CN103736847A - 一种箱式淬火复合成形模具及其制造工艺 - Google Patents
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Abstract
一种箱式淬火复合成形模具及其制造工艺，它由上加压模具箱体与下成形模具箱体于上、下成形板处压合组成主箱体，其上、下成形板的合模界面上设置数组冷却凹槽及输液小孔，主箱体侧封板设有连接冷却介质输入***的外接口，并经选材、热处理、预弯、成型、组装等多道工序制成复合成形模具的技术方案；它克服了现有热处理与成形相结合或以钣金单独成形的成形模具，前者存在淬火、变形难以控制，模具后期工作量大且生产周期长，能源消耗大；后者则对冷作模具使用性能要求高，使用寿命短，而模具钢的采购成本、加工费用均较高，产品或零件在钣金冲压时还存在显微裂纹的质量隐患等缺陷；它适合于经加热加压一次完成淬火、成形的复合成形的产品或零件。
Description
技术领域
本发明涉及一种箱式淬火复合成形模具及其制造工艺。
背景技术
现有需要热处理又需要钣金成形的产品或零件，工艺制造一般采用两种方案，第一种为冲压成型后再用淬火方式处理；第二种则是将已热处理的原材料直接钣金成型；它们主要的缺点是：第一种方式的淬火变形难控制，后期需要大量的人工校形或模具稳定化的时效处理，产品或零件制造周期长，定型模具与产品或零件一起要耐受反复加热与冷却；第二种方式则是钣金成型时对冷作模具的使用性能要求高，要求选用硬度高的模具钢作模具材质，而硬度越高对模具的磨损越严重，模具的使用寿命则越短，所以模具钢的采购成本、加工费用均较高，而且产品或零件在钣金冲压时还存在显微裂纹的质量隐患。
发明内容
针对上述情况，本发明的目的在于提供一种箱式淬火复合成形模具，它既能同时淬火，又能同时成形，还能同时在线完成压制产品或零件的淬火、变形控制，减轻重复试模和修模劳动强度，减少大量高级别模具钢的采购、消耗，实现生产成本降低，生产周期缩短，全面提高压制产品或零件的质量。
本发明的又一个目的在于提供一种生产流程简单，操作容易，还能实现工业化、规模化、商业化，且经济实惠、便于普及推广的制备一种箱式淬火复合成形模具的工艺。
为了实现上述目的，一种箱式淬火复合成形模具，它包括一主箱体，该主箱体由上加压模具箱体与下成形模具箱体于上、下成形板处压合组成，所述上加压模具箱体与下成形模具箱体设有数块侧封板、上、下底板和上、下成形板，所述上、下成形板的合模界面上设置数组冷却凹槽，冷却凹槽内设有小孔，所述侧封板设有外接口。
为了实现结构、效果优化，其进一步的措施是：
冷却凹槽设有四组。
冷却凹槽间距L均按等间距排列。
冷却凹槽间距L为30-50mm。
冷却凹槽槽高H为5-20mm。
小孔直径D为3-8mm。
上、下底板上分别设有加强筋板。
外接口连接软管式冷却介质输入***。
制造一种箱式淬火复合成形模具的工艺，它包括经选材、板材退火、油压机预弯成型的主要处理工序，其操作步骤如下：
一、制作主箱体
A、制作上加压模具箱体
Ⅰ、选材-Q235钢-下料、划线-辅助设备；
Ⅱ、前、后、左、右侧封板-定型-工艺装备、冷作设备；
Ⅲ、前、后、左、右侧封板-适配钻孔-工艺装备、机加设备；
Ⅳ、外接口-定模、加工-工艺装备、机加、冷作设备；
Ⅴ、上、下底板-定型-工艺装备、冷作设备；
Ⅵ、加强筋板-定型-工艺装备、机加、冷作设备；
Ⅶ、箱体组装-焊接-焊装设备；
Ⅷ、箱体表面处理-打磨、抛光、喷涂-辅助设备；
Ⅸ、箱体成型-半成品-辅助设备；
B、制作下成形模具箱体
下成形模具箱体半成品的制作工艺与上加压模具箱体半成品的制作工艺相同。
二、制作成形板
A、制作上成形板
Ⅰ、选材-Q235钢-下料、划线-辅助设备；
Ⅱ、上成形板-定型-工艺装备、冷作设备；
