CN101590500B - 挤拉设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种挤拉设备。第二压力机(10)挤拉板状钢板(W)。该第二压力机10包括：基座垫块(22)，其用于支撑钢板(W)的下表面；杆(11)，其布置在钢板(W)的上表面上；上模具(30)，其包括导轨(24)、第一凸轮(25)和第二凸轮(34)以及用于使杆(11)沿着钢板(W)的表面运动的升降机构(40)。基座垫块(22)形成第一通孔(221)和第二通孔(222)。第二通孔(222)沿与第一通孔(221)交叉的方向延伸，杆插入第二通孔中，杆的运动范围处于第二通孔内，杆可在第二通孔中沿着第一通孔的贯穿方向运动。基座垫块(22)通过在挤拉部件沿钢板(W)的表面方向的运动范围上与杆(11)的上表面接触而对杆在钢板的厚度方向上的运动进行限制。

Description

挤拉设备
技术领域
本发明涉及一种挤拉(ironing)设备。更具体地说，本发明涉及一种用于挤拉板状工件的挤拉设备。
背景技术
在确保汽车安全性能的同时，需要改变构成车体的面板部件的一部分的板厚度以减轻重量。因此，考虑使用具有高强度的高抗拉钢板。然而，由于高抗拉钢板昂贵，所以材料成本增加。另外，难以采用具有一定质量的高抗拉钢板，因为由于供应系统的地区差异而导致成本随着地点而大大增加。
从而已经提出了使用拼焊坯料(tailored blank)。该拼焊坯料通过将具有不同板厚度的多种板焊接而成。
然而，如果采用该方法，需要用于接合板的设备，并且成本增加。而且在材料接合部处强度降低，或者可成形性较差，存在成形模具结构复杂的问题。
此外，提出了挤拉工艺。挤拉工艺是通过用工具挤拉具有一定厚度的板材的一部分，以使板材的受挤拉部分变薄。
日本专利未审公报JP-A-2006-297461提出了一种使用压床的挤拉方法。在提出的挤拉方法的压床中，上模具的位置与下模具的位置水平偏移距离D，距离D小于工件的厚度。将工件置于上下模具之间，使上下模具接近彼此在上下方向上运动从而将工件夹紧在其间，然后挤拉工件，使得工件的被夹紧部分的厚度变为小于工件初始厚度的距离D。
与拼焊坯料不同，根据该方法，没有接合部，从而可防止接合部处的强度下降。
然而在该方法中，当上下模具在其间夹持工件的同时上下运动时，每个模具受到沿水平方向的反作用力。因此，需要增加整个压床的刚度，从而设备尺寸增大。
发明内容
考虑以上情况，本发明的目的是提供一种利用简单结构进行挤拉的挤拉设备。
根据本发明的一个方面，提供一种挤拉设备(例如，第二压力机10)，该挤拉设备用于对具有主平面的板状工件(例如钢板W)进行挤拉，该挤拉设备包括：
支撑部件(例如基座垫块22)，该支撑部件支撑工件的下表面；
挤拉部件(例如杆11)，该挤拉部件布置在工件的上表面上；
驱动单元(例如上模具30，其包括导轨24、第一凸轮25和第二凸轮34以及升降机构40)，该驱动单元使所述挤拉部件沿着工件的主平面运动；以及
限制部件(例如基座垫块22)，该限制部件形成有从彼此相对的两个侧面中的一个贯穿至另一个的第一通孔和从其余两个侧面中的一个贯穿至另一个的第二通孔，该第二通孔沿与所述第一通孔交叉的方向延伸，所述挤拉部件插入所述第二通孔中，所述挤拉部件的运动范围处于所述第二通孔内，所述挤拉部件可在所述第二通孔中沿着所述第一通孔的贯穿方向运动，该限制部件在所述挤拉部件的运动范围上与所述挤拉部件的上表面接触而限制所述挤拉部件在工件板厚度方向上的运动。
根据本发明，通过驱动单元使挤拉部件沿着工件的主平面运动，同时通过限制部件限制挤拉部件在工件板厚度方向上的运动而对工件进行挤压，从而挤拉工件。这样，由于工件板厚度方向上的反作用力由限制部件承受，设备的总体刚度可比传统上低，从而可利用简单的结构进行挤拉。
另外，钢板被均匀挤拉而变薄，并由于加工硬化而具有更高强度，从而通过用该钢板形成车体的部件而实现了车体重量减轻。
