钢补丁板的浮动凸模热成形模具制造技术

本专利公开了一种钢补丁板的浮动凸模热成形模具，包括上模座、下模座以及凹模和固定凸模，所述固定凸模内部活动安装有浮动凸模，浮动凸模的上表面低于固定凸模上表面，且浮动凸模的底部与固定凸模的内部底端或者下模座之间设置有在常态时对浮动凸模向上顶起的氮气弹簧，浮动凸模可在固定凸模的内部竖直上下移动。采用采用浮动凸模设计，模具到底的时候通过氮气弹簧的作用力来控制模具同板料的贴合，使多腔生产的零件可以在相同条件同时冷却，使得马氏体完全的转换，保证产品的硬度，以达到最佳生产效率和模具镶块的保护，降低次品率。

Hot forming die of floating punch for steel patch plate

【技术实现步骤摘要】
钢补丁板的浮动凸模热成形模具
本专利涉及一种成形模具，具体涉及一种钢补丁板的浮动凸模热成形模具，属于钢补丁板加工领域。
技术介绍
高强度钢补丁板热成形首先将主料板和补丁板热冲压钢板点焊在一起，然后在加热炉中整体加热至930℃左右并保温一定时间，之后在热成形模具内完成冲压成形，最后通过凸、凹模的冷却管道进行保压淬火。与传统热成形和普通冲压成形相比，补丁板热成形技术更为复杂，模具设计和行程控制难度也更大。而保压淬火是补丁板热成形非常重要的环节，将直接影响奥氏体向马氏体的转变过程以及产品的性能。保压淬火时，板料和模具接触换热系数主要受间隙和接触压力影响。参见图4、5，板料与模具之间间隙越小，接触换热系数越大，板料冷却越快；板料与模具之间接触压力越大，接触换热系数越大，板料冷却越快。对于常规的钢补丁板的浮动凸模热成形模具在工作时，参见图2、3，因补丁板4的厚度存在±0.05mm的公差，这一公差带来以下的结果。如补丁板4取负公差下限时，当凹膜2与凸模11上下合模时，主料板3上下表面分别与凹膜2、凸模11接触，但焊接在主料板3下表面上的补丁板4的下表面与凸模模腔底面的间隙12为0.05mm（参见图2）。如补丁板4取正公差上限，当凹膜2与凸模11上下合模时，补丁板4的下表面与凸模模腔底面接触，但主料板3与凸模上表面的间隙13为0.05mm（参见图3）。板料和模具间存在上述间隙，这样造成的后果是压力机的压力不能通过上下模座、凹凸模均匀的施加到主料板3和补丁板4上。以补丁板4取负公差为例，补丁板4在凸模模腔内与模腔底面的间隙为0.05mm，这一结果带来的直接影响是主料板降温速度几倍于补丁板，从而造成生产效率低下，同时由于冷却速度不同而引起马氏体不完全的转换，从而减低了零件的硬度。
技术实现思路
本专利的目的在于提供一种钢补丁板的浮动凸模热成形模具，它能够在合模时，板料的上下表面同时被模具压紧成型，使多腔生产的钢补丁板可以在相同条件下冷却，以达到最佳生产效率和对模具的保护，同时保证钢补丁板的硬度等力学性能。本专利的目的可以通过以下技术方案实现：一种钢补丁板的浮动凸模热成形模具，包括上模座、下模座以及上模座底部连接的凹模和下模座顶部连接的固定凸模，所述固定凸模上端内部活动安装有浮动凸模，浮动凸模的上表面低于固定凸模上表面，且浮动凸模底部与固定凸模的内部底端或者下模座之间设置有在常态时对浮动凸模向上顶起的氮气弹簧，浮动凸模可在固定凸模的内部竖直上下移动。有益效果：板料成形过程中，凹模和固定凸模合模，主料板挤压在中部，同时氮气弹簧能带动浮动凸模向上移动，进而推动补丁板，这样，板料的上下表面同时与模具贴合，被模具压紧成型，消除补丁板厚度公差带来的影响，提高了生产效率和生产零件的硬度。作为本专利的一种技术优化方案，所述固定凸模、凹模和浮动凸模的内部均设置有冷却管道，冷却管能在板料加工中对补丁板和主料板进行冷却，加快温度的下降，实现对板料的保压淬火。作为本专利的一种技术优化方案，固定凸模的内部两侧与相对的浮动凸模的侧面之间设置对固定凸模的上下移动进行导向的直线导轨，氮气弹簧能推动浮动凸模向上移动，直线导轨能在浮动凸模移动中为其导向，使其移动方向稳定，能保持竖直上下移动。作为本专利的一种技术优化方案，所述固定凸模的底端与下模座之间具有空腔，且氮气弹簧安装在空腔的内部，空腔方便氮气弹簧的安装，便于使用中的维护检修。作为本专利的一种技术优化方案，所述浮动凸模在固定凸模内部上下移动的行程小于5mm，浮动凸模的行程小于5mm能保持生产中的精度，且浮动凸模能在上部将板料进行推动挤压，消除补丁板厚度±0.05mm的公差影响，减小加工中的因公差带来的不良影响。