本發(fā)明涉及一種鎂合金板料沖壓熱成型模具。

背景技術(shù)：

發(fā)展新的材料，降低消耗，保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，成了我們近來(lái)最關(guān)注的一個(gè)問(wèn)題。鎂合金作為目前世界上可應(yīng)用的最輕金屬材料，其比強(qiáng)度和比剛度高，導(dǎo)熱導(dǎo)電和電磁屏蔽性能優(yōu)越，與環(huán)境相容性良好的優(yōu)點(diǎn)，具有非常廣泛的應(yīng)用前景。

板料成形廣泛應(yīng)用在汽車(chē)、航空航天、儀器儀表、日用商品等領(lǐng)域它決定著板料的成形工藝、制造工藝、板料的成形精度等，在機(jī)械工業(yè)中起著重要的作用。其中，利用沖壓技術(shù)可以充分發(fā)揮鎂合金材料優(yōu)異的機(jī)械性能，滿(mǎn)足產(chǎn)品多樣化，薄壁化，輕量化的要求，而且可以大大提高產(chǎn)品合格率和生產(chǎn)效率。因此鎂合金板料沖壓成型技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)已經(jīng)成為近幾年鎂合金塑性成形領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

鎂合金具有密排六方晶體結(jié)構(gòu)，常溫下塑性變形能力差，但隨著溫度的上升，其塑性成型性能將發(fā)生根本性改變，在機(jī)械領(lǐng)域也廣泛的使用熱沖壓模具。鎂具有比較強(qiáng)的還原性，引燃后可以在空氣中持續(xù)燃燒，隨著溫度的上升，其還原性會(huì)繼續(xù)提升，而易于被氧化。

中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)cn103212617a是專(zhuān)門(mén)針對(duì)鎂合金板材沖壓成型方法，其提出先加熱，然后轉(zhuǎn)運(yùn)到模具所確定的工位進(jìn)行成型加工，轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致工件暴露在空氣中而容易產(chǎn)生工件表面氧化，并且也產(chǎn)生轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中的熱量損失。

針對(duì)中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)cn103212617a的缺陷，可以借鑒的，中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)cn106424279a提出在沖壓模具上配置加熱罩，用于對(duì)模具和坯料進(jìn)行加熱，以避免坯料在工位間轉(zhuǎn)運(yùn)出現(xiàn)氧化，并減少轉(zhuǎn)運(yùn)中的熱量損失。該專(zhuān)利文獻(xiàn)并沒(méi)有明示加熱方式，只不過(guò)其屬于對(duì)高強(qiáng)度鋼鋼板的加熱，需要加熱到950℃以上，而對(duì)于鎂合金板料則不需要如此高的溫度，鎂合金板料對(duì)溫度控制的精度有更高的要求，溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致鎂合金板料翹曲，過(guò)低不能滿(mǎn)足所需要的塑性變形能力。

中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)cn106042061a公開(kāi)了一種以閉環(huán)控制的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)成型溫度的控制，閉環(huán)控制的控制精度比較高，但成本也比較高，還需要獨(dú)立的控制裝置，并且其上下料結(jié)構(gòu)與加熱、保溫裝置欠缺必要的聯(lián)系，熱利用效率相對(duì)較低。

中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)cn105251685a公開(kāi)了一種在金屬坯件表面涂覆抗氧化涂料的方式以避免工件氧化，該種方式一方面需要高溫涂料，如該專(zhuān)利文獻(xiàn)所提出的最高1200℃，另一方面，工件在成型過(guò)程中，往往會(huì)產(chǎn)生塑性變形，工件局部表面積會(huì)增大，涂料并不能覆蓋全部的表面，而導(dǎo)致工件表面局部氧化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種鎂合金板料沖壓熱成型模具，成型過(guò)程中溫度穩(wěn)定性比較好，并且鎂合金板料坯件氧化率比較低。

