压力系统及方法
【专利摘要】提供了用于制造热成型结构部件的压力系统。该系统包括固定的下部、移动的上部以及配置成提供移动的上部相对于固定的下部的向上压力进程及向下压力进程的机构。该系统还包括配置成冷却预先加热的坯件的冷却工具，冷却工具包括：上配合模和下配合模，下配合模通过一个或多个下偏置元件连接至下部，和/或上配合模通过一个或多个上偏置元件连接至上部。系统还包括配置成拉伸坯件的压力工具，其中压力工具布置在冷却工具的下游。此外，还提供了用于热成形结构部件的方法。
【专利说明】
压力系统及方法
技术领域
[0001]本公开涉及用于制造热成型结构部件的压力系统及用于该系统的方法。
【背景技术】
[0002]在车辆建造领域中，为满足轻量构造的标准，轻量材料或部件的发展与应用变得越来越重要。对于减重的需求尤其受到减少二氧化碳排放的目标的推动。对使用者安全性的不断增长的担忧也促进了采用在碰撞期间改进车辆的完整性并同时增加能量吸收的材料。
[0003]被称为热成型模压淬火(Hot Forming Die Quenching，HFDQ)(亦称热冲压或压淬)的处理使用硼钢板，以产生具有超高强度钢(UHSS)属性、且具有例如I，500MPa或甚至高达2000Mpa或以上的抗张强度的经冲压的部件。在强度方面相比于其他材料的增加允许使用更薄的标准材料，其结果相比经过传统冷冲压的软钢部件减少了重量。
[0004]钢板可以是有涂覆层的或无涂覆层的。然而，为了提高防腐蚀性，在热冲压处理之前、期间或之后，可采用涂覆层。例如，已知使用铝-硅涂覆层或锌涂覆层。
[0005]根据钢基材料的合成，坯件可能需要淬火(S卩，快速地冷却)以获得高抗张强度。而且，能够通过空气冷却以相对低的冷却速度在室温下硬化的钢材料的示例也是已知的。
[0006]热冲压处理可通过如下方式执行，即例如通过炉系统将待热成型的坯件加热至预定温度(例如奥氏体化温度)，从而降低强度，即，以方便热冲压处理。待热成型的坯件可通过例如相比于坯件具有较低温度(例如，室温)并具有温度控制的压力系统形成，因此可利用温差执行成形处理与热处理。
[0007]使用用于制造热成型元件的多级压力系统是已知的。多级压力系统可包括配置成在坯件上同时执行不同操作的多个工具。通过这种布置，多个坯件使用形成多级压力系统的工具，在各冲程期间同时经历不同的制造阶段，因此可提升装置的性能。
[0008]多级压力系统可包括将经加热的坯件传送至配置成冲压坯件的压力工具的传送器或传送装置。另外，可在多级压力系统或装置的上游设置加热并软化待热成型的坯件的炉系统。此外，还可提供单独的激光处理步骤或单独的切削工具，其中经冲压的坯件从压力系统排出并被传送到且被置于激光处理步骤中或者处于单独的切削工具中，以被加工，例如切削和/或修剪和/或穿孔和/或冲孔。
[0009]通常，在这种系统中，为了预先冷却待热成型的坯件而使用外部的预冷却工具。例如，镀锌钢坯件需要在热成型处理之前冷却，以减少或最小化如微裂缝的问题。一旦坯件冷却，坯件从外部的预冷却工具传送至多级压力装置或系统。
[0010]本公开旨在提供对多级处理与系统的改进。
【发明内容】
[0011]在第一方面中，提供了用于制造热成型结构部件的压力系统。该系统包括固定的下部、移动的上部以及配置成提供移动的上部相对于固定的下部的向上压力进程和向下压力进程的机构。该系统还包括配置成冷却预先加热的坯件的冷却工具，冷却工具包括:上冷却配合模和下冷却配合模，每个冷却模包括在使用中面向坯件的一个或多个工作面；以及下冷却模通过一个或多个下偏置元件连接至下部，其中下偏置元件配置成将下模朝着离下部第一预定距离的位置偏置;和/或上配合冷却模通过一个或多个上偏置元件连接至上部，其中上偏置元件配置成将上配合冷却模朝着离上部相距第二预定距离的位置偏置。上述系统还包括配置成拉伸坯件的压力工具，其中该压力工具布置在冷却工具的下游，并包括:上配合冲压模和下配合冲压模，其中各冲压模包括在使用中面向坯件的一个或多个工作面；以及上冲压模固定至上部并且下冲压模固定至下部，系统还包括将坯件从冷却工具传送至压力工具的坯件传送机构。
[0012]根据这一方面，提供了结合冷却工具与拉伸工具的压力系统。
[0013]为了加速制造过程，压力工具和冷却工具被并入到同一个装置中，但是这意味着冷却冲程必须与冲压/拉伸或成型冲程同步。为了保证冷却工具能够足够快速地冷却坯件，由于偏置元件在工具靠近之前迫使上冷却模与下冷却模接触坯件，所以冷却工具在压力工具靠近之前靠近。因此，冷却工具的模可与接触足够长的时间以适当地冷却坯件。
[0014]通过将工具集成到同一压力机中，可减少从冷却工具至拉伸工具的传送时间，由此可优化处理并在保持满意的可成型性且在坯件上不产生裂缝等的同时提高生产力。
[0015]在一些实施例中，冷却工具的模结合一些形式的冷却装置，其可以是引导冷却水的冷却通道。在一些实施例中，冷却工具的模还可包括引导热液体的一个或多个加热器或通道。这可以允许加工不同厚度的坯件，即甚至包括可能冷却太快的非常薄的坯件，从而可提尚冷却工具的灵活性。
