压制系统和方法与流程

1.本技术要求于2019年10月14日提交的欧洲专利申请19 382 899.3的优先权权益。本公开涉及用于制造热成型结构部件的压制系统及其方法。


背景技术：

2.在车辆制造领域，为了满足轻质结构的标准，轻质材料或部件的开发和实施变得越来越重要。减轻重量的需求尤其受到减少二氧化碳排放的目标的推动。对乘员安全的日益关注也导致采用材料在碰撞期间提高车辆的完整性，同时也提高能量吸收。
3.一种称为热成型模具淬火(hfdq)(也称为热冲压或压制硬化)的工艺使用硼钢板制造具有超高强度钢(uhss)特性的冲压部件，其抗拉强度为1500mpa或甚至高达2000mpa或更高。与其它材料相比，强度的增加允许使用更薄的材料，与传统的冷冲压低碳钢部件相比，其重量减轻。
4.钢板可以涂覆或无涂覆。然而，为了在热冲压过程之前、期间或之后改善腐蚀保护，可以施加涂层。例如al-si涂层或zn涂层的使用是已知的。
5.取决于基础钢材的成分，可能需要对坯件进行淬火(即快速冷却)以达到高抗拉强度。淬火可能意味着高于所用材料的临界冷却速率(例如大约)的冷却速率。其它钢材可能具有相对较低的临界冷却速率。通过以较低的冷却速率进行空气冷却，可以在室温下硬化的钢材的示例是已知的。
6.可以以这样的方式执行热冲压过程，使得待热成型的坯件被加热到预定温度，例如通过例如炉系统达到或高于奥氏体化温度以便降低强度，即促进热冲压过程。待热成型的坯件可以通过与坯件相比具有较低温度(例如室温)的压力系统和温度控制来成型，因此可以执行使用温度差的成型工艺和热处理。
7.用于制造热成型元件的多步压制系统的使用是已知的。多步压制系统可以包括多个模具，该模具被配置为同时对坯件执行不同的操作。采用此类布置，多个坯件在每个冲程中使用形成多步压制系统的模具同时经历不同的制造步骤。使用此类多步压机系统的一个方面是产量可以很高。
8.多步压制系统可以包括将加热的坯件转移到被配置为压制坯件的压制模具的传送器或转移装置。可以包括在多步压制系统中的其它模具可以例如是穿孔模具、校准模具、切削模具、修整模具、第二压制模具等中的任何一种。另外，加热和软化待热成型的坯件的炉系统可以设置在多步压制系统或设备的上游。
9.通常，在此类系统中，使用外部预冷模具来预先冷却待热成型的坯件。例如，镀锌钢坯通常可能需要在热成型工艺之前冷却，以减少或最小化诸如微裂纹的问题。一旦坯件冷却，它就会从外部预冷模具转移到多步压制设备或系统。
10.ep3067128公开了用于制造热成型结构部件的压制系统。该系统包括固定下体、活动上体，以及被配置为提供活动上体相对于固定下体的向上和向下的压制进程的机构。该系统进一步包括冷却模具，该冷却模具被配置为冷却先前加热的坯件，该坯件包括：上配合
压模和下配合压模，下压模采用一个或多个下偏置元件连接到下体，和/或上压模采用一个或多个上偏置元件连接到上体。该系统进一步包括被配置为拉拔坯件的压制模具，其中压制模具布置在冷却模具的下游。
11.ep3067128中公开的系统能够加快制造过程。为了确保冷却模具能够足够快速地冷却坯件。由于在压制模具关闭之前迫使上冷却模具和下冷却模具与坯件接触的偏置元件，冷却模具在压制模具关闭之前“关闭”。因此冷却模具的压模可以接触足够的时间以便适当地冷却坯件。并且通过将模具集成在同一压力机中，可以减少从冷却模具到拉拔模具的转移时间，从而可以优化工艺并提高生产率，同时保持令人满意的成型性，而不会在坯件处引起裂纹等。
12.然而，具有接触板的冷却模具需要大量维护。此外，在生产期间提供均匀且恒定的冷却是复杂的。特别是在中断后启动生产时，例如当开始使用新批次的产品时，或者在工作日开始时，需要较长时间(以及相应的产品损失)才能始终如一地达到理想的冷却效果。
13.本公开寻求提供多步过程和系统的改进。


技术实现要素：

14.在第一方面，提供了一种用于制造热成型结构部件的压制设备。压制设备包括固定下体、活动上体，以及被配置为提供活动上体相对于固定下体向上和向下的压制进程的机构。该设备进一步包括被配置为冷却先前加热的坯件的冷却模具和被配置为拉拔坯件并且布置在冷却模具下游的压制模具，以及用于将坯件从冷却模具转移到压制模具的坯件转移机构。
15.在此，冷却模具具有连接到活动上体的上气体冷却模具和/或连接到固定下体的下气体冷却模具。并且压制模具包括连接到上体的上压模和连接到下体的下压模。
16.根据该方面，提供一种组合冷却模具和压制模具的多步压制设备。这可以加快生产过程并实现高产量。通过将模具集成在同一压力机中，可以减少从冷却模具到拉拔模具的转移时间，从而可以优化工艺并提高生产率，同时保持令人满意的成型性而不会在坯件处引起裂纹等。
17.使用气体冷却的一个方面是它需要相对较少的维护。气体冷却也相对容易提供恒定的均匀冷却过程。即，气体冷却通常没有使用接触板的缺点。
18.在多步设备中提供气体冷却模具也提供了多功能性。例如，对于相对较薄的坯件，可以仅使用较低的气体冷却模具。对于具有增加厚度的坯件的相同工艺，可以添加上气体冷却模具。然后周期时间仍可保持较短。取决于需要，本文公开的冷却模具允许冷却参数的灵活性，包括冷却时间、冷却气体的温度、冷却流量等。
19.在一些示例中，提供了单个冷却模具。例如，可以仅提供连接到固定下体的下冷却模具。在该情况下，压制设备可以具有提高的可靠性并且相对具有成本效益。在其它示例中，可以仅提供连接到活动上体的上冷却模具。在该情况下，上冷却模具可以使用迫使上冷却模具朝向固定下体的偏置元件连接到活动上体。
20.由于偏置元件，上气体冷却模具可以在采用压制模具进行拉拔/压制之前相对于待冷却的坯件达到适当的位置。因此，在同一压制设备中，在一个冲程内，冷却周期可能比拉拔周期长。