Ⅲ、冷却凹槽、间距L、槽高H-定型-工艺装备、冷作设备、辅助设备；
Ⅳ、冷却凹槽-铣削-工艺装备、机加设备；
Ⅴ、输入冷却液小孔-钻削-工艺装备、机加设备；
Ⅵ、上成形板-热处理-退火-工艺装备、热处理设备；
Ⅶ、上成形板-预弯-油压机、热处理设备、冷作设备、辅助设备；
Ⅷ、上成形板-铣削-工艺装备、铣削设备、冷作设备；
Ⅸ、上成形板-定型-工艺装备、油压机、热处理设备、冷作设备、辅助设备；
Ⅹ、上成形板-表面处理-打磨、抛光、喷丸、喷涂-冷作设备、辅助设备；
Ⅺ、上成形板-成型-半成品-辅助设备；
B、制作下成形板
下成形板半成品的制作工艺与上成形板半成品的制作工艺相同。
三、半成品组装
Ⅰ、按工艺要求备好：上加压模具箱体半成品、下成形模具箱体半成品；
Ⅱ、按工艺要求备好：上成形板半成品、下成形板半成品；
Ⅲ、上成形板半成品、下成形板半成品分别与上加压模具箱体半成品、下成形模具箱体半成品适配-组装-工艺装备、焊接设备、冷作设备、辅助设备；
Ⅳ、外接口与软管式冷却介质输入***连接-冷作设备、辅助设备；
Ⅴ、压力试验-上加压模具箱体的上成形板与下成形模具箱体的下成形板适配合模-冷却介质输入-加压-检查有无泄漏-试验、检测装备；
Ⅵ、检验-入库-产品或零件成品-检测设备、辅助设备。
本发明一种箱式淬火复合成形模具及其制造工艺，它包括由上加压模具箱体与下成形模具箱体于上、下成形板处压合组成主箱体，其上、下成形板的合模界面上设置数组冷却凹槽及输液小孔，主箱体侧封板设有连接软管式冷却介质输入***的外接口，并经选材、热处理、预弯、成型、组装等多道工序制造成复合成形模具产品的技术方案，它克服了现有热处理与成形相结合或以钣金单独成形的成形模具，前者存在淬火、变形难以控制，模具后期的人工校形劳动强度较大，模具稳定化的时效处理周期较长，定型模具与零件一起要耐受反复加热与冷却，其能源消耗大；后者则对冷作模具使用要求高，其原材料硬度越高对模具的磨损越严重，而且模具钢的采购成本、加工费用均较高，产品零件在钣金冲压时还存在显微裂纹的质量隐患等缺陷。
本发明相比现有技术所产生的有益效果：
（Ⅰ）本发明采用由上加压模具箱体与下成形模具箱体于上、下成形板处压合组成主箱体，并于上、下成形板的合模界面上设置数组冷却凹槽及输液小孔，并于主箱体侧封板设置连接冷却介质输入***的外接口的技术方案，较好地解决了传统工艺采用钣金、淬火两道工序分开处理且产品或零件的成型性差、淬火质量不稳定的难题；
（Ⅱ）本发明采用由上加压模具箱体与下成形模具箱体于上、下成形板处压合组成主箱体，并于上、下成形板的合模界面上设置数组冷却凹槽及输液小孔，并于主箱体侧封板设置连接冷却介质输入***的外接口的技术方案，较好地解决了传统工艺采用冷作钣金生产的产品或零件回弹性较大的难题，而且省去了因产品或零件变形需要大量反复试模和修模的重复劳动；
（Ⅲ）本发明采用由上加压模具箱体与下成形模具箱体于上、下成形板处压合组成主箱体，并于上、下成形板的合模界面上设置数组冷却凹槽及输液小孔，并于箱体侧封板设置连接冷却介质输入***的外接口的技术方案，实现了产品或零件在箱体型腔内进行压力淬火过程中，应力释放更充分，淬火变形更小，提高了产品或零件的质量；
（Ⅳ）本发明采用由上加压模具箱体与下成形模具箱体于上、下成形板处压合组成主箱体，并于上、下成形板的合模界面上设置数组冷却凹槽及输液小孔，并于主箱体侧封板设置连接软管式冷却介质输入***的外接口的技术方案，克服了传统工艺采用钣金、淬火两道工序分开处理且生产成本高、人力资源、能源资源消耗均较大的缺陷；
（Ⅴ）本发明采用高温短时成形后并即时淬火冷却的最佳工艺的技术方案，保证了模具在冷却介质的作用下维持足够的刚性，热冲蚀少，而单一的冷作模具和热作模具的工作环境非常恶劣，故而可采用价格低廉的普通Q235钢代替价格昂贵的模具钢，取得意想不到的同时一次性成型、淬火的较佳效果，节约了传统工艺需大量采购模具钢的原材料成本；
