專利名稱：新型超高強(qiáng)鋼熱沖壓成形模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱沖壓成形模具，屬于熱沖壓成形技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
通過(guò)熱沖壓成形技術(shù)加工的超高強(qiáng)鋼件，強(qiáng)度高，精度好，能有效的減輕車身重量，提 高安全性能，符合節(jié)能環(huán)保要求，目前受到廣泛的關(guān)注。熱沖壓成形技術(shù)要求高溫板材在模 具中同時(shí)完成成形和淬火，因此熱沖壓成形模具的設(shè)計(jì)，尤其是冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，是熱沖壓 成形技術(shù)的關(guān)鍵之一。
早期的氣體冷卻技術(shù)，將高壓氮?dú)鈬娚溆诎宀谋砻妫詫?shí)現(xiàn)板材的快速冷卻。由于包括 氣體的制備、儲(chǔ)存和回收在內(nèi)的冷卻系統(tǒng)設(shè)備復(fù)雜，成本高昂，在實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中很少采用。 應(yīng)用比較廣泛的是以水為介質(zhì)的液體冷卻方式。這種方法較之前者有明顯進(jìn)步，但是仍存在 難以克服的缺點(diǎn)。該方法需要在凸模和凹模內(nèi)開(kāi)設(shè)管道，作為冷卻水流道，管道的加工難度 很大，在周期性地沖壓力作用下模具的機(jī)械強(qiáng)度難以保證，密封方面也存在很大困難，而且 對(duì)模具材料的抗腐蝕性要求很高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種采用壓縮空氣為冷卻介質(zhì)的熱沖壓成形模具，解決以上氮?dú)饫鋮s和水冷 模具所存在的問(wèn)題。
本發(fā)明所述目的是通過(guò)如下方式實(shí)現(xiàn)的，結(jié)合


如下
所述模具包括凸模l、凹模2、上模座3，下模座4等主要部分。在凸模和凹模的工作表 面均開(kāi)設(shè)若干條凹槽5、 10，工作狀態(tài)下凹槽與板材11接觸構(gòu)成冷卻氣體流道，這些凹槽一 端開(kāi)放，另一端設(shè)有一配氣凹槽7、 8，與各個(gè)冷卻凹槽相連通，通過(guò)進(jìn)氣口9外接氣源裝置， 冷卻氣體從進(jìn)氣口進(jìn)入，通過(guò)端部凹槽流入各個(gè)冷卻流道，再?gòu)牧硪欢酥苯优欧诺娇諝庵校?通過(guò)高壓冷卻氣體與板料之間的熱交換達(dá)到淬火的目的。
所述模具在凹模內(nèi)設(shè)有進(jìn)氣口，與配氣凹槽相連，同時(shí)給凸凹模內(nèi)的冷卻氣體流道配氣， 凸模內(nèi)不設(shè)進(jìn)氣口。
所述模具在凹模內(nèi)設(shè)有一面開(kāi)口的密封圈6。
所述凸凹模表面的凹槽錯(cuò)開(kāi)分布，凸模下端的和凹模上端的圓角部分由于在成形過(guò)程中
是主要受力部位，因此在這些位置不開(kāi)設(shè)冷卻凹槽，而在另一塊模具的相應(yīng)位置開(kāi)設(shè)。
當(dāng)模具尺寸較大時(shí)，采用在中間進(jìn)氣、兩端排氣的方式，或者兩端進(jìn)氣、中間設(shè)排氣孑L 的方式。
所述模具成形對(duì)象為硼合金超高強(qiáng)度鋼板，比如22MnB5，表面經(jīng)防氧化處理，比如涂覆鋁硅基防氧化涂層。
與傳統(tǒng)的熱沖壓成形模具相比，本發(fā)明所述模具具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明使用壓縮空氣作為冷卻氣體，所需的配氣裝置僅為一個(gè)空氣壓縮機(jī)，設(shè)備簡(jiǎn)單， 成本低廉，無(wú)需水冷模具所需的水循環(huán)系統(tǒng)，冷卻后的尾氣可直接排出，無(wú)需回收，環(huán)保性 好。
本發(fā)明所述模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，冷卻氣體流道在模具表面，較之設(shè)置在模具內(nèi)部的冷卻水流 道，加工難度低，模具強(qiáng)度高，使用壽命更長(zhǎng)，無(wú)需考慮密封性的要求；由于直接對(duì)板材進(jìn) 行冷卻，冷卻效率更高；在選擇模具材料時(shí)不用考慮耐蝕性，選擇范圍更廣。

圖l.模具配合截面示意圖 圖2.凸模結(jié)構(gòu)示意圖 圖3.凹模結(jié)構(gòu)示意圖 圖4.大尺寸模具結(jié)構(gòu)示意圖
圖中l(wèi).凸模2.凹模3.上模座4.下模座5.凸模上的冷卻凹槽6.密封圈
7.凸模配氣凹槽8.凹模配氣凹槽9.進(jìn)氣口 IO.凹模上的冷卻凹槽11.板料 12、 13.排氣口 14、 15.進(jìn)氣口 16.密封圈
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖所示實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的內(nèi)容及其具體實(shí)施方式
。
如附圖1、 2、 3所示，在凸模1和凹模2的工作表面均開(kāi)設(shè)了凹槽作為冷卻氣體流道，
凸凹模上的凹槽交錯(cuò)分布，使冷卻更加均勻。凸模下端的和凹模上端的圓角部分由于在成形
過(guò)程中是主要受力部位，因此在這些位置不開(kāi)設(shè)冷卻凹槽，而在另一塊模具的相應(yīng)位置開(kāi)設(shè)。
凸凹模上的配氣凹槽7、 8設(shè)置在同一側(cè)，在凹模上開(kāi)設(shè)一個(gè)進(jìn)氣口9，同時(shí)給凸模和凹模上
