用于熱沖壓的裝置和方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于成形、冷卻和修剪加熱至設定溫度的材料的熱沖壓裝置，該裝置包括：下支柱，具有下模具鋼和坯件夾持器，其中下模具鋼形成為與材料的下表面相應的形狀，坯件夾持器在下模具鋼的外部可垂直移動；安裝在坯件夾持器上的下修剪鋼，配置成支承材料的邊緣；上支柱，具有形成為與材料的上表面相應的形狀的上模具鋼，并且配置成上下移動上模具鋼；布置在上模具鋼外部的上修剪鋼，與下修剪鋼一起向下移動，從而修剪材料的邊緣；以及冷卻單元，布置到下和上模具鋼以及下和上修剪鋼，并且配置成循環冷卻劑。
【專利說明】用于熱沖壓的裝置和方法
[0001]相關申請的交叉參考
[0002]本申請要求在2012年10月5日向韓國知識產權局提交的韓國專利申請第10-2012-0110934號的優先權，該申請的全部內容引入本文以供參考。
【技術領域】
[0003]本發明涉及用于熱沖壓的裝置。更具體地，本發明涉及用于熱沖壓的裝置和方法，其中同時執行加熱至設定溫度的鋼的成形和冷卻，從而形成超高強度鋼。
【背景技術】
[0004]近來，車輛產業中已增加了超高強度鋼的使用，從而減少車身的重量并且提高安全性。超高強度鋼是具有超過1300Mpa的拉伸強度的鋼。具體地，具有超過1500MPa的拉伸強度的超高強度鋼的成形方法包括熱沖壓。
[0005]熱沖壓是使用具有高熱處理性的硼鋼來制造超高強度鋼部件的方法。硼鋼可被加熱至可形成奧氏體的溫度。可冷卻并且同時形成通過加熱硼鋼而形成的奧氏體，所以其相位轉換為馬氏體。
[0006]應用熱沖壓方法，從而確保中立柱、車頂縱梁、保險杠、防撞梁的強度。因此，可去除加強件，從而減少車身的重量。
[0007]然而，通過熱沖壓成形的整個部件由馬氏體構成，并且適于具有超高強度。因此，可能難以修剪金屬圖案，以通過剪切形成輪廓來形成部件的邊緣和凸緣。具體地，如果在金屬圖案上執行修剪，可能在部件的斷裂處產生許多的毛刺。另外，當部件的斷裂較大時，可能使沖擊吸收性能劣化，導致斷裂處的開裂。進一步地，修剪的金屬圖案可能破裂，并且部件的批量制造可能較難。
[0008]或者，可以應用不使用金屬圖案的激光微調。然而，使用激光微調，可能增加制造成本和加工時間。
[0009]上述信息僅用于增強對本發明背景的理解，因此其可能含有不構成在該國本領域普通技術人員已經知曉的現有技術的信息。
【發明內容】
[0010]本發明提供用于熱沖壓的裝置，其中可以僅在一個模具內同時成形和冷卻加熱的鋼，并且可在高溫下執行鋼的金屬圖案的修剪。另外，可以修剪鋼，同時使鋼冷卻。
[0011]根據本發明示例性實施方式的用于熱沖壓的裝置配置成成形、冷卻和修剪加熱至設定溫度的材料。該裝置可包括:下支柱，具有下模具鋼和坯件夾持器，其中下模具鋼形成為與材料的下表面相應的形狀，坯件夾持器布置成沿下模具鋼的外部垂直移動；下修剪鋼，安裝在坯件夾持器上，并且配置成支承材料的邊緣；上支柱，具有形成為與材料的上表面相應的形狀的上模具鋼，并且配置成上下移動上模具鋼；上修剪鋼，相應于下修剪鋼布置在上模具鋼的外側，并且與下修剪鋼一起向下移動以修剪材料的邊緣；以及冷卻單元，分別布置于下和上模具鋼以及下和上修剪鋼，并且配置成循環冷卻劑。