[0016]在第二方面中，可提供用于冷却坯件的方法。该方法包括:提供根据第一方面的压力系统。该方法还包括提供由具有锌涂覆层的超高强度钢(UHSS)制成的待热成型的坯件。坯件可以被加热。利用压力机构将压力机的上部放置在开放位置处。然后，将坯件放置在冷却工具上配合模与冷却工具下配合模之间。通过提供移动的上部相对于固定的下部的向下压力进程对坯件进行冲压和冷却，使得上模朝着下模移动至到达相对于固定的下部的最终期望位置处，以用于通过将偏置元件变形来冲压坯件。
[0017]在一些实施例中，坯件包括约0.22%碳、1.2%硅、2.2%锰。这种钢合成物可使得坯件从坯件的温度通过环境空气而被动地硬化为达到室温，从而减少最终冲压时间。
【附图说明】
[0018]下文中，将参照附图对本公开的非限制性实施例进行描述，在附图中:
[0019]图1示意性地示出了根据实施例多级压力系统；
[0020]图2a至图2d示意性地示出了根据实施例的在执行用于冷却坯件的方法期间的一系列情况；
[0021]图2e至图2h示意性地示出了根据实施例的在执行用于拉伸相同坯件的方法期间的一系列情况；
[0022]图2i至图21示意性地示出了根据实施例的在执行用于冲孔和/或修剪相同坯件的方法期间的一系列情况；以及
[0023]图2m至图2p示意性地示出了根据实施例的在执行用于进一步冲孔和/或修剪相同坯件的方法期间的一系列情况。
【具体实施方式】
[0024]图1示意性地示出了根据实施例的多级压力系统。系统I包括固定的下部2、移动的上部3以及配置成提供移动的上部3相对于固定的下部2的向上及向下压力进程的机构(未示出)。
[0025]固定的下部2可以是大块的金属。在该具体实施例中，固定的下部2可以是固定物。在一些实施例中，可提供集成在固定的下部2中的模缓冲垫(未示出)ο缓冲垫可配置成接收并控制压边力。移动的上部3也可以是金属实心件。移动的上部3可提供(向上及向下移动的)冲程周期。
[0026]压力系统可配置成每分钟执行约30个冲程，因此每个冲程周期可以是大约2秒。在其他实施例中，冲程周期可以是不同的。
[0027]压力机的机构可以是机械驱动、液压驱动或机械伺服的。移动的上部3相对于固定的下部2的行进可通过该机构来确定。在该具体实施例中，压力机可以是机械伺服压力机，因此可在冲程期间提供稳定的压力。机械伺服压力机可设置有无限滑动(滑枕)速度和位置控制件。机械伺服压力机也可在任何滑动位置处设置有良好的压力有效范围，从而可实现具有极大灵活性的压力机。伺服驱动压力机可具有在金属成型中改善工艺条件和生产力的能力。压力机可具有例如2000Tn的压力。
[0028]在一些实施例中，压力机可以是机械压力机，因此朝向固定的下部2的压力进程可取决于驱动与铰接系统。因此，机械压力机可达到每单位时间更高的循环。可选地，也可使用液压压力机。
[0029]图1示出了配置成冷却预先加热的坯件的冷却工具10。冷却工具10可包括上配合模11和下配合模12。每个模可包括在使用中面向待热成型的坯件(未示出)的上工作面15和下工作面16。
[0030]下配合模12可通过第一下偏置元件13与第二下偏置元件14连接至下部2，其中第一下偏置元件13与第二下偏置元件14配置成使下配合模12偏置至离下部2第一预定距离的位置处。在一些实施例中，可提供一个下偏置元件，或者可提供多于两个的下偏置元件。偏置元件例如可包括弹簧，如机械弹簧或气弹簧，尽管其他一些偏置元件也是可以的，例如液压机构。
[0031]在其他一些未示出的实施例中，上配合模11也可通过一个或多个上偏置元件连接至上部3，其中上偏置元件配置成将上配合模在离上部相距第二预定距离的位置中偏置。
[0032]通过插入上偏置元件和/或下偏置元件，可控制并增加上配合模11与下配合模12在一个冲程周期(移动的上部3相对于下部2的上下移动)期间的接触时间。
[0033]由于冷却工具中的偏置元件，可在成型工具(以及布置在下游的其他工具)的压力模接触之前产生上冷却模与下冷却模之间的接触。因此，可增加在一个冲程周期期间冷却模之间的接触时间，从而允许进行更多冷却。
[0034]上配合模11和下配合模12可包括通道(未示出)，其中冷流体(例如水和/或冷压缩空气)穿过设置于模中的通道。
[0035]此外，冷却工具10可包括用于引导热液体的一个或多个电加热器或通道，以及用于控制模的温度的温度传感器。用于使模适于在更高温度操作的其他可选方式也是可预见的，例如嵌入式筒形加热器。这可以允许操作不同厚度的坯件，即，可能冷却太快的非常薄的坯件，因此可提高冷却工具的灵活性。传感器可以是热电偶。
[0036]另外，上配合模11和/或下配合模12可设置有冷却板(未示出)，其中冷却板可位于与上工作面15和/或下工作面16相对的表面处，并包括分别与各模相对应地布置的冷却系统。冷却系统可包括用于使冷水或任何其他冷却流体按顺序循环的冷却通道，以避免或至少减少冷却工具的热或为冷却工具提供额外的冷却。
[0037]在实施例中，冷却工具可设置有定心元件，例如销和/或引导装置。
[0038]在该实施例中还提供配置为形成或拉伸坯件的压力工具20。压力工具20布置在冷却工具10的下游。压力工具20包括上配合模21和下配合模22。
[0039]上配合模21可包括在使用中面向待热成型的坯件的上工作面23。下配合模22可包括在使用中面向待热成型的坯件的下工作面24。上模的与上工作面23相对的一侧可固定至上部3，并且下模的与下工作面22相对的一侧可固定至下部2。
