DE112016003450T5

DE112016003450T5 - Prägewerkzeug

Info

Publication number: DE112016003450T5
Application number: DE112016003450.4T
Authority: DE
Inventors: Joseph Shannon Kolosky; Richard Allen Teague; Jason C. Wilson; Mark Anthony Fabischek; Nicholas D. Adam
Original assignee: Magna International Inc
Current assignee: Magna International Inc
Priority date: 2015-07-30
Filing date: 2016-07-28
Publication date: 2018-04-12
Also published as: CN108472909B; CN108472909A; CA2993957A1; WO2017019855A1; US20180214923A1

Abstract

Ein Formungssystem umfasst eine erste Formwerkzeuganordnung mit einer ersten Werkzeugfläche; eine zweite Formwerkzeuganordnung mit einer zweiten Werkzeugfläche; einen beweglicher Formwerkzeugblock mit einer dritten Werkzeugfläche; und ein Kühlsystem. Die erste Werkzeugfläche, die zweite Werkzeugfläche und die dritte Werkzeugfläche sind so ausgebildet, dass sie zusammenwirken, um dazwischen einen Formwerkzeughohlraum zu bilden, um darin ein Werkstück aufzunehmen. Eine Relativbewegung zwischen der ersten Formwerkzeuganordnung und der zweiten Formwerkzeuganordnung entlang einer ersten Achse führt den Formwerkzeughohlraum von einer offenen Stellung und eine geschlossene Stellung und umgekehrt über. Der Formwerkzeugblock ist relativ zu der ersten Formwerkzeuganordnung in einer Richtung quer zu der ersten Achse bewegbar und übt eine Kraft auf das Werkstück aus, die im Wesentlichen quer zu Kräften verläuft, die durch die erste Formwerkzeuganordnung und die zweite Formwerkzeuganordnung auf das Werkstück ausgeübt werden.

Description

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der US Patentanmeldung Nr. 62/198,980, die am 30. Juli 2015 eingereicht wurde und die hiermit in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme mit eingeschlossen ist.
GEBIET
Die vorliegende Patentanmeldung betrifft ein System und ein Verfahren zur Herstellung eines Blechmetallelements.
HINTERGRUND
Fahrzeughersteller streben danach, Fahrzeuge bereitzustellen, die zunehmend robuster, leichter und kostengünstiger sind. Eine vorgeschlagene Lösung besteht darin, dass wärmebehandelte Blechstahlplattenelemente verwendet werden, um die Fahrzeugkarosserieplattenelemente herzustellen. In einigen Anwendungen werden die Blechstahlplattenelemente in einem Formungsvorgang gebildet und nachfolgend einer Wärmebehandlung unterzogen. Diese Zweistufen-Bearbeitung kann nachteilig dahingehend sein, dass der zusätzliche Vorgang deutlich zu Kosten und Zeitaufwand beiträgt.
Als eine Alternative zu einem Prozess, in welchem ein separater Wärmebehandlungsvorgang eingesetzt wird, ist es bekannt, gewisse Materialien, etwa Borstähle, herzustellen und in einem Heißformungs-Formwerkzeugsystem abzuschrecken. Diesbezüglich wird typischerweise ein vorgewärmter Blechstapel in ein Heißformungs-Werkzeugsystem eingeführt, in eine gewünschte Form gebracht und nach dem Formungsvorgang abgeschreckt, während der Stapel sich in dem Formwerkzeugsystem befindet, um dadurch eine wärmebehandelte Komponente herzustellen. Die bekannten Heißformwerkzeuge zur Ausführung der Schritte des heißen Formens und Abschreckens enthalten typischerweise Wasserkühlungskanäle (zum Umwälzen von Kühlwasser durch das Heißformungs-Werkzeugsystem), die in konventioneller Weise ausgebildet sind.
Beispielsweise können geformte Komponenten oder Teile während der Formungsphase/-prozedur abgeschreckt werden, um einen Übergang von Austenit in Martensit zu gewährleisten. Die Kühlung sollte relativ zügig ausgeführt werden, um einen derartigen Übergang zu ermöglichen und um die Durchlaufzeit zu verringern. Es tritt dabei gegebenenfalls lediglich nur ein geringer Kontakt/Druck auf eine oder mehrere Seitenwände der geformten Komponente auf, was zu einem geringen Wärmeübergangskoeffizienten führt, so dass die Abkühlraten nicht ausreichend kurz sein können, um Martensit zu erreichen. Dies kann dazu führen, dass gewisse Bereiche der geformten Komponente die gewünschten mechanischen Eigenschaften nicht aufweisen. Selbst wenn die Abschreckzeit ausreichend ist, um Martensit zu erzeugen, gibt es dennoch den Wunsch, die Abkühlung noch rascher vorzunehmen, um die Durchlaufzeit des Abkühlvorgangs (und damit des gesamten Formungsvorgangs) zu reduzieren.
Die vorliegende Patentanmeldung stellt Verbesserungen für Heißformungssysteme und Heißformungsvorgänge bereit.
ÜBERBLICK
Ein Aspekt der vorliegenden Patentanmeldung stellt ein Formungssystem bereit, das eine erste Formwerkzeuganordnung mit einer ersten Werkzeugfläche, eine zweite Formwerkzeuganordnung mit einer zweiten Werkzeugfläche, einen beweglichen Formwerkzeugblock mit einer dritten Werkzeugfläche und ein Kühlsystem aufweist, das funktionsmäßig mit der ersten Formwerkzeuganordnung, der zweiten Formwerkzeuganordnung und dem beweglichen Formwerkzeugblock verbunden ist. Die erste Werkzeugfläche, die zweite Werkzeugfläche und die dritte Werkzeugfläche sind ausgebildet, so zusammenzuwirken, dass ein Formwerkzeughohlraum dazwischen derartig gebildet wird, dass darin ein Werkstück aufgenommen wird. Eine Relativbewegung zwischen der ersten Formwerkzeuganordnung und der zweiten Formwerkzeuganordnung entlang einer ersten Achse führt zu Überführung des Formwerkzeughohlraums von einer offenen Stellung in eine geschlossene Stellung und umgekehrt. Der Formwerkzeugblock ist relativ zu der ersten Formwerkzeuganordnung in einer Richtung quer zu der ersten Achse bewegbar, und der Formwerkzeugblock übt eine Kraft auf das Werkstück aus, die im Wesentlichen quer zu Kräften angreift, die durch die erste Formwerkzeuganordnung und die zweite Formwerkzeuganordnung auf das Werkstück ausgeübt werden.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Patentanmeldung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Blechmetallelements in einem Formungssystem bereit. Das Formungssystem umfasst eine erste Formwerkzeuganordnung mit einer ersten Werkzeugfläche, eine zweite Formwerkzeuganordnung mit einer zweiten Werkzeugfläche und einen beweglichen Formwerkzeugblock mit einer dritten Werkzeugfläche, und ein Kühlsystem, das funktionsmäßig mit der ersten Formwerkzeuganordnung, der zweiten Formwerkzeuganordnung und dem beweglichen Formwerkzeugblock verbunden ist. Die erste Werkzeugfläche, die zweite Werkzeugfläche und die dritte Werkzeugfläche sind ausgebildet, so zusammenzuwirken, dass sie dazwischen einen Formwerkzeughohlraum bilden derart, dass darin ein Werkstück aufgenommen wird. Das Verfahren umfasst das In-Bewegung-Versetzen der ersten Formwerkzeuganordnung relativ zu der zweiten Formwerkzeuganordnung entlang einer ersten Achse, um den Werkzeughohlraum von einer offenen Stellung in eine geschlossene Stellung zu bewegen, anschließend Bewegen des Formwerkzeugblocks relativ zu der ersten Formwerkzeuganordnung in einer Richtung quer zu der ersten Achse und Ausüben einer Kraft auf das Werkstück mit dem Formwerkzeugblock, die im Wesentlichen quer zu Kräften verläuft, die durch die erste Formwerkzeuganordnung und die zweite Formwerkzeuganordnung auf das Werkstück ausgeübt werden.
Obwohl die vorliegende Offenbarung zur Herstellung von Fahrzeugkarosserieplatten verwendbar ist, können das gleiche System und das gleiche Verfahren auch eingesetzt werden, um Blechstahl zu formen, der für andere Anwendungen einsetzbar ist.
Diese und andere Aspekte der vorliegenden Patentanmeldung sowie der Verfahren zum Betreiben und der Funktionen der zugehörigen Elemente des Aufbaus und die Kombination von Teilen und ökonomischen Zusammenhängen bei der Herstellung ergeben sich besser bei Betrachtung der folgenden Beschreibung und der angefügten Patentansprüche mit Verweis auf die begleitenden Zeichnungen, die jeweils Teil dieser Beschreibung sind, wobei in den diversen Figuren gleiche Bezugszeichen einander entsprechende Teile bezeichnen. In einer Ausführungsform der vorliegenden Patentanmeldung sind die hierin dargestellten strukturellen Komponenten maßstabsgerecht gezeichnet. Es ist jedoch ausdrücklich zu beachten, dass die Zeichnungen nur dem Zwecke der Darstellung und der Beschreibung dienen, und nicht beabsichtigen, als eine Definition der Grenzen der vorliegenden Patentanmeldung zu dienen. Es sollte ferner beachtet werden, dass die Merkmale einer hierin offenbarten Ausführungsform auch in anderen hierin offenbarten Ausführungsformen eingesetzt werden können. Bei Verwendung in der Beschreibung und in den Ansprüchen umfasst die Singularform ”einer, eine, ein” und ”der, die, das” auch die Pluralformen, sofern dies durch den Zusammenhang nicht eindeutig anders vorgegeben ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Ansicht eines Heißstanz- bzw. Präge-/Formungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Patentanmeldung;
1A ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines Karosserieelements unter Anwendung des Formungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Patentanmeldung;
2 und 3 sind schematische Ansichten eines Heißpräge-/Formungssystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Patentanmeldung;
4 und 5 sind schematische Ansichten eines Heißpräge-/Formungssystems gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Patentanmeldung; und
6 zeigt eine Schnittansicht einer oberen Formwerkzeuganordnung des in 4 und 5 gezeigten Heißpräge-/Formungssystems.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
1 zeigt ein Formungssystem 10 zur Herstellung eines Blechmetallteils, etwa eines Fahrzeugkarosserieelements oder einer entsprechenden Platte. Das Formungssystem 10 kann ein Heißformungssystem oder ein Stanz- bzw. Präge-Formwerkzeugsystem sein. Gemäß 1 beinhaltet das Formungssystem 10 eine erste Formwerkzeuganordnung 12, eine zweite Formwerkzeuganordnung 14, einen beweglichen Formwerkzeugblock 16 und ein Kühlsystem 18, das funktionsmäßig mit der ersten Formwerkzeuganordnung 12, der zweiten Formwerkzeuganordnung 14 und dem beweglichen Formwerkzeugblock 16 verbunden ist.
In einer anschaulichen Ausführungsform ist die erste Formwerkzeuganordnung 12 als eine obere Formwerkzeuganordnung gezeigt. In einer weiteren Ausführungsform kann die erste Formwerkzeuganordnung 12 eine untere Formwerkzeuganordnung sein. Die erste Formwerkzeuganordnung 12 weist einen ersten Formwerkzeugschuh oder Formwerkzeughalter 20, einen ersten Formwerkzeugkörper 22 und eine erste Werkzeugfläche 24 auf. Die obere Formwerkzeuganordnung 12 kann in einer Prägepresse oder Ramme (nicht gezeigt) montiert sein, um eine Aufwärts- und Abwärts-Bewegung der oberen Formwerkzeuganordnung 12 zu ermöglichen. Die Prägepresse oder Pressramme kann hydraulisch oder mechanisch (beispielsweise durch einen Elektromotor) angetrieben sein.
In einer Ausführungsform kann der erste Formwerkzeugschuh oder Formwerkzeughalter 20 ein Halteelement, ein Block oder eine Platte des Formungssystems 10 sein, der zur Befestigung einer Prägehalterung (nicht gezeigt) dient, die eine Einrichtung ist, um den ersten Formwerkzeugkörper oder das Formteil 22 ab dem ersten Formwerkzeugschuh oder Formwerkzeughalter 20 zu befestigen. In einer Ausführungsform ist die Formteilhalterung optional und der erste Formwerkzeugkörper oder das Formteil 22 ist direkt auf dem ersten Formwerkzeugschuh oder Formwerkzeughalter 20 montiert. In einer Ausführungsform kann der erste Formwerkzeugschuh oder Formwerkzeughalter 20 aus einem Metallmaterial hergestellt sein.
