CN1043645A - 在弹性成型冲模上冲压板材的方法和设备 - Google Patents

Abstract

由弹性材料构成弹性垫(6)这类形式的冲压板材的方法，包括把要冲压的板坯(3)放在构成板坯外围下夹持器(2a)的支承面上，将板坯上夹持器(1a)作用于板坯(3)的外围部分上以使板坯预变形，然后将冲头(4)作用在板坯(3)的中心部分上以最终成型，其特征在于，在最终成型的过程中，由冲头(4)作用而产生的弹性垫(6)体积超出部分被接受，该超出部分与要得到的成品零件表面积所决定的那部分体积有关。

Description

本发明涉及在弹性成形冲模上冲压板材的方法和设备。

在弹性垫上进行冲压的方法已在FR-A-2，564，339和FR-A-2，590，814中提出过了。该方法包括把要冲压的板坯放在一个弹性垫上，将带有板坯夹持器的外滑块作用在板坯的外围部分上以造成弹性垫质量的流动并使板坯的中心部分变形而在预成形阶段结束时得到基本等于所需成品零件表面积的变形区域，然后中心滑块通过冲头作用在板坯的中心部分上而使零件最终成形。

此方法能用于冲压板材，特别是低延伸率的材料，例如钢板等金属板材，不过此方法并不限于只冲压金属板材，它还能用于冲压塑料和其他任何复合材料。

由弹性材料构成的弹性垫在该方法中特别描述为能作为复合材料支承，主要由具有平行侧边的以低肖氏硬度硅合成橡胶为基础的大块质量所构成，其上表面以及整个侧表面或部分侧表面可以覆盖有由强度和硬度更高的材料所构成的薄层外壳。

在预成形过程中，作用在板坯外围部分上的板坯夹持器造成弹性垫质量的流动而使得板坯的中心部分变形，从而在预成形阶段结束时得到基本等于所需成品零件表面积的变形区域。

然而，使板坯最终成形的冲头下降会使弹性垫中的压力增加，并且弹性垫在预成形和最终成形阶段之间的体积差必须用使弹性垫减压的办法来得到补偿，以避免冲压好的零件在弹性垫材料膨胀的反作用下而变形。

因此，本发明提供了由弹性材料构成弹性垫这类形式的冲压板材的方法，所述方法包括把要冲压的板坯放在构成板坯外围下夹持器的支承面上，将板坯上夹持器作用于板坯的外围部分上以使板坯预变形，然后将冲头作用在板坯的中心部分上以使板坯最终成形，其中，在最终成形的过程中，由冲头作用而产生的弹性垫体积超出部分可被吸收，该部分与由欲得到的成品零件表面积所决定的那部分体积有关。

本发明还提供了一种冲压板材的设备，包括放置于保持箱中的由弹性材料组成的弹性垫，由带有板坯上夹持器的外滑块所构成的板坯预成形装置，以及由作用于冲头上的中心滑块所构成的板坯最终成形装置，所述设备还包括有接受弹性垫体积超出部分的装置，该超出部分与欲得到的成品零件表面积所决定的那部分体积有关。

根据本发明的其他特征，吸收弹性垫超出体积的装置可由下述方式构成：

弹性垫保持箱的底部，该底部与控制所述底部位移的装置共同工作;

弹性垫保持箱的至少一个侧壁，该侧壁与控制所述侧壁位移的装置共同工作;

板坯上夹持器，该板坯夹持器与调整上板坯夹持器压入弹性垫深度的装置共同工作。

参考附图，可从下面的说明更好地了解本发明，这些说明只是作为例子而给出的，在这些图中：

图1到3是按照本发明的冲压设备剖面图，说明零件成形过程的相继阶段;

图4是按照本发明的冲压设备第一种变型的剖面图;

图5是沿图4中5-5线的放大剖面图;

图6是按照本发明的冲压设备第二种变型的剖面图;

图7是按照本发明的冲压设备第三种变型的剖面图;

图8是按照本发明的冲压设备第四种变型的剖面图;

图9，10和11是按照本发明的冲压设备第五种变型的剖面图，说明零件成形过程的相继阶段;以及

图12是按照本发明的冲压设备第六种变型的剖面图。

示于图1到3的冲压设备包括箱2，其中空部分用于装入由弹性材料构成的弹性垫6。

弹性垫6的上表面放有封闭轮廓的框座2a，构成板坯外围下夹持器，并同箱2内空腔的轮廓配合，使其在冲压零件时能进入所述空腔中。

在箱2的上面，冲压设备包括带有外滑块（图中未表示）的床身1，其下部构成板坯外围上夹持器1a。

板坯外围上夹持器1a的外廓略小于箱2内腔的轮廓，以便同框座2a一起进入所述空腔中。

床身1包括中心腔，其中装有冲头4，其下表面构成相应于欲得到的成品零件外廓形状的型腔。

本设备还进而包括吸收弹性垫6超出体积的装置10，此超出体积是冲头4作用时所产生的，该超出部分与欲得到的成品零件表面积所决定的那部分体积有关。

装置10包括可垂直运动的活塞11，它构成箱2底部5的一部分，为此，箱2有中心开口5a。活塞11以其上表面承接弹性垫6并同控制活塞位移的装置共同工作，在目前所叙述的实施例中，此位移控制装置由多盘制动器12所构成。

