CN113210557A - 用于制造冷却体的部分成型 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造冷却体的部分成型，涉及一种用于制造构件(100)、尤其销式冷却体或肋式冷却体的方法，其中，提供至少一个坯件(40)并且将其插入第一半模(20)的至少一个成形区段(21)的容纳部(23)中，将具有至少一个压盘(31)的第二半模(30)部分地通过摇摆成型或旋转锻造压至第一半模(20)，该至少一个坯件(40)在通过压盘(31)的压力作用下穿过容纳部(23)被压入第一半模(20)的该至少一个成形区段(21)中。此外公开了一种装置(10)。

Description

用于制造冷却体的部分成型

技术领域

本发明涉及一种用于制造冷却体、尤其销式冷却体(Stiftkühlkörper)或肋式冷却体(Rippenkühlkörper)的方法以及一种装置。

背景技术

随着电驱动车辆越来越流行，带有相应操控部的电动机的使用增多。电动机的操控部通常设计成功率电子设备的形式。在功率电子设备的运行中产生损耗热，其须被导出。尤其功率电子设备的功率半导体可在运行中变热，其中其仅具有受限的耐高温性且因此需要冷却。

已经已知不同的冷却方案，其实现电子部件的液体冷却的或空气冷却的调温。为了特别高效的冷却可使用销式冷却体或所谓的针翅(PinFin)冷却体。这样的销式冷却体例如可通过实心材料的切削或通过不同单件的接合来制造。销式冷却体的另外的制造方法可通过烧结或通过浇注来实现。

销式冷却体的已知的制造方法通常较耗时。切削的制造方法具有大量边角料(Verschnittmenge)。因此不能成本有效地制造高数量的销式冷却体。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于成本有效地制造冷却体的方法和装置。

根据本发明的一方面，提供一种用于制造冷却体、尤其销式冷却体或肋式冷却体的方法。

在一步骤中提供至少一个坯件且将其插入第一半模(Werkzeughaelfte)的至少一个成形区段(Formabschnitt)的容纳部中。

将具有至少一个压盘的第二半模部分地通过摇摆成型(Taumelumformung)或旋转锻造(Drehschmieden)压至第一半模。在此优选地可设置有带有在第一半模的方向上的进给速度的摇摆运动。

接着将该至少一个坯件在通过压盘的压力作用下穿过容纳部压入第一半模的该至少一个成形区段中。

通过将坯件压入成形区段中使坯件成型成构件。在另外的步骤中可使该构件从成形区段中脱模。对此例如可设置有布置在第一半模中的分离销(Ausrueckstift)。

该方法优选地可作为部分偏心成型借助于旋转锻造或摇摆成型由非旋转对称的构件来实现。在此成形区段可具有空腔，其具有待制造的构件的形状。

该方法例如可被用于制造用于功率电子设备的销式冷却体。然而该方法不限于冷却体的制造。该方法适合用于以较高的必需的成型度(Umformgrad)制造所有类型的复杂构件。

成形区段优选地在第二半模的旋转轴线之外或者说偏心地布置，由此压盘可逐步地以增加的进给作用到该至少一个坯件上且使坯件成形进入该至少一个成形区段的空腔中。

通过偏心的旋转锻造或摇摆成型可实现组合地应用部分成型和摆动压制(Schwingungspressen)，这导致特别高的成型度。由此可特别高效地来构造复杂的形状，例如针翅结构或肋结构。

该方法优选地可在一行程中进行，其中将第二半模转动地或摇摆地压靠该至少一个坯件。坯件被位置固定地锁止在第一半模的容纳部中且因此可通过偏心的旋转锻造或摇摆成型变得能够流动，这样使得成形区段的空腔以坯件的材料来充填。

