專利名稱：壓制方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無需減小卷邊間隙就能增加卷邊阻力的壓制方法及其裝置。
如日本實用新案公告平4-17316中所公開的，在一種鎖緊壓制裝置中，在其上模與緩沖圈間的坯料夾緊面(連結(jié)面)之一上形成有一凸?fàn)铈i緊卷邊，而在另一坯料夾緊面上則形成有一凹型鎖緊卷邊。當(dāng)坯料被夾持于所述模與緩沖圈間時，該坯料就被夾緊于所述的卷邊之間，從而使坯料鎖止于這些鎖緊卷邊處并在該鎖止?fàn)顟B(tài)完成坯料的壓制。
在將一板材壓制成一薄面板如汽車車門、發(fā)動機(jī)罩及車廂(行李廂)外殼時，使用這種鎖緊成型。在傳統(tǒng)的鎖緊成型中，如

圖11-14所示，其壓制卷邊1’包括形成于上模5和緩沖圈6間的坯料夾緊面8和11之一的一凸?fàn)罹磉?0’以及形成于另一坯料夾緊面上的一凹型卷邊9’。當(dāng)所述的坯料夾緊面8和11將坯料12夾緊于其間時，通過凸?fàn)罹磉?0’進(jìn)入凹型卷邊9’中而在坯料上形成了一(被夾緊的)部分，因此該坯料12被鎖緊于該部分，從而在被壓制的過程中，其不會相對于卷邊1’沿垂直于該卷邊延伸的方向移動。然后，在坯料12的該部分正被鎖緊于所述卷邊1’時，上模5和緩沖圈6進(jìn)一步下壓，從而由上模5和下模7完成對坯料12的整個成型。在壓制過程中，在坯料之位于上述卷邊外側(cè)的區(qū)域(圖11中的區(qū)域R)不會產(chǎn)生應(yīng)力，而在坯料之位于上述卷邊內(nèi)側(cè)的區(qū)域(圖11中的區(qū)域Q)時會產(chǎn)生拉應(yīng)力δ。
在傳統(tǒng)的卷邊1’中，這些卷邊的形狀平行于壓制(裝置)的外形輪廓(即平行于下模7的外側(cè)輪廓2或緩沖圈6的內(nèi)側(cè)輪廓3)。所述卷邊1’的橫截面，例如，為梯型，因此當(dāng)坯料的(被夾緊的)部分夾緊于凸?fàn)罹磉叺膫?cè)面與凹型卷邊的側(cè)面之間擠壓時，在這些卷邊處能得到比坯料12的拉伸強(qiáng)力大的阻力。
然而，使用這種傳統(tǒng)的卷邊來完成壓制存在下述問題
(1)需要更多的時間(例如，每次間隙調(diào)整需約80h)來調(diào)整凸?fàn)罹磉厒?cè)面與凹型卷邊側(cè)面間的間隙e’以及上模的坯料夾緊面與緩沖圈的坯料夾緊面間的間隙。
(2)在進(jìn)行壓制時，由于緩沖圈略微傾斜，因而在壓制過程中的動態(tài)或?qū)嶋H間隙(圖14)將與靜態(tài)或設(shè)計間隙(圖13)不同。例如，當(dāng)緩沖圈向圖14中箭頭A所示方向傾斜時，范圍C處的坯料夾緊面間的間隙變大，而范圍D處的間隙變小。因此，在整個壓制過程中要保持動態(tài)間隙為設(shè)計值是相當(dāng)困難的。
(3)在壓制過程中，凸?fàn)罹磉厒?cè)面與凹型卷邊側(cè)面間的間隙會隨緩沖圈支承缸內(nèi)氣壓的變化而變化，并且所述卷邊的側(cè)面會發(fā)生磨損。當(dāng)間隙增大時，坯料處于該卷邊處的傾斜部分的角度θ(圖13)就會減小，從而降低了在該卷邊處的摩擦力。結(jié)果是，坯料容易滑動并越過所述的卷邊并使得這種鎖緊成型變得不穩(wěn)定。
(4)為使卷邊保持較大的阻力，上述角度θ(圖13)應(yīng)該較大，而凹型卷邊(位于該凹型卷邊側(cè)面與坯料夾緊面之間)的一圓角之半徑rd以及凸?fàn)罹磉?位于該凸?fàn)罹磉厒?cè)面與其頂面之間的)圓角的半徑rb則應(yīng)該較小。此外，在所述凸?fàn)罹磉呏畟?cè)面與凹型卷邊之側(cè)面間的間隙e’也應(yīng)該較小。然而，在滿足這些條件的情形中(尤其是當(dāng)滿足間隙e’較小時)，當(dāng)坯料受到壓制時，該坯料將會被卷邊擦傷，并且鍍層(鍍鋅鋼板的鍍鋅層)的有些部分將會剝裂。被剝裂的金屬將會粘附于坯料夾持器及模的表面上，從而影響了成型面板的表面質(zhì)量。此外，如果間隙增大并且坯料之(被夾緊的)那一部分越過了卷邊，則坯料的該部分將會往后彎曲屈服從而在卷邊上造成硬化以及其厚度的減小。當(dāng)這種塑性(屈服)變形量大時，則坯料可能會被損壞。