多盘制动器的组成部分一方面是同活塞11连接的向下伸出的上摩擦盘12a，另一方面则是固定于底板13而向上伸出的下摩擦盘12b，下摩擦盘位于箱2的底部5的下面，并距底部有一给定距离。上下摩擦盘12a和12b彼此交叉排列。

由活塞11和摩擦盘12a组成的组件被支承在底板13上的弹簧14推向上方。

多盘制动器12在每一边都被由作动筒16所构成的夹紧机构15所控制，作动筒的活塞17推动与形成肘节的两根杠杆19和20以铰链相联结的杆18，以夹紧摩擦盘12a和12b。为此，杠杆19的自由端支承在底板13的侧凸缘13a上而杠杆20的自由端则同作用在摩擦盘12a和12b上的小活塞21相连接。

此设备按下述方式工作：

在图2所示的预成形阶段中，床身1被冲床外滑块（图中未表示）推动向下，使板坯上夹持器1a与板坯3接触，板坯的外围区域在板坯下夹持器2a和上夹持器1a之间被逐渐夹紧以避免板坯出现皱纹。在其下降的过程中，板坯上夹持器1a在板坯边缘部分的局部区域内产生一个折边，并压缩弹性垫6。在外围的压缩作用下，弹性垫体积流向中心而作用在板坯的中心部分，造成后者变形。

板坯中心部分的凸起受到活塞4底部的限制，以避免板坯无控制的不稳定变形。

板坯上夹持器1a开始下降时，有一适当的机构（图中未表示）控制作动筒16，使得在作动筒活塞17的作用下，每个机构15的杆18能作用在杠杆19和20上，以造成小活塞21彼此向靠近方向移动，从而使活塞能夹紧摩擦盘12a和12b。

在预成形阶段中，摩擦盘12a和12b以这种方式互相压紧而防止可运动的活塞11在弹性垫6的作用下向下运动，从而防止了弹性垫向下流动。

在图3所示的板坯3的最终成形阶段中，冲头4下降到其下部位置，使已在前阶段中预变形的板坯3的中心部分最终成形。

板坯3顶部承接冲头4而产生的应力使得板坯在其与冲头4所夹的整个空间内产生位移，这样就能使最终成形的零件厚度变化最小。

由放置于弹性垫6中的例如压力传感器所控制的一个适当机构（图中未表示）驱动作动筒16，再作用在杠杆19和20上而变化摩擦盘12a和12b的夹紧力，以控制活塞11的位移并吸收弹性垫6的超出体积，此超出体积是冲头4作用时所产生的，与由欲得到的成品零件表面积所决定的那部分体积有关。

在工作循环结束时，冲头4和板坯上夹持器1a升起以后，作动筒16完全松开摩擦盘12a和12b，因为弹性垫6中已不再存在有任何压力，所以仅用来克服可移动活塞11和弹性垫6的重量以及各种摩擦力的回程弹簧14将可动活塞升起。从而，在零件最终成形的冲压过程中，装置10用借助于多盘制动器12控制活塞11位移的办法而接收弹性垫6的超出体积。

根据图4所示的另一个变型，接收弹性垫6超出体积的装置10由与弹性垫6相接触并与双面螺杆30联结而一起转动的活塞31组成，双面螺杆与带式制动器（33-36）一起构成了活塞位移控制装置。

弹性垫6保持箱的底部5支承在底板13上而构成中心空腔32。摩擦承压件34装于带式制动器33-36的可转动螺母33和底板13之间。

可转动螺母33有与螺杆30相配合的内螺纹中心开孔33a。弹簧35装于开孔33a中，位于螺杆30的底部和底板13之间。

螺母33的外圆周上有槽33b，制动带36即位于槽中。

由图5可以看出，制动带36围绕可转动螺母33，带的一端36a固定不动，另一端36b则用紧固机构36同作动筒39的杆38端部相联结，以控制制动带的张紧力。

在板坯上夹持器下降使板坯预成形的过程中，作动筒39使制动带36张紧从而使螺母33固定不转动，因而螺杆30和活塞31即可防止弹性垫6向下流动。

在以冲头进行最终成形的加工过程中，以适当机构（图中未表示）控制的作动筒38则改变制动带36的张紧程度，从而可控制活塞31的位移而接收弹性垫6超出部分，该部分与欲得到的成品零件表面积所决定的那部分体积有关。

