CN104136141B - 用于使板坯变形的装置、设备和方法以及借此制造的工件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于借助如变形、冲压、拉伸、挤压、切削的加工过程加工由金属，例如由钢制成的工件的装置，包括以下特征和构件：‑设置至少两个工具；‑该工具配有驱动器以便为了实施加工过程而移动所述工具；‑驱动器构造为使得工具在经过它们的路径时至少在其一部分路径上具有不同的速度。

Description

用于使板坯变形的装置、设备和方法以及借此制造的工件
技术领域
本发明涉及由金属、例如由钢或者其他的金属制成的工件的加工领域。本发明涉及一种用于变形的装置、一种用于变形的设备、一种用于变形的方法以及一种工件。
背景技术
工件的加工可以包括任何过程，例如切削、冲压、拉伸、变形。
罐状结构件包括底部、罐壁以及拉边。这种部件经常用作弹簧帽，以便容纳螺旋弹簧的端部。特别地，在汽车工业中频繁地使用这种结构件。
在制作这种弹簧帽时的问题在于高硬度的钢。虽然这种钢有以下优点，即其具有极高的抗拉强度，并且因此可以使用厚度较小且因而重量也较小的钢材。但是这种钢材比较脆且易于断裂。这种情况特别地出现在于受到高应力的过渡区域处变形时。断裂特别地出现在罐底和罐壁之间以及在罐壁和拉边之间的过渡区内。
DE 102 54 103 B3描述了一种用于拉深模型件的拉深工具。该工具包括用于夹紧板坯的环形夹紧装置。夹紧装置包围了一个腔，在所述腔中底部成型机以及侧面成型机能够在拉伸方向上移动。这两者可以具有不同的速度。由此应当实现了更高的成型准确度。
DE 27 27 174 C2描述了一种用于拉深铝制容器的方法和装置。在此，两个部件，即冲头和模具能够相对地移动。此时，向上移动的冲头的速度可以大于向下移动的模具的速度。由此应当实现了大的拉深比。
DE 10 2007 050 581 A1描述了一种用于在拉深空心体时调整片厚度变化的方法。此时涉及到使工件多次隆起(变形)和反隆起(重整)。在重整阶段期间，冲头和模具之间的相对速度相对于在变形阶段期间的速度被提高了。冲头在重整阶段期间进行与变形阶段相反的移动。在所提到的阶段期间，冲头的速度是不同的。
发明内容
本发明的目的在于，如下地设计装置、设备、方法和工件，即可以使高硬度的钢材变形，而在边缘区域中不会出现断裂，并且实现比当前的拉伸深度更大的拉伸深度。
该目的借助这样的装置来实现，即一种用于使板坯变形成具有底部、壁和拉边的罐的装置，包括以下特征和构件：具有使底部成型的底部成型面和使壁成型的壁成型面的冲头；环形的、包围冲头的板材保持件，具有用于放置拉边的支撑面；具有底部成型面的内部模具；具有壁成型面和夹紧面的外部模具，夹紧面用于夹持拉边并且朝着板材保持件的支撑面压紧拉边；参与拉伸过程的部件中的至少两个分别配有驱动器，驱动器至少在一定的变形阶段期间同时给予这两个部件不同的速度。
基本构想如下：
以通用的方式使用冲头以及与之共同工作的模具。但是，不仅冲头而且模具也是两件式的。这两者都包括基本上是柱形的内部件以及围绕内部件的环。
为了变形，所有的四个构件都可以在拉伸方向上移动。
重要的是，至少在一定的变形阶段期间，参与了拉伸过程的部件中的至少两个有不同的速度。特别是内部模具可以具有比外部模具更高的速度。
可以设想如下的方法方式：
I.在起始阶段期间，这两个模具以相同的速度在相同方向上移动。
II.在中间阶段期间，这两个模具还在与前述一样的方向上移动，但是内部的模具具有比外部的模具更高的速度。
III.在结束阶段期间，内部的模具保持静止，而外部的模具以恒定的速度继续移动。
以下是其他的变体：