21.在又一些示例中，上气体冷却模具连接到活动上体，并且下气体冷却模具连接到固定下体。在这些情况下，一个或多个上偏置元件可以将活动上体连接到上气体冷却模具。上偏置元件将上气体冷却模具偏置远离活动上体。下气体冷却模具可以采用一个或多个下偏置元件连接到固定下体，该下偏置元件将下气体冷却模具偏置远离固定下体。
22.在一些示例中，在压制周期的底部，上气体冷却模具处于相对于坯件的预定的第一距离处，并且下气体冷却模具处于相对于坯件的预定的第二距离处。当空气从相对于坯件的预定距离范围吹向坯件时，可以实现有效且最可预测的气体冷却。在压制周期的底部，需要在冷却模具和坯件之间保持一定距离。
23.预定的第一距离可以等于预定的第二距离，使得可以为坯件的上表面和下表面提供基本上相等的冷却。
24.在一些示例中，冷却模具可以包括保持上气体冷却模具和坯件(或支撑坯件的下气体冷却模具)之间的最小距离的止动件。
25.在一些示例中，止动件可以设置在上气体冷却模具上并且止动件被布置成与下气体冷却模具(或下固定体)接触以产生与偏置元件相反的力。与偏置元件相反的此类力确保随着压力冲程继续而保持该距离。随着活动上体继续朝向下固定体移动，偏置元件可以被压缩并且可以保持气体冷却模具和坯件之间的距离。
26.在一些示例中，止动件可以是杆或棒。
27.在一些示例中，该设备可以被配置为在达到上气体冷却模具和下气体冷却模具之间的最小距离时开始冷却周期。如果来自两侧的气流基本相等并且来自相同的距离，则可以实现两侧的均匀冷却。例如对于相对较厚的坯件，可以通过上冷却模具和下冷却模具来提高冷却效果。这些示例中的冷却周期可能是间歇性的。此类间歇冷却周期也可以用在仅提供下气体冷却模具或仅提供上气体冷却模具的示例中。一旦定位了坯件，就可以开始冷却周期。
28.在其它示例中，冷却可以是基本上连续的，即冷却气体的流动可能是恒定的，并且因此一旦将坯件转移到冷却模具，冷却就可以开始。这可能在使用单个气体冷却模具和使用两个气体冷却模具时实施。
29.在一些示例中，偏置元件可以包括一个或多个弹簧。在进一步的示例中，偏置元件可以包括液压或气动致动器。
30.在一些示例中，上气体冷却模具和/或下气体冷却模具包括连接到加压气体储存器的多个狭槽，并且该系统进一步包括用于控制从储存器穿过狭槽的气体通道的控制器。可以通过气体体积流量、气体温度和从狭槽到坯件的距离来控制要达到的冷却速率和温度。在一些示例中，该系统可以进一步包括对储存器中的加压气体的温度控制。
31.在一些示例中，狭槽可以基本上垂直于坯件定向。
32.在一些示例中，气体可以是空气并且可以基本上处于环境温度。在这方面可以提供成本有效的系统。
33.在一些示例中，压制模具的上压模和/或下压模包括传导冷却液体或冷却空气的通道。在一些示例中，坯件的材料和所得部件的所需微观结构使得高冷却速率是必要的或期望的。压制模具可以是温度控制的，以提供适当高或适当低的冷却速率。坯件的一个部分的冷却速率也可能与同一坯件的另一部分不同。这些不同部分的所得微结构因此可能不
同。
34.在一些示例中，上和/或下压模处的温度基于压模之一的工作表面处的温度来控制。压制设备可以包括在压模之一的工作表面处的一个或多个热电偶。
35.在一些示例中，压制设备可以是机械压力机。在其它示例中，压制设备可以是伺服机械压力机。在更进一步的示例中，压制设备可以是液压机。本文公开的方法和系统可以在不同主流的压制设备中实施。机械和伺服机械压制设备可以提供高输出，而设备中的偏置元件允许在调节冷却周期时具有一定的灵活性。
36.在一些示例中，压制设备可以进一步包括第一后操作模具，该第一后操作模具被配置为执行第一后操作，其中，第一后操作模具布置在压制模具的下游并且包括：上和下第一后操作模具压模，其中，上第一后操作模具压模连接到上体，并且下第一后操作模具压模连接到下体。在此，坯件转移机构进一步被配置为将坯件从压制模具转移到第一后操作模具。
37.可以将多个阶段和过程添加到同一压制设备中。在拉拔坯件之后执行的操作在本文中被称为“后操作”。
38.在一些示例中，第一后操作包括修整和/或切割坯件，并且上和/或下第一后操作模具压模可以包括一个或多个切割刀片。
39.为了控制过程期间的温度，上和/或下第一后操作模具压模可以包括一个或多个加热器或传导热液体的通道。为了保持一些可变形性并且为了便于切割、修整或其它机加工操作，坯件保持最低温度可能是有益的。因此可以减少后操作模具的磨损。
40.为此，在一些示例中，加热器或传导热液体的通道可以被配置为基于在第一后操作模具的压模处测量的温度将坯件的温度保持在200℃以上。
41.在一些示例中，上和/或下第一后操作模具压模可以包括传导冷却液、可选地冷却水的通道。在一些示例中，上和/或下第一后操作模具压模处的温度可以基于压模之一的工作表面处的温度来控制。可选地，可以在第一后操作模具压模之一的工作表面处提供热电偶。
42.在一些示例中，压制设备可以进一步包括第二后操作模具，第二后操作模具布置在第一后操作模具的下游。坯件转移机构可进一步被配置为将坯件从第一后操作模具转移到第二后操作模具，并且上第二后操作模具压模连接到上体，并且下第二后操作模具压模连接到下体。
43.在一些示例中，第二后操作模具被配置用于修整和/或穿孔。
44.在一些示例中，第二后操作模具可以被配置用于校准。在这些情况下，第二后操作模具可以包括调节装置，该调节装置被配置为调节上和下第二后操作模具压模之间的距离以便使坯件变形，并且其中，基于被配置为检测坯件的厚度的传感器系统来控制调节设备。
45.第二后操作模具中的温度控制可以与第一后操作模具中的温度控制相同或相似。
