專利名稱：一種組合式冷卻凹模及可換式活動墊板的熱成形模具的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種組合式冷卻凹模及可換式活動墊板的熱成形模具，屬于超高強度鋼板熱沖壓成形技術領域。
背景技術：
超高強度鋼板的成形性能比普通鋼板要差很多，在室溫下變形能力很差，傳統(tǒng)的冷沖壓方式很難成形這種板料；在這種背景下，超高強度鋼板熱沖壓技術應運而生，這種新型熱成形技術的特點在于:先將超高強度鋼板加熱到奧氏體化溫度并保溫一段時間，使其奧氏體化均勻，再將板料快速轉移到設計有冷卻系統(tǒng)的模具中沖壓成形并快速冷卻淬火，從而得到組織為均勻馬氏體，抗拉強度在1500MPa左右的超高強度零件的新型成形技術；成形后的零件尺寸精度高、成形質量好、強度高，傳統(tǒng)的冷沖壓工藝無法達到。中國專利文獻CN101972814A公開了《一種超高強鋼車門防撞梁熱沖壓模具》，該模具的冷卻系統(tǒng)是通過鉆一系列水孔，鉆孔后兩端密封，在靠近分塊模具距兩端面10-50mm位置處加工跑道型水槽，用以連通各冷卻管道，冷卻水從一個水槽進入，另一個水槽流出；另外，還讓組合凹、凸模的冷卻水流向相反，即凹模模塊冷卻水的入水、出水口分別對應凸模相應模塊冷卻水的出水、入水口，其優(yōu)點:讓凹、凸模的冷卻水流向相反，在一定程度上比凹、凸模的冷卻水流向相同能帶走更多的熱量；其缺點:冷卻水從一個跑道水槽流入水道，再從另一個跑道水槽流出，冷卻水路的走向復雜，這個過程中冷卻水溫度逐漸升高，其帶走的熱量逐漸減少，導致零件各個部分冷卻不均勻，影響零件組織轉變；并且，開冷卻水孔進行冷卻，其冷卻面積相對較小。另外，經文獻檢索發(fā)現，目前熱成形領域的模具都是一模只能成形一種形狀的沖壓件，如果生產同一規(guī)格的產品，這些產品只是某一面上的形狀有點差別，那么需要制造多副模具，增加了生產成本。因此，一種具有快速有效冷卻系統(tǒng)和一模成形多種形狀沖壓件的熱成形模具的研
制顯得非常重要。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種組合式冷卻凹模及可換式活動墊板的熱成形模具，主要解決冷卻不均勻、冷卻面積小而導致的冷卻效率低的問題，而且由于具有可換式活動墊板，所以可以成形不同底面形狀的熱沖壓件?！N組合式冷卻凹模及可換式活動墊板的熱成形模具，采用倒裝式結構，由上下模兩個部分組成，上模部分安裝在壓力機的上滑塊上，下模部分安裝在壓力機的工作臺上，沖壓成形時高溫板料位于上下模之間；所述上模部分包括凹模、凹模墊板、上模座、上模墊板和氮氣彈簧組件；所述下模部分由下模座、墩死塊、壓邊圈和凸模組成；凹模和上模座之間設有凹模墊板，凹模和凹模墊板通過螺栓固定在上模座上，上模墊板和上模座之間設有墊塊，氮氣彈簧組件上端通過螺釘固定在上模墊板上；下模座上設有墩死塊和凸模，凸模位于墩死塊中間，墩死塊上方設有壓邊圈，壓邊圈位于凹模下方；其特征在于:凹模型腔內設有由由活動冷卻塊、導水板、冷卻塊蓋板組成的可移動式冷卻系統(tǒng)；活動冷卻塊、導水板和冷卻塊蓋板各有四個，分為兩長兩短；活動冷卻塊長短相接構成可移動式冷卻系統(tǒng)的主體，冷卻塊蓋板通過螺釘對應固定在活動冷卻塊上，每個冷卻蓋板上開有一個進水孔E和一個出水孔F，分別在兩個水孔上安裝一個冷卻水管接頭，每個活動冷卻塊上開有對應導水板長度的槽，導水板置于活動冷卻塊上的槽內；凹模兩側中部通過螺釘與主體一側的長活動冷卻塊連接，凹模兩側上下兩端通過彈簧與銷釘與主體的長活動冷卻塊連接，主體底端的短活動冷卻塊下表面設有球頭螺釘與凹模底部上表面接觸，當沖壓成形結束后可移動式冷卻系統(tǒng)靠彈簧和銷釘使其回到初始位置，在成形和復位過程中可移動式冷卻系統(tǒng)靠球頭螺釘沿凹模型腔移動；設有活動墊板，限位螺釘穿過凹模墊板和上模座，限位螺釘底端與活動墊板上表面通過螺紋連接固定，氮氣彈簧組件的底端頂在活動墊板上表面的圓孔中，通過限位螺釘和氮氣彈簧組件的固定連接，使活動墊板旋掛在凹模型腔中并與凹?？