CN101507998B - 超塑成型的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超塑成型的方法和装置，该方法和装置将易延展板材或工件成型为零件或部件。该方法包括使用成型装置，其中工件置于上模具和坯料压板之间，随后降低至冲头上，这样上模具的持续降低将工件围绕冲头拉伸。一旦拉伸步骤结束，气体压力作用在工件的一个表面上将工件压向冲头的成型表面以完成成型工序。

Description

超塑成型的方法和装置

技术领域

本发明总体上涉及材料成型，并且特别涉及用于在高温下成型工件的装置和方法。

背景技术

已知有各种方法用于将金属板材成型为零件或部件。一种方法涉及拉伸工序，其中冲头将金属板材的一部分拉伸进入模具组且将该金属板材压制进入模具组的模具型腔以成型零件。在该工序中，该金属板材通常经历横截面面积或金属板材壁厚的减小或变化。这些工序通常受超过其破断点拉伸的材料性能的限制。由此取决于零件的复杂程度，在成型工序期间金属板材上的成型应力可导致金属失效或疲劳并相应地导致不能用的或废弃零件。

超塑成型是一种利用材料在特定高温条件下的超塑性或超过其破断点拉伸的性能的工序。材料超塑性被定义为非常高的延伸率，以及某些特定材料在适当的温度以及应变率下经历非常大的延长的性能。超塑成型是一种用于处理难以使用常规制造技术生产的零件的工序。

在超塑成型工序期间，将金属板材(或经常称之为坯料)加热至超塑点并放置于加热的模具内。该加热的坯料被夹于加热的模具内并将预定的气压施加于该板材的一面上。该气压使得板材进入母模的模具型腔内同时保持目标应变率以使板材在整个成型周期内变形。材料的超塑性使得能够成型那些通常不能通过常规室温材料成型工艺成型的复杂部件。使用超塑成型工艺使得能够成型带有深腔的工件或在非常小的半径上成型的工件。超塑成型的确具有缺点，其在于通常需要相对长的成型周期时间。特别是，用于制造复杂零件的常规超塑成型工艺可需要高达30分钟的成型周期。

超塑成型较常规冲压技术具有数个优点，包括增加了成型应力，零回弹以及非常低的工装成本。然而，超塑成型经常需要较慢的成型速度，这可使该工艺对许多应用而言经济上不可行。一种使用超塑成型用金属板材制造零件的工艺包括在应用气压通过迫使金属板材进入母模具的模具型腔形成零件来完成成型工艺之前，对金属板材进行预成型冲压来给予初步的基本形状。

发明内容

本发明涉及用于将金属板材成型为零件或部件的超塑成型方法和装置。该方法包括具有上模具部件、冲头以及坯料压板的成型装置。初始状态下，金属板材或工件放置于上模具部件和坯料压板之间，随后被降低至冲头上使得工件围绕冲头机械地被拉伸，坯料压板控制在冲头上拉伸的材料的速度和数量。该坯料压板效果是由缓冲系统完成的，一旦拉伸步骤完成，作用于工件的一个表面上的气压将工件压向冲头的成型表面并完成成型步骤。一旦工件完全成型，提升该工件离开冲头并将其从成型装置上移开。

本发明进一步包括用于成型工件的装置，该装置包括在其中具有型腔的模具部件，该型腔具有非成型表面。该装置进一步包括尺寸适合于在成型工艺中延伸进入型腔的冲头。该冲头具有成型表面，该成型表面被构造成用于将工件成型为其最终形状或外形。该装置进一步包括坯料压板，其被操作以将工件夹在上模具部件和坯料压板之间以一起控制在冲头上拉伸的材料的数量并在工件和上模具部件之间形成压力密封以封住型腔。由此，加于腔体的气压将工件压向冲头的成型表面以最终成型工件。

