專利名稱：級進(jìn)沖模工具方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及機加工，具體地，涉及一種級進(jìn)沖才莫工具。
背景技術(shù)：
在一種級進(jìn)沖模工具中，隨著在帶中制造出孔或特征，帶狀或 塊狀材料(坯料)從才莫具內(nèi)部的一個工位"前進(jìn)"至另一個工位。 多個沖頭以特定順序設(shè)置，以制造出所加工(制造)部件的所需樣
《的孑L4口對爭;f正。
壽義載或以其它方式承受載荷的才幾加工部件典型地由軸承材沖十 (bearing material)制造，該材料適用于設(shè)計載荷。圖4示出了典 型才幾加工部件400的示例性實例。該部件是用在電才幾齒4侖減速組件 中的齒輪盤(gearing plate )。孑L 402形成在板400中用于支撐齒輪 才區(qū)軸(gearing pivot )。因此，這些孔為 K重孔，并且因此齒4侖盤400 典型地由軸承材料(如青銅， 一種與鋼相比較為昂貴的金屬)制成。
如圖4可見，承重孔402構(gòu)成齒輪盤400的結(jié)構(gòu)的非常小一部 分。因此，機加工部件的大部分都用不上青銅的結(jié)構(gòu)優(yōu)點。因此需
部件，但仍在部件中提供可能使用較高成本材料的承重表面或其它 承重區(qū)域。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的用于制造機加工部件的沖模工具包括接收第一 工件，^/L加工部件由此第一工件制造出。此工件-故加工以用作才莫具， 此模具然后被用來沖壓出第二工件的片段。沖壓出的片段被保持在
形成于第 一 工件中的孔中，所述孔用作用于沖壓操作的模孔。
通過將軸承材料用于第二工件，可制造出主要包括第 一工件的 才才泮+的才幾力o工部4牛，并且才幾力口工部^f牛的7fc重部分可由來自第二工4牛 的軸承材料制成。
在機加工部件的制造中，通過使用第一工件自身作為模具，制 造過程被極大地簡化。本發(fā)明這個方面可容易地用在級進(jìn)沖模工具 中。


通過結(jié)合附圖，本發(fā)明的方面、優(yōu)點和新穎特征將在下面的描
述中變得顯而易見，其中
圖1是根據(jù)本發(fā)明的級進(jìn)沖模工具的一般簡圖1A示出了工位B中限位塊(stop )的替換結(jié)構(gòu)；
圖IB示出了工位B中限位塊的另一替換結(jié)構(gòu)；
圖2示出了用在根據(jù)本發(fā)明的級進(jìn)沖模工具中的材料帶(工件) 的具體實施例；
圖3A-3D示出了嵌件的替換結(jié)構(gòu)；
圖4示出了根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)制造的機加工部件；以及 圖5示出了根據(jù)本發(fā)明制造的機加工部件。
具體實施例方式
圖1中示出了根據(jù)本發(fā)明的級進(jìn)沖模工具的示意圖。在級進(jìn)沖 模工具中，許多材料(材料帶、坯料、工件等)被送進(jìn)工具中，在 工具中多個工位在工件上^M亍各種機加工I喿作。典型的，工件為連 續(xù)的材料帶，例如，通過從帶上沖切下最終部分、通過從帶上切下 片段等由所述連續(xù)的材料帶形成機加工部件。但是，更一般地，取 決于待制造部件的復(fù)雜性，材料塊可被一次送進(jìn)工具中并被處理， 形成的部件包括材料塊。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明用于處理材料帶的 級進(jìn)沖模工具的結(jié)構(gòu)，形成的機加工部件由材料帶制造出。從隨后 的詳述中可以理解，才艮據(jù)本發(fā)明，可采用級進(jìn)沖才莫工具的多種其它 結(jié)構(gòu)。
圖i所示的級進(jìn)沖模工具ioo包括多個工位，在圖中用字母
A-D表示。盡管只顯示了四個工位，但清楚的是，對于任何給定的 工具，多個另外的工位或更少的工位可能是適合的。供給系統(tǒng)(未 示出)從右側(cè)將材料帶202送入沖才莫工具。材料帶202沿標(biāo)識有"供 給方向"的箭頭所示的方向送進(jìn)。供給系統(tǒng)沿從一個工位到另一個 工4立移動工4牛。
