具有公差补偿的冲压成形模具的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种如权利要求1前序部分的特征所述的具有上模和下模的冲压成形模具。
【背景技术】
[0002]已经从现有技术已知了用于制造板材成形构件的冲压成形模具。为此将板坯置入到冲压成形模具中，然后通过上模和下模的相对运动使其成形。为此通常借助压力冲头使得上模下沉，在上模与板坯贴靠以及板坯与下模接触的时候开始使得板坯变形，直至上模与下模闭合，从而在插入板坯的情况下在上模与下模之间保留模间空隙。然后在模间空隙中将成形的板坯最终成形为需通过冲压成形制造的构件。在此，在一个压机中具有多个相邻设置的上模的情况下，在这种情况下使得两个、三个或更多个板坯可以并行成形成一个构件，在各个模具之间会出现相互不同的贴靠接触。同时制成的构件由此承受极小的由于上模、下模、冲床台和/或者压力冲头的变形以及上模或下模公差相互的偏差所造成的生产公差。
[0003]现有技术还公开了用于可硬化的钢合金的热成形和加压淬火。在此将可硬化的钢合金板还加热到高于AC3的一个温度，使其完全奥氏体化。然后将加热后的板还置入到冲压成形模具之中并且在热状态下使其成形。在冲压成形结束后，在冲压成形模具完全闭合时优选在冲压成形模具中将构件快速冷却，从而完成淬火硬化。这个过程也作为加压淬火而已知。如果现在因为上述公差而在位于冲压成形模具中的构件的表面以及模具表面的内侧面之间出现非直接和直接的贴靠接触，那么冷却性能因为这些区域中的极小的气隙而下降，并且出现比较小的冷却速率。
【发明内容】
[0004]因此本发明的目的在于提供一种冲压成形模具，其中提供对上模和/或者下模的补偿可能性，从而降低在冲压成形时尤其是多个下落的模具的情况中出现的生产公差，并且必要时能在淬火硬化时进行更好的排热。
[0005]根据本发明，利用根据权利要求1的特征所述的具有上模和下模的冲压成形模具实现上述目的。
[0006]从属权利要求的主题是本发明的有益设计方案。
[0007]冲压成形模具具有上模和下模，所述上模和下模相对彼此可运动，并且在冲压成形模具合模时在上模与下模之间构造有模间空隙。成形为冲压成形构件的板坯贴靠在模间空隙中，特别是板坯的表面与上模的模具表面以及与下模的模具表面贴靠接触。现在根据本发明设定:在压力冲头和/或冲压台上设置有模具夹紧板，在该模具夹紧板上通过插入至少一个弹性调整元件而支承有相对所述模具夹紧板可相对运动的上模或下模。
[0008]由此在本发明的范围中在上模的范围中设置有压力冲头，所述压力冲头具有用于模具夹紧板的相应的容纳部，上模本身则又耦联到模具夹紧板上。在下模的情况中设置有冲压台，在该冲压台上固定有模具夹紧板，并且然后在该模具夹紧板上固定有下模。在下文中如此描述本发明，模具夹紧板不仅可以构造在压力冲头上、而且也可以构造在冲压台上。因此在本发明的范围中可设想三种实施变型:根据本发明的模具夹紧板以弹性调整元件设置在上模上，或者模具夹紧板以弹性调整元件设置在下模上，或者作为第三变型不仅在上模上而且也在下模上各设置有一个模具夹紧板。因此以下说明同样适用于三种设计变型方案，并且为此可以任意组合。然而考虑到所产生的模具成本以及运行成本，特别优选的是弹性调整元件在上模上的实施变型。在此所产生的优点尤其是:仅仅弹性支承一个模具、也就是上模，这降低模具的制造成本。同时还存在的优点是:在换模或者模具运行中没有脏物因为地球引力而落入弹性调整元件中。
[0009]如果现在因为板坯的公差、和/或上模相对下模的公差或者磨损、和/或因为上模与下模之间的相对位移导致模具表面部分区域和板坯表面部分区域不能贴靠接触，那么这可以根据本发明通过基于相对位移的公差补偿来避免。同时能够以成本低廉并且逻辑简单的方式实现换模。只有模具夹紧板留在压力冲头上或者留在冲压台上，并且例如在出现磨损或者成批更换时可以更换成形模具、上模或与其对应的下模，从而可以使用其它类型的上模和下模来制造新一代的冲压成形构件或者其它生产批次。
[0010]由于弹性调整元件，现在上模或者下模相对模具夹紧板可相对运动地支承。模具夹紧板首先用于使得分布在模具夹紧板上的弹性调整元件将冲压力均匀传递给上模。如果出现倾斜状态，那么由于相对运动和分布到各个弹性调整元件上的不同成形力而导致再次移动，并且由此使得需传递的成形力均匀化。
