TWI767622B - 大工件鍛造模具的定溫裝置 - Google Patents

Abstract

本發明為一種大工件鍛造模具的定溫裝置，主要具有一頂模架、一頂模仁及一定溫裝置：該頂模架具有一模面；該頂模仁具有連接該頂模架的模頂面，且該頂模仁具有一模穴，該模穴具有凹凸起伏的一模穴底面，該模穴底面與該模頂面之間具有複數個長短不一的頂模仁厚度，各該頂模仁厚度中具有至少一個最厚的該頂模仁厚度，並在最厚的該頂模仁厚度位置於該頂模仁上設一降溫穴，且該頂模仁具有環繞該降溫穴的一環繞壁面，以及連通該降溫穴的一排氣孔；該定溫裝置，具有朝向該環繞壁面開口的一噴射孔，該噴射孔供以朝向該環繞壁面噴射降溫介質。由於各該頂模仁厚度中具有至少一個最厚的該頂模仁厚度，並在最厚的該頂模仁厚度位置於該頂模仁上設該降溫穴，讓該頂模仁最後的位置能夠有效降溫，使高溫固體狀態的材料能夠在均溫模具內變形充填，避免局部模具溫度過高時產生難以預測的塑流變異 ， 減少因局部高溫的塑流變異導致的疊料拉傷穿流等鍛造缺陷使加工成品的良率大幅提高，同時脫模劑使用量減少並使外觀大幅提升。

Description

大工件鍛造模具的定溫裝置

本發明係關於鍛造模的技術領域，特別係指一種大工件鍛造模具的定溫裝置。

模具是現代工業中非常常見的一種工器具。模具雖然分類為很多種類，但是總而言之它們的作用都是相近的：依賴它們自身的形狀，通過一定手段使得具有一定塑性或流動性的工料也成為特定的形狀。

圖1中顯示一種大尺寸模具工件鍛造模具並以輪圈作為具體範例，其主要從上而下依序為一頂模架11、一頂模仁12、一底模仁13一底模架14，該頂模架11與該頂模仁12相互固定連接，而該底模仁13與該底模架14相互固定連接，在製造過程中，主要是透過頂模架11與底模架14帶動頂模仁12與底模仁13相互合模，再將高溫固體狀態的材料放在頂模仁12及底模仁13之間，使高溫固體材料成形為頂模仁12與底模仁13之間的形狀。

而高溫固體材料通常溫度極高，理論上在鍛造充填頂模仁12與底模仁13之間後，其熱能會傳遞至頂模仁12與底模仁13，使頂模仁12與底模仁13的溫度與高溫固體材質之間趨向熱平衡而逐漸升溫。而一般大尺寸模具或大尺寸工件鍛造模具會在工件取出後透過自然放置冷卻的方法，待長時間等待後，頂模仁12及底模仁13逐漸降溫。

然而，圖1中顯示的模具是用於成形輪圈者，因此頂模仁12與底模仁13之間的內面凹凸不一，使頂模仁12與底模仁13的每一個位置其厚度都不同。而厚度不同則會造成頂模仁12與底模仁13之間的散熱效率不一，以厚度最薄的位置散熱較快，厚度較厚的位置則散熱較慢，前述散熱不一的問題，則會導致厚度最薄的模具位置之高溫固體材質率先冷卻，而厚度較厚的位置之高溫固體材質則須等待更久才能夠冷卻，在連續鍛造過程中模具各處的溫差會越來越大，在溫差過大的模具內進行鍛造充填時，高溫固體狀態的材料能夠在局部溫度過高的模具內進行固態充填時產生難以事先預測的塑流變異 ，局部高溫的塑流變異導致的疊料、拉傷、穿流…等鍛造缺陷使加工成品的不良率高，同時因局部模具溫度過高使該處脫模劑造成表面沸騰使脫模劑不易附著導致脫模劑使用量須加大不但徒增浪費， 且易造成模具內之間連接處形成脫模劑推積，造成最終加工成品的產生不良的鍛造缺陷，以及產生脫模劑堆積導致的外觀問題如:鍛造字體模糊。

