用于对工件进行造型加工的成形模具以及用于在成形模具上设置调温装置的方法
【专利摘要】本发明涉及一种成形模具，用于对工件(20)特别是面状板材进行造型加工，该成形模具包括阴模(11)、压紧器(12)和阳模(13)，它们分别相对彼此可动地设置，其特征在于：阴模(11)、压紧器(12)和/或阳模(13)至少局部能够调温。
【专利说明】
用于对工件进行造型加工的成形模具以及用于在成形模具上设置调温装置的方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的用于对工件特别是面状板材进行造型加工的成形模具。另外，本发明还涉及一种如独立权利要求10所述的用于在成形模具上设置调温装置的方法。
【背景技术】
[0002]由现有技术已知成形设备或成形模具，它们例如在压力机中用于对板材进行造型加工。一般而言，这种成形装置具有一个带有造型表面的阴模和一个带有与阴模造型表面相对应的自身造型表面的阳模，例如冲头。将板材置入阴模与冲头之间并且通过冲头向着阴模方向的相对运动或者通过阴模向着冲头方向的运动进行成形，在此过程中板材被夹紧于阴模和冲头之间。
[0003]为了改善成形效果，以及为了避免待成形工件即板材在阴模的边缘区域内立起，而使用压紧器。所述压紧器(也称为板材夹持器)将板材保持在阴模上，使它不能立起。另一方面，压紧器确保实现板材材料的补充流入，从而避免应力裂纹。
[0004]成形模具具有变形程度较低的区域和变形程度较高的区域。在变形程度高的区域中出现工件即板材的强烈变形。试验表明:在这些区域内可能出现板材撕裂情况。该裂纹形成归因于:在工件频次或者说冲程次数很高时，在变形程度高的区段内工件升温。在此情况下，它在这些区段内达到高于室温或者超过板材在变形前所具有之温度的高温。在板材成形时，特别是在变形程度高的区域内，产生了板材与成形模具之间的摩擦，由此模具便升温。其结果是发生模具膨胀并因此变形。根据摩擦和变形程度，发生模具局部不同的膨胀。因此，在这些位置处缩小了用于后续的待成形板材的空间，从而可能产生裂纹。
[0005]因这种问题而需要对模具进行整修。对此，由现有技术已知的是，将成形模具半体亦即阴模或阳模的一个或多个分段进行局部剖切。然后在这些剖切中置入设有多个孔的嵌件。这些孔这样相互组合，使得可以在一个嵌件内产生一个冷却循环回路。在此，从模具嵌件的外侧面起制作第一孔。接着这样定位第二孔，使它在模具嵌件内部与第一孔相交。根据这种方法加设多个孔。此后，除了一个入口和一个出口之外，将模具嵌件表面上的不需要的开口用塞子封闭。由此便产生了介质可以流通的冷却循环回路。接着再将嵌件嵌入阴模或阳模内。然而该方法具有下述缺点:阴模、阳模或板材压紧器的铸造结构不再是封闭的，而是由不同的零件(铸造结构和嵌件)组成。特别是，如果阴模由铸造材料构成，则存在在常规使用中损坏阴模的危险。因此，将某一分段从由铸造材料构成的成形模具中分离是对铸造结构的削弱。如果例如冲头现在使工件成形并且与板材一起进入阳模，那么它在阴模上便产生一个压力载荷，该压力载荷在空腔内可以既沿着径向方向也沿着轴向方向作用。该压力载荷可能导致铸造结构被削弱的模具半体发生损坏。
[0006]作为加设冷却通道之外的备选方案，还存在完全更新模具的可能性。对此，可以一开始就为新模具设置嵌件，这种情况下铸造结构与这些嵌件得以优化。然而这是一种在经济上令人极不满意的解决方案。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是，提供一种备选的解决方案，借其可以对成形模具的变形程度高的区域进行调温。本发明的特别的目的是，提供一种成形模具和一种方法，借其可以实现对成形模具的临界区域的事后调温或者说冷却。
[0008]此目的利用具有独立权利要求1特征的成形模具和利用具有独立权利要求10特征的方法得以实现。从属权利要求对本发明的一些有益实施方式进行了描述。