外部的模具从起始时就以恒定的速度移动。相反地，内部模具的移动轨迹等于受控制的移动曲线，例如正弦曲线，从低于这个外部模具速度的速度开始，然后超过该速度，最终再次减速。
速度差异可以是很显著的。因此，内部模具的速度可以是外部模具的速度的1.5-2倍、2.5倍或者3倍。
附图说明
借助附图进一步阐述本发明。其中以下详细的示出：
图1以示意图和正视图示出了在整体变形冲程的、具有第一变形阶段中已经预成型的工件的拉伸装置。
图2示出了在第二变形阶段就要结束时的工件。
图3示出了变形过程结束时的工件。
图4至9以六个不同的变形观测点图示了变形流程。
具体实施方式
图1中所示的拉伸装置包括冲头1和板材保持件2。冲头1的轮廓呈轻微的锥形。其具有底部成型面1.1和壁成型面1.2。
板材保持件2包围了冲头1。板材保持件2具有支撑面2.1。板材保持件2是环形的。
内部模具3位于冲头1的上方。该模具至少接近柱形。其由外部模具4所包围。外部模具是环形的。
内部的模具3还具有底部成型面3.1。外部模具4是环形的。其具有壁成型面4.1，此外还具有用于在板材保持件2的支撑面2.1上夹持工件5的拉边5.3的夹紧面4.2。工件5来自圆盘形的板坯。也参见图2。工件包括底部5.1、壁5.2以及拉边5.3。
拉伸装置如下地工作：首先其是打开的，即外部模具4的夹紧面4.2大约在内部模具3的底部成型面3.1的高度上。板材保持件2的支撑面2.1在大约相同的高度上。
在这个阶段中，工件5插入到拉伸装置中，并且夹紧在支撑面2.1和夹紧面4.2之间。现在开始拉伸装置的真正的工作阶段。此时，内部模具3和外部模具4与预成型的工件、以及还有板材保持件2一起在箭头方向上朝下地移动。此时，部件(内部模具3、外部模具4、板材保持件2和预成型的工件)具有相同的速度。
根据本发明，在下一个阶段内改变上述情况。此时，内部模具3超过外部模具4。
在随后的其他阶段内，相反的，外部模具4超过内部模具3。
注意到，上述情况也可以相反地进行。
在图1中所示的拉伸装置仅仅是一列拉伸台中的其中一个。此处未示出所述拉伸台的列。在实际中，其在车间内依顺序地相连。
此时，只需一个唯一的拉伸台是根据本发明来构成的，即配有驱动器，在拉伸过程期间，该拉伸台可以一方面为内部模具3另一方面为外部模具4和板材保持件2赋予不同的速度。
从图4-9中识别出工件在离开不同的拉伸台后的外形。
根据对成品罐的使用，在最后的对壁5.2的拉伸过程之后也可以冲压掉拉边5.3。
以下是实现本发明的其他可能性：
-冲头1也可以上下地移动，和/或
-在换向运动时，板材保持件2和外部模具4一方面与夹紧的工件一起、另一方面与冲头1一起向上移动。中间模具3保持位置固定。
-在拉伸过程期间，中间模具3停止运动，和/或板材保持件2和外部模具4停止运动。
本发明在制造罐状结构件方面进行了说明。然而不言而喻的，因此也可以制造不是罐状的空心体。
模具也可以具有与所描述的盘形和环形不同的形状。
参考标号表
1 冲头
1.1 底部成型面
1.2 壁成型面
2 板材保持件
2.1 支撑面
3 内部模具
3.1 底部成型面
4 外部模具
4.1 壁成型面
4.2 夹紧面
5 工件
5.1 底部
5.2 壁
5.3 拉边。

Claims (10)

1.一种用于使板坯变形成具有底部(5.1)、壁(5.2)和拉边(5.3)的罐(5)的装置，包括以下特征和构件：
1.1具有使所述底部(5.1)成型的底部成型面(1.1)和使所述壁(5.2)成型的壁成型面(1.2)的冲头(1)；
1.2环形的、包围所述冲头(1)的板材保持件(2)，具有用于放置所述拉边(5.3)的支撑面(2.1)；
1.3具有底部成型面(3.1)的内部模具(3)；
1.4具有壁成型面(4.1)和夹紧面(4.2)的外部模具(4)，所述夹紧面用于夹持所述拉边(5.3)并且朝着所述板材保持件(2)的所述支撑面(2.1)压紧所述拉边；