46.在另一方面，提供了一种用于热成型坯件的方法。该方法包括提供根据本文描述的任何示例的压制设备，以及提供由具有锌涂层的超高强度钢(uhss)制成的待热成型的坯件。该方法可以包括加热坯件；将坯件放入冷却模具中；以及冷却坯件，同时提供活动上体相对于固定下体的向下压制进程。然后，该方法进一步包括执行活动上体相对于固定下体的向上压制进程；将坯件定位在压制模具中；以及通过活动上体相对于固定下体的向下和
向上的压制进程来拉拔坯件。
47.在一些示例中，可以将坯件加热到uhss的奥氏体化温度以上。可以将坯件加热到ac1以上，并且在一些示例中，可以将坯件加热到ac3以上。
48.在一些示例中，可以将坯件加热到和之间的温度。
49.在一些示例中，uhss可包含按重量计：0.20-0.50％c、0.75-1.5％si和1.50-2.50％mn。优选地，uhss包含重量百分比为0.21-0.25％的c、1.05-1.33％的si、2.06-2.34％的mn。更优选地，uhss可以包含大约按重量计0.22％的c、1.2％的si、2.2％的mn。此类成分的uhss可以能够空气硬化。可选地，uhss进一步包含mn、al、ti、b、p、s、n。
50.uhss可以设置有保护涂层，以便在热冲压过程之前、期间或之后改善腐蚀保护。该涂层可以是锌涂层或铝硅涂层。
51.在一些示例中，坯件可以在冷却模具中冷却到400到之间的温度。对于具有锌涂层的uhss，在拉拔之前冷却到该温度范围，并且可以避免形成裂纹。该温度范围使得在随后的拉拔过程中仍能保持良好的成型性。
52.可能使用具有铝硅涂层的uhss坯件，使得不需要在热冲压过程之后进行喷丸以部分或完全去除氧化锌层。多步设备的使用可以提高产量。
53.在一些示例中，该方法可以进一步包括在拉拔期间冷却坯件。在一些示例中，坯件可以在拉拔期间冷却到和之间的温度。
54.在一些示例中，坯件的温度可以在第一和可选地在第二后操作模具中保持在200℃以上。
55.在一些示例中，坯件可以由包含重量百分比为0.15-0.25％c、最大0.5％si、最大2.5％mn、0.002-0.005％b和最大0.05％cr的uhss制成。在一些示例中，uhss可以进一步包含al、ti、p和mo。
56.在一些示例中，坯件可以由包含重量百分比为0.15-0.25％的c、最大1％的si、最大2.5％的mn、0.002-0.005％的b和0.5-0.7％的cr的uhss制成。优选地，uhss材料包含重量百分比为0.15-0.25％的c、最大0.5％的si、最大2.5％的mn、0.002-0.005％的b和最大0.5％的cr。在一些示例中，uhss可以进一步包含al、ti、p和mo。
57.在替代示例中，uhss材料包含重量百分比为0.15-0.25％的c、最大0.5％的si、最大2.5％的mn、0.002-0.005％的b和最大0.5％的cr，优选地约0.3％的cr。在一些示例中，uhss可以进一步包含al、ti、p和mo。
58.具有根据前述段落的成分的uhss不被配置用于空气硬化，而是可能需要更高的冷却速率以获得马氏体微观结构。
59.在一些示例中，不被环境空气硬化的钢可以是22mnb5钢。1500p是22mnb5钢的示例。的成分按重量百分比总结如下(其余为铁(fe)和不可避免的杂质)：
60.csimnpscrtibn0.240.271.140.0150.0010.170.0360.0040.003
61.在热冲压压模淬火工艺之后，1500p可具有例如1.100mpa的屈服强度，
以及1.500mpa的极限抗拉强度。
62.2000是另一种强度更高的硼钢。在热冲压压模淬火工艺之后，2000的屈服强度可以是1.400mpa或更多，并且极限抗拉强度可以在1.800mpa以上。2000的成分按重量计包含最多0.37％的碳、最多1.4％的锰、最多0.7％的硅和最多0.005％的硼。
63.对于非空气硬化uhss，在拉拔坯件之前，坯件的第一次冷却可能会从奥氏体化温度以上到之间的温度，可选地在之间。随后，在成型期间，坯件的温度可以降低到例如可选在之间。
附图说明
64.下面将参考附图描述本公开的非限制性示例，在附图中：
65.图1示意性地表示根据示例的多步压机系统；
66.图1a-1f示意性地示出在使用根据图1的多步压制系统冷却和成型坯件的方法期间的步骤顺序；
67.图2a示意性地示出多步压制系统的另一个示例；
68.图2b示意性地示出根据图2a的示例的上气体冷却模具；
69.图3a-3f示意性地示出根据示例在执行用于冷却和成型坯件的方法期间发生的一系列情况；以及
70.图4示意性地示出多步压制系统的另一示例。
具体实施方式
71.图1a示意性地表示多步压制设备的示例。设备1包括固定下体2、活动上体3，以及被配置为提供活动上体3相对于固定下体2向上和向下的压制进程的机构(未示出)。
72.固定下体2可以是一大块金属。在该特定示例中，固定下体2可以是静止的。在一些示例中，可以提供集成在固定下体2中的压模垫块(未示出)。垫块可以被配置为接收和控制坯件保持器力。活动上体3也可以是实心金属片。活动上体3可以提供冲程周期(上下运动)。
73.压制系统可以配置为每分钟执行大约30次冲程，因此每个冲程周期可以是大约2秒。在进一步的示例中，冲程周期可能不同。
74.压力机的机构可以机械驱动、液压驱动或伺服机械驱动。活动上体3相对于固定下体2的进程可以由机构确定。在该特定示例中，压力机可以是伺服机械压力机，因此可以在冲程期间提供恒定的压力。伺服机械压力机可以提供无限滑动(滑块)速度和位置控制。伺服机械压力机还可以在任何滑动位置处提供良好的压力可用性范围，从而可以实现压力机的极大灵活性。伺服驱动压力机可具有改善金属成型工艺条件和生产率的能力。压力机可以具有例如2000吨的压制力。