[0040]上配合模21与下配合模22可包括设置于其中的通道，其中冷流体(例如水和/或冷空气)穿过该通道。在水通道中，水在通道中的行进速度可较高，由此可避免水的蒸发。还可提供控制装置，从而可控制模的温度。
[0041]在实施例中，压力系统20可设置有坯件保持部25，坯件保持部25配置成保持坯件并将坯件定位到下模22上。坯件保持部还可设置有一个或多个偏置元件，该偏置元件配置成将坯件保持部偏置至离下模22预定距离的位置处。
[0042]可提供配置成执行修剪和/或冲孔操作的第一后操作工具30。第一后操作工具30可布置在压力工具20的下游。第一后操作工具30可包括上配合模32和下配合模31。上配合模32可包括上工作面33，下配合模31可包括下工作面34。两个工作面在使用中均面向坯件。
[0043]上配合模32的与上工作面33相对的一侧可固定至上部3，下配合模31的与下工作面34相对的一侧可固定至下部2。模可包括布置于工作面上的一个或多个刀或切削刀片(未示出)。
[0044]第一后操作工具30可包括用于引导热液体的一个或多个电加热器或通道，以及用于控制模温度的一个或多个温度传感器。传感器可以是热电偶。在一些实施例中，优选的是将位于上模与下模之间的坯件在使用中的温度保持在预定温度(例如，高于200°C)处或接近预定温度。
[0045]在处于或接近200 0C，具有包括0.22 %碳、1.2 %硅，2.2 %锰以及其他元素的锌涂覆层的坯件的强度可约为SOOMPa，该强度可以是极限以避免损伤刀。通过这种将温度保持高于200°C的方式可避免对切削刀片的损伤。上述控制可以是开关控制，尽管也可采用一些其他控制来保持温度。
[0046]在一些实施方式中，上配合模32与下配合模31可包括设置于其中的、供冷流体(例如，水和/或冷空气)穿过的通道。
[0047]在实施例中，第一后操作工具30可设置有坯件保持部(未示出)，其中坯件保持部配置成保持坯件并将坯件定位在下配合模31上。坯件保持部还可设置有一个或多个偏置元件，一个或多个偏置元件配置成将坯件保持部偏置至离下配合模预定距离的位置处。
[0048]可提供第二后操作工具40。第二后操作工具40也可配置成执行进一步修剪和/或冲孔操作。第二后操作工具40可布置在第一后操作工具30的下游。第二后操作工具40可包括上配合模42和下配合模41。上配合模42可包括上工作面43，下配合模41可包括下工作面44。两个工作面在使用中均可面向待热成型的坯件。工作面可以是不平坦的，例如工作面可包括突出部分或凹处。
[0049]位于压力工具40处的模可具有与待热成型的坯件不同的温度，因此可考虑膨胀。通过这种方式，模可以高于待热成型的坯件2%以达到平衡。
[0050]上配合模42的与工作面43相对的一侧可固定至上部3。下配合模41的与工作面44相对的一侧固定至下部2。
[0051]模可包括布置于工作面上的一个或多个刀或切削刀片。
[0052]在一些实施方式中，可提供配置成调整上模42与下模41之间的距离的调整装置(未示出)。这样，位于上模42与下模41之间的坯件在使用中可沿着上模和下模中每个的工作面变形。
[0053]一旦调整了上模42与下模41之间的距离以变形(并由此校准坯件)，可提高经热成型的坯件的容差。在一些实施例中，待热成型的坯件可包括具有非优化厚度的区域，例如，坯件的一部分相对一些其他部分具有更大的厚度，因此必须优化厚度。
[0054]通过设置不平坦的工作面，工作面的选定部分处的距离(例如，接近于坯件的半径)可在具有非优化厚度的区域处或附近进行调整，由此材料可变形，即，被迫流向与具有非优化厚度的区域相邻的地带，从而可获得沿着坯件恒定的厚度。
[0055]在实施例中，可根据配置成检测坯件厚度的传感器装置来控制调整装置。
[0056]在一些实施例中，第二后操作工具40可设置有坯件保持部(未示出)，其中坯件保持部配置成保持坯件并将坯件定位在下模41上。坯件保持部还可设置有一个或多个偏置元件，该偏置元件配置成将坯件保持部偏置至离下模预定距离的位置处。
[0057]在其他实施例中，使工具的模适于在更低或更高温度下操作的其他方式也是可预见的。
[0058]应理解，虽然附图描述了具有大体上正方形或矩形形状的模，但是块件可具有任何其他的形状，并且甚至可具有部分圆形的形状。
[0059]还可提供自动传送装置(未示出)，例如多个工业机器人或传送器，以执行工具间的坯件的传送。
[0060]在所有的实施例中，可在任何工具中或在传送系统中提供用于控制温度的温度传感器和控制系统。工具也可设置有附加的冷却系统、坯件保持部等。
[0061]图2a至图2d示意性地示出了根据实施例在执行用于冷却坯件的方法期间的一系列情况。相同的附图标记表示相同的元件。下文中参照图2a至图2d所示的一系列情况来描述上述方法O
[0062]为了简化起见，在对于图2a(及其他附图)的描述中有时会包括参考角度。参考角度可用于指示上部相对于下部的大致位置。因此，例如可进行以下参照:上部相对于下部处于0°位置是指上部位于相对于下部的最高位置，上部相对于下部处于180°位置是指上部位于相对于下部的最低位置(完全接触位置)。那么，上部相对于下部处于360°位置则再次表示上部位于最高位置中。