In einer Ausführungsform kann der erste Formwerkzeugkörper 22 als ein Formteil bezeichnet werden. In einer Ausführungsform kann der erste Formwerkzeugkörper 22 aus einem wärmeleitenden Material, etwa Werkzeugstahl, insbesondere DIEVAR, hergestellt sein, das von der Firma Bohler-Uddeholm, Rolling Meadows, III, vertrieben wird, oder es kann aus kommerziell erhältlichen H-11 oder H-13 hergestellt sein. In einer Ausführungsform kann der erste Formwerkzeugkörper 22 auch mehrere Kühlstrukturen oder -kanäle 26 zumindestens in einem Teil davon aufweisen. In einer Ausführungsform kann die erste Werkzeugfläche 24 eine komplizierte formgebende Werkzeugfläche sein.
In einer anschaulichen Ausführungsform ist die zweite Formwerkzeuganordnung 14 als eine untere Formwerkzeuganordnung gezeigt. In einer weiteren Ausführungsform kann die zweite Formwerkzeuganordnung 14 eine obere Formwerkzeuganordnung sein. In einer Ausführungsform weist die zweite Formwerkzeuganordnung 14 einen zweiten Formwerkzeugschuh oder Formwerkzeughalter 28, einen zweiten Formwerkzeugkörper 30 und eine zweite Werkzeugfläche 32 auf.
In einer Ausführungsform kann der zweite Formwerkzeugschuh oder Formwerkzeughalter 28 ein Halteelement, ein Block oder eine Platte des Formungssystems 10 sein, der einen Formwerkzeughalter (nicht gezeigt) hält, der eine Einrichtung ist, die verwendet wird, um den zweiten Formwerkzeugkörper oder das Formwerkzeug 30 an dem zweiten Formwerkzeugschuh oder Formwerkzeughalter 28 zu montieren. In einer Ausführungsform ist die Formwerkzeughalterung optional und der zweite Formwerkzeugkörper oder das Formwerkzeug 30 ist direkt auf dem zweiten Formwerkzeugschuh oder Formwerkzeughalter 28 montiert. In einer Ausführungsform kann der zweite Formwerkzeugschuh oder der Formwerkzeughalter 28 aus einem Metallmaterial hergestellt sein.
In einer Ausführungsform kann der zweite Formwerkzeugkörper 30 als eine Werkzeugform bzw. ein Formteil bezeichnet werden. In einer Ausführungsform kann der zweite Formwerkzeugkörper 30 aus einem wärmeleitenden Material hergestellt sein, etwa Werkzeugstahl, insbesondere DIEVAR, das von der Firma Bohler-Uddeholm, Rolling Meadows, III, vertrieben wird oder aus kommerziell erhältlichen H-11 oder H-13 hergestellt ist. In einer Ausführungsform kann der zweite Formwerkzeugkörper 30 auch mehrere Kühlstrukturen oder -kanäle 34 zumindest in einem Teil davon aufweisen. In einer Ausführungsform kann die zweite Werkzeugfläche 32 eine komplizierte formgebende Werkzeugfläche aufweisen.
Der bewegliche Formwerkzeugblock 16 des Formungssystems 10 umfasst eine dritte Werkzeugfläche 36. Die erste Werkzeugfläche 24 der ersten Formwerkzeuganordnung 12, die zweite Werkzeugfläche 32 der zweiten Formwerkzeuganordnung 14 und die dritte Werkzeugfläche 36 des beweglichen Formwerkzeugblocks 16 sind ausgebildet, dass sie so zusammenwirken, dass ein Formwerkzeughohlraum 38 dazwischen so gebildet wird, dass darin ein Werkstück 40 aufgenommen werden kann. In einer Ausführungsform ist der Formwerkzeughohlraum 38 so ausgebildet, dass er eine Form hat, die einer endgültigen Form des Werkstücks 40 nach dem Heißformungsvorgang/-prozedur entspricht. In der gezeigten anschaulichen Ausführungsform haben der Hohlraum und die Form des Teils oder des Werkstücks anschließend einen Aufbau im Querschnitt in Form eines Zylinderhuts.
Im hierin verwendeten Sinne bezeichnet der Begriff ”Werkzeugfläche” den Bereich der Außenfläche einer Formwerkzeuganordnung, die eine heißgeformte Komponente bildet und direkt mit Bereichen des Werkstücks in Kontakt tritt. Darüber hinaus bedeutet der Begriff ”komplizierte bzw. komplexe Werkzeugfläche”, wie er in dieser Beschreibung verwendet wird, dass die Werkzeugfläche eine dreidimensional konturierte Form hat.
In der dargestellten Ausführungsform kann die erste Werkzeugfläche 24 eine im Wesentlichen horizontale Werkzeugfläche sein, während die zweite Werkzeugfläche 32 und die dritte Werkzeugfläche 36 eine Kombination aus im Wesentlichen vertikalen Werkzeugflächen und im Wesentlichen horizontalen Werkzeugflächen aufweisen können. In einer weiteren Ausführungsform können die erste Werkzeugfläche 24, die zweite Werkzeugfläche 32 und die dritte Werkzeugfläche 36 eine Kombination aus im Wesentlichen vertikalen Werkzeugflächen, im Wesentlichen horizontalen Werkzeugflächen, im Wesentlichen angewinkelten Werkzeugflächen, im Wesentlichen bogenförmigen Werkzeugflächen und/oder im Wesentlichen Werkzeugflächen mit anderer Kontur aufweisen.
In einer Ausführungsform kann das Werkstück 40 ein Blechmetallrohling sein, der aus wärmebehandelbarem Stahl, etwa Borstahl, hergestellt ist. In einer weiteren Ausführungsform kann das Werkstück 40 aus einem Blech eines aushärtbaren Stahls gestanzt sein, etwa aus Usibor 1500P oder Usibor 1500, Borstahl oder einem beliebigen geeigneten durch Heißformung und Druck gehärteten Material. In einer Ausführungsform kann das Werkstück 40 speziell zur Herstellung eines gewünschten heißgeformten Produkts vorgeformt sein, etwa beispielsweise durch einen zusätzlichen Schneidvorgang oder einen zusätzlichen Kaltformungsprozess. In einer Ausführungsform können der zusätzliche Schneidevorgang oder der zusätzliche Kaltformungsprozess optional sein. In einer Ausführungsform kann das Werkstück 40 einen im Wesentlichen vierseitigen, rechteckigen Aufbau haben. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die vorliegende Anmeldung nicht auf Blechmetallrohlinge mit derartigem Aufbau beschränkt ist.
Eine Relativbewegung zwischen der ersten Formwerkzeuganordnung 12 und der zweiten Formwerkzeuganordnung 14 entlang einer ersten Achse A-A führt zu einer Änderung des Formwerkzeughohlraums 38 zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung. In einer Ausführungsform kann die erste Achse A-A eine Längsachse des Formungssystems 10 sein. In einer Ausführungsform ist die obere/erste Formwerkzeuganordnung 12 in Bezug auf die untere/zweite Formwerkzeuganordnung 14 von einer offenen Stellung, in der die die Formwerkzeuganordnungen 12 und 14 voneinander getrennt sind, in eine geschlossene Stellung überführbar, in der die Formwerkzeuganordnungen 12 und 14 den geschlossenen Formwerkzeughohlraum 38 bilden. In einer Ausführungsform ist die zweite Formwerkzeuganordnung 14 fest in dem Formungssystem oder der Prägepresse montiert. In der dargestellten Ausführungsform ist die erste Formwerkzeuganordnung 12 beweglich in Bezug auf die fixierte zweite Formwerkzeuganordnung 14 montiert. Das heißt, die erste Formwerkzeuganordnung 12 ist ausgebildet, sich entlang der ersten Achse A-A derart nach unten zu bewegen, dass der erste Formwerkzeugkörper 22 und der bewegliche Formwerkzeugblock 16 mit der zweiten Formwerkzeuganordnung 14 so zusammenwirken, dass der geschlossene Formwerkzeughohlraum 38 dazwischen gebildet wird. Es ist jedoch hierin mit eingeschlossen, dass die Relativbewegung der Formwerkzeuganordnungen durch Bewegen entweder der oberen/ersten Formwerkzeuganordnung 12 oder der unteren/zweiten Formwerkzeuganordnung 14 oder durch beide in Bezug zueinander erreicht werden kann.
In einer Ausführungsform können die erste Formwerkzeuganordnung 12 und die zweite Formwerkzeuganordnung 14 in der Stanz- bzw. Prägepresse montiert sein. Die Prägepresse kann so ausgebildet sein, dass sie die erste und die zweite Formwerkzeuganordnung 12 und 14 in einer Formwerkzeugwirkrichtung (das heißt, entlang oder parallel zu der ersten Achse A-A) schließt, um das in dem Formwerkzeughohlraum 38 aufgenommene Werkstück 40 so zu verformen, dass ein heißgeformtes Element gebildet und optional nachgearbeitet wird. In einer Ausführungsform kann die Prägepresse ausgebildet sein, die Formwerkzeuganordnungen 12 und 14 in geschlossener Beziehung für eine vorbestimmte Zeitdauer zu halten, um damit zu ermöglichen, dass sich das geformte Element auf eine gewünschte Temperatur abkühlt.
In einer Ausführungsform kann der bewegliche Formwerkzeugblock 16 als Nockengleitelement bezeichnet werden. In einer Ausführungsform kann der bewegliche Formwerkzeugblock 16 des Formungssystems 10 ein Teil der ersten Formwerkzeuganordnung 12 sein. In einer Ausführungsform, wie in 1 gezeigt ist, kann der bewegliche Formwerkzeugblock 16 einen ersten beweglichen Formwerkzeugblock 16a und einen zweiten beweglichen Formwerkzeugblock 16b aufweisen. Der erste bewegliche Formwerkzeugblock 16a und der zweite bewegliche Formwerkzeugblock 16b sind entsprechend auf einer jeweiligen Seite des ersten Formwerkzeugkörpers 22 angeordnet. In einer Ausführungsform sind der erste bewegliche Formwerkzeugblock 16a und der zweite bewegliche Formwerkzeugblock 16b auf dem ersten Formwerkzeugschuh oder Formwerkzeughalter 20 der ersten Formwerkzeuganordnung 12 montiert.
In der anschaulichen Ausführungsform ist ein einzelner beweglicher Formwerkzeugblock auf jeder Seite (das heißt, auf der rechten Seite und der linken Seite) des Formungssystems 10 gezeigt. Jedoch ist hierin mit eingeschlossen, dass die Anzahl an beweglichen Formwerkzeugblöcken auf jeder Seite (das heißt, auf der rechten Seite und der linken Seite) des Formungssystems 10 variabel sein kann. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform das Formungssystem nur einen Formwerkzeugblock aufweisen. In einer weiteren Ausführungsform kann das Formungssystem 10 einen Aufbau mit zwei beweglichen Formwerkzeugblöcken pro Seite aufweisen, das heißt, es sind zwei bewegliche Formwerkzeugblöcke 16 auf der rechten Seite und zwei bewegliche Formwerkzeugblöcke 16 auf der linken Seite vorgesehen. In einer weiteren Ausführungsform kann das Formungssystem 10 einen Aufbau mit drei beweglichen Formwerkzeugblöcken pro Seite, also mit drei beweglichen Formwerkzeugblöcken 16 auf der rechten Seite und drei beweglichen Formwerkzeugblöcken 16 auf der linken Seite aufweisen. In einer Ausführungsform ist die Breite jedes beweglichen Formwerkzeugblocks in dem Aufbau mit zwei beweglichen Formwerkzeugblöcken pro Seite größer als die Breite jedes beweglichen Formwerkzeugblocks in dem Aufbau mit drei beweglichen Formwerkzeugblöcken pro Seite. In einer Ausführungsform können einer oder mehrere Formwerkzeugblöcke in der unteren Formwerkzeugstruktur (die in einem solchen Falle als die erste Formwerkzeuganordnung betrachtet werden kann) anstatt in der oberen Formwerkzeugstruktur vorgesehen sein.
In einer Ausführungsform sind, wie in 1 gezeigt, Verschleißplatten oder -elemente 42 an der Verbindungsstelle zwischen dem beweglichen Formwerkzeugzeugblock 16 und dem fixierten oberen/ersten Formwerkzeugschuh oder Formwerkzeughalter 20 vorgesehen. In einer Ausführungsform können die Verschleißplatten oder -elemente 42 aus gehärtetem Stahlmaterial hergestellt sein. Die Verschleißplatten oder -elemente 42 können so ausgebildet sein, dass sie eine Führung und verschleißende Oberflächen zwischen dem beweglichen Formwerkzeugblock 16 und dem fixierten oberen/ersten Formwerkzeugschuh oder Formwerkzeughalter 20 bereitstellen. Das heißt, die Verschleißplatten oder -elemente 42 sind ausgebildet, Führungs- und Verschleißflächen für den beweglichen Formwerkzeugblock 16 zu bilden, wenn sich der bewegliche Formwerkzeugblock 16 relativ zu dem ersten Formwerkzeugkörper 22 und der ersten Formwerkzeuganordnung 12 bewegt. In einer Ausführungsform sind Verschleißplatten oder -elemente 42a und 42b an der Verbindungsstelle zwischen dem fixierten oberen/ersten Formwerkzeugschuh oder Formwerkzeughalter 20 und dem entsprechenden beweglichen Formwerkzeugblock 16a und 16b vorgesehen.
