层片式结构热冲压模具及其凸模和凹模的加工方法与流程

本发明涉及模具技术领域，特别是涉及一种层片式结构热冲压模具及其凸模和凹模的加工方法。

背景技术：

使用超高强度钢板成形车身部件是实现车身轻量化的有效手段，然而传统冷冲压技术面对超高强度钢板在常温下的高强度和低延伸率特点，显得力不从心，因此热冲压技术应运而生，其可以解决常温下超高强度钢板成形性能的局限性。

热冲压技术是一种成形超高强度零件的先进制造技术，其原理是先将超高强度钢板或预成形后的超高强度零件加热到950℃以上，在完全奥氏体化后将其送入特殊模具内成形，保压一段时间后进行模具淬火，在大于30℃/s的淬火速率下，成形件微观组织由奥氏体转变为马氏体，从而使得最终成形件的强度达1500mpa以上。

热冲压模具中淬火工件过程中，热冲压模具冷却效率直接影响工件的成形性能和成形后零件的力学性能。为了实现工件快速降温，现有技术中，需要在热冲压模具中设置冷却液通道，在热冲压模具淬火工件时通过流经冷却液通道中的冷却液将热量带走；冷却液通道的设计决定了热冲压模具冷却效率，因此，冷却液通道的加工极其重要，是热冲压模具淬火的关键技术之一。目前，凸模或凹模较为复杂的热冲压模具中，冷却液通道各处很难与对应的凸模或凹模工作面同时保持间距，若一条冷却液通道在不同的位置与对应的凸模或凹模工作面距离差距过大时，一条冷却液通道不同位置的冷却液带走热量的效果就会差距较大，进而会影响热冲压模具中淬火工件的效果。因此，如何减少冷却液通道在不同的位置与复杂形状凸模或凹模工作面距离差距是目前需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的不足进行改进，提供了一种层片式结构热冲压模具及其凸模和凹模的加工方法，通过该加工方法制造的热冲压模具解决了复杂凸模/凹模冷却液通道设置难题，大大改善了热冲压件淬火效果。

本发明的技术方案是这样实现的：

第一方面，本发明提供了一种层片式结构热冲压模具，包括上模组件和下模组件，所述上模组件包括凸模，所述下模组件包括凹模，所述凸模与所述凹模相适配，凸模与凹模中均设置有冷却液通道；所述凸模在水平方向分为若干凸模块，每块凸模块的每条凸模冷却液通道均由轴线相交且直径相同的两直段构成，相邻的凸模块之间通过螺钉和销钉连接并采用焊接的方式将相邻凸模块之间的连接缝密封；相邻的凸模冷却液通道一一对应并在对应的凸模冷却液通道连接处设置有凸模冷却液通道密封管，所述凸模冷却液通道密封管两端分别插入相邻的两凸模块，每根凸模冷却液通道密封管将对应的凸模冷却液通道连通并密封；所述凹模在水平方向分为若干凹模块，所述凹模块与所述凸模块数量相等且一一对应；每块凹模块的每条凹模冷却液通道均由轴线相交且直径相同的两直段构成，相邻的凹模块之间通过螺钉和销钉连接并采用焊接的方式将相邻凹模块之间的连接缝密封；相邻的凹模冷却液通道一一对应并在对应的凹模冷却液通道连接处设置有凹模冷却液通道密封管，所述凹模冷却液通道密封管两端分别插入相邻的两凹模块，每根凹模冷却液通道密封管将对应的凹模冷却液通道连通并密封。

进一步地，本发明所述上模组件还包括上模座，所述凸模上端与上模座下表面通过螺钉和销钉连接；所述下模组件还包括下模座，所述凹模下端与下模座上表面通过螺钉和销钉连接。

进一步地，本发明所述上模座包括若干导向套，所述导向套与上模座固定，所述下模座包括若干导向柱，所述导向柱与下模座固定，所述导向套与所述导向柱一一对应连接并相适配。

进一步地，本发明所述上模组件还包括凸模进液端头挡块和凸模出液端头挡块，位于凸模一侧的凸模进液端头挡块设置有凸模进液腔，所述凸模进液腔与凸模冷却液通道进液端均连通；位于凸模另一侧的凸模出液端头挡块设置有凸模出液腔，所述凸模出液腔与凸模冷却液通道出液端均连通；凸模进液腔通过管接头与进液管连通，凸模出液腔通过管接头与排液管连通；所述下模组件还包括凹模进液端头挡块和凹模出液端头挡块，位于凹模一侧的凹模进液端头挡块设置有凹模进液腔，所述凹模进液腔与凹模冷却液通道进液端均连通；位于凹模另一侧的凹模出液端头挡块设置有凹模出液腔，所述凹模出液腔与凹模冷却液通道出液端均连通；凹模进液腔通过管接头与进液管连通，凹模出液腔通过管接头与排液管连通。