[0063]在图2a中，可提供由具有锌涂覆层的超高强度钢(UHSS)制成的待热成型的坯件10。在一些实施例中，UHSS可包含例如约0.22 %碳、1.2 %硅、2.2 %锰。硅和锰的量可使坯件能够在室温下硬化，因此可避免淬火(并由此可减少制造坯件的冲压时间)。此外，由于在冷却期间用于淬火阶段的额外冷却的模保持不靠近，所以还可减少压力冲程周期。材料还包括不同比例的Mn、Al、T1、B、P、S、N。
[0064]发明人已获知这种具有锌涂覆层的超高强度钢(UHSS)可具有860°C与870°C之间的Ac3转变点(奥氏体转换点(austenite transformat1n point)，在下文中称为“Ac3点”)，例如对于上述钢合成物，Ac3可约为867°C C3Ms转变点(马氏体开始温度(martensitestart temperature)，下文中称为“Ms点”)可在380°C与390 °C之间。对于上述钢合成物，Ms可约为3860C Jf转变点(马氏体终点温度，下文中称为“Mf点”)可为270°C或接近270 V。
[0065]可使用不同的钢合成物。尤其在EP2735620A1中描述的钢合成物可认为是合适的。具体可参考EP2735620的表I和段落0016至0021，并考虑段落0067至0079。
[0066]可对坯件100加热以至少达到奥氏体化温度。可在加热装置(未示出)例如炉中进行加热。在该具体实施例中，可通过涂覆层确定加热坯件的最高温度。锌的熔点(且由此蒸发温度)可为910°C或接近910°C，因此在加热装置中加热坯件的最高温度可设为低于约910°C。这样，坯件100可被加热至高于Ac3但低于锌的910°C或接近910°C的蒸发温度。因此，可在867 °C与910 °C之间进行加热，优选为890 V或接近890 V。加热的时间段可约为6分钟，但是其取决于例如坯件的厚度。
[0067]一旦坯件100被加热至期望温度(未在附图中示出)，坯件100可被传送至冷却工具10。这可由自动传送设备(未示出)例如多个工业机器人或传送器执行。在炉(未示出)与冷却工具1之间传送坯件的时间段可处于2秒与3秒之间。
[0068]在一些实施例中，定心元件例如销和/或引导装置可设置在冷却工具的上游，由此坯件可被适当地定心。
[0069]压力上部3可使用压力机构定位于开放位置(0°位置)处。坯件100可位于上模11与下模12之间。在一些实施例中，坯件可置于坯件保持部上。下模12可利用第一下偏置元件13与第二下偏置元件14而布置在相对于下部2的预定距离处。
[0070]如上所述，偏置元件例如可包括弹簧，如机械弹簧或气弹簧，但是其他一些偏置元件也是可能的，例如液压机构。液压机构可以是被动式或主动式机构。
[0071]这样，下模12(由此位于下模12上的坯件100)可位于离下部2的第一预定位置处(即下模可与上模在90°与150°之间接触的位置)。
[0072]在图2b中，压力机可设置有移动的上部相对于固定的下部的向下压力进程，因此上模11可朝着下模12(并由此朝着位于下模上的坯件)移动。
[0073]上模11可在第一预定位置(在90°与150°位置之间)处与置于冷却工具的上模11与冷却工具的下模12之间的坯件100接触。
[0074]在图2c中，在坯件在90°与150°位置之间接触之后，上模11可开始冷却坯件100。通过冲压坯件，第一下偏置元件与第二下偏置元件可变形直至到达最终期望位置(180°位置)以冲压并冷却坯件100。
[0075]在图2d中，在到达最终期望位置(180°位置)之后，通过压力机构可提供上部的向上压力进程。上模与坯件之间的最后接触可在上部(并由此上模)相对于下部处于210°与270°位置之间。第一下偏置元件13与第二下偏置元件14可返回至它们的初始位置，即延伸的初始位置。这样，从坯件100与上模的第一次接触到最后接触(即坯件被冷却的时间)之间的时间段可在0.33秒与I秒之间。
[0076]如上所述，在坯件100被冲压时，可通过利用冷却设备来冷却坯件。已经发现具有锌涂覆层的超高强度钢(UHSS)可能在高于600°C的温度下在压力工具出现微裂缝。因此，坯件可在传送至压力工具之前冷却至低于600 °C的温度，优选为550 °C或接近550 °C，从而可减少微裂缝。
[0077]已阐述了坯件100可预先被加热，例如在炉中在890°C或接近890°C温度下加热。坯件可传送至冷却工具10，因此在传送时间段内温度可降低至750°C与850°C之间。通过这种布置，坯件100可在750 °C与850 °C之间置于冷却工具10处。此后，坯件可冷却至570°C或接近570°C。这样可达到200°C/s与800°C/s之间的冷却速度，在一些实施例中，可为500°C/s或接近500°C/s。
[0078]通过将冷却工具10并入压力系统3中，由于可避免从外部冷却工具传送坯件的额外移动，所以可优化用于冷却坯件的时间。这样还可节省时间。此外，可限制坯件在工具之间的移动，因此容易地控制冷却速度。
[0079]图2e至图2h示意性地示出了根据实施例在执行用于拉伸坯件的方法期间的一系列情况。相同的附图标记表示相同的元件。下文中参考图2e至图2h所示的一系列情况来描述上述方法O