的冷卻流道配氣，簡(jiǎn)化了模具的結(jié)構(gòu)。工作時(shí)，模具表面的凹槽與板材形成了冷卻氣體流道，
氣體從進(jìn)氣孔進(jìn)入，通過(guò)配氣凹槽流入各個(gè)冷卻流道，再?gòu)牧硪粋?cè)直接排入空氣中。在凸模
與凹模之間設(shè)有密封圈6，保證冷卻氣體不發(fā)生泄漏。
對(duì)于尺寸較長(zhǎng)的工件，可以采用在兩端分別設(shè)置進(jìn)氣口，中間設(shè)置排氣口的方式，或者
中間進(jìn)氣、兩端排氣的方式，減小模具長(zhǎng)度對(duì)冷卻效果的影響。圖4所示為兩端進(jìn)氣中間排
氣的模具示意圖，冷卻氣體從進(jìn)氣口14、 15進(jìn)入各個(gè)冷卻通道，再?gòu)呐艢饪?2、 13流出，
模具中截面形狀與圖1相同。模具表面形狀復(fù)雜時(shí)，冷卻凹槽依據(jù)表面形狀加工，槽深保持相等。
本發(fā)明所述模具在工作時(shí)，成形與冷卻之間有一定的時(shí)間差，當(dāng)板材在模具中被迅速成 形后，立即通入高壓冷卻氣體進(jìn)行冷卻，冷卻完成后，模具停止進(jìn)氣，開(kāi)模取料，然后進(jìn)入下一個(gè)工作周期。這樣做的目的是為了讓高溫板材在較高溫度下成形，以獲得更好的尺寸精 度。沖壓速度必須足夠大，確保成形后板材仍有較高的溫度，避免產(chǎn)生珠光體或貝氏體。
雖然本發(fā)明所述模具表面設(shè)有凹槽，但是對(duì)成形件的表面形狀及尺寸精度沒(méi)有影響。由 于冷卻氣體溫度低，壓力高，而且模具及板材的導(dǎo)熱性良好，因此本發(fā)明所述模具能夠保證 對(duì)板材的快速均勻冷卻。
本發(fā)明所述模具解決了目前廣泛使用的水冷模具冷卻效果差，模具強(qiáng)度低，冷卻系統(tǒng)復(fù) 雜，加工困難，對(duì)模具材料耐銹性要求高，密封難度大等諸多問(wèn)題，具有很大的應(yīng)用潛力。 經(jīng)試驗(yàn)測(cè)試，本模具成形構(gòu)件強(qiáng)度可到1500MPa以上，組織硬度均勻。
權(quán)利要求
1、一種采用氣體冷卻技術(shù)的熱沖壓成形模具，包括凸模(1)、凹模(2)、上模座(3)，下模座(4)，其特征在于所述凸模(1)和/或凹模(2)的工作表面均設(shè)置有一系列的冷卻凹槽(5、10)，作為氣體流道；所述冷卻凹槽(5、10)的一端與外界聯(lián)通；在所述凸模(1)和/或凹模(2)內(nèi)設(shè)置有配氣凹槽(7、8)；所述冷卻凹槽(5、10)通過(guò)配氣凹槽(7、8)與進(jìn)氣口(9)相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱沖壓成形模具，其特征在于所述模具在凹模內(nèi)設(shè)有進(jìn)氣口， 所述進(jìn)氣口與配氣凹槽相連，同時(shí)給凸、凹模內(nèi)的冷卻氣體流道配氣，-凸模內(nèi)不設(shè)進(jìn)氣口。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱沖壓成形模具，其特征在于在凹模內(nèi)設(shè)有密封圈(6)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱沖壓成形模具，其特征在于在凹模內(nèi)設(shè)有一面開(kāi)口的密封圈(6)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述熱沖壓成形模具，其特征在于所述凸、凹模表面的冷卻凹槽錯(cuò)開(kāi)分布。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述熱沖壓成形模具，其特征在于凸模和凹模的主要受力部位不開(kāi)設(shè)冷卻凹槽。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述模具，其特征在于當(dāng)模具尺寸較大時(shí)，采用在中間進(jìn)氣、兩端 排氣的方式，或者兩端進(jìn)氣、中間設(shè)排氣孔的方式。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用氣體冷卻技術(shù)的熱沖壓成形模具，屬于熱沖壓成形技術(shù)領(lǐng)域。所述模具包括凸模、凹模、上模座、下模座等主要部分。在凸模和凹模的工作表面均開(kāi)設(shè)若干條凹槽，工作狀態(tài)下凹槽與板材接觸構(gòu)成冷卻氣體流道，這些凹槽一端與外界相通，另一端設(shè)有一配氣凹槽，通過(guò)進(jìn)氣口外接氣源裝置，冷卻氣體從進(jìn)氣口進(jìn)入，通過(guò)端部凹槽流入各個(gè)冷卻流道，再?gòu)牧硪欢酥苯优欧诺娇諝庵校ㄟ^(guò)高壓冷卻氣體與板料之間的熱交換達(dá)到淬火的目的。本發(fā)明采用壓縮空氣作為冷卻氣體，成本低廉，無(wú)需尾氣回收，設(shè)備簡(jiǎn)單，模具加工容易，冷卻效果好，解決了水冷模具冷卻效果差，模具強(qiáng)度低，冷卻系統(tǒng)復(fù)雜，加工困難，對(duì)模具材料耐銹性要求高，密封難度大等問(wèn)題。
文檔編號(hào)B21D37/10GK101508000SQ20091008060
公開(kāi)日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2009年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月24日
發(fā)明者單忠德, 潔 歷, 超 姜, 楊魯義, 谷錚巍 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