镁合金板料冲压热成型模具的制作方法

本发明涉及一种镁合金板料冲压热成型模具。

背景技术：

发展新的材料，降低消耗，保护环境，实现社会的可持续发展，成了我们近来最关注的一个问题。镁合金作为目前世界上可应用的最轻金属材料，其比强度和比刚度高，导热导电和电磁屏蔽性能优越，与环境相容性良好的优点，具有非常广泛的应用前景。

板料成形广泛应用在汽车、航空航天、仪器仪表、日用商品等领域它决定着板料的成形工艺、制造工艺、板料的成形精度等，在机械工业中起着重要的作用。其中，利用冲压技术可以充分发挥镁合金材料优异的机械性能，满足产品多样化，薄壁化，轻量化的要求，而且可以大大提高产品合格率和生产效率。因此镁合金板料冲压成型技术的研究与开发已经成为近几年镁合金塑性成形领域的研究热点。

镁合金具有密排六方晶体结构，常温下塑性变形能力差，但随着温度的上升，其塑性成型性能将发生根本性改变，在机械领域也广泛的使用热冲压模具。镁具有比较强的还原性，引燃后可以在空气中持续燃烧，随着温度的上升，其还原性会继续提升，而易于被氧化。

中国专利文献cn103212617a是专门针对镁合金板材冲压成型方法，其提出先加热，然后转运到模具所确定的工位进行成型加工，转运过程中会导致工件暴露在空气中而容易产生工件表面氧化，并且也产生转运过程中的热量损失。

针对中国专利文献cn103212617a的缺陷，可以借鉴的，中国专利文献cn106424279a提出在冲压模具上配置加热罩，用于对模具和坯料进行加热，以避免坯料在工位间转运出现氧化，并减少转运中的热量损失。该专利文献并没有明示加热方式，只不过其属于对高强度钢钢板的加热，需要加热到950℃以上，而对于镁合金板料则不需要如此高的温度，镁合金板料对温度控制的精度有更高的要求，温度过高会导致镁合金板料翘曲，过低不能满足所需要的塑性变形能力。

中国专利文献cn106042061a公开了一种以闭环控制的方式实现对成型温度的控制，闭环控制的控制精度比较高，但成本也比较高，还需要独立的控制装置，并且其上下料结构与加热、保温装置欠缺必要的联系，热利用效率相对较低。

中国专利文献cn105251685a公开了一种在金属坯件表面涂覆抗氧化涂料的方式以避免工件氧化，该种方式一方面需要高温涂料，如该专利文献所提出的最高1200℃，另一方面，工件在成型过程中，往往会产生塑性变形，工件局部表面积会增大，涂料并不能覆盖全部的表面，而导致工件表面局部氧化。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种镁合金板料冲压热成型模具，成型过程中温度稳定性比较好，并且镁合金板料坯件氧化率比较低。

依据本发明的实施例，提供一种镁合金板料冲压热成型模具，包括：

加热箱，配有加热装置并配有料门；

座，安装在加热箱的箱底，且该座开有朝向料门的两条轨道，以及垂直于箱底的下模过孔；

插板，通过所述轨道水平地插装在所述座上，该插板开有与下模过孔对位的次过孔；插板的上表面位于两条轨道之间的部分具有成型面，该成型面还构成工件的定位载置面；

上模，位于座的上方；

上模驱动装置，下连上模；

下模，含有导引于下模过孔的成型头；以及

下模驱动装置，上连上模。

上述镁合金板料冲压热成型模具，可选地，上模驱动装置位于加热箱的上方；

相应地，加热箱的顶板开有导引孔；

上模通过导引孔与上模驱动装置相连。

可选地，用于上模与上模驱动装置连接的部件是拉杆，拉杆配有2~4条，所有拉杆的上端固定安装在包含于上模驱动装置的同一上梁上，所有拉杆的下端固定安装在同一模板；

模板用于上模的在上模驱动装置上的装配。

可选地，拉杆与所述导引孔间气密封滑动配合。

可选地，加热箱的加热装置包括安装在加热箱箱底的加热棒以及安装在加热箱壁面上的加热棒。

可选地，所述轨道构造为：

于座上形成有t型槽，该t型槽的左右凹槽分别构成一轨道；

所述定位载置面位于t型槽的直角槽内。

可选地，t型槽的槽底与座间为平面接合。

可选地，t型槽朝向料门的一端具有倒角或者倒圆。

可选地，下模驱动装置为液压式驱动装置：

下模的垫板或者座安装在一大截面液压缸的推杆上；

大截面液压缸连接一小截面柱塞泵，以提供大截面液压缸所需液压油；

大截面液压缸的截面面积与小截面柱塞泵的截面面积比不小于30，且不大于50。

可选地，于定位载置面相应于两轨道的边设有与上模对位的筋成型部，先成型筋以用于下模到位前的定位夹紧。

依据本发明的实施例，与使用加热箱的冲压热成型模具相同，工件不容易被氧化，且热量散失小。更为重要的是，使用插板用于承载工件，可以从料门侧基于插板的抽拉方式上下料，相对于常规的下上料方式，对上下料的空间要求比较小，从而可以使用相对较小的加热箱，而减少了散热面积，温度稳定性比较好，同时也减少了氧气的进入量，而不容易产生工件的氧化。此外，于此结构中，由于插板与座之间基于配合容易实现可靠的定位，工件若在插板拉出后进行定位，一方面安全性比较好，避免上模突然下落产生危险，另一方面，在上下模之间空间之外的进行定位，受空间约束小，操作方便，并且容易实现相对精确地定位。

