本發(fā)明涉及一種用于對(duì)板材進(jìn)行熱成形和/或加壓淬火的模具。另外，本發(fā)明還涉及一種制造用于該模具的冷卻裝置的方法。

背景技術(shù)：
所說(shuō)熱成形通常理解為對(duì)板材在其再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的成形加工。所說(shuō)加壓淬火或者模淬理解為對(duì)首先經(jīng)過(guò)加熱的板材在同時(shí)冷卻(在數(shù)秒之內(nèi))的情況下進(jìn)行的成形加工，通過(guò)這種方式，除了對(duì)板材加以造型之外還使強(qiáng)度提高。由現(xiàn)有技術(shù)已知用于熱成形和加壓淬火(例如直接和間接加壓淬火)的各種不同的方法變型方案。熱成形模具和加壓淬火模具典型地構(gòu)造有整合的冷卻裝置，以便能夠?qū)εc經(jīng)加熱的板材接觸相聯(lián)的模具作用面進(jìn)行主動(dòng)冷卻和能夠?qū)⑼ㄟ^(guò)經(jīng)加熱的板材進(jìn)入到模具中的熱能有針對(duì)性地從模具中導(dǎo)出。這些冷卻裝置通常是設(shè)置在模具內(nèi)的冷卻孔或冷卻道，這些冷卻孔或冷卻道被(特別是水基的)冷卻介質(zhì)通流而過(guò)，以便由此對(duì)模具作用面進(jìn)行主動(dòng)冷卻。作為現(xiàn)有技術(shù)可參閱DE102007003745A1。由DE102007040013A1已知一種用于對(duì)板材進(jìn)行加壓淬火的模具，在該模具中，冷卻裝置由帶有加設(shè)的冷卻道的冷卻嵌件和安置在該冷卻嵌件上的蓋(或者殼)所構(gòu)成，在該蓋上同樣也構(gòu)造有模具作用面。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是，提供一種用于對(duì)板材進(jìn)行熱成形和/或加壓淬火的模具，帶有至少一個(gè)整合在模具內(nèi)的冷卻裝置，該模具能夠簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)地制造。上述目的通過(guò)本發(fā)明的模具得以實(shí)現(xiàn)。上述目的還通過(guò)制造用于該模具的冷卻裝置的方法得以實(shí)現(xiàn)。在一種用于對(duì)板材進(jìn)行熱成形和/或加壓淬火的模具中，該模具具有多個(gè)能夠以冷卻劑通流的冷卻裝置，以便借此能夠至少局部地對(duì)與所述板材接觸相聯(lián)的模具作用面進(jìn)行主動(dòng)冷卻，其特征在于：至少一個(gè)冷卻裝置包括帶有模具作用面的殼元件，其中，該殼元件在其背對(duì)所述模具作用面的背面上具有多個(gè)獨(dú)立的、能夠由冷卻劑通流的冷卻腔，并且在這些冷卻腔中的每一個(gè)內(nèi)設(shè)置有至少一個(gè)用于冷卻劑的導(dǎo)流元件，在每個(gè)冷卻腔中設(shè)置有構(gòu)造成單件式導(dǎo)流體的導(dǎo)流元件，所述導(dǎo)流體由塑料材料或者塑料復(fù)合材料構(gòu)成或者所述導(dǎo)流體由鋁材構(gòu)成。在一種用于制造冷卻裝置的方法中，該冷卻裝置用以使用在按照本發(fā)明所述的模具中：作為金屬銑削件或者金屬鑄件制造所述殼元件；將液態(tài)的塑料材料或者金屬材料注入所述殼元件的冷卻腔中并使注入的塑料材料或者金屬材料硬化；和從所述冷卻腔中將通過(guò)硬化而形成的導(dǎo)流體脫模以及在必要時(shí)對(duì)這些導(dǎo)流體進(jìn)行個(gè)體的精加工。優(yōu)選的發(fā)展設(shè)計(jì)和構(gòu)造方案對(duì)于兩個(gè)發(fā)明主題來(lái)說(shuō)類似地可得自下文的闡述。