CN104923660A - 一种蛇形冷却水道式热冲压模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蛇形冷却水道式热冲压模具，其包括：成对设置的凸模镶块和凹模镶块，所述凸模镶块具有凸起部以使其横截面为凸型，所述凹模镶块具有凹进部以使其横截面为凹型，所述凸模镶块和凹模镶块内分别设有蜿蜒曲折的蛇形冷却水道，所述蛇形冷却水道的深度设置为其底部贴近凸模镶块和凹模镶块相互接触的面。本发明提供的蛇形冷却水道式热冲压模具，其加工方式简单，不存在冷却盲区，冷却程度和速度均匀，镶块尺寸不受限制，因而简化了模具结构，提高了加工效率，冷却效果良好，方便装配、维护和保养，降低了成本。

Description

一种蛇形冷却水道式热冲压模具

技术领域

本发明涉及一种模具，尤其涉及一种冲压模具。

背景技术

热冲压成形技术是一种利用金属在高温状态下塑性和延展性迅速增加、屈服强度迅速下降的特点，在热冲压模具上使零件成形，同时利用模具冷却淬火达到超高强度的新工艺。采用热冲压成形技术，不仅可以克服传统高强钢板成形困难、零件尺寸精度低的致命缺陷，而且可以显著提高汽车的安全性、舒适性，减轻车重，减小气体排放量。热成形技术适用于制造汽车中对舒适性、安全性要求较高、强度级别较高（1500Mpa左右）的零件，如保险杠、防撞梁、B柱及其加强件等，这些零件用传统的冲压工艺难以生产；同时，热成形零件也可以替换强度级别在1000Mpa左右并用传统工艺生产的车身零件，特别是车门防撞杆、保险杠，从国外进口零件或从国外进口原材料，成本高，零件数量受限制，原材料采购困难。此外，热成形技术也可以应用航空、航天、工程机械等领域，用以生产强度级别较高的冲压件。因此，热冲压成形技术有广阔的应用市场，热冲压成形工艺是目前汽车、钢铁及其相关领域的研究热点。

热冲压成形的具体过程是，用加热炉对初始强度为500～600Mpa具有热冲压成形特点的钢板坯料加热到奥氏体温度范围（一般850度以上），保温1分钟左右，取出后在热冲压模具中冲压成形成为零件，保压，利用热冲压模具的内部冷却***对零件进行快速冷却淬火，成形后的零件的强度可以达到1500MPa左右。

热冲压成形技术工艺特殊，热冲压模具冲头镶块工作时与高温板料接触，吸收板料的热量，同时内部冷却***对热冲压模具进行冷却。现有的热冲压模具普遍采用镶块内钻孔的方式布置冷却水道，冷却***的加工需要专业的5轴钻孔设备，而且深孔钻加工困难，效率低下；且由于加工方式的限制，型面复杂的零件，直的水管不能很好的贴近模具表面，冷却效率降低；同时钻孔深度限制了构成热冲压模具的镶块的尺寸，使镶块数量过多，模具结构复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种蛇形冷却水道式热冲压模具，其加工无需专业的5轴深孔钻床，从而提高模具加工效率；此外，构成热冲压模具的镶块各处冷却均匀，从而提高模具冷却效率；同时，构成热冲压模具的镶块尺寸不受冷却***限制，可采用较少的镶块数量，简化模具结构。

为了达到上述发明的目的，本发明提供了一种蛇形冷却水道式热冲压模具，其包括：

成对设置的凸模镶块和凹模镶块，所述凸模镶块具有凸起部以使其横截面为凸型，所述凹模镶块具有凹进部以使其横截面为凹型，所述凸模镶块和凹模镶块内分别设有蜿蜒曲折的蛇形冷却水道，所述蛇形冷却水道的深度设置为其底部贴近凸模镶块和凹模镶块相互接触的面。