In einer Ausführungsform ist der Formwerkzeugblock 16 relativ zu der ersten Formwerkzeuganordnung 12 in einer Richtung quer zu der ersten Achse A-A bewegbar. In einer Ausführungsform ist der Formwerkzeugblock 16 relativ zu dem ersten Formwerkzeugkörper 22 in einer Richtung quer zur ersten Achse A-A bewegbar. In einer Ausführungsform ist die Bewegung des Formwerkzeugblocks 16 relativ zu der ersten Formwerkzeuganordnung 12 und/oder zu dem ersten Formwerkzeugkörper 22 eine geradlineare Gleitbewegung in einer Richtung quer zu der Längsachse A-A. In einer Ausführungsform ist der Formwerkzeugblock 16 relativ zu der ersten Formwerkzeuganordnung 12 und/oder dem ersten Formwerkzeugkörper 22 in einer Richtung senkrecht zu der Längsachse A-A des Formungssystems 10 bewegbar.
In der anschaulichen Ausführungsform befindet sich der Formwerkzeughohlraum 38 in der geschlossenen Stellung. Wenn der Formwerkzeughohlraum 38 in der geschlossenen Stellung ist, üben die erste und die zweite Werkzeugfläche 24 und 32 Kräfte F auf das Werkstück 40 in einer Richtung aus, die im Wesentlichen derjenigen der ersten Achse A-A entspricht. Das heißt, die erste und die zweite Werkzeugfläche 24 und 32 üben die Kräfte F auf das Werkstück 40 in einer Richtung aus, die im Wesentlichen parallel zu oder entlang der ersten Achse A-A gerichtet ist. Wenn in einer Ausführungsform der Formwerkzeughohlraum 38 in der geschlossenen Stellung ist, üben Bereiche 36h der dritten Werkzeugfläche 36 und Bereiche 32h ₁ der zweiten Werkzeugfläche 32 die Kräfte F auf das Werkstück 40 in einer Richtung aus, die im Wesentlichen derjenigen der ersten Achse A-A entspricht oder dazu parallel ist. In einer Ausführungsform können die Bereiche 36h der dritten Werkzeugfläche 36 und die Bereiche 32h ₁ der zweiten Werkzeugfläche 32 im Wesentlichen horizontale Werkzeugflächen sein.
In einer Ausführungsform übt der Formwerkzeugblock 16, 16a oder 16b eine Kraft SF auf das Werkstück 40 aus, die im Wesentlichen quer zu den Kräften F gerichtet ist, die durch die erste Formwerkzeuganordnung 12 und die zweite Formwerkzeuganordnung 14 auf das Werkstück ausgeübt werden. In einer Ausführungsform übt der Formwerkzeugblock 16 die Kraft SF auf das Werkstück aus, wobei die Kraft senkrecht zu den Kräften F ist, die von der ersten Formwerkzeuganordnung 12 und der zweiten Formwerkzeuganordnung 14 auf das Werkstück 40 ausgeübt werden. In einer weiteren Ausführungsform übt der Formwerkzeugblock 16 die Kraft SF auf das Werkstück 40 aus, wobei die Kraft angewinkelt zu den Kräften F ist, die durch die erste Formwerkzeuganordnung 12 und die zweite Formwerkzeuganordnung 14 auf das Werkstück 40 ausgeübt werden. In einer Ausführungsform kann der Winkel zwischen der Kraft SF, die durch den Formwerkzeugblock 16 auf das Werkstück 40 ausgeübt wird, und den Kräften F, die von der ersten Formwerkzeuganordnung 12 und der zweiten Formwerkzeuganordnung 14 auf das Werkstück 40 ausgeübt werden, im Bereich von ungefähr 30 bis 150 Grad liegen. In einer weiteren Ausführungsform kann der Winkel zwischen der Kraft SF, die von dem Formwerkzeugblock 16 auf das Werkstück 40 ausgeübt wird, und den Kräften F, die von der ersten Formwerkzeuganordnung 12 und der zweiten Formwerkzeuganordnung 14 auf das Werkstück 40 ausgeübt werden, im Bereich zwischen ungefähr 60 und bis ungefähr 120 Grad liegen.
In einer Ausführungsform bilden die zwei beweglichen Formwerkzeugstrukturen (das heißt, der erste Formwerkzeugkörper 22 und der bewegliche Formwerkzeugblock 16) und die einzige fixierte Formwerkzeugstruktur (das heißt, der zweite Formwerkzeugkörper 30) zusammen den Formwerkzeughohlraum 38 des Formungssystems 10. Die Relativbewegung zwischen den beweglichen Werkzeugstrukturen 22 und 16 und der fixierten einzigen Formwerkzeugstruktur 30 führt zum Schließen des Hohlraums 38. Nachdem der Formwerkzeughohlraum 38 geschlossen ist, wird durch die Bewegung der beweglichen Formwerkzeugstruktur 16 relativ zu der beweglichen Formwerkzeugstruktur 22 eine Kraft auf das Werkstück 40 ausgeübt, die im Wesentlichen quer zu Kräften verläuft, die durch die erste Formwerkzeuganordnung 12 und die zweite Formwerkzeuganordnung 14 auf das Werkstück 40 ausgeübt werden. Diese Kraft liefert einen hohen Kontakt/Druck auf eine oder mehreren Seitenwände der geformten Komponente, woraus sich ein hoher Koeffizient für den Wärmeübergang und somit hohe Kühlraten ergeben, die ausreichend schnell sind, um Martensit zu erreichen.
Die erste Formwerkzeuganordnung 12, die zweite Formwerkzeuganordnung 14 und der bewegliche Formwerkzeugblock 16 sind funktionsmäßig mit dem Kühlsystem 18 derart verbunden, dass die erste Formwerkzeuganordnung 12, die zweite Formwerkzeuganordnung 14 und der bewegliche Formwerkzeugblock 16 geeignet sind, das Werkstück 40, das mit ihnen in Kontakt ist, zu kühlen, wenn der Formwerkzeughohlraum 38 geschlossen ist. Beispielsweise sind der erste Formwerkzeugkörper 22, der zweite Formwerkzeugkörper 30 und der bewegliche Formwerkzeugblock 16 funktionsmäßig mit dem Kühlsystem 18 verbunden.
Das Kühlsystem 18 kann eine Quelle eines Kühlfluids aufweisen. In einer Ausführungsform kann das Kühlfluid Wasser, Öl, Salzlösung, Gas oder ein anderes Fluidmedium aufweisen. Das Kühlfluid, das von dem Kühlsystem 18 bereitgestellt wird, kann kontinuierlich durch die Kühlkanäle oder -strukturen umgewälzt werden, um die Formwerkzeuganordnungen 12 und 14 und den beweglichen Formwerkzeugblock 16 zu kühlen. In einer Ausführungsform kann das Kühlsystem 18 ein/e Reservoir/Kühleinrichtung aufweisen. In einer Ausführungsform kann das Kühlsystem 18 eine Druckquelle oder eine Fluidpumpe aufweisen, um das Kühlfluid zwangsweise durch die Kühlkanäle oder -strukturen zu leiten. In einer Ausführungsform kann das Kühlfluid in einer kontinuierlichen ununterbrochenen Weise umgewälzt werden, aber es sollte beachtet werden, dass das Strömen des Kühlfluids in beliebiger gewünschter Weise gesteuert werden kann, um das Kühlen der Werkzeugflächen zu steuern. Zu beachten ist, dass umlaufende Kühlfluide die Formwerkzeuganordnungen 12 und 14 und den beweglichen Formwerkzeugblock 16 kühlen und dass die gekühlten Formwerkzeuganordnungen 12 und 14 und der gekühlte bewegliche Formwerkzeugblock wiederum das heißgeformte Element abschrecken und kühlen.
In einer Ausführungsform können der erste Formwerkzeugkörper 22, der zweite Formwerkzeugkörper 30 und der bewegliche Formwerkzeugblock 16 Kühlkanäle oder -strukturen 26, 34 und 44 aufweisen, die so aufgebaut und angeordnet sind, dass sie ein Kühlfluid transportieren. In einer Ausführungsform können die Kühlkanäle oder -strukturen durch Techniken, etwa Tiefbohrung, hergestellt werden, wodurch geradlinige Kanäle erhalten werden, die durch die jeweiligen Formwerkzeugkörper und/oder den oder die beweglichen Formwerkzeugblöcke verlaufen. In einer Ausführungsform werden die Kühlkanäle oder -strukturen durch Tiefbohrung der Kühlkanäle durch eine oder mehrere Seiten der jeweiligen Formwerkzeugkörper und/oder den oder die beweglichen Formwerkzeugblöcke hergestellt.
In einer Ausführungsform kann jeder Kühlkanal oder jede Kühlstruktur 26 in Bezug auf die Werkzeugfläche 24 entsprechend einem ersten vorbestimmten Abstand versetzt sein, und dieser Abstand kann entlang der Länge der Kühlkanäle 26 gleichbleibend sein. In ähnlicher Weise kann jeder Kühlkanal 34 in Bezug auf die Werkzeugfläche 32 entsprechend einem zweiten vorbestimmten Abstand versetzt sein, der sich von dem ersten vorbestimmten Abstand unterscheiden kann, und dieser Abstand kann entlang der Länge der Kühlkanäle 34 gleich bleiben. In ähnlicher Weise kann jeder Kühlkanal 44 in Bezug auf die Werkzeugfläche 36 entsprechend einem dritten vorbestimmten Abstand versetzt sein, der sich von dem ersten vorbestimmten Abstand und/oder dem zweiten vorbestimmten Abstand unterscheiden kann, und dieser Abstand kann entlang der Länge der Kühlkanäle 44 gleich bleiben. In einer weiteren Ausführungsform können der erste, zweite und dritte vorbestimmte Abstand gleich sein.
Der Abstand zwischen den Kühlkanälen 26, 34 und 44 und ihren zugehörigen komplexen Werkzeugflächen 24, 32 und 36 sowie die Massendurchflussrate des Kühlfluids und die Temperatur des Fluids werden so ausgewählt, dass das Kühlen der unteren und der oberen Formwerkzeuganordnung 12 und 14 und des beweglichen Formwerkzeugblocks 16 derart gesteuert ist, dass die heißgeformte Komponente in einer kontrollierten Weise abgeschreckt wird, die konsistent über ihre wesentlichen Flächen hinweg ist, so dass ein Phasenübergang zu einem gewünschten metallurgischen Zustand (das heißt, Martensit) hervorgerufen wird. In einer Ausführungsform wird der Rohling oder das Werkstück 40 so erwärmt, dass sein Aufbau im Wesentlichen (wenn nicht sogar vollständig) aus Austenit erzeugt wird, wobei der erwärmte Rohling/das Werkstück 40 zwischen der unteren und der oberen Formwerkzeuganordnung 12 und 14 und dem beweglichen Formwerkzeugblock 16 geformt wird. Die heißgeformte Komponente wird durch die untere und obere Formwerkzeuganordnung 12 und 14 und den beweglichen Formwerkzeugblock 16 vor dem Auswerfen der heißgeformten Komponente aus dem Formungssystem 10 abgeschreckt. Diesbezüglich dienen die untere und die obere Formwerkzeuganordnung 12 und 14 und der bewegliche Formwerkzeugblock 16 als Wärmesenken, um Wärme abzuführen, und dadurch die heißgeformte Komponente in gesteuerter Weise abzuschrecken, so dass ein gewünschter Phasenübergang (beispielsweise zu Martensit) in der heißgeformten Komponente hervorgerufen wird, und um optional die heißgeprägte Komponente auf eine Solltemperatur abzukühlen.
In einer Ausführungsform kann das Formungssystem 10 ein Paar aus Nockenantriebselementen 46 (46a, 46b) und ein Paar aus Gaszylinderfedern 48 (48a, 48b) aufweisen. In einer anderen Ausführungsform können anstelle der Gaszylinderfedern andere Vorspanneinrichtungen oder -mechanismen in dem Formungssystem verwendet werden. In einer Ausführungsform kann sich die von den Gaszylinderfedern ausgeübte Kraft von der Kraft unterscheiden, die von Formpresse oder Ramme ausgeübt wird.
In einer Ausführungsform umfasst die Gaszylinderfeder 48 einen Zylinder, der an beiden Enden abgedichtet ist. Der Zylinder weist ferner einen Schaft auf, der mit einem Kolben versehen ist, der in dem Zylinder auf- und abläuft und sich aus einem Ende des Zylinders heraus erstreckt. In einer Ausführungsform umfasst das Formungssystem 10 eine Verteilerleitung, die ausgebildet ist, Gas oder Stickstoff unter Druck dem Zylinder zuzuführen, und weist einen Drucksensor auf, der ausgebildet ist, funktionsmäßig mit der Verteilerleitung verbunden zu sein, um ein Drucksignal aus Gas oder Stickstoff in der Verteilerleitung bereitzustellen.
