專利名稱：一種溫擠壓成形模具的冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種溫擠壓成形模具的冷卻裝置。
背景技術(shù)：
不同溫度下的擠壓成形技術(shù)，對模具的要求是不同的。在高溫成形時，模具的工作 環(huán)境非常惡劣，除了要承受較大的負(fù)荷外，還要受到交變溫度的影響。模具會因工件成形 溫度高而迅速升溫，此時對模具進行充分的冷卻是使模具維持正常使用壽命的必要條件。 實踐證明溫擠壓成形，特別是中高溫擠壓成形時，模具的冷卻系統(tǒng)設(shè)計不合理或冷卻不充 分，將導(dǎo)致模具的早期失效，降低模具使用壽命。相反，如果冷卻充分，在設(shè)計模具時就可以 降低對模具鋼的要求，從而達到降低成本的目的。目前一般情況下溫成形時，模具凸模和凹模冷卻裝置是采用大量冷卻水直接進行 噴射冷卻或直接在凸模與凹模上開循環(huán)冷卻水槽，以達到冷卻模具，防止模具早期失效的 目的。這種裝置的主要缺點是1、采用冷卻水噴射冷卻，冷卻水會順勢滴入凹模，或直接滴在凹模內(nèi)的坯料上，使 坯料過冷，高溫成形無法進行。而且大量冷卻水直接對模具進行噴射冷卻造成環(huán)境污染。2、若在凸模上開循環(huán)冷卻水槽，會使其強度大大下降，在傳遞壓力時會發(fā)生應(yīng)力 集中而折斷或崩裂。3、溫擠壓成形時，坯料的加熱溫度一般在800°C以下，而且國內(nèi)普遍采用通用型曲 柄壓力機進行成形，速度較慢。從坯料入模至工件成形，一般需3至5秒的時間，模具的受熱 時間也相對較長，溫升就較快。這時若采用大量冷卻水噴射冷卻，勢必造成坯料過冷，同時也 會沖涮或稀釋模壁與坯料間的潤滑劑。使變形抗力急劇上升，溫擠壓成形不能正常進行。4、在凹模內(nèi)直接開設(shè)冷卻槽，降低了凹模的強度，可能造成模具提前損壞。而且， 在凹模內(nèi)直接開設(shè)冷卻槽不太方便，容易造成滲漏。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種溫擠壓成形模具的冷卻裝置。該冷 卻裝置結(jié)構(gòu)簡單、使用與制造方便。解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是本實用新型的溫擠壓成形模具的冷卻裝 置包括凸模的冷卻和凹模的冷卻，其特點是，在進行溫擠壓成形模具設(shè)計時，在壓入式凸模 上安裝噴霧冷卻裝置。冷卻噴霧是冷卻水和壓縮空氣混合而成的一種水汽，噴霧組成可通 過調(diào)節(jié)汽、液閥門來控制冷卻水和壓縮空氣的比例。此裝置安裝在凸模上，呈環(huán)形布置。本 實用新型的溫擠壓成形模具冷卻裝置，包括凹模、帶溝槽的凸模、冷卻管和噴嘴，其中，在 凸模下部開設(shè)有溝槽，其形狀為半圓形或U形或矩形；冷卻管環(huán)繞在凸模的環(huán)形溝槽上，冷 卻管的直徑比凸模的環(huán)形溝槽直徑略小。所述噴嘴由軟管制成，安裝在冷卻管上，冷卻管上安裝有4-5個噴嘴，噴嘴可自由 調(diào)整其傾斜角度，便于從各個不同角度對凸模進行冷卻；凸模冷卻裝置上裝配了兩個四通換向閥和分配閥。同時在溫擠壓成形凹模上設(shè)置了冷卻預(yù)應(yīng)力圈，預(yù)應(yīng)力圈包括凹模內(nèi)圈和凹模外 圈；所述凹模內(nèi)圈和凹模外圈均為圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，或凹模外圈內(nèi)形為圓形，外形為矩形；在裝 配時凹模內(nèi)圈的外徑與凹模外圈的內(nèi)徑在裝配時采用過盈配合安裝，壓合角度1. 