本发明提供的上述蛇形冷却水道式热冲压模具，其凸模镶块和凹模镶块具有用于和模板相连的水道端面以及型面（即所述凸模镶块和凹模镶块相互接触的面）；所述冷却水道为嵌入所述凸模镶块和凹模镶块的蛇形水道，其嵌入方式是直接从所述凸模镶块和凹模镶块的水道端面向所述型面方向开槽，开槽的深度以其底部贴近所述型面为基准，使得冷却水道随热冲压模具型面布置，冷却水道距离镶块工作表面距离合适且均匀一致，不受复杂型面的影响，不存在冷却盲区，冷却效果良好；上述方案的好处是可采用普通数控铣床加工所述蛇形冷却水道式热冲压模具，无需专业的5轴深孔钻床，从而提高热冲压模具及其冷却***的加工效率；同时，由于所述凸模镶块和凹模镶块尺寸不受冷却***限制，可以根据需要任意设置镶块，镶块尺寸可以设计得较大，从而可采用较少的镶块数量，简化模具结构，方便装配、维护和保养，降低成本。所述冷却水道为蜿蜒曲折的蛇形，能延长冷却水道长度，增大并均匀分布冷却面。本发明提供的上述蛇形冷却水道式热冲压模具工作时，可通过所述模板对所述冷却水道进行密封和提供水循环，通过水循环为所述凸模镶块和凹模镶块及与其型面接触的零件提供快速冷却（淬火）。

进一步地，在本发明所述的蛇形冷却水道式热冲压模具中，所述凸模镶块和凹模镶块上分别设有与蛇形冷却水道连通的进水口和出水口。

上述蛇形冷却水道式热冲压模具中，所述进水口用于向所述凸模镶块和凹模镶块提供热交换前的冷却水的进水通道，所述出水口用于向所述凸模镶块和凹模镶块提供热交换后的冷却水的出水通道。

更进一步地，在上述蛇形冷却水道式热冲压模具中，所述凹模镶块与凹模镶块水流分配控制器连接，所述凹模镶块水流分配控制器包括：分流块，其上设有与外界连接的进口和出口；与分流块连接的进水管，其与凹模镶块的进水口连接；与分流块连接的出水管，其与凹模镶块的出水口连接；所述进水管和/或出水管上设有流量控制器。

更进一步地，在上述蛇形冷却水道式热冲压模具中，所述凸模镶块与凸模镶块水流分配控制器连接，所述凸模镶块水流分配控制器包括：分流块，其上设有与外界连接的进口和出口；与分流块连接的进水管，其与凸模镶块的进水口连接；与分流块连接的出水管，其与凸模镶块的出水口连接；所述进水管和/或出水管上设有流量控制器。

进一步地，在本发明所述的蛇形冷却水道式热冲压模具中，所述凹模镶块和凸模镶块分别设有至少两个，所述至少两个凸模镶块和凹模镶块分别在其长度方向上连接在一起。

在上述蛇形冷却水道式热冲压模具中，所述各凹模镶块之间，以及所述各凸模镶块之间，其冷却水道采用并联方式连接到所述水流分配控制器，使得每个镶块内的冷却水流量可控，且缩短了冷却水在镶块内的流程，减小了冷却水进出口温差，且使得镶块各处冷却程度和速度均匀。在上述蛇形冷却水道式热冲压模具中，所述进口与所述进水口连通，用于提供热交换前的冷却水的进水通道；所述出口与所述出水口连通，用于提供热交换后的冷却水的出水通道。

进一步地，在本发明所述的蛇形冷却水道式热冲压模具中，所述凸模镶块固定设置在第一模板上。

更进一步地，在上述蛇形冷却水道式热冲压模具中，所述凸模镶块与第一模板之间设有密封圈。

进一步地，在本发明所述的蛇形冷却水道式热冲压模具中，所述凹模镶块固定设置在第二模板上。

更进一步地，在上述蛇形冷却水道式热冲压模具中，所述凹模镶块与第二模板之间设有密封圈。

在上述蛇形冷却水道式热冲压模具中，所述第一模板和所述第二模板分别通过密封圈与所述凸模镶块和所述凹模镶块固定连接，以封闭并密封所述冷却水道，同时为所述凸模镶块和所述凹模镶块提供与压机平台的连接。

