本發(fā)明涉及級(jí)進(jìn)模具裝置，更詳細(xì)地將，涉及如下的級(jí)進(jìn)成型裝置及其成型方法：在級(jí)進(jìn)工藝中采用快速加熱，從而能夠確保如超高張力鋼材料等難成型材料(low formability material)的成型質(zhì)量，并且能夠大幅提高產(chǎn)品生產(chǎn)性。

背景技術(shù)：

為了提高汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性，要求實(shí)現(xiàn)車體、底盤等的輕量化，作為用于這種輕量化的最有效的方法，存在利用比重低的材料或使材料的厚度比以往更薄的方案等。

利用比重低的材料的方案存在成本大幅增加的缺點(diǎn)，而在使材料的厚度比以往更薄的方案中，雖然通過應(yīng)用超高張力鋼材料而容易確保強(qiáng)度但存在剛性變?nèi)醯娜秉c(diǎn)。

并且，在使材料的厚度變薄的方案中，雖然可以通過改變對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)來提高剛性，但產(chǎn)品的形狀有可能會(huì)變得非常復(fù)雜，特別是在應(yīng)用超高張力鋼材料時(shí)，由于超高張力鋼的低成型性，對(duì)復(fù)雜形狀產(chǎn)品的加工存在限制。

另一方面，在利用超高張力鋼材料的成型工藝中，采用一般模具和級(jí)進(jìn)模具中的任一個(gè)。

在利用一般模具的成型工藝中，利用多個(gè)模具分別執(zhí)行各單位工序，從而存在產(chǎn)品的生產(chǎn)性低的缺點(diǎn)。

與此相反，在利用級(jí)進(jìn)模具的成型工藝中，通過在單個(gè)模具內(nèi)依次輸送而能夠連續(xù)地執(zhí)行多個(gè)單位工序(成形、彎曲、剪切、沖孔等)，因此不僅產(chǎn)品的生產(chǎn)性非常高而且適合大量生產(chǎn)，從而存在容易降低成本的優(yōu)點(diǎn)。

但是，現(xiàn)有的級(jí)進(jìn)模具在對(duì)復(fù)雜形狀的產(chǎn)品進(jìn)行成型時(shí)存在限制，特別是在將如超高張力鋼材料等具有低成型性的材料應(yīng)用到級(jí)進(jìn)工藝 中時(shí)，由于材料自身的低成型性而存在如下缺點(diǎn)：不僅容易產(chǎn)生裂縫等，而且其加工精度或成型質(zhì)量等大幅降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明是為了解決如上所述的現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)而研究開發(fā)的，其目的在于，提供如下所述的級(jí)進(jìn)成型裝置及其成型方法：在級(jí)進(jìn)工藝中采用快速加熱，從而確保對(duì)于超高張力鋼(ultra high strength steel)等難成型材料(low formability material)的成型質(zhì)量、加工精度等，并且能夠大幅提高產(chǎn)品生產(chǎn)性。

用于解決技術(shù)問題的手段

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種級(jí)進(jìn)成型裝置，其使材料依次輸送并連續(xù)地成型，上述級(jí)進(jìn)成型裝置的特征在于，包括：

下模具；

上模具，以能夠相對(duì)于下模具進(jìn)行上下往復(fù)移動(dòng)的方式設(shè)置；

材料輸送單元，在上述上模具與下模具之間使材料沿著長度方向依次輸送；

多個(gè)成型站，設(shè)置在上模具和下模具上；以及

快速加熱站，與上述多個(gè)成型站中的至少一個(gè)成型站相鄰設(shè)置。

上述級(jí)進(jìn)成型裝置的特征在于：上述級(jí)進(jìn)成型裝置還包括預(yù)成型站，上述預(yù)成型站與上模具和下模具的入口相鄰設(shè)置，

上述快速加熱站設(shè)置在上述預(yù)成型站的下游側(cè)。

上述級(jí)進(jìn)成型裝置的特征在于：上述快速加熱站與多個(gè)成型站中的至少一個(gè)成型站的上游側(cè)相鄰配置。

上述級(jí)進(jìn)成型裝置的特征在于：上述快速加熱站包括：熱源，相對(duì)于被依次輸送的材料分開配置；以及反射板，使從上述熱源產(chǎn)生的熱向上述材料側(cè)反射。