半模可气动地、机械地或液压地被压到一起。

根据一实施例该至少一个坯件设计为板件或实心材料且被插入该至少一个成形区段的容纳部中。由此可特别成本有效地提供该至少一个坯件。

该至少一个坯件可由一材料构成或由多个金属材料构造。例如坯件可由铜、钢或金属合金例如AlSiC构成。

此外可借助于合适的多件式坯件来实现混合成型(Hybridumformung)用于接合两种金属、例如铜和铝。

如果该至少一个坯件在室温下或在温度加载(Temperaturbeaufschlagung)下通过该至少一个压盘的压力作用被压入第一半模的该至少一个成形区段中，该至少一个构件的制造可特别灵活地进行。由此该成型可作为冷成型或作为以匹配于原料的加热温度的成型进行。

根据另外的实施形式，该至少一个坯件在添加固态的和/或液态的润滑材料的情况下通过该至少一个压盘的压力作用被压入第一半模的该至少一个成形区段中。通过添加润滑材料可在制造期间保护第一半模和第二半模并且更可靠地来设计制造装置。

此外在成型过程中可将薄膜与坯件一起压制(Verpressen)，以便使构件易于从成形区段脱模。根据成形区段的设计，可将表面结构施加到构件上。例如可将较高的表面粗糙度施加到设计为冷却体的构件上，以便优化冷却效果。

根据另外的实施例，多个坯件被插入第一半模的多个成形区段的容纳部中且通过一压盘或多个同心地布置在第二半模处的压盘被压入成形区段中。通过该措施可使多个坯件同时在一行程中成型成多个构件。

相应的成形区段可相同地或不同地来设计，由此在一工作步骤内可制造多个不同的构件。

如果该至少一个坯件通过压盘的部分地成型的运动在至少一个第一成形区段中被预成形、在预成形的状态中被从该至少一个第一成形区段中脱模、被插入至少一个第二成形区段中且通过压盘最终成形(fertigformen)成至少一个构件，通过该方法也可使由难以变形的材料构成的坯件成形成构件。由此备选于完全填充成形区段的空腔或结构可在一成型步骤中实现用于制造构件的多级成型。在此，坯件在中间步骤中被预成形且在至少一个另外的成形步骤中被成型成完成的结构或最终几何机构。

根据本发明的另外的方面提供一种用于制造构件、例如冷却体的装置。该装置具有带有至少一个成形区段的第一半模，其中该至少一个成形区段具有用于位置固定地容纳坯件的容纳部。此外，该装置具有带有至少一个压盘的第二半模，其以部分成型的方式可驱动且可压靠第一半模，其中该至少一个成形区段偏心地布置。

通过这样的装置可使该至少一个坯件资源高效地成型成构件。在此可使材料损失相对于切削方法最小化。

因为该至少一个构件可在第二半模的一行程中制造，可减小工艺时间。

由于最小化的材料损失和最小化的制造时间可特别成本有效地来制造该至少一个构件。

此外，坯件通过第二半模的摇摆或有角度的转动而偏心成型实现无多孔性地构造构件，从而可制造带有改善的机械特性的构件。

该至少一个成形区段具有一个或多个空腔，其确定构件的形状。构件例如可设计为销式冷却体。冷却体的相应的销或针翅可根据成形区段的空腔的设计椭圆地、有角地、中空地、圆地、星形地等来形成。

根据一实施例，第一半模具有多个偏心地布置的成形区段，其中成形区段同心地、线形地、交叉状地或星形地在第一半模上分布地布置。由此可使成形区段对称地分布在第一半模上。例如可将四个成形区段以彼此90°的角度偏移或6个成形区段以彼此60°的角度偏移布置在第一半模上。通过该措施可调整每个行程可制造的构件的数量。

如果其具有设立成使多个被插入多个成形区段的容纳部中的坯件成型的压盘，第二半模技术上可特别简单地来设计。压盘例如可锥形地或扁平地成形。尤其可使压盘的形状和尺寸匹配于成形区段在第一半模上的布置。

根据另外的实施形式第二半模具有至少两个环形的且同心地布置的压盘，其设立成使多个被插入多个成形区段的容纳部中的坯件成型。通过该措施，压盘可针对性地作用到坯件上。优选地，压盘可在成形区段上方伸延，以便集中地使坯件成型到成形区段的空腔中。根据该装置的设计，压盘可伸入成形区段的容纳部中，以便将坯件无残留地引入空腔中。

