一种锻压模具冷却装置

技术领域

本发明涉及锻压模具技术领域，尤其涉及一种锻压模具冷却装置。

背景技术

锻造作为机械制造中常用的成形方法之一，其模具的温度直接关系到锻压产品质量的好坏。温锻成形兼具了冷、热成形的特点，因此，温锻时不仅要考虑模具的润滑，也必须充分考虑模具的冷却。实践证明：温锻，特别是中高温温锻时模具的冷却系统设计不合理或冷却不充分将导致模具的早期失效。当温锻成形温度在600℃以上时，若冷却不充分即使采用了较好的模具材料在锻造加工高温、高载荷的连续作用下也会导致模具特别是凸模的回火软化不能发挥模具的潜在寿命。国内普遍采用的通用型曲柄压力机成型速度较慢，从坯料入模至锻件成形一般需要3～5秒的时间，模具的受热时间也相对较长，温升较快，此时采用大量的冷却液喷射冷却，势必会造成坯料过冷，同时也会稀释模壁与坯料间的润滑剂，使变形抗力极具上升，严重时导致温锻不能进行。同时，温锻坯料一经加热后，数道工序连续成形，冷却不当会导致最后一道或者几道成形工序时，锻件温度已低于所需锻造温度，甚至会导致锻件处于金属的蓝脆区域，从而影响锻件的成形性能和力学性能。

基于上述问题分析，锻压制造业相继提出了人工冷却技术、凸模冷却喷雾技术、凹模预应力圈冷却技术等。人工冷却技术是由工人手持喷淋装置，将冷却液喷淋至待冷却的锻压模具上，通过冷却液带走模具多余的热量，以实现对锻压模具的冷却。冷却喷雾技术是将冷却液和压缩空气在通道内混合成冷却喷雾，当开模时，冷却喷雾再通过喷淋孔喷至锻压模具表面，通过冷却喷雾带走锻压模具热量，同时冷却喷雾受热汽化，避免稀释模壁与锻件间的润滑剂。凹模预应力圈冷却技术是在预应力圈(外圈和内圈)的内壁开设若干圈环形水槽，并凿通竖槽和开通出水孔，使水在外圈和内圈内部分别环绕数周，带走凹模的热量再流入冷却装置。

但是上述现有技术各自存在不同的问题，其中，在人工冷却技术中，若采用大量冷却水喷射冷却势必造成坯料过冷，同时锻压后数道工序连续成形如果冷却不当，至最后一道成形工序时锻件已低于终锻温度，甚至处于金属的蓝脆区域，严重影响锻件的成形性能和力学性能，该方法不但耗费了大量的人力成本，而且还容易造成安全事故。在凸模冷却喷雾技术中，其装置只能安装在凸模上方，不适用凹模模具，同时需要对冷却剂和压缩空气比例进行准确调控，才能达到最佳的冷却效果。在凹模预应力圈冷却技术中，其装置只能安装在凹模模具上，且预应力圈在设计时，外形尺寸只能够根据实际生产中的经验进行调整，无依据准则。因此，现有的冷却技术均存在一定的缺陷和不足，还具有进一步提升和完善的空间。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种锻压模具冷却装置，该装置具有控制冷却速率功能，且可灵活的在线调控模具温度。

本发明采用的技术方案如下：

本发明所提出的一种锻压模具冷却装置，包括上模、下模、温度传感器和组合式半导体冷却机构；所述上模为凸形结构，所述下模为与上模对应的凹形结构，所述上模和下模对应拼插固定连接；所述上模和下模连接端的侧端面上分别沿上模和下模连接端轮廓边缘均匀开设有矩形通孔；所述组合式半导体冷却机构固定连接在矩形通孔内；所述温度传感器分别设置在组合式半导体冷却机构与上、下模之间；所述温度传感器将上模和下模的温度实时传递到终端控制系统，控制系统根据锻压模具温度实时对组合式半导体冷却机构的电流或电压进行动态调整，以满足锻压模具的温度要求。

进一步的，所述组合式半导体冷却机构包括上支撑块、下支撑块、半导体冷却片、水槽、导线通道和防水胶圈；所述上支撑块和下支撑块均为凹形结构；所述上支撑块和下支撑块的凹面端相对布置并通过螺纹螺杆固定连接；所述半导体冷却片设置在上支撑块和下支撑块之间形成的矩形槽内，且所述半导体冷却片的热端贴于下支撑块，冷端贴于上支撑块；所述下支撑块凹面内的底部中心处设置有导线通道；所述水槽均布在下支撑块凹面内的底部，且分别对称布置在导线通道的两侧；所述防水胶圈设置在半导体冷却片与下支撑块之间，防止系统短路。

进一步的，所述组合式半导体冷却机构与上模和下模之间采用热装且过盈配合。

进一步的，所述半导体冷却片与防水胶圈、上支撑块和下支撑块之间采用过盈装配。

进一步的，所述上支撑块和下支撑块均采用与上模和下模相同的金属材料制成。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