本發(fā)明的模具具有多個(gè)整合在模具內(nèi)的并且能夠以冷卻劑通流的冷卻裝置，而至少是有一個(gè)這樣的冷卻裝置，以便借此能夠至少局部地對(duì)與板材接觸相聯(lián)的模具作用面進(jìn)行主動(dòng)冷卻，或者能夠?qū)崃繌哪＞咧信抛?。在此?guī)定：本發(fā)明的模具的至少一個(gè)冷卻裝置包括帶有一個(gè)構(gòu)造在其上的模具作用面或者一個(gè)模具作用面區(qū)段的殼元件，其中，該殼元件在背對(duì)該模具作用面的背面上具有多個(gè)獨(dú)立的、能夠由冷卻劑通流的冷卻腔，并且在這些冷卻腔中的每一個(gè)內(nèi)設(shè)置有至少一個(gè)用于冷卻劑的導(dǎo)流元件。利用所述至少一個(gè)導(dǎo)流元件實(shí)現(xiàn)了各相應(yīng)冷卻腔的確定的通流流動(dòng)。也就是說(shuō)，所述至少一個(gè)導(dǎo)流元件用來(lái)控制通過(guò)冷卻腔的冷卻劑體積流量。各相應(yīng)的導(dǎo)流元件插置并固定到殼元件內(nèi)相應(yīng)附屬的冷卻腔中。殼元件的冷卻腔典型地設(shè)計(jì)有不同的空間輪廓或者造型。因此，設(shè)置在冷卻腔內(nèi)的導(dǎo)流元件具有不同的結(jié)構(gòu)或造型。特別是規(guī)定：僅僅通過(guò)對(duì)這些導(dǎo)流元件的加工或者修整來(lái)實(shí)現(xiàn)在冷卻腔與插置于其內(nèi)的導(dǎo)流元件之間的個(gè)體化獨(dú)特匹配，其中該加工可以隨時(shí)進(jìn)行(就是說(shuō)，在模具已經(jīng)工作運(yùn)行之后也可以)。如下文還將進(jìn)一步詳細(xì)闡述的那樣，導(dǎo)流元件可以由特別容易加工的材料構(gòu)成。因此在很大程度上取消了昂貴的切削或者說(shuō)切屑加工處理，如其在由現(xiàn)有技術(shù)已知的模具和其冷卻裝置中所需要的那樣。利用本發(fā)明的思想，與由現(xiàn)有技術(shù)已知的設(shè)計(jì)相比，在對(duì)用于要成形的板材的幾何造型可能性沒(méi)有限制的情況下，明顯地降低了制造成本和費(fèi)用(特別是還有材料費(fèi)用)。另外，在制造過(guò)程中還產(chǎn)生了節(jié)省時(shí)間。維修和保養(yǎng)過(guò)程也變得時(shí)間更短和更加經(jīng)濟(jì)。殼元件具有優(yōu)選多個(gè)相同和/或不同構(gòu)造的冷卻腔。然而殼元件也可以具有僅僅一個(gè)單獨(dú)的冷卻腔。殼元件的各冷卻腔優(yōu)選構(gòu)造為可以分開(kāi)獨(dú)立地通流的冷卻腔，也就是說(shuō)，每個(gè)冷卻腔被獨(dú)立地以冷卻介質(zhì)饋給和通流。優(yōu)選規(guī)定：兩個(gè)相鄰的冷卻腔是通過(guò)設(shè)置在它們之間的支撐肋劃分開(kāi)的。該支撐肋也可以用作殼元件在模具基體(或類似結(jié)構(gòu))上的支撐，殼元件固定在該模具基體上。通過(guò)這種方式顯著提高了薄殼件穩(wěn)定性和抗壓強(qiáng)度。特別優(yōu)選地規(guī)定：在殼元件的每個(gè)冷卻腔內(nèi)配有一個(gè)構(gòu)造成單件式物體(下文也稱為導(dǎo)流體)的導(dǎo)流元件或者設(shè)置在其內(nèi)。每個(gè)物體或者說(shuō)導(dǎo)流體在其造型上與相應(yīng)附屬的冷卻腔匹配，它定位或者置入該冷卻腔內(nèi)。優(yōu)選規(guī)定：在導(dǎo)流體的外表面與冷卻腔的內(nèi)壁(冷卻腔壁)之間至少部分地具有或者存在一個(gè)間隙(下文也稱為流動(dòng)間隙)，冷卻劑可以確定地穿過(guò)該間隙流動(dòng)或者說(shuō)一定的冷卻劑體積流量可以被引導(dǎo)穿過(guò)該間隙，其中，對(duì)在一定程度上可以說(shuō)是通過(guò)導(dǎo)流體的表面的冷卻劑體積流量實(shí)施控制。