（Ⅵ）本发明采用将上加压模具箱体与下成形模具箱体结合于由油压机预弯成型的上、下成形板处并压合组成主箱体的技术方案，有效减少了成形加工余量，节约了大量的人力、物力，降低了生产成本；
（Ⅶ）本发明采用由上加压模具箱体与下成形模具箱体于上、下成形板处压合组成主箱体，并于上、下成形板的合模界面上设置数组冷却凹槽及输液小孔，并于主箱体侧封板设置连接软管式冷却介质输入***的外接口及选用以焊接工艺为主体结构的技术方案，其结构简单、紧凑，避免了模具上下型面间复杂的管道设计和制造，节约了大量的原材料消耗，减少了过多生产成本的投入；
（Ⅷ）本发明采用由上加压模具箱体与下成形模具箱体于上、下成形板处压合组成主箱体，并于上、下成形板的合模界面上设置数组冷却凹槽及输液小孔，并于箱体侧封板设置连接软管式冷却介质输入***的外接口及采用加强筋板加固箱体底板的主体结构技术方案，其结构简单、紧凑，箱体整体刚性好，保证了上下模具压合时产品或零件成形和热处理的稳定性能；
（Ⅸ）本发明采用由上加压模具箱体与下成形模具箱体于上、下成形板处压合组成主箱体，并于上、下成形板的合模界面上设置数组冷却凹槽及输液小孔，并于主箱体侧封板设置连接软管式冷却介质输入***的外接口及采用加强筋板加固箱体底板的主体结构技术方案，其结构简单、紧凑，箱体整体刚性好，延长了模具使用寿命，节约了模具维护成本；
（Ⅹ）本发明采用由上加压模具箱体与下成形模具箱体于上、下成形板处压合组成主箱体，并于上、下成形板的合模界面上设置数组冷却凹槽及输液小孔，并于主箱体侧封板设置连接软管式冷却介质输入***的外接口结构技术方案，其结构简单、紧凑，强度高，工艺简易，工序简化，操作简便，维护容易，淬火、成型一次完成，不需重复的试模与修模操作，产品变形量小，质量稳定可靠；生产过程无污染，劳动与工作环境显著改善，省时省工省力省成本省能源，全面提高了一次成型产品或零件的优质品率，连接软管式冷却介质输入***的外接口通用性强，还易于实现工业化、规模化、商业化，且经济实惠、便于普及推广。
本发明适合于经加热加压一次完成淬火、成形的复合成形的产品或零件。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1为本发明一种箱式淬火复合成形模具主视图。
图2为图1中冷却凹槽与冷却液输入小孔的局部放大视图。
图中：1、上加压模具箱，2、下成形模具箱体，3、成形板，4、侧封板，5、底板，6、冷却凹槽，7、小孔，8、外接口，9、加强筋板，M、主箱体，L、间距，H、槽高，D、直径。
具体实施方式
结合附图，一种箱式淬火复合成形模具，它包括一主箱体M，该主箱体M由上加压模具箱体1与下成形模具箱体2于上、下成形板3处压合组成，上加压模具箱体1与下成形模具箱体2各自均设有前、后、左、右4块侧封板4，侧封板4上设有连接软管式冷却介质输入***的外接口8；上加压模具箱体1与下成形模具箱体2分别设上底板5和下底板5，上底板5设置于上加压模具箱体1上面，下底板5则设置于下成形模具箱体2的下面，为了增强模具箱体的整体刚性，上、下底板5上分别设有加强筋板9，同样，上加压模具箱体1与下成形模具箱体2于合模处设置上、下成形板3，上、下成形板3的合模界面上设有四组冷却凹槽6，每组冷却凹槽6间距L均按30-50mm等间距排列，冷却凹槽6槽高H为5-20mm，冷却凹槽6内设有直径D为3-8mm的小孔7，侧封板4设有外接口8，冷却凹槽6的组与组之间的距离可根据模具的尺寸大小要求及整体刚性、强度决定。
为保证模具成型效果和刚度，可增加上、下成形板3上冷却凹槽6的密度，即减少冷却凹槽6的槽间距L，降低冷却凹槽6的槽高H，依据产品或零件材料和大小的不同，可以有不同数量的外接口和电机泵，以满足产品或零件不同的淬火冷却要求。本实施例取冷却凹槽6的槽间距L为41mm，槽高H为12mm，输入冷却液小孔7直径D为5mm。