第一機加工工位A包括沖頭102和模具114的組合。當(dāng)材料帶 202位于適當(dāng)?shù)奈恢弥袝r，沖頭102在合適的控制下被操縱以便在 材料帶202到達(dá)工位A時穿透材料帶202。通過沖頭102的l喿作， 可穿過材料帶202而形成孔232。盡管只示出了模具114中的單個 模孔114a，該才莫具可構(gòu)造成具有多個才莫孔，并且工位A可構(gòu)造成具有兩個或多個沖頭102以在材沖十帶202中形成多個孔?？商鎿Q地， 多個沖頭102可位于多個位置處，以<更在材沖+帶202中形成多個孔。
沖孔操作產(chǎn)生從材料帶202上沖出的一個或多個料塊(slug) 222。料塊222穿過模孔114a落下，并且通常被收集到收集箱(catch bin)(未示出)中，并被丟棄或回收利用。典型的，才幾械控制器(未 示出)被適當(dāng)?shù)鼐幊桃圆倏丶夁M(jìn)沖模工具，包括調(diào)整供給系統(tǒng)的運 動和級進(jìn)模具的操作。
隨著材^H"帶202 ^皮供癥會系統(tǒng)運送，在工位A處形成的一個或多 個孔232進(jìn)入另一機加工工位B的適當(dāng)位置處。這在圖1中示為孔 232 /人右向左朝向工位B前進(jìn)。第二條材并+帶204 ^皮傳送入工位B 并相對于形成在帶202中的孔232設(shè)置或以其它方式定位，以便覆 蓋孔。工位B包^"沖頭104 (通常為多個沖頭)，該沖頭定4立成與 形成在材料帶中的一個或多個孔232對齊。沖頭104的直徑d2略小 于沖頭102的直徑d,。當(dāng)沖頭104被操縱時，它被驅(qū)動進(jìn)入第二材 料帶204以及進(jìn)入孔232中，從而沖切下第二材料帶的一部分。因 此，材料帶202的包含位于工位B中的孑L 232的部分用作在工位B 中所執(zhí)行的沖壓操作的模具。此外，形成在帶202中的孔232用作 在工位B中執(zhí)行的沖壓操作的?？祝瑳_頭104被驅(qū)動穿過該?？滓?穿透第二材料帶204。
工位B設(shè)有限位塊112，沖頭104對著該限位塊操作。在本發(fā) 明的具體實施例中，材料帶202被定位在限位塊112的表面上。因 此，當(dāng)?shù)诙牧蠋?04被沖頭104沖切時，通過該操作產(chǎn)生的料塊 (嵌件)224被插入并保持在材料帶202中形成的孔232中。
當(dāng)然可以理解，如果工位A在帶202中產(chǎn)生多個?？椎脑挘?么工位B可配置多個沖頭104，每一個都與帶202中的每一個孔對
齊。這樣，在一次操作中，多個嵌件(insert) 224可被形成并被布 置在帶202中的多個孔中。
繼續(xù)參照圖1，在工位B中的才幾加工操作之后，形成的材料帶 202的機加工部分現(xiàn)在包括從材料帶204上沖切下的材料的至少一 個嵌件224。帶202可繼續(xù)行進(jìn)到用于其它加工步驟(或多個步驟) 的另一工^立以完成部ff。例如，圖1示出了工^f立C配置有沖頭106， 用來在嵌件224上寺丸行穿透沖壓操作，從而在嵌件中形成孔234。 在有多個嵌件224的情況下，工位C可相應(yīng)配置有多個沖頭106。
可以理解，可l丸行其它才幾加工4喿作，并且在工位C處執(zhí)4于的揭: 作之后，帶202的4幾加工部分可祐:輸送到其它才幾加工工位(在此具 體實施例中未示出)上。提供的具體工位當(dāng)然取決于待制造的部件。
作為該加工過程中的最后步驟，材料帶202的機加工部分被供 纟合至用于完成工序的工位D。例如，圖1示出了工位D配置有沖頭 108。沖頭108典型地;故構(gòu)造成最終部件212的形狀。沖頭108 (例 如，在沖壓操作中)從材料帶202上沖切下完成的部件。與材料帶 202余下部分分離后所得到的部分構(gòu)成了才幾加工部件212。當(dāng)然可 以理解，在另一種結(jié)構(gòu)中，沖頭108是切割工具并且通過簡單地切 下一片材料帶202而獲得最終部件212也可能是適當(dāng)?shù)摹?br> 如上所述，用于材料帶202的材料和用于材料帶204的材料可 以是不同的材料。例如，在上述齒4侖盤實例中，材料帶202可以是 鋼，而材料帶204可以是軸承材料，如青銅。這樣，根據(jù)本發(fā)明的 級進(jìn)沖才莫工具可^皮構(gòu)造成使用低成本材料(鋼)制造部件，而與此 同時將更強、更高成本的材料(例如，青銅)結(jié)合于所制造部件的 要求更大結(jié)構(gòu)完整性的特定區(qū)域中，例如，所制造部件中的承重或 載重區(qū)域。由于本發(fā)明涉及沖模工具本身以及涉及用于此沖模工具 的方法，因此通過這種工具處理的具體材料不是重要的。因此，也
可使用其它的材料組合。而且，對于被供給到本發(fā)明沖模工具中的 材料的相對-更度也沒有限制。
