專利名稱：輕合金板材水冷控溫成形模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模具，具體是一種輕合金板材水冷控溫成形模具，屬于機械工程中的模具技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
輕合金主要指鋁合金、鎂合金，具有密度小，強度高，剛度好，導(dǎo)熱性能好及回收利用率高等優(yōu)點，在汽車零部件、航空、航天、電子等行業(yè)有很大的應(yīng)用潛力。但是其中部分輕合金板材，例如鎂合金，高強度鋁合金板材由于自身的微觀組織導(dǎo)致在室溫下成形性能很差，難以實際中應(yīng)用。因此，此類輕合金零件主要采用壓鑄工藝，與壓鑄成形相比，板料成形工藝不會污染環(huán)境并且能夠生產(chǎn)出具有良好力學(xué)性能和組織性能的零件，同時可以更好的滿足產(chǎn)品薄壁化、輕量化的趨勢。因此開發(fā)新工藝新模具滿足此類輕合金板料成形成為研究和應(yīng)用的熱點。經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利授權(quán)空開號CN101209478A，發(fā)明名稱為一種板材非等溫沖壓成形裝置，該專利的特征自述為“通過對壓邊圈加熱，對凹模下表面采用循環(huán)液體冷卻，保證在放入坯料并合模后，在壓邊圈、坯料和凹模中形成溫度梯度，同時在凹模，特別是凹模圓角處保持低的溫度。凹模圓角處低的溫度能有效避免已變形坯料由于溫度過高導(dǎo)致強度不足而發(fā)生的斷裂，有效提高了板材的成形性能，凸模內(nèi)采用恒溫循環(huán)液體有利于保持成形工藝條件的穩(wěn)定。”其不足之處在于凸模內(nèi)冷卻液循環(huán)回路設(shè)計存在缺陷，可能導(dǎo)致一側(cè)存在循環(huán)冷卻不充分問題，并且缺乏溫度采集及控制設(shè)備，難以保證在所有成形溫度條件下保持凸模的低溫及成形條件的穩(wěn)定性；凹模采用冷卻循環(huán)， 可以提高凹模圓角處材料的強度，通過文獻(xiàn)調(diào)研，凹模圓角處的破裂并不是材料成形失敗的主要原因，而采取單壓邊圈加熱，導(dǎo)致加熱時間過長，生產(chǎn)效率降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種輕合金板材水冷控溫成形模具，使其能夠精確控制凸模、凹模及壓邊圈溫度，實現(xiàn)在輕合金板料溫?zé)釠_壓過程中， 同時加熱板材的法蘭部分和冷卻凸模和沖壓件側(cè)壁部分的差溫拉深工藝。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括上模板、第一上墊板、第二上墊板、壓邊圈、凹模、凸模、下墊板、下模板、循環(huán)水冷卻系統(tǒng)以及溫控系統(tǒng)；其中凸模裝配在壓機上；壓邊圈、第一上墊板及第二上墊板與上模板進(jìn)行裝配；凹模與下墊板同軸安裝在下模板上；所述壓邊圈與凹模均設(shè)有加熱裝置，且在所述壓邊圈、凹模與凸模內(nèi)均設(shè)有用于安裝測溫元件的測溫孔；所述測溫元件將采集的各模具溫度分別傳送到溫控系統(tǒng)，所述溫控系統(tǒng)根據(jù)采集到的模具溫度，對相應(yīng)模具進(jìn)行加熱或冷卻。優(yōu)選的，所述的壓邊圈與凹模均為圓形結(jié)構(gòu)，中間槽內(nèi)過盈裝配有加熱裝置。優(yōu)選的，所述的凸模與壓邊圈、凹模同軸。優(yōu)選的，所述的凸模內(nèi)設(shè)置有循環(huán)水冷卻系統(tǒng)，該循環(huán)水冷卻系統(tǒng)包含設(shè)置于凸模相對兩側(cè)的進(jìn)水通道以及出水通道，及設(shè)置于凸模底部的換熱腔；一側(cè)進(jìn)水通道通入冷卻水，在凸模底部換熱腔處進(jìn)行換熱，通過另一側(cè)出水通道流出；通過溫控系統(tǒng)設(shè)置溫度， 根據(jù)凸模安裝的熱電偶采集到的模具溫度，對循環(huán)水流動速度進(jìn)行控制。優(yōu)選的，所述的壓邊圈與第二上墊板之間安裝有墊腳，并且之間間隙填充有上石棉墊片。優(yōu)選的，所述的凹模與墊板之間安裝有墊腳，并且之間間隙填充有下石棉墊片。本發(fā)明中，所述加熱裝置可以采用加熱圈，或者其他加熱裝置。本發(fā)明中，所述的測溫元件可以采用熱電偶，熱電偶安裝在壓邊圈、凹模與凸模內(nèi)的測溫孔中，采集相應(yīng)模具溫度，并由溫控系統(tǒng)對相應(yīng)模具進(jìn)行加熱或冷卻。