為了調(diào)節(jié)流動(dòng)條件，導(dǎo)流體可以至少局部地配置減少或者增加流體摩擦的表面和/或涂層。此外，這樣的導(dǎo)流體不具備用于殼元件的支撐功能或者穩(wěn)定功能，而僅僅用于在有關(guān)的冷卻腔內(nèi)形成某一確定的冷卻劑體積流量。此外，這樣的導(dǎo)流體還可以構(gòu)造成多件式的或者說(shuō)由多個(gè)部分物體組合而成。此外，可以有針對(duì)性地利用所謂的湍流促進(jìn)器(Turbulenzpromotor)來(lái)影響通過(guò)冷卻腔的流動(dòng)，以便例如調(diào)定湍流的或?qū)恿鞯牧鲃?dòng)。特別優(yōu)選規(guī)定：使冷卻劑能夠全方位地環(huán)流/繞流設(shè)置在冷卻腔內(nèi)部的導(dǎo)流體，通過(guò)這種方式尤其是防止了導(dǎo)流體的過(guò)熱。在此情況中，存在著在導(dǎo)流體的表面與冷卻腔壁之間的一種表面偏移該表面偏移可以是一致的或者恒定的。然而優(yōu)選規(guī)定：它是局部不同的表面偏移。也可以設(shè)置大量的流動(dòng)板片來(lái)代替這樣的導(dǎo)流體，這些流動(dòng)板片布置在冷卻腔內(nèi)。對(duì)于這一點(diǎn)還將在下文中與附圖相關(guān)聯(lián)地加以進(jìn)一步詳細(xì)的闡述。導(dǎo)流體以優(yōu)選的方式由塑料材料或者由塑料復(fù)合材料(樹(shù)脂材料和類似樹(shù)脂的材料或者復(fù)合材料也應(yīng)該屬于此)構(gòu)成。特別優(yōu)選導(dǎo)流體為塑料鑄造體。作為可選方案，導(dǎo)流體也可以由鋁材或者類似的金屬材料構(gòu)成。塑料材料和鋁材的特點(diǎn)在于重量輕以及容易的可加工性和可切削性，因此導(dǎo)流體能夠以簡(jiǎn)單的方式與相應(yīng)附屬的冷卻腔個(gè)體化獨(dú)特地匹配。可以利用至少一個(gè)保持軌(或者保持板條之類)將設(shè)置在殼元件的不同冷卻腔中的導(dǎo)流體連接成或聯(lián)合成一個(gè)結(jié)構(gòu)單元。通過(guò)保持軌還可以將導(dǎo)流體固定和定位在冷卻腔內(nèi)部。殼元件可以是金屬鑄件，其中，冷卻腔已經(jīng)存在于鑄造毛坯件中并且冷卻腔壁基本上保持未加工狀態(tài)(亦即特別是無(wú)需切削加工的修整)。也就是說(shuō)，作為金屬鑄件制造的殼元件具有基本上未經(jīng)加工的冷卻腔。然而冷卻腔壁可以配置涂層，例如配置噴涂的塑料涂層。這樣構(gòu)成的殼元件證明為比較經(jīng)濟(jì)的。作為可選方案，殼元件例如也可以構(gòu)造為金屬銑削件。特別是它是一個(gè)單件式(就是說(shuō)制造在一塊構(gòu)件上的)金屬鑄件或者金屬銑削件。本發(fā)明的模具可以具有一個(gè)模具下部和一個(gè)(可相對(duì)運(yùn)動(dòng)的)模具上部，其中，在所述模具下部中以及在所述模具上部中均設(shè)有相對(duì)置的如前面的說(shuō)明所述的冷卻裝置，然而其冷卻腔是彼此錯(cuò)開(kāi)地設(shè)置的。通過(guò)這種方式可以防止集熱點(diǎn)或者極熱點(diǎn)，并且冷卻效率總體上得到最佳化。利用并列權(quán)利要求，本發(fā)明的目的還通過(guò)用于制造使用在本發(fā)明的模具中的冷卻裝置的方法得以實(shí)現(xiàn)。