圖2示出了用在具體部件(即齒4侖盤)的制造中的材料帶202、 204。該圖示出了關(guān)于圖1中工位B的具體實施例的一些具體細(xì)節(jié)。 本發(fā)明該具體示意性實施例的細(xì)節(jié)包括，供給角度、對齊等等，以 才是供對實施本發(fā)明的進(jìn)一 步理解。
圖2示出了#皮供給到級進(jìn)沖模工具中的工件302,在圖1中示 出了級進(jìn)沖模工具的實例。工件302沿其上邊緣和下邊緣設(shè)有定位 孑L 352。該定位孔352用于輔助工件302在沖才莫工具內(nèi)的對齊。在 這個具體實例中，工件302由鋼制成。^旦如上所述，-故處理的具體 材料與本發(fā)明無關(guān)。
圖2示出了工件302在級進(jìn)沖模工具中從右至左行進(jìn)的移動。 因此，級進(jìn)沖才莫工具中的第一個工位在工件302中形成孔332。隨 著工件302向左移動，工件在第二工^f立處^皮處理，在這里第二工4牛 304沿圖中所示的方向被供給，并覆蓋孔332。在這個具體實例中， 第二工件304由青銅制成，應(yīng)記得被使用的具體材料對于本發(fā)明的 實施并不重要。
第二工位利用第一工件302的孔332作為用于沖壓操作的?？?而在第二工件304上執(zhí)行沖壓操作。因此，制造出最終部件由其制 成的工件。如圖1所示的支撐物(限位塊112)在第二工位處^皮才是 供，以使得當(dāng)?shù)诙ぜ?04被沖切時，所形成的料塊324不穿過工 4牛302的孑L 332，而是凈皮容納于孑L內(nèi)。
對于所制造的特定部件，孔332形成在工件302中，以使第二 工件304的最佳供給角是可能的。在這個具體示例性實例中，第二 工件304與垂直于工件302供給方向的直線之間的供給角度為12°。
結(jié)果是第二工件304材料的最佳使用，如第二工件中沖切出的孔326
的圖案所示。
隨著工件302向左行進(jìn)的移動，插入的料塊324在級進(jìn)才莫具中 在第三工位處被處理以便在料塊324中形成樞軸孔334。齒輪盤312 隨后從工件302上一皮沖裁下來作為所制造的部件。形成的齒4&盤312 包括插入的料塊324。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明制造的齒輪盤500的一個例子。圖5所 示的齒輪盤包括三個青銅嵌件502，每一個嵌件都具有沖切入其中 的樞軸孔504。樞軸孔504將齒輪樞軸支撐在組件單元中。承載盤 512為鋼的，而嵌件502為軸承級材術(shù)+的(在該示例中，為青銅)。 因為僅需要幾個樞軸孔，因此大多數(shù)齒4侖盤材料可以是低成本的 鋼，而更貴的青銅只用在需要的i也方。通過比壽交，圖4中的齒4侖盤 400是才艮據(jù)傳統(tǒng)加工實踐而制造的并且全部為青銅的，因此制造成 本更高。根據(jù)本發(fā)明的級進(jìn)沖模工具能制造低成本部件，并仍然能
重性能)。
現(xiàn)在返回參照圖1。如上所述，工位B4吏用工件本身(帶202) 作為模具執(zhí)行沖壓操作，并且形成于工件中的孔232作為?？?。限 位塊112阻止從第二材并+帶204上沖切下的沖牛塊224通過孔232下 落。這樣，料塊224作為所制造部件的組成部分被保持在工件中。 而且，圖1示出了料塊224相對于工件202的上、下表面齊平。
圖1A示出了圖1所示的限位塊112的替換結(jié)構(gòu)的例子。如圖 1A所示的改進(jìn)限位塊112a包括形成于其表面中的凹進(jìn)部120。這 使得工位B處的沖壓操作將料塊224部分地推出工件202的底表面 之外。對于具體部件，這可能是所希望的。圖1B示出了一種替換 結(jié)構(gòu)，其中將薄墊片130i殳置于限位塊112上以獲得類似效果。
圖3A-3D示出了料塊嵌件224的替換結(jié)構(gòu)的實例。圖3A示出 了嵌件224與工件的主表面252、 254齊平。圖3B示出了嵌件224 在沖切于工件202中之后經(jīng)受了機加工操作。圖3C示出了嵌件224 突出到工件202的一個主表面(也就是254)之外。圖3D示出了 帶凸緣的嵌件224a。從這些圖以及圖1A、 1B中可以理解，許多其 它結(jié)構(gòu)也是可以采用的。
權(quán)利要求
1.一種使用模具來制造機加工部件的制造方法，包括接收第一材料的第一工件，所述機加工部件由所述第一工件制造出；在所述第一工件中形成一個或多個模孔；以及使用所述第一工件的所述一個或多個模孔用于沖壓操作，沖壓第二材料的第二工件以從所述第二工件中制造出一個或多個料塊，其中所述機加工部件也用作用于所述沖壓操作的模具。
