CN104368707A - 用于形成包边以将外面板固定到内面板的包边工具 - Google Patents

Abstract

一种用于形成包边以将外面板固定到内面板的包边工具。所述包边工具包括：包边模具，包括具有第一部分和第二部分的成型表面，所述第一部分具有第一摩擦系数，所述第二部分具有比第一部分的第一摩擦系数大的第二摩擦系数。在外面板上的凸缘首先与第一表面接合以开始朝向内面板成形包边凸缘。凸缘与第二包边表面接合以继续朝向内面板成形凸缘。还公开一种利用包边模具对包括内面板和外面板的钣金组件进行包边的方法，所述包边模具具有成型表面，所述成型表面具有比其第一部分的摩擦系数大的第二摩擦系数，以在包边操作期间减小凸缘蠕变和缩进。

Description

用于形成包边以将外面板固定到内面板的包边工具

技术领域

本公开涉及钣金包边工具以及将一个面板的凸缘包到另一面板上以形成尖包边凸缘(sharp hem flange)的方法。

背景技术

本公开致力于用于将凸缘成形为包边的包边工艺，该包边将两个钣金面板结合在一起。由铝合金和AHSS(高级高强度钢)形成的钣金面板被弯曲到另一面板上以形成具有小半径(sharp radius)的包边的能力减弱。

已经开发多种技术来解决此问题。在一个已知的压力包边工艺中，在形成包边时，包边区域在模具中被压缩。已经提出一种辊子包边工艺，在辊子包边工艺中，局部压力被施加到坯料，以比压力包边工艺更好地控制该辊子包边工艺。然而，辊子包边工艺本质上更慢并仅对于低体积或中体积应用是可行的。辊子包边工艺需要几个辊子包边器，并还可能需要多套工具以满足比得上传统的包边工艺的生产率的生产需求。在某些情况下可要求辊子包边工具的三次传递来利用一些材料形成包边。

一个可选的技术是在具有由凸缘模具的内半径控制的内半径的凸缘成形步骤期间形成小的凸缘半径。

未解决的一个问题是在包边工艺期间外面板蠕变(creep)的问题。由于凸缘趋向于在随后的包边工艺中被继续弯曲，因此发生“蠕变”。凸缘半径在包边工艺期间可缩进。蠕变使得凸缘中的材料从凸缘的外侧向包边的内区域移动。蠕变可改变包边的整体半径并拉紧在凸缘的底部事先形成的角。

本公开致力于解决以上问题和如下概述的其它问题。

发明内容

本公开是关于在压力包边操作中用于尖包边的方法和工具的，所述压力包边操作使用具有摩擦系数不同的选择区域的工具来产生摩擦反作用力，以在包边工艺期间使蠕变和缩进最小化。避免蠕变和缩进保持在成形尖凸缘的操作中形成的小凸缘半径。利用摩擦在包边操作的一定阶段施加摩擦反作用力，以限制蠕变。摩擦反作用力通过在接合凸缘的工具的表面的局部部分上的高摩擦材料或高摩擦涂层的使用而被施加。

可供应摩擦反作用力的工具的一个示例包括设置在最终包边工具上的槽中的聚氨酯条。聚氨酯条的表面与包边工具的表面平齐。增加的摩擦力由聚氨酯条提供。可选地，摩擦反作用力可通过将材料涂层或表面处理应用到包边模具的选择的有限部分而提供，所述包边模具的选择的有限部分具有比模具的钢表面的摩擦系数更高的摩擦系数。

在钢制包边工具和钣金凸缘的顶端的接合处出现有限的摩擦量。当钣金凸缘的顶端达到包边工具上的置有聚氨酯条或高摩擦涂层的预定点时，由包边工具施加的摩擦力改变。选择用于制造插入物的材料的摩擦系数来平衡在包边期间施加到凸缘的其它力。具有更高摩擦系数的涂层或条必须设置在预定位置处，以在包边工艺期间在选择的时间接触凸缘的顶端。

