專利名稱：模具及分區(qū)段調(diào)整模具冷卻效率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系有關(guān)一種模具及調(diào)整模具冷卻效率的方法，尤其系有關(guān)一種熱沖壓模具及分區(qū)段調(diào)整熱沖壓模具冷卻效率的方法。
背景技術(shù)：
習(xí)知快速模具冷卻水道的成型是于模穴成型后以鉆孔機具鉆設(shè)一冷卻水道，而使冷卻水可于此冷卻水道中流動。而鉆孔機具只能鉆設(shè)直線管道，因此冷卻水道僅有縱橫直線方向，然而模穴的外型輪廓往往具有曲線或弧度，如此便會產(chǎn)生冷卻水道與模穴輪廓距離遠近不一的現(xiàn)象，導(dǎo)致冷卻效果不一及溫控效果不佳的問題。熱沖壓技術(shù)具有易成形、零件成形后機械性能佳、回彈少等優(yōu)點。在此項制程中材料被加熱至900°C以上，成形后急速冷卻使制品強度大幅提升。針對熱沖壓模具來說，其冷卻(淬火)效率對其成品的機械性質(zhì)有很大的影響，尤其熱沖壓模具目前在汽車產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用大幅增加，基于安全與減輕重量的考慮，成品的機械性質(zhì)(例如硬度、吸震力)日益被重視。習(xí)用的冷卻通路布設(shè)僅考慮到模座的散熱排除，并未詳細針對沖壓過程中或沖壓后的均熱傳導(dǎo)作精密的計算及冷卻水道結(jié)構(gòu)設(shè)計改良，導(dǎo)致成品的機械性質(zhì)不均或甚至變形、斷裂。先前技術(shù)中提供一種利用水量變化、金屬模具尺寸的改變等來改變冷卻速率的方法，藉由控制模具的冷卻速度，可解決由于鋼板的冷卻速度過快，導(dǎo)致鋼板破損的問題。然而，每次制作模具時都須針對冷卻速度來計算金屬模具尺寸太過耗時費工，且上述方法無法用于形成具有兩種以上機械性質(zhì)的產(chǎn)品。有鑒于鉆孔的加工方法只能鉆出直孔的限制，導(dǎo)致冷卻管道與凹凸模表面的間距離不等，必然造成冷卻的不均勻，先前技術(shù)提供一種熱沖壓成形模具，其中使用縱向高度相等的冷卻管道來解決模具難以均勻冷卻及表面形狀復(fù)雜模具冷卻管道難以開設(shè)的問題。上述先前技術(shù)提到可利用寬度不等的冷卻管道和多條冷卻管道的設(shè)置來保證模具的機械強度，但是上述方式使得冷卻管道的配置變得更復(fù)雜，且上述方法亦無法用于形成具有兩種以上機械性質(zhì)的產(chǎn)品。此外，受限于模具形狀設(shè)計，有時提高冷卻管道的密度是不可行的。

發(fā)明內(nèi)容
本案的冷卻通路結(jié)構(gòu)設(shè)計可在不改變通路密度或水量大小的情況下藉由控制同一模具中不同部分的散熱表面積而精準(zhǔn)分區(qū)段地控制不同部分的冷卻速率，以依據(jù)產(chǎn)品需求穩(wěn)定地在產(chǎn)品的不同部位創(chuàng)造不同的機械性質(zhì)，例如不同的強度等。本案的目的之一為提供一種分區(qū)段控制模具冷卻速率的方法，包括:于一模具中設(shè)置至少一冷卻通路，該至少一冷卻通路包含一第一分段及一第二分段，其中該第一分段包含一第一散熱內(nèi)表面積，而該第二分段包含一第二散熱內(nèi)表面積；以及利用一散熱組件來非一致性地調(diào)整該第一散熱內(nèi)表面積及該第二散熱內(nèi)表面積。
本案的另一目的為提供一種分區(qū)段控制模具冷卻速率的方法，包括:于一模具中設(shè)置一冷卻通路；以及在該冷卻通路中設(shè)置至少一散熱組件，使該冷卻通路具有非均一的散熱內(nèi)表面積。本案的另一目的為提供一種模具，包括:一冷卻通路裝置；以及一散熱組件，設(shè)置在該冷卻通路裝置中，使該冷卻通路裝置具有非均一的散熱內(nèi)表面積。


