一种内置冷却结构的高载荷冲头的制作方法

1.本发明涉及温热锻领域，具体是一种内置冷却结构的高载荷冲头。


背景技术：

2.冲头也叫凸模、上模、阳模、冲针等，冲头是安装在冲压模具上的金属零件，应用于与材料的直接接触，使材料发生形变、裁切材料。
3.目前行业内的温热锻冲头，冷却多数是依靠外置的喷淋装置、常流水冷却、多个冲头交替使用的方法实现。外置的喷淋装置易于安装，对于冲头表面的冷却效果具有良好的效果，视觉上也便于观察，只能适用于低频率、短行程的情况。在高频率场合，一旦冷却效果不够好，锻造中产生的热量无法充分转移，积累的热量就会大大降低冲头的强度，过高的冲头温度也不利于润滑剂的涂敷。极大的影响冲头寿命，严重时导致脱模困难，甚至折损压机寿命。
4.当冲头的成型区域较长时，固定的喷淋点可能无法覆盖所有位置，因此需要设置可移动的冷却喷淋装置，为了确保冷却效果，需要控制移动速度，当冷却效果不理想时，只能采用延长喷淋时间或者加大喷淋量的措施，这必然会导致占用大量的生产节拍，浪费严重、效率低，且极大的浪费冲头寿命。
5.常流水冷却通常会将水的比例调的很高，希望通过大量的流水带走热量，实际上根据莱顿弗罗斯特效应(液体不会润湿炙热的表面，而仅仅在其上形成一个蒸汽层的现象，由科学家莱顿弗罗斯特在1756年发现。)流水很难对已经受热发红的冲头起到有效的冷却作用，只有冲头温度低于喷淋液体沸点的情况下才有良好的效果。多个冲头交替使用，看似不影响生产节拍，实际冲头的受热情况并没有改善，频繁的冷热交替依旧会影响冲头寿命。