5°。所述凹模外圈，其上開鑿了外圈進水孔、外圈出水孔、外圈環(huán)形槽及外圈止水筋。所述凹模內(nèi)圈為圓環(huán)形，在其上開鑿了內(nèi)圈環(huán)形水槽、內(nèi)圈出水孔、內(nèi)圈進水孔、 內(nèi)圈止水筋、內(nèi)圈豎槽。凹模內(nèi)圈與凹模外圈環(huán)形水槽的截面形狀可設(shè)計成半圓形或U型或矩形。為了使冷卻效果更好，在凹模上增加了模具溫度控制器。當(dāng)開模時，霧汽從若干個噴嘴噴出，對凸模進行冷卻。凸模噴霧冷卻時采用了兩個四通換向閥，對模具進行間歇性冷卻。當(dāng)滑塊向上行 程時，噴霧冷卻裝置打開，噴出噴霧對凸模進行冷卻；當(dāng)滑塊向下行程時，噴霧冷卻裝置關(guān) 閉，不對凸模進行冷卻。凹模冷卻機構(gòu)是在凹模外側(cè)設(shè)置兩個預(yù)應(yīng)力圈，分別稱為外圈和內(nèi)圈。外圈和內(nèi)圈的內(nèi)壁開設(shè)若干圈(一般為2、圈)環(huán)形水槽，并鑿?fù)ㄘQ槽和開通出水 孔，使水在外圈和內(nèi)圈內(nèi)部分別環(huán)繞數(shù)周，帶走凹模的熱量再流入冷卻裝置。為了便于安裝 冷卻系統(tǒng)，并且不影響預(yù)應(yīng)力圈的強度，在設(shè)計預(yù)應(yīng)力圈時，外形尺寸應(yīng)根據(jù)實際生產(chǎn)中的 經(jīng)驗進行調(diào)整。模具溫度控制器可適時調(diào)節(jié)模具實際溫度。該溫度控制裝置更好地起到了調(diào)節(jié)冷 卻水流速、冷卻凹模的目的。當(dāng)凹模溫度偏高時，冷卻水流速加大，帶走更多的熱量，達到降 低凹模溫度的效果。相反，當(dāng)凹模溫度偏低時，則降低冷卻水流速。本實用新型的優(yōu)點在于1、凸模采用噴霧冷卻，由于噴出的是水汽，而凸模在溫擠后，此時的溫度很高，冷 卻霧汽遇到凸模后，在對凸模冷卻的同時馬上會蒸發(fā)，因此不會造成坯料的過冷。2、凸模噴霧冷卻時采用了兩位四通換向閥和分配閥，對模具進行間歇性冷卻。由 于霧汽是冷卻水和壓縮空氣混合而成的，所以，通過調(diào)節(jié)汽、液閥門可以控制冷卻水和壓縮 空氣的比例，從而可以達到最佳的冷卻效果。3、由于冷卻噴霧通過銅管上若干個噴嘴噴出，所以對凸模的冷卻均勻，不會形成 較大的溫度應(yīng)力，從而延長凸模的使用壽命。4、不會造成坯料或模具過冷。5、凹模采用了預(yù)應(yīng)力外圈和內(nèi)圈，外圈和內(nèi)圈采用過盈配合，壓合角度為1.5°。 這樣可避免在凹模內(nèi)直接開設(shè)水槽，增強了凹模強度。同時過盈配合很好地起到了密封作 用，排除了滲漏的可能。6、外圈和內(nèi)圈組合成為一種通用裝置，安裝于其他溫?；驘岢尚文＞叩陌寄Ｉ踔?于類似結(jié)構(gòu)的型腔式凸模上，如溫鍛模具、熱擠壓模具、熱沖壓模具、溫擠壓模具等。7、凹模冷裝裝置增設(shè)了模具溫度控制器，模具溫度控制器可適時調(diào)節(jié)模具當(dāng)前實 際溫度。


圖1是本實用新型的立體剖視圖；[0031]圖2是本實用新型的凸模立體圖；圖3是本實用新型的冷卻管與噴嘴立體圖；圖4是本實用新型的噴嘴立體圖；圖5是本實用新型的凸模冷卻噴霧裝置主視圖；圖6是本實用新型的凹模冷卻機構(gòu)預(yù)應(yīng)力內(nèi)圈和外圈裝配半剖視圖；圖7是本實用新型的凹模外圈內(nèi)部環(huán)形水槽及出水孔半剖立體視圖。