上述級(jí)進(jìn)成型裝置的特征在于：上述熱源為近紅外線燈，上述反射板具有曲面結(jié)構(gòu)。

上述級(jí)進(jìn)成型裝置的特征在于：上述熱源為激光源，上述反射板 具有曲面結(jié)構(gòu)。

上述級(jí)進(jìn)成型裝置的特征在于：在上述激光源與被依次輸送的材料之間配置有分配激光源的熱的光學(xué)器件。

上述級(jí)進(jìn)成型裝置的特征在于：上述熱源為感應(yīng)加熱線圈，上述反射板具有曲面結(jié)構(gòu)。

上述級(jí)進(jìn)成型裝置的特征在于：在上述感應(yīng)加熱線圈與被依次輸送的材料之間配置有導(dǎo)熱加熱體，上述導(dǎo)熱加熱體以能夠與上述材料接觸或者分開的方式設(shè)置。

上述級(jí)進(jìn)成型裝置的特征在于：上述反射板具有拋物線形曲面結(jié)構(gòu)。

上述級(jí)進(jìn)成型裝置的特征在于：上述反射板具有開放的橢圓形曲面結(jié)構(gòu)。

上述級(jí)進(jìn)成型裝置的特征在于：上述快速加熱站包括設(shè)置在上述上模具側(cè)的第一加熱部和設(shè)置在上述下模具側(cè)的第二加熱部。

上述級(jí)進(jìn)成型裝置的特征在于：上述快速加熱站以插入到上述上模具和上述下模具中的至少任一個(gè)模具的結(jié)構(gòu)設(shè)置，上述快速加熱站與上述上模具和上述下模具的動(dòng)作聯(lián)動(dòng)對(duì)被依次輸送的材料進(jìn)行快速加熱。

本發(fā)明的另一方面提供一種級(jí)進(jìn)成型方法，其使材料依次輸送并連續(xù)地成型，上述級(jí)進(jìn)成型方法的特征在于，包括：

在上述上模具與下模具之間使材料沿著長度方向連續(xù)地輸送的材料輸送步驟；

對(duì)在上述材料輸送步驟中輸送的材料連續(xù)地進(jìn)行預(yù)成型(previous forming)的預(yù)加工步驟；

對(duì)經(jīng)過上述預(yù)加工步驟而被預(yù)成型的上述材料連續(xù)地進(jìn)行快速加熱的快速加熱步驟；以及

使經(jīng)過上述快速加熱步驟而被快速加熱的上述材料依次通過多個(gè)成型站，從而連續(xù)地執(zhí)行多個(gè)單位成型(individual forming)的成型步驟。

上述級(jí)進(jìn)成型方法的特征在于：在上述快速加熱步驟中，從上述預(yù)加工步驟結(jié)束的時(shí)刻到進(jìn)行上述成型步驟之前，對(duì)上述材料的固定 區(qū)域進(jìn)行快速加熱。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，存在如下優(yōu)點(diǎn)：在級(jí)進(jìn)工藝的單位工序之間應(yīng)用快速加熱工序，從而能夠提高對(duì)于超高張力鋼等難成型材料的成型質(zhì)量、加工精度等，特別是在要求高成型性的單位成型之前預(yù)先將難成型材料快速加熱，從而能夠大幅提高其成型質(zhì)量、加工精度。

如上所述，本發(fā)明存在如下優(yōu)點(diǎn)：通過快速加熱，在級(jí)進(jìn)工藝的短周期時(shí)間內(nèi)，容易應(yīng)用在現(xiàn)有的級(jí)進(jìn)工藝中很難應(yīng)用的難成型材料，從而能夠大幅提高產(chǎn)品的生產(chǎn)性。

附圖說明

圖1是示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的級(jí)進(jìn)成型裝置的結(jié)構(gòu)圖。

圖2是放大示出圖1的箭頭A部分的圖，且為示出快速加熱站的一個(gè)實(shí)施方式的圖。

圖3是示出對(duì)于圖2的替代實(shí)施方式的圖。

圖4是示出對(duì)于圖2的另一實(shí)施方式的圖。

圖5是示出對(duì)于本發(fā)明的級(jí)進(jìn)成型裝置的反射板的一個(gè)實(shí)施方式的圖。

圖6是示出對(duì)于本發(fā)明的級(jí)進(jìn)成型裝置的反射板的其他實(shí)施方式的圖。

圖7是示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的級(jí)進(jìn)成型方法的工序圖。

附圖標(biāo)記說明

11：下模具

12：上模具

15：材料

20：快速加熱站

21：第一加熱部

22：第二加熱部

23a、23b、23c：熱源

24：反射板

30：預(yù)成型站

31、32、33、34：成型站

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖詳細(xì)說明優(yōu)選實(shí)施例。作為參考，關(guān)于在說明本發(fā)明時(shí)參考的附圖中示出的構(gòu)成要素的大小、線的厚度等，為了便于理解而有可能多少夸張示出。另外，在本發(fā)明的說明中使用的用語是考慮本發(fā)明中的功能而定義的，因此能夠根據(jù)用戶、操作員的意圖、慣例等而不同。因此，對(duì)于這種用語的定義應(yīng)基于本說明書的整個(gè)內(nèi)容來確定。