Die Schaft- oder die Kolbenauslenkung ist funktionsmäßig mit dem Nockenantriebselement 46 gekoppelt. Das Gas kann Stickstoff oder ein ähnliches inertes Gas sein. Der vom dem Gas ausgeübte Druck übt eine Kraft auf den Kolben aus und bewirkt, dass der Schaft bzw. Kolbenstange ausgefahren wird. In einer Ausführungsform kann die Größe der Kraft, die von dem Zylinder ausgeübt wird, variabel sein, um Materialdickenunterschiede, die in dem Werkstück 40 auftreten, auszugleichen. Die Gaszylinderfeder 48 ist ausgebildet, von dem Nockenantriebselement 46 komprimiert zu werden. Die Gaszylinderfeder 48 ist ferner geeignet, das Nockenantriebselement 46 aus seiner Anfangsposition (im Inneren in Richtung zur Mitte des Formungswerkzeugs) zu führen, nachdem das Nockenantriebselement 46 von der Mitte des Formwerkzeugs während des Formungsvorgangs wegbewegt worden ist. In einer Ausführungsform kann die Gaszylinderfeder 48 ausgebildet sein, die (horizontale) Bewegung des Nockenantriebselements 46 in Bezug auf den beweglichen Formwerkzeugblock 16 zu beschränken oder zu steuern. In einer Ausführungsform kann die Gaszylinderfeder 48 ausgebildet sein, dabei zu helfen, Materialdickenunterschiede, die in dem Werkstück 40 auftreten, zu kompensieren.
Jedes Nockenantriebselement 46 ist in Bezug auf die untere Formwerkzeuganordnung 14 bewegbar. Jedes Nockenantriebselement 46 ist funktionsmäßig mit einer Stickstoffzylinderfeder 48 verbunden und ist zur horizontalen Bewegung in Bezug auf die untere Formwerkzeuganordnung 14 durch die zugehörige Stickstoffzylinderfeder entsprechend montiert. Das heißt, jede Stickstoffzylinderfeder 48 ist ausgebildet, ausfahrbar und einfahrbar zu sein, um die Bewegung des zugehörigen Nockenantriebselements 46 relativ zu der zweiten Formwerkzeuganordnung 14 zu beeinflussen. Jede Stickstoffzylinderfeder 48 ist ausgebildet, die Bewegung des zugeordneten Nockenantriebselements 46 zu und weg von dem ersten und dem zweiten Formwerkzeugkörper 22 und 30 zu beeinflussen. In einer Ausführungsform ist die Bewegung des Nockenantriebselementes relativ zu der unteren Formwerkzeuganordnung 14 eine geradlinige Gleitbewegung in einer Richtung quer oder senkrecht zu der Längsachse A-A des Formungssystems 10.
In einer Ausführungsform weist das Nockenantriebselement 46 eine nach oben zeigende geneigte Nockenfläche 50 auf, die so aufgebaut und angeordnet ist, dass sie mit einer nach unten zeigenden geneigten Nockenfläche 52 des beweglichen Formwerkzeugblocks 16 zusammenwirkt oder in Kontakt tritt.
Wie in 1 gezeigt, sind Verschleißplatten oder -elemente 54 (54a, 54b) an der Verbindungsfläche zwischen jedem beweglichen Nockenantriebselement 46 und der fixierten unteren Formwerkzeugschuhstruktur 28 vorgesehen. Bei einer Ausführungsform können die Verschleißplatten oder -elemente 54 aus gehärtetem Stahlmaterial hergestellt sein. Die Verschleißplatten oder -elemente 54 können ausgebildet sein, Führungs- und Verschleißflächen zwischen dem beweglichen Nockenantriebselement 46 und dem fixierten unteren/zweiten Formwerkzeugschuh oder Formwerkzeughalter 28 bereitzustellen. Das heißt, die Verschleißplatten oder -elemente 54 sind ausgebildet, Führungs- und Verschleißflächen für das bewegliche Nockenantriebselement 46 bereitzustellen, wenn sich das Nockenantriebselement 46 relativ zu dem fixierten unteren/zweiten Formwerkzeugschuh oder Formwerkzeughalter 28 bewegt.
Im Folgenden wird die Funktionsweise des Formungssystems 10 beschrieben.
In einer Ausführungsform, wie in 1A gezeigt ist, wird ein Verfahren 1000 zur Formung eines Blechmetallelements in dem Formungssystem 10 bereitgestellt. In einer Ausführungsform kann das Blechmetallelement ein Fahrzeugkarosserieelement oder eine entsprechende Platte umfassen. In einer Ausführungsform kann das Verfahren 1000 Prozeduren 1002–1004 enthalten. Beispielsweise wird bei Prozedur 1002 die erste Formwerkzeuganordnung 12 relativ zu der zweiten Formwerkzeuganordnung 14 entlang einer ersten Achse A-A verschoben, um den Formwerkzeughohlraum 38 von einer offenen Stellung in eine geschlossene Stellung überzuführen. Bei der Prozedur 1004 wird der Formwerkzeugblock 16 relativ zu der ersten Formwerkzeuganordnung 12 in einer Richtung quer zu der ersten Achse A-A bewegt. Bei der Prozedur 1006 wird eine Kraft auf das Werkstück 40 mittels des Formwerkzeugblocks 16 ausgeübt, die im Wesentlichen quer zu Kräften wirkt, die durch die erste Formwerkzeuganordnung 12 und die zweite Formwerkzeuganordnung 14 auf das Werkstück 40 ausgeübt werden. Jede dieser Prozeduren 1002–1004 und andere optionale/zusätzliche Prozeduren des Verfahrens 1000 werden nachfolgend detailliert beschrieben.
Wenn der obere/erste Formwerkzeugschuh oder Formwerkzeughalter 20 durch die Formpresse oder Ramme auf seine höchste Position zurückgezogen wird, ist der Formwerkzeughohlraum in der offenen Stellung. In einer Ausführungsform ist der Formwerkzeughohlraum in der offenen Stellung, wenn der obere/erste Formwerkzeugschuh oder Formwerkzeughalter 20 auf eine Zwischenposition zurückgezogen ist. Da der obere/erste Formwerkzeugkörper 22 und der bewegliche Formwerkzeugblock 16 funktionsmäßig mit dem oberen/ersten Formwerkzeugschuh oder Formwerkzeughalter 20 gekoppelt sind, werden der obere/erste Formwerkzeugkörper 22 und der bewegliche Werkzeugblock 16 ebenfalls zusammen mit dem oberen/ersten Formwerkzeugschuh oder Formwerkzeughalter in ihre höchsten Positionen zurückgezogen. In einer Ausführungsform wird die obere Formwerkzeuganordnung 12 auf eine Formungs-/abgesenkte/geschlossene Position in Bezug auf den unteren/zweiten Formwerkzeugkörper 30 bewegt, um das Werkstück 40 in eine gewünschte Form zu prägen oder zu formen. In einer Ausführungsform wird die obere Formwerkzeuganordnung 12 auf eine Formungs-/abgesenkte/geschlossene Stellung durch die Formpresse oder Ramme bewegt.
Wenn der Formwerkzeughohlraum in der offenen Stellung ist, dann übt die Stickstoffzylinderfeder 48 Druck oder Kraft auf das Nockenantriebselement 46 aus, das in Richtung zur Mitte des Formungssystems 10 nach innen (und in Richtung zu der zweiten Formwerkzeuganordnung 14) gleitet. In einer Ausführungsform sind die Stickstoffzylinderfedern 48a und 48b ausgebildet, Druck auf die zugehörigen Nockenantriebselemente 46a und 46b auszuüben, so dass sie in Richtung der Pfeile CDA und CDB in Richtung zur Mitte des Formungssystems 10 gleiten. Das heißt, vor dem Beginn des nächsten Formungsdurchgangs werden die Gaszylinderfedern aktiviert, um die zugehörigen Nockenantriebselemente auf ihre ursprünglichen Positionen zu bewegen.
Der Formungsvorgang beginnt mit der Konfiguration, in der ein vorgeschnittenes Rohblech aus Metallmaterial oder das Werkstück 40 auf den unteren Formwerkzeugkörper 30 geladen wird, wenn der Werkzeughohlraum in der offenen Stellung ist. Insbesondere die Unterseite des Werkstücks 40 wird so abgelegt, dass sie auf einer nach oben weisenden unteren Klemmfläche 32 des unteren Formwerkzeugkörpers 30 ruht.
In einer Ausführungsform wird das Werkstück 40 während des Heißformungsvorgangs auf eine Austenit erzeugende Temperatur erhitzt. Das Werkstück 40 (beispielsweise gestanzt oder vorgeformt) wird auf den Austenit-Zustand erhitzt. Beispielsweise wird das Werkstück 40 in einem Ofen oder in einer Ofenanlage (beispielsweise mit walzenartiger Feuerstelle oder im Stapel-Stil) auf eine Temperatur über der Ac3-Temperatur aufgeheizt. In einer Ausführungsform kann das Werkstück 40 auf eine vorbestimmte Temperatur, etwa ungefähr 930°C, vorgewärmt werden. In einer Ausführungsform kann das Werkstück 40 auf eine vorbestimmte Temperatur, etwa auf ungefähr 900°C, vorgewärmt werden. In einer Ausführungsform wird das Werkstück 40 so erhitzt, dass seine Struktur im Wesentlichen (wenn nicht sogar vollständig) aus Austenit aufgebaut ist. Sobald das Werkstück 40 im dem Austenit-Zustand ist, kann das Werkstück 40 rasch/zügig auf die Formwerkzeuganordnungen 12 und 14 übertragen werden.
Nach dem Montieren des Werkstücks 40 auf dem unteren Formwerkzeugkörper 30, werden dann die Formwerkzeuganordnungen 12 und 14 zusammengefahren (das heißt, geschlossen) entlang der Formwerkzeugwirkrichtung mittels der Formpresse oder Ramme, um zu bewirken, dass das heißgeformte Element gebildet wird. Beispielsweise wird der obere Formwerkzeugschuh 20 (auf seine Formungsposition) durch die Prägepresse oder Ramme abgesenkt, bis eine nach unten zeigende, untere Klemmfläche 24 des oberen Formwerkzeugkörpers 22 in die nach oben zeigende Fläche des Blechmetallrohlings 40 eingreift und/oder eine nach unten zeigende untere Klemmfläche 36h oder 36 des beweglichen Formwerkzeugblocks 16 mit der nach oben zeigenden Fläche des Blechmetallrohlings 40 in Kontakt tritt, so dass das Werkstück 40 zwischen der Werkzeugfläche 24 des oberen Formwerkzeugkörpers 22, der Werkzeugfläche 36 des beweglichen Formwerkzeugblocks 16 und der Werkzeugfläche 32 des unteren Formwerkzeugkörpers 30 eingeschlossen ist.
Das Absenken des oberen Formwerkzeugschuhs 20 bewirkt, dass der obere Formwerkzeugkörper 22 und der bewegliche Formwerkzeugblock 16 abgesenkt werden. In einer Ausführungsform ist die Bewegung des beweglichen Formwerkzeugblocks 16 eine geradlinige Längsbewegung nach unten. In einer Ausführungsform ist die Bewegung des beweglichen Formwerkzeugblocks 16 eine vertikale Bewegung. In einer Ausführungsform ist die Bewegung des beweglichen Formwerkzeugblocks 16 entlang eines Pfeils DF gerichtet. Wenn die obere Formwerkzeuganordnung 12 von ihrer höchsten Position oder Zwischenposition auf Formungsposition abgesenkt wird, tritt die nach unten zeigende, geneigte Nockenfläche 52 des beweglichen Formwerkzeugblocks 16 mit der nach oben zeigenden, geneigten Nockenfläche 50 des Nockenantriebselements 46 in Eingriff oder in Kontakt. Das heißt, wenn sich der bewegliche Formwerkzeugblock 16 in der Abwärtsrichtung bewegt, dann tritt die nach oben zeigende geneigte Nockenfläche 50 des Nockenantriebselementes 46 gleitend mit der nach unten zeigenden geneigten Nockenfläche 52 des beweglichen Formwerkzeugblocks 16 in Kontakt und drückt dagegen, wodurch der bewegliche Formwerkzeugblock 16 in einer Richtung quer zu der axialen, nach unten zeigenden Richtung der Bewegung des beweglichen Formwerkzeugblocks 16 verschoben wird. In einer Ausführungsform ist die Bewegung des beweglichen Formwerkzeugblockbereichs 16 eine Querbewegung oder laterale Bewegung (in Richtung zur Mitte des Formungssystems 10). In einer weiteren Ausführungsform ist die Bewegung des beweglichen Formwerkzeugblocks 16 eine geradlinige Querbewegung oder laterale Bewegung (in Richtung zur Mitte des Formungssystems 10). In einer Ausführungsform erfolgt die Bewegung des beweglichen Formwerkzeugblockbereichs 16 in Richtung eines Pfeils S,
Das Eingreifen der nach unten zeigenden geneigten Nockenfläche 52 in die nach oben zeigende geneigte Nockenfläche 50 ruft eine eingreifende Wirkung an dem beweglichen Formwerkzeugblock 16 hervor, so dass der bewegliche Formwerkzeugblock 16 an den unteren Werkzeugkörper 30 gedrückt wird. Die nach innen gerichtete Querbewegung des beweglichen Formwerkzeugblocks 16 übt eine Kraft auf das Werkstück 40 aus, das in dem Formwerkzeughohlraum 38 aufgenommen ist. In einer Ausführungsform ist der bewegliche Formwerkzeugblock 16 ausgebildet, Druck auf die Seitenwände des Werkstücks 40, das in dem Formwerkzeughohlraum 38 aufgenommen ist, (oder auf den geformten Teil) auszuüben.