附图说明

图1为一实施例中镁合金板料冲压热成型模具的结构原理图。

图2为一实施例中下模驱动装置结构示意图。

图中：1.加热器，2.加热棒，3.加热箱，4.座，5.插板，6.工件，7.上模，8.模板，9.螺栓，10.上梁，11.上连接板，12.拉杆，13.导孔，14.下模，15.加压缸，16.大缸体。

s1.加压缸柱塞面积，s2.大缸体活塞面积。

f1.主动力，f2.从动力。

具体实施方式

对于冲压类模具，模具的动力方向通常都是竖直的，因此，整体上其基础的运动方向是竖直向或者说上下方向。

模具的下模一般固定设置在例如压力机的工作台上，模具的上模安装在压力机的上模上。

在一些实现中，下模也包含可动部分，例如图1中所示的下模。

如图1和2所示的一种镁合金板料冲压热成型模具，其主体结构是图中所示的加热箱3，可以理解的是加热箱3必然是相对封闭的结构，其相对封闭体现在其必须有料门，以用于工件的上下料。

加热箱3是箱体结构，对密封性要求并不高，进入到加热箱3内空气量不足以产生工件6的大面积氧化。

区别于现有技术，在加热箱3的箱体设置具有轨道的座4，可以理解的是，为了保证上模7与下模的精确对位，座4在加热箱3的位置应当是可靠的。

在一些实施例中，座4与加热箱3的箱底间可以采用螺栓连接，并通过定位销进行定位。

座4主要提供如图1用于抽拉插板5的轨道，抽拉的方向应与料门的方向垂直，因此，轨道应当朝向料门，相对应的两条轨道部件应当相互平行，并且水平布置。

座4还开有下模过孔，对此，如前所述，上下模之间的相对运动是上下运动，座4所提供的基础是承载的基础，承载的受力主方向是上下方向，因此，下模过孔的应是上下方向，而与两轨道所确定的方向垂直。

对于插板5，其通过所述轨道水平地插装在所述座4上，该插板5开有与下模过孔对位的次过孔，插板5载置工件6到达工位后，可以通过给定的文件进行锁定，也可以直接采用料门进行插板5的位置锁定，在优选的实施例中，为了减少直接接触所产生的热桥，料门应与插板5脱开，插板5的位置锁定由其他部件来实现。

关于插板5的位置锁定，在一些简单的应用中可以采用水平（与插板5的抽拉方向垂直），也可以采用竖直向的插销进行位置锁定。

此外，由于成型的方向属于竖直向的正成型力，在一些实施例中，插板5可以只需要定位，不需要夹紧或者说位置锁定。

图1中，座4提供载置平面，插板5的背面，也就是下表面可以与所述载置平面接合，提供相对稳定的位置。

在水平向之间，两条轨道之间确定一个空间，插板5的上表面位于两条轨道之间的部分具有成型面，该成型面可以构成下模总成的部分，相对于图中所示的下模14，插板5所提供的成型部分属于静态部分。

所述成型面还构成工件6的定位载置面，工件6可以预先在成型面上定位，然后随着插板5送上座4上。

常规地，工件6的上料一般都是在垂直于上下模所缺定的空间（方向）由送料机构送入，或者有人工送入。尤其是人工送入时，对上料空间要求比较大，这就要求上下模之间具有比较大的距离，会增大动模的行程，增加能耗。

对于冲压类模具，工进行程的开关一般是踏板，由工人送料到位后，随即踩下踏板，上模（构成动模）下行冲压工件，人工送料，控制动模下行在操作人员疲劳时，容易误踩踏板，而产生事故，冲压车间属于事故率比较高的车间。

如果采用插板5，则可以减少事故，在于工件6的上料位置并不在上下模之间，而是在插板5抽出后进行上料，即便是工人误操作，上模7下行，也不会产生伤人事故。

工件6在上模7上料后，将插板5推入，即可进行工件6的成型。

基于上下关系，上模7位于座4的上方，下模14位于座4的下方，上模7需要配置上模驱动装置，作为动模；下模14的成型部分，即图1中所标识的下模14，也是动模，需要配置下模驱动装置。

