成型油缸(4)驱动所述卸料块(5)垂直升降，所述下顶缸(17)驱动所述压边圈(9)垂直升降；

其中，所述主缸设置采用顶置布置，且所述主缸驱动所述上模板(18)垂直升降，进而所述上模板(18)驱动所述凹模(7)垂直升降。

2.根据权利要求1所述的镁合金板材热压成型装置，其中，所述预成型油缸(4)和所述卸料块(5)之间设置有隔热块(14)，且在所述预成型油缸(4)上设置水冷通道(13)，所述预成型油缸(4)设置有密封圈。

3.根据权利要求1所述的镁合金板材热压成型装置，其中，所述上模板(18)和所述下模板(19)之间设置有隔热块和水冷通道，以及所述上模(1)和所述下模(2)的导向结构设置有水冷通道。

4.根据权利要求1所述的镁合金板材热压成型装置，其中，所述压边圈(9)套装于所述凸模(8)的底部外侧，以及所述凹模(7)套装于所述卸料块(5)的底部外侧。

5.根据权利要求1或4所述的镁合金板材热压成型装置，其中，所述凹模(7)、凸模(8)和压边圈(9)均为圆环形结构，以及在所述凹模(7)、凸模(8)和压边圈(9)的圆环上径向设有容置孔，该容置孔内插装有与电源连接的加热棒和热电偶。

6.根据权利要求1或4所述的镁合金板材热压成型装置，其中，所述凹模(7)、凸模(8)和压边圈(9)均为圆环形结构，以及在所述凹模(7)、凸模(8)和压边圈(9)的圆环上径向设有油管道，该油管道设置有温度传感器且该油管道与外置的高温油加热模温机相连。

7.根据权利要求1所述的镁合金板材热压成型装置，其中，所述凹模(7)、凸模(8)和卸料块(5)构成热压成型模具，根据待热压成型的镁合金板材的热胀冷缩的缩水率确定所述凹模(7)、凸模(8)和卸料块(5)的尺寸及配合间隙。

8.根据权利要求1所述的镁合金板材热压成型装置，其中，所述凹模(7)和所述压边圈(9)之间设置有机械限位结构。