[0011]特别是在根据本发明的冲压成形模具构造成热成形模具和/或者特别是加压淬火模具或者淬火模具时，由此始终确保模具表面与板坯表面或者所制成的冲压成形构件的表面几乎全面地贴靠接触。
[0012]根据本发明由此特别获得的优点是:在进行淬火硬化时确保构件均匀地并且特别是在所有需要的区域中具有期望的淬火温度并且由此具有期望的淬火组织。如果由于极小的气隙导致较小的冷却速率，那么应用更强的冷却功率和/或更大的时间窗口，以便过程可靠地保障需加压淬火的构件具有期望的淬火组织特性。然而在本发明的范围中，可以显著减小所述的时间窗口和/或冷却功率，这是因为基于基本上完全的贴靠接触可以将热量从构件表面更好地传递到模具表面。上模和下模为此特别设有冷却通道，使得相应的冷却介质可流过。
[0013]此外特别优选的是:模具夹紧板与冲压台耦联、特别是螺纹连接，或者模具夹紧板与压力冲头耦联、特别是螺纹连接。在根据本发明的模具夹紧板以弹性调整元件设置在上模和下模上的实施形式中，冲压台与一个模具夹紧板耦联，而压力冲头与另一个模具夹紧板耦联。在首次调试根据本发明的冲压成形模具时产生的优点是:其被如此提供，那么仅需更换成形模具件或者模具段构件、因此仅需更换用于冲压成形不同产品的上模和下模。正是在转产、修补和/或者更换磨损的模具件时获得明显更低的模具管理成本。
[0014]因为能特别均匀地传递冲压成形力，所以弹性调整元件以相互平行错开的行设置在模具夹紧板上。一行为此包括多个、特别是1至50个、特别优选2至30个、并且非常特别优选3至20个调整元件，其中，至少2行、又优选2至30行、特别是3至20行调整元件彼此平行错开设置。特别优选的是:这些行本身相对彼此具有的距离与与一行中的各个调整元件相对彼此的距离相同。这样获得在模具夹紧板上均匀分布的弹性调整元件图案，从而能够相应均匀地分布冲压成形力。在本发明的范围中此外可设想的是:调整元件分布地设置在模具夹紧板上、特别是不对称地分布。在本发明的范围中此外可设想的是:弹性调整元件的分布与上模轮廓背面或者下模轮廓背面相适配。由此可以考虑例如需制造的冲压成形构件的特殊成型。此外可以在成形力集中的区域中设置更多弹性调整元件、也就是在单位面积内设置更大数量或更大密度的调整元件，以便相对仅需较小成形力的区域对升高的成形力的出现进行补偿。在本发明的范围中此外特别优选的是:至少可锁定个别的弹性调整元件。这特别优选的是在成行设置的弹性调整元件的情况，从而例如分别可锁定一整行。然而在本发明的范围中还可设想的是:能有针对性地锁定个别弹性调整元件。
[0015]在最简单的设计方案中，弹性调整元件特别是构造成机械弹簧。为此特别优选地采用螺旋压力弹簧。然而也可设想盘形弹簧、螺旋盘形弹簧和/或弹簧套筒。在本发明的范围中可设想如下的设置结构，即，弹性调整元件本身在预紧的情况下设置在上模与模具夹紧板之间、或者设置在下模与模具夹紧板之间。在此则特别是在装配或者更换上模和下模的模具更换时需要相应的预紧。
[0016]然而在本发明的范围中可能的是:弹性调整元件构造成气动弹性元件和/或液压弹性元件。为此又可设想两种不同的运行类型。一方面气动弹性元件和/或液压弹性元件可以被动运行。这意味着:由于弹性特性，在冲压力增大时形成相应的弹簧特性曲线，并且在压机的下止点中将冲压力和因此合型力继续传递给需成形的板坯或者已成形的构件。
[0017]然而在本发明的范围中可能的是:弹性调整元件构造成执行装置并且附加地可以主动控制。在此例如当到达下止点时，经由弹性调整元件传递的冲压力可以通过工作压力的施加再次得到提高，并且在上模与构件表面之间的空腔中的必要时保留的间隙通过提高的冲压力和与之相关联的上模和/或下模的相对运动而被闭合。然而在本发明的范围中可设想的是:在压机合模期间就已经对弹性调整元件施加相应的工作压力。
[0018]此外特别优选的是:在上模的背面与模具夹紧板之间或者在下模的背面与模具夹紧板之间设置有缓冲的支承装置。优选所述缓冲的支承装置是用于避免金属撞击的缓冲层。所述缓冲的支承装置特别是在冲压成形模具开模时防止金属撞击，从而在上模与模具夹紧板之间或者下模与模具夹紧板之间不发生对生产过程有害的接触。缓冲的支承装置特别是例如由塑料