CN101844188B - 用于制造封闭型材的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于以坯件制造至少部分封闭的型材或半成品的装置和方法，该装置包括至少一个第一模和可以与该第一模相对地设置的至少一个第二模。本发明的目的在于提供用于制造至少部分封闭的型材的装置，使用该装置，能够以短周期时间并使用标准机器，例如标准式压力机，以平整的坯件制造至少部分封闭的型材或半成品，通过以下技术方案实现上述目的：所述第一模具有腔体和两个侧壁，所述第一模的所述侧壁和所述第一模的所述腔体可以相对于彼此上升和下降，设置U型冲压机以连同所述第一模制成所述坯件的U形横截面，所述第二模具有用于将U形坯件制成至少部分封闭的横截面形状的腔体，设置至少一个支撑型芯，所述支撑型芯具有用于将所述支撑型芯定位在U形坯件中的功能，所述第二模的所述腔体具有朝向所述第一模的方向伸长的侧壁，借助于所述侧壁，在制成所述坯件的至少部分封闭的横截面形状时，所述第一模的所述侧壁可以相对于所述第一模的所述腔体下降。
Description
技术领域
本发明涉及用于以坯件制造至少部分封闭的型材或半成品的装置，该装置包括至少一个第一模和可以与该第一模相对地设置的至少一个第二模。另外，本发明涉及用于制造至少部分封闭的型材或半成品的方法。
背景技术
可以使用连续式方法或间歇式方法生产至少部分封闭的型材或半成品。当由于复杂的成形操作而无法使用连续式生产方法时，适于使用间歇式方法。例如，已知用于至少部分封闭的型材或半成品的间歇式生产的卷曲法和U-O成形法。卷曲法以及已知的U-O成形法均需要相对较长的周期时间来制造封闭型材。与此同时，由于生产中经常需要不同方向上的不同支撑运动，例如将坯件从一个模移入另一个模中，因此常常需要提供专用的压力机以实施该方法。这种支撑运动不仅花费了附加的周期时间，还增加了成本。当然，这种方法也需要使用专用的压力机以制造至少部分封闭的型材或半成品。
发明内容
以此为出发点，本发明的目的在于提供用于制造至少部分封闭的型材的装置和方法，使用该装置和方法，可以在短周期时间内使用例如标准式压力机或多工位压力机等标准化机器以平整的坯件制造至少部分封闭的型材或半成品。
根据本发明的第一教导，通过以下技术方案实现关于一般装置的上述目的：所述第一模具有腔体和两个侧壁，其中所述第一模的所述侧壁和所述第一模的所述腔体可以相对于彼此上升和下降，设置U型冲压机以连同所述第一模制成所述坯件的U形横截面，所述第二模具有用于将U形坯件制成至少部分封闭的横截面形状的腔体，设置至少一个支撑型芯，所述支撑型芯具有用于将所述支撑型芯定位在U形坯件中的功能，所述第二模的所述腔体具有朝向所述第一模的方向伸长的侧壁，借助于所述侧壁，在制成所述坯件的至少部分封闭的横截面形状时，所述第一模的所述侧壁可以相对于所述第一模的所述腔体下降。
已经示出，在以平整的坯件制造至少部分封闭的型材时，使用具有可相对于所述模的腔体上升或下降的侧壁的模是有利的，这是由于通过这种手段，不再需要例如将坯件移出所述模以在U成形后执行O成形的支撑运动。这样不仅缩短了周期时间，而且，由于不再需要复杂的支撑运动，例如只有一个运动轴线的标准式压力机也是适合的，以将坯件成形为至少部分封闭的横截面形状。
根据本发明的另一实施例，设置有按压装置，以便使用所述U型冲压机将所述坯件成形为U形，所述按压装置在U成形过程中对坯件进行固定。通过这种方法，可以在不延长周期时间的情况下以可控的方式使坯件预成形。
如果第一模的侧壁和/或腔体能够以例如液压或气动的可控方式上升和下降，可以通过惯常使用的液压或气动压力机以简单的方式控制第一模的侧壁和腔体的彼此相对运动。然而，也可以例如通过伺服电动机实现第一模的侧壁和/或腔体的运动。
优选地，所述U型冲压机、所述第二模和可选的所述按压装置设置在横向拖板上，所述横向拖板可以横向于待制造的型材的轴向维度自由移动，并且所述横向拖板被设置为可以在工具保持板上移动。在这种情况下，可以使用仅能够单向运动的特别简单的压力机制造至少部分封闭的空心型材。
