CN105636716B - 用于使金属成形的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于加工工件的设备，所述设备包括以下特征：在所述工件一侧的冲头；在所述工件相反侧的模具；用于产生电流的导电加热系统，所述电流从位于所述冲头外侧的工件一侧的部件开始到位于所述模具外侧的工件另一侧的部件流过所述工件。

Description

用于使金属成形的设备
技术领域
本发明涉及一种用于使金属成形的设备，特别是零件的成形，例如柱环的成形。
背景技术
在由钢制成的工件(例如，由板材制成的薄钢板)上形成柱环是重要的分支。例如，参见DE 102006029124B4以及DE 1916826。工件被放置在模具上。模具包括与工件相邻的孔。然后在将材料从金属薄板面拉入模具孔中的同时，通过尖端冲头在工件中压出孔。因此，形成仍然是工件的一部分的柱环。上述原理在汽车工业中特别适用。
所描述的成形工艺涉及在成形区域内对工件的应力。这样，当使柱环在金属薄板边缘处升高时，主要是拉应力起作用。可到达的柱环高度是有限的。柱环直径与柱环高度的比例越小，柱环区域中材料断裂的风险越高。
成形失败是个大问题。有时，这在使用工件之前没有认识到。在这样的情况下，拆卸有缺陷的零件以及更换为无瑕疵的零件是特别复杂的。
已经试图通过施加热来优化拉伸工艺。例如，对冲头进行加热以将热施加到工件(例如，金属薄板)的成形区域中。然而，这会导致冲头因为加热而失去强度并且因此仅具有较短使用寿命的缺点。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种用于在由金属板材制成的工件(特别是金属薄板等)上形成柱环的设备，通过这一设备改进了成形工艺并降低了柱环断裂的风险，但同时涉及的工具元件保持其强度不变。特别地，所述设备应该包括较少部件并且与已知设备相比更快地进行处理步骤。
通过以下内容实现了这个目的。
本发明人已经认识到，需要寻求涉及加热工件的成形区域，但不加热工具(特别是冲头)的技术方案。因此，必须根据“热工件，冷工具”的原则寻求系统。
根据本发明的技术方案在于以下几点：
-设置包围冲头并且由具有良好导电性的材料制成的套筒。
-设置可插入模具孔中并且由作为良好导电体的材料制成的反向保持件。
-所述反向保持件能够对应于所述冲头的向下运动而向下移位。
-所述套筒用作向下保持件并且同时用作电极。
在这种设备中里，由于电流没有被引导通过所述冲头而是被引导通过所述向下保持件和所述反向保持件，所以没有对所述冲头进行加热。
本发明以优异的方式实现了其目的：
-基本上仅加热所述工件，而且也仅加热在所述成形区域中的工件，因此集中在较窄的区域。与此相反，工具基本上保持是冷的。
-在本发明中，由于降低了在使柱环成形(拉伸)时断裂的风险，所以可以使用高强度薄金属板的预切部分和成形部分。这也节省了重量和成本。
有益的实施方案可以从以下说明以及附图中获得。
附图说明
参照附图详细说明本发明。附图具体示出了：
图1示出了具有冲头、模具和工件以及包围冲头的套筒以及在模具中的反向保持件的设备。
图2示出了第二实施方案。
图3示出了另一个实施方案。
图4示出了图3形成柱环之后的实施方案。
具体实施方式
图1示出了以下详细内容：
所示出的设备包括冲头1以及模具2，还包括具有电源3的导电加热系统。冲头1被套筒形状的向下保持件5包围。
由高强度钢制成的金属薄板4被放置在模具2上。
冲头1由高强度材料构成。冲头1包括尖端1.1。所述尖端穿过金属薄板4中的孔4.1。该孔可以在成形工艺之前在金属薄板4中形成。然而，金属薄板4也可以没有孔，使得仅当冲头1冲压金属薄板4时形成该孔。冲头1也可以是钝的。冲头前端的形状也可以适应成形工艺的需求。冲头1被套筒5包围。在操作中，电流流过所述冲头。
如所示出的，存在从电源3开始通过具有良好导电性的向下保持件5、进一步通过金属薄板4的特定成形区域、然后到达由诸如铜等具有良好导电性的材料制成的反向保持件6。