當(dāng)然，也可以采用其他測溫元件。本發(fā)明中，所述的溫控系統(tǒng)可以采用溫度控制箱，或者其他的溫控系統(tǒng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有突出的實質(zhì)特點和顯著進(jìn)步，可以精確控制凸模、凹模和壓邊圈溫度，實現(xiàn)輕合金板材的差溫拉深工藝，相比原有的水冷卻差溫拉深模具，具有更優(yōu)化合理的循環(huán)通路，并且真正實現(xiàn)凸模溫度控制，通過調(diào)節(jié)循環(huán)速度，保持凸模溫度恒定，因而可以長時間工作及適應(yīng)不同成形條件，更具有實際應(yīng)用價值。相對于等溫拉深模具，本發(fā)明的差溫拉深模具可以將高強度鋁合金的極限拉深比提高50%。本發(fā)明適用于輕合金包括鎂合金，鋁合金板材等。


圖I為本發(fā)明一實施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明一實施例壓邊圈結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明一實施例凹模結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明一實施例凸模結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實施例。如圖I所示，本實施例提供一種輕合金板材水冷控溫成形模具，主要由銷釘I、上模板2、第一上墊板3、第二上墊板4、上石棉墊片5、墊腳6、壓邊圈7、凹模8、凸模9、熱點偶
10、下石棉墊片11、下墊板12、下模板13和循環(huán)水冷卻系統(tǒng)14組成。凸模9通過銷釘I裝配在壓機上；壓邊圈7、第一上墊板3及第二上墊板4通過內(nèi)六角螺釘與上模板2進(jìn)行裝配； 凹模8與下墊板11同軸安裝在下模板13上。本實施例中，壓邊圈7與第二上墊板4之間安裝有墊腳，并且之間間隙填充有上石棉墊片5 ;凹模8與墊板12之間安裝有墊腳，并且之間間隙填充有下石棉墊片13。本實施例中，測溫元件采用熱電偶。本實施例中，溫控系統(tǒng)采用溫度控制箱。本實施例中，加熱裝置采用加熱圈。如圖2，圖3所示，本發(fā)明一實施例中，壓邊圈7與凹模8均為圓形結(jié)構(gòu)，中間槽內(nèi)過盈裝配有加熱圈，控制裝配使得凸模9與壓邊圈7、凹模8同軸。在壓邊圈7、凹模8與凸模9內(nèi)均設(shè)置有測溫孔，通過安裝測溫元件，采集相應(yīng)模具溫度，并由溫控系統(tǒng)對相應(yīng)模具進(jìn)行加熱或冷卻。如圖4所示，本發(fā)明一實施例中，在凸模9內(nèi)設(shè)置有循環(huán)水冷卻系統(tǒng)，該循環(huán)水冷卻系統(tǒng)包含設(shè)置于凸模相對兩側(cè)的進(jìn)水通道、出水通道，及設(shè)置于凸模9底部的換熱腔，冷卻水通過所述冷卻通道進(jìn)行換熱后返回。從圖中所示A側(cè)進(jìn)水通道通入冷卻水，在凸模9底部換熱腔處進(jìn)行換熱，通過圖中所示相對的B側(cè)出水通道流出；通過溫度控制箱設(shè)置溫度， 根據(jù)凸模9安裝的熱電偶10采集到的模具溫度，對循環(huán)水流動速度進(jìn)行控制。本實施例工作時，首先通過溫度控制箱設(shè)置凸模9、凹模7和壓邊圈8溫度，通過壓機設(shè)定沖壓成形工藝參數(shù)，通過加熱圈加熱凹模7和壓邊圈8，同時通過循環(huán)冷卻系統(tǒng)冷卻凸模9，待溫度達(dá)到設(shè)定值后，將工件放置于凹模7和壓邊圈8之間，壓邊圈8與凹模7合模，保溫一定時間，隨后進(jìn)行拉深至指定位移，開模，取出成形后工件，完成一次拉深。本實施例通過凹模及壓邊圈對工件法蘭區(qū)域進(jìn)行加熱，通過循環(huán)水冷卻凸模，進(jìn)而冷卻與凸模接觸的工件區(qū)域，提高輕合金板材的拉深成形性能。本發(fā)明中，凹模和壓邊圈中設(shè)有加熱裝置，凸模中設(shè)有循環(huán)水冷卻系統(tǒng)；凹模、壓邊圈及凸模可以通過溫控系統(tǒng)分別實現(xiàn)精確溫度控制。壓邊圈通過壓機可以實現(xiàn)加載壓邊力，設(shè)定凸模速度可以進(jìn)行不同條件成形。本發(fā)明通過分別控制凹模、壓邊圈及凸模溫度， 加熱工件法蘭部分，冷卻凸模部分，減小法蘭區(qū)材料流動應(yīng)力及保持凸模圓角部分材料的強度，實現(xiàn)差溫拉深工藝，制造更復(fù)雜拉深輕合金零件。