而且，对钢板进行挤拉以形成具有不同板厚度的部分，并且利用该钢板可以将车体的多个部件结合成一个部件，从而可实现部件重量减轻。
而且，将具有敞开截面的柱状部件成型为部件形状并进行挤拉，通过加工硬化而使其具有更高强度，从而实现了车体重量减轻。
在这种情况下优选的是，所述限制部件利用接触面(例如接触面223)与所述挤拉部件的上表面接触，并且所述接触面与所述支撑部件之间的距离随着所述挤拉部件在运动方向上的位置而改变。
传统上，作为另一挤拉方法，日本专利已审公报JP-B-3786173描述了一种用于在一对辊之间辊压工件的方法。然而，根据该方法，一次只能挤拉工件的一部分。
然而根据本发明，由于所述限制部件的接触面与所述支撑部件之间的距离随着所述挤拉部件在运动方向上的位置而改变，所以一次能在工件表面上的多个位置进行挤拉。
根据本发明，通过驱动单元使挤拉部件沿着工件的主平面运动，同时通过限制部件限制挤拉部件在工件板厚度方向上的运动而挤压工件，从而对工件进行挤拉。
这样，由于工件板厚度方向上的反作用力由限制部件承受，设备的总体刚度可比传统上低，从而可利用简单的结构进行挤拉。
另外，钢板被均匀挤拉而变薄，并通过加工硬化而具有更高强度，从而通过用该钢板形成车体的部件而实现了车体重量减轻。而且，对钢板进行挤拉以形成具有不同板厚度的部分，并且利用该钢板将车体的多个部件结合成一个部件，从而可实现部件重量减轻。
而且，将具有敞开截面的柱状部件成型为部件形状并挤拉，由于通过加工硬化而使强度变高，从而实现了车体重量减轻。
附图说明
图1是表示具有根据本发明一个实施方式的挤拉设备的冲压线的示意性构造的图；
图2A是根据该实施方式的挤拉设备的侧视图；
图2B是根据该实施方式的挤拉设备的前视图；
图3是根据该实施方式的挤拉设备的一部分的放大侧视图；
图4A和4B是用于说明根据该实施方式的挤拉设备的操作的图；
图5是表示根据该实施方式的挤拉设备的变型例的图；
图6A和6B是用于说明使用根据该实施方式的挤拉设备改变工件的任意部分的板厚度的过程的图；
图7A和7B是用于说明使用根据该实施方式的挤拉设备改变工件的任意部分的板厚度的过程的图；并且
图8是通过根据该实施方式的挤拉设备挤拉的侧梁部件的立体图。
具体实施方式
下面将参照附图描述本发明的实施方式。
图1是表示具有根据本发明一个实施方式的挤拉设备的冲压线1的示意性构造的图。
冲压线1包括用于进行修整(trimming)处理的第一压力机2、作为用于进行挤拉处理的挤拉设备的第二压力机10、用于进行拉伸处理的第三压力机3、用于进行矫形锻压(restriking)处理的第四压力机4、以及用于进行折弯穿孔处理的第五压力机5。该冲压线1进行修整、挤拉、拉伸、矫形锻压和折弯/穿孔这些处理。
第一压力机2通过剪切具有主平面的工件(例如钢板)而进行移除多余部分的修整处理。
第二压力机10进行用于使工件的至少一部分变薄的挤拉处理。
第三压力机3进行用于拉伸工件的拉伸处理。
第四压力机4进行用于再次拉伸工件的矫形锻压处理。
第五压力机5进行用于折弯工件的折弯处理和用于在工件中开孔的穿孔处理。
图2A和2B是第二压力机10的侧视图和前视图。图3是第二压力机10中基座垫块(block)22的放大侧视图。
第二压力机10具有下模具20、置于下模具20上方的作为驱动单元一部分的上模具30、用于使上模具30接近/离开下模具20的作为该驱动单元一部分的升降机构40、以及用于控制它们的控制装置50。
下模具20包括：
基座部21；
基座垫块22，其设置在基座部21上并接收钢板W，作为支撑部件；
保持件23，其设置在基座部21上并保持钢板W；
作为杆状挤拉部件的杆11，其穿过基座垫块22而置于钢板W的上表面上；
一对导轨24，其设置在基座垫块22的两侧上，作为驱动单元的一部分；以及
一对第一凸轮25，其设置在一对导轨24上，作为驱动单元的一部分。