进一步地，本发明所述凸模/凹模进液端头挡块位于凸模/凹模出液端头挡块对侧，凸模/凹模进液端头挡块与凸模/凹模出液端头挡块和凸模/凹模均固定连接。

进一步地，本发明所述密封管为金属管。

第二方面，本发明还提供了一种层片式结构热冲压模具凸模和凹模的加工方法，包括如下步骤：

1）制造凸模/凹模时，在水平方向将凸模/凹模分成若干凸模块/凹模块，若干凸模块/凹模块的连接面四周均设置剖口以便于焊接；

2）分别加工每块凸模块/凹模块上的冷却液通道，确保相邻的凸模块/凹模块上的冷却液通道一一对应；

3）在相邻的凸模块/凹模块上对应的冷却液通道连接处均加工密封管安装孔，相邻的凸模块/凹模块上对应的密封管安装孔均水平设置且规格相同；

4）安装密封管，连接凸模块/凹模块，相邻的凸模块/凹模块之间采用螺钉和销钉结合的方式连接，若干凸模块/凹模块连接后构成凸模/凹模；

5）沿相邻的两凸模块/凹模块连接面四周的缝隙将相邻的两凸模块/凹模块采用堆焊的方式焊接连接，焊接时所用的焊芯为耐高温耐磨损焊芯，确保焊接后的焊接面高于凸模/凹模本体高度；

6）对焊接处进行精加工使焊接处与焊接处两侧的凸模/凹模本体齐平；

7）将凸模/凹模整体调质处理。

进一步地，本发明步骤2）中冷却液通道沿凸模块/凹模块工作面走向设置。

进一步地，本发明步骤4）中密封管长度大于相邻的两密封管安装孔长度之和，连接相邻的凸模块/凹模块时将密封管挤压变形以将冷却液通道与凸模块/凹模块之间密封。

进一步地，本发明步骤5）中焊接面高于凸模/凹模本体1~3mm。

相比现有技术，本发明的有益效果主要体现在：本发明将热冲压模具中复杂形状的凸模/凹模在水平方向分成若干凸模块/凹模块并分别加工，每块凸模块/凹模块单独加工冷却液通道，使每块凸模块/凹模块的冷却液通道均沿凸模块/凹模块工作面走向设置，解决了复杂形状凸模/凹模冷却液通道设置难题，提高了复杂形状凸模/凹模的冷却效果，从而大大改善了模具中热冲压工件的淬火效果。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

附图中：1-凸模块；2-凹模块；3-冷却液通道；4-密封管；5-上模座；6-下模座；7-螺钉和销钉；8-管接头；

11-凸模进液端头挡块；12-凸模出液端头挡块；13-凸模进液腔；14-凸模出液腔；21-凹模进液端头挡块；22-凹模出液端头挡块；23-凹模进液腔；24-凹模出液腔；31-凸模冷却液通道；32-凹模冷却液通道；41-凸模冷却液通道密封管；42-凹模冷却液通道密封管；51-导向套；61-导向柱。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

如图1所示，本实施例的一种层片式结构热冲压模具，包括上模组件和下模组件，所述上模组件包括凸模，所述下模组件包括凹模，所述凸模与所述凹模相适配，凸模与凹模中均设置有冷却液通道3。

如图1所示，凸模在水平方向分为若干凸模块1，每块凸模块1的每条凸模冷却液通道31均由轴线相交且直径相同的两直段构成，相邻的凸模块1之间通过螺钉和销钉7连接并采用焊接的方式将相邻凸模块1之间的连接缝密封；相邻的凸模冷却液通道31一一对应并在对应的凸模冷却液通道31连接处设置有凸模冷却液通道密封管41，所述凸模冷却液通道密封管41两端分别插入相邻的两凸模块1，每根凸模冷却液通道密封管41将对应的凸模冷却液通道31连通并密封。

如图1所示，凹模在水平方向分为若干凹模块2，所述凹模块2与所述凸模块1数量相等且一一对应；每块凹模块2的每条凹模冷却液通道32均由轴线相交且直径相同的两直段构成，相邻的凹模块2之间通过螺钉和销钉7连接并采用焊接的方式将相邻凹模块2之间的连接缝密封；相邻的凹模冷却液通道32一一对应并在对应的凹模冷却液通道32连接处设置有凹模冷却液通道密封管42，所述凹模冷却液通道密封管42两端分别插入相邻的两凹模块2，每根凹模冷却液通道密封管42将对应的凹模冷却液通道32连通并密封。

