CN109475919A - 用于制造金属加工工具的方法和由此制造的金属加工工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造用于金属加工工具(6)的第一分模(4)的方法，其中，第一分模(4)被设计为压模，其中，为了制造第一分模(4)提供由塑料制成的基体(2)，其中，将基体(2)的表面(8)分成多个区域(10，12)，其中，在基体(2)的表面(8)的至少一个区域(10，12)处布置至少一个浇注模具(18)，其中，至少一个浇注模具(18)和表面的至少一个区域(10，12)包围出至少一个空腔(24，26)，其形成用于待施加到至少一个区域(10，12)上的由塑料制成的层(14，16)的阴模，其中，向至少一个空腔(24，26)中填充塑料并使塑料硬化，其中，将塑料在至少一个区域(10，12)处与基体(2)的表面(8)连接并施加在其上以提供层(14，16)。还公开了一种通过所述方法制造的金属加工工具。

Description

用于制造金属加工工具的方法和由此制造的金属加工工具

技术领域

本发明涉及一种用于制造金属加工工具的方法以及一种金属加工工具。

背景技术

为了使由金属板形成的构件成型/变型，应用成型工具，该成型工具具有两个彼此互补地设计的分模。为此，将由金属板形成的构件布置在这两个分模之间。随后将两个分模相互压紧，其中，构件在两个分模之间被挤压和变型。

文献DE 101 55 234 A1描述了一种成型工具，该成型工具例如被用于深拉金属部件。在此，成型工具包括由塑料制成的部分区域，在塑料中嵌入有具有滑动特性的材料。

文献DE 102 31 001 A1描述了一种至少部分地由塑料制成的工具，该工具包含一部分被嵌入塑料中的纳米级微粒。该工具被设置用于深拉作为汽车车身构件的金属板。

此外由文献DE 69 001 890 T2已知了一种用于形成板坯件的方法，该板坯件用于制造用于阴极射线管的掩膜。

此外参考以下出版物：Frank,C.的“作为用于深拉薄板的工具材料的塑料”，1999；Deiler,G.和Lobemeier,J.的“由塑料制成的深拉工具——理想地用于中批量”(BlechInForm杂志，1/2003，第42–44页)；Deiler,G.和Schweiker,T.的“塑料降低小批量车身结构中的成本”(Blech InForm杂志，4/2005，第36–40页)；和Deiler,G.的“对用于深拉薄板的聚合物工具材料的合格型材的调查”(来自IFUM的报告，卷:05/2005)。

发明内容

在上述背景下提出一种具有独立权利要求的特征的方法和金属加工工具。所述方法和工具的设计方案由从属权利要求和说明书得出。

根据本发明的方法被设置用于制造金属加工工具，通常用于制造至少金属加工工具的第一分模。为了制造第一分模提供由塑料制成的初始基体，其中，基体的表面至少在部分区段上是平滑的或者说平坦的并且被分成多个区域。在基体的表面的多个区域中的至少一个区域处和/或上布置有至少一个浇注模具/注模，其中，至少一个浇注模具和表面的至少一个区域包围出至少一个空腔，该至少一个空腔形成用于待敷设到至少一个区域上的由塑料制成的层的阴模。向至少一个空腔中填充塑料并且使塑料硬化，其中，塑料在至少一个区域处与基体的表面相连接并且施加在其上从而提供所述层。所制成的第一分模被设计为和/或称为用于金属加工工具的压模/压紧装置/压板。

在基体的初始表面的至少一个区域处和/或上施加具有至少一个材料特性的至少另一种塑料。基体由具有至少一个材料特性的至少一种塑料制成。在此可能的是，为基体和至少一个层应用具有不同材料特性的不同种类的塑料。