附圖中標(biāo)號說明1-凸模； 2-凸模溝槽； 3-冷卻管； 4-噴嘴； 5-凹模；6-外圈出水口； 7-外圈進水口； 8-凹模內(nèi)圈；9-凹模外圈； 10-內(nèi)圈環(huán)形水槽；11-內(nèi)圈出水孔；12-外圈環(huán)形水槽；13-內(nèi)圈進水孔；14-工件；15-四通換向汽、液分配閥；16-模具恒溫器；17-外圈止水筋；18-內(nèi)圈止水筋；19-內(nèi)圈豎槽。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進一步說明。本實用新型的溫擠壓成形模具冷卻裝置，對壓入式凸模采用了噴霧冷卻裝置。如圖1所示，噴霧冷卻裝置安裝在凸模下方，呈環(huán)形布置，工作時，霧汽從若干個 噴嘴噴出，對凸模進行間歇式冷卻。冷卻的時間由兩個四通換向汽液分配閥15控制。當(dāng)滑 塊向上行程時，兩個四通換向汽液分配閥15打開，噴出噴霧對凸模進行冷卻；當(dāng)滑塊向下 行程時，兩個四通換向汽液分配閥15關(guān)閉，不對凸模進行冷卻。兩個四通換向汽液分配閥 15的位置由壓力機上的行程開關(guān)控制。在圖2中，凸模1表面加工有環(huán)形溝槽2，冷卻管3環(huán)繞安裝在凸模環(huán)形溝槽2上， 冷卻管3由銅管制成，銅管上裝有若干個噴嘴4。如圖3和圖4，所示噴嘴4 一般可設(shè)置4一 5個，安裝在冷卻管3上，便于從各個不同角度對凸模進行冷卻。噴嘴4由軟管制成，在安裝 時，噴嘴4可調(diào)整不同的傾斜角度。冷卻管3的直徑比凸模1上的環(huán)形溝槽2直徑略小(如 小廣2mm)。冷卻管3與噴嘴4管壁厚度可根據(jù)水汽壓力設(shè)置，一般3— 4 mm。如圖6所示，凹模冷卻機構(gòu)設(shè)置了預(yù)應(yīng)力圈，由內(nèi)圈8和外圈9組成，均為圓形結(jié) 構(gòu)，凹模安裝在內(nèi)圈8內(nèi)，在結(jié)構(gòu)上，外圈9內(nèi)徑和內(nèi)圈8的外徑采用過盈配合安裝，兩者壓 合角度為1.5°。外圈9和內(nèi)圈8的內(nèi)壁均開設(shè)若干個環(huán)形水槽，并鑿?fù)ㄘQ槽和開通出水孔，使水在 外圈和內(nèi)圈內(nèi)部分別環(huán)繞數(shù)周，帶走凹模的熱量再流入冷卻裝置。如圖7所示，外圈9為圓形，在其上開鑿了外圈進水孔7，外圈出水孔6，外圈環(huán)形 槽12及外圈止水筋17。凹模內(nèi)圈8為圓形，在其上開鑿了內(nèi)圈環(huán)形水槽10、內(nèi)圈豎槽19、內(nèi)圈出水孔11、 內(nèi)圈進水孔13、內(nèi)圈止水筋18及內(nèi)圈豎槽19。內(nèi)圈環(huán)形水槽10、外圈環(huán)形水槽12的截面形狀為半圓形或U型或矩形。工作時冷卻水由外圈的進水孔7注入，在壓力的作用下經(jīng)外圈環(huán)形槽12，到達內(nèi)圈進水孔13，流入內(nèi)圈環(huán)形水槽10，在內(nèi)圈，冷卻水沿環(huán)形水道環(huán)繞凹模兩周帶走凹模的 熱量，再通過內(nèi)圈上部的水孔內(nèi)圈出水孔11，流回外圈水槽，經(jīng)外圈環(huán)形水槽12再次循環(huán) 一周后，從外圈出水孔6流出，經(jīng)管道輸入冷卻裝置，進行循環(huán)冷卻。在本實用新型的冷卻水循環(huán)中，由于本冷卻水通道是開在預(yù)應(yīng)力圈上，在預(yù)應(yīng)力 圈壓合后，可以很好地保證管道的密封性。為了達到更好地冷卻效果，凹模冷卻裝置增設(shè)了模具溫度控制器16，如圖1中所 示，當(dāng)出水溫度過高，表示凹模溫度偏高時，加大冷卻水流速，以帶走更多的熱量，達到降低 凹模溫度的效果，相反，當(dāng)凹模溫度偏低時，則降低冷卻水流速。