圖1:本案第一實施例的下模的截面圖；圖2:本案第二實施例的冷卻通路的截面示意圖；圖3A-3E:本案第一實施例的示例制造方法；以及圖4:本案第三實施例的下模的截面圖。主要組件符號說明10、40 下模11、31、41 冷卻通路12散熱組件20 銅 箔21固定構(gòu)件22 管壁30下模座32下模殼33、42 鰭片
具體實施例方式本案得藉由下列詳細說明，俾得更深入的了解:本發(fā)明將藉由下述的較佳實施例及其配合的圖示，做進一步的詳細說明。如何提供并利用一種用于模具(特別是熱沖壓模具)冷卻通路的改良設(shè)計，俾使產(chǎn)品在成型冷卻過程中，依據(jù)需求分區(qū)段散布傳導(dǎo)熱源，進而達到提高產(chǎn)品生產(chǎn)時的高精度需求及控制同一產(chǎn)品所具有的不同機械性質(zhì)，即為本案發(fā)明人所欲解決的問題之一。本發(fā)明是透過增加模具的冷卻通路中特定區(qū)域的散熱表面積來解決上述問題。以下提供兩種增加前述散熱表面積的實施例，然而本案的概念不限于以下實施例。請參照圖1，其為本案第一實施例的下模的截面圖。第一實施例的模具的下模10包含復(fù)數(shù)冷卻通路11，該冷卻通路11中包含散熱組件12，以增加冷卻通路11內(nèi)部與冷卻介質(zhì)接觸的散熱表面積。上述冷卻介質(zhì)包含水、蒸氣、液態(tài)氮、油、空氣及/或其它用以冷卻模具并且冷卻可能會留在該模具中的對象或是產(chǎn)品的材料。在本實施例中，是使用鎖固的鰭片作為散熱組件12，然而，任何可增加冷卻通路11中散熱表面積的結(jié)構(gòu)都可作為散熱組件12。散熱組件12是可替換式組件，其可視情況裝設(shè)在冷卻通路11的任何位置，或視情況拆卸。此外，依據(jù)實際需求，冷卻通路亦可設(shè)置于圖中下模10的相對應(yīng)上模中(圖中未示)，而散熱組件12亦可選擇性地設(shè)置在上模的冷卻通路中。請參照圖2，其為本案第二實施例的冷卻通路的截面示意圖。在此實施例中，是利用可撓性的銅箔20折成適合通路的形狀，并固定于通路的內(nèi)面管壁22上，以作為設(shè)置于通路中增加散熱表面積的散熱組件。銅箔20的固定可利用例如螺絲等固定構(gòu)件21、適當(dāng)黏著劑或焊接等方式進行。此外，任何熱傳導(dǎo)率高的材料，例如金、銀、鋁、鋁合金等，皆可以例如薄片狀、塊狀或不規(guī)則狀等各種形狀取代上述銅箔而設(shè)置于冷卻通路中，以增加散熱表面積。上述第一及第二實施例可以本領(lǐng)域熟知制造模具的多種方式制成，以下所提供的制造方法僅為用于制造第一實施例的示例方法，該方法包含如下步驟:提供一下模座30，其具有與本案第一實施例相同的外形(如圖3A所示)；以機械加工或其它適當(dāng)方式在該下模座30的工作表面上布設(shè)一或多條冷卻通路31 (如圖3B所示)；提供下模殼32 (如圖3C所示)，該下模殼32較佳是具有一致厚度，如此當(dāng)下模殼32覆蓋于下模座30上時，冷卻通路31可與工作表面相距一固定距離(即該下模殼32的厚度)，以使散熱效果更均勻；提供鰭片33(如圖3D所示)及/或其它調(diào)整散熱表面積所需的調(diào)整組件；將鰭片33例如以螺絲或其它固定方式固定在下模殼32下表面的通路相對位置上或是固定在下模座30中預(yù)留的冷卻通路的內(nèi)表面上；以及將下模殼32覆蓋于下模座30上，以形成其冷卻通路具有可調(diào)整的散熱表面積的一下模(如圖3E所示)。在該下模30的特定區(qū)域處，隨時可藉由增加或減少冷卻通路31中的鰭片33來調(diào)整該特定區(qū)域處的散熱表面積，藉此可影響以該模具沖壓的產(chǎn)品于相對該特定區(qū)域處的特性。