依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種鎂合金板料沖壓熱成型模具，包括：

加熱箱，配有加熱裝置并配有料門(mén)；

座，安裝在加熱箱的箱底，且該座開(kāi)有朝向料門(mén)的兩條軌道，以及垂直于箱底的下模過(guò)孔；

插板，通過(guò)所述軌道水平地插裝在所述座上，該插板開(kāi)有與下模過(guò)孔對(duì)位的次過(guò)孔；插板的上表面位于兩條軌道之間的部分具有成型面，該成型面還構(gòu)成工件的定位載置面；

上模，位于座的上方；

上模驅(qū)動(dòng)裝置，下連上模；

下模，含有導(dǎo)引于下模過(guò)孔的成型頭；以及

下模驅(qū)動(dòng)裝置，上連上模。

上述鎂合金板料沖壓熱成型模具，可選地，上模驅(qū)動(dòng)裝置位于加熱箱的上方；

相應(yīng)地，加熱箱的頂板開(kāi)有導(dǎo)引孔；

上模通過(guò)導(dǎo)引孔與上模驅(qū)動(dòng)裝置相連。

可選地，用于上模與上模驅(qū)動(dòng)裝置連接的部件是拉桿，拉桿配有2~4條，所有拉桿的上端固定安裝在包含于上模驅(qū)動(dòng)裝置的同一上梁上，所有拉桿的下端固定安裝在同一模板；

模板用于上模的在上模驅(qū)動(dòng)裝置上的裝配。

可選地，拉桿與所述導(dǎo)引孔間氣密封滑動(dòng)配合。

可選地，加熱箱的加熱裝置包括安裝在加熱箱箱底的加熱棒以及安裝在加熱箱壁面上的加熱棒。

可選地，所述軌道構(gòu)造為：

于座上形成有t型槽，該t型槽的左右凹槽分別構(gòu)成一軌道；

所述定位載置面位于t型槽的直角槽內(nèi)。

可選地，t型槽的槽底與座間為平面接合。

可選地，t型槽朝向料門(mén)的一端具有倒角或者倒圓。

可選地，下模驅(qū)動(dòng)裝置為液壓式驅(qū)動(dòng)裝置：

下模的墊板或者座安裝在一大截面液壓缸的推桿上；

大截面液壓缸連接一小截面柱塞泵，以提供大截面液壓缸所需液壓油；

大截面液壓缸的截面面積與小截面柱塞泵的截面面積比不小于30，且不大于50。

可選地，于定位載置面相應(yīng)于兩軌道的邊設(shè)有與上模對(duì)位的筋成型部，先成型筋以用于下模到位前的定位夾緊。

依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，與使用加熱箱的沖壓熱成型模具相同，工件不容易被氧化，且熱量散失小。更為重要的是，使用插板用于承載工件，可以從料門(mén)側(cè)基于插板的抽拉方式上下料，相對(duì)于常規(guī)的下上料方式，對(duì)上下料的空間要求比較小，從而可以使用相對(duì)較小的加熱箱，而減少了散熱面積，溫度穩(wěn)定性比較好，同時(shí)也減少了氧氣的進(jìn)入量，而不容易產(chǎn)生工件的氧化。此外，于此結(jié)構(gòu)中，由于插板與座之間基于配合容易實(shí)現(xiàn)可靠的定位，工件若在插板拉出后進(jìn)行定位，一方面安全性比較好，避免上模突然下落產(chǎn)生危險(xiǎn)，另一方面，在上下模之間空間之外的進(jìn)行定位，受空間約束小，操作方便，并且容易實(shí)現(xiàn)相對(duì)精確地定位。

附圖說(shuō)明

圖1為一實(shí)施例中鎂合金板料沖壓熱成型模具的結(jié)構(gòu)原理圖。

圖2為一實(shí)施例中下模驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1.加熱器，2.加熱棒，3.加熱箱，4.座，5.插板，6.工件，7.上模，8.模板，9.螺栓，10.上梁，11.上連接板，12.拉桿，13.導(dǎo)孔，14.下模，15.加壓缸，16.大缸體。

s1.加壓缸柱塞面積，s2.大缸體活塞面積。

f1.主動(dòng)力，f2.從動(dòng)力。

具體實(shí)施方式

對(duì)于沖壓類(lèi)模具，模具的動(dòng)力方向通常都是豎直的，因此，整體上其基礎(chǔ)的運(yùn)動(dòng)方向是豎直向或者說(shuō)上下方向。