75.在一些示例中，压力机可以是机械压力机，因此朝向固定下体2的压制力进程可以取决于驱动和铰链系统。因此，机械压力机可以达到更高的单位时间周期。可替代地，也可以使用液压机。
76.图1中示出被配置为冷却先前加热的坯件80的冷却模具10。冷却模具10可以包括
下气体冷却模具12。该下冷却模具可以包括气刀。下冷却模具12可包括加压空气室，该加压空气室包含加压空气通过其排出的一系列孔或连续狭槽，并且优选地以层流模式。
77.从狭槽或孔排出的空气撞击加热的坯件80。坯件80因此冷却。
78.下气体冷却模具可以包括各种控制机构。例如，可以控制加压气室中的气体温度。可替代地或另外地，可以包括一个或多个阀来控制朝向坯件的空气流动。
79.使用气体冷却的优点是可以精确控制冷却曲线(温度与时间)。此外，在整个生产周期(例如一天)中保持均匀冷却相对容易。
80.在示例中，冷却模具可以设置有定心元件，例如销、保持器16和/或导向装置。
81.销或保持器16始终将坯件80保持在距下气体冷却模具12的距离d1处。
82.在该示例中还提供了被配置为形成或拉拔坯件的压制模具20，该压制模具20集成在多步压制设备中。压制模具20布置在冷却模具10的下游。压制模具20包括上配合压模21和下配合压模22。本文的配合是指压模具有互补的形状，使得放置在它们之间的坯件在上压模21朝向下压模22移动时变形。
83.在该特殊情况下，坯件70被示为在下一个压制周期中经历成型或拉拔步骤。应该清楚的是，前一个周期中的坯件70已经在冷却模具10中经历了冷却过程。
84.上压模21可以包括在使用中面向待热成型的坯件的上工作表面23。下压模22可以包括在使用中面向待热成型的坯件的下工作表面24。上压模的与上工作表面23相对的一侧或部分可以连接到上体3，并且下压模的与下工作表面22相对的一侧或部分可以连接到下体2。
85.上配合压模21和下配合压模22可以包括具有冷流体(例如穿过压模中提供的通道的水和/或冷空气)的通道。在水通道中，水在通道处的循环速度可以很高，使得可以避免水的蒸发。可以进一步提供控制系统以控制压模的温度。
86.在示例中，压制系统20可以设置有坯件保持器(25，其被配置为保持坯件并将坯件定位到下压模22上。坯件保持器可以设置有一个或多个偏置元件，该偏置元件被配置为将坯件保持器偏置到距下压模22预定距离处的位置。
87.可以提供被配置为执行修整和/或穿孔操作的第一后操作模具30。在该特定示例中，坯件60将在压制设备的下一个冲程中经历修整或切割操作。应该清楚的是，坯件60先前已经在冷却模具10中经历了冷却过程并且在压制模具20中经历了成型过程。
88.第一后操作模具30布置在压制模具20的下游。第一后操作模具30可以包括上压模32和下压模31。上压模32可以包括上工作表面33并且下配合压模31可以包括下工作表面34。使用中的两个工作表面都面向坯件60。
89.上压模32的与上工作表面33相对的一侧可以紧固到上体3，并且下压模31的与下工作表面34相对的一侧可以紧固到下体2。压模可以包括布置在工作表面上的一个或多个刀具或切割刀片(未示出)。
90.第一后操作模具30可以包括一个或多个电加热器或传导热液体的通道和温度传感器以控制压模的温度。传感器可以是热电偶。在一些示例中，优选地在使用时将位于上压模和下压模之间的坯件的温度保持在或接近预定温度，例如以上、以上或以上。
91.在一些示例中，上配合压模32和下配合压模31可以包括具有冷流体(例如穿过压模中提供的通道的水和/或冷空气)的通道。
92.在示例中，第一后操作模具30可以设置有坯件保持器(未示出)，该坯件保持器被配置为保持坯件并将坯件定位到下压模31上。坯件保持器还可以设置有一个或多个偏置元件，该偏置元件被配置为将坯件保持器偏置到距下压模预定距离的位置。
93.在图1的示例中，提供了第二后操作模具40。第二后操作模具40还可被配置为执行进一步的修整和/或穿孔操作。第二后操作模具40布置在第一后操作模具30的下游。第二后操作模具40可以包括上压模42和下压模41。上配合压模42可以包括上工作表面43，并且下配合压模41可以包括下工作表面44。使用中的两个工作表面都可以面向待热成型的坯件。工作表面可能不平整，例如它们可以包括突出部分或凹部。
94.上压模42的与工作表面43相对的一侧可以连接到上体3。下压模41的与工作表面44相对的一侧连接到下体2。
95.压模可以包括布置在工作表面上的一个或多个刀具或切割刀片。
96.在一些示例中，可以提供被配置为调节上压模42和下压模41之间的距离的调节装置(未示出)。这样，在使用时位于上压模42和下压模41之间的坯件50可以沿每个上压模和下压模的工作表面变形。
97.一旦执行了上压模42和下压模41之间的距离的调节以变形(并因此校准坯件)，热成型坯件的公差可以改善。在一些示例中，待热成型的坯件可能具有未优化厚度的区域，例如坯件一个部分的厚度大于其它部分的厚度，因此必须优化厚度。
98.通过该不平整工作表面的布置，工作表面的所选部分(例如坯件中的半径附近)处的距离可以在具有非优化厚度的区域处或附近进行调节，因此材料可能变形，即被迫流到与未优化厚度区域相邻的区域，因此可以实现沿坯件的恒定厚度。
99.在示例中，可以基于被配置为检测坯件厚度的传感器系统来控制调节装置。
100.在一些示例中，第二后操作模具40可以设置有坯件保持器(未示出)，该坯件保持器被配置为保持坯件并将坯件定位到下压模41上。坯件保持器还可以设置有一个或多个偏置元件，该偏置元件被配置为将坯件保持器偏置到距下压模预定距离的位置。