本發明之目的在於，解決大尺寸模具的降溫效率不一的問題。

為達成前述目的，本發明為一種大工件鍛造模具的定溫裝置，包含：

一頂模架，具有一模面；

一頂模仁，具有連接該頂模架的模頂面，且該頂模仁具有一模穴，該模穴具有凹凸起伏的一模穴底面，該模穴底面與該模頂面之間具有複數個長短不一的頂模仁厚度，各該頂模仁厚度中具有至少一個最厚的該頂模仁厚度，並在最厚的該頂模仁厚度位置於該頂模仁上設一降溫穴，且該頂模仁具有環繞該降溫穴的一環繞壁面，以及連通該降溫穴的一排氣孔；

一定溫裝置，具有朝向該環繞壁面開口的一噴射孔，該噴射孔供以朝向該環繞壁面噴射降溫介質。

在一較佳實施例中，該定溫裝置具有自外部連通至該降溫穴內的一輸入管，該噴射孔開設於該輸入管上。

在一較佳實施例中，該輸入管具有銜接並相連通的一第一段及一第二段，該第一段自外部連通至該降溫穴內，而該第二段則連通該第一段，且該第二段呈現彎弧型，其中一端連接該第一段，另一端則朝向該環繞壁面。

在一較佳實施例中，該第二段呈現半弧型，並環繞該降溫穴半圈。

在一較佳實施例中，該第二段呈現弧型，並環繞該降溫穴四分之一圈。

在一較佳實施例中，該輸入管具有一第一段，該第一段自外部連通至該降溫穴內，該噴射孔的數量為複數個，各該噴射孔開設於該第一段且朝向該環繞壁面。

在一較佳實施例中，該頂模架具有複數連接軸，而該頂模仁的模頂面凹設複數個連接孔，各該連接孔的數量與各該連接軸的數量相等，各該連接軸分別穿過各該連接孔。

在一較佳實施例中，另具有一底模架及一底模仁，該底模架固定連接該底模仁，在加工製造的過程中，該底模仁會與該頂模仁相互合模。

由於各該 頂模仁厚度中具有至少一個最厚的該 頂模仁厚度，並在最厚的該頂模仁厚度位置於該頂模仁上設該降溫穴，讓該頂模仁最後的位置能夠有效降溫，而使高溫固體狀態的材料能夠在均溫模具內進行鍛造充填，使加工成品的良率高、外觀大幅提升，藉此解決傳統頂模仁因散熱不全導致成品良率低、外觀難看的問題。

請參閱圖2至圖4，本發明為一種大工件鍛造模具的定溫裝置40，主要具有一頂模架20、一頂模仁30及一定溫裝置40，其中：

該頂模架20具有一模面21；在第一實施例中，該頂模架20與一般模具使用之頂模架20相同，主要具有用於頂出的一頂出桿22，以及與該頂出桿22帶動連接的一模板23，而根據不同的模具，該頂出桿22數量或是規格各有不同，主要依據模具之大小並根據實況調整使用之該頂出桿22的數量及規格，例如，第一實施例中圖2皆是為使用於成形輪圈之模具，其僅使用一個該頂出桿22。

該頂模仁30具有連接該頂模架20的模頂面31，且該頂模仁30具有一模穴32，該模穴32具有凹凸起伏的一模穴底面321，該模穴底面321與該模頂面31之間具有複數個長短不一的頂模仁厚度301，各該頂模仁厚度301中具有至少一個最厚的該頂模仁厚度301，並在最厚的該頂模仁厚度301位置於該頂模仁30上設一降溫穴33，且該頂模仁30具有環繞該降溫穴33的一環繞壁面331，以及連通該降溫穴33的一排氣孔34；在第一實施例中，該頂模仁30是用於成形輪圈之模仁，由於輪圈之表面形狀複雜，因此該模仁底面需對應欲成形之輪圈表面形狀形成凹凸起伏之結構。

該定溫裝置40具有朝向該環繞壁面331開口的一噴射孔41，該噴射孔41供以朝向該環繞壁面331噴射降溫介質；在第一實施例中，該定溫裝置40具有自外部連通至該降溫穴33內的一輸入管42，該噴射孔41開設於該輸入管42上，並透過該噴射孔41朝向該環繞壁面331噴射降溫介質，使降溫介質於該降溫穴33內形成環繞形氣流、液流或霧氣流，而該降溫介質可以為氣體、液體或兩相流體，在第一實施例中，該降溫介質為水霧。

其次，在第一實施例中，該頂模架20具有複數連接軸24，而該頂模仁30的模頂面31凹設複數個連接孔35，各該連接孔35的數量與各該連接軸24的數量相等，各該連接軸24分別穿過各該連接孔35，使該模板23與該頂模仁30固定連接。