Daher wird die axiale Abwärtskraft des beweglichen Formwerkzeugblocks 16 in eine seitliche oder lateral wirkende Kraft auf das Werkstück 140 durch den Formwerkzeugblock 16 umgesetzt. Die Anordnung des Nockenantriebselementes und des beweglichen Formwerkzeugblocks 16 sind so gestaltet, dass die axiale Bewegung oder Längsbewegung des beweglichen Formwerkzeugblocks 16 in eine laterale oder transversale Bewegung zur Verschiebung (des beweglichen Formwerkzeugblocks 16) umgewandelt wird, um eine transversale Kraft bzw. Querkraft auf das Werkstück 40 auszuüben, das in dem Formwerkzeughohlraum 38 aufgenommen ist. In einer Ausführungsform kann die Kraft von der nach unten gerichteten Kraft (des beweglichen Formwerkzeugblocks 16) um ungefähr 90 Grad zur Seite hin oder in eine laterale Richtung (an die Seitenwände des Werkstücks 140) umgesetzt werden. In einer weiteren Ausführungsform kann die Kraft von der Abwärtsrichtung in zur Seite hin oder zur lateralen Richtung hin wirkende Kraft um ungefähr 30 bis 150 Grad umgesetzt werden. In einer anderen Ausführungsform kann die Kraft von der Abwärtsrichtung um ungefähr 60 bis 120 Grad zur Seite oder zur lateralen Richtung umgesetzt werden.
Das Nockenantriebselement 46 ist ausgebildet, den beweglichen Formwerkzeugblock 16 gegen den unteren Formwerkzeugkörper 30 zu drücken, so dass Druck gegen das Werkstück 40 erzeugt wird. Das Drücken der Werkzeugfläche 36 des beweglichen Formwerkzeugblocks 16 gegen seine angrenzende Kontaktfläche des Werkstücks 40 mit hoher Energie vergrößert den Flächenkontakt zwischen dem beweglichen Formwerkzeugblock 16 und dem Werkstück 40 und liefert einen verbesserten Wärmeübergang zwischen dem Werkstück 40 und dem beweglichen Formwerkzeugblock 16.
Beispielsweise ist der bewegliche Formwerkzeugblock 16 ausgebildet, sich relativ zu der ersten Formwerkzeuganordnung 12 (mit dem oberen/ersten Formwerkzeugschuh oder -halter 20 und dem oberen/ersten Formwerkzeugkörper 22) zu verschieben, um eine Kontaktdruckkraft auf Bereiche des Werkstücks 40 auszuüben oder einwirken zu lassen, wobei die Bereiche in direktem Kontakt mit der dritten Werkzeugfläche 36 des beweglichen Formwerkzeugblocks 16 sind, so dass die Wärmeleitfähigkeit oder die Wärmeübergang von dem Werkstück 40 zu dem beweglichen Formwerkzeugblock 16 erhöht wird. Das Formungssystem 10 kann ausgebildet sein, einen guten Kontakt zwischen der Werkzeugfläche 36 des beweglichen Formwerkzeugblocks 16 und seiner angrenzenden Kontaktfläche des Werkstücks 40 herzustellen, so dass ein gleichmäßiger Kontaktdruck über das Werkstück 40 hinweg erreicht wird. Die Mitnehmerwirkung hat eine Verschiebung des beweglichen Formwerkzeugblocks 16 hervorgerufen, so dass ein maximaler Kontaktdruck zwischen dem Werkstück 40 und dem beweglichen Formwerkzeugblock 16 hervorgerufen wird. In einer Ausführungsform ist der bewegliche Formwerkzeugblock 16 ausgebildet, die Kontaktdruckkraft auf die Seitenwände des geformt Komponente an der untersten Stelle der Abwärtsbewegung der Pressramme auszuüben. Das heißt, der bewegliche Formwerkzeugblock 16 ist ausgebildet, mit den Seitenwänden der geformten Komponente unter Druck am untersten Punkt der Abwärtsbewegung in Kontakt zu treten. In einer Ausführungsform erhöht die höhere Kraft, die durch die dritte Werkzeugfläche 36 auf das Werkstück 40 ausgeübt wird, den Wärmeübergang zwischen der dritten Werkzeugfläche 36 und dem Werkstück 40.
Wenn die Formwerkzeuganordnungen 12 und 14 schließen (das heißt, der erste Formwerkzeugkörper 22 und der bewegliche Formwerkzeugblock 16 wirken mit der zweiten Formwerkzeuganordnung 14 zusammen, um den geschlossenen Werkzeughohlraum 38 dazwischen zu bilden), dann ist der bewegliche Formwerkzeugblock 16 geeignet, Druck über das Nockenantriebselement 46 auszuüben und den Stickstoffzylinder 48 zu komprimieren.
Somit übt das Formungssystem 10 beim Werkzeugschließen einen Druck auf die Seitenwände oder Bereiche des Werkstücks 40 aus, die in direktem Kontakt mit dem beweglichen Formwerkzeugblock 16 sind. Der Druck wird über die Gaszylinderfedern 48 auf die Nockenantriebselemente 46 ausgeübt, die wiederum auf die beweglichen Formwerkzeugblöcke 16 einen Druck ausüben. Die beweglichen Formwerkzeugblöcke 16 üben Druck auf die Seitenwände des geformten Teils aus. Dies liefert ausreichenden Kontaktdruck, um einen akzeptablen Wärmeübergangskoeffizienten zu erreichen, der wiederum ermöglicht, dass das gesamte Teil in die Martensit-Struktur übergeht.
In einer Ausführungsform kann der Betrag der Bewegung des beweglichen Formwerkzeugblocks im Bereich von ungefähr 0,2 bis 0,5 mm liegen. In einer Ausführungsform kann Betrag der Bewegung des beweglichen Formwerkzeugblocks 16 durch den Abstand zwischen der oberen und der unteren Radiustangente bestimmt sein.
In einer Ausführungsform wird die geformte Komponente gehärtet, indem Bereiche davon entsprechend einer Kühlrate abgekühlt werden, die ausreichend schnell/zügig ist, um eine Martensit-Struktur in der geformten Komponente auszubilden. Die Verformung und anschließende rasche Abkühlung der Bereiche der geformten Komponente in den Formwerkzeuganordnungen 12 und 14 erzeugt die heißgeformte Komponente, in der die Austenit-Struktur in die Martensit-Struktur umgewandelt worden ist. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform die Kühlrate der geformten Komponente im Bereich von ungefähr 300°C/Sekunde bis ungefähr 1000°C/Sekunde liegen. In einer Ausführungsform wird die geformte Komponente in direktem Kontakt mit den Werkzeugflächen von ungefähr 900°C bis 200°C in ungefähr 7 bis 8 Sekunden abgekühlt. In einer Ausführungsform beträgt die Durchlaufzeit für das heißgeformte Element ungefähr 7 bis 8 Sekunden. In einer Ausführungsform wird das heißgeformte Element durch die Formwerkzeuganordnungen 12 und 14 abgekühlt, bevor das heißgeformte Element aus den Formwerkzeuganordnung 12 und 14 ausgeworfen wird.
Nach der Abschreckprozedur können die Formwerkzeuganordnungen 12 und 14 voneinander getrennt (das heißt, geöffnet) werden. Das heißt, die Formpresse durchläuft ihren unteren Totpunkt und kehrt in ihre Aufwärtsbewegung zurück. Die heißgeformte Komponente kann aus dem Formwerkzeughohlraum 38 entfernt werden. Beispielsweise wird die geformte Komponente anschließend von der unteren Formwerkzeuganordnung 14 nach oben gedrückt, und ein Bediener oder ein Roboter entfernt dann die fertiggestellte Komponente aus dem Formungssystem 10, während dieses in dem entspannten Zustand ist. In einer Ausführungsform kann nach dem Entfernen aus den Formwerkzeuganordnungen 12 und 14 das Element auf ungefähr Raumtemperatur oder zumindest auf eine Temperatur zwischen ungefähr 200°C und ungefähr 250°C abgekühlt werden. In einer Ausführungsform können eine oder mehrere weitere Verarbeitungsprozeduren ausgeführt werden. Diese eine oder mehreren zusätzlichen Verarbeitungsprozeduren können Feinabstimmung, Perforieren und dergleichen umfassen.
2 und 3 sind schematische Ansichten eines Heißpräge-/Formungssystems 110 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Patentanmeldung. Das Heißpräge-/Formungssystem 110 umfasst eine erste Formwerkzeuganordnung 112 mit einer ersten Werkzeugfläche 124, eine zweite Formwerkzeuganordnung 114 mit einer zweiten Werkzeugfläche 132 und einen beweglichen Formwerkzeugblock 116 mit einer dritten Werkzeugfläche 136. Die erste Werkzeugfläche 124, die zweite Werkzeugfläche 132 und die dritte Werkzeugfläche 136 sind ausgebildet, so zusammenzuwirken, dass sie einen Werkzeughohlraum 138 dazwischen bilden, um darin ein Werkstück 140 aufzunehmen. Eine Relativbewegung zwischen der ersten Formwerkzeuganordnung 112 und der zweiten Formwerkzeuganordnung 114 entlang einer ersten Achse A'-A' überführt den Formwerkzeughohlraum 138 von einer offenen Stellung in eine geschlossene Stellung und umgekehrt. Der Formwerkzeugblock 116 ist relativ zu der ersten Formwerkzeuganordnung 112 in einer Richtung quer zu der ersten Achse A'-A' bewegbar, und der Formwerkzeugblock übt eine Kraft SF' auf das Werkstück 40 aus, die im Wesentlichen quer zu Kräften F' ist, die durch die erste Formwerkzeuganordnung 112 und die zweite Formwerkzeuganordnung 114 auf das Werkstück 140 ausgeübt werden.
Das System 110 umfasst ferner ein Kühlsystem 118, das funktionsmäßig mit der ersten Formwerkzeuganordnung 112, der zweiten Formwerkzeuganordnung 114 und dem beweglichen Formwerkzeugblock 116 verbunden ist. In einer Ausführungsform können Elemente des Kühlsystems 118 entsprechenden Elementen des Kühlsystems 18 ähneln und eine ähnliche Funktion aufweisen. Obwohl dies nicht dargestellt ist, können die erste Formwerkzeuganordnung 112, die zweite Formwerkzeuganordnung 114 und der bewegliche Formwerkzeugblock 116 jeweils eine Kühlstruktur aufweisen, die damit in Verbindung steht, so dass die erste Werkzeugfläche, die zweite Werkzeugfläche und die dritte Werkzeugfläche das Werkstück 140, das damit in Kontakt ist, kühlen, wenn der Formwerkzeugzeughohlraum 138 geschlossen ist.
Diese Ausführungsform ist ähnlich zu der zuvor beschriebenen Ausführungsform mit der Ausnahme derjenigen Unterschiede, die nachfolgend beschrieben sind.
In einer Ausführungsform umfasst der bewegliche Formwerkzeugblock 116 einen ersten beweglichen Formwerkzeugblockbereich 116a und einen zweiten beweglichen Formwerkzeugblockbereich 116b. Der erste bewegliche Formwerkzeugblockbereich 116a und der zweite bewegliche Formwerkzeugblockbereich 116b sind so gestaltet, dass sie axial zueinander ausgerichtet sind, wenn der Werkzeughohlraum 138 in der geschlossenen Stellung ist. Das heißt, der erste bewegliche Formwerkzeugblockbereich 116a und der zweite bewegliche Formwerkzeugblockbereich 116b sind axial zueinander ausgerichtet, wenn der Formwerkzeughohlraum 138 in der geschlossenen Stellung ist, so dass eine Kontaktfläche 139 des ersten beweglichen Formwerkzeugblockbereichs 116a mit einer Kontaktfläche 141 des zweiten beweglichen Formwerkzeugblockbereichs 116b in Eingriff ist. In einer Ausführungsform sind die Kontaktflächen 139 und 141 des ersten beweglichen Formwerkzeugblockbereichs 116a und des zweiten beweglichen Formwerkzeugblockbereichs 116b im Wesentlichen ebene Flächen.