其特征在于以下特征：
1.5参与拉伸过程的部件中的至少两个分别配有驱动器，所述驱动器至少在一定的变形阶段期间同时给予这两个部件不同的速度，其中，在所述拉伸过程中，所述内部模具(3)在一方面以及所述外部模具(4)和所述板材保持件(2)在另一方面被赋予不同的速度。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于以下特征，
一方面所述内部模具(3)并且另一方面所述外部模具(4)和所述板材保持件(2)分别配有驱动器，借助所述驱动器，在第一阶段所述内部模具(3)超过所述外部模具(4)，或者相反，并且在接下来的阶段所述外部模具(4)超过所述内部模具(3)，或者相反。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述冲头(1)也能够从这两个其他的所述构件-所述板材保持件(2)和所述外部模具(4)-起通过所述驱动器在拉伸方向上移动。
4.根据权利要求2或3中任一项所述的装置，其特征在于，所述冲头(1)的所述壁成型面(4.1)朝着所述冲头(1)的所述底部成型面(1.1)的方向锥形地延伸。
5.根据权利要求2或3中任一项所述的装置，其特征在于，所述外部模具(4)的所述壁成型面(4.1)在拉伸方向上逐渐变细。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述外部模具(4)的所述壁成型面(4.1)在拉伸方向上逐渐变细。
7.一种用于使板坯变形成具有底部(5.1)、壁(5.2)和拉边(5.3)的罐(5)的设备，包括多个装置，其中这些装置中的至少一个包括权利要求1至6中任一项所述的特征，
6.1所述设备包含多个拉伸台；
6.2所述拉伸台中的至少一个是根据权利要求1至6中任一项设计的。
8.一种用于使板坯变形成罐(5)的方法，所述方法包括以下特征和构件：
7.1具有使底部(5.1)成型的底部成型面(1.1)和使壁(5.2)成型的壁成型面(1.2)的冲头(1)；
7.2环形的、包围所述冲头(1)的板材保持件(2)，具有用于放置拉边(5.3)的支撑面(2.1)；
7.3具有底部成型面(3.1)的内部模具(3)；
7.4具有壁成型面(4.1)和夹紧面(4.2)的外部模具(4)，所述夹紧面用于夹持所述拉边(5.3)并且用于朝着所述板材保持件(2)的所述支撑面(2.1)压紧所述拉边；
其特征在于以下特征：
7.5板坯或者从中产生的半成品插入到打开的拉伸装置中；
7.6在第一变形阶段期间，所述内部模具(3)和所述外部模具(4)以及所述板材保持件(2)与被夹紧的所述板坯一起或者与被夹紧的预成型的工件一起在拉伸方向上移动；
7.7在变形过程的阶段，所述内部模具(3)超过所述外部模具(4)；
在所述变形过程的随后的其他阶段内，所述外部模具(4)超过所述内部模具(3)。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于以下特征：
8.1在开始阶段期间，两个模具(3，4)在同一方向上以同样大小的速度移动；
8.2在中间阶段期间，两个模具(3，4)重新在一个或同一个方向上移动，然而所述内部模具(3)具有大于所述外部模具(4)的速度；
8.3在最终阶段，所述内部模具(3)静止，而所述外部模具(4)以恒定的速度继续移动。
10.一种利用根据权利要求1至6中任一项所述的装置或者利用根据权利要求7所述的设备或者借助根据权利要求8或9中任一项所述的方法来制造的工件。
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