[0080]在图2e中，坯件100可以是已冷却的，因此坯件100可准备从冷却工具10传送至压力工具20。传送可由自动传送设备(未示出)，例如多个工业机器人或传送器来执行。如上所述，可在570°C或接近5700C的温度下传送坯件。由于传送时间，所以当坯件100到达成形工具时其可在550°C或接近550°C处冷却。可通过传送设备利用坯件保持部而将坯件100置于下模22上。在一些实施例中，坯件保持部相对于压力下模22的距离可利用一个或多个偏置元件进行调节。
[0081]由于传送设备被并入同一压力系统中，传送时间变短并且温度控制更好。
[0082]在坯件100被传送或置于下模22上时，自动传送系统可被操作为将坯件200提供至冷却工具10。其结果是，冷却工具10可开始冷却坯件的操作。该操作可如前文所述地执行。此外，该操作可与压力工具20的操作同时执行。
[0083]通过这种方式，压力上部3可利用压力机构再次位于开放位置(0°位置)处。坯件100可置于压力工具的上模21与压力工具的下模22之间。
[0084]在图2f中，压力机I可设置有移动的上部3相对于固定的下部2的向下压力进程，因此上模21可朝着下模22移动。
[0085]在图2g中，上模21可在大致180°位置处、与位于压力工具的上模21与压力工具的下模22之间的坯件100接触。在坯件接触之后，上模21可开始冲压并拉伸坯件100。
[0086]在图2h中，当达到最终期望位置之后，可提供向上压力进程。成形工具的上模的工作面与坯件的最后完全接触(由此拉伸操作的末端)可在180°与210°位置之间。坯件与坯件保持部之间的最后接触可在例如210°至270°位置之间。
[0087]坯件100的温度可降低至达到300°C或接近300°C的温度。压力工具可设置有冷却系统。冷却系统可由控制器控制，因此坯件100的温度可降低并维持在期望的温度处。
[0088]同时，坯件200可利用冷却系统10被冲压并冷却。冷却工具10对坯件200的操作与上文所述相同。
[0089]图2i至图21示意性地示出了根据实施例在执行用于冲孔和/或修剪相同坯件的方法期间的一系列情况。相同的附图标记表示相同的元件。下文中参考图2i至图21所示的一系列情况来描述上述方法。
[0090]在图2i中，坯件100也已被拉伸，由此坯件100可准备从压力工具20传送至第一后操作工具30，例如冲孔或修剪操作工具。传送可由自动传送设备(未示出)，例如多个工业机器人或传送器来执行。如上所述，坯件100可离开压力工具20并且其可在300°C或接近300°C的温度下被传送。由于传送时间，坯件100可在280°C或接近280°C处冷却，由此在该温度下置于第一后操作工具处。坯件100可置于下模31上以及在下模31与上模32之间。
[0091]在图2j中，当坯件100已被传送或置于下模31上时，自动传送系统可操作为将坯件200提供至压力工具20并将坯件300提供至冷却工具10。其结果是，如上所述，冷却工具10可开始冲压并冷却坯件300的操作。同时，如上所述，压力工具20可开始拉伸并冷却坯件300的操作。
[0092]通过这种方式，压力机上部32可利用冲压结构而位于开放位置(0°位置)处。压力机I可提供移动的上部3相对于固定的下部2的向下压力进程，因此上模21可朝着下模22移动。
[0093]在图2k中，上模32可与位于压力工具的上模31与压力工具的下模31之间的坯件100接触，直至到达最终期望位置(180°或接近180°)。
[0094]在压力机与坯件100接触时，可利用切削刀片或其他一些切削元件执行冲孔操作。在完成冲孔操作之后，可执行修剪操作。在可选的实施例中，可首先进行修剪操作，并且可在修剪操作完成后执行修剪操作。
[0095]在坯件100进行后操作时，坯件可通过利用上述的加热设备被加热。已发现具有锌涂覆层的超高强度钢(UHSS)可在200°C或接近200°C处具有800MPa或接近800MPa的强度。这可能是可用于执行例如修剪和/或冲孔操作的最大强度。这样，可提供具有控制温度系统的加热系统，从而坯件100的温度可保持在200°C以上。通过这种布置，坯件的强度可保持在用于冲孔和/或修剪的合理数值处。
[0096]在图21中，在达到最终期望位置(180°位置)之后，可提供向上压力进程。上模32的工作面与坯件的最后完全接触(由此该操作的末端)可在180°与210°位置之间。坯件与坯件保持部的最后接触可发生在210°与270°之间。
[0097]图2m至图2p示意性地示出了根据实施例在执行用于进一步冲压和/或修剪坯件的方法期间的一系列情况。相同的附图标记表示相同的元件。下文中参考图2m至图2p所示的一系列情况来描述上述方法。
[0098]在图2m中，坯件100可从第一后操作工具30传送至第二后操作工具40，例如冲孔、修剪及校准工具。传送可由自动传送设备(未示出)例如多个工业机器人或传送器来执行。如上所述，坯件100可离开第一后操作工具30并可在200°C或接近200°C的温度下被传送。
[0099]在图2n中，坯件100例如可利用坯件保持部而置于下模41上。坯件可位于下模41与上模42之间。
[0100]在坯件100被传送或置于下模41上时，自动传送系统可操作为将坯件200提供至第一后操作工具30，将坯件300提供至压力工具20，以及将坯件400提供至冷却工具10。其结果是，冷却工具10可开始进行冲压并冷却坯件400的操作。同时，压力工具20与第一后操作工具30可分别开始各自的操作。该工具的操作可与如上所述的操作相同。