第一凸轮25具有与杆11的侧面接触的接触面251、以及相对于上模具30的运动方向倾斜的第一斜面252。
基座垫块22为长方体。该基座垫块22形成有从彼此相对的两个侧面中的一个贯穿至另一个的第一通孔221。该第一通孔221的一个开口为开口221A，另一开口为开口221B。
从开口221A将钢板W放入第一通孔221的内部。从而，钢板W的下表面被支撑在第一通孔221的底面上。
导轨24沿基座垫块22中第一通孔221的贯穿方向延伸。
而且，该基座垫块22形成有从其余两个侧面中的一个贯穿至另一个的第二通孔222。即，该第二通孔222沿与第一通孔221交叉的方向延伸。
这里，第一通孔221的底面和第二通孔222的底面位于同一平面上，第一通孔221的顶面和第二通孔222的顶面也位于同一平面上。因此，第一通孔221的高度尺寸和第二通孔222的高度尺寸相同。
杆11插入第二通孔222中，杆11的两端伸出至基座垫块22的外部。
该杆11可在第二通孔222中沿着第一通孔221的贯穿方向运动。换言之，杆11的运动范围处于第二通孔222内。
另外，第二通孔222的顶面是用于通过与杆11的上表面接触而限制杆11在钢板W的板厚度方向上的运动的接触面223。即，该接触面223形成在杆11的运动范围上。
接触面223距第一通孔221的底面的高度随着杆11在第一通孔221的贯穿方向上的位置而改变，如图3所示。更具体地说，在第二通孔222中接触面223的高度在开口221A一侧为h1，但是朝向开口221B一侧下降，并且在开口221B一侧为小于h1的h2。
上模具30包括基座部31、设置在基座部31上的保持件33、以及一对第二凸轮34。
保持件33布置在与下模具20的保持件23相对的位置，同时在保持件33和保持件23之间保持钢板W，并且保持件33可相对于保持件23来回运动。
第二凸轮34具有与第一凸轮25的第一斜面252接触的第二斜面341。
控制装置50控制升降机构40以进行钢板W的挤拉。
首先，从开口221A将钢板W放入第一通孔221的内部。
然后，钢板W容纳在基座垫块22的内部中，钢板W的基端侧置于保持件23上，如图2A和2B所示。在这种状态下，杆11位于通孔222中开口221A一侧，接触面223不挤压杆11，因为接触面223的高度为h1。
然后，通过升降机构40使上模具30从图2A和2B所示的状态下降，从而将钢板W的基端侧保持在保持件23与保持件33之间，并使第一凸轮25的第一斜面252的一部分与第二凸轮34的第二斜面341接触，如图4A所示。
然后，使上模具30进一步下降以使第二凸轮34向下运动并压缩保持件33(气弹簧等)，如图4B所示。更具体地说，控制保持件33，使得通过保持件23和保持件33以适当的力牢固地保持钢板W。然后，通过第二凸轮34的第二斜面341挤压第一凸轮25的第一斜面252，使得第一凸轮25沿导轨24运动，同时用接触面251挤压杆11。从而，在第二通孔222内，杆11沿钢板W的主平面在第一通孔221的贯穿方向上运动。然后，由于基座垫块22中的接触面223的高度从h1变为h2，杆11被接触面223挤压，也就是说，杆11在钢板W的板厚度方向上的运动被限制，使得钢板W的顶侧被挤拉。
之后，通过开口221A取出钢板W。
尽管在本实施方式中，在第二通孔222中接触面223的高度在开口221A一侧为h1，而在开口221B一侧为h2，但应理解，接触面223的高度或在第一通孔221的贯穿方向上的长度可适当地设定。例如在基座垫块22A中，接触面223的高度从开口221A至开口221B可依次变为h1、低于h1的h2、高于h2但低于h1的h3、h2和h1，如图5所示。这样，可以一次在钢板W的表面上的多个位置进行挤拉。
利用以上压力机10，可通过在不同的挤拉方向上进行两次挤拉而改变工件任意部分的板厚度，如图6所示。