凸模冷却液通道密封管41和凹模冷却液通道密封管42均采用较软的耐高温金属管，如铜管。

如图1所示，上模组件还包括上模座5，所述凸模上端与上模座5下表面通过螺钉和销钉7连接；所述下模组件还包括下模座6，所述凹模下端与下模座6上表面通过螺钉和销钉7连接。具体地，销钉用来实现连接件的定位，螺钉用来实现连接件的紧固。

如图1所示，上模座5包括若干导向套51，所述导向套51与上模座5固定，所述下模座6包括若干导向柱61，所述导向柱61与下模座6固定，所述导向套51与所述导向柱61一一对应连接并相适配。

如图1所示，上模组件还包括凸模进液端头挡块11和凸模出液端头挡块12，位于凸模一侧的凸模进液端头挡块11设置有凸模进液腔13，所述凸模进液腔13与凸模冷却液通道31的进液端均连通；位于凸模另一侧的凸模出液端头挡块12设置有凸模出液腔14，所述凸模出液腔14与凸模冷却液通道31的出液端均连通；凸模进液腔13通过管接头8与进液管连通，凸模出液腔14通过管接头8与排液管连通，冷却液从进液管流入凸模进液腔13，凸模进液腔13中的冷却液经凸模冷却液通道31流至凸模出液腔14，凸模出液腔14的冷却液经排液管流出凸模。具体地，本实施例中，凸模进液端头挡块11位于凸模出液端头挡块12对侧，凸模进液端头挡块11和凸模出液端头挡块12与凸模均固定连接，连接时要保证密封。

如图1所示，下模组件还包括凹模进液端头挡块21和凹模出液端头挡块22，位于凹模一侧的凹模进液端头挡块21设置有凹模进液腔23，所述凹模进液腔23与凹模冷却液通道32进液端均连通；位于凹模另一侧的凹模出液端头挡块22设置有凹模出液腔24，所述凹模出液腔24与凹模冷却液通道32出液端均连通；凹模进液腔23通过管接头8与进液管连通，凹模出液腔24通过管接头8与排液管连通，冷却液从进液管流入凹模进液腔23，凹模进液腔23中的冷却液经凹模冷却液通道32流至凹模出液腔24，凹模出液腔24的冷却液经排液管流出凹模。具体地，本实施例中，凹模进液端头挡块21位于凹模出液端头挡块22对侧，凹模进液端头挡块21和凹模出液端头挡块22与凹模均固定连接，连接时要保证密封。

本发明还提供了一种层片式结构热冲压模具凸模和凹模的加工方法，包括如下步骤：

1）制造凸模/凹模时，在水平方向将凸模/凹模分成若干凸模块1/凹模块2，若干凸模块1/凹模块2的连接面四周均设置剖口以便于焊接；

2）分别加工每块凸模块1/凹模块2上的冷却液通道3，确保相邻的凸模块1/凹模块2上的冷却液通道3一一对应；其中冷却液通道3沿凸模块1/凹模块2工作面走向设置；

3）在相邻的凸模块1/凹模块2上对应的冷却液通道3连接处均加工密封管安装孔，相邻的凸模块1/凹模块2上对应的密封管安装孔均水平设置且规格相同；

4）安装密封管4，连接凸模块1/凹模块2，相邻的凸模块1/凹模块2之间采用螺钉和销钉7结合的方式连接，若干凸模块1/凹模块2连接后构成凸模/凹模；其中密封管4长度大于相邻的两密封管安装孔长度之和，连接相邻的凸模块1/凹模块2时将密封管4挤压变形以将冷却液通道3与凸模块1/凹模块2之间密封；

5）沿相邻的两凸模块1/凹模块2连接面四周的缝隙将相邻的两凸模块1/凹模块2采用堆焊的方式焊接连接，焊接时所用的焊芯为耐高温耐磨损焊芯，确保焊接后的焊接面高于凸模/凹模本体高度1~3mm；

6）对焊接处进行精加工使焊接处与焊接处两侧的凸模/凹模本体齐平；

7）将凸模/凹模整体调质处理。

本发明将热冲压模具中复杂形状的凸模/凹模在水平方向分成若干凸模块1/凹模块2并分别加工，每块凸模块1/凹模块2单独加工冷却液通道3，使每块凸模块1/凹模块2的冷却液通道3均沿凸模块1/凹模块2工作面走向设置，解决了复杂形状凸模/凹模冷却液通道3设置难题，提高了复杂形状凸模/凹模的冷却效果，从而大大改善了模具中热冲压工件的淬火效果

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。