参照附图，制造一种箱式淬火复合成形模具的工艺，它包括经选材、板材退火、油压机预弯、成型的主要处理工序，其操作步骤如下：
一、制作主箱体
A、制作上加压模具箱体
Ⅰ、选取牌号为Q235钢的钢板，按加工要求下料，下料完成后按要求进入划线工序，其设备-下料、划线-辅助设备；
Ⅱ、按产品或零件成型要求制作前、后、左、右侧封板各1块，而且应该与下成形模具箱体侧封板对应配合确定尺寸-定型-工艺装备、冷作设备；
Ⅲ、前、后、左、右侧封板上适配钻孔，该孔的大小、设置位置应与外接口大小适配-工艺装备、机加设备；
Ⅳ、外接口大小应与连接法兰及软管式冷却介质输入***的软管大小适配加工确定-定模、加工-工艺装备、机加、冷作设备；
Ⅳ、外接口-定模、加工-工艺装备、机加、冷作设备；
Ⅴ、上底板应该按上加压模具箱体内腔大小及产品成型要求配合，确定箱体平面空间-定型-工艺装备、冷作设备；
Ⅵ、加强筋板与上底板配合加工-定型-工艺装备、机加、冷作设备；
Ⅶ、箱体组装包括：上加压模具箱体配套的前、后、左、右侧封板与上底板进行组装-焊接-焊装设备；
Ⅷ、箱体表面处理-打磨、抛光、喷涂-辅助设备；
Ⅸ、箱体成型-半成品-辅助设备；
B、制作下成形模具箱体
下成形模具箱体半成品的制作工艺与上加压模具箱体半成品的制作工艺相同。
二、制作成形板
A、制作上成形板
Ⅰ、选材-Q235钢-下料、划线-辅助设备；
Ⅱ、上成形板-定型-工艺装备、冷作设备；
Ⅲ、冷却凹槽、间距L、槽高H-定型-工艺装备、冷作设备、辅助设备；
Ⅳ、冷却凹槽加工-铣削-工艺装备、机加设备；
Ⅴ、输入冷却液小孔加工-钻削-工艺装备、机加设备；
Ⅵ、上成形板-热处理-退火-工艺装备、热处理设备；
Ⅶ、上成形板-预弯-油压机、热处理设备、冷作设备、辅助设备；
Ⅷ、上成形板机加：少余量毛坯加工-铣削-工艺装备、铣削设备、冷作设备；
Ⅸ、上成形板定型应与上加压模具箱体半成品配合实施-定型-工艺装备、油压机、热处理设备、冷作设备、辅助设备；
Ⅹ、上成形板-表面处理-打磨、抛光、喷丸、喷涂-冷作设备、辅助设备；
Ⅺ、上成形板-成型-半成品-辅助设备；
B、制作下成形板
下成形板半成品的制作工艺与上成形板半成品的制作工艺相同。
三、半成品组装
Ⅰ、按工艺要求备好：上加压模具箱体半成品、下成形模具箱体半成品；
Ⅱ、按工艺要求备好：上成形板半成品、下成形板半成品；
Ⅲ、上成形板半成品、下成形板半成品分别与上加压模具箱体半成品、下成形模具箱体半成品适配，按工艺要求组装成二个密闭的腔体-组装-工艺装备、焊接设备、冷作设备、辅助设备；
Ⅲ、上成形板半成品、下成形板半成品分别与上加压模具箱体半成品、下成形模具箱体半成品，按工艺要求适配组装成二个密闭的腔体-工艺装备、焊接设备、冷作设备、辅助设备；
Ⅳ、外接口与软管式冷却介质输入***连接-冷作设备、辅助设备；
Ⅴ、压力试验-按工艺要求将上加压模具箱体的上成形板与下成形模具箱体的下成形板适配合模-冷却介质输入-加压-检查有无泄漏-试验、检测装备；
Ⅵ、检验-入库-产品或零件成品-检测设备、辅助设备。
本发明的工况与原理：①首先将主箱体M中的上加压模具箱体1与下成形模具箱体2于上、下成形板3处压合即按装配关系进行合模，然后将上加压模具箱体1与油压机的支座固定，外接口通过法兰盘接通外部冷却介质输入***的软管；本实施例中冷却介质为冷却液；②上加压模具箱体1连同外接软管在油缸的提升下离开下成形模具箱体2，将加热产品置于下成形模具箱体2上；③上加压模具箱体1在油缸的作用下向下施压，将加热产品压制成形；④开启冷却电机泵，主箱体M内腔上下冷却介质输入***经上加压模具箱体1、下成形模具箱体2的输入冷却液小孔7向产品或零件的上下表面进行连续喷洒冷却液，直至产品或零件冷透为止，整个淬火过程中上加压模具箱体1与下成形模具箱体2维持合模状态下的恒定工作压力，防止产品或零件发生淬火变形。
