一种加热冲压成型模具的冷却系统成型方法与流程

本发明属于热冲压模具冷却领域，更具体的说涉及一种加热冲压成型模具的冷却系统成型方法。

背景技术：

现代汽车工业的发展要求：1.轻量化，要求汽车做到节能、降耗、减排；2.安全性好，也即汽车具有良好的被动安全性能。未解决上述问题，汽车领域普遍采用轻量高强零件，如采用高强度汽车用钢、镁铝合金或高科技复合材料等，其中镁铝合金或高科技复合材料主要应用于高端、豪华或定制车型，而高强度汽车用钢则被应用于常规大众主流车型。但高强度汽车用钢冷冲压存在瓶颈问题，如成形性差、容易开裂，成形精度差、回弹大，容易产生各种表面缺陷，所需设备吨位大等等。

为了解决上述瓶颈问题，现在多采用加热冲压成型工艺，通过提高汽车零件强度实现减重而达到轻量、高强的目的。

加热冲压成型是将板材加热后经模具冲压成型。加热冲压成型模具是通过上模组件、压料芯组件、下模组件及冷却系统的配合使用，把加热后的板材冲压成型的机械。冷却系统对加热后的冲压板件在冲压成型过程中，与冲压板件接触成型的部位进行散热冷却，保证加热冲压成型模具正常工作所需要的温度环境。避免加热冲压中模具镶块长时间与加热的冲压板件接触而导致模具镶块使用寿命低，精度低的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种加热冲压成型模具的冷却系统成型方法，解决加热冲压中模具镶块冷却的问题，避免模具镶块长时间与高温冲压钣件接触导致变形、开裂等问题，避免模具镶块因受热变形导致的精度降低等问题。

本发明技术方案一种加热冲压成型模具的冷却系统成型方法，在所有与冲压钣件直接接触的模具镶块内设置若干冷却水道，冷却水道设置在模具镶块的型面内侧5——20mm位置，两冷却水道之间距离为10——30mm。

优选地，冷却水道依模具镶块型面设置。

优选地，型面无起伏或型面起伏较小的模具镶块内冷却水道设置为直线水道。

优选地，型面起伏较大的模具镶块内冷却水道依型面起伏设置，且在型面起伏位置设置有过渡水道；

过渡水道由模具镶块远离型面的侧面上加工出带有一开口的水槽，水槽宽度与型面起伏宽度相适应，起伏的型面两端的冷却水道端部分别置于水槽两相对的侧面上。

优选地，模具镶块包括下模镶块，下模镶块内设置有截断下模镶块内冷却水道的顶料板；

在下模镶块内靠近顶料板的两侧面内侧分别设置有一组竖直水道，两组竖直水道分别连通被截断的两段冷却水道；

在下模镶块底部设置一镶块垫板，顶料板穿过镶块垫板，在镶块垫板靠近下模镶块的侧面上相对设置有分别呈一字型的过渡槽一和过渡槽二，在镶块垫板远离下模镶块的侧面上相对设置有分别呈u型的过渡槽三和过渡槽四，