本發(fā)明的目的是提供一種無需降低凸?fàn)罹磉厒?cè)面與凹型卷邊側(cè)面間的間隙而能增大卷邊阻力的壓制方法與裝置。
在本發(fā)明所述的壓制方法和裝置中，在其夾持器與模之間分別具有用于夾持坯料的坯料夾緊面。在坯料的夾緊面上形成有至少具有一個不平行于坯料的壓制輪廓，或者離坯料的壓制輪廓的距離發(fā)生變化的部分的卷邊(一凸?fàn)罹磉吅鸵话夹途磉?。當(dāng)坯料在沖頭的作用下受到壓制時，坯料位于卷邊外側(cè)的部分將會向卷邊中移動。坯料之相對于卷邊沿垂直于卷邊的方向移動的那部分，會在坯料中產(chǎn)生切向于所述卷邊的應(yīng)力分量，因而增大了沿垂直于卷邊的方向作用的卷邊阻力。結(jié)果是，在使卷邊間隙保持與傳統(tǒng)的卷邊相同值的情形中，該種卷邊的阻力大于傳統(tǒng)卷邊的阻力，而在使卷邊阻力保持與傳統(tǒng)的卷邊之阻力相同值的情形中，該種卷邊的間隙可允許其大于傳統(tǒng)的卷邊間隙。
下面通過結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行詳細(xì)描述，因而本發(fā)明的上述及其它目的、特征以及優(yōu)點將會更加清楚和更加容易理解，其中圖1為使用本發(fā)明所述壓制方法之壓制裝置的坯料夾緊面和緩沖圈上的卷邊的局部平面視圖；圖2為圖1之坯料夾緊面和卷邊的斜視圖；圖3為沿圖1之III-III線方向的緩沖圈和模的剖視圖；圖4為示出本發(fā)明在卷邊不平行于(坯料)壓制輪廓的卷邊部分產(chǎn)生壓應(yīng)力的機(jī)理的局部平面視圖；圖5為具有另一種形狀的本發(fā)明之卷邊的局部平面視圖；圖6為本發(fā)明之具有第三種形狀的卷邊的局部平面視圖；圖7為本發(fā)明之具有第四種形狀的卷邊的局部平面視圖；圖8為采用了本發(fā)明所述之壓制方法的單動壓制裝置的剖視圖，其中其左側(cè)部分示出的是成型后的位置，而其右側(cè)部分示出的則是(壓制)成型前的位置；圖9為形成于緩沖圈和模上的具有不同于圖3所示截面的卷邊的剖視圖；圖10為采用本發(fā)明所述的壓制方法的雙動壓制裝置的剖視圖，其中右側(cè)部分示出的是成型后的位置，而右側(cè)部分示出的則是成型前的位置；圖11為采用傳統(tǒng)壓制方法的壓制裝置中坯料夾緊面與緩沖圈上卷邊的局部視圖；圖12為圖11中的坯料夾緊面和卷邊的斜視圖；圖13為沿圖11之XIII-XIII線方向剖開的坯料夾緊面與卷邊的剖視圖；而圖14則為圖11的壓制裝置在其緩沖圈略微傾斜時的剖視圖。
本發(fā)明所述的壓制方法與裝置可應(yīng)用于任何單動壓制和雙動壓制中。圖1-9以單動壓制為例示出了本發(fā)明所述的壓制方法與裝置。
如圖8所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例所描述的壓制裝置包括一可垂直移動的上模5、緩沖圈(也可稱為坯料夾持器)6，在上模5的推壓下該緩沖圈6可垂直移動，還包括一固定的下模7。該上模5與緩沖圈6相對。
如圖3所示，上模5具有一坯料夾緊面(一連結(jié)面)11，且緩沖圈6也具有一坯料夾緊面(一連結(jié)面)8。所述的坯料夾緊面11和8將坯料12夾持于其間。在上模5和緩沖圈6上具有壓制卷邊(此后稱之為卷邊)1，包括一形成于坯料夾11和8之一上的一凸?fàn)罹磉?一卷邊凸起)10和一形成于所述坯料夾緊面11和8之另一面上的一凹型卷邊(一卷邊凹槽)9。雖然圖3所示的實施例中該凸?fàn)罹磉呅纬捎谏夏?上而其凹型卷邊9形成于緩沖圈6上，但也可理解為，所述的凸?fàn)罹磉?0形成于緩沖圈6上而凹卷邊9則形成于上模5上。在這些卷邊1的全長具有至少一個不平行于壓制輪廓的部分。
