CN101209478A - 一种板材非等温冲压成形装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机械工程领域，具体为一种板材非等温成形模具装置，主要用于板类件的非等温冲压成形，材料可以包括镁合金、铝合金、钛合金等常温下难成形金属材料。该板材非等温冲压成形装置具有凸模、凹模、压边圈、设置在凸模内部的恒温循环系统和设置在压边圈顶部的加热系统以及设置在凹模底部的冷却系统。本发明通过对压边圈加热，对凹模下表面采用循环液体冷却，保证在放入坯料并合模后，在压边圈、坯料和凹模中形成温度梯度，同时在凹模，特别是凹模圆角处保持低的温度。凹模圆角处低的温度能有效避免已变形坯料由于温度过高导致强度不足而发生的断裂，有效提高了板材的成形性能，凸模内采用恒温循环液体有利于保持成形工艺条件的稳定。
Description
技术领域
本发明属于机械工程领域，具体为一种板材非等温成形模具装置，主要用于板类件的非等温冲压成形，材料可以包括镁合金、铝合金、钛合金等常温下难成形金属材料。
背景技术
板类件的冲压成形是利用凸模、凹模和压边圈将板料变形成需要的形状和尺寸。该成形工艺因其高生产率，低成本以及优良的产品质量在工业生产中得到了广泛的应用。然而，目前大量的冲压生产行为是在常温下进行，对于一些因环保节能引起人们日益重视的高比强度材料，如镁合金，铝合金以及钛合金等，由于它们在常温下较差的塑性，严重地限制了这些材料作为冲压产品在工业中的应用。大量的实验已经证明，在加热条件下，这些材料均表现出显著提高的塑性变形能力。因此，能有效提高这些常温下难成形材料的成形性能的温或热冲压成形工艺势必会得到广泛的应用。
以往的温或热冲压成形装置可分为等温冲压成形和非等温冲压成形。大量的实验和理论证明了非等温冲压成形能有效提高材料的成形能力。然而，在文献中报道的非等温冲压成形装置均采用加热元件对凹模和压边圈同时进行加热，有些同时采用水或其它液体对凸模进行冷却。这种冲压成形装置在坯料内部能有效地形成利于冲压成形的温度场，然而由于具有很高温度的凹模圆角对附近已变形部分的热传导，导致这部分坯料具有过高的温度，坯料在过高的温度下表现出的低强度显著地增加了其断裂的可能性。
为进一步提高常温下难成形材料在非等温冲压成形中的变形能力，本发明提出了一种改进了的非等温冲压成形装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种板材非等温冲压成形装置，通过对传统的非等温冲压成形模具装置的改进，进一步提高了常温下难成形材料在非等温冲压成形中的变形能力。
本发明的技术方案是：
一种板材非等温冲压成形装置，具有凸模、凹模、压边圈，与凸模冲压方向对应的坯料置于凹模、压边圈之间，压边圈顶部设置加热系统，凹模底部设置冷却系统。
所述加热系统为内置加热线圈或其它加热元件的加热板。
所述冷却系统为内置循环液体的冷却板。
所述的板材非等温冲压成形装置，固定在凸模座上的凸模和凸模座内置恒温液体循环系统。
所述置于凸模和凸模座内的恒温循环系统由循环液体、设于凸模座或凸模的循环液体输入端、设于凸模或凸模座的循环液体输出端以及穿设于凸模和凸模座的导流管构成。
所述的板材非等温冲压成形装置，还设有用于测试压边圈和凹模温度的热电偶，以及用于调节加热系统功率的控制器。
典型的冲压成形模具装置由凸模，凹模和压边圈组成。对于一些常温下难成形材料如镁合金和部分铝合金，为提高板材的成形性能，冲压成形模具还需要配套的加热冷却装置。本发明非等温冲压成形模具装置，仅对压边圈进行加热，凹模合适部位采用循环液体冷却，以保证在放入坯料合模后很快在压边圈、坯料和凹模中形成温度梯度，保证了要变形的坯料法兰部位具有足够高的温度，同时低的凹模温度，特别是凹模圆角处低的温度能有效避免已变形坯料由于温度过高导致强度不足而发生的断裂，凸模内采用恒温的循环液体以保证凸模在成形过程中保持一相对稳定的温度。通过这种对压边圈加热，对凹模下表面采用循环液体冷却，同时在凸模内使用恒温循环液体的方法，可以获得稳定成形工艺条件，同时提高板材的成形性能。
本发明优点如下：