模具的下模一般固定設(shè)置在例如壓力機(jī)的工作臺(tái)上，模具的上模安裝在壓力機(jī)的上模上。

在一些實(shí)現(xiàn)中，下模也包含可動(dòng)部分，例如圖1中所示的下模。

如圖1和2所示的一種鎂合金板料沖壓熱成型模具，其主體結(jié)構(gòu)是圖中所示的加熱箱3，可以理解的是加熱箱3必然是相對(duì)封閉的結(jié)構(gòu)，其相對(duì)封閉體現(xiàn)在其必須有料門(mén)，以用于工件的上下料。

加熱箱3是箱體結(jié)構(gòu)，對(duì)密封性要求并不高，進(jìn)入到加熱箱3內(nèi)空氣量不足以產(chǎn)生工件6的大面積氧化。

區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，在加熱箱3的箱體設(shè)置具有軌道的座4，可以理解的是，為了保證上模7與下模的精確對(duì)位，座4在加熱箱3的位置應(yīng)當(dāng)是可靠的。

在一些實(shí)施例中，座4與加熱箱3的箱底間可以采用螺栓連接，并通過(guò)定位銷(xiāo)進(jìn)行定位。

座4主要提供如圖1用于抽拉插板5的軌道，抽拉的方向應(yīng)與料門(mén)的方向垂直，因此，軌道應(yīng)當(dāng)朝向料門(mén)，相對(duì)應(yīng)的兩條軌道部件應(yīng)當(dāng)相互平行，并且水平布置。

座4還開(kāi)有下模過(guò)孔，對(duì)此，如前所述，上下模之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是上下運(yùn)動(dòng)，座4所提供的基礎(chǔ)是承載的基礎(chǔ)，承載的受力主方向是上下方向，因此，下模過(guò)孔的應(yīng)是上下方向，而與兩軌道所確定的方向垂直。

對(duì)于插板5，其通過(guò)所述軌道水平地插裝在所述座4上，該插板5開(kāi)有與下模過(guò)孔對(duì)位的次過(guò)孔，插板5載置工件6到達(dá)工位后，可以通過(guò)給定的文件進(jìn)行鎖定，也可以直接采用料門(mén)進(jìn)行插板5的位置鎖定，在優(yōu)選的實(shí)施例中，為了減少直接接觸所產(chǎn)生的熱橋，料門(mén)應(yīng)與插板5脫開(kāi)，插板5的位置鎖定由其他部件來(lái)實(shí)現(xiàn)。

關(guān)于插板5的位置鎖定，在一些簡(jiǎn)單的應(yīng)用中可以采用水平（與插板5的抽拉方向垂直），也可以采用豎直向的插銷(xiāo)進(jìn)行位置鎖定。

此外，由于成型的方向?qū)儆谪Q直向的正成型力，在一些實(shí)施例中，插板5可以只需要定位，不需要夾緊或者說(shuō)位置鎖定。

圖1中，座4提供載置平面，插板5的背面，也就是下表面可以與所述載置平面接合，提供相對(duì)穩(wěn)定的位置。

在水平向之間，兩條軌道之間確定一個(gè)空間，插板5的上表面位于兩條軌道之間的部分具有成型面，該成型面可以構(gòu)成下模總成的部分，相對(duì)于圖中所示的下模14，插板5所提供的成型部分屬于靜態(tài)部分。

所述成型面還構(gòu)成工件6的定位載置面，工件6可以預(yù)先在成型面上定位，然后隨著插板5送上座4上。

常規(guī)地，工件6的上料一般都是在垂直于上下模所缺定的空間（方向）由送料機(jī)構(gòu)送入，或者有人工送入。尤其是人工送入時(shí)，對(duì)上料空間要求比較大，這就要求上下模之間具有比較大的距離，會(huì)增大動(dòng)模的行程，增加能耗。

