一種蛇形冷卻水道式熱沖壓模具的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種模具，尤其涉及一種沖壓模具。
【背景技術(shù)】
[0002]熱沖壓成形技術(shù)是一種利用金屬在高溫狀態(tài)下塑性和延展性迅速增加、屈服強度迅速下降的特點，在熱沖壓模具上使零件成形，同時利用模具冷卻淬火達到超高強度的新工藝。采用熱沖壓成形技術(shù)，不僅可以克服傳統(tǒng)高強鋼板成形困難、零件尺寸精度低的致命缺陷，而且可以顯著提高汽車的安全性、舒適性，減輕車重，減小氣體排放量。熱成形技術(shù)適用于制造汽車中對舒適性、安全性要求較高、強度級別較高(1500Mpa左右)的零件，如保險杠、防撞梁、B柱及其加強件等，這些零件用傳統(tǒng)的沖壓工藝難以生產(chǎn)；同時，熱成形零件也可以替換強度級別在100Mpa左右并用傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的車身零件，特別是車門防撞桿、保險杠，從國外進口零件或從國外進口原材料，成本高，零件數(shù)量受限制，原材料采購困難。此夕卜，熱成形技術(shù)也可以應用航空、航天、工程機械等領域，用以生產(chǎn)強度級別較高的沖壓件。因此，熱沖壓成形技術(shù)有廣闊的應用市場，熱沖壓成形工藝是目前汽車、鋼鐵及其相關(guān)領域的研究熱點。
[0003]熱沖壓成形的具體過程是，用加熱爐對初始強度為500?600Mpa具有熱沖壓成形特點的鋼板坯料加熱到奧氏體溫度范圍(一般850度以上)，保溫I分鐘左右，取出后在熱沖壓模具中沖壓成形成為零件，保壓，利用熱沖壓模具的內(nèi)部冷卻系統(tǒng)對零件進行快速冷卻淬火，成形后的零件的強度可以達到1500MPa左右。
[0004]熱沖壓成形技術(shù)工藝特殊，熱沖壓模具沖頭鑲塊工作時與高溫板料接觸，吸收板料的熱量，同時內(nèi)部冷卻系統(tǒng)對熱沖壓模具進行冷卻?，F(xiàn)有的熱沖壓模具普遍采用鑲塊內(nèi)鉆孔的方式布置冷卻水道，冷卻系統(tǒng)的加工需要專業(yè)的5軸鉆孔設備，而且深孔鉆加工困難，效率低下；且由于加工方式的限制，型面復雜的零件，直的水管不能很好的貼近模具表面，冷卻效率降低；同時鉆孔深度限制了構(gòu)成熱沖壓模具的鑲塊的尺寸，使鑲塊數(shù)量過多，模具結(jié)構(gòu)復雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種蛇形冷卻水道式熱沖壓模具，其加工無需專業(yè)的5軸深孔鉆床，從而提高模具加工效率；此外，構(gòu)成熱沖壓模具的鑲塊各處冷卻均勻，從而提高模具冷卻效率；同時，構(gòu)成熱沖壓模具的鑲塊尺寸不受冷卻系統(tǒng)限制，可采用較少的鑲塊數(shù)量，簡化模具結(jié)構(gòu)。
[0006]為了達到上述發(fā)明的目的，本發(fā)明提供了一種蛇形冷卻水道式熱沖壓模具，其包括:
[0007]成對設置的凸模鑲塊和凹模鑲塊，所述凸模鑲塊具有凸起部以使其橫截面為凸型，所述凹模鑲塊具有凹進部以使其橫截面為凹型，所述凸模鑲塊和凹模鑲塊內(nèi)分別設有蜿蜒曲折的蛇形冷卻水道，所述蛇形冷卻水道的深度設置為其底部貼近凸模鑲塊和凹模鑲塊相互接觸的面。
