專利名稱：一種自帶測溫系統(tǒng)的熱沖壓模具的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及熱沖壓成形技術領域，尤其涉及一種熱沖壓模具，并涉及一種自帶測溫系統(tǒng)的熱沖壓模具。
背景技術：
熱沖壓技術是將超高強度鋼板加熱到奧氏體化溫度以上并充分保溫，在成形與淬火一體化模具中迅速成形并得到高強度的馬氏體組織，從而獲得成形精度高、高強度的熱沖壓件。在模具中，鋼板同時發(fā)生形變和熱處理，兩個過程相互誘發(fā)且交替疊加發(fā)生，因此熱沖壓模具是實現(xiàn)熱沖壓技術的關鍵。形變通過模具結構設計來保證，板材形變量和減薄量等成形關鍵參數(shù)可通過模具設計及板料成形前后的對比測量獲得；組織轉變通過熱處理來實現(xiàn)，熱處理過程是特殊過程，加工質量不易或不能通過其后的檢驗而得到充分驗證，因此對模具內(nèi)熱處理過程的溫度進行監(jiān)視和測量是控制熱成形組織轉變的必要手段。目前國內(nèi)外熱沖壓模具設計和結構，集中在不同形式的型腔排布和加工方式上， 如一種整體式冷卻管道的熱沖壓模具(申請?zhí)?00910223586. 7)，汽車零件整體式預埋管熱沖壓模具(授權公告號CN201603803U)，熱成型模具(公開號CN 1748983)，高強度鋼零件的熱成形和沖孔一體化模具(授權公告號CN201353617Y)，一種高強度鋼板沖壓件的新型熱成形法(公開號CN1016193883A)，這些模具均可以實現(xiàn)超高強鋼鋼板成形與淬火一體化的目的，獲得具有特定形狀和馬氏體組織的工件，但其不足之處是，均未在模具內(nèi)設計加工出監(jiān)視和測量板料及模具的溫度變化率的測溫系統(tǒng)，不能判定與溫度變化率直接相關的組織轉變完成情況。因此，在熱沖壓模具技術領域，急需提供一種即能解決超高強鋼板熱沖壓成形淬火問題，又能同時監(jiān)視和測量模具和板料溫度變化率的模具。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種即能解決超高強鋼板熱沖壓成形淬火問題，又能同時監(jiān)視和測量模具和板料溫度變化率的模具，以解決現(xiàn)有的熱沖壓模具難于監(jiān)視和測量模具和板料在成形及淬火過程中的溫度變化率，以及難于判斷和評定由溫度變化率引起的組織轉變完成率及不合格品低成本剔除等技術難題。本發(fā)明的上述目的實現(xiàn)方法說明如下—種自帶測溫系統(tǒng)的熱沖壓模具，其特征在于，所述模具包括凹模、凸模、板料支撐定位裝置、模具內(nèi)置冷卻系統(tǒng)、模具內(nèi)置測溫系統(tǒng)及多通道溫度采集裝置裝置。所述模具內(nèi)置冷卻系統(tǒng)鋪設在所述凹模與凸模內(nèi)部，所述凹模與所述凸模均有進水管道與出水管道與所述模具內(nèi)置冷卻系統(tǒng)相連通，所述模具內(nèi)置測溫系統(tǒng)預埋于所述凹模與凸模表面或體內(nèi)，與所述多通道溫度采集裝置連接，測量并記錄成形工件或模具的溫度。進一步，所述的凹模、凸模相對端設進水口和出水口，進水口通過分流槽與模具內(nèi)部冷卻管道相連，連接處用密封圖密封，形成完整流暢的冷卻介質循環(huán)系統(tǒng)；凹模與凸模型腔內(nèi)置的冷卻管道采取交錯排列方式鋪設。另，所述板料支撐定位裝置包括縱向支撐定位銷和橫向定位銷。