對(duì)于沖壓類(lèi)模具，工進(jìn)行程的開(kāi)關(guān)一般是踏板，由工人送料到位后，隨即踩下踏板，上模（構(gòu)成動(dòng)模）下行沖壓工件，人工送料，控制動(dòng)模下行在操作人員疲勞時(shí)，容易誤踩踏板，而產(chǎn)生事故，沖壓車(chē)間屬于事故率比較高的車(chē)間。

如果采用插板5，則可以減少事故，在于工件6的上料位置并不在上下模之間，而是在插板5抽出后進(jìn)行上料，即便是工人誤操作，上模7下行，也不會(huì)產(chǎn)生傷人事故。

工件6在上模7上料后，將插板5推入，即可進(jìn)行工件6的成型。

基于上下關(guān)系，上模7位于座4的上方，下模14位于座4的下方，上模7需要配置上模驅(qū)動(dòng)裝置，作為動(dòng)模；下模14的成型部分，即圖1中所標(biāo)識(shí)的下模14，也是動(dòng)模，需要配置下模驅(qū)動(dòng)裝置。

插板5的抽拉結(jié)構(gòu)，對(duì)上下料空間要求比較小，抽拉所需的空間，容易保溫，溫度的穩(wěn)定性比較好。

關(guān)于上模7的驅(qū)動(dòng)，將上模驅(qū)動(dòng)裝置配置在加熱箱3的上方，減小加熱箱3的容積。

上模7需要與上模驅(qū)動(dòng)裝置配接，因此，加熱箱3的頂板開(kāi)有導(dǎo)引孔，如圖1中所示的導(dǎo)孔13，以提供上模7上下運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向。在此條件下，上模7通過(guò)導(dǎo)孔13與上模驅(qū)動(dòng)裝置相連。

盡管存在導(dǎo)孔13，但一方面導(dǎo)孔13與例如圖1中所示的拉桿12的配合間隙并不需要太大，就能夠滿(mǎn)足導(dǎo)引要求。另一方面，如前所述，加熱箱3對(duì)氣密性要求并不高，縫隙所產(chǎn)生的熱量散逸基本可以忽略。

拉桿12與圖1中所示的導(dǎo)孔13間氣密封滑動(dòng)配合，滑動(dòng)配合可以加入固體潤(rùn)滑劑，例如石墨，盡可能不采用潤(rùn)滑脂或者潤(rùn)滑劑，固體潤(rùn)滑劑，例如石墨不容易受熱揮發(fā)，并且附著在密封面上不容易脫落。

沖壓需要比較大的下壓力，因此上模7余上模驅(qū)動(dòng)裝置之間應(yīng)具有比較可靠的連接強(qiáng)度。圖1中可見(jiàn)，用于上模7與上模驅(qū)動(dòng)裝置連接的部件是拉桿12，拉桿12配有2~4條，拉桿12為兩個(gè)時(shí)，兩拉桿12平行設(shè)置，在此條件下，拉桿12應(yīng)具有相對(duì)比較大抗剪截面系數(shù)，并且兩拉桿12應(yīng)具有相同的座，以使整體結(jié)構(gòu)更加可靠。

當(dāng)拉桿12有三條時(shí)，三拉桿12成等腰三角形配置。需要說(shuō)明的是，因沖壓的沖壓力并不通過(guò)例如模板8的中心，力的重心可能偏置在模板8的一側(cè)，在此條件下，承載載荷相對(duì)較大的一側(cè)配置兩拉桿12，承載載荷想著較小的一側(cè)配置一拉桿12。

當(dāng)拉桿12配有四條時(shí)，四拉桿12成四邊形（矩形）布置，符合一般的模具配置，在此不再贅述。

進(jìn)一步地，所有拉桿12的上端固定安裝在包含于上模驅(qū)動(dòng)裝置的同一上梁10上，所有拉桿12的下端固定安裝在同一模板8，容易構(gòu)建相對(duì)可靠的結(jié)構(gòu)。

