用于制造熱成形構件的模具的制作方法

本發(fā)明涉及一種用于制造熱成形構件的模具。

背景技術：

在當今的汽車制造業(yè)中，通過使用特殊裝備逐步提高車輛乘客的舒適度。這些特殊裝備包括許多機電構件，如傳感器、馬達、致動器，并且用于為駕駛者簡化駕駛任務。然而，隨著舒適度提高的同時車輛重量也隨之增加。為了解決這個問題，在現(xiàn)有技術中嘗試重量減輕地構造車身的結構構件。

車身的結構構件不僅決定性地參與車輛的穩(wěn)定性，而且也在碰撞情況下的安全性方面起決定性的作用。為了解決減小結構構件的構件重量和同時保持或?qū)崿F(xiàn)高機械特征值之間的目標沖突，在過去已證明有利的是通過熱成形制造結構構件。在文獻中，熱成形工藝也被稱作模內(nèi)淬火或模壓淬火。

為了制造模內(nèi)淬火的構件、尤其是為了制造車身構件，已知兩種原理上不同的方法。在直接熱成形法中，首先板坯在爐中被加熱到高于鋼的奧氏體化溫度的溫度，隨后在模具中同時成形并冷卻，也就是模內(nèi)淬火。在間接熱成形法中，首先由板坯通過冷成形制成完成成形和裁切的鋼構件。然后，該構件在加熱設備中被加熱到高于鋼的奧氏體化溫度的溫度并且隨后在模具中通過快速的冷卻模內(nèi)淬火。在這兩種熱成形法中，板坯或已經(jīng)完成成形和裁切的鋼構件在被加熱到奧氏體化溫度之后接著在模具中熱機械成形，其中熱機械成形在高于奧氏體化最終溫度Ac3(約830℃)的溫度、優(yōu)選在900℃至1100℃之間的溫度中進行。成形工件借助位于合模的模具體中的冷卻件進行冷卻。由此可生產(chǎn)具有高機械特性、尤其是具有高強度的構件。

專利文獻DE 19723655 B4示出了一種用于制造鋼板產(chǎn)品的方法，該方法通過加熱測量過的鋼板、在模具對中熱成形鋼板、通過從奧氏體化溫度快速冷卻來硬化所形成的產(chǎn)品，同時產(chǎn)品繼續(xù)保持在模具對中并且隨后對產(chǎn)品進行加工而進行制造。

技術實現(xiàn)要素：

基于該現(xiàn)有技術，本發(fā)明的任務在于給出一種用于制造構件、尤其是由板材制成的車輛構件的模具，在該模具中尤其可以實現(xiàn)良好的機械特征值并且同時減少構件重量。

該任務借助根據(jù)獨立權利要求1所述的模具來解決。本方法的有利的實施方式在從屬權利要求中給出。

為了解決該任務，本發(fā)明提出一種用于制造熱成形構件、尤其是板材成形件的模具，其具有下模具部件和上模具部件，所述下模具部件和上模具部件可相對于彼此移動并且構造為具有用于使構件成形的對應作用面，其中，至少其中一個模具部件的作用面構造成至少可局部地冷卻并且在該模具部件中設有冷卻管路。在兩個模具部件的至少一個模具部件中可以設置至少一個空隙部，該空隙部在模具的合模狀態(tài)下與構件構成空氣腔室，該空氣腔室在構件與該模具部件之間作為熱絕緣體起作用。本發(fā)明的主題基于如下效果：將在爐中加熱到高于Ac3的溫度的工件引入到所述模具部件之間并且以直接的方法熱成形，其中該工件同時幾何成形和熱冷卻。在該空隙部鄰接的工件區(qū)域中，在腔室中包括的介質(zhì)用作絕緣體，從而由此工件在腔室區(qū)域中比在構件的其余區(qū)域中更緩慢地冷卻。由此，在該工件區(qū)域中比在構件的其余部分中調(diào)節(jié)出具有更小的機械強度特征值的組織結構。尤其是氣體、例如惰性氣體或環(huán)境空氣適合作為介質(zhì)。

空隙部可以體積可變地構造。由此，腔室中的空氣量按照需求提高或減少并且因此絕緣程度相對于冷卻的模具部件變化。在此，實現(xiàn)的絕緣程度越高，腔室中的空氣量越高。

在構造有空隙部的模具部件中可以設置嵌入件，該嵌入件構成空氣腔室的模具側的后壁。換句話說，該嵌入件具有朝向構件的表面區(qū)段，該表面區(qū)段構成空隙部的壁的一部分。

