專利名稱：一種板材非等溫沖壓成形裝置的制作方法
一種板材非等溫沖壓成形裝置駄綱本發(fā)明屬于杉L械工程領(lǐng)域，具體為一種板材非等溫成形模具裝置，主要用于 板類件的非等溫沖壓成形，材料可以包括鎂合金、鋁合金、鈦合金等常溫下難成 形金屬材料。 背景默板類件的沖壓成形是利用凸模、凹模和壓邊圈將板料變形成需要的形狀和尺 寸。該成形工藝因其高生產(chǎn)率，低成本以及優(yōu)良的產(chǎn)品質(zhì)量在工業(yè)生產(chǎn)中得到了 廣泛的應用。然而，目前大量的沖壓生產(chǎn)行為是在常溫下進行，對于一些因環(huán)保 節(jié)能弓l起人們?nèi)找嬷匾暤母弑葟姸炔牧?，如f鈴金，鋁合金以及鈦合金等，由于 它們在常溫下較差的塑性，嚴重地限制了這些材料作為沖壓產(chǎn)品在工業(yè)中的應用。 大量的實驗已經(jīng)證明，在加熱條件下，這些材料均表現(xiàn)出顯著提高的塑性變形能 力。因此，能有效提高這些常溫下難成形材料的成形性能的溫或熱沖壓成形工藝 勢必會得到廣泛的應用。以往的溫或熱沖壓成形裝置可分為等溫沖壓成形和非等溫沖壓成形。大量的 實驗和理論證明了非^^顯沖壓成形能有效提高材料的成形能力。然而，在文獻中 報道的非等溫沖壓成形裝置均采用加熱元件對凹模和壓邊圈同時進行加熱，有些 同時采用水或其它液體對凸模進行冷卻。這種沖壓成形裝置在坯料內(nèi)部能有效地 形成利于沖壓成形的溫度場，然而由于具有很高溫度的凹模圓角對附近已變形部 分的熱傳導，導致這部分坯料具有過高的溫度，坯料在過高的溫度下表現(xiàn)出的低 強度顯著地增加了其斷裂的可能性。為進 -步提高常溫下難成形材料.在非等溫沖壓成形中的變形能力，本發(fā)明提 出了-,中改進了的非等溫沖壓成形裝置。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供種板材非等溫沖壓成形裝置，通過對傳統(tǒng)的非等溫 沖壓成形模具裝置的改進，進一步提高了常溫下難成形材料在非等溫沖壓成形中 的變形能力。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種板材非^^顯沖壓成形裝置，具有凸模、凹模、壓邊圈，與凸模沖壓方向 X寸應的坯料置于凹模、壓邊圈之間，壓邊圈頂部設置加熱系統(tǒng)，凹模底部設置冷卻系統(tǒng)。所述加熱系統(tǒng)為內(nèi)置加熱線圈或其它加熱元件的加熱板。 所述冷卻系統(tǒng)為內(nèi)置循環(huán)液體的冷卻板。所述的板材非^M沖壓成形裝置，固定在凸模座上的凸模和凸模座內(nèi)暨恒溫 液體循環(huán)系統(tǒng)。所述置于凸模和凸模座內(nèi)的恒溫循環(huán)系統(tǒng)由循環(huán)液體、設于凸模座或凸模的 循環(huán)液Mlf入端、設于凸?；蛲鼓Ｗ难h(huán)液體輸出端以及穿設于凸模和凸模座 的導流管構(gòu)成。所述的板材非等溫沖壓成形裝置，還設有用于測試壓邊圈和凹1t^度的熱電 偶，以及用于調(diào)節(jié)加熱系統(tǒng)功率的控制器。典型的沖壓成形模具裝置由凸模，凹模和壓邊圈組成。對于一些常溫下難成 形材料如鎂合金和部分鋁合金，為提高板材的成形性能，沖壓成形模具還需要配 套的加熱冷卻裝置。