用于使金屬成形的設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于使金屬成形的設備，特別是零件的成形，例如柱環(huán)的成形。
【背景技術】
[0002]在由鋼制成的工件(例如，由板材制成的薄鋼板)上形成柱環(huán)是重要的分支。例如，參見DE 102006029124 B4以及DE 1916826。工件被放置在模具上。模具包括與工件相鄰的孔。然后在將材料從金屬薄板面拉入模具孔中的同時，通過尖端沖頭在工件中壓出孔。因此，形成仍然是工件的一部分的柱環(huán)。上述原理在汽車工業(yè)中特別適用。
[0003]所描述的成形工藝涉及在成形區(qū)域內對工件的應力。這樣，當使柱環(huán)在金屬薄板邊緣處升高時，主要是拉應力起作用。可到達的柱環(huán)高度是有限的。柱環(huán)直徑與柱環(huán)高度的比例越小，柱環(huán)區(qū)域中材料斷裂的風險越高。
[0004]成形失敗是個大問題。有時，這在使用工件之前沒有認識到。在這樣的情況下，拆卸有缺陷的零件以及更換為無瑕疵的零件是特別復雜的。
[0005]已經試圖通過施加熱來優(yōu)化拉伸工藝。例如，對沖頭進行加熱以將熱施加到工件(例如，金屬薄板)的成形區(qū)域中。然而，這會導致沖頭因為加熱而失去強度并且因此僅具有較短使用壽命的缺點。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的是為了提供一種用于在由金屬板材制成的工件(特別是金屬薄板等)上形成柱環(huán)的設備，通過這一設備改進了成形工藝并降低了柱環(huán)斷裂的風險，但同時涉及的工具元件保持其強度不變。
[0007]通過權利要求1的特征實現(xiàn)了這個目的。
[0008]本發(fā)明人已經認識到，需要尋求涉及加熱工件的成形區(qū)域，但不加熱工具(特別是沖頭)的技術方案。因此，必須根據(jù)“熱工件，冷工具”的原則尋求系統(tǒng)。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的技術方案在于以下幾點:
[0010]提供一種用于產生電流的感應電加熱系統(tǒng)，所述電流從位于金屬薄板上方的沖頭或另一個部件開始流到位于金屬薄板下方的模具或另一個部件。
[0011 ]根據(jù)本發(fā)明具有兩種可選方案:根據(jù)第一可選方案，所述沖頭用作上部部件，并且由所述模具形成下部部件。在這種情況下，所述沖頭和所述模具都由具有高強度但同時具有良好導電性的材料制成。這里，所述沖頭優(yōu)選由不僅是良好的電導體而且即使加熱時也具有尚強度的材料制成。
[0012]根據(jù)有益的實施方案，所述沖頭可以由兩種材料制成，S卩，不需要具有高強度的導電材料以及導電性不太好但具有高強度的第二種材料。例如，具有良好導電性的材料可以形成所述沖頭的芯，另一種高強度材料可以形成外殼。
[0013]根據(jù)第二可選方案，包圍所述沖頭的由具有良好導電性的材料制成并且能夠放置在工件上的套筒用作上部部件;所述套筒充當向下保持件。下部部件是插入模具孔中的由具有良好導電性的材料制成的反向保持件。
[0014]第二可選方案是特別有利的。這里，由于電流沒有被引導通過所述沖頭而是被引導通過所述向下保持件和所述反向保持件，所以沒有對所述沖頭進行加熱。
[0015]本發(fā)明以優(yōu)異的方式實現(xiàn)了其目的:
[0016]-基本上僅加熱所述工件，而且也僅加熱在所述成形區(qū)域中的工件，因此集中在較窄的區(qū)域。與此相反，工具基本上保持是冷的。
[0017]-在本發(fā)明中，由于降低了在使柱環(huán)成形(拉伸)時斷裂的風險，所以可以使用高強度薄金屬板的預切部分和成形部分。這也節(jié)省了重量和成本。
[0018]更有益的實施方案可以從從屬權利要求以及對附圖的說明中獲得。
【附圖說明】
[0019]參照附圖詳細說明本發(fā)明。附圖具體示出了:
[0020]圖1示出了第一種形式?？梢钥吹經_頭以及模具、向下保持件還有工件。
[0021]圖2示出了第二種形式?？梢钥吹經_頭、模具和工件，還有包圍沖頭的套筒以及在模具中的反向保持件。
[0022]圖3示出了圖2的第一變體。
[0023]圖4示出了圖2的另一個變體。
[0024]圖5示出了圖4形成柱環(huán)之后的實施方案。
[0025]圖6示出了作為本發(fā)明的進一步應用的金屬薄板的剪切。
[0026]圖7示出了作為本發(fā)明的進一步應用的金屬薄板的倒角。
[0027]圖8示出了作為本發(fā)明的進一步應用的金屬薄板的隆起。
[0028]圖9示出了圖8的變形實施方案。
[0029]圖10不出了用于在工件中切出$父大孔的設備。
[0030]圖11不出了用于在工件中切出$父小孔的設備。
[0031]圖12示出了用于制造開放切口的設備。
[0032]圖13示出了用于使工件成形的設備。
【具體實施方式】
[0033]圖1示出了以下詳細內容:
[0034]所示出的設備包括沖頭I以及模具2。后者還包括具有電源3的導電加熱系統(tǒng)。沖頭I被套筒形狀的向下保持件5包圍。這兩者之間設置有隔熱涂層或隔熱套筒7。
[0035 ]由高強度鋼制成的金屬薄板4被放置在模具2上。
[0036]沖頭I由尚強度材料構成。沖頭I包括尖?而I.I。所述尖?而穿過金屬薄板4中的孔
4.1。該孔可以在成形工藝之前在金屬薄板4中形成。然而，金屬薄板4也可以沒有孔，使得僅當沖頭I沖壓金屬薄板4時形成該孔。沖頭I也可以是鈍的。沖頭前端的形狀也可以適應成形工藝的需求。
[0037]如所示出的，存在從電源3開始通過具有良好導電性的向下保持件5、進一步通過金屬薄板4的特定成形區(qū)域、然后到達模具2的電流3.1。模具2由諸如銅等具有良好導電性的材料制成。
[0038]在根據(jù)圖1的圖示中，成形工藝處于初始階段。在成形工藝結束時，將孔4.1加寬以具有所需的柱環(huán)的形狀(這里未示出)。于是，柱環(huán)具有與沖頭I的直徑相等的內部寬度。從圖5中可以看到這看起來是怎樣的。以下圖1的有益變形具有以下外觀(這里未示出):沖頭I基本上由硬的高強度鋼制成。然而，它由電導體貫通，該電導體從沖頭I的上端一路穿過沖頭到達尖端區(qū)域，并且被配置為使得其在成形工藝過程中與金屬板4進行導電性接觸。因此，該沖頭的主要部分沒有被加熱或幾乎沒有被加熱，從而保持其強度。所述電導體可以配置成使得其在沖頭的外殼表面的多點處暴露，從而使得即使在沖頭I向下運動時也總是存在與金屬薄板4的導電連接，因此也總是存在電流。該電導體可以與沖頭I電絕緣。
[0039]相應地，在根據(jù)圖2的實施方案中，設置了圖1中命名的部件，S卩，具有沖頭尖端1.1的沖頭1、具有模具孔2.1的模具2和電加熱系統(tǒng)3。再次可以看到具有孔4.1的金屬薄板4。一般來說，孔不是必須的。