包边工具可被用作对闭合式凸缘(closed flange)或敞开式凸缘(openflange)进行包边。闭合式凸缘是具有小于90°的内角的凸缘。包边工具可用于对具有大于90°的内角的敞开式凸缘成形包边。用于对敞开式凸缘进行成形的包边工具可包括成角度的外部部分，所述成角度的外部部分对敞开式凸缘预包边，以为进行最终包边而使凸缘被弯曲至90°内的方位以及适当的位置。一旦凸缘到达弯曲和包边工艺的临界点，那么凸缘的顶端与包边工具中具有增加的摩擦系数(例如，聚氨酯插入物)的区域接触。聚氨酯条将摩擦力施加到凸缘的顶端以通过凸缘朝向外面板的角施加压力。摩擦力抵消在包边工艺期间导致蠕变和缩进的弯矩。

根据本公开的一方面，为形成包边以使外面板固定到内面板而提供一种包边工具。包边工具包括砧模具，砧模具支撑外面板和在外面板上的内面板，内面板在外面板上形成的凸缘的内侧，所述凸缘在初始位置远离砧模具延伸。包边模具在初始位置与凸缘分开。包边模具包括具有第一部分和第二部分的成型表面，所述第一部分具有第一摩擦系数，所述第二部分具有比第一部分的第一摩擦系数大的第二摩擦系数。第一部分接合凸缘以开始在内面板上成形凸缘，第二部分随后接合凸缘以朝向内面板继续成形凸缘。

根据本公开的其它方面，凸缘可以相对于外面板以倾斜角度定向，并且在成型表面的第一部分的外侧可设置斜面。斜面可在成型表面的第一部分之前接触凸缘，以将凸缘的角度从斜角减小到锐角。在第二部分接合凸缘之后，凸缘修整工具可被插入成型表面和凸缘之间，以完成凸缘的成形。

根据本公开的另外方面，凸缘具有远端，所述远端以比当该远端滑过第二部分时的摩擦更小的摩擦滑过成型表面的第一部分。第二部分增加的摩擦力防止凸缘在初始凸缘半径的外侧以更大的半径弯曲。包边模具可在成型表面的第二部分中限定凹槽，插入物可容纳在凹槽中并附到包边模具。插入物可提供具有第二摩擦系数的表面，或该区域可通过涂覆、加工或另外的方式处理表面来提供，以产生具有比所述成型表面的第一部分更高的摩擦系数的第二部分。

砧模具可包括随着包边凸缘在内面板上成形时与包边凸缘接合的端壁。当成型表面的第二部分与包边凸缘接合时，包边凸缘可通过包边工具而被驱赶至端壁。

根据本公开的另一方面，公开了一种对钣金组件进行包边的方法，所述方法提供了更小的半径并减少了蠕变和缩进。所述方法包括将内面板和包括凸缘的外面板装载在包边工具中。包边工具包括具有第一包边表面和第二包边表面的包边模具，所述第二包边表面具有比第一包边表面的摩擦系数更高的摩擦系数。然后，凸缘接合第二包边表面以朝向内面板持续成形凸缘，直至包边凸缘成形为紧靠内面板。

根据本方法的其它方面，在第二包边表面朝向内面板成形凸缘之后，修整包边工具可被插入包边模具和凸缘之间。所述方法还可包括在第二包边表面朝向内面板成形凸缘之后以及在包边工具和凸缘之间插入修整包边工具的步骤之前从内面板和凸缘收回包边模具的步骤。

一种对钣金组件进行包边的方法，包括：将内面板和包括凸缘的外面板装载到包边工具内，所述包边工具包括具有第一包边表面和第二包边表面的包边模具，所述第二包边表面具有比第一包边表面的摩擦系数更高的摩擦系数；将凸缘与第一包边表面接合以开始朝向内面板成形凸缘；将凸缘和第二包边表面接合以继续朝向内面板成形凸缘；抵住内面板成形凸缘。

