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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der
Chinesischen Patentanmeldung Nr. 200910223586.7 mit dem Titel „Hot Stamping Die with Integrated Cooling Pipeline”, eingereicht beim Chinesischen Patentamt am 24. November 2009, deren gesamte Offenbarung hierin mit einbezogen wird.
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Anmeldung betrifft das technische Gebiet des Heißstanzens und insbesondere eine Heißstanzmatrizenbaugruppe. Die vorliegende Anmeldung betrifft außerdem eine Heißstanzpatrizenbaugruppe und ein Heißstanzwerkzeug.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Mit der Verschärfung von Umweltproblemen und der globalen Energiekrise werden Energieeinsparung, Umweltschutz und Sicherheit zu einer Hauptentwicklungsrichtung in der Fahrzeugindustrie. Der ultrahochfeste Stahl hat doppelte Vorteile, d. h. er kann das Gewicht der Fahrzeugkarosserie verringern und die Sicherheit des Fahrzeugs erhöhen. Die in der Fahrzeugindustrie verbrauchte Menge an ultrahochfestem Stahl an sich erhöht sich von Jahr zu Jahr ganz beträchtlich.
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Verglichen mit gewöhnlichem Stahlblech hat ultrahochfestes Stahlblech eine höhere Streckspannung und Zugfestigkeit, aber seine Formungsleistung ist nicht so gut wie bei gewöhnlichem Stahlblech. Je höher die Festigkeit des Stahls, umso schwieriger ist er zu formen. Für ultrahochfestes Stahlblech ist bei normaler Temperatur eine große Stanzkraft erforderlich, und das geformte Teil kann leicht reißen und stark zurückfedern.
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Die Heißstanztechnologie ist eine neue Technologie, die speziell zum Formen von Stanzteilen aus hochfesten und ultrahochfesten Stahlblechen verwendet wird. Ein Formteil kann eine Festigkeit von mehr als 1.500 MPa und eine hohe Formungsgenauigkeit besitzen, und das geformte Teil wird kaum zurückfedern, so dass es als schützendes oder strukturelles Bauteil des Fahrzeugs oder unter anderen Umständen als wichtiges Bauteil verwendet werden kann, um die sichere Funktionsweise des Fahrzeugs zu erhöhen, das Gewicht der Fahrzeugkarosserie zu verringern und den Kraftstoffverbrauch zu senken. Die Heißstanztechnologie weckt also in der Fahrzeugindustrie breite Aufmerksamkeit. Bei der Heißstanztechnologie geht es darum, das ultrahochfeste Stahlblech auf eine Temperatur über der austenitischen Temperatur zu erhitzen und die Temperatur ausreichend zu halten. Die Plastizität und Duktilität des Blechs können also erhöht werden, und seine Streckgrenze kann rasch gesenkt werden. Dabei lässt sich das Blech in einem Werkzeug mit Formungs- und Abschreckfunktionen rasch zu einem Teil mit einer Martensitstruktur mit hoher Festigkeit formen, wodurch ein Heißstanzteil mit einer hohen Formungsgenauigkeit und einer hohen Festigkeit erzielt wird. Das Formungs- und das Abschreckverfahren werden an dem Stahlblech in einem Heißstanzwerkzeug durchgeführt, und somit ist die mit einem Heißstanzwerkzeug arbeitende Technologie eine der Schlüsseltechnologien der Heißstanztechnologie.
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Die Abkühlungsgeschwindigkeit muss über 25°C/s liegen, um eine Martensitumwandlung sicherzustellen, und die Oberflächen eines Teils müssen gleichmäßig gekühlt werden, um sicherzustellen, dass das Teil eine gleichmäßige Struktur und Funktionsfähigkeit besitzt, um das Auftreten von Stellen mit niedriger Festigkeit zu vermeiden; die Bildung von Restspannung zu verringern und somit die Formungsqualität sicherzustellen. Demzufolge ist die Bauweise des Kühlsystems des Heißstanzwerkzeugs von großer Bedeutung.