101.在进一步的示例中，也可以预见使模具的压模适应于在较低或较高温度下操作的其它方式。
102.应该理解，虽然该图描述了具有基本上正方形或矩形形状的压模，但是块可以具有任何其它形状并且甚至可以具有部分圆形的形状。
103.还可以提供自动转移装置(未示出)，例如多个工业机器人或传送器，来执行模具之间的坯件转移。
104.在所有示例中，可以在任何模具或转移系统中提供温度传感器和用于控制温度的控制系统。该模具还可以设置有进一步的冷却系统、坯件保持器等。
105.图1a-1f示意性地示出根据示例在执行用于冷却和成型坯件的方法期间发生的一系列情况。相同的附图标记表示相同的元件。
106.为简单起见，在与图1a(和其它图)相关的描述中偶尔会包括对压制周期角度的引用。对角度的引用可用于指示上体相对于下体的大致位置。因此，例如，可以参考上体1相对于下体处于位置，这指示上体相对于下体处于最高位置，并且的位置指示上体相对
于下体处于最低位置(完全接触位置)。然后再次指上体处于最高位置并且过程周期已经完成。
107.在图1a中，可以提供由超高强度钢(uhss)制成的待热成型的坯件80。在该具体示例中，坯件80可以具有锌涂层。在一些示例中，uhss可包含例如约0.22％c、1.2％si、2.2％mn。特定量的si和mn可以使坯件在室温下硬化，并且因此可以避免淬火(并且因此可以减少坯件制造压制时间)。坯件可以进一步包括不同比例的mn、al、ti、b、p、s、n。
108.具有此类特性的超高强度钢(uhss)可具有在860和870℃之间的ac3转变点(奥氏体转变点，以下称为“ac3点”)。对于上述钢成分，ac3可能约为ms转变点(马氏体起始温度，以下称为“ms点”)可以在380至390℃之间。对于上述钢成分，ms可能约为mf转变点(马氏体结束温度，以下称为“mf点”)可以处于或接近270℃。
109.可以使用不同的钢成分。特别是在ep 2 735 620 a1中描述的钢成分可以被认为是合适的。具体参考ep 2 735 620的表1和第0016-0021段，以及第0067-0079段的考虑。
110.可以加热坯件80以至少达到奥氏体化温度。加热可以在加热装置(未示出)(例如炉)中执行。在该特定示例中，加热坯件的最高温度可以由涂层确定。锌的熔点(以及因此蒸发温度)可以处于或接近因此在加热装置中加热坯件80的最高温度可以设定为低于大约可以将坯件80加热到高于ac3但低于锌处于910℃或接近910℃的蒸发温度的温度。因此，加热可以在和之间，特别是处于或接近(对于上述钢成分)执行。要加热的时间段可以是大约6分钟，但这取决于例如坯件的厚度。
111.一旦坯件80已经被加热到所需温度足够长的时间，坯件80可以被转移到冷却模具10。这可以通过自动转移装置(未示出)例如多个工业机器人或传送器来完成。坯件在炉(未示出)和冷却模具10之间的转移时间可以在2到3秒之间。
112.在一些示例中，定心元件(例如销和/或导向装置)可以设置在冷却模具的上游，因此坯件可以适当地居中。坯件80可以定位在保持下气体冷却模具12和坯件80之间的小距离的销或坯件保持器16上。
113.压制上体3可以位于打开位置(位置)。然后将坯件80定位在气体冷却模具11上。在一些示例中，坯件可以放置在坯件保持器上。
114.如上所述，偏置元件可以包括例如弹簧，例如机械弹簧或气弹簧，但是一些其它偏置元件也可以是可能的，例如液压机构。液压机构可以是被动机构或主动机构。
115.在图1b中，压力机已经开始活动上体1相对于固定下体2向下的压制进程。在该具体示例中，冷却已经开始。然而要注意的是，在其它示例中，冷却周期可以是连续的，并且因此一旦坯件80被定位在冷却模具中，冷却就可以开始。
116.加压冷却气流(可能是空气)可能会撞击坯件。可以基于流量计的测量来控制气流。气体的压力可以是例如大约2巴。所需的气体流量、气体温度和冷却时间可能例如根据坯件厚度而变化。除非降低气体温度和/或增加气流，否则较厚的坯件将需要更长的时间来冷却。
117.气体可以流向坯件的狭槽或孔可以布置成基本上垂直于坯件的面。
118.在图1c中，例如在的范围内，压制模具可能会开始变形。
119.在图1d中，在达到最终所需位置(位置)之后，可以提供由压制机构对上体进行向上压制的进程。冷却周期的结束可能在上体(以及因此上压模)相对于下体的和位置之间。
120.如前所述，当坯件80被压制时，坯件可以通过使用压模中的冷却设备来冷却。已经发现，具有锌涂层的超高强度钢(uhss)可在压制模具处的温度高于时示出微裂纹。这样，坯件在被运送到压制模具之前可以冷却到低于的温度，特别是在和之间，并且优选处于或接近
121.如已经所述，坯件80可以预先加热(即在炉中加热)到890℃或接近890℃。坯件可以被转移到冷却模具10，因此在转移时段期间，温度可以降低到和或之间。然后可以将坯件冷却到大约的温度。
122.采用集成在压制系统设备中的冷却模具10，可以优化冷却坯件的时间，因为可以避免用于从外部冷却模具转移坯件而进行的额外运动。它也可以节省时间。此外，坯件在模具之间的运动可能受到限制，因此冷却速率很容易控制。
123.在图1e中，坯件80可能已经冷却，并且因此可以准备好从冷却模具10转移到压制模具20。转移可以通过自动转移装置(未示出)(例如多个工业机器人或传送器)来执行。如上所述，坯件可以在或接近的温度下转移。由于转移时间，坯件80可以在其达到成型模具之前被冷却。