In einer Ausführungsform beinhaltet der erste Formwerkzeugkörper 122 eine Öffnung 123, um den ersten beweglichen Formwerkzeugblock 116a aufzunehmen. In einer Ausführungsform beinhaltet der zweite Formwerkzeugkörper 130 eine Öffnung 131, um den zweiten beweglichen Formwerkzeugblock 116b aufzunehmen. In einer Ausführungsform sind die Öffnungen 123 und 131 axial zueinander ausgerichtet, wenn der Formwerkzeughohlraum 138 in der geschlossenen Stellung ist. In einer Ausführungsform sind der erste bewegliche Formwerkzeugblockbereich 116a und der zweite bewegliche Formwerkzeugblockbereich 116b so geformt und ausgebildet, dass sie in ihre entsprechenden Öffnungen 123 bzw. 131 mittels Formschluss hineinpassen.
In einer Ausführungsform beinhaltet das Formierungssystem 110 eine erste Gaszylinderfeder 153 und eine zweite Gaszylinderfeder 155. In einer Ausführungsform können Elemente der ersten Gaszylinderfeder 153 und der zweiten Gaszylinderfeder 155 im Wesentlichen ähnlich zu entsprechenden Elementen der Gaszylinderfeder 48 sein und auch eine ähnliche Funktion aufweisen. In einer Ausführungsform ist die erste Gaszylinderfeder 153 in der ersten Formwerkzeuganordnung 112 angeordnet und die zweite Gaszylinderfeder 155 ist in der zweiten Formwerkzeuganordnung 114 angeordnet. In einer Ausführungsform sind sowohl die erste Gaszylinderfeder 153 als auch die zweite Gaszylinderfeder 155 funktionsmäßig mit dem Nockenantriebselement 146 verbunden. In einer Ausführungsform ist die erste Gaszylinderfeder 153 größer als die zweite Gaszylinderfeder 155 und ist ausgebildet, eine relativ große Kraft auf das Nockenantriebselement 146 im Vergleich zu der zweiten Gaszylinderfeder 155 auszuüben.
In einer Ausführungsform hat das Nockenantriebselement 146 eine nach unten zeigende geneigte Nockenfläche 150, die so aufgebaut und angeordnet ist, dass sie mit einer nach oben zeigenden geneigten Nockenfläche 152 des zweiten beweglichen Formwerkzeugblocks 116b zusammenwirkt oder in Kontakt tritt.
In einer Ausführungsform beinhaltet das Formungssystem 10 ein Drehverhinderungselement 151, das ausgebildet ist, eine Drehung des zweiten beweglichen Formwerkzeugblockbereichs 116b zu verhindern. In einer Ausführungsform ist das Drehverhinderungselement 151 in dem zweiten Formwerkzeugkörper angeordnet und ist ausgebildet, sich zusammen mit dem zweiten beweglichen Formwerkzeugblockbereich 116b zu bewegen, während gleichzeitig der zweite bewegliche Formwerkzeugblockbereich 116b daran gehindert wird, sich in Bezug auf den zweiten Formwerkzeugkörper 130 zu drehen. In einer Ausführungsform kann das Drehverhinderungselement 151 einen oder mehreren Haltebereiche aufweisen, die in Richtung zu dem zweiten beweglichen Formwerkzeugblockbereich 116b hervorstehen, um die Drehung des zweiten beweglichen Formwerkzeugblockbereichs 116b zu begrenzen. In einer anschaulichen Ausführungsform ist das Drehverhinderungselement 151 auf einer obersten Fläche des zweiten beweglichen Formwerkzeugblockbereichs 116b angeordnet. In einer weiteren Ausführungsform kann das Drehverhinderungselement 151 auf einer Bodenfläche oder Seitenflächen des zweiten beweglichen Formwerkzeugblockbereichs 116b angeordnet sein.
In einer Ausführungsform kann das Formungssystem 110 eine Schrauben- und Federanordnung 149 aufweisen, die ausgebildet sind, den beweglichen Formwerkzeugblock 116 in der gewünschten Stellung zum Ausüben der Kraft (durch die dritte Werkzeugfläche) gegen das Werkstück 140 zu halten. In einer Ausführungsform kann die Schrauben- und Federanordnung 149 ausgebildet sein, das Nockenantriebselement 146 und den zweiten beweglichen Formwerkzeugblock 116b und somit den oder die ersten beweglichen Formwerkzeugblöcke 116a aus ihrer Kraft ausübenden Position zurückzuziehen.
In der anschaulichen Ausführungsform ist ein einzelner beweglicher Formwerkzeugblock 116 auf der rechten Seite des Formungssystems 110 gezeigt. Jedoch ist zu beachten, dass ein oder mehrere bewegliche Formwerkzeugblöcke auf der linken Seite des Formungssystems 110 vorgesehen sein können. Auch kann die Anzahl der beweglichen Formwerkzeugblöcke auf jeder Seite (rechte Seite und linke Seite) variabel sein. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform das Formungssystem 110 einen Aufbau mit zwei beweglichen Formwerkzeugblöcken pro Seite oder einen Aufbau mit drei beweglichen Formwerkzeugblöcken pro Seite aufweisen.
In einer Ausführungsform ist die Öffnung 123 des ersten Formwerkzeugkörpers 122 eine Durchgangsöffnung, die es möglich macht, dass die Werkzeugfläche 136 des ersten beweglichen Formwerkzeugblockbereichs 116a mit der angrenzenden Kontaktfläche des Werkstücks 140 in Kontakt oder Eingriff tritt, und die Kontaktfläche 139 des ersten beweglichen Formwerkzeugblockbereichs 116a mit der Kontaktfläche 141 des zweiten beweglichen Formwerkzeugblockbereichs 116b in Eingriff tritt. In einer Ausführungsform ist die Öffnung 131 des zweiten Formwerkzeugkörpers 130 eine Durchgangsöffnung, die es möglich macht, dass die Kontaktfläche 139 des ersten beweglichen Formwerkzeugblockbereichs 116a mit der Kontaktfläche 141 des zweiten beweglichen Formwerkzeugblockbereichs 116b und der nach unten zeigenden geneigten Nockenfläche 150 des Nockenantriebselements 146 in Eingriff tritt, um mit der nach oben zeigenden geneigten Nockenfläche 152 des zweiten beweglichen Formwerkzeugblocks 116b in Eingriff zu treten oder damit zusammenzuwirken.
Nachfolgend wird die Funktionsweise des Formungssystems 110 beschrieben.
Wenn der Formwerkzeughohlraum in der offenen Stellung ist, dann übt die zweite Stickstoffzylinderfeder 155 Druck auf das Nockenantriebselement 146 aus, das in Richtung zu ihrer Anfangsposition nach oben gleitet. Das heißt, vor dem Beginn des nächsten Formungsdurchgangs wird die zweite Stickstoffzylinderfeder 155 aktiviert, um das Nockenantriebselement 146 an seine Ausgangsposition zu bewegen.
Der Formungsvorgang beginnt mit der Konfiguration, in der das erwärmte Werkstück 140 auf den unteren Formwerkzeugkörper 130 gesetzt wird, wenn der Formwerkzeughohlraum in der offenen Stellung ist. Nachdem das Werkstück 140 auf dem unteren Formwerkzeugkörper 130 montiert ist, wird die obere Formwerkzeuganordnung 112 durch die Prägepresse oder Ramme abgesenkt (auf ihre Formungsposition), bis eine nach unten zeigende untere Klemmfläche der oberen Formwerkzeuganordnung 112 mit einer nach oben zeigenden Fläche des Blechmetallrohlings 140 in Eingriff tritt, so dass das Werkstück 140 zwischen der Werkzeugfläche 124 des oberen Formwerkzeugkörpers 122, der Werkzeugfläche 136 des beweglichen Formwerkzeugblocks 116a und der Werkzeugfläche 132 des unteren Formwerkzeugkörpers 130 eingeschlossen ist.
Wenn der Formwerkzeughohlraum in der geschlossenen Stellung ist, dann ist die Kontaktfläche 139 des ersten beweglichen Formwerkzeugblockbereichs 116a axial ausgerichtet zu der Kontaktfläche 141 des zweiten beweglichen Formwerkzeugblockbereichs 116b und tritt mit diesem in Eingriff. Wenn der Formwerkzeughohlraum in der geschlossenen Stellung ist, dann wirkt die Gaszylinderfeder 153 so, dass eine Kraft auf das Nockenantriebselement 146 ausgeübt wird. In einer Ausführungsform wirkt die Gaszylinderfeder 153 so, dass die Abwärtskraft auf eine obere Fläche 147 des Nockenantriebselements 146 ausgeübt wird. Die von der Gaszylinderfeder 153 auf die obere Fläche 147 des Nockenantriebselements 146 ausgeübte Kraft bewirkt, dass sich das Nockenantriebselement 146 nach unten bewegt. In einer Ausführungsform ist die Bewegung des Nockenantriebselements 146 eine geradlinige Längsbewegung nach unten. In einer Ausführungsform ist die Bewegung des Nockenantriebselements 146 eine vertikale Bewegung. In einer Ausführungsform ist die Bewegung des Nockenantriebselements 146 so gerichtet, wie dies durch einen Pfeil DF gezeigt ist.
Wenn sich das Nockenantriebselement 146 in der Richtung nach unten bewegt, dann wirkt die nach unten zeigende geneigte Nockenfläche 150 des Nockenantriebselements 146 gegen die nach oben zeigende geneigte Nockenfläche 152 des zweiten beweglichen Formwerkzeugblockbereichs 116b oder führt zu einer Keilwirkung damit, wodurch bewirkt wird, dass der zweite bewegliche Formwerkzeugblockbereich 116b sich in Richtung zur Mitte des Formungssystems 110 nach innen bewegt. Das heißt, wenn sich das Nockenantriebselement 146 in der Richtung nach unten bewegt, dann tritt die nach unten zeigende geneigte Nockenfläche 150 des Nockenantriebselements 146 gleitend mit der nach oben zeigenden geneigten Nockenfläche 152 des zweiten beweglichen Formwerkzeugblockbereichs 116b in Eingriff und drückt dagegen, wodurch der zweite bewegliche Formwerkzeugblockbereich 116b in einer Richtung quer zu der axial nach unten zeigenden Richtung der Bewegung des Nockenantriebselementes 146 vorwärts bewegt wird.
In einer Ausführungsform ist die Bewegung des zweiten beweglichen Formwerkzeugblockbereichs 116b eine Querbewegung oder laterale Bewegung (in Richtung zur Mitte des Formungssystems 110). In einer weiteren Ausführungsform ist die Bewegung des zweiten beweglichen Formwerkzeugblockbereichs 116b eine geradlinige Querbewegung oder laterale Bewegung (in Richtung zur Mitte des Formungssystems 110). Die einwärts gerichtete Bewegung des zweiten beweglichen Formwerkzeugblockbereichs 116b drückt wiederum den ersten beweglichen Formwerkzeugblockbereich 116a gegen den unteren Formwerkzeugkörper 130, wodurch ein Druck auf das Werkstück 140 hervorgerufen wird, das in dem Formwerkzeughohlbereich aufgenommen ist. Das heißt, die transversale Bewegung bzw. Querbewegung oder laterale Bewegung des zweiten beweglichen Formwerkzeugblockbereichs 116b übt eine (komprimierende) Kraft auf den ersten beweglichen Formwerkzeugblockbereich 116a aus, so dass der erste bewegliche Formwerkzeugblockbereich 116a in einer Richtung quer zur Achse A'-A' gedrückt wird. Wenn sich beispielsweise der zweite bewegliche Formwerkzeugblockbereich 116b in der Querrichtung oder lateralen Richtung bewegt, tritt die Kontaktfläche 141 des zweiten beweglichen Formwerkzeugblockbereichs 116b mit der Kontaktfläche 139 des ersten beweglichen Formwerkzeugblockbereichs 116a in Eingriff und übt darauf eine Kraft aus, so dass der erste bewegliche Formwerkzeugblockbereich 116a in einer Richtung quer zur Achse A'-A' vorwärts bewegt wird. Die Querbewegung des ersten beweglichen Formwerkzeugblockbereichs 116a übt eine Kraft auf das Werkstück aus, das in dem Formwerkzeughohlraum aufgenommen ist. In einer Ausführungsform ist der bewegliche Formwerkzeugblock 116a ausgebildet, Druck auf die Seitenwände des Werkstücks (oder auf das geformte Teil) auszuüben, das in dem Formwerkzeughohlraum aufgenommen ist. In einer Ausführungsform verläuft die Bewegung des ersten beweglichen Formwerkzeugblockbereichs 116a und des zweiten beweglichen Formwerkzeugblockbereichs 116b Querbewegungen in einer Richtung quer zu der Achse A'-A', während die Bewegung des Nockenantriebselementes 146 eine axiale vertikale Längsbewegung in einer Richtung parallel zu oder entlang der Achse A'-A' ist. In einer Ausführungsform sind die Bewegung des ersten beweglichen Formwerkzeugblockbereichs 116a und die Bewegung des zweiten beweglichen Formwerkzeugblockbereichs 116b entlang eines Pfeils S gerichtet.