在设计方案中，在基体的表面的至少两个不同的区域或者说部段上施加塑料、通常是两种或者说两类塑料，所述塑料通过至少一个材料特性彼此相区别。因此可以设想，在表面的第一区域上施加第一种塑料，在表面的第二区域上施加第二种塑料，在表面的至少一个另外的第三区域上施加第三种塑料。在此，至少两个这种类型或者说种类的塑料通过至少一个材料特性彼此相区别。如果所述的区域中的至少一个具有缺口，那么塑料可以布置在该缺口中并且因此同样在该区域处布置。

作为用于至少一个由塑料制成的层的待使用的塑料的至少一个材料特性，考虑和因此选择和/或调节塑料的种类和因此塑料的化学成分、塑料的弹性硬度/弹簧刚度和/或弹性或者说弹性模量、塑料的摩擦系数值以及层的厚度。在由塑料制成的基体的表面的不同区域上固定的由塑料制成的层至少通过塑料的种类或者说成分和因此通常通过其摩擦系数值和/或其弹性硬度以及在设计方案中通过相应层的厚度相区别。

在设计方案中，在将浇注模具布置在至少一个区域处和/或上之前对至少一个区域进行加工。这例如在以下情况时发生：基体的塑料例如通过至少一个材料特性与待施加在其上的塑料相区别。在此设计为，使至少一个区域例如粗糙化。另选地或补充地，在施加由塑料制成的层之前，在至少一个、可能之前被粗糙化的区域上首先涂覆黏附剂。在此可能的是，对至少一个区域首先进行切削加工并因此使其粗糙化。

和至少一个区域是否被粗糙化无关地，可以在所述至少一个区域上施加例如被设计为粘合剂或溶剂的黏附剂，由此可以将不同种类的塑料相互连接。

此外，同样借助于例如接近最终轮廓的浇注模具浇注用于第一分模的基体。

此外，提供作为第一分模的配对模具或者说配对件的第二分模，该第二分模通常由金属制成、特别是由钢制成并且具有基准几何结构/不变形的几何结构(Nullgeometrie)，以便确保高的尺寸精确性。所述第二分模可以在设计方案中同样借助于浇注模具浇注。另选地也可以设想，第二分模同样由塑料制成或由金属和塑料形成。在此可以至少将第二分模的基体和在第一分模的情况下一样地由塑料浇注而成。在第二分模的基体的表面上则可以，和在第一分模的情况下一样地，同样通过浇注方法借助于浇注模具施加由具有至少一个材料特性的塑料制成的至少一个层。然而也可能的是，为了制造第二分模，在由金属制成的基体上施加至少一个塑料层。

在所述方法中在一个可能的设计方案中设计为，将塑料施加在基体的表面的至少一个平坦的区域上。

在所述方法的另一个另选的或补充的设计方案中，在基体表面的至少一个区域处首先将基体的塑料去除并形成缺口或者说凹槽，其中，在基体表面的至少一个区域处布置至少一个浇注模具，其中，至少一个浇注模具和缺口在表面的至少一个区域处包围至少一个空腔，其中，向至少一个空腔中填充塑料并且使塑料硬化，其中，塑料在至少一个区域处与基体的表面相连接并且在提供所述层的情况下被引入缺口中。

因此可能的是，将塑料布置在初始表面的例如平滑的、平坦的和/或平面的区域上，其中，在其上施加的塑料层在初始表面上形成凸起部。如果将塑料布置在表面的缺口中，那么由塑料制成的层被引入缺口中，其中，形成平滑的、局部地由不同塑料组成的表面。

根据本发明的金属加工工具包括第一分模和第二分模，其中，至少所述第一分模通过根据本发明的方法的一个实施形式制造。

该金属加工工具通常被设计用于加工由金属制成的工件。

为此，待加工的工件能被布置在由塑料制成的第一分模与第二分模之间，在所述第一分模上敷设有至少一个由具有至少一个材料特性的塑料制成的层，其中，两个分模能被朝向彼此压紧，由此工件能通过两个分模加工和/或紧固。在设计方案中通过第二分模影响和/或确定待加工的工件的形状。