更具體地說，所述上模5固定于一壓床(未示出)的壓頭上，并可隨壓頭一起垂直移動。所述的緩沖圈6可為環(huán)形，例如一種矩形環(huán)圈，而不是局限于圓環(huán)形。該緩沖圈6具有一經(jīng)一軸桿與緩沖圈支撐缸13(例如，一液壓缸)相連的最底端，并且由該緩沖圈支撐缸在該軸桿的作用下可垂直地移動。當(dāng)上模5下移時，緩沖圈6在上模5的推壓下克服緩沖圈支撐缸的作用力而被壓下。由于有來自于熱圈支缸的作用力，因此坯料12被夾緊并在上模5與緩沖圈6之間進(jìn)行擠壓，從而當(dāng)其被卷邊1擠壓時，在坯料12上就壓制形成了一實質(zhì)性的卷邊部分。
所述的下模7直接或間接地固定于壓床的一固定件(例如一固定臺)上，并設(shè)置在所述緩沖圈6內(nèi)。當(dāng)上模5使緩沖圈6和坯料12下移，并且該坯料12與下模7接觸時，就開始了對坯料12的壓制。當(dāng)坯料12在上模5與下模7之間接觸并擠壓時，就完成了壓制。坯料夾緊面11和8可防止坯料在壓制過程中起皺，而卷邊1和坯料夾緊面11和8則可防止在壓制過程中坯料的一部分越過卷邊1移向下模7。如果坯料相對于卷邊1移動，則坯料12的端部4就會沿圖1中箭頭F所示的方向移動。
與壓制輪廓(該壓制輪廓與下模7的外側(cè)輪廓2一致并平行于緩沖圈6的內(nèi)側(cè)輪廓3)不平行的卷邊1部分可以是波浪形曲線，例如一圖1所示的余弦曲線(或一正弦曲線)。換言之，不平行于壓制輪廓的卷邊部分離該壓制輪廓的距離是變化的。所述卷邊可以具有一相對于壓制輪廓傾斜的部分，例如圖5所示的曲線或者圖6所示的鋸齒型輪廓，或者是如圖7所示的在其一側(cè)相對于某線具有若干凸出部分的一種輪廓。最好是，這種卷邊1的不平行部分具有一對稱軸，通過該對稱軸使所述的不平行部分的左側(cè)與右側(cè)互相對稱，從而沿所述卷邊的右側(cè)部分和左側(cè)部分產(chǎn)生的應(yīng)力的切向分量相互平衡并因而可防止壓制過程中坯料相對于上述卷邊沿卷邊的切向相對移動。
當(dāng)沿卷邊1的縱向的正交線方向看時，所述的卷邊1具有，例如，一梯型橫截面(圖3)，或者一矩型橫截面(見圖9)。在圖3的實施例中，其卷邊1具有一梯型橫截面。
使用上述壓制裝置來實施本發(fā)明所述的一種壓制方法。在圖8所示的單動式壓制中，其坯料12被夾緊于緩沖圈(坯料夾持器)6與上模(對置模)5之間。接著，上模與緩沖圈6一起下壓，坯料12則受到?jīng)_頭(下模7)的壓制。
更具體地說，通過操作緩沖圈支撐缸13而使緩沖圈6上移，并且將坯料12置于該緩沖圈6之上。
然后，上模5下壓，所述的坯料12被夾緊于上模5的坯料夾緊面11與緩沖圈6的坯料夾緊面8之間。與此同時，當(dāng)該坯料12被壓于凸?fàn)罹磉?0和凹型卷邊9之間時，在坯料12上就會形成一卷邊部分，此時坯料12在卷邊1之間被擠壓。所述的卷邊1具有一不平行于壓制輪廓的部分。卷邊間隙e(凸?fàn)罹磉叺膫?cè)面與凹型卷邊的側(cè)面之間的一間隙)預(yù)設(shè)得比傳統(tǒng)的卷邊間隙e’要大。
然后，上模5進(jìn)一步下壓使緩沖圈6和坯料12也下壓，因此該坯料12就受到上模5和固定的下模7的壓制。
通過使用不平行的卷邊，卷邊阻力有效地增大了，如下所述。