Daher wird die abwärts gerichtete axiale Kraft des Nockenantriebselements 146 in eine seitwärts oder lateral auf das Werkstück 140 durch den Formwerkzeugblock 116a ausgeübte Kraft umgesetzt. Die Anordnung aus dem Nockenantriebsteil 146 und den beweglichen Formwerkzeugblöcken 116a und 116b ist geeignet, die axiale Bewegung oder Längsbewegung des Nockenantriebsteils 146 in eine lateral oder quer verlaufend gerichtete Vorwärtsbewegung (der beweglichen Formwerkzeugblöcke 116a und 116b) umzusetzen, so dass eine Querkraft auf das Werkstück 140 ausgeübt wird, das in dem Formwerkzeughohlraum aufgenommen ist. In einer Ausführungsform kann die Kraft von der Richtung nach unten (auf das Nockenantriebselement 146) zur Seite hin (des Formwerkzeugblocks 116a an den Seitenwänden des Werkstücks 140) um ungefähr 90 Grad umgesetzt werden. In einer weiteren Ausführungsform kann die Kraft von unten um ungefähr 30 bis 150 Grad zur Seite hin umgesetzt werden. In einer weiteren Ausführungsform kann die Kraft von unten um ungefähr 60 bis 120 Grad zur Seite hin umgesetzt werden.
Das Nockenantriebselement 146 ist ausgebildet, die Werkzeugfläche 136 des ersten beweglichen Formwerkzeugblockbereichs 116a gegen ihre angrenzende Kontaktfläche des Werkstücks 140 stark anzudrücken, so dass die Kontaktfläche zwischen dem ersten beweglichen Formwerkzeugblockbereich 116a und dem Werkstück 140 vergrößert wird und ein verbesserter Wärmeübergang zwischen dem Werkstück 140 und dem beweglichen Formwerkzeugblockbereich 116a geschaffen wird.
Die mitnehmende Einwirkung hat eine Verschiebung des zweiten beweglichen Formwerkzeugblockbereichs 116b und des ersten beweglichen Formwerkzeugblockbereichs 116a hervorgerufen, so dass ein maximaler Kontaktdruck zwischen dem Werkstück 140 und dem beweglichen Formwerkzeugblockbereich 116a hervorgerufen wird. In einer Ausführungsform erhöht die vergrößerte Kraft, die durch die dritte Werkzeugfläche 136 auf das Werkstück 140 ausgeübt wird, den Wärmeübergang zwischen der dritten Werkzeugfläche 136 und dem Werkstück 140. Die beweglichen Formwerkzeugblöcke 116 üben Druck auf die Seitenwände des geformten Teils aus. Dies ergibt ausreichenden Kontaktdruck, um einen akzeptablen Wärmeübergangskoeffizienten zu erreichen, der es wiederum möglich macht, dass das gesamte Teil in die Martensit-Struktur übergeht.
In der anschaulichen Ausführungsform der 1 übt die Gaszylinderfeder eine Querkraft auf das Nockenantriebselement aus, um eine Verschiebung des beweglichen Formwerkzeugblocks 16 zu bewirken, während in den Ausführungsformen der 2 und 3 die Gaszylinderfeder eine Längskraft auf das Nockenantriebselement ausübt, um eine Verschiebung des zweiten beweglichen Formwerkzeugblockbereichs 116b und des ersten beweglichen Formwerkzeugblocks 116a hervorzurufen. Jedoch übt in diesen beiden Ausführungsformen der bewegliche Formwerkzeugblock eine Kraft auf das Werkstück aus, die im Wesentlichen quer zu Kräften wirkt, die durch die erste Formwerkzeuganordnung und die zweite Formwerkzeuganordnung auf das Werkstück ausgeübt werden.
4 und 5 sind schematische Ansichten eines Heißpräge-/Formungssystem 410 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Patentanmeldung. Das Heißpräge-/Formungssystem 410 umfasst eine erste Formwerkzeuganordnung 412 mit einer ersten Werkzeugfläche 424, eine zweite Formwerkzeuganordnung 414 mit einer zweiten Werkzeugfläche 432 und einen beweglichen Formwerkzeugblock 416 mit einer dritten Werkzeugfläche 436. Die erste Werkzeugfläche 424, die zweite Werkzeugfläche 432 und die dritte Werkzeugfläche 436 sind so ausgebildet, dass sie zusammenwirken, um einen Formwerkzeughohlraum 438 dazwischen zu bilden, um darin ein Werkstück 440 aufzunehmen. Eine Relativbewegung zwischen der ersten Formwerkzeuganordnung 412 und der zweiten Formwerkzeuganordnung 414 entlang einer ersten Achse A''-A'' führt den Formwerkzeughohlraum 438 von einer offenen Stellung in eine geschlossene Stellung über. Der Formwerkzeugblock 416 ist relativ zu der ersten Formwerkzeuganordnung 412 in einer Richtung quer zur ersten Achse A''-A'' bewegbar, und der Formwerkzeugblock übt eine Kraft SF'' auf das Werkstück 440 aus, die im Wesentlichen quer zu Kräften F'' wirkt, die von der ersten Formwerkzeuganordnung 412 und der zweiten Formwerkzeuganordnung 414 auf das Werkstück 440 ausgeübt werden.
Das System 410 enthält ferner ein Kühlsystem 418, das funktionsmäßig mit der ersten Formwerkzeuganordnung 412, der zweiten Formwerkzeuganordnung 414 und dem beweglichen Formwerkzeugblock 416 in Verbindung steht. In einer Ausführungsform sind Elemente des Kühlsystems 418 ähnlich zu entsprechenden Elementen des Kühlsystems 18 und haben ähnliche Funktionen. Obwohl nicht dargestellt, weisen die erste Formwerkzeuganordnung 412, die zweite Formwerkzeuganordnung 414 und der bewegliche Formwerkzeugblock 416 jeweils Kühlstrukturen oder Kanäle auf, die mit diesen Komponenten verbunden sind, so dass die erste Werkzeugfläche, die zweite Werkzeugfläche und die dritte Werkzeugfläche das Werkstück 440 kühlen, das damit in Kontakt ist, wenn der Formwerkzeughohlraum 438 geschlossen ist.
Diese Ausführungsform ist ähnlich zu den zuvor beschriebenen Ausführungsformen, mit Ausnahme der Unterschiede. die nachfolgend beschrieben sind.
In einer Ausführungsform beinhaltet der erste Formwerkzeugkörper 422 eine Öffnung 423, um den beweglichen Formwerkzeugblock 416 und das Nockenantriebselement 446 aufzunehmen. In einer Ausführungsform hat die Öffnung 423 einen Aufbau in L-Form.
In einer Ausführungsform beinhaltet das Formungssystem 410 eine Gaszylinderfeder 448, die ausgebildet ist, eine nach oben gerichtete Kraft auf das Nockenantriebselement 446 auszuüben, wenn der Formwerkzeughohlraum in der geschlossenen Stellung ist. In einer Ausführungsform können Elemente der Gaszylinderfeder 448 im Wesentlichen ähnlich sein zu entsprechenden Elementen der Gaszylinderfeder 48 und können ähnliche Funktionen haben.
In einer Ausführungsform hat das Nockenantriebselement 446 eine aufwärts/abwärts zeigende geneigte Nockenfläche 450, die so aufgebaut und angeordnet ist, dass sie mit einer nach unten zeigenden geneigten Nockenfläche 452 des beweglichen Formwerkzeugblocks 416 zusammenwirkt oder damit in Eingriff tritt.
In einer Ausführungsform kann das Formungssystem 410 eine Schrauben- und Federanordnung 449 aufweisen, die ausgebildet ist, den beweglichen Formwerkzeugblock 416 in der gewünschten Position zum Ausüben der Kraft (durch die dritte Werkzeugfläche) auf das Werkstück 440 zu halten In einer Ausführungsform kann die Schrauben- und Federanordnung 449 ausgebildet sein, das Nockenantriebselement 446 und somit den beweglichen Formwerkzeugblock 416 aus seiner Kraft ausübenden Position zurückzuziehen.
In der anschaulichen Ausführungsform ist nur ein einzelner beweglicher Formwerkzeugblock 416 auf jeder Seite (der rechten Seite und der linken Seite) des Formungssystems 410 gezeigt. Jedoch kann die Anzahl beweglicher Formwerkzeugblöcke auf jeder Seite variieren. Beispielsweise ist in einer Ausführungsform in dem Formungssystem 410 ein Aufbau mit zwei beweglichen Formwerkzeugblöcken pro Seite oder ein Aufbau mit drei beweglichen Formwerkzeugblöcke pro Seite vorgesehen.
In einer Ausführungsform ist die Öffnung 423 des ersten Formwerkzeugkörpers 422 eine Durchgangsöffnung, die es möglich macht, dass die Werkzeugfläche 436 des beweglichen Formwerkzeugblocks 416 mit der angrenzenden Kontaktoberfläche des Werkstücks 440 in Kontakt oder Eingriff tritt.
Nachfolgend wird die Funktionsweise des Formungssystems 410 beschrieben.
Der Formungsvorgang beginnt mit der Konfiguration, in der das erwärmte Werkstück 440 auf den unteren Formwerkzeugkörper 430 gelegt wird, wenn der Formwerkzeughohlraum in der offenen Stellung ist. Nach dem Montieren des Werkstücks 440 auf dem unteren Formwerkzeugkörper 430, wird die obere Formwerkzeuganordnung 412 (auf ihre Formungsposition) durch die Prägepresse oder Ramme abgesenkt, bis eine nach unten zeigende untere Klemmfläche der oberen Formwerkzeuganordnung 412 mit einer nach oben zeigenden Fläche des Blechmetallrohlings 440 in Eingriff tritt, so dass das Werkstück 440 zwischen der Werkzeugfläche 424 des oberen Formwerkzeugkörpers 422, der Werkzeugfläche 436 des beweglichen Formwerkzeugblocks 416 und der Werkzeugfläche 432 des unteren Formwerkzeugkörpers 430 eingeschlossen ist.
Wenn der Formwerkzeughohlraum in der geschlossenen Stellung ist, wie in 5 gezeigt, dann wirkt die Gaszylinderfeder 448 so, dass eine Kraft auf das Nockenantriebselement 446 ausgeübt wird. In einer Ausführungsform wirkt die Gaszylinderfeder 448 so, dass eine nach oben gerichtete Kraft auf eine Bodenfläche 447 des Nockenantriebselementes 446 ausgeübt wird. Die von der Gaszylinderfeder 448 auf die Bodenfläche 447 des Nockenantriebselements 446 ausgeübte Kraft bewirkt, dass sich das Nockenantriebselement 446 nach oben bewegt. In einer Ausführungsform ist die Bewegung des Nockenantriebselementes 446 eine geradlinige nach oben gerichtete Längsbewegung.
Wenn sich das Nockenantriebselement 446 in der Aufwärtsrichtung bewegt, dann wirkt die nach oben zeigende geneigte Nockenfläche 450 des Nockenantriebselementes 446 auf die nach unten zeigende geneigte Nockenfläche 452 des beweglichen Formwerkzeugblocks 416 ein oder hat eine Keilwirkung auf diese, wodurch bewirkt wird, dass der bewegliche Formwerkzeugblock 416 sich nach innen in Richtung zur Mitte des Formungssystems 410 bewegt. Das heißt, die nach oben gerichtete Bewegung des Nockenantriebselementes 446 drückt den beweglichen Formwerkzeugblock 416 an den unteren Formwerkzeugkörper 430, wodurch Druck auf das Werkstück 440 ausgeübt wird. In einer Ausführungsform ist die Bewegung des beweglichen Formwerkzeugblocks 416 eine geradlinige Querbewegung (in Richtung zur Mitte des Formungssystems 110).
Das Nockenantriebselement 446 ist ausgebildet, die Werkzeugfläche 436 des beweglichen Formwerkzeugblocks 416 mit hohen Druck gegen seine angrenzende Kontaktfläche des Werkstücks 440 zu drücken, so dass die Kontaktfläche zwischen dem beweglichen Formwerkzeugblock 416 und dem Werkstück vergrößert wird und ein verbesserter Wärmeübergang zwischen dem Werkstück 440 und dem beweglichen Formwerkzeugblock 416 geschaffen wird. Die mitnehmende Einwirkung hat eine Verschiebung des beweglichen Formwerkzeugblockbereichs 416 hervorgerufen, so dass maximaler Kontaktdruck zwischen dem Werkstück 440 und dem beweglichen Formwerkzeugblock 416 hervorgerufen wird. In einer Ausführungsform erhöht die vergrößerte Kraft, die durch die dritte Werkzeugfläche 436 auf das Werkstück 440 ausgeübt wird, den Wärmeübergang zwischen der dritten Werkzeugfläche 436 und dem Werkstück 440. Die beweglichen Formwerkzeugblöcke 416 üben Druck auf die Seitenwände des geformten Teils aus. Dies schafft ausreichend Kontaktdruck, um einen akzeptablen Wärmeübergangskoeffizienten zu erreichen, der es wiederum ermöglicht, dass das gesamte Teil in die Martensit-Struktur übergeht.