再者，另具有一底模架50及一底模仁60，該底模架50固定連接該底模仁60，而該底模仁60在本實施例中具有對應成形輪圈的形狀，在加工製造的過程中，該底模仁60會與該頂模仁30相互合模，後再將材料壓入到底模仁60及頂模仁30之間，藉此成形出輪圈的成品。

請參閱圖3及圖4，在第一實施例中，該輸入管42具有銜接並相連通的一第一段421及一第二段422，該第一段421自外部連通至該降溫穴33內，而該第二段422則連通該第一段421，且該第二段422呈現彎弧型，其中一端連接該第一段421，另一端則朝向該環繞壁面331，且在第一實施例中，該噴射孔41開設於該第二段422朝向該環繞壁面331的一端，由於該第二段422呈現半弧型，並環繞該降溫穴33半圈，因此，從該噴射孔41射出的降溫介質在經過該第二段422後，會呈現弧形流動狀態再進入該降溫穴33內，藉此讓降溫介質於該降溫穴33內環繞而達成均勻降溫的效果，後再讓吸熱氣化後的氣體從該排氣孔34排出。

請參閱圖5及圖6，在第二實施例中，該輸入管42具有銜接並相連通的該第一段421及該第二段422，該第一段421自外部連通至該降溫穴33內，而該第二段422則連通該第一段421，且該第二段422呈現彎弧型，其中一端連接該第一段421，另一端則朝向該環繞壁面331，該噴射孔41開設於該第二段422朝向該環繞壁面331的一端，由於該第二段422呈現四分之一弧型，並環繞該降溫穴33四分之一圈，因此，從該噴射孔41射出的降溫介質在經過該第二段422後，會呈現弧形流動狀態再進入該降溫穴33內，藉此讓降溫介質於該降溫穴33內環繞而達成均勻降溫的效果，後再讓吸熱氣化後的後的氣體或液體從該排氣孔34排出。

請參閱圖7及圖8，在第三實施例中，該輸入管42具有該第一段421，該第一段421自外部連通至該降溫穴33內，在第三實施例中，該噴射孔41的數量為複數個，各該噴射孔41開設於該第一段421且朝向該環繞壁面331，因此，從該噴射孔41射出的降溫介質在接觸到環繞壁面331後，會沿著環繞壁面331的延伸方向於降溫穴33內流動，藉此讓降溫介質於該降溫穴33內環繞而達成均勻降溫的效果，後再讓降溫後的氣體或液體從該排氣孔34排出。

以上為本發明於較佳實施例中之結構組態及其連接關係，本發明之使用方法及其所能產生的功效如下所述：

請參閱圖2至圖4，在製造輪圈的過程中，會先將後再將高溫固態的材料注入頂模仁30及底模仁60之間，鍛壓後因高溫固態材料充填入頂模仁30及底模仁60之間後，材料的熱量快速傳遞至該頂模仁30及底模仁60之間，使該頂模仁30及底模仁60的溫度快速升高， 但在脫模過程頂模仁30由於厚度較厚降溫較慢 ， 持續鍛打時將導致該處溫度明顯高於其他處。使模具整體溫差過大。

請參閱圖3及圖4，在第一實施例中，在該頂模仁30升溫後，自該輸入管42的第一段421輸入外部降溫介質，本實施例中是使用水霧作為降溫介質，降溫介質通過第一段421後進入第二段422，並透過該第二段422的二分之一圓之結構，使從的噴射孔41射出之降溫介質呈現弧形，而讓降溫介質能夠沿著該降溫穴33內的弧形形成漩流，進而讓降溫介質更均勻的散佈於降溫穴33中。

最後，降溫介質在散布並接觸降溫穴33的環繞壁面331，使降溫介質快速蒸發而形成水蒸氣，水蒸氣再經由該排氣孔34排出，藉此將該頂模仁30的熱量排出。

而在第二實施例及中，同樣是藉由該噴射孔41射出降溫介質，進而讓降溫介質透過該第二段422的四分之一圓之結構，使從的噴射孔41射出之降溫介質呈現弧形，而讓降溫介質能夠沿著該降溫穴33內的弧形形成漩流；而第三實施例中，噴射孔41射出的降溫介質直接接觸到環繞壁面331而形成漩流，使降溫介質快速蒸發而形成水蒸氣，水蒸氣再經由該排氣孔34排出，藉此將該頂模仁30的熱量排出。

