專利名稱：可控制張拉的成型裝置及金屬坯件的成型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬成形的方法及裝置，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種可在成形過(guò)程中控制坯件、例如多規(guī)格焊合坯件的張拉的方法及裝置。
現(xiàn)代工藝的發(fā)展已經(jīng)可以使多種坯件模壓成形，包括由具有不同力學(xué)和化學(xué)性能的各種規(guī)格的金屬板材焊在一起而形成的整體焊合坯件。將不同金屬板件焊在一起的普通技術(shù)有激光焊接、感應(yīng)焊接和點(diǎn)壓焊等。這些焊接坯件對(duì)于汽車(chē)工業(yè)尤其令人感興趣。焊合坯件可成形為汽車(chē)車(chē)身面板，其中，厚鋼板設(shè)置在需要較高強(qiáng)度的地方而薄鋼板則設(shè)置在強(qiáng)度要求不太高在地方。因此，由焊合鋼板形成的車(chē)身面板可以減輕重量，因?yàn)橹挥性谛枰黾訌?qiáng)度的地方才采用較厚的鋼板。此外，焊合坯件可減少金屬板件的數(shù)量和所需的焊接操作。
但是，普通的壓模一般不能將焊合坯件壓成滿意的制品，包括汽車(chē)車(chē)身面板。為了生產(chǎn)具有滿意質(zhì)量的制品，使金屬板坯件均勻變形確是一件重要的事情。當(dāng)采用普通壓模對(duì)焊合坯件進(jìn)行成形時(shí)，焊合坯件中較薄的部位將會(huì)在較厚部位發(fā)生變形之前便出現(xiàn)張拉。這種情況至少會(huì)造成較薄部位的材料張拉不均，嚴(yán)重時(shí)，可使焊合坯件的較薄部位在成形過(guò)程中產(chǎn)生皺折或裂紋。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種可使坯件均勻變形的坯件成形裝置和方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種可防止焊合坯件出現(xiàn)裂紋或皺折的焊合坯件成形裝置和方法。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種非限制地和有效地控制由金屬坯件變成制品的成形過(guò)程中整個(gè)材料流變的成形裝置和方法。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種可適用于各種形狀的坯件的成形裝置和方法。
為了達(dá)到本發(fā)明的上述的和其它的目的，提供了一種可控制張拉的成形裝置，以便按照本發(fā)明對(duì)位于相對(duì)模面之間的坯件的第一選定部位進(jìn)行成形和鎖緊。對(duì)于焊合坯件，則首先使坯件中由不同厚度的材料焊在一起的連接部位成形和鎖緊。鎖緊這一部位的做法可防止被鎖緊的部位的材料在其余部位的成形過(guò)程中發(fā)生連續(xù)的流變。此后，在限制選定部位的材料發(fā)生進(jìn)一步流變的情況下，在壓模的其余相對(duì)表面之間對(duì)坯件上在前一工步中未成形的部位進(jìn)行成形。
因此，按照本發(fā)明，設(shè)置了第一組具有相對(duì)模面的相對(duì)壓模。這些壓模中的一個(gè)或者全部可以按普通方式相對(duì)于其它壓模而移動(dòng)。在壓模組中之一個(gè)壓模的附近(或者說(shuō)毗鄰)設(shè)置了一個(gè)也具有一個(gè)相對(duì)模面的浮動(dòng)組件。在本發(fā)明的第一實(shí)施例(下面將進(jìn)行說(shuō)明)中，浮動(dòng)組件位于模組中的下壓模的外周邊之內(nèi)。熟悉本技術(shù)的人員在閱讀了本說(shuō)明書(shū)之后將會(huì)理解，浮動(dòng)組件的位移取決于首先成形和鎖定的部位的位置。對(duì)于焊合坯件，坯件中的焊縫便是首先成形和鎖定的部位。浮動(dòng)組件被安裝到一個(gè)定位組件上以便可相對(duì)于第一組壓模而移動(dòng)。在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，定位組件由構(gòu)成壓機(jī)的一部分的壓模緩沖器驅(qū)動(dòng)(或者說(shuō)帶動(dòng))。
更具體地說(shuō)，在按照本發(fā)明原理的第一實(shí)施例中，設(shè)置了具有壓模面的第一壓模，并且第一壓模與具有與第一壓模面相對(duì)的模面的第二壓模相隔開(kāi)。浮動(dòng)組件設(shè)置在第二壓模之內(nèi)，并且可相對(duì)于第二壓模而滑動(dòng)，該浮動(dòng)組件也具有與第一壓模面相對(duì)的模面。而且。浮動(dòng)組件的模面的位置設(shè)置在與例如坯件的焊合部位相對(duì)應(yīng)的地方。因此，浮動(dòng)組件與第一壓模的一部分相對(duì)，而第二壓模與第一壓模的模面的其余部分相對(duì)。