4個縱向支撐定位銷通過頂部的臺階結構定位板料的縱向位置，同時通過彈簧結構托起紅熱板料，避免因先接觸凹模造成的熱應力分布不均；2個橫向定位銷分布于模具橫向對角兩端，定位板料的橫向位置；縱向支撐定位銷和橫向定位銷底部安裝彈簧結構，保證板料受凸模壓力時，在彈簧作用下定位銷與板料一起下降，完成合模成形過程。模具內(nèi)置測溫系統(tǒng)預埋于凹模與凸模的表面或體內(nèi)。內(nèi)置測溫系統(tǒng)由模具測溫熱電偶和工件測溫熱電偶組成。所述模具測溫熱電偶為鎧裝熱電偶，通過在模具型面開槽鋪設固定熱電偶，平行預埋于凹模與凸模型面下，距離型面lrnm-3mm處，熱電偶測量端與模具接觸，在熱沖壓成形過程中測量并記錄所述凹模與凸模的溫度變化；所述鎧裝熱電偶直徑范圍為l_3mm。又，所述工件測溫熱電偶為彈簧壓固鎧裝熱電偶，通過打孔的方式，垂直預埋于凸模型面表面，通過壓簧將熱電偶端部與工件表面緊貼，在熱沖壓過程中測量并記錄工件的溫度變化；所述鎧裝熱電偶直徑范圍為l-3mm。所述多通道溫度記錄儀，采集記錄工件測溫熱電偶和模具測溫熱電偶獲取的數(shù)據(jù)，采集周期為0. 1-ls。熱沖壓開始前3-5分鐘將冷卻液通入系統(tǒng)，保證冷卻液在模具內(nèi)置冷卻系統(tǒng)內(nèi)的流動穩(wěn)定性。熱沖壓開始前所述溫度記錄裝置所用通道溫度采集系統(tǒng)調試完成。熱沖壓用鋼在加熱爐中充分奧氏體化并快速轉移到擬申報專利的自帶測溫系統(tǒng)的熱沖壓模具中，壓機快速合模保壓成形，模具內(nèi)置冷卻系統(tǒng)通過冷卻液將模具溫度降低， 而模具通過與板料的換熱使得板料淬火，達到板料成形及淬火的目的。在壓機快速下行，凸模接觸板料起，工件測溫熱電偶開始記錄板料溫度變化并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿鰷囟扔涗浹b置；凸模繼續(xù)下行，板料變形到一定程度時，凸模內(nèi)置模具測溫熱電偶開始與板料接觸，所述模具測溫熱電偶測量并將所獲數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿鰷囟扔涗浹b置。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明提供的自帶測溫系統(tǒng)的熱沖壓模具，與現(xiàn)有熱沖壓模具相比具有以下優(yōu)點。1.相對現(xiàn)有模具只能通過檢測生產(chǎn)出的工件的力學性能、解剖工件分析其金相組織來判定工件質量的模式，可直接從溫度曲線判斷并剔除不合格產(chǎn)品；2.可對特殊過程熱沖壓進行過程監(jiān)視，實現(xiàn)全周期溫度監(jiān)控，避免工件全面檢驗引起的長周期和高成本，以及檢驗樣本不足導致的工件質量不合格。3.模具內(nèi)置測溫系統(tǒng)可測量記錄熱沖壓過程中模具和工件的溫度變化，獲取直接熱沖壓工藝參數(shù)，可用于生產(chǎn)前試驗及產(chǎn)品中試時制定生產(chǎn)工藝。


下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖1為本發(fā)明所涉及的自帶測溫系統(tǒng)的熱沖壓模具爆炸視圖2為本發(fā)明所涉及的凹模及工件測溫熱電偶示意圖；圖3為本發(fā)明所涉及的凸模安裝板示意圖；圖4為本發(fā)明所涉及的凸模示意5為本發(fā)明所涉及的凸模安裝板及凸模正面示意圖；圖6為本發(fā)明所涉及的凸模安裝板及凸模背面示意圖。圖中1、凸模安裝板；2、工件測溫熱電偶；3、凸模合流槽；4、冷卻管道；5、模具測溫熱電偶；6、縱向支撐定位銷；7、凹模進水口 ；8凹模安裝板、；9、導座；10、凹模；11、自潤滑導塊；12、凸模；13、導板；14、凸模進水口 ；15、橫向定位銷；16、密封槽；17、凸模分流槽； 18、凸模出水口。