2. 4艮據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述沖壓才喿作4吏所述一個 或多個料塊留在所述第 一工件的一個或多個所述?？字校瑥亩?在所述第一工件內(nèi)制造一個或多個第二材料的嵌件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括在所述第一工件或在所述 一個或多個嵌件上執(zhí)行一個或多個另外的機加工操作。
4. 4艮據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括通過將所述第一工件的一 部分與所述第一工件的其余部分相分離而獲得所述機加工部件，所分離的部分包括所述一個或多個嵌件中的至少 一些。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述分離包括將所述第一 工件的所述部分與所述第一工件的余下部分分開。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述分離包括將所述第一 工件的所述部分從所述第一工件上切下。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述切下是用具有所述機 加工部件形狀的沖頭來沖切所述第一工件，/人而獲得所述才幾加工部4牛的步駛《。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述嵌件用來承擔(dān)載荷。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述嵌件用作承重表面。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述一個或多個?？资谴?過所述第一工件的第一和第二主表面形成的。
11. 一種級進(jìn)沖模工具，構(gòu)造成如權(quán)利要求1所述那樣操作。
12. —種使用模具生產(chǎn)制造部件的方法，所述制造部件包括第一材 料的板，其中結(jié)合有第二材料的一個或多個區(qū)域，所述方法包 括接收第一材料形成的第一坯料，所述制造部件由所述第 一坯料制造出；穿過所述第 一坯^1"形成一個或多個孔；使由第二材料形成的第二坯料相對于第 一坯料對齊，以 覆在所述一個或多個孔中的至少一個孔之上；將所述第二坯料的適量材料沖壓入所述第一坯料的至少 一個孔中，其中所述至少一個孔用作用于所述沖壓操作的模 腔；以及對所述一個或多個孔的其余孔重復(fù)進(jìn)行所述對齊和沖壓操作。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，被沖壓入所述第一坯料 中的所述適量材料與所述第 一坯料的第 一和第二主表面齊平。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，被沖壓入所述第一坯料 中的所述大量材料與所述第 一坯料的第 一主表面齊平，并從所 述第 一坯-阡的第二主表面處突出。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，被沖壓入所述第一坯料 中的所述大量材料從所述第一坯料的第一和第二主表面處突 出。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括在被沖壓入所述第一坯 料中的所述大量材料上執(zhí)行機加工操作。
17. 4艮據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括在^皮沖壓入所述第一坯 料中的所述大量材料上形成孔。
18. —種使用級進(jìn)模具生產(chǎn)機加工部件的方法，包括接收第一材料帶；和通過穿過第一帶沖壓出一個或多個孔而在所述第一帶的 一段中形成模具；利用所述第 一帶的所述段中的一個或多個孔中的一些孔 作為?？?，執(zhí)行穿透操作進(jìn)而以一種方式在第二材料帶中沖壓 出一個或多個孔，所述方式為，將通過穿透第二帶而制成的料 塊至少部分地設(shè)置在所述一個或多個孔中，其中，所述才幾加工部件包4舌所述第一帶的一部分，來自 所述第二帶的料塊被插入到其中。
19. 才艮據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括從所述第一帶的剩余部 分切下所述第 一 帶的構(gòu)成所述4幾加工部件的部分，乂人而制造所 述機力口工部件。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括在所述第二帶的插入到 所述第一帶中的料塊上執(zhí)行機加工操作。