[0009]为实现上述目的，本发明提出一种成形模具，用于对工件特别是面状板材进行造型加工，该成形模具包括阴模、压紧器和阳模，它们分别相对彼此可动地设置，其中，至少所述阴模、所述压紧器和/或所述阳模局部可调温。换言之:三个元件中的至少一个元件可以在一个区段中设置一个或多个调温装置。调温装置有益地安装在成形模具的达到高变形程度的区域、即所谓临界区域的附近。
[0010]此外，阴模、压紧器和/或阳模可以局部具有至少一个能够调温的造型区段。由此，调温单元也可以设置在单体的分段内或者成形模具的单体元件或者说成形模具半体内。
[0011]此外，为了调温而可以设置至少一个凹穴，特别是盲孔，该盲孔能用介质冲刷。可以通过特别简单的方式将这种凹穴诸如盲孔加设于成形模具中。这一点既可以在新制作模具时也可以事后在对已经存在的成形模具进行修整或优化时实施。用介质对凹穴进行冲刷提供了下述优点:通过调整或控制介质的前行送给温度，可以连续地调节在模具临界区域内的模具温度。
[0012]此外，还可在凹穴内置入导向板，用以引导介质。由此可以通过简单的方式实现这样一个流动通道，介质可以在该流动通道内从入口沿着导向板一直流到盲孔的模具侧的内部终端。在盲孔的该内部终端处使介质转向并再次沿着导向板将其引向出口。
[0013]此外，凹穴内的模具表面可以配备有密封剂。这一点特别是当模具由多孔材料(诸如铸造材料)构成时具有优点。由于铸造材料是不密封的，所以冷却介质会进入模具的材料之中。为防止发生这一情况，根据该实施方式，至少在凹穴内借助密封剂对模具表面进行密封。所有能够封闭铸造孔隙的密封剂适合于此，例如冷却密封剂、水玻璃(硅酸钠)等等。在模具投入使用之前，将这样的密封剂掺入冷却介质中并引导穿过流动通道或冷却系统。由此，通过特别简单而实用的方式将位于凹穴区域内的模具表面上的铸造材料孔隙予以封闭。作为此外的备选方案，为了密封也可以为凹穴的表面设置表层涂色、模铸树脂或粘合剂。此外，也可以通过利用软焊料镀锡对表面进行密封。
[0014]在另一实施方式中，导向板可以这样地设置在一个嵌件内、例如套筒内，使介质在导向板与套筒的内壁之间得以引导。特别是当成形模具由不密封的材料构成时使用套筒具有优点。例如当成形模具由铸造材料如灰口铸铁构成时，套筒便形成了一种针对介质密封的容器，在该容器内可以引导介质。
[0015]在另一实施方式中，套筒的外壁可以与凹穴的内壁抵碰接触。接触面越大(例如通过在套筒的外壁与模具内的凹穴的内壁之间的配合精度产生)，从介质经由套筒到模具中(以及反过来)的热传递就越好。换言之:套筒与模具之间的配合精度越好，从模具到介质中的热传输或热传导就越好。小阻力推入配合(saugende Passung)在此已经证实是特别适宜的。本发明意义下的小阻力推入配合是带有微小间隙的间隙配合，其中，可以不用工具、亦即徒手进行装配或拆卸。
[0016]为了进一步提高热传递，套筒可以由具备高导热性的材料构成。特别是铜或类似材料适合作为这样的材料。
[0017]作为此外的备选或补充方案，套筒的外壁可以设置有导热介质，特别是导热涂层或导热膏。
[0018]按另一方面，本发明涉及一种用于在成形模具上设置调温装置的方法，该成形模具用于对工件特别是面状板材进行造型加工，其包括阴模、压紧器和阳模，所述方法包括如下步骤:
[0019]-测定出模具的变形程度高的临界区域，
[0020]-在阴模、阳模和/或压紧器中确定用于设置调温装置的位置，
[0021]-在阴模、阳模和/或压紧器中预定的位置处制作至少一个凹穴，
[0022]-将导向板置入凹穴中，设置有用于将介质引入凹穴的入口和用于将介质从凹穴排出的出口，和
[0023]-将入口和出口与冷却机组连接。
[0024]利用该方法，可通过简单而经济的方式将调温单元设置在成形模具内或上。该方法特别适合于将调温单元事后安装到成形模具中。
[0025]此外，可以将一个嵌件、例如套筒置入凹穴中。如已经在文首述及的那样，套筒提供了下述优点:即使对于由多孔材料构成的、介质可以穿流的成形模具，也可以实现冷却。