该至少一个压盘和尤其第二半模优选地执行带有周向方向的摇摆运动(圆周运动、螺旋运动、直线运动、多叶(Mehrblatt)曲线运动)。第一半模在此可实施进给运动(摇摆成型)。

备选地，第一和第二半模也可优选地同步地旋转，使得第一半模和第二半模在第一半模的每转之后在相同的位置处相聚或被彼此叠压。通过上面的模具或者说第二半模的角度设定，挤压部分地进行，并且通过与第一半模的旋转运动相结合有规律地造成坯件的加载和卸载，由此显著地改善坯件的材料的流动能力(旋转锻造)。

附图说明

下面根据附图来详细阐述本发明的实施例。其中：

图1显示了根据第一实施形式用于制造冷却体的示意性的装置，

图2A,2B显示了根据第二实施形式用于制造冷却体的装置的详细视图的剖示图，

图3A,3B,3C显示了对第一半模的俯视图，

图4显示了通过根据本发明的装置制造的构件的透视图，以及

图5显示了图2B中的剖示图用于说明用于制造冷却体的多级方法。

在附图中相同的结构元件相应具有相同的附图标记。

具体实施方式

图1显示了根据第一实施形式用于制造构件100的示意性的装置10。在附图中构件100示例性地设计为冷却体，其在图4中说明。

装置10具有第一半模20和第二半模30。第一半模20围绕旋转轴线A可旋转地支承。第二半模30同样围绕旋转轴线A可旋转地支承，其中第二半模30以角度偏移W执行同步的旋转运动。通过半模20,30的这样的布置，该装置可被用于执行偏心的旋转成型。

使第一半模20示例性地相反于第二半模30的旋转方向R旋转。与第二半模30相对，不使第一半模20摇摆地转动。

第二半模30具有压盘31。压盘31指向第一半模20的成形区段21布置且能够以进给速度V被压向第一半模20。压盘31例如锥形地成形且具有侧表面32，该侧表面可用于施加挤压力。

图2A和图2B显示了根据第二实施形式用于制造冷却体100的装置10的详细视图的剖示图。该详细视图说明了第一半模20和第二半模30。不同于在图1中示出的实施形式，第二半模30具有两个环形的压盘33,34，其同心地布置。第一压盘33径向上处于内部地来布置。第二压盘34径向上处于外部地来布置。

第一半模20具有多个成形区段21，其相应具有空腔22。向第二半模30的方向从每个成形区段21延伸有用于容纳坯件40,41的容纳部23。

容纳部示例性地通过两个相对而置的接片来实施，接片用于坯件40,41的位置固定的定位或容纳。

坯件40可由金属材料构成。在所示的实施例中坯件40,41设计为由铜制成的立方体。

第二半模30的压盘33,34尺寸设定成使得其可伸入容纳部23中且由此将坯件40,41完全压入空腔22中。

空腔22成形成构造构件100，其设计为销式冷却体。

通过第二半模30和压盘33,34的部分成型运动实现坯件40,41的逐步的或相继的成型。

图3A、图3B和图3C根据另外的实施例显示了对第一半模20的示意性俯视图。在图3A中半模20具有例如交叉状布置的成形区段21。相应的容纳部23和空腔22出于清楚性原因未示出。

图3B显示了带有星形地分布的成形区段21的第一半模20。在图3C中成形区段21同心地布置且优选地相应于第二半模30的同心的压力面33,34的伸展来定位。

图4显示了通过根据本发明的装置10制造的构件100的透视图，其在压入空腔22中之后被脱模。构件100成形为销式冷却体或为所谓的针翅结构。对此，构件100具有平面地伸展的基部区段110。从基部区段110延伸有多个销120或针。销120在此垂直地处于基部区段110上。

在图5中显示了图2B中的剖示图用于说明用于制造冷却体100的多级方法。在向进给V的方向的冲压行程期间“摇摆的”冲压过程同时在所有成形区段21中发生。

在示出的实施例中两个不同类型的成形区段21设置有不同地成形的空腔。带有第一空腔的第一类成形区段21'设计成使得坯件40通过径向上处于内部的压力面33被成型成预成形的坯件42。