[0101]在图2ο中，压力机上部42可利用压力机构位于开放位置(0°位置)处。压力机I可提供移动的上部3相对于固定的下部2的向下压力进程，因此上模42可朝着下模41移动。上模42可在最终期望位置(上模相对于下部处于180°或接近180°位置)处与位于上模41与下模42之间的坯件接触。
[0102]在压力机与坯件100接触时，可利用切削刀片执行冲孔操作。在完成冲孔操作之后，可执行修剪操作。在可选的实施例中，可先执行修剪操作并且可在完成修剪操作之后执行冲孔操作。
[0103]另外，可执行校准操作，从而可提高坯件的容差。这样，可利用调整装置来调整上模42与下模41之间的距离。调整装置可根据配置成检测坯件100的厚度的传感器装置(未示出)而控制。根据该实施例，坯件可由上模42与下模41进行冲压，从而可获得恒定厚度的坯件。
[0104]在完成第二后操作工具的操作之后，坯件100可在室温下被传送并硬化。
[0105]在图2ρ中，在达到最终期望位置(180°位置)之后，可提供向上压力进程。上模42的工作面与坯件100的最后完全接触(由此第二操作的末端)可在180°与210°位置之间。坯件与坯件保持部的最后接触可发生在210°与270°之间。
[0106]在压力机通过施加向上移动而到达开放位置(0°位置)之后，坯件100可在室温下被传送并硬化。同时，自动传送系统可操作为将坯件500提供至冷却工具10、将坯件200提供至第二后操作工具40、将坯件300提供至第一后操作工具30，以及将坯件400提供至压力工具20。其结果是，所有的工具可开始各自如上所述的操作。
[0107]在一些实施例中，根据坯件100的形状，可提供进一步拉伸及其他操作，例如冲孔和/或修剪。在其他实施例中，后操作的顺序可以是互换的(例如，先切削然后校准，反之亦可)。
[0108]出于完整性的原因，通过以下所列项阐述本公开的多个方面:
[0109]项1.用于制造热成型结构部件的压力系统，所述系统包括固定的下部、移动的上部，以及配置成提供所述移动的上部相对于所述固定的下部的向上压力进程和向下压力进程的机构，其中所述系统包括:
[0110]-冷却工具，配置成冷却预先加热的坯件并包括:
[0111]-上配合冷却模和下配合冷却模，每个冷却模包括在使用中面向所述坯件的一个或多个工作面，以及
[0112]-所述下配合冷却模通过一个或多个下偏置元件连接至所述下部，其中所述下偏置元件配置成将所述下配合冷却模朝着离所述下部第一预定距离的位置偏置，和/或所述上配合冷却模通过一个或多个上偏置元件连接至所述上部，其中所述上偏置元件配置成将所述上配合冷却模朝着离所述上部第二预定距离的位置偏置；
[0113]-压力工具，配置成拉伸所述坯件，其中所述压力工具布置在所述冷却工具的下游，并且包括:
[0114]上配合冲压模和下配合冲压模，每个冲压模包括在使用中面向所述坯件的一个或多个工作面，以及
[0115]所述上配合冲压模固定至所述上部，以及所述下配合冲压模固定至所述下部；以及
[0116]-还件传送机构，将所述坯件从所述冷却工具传送至所述压力工具。
[0117]项2.根据项I所述的系统，还包括配置成执行修剪和/或冲孔操作的第一后操作工具，其中所述第一后操作工具布置在所述压力工具的下游，并包括:
[0118]-上配合第一后操作工具模和下配合第一后操作工具模，各模包括在使用中面向所述坯件的一个或多个工作面;以及
[0119]-所述上配合第一后操作工具模固定至所述上部，所述下配合第一后操作工具模固定至所述下部；以及
[0120]-所述模包括布置于所述工作面上的一个或多个切削刀片；以及
[0121]-所述坯件传送机构还配置成将所述坯件从所述压力工具传送至所述第一后操作工具。
[0122]项3.根据项2所述的系统，还包括配置成执行修剪和/或冲孔操作的第二后操作工具，其中所述第二后操作工具布置在所述第一后操作工具的下游，并包括:
[0123]-上配合第二后操作工具模和下配合第二后操作工具模，各模包括在使用中面向所述坯件的一个或多个工作面;以及
[0124]-所述上配合第二后操作工具模固定至所述上部，所述下配合第二后操作工具模固定至所述下部；以及
[0125]-所述模包括布置于所述工作面上的一个或多个切削刀片；以及
[0126]-所述坯件传送机构还配置成将所述坯件从所述第一后操作工具传送至所述第二后操作工具。
[0127]项4.根据项3所述的系统，其中所述第二后操作工具包括调整装置，所述调整装置配置成调整所述上模与所述下模之间的距离，以使得在使用中位于所述第二后操作工具处的所述坯件沿着每个上模和下模的工作面变形，其中所述调整装置根据配置成检测所述坯件的厚度的传感器装置来控制。
[0128]项5.根据项I至4中的任一项所述的系统，其中所述第一后操作工具的模包括引导热液体的一个或多个加热器或通道。
[0129]项6.根据项5所述的系统，其中引导热液体的加热器或通道配置成基于在模所测量的温度而使坯件的温度保持在200°C以上。
[0130]项7.根据项I至6中的任一项所述的系统，其中冷却工具的模包括引导热液体的一个或多个加热器或通道。
[0131]项8.根据项I至7中的任一项所述的系统，其中冷却工具的模包括引导冷却水的通道。