124.在坯件80经历上述过程的同时，其它坯件50、60、70正在经历其它过程。坯件70正被拉拔，而坯件50和60正在经历后操作。
125.在成型期间，成型模具的上压模的工作表面与坯件之间的最后一次完全接触(以及因此拉拔操作的结束)可能在和位置之间。在该示例中，坯件和坯件保持器之间的最后接触可以在例如之间。
126.坯件70的温度可以在成型期间降低，直到达到300℃和400℃之间的温度，特别是达到350-370℃左右。压制模具可以设置有冷却系统。冷却系统可以由控制器控制，因此坯件70的温度可以降低并保持在所需的温度。
127.坯件60已经被拉拔，并且已经从压制模具20转移到第一后操作模具30以用于例如穿孔或修整。转移可以由自动转移装置(未示出)(例如多个工业机器人或传送器)来执行。如上所述，坯件60可以在高于特别是在之间的温度下离开压制模具20。由于转移时间，坯件60可能已经进一步冷却了一点。坯件100可以放置在下压模31上以及下压模31和上压模32之间。
128.坯件60已经被转移或定位到下压模31上，自动转移系统可以操作以将坯件200提供给压制模具20并将坯件300提供给冷却模具10。结果，如上所述，冷却模具10可以开始操作以便冷却坯件300。同时，如上所述，压制模具20可以开始操作以便拉拔和冷却坯件300。
129.在第一后操作模具中，上压模32可以仅在达到最终所需位置(处于或接近压制周期的)时接触放置在压制模具上压模31和压制模具下压模31之间的坯料60。
130.当压力机与坯件60接触时，可以使用切割刀片或一些其它切割元件执行穿孔操作。一旦完成穿孔操作，就可以执行修整操作。在替代示例中，可以首先执行修整操作并且
可以在修整操作完成后执行修整操作。修整和穿孔也可以基本上同时发生。
131.在坯件60经历后操作时，可以通过使用上述加热设备加热坯件，以便将坯件保持在最低温度以上并确保坯件的可变形性。
132.一旦达到最终所需位置(压制周期的位置)，就可以提供向上的压制进程。上压模32的工作表面和坯件100之间的最后一次完全接触(以及因此操作的结束)可以在和位置之间。坯件和坯件保持器之间的最后一次接触(如果在后操作模具中提供)可能发生在压制周期的和之间。
133.最后，在该特定示例中，第二后操作模具包括在压制设备中。应该清楚的是，在进一步的示例中，压制设备中可以不包括后操作模具或多于两个的后操作模具。
134.该示例中的第二后操作模具可用于穿孔和/或修整。另外，可以执行校准操作，因此可以提高坯件的制造公差。为此，可以使用调节装置调节上压模42和下压模41之间的距离。调节装置可以基于被配置为检测坯件100的厚度的传感器系统(未示出)来控制。按照示例，坯件可以通过上压模42和下压模41压制，从而可以实现坯件的恒定厚度。与第一后操作模具类似，可以控制压模温度(以及因此坯件温度)，并且特别地，可以确保坯件的最低温度。
135.一旦第二后操作模具的操作完成，坯件可以被转移并在室温下硬化。
136.在一些示例中，取决于最终部件的所需形状，可以提供进一步的拉拔和其它操作，例如穿孔和/或修整。在进一步的示例中，后操作的顺序可以互换(例如，首先切割，然后校准，反之亦然)。
137.图2a示出多步压制设备的另一个示例。在该示例中，冷却模具10包括上冷却模具11和下气体冷却模具12。
138.在该特定示例中，上气体冷却模具11通过一个或多个偏置元件连接到活动上体1。偏置元件将上气体冷却模具推离活动上体1朝向固定下体2。该示例中的偏置元件可以是弹簧，例如机械弹簧或气弹簧，但在其它示例中，可能使用其它偏置元件。此类替代偏置元件可能包括例如液压机构，以迫使冷却模具朝向相对的冷却模具。
139.在其它示例中，下气体冷却模具12可以通过偏置元件连接到固定下体1。工作原理将与本文所述的上气体冷却模具相同。在一些示例中，可为上气体冷却模具11和下气体冷却模具12两者提供偏置元件。
140.随着上和/或下偏置元件的插入，可以在冲程周期期间调节和增加用于冷却的时间(活动上体1相对于下体2的上下运动)。
141.由于冷却模具中的偏置元件，冷却可以在成型模具(以及布置在下游的其它模具)的压模接触之前开始。
142.上气体冷却模具设有止动件14。这些也示于图2b中。止动件14可以是杆状的并且可以在活动上体1向下移动时与下气体冷却模具12(或与固定下体)接触。止动件14可以确保上和下气体冷却模具之间保持一定距离。这也意味着在上气体冷却模具11和坯件80之间保持一定距离。
143.止动件可设定大小和形状使得当冷却发生时，上气体冷却模具11到坯件80的距离在压制周期的一部分中也保持在距离d1(下空气冷却模具12和坯件80之间的距离)。
144.参考图2b，可以看到多个止动件14的可能布置的示例。在该示例中，止动件14通常
是直条。止动件的远端14a可以是平的，并且在该示例中可以为下气体冷却模具提供接触表面。如前所述，上和下气体冷却模具的作用可能相反。杆14附接在上气体冷却模具11的侧表面19处。图1b中还示出了多个直槽18，加压冷却气体可以通过该直槽排出并流向坯件。
145.上气体冷却模具11可以使用上偏置元件13相对于上体2布置在预定距离处。
146.图3a-3f示出与图1a-1f中类似的步骤顺序。然而，与前面的示例相反，本示例中的冷却模具具有上气体冷却模具11和下气体冷却模具12。
147.图3a示出在压制进程开始之前(例如在压制周期的)图2a的多步压制设备。
148.在图3b中，压制设备已经开始活动上体1相对于固定下体2的向下压制进程，因此上气体冷却模具11已经朝向下压模12(以及因此位于下模具11上的坯件80)移动。
149.上气体冷却模具14带有朝向下气体冷却模具延伸的止动件14。在图3b的情况下，止动件14即将与下气体冷却模具12接触。
