CN106232255B - 用于制造热成形构件的模具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于制造热成形构件(17)、尤其是由钢、铝、镁或其组合制成的金属板成形件的模具(10),包括下模具部件(12u)和上模具部件(12o),所述下模具部件和上模具部件可相对移动并且构造有用于使构件(17)成形的相对应的作用面,其中,至少其中一个模具部件(12u、12o)的作用面构造成至少可局部冷却的,并且设有至少一个除氧化皮装置(18、18')。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于制造热成形构件的模具。
背景技术
在当今的汽车制造业中,通过使用特殊装备逐步提高车辆乘客的舒适度。这些装备包括许多机电构件、如传感器、马达、致动器,并且用于为驾驶者简化驾驶任务。但在舒适度提高的同时车辆重量也随之增加。为了解决这个问题,在现有技术中尝试重量减轻地构造车身的结构构件。
车身的结构构件不仅决定性地参与车辆的稳定性,而且也在碰撞情况下的安全性中起关键作用。为了解决减小结构构件的构件重量和同时维持或者说实现高机械特性值之间的目标冲突,在过去已证明有效的是通过热成形制造结构构件。热成形工艺在文献中被称为模内淬火或加压淬火
为了制造模内淬火构件、尤其是为了制造车身构件,已知两种原理上不同的方法。在直接热成形法中,首先将板坯在炉中加热到高于钢的奥氏体化温度的温度,然后在模具中同时成形和冷却、即模内淬火。在间接热成形法中,首先通过冷成形将板坯制成完成成形和修整的钢构件。然后在加热设备中将该钢构件加热到高于钢的奥氏体化温度的温度并且接着在模具中通过快速冷却模内淬火。在这两种热成形法中,板坯或者已经完成成形和修整的钢构件在被加热到奥氏体化温度之后在模具中热机械成形,并且热机械成形在高于奥氏体化最终温度Ac3(约830℃)的、优选在900-1100℃之间的温度中进行。成形工件的冷却借助冷却单元进行,冷却单元位于关闭的模具体中。由此可生产具有极高机械特性、尤其是具有高强度的构件。
专利文献DE 19723655B4示出了一种用于制造钢板产品的方法,即加热测量的钢板、在模具对中热成形钢板、通过从奥氏体温度快速冷却来硬化所形成的产品,在此期间产品继续保持在模具对中并且随后对产品进行加工。
通过炉内气氛与构件材料(构件可涂层或未涂层)之间的热反应,构件表面上可生成氧化皮。氧化皮可在炉内就已生成或在出炉后生成。炉内的保护气体气氛也不能防止氧化皮生成,而只能在一定限度内抑制。在热成形模具中这种氧化皮沉积引起模具严重磨损、尤其是集成有冷却***的嵌件,所述嵌件参与构件成形。这导致在过程中必须一次又一次关停热成形设备,以便借助压缩空气或干冰清除热成形模具型腔中的氧化皮沉积。在此危险在于可污染整个设备并且可不利地影响工作人员的健康。
氧化皮沉积污染的另一缺点在于可看到模具嵌件的局部严重磨损。在严重情况下,污染可如此之强,以致模具在每次冲压后都要进行清洁、如以压缩空气或干冰进行喷射。根据磨损程度附加地铣切或焊接嵌件,以便使其再次具有最初的形状轮廓。由于冷却***的冷却管道以较小距离在作用面下方延伸,因而这些修复工作不能任意频繁地重复。在一定时间后必须完全更换嵌件。这既非常昂贵又不可持续。
发明内容
基于该现有技术,本发明的任务在于提出一种具有长使用寿命的模具,用于制造热成形构件、尤其是由金属板制成的车辆构件。
为了解决该任务,本发明提出一种用于制造热成形构件、尤其是由钢、铝、镁或其组合制成的金属板成形件的模具,包括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对移动并且构造有用于使构件成形的相对应的作用面,其中,至少其中一个模具部件的作用面构造成至少可局部冷却的。所述模具还可包括至少一个除氧化皮装置。该除氧化皮装置可直接在产生处或在即将热成形前去除被加热的金属板件的氧化皮和氧化皮屑。由此避免在模具中或其作用面上形成沉积。
在第一种实施方式中,除氧化皮装置构造为吸气和吹气装置。通过该特殊构造的吹气和吸气喷嘴产生空气流,该空气流被导向金属板件方向。在空气流到达金属板件上时,氧化皮扬起或者说与金属板件分离。通过第二空气流(其也由除氧化皮装置产生)吸走扬起的氧化皮。可选地,被吸走的氧化皮随后被输送至再处理设备、大袋子(Big-Bags)、压块机、集装箱或类似物。由此可实现尤其可持续的生产过程。