选择性地，以下情况同样适用：所述第一模被设置在可以横向于待制造的型材的轴向维度自由移动的横向拖板上，并且所述横向拖板被设置为可以在工具保持板上移动。在这种情况下，所述第一模可以相对于所述第二模运动，并且根据本发明的装置同样可以在简单的压力机中使用。如果所述U型冲压机、所述第二模和可选的所述按压装置均设置在第一横向拖板上，并且所述第一横向拖板设置在第二横向拖板上，其中所述第一横向拖板和所述第二横向拖板各自设置为可以在工具保持板上运动，则可以通过缩短所述横向拖板行进的距离而进一步缩短周期时间。
另外，在另一实施例中，设置有用于使所述支撑型芯朝向所述第二模的方向运动的装置，从而使插入到所述U形坯件中的所述支撑型芯易于抬起，并且一方面可对所述U形坯件的腿部进行支撑，另一方面可以在制造所述型材的封闭横截面形状时有效地防止褶皱形成。
为了便于将所述U形坯件沉入用于将所述U形坯件成形为封闭横截面形状的所述第二模中，根据本发明的另一实施方式，所述第二模在所述侧壁上具有入口曲面。
根据本发明，还通过使用了根据本发明的所述装置的通用方法实现上述公开目的，其中，
-将坯件放置在第一模的侧壁的朝上边缘上，
-驱动U型冲压机进入所述第一模的腔体并且使所述坯件预成形，
-通过所述第一模的所述侧壁相对于所述第一模的所述腔体的运动使所述坯件成形为具有至少部分U形的横截面形状，其中，所述U型冲压机在相对运动过程中保持置于所述第一模的所述腔体中，
-将所述U型冲压机从成形为U形的所述坯件中移出，
-将支撑型芯插入成形为U形的所述坯件中，
-使第二模定位在与所述第一模相对的位置，以及
-借助于搁置在所述第一模的所述侧壁上的所述第二模的侧壁，使所述第一模的所述侧壁相对于所述第一模的所述腔体运动，从而所述U形坯件被成形为具有部分封闭的横截面形状的型材。
在根据本发明的方法中，初始平整的坯件保持在所述第一模中，并且无需通过支撑运动置入另一模中以完成成形，这种支撑运动是必须以高成本的操作系统执行的。另外，仅通过所述第一模的腔体和所述第二模之间的相对运动产生成形运动。因此，可使用常规的挤压运动。这样，由于避免了例如在第二装置中对所述坯件的重新定位，因此根据本发明的方法大大缩短了周期时间。因此，仅需要两次运动以完成部分封闭的横截面形状的成形。一方面，使所述U型冲压机产生与所述第一模的相对运动，驱动U型冲压机进入所述第一模的腔体，另一方面，使所述第二模运动，从而使所述第二模定位于与所述第一模相对的位置，借助于所述第二模从所述U形坯件产生部分封闭的横截面形状。因此，只需要很小的运动就可以实现将所述U型冲压机定位在所述第一模的腔体上方以及将所述第二模定位于与所述第一模相对的位置，从而在执行根据本发明的方法中所使用的压力机仅需单向运动。可以例如通过根据本发明的装置中的有效引导装置或附加驱动机构(例如，在多工位压力机中)容易地实现所述装置的其它运动。
按照根据本发明的方法的第一实施例，所述第一模与置入所述U形坯件中的所述支撑型芯一同朝向所述第二模的方向抬升，以制成所述型材的部分封闭的横截面形状，其中通过所述第二模的所述侧壁使所述第一模的侧壁的位置移至所述第一模的所述腔体，并且所述U形坯件被成形为至少部分封闭的横截面形状。选择性地，这也可以通过将所述第二模下放到所述第一模上而执行，其中，通过将所述第二模下放到所述第一模上，所述支撑型芯随着所述第二模同时下降，并且在支撑型芯和第二模之间保留有预定的间隙，该间隙大于待成形的坯件的厚度，从而使所述坯件的边缘能够弯曲到所述间隙中，其中坯件材料无褶皱地充分弯曲。
如果在所述U型冲压机将所述坯件预成形为所述U形坯件时使用按压装置，那么所述成形过程尤其可控。
按照根据本发明的方法的改进实施例，在将所述U型冲压机从所述U形坯件中移出后，连同所述第二模的所述U型冲压机和所述第一模横向于成形为U形的所述坯件的轴向维度相对于彼此移动，从而可以在短距离内执行将设置在所述第一模上方的所述U型冲压机替换为所述第二模，并且可以进一步缩短完成成形的周期时间。
优选地，至少一个横向拖板被用于实现所述第一模、所述U型冲压机和所述第二模之间的相对运动，所述横向拖板被设置为可在工具保持板上运动。所述横向拖板例如垂直于所使用的压力机的闭合运动方向布置，从而该横向拖板能够以简单的方式进行运动。如果使用两个横向拖板，一个用于第一模，而另一个用于U型冲压机和第二模，那么将所述第二模和所述U型冲压机定位于与所述第一模相对的位置所经过的距离可被最小化，例如通过使两个横向拖板沿相反的方向运动，可以使所述距离减半。此外，与工具保持板相连的所述横向拖板使得所述工具可以容易地用于任何仅允许闭合运动的压力机。因此，由于周期时间和制造时间极短，还可以进一步降低执行该方法的成本。