圖1是示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的級(jí)進(jìn)成型裝置的圖。

參照圖1，本發(fā)明的級(jí)進(jìn)成型裝置包括：固定在底部的下模具11；以相對(duì)于下模具11能夠上下往復(fù)移動(dòng)的方式設(shè)置的上模具12；在上模具12與下模具11之間沿著長度方向依次輸送材料15的材料輸送單元(未圖示)；設(shè)置在上模具12和下模具11的多個(gè)成型站31、32、33、34；以及與多個(gè)成型站31、32、33、34中的至少一個(gè)成型站相鄰設(shè)置的快速加熱站20。

下模具11固定在底部，具有在長度方向上較長地延伸的結(jié)構(gòu)。

上模具12以在下模具11的上部能夠相對(duì)于下模具11往復(fù)移動(dòng)的方式設(shè)置。

材料輸送單元(未圖示)能夠使材料15在上模具12與下模具11之間與各成型站31、32、33、34的成型工序?qū)?yīng)地被依次輸送。特別是，這種材料輸送單元(未圖示)在從上模具12和下模具11的入口側(cè)投入材料15之后按照各成型站31、32、33、34的成型工序依次輸送材料15。

多個(gè)成型站31、32、33、34分別根據(jù)產(chǎn)品的要求規(guī)格執(zhí)行如彎曲(bending)、拉拔(drawing)、沖孔(piercing)、切邊(trimming)等各種單位成型。各成型站31、32、33、34與所要求的單位成型對(duì)應(yīng)地具有各種成型工具，各成型工具設(shè)置在上模具12和下模具11的彼此對(duì)應(yīng)的位置。這種多個(gè)成型站31、32、33、34，能夠隨著上模具12相對(duì)于下模具11周期性地上下往復(fù)移動(dòng)，對(duì)被依次輸送的材料執(zhí)行各 單位成型。

另一方面，上述的下模具11、上模具12、材料輸送單元(未圖示)、多個(gè)成型站31、32、33、34的結(jié)構(gòu)與一般的級(jí)進(jìn)成型裝置(progressive die machine)的結(jié)構(gòu)相似，因此省略詳細(xì)的說明。

快速加熱站20與多個(gè)成型站31、32、33、34中的至少一個(gè)成型站相鄰設(shè)置。

通過這種快速加熱站20對(duì)被依次輸送的材料進(jìn)行快速加熱，從而能夠有效地執(zhí)行要求高成型性的成型工序，由此能夠?qū)崿F(xiàn)高成型質(zhì)量并大幅提高加工精度等，特別是通過快速加熱站20依次對(duì)被依次輸送的材料進(jìn)行快速加熱，從而能夠大幅提高對(duì)于如超高張力鋼等難成型材料(low formability material)的成型性，由此存在能夠提高難成型材料的成型極限的優(yōu)點(diǎn)。

特別是，快速加熱站20能夠與執(zhí)行如深拉拔(deep drawing)、彎曲半徑小的高精密彎曲等要求高成型性的成型工序的成型站的上游側(cè)相鄰設(shè)置。

隨著這種快速加熱站20對(duì)如超高張力鋼等難成型材料進(jìn)行快速加熱，在難成型材料中誘導(dǎo)利用熱能的晶格振動(dòng)能的激活、再結(jié)晶、相變等，從而能夠大幅提高其成型性。并且，能夠在級(jí)進(jìn)工藝的周期時(shí)間內(nèi)容易應(yīng)用難成型材料，從而存在能夠有效地實(shí)現(xiàn)其特有的高生產(chǎn)性的優(yōu)點(diǎn)。

與上模具12和下模具11的入口相鄰地設(shè)置預(yù)成型站30，總之，預(yù)成型站30設(shè)置在材料輸送方向的最上游。通過這種預(yù)成型站30，在通過多個(gè)成型站31、32、33、34實(shí)現(xiàn)材料的單位成型之前，能夠有效地實(shí)現(xiàn)如沖裁(blanking)、粗彎曲等預(yù)成型。