在開(kāi)始進(jìn)行成形之前，壓模緩沖組件的公知的方式偏壓浮動(dòng)組件，使其模面位于第二壓模的模腔的模面之前。再將坯件放入上述裝置中使其第一部分例如焊縫部分落在浮動(dòng)組件的模面上。坯件定位以后，立即將位于第一壓模的周邊并與第二壓模的周邊相對(duì)的上夾持件移向第二壓模以便將坯件夾持定位。然后，由普通的機(jī)構(gòu)將第一壓模移動(dòng)到與浮動(dòng)組件相接觸。此時(shí)，緩沖組件以足夠的力將浮動(dòng)組件偏壓到第一壓模上以便使坯件在它們之間成形，從而在第一壓模與浮動(dòng)組件之間將坯件的第一部分將成形并鎖緊。但是，這一偏壓力不足以阻止第一壓模向前移動(dòng)。因此，第一壓模將繼續(xù)移動(dòng)而推壓坯件并使浮動(dòng)組件相對(duì)于第二壓模而移動(dòng)。在這一位移過(guò)程中，焊合坯件的第一部分仍保持鎖緊在第一壓模與浮動(dòng)組件之間。在第一壓模行程的終點(diǎn)，便在第一壓模與第二壓模之間將坯件的其余部分成形。
按照本發(fā)明的第二實(shí)施例，浮動(dòng)組件設(shè)置在壓機(jī)的上壓模的外周邊之內(nèi)。與第一實(shí)施例一樣，浮動(dòng)組件安裝在一個(gè)定位組件上以便相對(duì)于上、下壓模而移動(dòng)。在這一實(shí)施例中，定位組件帶有一個(gè)氣動(dòng)的或液壓的裝置，以便偏壓浮動(dòng)組件，使其模面位于上壓模的模腔前面。當(dāng)上壓模和浮動(dòng)組件向著下壓模移動(dòng)時(shí)，坯件的第一部分便被成形并鎖緊在浮動(dòng)組件與下壓模之間。浮動(dòng)組件對(duì)下壓模的繼續(xù)接合使浮動(dòng)組件相對(duì)于上壓模而移動(dòng)、并允許在上壓模與下壓模之間對(duì)坯件的其余部分進(jìn)行成形。
本發(fā)明的其它目的、特點(diǎn)和特征以及有關(guān)部分的使用方法在閱讀了下面結(jié)合附圖的說(shuō)明以及權(quán)利要求書(shū)之后將會(huì)更加明白。各圖中相應(yīng)的部件給予相同的標(biāo)號(hào)。附圖中

圖1是按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的可控制張拉的成形裝置的簡(jiǎn)單剖視圖；圖2是表示圖1裝置夾持件將坯件夾緊定位在夾持件與第二壓模周邊之間的簡(jiǎn)單剖視圖；圖3是表示圖1裝置的第一壓模移動(dòng)到與浮動(dòng)組件相接合的位置的簡(jiǎn)單剖視圖；圖4是表示圖1裝置的第一壓模移動(dòng)到與第二壓模的其余部分相接合的位置的簡(jiǎn)單剖視圖；圖5是表示圖1裝置在成形后第一壓?？s回的簡(jiǎn)單剖視圖；圖6是表示圖1裝置在成形后夾持壓模退回，浮動(dòng)組件處于其高程位置的簡(jiǎn)單剖視圖；圖7是按照本發(fā)明的下壓模組件的平面圖；圖8是沿圖7的8-8線的簡(jiǎn)單剖視圖；和圖9是按照本發(fā)明的第二實(shí)施例的可控制張拉的成形裝置的簡(jiǎn)單剖視圖。
在圖1中示出了一種按照本發(fā)明的可控制張拉的成形裝置，采用這種裝置可實(shí)施本發(fā)明的方法，圖中總的以標(biāo)號(hào)10表示這種裝置。這種裝置以及本發(fā)明其它實(shí)施例的類似裝置至少含有三個(gè)坯件成形用的壓模構(gòu)件，其中的一個(gè)面對(duì)著彼此相鄰的其它兩個(gè)。熟悉本技術(shù)的人員在閱讀了下面的詳細(xì)說(shuō)明之后都會(huì)知道，可以采用三個(gè)以上的任何數(shù)量的壓模構(gòu)件。此外，為了方便起見(jiàn)(僅此而已)，對(duì)各壓模構(gòu)件冠以第一壓模、第二壓模等名稱，并且將被稱為第三壓模的那個(gè)壓模構(gòu)件稱為浮動(dòng)組件，這是因?yàn)槠浒惭b方式最好是浮動(dòng)的(盡管不一定如此)。另外，為了方便起見(jiàn)，將上壓模稱為第一壓模。但是，從下面的詳細(xì)說(shuō)明將會(huì)明白，本發(fā)明的裝置和方法不限于此處所用的特定壓模的組合方向或名稱。因此，例如，第一壓?？梢允巧蠅耗；蛳聣耗?，而浮動(dòng)組件可以位于上壓?；蛳聣耗Ｏ噜徧幓蛘呶挥谏蠅耗；蛳聣耗Ｖ畠?nèi)。從下面的詳細(xì)說(shuō)明可以看出，浮動(dòng)組件的位置取決于要成形的坯件中焊合部位的有關(guān)位置。