附图说明

图1为根据本发明用于成型工件的成型装置的截面图。

图2为使用本发明的方法和装置成型的内门板的前视图。

图3为根据本发明用于成型图2中所示内门板的成型装置的立体图。

图4-9为显示了本发明的装置、工件、冲头以及模具型腔在本发明的成型工序中使用的各个成型步骤期间的相对位置的截面图。

图10为图5中所示的圆圈10的放大示图，显示了在工件和上模具部件之间的间隙。

图11为图5中所示的圆圈11的放大示图，显示了冲头和坯料压板之间的间隙。

图12显示了本发明的成型装置的替代实施例，包括位于坯料压板内的加热元件。

图13为平均模具温度相对于时间的图表。

图14为坯料压板负载相对于平均模具温度的图表。

图15为气压相对于时间的图表。

具体实施方式

现在参考附图，图1显示了本发明的一个示为用于成型工件12的成型装置10的实施方案，通常金属板材经常称为坯料。该成型装置10包括上模瓦或模板14以及下模瓦或模板16。具有型腔20的上模具18固定于上模瓦14处。该型腔20包括非成型表面21。该非成型表面21并非用于成型工件12；具体地，尽管该非成型表面21形成型腔20的一部分，工件12在成型工序期间并不接触该非成型表面21。冲头22固定于下模瓦16处。该成型装置10还包括缓冲系统24，该缓冲系统24包括缓冲板26和缓冲销28。该缓冲销28在其一端连接于缓冲板26上，且坯料压板30连接于缓冲销28的与缓冲板26相对的一端。

上模具18包括至少一个通道32。压力源(未显示)通过该通道32施加压力至型腔20。典型地，该压力源为适用于超塑成型工艺的加压气体源。取决于要成型的工件12的成分或材料可使用不同的气体。下模瓦16包括至少一个通道34，所述通道34延伸穿过下模瓦16和冲头22并终止于冲头22的成型表面36处。如此处所公开的，冲头22的成型表面36为工件12将要被压抵以形成最终形状的成型表面。通过将工件12压于冲头22的成型表面，外部或A级表面在成型工序期间并不接触成型装置10的上模具18。这样，本发明的成型装置适合于将工件12成型为需要高质量、A级表面的零件。A级表面为具有美感的表面，其可由人们观察到(内部或外部)，具有理想的美观表面和高表面质量。如同本技术领域的技术人员将理解的，该成型装置10也可用于通过使用气压超塑成型将工件12压于冲头22的成型表面36来成型那些需要高质量、A级表面的各种零件。

图2显示了使用依照本发明的成型装置或模瓦由金属板材成型的零件的一种类型，具体为内门板60的下部，，总体上在62处可见(见图3)。本发明可使用各种材料，例如5000系列铝-镁合金诸如5182、5754合金板材或AZ31镁合金板材，所有这些均为常规使用的材料并不需要特殊处理。如图3所示，模具组62包括坯料压板64、冲头66以及上模具68。冲头的成型表面被配置为用于通过成型工序形成内门板60。如同所示，型腔78具有在成型工序期间不接触门板60的非成型表面80。相应地，在成型工序期间，内门板60的外部A级可视表面72与模具组62的上模具68的非成型表面80间隔开。如上文所公开，具有互补的弯曲或复杂表面74、76的闭合坯料压板68和上模具68将金属板材夹在坯料压板64和上模具68之间以形成初步预成型形状。在该成型工序的一个实施方案中，冲头66朝上运动并进入形成在上模具68中的型腔78内以将金属板材的材料拉伸压入型腔78。高压气体通过通道82进入型腔78并作用在金属板材上将金属板材压向冲头66的成型表面70来完成成型工序。

图4-9显示了使用本发明的成型装置10超塑成型易延展材料的方法。具体地，图4-9显示了根据本发明的方法的一个实施方案的成型工序中的处理步骤。初始时，上模瓦和下模瓦14、16与上模具18、冲头22以及坯料压板30一起加热至预定温度，该温度取决于将要成型的工件12的材料组成。对成型装置10的部件加热可直接或间接通过电阻完成。该工件12也被加热至预定成型温度。如图所示，以相对方式操作上、下模瓦14、16使其在开启和闭合位置之间移动。图4显示了成型装置10以及开启位置，其中工件12装载于坯料压板30上，由此成型装置10处于初始的装载位置，坯料压板30将工件12支撑在高于冲头22的位置。

下一步，降低上模瓦14和上模具18直至上模具18与工件12接合并将工件12夹在上模具18和坯料压板30之间。上模具18的持续向下移动将压力施加到坯料压板30上，导致坯料压板30和工件12向下移动直至工件12与冲头22接合并围绕覆盖冲头22，而坯料压板30控制变形进入成型装置10的数量和材料。工件12变形进入模具型腔20在图5中参考标号38处可见，其中工件12的端部40置于距坯料压板30的端部42一定距离处。因此，在预成型或拉伸阶段工件12拉伸进入模具型腔20的量直接与由坯料压板30施加的力的大小相关。由缓冲系统24施加的力控制工件12在坯料压板30和上模具18之间拉伸进入模具型腔的程度或量。在拉伸工序期间控制由缓冲系统24施加的力有助于零件外型良好成型而不会褶皱。