此外，該嵌入件可移動地、尤其是可線性移動地設置在模具部件中。由此，按照希望的絕緣程度該嵌入件可以轉(zhuǎn)移到相應的位置中并且由此定義空氣腔室的體積。

此外，在該嵌入件中可以設置通道以用于對嵌入件進行調(diào)溫。優(yōu)選地，嵌入件利用調(diào)溫介質(zhì)、尤其是氣體或液體(例如油或水)被調(diào)節(jié)到預先確定的溫度。在此，該介質(zhì)在加熱裝置和/或冷卻裝置中被調(diào)溫并且被引導通過嵌入件的通道。這一點提供了下述優(yōu)點：嵌入件可以按照需求被加熱或冷卻。由此，腔室中的體積同樣被調(diào)溫，由此在板材部件的特定區(qū)域中可以調(diào)節(jié)出希望的機械特性。

嵌入件在模具的合模狀態(tài)下可以處于回撤位置中用以產(chǎn)生空隙部。然后在該位置中構造利用介質(zhì)/空氣填充的腔室。在模具的開模狀態(tài)下，嵌入件可以處于推進位置中，在該推進位置中空隙部的體積相對于處于嵌入件的回撤位置中的空隙部體積至少減小。由此，可選擇地按照成形過程或按照預先確定的成形過程的數(shù)量將空氣從腔室中去除，并且由此防止腔室中的空氣被過度加熱。因此，該空隙部或腔室定期用介質(zhì)/空氣沖洗。因此，熱成形過程(并且尤其是在該工件區(qū)域中的組織結構)不會受到不利影響。

在一種可替代的實施形式中，該空隙部通過控制或調(diào)節(jié)可以被主動清洗。

板材成型件可以由鐵族金屬、尤其是鋼和/或由非鐵族金屬、尤其是由鋁和/或鎂構成。

冷卻管路可以大致平行于構件的表面引導冷卻劑。引導到冷卻管路中的冷卻劑(可以是氣態(tài)的或液體的)不直接與構件接觸。冷卻管路中冷卻劑的熱能通過模具部件的材料作用到構件或工件上，這在成形過程中與模具部件接觸。因此，構件或工件的個別區(qū)域可以不同速度地或不同程度地被冷卻，并且由此在構件中實現(xiàn)不同的機械特性。

此外，可以通過一個共同的輸送系統(tǒng)給冷卻管路提供冷卻劑。這一點提供了下述優(yōu)點：保證在所有冷卻管路中利用相同溫度的冷卻劑進行均勻的調(diào)溫或供應。

在該模具的另一種可替代的實施形式中，上模具部件的作用面和/或下模具部件的作用面可以構造成至少可局部地冷卻。由于該板材構件具有較小的厚度(在0.5mm至5mm的范圍中)，一側的冷卻是足夠的。然而，為了實現(xiàn)尤其快速和強烈的冷卻，具有優(yōu)點的可以是，實現(xiàn)兩側的冷卻。

附圖說明

下面借助對附圖的說明詳細解釋本發(fā)明。對附圖的說明、權利要求書以及附圖包含技術人員必要時也可在其它組合中使用的特征，以便使所述特征適應相應的使用情況。

在示意性圖示中：

圖1示出穿過模具的剖面圖。

具體實施方式

圖1示出模具10，該模具可在壓力機中使用以用于由模具將尤其是板材坯件熱成形為板材構件17。模具10具有下模具半部12u，該下模具半部放置在基板11上。下模具半部12u與上模具半部12o共同作用。上模具半部12o和下模具半部12u的彼此朝向的作用面對應地構造，使得它們用作沖壓模具的凹模和凸模。在圖1示出的示例中，上模具半部12o構造為凸模并且下模具半部12u構造為凹模。在不離開本發(fā)明范圍的情況下，在未示出的可替代的實施形式中，上模具半部和下模具半部可關于其布置結構互換，使得上模具用作凹模且下模具用作凸模。上模具半部12o和下模具半部12u可相對于彼此運動。圖1示出的模具半部12o、12u可移動離開彼此并且再次移動到一起。在各模具半部移動到一起時，板材件或板材坯件進入到所述模具半部之間，并且被作用面包圍且成形。圖1示出的狀態(tài)在成形過程中相應于模具半部12u、12o的最終位置，構件17在該最終位置中完成成形。