Claims (9)
1.一种箱式淬火复合成形模具，其特征在于它包括一主箱体（M），该主箱体（M）由上加压模具箱体（1）与下成形模具箱体（2）于上、下成形板（3）处压合组成，所述上加压模具箱体（1）与下成形模具箱体（2）设有数块侧封板（4）、上、下底板（5）和上、下成形板（3），所述上、下成形板（3）的合模界面上设置数组冷却凹槽（6），冷却凹槽（6）内设有小孔（7），所述侧封板（4）设有外接口（8）。
2.根据权利要求1所述的一种箱式淬火复合成形模具，其特征在于冷却凹槽（6）设有四组。
3.根据权利要求1所述的一种箱式淬火复合成形模具，其特征在于冷却凹槽（6）间距L均按等间距排列。
4.根据权利要求1所述的一种箱式淬火复合成形模具，其特征在于冷却凹槽（6）间距L为30-50mm。
5.根据权利要求1所述的一种箱式淬火复合成形模具，其特征在于冷却凹槽（6）槽高H为5-20mm。
6.根据权利要求1所述的一种箱式淬火复合成形模具，其特征在于小孔（7）直径D为3-8mm。
7.根据权利要求1所述的一种箱式淬火复合成形模具，其特征在于上、下底板（5）上分别设有加强筋板（9）。
8.根据权利要求1所述的一种箱式淬火复合成形模具，其特征在于外接口（8）连接软管式冷却介质输入***。
9.制造权利要求1所述的一种箱式淬火复合成形模具的工艺，其特征在于它包括经选材、板材退火、油压机预弯成型的主要处理工序，其操作步骤如下：
一、制作主箱体
A、制作上加压模具箱体
Ⅰ、选材-Q235钢-下料、划线-辅助设备；
Ⅱ、前、后、左、右侧封板-定型-工艺装备、冷作设备；
Ⅲ、前、后、左、右侧封板-适配钻孔-工艺装备、机加设备；
Ⅳ、外接口-定模、加工-工艺装备、机加、冷作设备；
Ⅴ、上、下底板-定型-工艺装备、冷作设备；
Ⅵ、加强筋板-定型-工艺装备、机加、冷作设备；
Ⅶ、箱体组装-焊接-焊装设备；
Ⅷ、箱体表面处理-打磨、抛光、喷涂-辅助设备；
Ⅸ、箱体成型-半成品-辅助设备；
B、制作下成形模具箱体
下成形模具箱体半成品的制作工艺与上加压模具箱体半成品的制作工艺相同。
二、制作成形板
A、制作上成形板
Ⅰ、选材-Q235钢-下料、划线-辅助设备；
Ⅱ、上成形板-定型-工艺装备、冷作设备；
Ⅲ、冷却凹槽、间距L、槽高H-定型-工艺装备、冷作设备、辅助设备；
Ⅳ、冷却凹槽-铣削-工艺装备、机加设备；
Ⅴ、输入冷却液小孔-钻削-工艺装备、机加设备；
Ⅵ、上成形板-热处理-退火-工艺装备、热处理设备；
Ⅶ、上成形板-预弯-油压机、热处理设备、冷作设备、辅助设备；
Ⅷ、上成形板-铣削-工艺装备、铣削设备、冷作设备；
Ⅸ、上成形板-定型-工艺装备、油压机、热处理设备、冷作设备、辅助设备；
Ⅹ、上成形板-表面处理-打磨、抛光、喷丸、喷涂-冷作设备、辅助设备；
Ⅺ、上成形板-成型-半成品-辅助设备；
B、制作下成形板
下成形板半成品的制作工艺与上成形板半成品的制作工艺相同。
三、半成品组装
Ⅰ、按工艺要求备好：上加压模具箱体半成品、下成形模具箱体半成品；
Ⅱ、按工艺要求备好：上成形板半成品、下成形板半成品；
Ⅲ、上成形板半成品、下成形板半成品分别与上加压模具箱体半成品、下成形模具箱体半成品适配-组装-工艺装备、焊接设备、冷作设备、辅助设备；
Ⅳ、外接口与软管式冷却介质输入***连接-冷作设备、辅助设备；
Ⅴ、压力试验-上加压模具箱体的上成形板与下成形模具箱体的下成形板适配合模-冷却介质输入-加压-检查有无泄漏-试验、检测装备；
Ⅵ、检验-入库-产品或零件成品-检测设备、辅助设备。
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