由於各該頂模仁厚度301中具有至少一個最厚的該頂模仁厚度301，並在最厚的該頂模仁厚度301位置於該頂模仁30上設該降溫穴33，讓該頂模仁30最後的位置能夠有效降溫，進而讓模具內部的成品能夠均勻降溫，而使高溫固體狀態的材料能夠在模具內同時降溫、冷卻、凝固，使加工成品的良率高、外觀大幅提升，藉此解決傳統頂模仁30因散熱不全導致成品良率低、外觀難看的問題。

習知 11:頂模架 12:頂模仁 13:底模仁 14:底模架 本發明 20:頂模架 21:模面 22:頂出桿 23:模板 24:連接軸 30:頂模仁 301:頂模仁厚度 31:模頂面 32:模穴 321:模穴底面 33:降溫穴 331:環繞壁面 34:排氣孔 35:連接孔 40:定溫裝置 41:噴射孔 42:輸入管 421:第一段 422:第二段 50:底模架 60:底模仁

圖1為習知模具之側視剖面圖； 圖2為本發明於第一實施例中之側視剖面圖； 圖3為本發明於第一實施例中定溫裝置的側視剖面局部放大圖； 圖4為本發明於第一實施例中定溫裝置的俯視剖面局部放大圖； 圖5為本發明於第二實施例中定溫裝置的側視剖面局部放大圖； 圖6為本發明於第二實施例中定溫裝置的俯視剖面局部放大圖； 圖7為本發明於第三實施例中定溫裝置的側視剖面局部放大圖； 圖8為本發明於第三實施例中定溫裝置的俯視剖面局部放大圖。

20:頂模架

21:模面

22:頂出桿

23:模板

24:連接軸

30:頂模仁

301:頂模仁厚度

31:模頂面

32:模穴

321:模穴底面

33:降溫穴

35:連接孔

40:定溫裝置

50:底模架

60:底模仁

Claims (6)

1. 一種大工件鍛造模具的定溫裝置，包含：一頂模架，具有一模面；一頂模仁，具有連接該頂模架的模頂面，且該頂模仁具有一模穴，該模穴具有凹凸起伏的一模穴底面，該模穴底面與該模頂面之間具有複數個長短不一的頂模仁厚度，各該頂模仁厚度中具有至少一個最厚的該頂模仁厚度，並在最厚的該頂模仁厚度位置於該頂模仁上設一降溫穴，且該頂模仁具有環繞該降溫穴的一環繞壁面，以及連通該降溫穴的一排氣孔；一定溫裝置，具有朝向該環繞壁面開口的一噴射孔，該噴射孔供以朝向該環繞壁面噴射降溫介質，進行間歇性的冷卻使模具不會隨著持續鍛打而持續升溫，亦不會使模具冷卻過度，使模具能夠定溫且各部位均溫，該定溫裝置具有自外部連通至該降溫穴內的一輸入管，該噴射孔開設於該輸入管上，該輸入管具有銜接並相連通的一第一段及一第二段，該第一段自外部連通至該降溫穴內，而該第二段則連通該第一段，且該第二段呈現彎弧型，其中一端連接該第一段，另一端則朝向該環繞壁面。
2. 如請求項1所述之大工件鍛造模具的定溫裝置，其中，該第二段呈現半弧型，並環繞該降溫穴半圈。
3. 如請求項1所述之大工件鍛造模具的定溫裝置，其中，該第二段呈現弧型，並環繞該降溫穴四分之一圈。
4. 如請求項1所述之大工件鍛造模具的定溫裝置，其中，該輸入管具有一第一段，該第一段自外部連通至該降溫穴內，該噴射孔的數量為複數個，各該噴射孔開設於該第一段且朝向該環繞壁面。
5. 如請求項1所述之大工件鍛造模具的定溫裝置，其中，該頂模架具有複數連接軸，而該頂模仁的模頂面凹設複數個連接孔，各該連接孔的數量與各該連接軸的數量相等，各該連接軸分別穿過各該連接孔。
6. 如請求項1所述之大工件鍛造模具的定溫裝置，其中，另具有一底模架及一底模仁，該底模架固定連接該底模仁，在加工製造的過程中，該底模仁會與該頂模仁相互合模。

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