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Derzeit sind die Matrize und die Patrize des Heißstanzwerkzeugs meistens mit Bohrlöchern versehen, um Kühlleitungen zu bilden, die mit einem externen Wasserkreislauf verbunden sind, wodurch ein Kühlwasserweg gebildet wird. Ein großes und kompliziertes Werkzeug dieser Art besitzt nun eine segmentierte Struktur, d. h. das Werkzeug wird durch Verbinden mehrerer getrennter Segmente gebildet. Diese Art von segmentiertem Werkzeug lässt sich nur schwer verbinden und zusammenbauen, und diese Art von Werkzeug hat eine relativ kurze Lebensdauer. Das segmentierte Werkzeug hat Nachteile bei der Kühlung, da ein Teil mit einem komplexen Profil normalerweise gekrümmte Flächen besitzt, das herkömmliche Bohrverfahren aber nur gerade Löcher bereitstellen kann, wodurch zwischen der Kühlleitung und einer Oberfläche der Matrize sowie zwischen der Kühlleitung und einer Oberfläche der Patrize unterschiedliche Abstände entstehen, was zu einer ungleichmäßigen Kühlung führen und infolgedessen die Qualität des geformten Teils negativ beeinflussen kann. Im Falle der Kühlung über die Bohrlöcher ist es des weiteren manchmal notwendig, Löcher in zwei entgegengesetzte Richtungen zu bohren, damit die gekrümmten Flächen gekühlt werden können, was schwierig durchzuführen ist und zu einer schlechten Strömung des Kühlwassers führen kann, da es z. B. zu einer Wirbelströmung und einem Rücklauf kommt, wodurch die Kühlwirkung verringert wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine erste Aufgabe der vorliegenden Anmeldung ist die Bereitstellung einer Heißstanzmatrizenbaugruppe mit einer integralen Struktur. Verglichen mit dem segmentierten Werkzeug hat die Heißstanzmatrizenbaugruppe gemäß der vorliegenden Anmeldung ein einfacheres Verfahren und eine längere Lebensdauer. Daneben kann die Heißstanzmatrizenbaugruppe gemäß der vorliegenden Anmeldung eine gleichmäßige Kühlung bereitstellen, so dass ein geformtes Teil eine homogene Struktur und Funktionsweise besitzt, das Auftreten von Stellen mit niedriger Festigkeit vermeiden kann und die entstehende Restspannung verringern kann, wodurch eine relativ hohe Formungsqualität erreicht wird.
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Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Anmeldung ist die Bereitstellung einer Heißstanzpatrizenbaugruppe.
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Eine dritte Aufgabe der vorliegenden Anmeldung ist die Bereitstellung eines Heißstanzwerkzeugs.
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Gemäß der ersten Aufgabe der vorliegenden Anmeldung ist eine Heißstanzmatrizenbaugruppe vorgesehen, die eine Matrize mit einer integralen Struktur und ein mit der Matrize gekoppeltes konkaves Kühlungsaufnahmeelement aufweist. Ein Längsende der Matrize ist mit Wassereinlassleitungen versehen, und das andere Längsende der Matrize ist mit Wasserauslassleitungen versehen. Mindestens eine Kühlwasserleitung ist zwischen einer Arbeitsfläche der Matrize und dem konkaven Kühlungsaufnahmeelement vorgesehen. Die mindestens eine Kühlwasserleitung hat eine der Arbeitsfläche der Matrize entsprechende Form und steht mit den Wassereinlassleitungen und den Wasserauslassleitungen in Verbindung.
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Vorzugsweise sind mindestens ein Auflagewulst und mindestens eine Kühlnut abwechselnd oben an dem konkaven Kühlungsaufnahmeelement vorgesehen. Die mindestens eine Kühlnut hat eine der Arbeitsfläche der Matrize entsprechende Form. Der mindestens eine Auflagewulst, die mindestens eine Kühlnut und ein Boden der Arbeitsfläche der Matrize bilden die mindestens eine Kühlwasserleitung.
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Vorzugsweise umfasst die Wassereinlassleitung eine sich in Längsrichtung der Matrize erstreckende gerade Kühlleitung, eine sich in Querrichtung der Matrize erstreckende transversale Kühlleitung und mindestens eine sich in Längsrichtung der Matrize erstreckende innere Kühlleitung. Die gerade Kühlleitung, die transversale Kühlleitung und die mindestens eine innere Kühlleitung sind nacheinander miteinander verbunden. Die mindestens eine innere Kühlleitung steht mit der mindestens einen Kühlwasserleitung in Verbindung.
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Vorzugsweise steht die mindestens eine innere Kühlleitung mit der mindestens einen Kühlwasserleitung über in der Matrize vorgesehene innere Zweigrinnen und einen inneren Zweighohlraum in Verbindung.
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Vorzugsweise umfasst die Wasserauslassleitung einen sich in Querrichtung der Matrize erstreckenden Endhohlraum und einen mit dem Endhohlraum in Verbindung stehenden Wasserauslass. Der Endhohlraum steht mit der mindestens einen Kühlwasserleitung in Verbindung.
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Vorzugsweise sind an entsprechenden Positionen einer Basis der Matrize und einer Basis des konkaven Kühlungsaufnahmeelements Dichtungsnuten vorgesehen, und in den Dichtungsnuten ist ein Dichtungsring vorgesehen.
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Vorzugsweise sind zwei Dichtungsringe vorgesehen.
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Vorzugsweise nehmen die Querschnittsabmessungen der Wassereinlassleitung, der mindestens einen Kühlwasserleitung und der Wasserauslassleitung in Strömungsrichtung des Kühlwassers allmählich ab.