如圖1所示，實(shí)施本發(fā)明原理的模壓裝置，含有一個(gè)第一壓模，在所示的第一實(shí)施例中它是一種可由壓力機(jī)的內(nèi)壓頭(可以是普通結(jié)構(gòu)的)16帶動(dòng)而有選擇地移向工件(例如一個(gè)焊合坯件14)或從工件處縮回的上沖頭12。第一壓模12具有模面18，當(dāng)進(jìn)行工作接合時(shí)，該模面可將焊合坯件14壓成所需的形狀。上夾持件20(通常視為第一壓模12的一部分)安裝在第一壓模12的周?chē)?。它可由壓機(jī)的外壓頭22(也是普通結(jié)構(gòu))帶動(dòng)而選擇地移向工件14或從工件14退回，以便在成形過(guò)程中夾住工件14。這種結(jié)構(gòu)的壓機(jī)一般稱為雙動(dòng)式壓機(jī)。對(duì)于一般熟悉本技術(shù)的人員來(lái)說(shuō)，尤其是在閱讀了有關(guān)對(duì)第二實(shí)施例的說(shuō)明以后，都會(huì)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明不只是限于用在雙動(dòng)式壓機(jī)。
模壓裝置10還含有一個(gè)下模組件24，在所示的第一實(shí)施例中它含有第二壓模26。從圖1、7和8中可以清楚地看出，第二壓模26具有大致呈U字形的模腔25，在該模腔25中安裝有其它的組件(如下面所述)。第二壓模26與第一壓模12以及上夾持件20彼此迎面相對(duì)，第二壓模26具有模面30，當(dāng)它與第一壓模的模面18相結(jié)合時(shí)，便可將焊合坯件14的一部分壓成特定的形狀。
如圖1所示，本發(fā)明的第一實(shí)施例含有一個(gè)具有U字形模腔25的固定的第二壓模和一個(gè)可以選擇性地移向和移離第二壓模的第一壓模12。當(dāng)然，本發(fā)明只要求第一壓模與第二壓模之間作相對(duì)移動(dòng)。因此，可以是兩個(gè)壓模中的一個(gè)移動(dòng)或者是兩者都可移動(dòng)。
按照本發(fā)明，浮動(dòng)組件32位于與要成形的坯件的焊縫34的位置相對(duì)應(yīng)的地方。在圖1～8所示的第一實(shí)施例中，浮動(dòng)組件32位于第二壓模26之內(nèi)且與焊合坯件14的焊縫34的位置相對(duì)應(yīng)的地方。浮動(dòng)組件32可以是安裝在第二壓模內(nèi)的整體形式的壓模件36，或者是由多個(gè)適當(dāng)?shù)匕惭b在第二壓模四周或內(nèi)部的壓模件36組成，但應(yīng)恰好(或者說(shuō)必須)與要在模壓裝置10中成形的焊合坯件中的焊縫34的位置相對(duì)應(yīng)。雖然熟悉本技術(shù)的人員在閱讀本發(fā)明后對(duì)這種改型會(huì)很清楚，但是本發(fā)明的第一實(shí)施例還是打算將浮動(dòng)組件設(shè)計(jì)成位于第二壓模內(nèi)并由多個(gè)浮動(dòng)壓模件36組成，并且下面將就這種實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
如上所述，浮動(dòng)組件32至少含有一個(gè)壓模件36，下面將單獨(dú)在稱為浮動(dòng)壓模件36。在第一實(shí)施例中，壓模件36可滑動(dòng)地安裝在第二壓模26所形成的U字形模腔25中的垂直部分上。還應(yīng)該指出，在這一實(shí)施例中，浮動(dòng)壓模件36在其與坯件接合的模面上帶有臺(tái)階37，以便在隨后的成形過(guò)程中鎖住坯件中薄板和厚板部分。
浮動(dòng)組件32還含有一個(gè)定位組件38，用以將浮動(dòng)壓模件36支撐在相對(duì)于第二壓模26的適當(dāng)位置上。在第一實(shí)施例中，定位組件38含有一個(gè)具有第一支承面42和第二支承面44的支板40。支板40的第一支承面42支承浮動(dòng)壓模件36，而其第二支承面44則通過(guò)緩沖銷(xiāo)46相對(duì)于第二壓模26支承在壓機(jī)的底座上。擋塊43安裝在第一支承面42上，基底塊45安裝在第二支承面44上。擋塊43與基底塊45的尺寸應(yīng)能恰好形成定位組件38的沖程(下面將作更詳細(xì)的說(shuō)明)。在圖示的第一實(shí)施例中，由整塊的支板40支承浮動(dòng)組件32的浮動(dòng)壓模件36。但是，很顯然，在采用多于一個(gè)的壓模件36的場(chǎng)合下，可以對(duì)浮動(dòng)組件32的每一個(gè)浮動(dòng)壓模件36設(shè)置單獨(dú)的支板40。但是，為了保證浮動(dòng)組件32的浮動(dòng)壓模件36能夠同時(shí)地和均勻地移動(dòng)，現(xiàn)在更趨向于采用整體地連續(xù)支板結(jié)構(gòu)。
緩沖銷(xiāo)46可以是直徑約1.5英寸的鋼棒，它穿過(guò)壓力機(jī)底座的銷(xiāo)孔，并將來(lái)自壓模緩沖組件(未示出)的力傳給浮動(dòng)板從而也傳給浮動(dòng)壓模件36。壓模緩沖組件是一種對(duì)所配備的壓機(jī)提供動(dòng)力的普通機(jī)構(gòu)。例如，采用緩沖組件通過(guò)緩沖銷(xiāo)在成形后將工件從模腔中舉起。