權(quán)利要求1. 一種溫擠壓成形模具的冷卻裝置，包括凹模、帶溝槽的凸模、冷卻管和噴嘴，其特 征在于在凸模(1)下部開設(shè)有溝槽(2)，其形狀為半圓形或U形或矩形；冷卻管(3)環(huán)繞在凸 模(1)的環(huán)形溝槽(2)上，冷卻管(3)由銅管制成，其直徑比凸模(1)的環(huán)形溝槽(2)直徑所述噴嘴(4)由軟管制成，安裝在冷卻管(3)上，冷卻管(3)上安裝有4-5個噴嘴，噴嘴 可自由調(diào)整其傾斜角度，便于從各個不同角度對凸模進行冷卻；凸模冷卻裝置上裝配了兩 個四通換向閥和分配閥(15 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫擠壓成形模具的冷卻裝置，其特征在于在溫擠壓成形凹模上設(shè)置了冷卻預(yù)應(yīng)力圈，預(yù)應(yīng)力圈包括凹模內(nèi)圈(8)和凹模外圈 (9)；所述凹模內(nèi)圈(8)和凹模外圈(9)均為圓形結(jié)構(gòu)，或凹模外圈(9)內(nèi)形為圓形，外形為 矩形；在裝配時凹模內(nèi)圈(8)的外徑與凹模外圈(9)的內(nèi)徑在裝配時采用過盈配合安裝，壓 合角度1.5°。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的溫擠壓成形模具的冷卻裝置，其特征在于所述凹模外圈(9)，其上開鑿了外圈進水孔(7)，外圈出水孔(6)，外圈環(huán)形槽(12)及 外圈止水筋(17)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的溫擠壓成形模具的冷卻裝置，其特征在于凹模內(nèi)圈(8)為圓形，在其上開鑿了內(nèi)圈環(huán)形水槽(10)、內(nèi)圈出水孔(11)、內(nèi)圈進水孔 (13)、內(nèi)圈止水筋(18)、內(nèi)圈豎槽(19)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的溫擠壓成形模具的冷卻裝置，其特征在于凹模內(nèi)圈(8)與凹模外圈(9)環(huán)形水槽的截面形狀為半圓形或U型或矩形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的溫擠壓成形模具的冷卻裝置，其特征在于在凹模(5)上增設(shè)了模具溫度控制器(16)。
專利摘要本實用新型提供了一種溫擠壓成形模具的冷卻裝置。其特點是由凸模冷卻和凹模冷卻兩個部分組成。凸模冷卻裝置由帶溝槽的凸模、冷卻管與噴嘴、兩個四通換向閥及分配閥組成。凸模采用了噴霧冷卻裝置。冷卻噴霧是冷卻水和壓縮空氣混合而成的一種水汽。凸模冷卻裝置冷卻方式為間歇式冷卻，間歇式冷卻時間由壓力機上的行程開關(guān)控制。凹模冷卻裝置由凹模內(nèi)圈、凹模外圈、模具溫度控制器組成。凹模內(nèi)圈為圓形，在其上開鑿了內(nèi)圈環(huán)形水槽、內(nèi)圈出水孔、內(nèi)圈進水孔、內(nèi)圈止水筋、內(nèi)圈豎槽。凹模外圈上開鑿了外圈進水孔，外圈出水孔，外圈環(huán)形槽及外圈止水筋。本實用新型的優(yōu)點是，該冷卻方法使用方便，冷卻裝置結(jié)構(gòu)簡單、制造方便。
文檔編號B21C29/04GK201848442SQ20102057501
公開日2011年6月1日 申請日期2010年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月25日
發(fā)明者趙中華 申請人:上海工程技術(shù)大學(xué)