專利名稱：輕合金板材水冷控溫成形模具的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種模具，具體是一種輕合金板材水冷控溫成形模具，屬于機械工程中的模具技術領域。
背景技術：
輕合金主要指鋁合金、鎂合金，具有密度小，強度高，剛度好，導熱性能好及回收利用率高等優點，在汽車零部件、航空、航天、電子等行業有很大的應用潛力。但是其中部分輕合金板材，例如鎂合金，高強度鋁合金板材由于自身的微觀組織導致在室溫下成形性能很差，難以實際中應用。因此，此類輕合金零件主要采用壓鑄工藝，與壓鑄成形相比，板料成形工藝不會污染環境并且能夠生產出具有良好力學性能和組織性能的零件，同時可以更好的滿足產品薄壁化、輕量化的趨勢。因此開發新工藝新模具滿足此類輕合金板料成形成為研究和應用的熱點。經對現有技術的文獻檢索發現，中國專利授權空開號CN101209478A，發明名稱為一種板材非等溫沖壓成形裝置，該專利的特征自述為“通過對壓邊圈加熱，對凹模下表面采用循環液體冷卻，保證在放入坯料并合模后，在壓邊圈、坯料和凹模中形成溫度梯度，同時在凹模，特別是凹模圓角處保持低的溫度。凹模圓角處低的溫度能有效避免已變形坯料由于溫度過高導致強度不足而發生的斷裂，有效提高了板材的成形性能，凸模內采用恒溫循環液體有利于保持成形工藝條件的穩定。”其不足之處在于凸模內冷卻液循環回路設計存在缺陷，可能導致一側存在循環冷卻不充分問題，并且缺乏溫度采集及控制設備，難以保證在所有成形溫度條件下保持凸模的低溫及成形條件的穩定性；凹模采用冷卻循環， 可以提高凹模圓角處材料的強度，通過文獻調研，凹模圓角處的破裂并不是材料成形失敗的主要原因，而采取單壓邊圈加熱，導致加熱時間過長，生產效率降低。

發明內容
本發明的目的在于克服現有技術中存在的不足，提供一種輕合金板材水冷控溫成形模具，使其能夠精確控制凸模、凹模及壓邊圈溫度，實現在輕合金板料溫熱沖壓過程中， 同時加熱板材的法蘭部分和冷卻凸模和沖壓件側壁部分的差溫拉深工藝。本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括上模板、第一上墊板、第二上墊板、壓邊圈、凹模、凸模、下墊板、下模板、循環水冷卻系統以及溫控系統；其中凸模裝配在壓機上；壓邊圈、第一上墊板及第二上墊板與上模板進行裝配；凹模與下墊板同軸安裝在下模板上；所述壓邊圈與凹模均設有加熱裝置，且在所述壓邊圈、凹模與凸模內均設有用于安裝測溫元件的測溫孔；所述測溫元件將采集的各模具溫度分別傳送到溫控系統，所述溫控系統根據采集到的模具溫度，對相應模具進行加熱或冷卻。優選的，所述的壓邊圈與凹模均為圓形結構，中間槽內過盈裝配有加熱裝置。優選的，所述的凸模與壓邊圈、凹模同軸。優選的，所述的凸模內設置有循環水冷卻系統，該循環水冷卻系統包含設置于凸模相對兩側的進水通道以及出水通道，及設置于凸模底部的換熱腔；一側進水通道通入冷卻水，在凸模底部換熱腔處進行換熱，通過另一側出水通道流出；通過溫控系統設置溫度， 根據凸模安裝的熱電偶采集到的模具溫度，對循環水流動速度進行控制。優選的，所述的壓邊圈與第二上墊板之間安裝有墊腳，并且之間間隙填充有上石棉墊片。優選的，所述的凹模與墊板之間安裝有墊腳，并且之間間隙填充有下石棉墊片。本發明中，所述加熱裝置可以采用加熱圈，或者其他加熱裝置。