在根据图1的图示中，成形工艺处于初始阶段。在成形工艺结束时，将孔4.1加宽以具有所需的柱环的形状(这里未示出)。于是，柱环具有与冲头1的直径相等的内部宽度，如从图4中可以看出的。
套筒5同时具有三种功能。一方面，其充当向下保持件，另一方面充当电流导体，最后充当剥离器。
冲头1也是完全没有电流，因而没有被主动加热。因此，其可以是普通质量的工具钢或热作钢。
在冲头1和向下保持件5之间可能存在气隙。然而，这不是必须的。
向下保持件5不需要具有很大的强度。其可以由铜制成。在任何情况下，其应当由具有良好导电性的材料构成。反向保持件6同样如此。
在这种情况下，模具2的材料没那么重要。其可以是任意材料(钢或铜)，然而，最好是导热性较差的材料，从而使得由电流产生的热量被限制在实际成形区域中。
图2的实施方案再次示出了冲头1、模具2和金属薄板4。这里，省略了电加热系统的说明和效果。然而，这种加热系统是存在的。
图2中的重要部件是绝缘涂层7。所述涂层可以是套筒或涂层。
成形工艺按如下方式进行：
首先，金属薄板4被放置在模具2上。向下保持件5向下移动并靠在金属薄板4上，从而使电流激活并且对成形区域进行加热。然后，冲头进一步向下移动并且向下保持件5向内弹动。就在冲头1触碰到金属薄板4之前，关闭电源并且移走反向保持件6。柱环在形成的同时被升高。
根据图3的实施方案中的重要部件是在冲头1上的螺纹形成模1.2。冲头1配备有示意性示出的旋转驱动装置。如果其向下行进，那么会使冲头1和螺纹形成模1.2处于旋转中。因此，得到的柱环(未示出)形成有螺纹，螺钉可以通过其被引导。
在根据图4的实施方案中，可以第一次看到与剩余的金属薄板4一体形成的柱环4.2。
在这个图中，再次可以看到与根据图3的实施方案中一样的螺纹形成模1.2，以及与根据图2的实施方案中一样的绝缘涂层7。
如果用于形成螺纹的现有柱环的成形能力不够，那么所述柱环也可以被主动加热。
对于所有描述的实施方案，直流电(DC)或低频交流电(AC)可以用于加热。
在所有的图示中，设备的各个元件可以互换，例如冲头和模具。冲头的工作方向不局限于垂直方向。
本发明的基本思想是完全或主要对工件进行加热。
与此相反，不对工具进行加热，或仅将其加热到轻微程度，从而使得其强度仅略有降低。
附图标记列表
1. 冲头
1.1 冲头尖端
1.2 螺纹形成模
2. 模具
2.1 模具孔
3 电源
3.1 电流
4 金属薄板
4.1 孔
4.2 柱环
5 向下保持件
6 反向保持件
7 绝缘涂层

Claims (4)

1.一种用于加工工件(4)的设备，包括以下特征：
1.1在所述工件(4)一侧的冲头(1)；
1.2在所述工件(4)相反侧的模具(2)；
1.3用于产生电流的导电加热系统(3)，所述电流从位于所述冲头(1)外侧的工件一侧的部件开始到位于所述模具(2)内的工件另一侧的部件完全或主要地流过所述工件(4)，
其特征在于：
1.4一个部件是包围所述冲头(1)的由具有良好导电性的材料制成并且能够放置在所述工件(4)上的套筒(5)；
1.5另一个部件是可插入模具孔(2.1)中的由具有良好导电性的材料制成的反向保持件(6)；
1.6所述反向保持件(6)能够对应于所述冲头的向下运动而向下移位；和
1.7所述套筒(5)用作向下保持件并且同时用作电极。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述模具孔(2.1)的拱腹内衬有电绝缘和/或隔热材料(7)。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述套筒(5)的拱腹内衬有隔热或电绝缘材料。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的设备，其特征在于，所述冲头(1)可以绕其纵轴被驱动并且包括用于在柱环(4.2)的拱腹中形成螺纹的螺纹形成模(1.2)。
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