专利名称：用于热冲压的模具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于热冲压的模具。本发明更特别地涉及这样一种模具，冷却剂可以流畅地流过该模具，以改善冷却速度和冷却性能，从而可以在高温下制造超高强度的
女口
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背景技术：
通常来说，模具可以分为三种类型:用于制造塑料产品的注射模具、通过利用钢板制造产品的压模、以及通过熔融金属并将熔融金属注入合金压铸模内来制造产品的压铸模。典型地，这些模具包括使制造处理更加平稳地运行的动模和定模。近年来，使用模具来制造在车辆中使用的产品(例如各种车辆部件)有所增长。因此，需要对这些模具进行恰当的设计以制造具有所需性能和规格的高质量产品。改善的碰撞性能和安全保险性是汽车工业的两个主要关心的方面。为了提供具有一定强度车身的轻质车辆，汽车厂商典型地使用例如为TRIP钢、DP钢、铝合金钢以及镁合金钢的材料来制造不同的车辆部件，或者研究例如拼焊(TWB)、液压成型和热冲压等新技术。作为在本文中所使用的，热冲压工艺是一种用于在高温下形成一结构(例如车辆板件)以在保持强度的同时能够降低其重量的方法，特别是用于制造车身。总地来说，在将材料加热至高温之后，在模具中压制该材料并且将模具本身冷却，从而制造高强度的产品。热冲压工艺包括将坯料加热至高于Ac3转变点的温度(即铁素体至奥氏体转变完成的温度)从而使坯料完全奥氏体化，并且在模具中成型并快速冷却该坯料，从而将坯料转变成高强度马氏体。通过热冲压制造的车身的部件具有高抗拉强度，尤其是高于或者等于1500MPa的抗拉强度。因此,可以改善车辆的碰撞性能并为乘客提供高的安全性。在传统的热冲压工艺和设备中，冷却剂通过直接形成在模具中的冷却剂孔供给模具中。然而，在模具中形成冷却剂孔是十分困难的，特别是制造具有复杂形状的产品时，并且形成冷却剂孔需要大量的时间。此外，如果在模具中形成大量的冷却剂孔以便更加快速地冷却模具，则在传统的热冲压工艺和设备中所使用的模具的强度就会劣化。特别是由于在快速温度变化过程中模具的收缩或者变形，强度的降低会导致模具产生裂纹或者损坏。因此，流经模具的冷却剂可能会泄露。因为模具中冷却剂流路的设计、制造和验证是基于现有的模型来完成，所以可能增加用于开发产品的初始投资和时间。因此，在新产品的设计步骤中开发理想的模具冷却方法就是更可取的。在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。
发明内容
本发明致カ于提供ー种用于热冲压的模具，其能够在利用热冲压エ艺制造结构件时快速地对该结构件特别是板件进行冷却。此外，本发明还致カ于提供ー种用于热冲压的模具，通过预先防止因温度的波动(例如在冷却产品时)导致模具的变形和裂纹发生的可能性，从而改善耐用性。本发明还致カ于提供一种模具和方法，其通过实现均匀的冷却来制造无瑕疵的产品并提高生产率。根据ー个方面，本发明提供ー种用于热冲压的模具，可以包括:基板，被配置为接收和排出冷却剂；至少ー个外观块，安装在基板的上部外表面，沿着产品的形状形成，并且在至少ー个外观块的内部具有安装空间；和插入块，布置在该安装空间中，以便被固定于外观块，并且被安装在基板的ー个表面。根据各个实施方式，插入块设有多个通道。多个通道可被形成在其外周上，靠近插入块被固定的外观块。多个通道可以与基板流体连通。根据各不同实施方式，外观块的形状可以与产品的形状基本上相同。此外，该安装空间可以具有类似于外观块形状的形状。根据各不同实施方式，该插入块可以包括:主体部，具有与该安装空间的形状类似或相同的形状，并且当其被布置在安装空间中时可以被固定到外观块；ー对存储凹槽(尽管可以理解，可以在需要的各个位置还可以设置任意数量的存储凹槽)，沿着主体部的长度方向分别形成在主体部下部的相反两侧，并且被配置为其中存储冷却剂；和多个冷却剂流动槽，适于提供一对存储凹槽之间的连接，沿着主体部宽度方向形成在主体部的外周上，并限定多个通道。