專利名稱：一種自帶測(cè)溫系統(tǒng)的熱沖壓模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱沖壓成形技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種熱沖壓模具，并涉及一種自帶測(cè)溫系統(tǒng)的熱沖壓模具。
背景技術(shù)：
熱沖壓技術(shù)是將超高強(qiáng)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(qiáng)度的馬氏體組織，從而獲得成形精度高、高強(qiáng)度的熱沖壓件。在模具中，鋼板同時(shí)發(fā)生形變和熱處理，兩個(gè)過(guò)程相互誘發(fā)且交替疊加發(fā)生，因此熱沖壓模具是實(shí)現(xiàn)熱沖壓技術(shù)的關(guān)鍵。形變通過(guò)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)保證，板材形變量和減薄量等成形關(guān)鍵參數(shù)可通過(guò)模具設(shè)計(jì)及板料成形前后的對(duì)比測(cè)量獲得；組織轉(zhuǎn)變通過(guò)熱處理來(lái)實(shí)現(xiàn)，熱處理過(guò)程是特殊過(guò)程，加工質(zhì)量不易或不能通過(guò)其后的檢驗(yàn)而得到充分驗(yàn)證，因此對(duì)模具內(nèi)熱處理過(guò)程的溫度進(jìn)行監(jiān)視和測(cè)量是控制熱成形組織轉(zhuǎn)變的必要手段。目前國(guó)內(nèi)外熱沖壓模具設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)，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(qǐng)?zhí)?00910223586. 7)，汽車零件整體式預(yù)埋管熱沖壓模具(授權(quán)公告號(hào)CN201603803U)，熱成型模具(公開號(hào)CN 1748983)，高強(qiáng)度鋼零件的熱成形和沖孔一體化模具(授權(quán)公告號(hào)CN201353617Y)，一種高強(qiáng)度鋼板沖壓件的新型熱成形法(公開號(hào)CN1016193883A)，這些模具均可以實(shí)現(xiàn)超高強(qiáng)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(shè)計(jì)加工出監(jiān)視和測(cè)量板料及模具的溫度變化率的測(cè)溫系統(tǒng)，不能判定與溫度變化率直接相關(guān)的組織轉(zhuǎn)變完成情況。因此，在熱沖壓模具技術(shù)領(lǐng)域，急需提供一種即能解決超高強(qiáng)鋼板熱沖壓成形淬火問(wèn)題，又能同時(shí)監(jiān)視和測(cè)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(qiáng)鋼板熱沖壓成形淬火問(wèn)題，又能同時(shí)監(jiān)視和測(cè)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(cè)量模具和板料在成形及淬火過(guò)程中的溫度變化率，以及難于判斷和評(píng)定由溫度變化率引起的組織轉(zhuǎn)變完成率及不合格品低成本剔除等技術(shù)難題。本發(fā)明的上述目的實(shí)現(xiàn)方法說(shuō)明如下—種自帶測(cè)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(cè)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(shè)在所述凹模與凸模內(nèi)部，所述凹模與所述凸模均有進(jìn)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(cè)溫系統(tǒng)預(yù)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(cè)量并記錄成形工件或模具的溫度。進(jìn)一步，所述的凹模、凸模相對(duì)端設(shè)進(jìn)水口和出水口，進(jìn)水口通過(guò)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(zhì)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(cuò)排列方式鋪設(shè)。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(gè)縱向支撐定位銷通過(guò)頂部的臺(tái)階結(jié)構(gòu)定位板料的縱向位置，同時(shí)通過(guò)彈簧結(jié)構(gòu)托起紅熱板料，避免因先接觸凹模造成的熱應(yīng)力分布不均；2個(gè)橫向定位銷分布于模具橫向?qū)莾啥?，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(jié)構(gòu)，保證板料受凸模壓力時(shí)，在彈簧作用下定位銷與板料一起下降，完成合模成形過(guò)程。模具內(nèi)置測(cè)溫系統(tǒng)預(yù)埋于凹模與凸模的表面或體內(nèi)。內(nèi)置測(cè)溫系統(tǒng)由模具測(cè)溫?zé)犭娕己凸ぜy(cè)溫?zé)犭娕冀M成。所述模具測(cè)溫?zé)犭娕紴殒z裝熱電偶，通過(guò)在模具型面開槽鋪設(shè)固定熱電偶，平行預(yù)埋于凹模與凸模型面下，距離型面lrnm-3mm處，熱電偶測(cè)量端與模具接觸，在熱沖壓成形過(guò)程中測(cè)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(cè)溫?zé)犭娕紴閺椈蓧汗替z裝熱電偶，通過(guò)打孔的方式，垂直預(yù)埋于凸模型面表面，通過(guò)壓簧將熱電偶端部與工件表面緊貼，在熱沖壓過(guò)程中測(cè)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(cè)溫?zé)犭娕己湍＞邷y(cè)溫?zé)犭娕极@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(dòng)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(diào)試完成。