另一方面，在本發(fā)明中能夠?qū)⒖焖偌訜嵴?0配置在預(yù)成型站30的下游側(cè)，由此在通過預(yù)成型站30預(yù)先執(zhí)行預(yù)成型之后通過快速加熱站20，從而存在如下優(yōu)點(diǎn)：能夠防止在材料15的加熱中利用的熱能的浪費(fèi)，并且能夠進(jìn)一步提高材料的成型質(zhì)量和產(chǎn)品生產(chǎn)性。

特別是，快速加熱站20優(yōu)選與多個(gè)成型站中的至少一個(gè)成型站31、32、33、34的上游側(cè)相鄰配置。對(duì)此，在多個(gè)成型站31、32、33、34中的如深拉拔(deep drawing)、彎曲半徑(bending radius)小的精 彎曲等要求高成型性的成型站的上游側(cè)相鄰地配置快速加熱站20，從而能夠非常容易地執(zhí)行如深拉拔、彎曲等高精度的成型，在相對(duì)地不要求高成型性的成型站中不配置快速加熱站，因此存在能夠減少其制造成本和熱能的優(yōu)點(diǎn)。

如圖2至圖4所示，快速加熱站20包括：相對(duì)于被依次輸送的材料分開配置的熱源23a、23b、23c；以及使從熱源23a、23b、23c產(chǎn)生的熱向材料15側(cè)反射的反射板24。

如上所述，由于具有通過反射板24使從相對(duì)于材料15分開固定距離的熱源23a、23b、23c產(chǎn)生的熱向材料15側(cè)反射的結(jié)構(gòu)，因此能夠非常有效地執(zhí)行材料的快速加熱。

關(guān)于這種熱源23a、23b、23c，可以選擇性地采用能夠?qū)?yīng)于材料15的種類得到適當(dāng)?shù)募訜釡囟鹊亩喾N熱源，特別是可以應(yīng)用具有能夠與材料的輸送速度相配的加熱速度的適當(dāng)?shù)臒嵩础?/p>

根據(jù)圖2的實(shí)施例，快速加熱站20的熱源由近紅外線燈23a構(gòu)成，反射板24具有曲面結(jié)構(gòu)。

根據(jù)圖3的實(shí)施例，快速加熱站20的熱源為激光源23b，反射板24具有曲面結(jié)構(gòu)。并且，在激光源23b與被依次輸送的材料15之間配置有將激光源23b的熱均勻地分配到材料15側(cè)的光學(xué)器件25。這種光學(xué)器件25能夠根據(jù)其結(jié)構(gòu)從激光源23b照射各種光束。

如圖2和圖3所示，快速加熱站20通過快速加熱模具28設(shè)置在上模具12和/或下模具11。特別是，快速加熱模具28具有向材料15開放的收納空間28a，在快速加熱模具28的收納空間28a中收納快速加熱站20的熱源23a、23b和反射板24、光學(xué)器件25等，快速加熱站20具有插入到上模具12和/或下模具11的結(jié)構(gòu)。

如上所述，快速加熱站20借助于快速加熱模具28設(shè)置在上模具12和/或下模具11，因此快速加熱站20能夠與上模具12和下模具11的動(dòng)作聯(lián)動(dòng)有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)材料11的快速加熱。具體而言，快速加熱站20與上模具12相對(duì)于下模具11的相對(duì)上下往復(fù)動(dòng)作聯(lián)動(dòng)，能夠非常有效地執(zhí)行對(duì)材料11的快速加熱。

根據(jù)圖4的實(shí)施例，快速加熱站20的熱源由感應(yīng)加熱體23c構(gòu)成，反射板24具有曲面結(jié)構(gòu)。

并且，在感應(yīng)加熱體23c與被依次輸送的材料15之間配置有導(dǎo)熱加熱體26，這種導(dǎo)熱加熱體26如圖4的(a)和圖4的(b)所示，以能夠與材料15分開或者接觸的方式設(shè)置。具體而言，如圖4的(a)所示，在導(dǎo)熱加熱體26與材料15分開的狀態(tài)下，感應(yīng)加熱體23c的熱通過反射板24等充分傳遞到導(dǎo)熱加熱體26之后，如圖4的(b)所示，導(dǎo)熱加熱體26直接與材料15接觸而能夠?qū)⑵錈嶂苯觽鬟f到材料15。另外，導(dǎo)熱加熱體26與材料15直接接觸，從而其接觸面形狀能夠根據(jù)成型結(jié)構(gòu)而形成為各種形狀，存在能夠根據(jù)這種導(dǎo)熱加熱體26的接觸面形狀自由地獲得材料15的加熱方式的優(yōu)點(diǎn)。不過，由于感應(yīng)加熱導(dǎo)致的溫度偏差有可能會(huì)很大，因此導(dǎo)熱加熱體26優(yōu)選具有高熱導(dǎo)率。