[0026]在所述方法的另一备选方案中，可以在制作凹穴之后给该凹穴内的模具表面配备密封剂。为此将密封剂置入凹穴中，该密封剂将构成模具的材料的孔隙封闭。在模具投入使用之前，将这样的密封剂掺入冷却介质中并引导穿过流动通道或冷却系统。由此，通过特别简单而实用的方式将位于凹穴区域内的模具表面上的铸造材料孔隙封闭。作为此外的备选方案，为了密封，亦可为凹穴的表面设置表层涂色、模铸树脂或粘合剂。此外，也可以通过利用软焊料镀锡对表面进行密封。通过对模具材料的密封，可以放弃使用套筒。由此通过减少构件数量而使本方法合理化。
[0027]气态的或液态的介质(诸如水、油或乳剂)适合作为用于对成形模具进行调温或冷却的介质。在必要时配备有防冻剂的水例如也适合于用作介质或者说冷却剂。因此也可将介质调温到(TC以下的温度。
【附图说明】
[0028]下文借助针对附图的说明详细地阐述本发明。权利要求、附图和说明书包含了许多特征，下面将结合本发明的示例性描述的实施方式对这些特征进行阐释。本领域技术人员也可单独地和以其他组合方式考虑这些特征，以构成适配于本发明相应应用的其他一些实施方式。
[0029]在示意图中示出:
[0030]图1为成形模具的剖视图，和
[0031 ]图2为按照本发明第二实施方式的压紧器的剖视图。
【具体实施方式】
[0032]图1示出了一个成形模具10，该成形模具包括阴模11、压紧器12和形式上为冲头13的阳模。利用该成形模具10可以将工件20塑造定型而得以成形。图1示出的是成形过程的结束状态。阴模11、压紧器12和冲头13相对彼此可动地支承，在图1中，这样的运动方向对应于竖直方向。将最初呈面状延伸的板材20置入阴模11与压紧器12之间并且借助压紧器12将其压向阴模11。然后使冲头13相对阳模11运动，在此情况下它将工件20的一个区段成形。在图1中示例性地但并非限定性地将板材20成形为一种钵状的或碗状的构件。在成形时，不仅工件20、而且模具10也在临界区域内升温。这一点发生在特别是每分钟成形六到八个或者更多个构件的高成形节奏或者说冲程次数的情况中。这样的临界区域例如在图1中是在冲头13和阴模11之间的基本上与冲头运动方向、也就是说与冲头10的竖向几乎平行地延伸的区域，以及在与冲头运动方向基本平行的区域和基本垂直的区域之间的过渡区域。
[0033]为了在这些区域内防止或减少升温，在压紧器12内设置有一个调温单元。该调温单元构造成一个盲孔，该盲孔在图1中从左向右延伸。一个导向板14从左插入盲孔中，该导向板如同水平的间隔壁那样起作用。可以利用液态的或气态的介质冲刷该盲孔，其中产生了一个流动，该流动在图1中由标记有F的箭头示出。通过一个进入口将介质引入导向板14与盲孔的壁之间的区域内。在图1中它从左向右流动直到盲孔的模具内部的终端为止，在那里转向并且然后穿过图1中的下部通道从右向左流动，直到排出口。冷却效应因此从压紧器12的左侧区域开始经由工件20展开直到阴模11之中。
[0034]尽管在图1中示出的是在压紧器12内的调温系统，但这仅仅是一个示例性的实施方式。在本发明的其他实施方式中调温系统也可以设置在阴模11内或(以相应的可接近性为前提)在冲头13内。
[0035]图1示例性地且非限定性表示出:调温系统直接加设于成形模具10的一个元件内。作为此外的备选方案，阴模11、冲头13或压紧器12也可以由一些单体的造型区段组成，此时，调温单元可以设置在一个造型区段内。在图1中示出的成形设备10的零件有益地由淬火钢制成。这种钢针对于介质是密封的。
[0036]如果使用由多孔材料如铸造材料构成的模具，则可以通过如下方式产生针对冷却介质的密封性，即为凹穴配备密封剂。在此将凹穴内的、也就是说在形成凹穴边缘的壁的表面上的孔隙封闭。
[0037]参照图2应该对这样一个实施方式加以阐述，该实施方式可以特别有益地应用在成形设备中，其中，单体元件或单体分段亦即造型区段由介质可渗透的材料构成。图2示出了图1所示压紧器12的放大图。仍是将导向板12置入盲孔中，在此，它并不是直接设置在盲孔内，而是附加地由一个套筒15包围。套筒15由介质不可渗透的材料构成。此外，套筒15的外侧面与凹穴的内侧面抵碰接触。因此可以保证从在套筒15内流动的介质经由套筒15到压紧器12特别良好的热传递。如已经还参照图1阐述的那样，由图2中标记有F的箭头可知介质的流动方向。在图2中在上方示出了入口，介质通过该入口进入一个通道，该通道由导向板14和由壳体15的内表面界定。在这些空腔内，介质在图2中从左向右流动直到转向区域以及然后从右向左直到出口，由该出口，介质从调温装置流出。在该实施方式中，代替在压紧器12中加设调温装置，也可将调温装置加设于冲头13或阴模11中。