1、本发明与现有非等温冲压成形装置相比较，仅对压边圈进行加热，同时对凹模合适部位采用循环液体冷却，以保证在放入坯料、压边圈与凹模合模后，很快在压边圈、坯料和凹模中形成一个合理的温度梯度，这样既保证了要变形的坯料法兰部位高的温度，同时凹模圆角部位具有一低的温度，避免了凹模圆角附近坯料已变形部分由于过高的凹模温度引起的断裂。
2、本发明凸模内部的恒温液体循环系统保证在成形过程中凸模保持一恒定的温度，有利于制定稳定的成形工艺参数。
3、本发明由于仅加热压边圈，节约了所需要的能源。
附图说明
图1为非等温冲压成形装置结构示意图。图中，1-下工作台，2-下模板，3-绝热板(I)，4-冷却板，5-凹模，6-压边圈，7-加热板，8-绝热板(II)，9-上模板，10-横梁，11-绝热板(III)，12-凸模座，13-凸模，14-导流管，15-加热线圈，16-热电偶，17-坯料，18-导柱，19-循环液体，A-凸模循环液体输入端，B-凸模循环液体输出端，C-凹模循环液体输入端，D-凹模循环液体输出端。
具体实施方式
如图1所示，本发明板材非等温冲压成形装置(模具)主要由凸模13、凹模5、压边圈6、加热和冷却系统组成。非等温冲压成形模具安装在双动或者三动压力机上，采用绝热板以避免模具与压力机之间的热传导。压边圈6、加热板7(内置加热线圈15)和绝热板(II)8自下而上固定在上模板9上，上模板9可以沿着导柱18作垂直方向的运动；凹模5、冷却板4(内置循环液体19，如：冷却水或其它液体)和绝热板(I)3自下而上固定在下模板2上，下模板2固定在压力机的下工作台1上；凸模13固定在凸模座12上，凸模13和凸模座12内置入导流管14以保证循环液体19与凸模13充分接触，它们与绝热板(III)11一起固定在压力机的横梁10上，横梁10沿着导柱18可以作垂直方向的运动。
采用加热装置(加热板7)对压边圈6进行加热，同时通过冷却板4内的循环液体19自凹模循环液体输入端C进入，至凹模循环液体输出端D流出，对凹模5进行循环冷却，放入坯料17于压边圈6与凹模5之间合模后，在压边圈6、坯料17和凹模5中形成一个合适的温度梯度。此外，置入凸模13和凸模座12的液体恒温循环系统通过循环液体19自开设于凸模座12的凸模循环液体输入端A进入，经穿设于凸模13和凸模座12的导流管14至凸模循环液体输出端B流出，保证凸模13具有一相对稳定的温度。热电偶16用于测试压边圈6和凹模5的温度，并采用控制器调节加热线圈的功率使压边圈6和凹模5保持相对稳定的温度。
在成形开始前采用加热线圈15对压边圈6进行加热到合适的温度，同时凹模5下边的冷却板4内通入恒温的循环液体19，凸模13内也通入恒定温度的循环液体，当压边圈6和凹模5内的热电偶16显示出要求的温度时，将坯料17放置在凹模5上表面，压边圈6与凹模5合模并施加合理的压边力，随后冲头向下运动变形坯料到要求的形状即可。
Claims (6)
1.一种板材非等温冲压成形装置，具有凸模(13)、凹模(5)、压边圈(6)，与凸模(13)冲压方向对应的坯料置于凹模(5)、压边圈(6)之间，其特征在于：压边圈(6)顶部设置加热系统，凹模(5)底部设置冷却系统。
2.按照权利要求1所述的板材非等温冲压成形装置，其特征在于：所述加热系统为内置加热线圈或其它加热元件的加热板。
3.按照权利要求1所述的板材非等温冲压成形装置，其特征在于：所述冷却系统为内置循环液体的冷却板。
4.按照权利要求1所述的板材非等温冲压成形装置，其特征在于：固定在凸模座(12)上的凸模(13)和凸模座(12)内置恒温液体循环系统。
5.按照权利要求4所述的板材非等温冲压成形装置，其特征在于：所述置于凸模和凸模座内的恒温循环系统由循环液体、设于凸模座或凸模的循环液体输入端、设于凸模或凸模座的循环液体输出端以及穿设于凸模和凸模座的导流管构成。
6.按照权利要求1所述的板材非等温冲压成形装置，其特征在于：还设有用于测试压边圈和凹模温度的热电偶，以及用于调节加热系统功率的控制器。
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