應(yīng)當(dāng)指出的是，本發(fā)明中的測溫元件、溫控系統(tǒng)、加熱裝置等還可以是其他實現(xiàn)方式，并不限于以上實施例，只要能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的目的即可。盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種輕合金板材水冷控溫成形模具，該模具包括上模板、第一上墊板、第二上墊板、壓邊圈、凹模、凸模、下墊板、下模板、循環(huán)水冷卻系統(tǒng)以及溫控系統(tǒng)；其中凸模裝配在壓機上；壓邊圈、第一上墊板及第二上墊板與上模板進(jìn)行裝配；凹模與下墊板同軸安裝在下模板上；其特征在于，所述壓邊圈與凹模均設(shè)有加熱裝置，且在所述壓邊圈、凹模與凸模內(nèi)均設(shè)有用于安裝測溫元件的測溫孔；所述測溫元件將采集的各模具溫度分別傳送到溫控系統(tǒng)，所述溫控系統(tǒng)根據(jù)測溫元件采集到的模具溫度，對相應(yīng)模具進(jìn)行加熱或冷卻。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輕合金板材水冷控溫成形模具，其特征是所述壓邊圈與凹模均為圓形結(jié)構(gòu)，中間槽內(nèi)過盈裝配有加熱裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輕合金板材水冷控溫成形模具，其特征是所述凸模與壓邊圈、凹模同軸。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輕合金板材水冷控溫成形模具，其特征是所述壓邊圈與第二上墊板之間安裝有墊腳，并且之間間隙填充有上石棉墊片。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輕合金板材水冷控溫成形模具，其特征是所述凹模與墊板之間安裝有墊腳，并且之間間隙填充有下石棉墊片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的輕合金板材水冷控溫成形模具，其特征是所述凸模內(nèi)設(shè)置有循環(huán)水冷卻系統(tǒng)，該循環(huán)水冷卻系統(tǒng)包含設(shè)置于凸模相對兩側(cè)的進(jìn)水通道、出水通道，及設(shè)置于凸模底部的換熱腔；一側(cè)進(jìn)水通道通入冷卻水，在凸模底部換熱腔處進(jìn)行換熱，通過另一側(cè)出水通道流出。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的輕合金板材水冷控溫成形模具，其特征是所述凸模通過溫控系統(tǒng)設(shè)置溫度，根據(jù)凸模安裝的測溫元件采集到的模具溫度，對循環(huán)水流動速度進(jìn)行控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的輕合金板材水冷控溫成形模具，其特征是所述加熱裝置為加熱圈。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的輕合金板材水冷控溫成形模具，其特征是所述測溫元件為熱電偶。
全文摘要
本發(fā)明公開一種輕合金板材水冷控溫成形模具，包括上模板、第一上墊板、第二上墊板、壓邊圈、凹模、凸模、下墊板、下模板、循環(huán)水冷卻系統(tǒng)以及溫控系統(tǒng)；其中所述壓邊圈與凹模均設(shè)有加熱裝置，且在所述壓邊圈、凹模與凸模內(nèi)均設(shè)有用于安裝測溫元件的測溫孔；所述測溫元件將采集的各模具溫度分別傳送到溫控系統(tǒng)，所述溫控系統(tǒng)根據(jù)測溫元件采集到的模具溫度，對相應(yīng)模具進(jìn)行加熱或冷卻。凹模、壓邊圈及凸模可以分別實現(xiàn)精確溫度控制。本發(fā)明通過分別控制凹模、壓邊圈及凸模溫度，加熱工件法蘭部分，冷卻凸模部分，減小法蘭區(qū)材料流動應(yīng)力及保持凸模圓角部分材料的強度，實現(xiàn)差溫拉深工藝，制造更復(fù)雜拉深輕合金零件。
文檔編號B21D37/10GK102601246SQ20121006829
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月15日
發(fā)明者周國偉, 彭穎紅, 李大永 申請人:上海交通大學(xué)