[0038]在两个实施方式中，入口和出口经由软管接头通过简单的、具有匹配的压力软管的环形管路与冷却机组相连接。作为通过软管进行连接以外的备选方案，也可使用管道连接。由此产生一个冷却循环回路，在该冷却循环回路中介质从冷却机组流向模具上的入口、穿过调温装置并从出口流回冷却机组。冷却机组将介质调温到预定的温度。
[0039]本发明提供了如下优点:能够以很小成本和低风险为已经存在的或者新的成形压模在临界成形区域内设置冷却系统。
[0040]下面还要再次简短地概括本发明的优点。利用上述设备和方法可以随时实现由铸铁或钢制成的成形模具内的冷却。通过形式上为套筒15的钢制嵌件，不像以往在现有技术中那样出现铸造部件中的材料削弱。另外，本发明提供了很高的灵活性，这涉及到冷却通道的、亦即凹穴或盲孔的数量、位置和方位。在此方面，还要指出的是:在有附加需求的情况下，可以后续在成形模具中加设其他一些冷却孔。通过冷却能够实现在对板材或板坯进行挤压时更高的冲程次数，从而每单位时间能够生产更多的部件。对于非常难以处理的冲压部件，压力机利用效率也提高了。
【主权项】
1.成形模具，用于对工件(20)特别是面状板材进行造型加工，该成形模具包括: -阴模(11)、压紧器(12)和阳模(13)，它们分别相对彼此可动地设置， 其特征在于:所述阴模(11)、所述压紧器(12)和/或所述阳模(13)至少局部能够调温。2.如权利要求1所述的成形模具，其特征在于:所述阴模(11)、所述压紧器(12)和/或所述阳模(13)局部具有至少一个能够调温的造型区段。3.如前述权利要求之任一项所述的成形模具，其特征在于:为了调温而设置有至少一个凹穴，特别是盲孔，该盲孔能用介质冲刷。4.如权利要求3所述的成形模具，其特征在于:在凹穴中置入有导向板(14)，用以引导介质。5.如前述权利要求之任一项所述的成形模具，其特征在于:凹穴内的模具表面配备有密封剂。6.如前述权利要求之任一项所述的成形模具，其特征在于:所述导向板(14)设置在套筒(15)内，使介质在该导向板(14)与该套筒(15)的内壁之间得以引导。7.如权利要求6所述的成形模具，其特征在于:所述套筒(15)的外壁与所述凹穴的内壁抵碰接触。8.如权利要求7所述的成形模具，其特征在于:所述套筒(15)由具备高导热性的材料构成。9.如前述权利要求6至8之任一项所述的成形模具，其特征在于:所述套筒(15)的外壁设置有导热介质，特别是导热涂层或导热膏。10.用于在成形模具上设置调温装置的方法，该成形模具用于对工件(20)特别是面状板材进行造型加工，其包括阴模(11)、压紧器(12)和阳模(13)，所述方法包括如下步骤: -测定出变形程度高的临界区域， -在所述阴模(11)、所述阳模(13)和/或所述压紧器(12)中确定用于设置调温装置的位置， -在所述阴模(11)、所述阳模(13)和/或所述压紧器(12)中预定的位置处制作至少一个凹穴， -将导向板(14)置入所述凹穴中，设置有用于将介质引入凹穴的入口和用于将介质从凹穴排出的出口，和 -将所述入口和出口与冷却机组连接。11.如权利要求10所述的方法，其特征在于:将套筒(15)置入所述凹穴中。12.如权利要求10所述的方法，其特征在于:在制作出凹穴之后，给该凹穴内的模具表面配备密封剂。
【文档编号】B21D37/16GK105899306SQ201580004290
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年1月30日
【发明人】M·哈内尔, E·海涅, L·扎格纳, T·施伦普夫, C·米勒, R·施维姆贝克, J·利茨, J·格里姆, H·罗伊斯
【申请人】宝马股份公司