(1)本发明相比于人工冷却技术，对锻压模具的温度调控更加准确，可以根据锻压模具温度进行实时在线调整。

(2)本发明相比于凸模冷却喷雾技术，适用性更强，可以同时满足锻压凸模和凹模的冷却要求，不需要控制冷却液的比例，降低了使用要求。

(3)本发明相比于凹模预应力圈冷却技术，适用性更强，不止仅仅适用于凹模，同时模具的强度、刚度无明显下降，能够满足锻压要求。

本发明采用半导体冷却片结构，实现锻压模具温度调控，具有相比现有技术更及时、更准确的调控量，半导体冷却片的换热量可根据模具实时温度，对半导体冷却片的电流电压进行调整。

(4)本发明采用温度传感器结构，可以根据锻压模具的温度变化进行实时调整，灵活性更强。

附图说明

图1是本发明所提出的一种锻压模具冷却装置一个实施例的主视剖面结构示意图；

图2是图1中上模的结构示意图；

图3是图1中下模的结构示意图；

图4是图1中组合式半导体冷却机构的结构示意图；

图5是图4中上支撑块的结构示意图；

图6是图4中下支撑块的结构示意图；

图7是图4中半导体冷却片的结构示意图。

其中，附图标记：1-上模；2-下模；3-上支撑块；4-下支撑块；5-半导体冷却片；6-水槽；7-导线通道；8-防水胶圈；9-螺纹通孔。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。

参见附图1至7，给出了本发明所提出的一种锻压模具冷却装置的一个实施例的具体结构。所述冷却装置包括上模1、下模2、温度传感器(图中未示出)和组合式半导体冷却机构。

所述上模1为凸形结构，所述下模2为与上模1对应的凹形结构，所述上模1和下模2对应拼插并固定连接；所述上模1和下模2连接端的侧端面上分别沿上模1和下模2连接端轮廓边缘均匀开设有距模具表面一定深度的矩形通孔；所述组合式半导体冷却机构分别固定连接在各矩形通孔内，可根据具体情况调整矩形通孔内的组合式半导体冷却机构的数量；所述组合式半导体冷却机构与上模1和下模2之间采用热装且过盈配合；所述温度传感器分别设置在组合式半导体冷却机构与上、下模之间，所述温度传感器将上模1和下模2的温度实时传递到终端控制系统，控制系统根据锻压模具温度实时对组合式半导体冷却机构的电流或电压进行动态调整，以满足锻压模具的温度要求。

其中，所述组合式半导体冷却机构包括上支撑块3、下支撑块4、半导体冷却片5、水槽6、导线通道7和防水胶圈8。

所述上支撑块3和下支撑块4均采用与上模1和下模2相同的金属材料制成；所述上支撑块3和下支撑块4均为凹形结构，且两个支撑块具有相同的长度、宽度和厚度；所述上支撑块3和下支撑块4的凹面端相对布置，且所述上支撑块3和下支撑块4上均对应设置有螺纹通孔9，所述上支撑块3和下支撑块4之间通过螺纹螺杆固定连接；所述温度传感器设置在上支撑块3与模具之间；所述半导体冷却片5为长方体结构，分别设置在上支撑块3和下支撑块4之间形成的矩形槽内，依据温度的高低分为冷端和热端，所述半导体冷却片5的热端贴于下支撑块3，冷端贴于上支撑块4；所述下支撑块4凹面内的底部中心处设置有导线通道7，变频电源连接导线可通过导线通道7给半导体冷却片5和温度传感器通电；所述水槽6均布在下支撑块4凹面内的底部，且分别对称分布在导线通道7的两侧；所述防水胶圈8设置在半导体冷却片5与下支撑块4底部的水槽6之间，用于将半导体冷却片5密封，防止电路与水路接触导致系统短路；所述半导体冷却片5与防水胶圈8、上支撑块3和下支撑块4之间采用过盈装配，且所述防水胶圈8与半导体冷却片5具有相同的长度和宽度，所述上支撑块3和下支撑块4与半导体冷却片5具有相同的宽度。所述水槽6通冷却水用于带走半导体冷却片5热端的热量，使得半导体冷却片5的冷端和热端具有一定的温度差，从而保障半导体冷却片5的工作效率，冷却水流速和温度可以根据具体情况的散热速率进行设置。

本发明以传热学、半导体物理学、电学为基础，依据热传导、热对流和半导体制冷原理而提出的锻锻压模具冷却装置。本发明通过变频电源对半导体冷却片供电，电路通电后使半导体冷却片进行热量传递，根据温度高低半导体冷却片可分为热端和冷端，冷端靠近模具表面，通过热传导将模具表面多余的热量吸收至半导体冷却片冷端。冷端通过半导体冷却片将多余热量传递至半导体冷却片热端，然后热端与其相接触的冷却水进行对流换热，将多余热量通过冷却水带走。温度传感器可以实时检测模具温度，并将温度信号转换成电信号，通过导线输出到终端控制系统，终端控制系统根据实时反馈的模具温度信号，综合控制半导体冷却片的供断电，从而调控锻压模具的温度。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。