該制造方法包括至少下列制造工序或流程步驟：-作為金屬銑削件或者金屬鑄件制造(帶有冷卻腔的)殼元件；-將液態(tài)的塑料材料或者金屬材料注入殼元件的基本上未經(jīng)加工的冷卻腔中并使注入的塑料材料或者金屬材料硬化或冷卻(該硬化典型地在較短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行；必要時(shí)冷卻腔可以事先涂覆有分離劑或者加襯有薄膜)；和-從冷卻腔中將通過(guò)硬化或冷卻形成的導(dǎo)流體脫模以及在必要時(shí)為了匹配于相應(yīng)的冷卻腔和特別是為了調(diào)節(jié)特定匹配的流動(dòng)間隙而對(duì)這些導(dǎo)流體進(jìn)行個(gè)體的精加工。此外，前述的和下面的關(guān)于本發(fā)明模具的說(shuō)明類似地適用于該制造方法，反之亦然。附圖說(shuō)明下文將參照示意圖示例性地和以非限制方式進(jìn)一步詳細(xì)地闡述本發(fā)明。在附圖中示出的和/或在下文中闡述的各項(xiàng)特征可以獨(dú)立于具體的特征組合地成為發(fā)明的一般性特征。圖1示出了屬于本發(fā)明的模具的模具下部的剖視圖；圖2示出了圖1所示模具下部按照給出的剖面走向的剖面；圖3以與圖2相同的表示法示出了一種可選的實(shí)施可能性。具體實(shí)施方式圖1示出了屬于加壓淬火模具(熱成形模具可以基本上相同地構(gòu)造)的模具下部100。僅僅示意性地示出屬于該加壓淬火模具的、原則上可以構(gòu)造成與模具下部100相同的模具上部200。模具部件100和200具有模具作用面120和220，在這些模具作用面之間可以使經(jīng)過(guò)加熱的板材成形并同時(shí)進(jìn)行冷卻。為了能夠?qū)εc經(jīng)過(guò)加熱的板材接觸相聯(lián)的模具表面120進(jìn)行主動(dòng)冷卻，模具下部100具有多個(gè)冷卻裝置。模具上部200同樣具有這樣的冷卻裝置。可替換地固定在一個(gè)模具基體110上的金屬質(zhì)殼元件130和140屬于所述冷卻裝置。下文將進(jìn)一步詳細(xì)地闡述左側(cè)的冷卻裝置，為此示出了殼元件140的剖視圖。右側(cè)的帶有殼元件130的冷卻裝置以相同方式構(gòu)成。在本發(fā)明的模具上也可以設(shè)置僅一個(gè)帶有殼元件的冷卻裝置來(lái)代替兩個(gè)或者多個(gè)帶有殼元件的冷卻裝置。同樣在本發(fā)明的模具上也可以補(bǔ)充地設(shè)置現(xiàn)有技術(shù)中其他已知的冷卻裝置或者冷卻系統(tǒng)(例如傳統(tǒng)的冷卻孔或者冷卻道)。殼元件140具有一個(gè)模具作用面區(qū)段120′。從背對(duì)該模具作用面區(qū)段120′的、平置于基體110上的背面出發(fā)，多個(gè)冷卻腔141延伸進(jìn)入殼元件140之中，這些冷卻腔可以由冷卻介質(zhì)(特別是水)通流。每個(gè)冷卻腔141都被獨(dú)立地通流，其中未示出在模具基體110上引導(dǎo)的、用于冷卻劑的流入和流出。彼此相鄰的冷卻腔141是通過(guò)支撐肋142分割開(kāi)的，其中，所述支撐肋142支撐在(僅僅示范性地)平坦的模具基體110上，這樣改善了殼元件140的抗壓強(qiáng)度和收縮性并且延長(zhǎng)使用壽命。考慮到模具作用面區(qū)段120′的構(gòu)造形狀，冷卻腔141具有個(gè)體化獨(dú)特的造型和不同的深度(以及因此不同的容積)，其中這樣地確定相應(yīng)的深度尺寸，即如所示出的那樣在空隙部或者說(shuō)冷卻腔141的基底上產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)模具作用面區(qū)段120′的相同的厚度間隔(殼厚)。