图5显示了成型装置10处于降低/闭合位置，其中冲头22接合工件12并将工件12的材料沿冲头22的成型表面36拉伸。如同所示，在工件12沿冲头22的成型表面36拉伸后，在工件12的下表面46和冲头22的成型表面36之间存在间隙或空间44。工件12的上表面48是A级表面。

图6显示了该工序的下一步骤，其中通过通道32施加气体压力至上模具18的型腔20来完成成型工序。开始时，由缓冲系统24施加的将工件12夹在上模具18和坯料压板30之间的压力仅适于第一步骤或拉伸步骤。由缓冲系统24操作的压力或力量不足以在工件12和上模具18之间生成压力密封。如图5所示，替代地是，当坯料压板30到达其最低位置时其与位于压床上的下模瓦或模板16相接合并由其支撑。因此，一旦坯料压板30下降至或处于其最低位置，缓冲垫(未显示)将分开直至气体成型周期完成。

气体压力密封由从压力机滑块(未显示)产生的高吨位或力量生成，该压力机滑块施加必要的压力以在工件12的顶面和上模具18之间生成压力密封。气体密封的足够程度为当高压气体注入型腔20时该气体压力作用于工件12的上表面48并迫使工件12的材料，特别是它的下表面46，与冲头22的成型表面36相一致，从而生成所完成零件的形状。因此，由压力机滑块产生的力量可以依据保持压力密封所必需而增加或减少。

如图11所示，保持工件12的上表面48和上模具18之间的间隙50尽可能小以将型腔20的容量最小化，并减少在成型工序期间所用的气体量。冲头22内的通道34与间隙或空间44相连并释放在成型工序期间将工件12压在冲头22的成型表面36上时任何积累在工件12和冲头22的成型表面36之间的压力。该通道34示意性地显示为终止于冲头22的成型表面36中的单个开口的单个管道。申请人考虑了其他的实施方案，其中通道34为多个终止于冲头表面上不同位置的小通风通道，这些实施方案允许在冲头22的成型表面36和工件12之间的气体在工件12与冲头22相合过程中退出。计算工件12在气体压力成型部分期间的材料变形是确定在何处设置多个通风通道的每一个的一种方法。在这些例子中，所有这些小通风通道可连接至冲头22/模瓦16中的对空气开放的单个通道。如果没有使用足够数量的通气通道，一旦通道开口被覆盖，气体不再能够漏出，这可使得工件不能够被适当成型。

一旦气压完成了成型工序，如图8所示，通过将上模具18与坯料压板30一起升起而将成型的工件或零件从冲头22的成型表面释放或提升。本发明的另一方面包括将上模具18的通道32和冲头22内的通道34在将上模具18和坯料压板30提升之前均对空气开发。开启各个的通道使得空气能够自由地进入型腔20和工件12的下面从而平衡工件12的两面的气压，由此在成型装置10的部件分离时将工件12的上面和下面之间的压力差最小化。如果在成型装置10的部件分离时工件12的相对面之间存在压力差，有可能导致工件12扭曲。例如，当装置10的部件分离时存在真空效应，虽然短且迅速消失，仍可能导致在所述部件分离时在上模具18和冲头22之间存在压力差，由此这种短暂的压力差导致成型的工件12扭曲。然而如果空气可以通过上模具18的开放的通道32和冲头22的开发的通道34自由进入，则成型工件12的两侧的压力将会相同，由此减少在打开成型装置10时零件扭曲的风险。一旦将坯料压板30提升至其初始或开始位置，如图9所示，上模具18的向上移动持续，而将已完成的工件12留在坯料压板30上，其随后将从成型装置10上移走。

在一些情况下，包括一些情况，即，工件12形成一种不容易从冲头22的成型表面36上松开的配置，也许有必要将坯料压板30留在降低的位置同时提升上模具18，这样该零件就留在了坯料压板30和冲头22上。使用合适的分配系统供应冷空气至工件12的上暴露表面一段时间(典型地在5到45秒之间)来冷却工件12并提高工件12的屈服强度，由此该工件可从冲头22上移开而不变形。相应地，一旦工件12已经达到合适的冷却程度或温度程度，提升坯料压板30以从冲头22上移去工件12。此外，本发明的另一个实施例考虑了使用位于冲头内的抽出销。驱动销在成型工序期间通常位于与成型表面36相平齐。一旦成型工序完成，通过驱动系统提升驱动销，由此这些销协助将成型的工件12提升离开冲头22。