当循环结束，冲头和板坯上夹持器升起以后，回程弹簧35使活塞31在螺杆30的作用下升起。

在图6所示的变型中，可转动螺母33在其外圆周上有由齿槽33C构成的齿轮装置，此齿轮装置与蜗杆40配合，螺杆则由例如电机（未表示）以步进方式控制，或者由任何其他的适当装置控制。

在图7和8所示的另外两个变型中，接收零件最终成形时弹性垫6的超出体积的装置10则由液压作动筒50所构成。

为此，保持箱的底部5支承在底板13上并同后者一起形成圆柱形空腔51，其中装入油缸52，其内腔53则充满液体。

活塞54形成保持箱的底部5，其上表面同弹性垫6相接触，下部有一可在油缸52内滑动的圆柱形底部55。圆柱形底部55的外圆周上有密封装置55a。

控制作动筒50的液压回路由管路56组成，其一端通入底部55下的内腔53，另一端则同油池57相联。管路56中一方面联结有减压阀58，另一方面还联结有单向阀59，减压阀58用编程电动、机械或气压的方法根据弹性垫6所要求的压力以成比例的方式来控制，单向阀59则用于允许液体从内腔53流向油池57。

在减压阀58的上游，管路56还包括有由管路60构成的分支接管，其中联结有允许液体从油池57流向内腔53的单向阀61以及将液体从油池57抽出的泵62。

在图8所示的变型中，控制作动筒50的液压回路由管路65组成，其一端开口通入活塞54的底部55下面的内腔53中，另一端则同油池57相连。此管路中只联结有减压阀58。

此液压回路进而还包括有另一管路66，其一端开口通入底部55上面的内腔53中，另一端则同油池57相连。在这种情况下，内腔53中的活塞底部55和底板13之间装有回程弹簧67，其作用是在最终成形阶段以后使活塞54返回其初始位置。

在这两个实施例中，液压回路借助于活塞54而能接收弹性垫在零件最终成形过程中的超出体积，办法是根据要得到的成品零件来控制活塞54的位移。

在图9到11所示的另一个实施例中，接收弹性垫6在零件最终成形时的超出体积的装置10是由气动阀控制的液压阀所构成。

为此，保持箱的底部5同底板13靠紧并同后者形成圆柱形空腔70，其中装入有内腔室72的油缸71。油缸71的外径小于保持箱的内径，并支承在放于底板13上的支承板73上。

保持箱的底部5由活塞74组成，其上表面同弹性垫6接触，并在下部包括有一个可在油缸71内滑动的圆柱形延伸段75。活塞74的返回由位于圆柱形延伸段75的底部和支承板73之间的弹簧92实现。

在活塞74的圆柱形延伸段75内放置有杯罩76，其下裾部76a支承在板73上，上壁76b有中心孔77。杯罩76同活塞74形成了上腔室78，杯罩76还包括有内腔室79，其中装有可滑动的小活塞80，其上部表面构成阀截止元件81并同孔77下部形成的阀座相配合。

此外，杯罩76的外径还略小于活塞74的圆柱形延伸段75的内径，以便形成一个环形空腔82而把上腔室78同腔室72连通。

小活塞80由弹簧83将其推向上方，弹簧支承在底板13上，小活塞向下移动的极限位置由支座84限定。

杯罩76的裾部76a和支承板73有小通道85和86将上腔室78和空腔70连通。此外，支承板73还有小孔87，其中有单向阀，将腔室72同小通道86连通。

装有阀90的管路89将小活塞80和底板13之间的腔室与外界连通。

空腔70构成油池而使腔室72、78和79以及小通道85和86充满液体。

当板坯上夹持器下降而使零件预变形时，阀90打开，压缩空气作用在小活塞80上而使阀截止元件81压紧在阀座上。孔77关闭从而防止液体从腔室78流向腔室79，因而防止弹性垫6向下流动。

在冲头进行最终成形的加工过程中（图10），停止供入压缩空气。在冲头加给弹性垫6的压力作用下，活塞74下降，借助于封存在腔室78中的液体而使阀81打开。于是液体从腔室78流向79，然后再经过小通道85和86流入空腔70。这种安排可控制活塞74的位移而接收弹性垫6的超出部分，该部分与由得到的成品零件表面积所决定的那部分体积有关。

在工作循环结束（图11），冲头和板坯上夹持器已升起以后，回程弹簧92将活塞74顶起，而弹簧83则升起活塞80，从而借助于阀截止元件81关闭孔77。

在由于活塞74的升起而在腔室72中产生的负压的作用下，孔87中的小阀打开，液体从空腔70经过通道86和孔87流入腔室72，然后再从腔室72经过环形空腔82流入腔室78。