換言之，也就是說(shuō)冷卻腔141構(gòu)造成關(guān)于模具作用面區(qū)段120′輪廓接近的，因而在模具作用面區(qū)段120′的輪廓的走向中得到幾乎均勻的壁厚(殼厚)，以便這樣實(shí)現(xiàn)對(duì)模具作用面區(qū)段120′的均勻冷卻。然而，同樣可以通過(guò)能夠比較簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)的不同的壁厚或者殼厚獲得對(duì)冷卻性能的個(gè)體化獨(dú)特的微調(diào)(特別是為了適配于構(gòu)件特性)。由于借助支撐肋142的支撐，殼厚在模具作用面區(qū)段120′的區(qū)域中可以保持很小，這有利于對(duì)模具作用面區(qū)段120′的冷卻。由于借助支撐肋142進(jìn)行支撐之故，殼元件120在模具作用面區(qū)段120′的區(qū)域中還可以高硬度地構(gòu)造。在此規(guī)定：在每個(gè)冷卻腔141內(nèi)設(shè)置有一個(gè)芯式的(kernartig)導(dǎo)流元件143。如下文還將進(jìn)一步詳細(xì)闡述的那樣，導(dǎo)流元件143用于將冷卻劑確定地引導(dǎo)通過(guò)冷卻腔141。導(dǎo)流元件是一種由塑料材料(或者容易加工的金屬材料諸如鋁材)構(gòu)成的單件式物體(下文稱為導(dǎo)流體)。但是原則上導(dǎo)流元件或者導(dǎo)流體143也可以構(gòu)造成多件式的。每個(gè)導(dǎo)流體143在其造型上都與附屬的或者對(duì)應(yīng)的冷卻腔141的造型相匹配。一個(gè)桿狀的或者軌道狀的連接件標(biāo)記為147，所有插置到殼元件140內(nèi)的導(dǎo)流體143都固定在該連接件上(例如通過(guò)螺栓連接)，通過(guò)這種方式提供了一種易于操作的結(jié)構(gòu)單元。圖2示出了殼元件140的剖面，其中，該剖面根據(jù)圖1中給出的剖面走向A-A穿過(guò)冷卻腔141以及插置于其內(nèi)的芯式的導(dǎo)流體143。單件式導(dǎo)流體143關(guān)于其環(huán)繞的外部輪廓或者說(shuō)周邊輪廓而言是這樣地獲得的，即，在導(dǎo)流體143與冷卻腔141的相對(duì)置的冷卻腔壁之間產(chǎn)生一個(gè)流動(dòng)間隙145，冷卻劑可以確定地穿過(guò)該流動(dòng)間隙流動(dòng)(如利用流動(dòng)箭頭所圖示的那樣)以及這樣實(shí)現(xiàn)了對(duì)冷卻劑體積流量的控制。流動(dòng)間隙145的間隙大小可以局部地根據(jù)需要來(lái)調(diào)整，通過(guò)導(dǎo)流體143上塑料材料的減料或者在必要時(shí)的加料實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。可以在導(dǎo)流體143的環(huán)繞的周面中加設(shè)用于冷卻劑的流動(dòng)溝槽或類似結(jié)構(gòu)。導(dǎo)流體143可以在端側(cè)與腔壁接觸(如在圖1中示出的那樣)。然而優(yōu)選規(guī)定：可以這樣地相對(duì)附屬的或者對(duì)應(yīng)的冷卻腔141的造型或者其冷卻腔壁構(gòu)建導(dǎo)流體143的造型，即，在每個(gè)位置上或者到處存在一個(gè)恒定寬度的或者局部不同寬度的流動(dòng)間隙145，使得冷卻介質(zhì)可以完全(也就是說(shuō)也包括端側(cè))地環(huán)流/繞流所述導(dǎo)流體143。通過(guò)這種方式，可以極為有效地防止導(dǎo)流體143過(guò)熱。導(dǎo)流體143固定在桿狀的連接件147上并在這里被保持在冷卻腔141內(nèi)部以及被固定在所示出的位置中。連接件147可以與殼元件140螺栓連接。