21. 4艮據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括將所述第二帶相對于所 述第一帶對齊，以堵塞所述第一帶中的所述一個或多個孔的至 少一些。
22. —種用于級進(jìn)模具生產(chǎn)制造部件的方法，包括在機加工工位處執(zhí)行第 一沖壓操作以在第 一工件中形成 多個孔；在另 一才幾加工工位處^U亍第二沖壓才喿作以在第二工件中 形成多個孔，包括在所述第二沖壓操作中使用所述第一工件中 的孔作為?？?，其中由所述第二沖壓操作制造出的所述第二工 件的料塊中至少一些被至少部分地保持在所述第一工件的孔 中；以及在另一其它^L加工工位處對所述第一工件扭^亍完工^I喿作 以生產(chǎn)制造部件，所述制造部件包括其中插有所述第二工件部 分的所述第一工件的至少一部分，其中所述第一工件構(gòu)成所述制造部件的一部分，并且還 在所述第二沖壓操作中用作模具。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，還包括在又一其它機加工工位 處分開所述第一工件的一部分以生產(chǎn)所述制造部件。
24. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述第二沖壓操作包括用所述第二工件覆蓋所述第一工件中的至少一些孔；將一個或多個沖頭與所述第一工件的至少一些所述孔對 齊，其中所述第二工件被設(shè)置在第 一工件與所述一個或多個沖頭之間；以及驅(qū)動所述一個或多個沖頭穿過所述第二工件，并至少部 分地進(jìn)入所述第一工件的至少一些孔中，從而穿透所述第二工件并將所述第二工件的料塊留在所述第一工件的所述至少一 些孑L中。
25. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中完工操作包括在被插入在 所迷第 一工件中的所述第二工件的片段上執(zhí)行的機加工操作。
26. —種級進(jìn)沖才莫工具，包括第一工位，其被構(gòu)造成用來接收第一工件，所述第一工 位具有第 一模具和與所述第 一模具中的孔對齊的一個或多個 沖頭，所述一個或多個沖頭可操作地在所述第一工件中沖出一 個或多個孔；和至少一個第二工位，其凈皮布置成用于^t妄收在所述第一工 位處^皮處理過的所述第 一工件，所述第二工位,皮構(gòu)造成用來4妻 收第二工件，并使所述第二工件對齊在所述第一工件中的所述一個或多個孔中的至少一個孔的上方，所述第二工4立具有至少 一個沖頭，所述沖頭的形狀形成為與所述第一工件中的所述至 少一個孑L相匹配，并與所述至少一個孑L對齊，所述至少一個沖 頭可操作地沖切并穿透所述第二工件進(jìn)入所述至少一個孔中， 從而〗吏所述第二工件的一部分留置在所述至少一個孔中，其中，所述第一工件的包括所述第二工件一部分的部分 構(gòu)成一幾加工部4牛。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的沖模工具，還包括第三工位，所述第 三工位被設(shè)置成用來接收來自所述第二工位的所述第一工件 并且可操作地乂人所述第 一工件上切下所述才幾加工部件。
28. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的沖模工具，還包括設(shè)置在所述第一工 位與所述第二工位之間的至少 一 個工位。
29. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的沖模工具，其中，所述第二工位還配 置有限位塊，所述至少一個沖頭對著所述限^f立塊^皮馬區(qū)動。
全文摘要
這里公開了本發(fā)明的一種具體示例性實施例。公開的沖模工具可組裝不同的材料以形成鋼材料的承載盤和軸承級材料的嵌件。用在此工具中的一個模具是承載盤本身。承載盤提供?？滓詻_切并穿透軸承材料進(jìn)而使其進(jìn)入鋼材料腔中。
文檔編號B23P17/00GK101193726SQ200680020357
公開日2008年6月4日 申請日期2006年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月9日
發(fā)明者史蒂文·杰伊·施泰梅爾, 理查德·J·特納, 約翰·M·蒙西 申請人:漢森公司