150.在图3c中，例如在压制周期的和之间的范围内，止动件14与下气体冷却模具接触。坯件80然后与上气体冷却模具相距预定距离。坯件也与下气体冷却模具相距预定距离。坯件可以布置在距上和下气体冷却模具相等的距离处。当坯件到上和下气体冷却模具的距离明确定义时，可以进行受控冷却。
151.随着压制进程继续，上和下冷却模具之间以及冷却模具和坯件之间的距离可以保持，因为偏置元件被压缩。
152.加压冷却气流(其可能是空气)可能撞击坯件。如前所述，可以基于流量计的测量来控制气流。气体的压力可以是例如大约2巴。所需的气体流量和气体温度可能例如根据坯件厚度而变化。除非降低气体温度和/或增加气流，否则较厚的坯件将需要更长的时间来冷却。即使对于较厚的坯件，同时使用下和上气体冷却模具也可以确保相对较短的冷却周期。
153.在图3d中，在达到最终所需位置(位置)之后，可以提供由压制机构对上体进行向上压制的进程。冷却周期的结束可能在上体(以及因此上压模)相对于下体的和位置之间。在图3d的情况下可以看出仍被部分压缩的上偏置元件13可以开始返回到它们的原始位置或配置。通过偏置元件的适当布置，冷却时段可以长于压制时段并且冷却周期可以例如在0.33到1秒之间持续。
154.图3e和图3f大体上类似于图2e和2f中所描述的。
155.在本文所述的示例中，当坯件被布置在相对于上和下空气冷却模具的特定预定距离处时，气体冷却开始。应该清楚的是，在其它示例中，气体冷却可以在该时刻之前开始，并且也可以是连续的。
156.图4示意性地示出多步压制设备的另一示例。在该示例中，冷却模具10不具有下冷却模具，而仅具有上气体冷却模具11。上气体冷却模具11可以采用上偏置元件13连接到活动上体1。
157.上气体冷却模具可以包括如前所示的止动件14。如在前面的示例中，偏置元件13和止动件的组合允许冷却模具和坯件之间的最小距离可以更快地达到并且然后保持最小距离。因此，冷却周期可以比成型周期长。
158.为了完整起见，本公开的各个方面在以下编号的条款中列出：
159.条款1.一种用于制造热成型结构部件的压制设备，包括：固定下体、活动上体，以
及被配置为提供活动上体相对于固定下体的向上和向下压制进程的机构，其中，设备包括：
160.冷却模具，其被配置为冷却先前加热的坯件，以及
161.压制模具，其被配置为拉拔坯件并且布置在冷却模具的下游，以及
162.坯件转移机构，用于将坯件从冷却模具转移到压制模具
163.其中，冷却模具具有连接到活动上体的上气体冷却模具和/或连接到固定下体的下气体冷却模具，
164.其中，压制模具包括连接到上体的上压模和连接到下体的下压模。
165.条款2.根据条款1所述的压制设备，其中，压制设备被配置为使得在压制周期中冷却时间比拉拔时间长。
166.条款3.根据条款1或2所述的压制设备，包括连接到固定下体的下气体冷却模具。
167.条款4.根据条款1或2所述的压制设备，包括上气体冷却模具，其采用一个或多个上偏置元件连接到活动上体，该上偏置元件将上气体冷却模具偏置远离活动上体。
168.条款5.根据条款1或2所述的压制设备，其中，冷却模具具有连接到活动上体的上气体冷却模具和连接到固定下体的下气体冷却模具，
169.其中，上气体冷却模具采用一个或多个上偏置元件连接到活动上体，该上偏置元件将上气体冷却模具偏置远离活动上体，和/或下气体冷却模具采用一个或多个下偏置元件连接到固定下体，该下偏置元件将下气体冷却模具偏置远离固定下体。
170.条款6.根据条款4或5所述的压制设备，其中，在压制周期的底部，上气体冷却模具相对于坯件处于预定的第一距离，并且下气体冷却模具相对于坯件处于预定的第二距离。
171.条款7.根据条款6所述的压制设备，其中，所述预定的第一距离等于所述预定的第二距离。
172.条款8.根据条款4-7中任一项所述的压制设备，其中，冷却模具包括止动件，该止动件保持上气体冷却模具和坯件之间的最小距离。
173.条款9.根据条款8所述的压制设备，其中，止动件设置在上气体冷却模具上，并且止动件被布置成与下气体冷却模具接触以产生与偏置元件相反的力。
174.条款10.根据条款9所述的压制设备，其中，止动件是杆或棒。
175.条款11.根据条款8-10中任一项所述的压制设备，其中，设备被配置为当达到上气体冷却模具和坯件之间的最小距离时开始冷却周期。
176.条款12.根据条款4-11中任一项所述的压制设备，其中，偏置元件包括一个或多个弹簧。
177.条款13.根据条款1-12中任一项所述的压制系统，其中，上气体冷却模具和/或下气体冷却模具包括连接到加压气体储存器的多个狭槽，并且系统进一步包括用于控制从储存器通过狭槽的气体通道的控制器。
178.条款14.根据条款13所述的压制系统，其中，狭槽基本上垂直于坯件定向。
179.条款15.根据条款14所述的压制系统，其中，气体是环境温度下的空气。
180.条款16.根据条款13-15中任一项所述的压制系统，进一步包括对所述储存器中的加压气体的温度控制。
181.条款17.根据条款1-16中任一项所述的压制设备，其中，压制模具的上压模和/或下压模包括传导冷却液或冷却空气的通道。
182.条款18.根据条款17所述的压制设备，其中，上压模和/或下压模处的温度基于所述压模之一的工作表面处的温度来控制。
183.条款19.根据条款18所述的压制设备，进一步包括在压模之一的工作表面处的一个或多个热电偶。
184.条款20.根据条款1-19中任一项所述的压制设备，其中，压制设备是机械压力机。
185.条款21.根据条款1-19中任一项所述的压制设备，其中，压制设备是伺服机械压力机。