在图12所示的进一步变型中，床身1由与冲床外滑块（未表示）联结的上部100a和不同的下部100b所构成，下部的下表面构成板坯外围上夹持器。

在床身1的两部分100a和100b之间装有至少一个装置101，用来改变板坯上夹持器压入弹性垫6的深度。此装置101可以由例如一个弹簧或作动筒或任何其他适当的系统组成，其作用是当弹性垫中的压力高于给定值时可限制板坯上夹持器压入的深度。

接收弹性垫6超出体积的装置也可以由保持箱2的至少一个侧壁所构成，侧壁与例如至少一个弹簧或作动筒所构成的元件共同工作，以便根据加于弹性垫中的压力来控制侧壁的位移。

根据本发明的设备不仅可应用于板坯放在由框座构成的板坯下夹持器上的情况，还可以应用于按照FR-A-2，564，339叙述的那样将板坯直接支承于弹性垫上的情况，以及按照FR-A-2，590，814叙述的那样将板坯支承在弹性垫保持箱上部的情况。

Claims (17)

1、由弹性材料构成弹性垫这类形式的冲压板材的方法，包括把要冲压的板坯放在构成板坯外围下夹持器的支承面上，将板坯上夹持器作用于板坯的外围部分上以使所述板坯预变形，然后将冲头作用在板坯的中心部分上以使板坯最终成形，其特征在于，在最终成形的过程中，由冲头作用而产生的弹性垫体积超出部分被接受，该部分与由欲得到的成品零件表面积所决定的那部分体积有关。

2、一种冲压板材的设备，包括放置于保持箱中的由弹性材料组成的弹性垫，由带有板坯上夹持器的外滑块所组成的板坯预成形装置，以及由作用于冲头上的中心滑块所组成的所述板坯的最终成形装置，所述设备还进而包括接受弹性垫体积超出部分的装置，该超出部分与欲得到的成品零件表面积所决定的那部分体积有关。

3、根据权利要求2的设备，其特征在于接受弹性垫超出体积的装置是由弹性垫保持箱的底部所构成，该底部与控制所述底部位移的装置共同工作。

4、根据权利要求2的设备，其特征在于接受弹性垫超出体积的装置是由弹性垫保持箱的至少一个侧壁所构成，该侧壁与控制所述侧壁位移的装置共同工作。

5、根据权利要求2的设备，其特征在于接受弹性垫超出体积的装置是由板坯上夹持器所构成，该板坯夹持器与控制板坯上夹持器压入弹性垫深度的装置共同工作。

6、根据权利要求2到5的任何一种设备，其特征在于所述控制装置包括一个与多盘制动器共同工作的可动活塞，该多盘制动器包括同活塞相联结的上摩擦盘和联结于固定底板的下摩擦盘，以及装于所述上摩擦盘之间的回程装置。

7、根据权利要求6的设备，其特征在于多盘制动器由至少一个控制作动筒驱动，控制作动筒作用在与构成肘节的两根杠杆铰结的杆上，以夹紧摩擦盘。

8、根据权利要求2到5的任何一种设备，其特征在于所述控制装置包括一个与双面螺杆共同工作的可动活塞，该双面螺杆与所述活塞相连并一起转动，并提供有带式制动器和回程装置。

9、根据权利要求8的设备，其特征在于带式制动器包括一个在其外圆周上提供有制动带导槽的可转动螺母，制动带的张紧度由作动筒控制。

10、根据权利要求2到5的任何一种设备，其特征在于所述控制装置包括一个与双面螺杆共同工作的可动活塞，该双面螺杆与所述活塞相连并一起转动，并由步进式驱动机构所驱动。

11、根据权利要求10的设备，其特征在于步进式驱动机构包括一个在其外圆周上提供有由齿槽构成并与一个蜗杆共同工作的齿轮装置。

12、根据权利要求2到5的任何一种设备，其特征在于所述控制装置包括一个与液压作动筒共同工作的可动活塞。

13、根据权利要求12的设备，其特征在于液压作动筒由包括一个减压阀的液压回路所控制，减压阀与编程比例控制相联。

14、根据权利要求2到5的任何一种设备，其特征在于所述控制装置包括一个与液压阀共同工作的可动活塞，该液压阀由气动阀控制。

15、根据权利要求14的设备，其特征在于液压阀做在小活塞上并可在杯罩内滑动，小活塞承受由气动阀分配来的压缩空气压力，杯罩的上壁有构成阀座的中心孔。

16、根据权利要求15的设备，其特征在于杯罩同活塞构成上腔室并同小活塞构成内腔室，所述腔室充满液体并通过中心孔互相连通。

17、根据权利要求14到16的任何一种设备，包括一个构成油池的圆柱形空腔，油池一方面与上腔室相通，另一方面与内腔室相通。

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