如前面已经说明地，金属加工工具的第一分模被设计为压模。

为了制造第一分模和因此制造用于金属加工工具的压模，提供由塑料制成的基体，其中，基体表面上的至少一个区域通过表面加工措施来处理，其中，在至少一个被加工和/或处理的区域上施加由塑料制成的、具有至少一个材料特性的层。

金属加工工具被设计用于加工例如由金属板形成的构件或工件，因此金属加工工具也可以被称为和/或设计为金属板加工工具。在设计方案中，金属加工工具被设计为成型工具和/或分离工具/冲裁工具。

通常，塑料通过黏附剂粘接在基体的至少一个区域或部段上。

在基体表面的区域处和/或上布置至少一个浇注模具，其中，至少一个浇注模具和表面的至少一个被加工的区域包围至少一个空腔，所述至少一个空腔形成用于待敷设到被加工的部段上的塑料的阴模。向至少一个空腔中填充液态的塑料并且使塑料硬化，其中，塑料在至少一个被加工的区域处/上与基体的表面相连接并且在提供层的情况下布置在其上和/或与其一起固定或在其处固定。

通常，在加工时首先对至少一个区域进行切削加工并因此使其粗糙化。在设计方案中，对至少一个区域进行铣削和因此切削加工。

除了第一分模或压模之外还提供第二分模作为金属加工工具的其它部件，该第二分模被设计为第一分模的配对件。因此，该第二分模在表面处具有至少一个缺口，该至少一个缺口对应于在第一分模的表面上的至少一个层。通常，两个分模的表面被设计成彼此互补。

因此可能的是，至少第一分模、必要时两个分模由塑料制造而不是由金属材料、例如铸造材料制造。金属加工工具因此和由金属制成的工具相比质量较轻并且因此也可以在较高的冲程数下运行，由此在加工工件期间减少或消除金属加工工具中的由质量引起的动力学效应的负面影响。

用于第一分模的基体通常可由均质的塑料制造。用于第二分模的基体优选地能由均质的金属、特别是钢制造，或另选地能由均质的塑料制造。通过将塑料至少用于第一分模，基于较高的加工速度得出缩短的切削加工时间。此外，为了制造金属加工工具，需要较少的手动工作、例如附加的加工和/或铣削/槽加工。金属加工工具可以简单地被精加工并在需要时利用切削再加工。在第一分模的表面上通过不同的塑料有针对性地局部地产生作用面的区别。此外可以简单地改变金属加工工具。此外可以在金属加工工具上固定其它例如被设计为标准件的、用于金属加工工具的部件。此外，由塑料制成的分模具有良好的减振特性。第二分模在设计方案中至少部分地例如由金属和塑料形成或完全地由金属形成。如果第二分模由金属形成，那么其可以具有基准几何结构，由此可以确保例如由金属板形成的工件的尺寸精确性/尺寸稳定性。

金属加工工具、例如成型工具和/或分离工具可以通过所提出的方法的实施形式来制造并且被设计用于对工件或者说构件进行加工、例如成型。

金属加工工具包括作为压模的第一分模，该第一分模具有由塑料制成的基体，该基体的表面被分成多个区域，其中，在至少一个区域上施加并因此固定有具有至少一个材料特性的由塑料制成的层。金属加工工具的第二分模被设计为第一分模的配对件。

金属加工工具在设计方案中被设计用于使由金属制成的工件或者说构件成型，其中，待成型的工件或者说构件通常被设计为或可以被称为金属板。

在金属加工工具运行时，可以将待成型的工件布置在第二分模与由塑料制成的第一分模或者说压模之间，在所述第一分模或者说压模上敷设有至少一个由具有至少一个材料特性的塑料制成的层。这两个分模能被朝向彼此挤压和/或压紧，由此工件可以——也就是说通过两个分模或在两个分模之间——成型和/或紧固。

