連續(xù)漸進(jìn)成形金屬帶以形成具有縱向變化橫截面的型材的裝置與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于連續(xù)漸進(jìn)成形金屬帶以形成具有縱向變化橫截面的型材的裝置，包括:用于成形金屬帶的設(shè)備，其中該設(shè)備包括至少一個(gè)工具套件，其具有至少兩個(gè)可旋轉(zhuǎn)安裝且相互關(guān)聯(lián)的工具，其中工具在圓周方向上具有周向壓力面，該周向壓力面具有用于成形金屬帶的輪廓，并且其中至少一個(gè)工具的壓力面的輪廓是非軸對(duì)稱的。
[0002]本發(fā)明還涉及一種用于連續(xù)漸進(jìn)成形金屬帶以形成具有縱向變化橫截面的型材的方法，包括以下步驟:a)提供具有至少兩個(gè)可旋轉(zhuǎn)安裝且相互關(guān)聯(lián)的工具的裝置，以及
b)利用所述工具成形金屬帶。
【背景技術(shù)】
[0003]在成形技術(shù)領(lǐng)域中，已知多種可能的方法用來(lái)將金屬帶成形為型材。“輥壓成形”有時(shí)也被稱作“輥式成型”，特別適用于連續(xù)漸進(jìn)成形。這是這樣一種成形方法，其中可旋轉(zhuǎn)安裝的工具例如輥或輥?zhàn)訉⒔饘賻С尚螢樾筒?。為此，可旋轉(zhuǎn)安裝的工具通常被布置在固定位置，而待成形的金屬帶連續(xù)移動(dòng)通過(guò)輥。在金屬帶移動(dòng)期間，可旋轉(zhuǎn)安裝且被驅(qū)動(dòng)的工具在金屬帶上滾動(dòng)，并且通過(guò)彼此擠壓使金屬帶變形。通常，具有不同成形工具的多個(gè)工作臺(tái)被串聯(lián)布置，從而金屬帶被逐步成形，直到獲得預(yù)期的最終橫截面。輥壓成形特別適用于制造具有恒定橫截面的型材。
[0004]與其他成形方法(例如壓制)相比，輥壓成形僅在局部形成相對(duì)高的成形壓力。輥壓成形的巨大優(yōu)點(diǎn)在于連續(xù)成形金屬帶的可能性。另外的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)果的高可復(fù)制性。基于此，輥壓成形的使用特別是對(duì)于制造大量相同的組件來(lái)說(shuō)被認(rèn)為是有利的，例如用于機(jī)動(dòng)車輛用的車身部件。
[0005]用于輥壓成形的裝置與方法例如在DE102007005880B4、DE19754171A1和DE10011755A1中是已知的。利用其中描述的一些裝置與方法，可以利用輥壓成形制造其橫截面沿其縱軸變化的金屬帶。這例如是通過(guò)在成形過(guò)程期間改變或調(diào)節(jié)工具在橫向方向上的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)的。特別地，工具不僅能旋轉(zhuǎn)，還可以執(zhí)行橫向平移運(yùn)動(dòng)。變化的橫截面使得由此制造的組件能夠適應(yīng)于操作中普遍存在的載荷。
[0006]已知的方案具有以下不足，即關(guān)于機(jī)械部分需要很大開銷，以便使得工具例如輥套件可橫向移動(dòng)。此外，可移動(dòng)地安裝的工具需要復(fù)雜的控制部件，其確保工具總是位于正確位置。另外的缺點(diǎn)在于，僅僅移動(dòng)工具僅能允許型材幾何形狀或工件幾何形狀的有限變化。
[0007]JP59027722A中已知另外一種可以通過(guò)輥壓成形制造具有縱向變化橫截面的工件或型材的方案。該文件提出使用其輪廓非軸對(duì)稱的可旋轉(zhuǎn)安裝的工具，而不是改變工具的位置。這樣，金屬帶發(fā)生形變，從而成形過(guò)程之后金屬帶的形狀近似對(duì)應(yīng)于工具輪廓的形狀。為此，具有匹配輪廓和平行旋轉(zhuǎn)軸的兩個(gè)輥彼此抵靠進(jìn)行工作，在輥之間引導(dǎo)并成形金屬帶。
[0008]盡管該方案在構(gòu)造方面更簡(jiǎn)單，但是其具有以下缺點(diǎn)，即所描述的旋轉(zhuǎn)軸彼此平行的工具無(wú)法制造中空型材，而僅能制造開口型材或半殼，并且為了制造中空型材，兩個(gè)或更多個(gè)半殼必須被接合在一起。這進(jìn)一步增加了制造成本。由JP59027722A已知方案的另一缺點(diǎn)在于，為了形成開口型材，使用了具有不同輪廓的兩個(gè)工具(凸出的“陽(yáng)模(punch)和凹入的“陰模(die)”)。這也導(dǎo)致了更高的模具成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]因此，本發(fā)明是基于配置及改善已在介紹部分描述且在上文更為詳細(xì)解釋的裝置的目的，從而可以低成本地制造具有縱向變化橫截面的工件或型材，特別是具有封閉橫截面的縱向變化型材。