模板8用于上模7的在上模驅(qū)動(dòng)裝置上的裝配。

在圖1所示的結(jié)構(gòu)中，加熱箱3的加熱裝置包括安裝在加熱箱3箱底的加熱棒2以及安裝在加熱箱壁面上的加熱棒。

圖1所示的加熱器1可以提供加熱流體，加熱棒2表示為加熱管，流體加熱的穩(wěn)定性比較好。

圖1中，軌道由t型槽提供，t型槽原本是工作臺(tái)常用的結(jié)構(gòu)，只不過(guò)t型槽橫斷面比較小，在圖1所示的結(jié)構(gòu)中，相當(dāng)于槽口比較寬的t型槽。t型槽由直角槽和左右凹槽構(gòu)成。

其中，左右兩凹槽分別構(gòu)成一軌道。

而所述定位載置面位于t型槽的直角槽內(nèi)，換言之，定位載置面由直角槽暴露在上模7的下方。

t型槽的槽底是平面，所謂的軌道是擬制名稱(chēng)，提供插板5支撐和導(dǎo)向的t型槽的槽底和左右凹槽的側(cè)壁和上壁面。

左右凹槽還能夠提供插板5豎直方向上的約束。

插板5與t型槽間可以采用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑，潤(rùn)滑油可以人工涂覆，在工件6上料時(shí)進(jìn)行潤(rùn)滑油的涂覆，不同于前述的拉桿12與導(dǎo)孔13立式的配合。

t型槽的槽底與座4間為平面接合，以提高插板5的承載能力，插板5的載荷由t型槽的槽底直接支撐，不同于例如簡(jiǎn)單的導(dǎo)軌，由導(dǎo)軌元件承載，基于本實(shí)施例，可以具有比較高的承載能力。

關(guān)于插板5，在優(yōu)選的實(shí)施例，可以采用能夠與t型槽脫開(kāi)的設(shè)計(jì)，為每一座4配置多個(gè)插板5，在工件放置到位后，直接插裝。

在另一些實(shí)施例，為一座4配置一插板5，插板5的內(nèi)端設(shè)置被約束結(jié)構(gòu)，t型槽朝向料門(mén)的端部設(shè)置用于約束被約束結(jié)構(gòu)的約束部件，所形成的插板5結(jié)構(gòu)類(lèi)同于抽屜。

當(dāng)采用前一實(shí)施例時(shí)，即插板5可以抽出，朝向料門(mén)的一端具有倒角或者倒圓，以利于插板5的快速插裝。

在圖2所示的結(jié)構(gòu)中，下模驅(qū)動(dòng)裝置為液壓式驅(qū)動(dòng)裝置，液壓式驅(qū)動(dòng)裝置響應(yīng)速度比較慢，但應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)于沖壓熱成型模具，工件的加熱需要一定的時(shí)間，在該短時(shí)間內(nèi)，液壓驅(qū)動(dòng)部件可以到位。

液壓式驅(qū)動(dòng)裝置配置為：下模14的墊板或者座安裝在一大截面液壓缸的推桿上，如圖2所示的下模14，其下端構(gòu)成大缸體16的活塞。

在圖2所示的結(jié)構(gòu)中，大缸體16連接一小截面柱塞泵，如圖2中所示的加壓缸15，以提供大截面液壓缸所需液壓油。

這里的大截面與小截面屬于一對(duì)相對(duì)的概念，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解。

按照液壓原理，根據(jù)公式f1/s1=f2/s2，真正實(shí)現(xiàn)小壓力到大壓力的轉(zhuǎn)換。該液壓原理的典型應(yīng)用是液壓千斤頂，使用一個(gè)較小的柱塞泵，實(shí)現(xiàn)大缸體16的推升，即推動(dòng)下模14上升。

優(yōu)選地，大截面液壓缸的截面面積與小截面柱塞泵的截面面積比不小于30，且不大于50。

在圖1所示的結(jié)構(gòu)中，工件6的左右兩邊具有定位結(jié)構(gòu)，圖中可見(jiàn)，蓋定位結(jié)構(gòu)為筋形結(jié)構(gòu)，在一些實(shí)施例中，也可以采用定位孔結(jié)構(gòu)。

相應(yīng)地，于定位載置面相應(yīng)于兩軌道的邊設(shè)有與上模7對(duì)位的筋成型部，先成型筋以用于下模14到位前的定位夾緊。