本专利同时公开了一种钢补丁板的热冲压成形方法，它能够保证板料各处均匀受压，完成冲压成型，且主料板和补丁板同步冷却淬火，提过生产效率，使得马氏体完全转换，提高钢补丁板的硬度。该钢补丁板的热冲压成形方法，是将主料板3和补丁板4上下点焊在一起，在加热炉中整体加热至880℃-930℃并保温一定时间，之后在上述的浮动凸模热成形模具中热压成型，然后在固定凸模5与凹模2合模的情形下再以流经冷却管道7的冷却介质对热压成型的主料板3和补丁板4降温进行保压淬火；热压成型时，浮动凸模10在氮气弹簧9的作用下，浮动凸模10上表面与补丁板4底部接触，同时，位于固定凸模5与凹模2之间的主料板3与固定凸模5、凹模2接触。上述的钢补丁板的热冲压成形方法，冷却介质为水。上述的钢补丁板的热冲压成形方法，合模时，主料板3、补丁板4受压不小于10MPa。接触压力越大，接触换热系数越大，板料冷却越快，进一步保证淬火质量。本专利的有益效果：采用采用浮动凸模设计，模具到底的时候通过氮气弹簧的作用力来控制模具同板料的贴合，使多腔生产的零件可以在相同条件同时冷却，使得马氏体完全的转换，保证产品的硬度，以达到最佳生产效率和模具镶块的保护，降低次品率。补丁板设置在浮动凸模的上部，以浮动凸模+固定凸模代替以往单一的凸模结构；氮气弹簧给浮动凸模提供浮动顶料力，能消除公差带来的影响；浮动凸模和固定凸模之间采用直线导轨导向,保持方向不变，板件受力均匀。附图说明为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本专利作进一步的说明。图1为本专利的整体结构示意图。图2为现有成形模具补丁板取负公差下限的结构示意图。图3为现有成形模具补丁板取正公差上限的结构示意图。图4是接触换热系数随板料和模具之间间隙变化示意图。图5是接触换热系数随板料和模具之间接触压力变化示意图。图中：1、上模座；2、凹模；3、主料板；4、补丁板；5、固定凸模；6、下模座；7、冷却管道；8、直线导轨；9、氮气弹簧；10、浮动凸模；11、凸模；12、补丁板与凸模模腔之间的间隙；13、主料板与凸模上表面之间的间隙。具体实施方式下面将结合实施例对本专利的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。请参阅图1所示，一种钢补丁板的浮动凸模热成形模具，包括上模座1、下模座6以及上模座1底部中端连接的凹模2和下模座6顶部中端连接的固定凸模5，固定凸模5内部的中间活动安装有浮动凸模10，浮动凸模10的上表面低于固定凸模5上表面。浮动凸模10的底部向下延伸到固定凸模5底端与下模座6之间的空腔内，下模座6的下表面与浮动凸模10的底部之间设置有若干个氮气弹簧9，浮动凸模10可在固定凸模5的内部竖直上下移动。氮气弹簧9安装在空腔的内部。固定凸模5、凹模2和浮动凸模10的内部均设置有冷却管道7。固定凸模5的内部两侧均通过直线导轨8与浮动凸模10的侧面相连。浮动凸模10在固定凸模5内部上下移动的行程小于5mm。钢补丁板的热冲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.钢补丁板的浮动凸模热成形模具，包括上模座（1）、下模座（6）以及上模座（1）底部连接的凹模（2）和下模座（6）顶部连接的固定凸模（5），其特征在于，所述固定凸模（5）上端内部活动安装有浮动凸模（10），浮动凸模（10）的上表面低于固定凸模（5）上表面，且浮动凸模（10）底部与固定凸模（5）的内部底端或者下模座（6）之间设置有在常态时对浮动凸模向上顶起的氮气弹簧（9），浮动凸模（10）可在固定凸模（5）的内部竖直上下移动。/n

【技术特征摘要】
1.钢补丁板的浮动凸模热成形模具，包括上模座（1）、下模座（6）以及上模座（1）底部连接的凹模（2）和下模座（6）顶部连接的固定凸模（5），其特征在于，所述固定凸模（5）上端内部活动安装有浮动凸模（10），浮动凸模（10）的上表面低于固定凸模（5）上表面，且浮动凸模（10）底部与固定凸模（5）的内部底端或者下模座（6）之间设置有在常态时对浮动凸模向上顶起的氮气弹簧（9），浮动凸模（10）可在固定凸模（5）的内部竖直上下移动。


2.根据权利要求1所述的钢补丁板的浮动凸模热成形模具，其特征在于，所述固定凸模（5）、凹模（2）和浮动凸模（10）...

【专利技术属性】
技术研发人员：嵇正波，符学龙，林伟，周启航，
申请(专利权)人：江苏财经职业技术学院，
类型：新型
国别省市：江苏;32