本發明中，所述的測溫元件可以采用熱電偶，熱電偶安裝在壓邊圈、凹模與凸模內的測溫孔中，采集相應模具溫度，并由溫控系統對相應模具進行加熱或冷卻。當然，也可以采用其他測溫元件。本發明中，所述的溫控系統可以采用溫度控制箱，或者其他的溫控系統。與現有技術相比，本發明具有突出的實質特點和顯著進步，可以精確控制凸模、凹模和壓邊圈溫度，實現輕合金板材的差溫拉深工藝，相比原有的水冷卻差溫拉深模具，具有更優化合理的循環通路，并且真正實現凸模溫度控制，通過調節循環速度，保持凸模溫度恒定，因而可以長時間工作及適應不同成形條件，更具有實際應用價值。相對于等溫拉深模具，本發明的差溫拉深模具可以將高強度鋁合金的極限拉深比提高50%。本發明適用于輕合金包括鎂合金，鋁合金板材等。


圖I為本發明一實施例結構示意圖；圖2為本發明一實施例壓邊圈結構示意圖；圖3為本發明一實施例凹模結構示意圖；圖4為本發明一實施例凸模結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。如圖I所示，本實施例提供一種輕合金板材水冷控溫成形模具，主要由銷釘I、上模板2、第一上墊板3、第二上墊板4、上石棉墊片5、墊腳6、壓邊圈7、凹模8、凸模9、熱點偶
10、下石棉墊片11、下墊板12、下模板13和循環水冷卻系統14組成。凸模9通過銷釘I裝配在壓機上；壓邊圈7、第一上墊板3及第二上墊板4通過內六角螺釘與上模板2進行裝配； 凹模8與下墊板11同軸安裝在下模板13上。本實施例中，壓邊圈7與第二上墊板4之間安裝有墊腳，并且之間間隙填充有上石棉墊片5 ;凹模8與墊板12之間安裝有墊腳，并且之間間隙填充有下石棉墊片13。本實施例中，測溫元件采用熱電偶。本實施例中，溫控系統采用溫度控制箱。本實施例中，加熱裝置采用加熱圈。如圖2，圖3所示，本發明一實施例中，壓邊圈7與凹模8均為圓形結構，中間槽內過盈裝配有加熱圈，控制裝配使得凸模9與壓邊圈7、凹模8同軸。在壓邊圈7、凹模8與凸模9內均設置有測溫孔，通過安裝測溫元件，采集相應模具溫度，并由溫控系統對相應模具進行加熱或冷卻。如圖4所示，本發明一實施例中，在凸模9內設置有循環水冷卻系統，該循環水冷卻系統包含設置于凸模相對兩側的進水通道、出水通道，及設置于凸模9底部的換熱腔，冷卻水通過所述冷卻通道進行換熱后返回。從圖中所示A側進水通道通入冷卻水，在凸模9底部換熱腔處進行換熱，通過圖中所示相對的B側出水通道流出；通過溫度控制箱設置溫度， 根據凸模9安裝的熱電偶10采集到的模具溫度，對循環水流動速度進行控制。本實施例工作時，首先通過溫度控制箱設置凸模9、凹模7和壓邊圈8溫度，通過壓機設定沖壓成形工藝參數，通過加熱圈加熱凹模7和壓邊圈8，同時通過循環冷卻系統冷卻凸模9，待溫度達到設定值后，將工件放置于凹模7和壓邊圈8之間，壓邊圈8與凹模7合模，保溫一定時間，隨后進行拉深至指定位移，開模，取出成形后工件，完成一次拉深。本實施例通過凹模及壓邊圈對工件法蘭區域進行加熱，通過循環水冷卻凸模，進而冷卻與凸模接觸的工件區域，提高輕合金板材的拉深成形性能。本發明中，凹模和壓邊圈中設有加熱裝置，凸模中設有循環水冷卻系統；凹模、壓邊圈及凸?？梢酝ㄟ^溫控系統分別實現精確溫度控制。壓邊圈通過壓機可以實現加載壓邊力，設定凸模速度可以進行不同條件成形。本發明通過分別控制凹模、壓邊圈及凸模溫度， 加熱工件法蘭部分，冷卻凸模部分，減小法蘭區材料流動應力及保持凸模圓角部分材料的強度，實現差溫拉深工藝，制造更復雜拉深輕合金零件。