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Die Heißstanzmatrizenbaugruppe gemäß der vorliegenden Anmeldung umfasst eine Matrize mit einer integralen Struktur und ein mit der Matrize gekoppeltes konkaves Kühlungsaufnahmeelement. Verglichen mit dem segmentierten Werkzeug kann die Heißstanzmatrizenbaugruppe gemäß der vorliegenden Anmeldung Prozesse wie zum Beispiel das Verbinden und Zusammenbauen des Werkzeugs vereinfachen, und die Matrize hat eine längere Lebensdauer. Mindestens eine Kühlwasserleitung ist zwischen einer Arbeitsfläche der Matrize und dem konkaven Kühlungsaufnahmeelement vorgesehen. Die Kühlwasserleitung hat eine der Arbeitsfläche der Matrize entsprechende Form, so dass zwischen der Kühlwasserleitung und der Arbeitsfläche der Matrize im Wesentlichen gleiche Abstände entstehen, wodurch eine konturnahe Kühlung gewährleistet werden kann und die Arbeitsfläche der Matrize ein Teil gleichmäßiger kühlen kann, was die Restspannung eines geformten Teils wirksam verringern kann, das Auftreten von Stellen mit niedriger Festigkeit vermeiden kann und sicherstellen kann, dass das geformte Teil eine gleichmäßige Struktur und Funktionsweise besitzt, und somit die Qualität des geformten Teils verbessern kann.
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Gemäß dem zweiten Ziel der vorliegenden Anmeldung ist eine Heißstanzpatrizenbaugruppe vorgesehen, die eine Patrize mit einer integralen Struktur und ein mit der Patrize gekoppeltes konvexes Kühlungsaufnahmeelement aufweist. Ein Längsende der Patrize ist mit Wassereinlassleitungen versehen, und das andere Längsende der Patrize ist mit Wasserauslassleitungen versehen. Mindestens eine Kühlwasserleitung ist zwischen einer Arbeitsfläche der Patrize und dem konvexen Kühlungsaufnahmeelement vorgesehen. Die mindestens eine Kühlwasserleitung hat eine der Arbeitsfläche der Patrize entsprechende Form und steht mit der Wassereinlassleitung und der Wasserauslassleitung in Verbindung.
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Vorzugsweise sind mindestens ein Auflagewulst und mindestens eine Kühlnut abwechselnd oben an dem konvexen Kühlungsaufnahmeelement vorgesehen. Die mindestens eine Kühlnut hat eine der Arbeitsfläche der Patrize entsprechende Form. Der mindestens eine Auflagewulst, die mindestens eine Kühlnut und ein Boden der Arbeitsfläche der Patrize bilden die mindestens eine Kühlwasserleitung.
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Vorzugsweise umfassen die Wassereinlassleitungen sich in Längsrichtung der Patrize erstreckende gerade Kühlleitungen, sich in Querrichtung der Patrize erstreckende transversale Kühlleitungen und mindestens eine sich in Längsrichtung der Matrize erstreckende innere Kühlleitung. Die gerade Kühlleitung, die transversale Kühlleitung und die mindestens eine innere Kühlleitung sind nacheinander miteinander verbunden. Die mindestens eine innere Kühlleitung steht mit der mindestens einen Kühlwasserleitung in Verbindung.
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Vorzugsweise steht die mindestens eine innere Kühlleitung mit der mindestens einen Kühlwasserleitung über in dem konvexen Kühlungsaufnahmeelement vorgesehene innere Zweigrinnen und einen inneren Zweighohlraum in Verbindung.
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Vorzugsweise umfasst die Wasserauslassleitung einen sich in Querrichtung der Patrize erstreckenden Endhohlraum und einen mit dem Endhohlraum in Verbindung stehenden Wasserauslass. Der Endhohlraum steht mit der mindestens eine Kühlwasserleitung in Verbindung.
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Vorzugsweise sind an entsprechenden Positionen einer Basis der Patrize und einer Basis des konvexen Kühlungsaufnahmeelements Dichtungsnuten vorgesehen, und in den Dichtungsnuten ist ein Dichtungsring vorgesehen.
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Vorzugsweise sind zwei Dichtungsringe vorgesehen.
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Vorzugsweise nehmen die Querschnittsabmessungen der Wassereinlassleitung, der mindestens einen Kühlwasserleitung und der Wasserauslassleitung in Strömungsrichtung des Kühlwassers allmählich ab.
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Die Heißstanzpatrizenbaugruppe gemäß der vorliegenden Anmeldung umfasst eine Patrize mit einer integralen Struktur und ein mit der Patrize gekoppeltes konvexes Kühlungsaufnahmeelement. Verglichen mit dem segmentierten Werkzeug kann die Heißstanzpatrizenbaugruppe gemäß der vorliegenden Anmeldung Prozesse wie zum Beispiel das Verbinden und Zusammenbauen des Werkzeugs vereinfachen, und die Patrize hat eine längere Lebensdauer. Mindestens eine Kühlwasserleitung ist zwischen einer Arbeitsfläche der Patrize und dem konvexen Kühlungsaufnahmeelement vorgesehen. Die Kühlwasserleitung hat eine der Arbeitsfläche der Patrize entsprechende Form, so dass zwischen der Kühlwasserleitung und der Arbeitsfläche der Patrize im Wesentlichen gleiche Abstände entstehen, wodurch eine konturnahe Kühlung gewährleistet werden kann und die Arbeitsfläche der Patrize ein Teil gleichmäßiger kühlen kann, was die Restspannung eines geformten Teils wirksam verringern kann, das Auftreten von Stellen mit niedriger Festigkeit vermeiden kann und sicherstellen kann, dass das geformte Teil eine gleichmäßige Struktur und Funktionsweise besitzt, und somit die Qualität des geformten Teils verbessern kann.