當(dāng)坯料12在壓制過程中相對于卷邊1沿垂直于卷邊1的方向移動時，在圖1中卷邊1的(a)部分的內(nèi)部區(qū)域(一向外凸出的部分)就會產(chǎn)生平行于壓制輪廓的壓應(yīng)力，而在卷邊1的(a)部分的外部區(qū)域就會產(chǎn)生平行于壓制輪廓的拉應(yīng)力。這種由傳統(tǒng)的卷邊所不能產(chǎn)生的壓應(yīng)力就會大大增大卷邊阻力。此外，如圖4所示，當(dāng)坯料12的一部分在垂直于卷邊1的方向越過該卷邊時，就產(chǎn)生了切向于該卷邊的應(yīng)力分量6y。結(jié)果是，當(dāng)拉應(yīng)力6x為常數(shù)時，作用在垂直于卷邊方向的應(yīng)力6z就增大了，這就意味著，同傳統(tǒng)的卷邊阻力相比，該種卷邊的阻力增大了。
同樣地，當(dāng)坯料12在壓制過程中相對于卷邊1在垂直于卷邊1的方向移動時，在圖1中卷邊1的(b)部分的外側(cè)區(qū)域(一向外凹的部分)就會產(chǎn)生平行于壓制輪廓的壓應(yīng)力，而在卷邊1的(b)部分的內(nèi)側(cè)區(qū)域就產(chǎn)生了平行于壓制輪廓的拉應(yīng)力。結(jié)果是，增大在卷邊(b)部分之外側(cè)垂直于卷邊的(b)部分的卷邊阻力。在這種情形中，不平行部分波形波長P越小并且該波形的波高O越大，則卷邊阻力就越大。
結(jié)果是，采用傳統(tǒng)的卷邊需要160噸的坯料夾緊力，坯料在低于160噸的夾緊力下就會發(fā)生相對移動，然而當(dāng)采用本發(fā)明所述的不平行卷邊時，一實際測試表明即使在80噸的夾緊力時，也沒有發(fā)生坯料的相對移動。這意味著由于采用其方向不平行于壓制輪廓的卷邊而使卷邊阻力增大，因此就可降低所需的坯料夾緊力從而可降低壓床的噸位。這也意味著，如果壓床的噸位(或稱為壓制噸位)保持不變，則卷邊間隙e可比傳統(tǒng)的卷邊間隙e’大，因此同傳統(tǒng)的方法相比，本發(fā)明所述的方法在調(diào)整卷邊間隙方面所用時間更少，要求的技術(shù)或經(jīng)驗也更低。
緩沖圈6可以傾斜而增大卷邊間隙e。然而，如果由于不平行卷邊而增大的間隙在允許的卷邊間隙極限內(nèi)，則沒什么問題。因此，無需進(jìn)行卷邊間隙調(diào)整，在某些情況下，無需進(jìn)行采用實際控制刻線的動態(tài)調(diào)整，而僅需進(jìn)行靜態(tài)調(diào)節(jié)。結(jié)果是，在卷邊間隙的調(diào)整方面可省去大量的工作和時間。
此外，由于坯料夾緊力下降到約為傳統(tǒng)的坯料夾緊力的一半，就不太容易發(fā)生模和卷邊的磨損，因此就可以進(jìn)行一段相對較長時間的穩(wěn)定的壓制。
更進(jìn)一步，由于卷邊間隙e大于傳統(tǒng)的卷邊間隙e’，因此由卷邊造成的坯料的磨損或擦傷也就減弱了，并且也可防止坯料的鍍層金屬被剝裂并粘附到模表面或坯料表面上去。而且，由于卷邊凹槽(凹型卷邊)圓角的半徑rd以及卷邊凸起(凸?fàn)罹磉?圓角的半徑rd不需很小，因此即使發(fā)生了坯料相對于卷邊1的移動，由于坯料在卷邊前后的彎曲而造成的坯料的硬化也不會太嚴(yán)重，而且不會發(fā)生因坯料硬化而造成破裂紋。
雖然上述描述是以單動式壓制為例進(jìn)行的，然而這種方法和裝置亦可應(yīng)用于雙動式壓制。在這種雙動式壓制中，如圖10所示，首先將一固定于壓床的外壓頭上的坯料夾持器(上坯料夾持器)6往下壓，以將坯料12夾緊于坯料夾持器6與對置于該坯料夾持器6以下模5之間。然后，一固定于壓床的內(nèi)壓頭上的沖頭7下壓以壓制坯料12。在坯料夾持器6和對置的下模5的諸坯料夾緊面上形成有至少一個不平行于壓制輪廓的部分的卷邊1。分別將單動式壓制中的緩沖圈6、上模5、緩沖圈6的坯料夾緊面8、上模5的坯料夾緊面11以及下模7看成雙動式壓制中的上夾持器6、下模5、上坯料夾持器6的坯料夾緊面8、下模5的坯料夾緊面11以及上模沖頭7，對單動式壓制中的卷邊1及其作用的描述以可以用到雙動式壓制中卷邊1的及其用的描述上。
按照本發(fā)明所述的壓制方法與裝置，由于是使用至少具有一不平行于一壓制輪廓的部分的卷邊來進(jìn)行壓制，因此無需降低卷邊間隙就可增大卷邊阻力，或者在不改變卷邊阻力的前提下可增大卷邊間隙。