进一步地，在本发明所述的蛇形冷却水道式热冲压模具中，设置在凸模镶块的凸起部的蛇形冷却水道内设有水流控制片，该水流控制片的长度方向与蛇形冷却水道的深度方向一致，水流控制片在其长度方向上的下端靠近蛇形冷却水道的底部。

进一步地，在本发明所述的蛇形冷却水道式热冲压模具中，设置在凹模镶块的非凹进部区域的蛇形冷却水道内设有水流控制片，该水流控制片的长度方向与蛇形冷却水道的深度方向一致，水流控制片在其长度方向上的下端靠近蛇形冷却水道的底部。

在上述蛇形冷却水道式热冲压模具中，所述水流控制片的作用是将所述冷却水道的横截面积控制在合适的大小，从而使得冷却水道各处水流速度均匀或按需求设置，达到预期的冷却效果。所述横截面积应控制在靠近型面一端，其控制原理是利用水流控制片的遮挡来控制所述横截面积的大小。

进一步地，在本发明所述的蛇形冷却水道式热冲压模具中，所述蛇形冷却水道的宽度为10-20mm。

进一步地，在本发明所述的蛇形冷却水道式热冲压模具中，所述蛇形冷却水道的相邻水道之间的间隔为15-25mm。

在上述蛇形冷却水道式热冲压模具中，所述水道宽度和所述相邻水道之间的间隔的数值具有较好的实施效果。

需要说明的是，本发明所述的冷却水道中通入的冷却介质可以是任意流体，并不限于水。

本发明所述的蛇形冷却水道式热冲压模具与现有热冲压模具相比，具有以下优点：

（1）其制造过程采用普通数控铣床加工，加工方式简单，无需专业的5轴深孔钻床，从而提高热冲压模具及其冷却***的加工效率，缩短模具制造周期，节省热冲压模具的镶块材料使用量，降低了制造成本；

（2）冷却水道随热冲压模具型面布置，冷却水道距离镶块工作表面距离合适且均匀一致，不受复杂型面的影响，不存在冷却盲区，冷却效果良好；镶块内冷却水水流路径可控，可使水流贴近镶块表面，快速带走工作时的热量；构成热冲压模具的镶块之间，冷却水道采用并联方式，缩短冷却水在镶块内的流程，减小了冷却水进出口温差，且每个镶块内的冷却水流量可控，使得镶块各处冷却程度和速度均匀；上述特点提高了热冲压模具冷却效率和质量，从而提高了其生产的效率和零件的性能；

（3）构成热冲压模具的镶块尺寸不受冷却***限制，可以根据需要任意设置镶块，镶块尺寸可以设计得较大，从而采用较少的镶块数量，简化模具结构，方便装配、维护和保养，降低了成本。

附图说明

图1为本发明所述的蛇形冷却水道式热冲压模具在一种实施方式下的立体装配示意图。

图2为本发明所述的蛇形冷却水道式热冲压模具在一种实施方式下的示意图。

图3为本发明所述的蛇形冷却水道式热冲压模具在一种实施方式下的凸模镶块立体示意图。

图4为图3的正面顶视图。

图5为图4的A-A向剖视图。

图6为图4的B-B向剖视图。

图7为本发明所述的蛇形冷却水道式热冲压模具在一种实施方式下的凹模镶块立体示意图。

图8为图7的正面顶视图。

图9为图8的A-A向剖视图。

图10为图8的B-B向剖视图。

具体实施方式

下面将根据具体实施例及说明书附图对本发明所述的蛇形冷却水道式热冲压模具做进一步说明，但是该说明并不构成对本发明技术方案的不当限定。

图1显示了本发明所述的蛇形冷却水道式热冲压模具在一种实施方式下的立体装配结构。

如图1所示，本实施例中的蛇形冷却水道式热冲压模具包括镶块1（包括成对设置的凸模镶块11和凹模镶块12），水流分配控制器2（包括凸模镶块水流分配控制器21和凹模镶块水流分配控制器22），模板3（包括第一模板31和第二模板32）；凸模镶块11和凹模镶块12分别与凸模镶块水流分配控制器21和凹模镶块水流分配控制器22相连；凸模镶块11和凹模镶块12分别通过螺栓固定在第一模板31和第二模板32上。