谄烬R，位于凸模正上方。所述的限位螺釘與凹模墊板和上模座為間隙配合。所述的長導水板，其特征是，長導水板由一個底板和五個長方體的導水凸起組成；五個長方體的導水凸起均勻分布在底板上表面上，導水凸起的高度小于底板的高度，其中三個長方體導水凸起的上端與底板的上端平齊，另外兩個導水凸起的下端與底板的下端平齊，這樣就可以引導水在導水板表面沿“S”形流動，保證了零件各個部分的均勻冷卻。所述的短導水板，其特征是，短導水板由一個底板和三個長方體的導水凸起組成；三個長方體的導水凸起均勻分布在底板上表面上，導水凸起的高度小于底板的高度，其中兩個長方體導水凸起的上端與底板的上端平齊，另外一個導水凸起的下端與底板的下端平齊，這樣就可以引導水在導水板表面沿“S”形流動，保證了零件各個部分的均勻冷卻。所述的活動墊板的底部為凸臺和平底兩種，活動墊板的四個側面上開設四個冷卻水道，留一個進水口 C和一個出水口 D，其余幾個口用密封塞堵住，熱成形時通入循環(huán)冷卻水對熱沖壓件底部進行冷卻。本發(fā)明具有以下優(yōu)點:(1)具有組合式的冷卻系統(tǒng)，其中四個活動冷卻塊可在沖壓成形時沿凹模內腔移動，特殊形狀導水板和活動冷卻塊的共同作用，一方面增大了冷卻面積，另一方面可以強制循環(huán)冷卻水沿著導水板的型面軌跡從一側流向另一側，整個沖壓過程中四個活動冷卻塊與熱沖壓件型面良好貼合，使其完成由奧氏體向馬氏體組織的轉變；(2)可在氮氣彈簧組件和限位螺釘的配合作用下，通過更換活動墊板來成形底部帶凹槽和平底的兩種熱沖壓件，滿足了不同底面形狀的熱成形零件的生產需求，實現了一模多用，提高了模具的利用率；(3)在活動墊板、凹模中開設有冷卻水道，在熱成形時可以對熱成形零件進行全面充分的冷卻，零件的冷卻更加均勻，效果也會更好。


圖1是本發(fā)明的總裝配 圖2是本發(fā)明的活動冷卻塊底部球頭螺釘放大 圖3是本發(fā)明的凹模的主視 圖4是本發(fā)明的凹模的剖視圖； 圖5是本發(fā)明的活動冷卻塊、冷卻蓋板和導水板的三維實體 圖6是本發(fā)明的凸臺式活動墊板的主視圖和剖視 圖7是本發(fā)明的平底式活動墊板的主視圖和剖視 圖中:1_下模座2-墩死塊3-壓邊圈4-凹模5-螺釘6-彈簧7-凹模墊板8-上模座9-墊塊10-上模墊板11-螺釘12-螺釘13-氮氣彈簧組件14-限位螺釘 15-活動墊板16-水管接頭17-冷卻塊蓋板18-導水板19-活動冷卻塊20-銷釘21-球頭螺釘22-凸模。
具體實施例方式下面結合附圖，詳細地說明本發(fā)明的具體結構和實施方式。由圖1所示，本發(fā)明提供一種組合式冷卻凹模及可換式活動墊板的熱成形模具，熱成形模具采用倒裝式結構，且由上下模兩個部分組成，所述上模部分包括凹模4、凹模墊板7、上模座8、上模墊板10、氮氣彈簧組件13、活動墊板15和活動冷卻塊19、導水板18、冷卻塊蓋板17 ;所述下模部分由下模座1、墩死塊2、壓邊圈3和凸模22組成。上模部分安裝在壓力機的上滑塊上，下模部分安裝在壓力機的工作臺上，沖壓成形時高溫板料位于上下模之間，凹模、凹模墊板通過螺栓固定在上模座上，氮氣彈簧組件通過螺釘固定在上模墊板上，活動墊板通過限位螺釘固定連接，旋掛在凹模型腔中并與凹?？