根据第二种实施方式,除氧化皮装置可构造为空气幕。空气幕也称为空气门并且基于吹气和吸气组合起作用。
根据第三种实施方式,除氧化皮装置也可构造为集成在模具中的干冰净化装置。借助机械手或其它机械悬挂装置可用干冰喷射金属板件,以便去除氧化皮。
在两种实施例中,除氧化皮装置可沿构件的送入方向设置在模具前方。这具有以下优点:在将金属板件送入热成形模具之前就已经去除氧化皮并且因此最大程度降低了模具污染的危险。
此外,模具也可包括多个除氧化皮装置,这些除氧化皮装置围绕模具的作用面设置。根据该实施方式,在模具的多个位置上进行吹气和吸气。除氧化皮装置沿周向方向围绕模具定位。由此金属板件可从多侧同时被去除氧化皮。此外,除氧化皮装置也可直接对准模具,从而由其产生的气流也直接作用于各模具半部的作用面。因此在氧化皮从金属板件向模具传递时可再次去除氧化皮并且由此净化模具。
在所有描述的实施方式中,除氧化皮装置可设置在上模具部件或下模具部件或这两个模具部件上。
此外,除氧化皮装置可间歇地运行,在此除氧化皮装置至少在模具完全关闭的状态中关断并且在模具完全打开的状态中接通。因此这样控制吹气和吸气,使得仅在气流可到达金属板件或模具作用面时才节能地进行净化。由此有利地提高了生产过程的可持续性。
除氧化皮装置在每个成形过程之后或在预定义数量的成形过程之后接通。这可有利地预防氧化皮沉积。
作为替代方案,除氧化皮装置可根据模具状态激活。氧化皮的吹气和吸气可根据模具受到氧化皮的污染程度来控制。污染程度可通过模具的成像***检测。
此外,可在至少一个模具部件中设置空气通道,通过所述空气通道空气可施加到该模具部件的作用面上。这些细小的空气通道可辅助吹气过程,从而可确保特别彻底的氧化皮清除。
附图说明
下面参考附图说明详细解释本发明。附图说明、权利要求以及附图包含技术人员必要时也可在其它组合中使用的特征,以便使本发明适应相应的应用情况。附图如下:
图1为根据本发明第一种实施方式的模具的剖面图;
图2为根据本发明第一种实施方式的模具的剖面图,其中,在各模具半部中设置有空气通道;
图3为下模具部件的俯视图。
具体实施方式
图1示出模具10,该模具可在压力机中用于热成形金属板构件17的金属板坯。模具10包括下模具半部12u,该下模具半部安置在基板11上。下模具半部12u与上模具半部12o共同作用。上模具半部12o和下模具半部12u的相互面对的作用面相对应地构造,使得它们用作冲压工具的凹模和凸模。在图1所示的示例中,上模具半部12o构造为凸模并且下模具半部12u构造为凹模。在不离开本发明范围的情况下,上模具半部和下模具半部可关于其设置交换,使得上模具半部用作凹模并且下模具半部用作凸模。上模具半部12o和下模具半部12u可彼此相对运动。图1所示的模具半部12o、12u可彼此移离并且再次移近。在各模具半部移近时,各模具半部之间的金属板件或者说金属板坯被作用面包围并且成形。图1所示状态在成形过程中相应于模具半部12u、12o的打开位置,在该打开位置中构件17完成成形并且可从模具10中取出。
在下模具半部12u中设有嵌件13,在该嵌件中集成有冷却***,所述冷却***包括多个冷却通道或冷却管路14。使用这种嵌件13的优点在于,可借助下模具半部12u冲出不同的构件轮廓,因为可根据希望的构件形状更换嵌件13。冷却管路14大致平行于构件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。冷却管路14因此在下模具半部12u的嵌件13内以一定间距地依循构件表面。借助冷却通道在冷却通道14区域中有针对性地冷却构件17,从而在该区域内实现在构件中的具有高机械强度的组织结构。
在模具半部12u、12o上设有除氧化皮装置18、18',其中一个除氧化皮装置18'设置在上模具部件12o上并且一个除氧化皮装置18设置在下模具部件12u上。两个除氧化皮装置通过一个共同的管路19连接。经由该管路可供应压缩空气,所述压缩空气于是被喷射到构件17或尚未成形的金属板件上。同时被除下的氧化皮屑通过另一空气流吸收并被除氧化皮装置吸走。被氧化皮屑污染的空气经由管路19排走并且必要时供应给再处理设备。由图1可见,除氧化皮装置沿金属板件的送入方向位于模具前方。金属板件在图1中从左侧被送入热成形模具中并且因此在送入模具半部12u、12o之间之前被清除氧化皮。当除氧化皮装置18、18'之一构造成空气幕时,该除氧化皮装置可在金属板件的总长度上延伸,使得金属板件在送入时完全被清除氧化皮。