在所示的第一實(shí)施例中，緩沖銷(xiāo)46穿過(guò)銷(xiāo)孔對(duì)浮動(dòng)壓模件36提供足夠的支承，并將作用力施加到浮動(dòng)壓模件36上。例如，可在支板40的全部面積上每隔6英寸設(shè)置一個(gè)緩沖銷(xiāo)。一般情況下，浮動(dòng)壓模件36是被容易鎖定的緩沖組件連續(xù)地偏壓的(下面將作全面的說(shuō)明)。
使浮動(dòng)壓模件偏壓并發(fā)生相對(duì)于第二壓模的模腔的位移(即壓模件36的行程)的力取決于是否確信必須(或者說(shuō)希望)在焊縫處對(duì)坯件進(jìn)行成形以及在隨后的成形過(guò)程中鎖緊坯件、還取決于焊合坯件的特征、要成形的部位等?？梢灶A(yù)料，通過(guò)試驗(yàn)可以準(zhǔn)確地確定最佳的位移和力的大小。
如上所述，上述參數(shù)的特定值當(dāng)然要根據(jù)特定用途的設(shè)計(jì)考慮來(lái)決定，因此，本專利不提出最佳值。但是，本專利發(fā)明人在實(shí)驗(yàn)中所觀察到的這些參數(shù)的數(shù)量級(jí)好像極為普通。一種情況是，當(dāng)壓機(jī)的內(nèi)壓頭16具有500噸壓力、外壓頭22具有80噸壓力、緩沖組件的偏壓力調(diào)到19噸且緩沖行程限制在13/4英寸以內(nèi)時(shí)，可得到滿意的結(jié)果。另一種情況是，當(dāng)壓機(jī)的內(nèi)壓頭16具有1200噸壓力、外壓頭22具有90噸壓力，緩沖組件的偏壓力調(diào)到25噸且緩沖行程限制在60mm之內(nèi)時(shí)，也可獲得滿意的結(jié)果。
另外(或者是適合于更換方案時(shí))，可以設(shè)置一個(gè)用于偏壓浮動(dòng)壓模件36的，不同于常規(guī)的壓模緩沖機(jī)構(gòu)，這一點(diǎn)在閱讀了有關(guān)第二實(shí)施例的說(shuō)明之后將更為明了，這種機(jī)構(gòu)含有工作上與液壓氣缸相接合的液壓活塞、氣動(dòng)氣缸以及其它熟知的彈性/偏壓支承結(jié)構(gòu)。
在浮動(dòng)組件32與第二壓模26的U字形模腔25的垂直部分的每一側(cè)之間適宜地設(shè)置了耐磨板48。該耐磨板48保證了浮動(dòng)組件32能夠平滑和低摩擦地作相對(duì)于鄰近它的構(gòu)件的軸向滑動(dòng)而不含有過(guò)度的磨損。
雖然在所示的實(shí)施例中，設(shè)置了浮動(dòng)組件32，使其有選擇地作相對(duì)于第二壓模26的位移，但是，應(yīng)該明白，根據(jù)焊合坯件14要做成的形狀的不同以及其它的考慮，可以相信，設(shè)置一種在其中實(shí)際上安裝有稱為浮動(dòng)組件的組件，并且將第二壓模安裝成用以選擇性地移向第一壓模，以便在浮動(dòng)組件與第一壓模在焊縫處接合后將金屬坯件壓成所需的形狀的做法也是有利的(或者說(shuō)希望的)。因此，雖然圖示的第一實(shí)施例設(shè)計(jì)成第二壓模固定而浮動(dòng)組件可移動(dòng)，但是，不能認(rèn)為本發(fā)明只限于這種特定的結(jié)構(gòu)。
在使用中，焊合坯件14置于下壓模組件24的頂部，而第一壓模12和上夾持件20則位于它們的上方(見(jiàn)圖1)。當(dāng)上夾持件20到達(dá)其下降行程的終點(diǎn)時(shí)，它便將焊合坯件14夾在上夾持件20與第二壓模26之周邊之間，從而將焊合坯件14固定在適當(dāng)?shù)奈恢蒙?見(jiàn)圖2)。工件一旦被夾住(以普通方式夾住)后，夾持件20便可防止工件發(fā)生明顯的移動(dòng)并允許坯件材料在成形過(guò)程中向里流變。
然后，第一壓模12向第二壓模26和浮動(dòng)組件32移動(dòng)。當(dāng)?shù)谝粔耗?2與焊合坯件14相接觸，并使其相對(duì)于夾持件20與第二壓模26的相配合表面而移動(dòng)時(shí)，坯件14便由第一壓模12向下沖壓到浮動(dòng)組件32的浮動(dòng)壓模件36的上表面上。這種接合運(yùn)動(dòng)可使坯件14的焊縫部位壓成(或者說(shuō)給予)所需的形狀，并且牢牢地將焊縫34鎖緊在第一壓模12與浮動(dòng)壓模件36之間(見(jiàn)圖3)。如上所述，臺(tái)階37有助于在隨后的成形過(guò)程中將焊合坯件牢牢地鎖緊定位。