所述方法还包括在第二包边表面朝向内面板成形凸缘之后在包边模具和凸缘之间插入修整包边模具。

所述方法还包括在第二包边表面朝向内面板成形凸缘之后且在包边模具和凸缘之间插入修整包边工具的步骤之前将包边模具从内面板和凸缘收回。

下面将参照附图更加详细地描述本公开的以上方面和其它方面。

附图说明

图1是包括摩擦系数增加的区域(例如聚氨酯插入物)的用于包边工具的包边模具的局部透视图；

图2是沿着图1中的2-2线截取的截面图；

图3是包括示出的在内面板凸缘上包边之前接合凸缘的砧模具和包边模具的包边工具的截面图；

图4是与图3相似的截面图，示出了凸缘接合聚氨酯插入物；

图5是与图3相似的的截面图，示出了设置在具有聚氨酯插入物的包边模具与包边凸缘之间的刚性工具；

图6是与图3相似的截面图，示出了使用刚性工具完成的包边；

图7是在包边操作的开始时接合敞开的凸缘的砧和包边工具的截面图；

图8是与图7相似的截面图，示出了凸缘正朝向内面板的凸缘成形。

具体实施方式

以下提供本发明示出的实施例的详细描述。公开的实施例是可以以不同的和可选的形式体现的本发明的示例。附图不一定按照比例。一些特征可能被夸大或最小化以显示具体组件的细节。在本申请中公开的具体的结构和功能性细节不应该被解释为限制，而仅仅作为用于教导本领域技术人员如何实践本发明的代表性基础。

参照图1和图2，示出了可用于形成相对小的包边凸缘的包边模具10。应该理解，额外的包边模具可被用于与示出的包边模具结合以形成更大的包边。可选地，可提供更长的包边模具10，且包边模具可以是弯曲的或非线性的。包边模具10包括主要由附图标号12标示的凸缘接合表面。可被用于使包边凸缘向内偏转的斜边14被示出，但是应该理解，斜边14是可选的并且不是在所有应用中都需要的。凹槽16形成在凸缘接合表面12中，聚氨酯插入物18可被容纳在凹槽16中。

凸缘接合表面12被划分为第一部分22和第二部分24。第二部分24包括在示出的实施例中的聚氨酯插入物18的表面。第一部分22具有比第二部分24的摩擦系数小的摩擦系数。代替设置聚氨酯插入物18，也可使用由另一种具有不同于第一部分22的摩擦系数的摩擦系数的材料形成的插入物。

在另一可选实施例中，第二部分24可通过加工、打磨、蚀刻或另外的方式处理凸缘接合表面12的第二部分24而提供更高的摩擦系数。

参照图3，示出带有外面板32和内面板34的包边模具组件30。外面板32和内面板34由砧模具36支撑。砧模具36包括壁38，当通过包边模具10形成包边时，壁38约束外面板32。包边模具10相对于砧模具36往复运动。

可设置夹具40以在包边操作期间使内面板34抵住外面板32。夹具40在内面板34上接合凸缘42并使凸缘42抵住外面板32。

在图3至图6中所示的实施例中，凸缘44相对于外面板32的其它部分以稍小于90°的锐角延伸。凸缘44具有初始通过包边模具10的凸缘接合表面12接合的远端46。凸缘接合表面12的第一部分22首先接触凸缘44的远端46。第一部分22使凸缘44向内弯曲。随着远端46抵住凸缘接触表面12滑过第一部分22的滑动动作被第一部分22所提供的摩擦抵抗，远端46滑过第一部分22。

参照图4，示出了下一阶段的包边工艺。凸缘44的远端46与第二部分24接触，在本实施例中，第二部分24包括聚氨酯插入物18的表面。聚氨酯插入物18的摩擦系数比第一部分22的摩擦系数高，因此，远端46在聚氨酯插入物18的第二部分24上的滑动运动遭受更大的阻力。包边模具10可持续成形凸缘44，直到包边模具10完全接合内面板34的凸缘42。

参照图5和图6，由于用于形成外面板32的材料和聚氨酯插入物18的刚度减小，所以凸缘44会需要额外的工具元件来完成包边操作。

参照图5，可使用可由工具钢形成的修整包边工具50来完成包边操作。包边模具10从在图4中所示的位置收回，修整包边工具50沿着由图5的左侧箭头标示的方向插入包括聚氨酯插入物18的凸缘接合表面12和凸缘44之间。滑动凸轮组件51可被用于插入和收回修整包边工具50。可选地，气压缸、液压缸、或直线电动机驱动装置可被用于使修整包边工具50移动。