按照根据本发明的方法的另一实施例，通过在所述U型冲压机和所述第二模相对于所述第一模运动时将所述支撑型芯插入所述U形坯件，可以实现进一步缩短用于制造至少部分封闭的型材的周期时间。因此，用于插入所述支撑型芯的装置闲置时间被利用起来，这样缩短了制造时间和周期时间。
按照根据本发明的方法的另一实施例，通过使所述支撑型芯在所述U形坯件中位于抬高的位置，避免了在成形至少部分封闭的横截面形状的过程中形成褶皱。由此，成形为U形的所述坯件的腿部同样得到支撑。
通过借助于至少一个轴杆使所述第一模的所述腔体抬升以将制成的至少部分封闭的型材移出，实现了以特别简单的方式取出制成的至少部分封闭的型材。由此可将所述制成的至少部分封闭的型材定位而无需使用取出工具。
最后，可以通过下述方法更加有利地改进根据本发明的方法：在将所述U形坯件成形为至少部分封闭的横截面形状的过程中，使用所述装置直接对制成的型材进行校准。例如，这可以通过以下方法实现：将成形为U形的所述坯件的腿部的长度设定为实际上大于制成所述型材的封闭横截面形状所需的长度。因此，当所述U形型材被成形为至少部分封闭的横截面形状时，在所述第一模和所述第二模的端部位置相对于彼此压缩制成的封闭型材，由此进行校准，从而可以制成形状特别准确的封闭空心型材。优选地，制成的边缘接头如此精确，以致可以对制成的边缘接头进行激光焊接。
附图说明
目前，在改进和改善根据本发明的装置和根据本发明的用于制造至少部分封闭的型材的方法方面存在多种可行方式。就此而言，参考下面结合附图对根据本发明的方法的示例性实施例的说明。在附图中：
图1至图5示出了当实施根据本发明的方法的示例性实施例时，在四个不同的时间点处的根据本发明的装置的示例性实施例，以及
图6和图7示出了根据本发明的装置的第二和第三示例性实施例。
具体实施方式
图1首先示出了根据本发明的装置1的示例性实施例，装置1用于在敞开状态下插入坯件2后以坯件2制造至少部分封闭的型材或半成品。装置1具有由两个侧壁4、5和腔体6构成的第一模3。第一模3牢固地设置在工具保持板7上。可以与第一模3相对地设置的第二模8与U型冲压机9一同设置在公共的横向拖板10上。另外，还装备有与U型冲压机9相邻地设置的按压装置11、12。横向拖板10设置为可以相对于另一工具保持板13移动，从而U型冲压机9和第二模8均可通过横向拖板10的移动与第一模3相对地设置。装置1设置在压力机中(未示出)，并且该压力机可以通过闭合运动使工具保持板7和工具保持板13彼此相向地运动。此外，该压力机还可以通过打开运动使工具保持板7和工具保持板13彼此远离地运动。因此，工具保持板用作适配器，因而根据本发明的装置1可用于不同的压力机。
在图1中，示出了处于打开位置的装置1。初始平整的坯件2搁置在第一模3的侧壁4、5上，并且U型冲压机9与第一模3相对地设置。这可以说是成形处理的起始点。
可以通过装置1对半成品或至少部分封闭的型材执行进一步的成形操作(此处未示出)。这种成形操作是附加功能，例如切削操作和/或冲孔操作，可以通过使用U型冲压机、支撑型芯、侧壁、模具或其组合的适当装置(此处未示出)执行该操作。附加的设计可以使侧壁向相反的方向(此处未示出)运动，以便可以利用成形(辅助成形)元件移出制成的半成品。
如图2所示，现在压力机(未示出)使装置1闭合，并且两个工具保持板13和工具保持板7彼此相向地移动，从而U型冲压机9沉入腔体6内。通过腔体6相对于第一模3的侧壁4和侧壁5的相对运动使坯件2成形为U形坯件2。在本示例性实施例中，腔体6相对于侧壁4和侧壁5下降。然而，还可以构想执行相反的相对运动。
按压装置11和12借助于液压装置或气动装置11a、12a对坯件2加压，使坯件2以可控的方式成形为U形坯件2。对第一模3的腔体6进行支撑的轴杆14(图2中未示出)在成形过程中逆着U型冲压机9产生必要的反压力，从而利用腔体6提供充分且精确的成形。