由上述制造過程可知，本案中的調(diào)整組件(例如鰭片)是可替換的構(gòu)件。在本文中，散熱組件或調(diào)整組件都是指可用來調(diào)整散熱表面積的組件。依據(jù)產(chǎn)品需求可在冷卻通路的不同區(qū)段、位置或特定點設(shè)置不同數(shù)量或不同散熱表面積的調(diào)整組件。針對具有兩種以上機械性質(zhì)的產(chǎn)品，本案可藉由控制散熱表面積來控制產(chǎn)品不同區(qū)段的制成速率，以達到產(chǎn)品在不同區(qū)段所應(yīng)具有的不同機械性質(zhì)。例如，汽車防撞部件上可能有一區(qū)段須要吸收撞擊能量，另一區(qū)段須撐住汽車本體結(jié)構(gòu)以保護駕駛安全，針對上述兩區(qū)段，其材質(zhì)須有不同機械性質(zhì)以達到其不同的目的。請參考圖4，其為本案第三實施例的下模的截面圖。如圖所示，于下模40的底部及右半邊，其冷卻通路41中布設(shè)有鰭片42以增加散熱面積。因此，相較于左半部，在制程過程中成品的下凹底部及右半部的冷卻速率較高，由此成品的左右兩邊將具有不同的機械性質(zhì)。也就是說，鰭片42是非均勻地設(shè)置在冷卻通路41中，以使冷卻通路41的至少兩個區(qū)段有不同的冷卻速率。透過上述模具設(shè)計概念，即可針對產(chǎn)品各部份所需的機械性質(zhì)來藉由布設(shè)鰭片42或其它可增加散熱面積的結(jié)構(gòu)而調(diào)整或控制散熱表面積，以在不改變原來通路布設(shè)方式的情況下制成具有多種機械性質(zhì)的產(chǎn)品。須強調(diào)的是，上述調(diào)整或控制散熱表面積包含在特定區(qū)域增加或減少散熱組件的數(shù)量、密度或散熱表面積等。透過分區(qū)段控制散熱表面積的方案，本案可具有無須修改原模具結(jié)構(gòu)和冷卻通路配置、提高質(zhì)量(包含成品的完整外觀、精確尺寸、機械性質(zhì)及形狀等)、降低不良率等優(yōu)點。本案的冷卻通路可為復(fù)數(shù)個并聯(lián)或不相連的通路或單個冷卻回路，其統(tǒng)稱為冷卻通路裝置。當(dāng)該冷卻回路是并聯(lián)或單個時，該冷卻通路裝置是為一體成型。較佳是，于模具內(nèi)部的冷卻通路流通冷卻介質(zhì)時，可由負壓裝置加快所述冷卻介質(zhì)的流速，以加快冷卻速度。當(dāng)模具中具有多條冷卻通路時，可加快特定一或多條通路中冷卻介質(zhì)的流速，以加快該一或多條通路流經(jīng)區(qū)域的冷卻速率。所述負壓裝置可選用負壓泵或真空泵。較佳是，可透過增加或減少冷卻通路于模具中特定區(qū)域的密度，以增加或減小該特定區(qū)域的冷卻速率。較佳是，可使冷卻通路在模具中特定區(qū)域的直徑加大或縮小，以增加或減小該特定區(qū)域的冷卻速率。本案于第一至第三實施例中所述增加或調(diào)整散熱表面積的概念可結(jié)合上述調(diào)整特定區(qū)域冷卻速率的方式合并使用。以熱沖壓制程來說，其冷卻效率對其成品的強硬度有很大的影響。本案所提供利用散熱組件調(diào)整散熱表面積的概念可在不改變通路密度或水量大小的情況下，藉由控制制程中模具各部份的冷卻效率來提升產(chǎn)品特定部位的強度，且亦可連帶加快制程的速度及提升良率，藉此提升整體產(chǎn)值。本案的技術(shù)可穩(wěn)定地制作高強度的產(chǎn)品，甚至是依據(jù)需求量身訂作分區(qū)段強度不一的高價值產(chǎn)品。另外，本案的技術(shù)亦可提高產(chǎn)能并降低不良率。綜合以上，本案的技術(shù)可大幅提聞應(yīng)用廣品的廣值。實施例:1.