根据各个不同实施方式，该主体部的边缘可被形成为倒圆角。根据各个不同的实施方式，该多个冷却剂流动槽可以沿着主体部的长度方向彼此间隔开布置。根据各个不同的实施方式，该主体部可以具有形成在其中并且与基板流体连通的冷却剂流入孔和冷却剂排出孔。根据各个不同的实施方式，一对存储凹槽可以分别连接于冷却剂流入孔和冷却剤排出孔。根据各个不同的实施方式，该基板具有ー对第一冷却剂腔，沿着其长度方向形成在另ー表面(该外观块安装在该基板的ー个表面，并且该冷却剂腔形成在不同的“另ー表面”，例如參见图5)的两侧，并且该冷却剂可被存储在第一冷却剂腔的每个冷却剂腔中。根据各个不同的实施方式，该基板还可以具有ー对第二冷却剂腔，形成在其表面的两侧部分(例如作为外观块的共用表面)，并且第二冷却剂腔的每ー个都可以在其中存储冷却剤，并且流体连通于相应的第一冷却剂腔。根据各个不同的实施方式，该基板还可以具有密封盖，安装在另ー表面(S卩，与第一和第二冷却剂腔相同的表面)，与每个第一冷却剂腔相对应。根据各个不同的实施方式，当被插入外观块的安装空间时，该插入块可以通过焊接固定到外观块。应当理解本文中所使用的术语“车辆”或者“车辆的”或者其它类似的术语总体上包括马达驱动的车辆，例如载客机动车，包括多功能越野车(SUV)、公交车、卡车、各种商业用车，船只，包括多种小船和船舰，航行器以及类似的，并且包括混合驱动车辆，电动驱动车辆，连接混合电动车辆，氢能源车辆以及其它可替代燃料车辆(例如来自于其它的来源而不是石油的燃料)。作为在本文中，混合动力车辆为具有两种或多种动力源的车辆，例如汽油驱动的和电驱动的车辆。
图1为根据本发明示例性实施方式的用于热冲压的模具的立体图；图2为图1中“A”部的放大立体图；图3为根据本发明示例性实施方式的用于热冲压的模具的分解立体图；图4为示出提供给根据本发明示例性实施方式用于热冲压的模具的冷却剂的流动方向的立体图；图5为沿着图4中B-B线的横截面图。〈附图标记〉 10:基板11:短管接头13:第一冷却剂腔 15:第二冷却剂腔20:外观块21:安装空间30:插入块31:主体部33:存储凹槽35:冷却剂流动槽37:冷却剂流入孔 39:冷却剂排出孔
具体实施例方式在下文中参照附图详细描述本发明的示例性实施方式。在本说明书中描述的示例性实施方式以及附图仅作为本发明的示例性的实施方式。应当理解在本发明申请的精神内还可包括各种变形以及等价形式。图1是根据本发明示例性实施方式的用于热冲压的模具的立体图；图2是图1中“A”部的放大立体图；图3为根据本发明示例性实施方式的热冲压模具的分解立体图；图4是供给根据本发明示例性实施方式的用于热冲压的模具的冷却剂的流动方向的立体图；而图5是沿着图4中B-B线的横截面图。参照附图，当通过热冲压成型来制造产品时，根据本发明示例性实施方式用于热冲压的模具I适于快速地冷却诸如板件等产品。特别地，模具被设计成以便在模具中形成用于使冷却剂流动的液压线路。如此，冷却剂可以流畅地流动并可以提高冷却性能。此外，预先防止模具被冷却时在模具中发生变形和裂纹。特别地，因为本发明不直接在模具中形成冷却剂流路，而是，在接下来安置在外观块内的插入块的外表面形成这些冷却剂流路，因此可以改善模具的耐用性，并且可以防止变形和裂纹。此外，根据本发明，可以减少甚至是消除产品的缺陷，并且通过对模具实施均一地冷却可以提高生产率。基于此目的，如图1至图3所示，根据本发明示例性实施方式的用于热冲压的模具I包括基板10。该基板10包括至少一个外观块(appearance block) 20以及插入块(insertblock)30。在基板10的一侧安装有短管接头(nipple) 11。该短管接头11适合于将冷却剂供应给基板10和/或从基板10排出冷却剂。
