[实用新型]一种非预埋式异型弯曲水道热作模具

说明书

技术领域

本实用新型涉及金属材料成形领域，具体地说是一种非预埋式异型弯曲水道热作模具。

背景技术

目前，包含异型弯曲冷却水道系统的热作模具可用于汽车、轨道车辆、船舶、机械工业和建筑等行业，尤其在汽车行业，应用场合较多。由于环境污染日趋严重和资源的日渐匮乏，上述行业推行整装轻量化成为科技发展的必然趋势，因而高强度钢板和镁铝合金被大量使用。采用温热成形是最适合于高强度钢板和镁铝合金成形的方法。这要求包括温热冲压等热作模具具有良好的热机械性能、高的耐磨性，红硬性、抗氧化性、热稳定性和抗热疲劳性等，以保证在工作时模具尺寸精度稳定，表面硬度良好，能够承受板料剧烈热摩擦和氧化皮带来的磨损。热作模具在高温下，前述性能严重降低，影响了模具使用寿命和零件质量。为了保证成形零件质量的稳定性，必须使模具在连续工作状态时保持在较低温度，目前普遍采用的方法为在热作模具内部设置冷却水道。

传统热作模具冷却水道主要以采用机械钻孔、刚性水管预埋随模具毛坯一体铸造方式加以实现。机械钻孔方式无法加工弯曲水道以适应复杂型面模具，同时受限于机加深度必须将模具分为众多镶块，造成镶块间密封困难，冷却液的流动性降低，冲压过程中也容易产生间隙，严重影响热冲压件的质量。直水道也会使模具冷却不均匀，影响热冲压件的模内淬火质量、影响模具强度及寿命，也会影响热冲压件的生产效率。吉林大学（朱超.超高强度钢板的热冲压成形模具设计及优化[D].吉林大学:材料科学与工程学院,2010,5；一种汽车高强钢冲压件热成形模具制造方法[P].中国，实用新型专利，CN102179499A，2011.09.14）和哈尔滨工业大学（王洪光.热成形模具混排式冷却系统冷却效果研究[D].哈尔滨工业大学:机电工程学院,2011,6；李林涛.汽车保险杠热成形模具及其预埋式冷却系统研究[D].哈尔滨工业大学:机电工程学院,2010,6）研究的刚性水管预埋铸造方式也可以得到内部具有随型弯曲冷却水道的热冲压模具，但是，刚性水道管的弯折难度大，工序复杂，精度不高，截面几乎局限为圆形，且铸造时刚性水道管难与铸造母材融合而形成气隙，并在冷却后无法进行清除，显著影响模具冷却功能，而且根据相关文献（Q.Bai.An efficient closed-form method for determining interfacial heat transfer coefficient in metal forming,International Journal of Machine Tools&Manufacture56(2012)102-110）报道，板料与模具的换热与所承受的压强相关，当模具型面复杂时，并不是水道采用随型的办法制造就可以确保型面温度均匀，而必须是按压非等距过渡分布或者采用互有影响的异型水道。另外，天津职业技术师范大学的实用新型专利（一种高强钢板热冲压模具制造方法[P].中国，实用新型专利，CN102744328A，2012.10.24）中研究了一种具有随型水道热冲压模具的制造方法，其技术特征不能适用于型面较复杂且异型水道弯曲交叉布置的模具；其次，随型水道通过拼焊方式加工会导致外表面加工困难，水道与模具壁存在一定间隙会对模具散热造成很大影响。再者，用螺栓将凸凹模剖分部分紧固的方式在受到连续冲击载荷时容易出现松动，造成模具的损伤。

实用新型内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种非预埋式异型弯曲水道热作模具。

本实用新型采用的技术手段如下：

一种非预埋式异型弯曲水道热作模具，其特征在于：所述模具内设有用于冷却水流经的进、出集水槽和多条条将所述进、出集水槽连通的异型弯曲水道；所述异型弯曲水道包括主干水道和至少1条与所述主干水道相连通的分流水道；所述模具型面设有PVD镀层。

作为优选，所述异型弯曲水道为浇注后去除采用陶瓷芯制作的异型弯曲水道芯或采用3D打印技术制作的砂芯形成的，所述异型弯曲水道的截面为圆形、方形、三角形及其他根据冷却需要设定的异型形状。异型形状主要指本实用新型中的水道可根据三维模型数据加工出任意截面形状的水道芯，不局限于圆形，方形等常规形状。

上述非预埋式异型弯曲水道热作模具可采用下述方法制造，具体步骤如下：

A.铸态模具毛坯制作：

①前期准备：将制作好的具有模具表面形状的铸型（铸型由相应的阳模造型制得）、异型弯曲水道芯整体结构和浇注系统装配合箱待浇注；