参照图6，示出了在驱动修整包边工具50与凸缘44(在图5中所示)接合以将外面板32包到内面板34之后的包边模具10。示出了包边凸缘52的外边缘54接合壁38。包边凸缘52的外边缘54形成为具有微小半径(tightradius)，以确保包边凸缘52高度匹配和修整。

参照图7和图8，示出了包边模具10，该包边模具10具有使以比90°稍大的钝角从外面板32延伸的凸缘58闭合的凸缘闭合构件56。凸缘闭合构件56用于开始使凸缘58闭合，使得包边凸缘58朝向凸缘接合表面12的第一部分22滑动。如图8所示，凸缘58具有示出为与包边模具10的第一部分22接合的远端60。如在图4中所示，包边模具10朝向内面板34的凸缘42持续移动。凸缘持续滑过凸缘接合表面12的第二部分24。第二部分24的更高的摩擦系数迫使凸缘58朝向壁38并减小当凸缘58成形为最终包边凸缘52(如在图6中所示)时的凸缘蠕变或缩进。

如在图6中所示，包边模具10可持续朝向内面板34的凸缘42移动，以完成包边凸缘52的成型。修整包边工具50可根据包括包边凸缘52的材料的延展性以图7和图8中示出的实施例被使用。

虽然上面描述了示例性实施例，但是并不意味着这些实施例描述了公开的设备和方法的所有可能的形式。更确切地讲，说明书中使用的词语为描述性词语而非限制，并且应理解的是，在不脱离所要求的本公开的精神和范围的情况下，可作出各种改变。可组合多个实施例的特征以形成本公开概念的进一步的实施例。

Claims (9)

1.一种用于形成包边以将外面板固定到内面板的包边工具，包括：

砧模具，支撑外面板和在外面板上的内面板，内面板在形成于外面板上的凸缘的内侧，所述凸缘在初始位置远离砧模具延伸；

包边模具，在初始位置与凸缘分开，包边模具包括具有第一部分和第二部分的成型表面，所述第一部分具有第一摩擦系数，所述第二部分具有比第一部分的第一摩擦系数大的第二摩擦系数，其中，第一部分接合凸缘以开始在内面板上成形凸缘，其中，第二部分随后接合凸缘以朝向内面板继续成形凸缘。

2.根据权利要求1所述的包边工具，还包括接合内面板并保持内面板抵住砧模具上的外面板的夹板。

3.根据权利要求1所述的包边工具，其中，凸缘相对于外面板以倾斜角度定向，所述凸缘还包括在成型表面的第一部分外侧的斜面，其中，所述斜面在成型表面的第一部分之前接触凸缘，以将凸缘的角度从斜角减小到锐角。

4.根据权利要求1所述的包边工具，还包括在第二部分接合凸缘之后被插入成型表面和凸缘之间的凸缘修整工具，以完成凸缘的成形。

5.根据权利要求1所述的包边工具，其中，凸缘具有远端，所述远端以比当所述远端滑过第二部分时的摩擦小的摩擦滑过成型表面的第一部分。

6.根据权利要求5所述的包边工具，其中，第二部分的摩擦系数防止凸缘上的蠕变。

7.根据权利要求1所述的包边工具，其中，包边模具限定在成型表面的第二部分中的凹槽，包边模具还包括容纳在凹槽中并附到包边模具的插入物，其中，所述插入物提供具有第二摩擦系数的第二部分。

8.根据权利要求7所述的包边工具，其中，所述插入物由聚氨酯形成。

9.根据权利要求1所述的包边工具，其中，砧模具包括随着凸缘在内面板上成形为包边凸缘而与包边凸缘接合的端壁，其中，当成型表面的第二部分与包边凸缘接合时，包边凸缘通过包边工具被驱赶至端壁。