[0008]本發(fā)明提供的上述蛇形冷卻水道式熱沖壓模具，其凸模鑲塊和凹模鑲塊具有用于和模板相連的水道端面以及型面(即所述凸模鑲塊和凹模鑲塊相互接觸的面)；所述冷卻水道為嵌入所述凸模鑲塊和凹模鑲塊的蛇形水道，其嵌入方式是直接從所述凸模鑲塊和凹模鑲塊的水道端面向所述型面方向開槽，開槽的深度以其底部貼近所述型面為基準，使得冷卻水道隨熱沖壓模具型面布置，冷卻水道距離鑲塊工作表面距離合適且均勻一致，不受復雜型面的影響，不存在冷卻盲區(qū)，冷卻效果良好；上述方案的好處是可采用普通數(shù)控銑床加工所述蛇形冷卻水道式熱沖壓模具，無需專業(yè)的5軸深孔鉆床，從而提高熱沖壓模具及其冷卻系統(tǒng)的加工效率；同時，由于所述凸模鑲塊和凹模鑲塊尺寸不受冷卻系統(tǒng)限制，可以根據(jù)需要任意設置鑲塊，鑲塊尺寸可以設計得較大，從而可采用較少的鑲塊數(shù)量，簡化模具結(jié)構(gòu)，方便裝配、維護和保養(yǎng)，降低成本。所述冷卻水道為蜿蜒曲折的蛇形，能延長冷卻水道長度，增大并均勻分布冷卻面。本發(fā)明提供的上述蛇形冷卻水道式熱沖壓模具工作時，可通過所述模板對所述冷卻水道進行密封和提供水循環(huán)，通過水循環(huán)為所述凸模鑲塊和凹模鑲塊及與其型面接觸的零件提供快速冷卻(淬火)。
[0009]進一步地，在本發(fā)明所述的蛇形冷卻水道式熱沖壓模具中，所述凸模鑲塊和凹模鑲塊上分別設有與蛇形冷卻水道連通的進水口和出水口。
[0010]上述蛇形冷卻水道式熱沖壓模具中，所述進水口用于向所述凸模鑲塊和凹模鑲塊提供熱交換前的冷卻水的進水通道，所述出水口用于向所述凸模鑲塊和凹模鑲塊提供熱交換后的冷卻水的出水通道。
[0011]更進一步地，在上述蛇形冷卻水道式熱沖壓模具中，所述凹模鑲塊與凹模鑲塊水流分配控制器連接，所述凹模鑲塊水流分配控制器包括:分流塊，其上設有與外界連接的進口和出口 ；與分流塊連接的進水管，其與凹模鑲塊的進水口連接；與分流塊連接的出水管，其與凹模鑲塊的出水口連接；所述進水管和/或出水管上設有流量控制器。
[0012]更進一步地，在上述蛇形冷卻水道式熱沖壓模具中，所述凸模鑲塊與凸模鑲塊水流分配控制器連接，所述凸模鑲塊水流分配控制器包括:分流塊，其上設有與外界連接的進口和出口 ；與分流塊連接的進水管，其與凸模鑲塊的進水口連接；與分流塊連接的出水管，其與凸模鑲塊的出水口連接；所述進水管和/或出水管上設有流量控制器。
[0013]進一步地，在本發(fā)明所述的蛇形冷卻水道式熱沖壓模具中，所述凹模鑲塊和凸模鑲塊分別設有至少兩個，所述至少兩個凸模鑲塊和凹模鑲塊分別在其長度方向上連接在一起。
[0014]在上述蛇形冷卻水道式熱沖壓模具中，所述各凹模鑲塊之間，以及所述各凸模鑲塊之間，其冷卻水道采用并聯(lián)方式連接到所述水流分配控制器，使得每個鑲塊內(nèi)的冷卻水流量可控，且縮短了冷卻水在鑲塊內(nèi)的流程，減小了冷卻水進出口溫差，且使得鑲塊各處冷卻程度和速度均勻。在上述蛇形冷卻水道式熱沖壓模具中，所述進口與所述進水口連通，用于提供熱交換前的冷卻水的進水通道；所述出口與所述出水口連通，用于提供熱交換后的冷卻水的出水通道。
[0015]進一步地，在本發(fā)明所述的蛇形冷卻水道式熱沖壓模具中，所述凸模鑲塊固定設置在第一模板上。
[0016]更進一步地，在上述蛇形冷卻水道式熱沖壓模具中，所述凸模鑲塊與第一模板之間設有密封圈。
[0017]進一步地，在本發(fā)明所述的蛇形冷卻水道式熱沖壓模具中，所述凹模鑲塊固定設置在第二模板上。
[0018]更進一步地，在上述蛇形冷卻水道式熱沖壓模具中，所述凹模鑲塊與第二模板之間設有密封圈。
[0019]在上述蛇形冷卻水道式熱沖壓模具中，所述第一模板和所述第二模板分別通過密封圈與所述凸模鑲塊和所述凹模鑲塊固定連接，以封閉并密封所述冷卻水道，同時為所述凸模鑲塊和所述凹模鑲塊提供與壓機平臺的連接。