熱沖壓用鋼在加熱爐中充分奧氏體化并快速轉(zhuǎn)移到擬申報(bào)專利的自帶測(cè)溫系統(tǒng)的熱沖壓模具中，壓機(jī)快速合模保壓成形，模具內(nèi)置冷卻系統(tǒng)通過(guò)冷卻液將模具溫度降低， 而模具通過(guò)與板料的換熱使得板料淬火，達(dá)到板料成形及淬火的目的。在壓機(jī)快速下行，凸模接觸板料起，工件測(cè)溫?zé)犭娕奸_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(shí)，凸模內(nèi)置模具測(cè)溫?zé)犭娕奸_始與板料接觸，所述模具測(cè)溫?zé)犭娕紲y(cè)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(cè)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(diǎn)。1.相對(duì)現(xiàn)有模具只能通過(guò)檢測(cè)生產(chǎn)出的工件的力學(xué)性能、解剖工件分析其金相組織來(lái)判定工件質(zhì)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(duì)特殊過(guò)程熱沖壓進(jìn)行過(guò)程監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)全周期溫度監(jiān)控，避免工件全面檢驗(yàn)引起的長(zhǎng)周期和高成本，以及檢驗(yàn)樣本不足導(dǎo)致的工件質(zhì)量不合格。3.模具內(nèi)置測(cè)溫系統(tǒng)可測(cè)量記錄熱沖壓過(guò)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(yàn)及產(chǎn)品中試時(shí)制定生產(chǎn)工藝。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。圖1為本發(fā)明所涉及的自帶測(cè)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(cè)溫?zé)犭娕际疽鈭D；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(cè)溫?zé)犭娕迹?、凸模合流槽；4、冷卻管道；5、模具測(cè)溫?zé)犭娕迹?、縱向支撐定位銷；7、凹模進(jìn)水口 ；8凹模安裝板、；9、導(dǎo)座；10、凹模；11、自潤(rùn)滑導(dǎo)塊；12、凸模；13、導(dǎo)板；14、凸模進(jìn)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(shí)施例方式現(xiàn)參照附圖1-6，結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述本發(fā)明所述的自帶測(cè)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(cuò)鋪設(shè)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(jìn)水口相連，通過(guò)密封槽將冷卻介質(zhì)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(shè)有凸模進(jìn)水口 14，另一端相反方向開設(shè)凸模出水口 18，凸模進(jìn)水口 14通過(guò)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(jìn)凸模安裝板1上的凸模進(jìn)水口 14，通過(guò)凸模分流槽17進(jìn)入冷卻管道4，吸收模具熱量后經(jīng)過(guò)匯合于凸模合流槽3，從凸模出水口 18流出模具，完成一個(gè)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(dòng)循環(huán)過(guò)程與凸模相同。且，凸模進(jìn)水口 14與凹模進(jìn)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(dòng)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(jié)構(gòu)，通過(guò)彈簧的收縮帶動(dòng)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(tái)階結(jié)構(gòu)，鋼板置于臺(tái)階上，通過(guò)臺(tái)階立壁對(duì)其縱向進(jìn)行定位，同時(shí)橫向定位銷15對(duì)其橫向長(zhǎng)度進(jìn)行定位。所述模具內(nèi)置測(cè)溫系統(tǒng)由模具測(cè)溫?zé)犭娕?和工件測(cè)溫?zé)犭娕?構(gòu)成，所述熱電偶均為鎧裝熱電偶，模具測(cè)溫?zé)犭娕碱A(yù)埋于凹模與凸模與型面平行且距離型面l_3mm處， 熱電偶測(cè)量端與模具接觸，通過(guò)測(cè)量模具溫度間接反映板料溫度；所述工件測(cè)溫?zé)犭娕? 為彈簧壓固式鎧裝熱電偶，垂直型面預(yù)埋于凸模12內(nèi)，測(cè)溫端高出凸模12型面l-2mm，凸模12對(duì)工件施加壓力時(shí)，工件測(cè)溫?zé)犭娕?通過(guò)彈簧收縮功能與待測(cè)工件緊密接觸，測(cè)得工件溫度。另，對(duì)于U型件熱沖壓模具，模具測(cè)溫?zé)犭娕?分別分布于凹模10的一端和凸模 12的相反端。凹模進(jìn)水口、凸模進(jìn)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(huì)形成由進(jìn)水口到出水口的冷卻循環(huán)通路。模具工作時(shí)，凸模12快速下行至于鋼板接觸，在壓力作用下工件測(cè)溫?zé)犭娕?開始測(cè)溫，同時(shí)模具內(nèi)部冷卻系統(tǒng)通過(guò)冷卻管道內(nèi)冷卻介質(zhì)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(cè)溫?zé)犭娕?開始測(cè)溫，至凹模10與凸模12完全合模，工件測(cè)溫?zé)犭娕?和模具測(cè)溫?zé)犭娕?全周期監(jiān)視測(cè)量記錄模具及鋼板的溫度變化。