谄烬R；其特征在于:由凹模4、活動冷卻塊19、導水板18、冷卻塊蓋板17和活動墊板15組成了組合冷卻凹模部件，并且組合冷卻凹模部件有一個在沖壓成形時，可沿凹模型腔內移動的冷卻系統(tǒng)；可換式活動墊板15有兩種類型，在氮氣彈簧組件13和限位螺釘14的配合作用下，可根據實際需要，更換其形狀來成形不同底面形狀的沖壓件，并且在其底部開有冷卻水孔；由活動冷卻塊19、導水板18、冷卻塊蓋板17組成的可移動式冷卻系統(tǒng)，在冷卻淬火時不但增加了冷卻面積，而且還始終與沖壓件型面貼合良好，保證了其組織的均勻轉變。由圖1、3、4、5、6、7所示，組合冷卻凹模部件由凹模4、活動冷卻塊19、導水板18、冷卻塊蓋板17和活動墊板15組成；其中，活動冷卻塊19、導水板18和冷卻塊蓋板17各有四個，分為兩長兩短；同一尺寸組合安裝后構成了活動冷卻凹模部件的活動冷卻系統(tǒng)；活動冷卻塊19靠螺釘5與凹模型腔之間進行連接，當沖壓成形結束后靠彈簧6和銷釘20使其回到初始位置，在成形和復位過程中靠球頭螺釘21沿凹模型腔移動。由圖1、6、7所示，活動墊板15分為凸臺式和平底式兩種，根據實際研究問題的需要，可及時更換其形狀來成形底部帶凹槽和平底的兩種熱沖壓件；沖壓成形時，氮氣彈簧組件有兩個作用，其一是提供一個貼合力，讓板料與凸模頂部更好地貼合，便于保證零件的形狀精度和后續(xù)的冷卻淬火；其二是在成形底部帶凹槽的沖壓件時，當活動墊板運動到給定位移時，氮氣彈簧組件提供一個擋死力，擋死活動墊板，凹模繼續(xù)下行，這樣就可以成形零件底部凹槽；在活動墊板15四個側面上開設四個冷卻水道，留一個進水口 C和一個出水口D，其余幾個口用密封塞堵住，熱成形時通入循環(huán)冷卻水可對熱沖壓件底部進行冷卻。由圖1、5所示，由活動冷卻塊19、導水板18、冷卻塊蓋板17組成的可移動式冷卻系統(tǒng),冷卻蓋板17和活動冷卻塊19之間通過螺釘12連接,冷卻蓋板17上開有一個進水孔E和一個出水孔F，分別在兩個水孔上安裝一個冷卻水管接頭16 ;此外,特殊形狀導水板18和活動冷卻塊19的共同作用，一方面增大了冷卻面積，另一方面可以強制循環(huán)冷卻水沿著導水板18的型面軌跡從一側流向另一側，整個沖壓過程中，四個活動冷卻塊與熱沖壓件型面良好貼合使冷卻效果更佳。熱成形模具工作過程如下:初始狀態(tài)時，組合式冷卻凹模部件中的四個活動冷卻塊19緊貼在一起，活動墊板15通過四個限位螺釘14連接固定，使其旋掛在凹模型腔中并與凹?？诒３制烬R，通過機床頂桿的作用，使模具壓邊圈3頂起到與凸模22平齊的位置，此時通過機械手將在加熱爐中奧氏體化均勻的超高強度鋼板快速轉移到熱成形模具上并準確定位，與此同時將模具的所有冷卻循環(huán)水打開，然后驅動壓力機使其帶動上模部分向下運行，并對高溫板料進行熱沖壓成形，隨著凸模慢慢地進入組合式冷卻凹模部件里，四個活動冷卻塊緩慢向兩邊移動，直至達到預定沖壓深度；這個過程中活動墊板15在氮氣彈簧組件13提供的貼合力作用下，將板料緊貼在凸模頂部保證其形狀精度和后續(xù)淬火過程。當成形底部帶凹槽的沖壓件時，在上模下行到一定位置時，氮氣彈簧組件提供一個擋死力擋住活動墊板，上模繼續(xù)下行，在活動墊板凸起的作用下就可以成形零件底部的凹槽。最后上模部分回程上行，一個熱沖壓工序結束就可獲得具有超高強度的熱沖壓件。在整個熱沖壓過程中，球頭螺釘21保證了四個活動冷卻塊在凹模型腔內移動的通暢性，彈簧6和銷釘20保證了四個活動冷卻塊在沖壓結束后回到初始位置；特殊形狀導水板18和活動冷卻塊19的共同作用一方面增大了冷卻面積，另一方面可以強制循環(huán)冷卻水沿著導水板18的型面軌跡從一側流向另一側，整個沖壓過程中四個活動冷卻塊與熱沖壓件型面良好貼合，充分對熱沖壓件進行有效地冷卻淬火，使其完成由奧氏體向馬氏體組織的轉變。
權利要求