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Gemäß dem dritten Ziel der vorliegenden Anmeldung ist ferner ein Heißstanzwerkzeug mit der obigen Heißstanzmatrizenbaugruppe und Heißstanzpatrizenbaugruppe vorgesehen. Angesichts der obigen vorteilhaften Auswirkungen der Heißstanzmatrizenbaugruppe und der Heißstanzpatrizenbaugruppe hat das Heißstanzwerkzeug mit der obigen Heißstanzmatrizenbaugruppe und Heißstanzpatrizenbaugruppe ebenfalls entsprechende vorteilhafte Auswirkungen.
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Vorzugsweise sind die mindestens eine Kühlwasserleitung der Heißstanzmatrizenbaugruppe und die mindestens eine Kühlwasserleitung der Heißstanzpatrizenbaugruppe versetzt angeordnet.
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Vorzugsweise sind die Wassereinlassleitung und die Wasserauslassleitung der Heißstanzmatrizenbaugruppe umgekehrt zu den Wassereinlassleitungen und den Wasserauslassleitungen der Heißstanzpatrizenbaugruppe angeordnet.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine strukturelle schematische Ansicht einer Heißstanzmatrizenbaugruppe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung;
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2 ist eine strukturelle schematische Ansicht einer Arbeitsfläche der Matrize von 1;
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3 ist eine strukturelle schematische Innenansicht der Matrize von 1;
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4 ist eine strukturelle schematische Ansicht eines konkaven Kühlungsaufnahmeelements von 1;
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5 ist eine strukturelle schematische Ansicht einer Heißstanzpatrizenbaugruppe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung;
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6 ist eine strukturelle schematische Ansicht einer Arbeitsfläche der Patrize von 5;
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7 ist eine strukturelle schematische Innenansicht der Patrize von 5;
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8 ist eine strukturelle schematische Ansicht eines konvexen Kühlungsaufnahmeelements von 5;
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9 ist eine Längsschnittansicht eines Heißstanzwerkzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung;
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10 ist eine transversale Schnittansicht des Heißstanzwerkzeugs von 9.
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Bezugszeichenliste
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- 11
- Matrize
- 111
- gerade Kühlleitung
- 112
- transversale Kühlleitung
- 113
- Innere Kühlleitung
- 114
- innere Zweigrinne
- 115
- Wasserauslass
- 12
- konkaves Kühlungsaufnahmeelement
- 121
- Auflagewulst
- 122
- Kühlnut
- 13
- Kühlwasserleitung
- 14
- innerer Zweighohlraum
- 15
- Endhohlraum
- 16
- Dichtungsring
- 21
- Patrize
- 211
- gerade Kühlleitung
- 212
- transversale Kühllung
- 213
- innere Kühlleitung
- 214
- Wasserauslass
- 22
- konvexes Kühlungsaufnahmeelement
- 221
- Auflagewulst
- 23
- Kühlwasserleitung
- 222
- Kühlnut
- 223
- innere
- 24
- Dichtungsring
- 31
- Matrize
- 311
- Kühlwasserleitung
- 32
- konkaves Kühlungsaufnahmeelement
- 33
- Patrize
- 331
- Kühlwasserleitung
- 34
- konvexes Kühlungsaufnahmeelement
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Anmeldung ist eine Heißstanzmatrizenbaugruppe mit einer integralen Struktur vorgesehen.
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Verglichen mit einem segmentierten Werkzeug hat die Heißstanzmatrizenbaugruppe gemäß der vorliegenden Anmeldung ein einfacheres Verfahren und eine längere Lebensdauer, kann ein Teil gleichmäßig kühlen, so dass ein geformtes Teil eine homogene Struktur und Funktionsweise besitzt, um das Auftreten von Stellen mit niedriger Festigkeit zu vermeiden und die Restspannung zu verringern, wodurch eine hohe Formungsqualität erreicht wird. Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Anmeldung ist eine Heißstanzpatrizenbaugruppe vorgesehen. Und gemäß einer dritten Ausgestaltung der vorliegenden Anmeldung ist ein Heißstanzwerkzeug vorgesehen.
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Die vorliegende Anmeldung wird nachfolgend in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die folgende Beschreibung dient nur als Beispiel und Erläuterung und sollte nicht als den Schutzumfang der vorliegenden Anmeldung einschränkend verstanden werden.