應當指出的是，本發明中的測溫元件、溫控系統、加熱裝置等還可以是其他實現方式，并不限于以上實施例，只要能夠實現本發明的目的即可。盡管本發明的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容后，對于本發明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護范圍應由所附的權利要求來限定。
權利要求
1.一種輕合金板材水冷控溫成形模具，該模具包括上模板、第一上墊板、第二上墊板、壓邊圈、凹模、凸模、下墊板、下模板、循環水冷卻系統以及溫控系統；其中凸模裝配在壓機上；壓邊圈、第一上墊板及第二上墊板與上模板進行裝配；凹模與下墊板同軸安裝在下模板上；其特征在于，所述壓邊圈與凹模均設有加熱裝置，且在所述壓邊圈、凹模與凸模內均設有用于安裝測溫元件的測溫孔；所述測溫元件將采集的各模具溫度分別傳送到溫控系統，所述溫控系統根據測溫元件采集到的模具溫度，對相應模具進行加熱或冷卻。
2.根據權利要求I所述的輕合金板材水冷控溫成形模具，其特征是所述壓邊圈與凹模均為圓形結構，中間槽內過盈裝配有加熱裝置。
3.根據權利要求2所述的輕合金板材水冷控溫成形模具，其特征是所述凸模與壓邊圈、凹模同軸。
4.根據權利要求I所述的輕合金板材水冷控溫成形模具，其特征是所述壓邊圈與第二上墊板之間安裝有墊腳，并且之間間隙填充有上石棉墊片。
5.根據權利要求I所述的輕合金板材水冷控溫成形模具，其特征是所述凹模與墊板之間安裝有墊腳，并且之間間隙填充有下石棉墊片。
6.根據權利要求1-5任一項所述的輕合金板材水冷控溫成形模具，其特征是所述凸模內設置有循環水冷卻系統，該循環水冷卻系統包含設置于凸模相對兩側的進水通道、出水通道，及設置于凸模底部的換熱腔；一側進水通道通入冷卻水，在凸模底部換熱腔處進行換熱，通過另一側出水通道流出。
7.根據權利要求6所述的輕合金板材水冷控溫成形模具，其特征是所述凸模通過溫控系統設置溫度，根據凸模安裝的測溫元件采集到的模具溫度，對循環水流動速度進行控制。
8.根據權利要求1-5任一項所述的輕合金板材水冷控溫成形模具，其特征是所述加熱裝置為加熱圈。
9.根據權利要求1-5任一項所述的輕合金板材水冷控溫成形模具，其特征是所述測溫元件為熱電偶。
全文摘要
本發明公開一種輕合金板材水冷控溫成形模具，包括上模板、第一上墊板、第二上墊板、壓邊圈、凹模、凸模、下墊板、下模板、循環水冷卻系統以及溫控系統；其中所述壓邊圈與凹模均設有加熱裝置，且在所述壓邊圈、凹模與凸模內均設有用于安裝測溫元件的測溫孔；所述測溫元件將采集的各模具溫度分別傳送到溫控系統，所述溫控系統根據測溫元件采集到的模具溫度，對相應模具進行加熱或冷卻。凹模、壓邊圈及凸模可以分別實現精確溫度控制。本發明通過分別控制凹模、壓邊圈及凸模溫度，加熱工件法蘭部分，冷卻凸模部分，減小法蘭區材料流動應力及保持凸模圓角部分材料的強度，實現差溫拉深工藝，制造更復雜拉深輕合金零件。
文檔編號B21D37/10GK102601246SQ20121006829
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月15日 優先權日2012年3月15日
發明者周國偉, 彭穎紅, 李大永 申請人:上海交通大學