即，具有板厚度t1的板状工件W在两个端部处被挤拉成在两个端部处具有板厚度t2，之后，通过将挤拉方向改变90度而再次在两个端部处将工件W挤拉成在两个端部处具有板厚度t2，如图6A所示。从而，工件W在周边部分的板厚度可变为t2。
而且，具有板厚度t1的板状工件W在长度方向上的中央部分处被挤拉成在中央部分处具有板厚度t2，如图6B所示。从而，工件W具有处于在未加工状态的板厚度为t1的两个剩余部分。之后，通过将挤拉方向改变90度而挤拉两个剩余部分中的一个，从而使该剩余部分的一部分的板厚度变为t2。由此，工件W在长度方向上的中央部分和周边部分处的板厚度可变为t2。
而且，利用压力机10，通过改变挤拉方向进行两次挤拉，由此将工件任意部分的板厚度变为任意不同厚度，如图7所示。
即，具有板厚度t1的板状工件W在两个端部处被挤拉，由此使一个端部的板厚度变为t2，而另一端部的板厚度变为t3，如图7A所示。之后，通过将挤拉方向改变90度而在中央部分挤拉具有板厚度t1的工件W，由此使一个部分的板厚度变为t4，另一部分的板厚度变为t5。从而，可在工件W的周边部分中形成板厚度为t2至t5的部分。
而且，具有板厚度t1的板状工件W在长度方向上的中央部分处被挤拉成在中央部分处具有板厚度t2，如图7B所示。从而，工件W具有处于未加工状态的板厚度为t1的两个剩余部分。之后，通过将挤拉方向改变90度而挤拉两个剩余部分中的一个，从而使该剩余部分的一部分的板厚度变为t3。由此，工件W在长度方向上的中央部分的板厚度变为t2，周边部分的一部分的板厚度可变为t3。
本实施方式具有以下效果。
(1)通过抵靠对杆11在钢板W的板厚度方向上的运动进行限制的基座垫块22挤压钢板W，并驱动升降机构40使杆11沿着钢板W的主平面运动而进行钢板W的挤拉处理。这样，由于钢板W在板厚度方向上的反作用力由基座垫块22承受，设备的总体刚度可比传统上低，从而可利用简单的结构进行挤拉。
(2)由于基座垫块22的接触面223的高度随着杆11在运动方向上的位置而改变，所以可以一次在钢板W的表面上的多个位置进行挤拉。
(3)钢板W的挤拉处理均匀进行而使钢板变薄，并通过加工硬化赋予较高的强度，并由该钢板W制成车体的部件，从而可实现车体重量减轻。
(4)对钢板W进行挤拉以形成具有不同板厚度的部分，如图6和图7，并且利用该钢板W将车体的多个部件结合成一个部件，从而可实现部件重量减轻。
(5)对于具有敞开断面的柱状部件(例如截面为盒形(hut)的侧梁部件60)，在将具有板厚度t1的钢板成型为部件形状之后通过对部件两端进行挤拉处理，并通过加工硬化形成具有高强度的板厚度为t2的部分，可以实现车体的重量减轻，如图8所示。
虽然已经关于示例性实施方式描述了本发明，但本领域技术人员清楚可以在不脱离本发明的情况下进行各种改变和修改，因此旨在在所附权利要求中涵盖将落入本发明的真实精神和范围内的所有改变和修改。

Claims (2)

1.一种挤拉设备，该挤拉设备用于对具有主平面的板状工件进行挤拉，该挤拉设备包括：
支撑部件，该支撑部件支撑所述工件的下表面；
挤拉部件，该挤拉部件布置在所述工件的上表面上；
驱动单元，该驱动单元使所述挤拉部件沿着所述工件的主平面运动；以及
限制部件，该限制部件形成有从彼此相对的两个侧面中的一个贯穿至另一个的第一通孔和从其余两个侧面中的一个贯穿至另一个的第二通孔，该第二通孔沿与所述第一通孔交叉的方向延伸，所述挤拉部件插入所述第二通孔中，所述挤拉部件的运动范围处于所述第二通孔内，所述挤拉部件可在所述第二通孔中沿着所述第一通孔的贯穿方向运动，该限制部件在所述挤拉部件的运动范围上与所述挤拉部件的上表面接触，从而限制所述挤拉部件在工件板厚度方向上的运动。
2.根据权利要求1所述的挤拉设备，其中，
所述限制部件具有与所述挤拉部件的上表面接触的接触面，并且
所述接触面与所述支撑部件之间的距离随着所述挤拉部件在运动方向上的位置而改变。
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