[0012]另外，該裝置可包括間隙形成單元，其靠近上修剪鋼和下修剪鋼緊密布置，從而在下和上修剪鋼之間形成設定間隙。此外，該裝置可包括溫度傳感器，其布置在下修剪鋼處，以檢測材料的溫度并且向控制器輸出檢測到的溫度。當通過溫度傳感器檢測到的材料的溫度為約250°C到800°C時，下和上修剪鋼可向下移動，以修剪材料的邊緣。
[0013]上修剪鋼可具有修剪材料邊緣的修剪刃和固實(firming)修剪部分的至少一個固實刃。固實刃可以是在修剪刃的上側彼此分開地垂直布置的一對固實刃。修剪刃可包括表面堆焊至上修剪鋼的碳化鎢。
[0014]修剪刃和固實刃可安裝在上修剪鋼上，并且沿垂直方向以與材料厚度的約10%相應的距離進行布置。
[0015]間隙形成單元可包括:多個外殼，靠近上修剪鋼緊密安裝；氣彈簧，安裝在外殼內；沖程塊，在外殼內支承在氣彈簧的彈簧桿處，并且從外殼突出；以及止動塊，其朝向沖程塊安裝在下修剪鋼上。沖程塊的沖程長度可以是3_。
[0016]冷卻單元可插入到下和上模具鋼以及下和上修剪鋼中，并且可包括適于循環冷卻劑的襯套部件。冷卻單元還可包括容器部以及多個擋板，其中容器部形成于下和上模具鋼以及下和上修剪鋼中，多個擋板布置在容器部并且配置成循環冷卻劑。此外，冷卻單元可形成于下和上模具鋼以及下和上修剪鋼中，并且可包括配置成循環冷卻劑的冷卻通道。
[0017]根據本發明示例性實施方式的用于熱沖壓的方法可包括:將冷卻劑循環到下和上支柱的下和上模具鋼以及下和上修剪鋼中；將設定溫度下的材料裝載至下支柱的下模具鋼和下修剪鋼；根據上支柱的向下移動，通過下和上模具鋼以及下和上修剪鋼使材料成形；使用冷卻劑冷卻材料；通過溫度傳感器檢測材料的溫度；向控制器輸出檢測到的溫度；根據上支柱的向下移動，修剪材料的邊緣，其中當通過控制器確定材料的溫度在第一設定溫度范圍內時，下和上修剪鋼與坯件夾持器一起向下移動；以及根據上支柱的向上移動完成修剪，其中當通過控制器確定材料的溫度在比第一設定溫度范圍更低的第二設定溫度范圍內時，下和上修剪鋼與坯件夾持器一起向上移動。使材料成形的處理還可包括相應于材料邊緣在下和上修剪鋼之間形成設定間隙。
[0018]上和下修剪鋼之間的間隙可保持在約3mm。第一設定溫度范圍可以是約250°C至800°C，并且第二設定溫度范圍可以是約200°C至250°C。
[0019]可以通過布置在上修剪鋼上的修剪刃修剪材料邊緣，并且當下和上修剪鋼向下移動時，可通過布置在上修剪鋼上的固實刃固實材料的修剪部分。另外，當下和上修剪鋼向上移動時，可通過固實刃固實材料的修剪部分。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是根據本發明示例性實施方式的熱沖壓用裝置的示例性示意圖。
[0021]圖2示出根據本發明示例性實施方式的應用于熱沖壓用裝置的修剪鋼的示例性部分。
[0022]圖3是根據本發明示例性實施方式的應用于熱沖壓用裝置的冷卻單元的示例性示意圖。
[0023]圖4是示出根據本發明示例性實施方式的應用于熱沖壓用裝置的間隙形成單元的示例性截面視圖。
[0024]圖5至圖8示出根據本發明示例性實施方式的用于熱沖壓的方法。
[0025]圖9是根據本發明示例性實施方式的用于熱沖壓的方法的示例性流程圖。
【具體實施方式】
[0026]下面參考附圖將更加徹底地描述本發明，其中示出本發明的示例性實施方式。本領域技術人員應理解，可在不偏離本發明精神和范圍的情況下以各種不同的方式修改所描述的實施方式。