过渡槽一和过渡槽二分别连通两组竖直水道，过渡槽三连通过渡槽一和过渡槽二其中一对相近的两端，过渡槽四连通过渡槽一和过渡槽二另一对相近的两端，

所述过渡槽一和过渡槽二之间隔离，过渡槽三和过渡槽四之间隔离，顶料板由过渡槽一与过渡槽二及过渡槽三与过渡槽四之间穿过。

优选地，水平方向上相邻的两模具镶块之间的冷却水道之间连通，在其中一模具镶块端面上的冷却水道外部设置密封槽，在密封槽内安装密封圈。

优选地，冷却水道由模具镶块一端延伸至另一端，或由模具镶块一侧面延伸至另一侧面。

优选地，模具镶块内设置有外接水管的主水道，主水道垂直于冷却水道设置，在模具镶块内设置穿过主水道并与冷却水道连通的引流水道，所述引流水道与冷却水道数量相适应。

本发明技术方案一种加热冲压成型模具的冷却系统成型方法有益效果：

1、加热冲压中，对与加热冲压板件直接的接触的模具镶块进行强制水冷，避免模具镶块长时间受热导致变形、开裂的问题而造成模具寿命缩短、经济降低等问题。

2、水道设置在靠近模具镶块相面内侧，提高冷却效果，使得模具镶块能够在10秒以内由900℃快速降低至100～200℃，冷却速度快。

3、加快模具镶块冷却，缩短加热冲压加工时间，提高生产效率。

附图说明

图1为本发明技术方案的冷却水道设计示意图，同时也为模具镶块型面无起伏状态下冷却水道设计图，

图2为本发明技术方案中模具镶块型面起伏较大时冷却水道设计示意图，

图3为本发明技术方案中冷却水道、主水道和引流水道连通示意图，

图4为本发明技术方案中顶料板位置模具镶块内冷却水道设计示意图，

图5为图4中a-a向结构示意图，

图6为镶块垫板上过渡槽示意图。

具体实施方式

为便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现结合说明书附图对本发明技术方案做进一步的说明。

如图1所示，本发明技术方案的一种加热冲压成型模具的冷却系统成型方法，在所有与冲压钣件直接接触的模具镶块内设置若干冷却水道。冷却水道设置在模具镶块的型面内侧5——20mm位置，两冷却水道之间距离为10——30mm。

基于上述技术方案，在加热冲压是将板材加热后经模具冲压成型。在加热冲压成型中，相关模具镶块主要有如下模镶块、顶料镶块、上模镶块、压料芯镶块等与冲压钣件直接接触，其中顶料镶块主要是将成型后的钣件顶出，实现出料。由于顶料镶块尺寸较小，且不会决定模具尺寸精度，所以顶料镶块上不必设置冷却水道。

在下模镶块、上模镶块和压料芯镶块内分别设置冷却水道，形成水冷循环，对相关模具镶块进行强制水冷却。水冷却循环使得加热后的板件在成型过程中的热量得到了快速散逸。

本发明技术方案中冷却水道的设置，使得加热板件温度从900℃在10秒钟内快速冷却到100～200℃。消除模具镶块成型时，因温度过高导致镶块硬度变低的问题，因镶块硬度变低导致的影响冲压钣件精度变低的问题，因受热导致的模具镶块使用寿命降低的问题，因模具镶块受热导致的生产节拍极低的问题。

本发明技术方案中冷却水道的设置，提能够有效的提高工作效率，缩短模具的设计周期和生产节拍，降低模具的制造成本。

本发明技术方案中另一方面该冷却系统的使用还使得冲压板件加热成型的工艺得意实现，在相同产品件功能和强度的前提下，使得热成型产品件比冷冲压产品件的重量降低了20％，减轻了整车的重量。

如图1和图2所示，本发明技术方案的冷却水道依模具镶块型面设置。在一些冲压钣件的成型中，由于汽车型号的不同，钣金件型号也不尽相同，冲压模具型面也不尽相同，将冷却水道依模具镶块型面设置，使得型面各个部位都能够同步冷却，提高冷却效率，也避免模具镶块受热不均或冷却不均造成变形、开裂等问题。

如图1所示，本发明技术方案的模具镶块型面11无起伏或起伏较小，其内的冷却水道12设置为直线水道。

如图1和图3所示，且图3为图1的横截面示意图，具体加工时：

首先在模具镶块17内加工主水道14，主水道14设置在冷却水道12底部，主水道14加工时由模具镶块17一相对侧面上加工一大通孔，并在将大通孔一端用密封塞封堵，另一端攻丝并外接管接头和水管、水泵等进水结构，一般的大通孔直径与管接头、水管等部件相适应，一般选择38mm的直径。

然后模具镶块17远离镶块型面11的底面上开设垂直于冷却水道的盲孔，盲孔为引流水道13，其连通冷却水道12和主水道14。一般引流水道13数量与冷却水道12数量相同，一引流水道13至少连通一冷却水道，且盲孔加工后，盲孔外端部采用密封塞15堵塞起来，另一端延伸至冷却水道12上。