[0020]進一步地，在本發(fā)明所述的蛇形冷卻水道式熱沖壓模具中，設置在凸模鑲塊的凸起部的蛇形冷卻水道內(nèi)設有水流控制片，該水流控制片的長度方向與蛇形冷卻水道的深度方向一致，水流控制片在其長度方向上的下端靠近蛇形冷卻水道的底部。
[0021]進一步地，在本發(fā)明所述的蛇形冷卻水道式熱沖壓模具中，設置在凹模鑲塊的非凹進部區(qū)域的蛇形冷卻水道內(nèi)設有水流控制片，該水流控制片的長度方向與蛇形冷卻水道的深度方向一致，水流控制片在其長度方向上的下端靠近蛇形冷卻水道的底部。
[0022]在上述蛇形冷卻水道式熱沖壓模具中，所述水流控制片的作用是將所述冷卻水道的橫截面積控制在合適的大小，從而使得冷卻水道各處水流速度均勻或按需求設置，達到預期的冷卻效果。所述橫截面積應控制在靠近型面一端，其控制原理是利用水流控制片的遮擋來控制所述橫截面積的大小。
[0023]進一步地，在本發(fā)明所述的蛇形冷卻水道式熱沖壓模具中，所述蛇形冷卻水道的寬度為10-20_。
[0024]進一步地，在本發(fā)明所述的蛇形冷卻水道式熱沖壓模具中，所述蛇形冷卻水道的相鄰水道之間的間隔為15-25mm。
[0025]在上述蛇形冷卻水道式熱沖壓模具中，所述水道寬度和所述相鄰水道之間的間隔的數(shù)值具有較好的實施效果。
[0026]需要說明的是，本發(fā)明所述的冷卻水道中通入的冷卻介質(zhì)可以是任意流體，并不限于水。
[0027]本發(fā)明所述的蛇形冷卻水道式熱沖壓模具與現(xiàn)有熱沖壓模具相比，具有以下優(yōu)占-
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[0028](I)其制造過程采用普通數(shù)控銑床加工，加工方式簡單，無需專業(yè)的5軸深孔鉆床，從而提高熱沖壓模具及其冷卻系統(tǒng)的加工效率，縮短模具制造周期，節(jié)省熱沖壓模具的鑲塊材料使用量，降低了制造成本；
[0029](2)冷卻水道隨熱沖壓模具型面布置，冷卻水道距離鑲塊工作表面距離合適且均勻一致，不受復雜型面的影響，不存在冷卻盲區(qū)，冷卻效果良好；鑲塊內(nèi)冷卻水水流路徑可控，可使水流貼近鑲塊表面，快速帶走工作時的熱量；構(gòu)成熱沖壓模具的鑲塊之間，冷卻水道采用并聯(lián)方式，縮短冷卻水在鑲塊內(nèi)的流程，減小了冷卻水進出口溫差，且每個鑲塊內(nèi)的冷卻水流量可控，使得鑲塊各處冷卻程度和速度均勻；上述特點提高了熱沖壓模具冷卻效率和質(zhì)量，從而提高了其生產(chǎn)的效率和零件的性能；
[0030](3)構(gòu)成熱沖壓模具的鑲塊尺寸不受冷卻系統(tǒng)限制，可以根據(jù)需要任意設置鑲塊，鑲塊尺寸可以設計得較大，從而采用較少的鑲塊數(shù)量，簡化模具結(jié)構(gòu)，方便裝配、維護和保養(yǎng)，降低了成本。
【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明所述的蛇形冷卻水道式熱沖壓模具在一種實施方式下的立體裝配示意圖。
[0032]圖2為本發(fā)明所述的蛇形冷卻水道式熱沖壓模具在一種實施方式下的示意圖。
[0033]圖3為本發(fā)明所述的蛇形冷卻水道式熱沖壓模具在一種實施方式下的凸模鑲塊立體示意圖。
[0034]圖4為圖3的正面頂視圖。
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