CN106660097B - 用于制造热成形构件的模具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于制造热成形构件(17)、尤其是板材成型件的模具(10)，其具有下模具部件(12u)和上模具部件(12o)，所述下模具部件和上模具部件彼此可相对移动并且构造为具有用于使构件(17)成形的对应的作用面，其中，至少其中一个模具部件(12u、12o)的作用面构造成至少可局部地冷却并且在该模具部件(12u、12o)中设有冷却管路(14)，其特征在于，在两个模具部件(12u、12o)的至少一个模具部件中设置至少一个空隙部(15)，该空隙部在模具(10)的合模状态下与构件(17)形成一个空气腔室，该空气腔室在构件(17)与该模具部件(12o)之间作为热绝缘体起作用。

Description

用于制造热成形构件的模具

技术领域

本发明涉及一种用于制造热成形构件的模具。

背景技术

在当今的汽车制造业中，通过使用特殊装备逐步提高车辆乘客的舒适度。这些特殊装备包括许多机电构件，如传感器、马达、致动器，并且用于为驾驶者简化驾驶任务。然而，随着舒适度提高的同时车辆重量也随之增加。为了解决这个问题，在现有技术中尝试重量减轻地构造车身的结构构件。

车身的结构构件不仅决定性地参与车辆的稳定性，而且也在碰撞情况下的安全性方面起决定性的作用。为了解决减小结构构件的构件重量和同时保持或实现高机械特征值之间的目标冲突，在过去已证明有利的是通过热成形制造结构构件。在文献中，热成形工艺也被称作模内淬火或模压淬火。

为了制造模内淬火的构件、尤其是为了制造车身构件，已知两种原理上不同的方法。在直接热成形法中，首先板坯在炉中被加热到高于钢的奥氏体化温度的温度，随后在模具中同时成形并冷却，也就是模内淬火。在间接热成形法中，首先由板坯通过冷成形制成完成成形和裁切的钢构件。然后，该构件在加热设备中被加热到高于钢的奥氏体化温度的温度并且随后在模具中通过快速的冷却模内淬火。在这两种热成形法中，板坯或已经完成成形和裁切的钢构件在被加热到奥氏体化温度之后接着在模具中热机械成形，其中热机械成形在高于奥氏体化最终温度Ac3(约830℃)的温度、优选在900℃至1100℃之间的温度中进行。成形工件借助位于合模的模具体中的冷却件进行冷却。由此可生产具有高机械特性、尤其是具有高强度的构件。

专利文献DE 19723655 B4示出了一种用于制造钢板产品的方法，该方法通过加热测量过的钢板、在模具对中热成形钢板、通过从奥氏体化温度快速冷却来硬化所形成的产品，同时产品继续保持在模具对中并且随后对产品进行加工而进行制造。

发明内容

基于该现有技术，本发明的任务在于给出一种用于制造构件、尤其是由板材制成的车辆构件的模具，在该模具中尤其可以实现良好的机械特征值并且同时减少构件重量。

为了解决该任务，本发明提出一种用于制造热成形构件、尤其是板材成形件的模具，其具有下模具部件和上模具部件，所述下模具部件和上模具部件可相对于彼此移动并且构造为具有用于使构件成形的对应作用面，其中，至少其中一个模具部件的作用面构造成至少可局部地冷却并且在该模具部件中设有冷却管路。在两个模具部件的至少一个模具部件中可以设置至少一个空隙部，该空隙部在模具的合模状态下与构件构成空气腔室，该空气腔室在构件与该模具部件之间作为热绝缘体起作用。本发明的主题基于如下效果：将在炉中加热到高于Ac3的温度的工件引入到所述模具部件之间并且以直接的方法热成形，其中该工件同时几何成形和热冷却。在该空隙部邻接的工件区域中，在腔室中包括的介质用作绝缘体，从而由此工件在腔室区域中比在构件的其余区域中更缓慢地冷却。由此，在该工件区域中比在构件的其余部分中调节出具有更小的机械强度特征值的组织结构。尤其是气体、例如惰性气体或环境空气适合作为介质。

空隙部可以体积可变地构造。由此，腔室中的空气量按照需求提高或减少并且因此绝缘程度相对于冷却的模具部件变化。在此，实现的绝缘程度越高，腔室中的空气量越高。

在构造有空隙部的模具部件中可以设置嵌入件，该嵌入件构成空气腔室的模具侧的后壁。换句话说，该嵌入件具有朝向构件的表面区段，该表面区段构成空隙部的壁的一部分。

此外，该嵌入件可移动地、尤其是可线性移动地设置在模具部件中。由此，按照希望的绝缘程度该嵌入件可以转移到相应的位置中并且由此定义空气腔室的体积。

此外，在该嵌入件中可以设置通道以用于对嵌入件进行调温。优选地，嵌入件利用调温介质、尤其是气体或液体(例如油或水)被调节到预先确定的温度。在此，该介质在加热装置和/或冷却装置中被调温并且被引导通过嵌入件的通道。这一点提供了下述优点：嵌入件可以按照需求被加热或冷却。由此，腔室中的体积同样被调温，由此在板材部件的特定区域中可以调节出希望的机械特性。