[0010]對(duì)于根據(jù)權(quán)利要求1前序部分的裝置來(lái)說(shuō)，該目的是如下實(shí)現(xiàn)的，即至少一個(gè)工具套件的所有工具壓力面的輪廓是凹入的，以便形成具有封閉橫截面的型材。
[0011]該裝置是這樣的裝置，其連續(xù)漸進(jìn)成形金屬帶以形成具有縱向變化橫截面的型材。連續(xù)漸進(jìn)成形指的是無(wú)中斷成形金屬帶的能力，直到其達(dá)到其最終形狀。使用的材料可以是鋼、鎂、鋁或其它金屬或它們的組合，例如是多層材料的形式。成形工件或型材的厚度可以在0.3_至6_之間的范圍內(nèi)。裝置首先具有用于成形金屬帶的設(shè)備。該設(shè)備包括至少一個(gè)工具套件，該至少一個(gè)工具套件具有至少兩個(gè)可旋轉(zhuǎn)安裝且相互關(guān)聯(lián)的工具。這些工具例如可以是輥或輥?zhàn)?。工具在圓周方向上具有周向壓力面，該周向壓力面具有用于成形金屬帶的輪廓。壓力面繞工具的旋轉(zhuǎn)軸延伸，并且其橫截表面被稱為輪廓。至少一個(gè)工具的壓力面的輪廓是非軸對(duì)稱的。這可以如下方式實(shí)現(xiàn)，即輪廓如所見的那樣在圓周方向上變化，并且用于制造具有縱向變化橫截面的工件或型材的目的。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，至少一個(gè)工具套件的所有工具的壓力面的輪廓是凹入的，以便形成具有封閉橫截面的型材。凹入形狀應(yīng)被特別理解為很大程度上向內(nèi)彎曲，即“孔洞”形狀。壓力面輪廓的凹入形狀對(duì)于成形金屬帶以形成具有縱向槽的縱向變化封閉型材(“帶槽型材”)來(lái)說(shuō)是特別有益的，因?yàn)榉忾]型材例如圓形型材的外表面相應(yīng)地具有凹入的即向內(nèi)彎曲的形狀。由未分割的金屬帶形成中空型材具有以下實(shí)質(zhì)性優(yōu)點(diǎn)，即僅一個(gè)縱向縫隙需要被焊接或以其他方式封閉，以便形成完全封閉的中空型材。作為對(duì)比，已知的用于制造縱向變化型材的輥壓成形方法通常僅形成一側(cè)開口的型材，其中兩個(gè)或更多個(gè)型材接合在一起以形成中空型材。然而，為此需要焊接兩個(gè)或更多個(gè)縱向縫隙，這不僅增加了成本，而且還劣化了成品型材的機(jī)械性能。只要提供多個(gè)工具套件，所有工具套件的工具的壓力面的輪廓可以在形狀上是大程度凹入的。
[0013]裝置的一種配置可以被表征為在每種情形中具有至少兩個(gè)可旋轉(zhuǎn)安裝且相互關(guān)聯(lián)的工具的至少一個(gè)工具套件。其他工具套件的使用可以在其他更為分化的步驟中成形金屬帶，從而可以實(shí)現(xiàn)在整個(gè)型材長(zhǎng)度上橫截面的相對(duì)大變化。在此情形中，利用至少一個(gè)第一工具套件，金屬帶首先可以被成形為在一側(cè)開口且縱向未變化的型材(“U形型材”)，其具有基本垂直的腿并且在需要的情況下具有圓形邊緣。在該上下文中，優(yōu)選地將要形成的最終幾何形狀的至少部分最小半截面尺寸和/或最小半徑?jīng)Q定了在一側(cè)開口且在縱向上恒定的型材的形狀。至少第二下游工具套件隨后進(jìn)一步連續(xù)地成形在一側(cè)開口且在縱向上恒定的型材，以形成具有縱向槽的縱向變化的封閉型材。
[0014]根據(jù)裝置的一個(gè)實(shí)施例，每個(gè)工具套件包括兩個(gè)、三個(gè)或四個(gè)可旋轉(zhuǎn)安裝的工具。使用多個(gè)工具可以同時(shí)從不同側(cè)面成形預(yù)成形的金屬帶，并且因此特別地形成具有縱向變化橫截面的封閉中空型材。對(duì)于兩個(gè)工具的情形，工具的旋轉(zhuǎn)軸優(yōu)選地彼此平行布置。對(duì)于三個(gè)工具的情形，相鄰工具的旋轉(zhuǎn)軸優(yōu)選構(gòu)成120°的角度，對(duì)于四個(gè)工具的情形，相鄰工具的旋轉(zhuǎn)軸優(yōu)選構(gòu)成90°的角度。這導(dǎo)致了在成形預(yù)成形金屬帶時(shí)工具成形動(dòng)作的均勻分布，以形成具有縱向槽的封閉型材。
[0015]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，至少一個(gè)工具的壓力面的輪廓很大程度上是卵形特別是橢圓形或多邊形或圓形的弧段的形式。圓形弧段形式的設(shè)計(jì)特別指的是對(duì)應(yīng)于一段圓形(例如半圓、四分之一圓等)的形狀。多邊形設(shè)計(jì)特別指的是具有多條很大程度上是直線且在必要時(shí)等長(zhǎng)的彼此成角度布置的分段長(zhǎng)度的形狀(例如三角形、四邊形、六邊形等)。在相應(yīng)的形式中，卵形或橢圓形設(shè)計(jì)特別指的是對(duì)應(yīng)于卵形