[0040]這里，也設置了套筒形狀的向下保持件5。所述向下保持件同時具有三種功能。一方面，其充當向下保持件，另一方面充當電流導體，最后充當剝離器。
[0041]與圖1的實施方案的另一個區(qū)別是反向保持件6。所述反向保持件位于模具的孔2.1中。反向保持件6可以在垂直方向上與或不與模具2—起移位。
[0042 ]電流流過向下保持件5、金屬薄板4以及反向保持件6。
[0043]在本實施方案中，沖頭I也是完全沒有電流，因而沒有被主動加熱。因此，其可以是普通質量的工具鋼或熱作鋼。
[0044]在沖頭I和向下保持件5之間可能存在氣隙。然而，這不是必須的。
[0045]向下保持件5不需要具有很大的強度。其可以由銅制成。在任何情況下，其應當由具有良好導電性的材料構成。反向保持件6同樣如此。
[0046]在這種情況下，模具2的材料沒那么重要。其可以是任意材料(鋼或銅)，然而，最好是導熱性較差的材料，從而使得由電流產生的熱量被限制在實際成形區(qū)域中。
[0047]圖3的實施方案再次示出了沖頭1、模具2和金屬薄板4。這里，省略了電加熱系統(tǒng)的說明和效果。然而，這種加熱系統(tǒng)是存在的。
[0048]圖3中的重要部件是絕緣涂層7ο所述涂層可以是套筒或襯墊。
[0049]成形工藝按如下方式進行:
[0050]首先，金屬薄板4被放置在模具2上。向下保持件5向下移動并靠在金屬薄板4上，從而使電流激活并且對成形區(qū)域進行加熱。然后，沖頭進一步向下移動并且向下保持件5向內彈動。就在沖頭I觸碰到金屬薄板4之前，關閉電源并且移走反向保持件6。柱環(huán)在形成的同時被升高。
[0051]根據(jù)圖4的實施方案中的重要部件是在沖頭I上的螺紋形成模1.2。沖頭I配備有旋轉驅動裝置(未示出)。如果其向下行進，那么會使沖頭I和螺紋形成模1.2處于旋轉中。因此，得到的柱環(huán)(未示出)形成有螺紋，螺釘可以通過其被引導。
[0052]在根據(jù)圖5的實施方案中，可以第一次看到與剩余的金屬薄板4一體形成的柱環(huán)4.2。
[0053]在這個圖中，再次可以看到與根據(jù)圖4的實施方案中一樣的螺紋形成模1.2，以及與根據(jù)圖3的實施方案中一樣的絕緣涂層7。
[0054]如果用于形成螺紋的現(xiàn)有柱環(huán)的成形能力不夠，那么所述柱環(huán)也可以被主動加熱。
[0055]根據(jù)圖6的實施方案涉及金屬薄板4的剪切。在金屬薄板4一側的切削沖頭10和在金屬薄板4另一側的切削模具11充當工具。
[0056]切削沖頭10和切削模具11的切削邊緣被設置在相反側。
[0057]進一步示出了由具有良好導電性的材料制成的兩條導軌12、13(例如銅軌)。所述導軌被設置為彼此相對，即，鏡面反向對稱或點對稱。切削沖頭10和切削模具11的切削邊緣之間的連接線穿過成形區(qū)域14的中心。
[0058]設置了電加熱系統(tǒng)(這里未示出)，其產生從一個銅軌到另一個銅軌的電流。電流再次流過成形區(qū)域14的中心。這允許進行切削沖擊和切削力較低的切削。
[0059]在圖7中示出了另一個實施方案。其涉及金屬薄板4的倒角。示出了金屬薄板保持件15以及模具2。后兩者被設置為彼此相對，并且夾住它們之間的金屬薄板4。它們也可以彼此偏移。此外，沖頭I和反向保持件6協(xié)同操作。
[0060]金屬薄板4的倒角邊緣區(qū)域位于兩個電觸頭16、17之間。電觸頭16通過絕緣材料7與沖頭I絕緣，即至少相對于傳熱絕緣，但也相對于電流絕緣。在電觸頭17和反向保持件6之間可以進行相同的設置。
[0061]