嵌入件在模具的合模状态下可以处于回撤位置中用以产生空隙部。然后在该位置中构造利用介质/空气填充的腔室。在模具的开模状态下，嵌入件可以处于推进位置中，在该推进位置中空隙部的体积相对于处于嵌入件的回撤位置中的空隙部体积至少减小。由此，可选择地按照成形过程或按照预先确定的成形过程的数量将空气从腔室中去除，并且由此防止腔室中的空气被过度加热。因此，该空隙部或腔室定期用介质/空气冲洗。因此，热成形过程(并且尤其是在该工件区域中的组织结构)不会受到不利影响。

在一种可替代的实施形式中，该空隙部通过控制或调节可以被主动清洗。

板材成型件可以由铁族金属、尤其是钢和/或由非铁族金属、尤其是由铝和/或镁构成。

冷却管路可以大致平行于构件的表面引导冷却剂。引导到冷却管路中的冷却剂(可以是气态的或液体的)不直接与构件接触。冷却管路中冷却剂的热能通过模具部件的材料作用到构件或工件上，这在成形过程中与模具部件接触。因此，构件或工件的个别区域可以不同速度地或不同程度地被冷却，并且由此在构件中实现不同的机械特性。

此外，可以通过一个共同的输送系统给冷却管路提供冷却剂。这一点提供了下述优点：保证在所有冷却管路中利用相同温度的冷却剂进行均匀的调温或供应。

在该模具的另一种可替代的实施形式中，上模具部件的作用面和/或下模具部件的作用面可以构造成至少可局部地冷却。由于该板材构件具有较小的厚度(在0.5mm至5mm的范围中)，一侧的冷却是足够的。然而，为了实现尤其快速和强烈的冷却，具有优点的可以是，实现两侧的冷却。

附图说明

下面借助对附图的说明详细解释本发明。对附图的说明以及附图包含技术人员必要时也可在其它组合中使用的特征，以便使所述特征适应相应的使用情况。

在示意性图示中：

图1示出穿过模具的剖面图。

具体实施方式

图1示出模具10，该模具可在压力机中使用以用于由模具将尤其是板材坯件热成形为板材构件17。模具10具有下模具半部12u，该下模具半部放置在基板11上。下模具半部12u与上模具半部12o共同作用。上模具半部12o和下模具半部12u的彼此朝向的作用面对应地构造，使得它们用作冲压模具的凹模和凸模。在图1示出的示例中，上模具半部12o构造为凸模并且下模具半部12u构造为凹模。在不离开本发明范围的情况下，在未示出的可替代的实施形式中，上模具半部和下模具半部可关于其布置结构互换，使得上模具用作凹模且下模具用作凸模。上模具半部12o和下模具半部12u可相对于彼此运动。图1示出的模具半部12o、12u可移动离开彼此并且再次移动到一起。在各模具半部移动到一起时，板材件或板材坯件进入到所述模具半部之间，并且被作用面包围且成形。图1示出的状态在成形过程中相应于模具半部12u、12o的最终位置，构件17在该最终位置中完成成形。

在上模具半部12o中示出嵌入件16，该嵌入件可沿着双箭头B相对于模具半部12o移动。因此，嵌入件16可沿朝向构件17和远离构件17的方向线性移动。在图1中，嵌入件16大致垂直于构件表面进行线性运动。然而，对此替代地也可以倾斜于构件表面进行运动。在图1示出的模具10的合模状态下，嵌入件16构成空隙部15。空隙部15用作利用空气填充的腔室。该腔室由嵌入件16的朝向构件17的表面、穿过上模具半部12o的且将嵌入件16引入其中的通孔的内表面以及构件17的一表面区段限定边界。腔室中的空气将由炉子加热的板材件17相对于上模具半部12o以及处于其中的嵌入件16隔绝。因此，从构件17到模具的热过渡在该位置比在构件17直接与模具10接触的其余构件区域中更缓慢。构件17在空气腔室区域中更缓慢地冷却，从而在该区域中调节出具有较低机械特征值、尤其是具有较低强度值的组织结构。因此，空气间隙15准确地覆盖该区域，该区域在后来的构件或车辆中具有低强度以及因此高延展性的优点。因此，可以这样调节出构件的特性，使得在车辆碰撞的情况下可延展区域出现针对性的变形。

空气腔室的尺寸可以通过嵌入件16的移动来改变。根据所选择的嵌入件16的位置、也就是根据空气腔室的尺寸相应地可以在构件区域中调节出其他希望的强度值。在此，空气腔室可以尤其以较小的体积也可构造为间隙。