在圖1中僅僅示意性示出的模具上部200可以如模具下部100那樣按同樣的方式構(gòu)成。屬于模具下部100的殼元件140內(nèi)的冷卻腔141與模具上部200上的相對(duì)置的殼元件中的冷卻腔241錯(cuò)開(kāi)地設(shè)置，因而不會(huì)由于對(duì)模具作用面120和220可能不充分的冷卻而產(chǎn)生極熱點(diǎn)。特別是這樣地形成模具上部200中的冷卻腔241與模具下部100中的冷卻腔141的錯(cuò)開(kāi)，使得其中一個(gè)模具部件的冷卻腔被在另一模具部件的冷卻腔之間的支撐肋所覆蓋(在模具閉合時(shí))。前面所介紹的冷卻裝置可以比較簡(jiǎn)單地、經(jīng)濟(jì)地和快速地制造。殼元件140可以作為單件式金屬銑削件或者金屬鑄件制造。(在必要時(shí)也可以考慮多件式的焊接結(jié)構(gòu)。)無(wú)需對(duì)冷卻腔壁(內(nèi)壁)進(jìn)行昂貴的加工，然后可以將液態(tài)的塑料材料或者金屬材料注入到冷卻腔141中，以便這樣制造導(dǎo)流體143。為使脫模更加容易和/或?yàn)榱苏{(diào)定流動(dòng)間隙145，在澆注之前可以給冷卻腔141涂覆分離劑(或類似物)或者加襯薄膜(例如蠟?zāi)?。另外還可以設(shè)置有出模斜度。在硬化或冷卻之后，特別是實(shí)心的導(dǎo)流體143便可以從冷卻腔141中取出并在必要時(shí)進(jìn)行精加工(優(yōu)選手動(dòng)實(shí)施這一點(diǎn))，其中，特別是塑料材料(或者鋁材)的精加工由于重量和機(jī)械加工性能之故證明為非常簡(jiǎn)單?？梢灾煌ㄟ^(guò)對(duì)導(dǎo)流體143的加工來(lái)調(diào)定在導(dǎo)流體143與相應(yīng)附屬的冷卻腔壁(該冷卻腔壁特別是保持未加工狀態(tài))之間的流動(dòng)間隙145。理想的是，在澆鑄之前就已經(jīng)如此地提供或者預(yù)備了冷卻腔141，即無(wú)需對(duì)導(dǎo)流體143進(jìn)行精加工便已得到最佳的流動(dòng)間隙145。導(dǎo)流體143可以通過(guò)保持板條或保持軌147固定在殼元件140上并定位在其位置中。圖3以與圖2相同的表示法示出了本發(fā)明的冷卻裝置的一種可選的實(shí)施可能性。相同的部件標(biāo)注以相同的附圖標(biāo)記。然而為了加以區(qū)分而補(bǔ)充地使用了字母“a”。在圖3示出的實(shí)施可能性中，代替前面結(jié)合圖1和2所闡述的單件式導(dǎo)流體，為了在冷卻腔141a中實(shí)現(xiàn)對(duì)冷卻劑體積流量的控制，設(shè)置有大量的流動(dòng)板片148a。各流動(dòng)板片148a可以部分地重疊。流動(dòng)板片148a例如由金屬材料制成并且固定在一保持軌149a上(例如通過(guò)焊接)。作為可選方案，流動(dòng)板片148a也可以由塑料材料制成。板片-構(gòu)造特別適合于小型的和/或狹窄的冷卻腔。前述冷卻裝置除了用在熱成形模具和加壓淬火模具中之外還可以使用于其他的模具中，如特別是用在制造CFK(碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料)-構(gòu)件的模具中。本發(fā)明的模具通過(guò)很小改動(dòng)就能夠使用于制造CFK-構(gòu)件過(guò)程中的濕壓工藝，其中，將冷卻裝置變換成用油或用水工作的加熱裝置。附圖標(biāo)記列表100模具下部110模具基體120模具作用面130殼元件140殼元件141冷卻腔142支撐肋143導(dǎo)流體145流動(dòng)間隙147保持軌148a流動(dòng)板片149a保持軌200模具上部220模具作用面241冷卻腔