插板5的抽拉结构，对上下料空间要求比较小，抽拉所需的空间，容易保温，温度的稳定性比较好。

关于上模7的驱动，将上模驱动装置配置在加热箱3的上方，减小加热箱3的容积。

上模7需要与上模驱动装置配接，因此，加热箱3的顶板开有导引孔，如图1中所示的导孔13，以提供上模7上下运动的导向。在此条件下，上模7通过导孔13与上模驱动装置相连。

尽管存在导孔13，但一方面导孔13与例如图1中所示的拉杆12的配合间隙并不需要太大，就能够满足导引要求。另一方面，如前所述，加热箱3对气密性要求并不高，缝隙所产生的热量散逸基本可以忽略。

拉杆12与图1中所示的导孔13间气密封滑动配合，滑动配合可以加入固体润滑剂，例如石墨，尽可能不采用润滑脂或者润滑剂，固体润滑剂，例如石墨不容易受热挥发，并且附着在密封面上不容易脱落。

冲压需要比较大的下压力，因此上模7余上模驱动装置之间应具有比较可靠的连接强度。图1中可见，用于上模7与上模驱动装置连接的部件是拉杆12，拉杆12配有2~4条，拉杆12为两个时，两拉杆12平行设置，在此条件下，拉杆12应具有相对比较大抗剪截面系数，并且两拉杆12应具有相同的座，以使整体结构更加可靠。

当拉杆12有三条时，三拉杆12成等腰三角形配置。需要说明的是，因冲压的冲压力并不通过例如模板8的中心，力的重心可能偏置在模板8的一侧，在此条件下，承载载荷相对较大的一侧配置两拉杆12，承载载荷想着较小的一侧配置一拉杆12。

当拉杆12配有四条时，四拉杆12成四边形（矩形）布置，符合一般的模具配置，在此不再赘述。

进一步地，所有拉杆12的上端固定安装在包含于上模驱动装置的同一上梁10上，所有拉杆12的下端固定安装在同一模板8，容易构建相对可靠的结构。

模板8用于上模7的在上模驱动装置上的装配。

在图1所示的结构中，加热箱3的加热装置包括安装在加热箱3箱底的加热棒2以及安装在加热箱壁面上的加热棒。

图1所示的加热器1可以提供加热流体，加热棒2表示为加热管，流体加热的稳定性比较好。

图1中，轨道由t型槽提供，t型槽原本是工作台常用的结构，只不过t型槽横断面比较小，在图1所示的结构中，相当于槽口比较宽的t型槽。t型槽由直角槽和左右凹槽构成。

其中，左右两凹槽分别构成一轨道。

而所述定位载置面位于t型槽的直角槽内，换言之，定位载置面由直角槽暴露在上模7的下方。

t型槽的槽底是平面，所谓的轨道是拟制名称，提供插板5支撑和导向的t型槽的槽底和左右凹槽的侧壁和上壁面。

左右凹槽还能够提供插板5竖直方向上的约束。

插板5与t型槽间可以采用润滑油润滑，润滑油可以人工涂覆，在工件6上料时进行润滑油的涂覆，不同于前述的拉杆12与导孔13立式的配合。

t型槽的槽底与座4间为平面接合，以提高插板5的承载能力，插板5的载荷由t型槽的槽底直接支撑，不同于例如简单的导轨，由导轨元件承载，基于本实施例，可以具有比较高的承载能力。

关于插板5，在优选的实施例，可以采用能够与t型槽脱开的设计，为每一座4配置多个插板5，在工件放置到位后，直接插装。

在另一些实施例，为一座4配置一插板5，插板5的内端设置被约束结构，t型槽朝向料门的端部设置用于约束被约束结构的约束部件，所形成的插板5结构类同于抽屉。

当采用前一实施例时，即插板5可以抽出，朝向料门的一端具有倒角或者倒圆，以利于插板5的快速插装。

在图2所示的结构中，下模驱动装置为液压式驱动装置，液压式驱动装置响应速度比较慢，但应当理解，对于冲压热成型模具，工件的加热需要一定的时间，在该短时间内，液压驱动部件可以到位。

液压式驱动装置配置为：下模14的垫板或者座安装在一大截面液压缸的推杆上，如图2所示的下模14，其下端构成大缸体16的活塞。

在图2所示的结构中，大缸体16连接一小截面柱塞泵，如图2中所示的加压缸15，以提供大截面液压缸所需液压油。

这里的大截面与小截面属于一对相对的概念，本领域的技术人员应当理解。

按照液压原理，根据公式f1/s1=f2/s2，真正实现小压力到大压力的转换。该液压原理的典型应用是液压千斤顶，使用一个较小的柱塞泵，实现大缸体16的推升，即推动下模14上升。

优选地，大截面液压缸的截面面积与小截面柱塞泵的截面面积比不小于30，且不大于50。

在图1所示的结构中，工件6的左右两边具有定位结构，图中可见，盖定位结构为筋形结构，在一些实施例中，也可以采用定位孔结构。

相应地，于定位载置面相应于两轨道的边设有与上模7对位的筋成型部，先成型筋以用于下模14到位前的定位夹紧。