在上模具半部12o中示出嵌入件16，該嵌入件可沿著雙箭頭B相對于模具半部12o移動。因此，嵌入件16可沿朝向構件17和遠離構件17的方向線性移動。在圖1中，嵌入件16大致垂直于構件表面進行線性運動。然而，對此替代地也可以傾斜于構件表面進行運動。在圖1示出的模具10的合模狀態(tài)下，嵌入件16構成空隙部15。空隙部15用作利用空氣填充的腔室。該腔室15由嵌入件16的朝向構件17的表面、穿過上模具半部12o的且將嵌入件16引入其中的通孔的內(nèi)表面以及構件17的一表面區(qū)段限定邊界。腔室16中的空氣將由爐子加熱的板材件17相對于上模具半部12o以及處于其中的嵌入件16隔絕。因此，從構件17到模具的熱過渡在該位置比在構件17直接與模具10接觸的其余構件區(qū)域中更緩慢。構件17在空氣腔室15區(qū)域中更緩慢地冷卻，從而在該區(qū)域中調(diào)節(jié)出具有較低機械特征值、尤其是具有較低強度值的組織結構。因此，空氣間隙15準確地覆蓋該區(qū)域，該區(qū)域在后來的構件或車輛中具有低強度以及因此高延展性的優(yōu)點。因此，可以這樣調(diào)節(jié)出構件的特性，使得在車輛碰撞的情況下可延展區(qū)域出現(xiàn)針對性的變形。

空氣腔室15的尺寸可以通過嵌入件16的移動來改變。根據(jù)所選擇的嵌入件16的位置、也就是根據(jù)空氣腔室16的尺寸相應地可以在構件區(qū)域中調(diào)節(jié)出其他希望的強度值。在此，空氣腔室16可以尤其以較小的體積也可構造為間隙。

作為空氣介質(zhì)的替代形式，也可以使用其他氣體來填充腔室16。

按照本發(fā)明的一種實施方式，可選地在嵌入件16中設置用于對嵌入件進行調(diào)溫的通道18。

為此，嵌入件16用已調(diào)溫的介質(zhì)沖洗并且調(diào)節(jié)到預先確定的溫度。在此，介質(zhì)在加熱裝置和/或冷卻裝置中被預調(diào)溫并且被引導穿過嵌入件16的通道18。因此，嵌入件16以及因此腔室15中的空氣的溫度可通過介質(zhì)的溫度控制或調(diào)節(jié)。尤其是氣體、例如惰性氣體或液體、例如油或水適合作為介質(zhì)。然而通道18僅可選地設置。在本發(fā)明的其他實施形式中，嵌入件16也可以構造為沒有引導介質(zhì)的通道18。

在下模具半部12u中設有模具嵌入件13，在該模具嵌入件中集成具有多個冷卻管路14的冷卻系統(tǒng)。使用這種冷卻嵌入件13的優(yōu)點一方面在于，可利用下模具12u沖壓出不同的構件輪廓，其方式為可按照希望的構件形狀更換模具嵌入件13。冷卻管路14可以流體地與分配器系統(tǒng)或連接系統(tǒng)連接。因此，冷卻劑通過連接系統(tǒng)引入并且分配到各冷卻管路14中。

圖1示出的冷卻管路14大致平行于構件17表面延伸并且因此也大致平行于模具半部12u、12o的作用面延伸。因此，冷卻管路14在下模具半部12u的模具嵌入件13中以一定間距依循構件輪廓。

氣態(tài)冷卻介質(zhì)、液體冷卻介質(zhì)或由它們構成的組合物適合作為冷卻管路14的冷卻劑。

在圖1中僅示出一個唯一的、設置在上模具半部12o中的嵌入件16。在本發(fā)明的一種其他的未示出的實施方式中，嵌入件可以設置在下模具半部12u中。作為替代形式，一個或多個嵌入件13不僅可以在上模具半部12o并且也可以在下模具半部12u中定位。此外，僅下模具半部12u設有冷卻管路14。在本發(fā)明的其它實施方式中，對此替代地，冷卻系統(tǒng)的布置結構、也就是連接系統(tǒng)和冷卻管路14也可設置在上模具半部12o中。在另一種可替代的實施方式中，不僅可在上模具半部12o也可在下模具半部12u中設置冷卻管路14。此外，模具嵌入件13可替代地設置在上模具半部12o中或在兩個模具半部中。

附圖標記列表

10 模具

11 模具基板

12u 下模具部件

12o 上模具部件

13 模具嵌入件

14 冷卻管路

15 空隙部

16 嵌入件

17 構件

18 通道