為了適當(dāng)?shù)劓i緊焊合坯件的焊接部位并使其變形，必須按照所需的成形載荷和成品制件的最終尺寸恰當(dāng)?shù)剡x擇偏壓力和緩沖組件的行程。緩沖組件至少要以足夠使坯件變形的力偏壓到浮動(dòng)壓模件36上，而這種力又要比第一壓模的壓力小得多，這樣，浮動(dòng)壓模件36將隨著第一壓模12的連續(xù)運(yùn)動(dòng)而移到它的偏壓位置上。此外，所選的偏壓力必須足以將焊合坯件的焊接部位鎖住，以便使較厚部位材料的張拉和成形與較薄部位材料的張拉和成形分開(kāi)。
在焊合坯料14的焊接部位變形和鎖緊后，第一壓模12連續(xù)向下運(yùn)動(dòng)而使浮動(dòng)組件32發(fā)生相對(duì)于第二壓模26的向下移動(dòng)，并允許第一壓模12的模面18與第二壓模26的模面30對(duì)坯件的其余部位進(jìn)行成形(見(jiàn)圖4)。因此，在第一壓模12到達(dá)其下降行程的終點(diǎn)時(shí)，坯件14的成形基本上就完成了。由于在進(jìn)行坯件其余部分的成形過(guò)程中焊縫34被夾鎖在第一壓模12與浮動(dòng)組件32之間，故在焊接接頭附近的薄板材料中不會(huì)產(chǎn)生裂紋或裂縫。
如上所述，很明顯雖然在所示的實(shí)施例中，第二壓模在第一壓模的整個(gè)行程中是固定的，但是如果需要的話，或者說(shuō)如果對(duì)坯件的成形合適的話，第二壓模也可安裝成可相對(duì)第一壓模而移動(dòng)。
坯件成形后，第一壓模12縮回到它的高程位置，然后，上夾持件20也退回到它的高程位置。但是在第一壓模12和上夾持件20完全與模壓坯件14′脫開(kāi)并移到其高程位置之前，浮動(dòng)組件32仍保持在它的下死點(diǎn)(或者說(shuō)其行程的下限位置)上(見(jiàn)圖5)。浮動(dòng)組件32以公知的方式脫開(kāi)其壓模緩沖件而保持在其行程的下限位置，故不會(huì)有動(dòng)力或偏壓力傳給它。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間滯后之后再重新接入緩沖組件的偏壓作用，以便使上夾持件20和第一壓模12有足夠的時(shí)間退回，從而防止已成形的坯件發(fā)生變形。
在上夾持件20退回到它的高程位置并及經(jīng)過(guò)一定的滯后時(shí)間之后，緩沖組件被接合并使浮動(dòng)組件32升高，將成形好的坯件14′托出下壓模26之外。然后將已成形的零件移走或者送去進(jìn)一步加工(見(jiàn)圖6)。
如上所述，某些壓機(jī)并沒(méi)有配備壓模緩沖組件。在這種設(shè)備中，當(dāng)或者不希望采用壓模緩沖件時(shí)，可以采用液壓或氣動(dòng)裝置對(duì)浮動(dòng)組件進(jìn)行偏壓。這種改型裝置簡(jiǎn)單地以圖9實(shí)施例示之，并將在下面進(jìn)行說(shuō)明。
在第二實(shí)施例中，本發(fā)明的浮動(dòng)組件是用于單動(dòng)式壓力機(jī)。但是，如上所述，本發(fā)明并非限制在這一特定的結(jié)構(gòu)，并且，應(yīng)該認(rèn)為，所述的壓機(jī)結(jié)構(gòu)旨在說(shuō)明本發(fā)明的靈活性，而沒(méi)有任何限制本發(fā)明的意圖。
在所示的第二實(shí)施例中，第一壓模112此時(shí)是作為固定的下壓模，并且壓模組件124位于第一壓模112之上方。壓模組件124由壓機(jī)的壓頭116帶動(dòng)選擇性地移向工件114、或從工件114處縮回。另外，壓機(jī)的壓頭116也是普通結(jié)構(gòu)的。
第一壓模112固定在壓機(jī)的底座上，它帶有可將焊合坯件114壓成所需形狀的壓模面118。坯件夾持器150安裝在第一壓模112的周?chē)?，其作用與第一實(shí)施例的夾持件相同。具體地說(shuō)成形時(shí)位于坯件夾持器150之下的偏壓氣缸152(例如氮?dú)飧?推壓位于模面118上方并面對(duì)著它的夾持器的表面并施加足夠的力以?shī)A住坯件114。成形時(shí)，在成形過(guò)程中，坯件夾持器150以公知的方式防止坯件發(fā)生較大的移動(dòng)但仍允許坯件材料向里流變。
壓模組件124有一部分是具有U字形模腔的第二壓模126，在該U字形模腔中設(shè)置了第二實(shí)施例的定位組件。第二壓模126與第一壓模112和坯件夾持器150被迎面相對(duì)。第二壓模126具有模面130，該模面130與第一模面118相結(jié)合便可將焊合坯件114的一部分壓成特定的形狀與外形。
浮動(dòng)組件132位于第二壓模126內(nèi)并定位于與要成形的坯件中焊縫134的位置相對(duì)應(yīng)的部位。正如上面對(duì)有關(guān)第一實(shí)施例的說(shuō)明一樣，本實(shí)施例仍保持其同樣的結(jié)構(gòu)，浮動(dòng)組件132可以是一個(gè)單一的壓模件136，或者在認(rèn)為必要(取決于焊縫134的位置)時(shí)，由多個(gè)位于第二壓模四周或第二壓模之內(nèi)的這種模件組成。與第一實(shí)施例一樣，浮動(dòng)壓模件136與坯件的接合最好帶有臺(tái)階137以便在隨后的成形過(guò)程中將坯件114的焊合部位緊緊地鎖定在其固定的位置上。