图2显示了本发明所述的蛇形冷却水道式热冲压模具在一种实施方式下的结构。

如图2所示，本实施例中的镶块1设有两个，并在其长度方向上连接在一起；镶块1具有蛇形冷却水道S；本实施例中的水流分配控制器2包括分流块201，分流块201上的与外界冷却水循环***连接的进口202和出口203，与分流块201连接的进水管204和出水管205，以及设在出水管205上的流量控制器206；两个镶块1上均具有进水口101和出水口102，两个镶块1上的进水口101分别通过进水管204与分流块201相连，两个镶块1上的出水口102分别通过出水管205与分流块201相连。其中，进口202通过分流块201与进水管204和进水口101形成用于热交换前的冷却水的进水通道；出口203通过分流块201与出水管205和出水口102形成用于热交换后的冷却水的出水通道。

图3显示了本发明所述的蛇形冷却水道式热冲压模具在一种实施方式下的凸模镶块立体结构；图4显示了图3的正面顶视结构；图5显示了图4的A-A向剖视结构；图6显示了图4的B-B向剖视结构。

如图3-图6所示，凸模镶块11由高导热率的热作模具钢制作，内部设有蛇形冷却水道S，用于冲压成形后对零件进行快速冷却淬火。蛇形冷却水道S宽度为12mm，深度随凸模镶块11型面设计，保证均匀快速的冷却效果；蛇形冷却水道S通过普通数控铣床直接从用于连接第一模板31的表面向型面方向加工。蛇形冷却水道S垂直于零件长度方向布置，采用来回曲折的方式连通起来，相邻水道间隔18mm，保证凸模镶块11的强度和刚度。在蛇形冷却水道S中间最深的部位设置多个水流控制片4的安装槽，配合水流控制片4使用，用于改变冷却水的路径，使冷却水贴近凸模镶块11型面流动，快速带走工作表面的热量。凸模镶块11用于连接第一模板31的表面设置有“O”型圈密封槽T，可以在凸模镶块11和第一模板31之间安装密封圈，将冷却水密封在凸模镶块11内。图中箭头示意了水流方向。

图7显示了本发明所述的蛇形冷却水道式热冲压模具在一种实施方式下的凹模镶块立体结构；图8显示了图7的正面顶视结构；图9显示了图8的A-A向剖视结构；图10显示了图8的B-B向剖视结构。

如图7-图10所示，凹模镶块12由高导热率的热作模具钢制作，内部设有蛇形冷却水道S，用于冲压成形后对零件进行快速冷却淬火。蛇形冷却水道S宽度为12mm，深度随凹模镶块12型面设计，保证均匀快速的冷却效果；蛇形冷却水道S通过普通数控铣床直接从用于连接第二模板32的表面向型面方向加工。蛇形冷却水道S垂直于零件长度方向布置，采用来回曲折的方式连通起来，相邻水道间隔18mm，保证凹模镶块12的强度和刚度。在蛇形冷却水道S两侧最深的转弯部位设置多个水流控制片4的安装槽，配合水流控制片4使用，用于改变冷却水的路径，使冷却水贴近凹模镶块12型面流动，快速带走工作表面的热量。凹模镶块12用于连接第二模板32的表面设置有“O”型圈密封槽T，可以在凹模镶块12和第二模板32之间安装密封圈，将冷却水密封在凹模镶块12内。图中箭头示意了水流方向。

在上述实施例中，水流控制片4是宽15mm、厚2mm的不锈钢材质钢板，长度根据需要加工，安装在镶块1需要控制水流的部位，使得水流贴近镶块1的型面，快速带走镶块1的表面热量。