186.条款22.根据条款1-19中任一项所述的压制设备，其中，压制设备是液压机。
187.条款23.根据条款1-22中任一项所述的压制设备，进一步包括第一后操作模具，该第一后操作模具被配置为执行第一后操作，其中，第一后操作模具布置在压制模具的下游并且包括：
188.上和下第一后操作模具压模，其中
189.上第一后操作模具压模连接到上体，并且下第一后操作模具压模连接到下体，并且其中
190.坯件转移机构进一步被配置为将坯件从压制模具转移到第一后操作模具。
191.条款24.根据条款23所述的压制设备，其中，第一后操作包括修整和/或切割坯件，并且其中
192.上和/或下第一后操作模具压模包括一个或多个切割刀片。
193.条款25.根据条款23或24所述的压制设备，其中，上和/或下第一后操作模具压模包括一个或多个加热器或传导热液体的通道。
194.条款26.根据条款25所述的压制设备，其中，加热器或传导热液体的通道被配置为基于在第一后操作模具的压模处测量的温度将坯件的温度保持在250℃或300℃以上。
195.条款27.根据条款23-26中任一项所述的压制设备，其中，上和/或下第一后操作模具压模包括传导冷却液，可选地冷却水的通道。
196.条款28.根据条款25-27中任一项所述的压制设备，其中，上和/或下第一后操作模具压模处的温度基于模具之一的工作表面处的温度来控制。
197.条款29.根据条款28所述的压制设备，进一步包括位于第一后操作模具压模之一的工作表面处的一个或多个热电偶。
198.条款30.根据条款23-29中任一项所述的压制设备，进一步包括第二后操作模具，该第二后操作模具布置在第一后操作模具的下游，并且坯件转移机构进一步被配置为将坯件从第一后操作模具转移到第二后操作模具，以及其中
199.上第二后操作模具压模连接到上体，并且下第二后操作模具压模连接到下体。
200.条款31.根据条款30所述的压制设备，其中，第二后操作模具被配置用于修整和/或穿孔。
201.条款32.根据条款31所述的压制设备，其中，第二后操作模具包括上和下第二后操作模具压模，其中
202.第一和/或第二后操作模具包括一个或多个切割刀片。
203.条款33.根据条款30-32中任一项所述的压制设备，其中，第二后操作模具包括调节装置，该调节装置被配置为调节上和下第二后操作模具压模之间的距离以使坯件变形，
并且其中，调节装置基于被配置为检测坯件厚度的传感器系统来控制。
204.条款34.根据条款30-33中任一项所述的压制设备，其中，上和/或下第一后操作模具压模处的温度基于模具之一的工作表面处的温度来控制。
205.条款35.根据条款34所述的压制设备，进一步包括位于第一后操作模具压模之一的工作表面处的一个或多个热电偶。
206.条款36.一种用于热成型坯件的方法，包括：
[0207]-提供根据条款1-35中任一项所述的压制设备；
[0208]-提供由具有锌涂层的超高强度钢(uhss)制成的热成型坯件；
[0209]-加热坯件；
[0210]-将坯件放入冷却模具中；
[0211]-冷却坯件，同时提供活动上体相对于固定下体的向下压制进程；
[0212]-执行活动上体相对于固定下体的向上压制进程；
[0213]-将坯件定位在压制模具中；以及
[0214]-通过活动上体相对于固定下体的向下和向上的压制进程来拉拔坯件。
[0215]
条款37.根据条款36所述的方法，其中，将坯件加热到uhss的奥氏体化温度以上。
[0216]
条款38.根据条款37的方法，其中，将坯件加热到860℃和910℃之间的温度。
[0217]
条款39.根据条款36-38中任一项所述的方法，其中，uhss包含大约0.22％的c、1.2％的si、2.2％的mn。
[0218]
条款40.根据条款39所述的方法，其中，uhss进一步包含mn、al、ti、b、p、s、n。
[0219]
条款41.根据条款36-40中任一项所述的方法，其中，坯件在冷却模具中被冷却至500℃和600℃之间的温度。
[0220]
条款42.根据条款36-41中任一项所述的方法，进一步包括在拉拔期间冷却坯件。
[0221]
条款43.根据条款42的方法，其中，在拉拔期间将坯件冷却至400℃和300℃之间的温度。
[0222]
条款44.根据条款36-43中任一项所述的方法，其中，压制设备包括第一后操作模具，该第一后操作模具包括具有切割刀片的上和下第一后操作模具压模，其中
[0223]
上第一后操作模具压模连接到上体，并且下第一后操作模具压模连接到下体，以及
[0224]
该方法进一步包括通过以下方式对坯件进行穿孔和/或修整
[0225]
将坯件从压制模具转移到第一后操作模具；以及
[0226]
提供活动上体相对于固定下体的向下和向上的压制进程。
[0227]
条款45.根据条款44所述的方法，其中，位于第一后操作模具处的坯件的温度保持在200℃以上，特别是300℃以上。
[0228]
条款46.根据条款44或45所述的方法，其中，压制设备包括第二后操作模具，该第二后操作模具包括上和下第二后操作模具压模，其中
[0229]
上第二后操作模具压模连接到上体，并且下第二后操作模具压模连接到下体，以及
[0230]
该方法进一步包括：
[0231]
将坯件从第一后操作模具转移到第二后操作模具；和
[0232]
提供活动上体相对于固定下体的向下和向上的按压进程。
[0233]
尽管本文仅公开了多个示例，但其它替代、修改、使用和/或等价物是可能的。此外，还涵盖了所描述示例的所有可能组合。因此，本公开的范围不应受特定示例的限制，而应仅由对所附权利要求的公平阅读来确定。