浮動(dòng)組件132還含有一個(gè)由多個(gè)如第一實(shí)施例的定位組件38那樣的零件構(gòu)成的定位組件154。第二實(shí)施例的定位組件154包括具有第一支承面142和第二支承面144的支板140。第一支承面142與浮動(dòng)件136相接合，第二支承面144與傳動(dòng)組件156相接合(下面將更詳細(xì)地說(shuō)明)。擋塊143和基底塊145安裝在支板140上，它們的尺寸及功能與上面對(duì)第一實(shí)施例的說(shuō)明中所指出的一樣。此外，最好對(duì)每一個(gè)浮動(dòng)壓模件136設(shè)置獨(dú)立的支板。
在圖示的第二實(shí)施例中，傳動(dòng)組件156所起的作用與緩沖組件相似。傳動(dòng)組件156含有一個(gè)位于壓機(jī)的壓頭116與第二壓模126之間的接合板158。多個(gè)位于接合板158中的驅(qū)動(dòng)器160與支板140工作上相接合。適宜采用的驅(qū)動(dòng)器160可以是，例如液壓的或氣動(dòng)的氣缸與活塞組件。在本實(shí)施例中，該驅(qū)動(dòng)器是氣動(dòng)氣缸。雖然這里說(shuō)明的是這種結(jié)構(gòu)，但是，根據(jù)壓模組件124下降行程時(shí)所需的浮動(dòng)壓模件136的位移量及鎖住并使坯件114焊合部位成形所需的載荷的不同，本發(fā)明的第二實(shí)施例也可采用其它特定的驅(qū)動(dòng)器。
傳動(dòng)組件156還含有供氣管、排氣管和儲(chǔ)氣罐(未詳細(xì)示出)。傳動(dòng)組件156連續(xù)地偏壓要鎖定的浮動(dòng)壓模件136。在成形過(guò)程中，氣動(dòng)氣缸增壓從而將浮動(dòng)壓模件136推到其伸長(zhǎng)位置上并以足夠的力使焊合坯件的焊合部位成形被鎖緊。需要時(shí)(下面將要說(shuō)明)，氣動(dòng)氣缸可通過(guò)將氣體排到儲(chǔ)氣罐中而選擇性地滯動(dòng)。
圖示中的第二實(shí)施例以與第一實(shí)施例大致相同的方法對(duì)焊合坯件進(jìn)行成形。當(dāng)壓模組件124位于其高程位置時(shí)，將焊合坯件放到坯件夾持器150的上表面上。而后，壓力機(jī)的壓頭116將壓模組件124推向焊合坯件114。由于坯件夾持器150相對(duì)于第一壓模112稍微升高，故在其它任何壓模與坯件接觸之前，第二壓模126的四周先對(duì)著坯件夾持器150而夾緊坯件114。在第二壓模126的力的作用下，坯件夾持器150后退，并且，在隨后的成形過(guò)程中，氮?dú)鈿飧?52的偏壓力防止坯件114發(fā)生較大的移動(dòng)。在這一階段中，坯件114與第一壓模112的模面118相接觸。
壓模組件124連續(xù)向下移動(dòng)時(shí)便帶動(dòng)坯件夾持器150移動(dòng)，并將浮動(dòng)壓模件136推到與焊合坯件114的焊合部位相接觸。浮動(dòng)壓模件136與坯件114焊合部位間的這種接合將使坯件114的焊合部位成形并牢牢地將這一部位鎖緊在浮動(dòng)壓模件136與第一壓模112之間。在第一實(shí)施例中對(duì)所需的作用力及位移所作的討論一般也適用于這一實(shí)施例，因此，這里就不再贅述了。
在焊合坯件114的焊合部位成形并鎖緊后，壓模組件124繼續(xù)下降，克服氣動(dòng)氣缸的偏壓作用而移動(dòng)浮動(dòng)壓模件136，并允許第二壓模126的模面130與第一壓模112的模面118對(duì)坯件的其余部分進(jìn)行成形。由于在坯件的其余部分成形之前焊縫134被鎖緊在第一壓模112與浮動(dòng)壓模件136之間，故也不會(huì)產(chǎn)生皺折或開(kāi)裂。
成形后，氣動(dòng)氣缸向儲(chǔ)氣罐排氣而卸掉了驅(qū)動(dòng)器160的偏壓力。而后，壓模組件124相對(duì)于浮動(dòng)組件132而移動(dòng)并退回到它的高程位置上。浮動(dòng)組件132在自身重量的作用下相對(duì)于第二壓模126而移動(dòng)，并且緩慢地將已成形的工件114′推出模腔之外。
應(yīng)該指出的是，圖9所示的實(shí)施例用于使例如車(chē)門(mén)之類的汽車(chē)車(chē)身面板的成形看來(lái)是特別有利的，因?yàn)槌尚魏蟮墓ぜ槐胤D(zhuǎn)便可送去進(jìn)一步加工，而圖1所示的那種類型的壓機(jī)則必須將工件翻轉(zhuǎn)才能進(jìn)一步加工。