具體實施例方式現(xiàn)參照附圖1-6，結合具體實施例對本發(fā)明做進一步的描述本發(fā)明所述的自帶測溫系統(tǒng)的熱沖壓模具，以U型件為例，該模具包括凹模安裝板8與凹模10，凸模安裝板1與凸模12，凸模12與凹模10內(nèi)交錯鋪設冷卻管道4，冷卻管道4端部使用內(nèi)六角螺塞密封，冷卻管道4與分流槽連接，分流槽一端與冷卻管道相連，另一端與進水口相連，通過密封槽將冷卻介質密封，形成通暢冷卻回路。所述凸模12固定于凸模安裝板1上，凸模安裝板1 一端開設有凸模進水口 14，另一端相反方向開設凸模出水口 18，凸模進水口 14通過凸模分流槽17與冷卻管道4相連，冷卻管道4在另一端匯合于凸模合流槽3，凸模合流槽3與凸模出水口 18相連，冷卻水經(jīng)進凸模安裝板1上的凸模進水口 14，通過凸模分流槽17進入冷卻管道4，吸收模具熱量后經(jīng)過匯合于凸模合流槽3，從凸模出水口 18流出模具，完成一個冷卻循環(huán)。所述凹模11固定于凹模安裝板9上，冷卻水流動循環(huán)過程與凸模相同。且，凸模進水口 14與凹模進水口分別位于凹模10和凸模12的相反方向，使凹模與凸模的冷卻水流動方向相反。所述的支撐定位裝置分布于凹模10表面，由縱向支撐定位銷6和橫向定位銷15 組成，6和15底部均為彈簧結構，通過彈簧的收縮帶動銷子完成支撐與收縮作用，避免鋼板直接接觸凹模12 ；縱向支撐定位銷6頂部為臺階結構，鋼板置于臺階上，通過臺階立壁對其縱向進行定位，同時橫向定位銷15對其橫向長度進行定位。所述模具內(nèi)置測溫系統(tǒng)由模具測溫熱電偶5和工件測溫熱電偶2構成，所述熱電偶均為鎧裝熱電偶，模具測溫熱電偶預埋于凹模與凸模與型面平行且距離型面l_3mm處， 熱電偶測量端與模具接觸，通過測量模具溫度間接反映板料溫度；所述工件測溫熱電偶2 為彈簧壓固式鎧裝熱電偶，垂直型面預埋于凸模12內(nèi)，測溫端高出凸模12型面l-2mm，凸模12對工件施加壓力時，工件測溫熱電偶2通過彈簧收縮功能與待測工件緊密接觸，測得工件溫度。另，對于U型件熱沖壓模具，模具測溫熱電偶5分別分布于凹模10的一端和凸模 12的相反端。凹模進水口、凸模進水口 14、凹模出水口與凸模出水口 18由螺紋連接的方式與冷卻水路連接后，模具內(nèi)部的冷卻管道會形成由進水口到出水口的冷卻循環(huán)通路。模具工作時，凸模12快速下行至于鋼板接觸，在壓力作用下工件測溫熱電偶2開始測溫，同時模具內(nèi)部冷卻系統(tǒng)通過冷卻管道內(nèi)冷卻介質的循環(huán)帶走模具的熱量，凸模12下行至鋼板部分成形，凹模10與凸模12上模具測溫熱電偶5開始測溫，至凹模10與凸模12完全合模，工件測溫熱電偶2和模具測溫熱電偶5全周期監(jiān)視測量記錄模具及鋼板的溫度變化。
本發(fā)明已經(jīng)用當前認為是最切實可行和最優(yōu)選的實施例作了描述，但是可以理解的是本發(fā)明并不局限于公開的實施例，相反地，它是用來覆蓋在本發(fā)明附加權利要求的精神和范圍之內(nèi)多種改進和相當?shù)慕Y構或方法。
權利要求