和常见的金属加工工具——其两个分模通常完全由金属形成——相比，通过设置至少一个由具有至少一个材料特性的塑料制成的层，施加了至少一个由塑料制成的层的第一分模表面的区域与由金属制成的构件之间的摩擦系数值或者说摩擦系数得到提高，而两个由金属制成的部件之间的摩擦系数值通常较低。因此在使用金属加工工具时，使法向力或压紧力——该法向力或压紧力可以在构件成型时施加在两个分模之间——在保持力或约束力保持不变的情况下减小。通过减小压紧力，构件不会由于至少一个由塑料制成的层而变形或塑化。此外，随着金属加工工具出现的拉力——该拉力在金属加工方法如切割、变形和/或压印时出现——被减小，由此也避免了构件翘曲或成型构件的表面误差。此外对于加工，可以增大工艺窗口，这是因为对于压紧需要的力较小并且因此对于加工也可以使用具有小的力的压力机。

通过有针对性地将至少一个区域固定在第一分模或压模的表面上，通过选择塑料的至少一个材料特性和/或层的厚度，在第一分模的表面的至少一个(在其上固定有至少一个由塑料制成的层的)区域与至少一个另外的区域之间实现对于待成型的构件可改变的承重比率。通过第一分模的表面避免了通常为板形的构件在成型时的移位(Ausweichen)。在第一分模的表面与构件之间的力的分配还通过由塑料制成的层的高度或厚度、至少一个覆层上塑料的区域的面的形状和塑料的种类或类型和/或成分来控制。

通常，两个分模中的至少第一分模被覆层上塑料。第二分模形成相对于被覆层上塑料的第一分模的配对几何结构，其中，由此可以确保待成型的构件的高度尺寸精确性。如果第二分模同样由塑料制成或具有至少一个由塑料制成的层，则能实现，为第一分模应用与第二分模的塑料不同的至少一种塑料。在制造第一分模时在设计方案中对基体的表面上的至少一个规定的区域进行粗铣并因此使该区域粗糙化。随后，为该至少一个粗糙化的区域抹上黏附剂、例如增附剂，其中，将黏附剂涂覆在之前已经被粗糙化的至少一个区域上。

通过使用浇注模具，该浇注模具被布置在第一分模的基体的至少一个被加工的区域上，其中，在浇注模具和基体表面上的至少一个区域之间设有至少一个空腔，则向至少一个空腔中导入液态的塑料并因此使塑料以接近轮廓的方式浇注在表面上，其中，在此通过选择由塑料制成的层的几何结构，例如为了避免损耗或不精确性，可以提供第一分模的表面的规定的结构或规定的加工余量。

浇注模具在此与由塑料制成的已经预先加工的基体一起形成用于至少一个附加的由塑料制成的层的阴模。因此，基体也用作用于至少一个由塑料制成的层的浇注工具和/或模具/成形工具。在加工由塑料制成的基体时能实现，通过粗糙化的程度改进要敷设在其上的塑料的粘附性能。

借助于通过所述方法制造的金属加工工具还能实现，将金属板制造成待加工的构件，其具有很大程度上恒定的厚度，该厚度仅有轻微变化。此外可以减少打磨/刮削成本。通过设置至少一个由塑料制成的层，例如通过增大摩擦以及减小必需的压紧力有针对性地适配摩擦学条件。此外，根据功能和工艺过程提供在第一分模的有效表面上可变化的承重比率。在制造金属加工工具时和/或在使用金属加工工具时可以放弃常见的工具或由金属板形成的构件。此外，第一分模可以加速地被加工。