[0027]應理解，本文使用的術語“車輛”或“車輛的”或其它類似術語包括通常的機動車，例如，包括多功能運動車(SUV)、公共汽車、卡車、各種商務車的客車，包括各種船只和船舶的水運工具，飛行器等等，并且包括混合動力車、電動車、燃燒、插入式混合電動車、氫動力車和其它代用燃料車(例如，來源于石油以外的資源的燃料)。
[0028]盡管示例性實施方式描述為使用多個單元來實施示例性操作，但可以理解的是，也可以通過一個或多個模塊來實施示例性操作。此外，可以理解的是術語控制器是指包括存儲器和處理器的硬件裝置。存儲器配置成儲存模塊/單元，并且處理器具體配置成執行所述模塊以實施以下進一步描述的一個或多個操作。
[0029]本文使用的術語僅僅是為了說明【具體實施方式】的目的而不是意在限制本發明。如本文所使用的，單數形式“一個、一種(a、an)”和“該(the)”也意在包括復數形式，除非上下文中清楚指明。還可以理解的是，在說明書中使用的術語“包括(comprises和/或comprising)”是指存在所述特征、整數、步驟、操作、元件和/或部件,但是不排除存在或添加一個或多個其它特征、整數、步驟、操作、元件、部件和/或其群組。如本文所使用的，術語“和/或”包括一個或多個相關所列項目的任何和所有組合。
[0030]除非特別說明或從上下文明顯得到，否則本文所用的術語“約”理解為在本領域的正常容許范圍內，例如在均值的2個標準偏差內。“約”可以理解為在所述數值的10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.5%、0.1%、0.05% 或 0.01% 內。除非另外從上下文清楚得到，本文提供的所有數值都由術語“約”修飾。
[0031]圖1是根據本發明示例性實施方式的熱沖壓用裝置的示例性示意圖。
[0032]參考圖1，當使用根據本發明示例性實施方式的熱沖壓裝置100時，可以使加熱至高溫的材料I (通常被稱為“壞件”)成形，同時使其冷卻，以便制造具有超高強度的成形物體。
[0033]例如，熱沖壓裝置100可將具有高熱處理性的材料I例如硼鋼加熱至可形成奧氏體的溫度(例如，約900°C到950°C)。通過使用模具，熱沖壓裝置可使材料I成形，同時冷卻材料1，從而將材料I的相位轉換為馬氏體，以制造超高強度鋼部件。本文中，車身部件可以是例如中立柱、車頂縱梁、保險杠、以及防撞梁的部件。
[0034]根據本發明的示例性實施方式的熱沖壓裝置100使得能夠僅在一個模具中使加熱的材料I成形，同時使其冷卻，并且可以在高溫下修剪材料I。
[0035]根據本發明的示例性實施方式，熱沖壓裝置100可執行高溫修剪，同時使材料I成形并冷卻。
[0036]熱沖壓裝置100可包括下支柱10、下修剪鋼30、上支柱50、上修剪鋼70、以及冷卻單元90。下支柱10可包括下模具鋼11和布置在下模具鋼11的外部的坯件夾持器15。
[0037]下模具鋼11可具有與材料I (通常被稱為“壞件”)的下表面相應的形狀，并且可固定于下模具基座13，從而支承材料I的內側邊緣。
[0038]坯件夾持器15可布置在下模具基座13的外部，以通過下氣彈簧17而可垂直移動，從而將坯件夾持力施加至材料I的邊緣。也就是說，坯件夾持器15可通過上支柱50的壓縮力壓縮下氣彈簧17，并且在壓縮力去除時通過下氣彈簧17的回復力返回至原始位置。