1.一種自帶測溫系統(tǒng)的成形及淬火一體化模具，其特征在于，所述模具包括凹模、凸模、板料支撐定位裝置、模具內(nèi)置冷卻系統(tǒng)、模具內(nèi)置測溫系統(tǒng)及外接溫度記錄裝置；所述定位裝置由縱向支撐定位銷及橫向定位銷組成，所述模具內(nèi)置冷卻系統(tǒng)鋪設在所述凹模與凸模內(nèi)部，所述凹模和所述凸模均有進水管道和出水管道與所述模具內(nèi)置冷卻系統(tǒng)相連通，所述模具內(nèi)置測溫系統(tǒng)預埋于所述凹模與凸模表面或體內(nèi)，與所述外接溫度記錄裝置連接，測量并記錄工件或模具的溫度。
2.根據(jù)權利要求1所述的板料支撐定位裝置，其特征在于所述板料定位裝置由4個縱向支撐定位銷和2個橫向定位銷組成。所述縱向支撐定位銷頂部為臺階結構，底部為彈簧結構，所述臺階結構在板料受壓前支撐板料，避免板料與模具直接接觸，同時定位板料縱向位置，所述彈簧結構在凸模作用下收縮，定位銷隨之下降，保證板料在合模時成形；所述橫向定位銷頂部由法蘭盤固定，底部為彈簧結構，固定板料橫向位置。
3.根據(jù)權利要求1所述的模具內(nèi)置冷卻系統(tǒng)，其特征在于所述內(nèi)置冷卻系統(tǒng)根據(jù)工件形狀及冷卻要求，以并列管道形式鋪設在模具內(nèi)部，在熱沖壓過程中處于奧氏體化的工件在模具內(nèi)受壓成形，同時所述冷卻系統(tǒng)通過冷卻介質降低模具溫度達到使工件淬火的效果，所述冷卻管道交錯鋪設在所述凹模與所述凸模內(nèi)。
4.根據(jù)權利要求1所述的模具內(nèi)置測溫系統(tǒng)，其特征在于，所述測溫系統(tǒng)分為模具測溫熱電偶和工件測溫熱電偶；所述模具測溫熱電偶為鎧裝熱電偶，平行預埋于凹模與凸模型面下，距離型面lmm-3mm處，熱電偶測量端與模具接觸；所述工件測溫熱電偶為彈簧壓固鎧裝熱電偶，預埋于凸模內(nèi)，熱電偶測量端深處凸模型面表面l_2mm，通過彈簧壓緊，將熱電偶端部與工件表面緊貼。
5.根據(jù)權利要求4所述的模具測溫熱電偶，其特征在于，根據(jù)模具形狀，分布在所述凹模與所述凸模內(nèi)，個數(shù)不小于2個。
6.根據(jù)權利要求4所述的工件測溫熱電偶，其特征在于，根據(jù)工件形狀，分布在凹模或凸模的一端或兩端，個數(shù)不小于2個。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自帶測溫系統(tǒng)的熱沖壓模具，包括凹模、凸模、板料支撐定位裝置、模具內(nèi)置冷卻系統(tǒng)、模具內(nèi)置測溫系統(tǒng)及外接溫度記錄裝置；其特征在于凹模、凸模上分別開設與工件形狀相對應的型面；在凹模、凸模內(nèi)部交錯鋪設冷卻管道，冷卻管道通過分流槽與進水口和出水口連接；在凹模表面、凸模表面及內(nèi)部特定位置預埋多個熱電偶，各路熱電偶連接于多通道溫度記錄裝置。本發(fā)明的有益效果是實現(xiàn)全周期溫度監(jiān)控，可直接從溫度曲線判斷預測產(chǎn)品質量，第一時間剔除不合格產(chǎn)品，縮短檢驗周期，降低生產(chǎn)成本。
文檔編號B21D37/16GK102172719SQ20111003661
公開日2011年9月7日 申請日期2011年2月12日 優(yōu)先權日2011年2月12日
發(fā)明者劉萌, 單忠德, 姜超, 莊百亮, 戎文娟, 許應 申請人:機械科學研究總院先進制造技術研究中心