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Anhand von 1 ist eine strukturelle schematische Ansicht einer Heißstanzmatrizenbaugruppe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung dargestellt.
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Wie in 1 dargestellt, umfasst die Heißstanzmatrizenbaugruppe gemäß der vorliegenden Anmeldung eine Matrize 11 und ein konkaves Kühlungsaufnahmeelement 12. Die Matrize 11 hat eine integrale Struktur. Das konkave Kühlungsaufnahmeelement 12 besitzt einen vorspringenden Abschnitt und eine Basis. Der vorspringende Abschnitt des konkaven Kühlungsaufnahmeelements 12 kann in einen Hohlraum eines unteren Abschnitts der Matrize 11 eingesetzt werden, wobei der vorspringende Abschnitt gegen eine Arbeitsfläche der Matrize 11 stößt. Eine Basis der Matrize 11 kann auf die Basis des konkaven Kühlungsaufnahmeelements 12 stoßen, so dass die Matrize 11 mit dem konkaven Kühlungsaufnahmeelement 12 gekoppelt ist, wenn der vorspringende Abschnitt des konkaven Kühlungsaufnahmeelements in den Hohlraum der Matrize eingesetzt ist. Ein Längsende der Matrize 11 ist mit einer Wassereinlassleitung versehen, und ihr anderes Längsende ist mit einer Wasserauslassleitung versehen. Mindestens eine Kühlwasserleitung 13 ist zwischen der Arbeitsfläche der Matrize 11 und dem konkaven Kühlungsaufnahmeelement 12 vorgesehen. Die Kühlwasserleitung 13 erstreckt sich entlang der Längsrichtung der Matrize 11 und hat eine der Arbeitsfläche der Matrize 11 entsprechende Form, so dass die Kühlwasserleitung 13 in im Wesentlichen gleichen Abständen von der Arbeitsfläche der Matrize 11 entfernt ist. Die Kühlwasserleitung 13 steht mit der Wassereinlassleitung und der Wasserauslassleitung in Verbindung.
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Bei einer bevorzugten Lösung wirkt die Matrize 11 mit dem konkaven Kühlungsaufnahmeelement 12 über verjüngte Flächen zusammen, wobei diese Art von Konstruktion ein enges Zusammenwirken zwischen der Matrize 11 und dem konkaven Kühlungsaufnahmeelement 12 sicherstellen kann, und wenn die zusammenwirkenden Flächen abgenutzt sind, kann das konkave Kühlungsaufnahmeelement nach der Endbearbeitung seines zusammenwirkenden Abschnitts wiederverwendet werden, wodurch die Lebensdauer des Werkzeugs verlängert werden kann.
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Das Zusammenwirken zwischen der Matrize 11 und dem konkaven Kühlungsaufnahmeelement 12 beim Zusammenbau kann auch durch Heißmontieren erreicht werden, indem die Matrize erhitzt wird, um die Ausdehnung beim Erwärmen und die Kontraktion beim Abkühlen der Matrize zu nutzen, oder kann mit Hilfe einer Übergangspassung erreicht werden, um ein enges Zusammenwirken zwischen der Matrize 11 und dem Kühlungsaufnahmeelement 12 zu erreichen.
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Verglichen mit dem segmentierten Werkzeug kann die Heißstanzmatrizenbaugruppe mit dieser Art von Struktur Prozesse wie Verbinden und Zusammenbauen des Werkzeugs vereinfachen, und die Matrize 11 hat auch eine längere Lebensdauer. Zwischen der Arbeitsfläche der Matrize 11 und dem konkaven Kühlungsaufnahmeelement 12 ist mindestens eine Kühlwasserleitung 13 vorgesehen, und die Form der Kühlwasserleitung 13 entspricht der Form der Arbeitsfläche der Matrize 11, so dass die Kühlwasserleitung 13 in im Wesentlichen gleichen Abständen von der Arbeitsfläche der Matrize 11 entfernt ist, was eine konturnahe Kühlung sicherstellen kann, so dass die Arbeitsfläche der Matrize ein Teil gleichmäßiger kühlen kann, wodurch die Restspannung eines geformten Teils wirksam verringert werden kann, das Auftreten von Stellen mit niedriger Festigkeit vermieden werden kann, und sichergestellt werden kann, dass das geformte Teil eine gleichmäßige Struktur und Funktionsweise besitzt, und somit die Qualität des geformten Teils verbessert werden kann.
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Wie in 2 bis 4 dargestellt, sind bei einer Ausführungsform mindestens ein Auflagewulst 121 und mindestens eine Kühlnut 122 abwechselnd oben an dem vorspringenden Abschnitt des konkaven Kühlungsaufnahmeelements 12 vorgesehen. Der Auflagewulst 121, die Kühlnut 122 und ein Boden der Arbeitsfläche der Matrize 11 bilden die Kühlwasserleitung 13. Der Auflagewulst 121 kann während des Heißstanzens eine Stoßkraft aufnehmen und somit eine tragende Rolle spielen. Die Kühlnut 122 hat eine der Arbeitsfläche der Matrize 11 entsprechende Form, so dass durch die Kühlnut 122 fließendes Kühlwasser in im Wesentlichen gleichen Abständen von der Arbeitsfläche der Matrize 11 entfernt ist, wodurch eine gleichmäßige Kühlung sichergestellt wird.