[0039]下修剪鋼30可安裝在坯件夾持器15上，從而支承材料I的邊緣，以便修剪邊緣和固實修剪部分。此外，當上支柱50的壓縮力施加至坯件夾持器15時，下修剪鋼30可以與坯件夾持器15—起向下移動，而當壓縮力去除時，通過下氣彈簧17的力，下修剪鋼30可以與還件夾持器15 —起向上移動。
[0040]上支柱50可朝向下支柱10布置，并且可以是垂直可移動的。另外，上支柱可具有與材料I的上表面相應的形狀，并且可包括上模具鋼51，其與下模具鋼11 一起壓縮材料I。
[0041]上模具鋼51可安裝在與下模具鋼11相應的上墊53上。當上模具鋼51通過上支柱50的壓縮力接觸下模具鋼11時，上墊53支承上氣彈簧55的壓縮力。在圖1中，附圖標記57指示可控制材料I的排斥力的支承塊。
[0042]本領域技術人員已知上支柱50的構造和操作，所以省略其詳細描述。
[0043]上修剪鋼70可與下修剪鋼30 —起支承并修剪材料I的邊緣并且固實修剪部分。上修剪鋼70可相應于下修剪鋼30布置在上模具鋼51的外部。
[0044]此外，當上支柱50通過坯件夾持器15與下修剪鋼30 —起向下移動時，使用下修剪鋼30，上修剪鋼70可支承材料I的邊緣,從而修剪材料I的邊緣并且固實修剪部分。
[0045]上修剪鋼70可通過坯件夾持器15與下修剪鋼30 —起向上移動，從而在上支柱50向上移動時相反地固實材料I的邊緣。本文中，固實(或擠壓(crushing))可表示擠壓材料I的修剪部分上產生的毛刺。
[0046]下修剪鋼30和上修剪鋼70可在高溫下執行材料I的邊緣修剪。在高溫修剪中，可以剪切材料I的邊緣，其中鋼的延伸率高，并且鋼的剪切應力低。
[0047]根據本發明的示例性實施方式，用于對材料I的邊緣執行高溫修剪的上修剪鋼70可包括修剪刃71和至少一個固實刃73，其中修剪刃71配置成切割材料I的邊緣，至少一個固實刃73配置成固實材料I的修剪部分，如圖2所不。
[0048]修剪刃71可由表面堆焊至上修剪鋼70的下端的碳化鎢形成。碳化鎢展現出耐磨損性、高溫下令人滿意的硬度、金屬中最低的熱膨脹系數、高密度、高拉伸強度、高彈性模數、以及高的高溫強度。也就是說，根據因高溫修剪而對上修剪鋼70—部分的軟化，可通過表面堆焊碳化鎢來形成修剪刃71，從而防止上修剪鋼70的壓力、滑動、或磨損。
[0049]或者，固實刃73可以是在修剪刃71的上側在垂直方向上彼此分開布置的一對。
[0050]固實刃73可在上修剪鋼70向下移動時固實材料I的修剪部分的毛刺，并且相反地可在上修剪鋼70向上移動時固實毛刺。此外，修剪刃71和固實刃73可安裝在上修剪鋼70上，并且可以沿垂直方向以與材料厚度的約10%相應的間隙C進行布置。
[0051]具體地，上修剪鋼70在修剪刃71安裝面與上固實刃73安裝面之間可具有設定間隙。設定間隙可允許對通過高溫修剪所產生的上修剪鋼70的熱膨脹進行補償。此外，下固實刃73可安裝在修剪刃71安裝面上的修剪刃71的上側。[0052]參考圖1，當通過下和上模具鋼11、51以及根據上支柱50而向下移動的下和上修剪鋼30、70支承材料I時，冷卻單元90可將材料I冷卻至設定溫度。
[0053]冷卻單元90可布置在下和上支柱10、50的下和上模具鋼11、51以及下和上修剪鋼30、70處，并且可配置成循環冷卻劑例如冷卻水或干冰冷卻劑。
[0054]例如，冷卻單元90可插入到下和上模具鋼11、51以及下和上修剪鋼30、70中，并且冷卻單元90可包括循環冷卻劑的襯套部件91。