如圖4所示，快速加熱站20通過快速加熱模具28設(shè)置在上模具12上，在與快速加熱站20對(duì)應(yīng)的下模具11的一側(cè)設(shè)置有引導(dǎo)并支承被依次輸送的材料15的支承模具29。特別是，快速加熱模具28具有向材料15開放的收納空間28a，在快速加熱模具28的收納空間28a中收納快速加熱站20的感應(yīng)加熱體23c、反射板24以及導(dǎo)熱加熱體26，由此快速加熱站20具有插入到上模具12的結(jié)構(gòu)。

如上所述，快速加熱站20借助于快速加熱模具28設(shè)置在上模具12上，從而快速加熱站20能夠與上模具12相對(duì)于下模具11的上下往復(fù)動(dòng)作聯(lián)動(dòng)，非常有效地執(zhí)行針對(duì)材料11的快速加熱。

另一方面，材料15的加熱面積能夠根據(jù)反射板24的結(jié)構(gòu)被調(diào)整為各種各樣的面積。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，如圖5的(a)所示，反射板能夠由拋物線形曲面結(jié)構(gòu)的反射板24a構(gòu)成，由此如圖5的(b)所示，在材料15的表面能夠得到較大的加熱面積17。將這種拋物線形曲面結(jié)構(gòu)的反射板24a應(yīng)用到如拉拔等需要較大加熱面積的成型工序中，從而具有能夠使熱損失最小化且容易進(jìn)行大面積加熱的優(yōu)點(diǎn)。

如圖6的(a)所示，另一實(shí)施例的反射板能夠由開放的橢圓形曲面結(jié)構(gòu)的反射板24b構(gòu)成，由此如圖6的(b)所示，在材料15的表面能夠得到相對(duì)較小的加熱面積18。將這種開放的橢圓形曲面結(jié)構(gòu)的反射板24b應(yīng)用到如彎曲等要求較小的線性加熱面積的成型工序，從 而具有能夠有效地得到較小的加熱面積和高加熱速度的優(yōu)點(diǎn)。

并且，如圖2和圖3所示，快速加熱站20包括設(shè)置在上模具12側(cè)的第一加熱部21和設(shè)置在下模具11側(cè)的第二加熱部22，第一和第二加熱部21、22各自分別具有熱源23a、23b、23c和反射板24等。

如上所述，上模具12和下模具11分別具有第一和第二加熱部21、22，從而使材料15的上表面和下表面非常均勻且穩(wěn)定，由此能夠更有效地進(jìn)行材料的快速加熱。

另外，在快速加熱站20的下游(在材料的輸送方向上)側(cè)，在上模具12和/或下模具11內(nèi)能夠設(shè)置有另外的冷卻水線(未圖示)，由此通過冷卻控制能夠有效地誘導(dǎo)材料加熱后的組織相變等。

圖7是示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的級(jí)進(jìn)成型方法的工序圖。

本發(fā)明的級(jí)進(jìn)成型方法包括：在上模具12與下模具11之間使材料15沿著長度方向連續(xù)地輸送的材料輸送步驟(S1)；由預(yù)成型站30對(duì)在材料輸送步驟中輸送的材料15連續(xù)地進(jìn)行預(yù)成型(previous forming)的預(yù)加工步驟(S2)；由快速加熱站20對(duì)經(jīng)過預(yù)加工步驟被預(yù)成型的材料連續(xù)地進(jìn)行快速加熱的快速加熱步驟(S3)；使經(jīng)過快速加熱步驟被快速加熱的材料15依次通過多個(gè)成型站31、32、33、34，從而連續(xù)地執(zhí)行多個(gè)單位成型(individual forming)的成型步驟(S4)。

快速加熱步驟(S3)優(yōu)選為從預(yù)加工步驟(S2)結(jié)束的時(shí)刻到執(zhí)行成型步驟(S4)之前對(duì)材料15進(jìn)行快速加熱。這是因?yàn)?，材?5的加熱必須有效地與材料15的輸送速度和由成型站31、32、33、34進(jìn)行的成型速度等聯(lián)動(dòng)，因此要求非常快的速度。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，材料15的加熱速度優(yōu)選為30℃/s以上的加熱速度。此處，30℃/s是指考慮到通過級(jí)進(jìn)成型方法成型的產(chǎn)品的制造成本時(shí)能夠量產(chǎn)的最低速度。

以上，雖然對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明并不限定于該說明書中公開的實(shí)施例和附圖，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在不脫離本發(fā)明的技術(shù)思想的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變形。