雖然本發(fā)明是結(jié)合特定的典型實施例來描述的，然而對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員來說，可以理解的是只要實質(zhì)上不脫離本發(fā)明的新理論和優(yōu)點，對所示的具體實施例可作各種修改和變換。因此，需理解的是，所有這些修改和變化均包括在權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的實質(zhì)及保范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種壓制方法，包括下列步驟將一坯料夾持于一坯料夾持器與一對置于該坯料夾持器的壓模之間，所述的坯料夾持器和模上分別包括有坯料夾緊面，在這些坯料夾緊面上形成有將坯料鎖緊于所述坯料夾持器與模之間的卷邊，所述的卷邊具有至少一個離一所述坯料的壓制輪廓的距離變化的部分；以及當(dāng)所述的坯料被夾緊于上述坯料夾持器與對置的模之間時，通過一沖模壓制該坯料。
2.一種如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的壓制為單動式壓制。
3.一種如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的壓制為雙動式壓制。
4.一種壓制裝置，它包括一坯料夾持器，一對置于所述坯料夾持器的模，所述的坯料夾持器和所述的對置的模分別包括有坯料夾緊面，其上形成有將一坯料夾緊于坯料夾持器與該模之間的卷邊，所述的這些卷邊具有至少一個離該坯料的壓制輪廓的距離變化的部分；和一當(dāng)所述的坯料夾緊于上述坯料夾持器與對置的模之間時，用于壓制該坯料的沖模。
5.一種如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于所述卷邊的離一壓制輪廓的距離變化的那部分具有一對稱軸。
6.一種如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于所述卷邊的離一壓制輪廓的距離變化的那部分為一拱形形狀。
7.一種如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于所述卷邊的離一壓制輪廓的距離變化的那部分具有一波形形狀。
8.一種如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于所述卷邊的離一壓制輪廓的距離變化的那部分具有鋸齒型形狀。
9.一種如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于所述卷邊的離一壓制輪廓的距離變化的那部分具有一梯型橫截面。
10.一種如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于所述卷邊的離一壓制輪廓的距離變化的那部分是有一矩形橫截面。
全文摘要
一種壓制裝置包括一坯料夾持器和一與之對置的模，用于將一坯料夾持于其間，和一用于壓制該坯料的沖頭。所述的坯料夾持器和對置的模分別包括有坯料夾緊面，其上形成的卷邊具有至少一個其離一坯料輪廊的距離變化的部分。在采用這種裝置的壓制方法中，一坯料夾持器被壓下以將所述的坯料夾緊于該坯料夾持器與對置的模之間，然后該坯料夾持器被進(jìn)一步下壓從而由所述的沖頭來壓制被夾緊的坯料。
文檔編號B21D24/00GK1145285SQ9611110
公開日1997年3月19日 申請日期1996年7月23日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月24日
發(fā)明者山中直樹, 柘植和俊 申請人:豐田自動車株式會社