请继续参考图1，以热冲压成形超高强度的汽车零件为例，本实施例工作时，第二模板32固定在压机上平台上，第一模板31固定在压机的下平台上；当压机上平台上行时，第二模板32带动凹模镶块12上行，模具从凹模镶块12和凸模镶块11的接触面分开，加热后的板料由机械手送入凹模镶块12和凸模镶块11之间，压机上平台下行，第二模板32带动凹模镶块12下行，凹模镶块12和凸模镶块11对板料进行冲压成形，水流分配控制器2将外界冷却水***的热交换前的冷却水以一定流量和流速输入凹模镶块12和凸模镶块11，使得各镶块流量一致，保证冷却效果均匀；该热交换前的冷却水流经凹模镶块12和凸模镶块11内部的蛇形冷却水通道与保压零件进行热交换，水流分配控制器2将热交换后的冷却水重新输出给外界冷却水***，从而对零件进行快速冷却，形成超高强度的汽车零件；压机上平台上行，模具从凹模镶块12和凸模镶块11的接触面分开，第一模板31上的顶出液压缸将成形后的零件顶起，下料机械手将零件移出压机平台。

需要注意的是，以上所列举的实施例仅为本发明的具体实施例。显然本发明不局限于以上实施例，随之做出的类似变化或变形是本领域技术人员能从本发明公开的内容直接得出或者很容易便联想到的，均应属于本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种蛇形冷却水道式热冲压模具，其特征在于，包括：

成对设置的凸模镶块和凹模镶块，所述凸模镶块具有凸起部以使其横截面为凸型，所述凹模镶块具有凹进部以使其横截面为凹型，所述凸模镶块和凹模镶块内分别设有蜿蜒曲折的蛇形冷却水道，所述蛇形冷却水道的深度设置为其底部贴近凸模镶块和凹模镶块相互接触的面。

2.如权利要求1所述的蛇形冷却水道式热冲压模具，其特征在于，所述凸模镶块和凹模镶块上分别设有与蛇形冷却水道连通的进水口和出水口。

3.如权利要求2所述的蛇形冷却水道式热冲压模具，其特征在于，所述凹模镶块与凹模镶块水流分配控制器连接，所述凹模镶块水流分配控制器包括：分流块，其上设有与外界连接的进口和出口；与分流块连接的进水管，其与凹模镶块的进水口连接；与分流块连接的出水管，其与凹模镶块的出水口连接；所述进水管和/或出水管上设有流量控制器。

4.如权利要求2所述的蛇形冷却水道式热冲压模具，其特征在于，所述凸模镶块与凸模镶块水流分配控制器连接，所述凸模镶块水流分配控制器包括：分流块，其上设有与外界连接的进口和出口；与分流块连接的进水管，其与凸模镶块的进水口连接；与分流块连接的出水管，其与凸模镶块的出水口连接；所述进水管和/或出水管上设有流量控制器。

5.如权利要求1所述的蛇形冷却水道式热冲压模具，其特征在于，所述凹模镶块和凸模镶块分别设有至少两个，所述至少两个凸模镶块和凹模镶块分别在其长度方向上连接在一起。

6.如权利要求1所述的蛇形冷却水道式热冲压模具，其特征在于，所述凸模镶块固定设置在第一模板上。

7.如权利要求6所述的蛇形冷却水道式热冲压模具，其特征在于，所述凸模镶块与第一模板之间设有密封圈。

8.如权利要求1所述的蛇形冷却水道式热冲压模具，其特征在于，所述凹模镶块固定设置在第二模板上。

9.如权利要求8所述的蛇形冷却水道式热冲压模具，其特征在于，所述凹模镶块与第二模板之间设有密封圈。

10.如权利要求1所述的蛇形冷却水道式热冲压模具，其特征在于，设置在凸模镶块的凸起部的蛇形冷却水道内设有水流控制片，该水流控制片的长度方向与蛇形冷却水道的深度方向一致，水流控制片在其长度方向上的下端靠近蛇形冷却水道的底部。

11.如权利要求1所述的蛇形冷却水道式热冲压模具，其特征在于，设置在凹模镶块的非凹进部区域的蛇形冷却水道内设有水流控制片，该水流控制片的长度方向与蛇形冷却水道的深度方向一致，水流控制片在其长度方向上的下端靠近蛇形冷却水道的底部。

12.如权利要求1所述的蛇形冷却水道式热冲压模具，其特征在于，所述蛇形冷却水道的宽度为10-20mm。

13.如权利要求1所述的蛇形冷却水道式热冲压模具，其特征在于，所述蛇形冷却水道的相邻水道之间的间隔为15-25mm。