连接至短管接头11的冷却剂线路(未示出)在基板10中形成。由此，通过短管接头11流进基板10的冷却剂沿着冷却剂线路循环，并且此后通过短管接头11排出。在该示例性实施方式中，设有多个外观块20。如图1所示，设有5个外观块20。然而，应当理解可以设置任意数量的外观块20。多个外观块20共同(或可选地，単一的外观块)形成与产品相同的形状，从而在热冲压过程中形成产品的形状。每个外观块20被安装在基板10的表面上，并且在其中形成安装空间21。换句话说，每个外观块20均为中空的，因此在其中提供了安装空间21。外观块20，根据产品的形状，沿着基板10安装，例如沿着如图1所示的长度。在此，外观块20的形状与产品的形状相同，并且安装空间21的形状与外观块20的形状相似。因为安装空间21位于外观块的内部，所以安装空间21的尺寸稍微小于外观块20的尺寸。如此，冷却剂可以靠近产品沿着产品(例如板件)的形状流动，产品在外观块20的外侧成型。因此，可以提高冷却性能。根据各不同的实施方式，插入块30适合于在外观块20的安装空间21内供给冷却齐U。如图所示，插入块30布置在安装空间21中并连接至外观块20。如图5所示，插入块30安装在基板10与外观块20之间。当插入块被插入到外观块20的安装空间21中时，可以通过任意合适的方法，例如焊接，将插入块30牢固地安装至外观块20。如图3至图5所示，插入块30包括主体部31、存储凹槽33以及冷却剂流动槽35。如图2、3和5所示，主体部31的形状与安装空间21的形状相同。因此，当被插入到安装空间21中时，可以通过焊接或其它合适的方法将主体部31牢固地安装至外观块20上。特别地，主体部31可以被插入到安装空间21中以使主体部31的外周被布置在安装空间21内，并与外观块20的内表面相接触。如图中所示，根据优选实施方式，主体部31的外缘被倒圆角，以便防止在主体部31被插入安装空间21中并且主体部31的边缘部接触外观块20的内表面时发生损坏和破坏。倒圆角的边缘部还允许更加平稳地将主体部31插入到安装空间21中。如图5所示，ー对存储凹槽33靠近基板10分别形成在主体部31的下部的相对两侦U。如图2所示，这些存储凹槽33可以沿着主体部31的长度方向延伸。从基板10供给的冷却剂适合于被存储在存储凹槽33中。特别地，如图所示，存储凹槽33可被调整以存储被供应到基板10上位于外观块的内部与主体部31的外部之间从其中排出的冷却剤。如图5所示，该成对存储凹槽33分别连接于形成在主体部31中的冷却剂流入孔37和冷却剂排出孔39。换句话说，存储凹槽33中的一个连接至冷却剂流入孔37从而存储通过冷却剂流入孔37接纳的冷却剤，而存储凹槽33中的另ー个连接至冷却剂排出孔39从而存储通过冷却剂流动槽35循环的冷却剤。同时，用于存储冷却剂的第一冷却剂腔13还可以分别形成在基板10的另ー表面的两侧(例如其上设置外观块20的表面的“上表面”，而“另一表面”为如图5所示的较低的“内部”表面，其上安装冷却剂腔13)。冷却剂腔13可以沿着基板10的长度方向延伸，如图5所示。还可以设置第二冷却剂腔15，其与第一冷却剂腔13连接以存储冷却剤。第二冷却剂腔15可以形成在基板10的表面上，例如在图5中所示的上部内表面。如图5所示，第二冷却剂腔15可被布置在沿着基板10的长度的两个位置上，以使它们与冷却剂流入孔37和冷却剂排出孔39对齐。每个第二冷却剂腔15还与存储凹槽33相连接。如图5所示，第一冷却剂腔13与第二冷却剂腔15形成在冷却剂流入或者排出的位置处，并且被配置为存储流入或者排出冷却剂。同样如图5所不,还可以在基板10的另一表面安装相应于第一冷却剂腔13的密封盖17。密封盖17适合于防止存储在第一冷却剂腔13中的冷却剂泄露到基板10的外部。