因此，坯料压板30提升以使得能够容易地将工件12装载于成型装置10内并作用于剥离或将成型的工件12从成型装置10上特别是冲头22上移去，由此简化工件或零件12的分离。另外，成型装置10可容纳热的工件12，其中工件12是在放置于成型装置10内和工件自动卸载之前加热至成型温度的，其中一种机械装置将工件12从坯料压板30上移去。

对冲头22的成型表面36涂层或形成纹理有助于在成型工序的末期释放已成型的工件12。涂层的例子包括但不限于化学镀镍、铬和镍-硼氮化物。对成型表面涂层，包括使固体润滑剂，随着完成工件12的成型来促进工件12从冲头22的成型表面36释放。该固体润滑剂可包含复合粘合剂、表面活性剂、粘合物和硼氮化物固体颗粒。这种固体润滑剂能够承受工序中成型温度，所述成型温度的范围可为375℃至525℃。许多工艺例如喷玻璃丸工艺或化学蚀刻工艺适合用于在冲头22的成型表面形成纹理。

本发明利用成型装置10和使用该装置的方法相对于传统超塑成型实现了加快成型时间。当使用传统超塑模具加热方法时，例如与加热的模板相传导，更快的成型时间相对于传统超塑成型工艺可导致生产进行得更多，传统超塑成型工艺经过一系列后续生产运行后会导致模具平均温度降低，这样的一个例子参见图13，时间和温度将基于零件、加热系统、成型装置等变化。虽然根据本发明的成型装置10和工艺足以承受较大范围的温度，仍可使用以补充加热元件或单独加热部件来加热的自加热的模瓦或模板(例如坯料压板30等)。

在一个实施方案中，模板加热与补充加热通过与加热的压力机上、下模瓦或模板14、16传导实现主要加热上模具18和冲头22。然而，坯料压板30具有相当长的提升的操作时间并且不再与下模瓦或模板16的接触，因此坯料压板30的温度损失十分明显。图12显示了另一种实施方案，其中坯料压板30包括筒形电加热器52来改进温度控制。该加热器52可使用热电耦监测温度来进行区域控制并给控制器提供反馈以保持预定的坯料压板30温度。另外，为帮助保持并改进温度控制，成型装置10的外部可采用隔热板或隔热毡来隔热。隔热板的一个例子为非石棉不可燃Marinite I型或P型隔热板，其可以机械加工并切成适合的配置。隔热毡的例子是Unifrax公司的Insulfrax 1800型纤维毡。

如同所提及，成型装置10在较宽温度范围内提供稳定的板材可成型性。成型可在375℃至525℃之间完成。如上文所解释，在后续的生产进行中成型装置10的平均温度可大约变化100℃，例如成型装置10可开始于500℃并结束于400℃，且仍然满足可以接受的有关于剖面厚度、表面光洁度、尺寸公差等工件或零件质量要求。虽然这种成型温度公差和温度升降使得能够使用模板加热并通过不再需要自加热模具来降低成型装置的复杂程度和投资成本，在后续生产操作中遇到的温度变化也许需要在成型装置10温度变化时调整坯料压板30的压力。坯料压板30的压力变化是工件12材料变形应力与成型温度的函数。例如，为在成型装置10的温度降低时保持相同的成型效果，材料的变形应力的增加需要增加坯料压板30的压力。因此，申请人的发明考虑了监测成型装置的温度并改变坯料压板压力来补偿成型装置中的温度变化，特别是在成型装置冷却时。图14显示了温度和坯料压板压力或负载之间的关系的一个例子。该关系可通过实验性的成型试验建立或通过基于基准成型周期温度和当前成型周期温度计算后续成型周期的变形应力的变化百分比来估测。将百分比变化应用于最初的坯料压板压力或力量来为新的降低的成型温度建立新的坯料压板压力或力量。一旦建立起如图14所示的关系，坯料压板压力或力量调整可通过对压力机软件和/或监测成型装置温度的控制器编程自动应用于整个生产过程，并相应地调整坯料压板压力或负载。