第二成形区段21''具有第二空腔22''，预成形的坯件42可置入第二空腔中且通过径向上处于外部的压力面34可成型成冷却体或完成的构件100。

在此，多个坯件40可在第二半模30的第一行程中通过第一成形区段21'被成形成多个预成形的坯件42。在第二半模30与第一半模20间隔开之后，可使预成形的坯件42通过分离销50脱模且插入第二成形区段21''中。

在第二冲压过程中可使被插入第二成形区段21''中的预成形的坯件42最终成型成构件100且接着通过分离销50脱模。

通过装置10可同时来执行第一或者说预成形步骤和第二或者说最终成形步骤。该过程也可利用单件式的或锥形地成形的压力面31来实现。

附图标记清单

100 构件

110 基部区段

120 销

10 装置

20 第一半模

21 成形区段

21' 第一成形区段

21'' 第二成形区段

22 空腔

22' 第一空腔

22'' 第二空腔

23 容纳部

30 第二半模

31 锥形地成形的压力面

32 锥形地成形的压力面的侧表面

33 径向上处于内部的压力面

34 径向上处于外部的压力面

40 径向上处于内部的坯件

41 径向上处于外部的坯件

42 预成形的坯件

50 分离销

A 旋转轴线

R 第二半模的旋转方向

V 进给

W 旋转运动的角度偏移。

Claims (10)

1.一种用于制造构件(100)、尤其销式冷却体或肋式冷却体的方法，其中：

- 提供至少一个坯件(40)并且将其插入第一半模(20)的至少一个成形区段(21)的容纳部(23)中，

- 将具有至少一个压盘(31)的第二半模(30)向所述第一半模(20)的方向部分地通过摇摆成型或旋转锻造压至所述第一半模(20)，

- 将至少一个所述坯件(40)在通过所述压盘(31)的压力作用下穿过所述容纳部(23)压入所述第一半模(20)的至少一个成形区段(21)中。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，至少一个所述坯件(40)设计为板件或实心材料且被插入至少一个所述成形区段(21)的容纳部(23)中。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，至少一个所述坯件(40)在室温的情况中或在温度加载下通过至少一个所述压盘(31)的压力作用被压入所述第一半模(20)的至少一个成形区段(21)中。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，多个坯件(40,41)被插入所述第一半模(20)的多个成形区段(21)的容纳部(23)中且通过一压盘(31)或多个同心地布置在所述第二半模(30)处的压盘(33,34)被压入所述成形区段(21)中。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，至少一个所述坯件(40)通过所述压盘(31)的部分成型运动在至少一个第一成形区段(21')中被预成形，在预成形的状态中被从至少一个所述第一成形区段(21')中脱模，被插入至少一个第二成形区段(21'')中且通过所述压盘(31)被最终成形成至少一个构件(100)。

6.一种用于制造构件(100)、例如冷却体的装置(10)，其具有：带有至少一个成形区段(21)的第一半模(20)，其中，至少一个所述成形区段(21)具有用于位置固定地容纳坯件(40)的容纳部(23)；且具有带有至少一个压盘(31)的第二半模(30)，所述第二半模能够部分成型地驱动且能够压靠所述第一半模(20)，其中，至少一个所述成形区段(21)偏心地布置。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述第一半模(20)具有多个偏心地布置的成形区段(21)，其中，所述成形区段(21)同心地、线形地、交叉状地或星形地在所述第一半模(20)上分布地布置。

8.根据权利要求6或7所述的装置，其中，所述第二半模(30)具有压盘(31)，其设立成使被插入多个成形区段(21)的容纳部(23)中的多个坯件(40,41)成型。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的装置，其中，所述第二半模具有至少一个环形的且同心地布置的压盘，所述压盘设立成使被插入多个成形区段的容纳部中的多个坯件成型。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的装置，其中，所述第一半模(20)设计成可旋转的，其中，设计成可旋转的所述第一半模(20)能够同步于所述第二半模(30)的旋转方向(R)旋转。

Images