根据所描述的实施方式，流进短管接头11中的冷却剂主要存储在一对第一冷却剂腔13中的一个之中，存储在第一冷却剂腔13中的冷却剂继而存储在相应的第二冷却剂腔15中，其与第一冷却剂腔13相连接。在冷却剂已经流过冷却剂线路之后，流经冷却剂排出孔39。在冷却剂通过短管接头11被排出之前，主要被存储在第一冷却剂腔13的另一个中，并且继而被存储在与第一冷却剂腔13的另一个相连接的第二相应的冷却剂腔15中。存储在连接至第一冷却剂腔13中的另一个的第二冷却剂腔15中的冷却剂，接下来通过短管接头11从基板10排出。如图所示，一对第二冷却剂腔15中的一个连接于主体部31的冷却剂流入孔37，以将冷却剂供应至与冷却剂流入孔37连接的存储凹槽33。一对第二冷却剂腔15中的另一个连接于主体部31的冷却剂排出孔39，以存储从连接于冷却剂排出孔39的存储凹槽33排出的冷却剂。在本发明的示例性实施方式中，至少一个冷却剂流动槽35形成在主体部中并与被布置在主体部相反两侧的一对存储凹槽33相连接。如在图3的实施方式中所示，每个冷却剂流动槽35沿着主体部31的宽度方向延伸，并且特别地，沿着主体部31的外表面在其宽度上延伸。此外，多个冷却剂流动槽35可以在主体部31的长度方向上彼此间隔开布置。在一个或多个示例性实施方式中，该多个冷却剂流动槽35以均一的距离彼此间隔地布置。还是如图3所示，根据各个不同的实施方式，该多个冷却剂流动槽35沿着主体部31的宽度彼此平行地延伸。该冷却剂流动槽35形成液压线路，冷却剂通过该液压线路在外观块20的内表面和主体部31之间(例如在安装空间21内)流动。换句话说，冷却剂流动槽35可被限定为外观块20的内表面和主体部31的外部“凹进”表面之间的空间，其中在冷却剂流动槽35凹进位置处的主体部31的外表面如图3所示。由此，冷却剂沿着主体部31的宽度方向，通过形成在主体部31的外部凹进表面和外观块20的内表面之间的冷却剂流动槽35流畅地流动。根据本发明的实施方式，由于通过基板10的短管接头11供给或排出的冷却剂，可被存储在第一和第二冷却剂腔13和15以及存储凹槽33中，所以冷却剂可以连续不断地流过冷却剂流动槽35。值得注意的是，尽管在附图中描述的以及在本文中说明的冷却剂流动槽35沿着主体部31的外周以均一的距离相互间隔地形成，然而本发明并不局限于这种配置和间隔。举例来说，本领域技术人员将会意识到，冷却剂流动槽35的数量以及其间的距离可以根据产品的形状和尺寸以及所需的冷却剂流而有所变化。现在将根据图4和图5详细描述根据本发明示例性实施方式的用于热冲压的模具的组装方法和功能。外观块20的外周被形成为具有与产品(例如板件)相同的形状，并且安装空间21形成在外观块20的内周。特别地，外观块20被形成为中空的，以使得外观块20的内表面与外观块20的外部形状相对应。此外，插入块30也被形成为具有与外观块20的形状相对应的形状，存储凹槽33和多个冷却剂流动槽35形成在主体部31的外周。由此形成的插入块30被插入到外观块20的安装空间21中，并通过适宜的固定方法，例如焊接，固定到外观块20。根据该示例性实施方式，插入块30安装在外观块20上以使主体部31的外周布置在安装空间21内，特别地，其中主体部31的外表面与外观块20的内表面相接触。在组装外观块20和插入块30之后，插入块30的冷却剂流入孔37和冷却剂排出孔39设置在与形成于基板10中的成对的第二冷却剂腔15相对应的位置，并且多个外观块20被安装于基板10以完成模具I的组装。如图4所示，如果冷却剂通过短管接头11被供应给基板10，那么冷却剂沿着基板10的长度方向流动并流入每个外观块20。在这种情况中，如图5所示，冷却剂主要存储在第一冷却剂腔13的ー个中，并供给至与其连接的第二冷却剂腔15。存储在第二冷却剂腔15中的冷却剂之后供给至插入块30的冷却剂流入孔37，并存储在存储凹槽33的ー个之中。