一種分區(qū)段控制模具冷卻速率的方法，包括:于一模具中設(shè)置至少一冷卻通路，該至少一冷卻通路包含一第一分段及一第二分段，其中該第一分段包含一第一散熱內(nèi)表面積，而該第二分段包含一第二散熱內(nèi)表面積；以及利用一散熱組件來非一致性地調(diào)整該第一散熱內(nèi)表面積及該第二散熱內(nèi)表面積。2.如實施例第I項所述的方法，其中該模具是一熱沖壓模具。3.如上述實施例任一項所述的方法，其中該散熱組件是一鰭片及一銅箔結(jié)構(gòu)的至少其中之一。4.如上述實施例任一項所述的方法，其中該散熱組件是一可替換性組件。5.如上述實施例任一項所述的方法,其中該第一散熱內(nèi)表面積等于該第二散熱內(nèi)表面積。6.如上述實施例任一項所述的方法，其中經(jīng)調(diào)整的該第一散熱內(nèi)表面積相異于經(jīng)調(diào)整的該第二散熱內(nèi)表面積。7.如上述實施例任一項所述的方法，其中經(jīng)調(diào)整的該第一散熱內(nèi)表面積大于經(jīng)調(diào)整的該第二散熱內(nèi)表面積。8.如上述實施例任一項所述的方法，其中經(jīng)調(diào)整的該第一散熱內(nèi)表面積小于經(jīng)調(diào)整的該第二散熱內(nèi)表面積。9.如上述實施例任一項所述的方法，其中所述調(diào)整包含增加該第一散熱內(nèi)表面積及該第二散熱內(nèi)表面積的至少其中之一。10.如上述實施例任一項所述的方法，其中所述調(diào)整包含減少該第一散熱內(nèi)表面積及該第二散熱內(nèi)表面積的至少其中之一。11.一種分區(qū)段控制模具冷卻速率的方法，包括:于一模具中設(shè)置一冷卻通路裝置；以及在該冷卻通路裝置中設(shè)置至少一散熱組件，使該冷卻通路裝置具有非均一的散熱內(nèi)表面積。12.如上述實施例第11項所述的方法，其中該冷卻通路裝置包含一第一區(qū)段及一第二區(qū)段，其中該第一區(qū)段包含一第一散熱內(nèi)表面積，而該第二區(qū)段包含與該第一散熱內(nèi)表面積相等的一第二散熱內(nèi)表面積。
13.如上述實施例任一項所述的方法，其中設(shè)置該至少一散熱組件包含在該第一區(qū)段及該第二區(qū)段中非均勻地設(shè)置該至少一散熱組件，以使該第一散熱內(nèi)表面積與該第二散熱內(nèi)表面積相異。14.一種模具，包括:一冷卻通路裝置；以及一散熱組件，設(shè)置在該冷卻通路裝置中，使該冷卻通路裝置具有非均一的散熱內(nèi)表面積。15.如上述實施例第14項所述的模具，其中該冷卻通路裝置包含一第一區(qū)段及一第二區(qū)段，其中該第一區(qū)段包含一第一散熱內(nèi)表面積，而該第二區(qū)段包含與該第一散熱內(nèi)表面積相等的一第二散熱內(nèi)表面積。16.如上述實施例任一項所述的模具，其中該散熱組件是非均勻地設(shè)置在該第一區(qū)段及該第二區(qū)段中，以使該第一散熱內(nèi)表面積與該第二散熱內(nèi)表面積相異。17.如上述實施例任一項所述的模具，其中該冷卻通路裝置是一體成型。18.如上述實施例任一項所述的模具，其中該冷卻通路裝置包含復(fù)數(shù)冷卻通路。19.如上述實施例任一項所述的模具，其中該復(fù)數(shù)冷卻通路不相連。20.如上述實施例任一項所述的模具，另包括:—下模座，供布設(shè)一冷卻通路于其上表面；以及一下模殼，設(shè)置于該下模座的上表面，該下模殼的下表面覆蓋該冷卻通路以形成該冷卻通路裝置。21.如上述實施例任一項所述的模具,其中該散熱組件系固定于該下模殼的下表面的冷卻通路相對位置上，或固定于該下模座的該冷卻通路的內(nèi)表面上。22.