[0055]當通過壓鑄來制造下和上模具鋼11、51以及下和上修剪鋼30、70時，襯套部件91可布置在下和上模具鋼11、51以及下和上修剪鋼30、70的鋼管(steel line)內部。
[0056]圖3是根據本發明示例性實施方式的應用于熱沖壓裝置的冷卻單元的示例性示意圖。
[0057]參考圖3(a)，根據第一示例性變體的冷卻單元90可包括形成于下和上模具鋼11、51以及下和上修剪鋼30、70的內部的容器部93，以及安裝在容器部93處的多個擋板95。
[0058]此外，當保持下和上模具鋼11、51以及下和上修剪鋼30、70的強度時，容器部93可形成于其內部，并且擋板95可通過容器部93中的擋板95之間的通道循環冷卻劑。
[0059]參考圖3 (b)，根據第二示例性變體的冷卻單元90可包括冷卻通道97，其沿下和上模具鋼11、51以及下和上修剪鋼30、70的鋼管形成于其中，從而循環冷卻劑。
[0060]此外，根據本發明示例性實施方式的熱沖壓裝置100還可包括溫度傳感器60，其配置成在材料I的成形過程中檢測材料I的溫度，并且將檢測到的信號輸出至控制器80，如圖1所示。
[0061]根據本發明的示例性實施方式，溫度傳感器60可安裝在下修剪鋼30處，并且可以是用于實時測量材料I溫度的常規溫度傳感器。也就是說，當通過溫度傳感器60檢測的材料I的溫度為約250°C到800°C時，下和上修剪鋼30、70可向下移動，并且可以執行材料I的邊緣的高溫修剪。
[0062]而且，材料I的溫度條件(例如約250°C到800°C )可以是高溫下通過下和上修剪鋼30,70修剪材料I的邊緣的最佳溫度條件。另外，可以通過各種實驗預先確定溫度條件(例如約 250°C 至Ij 800。。)。
[0063]此外，如圖1所示，根據本發明的示例性實施方式的熱沖壓裝置100還可包括間隙形成單元40，其當材料I由下和上修剪鋼30、70支承時，用于防止由于高溫所引起的材料I的邊緣的膨脹。間隙形成單元40可安裝在下和上修剪鋼30、70上，以便相應于材料I的邊緣在下和上修剪鋼30和70之間形成設定的間隙G。
[0064]圖4是示出根據本發明示例性實施方式的應用于熱沖壓裝置的間隙形成單元的示例性截面視圖。
[0065]參考圖1和圖4，根據本發明的示例性實施方式的間隙形成單元40可包括安裝在上支柱50上的多個外殼41、布置在外殼41內的氣彈簧43、支承在氣彈簧43并且從外殼41突出的沖程塊45、以及安裝在下修剪鋼30上的止動塊47。
[0066]外殼41可靠近上修剪鋼70緊密布置，并且氣彈簧43可在外殼41內固定至上支柱50。彈簧桿44可布置成在氣彈簧43處可垂直移動。可在外殼41內的氣彈簧43的彈簧桿44處支承沖程塊45，且其可移動地布置在外殼41的內部和外部方向上。止動塊47可安裝成與沖程塊45相應，且可固定于下修剪鋼30。當上支柱50向下移動時，止動塊47可將下氣彈簧17的排斥力供應至沖程塊45。
[0067]例如，由下氣彈簧17的排斥力引起的沖程塊45的沖程長度可以是約3mm。也就是說，當由下和上修剪鋼30、70支承材料I時，可通過間隙形成單元40在下和上修剪鋼30、70之間形成具有約3mm厚度的間隙G。
[0068]以下，將參考上述附圖和以下附圖，詳細描述熱沖壓裝置100的操作和通過使用裝置100的熱沖壓用方法。