技术实现要素：

6.发明目的：为了解决现有技术的不足,本发明提供了一种内置冷却结构的高载荷冲头，用于改善热温锻冲头在高载荷高温场合下的使用状况，实现冲头的平稳散热，提高生产节拍，延长冲头寿命，经济可靠，绿色环保，易于控制，维护方便。
7.技术方案：为了实现以上目的，本发明所述的一种内置冷却结构的高载荷冲头，它包括：承压块，安装在承压块下方的冲头，套设在承压块外侧的上模桶，位于承压块下方且外径与上模桶内径相抵的冲头套，套设在冲头外侧且与冲头套的下表面相抵的卸料环，所述的冲头的轴心位置设有台阶孔，安装在台阶孔内的水冷管的一端固定在承压块上，水冷管的另一端与台阶孔的端部相抵，所述的水冷管靠近台阶孔端部的位置设有通孔；
8.作为本实用新型的进一步优选，所述的水冷管的外表面固设的压力块与台阶孔的最大孔径和最小孔径的过渡部分安装的弹簧相抵，所述的水冷管与上模桶上的进水口相连，台阶孔与出水口相连。
9.作为本实用新型的进一步优选，所述的压力块与承压块间的间隙处，以及压力块与弹簧的中间处都设有密封圈。
10.作为本实用新型的进一步优选，所述的承压块与水冷管的连接处设有 15
°
～20
°
锥度，在装配水冷管时起到导向作用，即水冷管可顺着锥面自定心，进入配合孔，完成与进水口的快速连接。
11.作为本实用新型的进一步优选，所述的承压块的外表面设有用于隔离进水口和出水口的密封圈a，防止进水口和出水口的互相干涉。
12.作为本实用新型的进一步优选，所述的水冷管的总长比台阶孔短 1mm
‑
2mm。
13.作为本实用新型的进一步优选，进水口与强冷机相连，强冷机冷却介质，冷却后的介质通过强冷机冷却后打入冲头内部，出水口与蓄水池相连，实现循环利用。
14.作为本实用新型的进一步优选，台阶孔的最小孔径截面尺寸占冲头截面尺寸的5％～8％，通过限定台阶孔的孔径尺寸，保证了冲头工作的稳定性和可靠性。
15.作为本实用新型的进一步优选，所述的台阶孔最小孔径的端面和冲头端面之间的距离为至少50mm，通过设置台阶孔和冲头端部之间的尺寸，确保了冲头在正常工作的状态下，实现其内部的冷却，保证了冲头工作的稳定性和可靠性，同时确保冲头的使用寿命。
16.作为本实用新型的进一步优选，冲头套与冲头为间隙配合，避免过渡的约束。
17.作为本实用新型的进一步优选，冲头下方设有凹模，卸料环与下凹模、冲头均为间隙配合，起到导正冲头的作用，保证产品同心度。
18.有益效果：本发明所述的一种内置冷却结构的高载荷冲头，与现有的技术相比，具有以下优点：
19.1、提供一个新的观测途径和控制点，通过检测出水口冷却介质的温度，即可实时了解冲头的受热情况，通过调整冷却介质流量以及强冷机的功率即可实时调整冲头基体温度，具有见效快，操作方便的特点；
20.2、通过调整冷却效率，可以方便的实现冲头的平稳散热，避免外置散热不足，带走积聚的芯部热量；避免过渡散热，保持冲头的受热曲线平稳，避免因表面温度骤降导致的冲头早期失效；
21.3、通过不间断的散热，大幅度减少外置喷淋的无效时间，大幅提高生产效率；
22.4、通过辅助外置喷淋，分担外置喷淋的冷却任务，将外置喷淋的重心放到润滑剂的均匀涂敷上，避免无效的常流水冷却方式，节约润滑剂，用充分雾化的方式，均匀有效的涂敷在模具表面，各司其职，共同完成润滑与冷却任务。配合雾气收集装置，美化锻造环境；
23.5、冷却介质使用清水和防锈剂调配，循环使用，损耗少，绿色经济；
24.6、采用柔性密封装置，避免了锻造过程中因弹性变形产生各种缝隙，导致冷却介质的泄漏。
附图说明
25.图1为本实用新型的主视图；
26.图2为本实用新型的工作状态示意图；
27.图3为水冷管和承压块连接处的局部放大图；
28.图4为水冷管靠近台阶孔端部位置的局部放大图。
具体实施方式
29.下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。
30.如图1所示，本发明所述的一种内置冷却结构的高载荷冲头，它包括：承压块1，密封圈a2、上模桶3、压圈4、冲头套5、卸料环6、冲头7、水冷管8、台阶孔81、通孔81、密封圈10、压力块11、弹簧13、进水口83、出水口84、强冷机、出水口连接蓄水池。
31.如图2所示，冲头7装在承压块1的下方，上模桶3套设在承压块1的外侧，冲头套5位于承压块1下方且其外径与上模桶3内径相抵，卸料环6套设在冲头7的外侧且与冲头套5的下表面相抵，冲头7的轴心位置设有台阶孔81，安装在台阶孔81内的水冷管8的一端固定在承压块1上，水冷管8的另一端与台阶孔81的端部相抵，所述的水冷管8靠近台阶孔81端部的位置设有通孔82；
32.如图3所示，水冷管8的外表面固设的压力块11与台阶孔81的最大孔径和最小孔径的过渡部分安装的弹簧13相抵，所述的水冷管8与上模桶3上的进水口83相连，台阶孔81与出水口84相连。
33.实施例
34.整个结构安装完成后，确保弹簧13始终为压缩状态，始终对压力块11 施加推力，并促使密封圈10变形，使其与承压块1口部的锥面完全贴合，阻止冷却介质外泄。在冲压机回程瞬间，冲头7承受拔模力与承压块1产生缝隙，此时带有预压的弹簧13也能持续对压力块11施加推力，促使密封圈10变形，防止冷却介质外泄。
35.此时，蓄水池中的水经过强冷机通过进水口83进入水冷管8，工作状态的冲头7在水冷管8内冷却介质的作用下实现降温，水冷管8内的冷却介质从进水口83进入水冷管8后在强冷机的作用下流经水冷管8与台阶孔81端部相抵位置并从通孔82中流出，充满整个台阶孔81内，如图4所示，最后，台阶孔81 中的冷却水从出水口84中排出并进入蓄水池，实现循环利用。