本發(fā)明非等溫沖壓成形模具裝置，^XtE邊圈進行加熱，凹 模誠部頓用循環(huán)液體冷卻，以保證在方i(A坯料合模后很快在壓邊圈、坯料和 凹模中形成溫度梯度，保證了要變形的坯料法蘭部位具有足夠高的，，同時低 的凹模溫度，特別是凹模圓角處低的皿能有效避免己變形坯料由于溫度過高導 致強度不足而發(fā)生的斷裂，凸模內(nèi)采用恒溫的循環(huán)液體以保證凸模在成形過程中 保持-湘對穩(wěn)定的纟鵬。通過這種對壓邊圈加熱，對凹模下表面采用循環(huán)液體冷 卻，同時在凸模內(nèi)^ffl恒溫循環(huán)液體的方法，可以獲得穩(wěn)定成形工藝條件，同時 提高板材的成形性能。本發(fā)明優(yōu)點如下1、 本發(fā)明與現(xiàn)有非等溫沖壓成形裝置相比較，{，壓邊圈進行加熱，同時X寸 凹模合適部位采用循環(huán)液體冷卻，以保證在放入坯料、壓邊圈與凹模合模后，很 快在壓邊圈、坯料和凹模中形成一個合理的溫度梯度，這樣既保證了要變形的坯 料法蘭部位高的纟仏度，同時凹模圓角部位具有一低的纟顯度，避免了凹模圓角附近 坯料已變形部分由于過高的凹模溫度引起的斷裂。2、 本發(fā)明凸模內(nèi)部的恒溫液體循環(huán)系統(tǒng)保證在成形過程中凸模保持一恒定的 溫度，有利于制定穩(wěn)定的成形工藝參數(shù)。3、 本發(fā)明山于僅加熱n;:邊陶，節(jié)約了所需要的能源。


圖1為非等溫沖壓成形裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，l-下工作臺，2-下模板，3-絕熱板(I )， 4-冷卻板，5-凹模，6-壓邊圈，7-加熱板，8-絕熱板(n)， 9-上模 板，10-橫梁，11-絕熱板(IID， 12-凸模座，13-凸模，14-導流管，15-加熱線圈， 16-熱電偶，17-坯料，18-導柱，19-循環(huán)液體，A-凸模循環(huán)液體輸入端，B-凸模循 環(huán)液體輸出端，C-凹模循環(huán)液體輸入端，D-凹模循環(huán)液體輸出端。如圖1所示，本發(fā)明板材非等溫沖壓成形裝置(模具)主要由凸模13、凹模 5、壓邊圈6、加熱和冷卻系統(tǒng)組成。非^^顯沖壓成形模具安裝在雙動或者三動壓 力機上，采用絕熱板以避免模具與壓力機之間的熱傳導。壓邊圈6、加熱板7 (內(nèi) 置加熱線圈15)和絕熱板(ID 8自下而上固定在上模板9上，上模板9可以沿 著導柱18作垂直方向的運動；凹模5、冷卻板4 (內(nèi)置循環(huán)液體19，如冷卻水 或其它液體)和絕熱板(1)3自下而上固定在下模板2上，下模板2固定在壓 力機的下工作臺1上；凸模13固定在凸模座12上，凸模13和凸模座12內(nèi)置入 導流管14以保證循環(huán)液體19與凸模13充分接觸，它們與絕熱板(III) 11 一起 固定在壓力機的橫梁10上，橫梁10沿著導柱18可以作垂直方向的運動。采用加熱裝置(加熱板7)對壓邊圈6進行加熱，同時通過冷卻板4內(nèi)的循 環(huán)液體19自凹模循環(huán)液體輸入端C進入，至凹模循環(huán)液體輸出端D流出，對凹 模5進行循環(huán)冷卻，放入坯料17于壓邊圈6與凹模5之間合模后，在壓邊圈6、 坯料17和凹模5中形成一個合適的溫度梯度。此外，置入凸模13和凸模座12 的液體恒溫循環(huán)系統(tǒng)通過循環(huán)液體19自開設于凸模座12的凸模循環(huán)液體輸入端 A進入，經(jīng)穿設于凸模13和凸模座12的導流管14至凸模循環(huán)液體輸出端B流 出，保證凸模13具有一相對穩(wěn)定的名H度。