在成形阶段后，通过压力机的打开运动使U型冲压机9抽离成形为U形的坯件2，从而横向拖板10可以通过侧向运动将第二模8定位在与第一模3相对的位置。为了缩短周期时间，在第二模8的定位过程中，将支撑型芯15插入U形坯件2中，如图3所示，该支撑型芯15在U形坯件2中处于抬高的位置，从而与成形的坯件2的底部区域保持距离。通过在对第二模8进行定位的同时将支撑型芯15插入到此刻为U形的坯件2中，可以缩短成形坯件2的周期长度。第二模8具有伸长的侧壁8a、8b，该侧壁8a、8b也用于改变第一模3的侧壁4、5相对于腔体6的位置。为了使U形坯件2以可控的方式插入第二模8，在侧壁8a、8b上设置入口曲面8c。
当压力机再次闭合并且工具保持板7和工具保持板13之间的距离再次减小时，第二模8的侧壁8a和侧壁8b搁置在第一模3的侧壁4和侧壁5上，使第一模3的侧壁4和侧壁5相对于第一模3的腔体6移动。成形为U形的坯件2的腿部沉入第二模8中并成形为至少部分封闭的横截面形状。在该加工过程中，支撑型芯15用于防止形成任何不期望的褶皱。如图2中所示，支撑型芯15在U形坯件2中位于抬高的位置，从而能够实现将坯件2成形为封闭的横截面形状的加工。例如，由于支撑型芯15的抬高位置，U形坯件2的腿部得到支撑并且在成形过程中可以抵抗不期望的褶皱的形成。由于坯件2的尺寸以及成形为U形的坯件2的腿部尺寸略长于成形封闭空心型材2所需的尺寸，因此，在压力机的终点位置，在本实施例中还可以选择性地对封闭型材2进行校准。由此，坯件2在闭合加工过程中被压缩，并以高精度成形。特别地，通过同时进行校准可以容易地形成坯件2的相对边缘的可激光焊接边缘接头。
然后，抽出支撑型芯15并且压力机再次打开。当工具保持板7和工具保持板13再次相互移开时，通过经由轴杆14移动腔体6和第一模3，将制成的至少部分封闭型材或半成品送至可以容易地从根据本发明的装置1取下的位置。此外，例如通过液压装置或气动装置4a和5a将第一模3的侧壁4、5置于起始位置，以待插入下一个坯件2。图5中示出了该操作。
从图1至图5的描述中可以看到，压力机(未示出)只需要执行打开和闭合运动，并且每次需要两个闭合周期以制成至少部分封闭的型材2。如果在成形过程中进行校准，那么可将坯件2的边缘制成得如此精确，以致可以对制成的封闭型材2进行激光焊接。因此，当使用根据本发明的装置和方法时，能够以特别经济可行的方式提供间歇式生产方法，借助于该间歇式生产方法，可以使用例如由钢或钢合金制成的平整坯件制造形状较为复杂的至少部分封闭型材或半成品。由于例如压力机所需的周期时间短以及设备要求低，该方法的成本效益特别高。
为了提供连续式方法，可以在多工位压力机(未示出)中执行根据本发明的方法的独立操作。
图6和图7示出了根据本发明的装置的其它可行实施例。为了延长间歇式生产方法中的周期长度，例如，可以同时将两个坯件成形为U形的半成品并最终成形为封闭的半成品(图6)，或者同时将第一坯件成形为U形半成品并且将第二U形半成品最终成形(图7)。
为了进一步提高输出，还可以根据需要并行或串行地设置图6和图7中所示的装置。
Claims (16)
1.一种用于以坯件(2)制造至少部分封闭的型材或半成品的装置(1)，所述装置包括至少一个第一模(3)和能够与所述第一模(3)相对地设置的至少一个第二模(8)，
其特征在于，
所述第一模(3)具有腔体(6)和至少两个侧壁(4、5)，所述第一模(3)的所述侧壁(4、5)和所述第一模(3)的所述腔体(6)能够相对于彼此上升和下降，所述装置设置有U型冲压机(9)以连同所述第一模(3)制成所述坯件(2)的U形横截面，所述第二模(8)具有用于将U形坯件(2)制成至少部分封闭的横截面形状的腔体，所述装置设置有至少一个支撑型芯(15)，所述支撑型芯(15)具有用于将所述支撑型芯(15)定位在所述U形坯件(2)中的功能，所述第二模(8)的所述腔体具有朝向所述第一模(3)的方向伸长的侧壁(8a、8b)，借助于所述第二模(8)的所述腔体的所述侧壁(8a、8b)，在制成所述坯件(2)的至少部分封闭的横截面形状时，所述第一模(3)的所述侧壁(4、5)能够相对于所述第一模(3)的所述腔体(6)下降。
2.根据权利要求1所述的用于以坯件(2)制造至少部分封闭的型材或半成品的装置，其特征在于，
所述用于以坯件(2)制造至少部分封闭的型材或半成品的装置设置有按压装置(11、12)，以便使用所述U型冲压机(9)将所述坯件(2)成形为U形。