存储在ー个存储凹槽33中的冷却剂通过形成在插入块30的主体部31中的冷却剂流动槽35，沿着安装空间21的内周流动。在冷却剂流过冷却剂流动槽35之后，其通过存储凹槽33的另ー个，冷却剂在其中被存储并且之后被排出至连接于冷却剂排出孔39的第二冷却剂腔15。此后，冷却剂被存储在第一冷却剂腔13的另ー个中，并且接下来通过短管接头11被排出至基板10的外部。根据本发明的示例性实施方式，用于使冷却剂流动的冷却剂流路不直接形成在模具I中，而是形成在插入块30的外表面中，其然后被布置和组装在外观块20中。因此，可以改善模具设计中的设计自由度，并且可以增强模具的冷却性能，而模具的冷却性能是热冲压的ー个主要因素。此外，可以事先防止模具在冷却时出现变形和裂纹。因此，耐久性有所改善。此外，可以没有缺陷地制造产品，并且可以通过均一地冷却板件来提高生产率。尽管已经利用目前被认为是实用的示例性实施方式对本发明进行说明，然而应当理解的是，本发明并不局限于所掲示的实施方式，而是相反地，本发明意图覆盖包含在所附权利要求的精神和范围内的不同的变形和等价形式。
权利要求
1.一种用于热冲压的模具，包括: 基板，被配置为接收和排出冷却剂； 至少ー个外观块，安装在所述基板的上部外表面，所述至少一个外观块沿着产品的形状放置，并且在所述至少ー个外观块的内部具有安装空间；和 插入块，被插入所述安装空间中，所述插入块被固定于所述外观块，并且被安装在所述基板的外表面， 其中所述插入块在其外周设有多个通道，所述通道被配置用于循环所述冷却剤，并且 其中所述多个通道与所述基板流体连通。
2.按权利要求1所述的模具，其中所述外观块具有与所述产品的形状基本相同的形状，并且所述安装空间具有与所述外观块的形状类似的形状。
3.按权利要求2所述的模具，其中所述插入块包括: 主体部，具有与所述安装空间的形状相同的形状，所述主体部被插入所述安装空间中并被固定到所述外观块； ー对存储凹槽，布置在所述主体部的下部的相反两侧，每个所述凹槽沿着所述主体部的长度方向延伸；和 多个冷却剂流动槽，每个冷却剂流动槽在所述ー对存储凹槽之间延伸，并且沿着所述主体部的宽度方向形成在其外表面上。
4.按权利要求3所述的模具，其中所述主体部的外缘被倒圆角。
5.按权利要求3所述的模具，其中所述多个冷却剂流动槽沿着所述主体部的长度方向彼此间隔开布置。
6.按权利要求3所述的模具，其中所述主体部具有形成在其中的冷却剂流入孔和冷却剂排出孔，所述冷却剂流入孔和冷却剂排出孔与所述基板流体连通。
7.按权利要求6所述的模具，其中所述ー对存储凹槽中的每个存储凹槽分别与所述冷却剂流入孔和所述冷却剂排出孔连接。
8.按权利要求1所述的模具，其中所述基板具有ー对第一冷却剂腔，用于存储冷却剤，所述ー对第一冷却剂腔沿着所述基板的长度方向布置在所述基板的底面。
9.按权利要求8所述的模具，其中所述基板还具有ー对第二冷却剂腔，布置在所述基板的底面，并且所述第二冷却剂腔中的每个冷却剂腔与相应的第一冷却剂腔流体连通。
10.按权利要求8所述的模具，其中所述基板还具有安装在所述底面的密封盖，所述密封盖与所述第一冷却剂腔中的每个冷却剂腔相对应。
11.按权利要求1所述的模具，其中所述插入块被插入所述外观块的所述安装空间中，并通过焊接固定到所述外观块。
全文摘要
本发明公开一种用于热冲压的模具。该模具可以包括基板，被配置为接收和排出冷却剂；至少一个外观块，安装在基板的表面并沿着产品的形状布置，该外观块在其内部具有安装空间；以及插入块，被插入到该安装空间内以使得其被固定至外观块并安装在基板的表面上。该插入块在其外表面上设有多个用于循环冷却剂的通道，其中多个通道与该基板流体连通。
文档编号B21D37/10GK103084474SQ20121027337
公开日2013年5月8日 申请日期2012年6月29日 优先权日2011年11月7日
发明者李承相 申请人:现代自动车株式会社