在图2中示出一种具有与图1所示结构类似的结构的模具。附加地,模具半部12u、12o具有空气管路15,这些空气管路与分配或连接***16连接。压缩空气因此通过连接***16被送入并且分配到各空气管路15中。在空气通道15的于图1中的上端部上设有出口或者说开口,压缩空气从所述出口或者说开口流入模具半部12u和12o之间的区域中。空气管路15可以任意间距和任意直径制造并且辅助除氧化皮装置18、18'的作用。图2示出模具10的关闭位置。在该状态中金属板件17淬火。除氧化皮装置18关断。
在该图中仅下模具半部12u设有冷却通道14,而空气通道15设置上模具部件12o和下模具部件12u中。在本发明的其它实施方式中,作为替代方案,冷却***的装置、即连接***16和冷却通道15也可仅设置在模具半部12u、12o之一中。在另一种替代实施方式中,不仅可在上模具半部12o也可在下模具半部12u中设置冷却通道14。
图3示出模具10的下模具部件12u的俯视图。在此作用面例如构造为B柱。作为替代方案,作用面也可构造成其它车辆构件或车辆结构构件的形状。在图3中,除氧化皮装置18根据本发明的第二种实施方式构造为各个吸气和吹气装置并且大致围绕下模具部件12u的作用面设置。除氧化皮装置18通过一个共同的供应和排出***19连接。参考图2所示实施方式描述的空气通道15也可设置在根据图3的实施方式中。
下面概括列举本发明的优点。借助除氧化皮装置可通过几乎无氧化皮和氧化皮屑的工作环境确保最佳的设备可用性。另外可改善操作安全并且减小对工作人员的健康负担。可节省时间和成本,因为不需要工人手动清除氧化皮残留物。由此通过集成地吸走氧化皮残留物提高生产线速度。在构件方面,通过高质量保证实现质量改善。在模具方面,通过最大程度降低内部氧化皮屑污染可显著延长加工工具的使用寿命(冷却嵌件)。基于现在直接安装在生产线内的抽吸设备,测量工具(热敏成像***)不再受污染并且因此可在生产期间进行明显更精确的测量,这最终显著提高质量。基于更进一步隔开的清洁周期可大大减少了机器停机时间。
附图标记列表
10 模具
11 模具基板
12u 下模具部件
12o 上模具部件
13 模具嵌件
14 冷却管路
15 空气通道
16 供应***
17 构件
18 除氧化皮装置
19 管路***
Claims (10)
1.用于制造热成形构件(17)的模具(10),包括下模具部件(12u)和上模具部件(12o),所述下模具部件和上模具部件能够相对移动并且构造有用于使所述热成形构件(17)成形的相对应的作用面,其中,至少其中一个模具部件(12u、12o)的作用面构造成至少可局部冷却的,其特征在于,该模具设有至少一个除氧化皮装置(18、18'),通过该除氧化皮装置在所述热成形构件(17)送入模具(10)之前或在即将热成形前从所述热成形构件(17)上去除氧化皮和氧化皮屑;所述除氧化皮装置(18、18')沿所述热成形构件(17)的送入方向设置在该模具前方。
2.根据权利要求1所述的模具,其特征在于,所述除氧化皮装置(18、18')构造为吸气和吹气装置。
3.根据权利要求1所述的模具,其特征在于,所述除氧化皮装置(18、18')构造为空气幕。
4.根据权利要求1至3之一所述的模具,其特征在于,该模具(10)包括多个除氧化皮装置(18、18'),这些除氧化皮装置围绕该模具的作用面设置。
5.根据权利要求1至3之一所述的模具,其特征在于,所述除氧化皮装置(18、18')设置在上模具部件(12o)或下模具部件(12u)或这两个模具部件(12u、12o)上。
6.根据权利要求1至3之一所述的模具,其特征在于,所述除氧化皮装置(18、18')能够间歇地运行,该除氧化皮装置至少在该模具完全关闭的状态中关断并且在该模具完全打开的状态中接通。
7.根据权利要求6所述的模具,其特征在于,所述除氧化皮装置(18、18')在每个成形过程之后或在预定义数量的成形过程之后接通。
8.根据权利要求7所述的模具,其特征在于,所述除氧化皮装置(18、18')根据模具状态激活。
9.根据权利要求1至3之一所述的模具,其特征在于,在至少一个模具部件(12u、12o)中设置空气通道,通过所述空气通道空气能够施加到该模具部件的作用面上。
10.根据权利要求1所述的模具,其特征在于,所述热成形构件(17)是由钢、铝、镁或其组合制成的金属板成形件。
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