[0069]圖5至圖8示出根據本發明示例性實施方式的熱沖壓裝置的操作狀態，并且圖9是根據本發明示例性實施方式的用于熱沖壓的方法的示例性流程圖。
[0070]如圖5和圖9所示，當上支柱50參照下支柱10向上移動時，加熱至奧氏體形成溫度范圍(例如，約900°C到950°C)的材料I可被裝載至下支柱10的下模具鋼11和下修剪鋼30 上(S11)。
[0071]以下，材料I可以是應用于下列部件的硼鋼，例如中立柱、車頂縱梁、保險杠、以及防撞梁。而且，可在加熱爐(未示出)中加熱材料I約6分鐘。
[0072]在步驟Sll中，可通過下和上支柱10、50的下和上模具鋼11、51以及下和上修剪鋼30、70的冷卻單元90循環例如冷卻水或干冰的冷卻劑，并且下和上模具鋼11、51以及下和上修剪鋼30、70的溫度可被設定至冷卻溫度。
[0073]如圖6和圖9所示，可朝向下支柱10向下移動上支柱50。而且，通過氣彈簧43，間隙形成單元40的沖程塊45可突出至外殼41的外部(參考圖5)。
[0074]另外，當上支柱50向下移動時，使用下支柱10的下模具鋼11和下修剪鋼30，上支柱50的上模具鋼51和上修剪鋼70可壓制材料I以使材料I成形(S12)。進一步地，上墊53可超越(surpass)上氣彈簧55的壓力，并且通過上模具鋼51將壓縮力供應至下模具鋼11。同時，可通過冷卻劑冷卻材料1，其中冷卻劑在下和上模具鋼11、51以及下和上修剪鋼30,70 中循環(S12)。
[0075]而且，可相應于材料I的邊緣通過間隙形成單元40在下和上修剪鋼30、70之間形成約3mm的間隙G。
[0076]當上支柱50朝向下支柱10向下移動時，上支柱50的沖程塊45可以接觸下支柱10的止動塊47。進一步地，當沖程塊45突出至外殼41的外部時，通過由下氣彈簧17產生的坯件夾持器15的排斥力，沖程塊45可以超越氣彈簧43的壓力，并且可以以設定的沖程長度(例如，約3mm)壓縮到外殼41中。因此，根據由止動塊47阻擋的外殼41，可相應于材料I的邊緣在下修剪鋼30與上修剪鋼70之間形成約3mm的間隙G。
[0077]當由間隙形成單元40在下修剪鋼30與上修剪鋼70之間形成的約3mm的間隙G相應于材料I的邊緣時，可防止由高溫引起的材料I邊緣的膨脹。
[0078]在執行上述操作時，通過在下和上模具鋼11、51以及下和上修剪鋼30、70中循環的冷卻劑，可以降低材料I的溫度，并且溫度傳感器60可檢測材料I的溫度，并且將檢測到的信號輸出至控制器80 (S13)。
[0079]隨后，在步驟S14中，控制器80可從溫度傳感器60中接收檢測到的信號，并且確定材料I的溫度是否在預定的第一設定溫度范圍內。而且，第一設定溫度范圍可以是在高溫下修剪材料I的邊緣的最佳溫度條件，并且可以通過各種實驗將第一設定溫度預先確定至約 250 °C 至Ij 800 0C O[0080]在步驟S14中，當材料I的溫度在第一設定溫度范圍內時，如圖7和圖9所示，上墊3可以超越上氣彈簧55的壓力，并且上支柱50可向下移動。另外，下修剪鋼30和上修剪鋼70可以超越下氣彈簧17的壓力，并且與坯件夾持器15 —起向下移動，從而修剪材料I的邊緣(S15)。
[0081]在此情況下，當下修剪鋼30和上修剪鋼70向下移動時，可通過布置在上修剪鋼70處的修剪刃71來切割材料I的邊緣。進一步地，布置在修剪刃71上側的固實刃73可固實材料I的修剪部分上的毛刺(參考圖2)。在材料I邊緣的修剪工藝中，修剪刃71和固實刃73可安裝在上修剪鋼70上，其中具有與材料垂直厚度的約10%相應的間隙，從而補償由高溫修剪引起的上修剪鋼70的熱膨脹(參考圖2)。