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Bei einer solchen Konstruktion sind der Auflagewulst 121 und die Kühlnut 122, die die Kühlwasserleitung 13 bilden, an dem konkaven Kühlungsaufnahmeelement 12 vorgesehen und nicht am Boden der Arbeitsfläche der Matrize 11, was die Schwierigkeiten bei der Herstellung des Werkzeugs maximal verringern kann. Da das Kühlungsaufnahmeelement 12 eventuell nicht aus Werkzeugstahl besteht, kann dadurch gleichzeitig Werkzeugmaterial eingespart werden.
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Es versteht sich, dass der Auflagewulst 121 und die Kühlnut 122, die die Kühlwasserleitung 13 bilden, am Boden der Arbeitsfläche der Matrize 11 vorgesehen sein können, wobei diese Art von Konstruktion ebenfalls in den Schutzumfang der vorliegenden Anmeldung fallen dürfte.
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Bei einer Ausführungsform umfasst die Wassereinlassleitung eine sich in Längsrichtung der Matrize 11 erstreckende gerade Kühlleitung 111, eine sich in Querrichtung der Matrize 11 erstreckende transversale Kühlleitung 112 und mindestens eine sich in Längsrichtung der Matrize 11 erstreckende innere Kühlleitung 113. Die gerade Kühlleitung 111, die transversale Kühlleitung 112 und die innere Kühlleitung 113 stehen der Reihe nach miteinander in Verbindung, und die innere Kühlleitung 113 steht mit der Kühlwasserleitung 13 in Verbindung.
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Bei der Wassereinlassleitung mit dieser Art von Konstruktion fließt das durch die gerade Kühlleitung 111 fließende Kühlwasser zunächst in die transversale Kühlleitung 112 mit einem großen Volumen und tritt dann mit derselben Strömungsgeschwindigkeit in jede innere Kühlleitung 113 ein, wodurch ein signifikanter Unterschied zwischen der Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers in der Nähe der geraden Kühlleitung und der Strömungsgeschwindigkeit des von der geraden Kühlleitung entfernten Kühlwassers vermieden werden kann, so dass das in die Kühlwasserleitung 13 eintretende Kühlwasser mit einer gleichmäßigen Strömungsgeschwindigkeit fließt, wodurch eine ungleichmäßige Kühlung vermieden werden kann.
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Mindestens eine innere Zweigrinne 114, die mit der Kühlwasserleitung 13 in Verbindung stehen kann, ist in einer Innenwand einer Seite der Matrize 11 vorgesehen. Das konkave Kühlungsaufnahmeelement 12 und die Innenwand der Matrize 11 bilden einen inneren Zweighohlraum 14. Bei einer Ausführungsform steht die innere Kühlleitung 113 mit der Kühlwasserleitung 13 nacheinander durch den inneren Zweighohlraum 14 und die innere Zweigrinne 114 in Verbindung. Diese Art von Konstruktion kann sicherstellen, dass aus der inneren Kühlleitung 113 strömendes Kühlwasser zunächst in den inneren Zweighohlraum 14 mit einem großen Volumen strömt und anschließend mit derselben Strömungsgeschwindigkeit in die innere Zweigrinne 114 und die Kühlwasserleitung 13 eintritt, wodurch sichergestellt werden kann, dass in die Kühlleitung 13 eintretendes Kühlwasser im Wesentlichen eine identische Strömungsgeschwindigkeit hat, so dass die Arbeitsfläche der Matrize 11 ein Teil gleichmäßig kühlen kann.
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Bei einer Ausführungsform kann die Wasserauslassleitung einen sich in Querrichtung der Matrize erstreckenden Endhohlraum 15 und einen mit dem Endhohlraum in Verbindung stehenden Wasserauslass 115 aufweisen. Der Endhohlraum 15 steht mit der Kühlwasserleitung 13 in Verbindung.
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Die gerade Kühlleitung 111 und der Wasserauslass 115 können jeweils durch Schläuche mit einem Kühlwasserkreislauf verbunden sein. Kühlwasser strömt in die gerade Kühlleitung 111 und strömt nacheinander durch die transversale Kühlleitung 112, die innere Kühlleitung 113, den inneren Zweighohlraum 14, die innere Zweigrinne 114, die Kühlwasserleitung 13 und den Endhohlraum 15 und strömt schließlich aus dem Wasserauslass 115 hinaus. Das Kühlwasser trägt dazu bei, dass das Werkzeug das geformte Teil durch Wärmeaustausch abschreckt.