In einer Ausführungsform ist das heißgeformte Element ein Fahrzeugkarosserieelement oder eine Fahrzeugkarosserieanordnung. In einer Ausführungsform kann die Fahrzeugkarosseriekomponente, die durch das System der vorliegenden Anmeldung geformt oder erzeugt wird, äußere Karosserieplattenelemente, Fahrzeugkarosseriesäulen (beispielsweise A-Säulen, B-Säulen und dergleichen), Fahrzeugseitenaufschlagschutzelemente, Fahrzeugschwellenelemente, Fahrzeugrahmenkomponenten, Fahrzeugstoßstangenträger, Fahrzeugstoßstangenmontageteile, Fahrzeugtürsäulenverstärkungselemente, Fahrzeugdachrahmenelemente, Fahrzeugdachplattenelemente, Fahrzeugdachschienen, Fahrzeugrückseitenquerelemente, Fahrzeugschwingungselemente, Fahrzeugtürinnenstreben und Fahrzeugvorderseitequerelemente umfassen.
In einer Ausführungsform kann das Formungssystem einen Rohlinghalter oder Werkstückhalter aufweisen, der ein Mechanismus ist, der ausgebildet ist, ein Bewegen des Rohlings oder des Werkstücks während des Formvorgangs und/oder des Abschreckvorgangs zu verhindern. In einer weiteren Ausführungsform kann der Halter für den Rohling oder das Werkstück optional sein.
In einer Ausführungsform kann das Formungssystem ein Paar aus Auswurfstrukturen (nicht gezeigt) aufweisen, die in dem unteren Formwerkzeugkörper angeordnet sind. Die Auswurfstrukturen können ausgebildet sein, die heiß geformte Komponente (das heißt, in dem Falle, wenn es an die Oberflächen der unteren Formwerkzeuganordnung formschlüssig angepasst ist), nach Ablauf des Formungsvorgangs auszuwerfen. In einer weiteren Ausführungsform können die Auswurfstrukturen optional sein.
In einer Ausführungsform kann die heißgeformte Komponente während des Kühlvorgangs oder Abschreckvorgangs im Inneren des Formungssystems gehalten werden, um die gewünschte Form der heißgeformten Komponente beizubehalten, während sie abkühlt und/oder gehärtet wird. In einer Ausführungsform kann eine Halterung verwendet werden, um die Abmessungen der heißgeformten Komponente während des Kühlvorgangs beizubehalten. In einer weiteren Ausführungsform kann die Halterung optional sein.
Der Aufbau des Formungssystems gemäß der Lehre der vorliegenden Anmeldung erlaubt es, dass die Rate des Abschreckens an jedem Punkt der Werkzeugfläche in genauer Weise steuerbar ist. Dies ist insbesondere vorteilhaft für die Massenproduktion, da es möglich ist, relativ kurze Gesamtdurchlaufzeiten zu verwirklichen, wobei gleichzeitig ein Austenit-zu-Martensit-Übergang erreicht wird.
In einer Ausführungsform kann das heißgeformte Element als ein heißgeprägtes Element oder ein heißgeformtes Element bezeichnet werden. Beispielsweise erlaubt es die Heißprägung, dass komplexe Bauteilgeometrien hergestellt werden, wobei das Endprodukt Materialeigenschaften mit sehr hoher Festigkeit erreicht.
Obwohl die vorliegende Patentanmeldung detailliert zum Zwecke der Darstellung beschrieben ist, ist zu beachten, dass derartige Details ausschließlich für diesen Zweck gedacht sind und dass die vorliegende Patentanmeldung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern dass im Gegenteil beabsichtigt ist, Modifizierungen und äquivalente Anordnungen mit abzudecken, die innerhalb des Grundgedankens und des Schutzbereichs der angefügten Ansprüche liegen. Ferner ist zu beachten, dass die vorliegende Patentanmeldung mit einschließt, dass, sofern möglich, eines oder mehrere Merkmale einer beliebigen Ausführungsform auch mit einem oder mehreren Merkmalen einer beliebigen anderen Ausführungsform kombiniert werden können.

Claims

Ein Formungssystem, mit: einer ersten Formwerkzeuganordnung mit einer ersten Werkzeugfläche; einer zweiten Formwerkzeuganordnung mit einer zweiten Werkzeugfläche; einem beweglichen Formwerkzeugblock mit einer dritten Werkzeugfläche; und einem Kühlsystem, das funktionsmäßig mit der ersten Formwerkzeuganordnung, der zweiten Formwerkzeuganordnung und dem beweglichen Formwerkzeugblock verbunden ist, wobei die erste Werkzeugfläche, die zweite Werkzeugfläche und die dritte Werkzeugfläche ausgebildet sind, derart zusammenzuwirken, dass sie zwischen sich einen Formwerkzeughohlraum zum Aufnehmen eines Werkstücks darin bilden, wobei eine Relativbewegung zwischen der ersten Formwerkzeuganordnung und der zweiten Formwerkzeuganordnung entlang einer ersten Achse einen Übergang des Formwerkzeughohlraums zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung bewirkt, wobei der Formwerkzeugblock relativ zu der ersten Formwerkzeuganordnung in einer Richtung quer zu der ersten Achse bewegbar ist, und wobei der Formwerkzeugblock eine Kraft auf das Werkstück ausübt, die im Wesentlichen quer zu Kräften verläuft, die durch die erste Formwerkzeuganordnung und die zweite Formwerkzeuganordnung auf das Werkstück ausgeübt werden.
Das Formungssystem nach Anspruch 1, wobei der Formwerkzeugblock eine Kraft auf das Werkstück ausübt, die senkrecht zu den Kräften verläuft, die von der ersten Formwerkzeuganordnung und der zweiten Formwerkzeuganordnung auf das Werkstück ausgeübt werden.
Das Formungssystem nach Anspruch 1, wobei in der geschlossenen Stellung die erste und die zweite Werkzeugfläche die Kräfte auf das Werkstück in einer Richtung ausüben, die im Wesentlichen der ersten Achse entspricht.
Das Formungssystem nach Anspruch 1, wobei eine erhöhte Kraft, die von der dritten Werkzeugfläche auf das Werkstück ausgeübt wird, einen Wärmeübergang zwischen der dritten Werkzeugfläche und dem Werkstück erhöht.
Das Formungssystem nach Anspruch 1, wobei die erste Formwerkzeuganordnung, die zweite Formwerkzeuganordnung und der bewegliche Formwerkzeugblock eine damit verbundene Kühlstruktur derart aufweisen, dass die erste Werkzeugfläche, die zweite Werkzeugfläche und die dritte Werkzeugfläche das das damit in Kontakt befindliche Werkstück kühlen, wenn der Formwerkzeughohlraum geschlossen ist.
Das Formungssystem nach Anspruch 1, das ferner eine Vorspanneinrichtung aufweist, die ausgebildet ist, die Bewegung des Formwerkzeugblocks relativ zu der ersten Formwerkzeuganordnung zu ermöglichen.
Das Formungssystem nach Anspruch 6, wobei die Vorspanneinrichtung eine Gaszylinderfeder ist.
Das Formungssystem nach Anspruch 7, wobei die Gaszylinderfeder eine Stickstoffzylinderfeder ist.
Das Formungssystem nach Anspruch 6, das ferner ein Nockenantriebselement aufweist, das ausgebildet ist, funktionsmäßig mit der Vorspanneinrichtung verbunden zu werden, wobei die Vorspanneinrichtung und das Nockenantriebselement ausgebildet sind, die Bewegung des Formwerkzeugblocks relativ zu der ersten Formwerkzeuganordnung zu ermöglichen.
Das Formungssystem nach Anspruch 9, wobei das Nockenantriebselement und der bewegliche Formwerkzeugblock Nockenflächen aufweisen, die ausgebildet sind, miteinander in Eingriff zu treten, so dass die Bewegung des Formwerkzeugblocks relativ zu der ersten Formwerkzeuganordnung ermöglicht wird.
Das Formungssystem nach Anspruch 10, wobei das Nockenantriebselement und der bewegliche Formwerkzeugblock ausgebildet sind, eine nach unten gerichtete axiale Kraft des Nockenantriebselementes in eine laterale oder seitlich auf das Werkstück durch den beweglichen Formwerkzeugblock ausgeübte Kraft umzusetzen.
Das Formungssystem nach Anspruch 10, wobei das Nockenantriebselement und der bewegliche Formwerkzeugblock ausgebildet sind, eine nach unten gerichtete axiale Kraft des beweglichen Formwerkzeugblocks in eine laterale oder seitliche auf das Werkstück durch den beweglichen Formwerkzeugblock ausgeübte Kraft umzusetzen.
Das Formungssystem nach Anspruch 11, wobei die Kraft von der nach unten gerichteten axialen Kraft um 90 Grad in die lateral oder seitlich ausgeübte Kraft umgesetzt wird.
Das Formungssystem nach Anspruch 1, wobei der Formwerkzeughohlraum so ausgebildet ist, dass er eine Form hat, die einer endgültigen Form des Werkstücks nach einem Heißformungsvorgang entspricht.
Das Formungssystem nach Anspruch 1, wobei das Kühlsystem Kühlkanäle aufweist, die in dem Formwerkzeugblock ausgebildet sind, wobei die Kühlkanäle aufgebaut und angeordnet sind, ein Kühlfluid zu transportieren.
Das Formungssystem nach Anspruch 15, wobei das Kühlsystem eine Druckquelle aufweist, um das Kühlfluid zwangsweise durch die Kühlkanäle zu transportieren.
Das Formungssystem nach Anspruch 1, wobei die erste Formwerkzeuganordnung eine obere Formwerkzeuganordnung ist.
Ein Verfahren zum Formen eines Blechmetallelements in einem Formungssystem, das eine erste Formwerkzeuganordnung mit einer ersten Werkzeugfläche, eine zweite Formwerkzeuganordnung mit einer zweiten Werkzeugfläche, einen beweglichen Formwerkzeugblock mit einer dritten Werkzeugfläche und ein Kühlsystem, das funktionsmäßig mit der ersten Formwerkzeuganordnung, der zweiten Formwerkzeuganordnung und dem beweglichen Formwerkzeugblock verbunden ist, aufweist, wobei die erste Werkzeugfläche, die zweite Werkzeugfläche und die dritte Werkzeugfläche ausgebildet sind, so zusammenzuwirken, dass ein Formwerkzeughohlraum zwischen ihnen gebildet wird, um darin ein Werkstück aufzunehmen, wobei das Verfahren umfasst: Bewegen der ersten Formwerkzeuganordnung relativ zu der zweiten Formwerkzeuganordnung entlang einer ersten Achse, um den Formwerkzeughohlraum von einer offenen Stellung in eine geschlossene Stellung überzuführen, Bewegen des Formwerkzeugblocks relativ zu der ersten Formwerkzeuganordnung in einer Richtung quer zu der ersten Achse, und Ausüben einer Kraft auf das Werkstück mit dem Formwerkzeugblock, die im Wesentlichen quer zu Kräften wirkt, die durch die erste Formwerkzeuganordnung und die zweite Formwerkzeuganordnung auf das Werkstück ausgeübt werden.
Das Verfahren nach Anspruch 18, wobei die auf das Werkstück durch den Formwerkzeugblock ausgeübte Kraft senkrecht zu den Kräften verläuft, die durch die erste Formwerkzeuganordnung und die zweite Formwerkzeuganordnung auf das Werkstück ausgeübt werden.
Das Verfahren nach Anspruch 18, wobei die durch die erste Formwerkzeuganordnung und die zweite Formwerkzeuganordnung auf das Werkstück ausgeübten Kräfte in einer Richtung liegen, die im Wesentlichen der ersten Achse entspricht.
Das Verfahren nach Anspruch 18, wobei eine erhöhte Kraft, die durch die dritte Werkzeugfläche auf das Werkstück ausgeübt wird, einen Wärmeübergang zwischen der dritten Werkzeugfläche und dem Werkstück erhöht.
Das Verfahren nach Anspruch 18, wobei die erste Werkzeugfläche, die zweite Werkzeugfläche und die dritte Werkzeugfläche ausgebildet sind, das damit in Kontakt befindliche Werkstück zu kühlen, wenn der Formwerkzeughohlraum geschlossen ist.
Das Verfahren nach Anspruch 18, wobei die erste Formwerkzeuganordnung eine obere Formwerkzeuganordnung ist.