[0082]在上述工藝過程中，可通過冷卻劑連續冷卻材料1，其中冷卻劑在下和上模具鋼
11、51以及下和上修剪鋼30、70中循環，并且控制器80可從溫度傳感器60接收檢測到的信號，并且確定材料I的溫度是否在比第一設定溫度范圍更低的預定的第二設定溫度范圍內(S16)。而且，可通過材料I的相位根據材料I被冷卻劑冷卻而轉換成馬氏體時的溫度條件，預先確定第二設定溫度范圍，并且第二設定溫度范圍為約200°C到250°C。
[0083]在步驟16中，當材料I的溫度在第二設定溫度范圍內時，如圖8和圖9所示，在步驟S17中，可向上移動上支柱50。
[0084]另外，通過氣彈簧43，間隙形成單元40的沖程塊45可返回至原始位置。類似地，在步驟S17中，當上支柱50向上移動時，上墊53和坯件夾持器15可返回至原始位置。在該過程中，在步驟S17中，當下修剪鋼30和上修剪鋼70 —起向上移動時，上修剪鋼70的固實刃3可相反地固實材料修剪部分上的毛刺，并且可完成材料I的修剪(參考圖2)。
[0085]最終，在步驟S18中，當修剪完成時，可完成材料I的熱沖壓成形，其中通過真空吸附器(未示出)的吸附提取材料1，并且通過磁性材料提取通過修剪產生的廢料。
[0086]如到目前為止所描述的，根據本發明示例性實施方式的用于熱沖壓的裝置100和方法促進在僅一個模具中使加熱材料I成形并同時使其冷卻，并且在高溫下對其進行修剪。
[0087]有利地，可在使材料成形和冷卻的同時，執行材料的高溫修剪。另外，在熱成形處理器中可以僅需要一個模具。而且，由于制造成本降低，根據本發明可以批量制造超高強度鋼。此外，由于去除了材料修剪部分上的毛刺，通過本發明可改善車輛部件的尺寸和裝配精度。
[0088]盡管本發明結合目前所認為的示例性實施方式進行了描述，但應當理解本發明不限于所公開的實施方式，相反，本發明意在涵蓋包括在權利要求的精神和范圍內的各種變更和等同布置。
【權利要求】
1.一種用于成形、冷卻和修剪在設定溫度加熱的材料的熱沖壓裝置，所述裝置包括: 下支柱，具有下模具鋼和坯件夾持器，所述下模具鋼形成為與所述材料的下表面相應的形狀，所述坯件夾持器沿所述下模具鋼的外部可垂直移動； 下修剪鋼，安裝在所述坯件夾持器上，其中所述下修剪鋼配置成支承所述材料的邊緣； 上支柱，具有上模具鋼，所述上模具鋼形成為與所述材料的上表面相應的形狀，其中所述上支柱配置成上下移動所述上模具鋼； 上修剪鋼，布置在外部，其中所述上修剪鋼配置成與所述下修剪鋼一起向下移動，以修剪所述材料的邊緣；以及 冷卻單元，布置在所述下模具鋼和所述上模具鋼以及所述下修剪鋼和所述上修剪鋼上，其中所述冷卻單元配置成循環冷卻劑。
2.根據權利要求1所述的裝置，還包括間隙形成單元，所述間隙形成單元靠近所述上修剪鋼和所述下修剪鋼布置，以在所述下修剪鋼與所述上修剪鋼之間形成間隙。
3.根據權利要求1所述的裝置，還包括溫度傳感器，所述溫度傳感器布置在所述下修剪鋼上，以檢測所述材料的溫度并且向控制器輸出檢測到的溫度。
4.根據權利要求3所述的裝置，其中當通過所述溫度傳感器檢測的材料的溫度在約250°C至800°C的預定范圍內時，所述下修剪鋼和所述上修剪鋼向下移動以修剪所述材料的邊緣。