熱電偶16用于測試壓邊圈6和凹模5 的溫度，并采用控制器調(diào)節(jié)加熱線圈的功率使壓邊圈6和凹模5保持相對穩(wěn)定的 溫度。在成形開始前采用加熱線圈15對壓邊圈6進行加熱到，的溫度，同時凹模 5下邊的冷卻板4內(nèi)通入恒溫的循環(huán)液體19，凸模13內(nèi)也通入恒定溫度的循環(huán)液 體，當壓邊圈6和凹模5內(nèi)的熱電偶16顯示出要求的溫度時，將坯料17放置在 l"l模5上表面，壓邊圈6與凹模5合模并施加合理的壓邊力，隨后沖頭向下運動 變形坯料到要求的形狀即可。
權(quán)利要求
1. 一種板材非等溫沖壓成形裝置，具有凸模(13)、凹模(5)、壓邊圈(6)，與凸模(13)沖壓方向?qū)呐髁现糜诎寄?5)、壓邊圈(6)之間，其特征在于壓邊圈(6)頂部設置加熱系統(tǒng)，凹模(5)底部設置冷卻系統(tǒng)。
2、 按照權(quán)利要求1所述的板材非等溫沖壓成形裝置，其特征在于所述加熱 系統(tǒng)為內(nèi)置加熱線圈或其它加熱元件的加熱板。
3、 按照權(quán)利要求1所述的板材非^^顯沖壓成形裝置，其特征在于所述冷卻 系統(tǒng)為內(nèi)置循環(huán)液體的冷卻板。
4、 按照權(quán)利要求1所述的板材非等纟顯沖壓成形裝置，其特征在于固定在凸模座(12)上的凸模(13)和凸模座(12)內(nèi)置恒溫液體循環(huán)系統(tǒng)。
5、 按照權(quán)禾瞎求4所述的板材非寧顯沖壓成形裝置，其特征在于所述置于凸模和凸模座內(nèi)的恒溫循環(huán)系統(tǒng)由循環(huán)液體、設于凸模座或凸模的循環(huán)液體輸入 端、設于凸?；蛲鼓Ｗ难h(huán)液體輸出端以及穿設于凸模和凸模座的導流管構(gòu)成。
6、 按照權(quán)利要求1所述的板材非等溫沖壓成形裝置，其特征在于還設有用于測試壓邊圈和凹模溫度的熱電偶，以及用于調(diào)節(jié)加熱系統(tǒng)功率的控制器。
全文摘要
本發(fā)明屬于機械工程領(lǐng)域，具體為一種板材非等溫成形模具裝置，主要用于板類件的非等溫沖壓成形，材料可以包括鎂合金、鋁合金、鈦合金等常溫下難成形金屬材料。該板材非等溫沖壓成形裝置具有凸模、凹模、壓邊圈、設置在凸模內(nèi)部的恒溫循環(huán)系統(tǒng)和設置在壓邊圈頂部的加熱系統(tǒng)以及設置在凹模底部的冷卻系統(tǒng)。本發(fā)明通過對壓邊圈加熱，對凹模下表面采用循環(huán)液體冷卻，保證在放入坯料并合模后，在壓邊圈、坯料和凹模中形成溫度梯度，同時在凹模，特別是凹模圓角處保持低的溫度。凹模圓角處低的溫度能有效避免已變形坯料由于溫度過高導致強度不足而發(fā)生的斷裂，有效提高了板材的成形性能，凸模內(nèi)采用恒溫循環(huán)液體有利于保持成形工藝條件的穩(wěn)定。
文檔編號B21D37/16GK101209478SQ20061015591
公開日2008年7月2日 申請日期2006年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月31日
發(fā)明者周麗新, 張士宏, 王忠堂, 鄭文濤 申請人:中國科學院金屬研究所