一种热成型模具冷却工艺及其热成型模具的制作方法

本发明所涉及一种热成型模具冷却工艺及其热成型模具,属于金属板料热冲压成形加工领域。

背景技术：

目前高强钢热成型模具普遍采用了成型块内部通水、模内冷却的生产工艺。这种工艺的特点是使用水作为冷却介质，但水不直接参与零件的淬火冷却过程，通过冲压过程使成型块表面与零件表面紧密贴合，过程中零件的热量传递至成型块，然后通过冷却水的流动将传递过来的热量带走。

由于现有热成型模具工艺，靠冷却水在水道内的流动带走传递过来的热量，因此水道位置的布置要求极为严苛，水道与模具型面的距离过大时，起不到冷却作用或冷却效果不佳；水道与模具型面的距离过小时，钢块强度不够，易开裂漏水；同时水道与模具型面的距离过小，热处理时也极容易开裂。

水道通常距离型面8mm的距离布置，由于模具型面的限制，水孔往往会有各种角度，一般的钻床或加工中心无法进行此类孔的加工。需要灵活性好、适应性强、精密度高、性能更稳定的五轴加工中心来完成此项工作。但此类机床价格高，加工成本高。

热成型模具钢块水道布置密集，水道在钢块内部转接较为复杂，经常一个钢块上的六个面，有四或五个面都要进行水道加工；每个面上的水道直径也不完全一样；这就导致一个钢块的水道加工要经历多次翻面装夹，多次换刀才能完成，浪费大量人工工时及机加工成本。

水道加工费用也因此在热成型模具的加工成本中占据着不小的比例。

现有热成型模具工艺为间接冷却，模具的成型块材质和性能要求较高，需要导热性能好、抗热疲劳性能好、热冲击韧性好、硬度及耐磨性高的材料，这种需求也导致了一般的高强钢热成型模具的价格偏高，钢块费用在热成型模具成本中一直占据着较高的比例。

由于现有热成型模具在生产过程中不能有漏水现象。因此，模具在设计和制造过程中使用了非常多的密封元件以及螺纹胶、特殊的加工及装配方式来实现水路的密封，极大的提高了模具的制造成本及维护成本。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供一种热成型模具冷却工艺，所述热成型模具冷却工艺为水直接冷却工艺，包括以下步骤：

1)模具型块内部设有水路，通入冷却水

2)在模具型块表面均匀分布有与水路相通的小孔，冷却水从小孔中以水流或水雾方式喷出；

3)在模具型块表面分布有过水槽，所述冷却水通过过水槽流出模具。

在上述的热成型模具冷却工艺中，所述热成型模具冷却工艺还包括排水步骤，即模具型块下设垫板，所述垫板上设有排水槽。

本发明还提出一种应用上述热成型模具冷却工艺的热成型模具，热成型模具包括上模模芯、下模模芯和垫板，所述上模模芯和所述下模模芯内部均设有水路，所述上模模芯和所述下模模芯的表面具有与水路相通的小孔和凹槽，所述垫板上设有排水槽。

在上述热成型模具中，所述热成型模具为铸钢所制。

在上述热成型模具中，所述小孔为垂直或水平加工而成。

在上述热成型模具中，所述上模模芯和所述下模模芯的水路中不设有封堵装置。

所述上模模芯和所述下模模芯上设有减轻孔。

上述发明所具有的有益效果：

1.本发明的技术方案采用直接冷却的生产工艺。通过水孔+凹槽的形式来实现产品的冷却。

冲压成型过程中模具的成型块对零件冲压成型后，通过成型块表面布置的小孔吹出大量的水雾或冷却水来对零件进行冷却。小孔均匀布置在远离零件凸R角、零件流动剧烈的位置，并且零件表面布置许多与型面上的小孔相连接的表面小凹槽来实现对零件表面的均匀冷却。基于水接触零件时会迅速汽化带走大量热量，因此零件的温度因此会迅速降低完成淬火过程，并且依靠汽化的水蒸气推动冷却水继续对零件表面进行冷却淬火。过程迅速和高效。

2.本发明的技术方案由于采用了直接冷却的方式，不依赖成型块本身的导热性能来进行间接冷却，使用普通的导热性能、热冲击性能、抗热疲劳性能，较好的耐磨性及硬度的钢材也能够得到很高的模具品质和使用寿命。

因此本发明使用铸钢来替代高强钢，降低模具在成型块方面的使用成本。

3.铸钢替代高强钢后，减少了钢块切削量，避免了钢材的浪费；同时，型面加工工作量大幅减少，节省大量加工工时。

4.钢块铸造时，可以把主水管铸出，减少水道加工工作量；同时沿型面布置的小孔，可以垂直或水平加工，普通加工中心即可保证加工质量及精度，减少了水道加工的难度及成本。

5.模具成型时，冷却水通入主水孔内，经由型面密布的小水孔进入凹槽(过水槽)内，实现对产品的冷却；铸件垫板上设计排水槽，成型过程中经由凹槽(过水槽)流出的冷却水可以通过过排水槽排到模具外侧。钢块间不需要安装密封元件，减小了模具的制造成本及维护成本。

6.由于本发明为直接冷却，冷却效率较高，热成型模具的保压淬火时间一般可以降低至4S左右，而现有高强钢热成型模具在冲压过程中需要有足够的保压时间来实现零件的淬火，保压时间一般在8～25S左右。可以加快模具生产的节拍，大幅提高生产效率。

7.模具温度降至150～200℃时，主水孔内通入高压空气，吹掉产品表面残存的冷却水，保持产品表面的干燥

附图说明：

图1为模内喷水热成型模具的结构图；

图2为下模模芯的立体图；

附图标识

1——上模模芯 2——下模模芯 3——制件 4——小水孔 5——主水孔 6——铸件垫板 7——排水槽 8——铸件减轻孔 9——凹槽(过水槽)

具体实施方式

下面的实施例仅用于进一步说明发明但不限于本发明。凡基于发明上述内容所实现的技术均属于本发明范围。

实施例1

如图1-2所示，一种热成型模具，包括上模模芯1、下模模芯2、铸件垫板6，所述上模模芯1和所述下模模芯2设有铸件减轻孔8。模具中间为制件3。

上模模芯1与下模模芯2使用铸钢：减少加工量及降低钢块成本

主水孔5直接铸造出：模具闭合状态时，主水管内通水或水雾，水或水雾通过小水孔4进入凹槽(过水槽)9；水或水雾在凹槽内流动从而带走制件热量，达到制件3冷却及淬火的目的。

小水孔4：水平或竖直布置，减小机加工难度。

铸件垫板6上开排水槽7，生产过程中多余的水通过排水槽排到模具外侧，避免模具内部聚积过多的冷却水。本发明不设有水路封堵装置，可直接排水。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明发明范围的限制，应当指出的是，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改造，这些都属于本发明的保护范围，因此，本发明发明的保护范围以所附权利要求为准。