用于本发明的气压周期不同于常规的在首个60秒至300秒期间使用小于0.5MPa的低压超塑成型周期，以避免在初始总体变形期间或进入模具型腔的工件或坯料的大约75％的变形期间成型期间工件破裂。本发明的一个例子考虑了工件的总体或坯料成型的大约75％完成于成型工序的拉伸阶段。因此，不需要常规的超塑成型周期的低压阶段。根据本发明的一个实施方案的成型装置10设计用于在375℃至525°的温度下在小于180秒的时间内成型工件12。如同所示，图15描绘了一个用于实施本发明的气压曲线例子，包括在压力周期开始的至少30秒内压力以线性、步进的或非线性增长至至少1MPa。随后在至少30秒内完成线形、步进地或非线性地增长至4MPa或成型装置10的最大压力。保持在该最大压力处一会儿(至少30秒)以修整工件配置成型的更小特征并完成成型周期。该气压在不晚于成型周期的180秒内从型腔内去除。该气压去除不应当超过10秒。而且，监测施加于型腔的气体压力并在必要时增加工件上模具表面上的坯料压板的压力以保持压力密封。

成型装置10和该工序在增大铝和镁合金板材的成型幅度时十分稳定可靠。而且，该工序可承受可能发生在生产运行中的温度的较大变化，并不需要改变气压曲线来防止板材断裂。然而也许有必要在成型装置10温度变化时调节最大压力驻留时间以确保完成工件12的成型。驻留时间变化是变形应力相应于温度变化的函数。例如，如图15所示，当成型装置10的温度随着生产工序的不断运行而降低时，材料或工件12的变形应力增加，由此需要更长的最大压力驻留时间来完成工件12的详细细节。这种驻留时间的延长可通过实验性成型试验或通过有限元分析确定。一旦建立起关于驻留时间和成型装置10温度之间的关系，驻留时间调节可通过对压力机软件和/或监测成型装置10温度的控制器编程自动应用于整个生产过程，并相应地调整最大压力驻留时间。

冲头22作为坯料压板30的导向件来确保在提升和降低坯料压板30期间坯料压板30保持相对于上模具18和冲头22正确地定位。如图10所示在冲头22和坯料压板30之间的小缝隙54使得两个部件可以互相移动。如果该缝隙54过大则冲头22不能适当地引导坯料压板30，如果该缝隙54过小则坯料压板30会约束或挤压冲头22。本发明考虑了部件的热膨胀，特别是在冲头22和坯料压板30之间的缝隙54的大小以确保坯料压板30和冲头22的100℃温差不会使得两个部件之间接触。例如，如果冲头22为室温下长度为1150mm的钢冲头，由于1.37E-5 1/C的热膨胀系数在500℃下该冲头22的长度是1156.3mm。如果围绕该冲头的钢坯料压板30是400℃，则在该两部件之间的缝隙必须大于总长度1.6mm或每侧多0.8mm以防止由于热度差别而接触。该结果的计算如下所给出，其中L_punch为冲头长度。X_CTE ^Steel为钢在400℃至500℃范围内的热膨胀系数，且T是冲头22和坯料压板或束缚装置(binder)30的各自温度。

$L_{\mathrm{punch}}(1+X_{\mathrm{CTE}}^{\mathrm{Steel}}{T}_{\mathrm{punch}})=L_{\mathrm{blankholder}}(1+X_{\mathrm{CTE}}^{\mathrm{Steel}}{T}_{\mathrm{blankholder}}),$ 其中

L_blankholder＝L_punch+Gap

$L_{\mathrm{punch}}(1+X_{\mathrm{CTE}}^{\mathrm{Steel}}{T}_{\mathrm{punch}})=(L_{\mathrm{punch}}+\mathrm{Gap})(1+X_{\mathrm{CTE}}^{\mathrm{Steel}}{T}_{\mathrm{blankholder}})$

$\mathrm{Gap}=L_{\mathrm{punch}}[\frac{(1+X_{\mathrm{CTE}}^{\mathrm{Steel}}{T}_{\mathrm{punch}})}{(1+X_{\mathrm{CTE}}^{\mathrm{Steel}}{T}_{\mathrm{blankholder}})}-1]$

$\mathrm{Gap}=1150\mathrm{mm}[\frac{(1+1.37E-5C^{-1}\×500C)}{(1+1.37E-5C^{-1}\×400C)}-1]=1.6\mathrm{mm}$