1.一種組合式冷卻凹模及可換式活動墊板的熱成形模具，采用倒裝式結構，由上下模兩個部分組成，上模部分安裝在壓力機的上滑塊上，下模部分安裝在壓力機的工作臺上，沖壓成形時高溫板料位于上下模之間；所述上模部分包括凹模、凹模墊板、上模座、上模墊板和氮氣彈簧組件；所述下模部分由下模座、墩死塊、壓邊圈和凸模組成；凹模和上模座之間設有凹模墊板，凹模和凹模墊板通過螺栓固定在上模座上，上模墊板和上模座之間設有墊塊，氮氣彈簧組件上端通過螺釘固定在上模墊板上；下模座上設有墩死塊和凸模，凸模位于墩死塊中間，墩死塊上方設有壓邊圈，壓邊圈位于凹模下方；其特征在于:凹模型腔內設有由由活動冷卻塊、導水板、冷卻塊蓋板組成的可移動式冷卻系統(tǒng)；活動冷卻塊、導水板和冷卻塊蓋板各有四個，分為兩長兩短；活動冷卻塊長短相接構成可移動式冷卻系統(tǒng)的主體，冷卻塊蓋板通過螺釘對應固定在活動冷卻塊上，每個冷卻蓋板上開有一個進水孔E和一個出水孔F，分別在兩個水孔上安裝一個冷卻水管接頭，每個活動冷卻塊上開有對應導水板長度的槽，導水板置于活動冷卻塊上的槽內；凹模兩側中部通過螺釘與主體一側的長活動冷卻塊連接，凹模兩側上下兩端通過彈簧與銷釘與主體的長活動冷卻塊連接，主體底端的短活動冷卻塊下表面設有球頭螺釘與凹模底部上表面接觸，當沖壓成形結束后可移動式冷卻系統(tǒng)靠彈簧和銷釘使其回到初始位置，在成形和復位過程中可移動式冷卻系統(tǒng)靠球頭螺釘沿凹模型腔移動；設有活動墊板，限位螺釘穿過凹模墊板和上模座，限位螺釘底端與活動墊板上表面通過螺紋連接固定，氮氣彈簧組件的底端頂在活動墊板上表面的圓孔中，通過限位螺釘和氮氣彈簧組件的固定連接，使活動墊板旋掛在凹模型腔中并與凹?？谄烬R，位于凸模正上方。
2.如權利要求1所述的一種組合式冷卻凹模及可換式活動墊板的熱成形模具，其特征在于:所述的限位螺釘與凹模墊板和上模座為間隙配合。
3.如權利要求1所述的一種組合式冷卻凹模及可換式活動墊板的熱成形模具，其特征在于:所述的長導水板由一個底板和五個長方體的導水凸起組成；五個長方體的導水凸起均勻分布在底板上表面上，導水凸起的高度小于底板的高度，其中三個長方體導水凸起的上端與底板的上端平齊，另外兩個導水凸起的下端與底板的下端平齊，引導水在導水板表面沿“ S ”形流動，保證了零件各個部分的均勻冷卻。
4.如權利要求1所述的一種組合式冷卻凹模及可換式活動墊板的熱成形模具，其特征在于:所述的短導水板由一個底板和三個長方體的導水凸起組成；三個長方體的導水凸起均勻分布在底板上表面上，導水凸起的高度小于底板的高度，其中兩個長方體導水凸起的上端與底板的上端平齊，另外一個導水凸起的下端與底板的下端平齊，引導水在導水板表面沿“ S ”形流動，保證了零件各個部分的均勻冷卻。
5.如權利要求1所述的一種組合式冷卻凹模及可換式活動墊板的熱成形模具，其特征在于:所述的活動墊板的底部為凸臺或平底，活動墊板的四個側面上開設四個冷卻水道，留一個進水口 C和一個出水口 D，其余幾個口用密封塞堵住，熱成形時通入循環(huán)冷卻水對熱沖壓件底部進行冷卻。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種組合式冷卻凹模及可換式活動墊板的熱成形模具，屬于超高強度鋼板熱沖壓成形技術領域。熱成形模具采用倒裝式結構,且由上下模兩個部分組成，上模部分由凹模、凹模墊板、上模座、上模墊板、活動墊板、氮氣彈簧組件、活動冷卻塊、導水板、冷卻塊蓋板等組成；下模部分由下模座、墩死塊、壓邊圈、凸模等組成。主要解決冷卻不均勻、冷卻面積小而導致的冷卻效率低的問題，而且由于具有可換式活動墊板，所以可以成形不同底面形狀的熱沖壓件。
文檔編號B21D37/16GK103111527SQ20131006198
公開日2013年5月22日 申請日期2013年2月28日 優(yōu)先權日2013年2月28日
發(fā)明者陳煒, 王祥, 陳志峰, 趙青, 黃忠富, 曹志福 申請人:江蘇大學