5.根據權利要求1所述的裝置，其中所述上修剪鋼包括用于修剪所述材料的邊緣的修剪刃和用于固實修剪部 分的至少一個固實刃。
6.根據權利要求5所述的裝置，還包括在所述修剪刃的上側彼此分開地垂直布置的一對固實刃。
7.根據權利要求5所述的裝置，其中所述修剪刃包括表面堆焊至所述上修剪鋼的碳化鎢。
8.根據權利要求5所述的裝置，其中所述修剪刃和所述一對固實刃安裝在所述上修剪鋼上，并且以與垂直材料厚度的10%相應的距離進行布置。
9.根據權利要求2所述的裝置，其中所述間隙形成單元包括: 多個外殼，靠近所述上修剪鋼安裝； 氣彈簧，安裝在各個外殼中； 沖程塊，在各個外殼中支承在所述氣彈簧的彈簧桿處，并且從各個外殼突出；以及 止動塊，朝向所述沖程塊安裝在所述下修剪鋼上。
10.根據權利要求9所述的裝置，其中所述沖程塊的沖程長度是約3mm。
11.根據權利要求1所述的裝置，其中所述冷卻單元插入到所述下模具鋼和所述上模具鋼以及所述下修剪鋼和所述上修剪鋼中，并且包括配置成循環所述冷卻劑的襯套部件。
12.根據權利要求1所述的裝置，其中所述冷卻單元包括: 容器部，形成于所述下模具鋼和所述上模具鋼以及所述下修剪鋼和所述上修剪鋼中；以及 多個擋板，布置在所述容器部并且配置成循環所述冷卻劑。
13.根據權利要求1所述的裝置，其中所述冷卻單元形成于所述下模具鋼和所述上模具鋼以及所述下修剪鋼和所述上修剪鋼中，并且包括配置成循環所述冷卻劑的冷卻通道。
14.一種用于熱沖壓的方法,包括:將冷卻劑循環到下支柱和上支柱的下模具鋼和上模具鋼以及下修剪鋼和上修剪鋼中； 將設定溫度下的材料裝載到所述下支柱的下模具鋼和下修剪鋼； 響應于所述上支柱的向下移動，通過所述下模具鋼和所述上模具鋼以及所述下修剪鋼和所述上修剪鋼使所述材料成形； 使用所述冷卻劑冷卻所述材料； 通過溫度傳感器檢測所述材料的溫度； 向控制器輸出檢測到的溫度； 響應于所述上支柱的向下移動，修剪所述材料的邊緣，其中當通過所述控制器確定所述材料的溫度在第一設定溫度范圍內時，所述下修剪鋼和所述上修剪鋼與坯件夾持器一起向下移動；以及 響應于所述上支柱的向上移動，完成所述修剪，其中當通過所述控制器確定所述材料的溫度在比所述第一設定溫度范圍更低的第二設定溫度范圍內時，所述下修剪鋼和所述上修剪鋼與所述坯件夾持器一起向上移動。
15.根據權利要求14所述的方法，其中相應于所述材料的邊緣，在所述下修剪鋼與所述上修剪鋼之間形成設定間隙。
16.根據權利要求15所述的方法，其中所述下修剪鋼與所述上修剪鋼之間的設定間隙保持在約3mm。
17.根據權利要求14所述的方法，其中所述第一設定溫度范圍為約250°C至800°C。
18.根據權利要求14所述的方法，其中所述第二設定溫度范圍為約200°C至250°C。
19.根據權利要求14所述的方法，還包括: 通過布置在所述上修剪鋼上的修剪刃修剪所述材料的邊緣；以及當所述下修剪鋼和所述上修剪鋼向下移動時，通被布置在所述上修剪鋼上的固實刃固實所述材料的修剪邊緣。
20.根據權利要求19所述的方法，其中當所述下修剪鋼和所述上修剪鋼向上移動時，通過所述固實刃固實所述材料的修剪邊緣。
【文檔編號】B21D22/02GK103707066SQ201310030362
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年1月25日 優先權日:2012年10月5日
【發明者】趙鐘君 申請人:現代自動車株式會社