上述内容总体上表述了一种类型的拉伸模具装置，其中坯料压板30与上模具18配合。该坯料压板30设有有关于最终零件的修边线的束缚区域以确保任何在拉伸阶段产生的磨损痕迹不会在成型工序完成后出现在A级表面上。这种方法需要在零件的修边线之外生成额外的附加物。

这种新的模具设计得以极大地加快了成型时间，改进了材料利用率、统一了厚薄以及使用低成本铝板材的能力。该系统较常规超塑成型的优点在于材料初步成型步骤将材料拉伸进入模具由此可生产更厚的零件。另外，由于大部分初步成型通过闭合该装置来完成，该工艺相对于常规超塑成型更快速。还有，该装置只需要在工件的一个面上封闭。最后，由于超塑气体成型阶段主要完成零件的最终细节且作用于更厚的材料上，该工艺允许使用常规产品合金而不是特殊处理的材料。该方法和装置适于成型具有A级光洁度表面的工件，因为A级光洁度表面与上模具的非成型表面相对并且不与其相接触。

本发明的描述本质上仅为示意性的，因此各种不背离本发明的要点的变化应视为包括在了本发明的范围中。这些变化不应视为对本发明的主旨和范围的背离。

Claims (18)

1.一种成型工件的方法，包括这些步骤：

设有成型装置，所述成型装置具有上模具部件、冲头和坯料压板，所述上模具部件具有型腔，该型腔具有非成型表面，所述冲头具有成型表面，且所述坯料压板被操作以在第一开启位置和第二闭合位置之间移动；

当所述坯料压板处于所述第一开启位置时将工件放置在所述上模具部件和所述坯料压板之间；

移动所述上模具部件和所述坯料压板中的一个将所述坯料压板置于第二闭合位置，由此将工件夹在所述上模具部件和所述坯料压板之间；

朝向所述冲头移动夹在所述上模具部件和所述坯料压板之间的所述工件以使所述冲头与所述工件接合并将夹在所述上模具部件和所述坯料压板之间的所述工件的一部分拉伸进入所述上模具部件的所述型腔；

向所述型腔供应气压，其中所述气压作用于所述工件的一个表面以将所述工件压向所述冲头的所述成型表面，同时保持所述工件与所述型腔的非成型表面相分隔，直至完成所述工件的成型；

撤回冲头；以及

将所述上模具部件和坯料压板移至第一开启位置并将已成型的工件移走。

2.根据权利要求1所述的成型工件的方法，其特征在于包括步骤：设有至少一个通道延伸至所述冲头的所述成型表面并结束于此；以及

当所述工件被压向所述冲头的所述成型表面时，在所述工件的下表面和所述冲头的所述成型表面之间泄去任何压力。

3.根据权利要求1所述的成型工件的方法，其特征在于包括步骤：使用所述坯料压板将所述工件从所述冲头上移去；以及

将所述上模具部件从所述坯料压板上分离以将所述上模具部件和坯料压板置于所述第一开启位置。

4.根据权利要求1所述的成型工件的方法，其特征在于包括步骤：使用所述坯料压板控制拉伸进入所述型腔的工件材料量；以及

监测所述成型装置的温度；以及

由所述坯料压板依据所述成型装置的温度并按照所述成型装置的温度的函数调节施加在所述工件上的所述气压。

5.根据权利要求1所述的成型工件的方法，其特征在于包括步骤：监测所述成型装置的温度；以及

基于所述成型装置的温度并按照所述成型装置的温度的函数改变施加于所述型腔的气体压力。

6.根据权利要求1所述的成型工件的方法，其特征在于包括步骤：在所述冲头的所述成型表面上应用润滑剂来方便工件的移除。

7.根据权利要求1所述的成型工件的方法，其特征在于包括步骤：使用所述冲头来引导所述坯料压板并基于所述冲头的热膨胀特性来配置所述冲头和坯料压板以减少在操作所述成型装置期间所述冲头和坯料压板的抵触。