[0132]项9.根据项I至8中的任一项所述的系统，其中冷却工具的模包括引导空气的通道。
[0133]项10.根据项I至9中的任一项所述的系统，其中压力工具的模包括引导冷却水的通道和/或引导空气的通道。
[0134]项11.根据项I至10中的任一项所述的系统，其中第一后操作工具的模包括引导冷却水的通道。
[0135]项12.根据项I至11中的任一项所述的系统，其中第一后操作工具的模包括引导空气的通道。
[0136]项13.根据项I至12中的任一项所述的系统，其中冷却模和/或冲压模和/或第一后操作工具模和/或第二后操作工具模的温度配置成根据在该模上测量的温度而调节。
[0137]项14.根据项13所述的系统，其中模包括配置成测量该模的温度的一个或多个热电偶。
[0138]项15.—种用于冷却坯件的方法，包括:
[0139]-提供根据项I至9中任一项所述的压力系统；
[0140]-提供由具有锌涂覆层的超高强度钢(UHSS)制成的待热成型的坯件；
[0141]-加热所述坯件；
[0142]-利用压力机构将压力上部置于开放位置处；
[0143]-将所述坯件放置在冷却工具上配合模与冷却工具下配合模之间；
[0144]-通过提供移动的上部相对于固定的下部的向下压力进程对所述坯件进行冲压和冷却，使得上模朝着下模移动至到达相对于所述固定的下部的最终期望位置处以用于通过使偏置元件变形来冲压所述坯件。
[0145]项16.根据项15所述的方法，其中所述坯件被加热至860°C与910 °C之间的奥氏体化温度。
[0146]项17.根据项15至16中任一项所述的方法，其中UHSS包括约0.22 %的碳、1.2 %的硅、2.2%的锰。
[0147]项18.根据项17所述的方法，其中UHSS还包括Mn、Al、T1、B、P、S、N。
[0148]项19.根据项15至18中任一项所述的方法，其中所述坯件被冷却至500 °C与600 V之间的温度。
[0149]项20.根据项15至19中任一项所述的方法，其中所述坯件以400°C/s与600°C/s之间的速度被冷却。
[0150]项21.—种用于拉伸坯件的方法，包括根据项10至11中任一项所述的方法，用于拉伸坯件的方法还包括:
[0151]-将所述坯件从冷却工具传送至压力工具；
[0152]-将所述坯件放置在所述压力工具的上模与所述压力工具的下模之间；
[0153]-通过提供移动的上部相对于固定的下部的向前压力进程将所述坯件拉伸至到达相对于压力机的所述固定的下部的最终期望位置以用于冲压结构部件。
[0154]项22.根据项21所述的方法，还包括在拉伸期间冷却所述坯件。
[0155]项23.根据项22所述的方法，其中所述坯件被冷却至320°C与280 °C之间的温度。
[0156]项24.—种用于对坯件进行冲孔和/或修剪的方法，包括根据引用项2的项12至13中任一项所述的方法，所述用于对坯件进行冲孔和/或修剪的方法还包括:
[0157]-将所述坯件从压力工具传送至第一后操作工具；
[0158]-将待形成的结构部件放置在所述第一后操作工具的上配合模与所述第一后操作工具的下配合模之间；
[0159]-提供移动的上部相对于压力机的固定的下部的向下压力进程直至相对于所述压力机的固定的下部到达最终期望位置以用于冲压所述坯件；以及
[0160]-利用所述第一后操作工具的切削刀片来切削和/或冲压所述坯件。
[0161]项25.根据项24所述的方法，其中位于所述第一后操作工具的坯件的温度保持在200°C以上。
[0162]项26.—种用于进一步冲孔和/或修剪并校准待成型的热成型结构部件的方法，包括根据引用项3的项14所述的方法，所述用于进一步冲孔和/或修剪并校准待成型的热成型结构部件的方法还包括:
[0163]-将所述结构部件从第一后操作工具传送至第二后操作工具；
[0164]-提供压力机的移动的上部相对于所述压力机的固定的下部的向下压力进程直至到达用于冲压所述结构部件的最终期望位置；
[0165]-利用切削刀片来切削和/或冲压所述结构部件；以及
[0166]-调整上模与下模之间的距离，使得所述待成型的结构部件沿着每个上模与下模的工作面变形。
[0167]项27.通过根据项26所述的方法而获得的热成型结构部件。
[0168]虽然本文中仅公开了几个实施例，但是其它替代形式、修改、使用和/或其等同也是可能的。此外，也涵盖了已描述的实施例的所有可能组合。因此，本公开的范围不应受特定实施例的限制，而应该通过对所附权利要求的正确理解来确定。
【主权项】