本发明的其它优点和设计方案由说明书和附图得出。

显而易见的是，前面提到的和后面还要说明的特征不仅能在分别给出的组合中，而且也能在其它组合中或单独地应用，而不脱离本发明的范围。

附图说明

借助附图中的实施形式示意性地示出本发明并且参考附图示意性地和详细地描述本发明。

图1在示意图中示出根据本发明的方法的实施形式的步骤，其中，制造根据本发明的金属加工工具的第一实施形式。

图2在示意图中示出根据本发明的金属加工工具的第二实施形式的细节。

连贯地并且全面地描述各附图，相同的部件用相同的附图标记表示。

具体实施方式

根据图1a、图1b、图1c和图1d示意性示出，在实施根据本发明的方法的实施形式时如何从由至少一种第一塑料制成的基体2制造第一分模4作为根据本发明的金属加工工具6的实施形式的部件。在此提出，将待制造的第一分模4设计为和/或用作金属加工工具6的压模。在此提出，基体2在实施浇注方法的情况下利用浇注模具制造。该第一分模4例如被设计为和/或称作压模。

此外，首先在基体2的初始表面8上选出至少一个区域10、12，在此是两个区域10、12或面，在其上在本方法的范围内将要施加或固定各一个由至少一种第二塑料制成的层14、16。在此，对于表面8上的两个区域10、12中的每个区域实施表面加工措施。在此，为第一层14设置的、在此平坦的或平面的第一区域10直接位于表面8处和/或该表面上。在表面8的第二区域12中去除塑料并在初始平坦的或平滑的表面8上形成缺口13或者说凹陷部和/或凹槽，在此，第二层16在表面8的第二区域12处或第二区域上被布置在缺口13中。

在此使每个区域10、12粗糙化并在粗糙化的区域10、12上涂覆黏附剂(图1b)。在下一个步骤中(图1c)提出，在基体2的表面上布置浇注模具18。

在此，浇注模具18包括缺口20，该缺口被分配给基体2的表面8上的在此是平坦的第一区域10。此外提出，基体2的表面8上的第一区域10和缺口20包围出第一空腔24。此外，为缺口20和因此第一空腔24分配有在浇注模具18内部延伸的第一通道54。

浇注模具18的表面的平坦的、平面的和/或平滑的第二区域被分配给基体2的表面8处和/或基体的表面上的第二区域12且因此被分配给缺口13。带有在基体2的表面8中的缺口13的第二区域12和浇注模具18的表面包围出第二空腔26。在此，为第二空腔26和/或基体2的表面8处的缺口13分配有在浇注模具18内部延伸的通道56。

此外，向两个空腔24、26中通过通道54、56填充液态形式的至少一种第二塑料。在此可以设想，向第一空腔24中填充第一类或者说第一种塑料，向第二空腔26中填充第二类或者说第二种塑料，其中，该一类或两类塑料通常不同于基体的第一塑料。因此可以应用具有不同材料特性的不同塑料，其具有不同化学成分和/或特性。塑料在相应的空腔24、26内硬化。

在第一区域10上形成由第一类塑料制成的第一层14，该第一类塑料被固定在基体8的粗糙化的并带有黏附剂的区域10上。在此，由第一类塑料制成的第一层14包括第一厚度或高度、第一摩擦系数值以及第一弹性硬度。

此外在表面8的第二区域12上和/或在布置在那里的缺口13中固定有由第二类塑料制成的第二层16，其中，该第二层16在此具有第二厚度或高度、第二摩擦系数值以及第二弹性硬度，其可以相应地不同于第一层14的第一厚度、第一摩擦系数值以及第一弹性硬度。

相应的层14、16的厚度在第一步骤中通过相应的缺口的高度和/或深度来决定。在这种情况下，厚度通过被布置在表面8的平坦的区域10上的、浇注模具18的缺口20的深度，和通过在其上布置有浇注模具18的平坦的区域的、表面8的第二区域12处的缺口13的深度来决定，其中，提供相应的空腔24、26。用于控制厚度的另一个可能性是，控制可通过相应的通道54、56填入的相应塑料的量，但是其在两种情况下可在第二步骤中在必要时通过再加工进行调整以用于精调。

通过将两个层14、16固定在表面8的区域10、12上，由基体2形成第一分模4和因此形成金属加工工具6的压模。图1d也示出第二分模28作为金属加工工具6的另外的部件。在此，该第二分模28具有表面30，该表面被设计为与由第一塑料制成的、具有在其上固定的层14、16的基体2的表面8互补。在此，第二分模28具有两个缺口42、44，这两个缺口被设计为与第一分模4的表面8上的由至少第二塑料制成的层14、16互补。