3.根据权利要求1或2所述的用于以坯件(2)制造至少部分封闭的型材或半成品的装置，其特征在于，
所述第一模(3)的所述侧壁(4、5)和/或所述腔体(6)能够以可控的方式上升和下降。
4.根据权利要求2所述的用于以坯件(2)制造至少部分封闭的型材或半成品的装置，其特征在于，
所述U型冲压机(9)、所述第二模(8)和可选的所述按压装置(11、12)设置在横向拖板(10)上，所述横向拖板(10)能够横向于待制造的所述型材的轴向维度自由移动，并且所述横向拖板(10)被设置为能够在工具保持板(13)上移动。
5.根据权利要求1所述的用于以坯件(2)制造至少部分封闭的型材或半成品的装置，其特征在于，
所述第一模(3)被设置在能够横向于待制造的所述型材的轴向维度自由移动的横向拖板上，并且所述横向拖板被设置为能够在工具保持板(7)上移动。
6.根据权利要求1所述的用于以坯件(2)制造至少部分封闭的型材或半成品的装置，其特征在于，
所述用于以坯件(2)制造至少部分封闭的型材或半成品的装置设置有用于使所述支撑型芯(15)朝向所述第二模(8)的方向运动的装置。
7.根据权利要求1所述的用于以坯件(2)制造至少部分封闭的型材或半成品的装置，其特征在于，
所述第二模(8)在所述第二模(8)的所述腔体的所述侧壁(8a、8b)上具有入口曲面(8c)。
8.一种用于利用根据权利要求1至7中任一项所述的用于以坯件(2)制造至少部分封闭的型材或半成品的装置制造至少部分封闭的型材或半成品的方法，其中，
-将坯件放置在第一模的侧壁的朝上边缘上，
-驱动U型冲压机进入所述第一模的腔体并且使所述坯件预成形，
-通过所述第一模的所述侧壁相对于所述第一模的所述腔体的运动使所述坯件成形为具有至少部分U形的横截面形状，其中，所述U型冲压机保持置于所述第一模的所述腔体中，
-将所述U型冲压机从成形为U形的所述坯件和所述第一模的所述腔体中移出，
-将支撑型芯插入成形为U形的所述坯件中，
-使第二模定位在与所述第一模相对的位置，以及
-借助于搁置在所述第一模的所述侧壁上的所述第二模的侧壁，使所述第一模的所述侧壁相对于所述第一模的所述腔体运动，从而U形坯件被成形为具有部分封闭的横截面形状的型材。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，
所述第一模与置入所述U形坯件中的所述支撑型芯一同朝向所述第二模的方向抬升，以制成所述型材的部分封闭的横截面形状。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，
在所述U型冲压机将所述坯件预成形为所述U形坯件时使用按压装置。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，
在将所述U型冲压机从所述U形坯件中移出后，连同所述第二模的所述U型冲压机和所述第一模横向于成形为U形的所述坯件的轴向维度相对于彼此移动。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，
至少一个横向拖板被用于实现所述第一模、所述U型冲压机和所述第二模之间的相对运动，所述横向拖板被设置为能够在工具保持板上运动。
13.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，
在将所述第二模定位为与所述第一模相对的位置时，将所述支撑型芯插入所述U形坯件。
14.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，
所述支撑型芯在所述U形坯件中位于抬高的位置。
15.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，
借助于至少一个轴杆使所述第一模的所述腔体抬升，以将制成的至少部分封闭的型材移出。
16.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，
在将所述U形坯件成形为至少部分封闭的横截面形状的过程中，使用所述用于以坯件(2)制造至少部分封闭的型材或半成品的装置直接对制成的型材进行校准。
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