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Bei einer bevorzugten Lösung sind Dichtungsnuten an entsprechenden Positionen der Basis der Matrize 11 und der Basis des konkaven Kühlungsaufnahmeelements 12 vorgesehen, um zu verhindern, dass Kühlwasser während des Wärmeaustauschprozesses austritt, und ein Dichtungsring 16 ist in den Dichtungsnuten vorgesehen.
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Bei einer bevorzugteren Lösung sind zwei Dichtungsringe 16 vorgesehen, um zwischen der Matrize 11 und dem konkaven Kühlungsaufnahmeelement 12 eine doppelte Dichtung zu bilden, um die Dichtwirkung zu verbessern, wodurch wirksam verhindert werden kann, dass Kühlwasser austritt.
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Bei einer bevorzugten Lösung nehmen die Querschnittsabmessungen der Wassereinlassleitung, der Kühlwasserleitung 13 und der Wasserauslassleitung in Fließrichtung des Kühlwassers allmählich ab, damit Kühlwasser die Leitungen während des Fließens vollständig füllen kann, so dass die Kühlwirkung an verschiedenen Stellen ungefähr identisch ist.
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Da die Heißstanzmatrizenbaugruppe mit Kühlwasser in Kontakt kommt, müssen die Matrize 11 und das konkave Kühlungsaufnahmeelement 12 Wasserkorrosionsbeständigkeitseigenschaften und gute Rostbeständigkeitseigenschaften besitzen. Bei einer bevorzugten Lösung kann ein Rostschutzverfahren an den Kühlwasserkanälen durchgeführt werden. Das konkave Kühlungsaufnahmeelement 12 steht nicht direkt mit dem heißen Formteil in Kontakt und wird deshalb weniger von der Temperatur beeinflusst. Bei der Auswahl des Materials für das konkave Kühlungsaufnahmeelement 12 müssen also die thermodynamischen Eigenschaften des Materials in Betracht gezogen werden, und es sind lediglich die Festigkeitsanforderungen bei der Auswahl des Materials, die Konstruktion und Abmessungen des konkaven Kühlungsaufnahmeelements 12 in Betracht zu ziehen.
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Gemäß der vorliegenden Anmeldung ist außerdem eine Heißstanzpatrizenbaugruppe vorgesehen. Mit Bezug auf 5 bis 8 zeigt 5 eine strukturelle schematische Ansicht einer Heißstanzpatrizenbaugruppe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung, 6 zeigt eine strukturelle schematische Ansicht einer Arbeitsfläche der Patrize von 5, 7 zeigt eine strukturelle schematische Innenansicht der Patrize von 5 und 8 zeigt eine strukturelle schematische Ansicht eines konvexen Kühlungsaufnahmeelements von 5.
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Wie in 5 dargestellt, umfasst die Heißstanzpatrizenbaugruppe gemäß der vorliegenden Anmeldung eine Patrize 21 mit einer integralen Struktur und ein mit der Patrize 21 gekoppeltes konvexes Kühlungsaufnahmeelement 22. Ein Längsende der Patrize 21 ist mit einer Wassereinlassleitung versehen und das andere Längsende der Patrize ist mit einer Wasserauslassleitung versehen. Mindestens eine. Kühlwasserleitung 23 ist zwischen einer Arbeitsfläche der Patrize 21 und dem konvexen Kühlungsaufnahmeelement 22 vorgesehen, und die Kühlwasserleitung 23 hat eine der Arbeitsfläche der Patrize 21 entsprechende Form und steht mit der Wassereinlassleitung und der Wasserauslassleitung in Verbindung.
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Wie in 6 bis 8 dargestellt, sind bei einer Ausführungsform mindestens ein Auflagewulst 221 und mindestens eine Kühlnut 222 abwechselnd oben an dem konvexen Kühlungsaufnahmeelement 22 vorgesehen. Die Kühlnut 222 hat eine der Arbeitsfläche der Patrize 21 entsprechende Form. Der Auflagewulst 221, die Kühlnut 222 und der Boden der Arbeitsfläche der Patrize 21 bilden die Kühlwasserleitung 23.
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Bei einer Ausführungsform umfasst die Wassereinlassleitung eine sich in Längsrichtung der Patrize erstreckende gerade Kühlleitung 211, eine sich in Querrichtung der Patrize erstreckende transversale Kühlleitung 212 und mindestens eine sich in Längsrichtung der Patrize erstreckende innere Kühlleitung 213. Die gerade Kühlleitung 211, die transversale Kühlleitung 212 und die innere Kühlleitung 213 sind nacheinander miteinander verbunden. Die innere Kühlleitung 213 steht mit der Kühlwasserleitung 23 in Verbindung.
