本實(shí)用新型主要涉及輕合金(鋁合金、鎂合金)板材沖壓成形領(lǐng)域。

技術(shù)背景

安全、環(huán)保是汽車行業(yè)發(fā)展的兩條主線。鋁合金具有密度小、比強(qiáng)度高、耐腐蝕性強(qiáng)，抗沖擊性能好、再回收能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，將成為汽車工業(yè)中最具競(jìng)爭(zhēng)的輕質(zhì)材料。鋁合金在室溫條件下其沖壓成形性能較差，延伸率低，成形時(shí)易開(kāi)裂，限制了鋁合金板材的應(yīng)用。

鋁合金在高溫下可獲得更好塑性，目前已出現(xiàn)等溫成形、超塑成形等高溫下鋁合金板材成形工藝，但成形速度較低、成本高。本實(shí)用新型提出一種自控溫?zé)釠_壓模具，可實(shí)現(xiàn)鋁合金等輕合金板材的高效低成本成形。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所述的一種輕合金板材高效熱沖壓成形模具是在常規(guī)冷沖壓模具基礎(chǔ)上，增加了模具加熱及控溫系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了模具溫度的自動(dòng)控制。常規(guī)模具通常由模座、模芯、壓邊圈、坯料定位板、壓邊導(dǎo)向、模具導(dǎo)向等結(jié)構(gòu)組成。本實(shí)用新型增加了模具加熱與控溫系統(tǒng)、水冷板、隔熱層、絕熱外圍等。

在模芯上按照模具型面形狀布置一系列加熱孔，加熱孔中放置加熱棒，在模芯上還設(shè)置測(cè)溫點(diǎn)監(jiān)測(cè)模芯溫度，控制加熱棒的工作。加熱棒通過(guò)測(cè)溫點(diǎn)的監(jiān)控，進(jìn)行分組控制，對(duì)模芯不同厚度區(qū)域分開(kāi)控制加熱，薄的區(qū)域先達(dá)到設(shè)定的溫度范圍后加熱棒進(jìn)入保溫加熱模式，厚的區(qū)域的加熱棒仍然進(jìn)行加熱，當(dāng)其達(dá)到設(shè)定的溫度范圍后也進(jìn)入保溫加熱模式。分組控制、分區(qū)加熱方式非常有利于保證模芯整體溫度的一致均勻性，進(jìn)而有利于溫沖壓過(guò)程中鋁合金板 料的變形。

增加了水冷板、隔熱層等結(jié)構(gòu)，使模座與模芯溫度隔絕，保證模座在常溫狀態(tài)下，避免壓機(jī)臺(tái)面溫度升高造成損傷。模芯外壁由一層絕熱外圍包裹，減少模芯散熱。

隔熱層、水冷板安裝在模芯上，模芯通過(guò)T型螺栓連接到模座上，壓邊圈放置在壓邊圈支撐塊上，用氮?dú)鈴椈勺鳛閴哼吜Φ膩?lái)源，坯料定位板用來(lái)進(jìn)行坯料定位的。模芯、模座、水冷部件等之間采用中心圓柱定位，設(shè)定了膨脹原點(diǎn)，再布置四個(gè)方向鍵限制熱膨脹方向，這樣避免模具膨脹移位；利用突出的法蘭凸緣，用T型螺栓進(jìn)行模芯與模座的連接。

附圖說(shuō)明

圖1輕合金熱沖壓成形模具三維分解圖

圖2輕合金熱沖壓成形模具加熱與溫控、以及模具定位結(jié)構(gòu)示意圖

圖中，1-上模座；2-模具導(dǎo)向塊；3-上水冷板；4-上隔熱層；5-上模芯；6-上模絕熱外圍；7-坯料定位板；8-壓邊圈；9-下模絕熱外圍；10-下模芯；11-下冷水板；12-模具導(dǎo)向座；13-壓邊圈墊塊；14-下隔熱層；15-下模座；16-壓邊圈導(dǎo)向座；17-中心定位孔；18-四周定位鍵槽；19-加熱孔；20-溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

下面根據(jù)附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說(shuō)明。

如圖1所示，上水冷板、上隔熱層通過(guò)中心定位孔及四周定位鍵與上模芯固定好位置，上模芯上的法蘭凸緣有開(kāi)口槽，通過(guò)T型螺栓與上模座連接，同時(shí)壓緊上水冷板和上隔熱層。上模絕熱外圍安裝在上模芯外部，隔絕上模芯與外部空氣的傳熱。下水冷板、下隔熱層通過(guò)中心定位孔及四周定位鍵與下模芯 固定好位置，下模芯上的法蘭凸緣有開(kāi)口槽，通過(guò)T型螺栓與下模座連接，同時(shí)壓緊下水冷板和下隔熱層。下模絕熱外圍安裝在下模芯外部，隔絕下模芯與外部空氣的傳熱。壓邊圈放置在壓邊圈墊塊上，壓邊圈上面安裝坯料定位板，對(duì)坯料進(jìn)行定位。

如圖2所示，模芯加熱后會(huì)膨脹變形，為了解決這個(gè)難題，在模芯中心設(shè)置中心定位孔，通過(guò)圓銷完成中心定位，此中心也作為模芯膨脹原點(diǎn)；并在模芯四邊設(shè)置四周定位鍵槽，對(duì)模芯前后左右方向進(jìn)行限制。模芯上的法蘭凸緣有開(kāi)口槽，通過(guò)T型螺栓與模座連接。

如圖2所示，模芯端面隨形設(shè)置一系列加熱孔，加熱孔內(nèi)放置加熱棒對(duì)模芯進(jìn)行加熱，并且在模芯上設(shè)置若干溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)模芯溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，每個(gè)溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)相應(yīng)區(qū)域內(nèi)的模芯溫度，對(duì)該區(qū)域的加熱棒進(jìn)行控制，當(dāng)該區(qū)模芯溫度達(dá)到設(shè)定的溫度值，加熱棒進(jìn)入保溫工作狀態(tài)，若該區(qū)模芯溫度低于設(shè)定的溫度值，加熱棒進(jìn)入加熱工作狀態(tài)。

輕合金板材高效熱沖壓成形模具動(dòng)作順序如下：模座工作前先對(duì)模芯進(jìn)行加熱，當(dāng)上下模芯的溫度達(dá)到設(shè)定的溫度值后，壓邊圈在氮?dú)鈴椈傻淖饔孟马斊穑S后，用機(jī)械手將加熱好的坯料放置到壓邊圈上，通過(guò)坯料定位板進(jìn)行對(duì)中定位，機(jī)械手撤出，壓機(jī)下行，上模芯下壓與壓邊圈接觸，壓緊坯料，隨后，上模芯與壓邊圈及坯料一起下行，合模，完成成形；保壓一段時(shí)間后，開(kāi)模，取出成形好的沖壓件，放置到半成品區(qū)進(jìn)行空冷，完成整個(gè)成形過(guò)程。隨后壓邊圈在氮?dú)鈴椈傻淖饔孟马斊?，?zhǔn)備下一個(gè)成形過(guò)程。