本發(fā)明已經(jīng)用當(dāng)前認(rèn)為是最切實(shí)可行和最優(yōu)選的實(shí)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(shí)施例，相反地，它是用來(lái)覆蓋在本發(fā)明附加權(quán)利要求的精神和范圍之內(nèi)多種改進(jìn)和相當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)或方法。
權(quán)利要求
1.一種自帶測(cè)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(cè)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(shè)在所述凹模與凸模內(nèi)部，所述凹模和所述凸模均有進(jìn)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(cè)溫系統(tǒng)預(yù)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(cè)量并記錄工件或模具的溫度。
2.根據(jù)權(quán)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(gè)縱向支撐定位銷和2個(gè)橫向定位銷組成。所述縱向支撐定位銷頂部為臺(tái)階結(jié)構(gòu)，底部為彈簧結(jié)構(gòu)，所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)在板料受壓前支撐板料，避免板料與模具直接接觸，同時(shí)定位板料縱向位置，所述彈簧結(jié)構(gòu)在凸模作用下收縮，定位銷隨之下降，保證板料在合模時(shí)成形；所述橫向定位銷頂部由法蘭盤固定，底部為彈簧結(jié)構(gòu)，固定板料橫向位置。
3.根據(jù)權(quán)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(shè)在模具內(nèi)部，在熱沖壓過(guò)程中處于奧氏體化的工件在模具內(nèi)受壓成形，同時(shí)所述冷卻系統(tǒng)通過(guò)冷卻介質(zhì)降低模具溫度達(dá)到使工件淬火的效果，所述冷卻管道交錯(cuò)鋪設(shè)在所述凹模與所述凸模內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模具內(nèi)置測(cè)溫系統(tǒng)，其特征在于，所述測(cè)溫系統(tǒng)分為模具測(cè)溫?zé)犭娕己凸ぜy(cè)溫?zé)犭娕?；所述模具測(cè)溫?zé)犭娕紴殒z裝熱電偶，平行預(yù)埋于凹模與凸模型面下，距離型面lmm-3mm處，熱電偶測(cè)量端與模具接觸；所述工件測(cè)溫?zé)犭娕紴閺椈蓧汗替z裝熱電偶，預(yù)埋于凸模內(nèi)，熱電偶測(cè)量端深處凸模型面表面l_2mm，通過(guò)彈簧壓緊，將熱電偶端部與工件表面緊貼。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的模具測(cè)溫?zé)犭娕?，其特征在于，根?jù)模具形狀，分布在所述凹模與所述凸模內(nèi)，個(gè)數(shù)不小于2個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的工件測(cè)溫?zé)犭娕?，其特征在于，根?jù)工件形狀，分布在凹模或凸模的一端或兩端，個(gè)數(shù)不小于2個(gè)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自帶測(cè)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(cè)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(shè)與工件形狀相對(duì)應(yīng)的型面；在凹模、凸模內(nèi)部交錯(cuò)鋪設(shè)冷卻管道，冷卻管道通過(guò)分流槽與進(jìn)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(yù)埋多個(gè)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(shí)現(xiàn)全周期溫度監(jiān)控，可直接從溫度曲線判斷預(yù)測(cè)產(chǎn)品質(zhì)量，第一時(shí)間剔除不合格產(chǎn)品，縮短檢驗(yàn)周期，降低生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)B21D37/16GK102172719SQ20111003661
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年2月12日 優(yōu)先權(quán)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(yīng) 申請(qǐng)人:機(jī)械科學(xué)研究總院先進(jìn)制造技術(shù)研究中心