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Mindestens eine innere Zweigrinne 223, die mit der Kühlwasserleitung 23 in Verbindung stehen kann, ist in einer Innenwand einer Seite des konvexen Kühlungsaufnahmeelements 22 vorgesehen. Das konvexe Kühlungsaufnahmeelement 22 und die Innenwand der Patrize 21 bilden einen inneren Zweighohlraum 24. Bei einer Ausführungsform steht die innere Kühlleitung 213 nacheinander über den inneren Zweighohlraum 24 und die innere Zweigrinne 223 mit der Kühlwasserleitung 23 in Verbindung.
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Die Wasserauslassleitung umfasst einen sich in Querrichtung der Patrize 21 erstreckenden Endhohlraum und einen mit dem Endhohlraum in Verbindung stehenden Wasserauslass 214. Der Endhohlraum steht mit der Kühlwasserleitung 23 in Verbindung.
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Bei einer bevorzugten Lösung sind an entsprechenden Positionen einer Basis der Patrize 21 und einer Basis des konvexen Kühlungsaufnahmeelements 22 Dichtungsnuten vorgesehen und in den Dichtungsnuten ist ein Dichtungsring 24 vorgesehen. Es können auch zwei Dichtungsringe 24 vorgesehen sein.
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Bei einer bevorzugten Lösung nehmen die Querschnittsabmessungen der Wassereinlassleitung, der Kühlwasserleitung 23 und der Wasserauslassleitung in Strömungsrichtung des Kühlwassers allmählich ab.
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Die Heißstanzpatrizenbaugruppe gemäß der vorliegenden Ausführungsform hat dieselbe Konstruktion und dasselbe Konzept wie die obengenannte Heißstanzmatrizenbaugruppe. Der Implementierungsprozess der Heißstanzpatrizenbaugruppe wird hierin nicht näher beschrieben.
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Gemäß der vorliegenden Anmeldung ist ferner ein Heißstanzwerkzeug vorgesehen. Mit Bezug auf 9 und 10 zeigt 9 eine Längsschnittansicht eines Heißstanzwerkzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung und 10 zeigt eine transversale Schnittansicht des Heißstanzwerkzeugs von 9.
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Wie in 9 und 10 dargestellt, umfasst das Heißstanzwerkzeug gemäß der vorliegenden Anmeldung eine Heißstanzmatrizenbaugruppe und eine Heißstanzpatrizenbaugruppe. Bei der Heißstanzmatrizenbaugruppe handelt es sich um die in den obigen Ausführungsformen beschriebene Heißstanzmatrizenbaugruppe, die eine Matrize 31 und ein konkaves Kühlungsaufnahmeelement 32 umfasst, so dass die detaillierte Struktur der Heißstanzmatrize hierin nicht näher beschrieben wird. Bei der Heißstanzpatrizenbaugruppe handelt es sich um die in den obigen Ausführungsformen beschriebene Heißstanzpatrizenbaugruppe, die eine Patrize 33 und ein konvexes Kühlungsaufnahmeelement 34 umfasst, so dass die detaillierte Struktur der Heißstanzpatrizenbaugruppe hierin nicht näher beschrieben wird.
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Bei einer bevorzugten Lösung sind zur Verbesserung der Kühlwirkung des Heißstanzwerkzeugs und zur Vermeidung des Kühlens blinder Bereiche eine Kühlwasserleitung 311 der Heißstanzmatrizenbaugruppe und eine Kühlwasserleitung der Heißstanzpatrizenbaugruppe versetzt angeordnet, wie in 10 dargestellt. Diese Art von Konstruktion kann ein Formteil in der Matrize 31 und der Patrize 33 gleichmäßiger kühlen und hat dadurch eine gute Kühlwirkung und führt nicht zur Kühlung blinder Bereiche.
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Bei einer bevorzugten Lösung sind die Wassereinlassleitung und die Wasserauslassleitung der Heißstanzmatrizenbaugruppe umgekehrt zu der Wassereinlassleitung und der Wasserauslassleitung der Heißstanzpatrizenbaugruppe angeordnet, damit die Kühlwirkung nicht so sehr durch den während des Fließens des Kühlwassers auftretenden Temperaturunterschied des Kühlwassers beeinflusst wird. Diese Art von Konstruktion kann den Einfluss des Temperaturunterschieds des Kühlwassers auf die Kühlwirkung kompensieren, so dass das geformte Teil gleichmäßiger gekühlt wird.
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Angesichts der obigen vorteilhaften Auswirkungen der Heißstanzmatrizenbaugruppe und der Heißstanzpatrizenbaugruppe dürfte das durch die obige Heißstanzmatrizenbaugruppe und Heißstanzpatrizenbaugruppe gebildete Heißstanzwerkzeug auch die entsprechenden technischen Wirkungen haben, die hierin nicht näher beschrieben werden.
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Die obigen Ausführungsformen sind nur bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung. Es sei angemerkt, dass viele Verbesserungen und Modifikationen vom Fachmann vorgenommen werden können, ohne vom Prinzip der vorliegenden Anmeldung abzuweichen, und diese Verbesserungen und Modifikationen sollten auch als in den Schutzumfang der vorliegenden Anmeldung fallend angesehen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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