[发明专利]模块式模具

说明书

技术领域

本发明涉及按照独立权利要求的前序部分的模具和方法。

背景技术

新型汽车车型的研制可以众所周知地通过提前提供试制的零件和 实现与之相关的按计划投放市场的机会来实现，与延迟产品供货相比， 其投资回报明显提高。

术语制造工艺的“试制”(Seriennaehe或接近制造)应表示原型或 试批量生产型的制造工艺高度接近批量制造工艺。此尝试同时用于尽量 使暂时可实现的低成本原型制造的优点与批量制造的质量能力和生产 量能力联系起来。

试制的原型模具和试批量生产模具的面向未来且灵活多变的研发 的已知设定目标是其质量改善和模具成本降低及新研制车身零件的制 备期缩短。

此时，制造工艺的试制的特点是原型或试批量生产的制造任务和制 造条件的主要特征与批量制造的对应特征的一致程度，如表1所示。

表1：用于原型制造、试批量制造和批量制造的制造任务和制造条 件的典型特征。

目前，车身仍然是单独设计的，其制造所需的模具以高昂成本按变 化形式制成。对于按壳罩结构设计的车辆来说，车身零件制造用冲压模 具的成本按照本发明在75百万欧元至100百万欧元的数量级内波动。 由此推算出的单车成本负担在大批量制造的前提下还是可接受的，可对 于与个性化期望相应的件数相当少的填补空白制造，没有合理的成本份 额。

对于原型制造、试批量制造和小批量制造用的车身零件的成型，过 去数十年已构建起一系列具有单侧形状造型和双侧形状造型的做法。深 冲、拉伸、外侧高雅变形或者说主动的液压机械深冲、利用橡胶膜的流 压室压制、利用橡胶垫的深冲和爆炸成型就属于此。

双侧形状造型式的成型通过传统的深冲来实现，其包括固定不动的 上模具、下模具和压边模。

深冲对应于拉压变形过程，其中由扁平板坯制造出空心件，没有刻 意改变板厚。工件、模具和机器的配合影响成型，其中模具几何形状是 物件制造的主要参数。模具几何形状可以只考虑工程影响因素如板材 质、板厚和摩擦学边界条件来定。因为该条件随每个工件结构变化，所 以模具构建除了FEM模拟外还依赖专业工人的经验和相应模具改变下 的复杂的尝试。

在此方法中，材料变形主要发生在板被移入的模具带走的区域。此 外，与冲杆平面区相邻的材料的二次流动受到板与模具的摩擦以及两个 半模之间的多个区域的夹紧的阻挡。为了防止局部过高应力和进而零件 损伤，成型过程一般分成多个中间步骤。每个中间步骤需要一组复杂并 因而昂贵的上模具和下模具。每个成型步骤还需要自己的压力机，由此 一来，投资需求和占地需求增大。制造件数越少，传统深冲的缺点越引 人注意。

除了深冲之外，拉伸变形加工时的拉延在板材加工中有着重要意 义。它是用固定冲杆对板坯进行的冲压。板坯的边缘此时被夹紧，其中 夹紧通过夹钳完成，但也在固定的或有效模具部分之间。该成型过程开 始时，板坯不接触冲杆即没有摩擦作用的预拉伸(也称为切向拉伸)，由 此一来，获得强度提高以及形状和尺寸精确的工件形状。接着，夹钳下 移，或者冲杆上移，板坯按照冲杆形状变形。

深冲尤其适于钢铁和汽车行业在过去几年中为响应依据对车身结 构的高价值区域采用轻金属而成功实现的轻型结构而研究出的高强度 乃至超高强度钢材的成型，针对上述钢材已启动了不同计划(ULSAB， ULSAB-AVC，ATLAS，NSB，SLC)。

利用这种钢及其它补充材料和轻型措施，可以在汽车结构中开发显 著减轻重量、更高舒适性和安全性的潜力，这看起来在可以在不久的将 来保证依据壳罩结构和为此存在的制造技术的富有成效的大批量制造 的延续。

EP1317973A1已公开一种深冲压力机，其包括被冲杆带动的模具上 部件、同向运动的压力机侧压边模座和支承板边缘的模具下部，模具上 部将板插入模具下部并造成成型。模具上部和模具下部可以换上形状不 同的模具，但模具此时没有模块化。模具上部可换地配有仿照其轮廓的 模具侧压边模，其与压制侧压边模相连。压制侧压边模在其端面具有面 平齐加入的压边模块，其可以沿一个共同轴线水平移动并且以其彼此相 对的侧面适应于换上的模具中的形状。

发明内容

本发明的任务是，在由板件深冲(深模锻)制造零件时，所需模具 组的数量减少以及一组模具的准备的成本和时间缩减。