模具及分區段調整模具冷卻效率的方法技術

本發明專利技術提出一種模具及分區段控制模具冷卻速率的方法，上述方法包括：于一模具中設置至少一冷卻通路，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表面積，而該第二分段包含一第二散熱內表面積；以及利用一散熱組件來非一致性地調整該第一散熱內表面積及該第二散熱內表面積。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術系有關一種模具及調整模具冷卻效率的方法，尤其系有關一種熱沖壓模具及分區段調整熱沖壓模具冷卻效率的方法。
技術介紹
習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，如此便會產生冷卻水道與模穴輪廓距離遠近不一的現象，導致冷卻效果不一及溫控效果不佳的問題。熱沖壓技術具有易成形、零件成形后機械性能佳、回彈少等優點。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有很大的影響，尤其熱沖壓模具目前在汽車產業的應用大幅增加，基于安全與減輕重量的考慮，成品的機械性質(例如硬度、吸震力)日益被重視。習用的冷卻通路布設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作精密的計算及冷卻水道結構設計改良，導致成品的機械性質不均或甚至變形、斷裂。先前技術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的產品。有鑒于鉆孔的加工方法只能鉆出直孔的限制，導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雜模具冷卻管道難以開設的問題。上述先前技術提到可利用寬度不等的冷卻管道和多條冷卻管道的設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雜，且上述方法亦無法用于形成具有兩種以上機械性質的產品。此外，受限于模具形狀設計，有時提高冷卻管道的密度是不可行的。
技術實現思路
本案的冷卻通路結構設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分區段地控制不同部分的冷卻速率，以依據產品需求穩定地在產品的不同部位創造不同的機械性質，例如不同的強度等。本案的目的之一為提供一種分區段控制模具冷卻速率的方法，包括:于一模具中設置至少一冷卻通路，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表面積，而該第二分段包含一第二散熱內表面積；以及利用一散熱組件來非一致性地調整該第一散熱內表面積及該第二散熱內表面積。本案的另一目的為提供一種分區段控制模具冷卻速率的方法，包括:于一模具中設置一冷卻通路；以及在該冷卻通路中設置至少一散熱組件，使該冷卻通路具有非均一的散熱內表面積。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表面積。附圖說明圖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:本專利技術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)冷卻通路的改良設計，俾使產品在成型冷卻過程中，依據需求分區段散布傳導熱源，進而達到提高產品生產時的高精度需求及控制同一產品所具有的不同機械性質，即為本案專利技術人所欲解決的問題之一。本專利技術是透過增加模具的冷卻通路中特定區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包含復數冷卻通路11，該冷卻通路11中包含散熱組件12，以增加冷卻通路11內部與冷卻介質接觸的散熱表面積。上述冷卻介質包含水、蒸氣、液態氮、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中散熱表面積的結構都可作為散熱組件12。散熱組件12是可替換式組件，其可視情況裝設在冷卻通路11的任何位置，或視情況拆卸。此外，依據實際需求，冷卻通路亦可設置于圖中下模10的相對應上模中(圖中未示)，而散熱組件12亦可選擇性地設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，并固定于通路的內面管壁22上，以作為設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件21、適當黏著劑或焊接等方式進行。此外，任何熱傳導率高的材料，例如金、銀、鋁、鋁合金等，皆可以例如薄片狀、塊狀或不規則狀等各種形狀取代上述銅箔而設置于冷卻通路中，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方式在該下模座30的工作表面上布設一或多條冷卻通路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/或其它調整散熱表面積所需的調整組件；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中預留的冷卻通路的內表面上；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的特定區域處，隨時可藉由增加或減少冷卻通路31中的鰭片33來調整該特定區域處的散熱表面積，藉此可影響以該模具沖壓的產品于相對該特定區域處的特性。由上述制造過程可知，本案中的調整組件(例如鰭片)是可替換的構件。在本文中，散熱組件或調整組件都是指可用來調整散熱表面積的組件。依據產品需求可在冷卻通路的不同區段、位置或特定點設置不同數量或不同散熱表面積的調整組件。針對具有兩種以上機械性質的產品，本案可藉由控制散熱表面積來控制產品不同區段的制成速率，以達到產品在不同區段所應具有的不同機械性質。例如，汽車防撞部件上可能有一區段須要吸收撞擊能量，另一區段須撐住汽車本體結構以保護駕駛安全，針對上述兩區段，其材質須有不同機械性質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。也就是說，鰭片42是非均勻地設置在冷卻通路41中，以使冷卻通路41的至少兩個區段有不同的冷卻速率。透過上述模具設計概念，即本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種分區段控制模具冷卻速率的方法，包括：于一模具中設置至少一冷卻通路，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表面積，而該第二分段包含一第二散熱內表面積；以及利用一散熱組件來非一致性地調整該第一散熱內表面積及該第二散熱內表面積。

【技術特征摘要】
...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉威良，江子欣，李明富，王文彥，莊志宇，陳逸群，
申請(專利權)人：財團法人金屬工業研究發展中心，
類型：發明
國別省市：