作为空气介质的替代形式，也可以使用其他气体来填充腔室。

按照本发明的一种实施方式，可选地在嵌入件16中设置用于对嵌入件进行调温的通道18。

为此，嵌入件16用已调温的介质冲洗并且调节到预先确定的温度。在此，介质在加热装置和/或冷却装置中被预调温并且被引导穿过嵌入件16的通道18。因此，嵌入件16以及因此腔室中的空气的温度可通过介质的温度控制或调节。尤其是气体、例如惰性气体或液体、例如油或水适合作为介质。然而通道18仅可选地设置。在本发明的其他实施形式中，嵌入件16也可以构造为没有引导介质的通道18。

在下模具半部12u中设有模具嵌入件13，在该模具嵌入件中集成具有多个冷却管路14的冷却系统。使用这种冷却嵌入件13的优点一方面在于，可利用下模具12u冲压出不同的构件轮廓，其方式为可按照希望的构件形状更换模具嵌入件13。冷却管路14可以流体地与分配器系统或连接系统连接。因此，冷却剂通过连接系统引入并且分配到各冷却管路14中。

图1示出的冷却管路14大致平行于构件17表面延伸并且因此也大致平行于模具半部12u、12o的作用面延伸。因此，冷却管路14在下模具半部12u的模具嵌入件13中以一定间距依循构件轮廓。

气态冷却介质、液体冷却介质或由它们构成的组合物适合作为冷却管路14的冷却剂。

在图1中仅示出一个唯一的、设置在上模具半部12o中的嵌入件16。在本发明的一种其他的未示出的实施方式中，嵌入件可以设置在下模具半部12u中。作为替代形式，一个或多个嵌入件13不仅可以在上模具半部12o并且也可以在下模具半部12u中定位。此外，仅下模具半部12u设有冷却管路14。在本发明的其它实施方式中，对此替代地，冷却系统的布置结构、也就是连接系统和冷却管路14也可设置在上模具半部12o中。在另一种可替代的实施方式中，不仅可在上模具半部12o也可在下模具半部12u中设置冷却管路14。此外，模具嵌入件13可替代地设置在上模具半部12o中或在两个模具半部中。

附图标记列表

10 模具

11 模具基板

12u 下模具部件

12o 上模具部件

13 模具嵌入件

14 冷却管路

15 空隙部

16 嵌入件

17 构件

18 通道

Claims (13)

1.用于制造热成形构件(17)的模具(10)，其具有下模具部件(12u)和上模具部件(12o)，所述下模具部件和上模具部件能够相对于彼此移动并且构造为具有用于使热成形构件(17)成形的对应的作用面，其中，至少其中一个模具部件(12u、12o)的作用面构造成至少能够局部地冷却并且在该模具部件(12u、12o)中设有冷却管路(14)，其特征在于，在两个模具部件(12u、12o)的至少一个模具部件中设置至少一个空隙部(15)，该空隙部在模具(10)的合模状态下与热成形构件(17)形成空气腔室，该空气腔室在热成形构件(17)与该模具部件(12o)之间作为热绝缘起作用，并且所述空隙部(15)构造为体积可变的。

2.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，在构造有空隙部(15)的模具部件(12u、12o)中设置嵌入件(16)，该嵌入件构成所述空气腔室的模具侧的后壁。

3.根据权利要求2所述的模具，其特征在于，所述嵌入件(16)可移动地设置在模具部件中。

4.根据权利要求3所述的模具，其特征在于，所述嵌入件(16)可线性移动地设置在模具部件中。

5.根据权利要求3所述的模具，其特征在于，所述嵌入件(16)在模具(10)的合模状态下处于回撤位置中以用于产生空隙部(15)。

6.根据权利要求5所述的模具，其特征在于，在模具(10)的开模状态下所述嵌入件处于推进位置中，空隙部(15)在该推进位置中的体积相对于空隙部(15)在嵌入件(16)的回撤位置中的体积减小。

7.根据权利要求2至6之一所述的模具，其特征在于，在所述嵌入件(16)中设置通道(18)。

8.根据权利要求1至6之一所述的模具，其特征在于，所述热成形构件(17)是板材成型件。

9.根据权利要求8所述的模具，其特征在于，板材成形件由铁金属和/或由非铁金属构成。

10.根据权利要求9所述的模具，其特征在于，板材成形件由钢构成。

11.根据权利要求9所述的模具，其特征在于，板材成形件由铝和/或镁构成。

12.根据权利要求2至6之一所述的模具，其特征在于，所述嵌入件(16)由金属、非金属或由金属和非金属的组合物构成。

13.根据权利要求12所述的模具，其特征在于，所述非金属是混凝土或木材。