1.用于制造热成型结构部件的压力系统，所述系统包括固定的下部、移动的上部，以及配置成提供所述移动的上部相对于所述固定的下部的向上压力进程和向下压力进程的机构，其中所述系统包括: -冷却工具，配置成冷却预先加热的坯件并包括: -上配合冷却模和下配合冷却模，每个冷却模包括在使用中面向所述坯件的一个或多个工作面，以及 -所述下配合冷却模通过一个或多个下偏置元件连接至所述下部，其中所述下偏置元件配置成将所述下配合冷却模朝着离所述下部相距第一预定距离的位置偏置，和/或所述上配合冷却模通过一个或多个上偏置元件连接至所述上部，其中所述上偏置元件配置成将所述上配合冷却模朝着离所述上部相距第二预定距离的位置偏置； -压力工具，配置成拉伸所述坯件，其中所述压力工具布置在所述冷却工具的下游，并且包括: -上配合冲压模和下配合冲压模，每个冲压模包括在使用中面向所述坯件的一个或多个工作面，以及 -所述上配合冲压模固定至所述上部，以及所述下配合冲压模固定至所述下部；以及 -坯件传送机构，将所述坯件从所述冷却工具传送至所述压力工具。2.根据权利要求1所述的系统，还包括配置成执行修剪和/或冲孔操作的第一后操作工具，其中所述第一后操作工具布置在所述压力工具的下游并包括: 上配合第一后操作工具模和下配合第一后操作工具模，各模包括在使用中面向所述坯件的一个或多个工作面;以及 所述上配合第一后操作工具模固定至所述上部，所述下配合第一后操作工具模固定至所述下部；以及 所述模包括布置于所述工作面上的一个或多个切削刀片；以及 所述坯件传送机构还配置成将所述坯件从所述压力工具传送至所述第一后操作工具。3.根据权利要求2所述的系统，还包括配置成执行修剪和/或冲孔操作的第二后操作工具，其中所述第二后操作工具布置在所述第一后操作工具的下游并包括: 上配合第二后操作工具模和下配合第二后操作工具模，各模包括在使用中面向所述坯件的一个或多个工作面;以及 所述上配合第二后操作工具模固定至所述上部，所述下配合第二后操作工具模固定至所述下部；以及 所述模包括布置于所述工作面上的一个或多个切削刀片；以及 所述坯件传送机构还配置成将所述坯件从所述第一后操作工具传送至所述第二后操作工具。4.根据权利要求3所述的系统，其中所述第二后操作工具包括调整装置，所述调整装置配置成调整所述上模与所述下模之间的距离，以使得在使用中位于所述第二后操作工具处的所述坯件沿着每个上模和下模的工作面变形，其中所述调整装置根据配置成检测所述坯件的厚度的传感器装置而被控制。5.根据权利要求2至4中任一项所述的系统，其中所述第一后操作工具的模包括引导热液体的一个或多个加热器或通道。6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其中所述冷却工具的模包括引导热液体的一个或多个加热器或通道。7.根据权利要求1至6中任一项所述的系统，其中所述冷却工具的模和/或所述压力工具的模包括引导冷却水和/或空气的通道。8.根据权利要求2至7中任一项所述的系统，其中所述第一后操作工具的模包括引导冷却水和/或空气的通道。9.根据权利要求1至8中的任一项所述的系统，其中所述冷却模和/或所述冲压模和/或所述第一后操作工具模和/或所述第二后操作工具模的温度配置成根据该模处测量出的温度而被调节。10.一种用于冷却坯件的方法，包括: 提供根据权利要求1至9中任一项所述的压力系统； 提供由具有锌涂覆层的超高强度钢(UHSS)制成的、待热成型的坯件； 加热所述坯件； 利用压力机构将压力上部置于开放位置处； 将所述坯件放置在冷却工具上配合模与冷却工具下配合模之间； 通过提供移动的上部相对于固定的下部的向下压力进程对所述坯件进行冲压和冷却，使得上模朝着下模移动直到到达相对于所述固定的下部的最终期望位置处以用于通过使偏置元件变形来冲压所述坯件。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述超高强度钢包括约0.22 %的碳、1.2 %的硅、2.2%的锰。12.—种用于拉伸坯件的方法，包括根据权利要求10至11中任一项所述的方法，所述用于拉伸坯件的方法还包括: 将所述坯件从冷却工具传送至压力工具； 将所述坯件放置在所述压力工具上模与所述压力工具的下模之间； 通过提供移动的上部相对于固定的下部的向前压力进程来拉伸所述坯件直到到达相对于压力机的所述固定的下部的最终期望位置以用于冲压结构部件。13.根据权利要求12所述的方法，还包括在拉伸期间冷却所述坯件。14.一种用于对坯件进行冲孔和/或修剪的方法，包括根据引用权利要求2的权利要求12至13中任一项所述的方法，所述用于对坯件进行冲孔和/或修剪的方法还包括: 将所述坯件从压力工具传送至第一后操作工具； 将待形成的结构部件放置在所述第一后操作工具的上配合模与所述第一后操作工具的下配合模之间； 提供压力机的移动的上部相对于压力机的固定的下部的向下压力进程直至相对于所述压力机的固定的下部到达最终期望位置以用于冲压所述坯件；以及 利用所述第一后操作工具的切削刀片来切削和/或冲击所述坯件。15.—种用于进一步冲孔和/或修剪并校准待成型的热成型结构部件的方法，包括根据引用权利要求3的权利要求14所述的方法，所述用于进一步冲孔和/或修剪并校准待成型的热成型结构部件的方法还包括: 将所述结构部件从第一后操作工具传送至第二后操作工具； 提供压力机的移动的上部相对于所述压力机的固定的下部的向下压力进程直至到达用于冲压所述结构部件的最终期望位置； 利用切削刀片来切削和/或冲击所述结构部件；以及 调整上模与下模之间的距离，使得所述待成型的结构部件沿着每个上模与下模的工作面变形。
【文档编号】B21D22/20GK105945158SQ201610125438
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年3月4日
【发明人】伊格纳希欧·马丁冈萨雷斯, 曼纽尔·洛佩斯拉格, 佩德罗·拉亚扎莫拉, 安娜·孙登, 丹尼尔·伯格伦德, 肯尼思·艾萨克森, 索伦·艾萨克森
【申请人】奥托泰克工程公司