为了使由金属、通常由金属板制成的构件成型，将该构件布置在金属加工工具6的两个分模4、28之间。随后使两个分模4、28朝向彼此运动，其中，构件在分模4、28之间被挤压。

图2示出用于第一分模32的另一个例子，该第一分模作为根据本发明的金属加工工具的第二实施形式的部件。该第一分模32也被设计为压模并且具有由塑料制成的基体34，在该基体上在此固定有由不同种类的塑料制成的、具有不同厚度的多个层36、38、44。

金属加工工具的前面所述的第一分模4、32作为压模被设计为用于，控制待加工的构件的材料流，其中，借助于压模避免了翘曲、折纹的形成和/或构件的起皱(Aufstauchen)。

Claims (12)

1.一种用于制造用于金属加工工具(6)的第一分模(4，32)的方法，其中，该第一分模(4，32)被设计为压模，其中，为了制造第一分模(4，32)，提供由塑料制成的基体(2，34)，其中，将基体(2，34)的表面(8)分成多个区域(10，12)，其中，在基体(2)的表面(8)的至少一个区域(10，12)处布置至少一个浇注模具(18)，其中，所述至少一个浇注模具(18)和所述表面的所述至少一个区域(10，12)包围出至少一个空腔(24，26)，所述至少一个空腔为待施加到所述至少一个区域(10，12)上的由塑料制成的层(14，16)形成阴模，其中，向所述至少一个空腔(24，26)中填充塑料并使塑料硬化，其中，塑料在所述至少一个区域(10，12)处与基体(2，34)的表面(8)连接并且施加在所述表面上以提供所述层(14，16)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，将具有至少一个材料特性的至少一种塑料施加在所述至少一个区域(10，12)上。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在基体的表面(8)的至少两个不同的区域(10，12)上施加通过至少一个材料特性彼此相区别的、由塑料制成的层(14，16)。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，作为相应的由塑料制成的层(14，16)的至少一个材料特性，考虑塑料的种类、塑料的弹性硬度或弹性模量、塑料的摩擦系数值和/或层(14，16)的厚度。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在布置浇注模具(18)之前对所述至少一个区域(10，12)进行加工。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，借助于浇注模具浇注基体(2，34)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，提供由钢制成的第二分模(28)，该第二分模被设计为第一分模(4，32)的配对件。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将塑料施加在基体(2，34)的表面(8)的所述至少一个区域(10)上。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在基体(2)的表面(8)的至少一个区域(12)处首先将塑料去除并形成缺口(13)，其中，在基体(2)的表面(8)的该至少一个区域(12)处布置至少一个浇注模具(18)，其中，该至少一个浇注模具(18)和在所述表面的所述至少一个区域(12)处的缺口(13)包围出至少一个空腔(26)，其中，向所述至少一个空腔(26)中填充塑料并使塑料硬化，其中，塑料在所述至少一个区域(12)处与基体(2，34)的表面(8)连接并且被引入缺口(13)中以提供所述层(16)。

10.一种用于加工由金属制成的工件的金属加工工具，该金属加工工具具有第一分模(4，32)和第二分模(28)，其中，至少所述第一分模(4，32)通过根据前述权利要求中任一项所述的方法制造。

11.根据权利要求10所述的金属加工工具，其中，待加工的工件能被布置在第二分模(28)与由塑料制成的第一分模(4，32)之间，在所述第一分模上施加有具有至少一个材料特性的、由塑料制成的至少一个层(14，16)，其中，这两个分模(4，28，32)能被朝向彼此压紧，由此工件能通过这两个分模(4，28，32)加工。

12.根据权利要求10或11所述的金属加工工具，其中，第一分模(4，32)被设计为用于控制待加工的构件的材料流的压模。