的確，從上面所述可清楚看出，本發(fā)明的浮動(dòng)組件可以很有利地用到壓機(jī)的上模結(jié)構(gòu)或下模結(jié)構(gòu)中。這種靈活性使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)得以在各種零件成形系統(tǒng)中體現(xiàn)。
從上面的說(shuō)明也可明顯地看出，本發(fā)明的裝置和方法可以用來(lái)對(duì)金屬坯件(或者說(shuō)工件)，例如鋼、鋁、或任何已知的金屬或合金、或者金屬或合金相結(jié)合的工件進(jìn)行成形。而且，本發(fā)明所公開(kāi)的裝置與方法雖然對(duì)于用來(lái)成形各部分厚薄不同的坯件特別有利，但是它也可用于成形單一厚度的坯件和/或早先已至少進(jìn)行過(guò)部分成形的工件。
因此，盡管上面結(jié)合本發(fā)明的最佳實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，然而不難理解，本發(fā)明并不局限于已說(shuō)明的實(shí)施例，它應(yīng)包括所附權(quán)利要求的范圍中所述的各種等同的結(jié)構(gòu)及方法。
權(quán)利要求
1.一種可控制成形坯件的張拉的成形裝置，該成形裝置含有一個(gè)第一壓模部分；一個(gè)位于與第一壓模部分迎面相對(duì)之處的第二壓模部分，上述的第一壓模和第二壓模中至少有一個(gè)安裝成可選擇性地移向或移離它們中的另一個(gè)；一個(gè)位于上述第二壓模附近、且至少含有一個(gè)坯件接合件的浮動(dòng)組件，該浮動(dòng)組件安裝成可相對(duì)于上述的第二壓模作軸向滑動(dòng)；上述的浮動(dòng)組件還含有一個(gè)用于支承上述接合件的支承組件，上述的支承組件的結(jié)構(gòu)與布局可選擇性將上述的至少一個(gè)坯件接合件支承在一個(gè)第一位置上，在該位置上，它與坯件的接合面離上述的第一壓模部分比離上述的第二壓模部分的坯件相接合面近，從而允許在第一壓模的成形行程中，當(dāng)上述的接合件一與坯件相接合便由上述的第一壓模將其軸向地移離上述的第一位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的成形裝置，其特征在于，上述的第一壓模是可移向和移離第二壓模的，而上述的第二壓模是固定的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的成形裝置，其特征在于，上述的支承組件含有一個(gè)具有第一支承面和第二支承面的支板，上述的第一支承面與上述的接合件沒(méi)有工作接合，而一個(gè)彈簧組件則與上述支板的第二支承面沒(méi)有工作接合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的成形裝置，其特征在于，上述的彈簧組件可選擇性地將上述的接合件壓向上述的第一壓模。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的成形裝置，其特征在于，上述的彈簧組件含有多個(gè)緩沖銷(xiāo)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的成形裝置，其特征在于，至少設(shè)置有一個(gè)坯件接合件以便大體上與要由上述的第一壓模和第二壓模成形的坯件的焊縫的位置和結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的成形裝置，其特征在于，上述的浮動(dòng)組件還含有至少一個(gè)設(shè)置在上述接合件與上述第二壓模板之間的耐磨板。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的成形裝置，其特征在于，它還含有一個(gè)可與上述第二壓模的周邊相接合以便夾持住要由上述的第一和第二壓模成形的坯件的周邊的上夾持件。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的成形裝置，其特征在于，上述的至少一個(gè)與坯件相接合的接合件設(shè)置在上述的第二壓模之內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的成形裝置，其特征在于，它還含有一個(gè)上夾持件和一個(gè)下夾持件，用于夾持住要由上述的第一壓模和第二壓模成形的坯件的周邊。
