[實用新型]一種輕合金板材高效熱沖壓成形模具

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201620854490.6
• 申請日: 2016-08-09
• 公開（公告）號: CN206153385U
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 單忠德;閆沁太;許應(yīng);黃江華;葉永盛;郝素鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 機械科學(xué)研究總院先進制造技術(shù)研究中心
• 主分類號: B21D37/10
• 分類號: B21D37/10;B21D37/18;B21D53/88
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實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、比強度高、耐腐蝕性強，抗沖擊性能好、再回收能力強等優(yōu)點，將成為汽車工業(yè)中最具競爭的輕質(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，成形時易開裂，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。本實用新型提出一種自控溫?zé)釠_壓模具，可實現(xiàn)鋁合金等輕合金板材的高效低成本成形。

發(fā)明內(nèi)容

本實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)，實現(xiàn)了模具溫度的自動控制。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)置測溫點監(jiān)測模芯溫度，控制加熱棒的工作。加熱棒通過測溫點的監(jiān)控，進行分組控制，對模芯不同厚度區(qū)域分開控制加熱，薄的區(qū)域先達到設(shè)定的溫度范圍后加熱棒進入保溫加熱模式，厚的區(qū)域的加熱棒仍然進行加熱，當(dāng)其達到設(shè)定的溫度范圍后也進入保溫加熱模式。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，進而有利于溫沖壓過程中鋁合金板 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，避免壓機臺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，用氮氣彈簧作為壓邊力的來源，坯料定位板用來進行坯料定位的。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，再布置四個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型螺栓進行模芯與模座的連接。

附圖說明

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)測點。

具體實施方式

下面根據(jù)附圖對本實用新型做進一步的說明。

如圖1所示，上水冷板、上隔熱層通過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口槽，通過T型螺栓與上模座連接，同時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口槽，通過T型螺栓與下模座連接，同時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，對坯料進行定位。

如圖2所示，模芯加熱后會膨脹變形，為了解決這個難題，在模芯中心設(shè)置中心定位孔，通過圓銷完成中心定位，此中心也作為模芯膨脹原點；并在模芯四邊設(shè)置四周定位鍵槽，對模芯前后左右方向進行限制。模芯上的法蘭凸緣有開口槽，通過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)放置加熱棒對模芯進行加熱，并且在模芯上設(shè)置若干溫度監(jiān)測點，對模芯溫度進行監(jiān)測，每個溫度監(jiān)測點監(jiān)測相應(yīng)區(qū)域內(nèi)的模芯溫度，對該區(qū)域的加熱棒進行控制，當(dāng)該區(qū)模芯溫度達到設(shè)定的溫度值，加熱棒進入保溫工作狀態(tài)，若該區(qū)模芯溫度低于設(shè)定的溫度值，加熱棒進入加熱工作狀態(tài)。

輕合金板材高效熱沖壓成形模具動作順序如下：模座工作前先對模芯進行加熱，當(dāng)上下模芯的溫度達到設(shè)定的溫度值后，壓邊圈在氮氣彈簧的作用下頂起，隨后，用機械手將加熱好的坯料放置到壓邊圈上，通過坯料定位板進行對中定位，機械手撤出，壓機下行，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；保壓一段時間后，開模，取出成形好的沖壓件，放置到半成品區(qū)進行空冷，完成整個成形過程。隨后壓邊圈在氮氣彈簧的作用下頂起，準(zhǔn)備下一個成形過程。