一種模具，包括:一冷卻通路裝置，具有復(fù)數(shù)區(qū)段；以及一調(diào)整組件裝置，設(shè)置于該冷卻通路裝置中，俾使該復(fù)數(shù)區(qū)段中的至少二區(qū)段透過該調(diào)整組件裝置在該冷卻通路裝置中不同區(qū)域所設(shè)置的不同相配合散熱內(nèi)表面積而達成該冷卻通路裝置在該不同區(qū)域的不同散熱效果。惟以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，非據(jù)此即拘限本發(fā)明的專利范圍，故舉凡運用本發(fā)明說明書及圖示內(nèi)容所為的等效結(jié)構(gòu)變化者，均同理包含于本發(fā)明的范圍內(nèi)，合予陳明。
權(quán)利要求
1.一種分區(qū)段控制模具冷卻速率的方法，包括: 于一模具中設(shè)置至少一冷卻通路，該至少一冷卻通路包含一第一分段及一第二分段，其中該第一分段包含一第一散熱內(nèi)表面積，而該第二分段包含一第二散熱內(nèi)表面積；以及利用一散熱組件來非一致性地調(diào)整該第一散熱內(nèi)表面積及該第二散熱內(nèi)表面積。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該模具是一熱沖壓模具。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該散熱組件是一鰭片及一銅箔結(jié)構(gòu)的至少其中之o
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中經(jīng)調(diào)整的該第一散熱內(nèi)表面積相異于經(jīng)調(diào)整的該第二散熱內(nèi)表面積。
5.如權(quán)利要求1所述 的方法，其中所述調(diào)整包含增加該第一散熱內(nèi)表面積及該第二散熱內(nèi)表面積的至少其中之一。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述調(diào)整包含減少該第一散熱內(nèi)表面積及該第二散熱內(nèi)表面積的至少其中之一。
7.—種分區(qū)段控制模具冷卻速率的方法，包括: 于一模具中設(shè)置一冷卻通路；以及 在該冷卻通路中設(shè)置至少一散熱組件，使該冷卻通路具有非均一的散熱內(nèi)表面積。
8.—種模具,包括: 一冷卻通路裝置；以及 一散熱組件，設(shè)置在該冷卻通路裝置中，使該冷卻通路裝置具有非均一的散熱內(nèi)表面積。
9.如權(quán)利要求8所述的模具，另包括: 一下模座，供布設(shè)一冷卻通路于其上表面；以及 一下模殼，設(shè)置于該下模座的上表面，該下模殼的下表面覆蓋該冷卻通路以形成該冷卻通路裝置。
10.如權(quán)利要求9所述的模具，其中該散熱組件系固定于該下模殼的下表面的冷卻通路相對位置上，或固定于該下模座的該冷卻通路的內(nèi)表面上。
全文摘要
本發(fā)明提出一種模具及分區(qū)段控制模具冷卻速率的方法，上述方法包括于一模具中設(shè)置至少一冷卻通路，該至少一冷卻通路包含一第一分段及一第二分段，其中該第一分段包含一第一散熱內(nèi)表面積，而該第二分段包含一第二散熱內(nèi)表面積；以及利用一散熱組件來非一致性地調(diào)整該第一散熱內(nèi)表面積及該第二散熱內(nèi)表面積。
文檔編號B21D37/10GK103121062SQ20111046236
公開日2013年5月29日 申請日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月17日
發(fā)明者劉威良, 江子欣, 李明富, 王文彥, 莊志宇, 陳逸群 申請人:財團法人金屬工業(yè)研究發(fā)展中心