11.一種用于使坯件成形的方法，該方法包括下列工步提供一種成形裝置，該裝置含有第一壓模部分；一個(gè)位于與第一壓模部分迎面相對(duì)之處的第二壓模部分，上述的第一壓模和第二壓模中至少有一個(gè)安裝成可選擇性地移向或移離它們中的另一個(gè)；一個(gè)位于上述的第二壓模附近、且含有至少一個(gè)坯件接合件的浮動(dòng)組件，該浮動(dòng)組件安裝成可相對(duì)于上述的第二壓模作軸向滑動(dòng)，上述的浮動(dòng)組件帶有一個(gè)用于支承上述的接合件的支承組件，該支承組件的結(jié)構(gòu)與布局可選擇性地將上述的至少一個(gè)坯件接合件支承在一個(gè)第一位置上，在該位置上，它與坯件的接合面離上述的第一壓模部分比離上述的第二壓模部分的坯件接合面近，從而允許在第一壓模的成形過(guò)程中，當(dāng)上述的接合件一與坯件相接合便由上述的第一壓模將其軸向地移離上述的第一位置；將一種金屬坯件放到上述的第一壓模部分與第二壓模部分之間；將上述的第一壓模部分移向上述的第二壓模部分；夾緊位于上述第一壓模部分與上述坯件接合件之間的上述坯件的第一部分；將上述第一壓模部分、上述坯件接合件和位于上述兩者之間的被夾緊的坯件的上述第一部分移向上述的第二壓模部分；和使位于上述第一壓模部分和第二壓模部分之間、與上述的坯件第一部分隔開(kāi)的坯件第二部分成形。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其特征在于，它還包括一個(gè)提供一種帶有一個(gè)上夾持件的模壓裝置的工步，并且還含有一個(gè)在上述夾緊坯件的第一部分的工步之前夾緊位于上述上夾持件與上述第二壓模四周之間的上述坯件的周邊的工步。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其特征在于，它還包括一個(gè)提供一種帶有上、下夾持件的模壓裝置的工步，并且還包括在上述的夾緊坯件的第一部分的工步之前夾緊位于上述上、下夾持件之間的上述坯件的周邊的工步。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其特征在于，上述的至少一個(gè)坯件接合件設(shè)置在上述的第二壓模之內(nèi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其特征在于，上述的將一種金屬坯件放在上述的第一壓模部分與第二壓模部分之間的工步包括將一種含有至少一條焊合縫的金屬坯件放入上述的兩個(gè)壓模部分之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其特征在于，上述的放入金屬坯件的工步包括將一種鋼坯件放到上述的第一與第二壓模部分之間。
17.一種對(duì)一種帶有較薄部分、較厚部分以及位于上述兩者之間的焊合部分的焊合坯件進(jìn)行成形的方法，這種方法可控制所成形的上述焊合坯件的張拉，該方法含有下列工步對(duì)上述焊合坯件的焊合部位進(jìn)行成形；鎖緊上述焊合部位，從而防止上述焊合部位的材料發(fā)生進(jìn)一步流變；在鎖緊上述焊合部位的狀態(tài)下對(duì)上述焊合坯件的其余部分進(jìn)行成形。
18.一種使金屬坯件成形的方法，該方法可控制所成形的上述金屬坯件的張拉，上述方法包括下列工步準(zhǔn)備一種帶有要成形的第一部分和第二部分的金屬坯件；對(duì)上述坯件的第一部分進(jìn)行成形；鎖緊上述坯件的第一部分，從而防止上述第一部分的材料發(fā)生進(jìn)一步流變；在上述第一部分被鎖緊的狀態(tài)下對(duì)上述坯件的第二部分進(jìn)行成形。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其特征在于，上述準(zhǔn)備金屬坯件的工步包括準(zhǔn)備一種鋼坯件。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其特征在于，上述準(zhǔn)備金屬坯件的工步包括準(zhǔn)備一種帶有不同厚度部分的金屬坯件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可控制張拉的成型裝置和防止在成型過(guò)程中坯件張拉失控、出現(xiàn)皺折或裂紋的方法。具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種可控制張拉的成型裝置，采用這種裝置可按照本發(fā)明對(duì)位于相對(duì)模面之間的坯件選定部位進(jìn)行成型和鎖緊。這種鎖緊措施可防止在對(duì)其余部位的成型過(guò)程中所選部位的材料繼續(xù)發(fā)生流變。因此，采用這種限定選定部位進(jìn)一步流變的方法可使坯件的還未成型的其它部位在相對(duì)的壓模間進(jìn)行成型而不會(huì)損傷坯件中選定的焊縫或其余部分的材料。
文檔編號(hào)B21D11/00GK1136480SQ9610063
公開(kāi)日1996年11月27日 申請(qǐng)日期1996年1月8日 優(yōu)先權(quán)日1995年2月10日
發(fā)明者沃納·芒澤恩 申請(qǐng)人:奧吉哈拉美國(guó)公司