最后加工冷却水道12，在冷却水道12加工时，是由模具镶块17的一端至另一端钻通孔，冷却水道一端采用密封塞16封堵起来，另一端连通另一紧贴设置的模具镶块上的冷却水道。若本模具镶块17远离密封塞16的另一端没有相连的模具镶块时，则还需要在本模具镶块内设置排水结构。排水结构包括有排水管、排水管接头、排水主水道和排水引流水道，排水主水道和排水引流水道的设置方法和位置均可以按照主水道14和引流水道13设置，排水管、排水管接头与排水主水道的设置也与主水道14相同设置。若本模具镶块17远离密封塞16的另一端还紧贴设置有能够与冲压钣件直接接触的镶块，则应该将排水结构设置在本直线上的最后一镶块上。

上述三段技术方案，主要是参照图1，对模具镶块型面11无起伏或起伏较小的模具镶块17内水道设置的说明，同时，进水结构和排水结构适应所有的模具镶块内进水和排水技术的设计，后面涉及镶块内进水结构和排水结构的技术方案将不做一一赘述。这里的模具镶块17可以是上模镶块、压料芯镶块和下模镶块等等。

如图2所示，本发明技术方案的模具镶块型面21起伏较大的模具镶块29内冷却水道23依型面起伏设置，且在型面起伏22位置处设置有过渡水道27。

上段所述的过渡水道27加工方法是：由模具镶块29远离模具镶块型面21的侧面上加工出带有一开口的水槽，水槽位于模具镶块端面上的口部采用密封头28封堵，水槽宽度与型面起伏22处宽度相适应，型面起伏22处两端的冷却水道23端部分别置于水槽两相对的侧面上。本模具镶块29上同样需要设置主水道24、引流水道25等进水结构和排水结构，进水结构和排水结构的设置方式、设置位置和连接方式均参照前面描述，这里不做赘述。

如图4和图5所示，本发明技术方案的模具镶块包括下模镶块41，下模镶块41内设置有截断下模镶块41内冷却水道44的顶料板42。顶料板42的作用是将成型后的冲压件顶出下模镶块，便于出料。由于顶料板42将依型面设置的冷却水道截断，得到两节冷却水道41、40，所以本部分冷却水道不能形成直接循环，需要设置循环旁支。其做法是，如图4换和图6所示：

首先，在下模镶块41内靠近顶料板42的两侧面内侧各设置有竖直水道45、49，两组竖直水道45、49分别连通被截断的两段冷却水道40、44。然后，在下模镶块41底部设置一镶块垫板43，顶料板42穿过镶块垫板43。再在镶块垫板43靠近下模镶块41的侧面上相对设置有分别呈一字型的过渡槽一46和过渡槽二47，在镶块垫板43远离下模镶块41的侧面上相对设置有分别呈u型的过渡槽三48和过渡槽四50。

设置过程中，确保过渡槽一46和过渡槽二47分别连通两组竖直水道41、40。过渡槽三48连通过渡槽一46和过渡槽二47其中一对相近的两端，过渡槽四50连通过渡槽一46和过渡槽二47另一对相近的两端。过渡槽一46和过渡槽二47之间隔离，过渡槽三48和过渡槽四50之间隔离，顶料板42由过渡槽一46与过渡槽二47及过渡槽三48与过渡槽四50之间穿过。

上段过渡槽一46、过渡槽二47、过渡槽三48和过渡槽四50结构的设计确保了被顶料板42截断的竖直水道45、49实现旁支循环，整体的冷却水道形成循环。

如图5所示，本发明技术方案的水平方向上相邻的两模具镶块之间的冷却水道52之间连通，在其中一模具镶块端面上的冷却水道外部设置密封槽51，在密封槽51内安装密封圈。实现两相对连通的两冷却水道之间的连通，避免漏水。

如图1至图6中任一图所示，本发明技术方案中的冷却水道均由模具镶块一端延伸至另一端，或由模具镶块一侧面延伸至另一侧面。此种结构的设计便于冷却水道的加工。模具镶块内设置有外接水管的主水道，主水道垂直于冷却水道设置，在模具镶块内设置穿过主水道并与冷却水道连通的引流水道，所述引流水道与冷却水道数量相适应。

如图1至图4中任一图所示，点划线为水流示意图，点划线上的箭头方向即为水流方向示意图。

本发明技术方案在上面结合附图对发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性改进，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。