8.根据权利要求1所述的成型工件的方法，其特征在于包括步骤：在升起所述坯料压板以将已完成的所述工件提升离开所述冲头之前首先升起所述上模具部件以冷却所述工件。

9.一种成型工件的方法，包括以下步骤：

设有成型装置，该成型装置被操作以用于在第一开启位置和第二闭合位置之间移动；

所述成型装置设有具有型腔的第一模具部件和冲头，所述型腔具有非成型表面，所述冲头具有成型表面；

提供坯料压板，该坯料压板被操作以在第一工件装载位置和第二成型位置之间移动；

设有缓冲系统支撑所述坯料压板并被操作以施加朝向所述坯料压板和所述第一模具部件的力；

加热所述第一模具部件和所述冲头至预定温度；

当所述坯料压板处于所述第一工件装载位置时将被加热的工件放置在所述坯料压板上；

移动所述第一模具部件和所述坯料压板中的一个将所述坯料压板置于第二成型位置，由此将所述工件夹在所述第一模具部件和所述坯料压板之间；

移动所述第一模具部件和所述冲头中的一个将所述工件的一面压向所述冲头的所述成型表面以将所述工件的一部分拉伸进入所述第一模具部件的所述型腔同时在所述工件和所述非成型表面之间保持间隔来开始成型工序；

通过保持所述冲头和所述工件之间的接触以及保持所述工件和所述非成型表面之间的间隔来持续所述成型工序并向所述工件施加气体压力来将所述工件压向所述冲头的所述成型表面直至所述工件的成型完成；以及

将所述成型装置移至所述第一开启位置以移出所述已成型工件。

10.根据权利要求9所述的成型工件的方法，其特征在于包括步骤：设有使用压力机滑块的成型工序；

使用所述压力机滑块在所述第一模具部件和所述工件之间保持压力封闭并在需要时增加压力机滑块力量来保持所述压力密封。

11.根据权利要求9所述的成型工件的方法，其特征在于包括步骤：监测所述成型装置的温度；以及

基于所述成型装置的温度并按照所述成型装置的温度的函数改变施加于所述型腔的气体压力。

12.根据权利要求9所述的成型工件的方法，其特征在于包括步骤：设有至少一个通道延伸至所述冲头的所述成型表面并结束于此；以及

当所述工件被压向所述冲头的所述成型表面时在所述工件的下表面和所述冲头的所述成型表面之间泄去任何压力。

13.根据权利要求9所述的成型工件的方法，其特征在于：所述将所述成型装置移至所述第一开启位置以移出所述已成型工件的步骤包括步骤：相对于所述冲头移动所述坯料压板以将所述工件移出所述冲头；以及

在将所述工件移出所述冲头后，将所述第一模具部件从所述坯料压板分离，由此已成型的所述工件留在所述坯料压板上。

14.根据权利要求9所述的成型工件的方法，其特征在于所述将所述坯料压板和所述模具部件中的一个移至所述第二成型位置的步骤包括步骤：使所述第一模具部件沿着朝向坯料压板的方向移动；以及

持续所述第一模具部件的移动直至所述第一模具部件与位于所述坯料压板上的所述工件相接合，由此所述第一模具部件的持续移动与由缓冲系统施加的压力反作用，以使得由所述缓冲系统施加的所述压力控制所述工件由所述冲头拉伸进入型腔的变形。

15.根据权利要求14所述的成型工件的方法，其特征在于由所述缓冲系统施加的所述压力根据所述成型装置温度变化。

16.一种成型工件的装置，包括：

上模瓦和下模瓦，所述上模瓦和所述下模瓦被操作以在所述第一开启位置和第二闭合位置之间移动；

具有型腔的模具连接至所述上模瓦和所述下模瓦中的一个模瓦，所述型腔具有非成型表面；

连接至所述上模瓦和所述下模瓦中的另一个模瓦并相对于该另一个模瓦定位的冲头，所述冲头具有成型表面，所述成型表面配置用于将所述工件成型为最终工件形状，其中当所述上模瓦和所述下模瓦处于所述第二闭合位置时，所述冲头延伸进入型腔并保持与所述模具型腔的所述非成型表面相间隔；以及

由缓冲系统支撑的坯料压板；以及

供应气体至所述型腔的气体压力源，

其中，所述型腔中的气体压力在所述冲头的所述成型表面上成型工件直至所述最终工件形状。

17.根据权利要求16所述的成型工件的装置，其特征在于包括至少一个延伸至所述冲头的所述成型表面并结束于此的通道。

18.根据权利要求16所述的成型工件的装置，其特征在于所述装置只在所述工件的一个表面和所述模具之间提供气体压力密封，其中在所述型腔中的气体压力在所述冲头的所述成型表面上成型所述工件的同时，保持将所述工件与所述非成型表面分开。

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