CN105798207A - 偏转补偿的冲压工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及偏转补偿的冲压工具。描述了冲压工具、特别是具有C型框架工具头的压接工具，其被配置为使得在施加典型使用载荷时，C型框架头偏转至配合部件或表面对齐的位置。本发明还描述了C型框架头，其使用活塞和冲头模座之间的特定偏转补偿接合连接件。此外，本发明描述了对偏转进行补偿的各种方法。这些配置、接合连接件和方法的使用允许这种工具由更轻重量的材料制成和/或加入重量优化设计。

Description

偏转补偿的冲压工具

技术领域

本主题涉及冲压工具、并且特别涉及C型框架压接(crimping)工具。

背景技术

电力承包商使用可压接的连接件在各种铜线和铝线上形成端子。在由UnderwritersLaboratories公司提供的UL标准486中描述了这种连接件的示例。使用了各种压接工具和压接轮廓模具几何形状。虽然在本领域中使用了许多不同类型的模具，但是所有模具都需要线性施加力以将连接件和线塑性形成为模具的内部几何形状。许多这种工具可从诸如Burndy、Greenlee和Klauke等供应商商业获得。

压接工具通常需要约53到130kN的线性力和18到32mm的行程以执行压接操作。由于涉及大量的工作量，工具通常是大且重的。例如，130kN的工具可以重达15磅。电力承包商将工具用于需要他们单手握持工具的多种应用中。因此，重量是使用者的首要考虑。因此，非常期望的是设计在重量上被优化以增加工具易用性的工具。

通常，这些压接工具使用C型框架压接头。C型框架压接头在压接操作期间承受高应力，并且从而通常由高拉伸强度的材料、例如硬化合金钢形成，并且需要大的横截面。C型框架压接头的重量较重并且优化工作集中于该部件上。

如压接工具目前被构造的，C型框架头的优化受两个约束的限制。一个约束是C型框架头不得被允许在开口端部处偏转。这种偏转导致模具以非线性或基本非线性方式移位。在许多实例中，模具在压接操作期间远离大致线性的行进路径地移位。在这种情况下，模具可能变得不对齐并且压接轮廓可能扭曲。在工业中，通常认为在压接嵌件或模具的两端彼此接触时压接完成。特别是在大连接件的情况下，伴随偏转的显著问题能够阻止此发生。此外，配合部分上的应力增大并且可能导致机械故障。另一约束是C型框架头中的最大应力必须被限制和控制，以防止过早故障并且确保适当的故障模式。

由于部件的几何形状和载荷的施加，偏转约束更有限制性。例如，仅在应力上优化的C型框架头已经表现出较轻。但是，更轻和更柔性的C型框架头也已经表现出由于偏转而导致配合部分的损坏。

因此，需要例如在冲压工具或压接工具中使用的C型框架头，其避免这些问题，并且特别需要具有轻量设计还避免或至少降低由偏转导致损坏的可能性的这种工具。

发明内容

与之前的方法相关联的难点和缺点在本主题中如下地得到解决。

在一个方面，本主题提供了C型框架工具头，其限定了近端、相对的远端和与冲头、活塞或力产生构件的移动相应的延伸轴线。工具头包括主体部和从主体部延伸的钩构件。钩构件限定朝向工具头的近端的压接面。压接面限定平分压接面的中心轴线。在工具头处于未加载状态时，中心轴线与延伸轴线间隔，并且在处于加载状态时，中心轴线朝向延伸轴线移位。

在另一方面，本主题提供了C型框架工具头和至少两个压接嵌件。工具头限定近端和相对的远端。工具头包括主体部和从主体部延伸的钩构件，钩构件限定了朝向工具头的近端的压接面。工具头还包括第一压接嵌件，其被配置为沿着压接面被容纳。第一压接嵌件限定第一端部和第二端部。工具头还包括第二压接嵌件限定第一端部和第二端部的。第二压接嵌件能够与第一压接嵌件一起被定位，从而形成压接轮廓。在将第一压接嵌件和第二压接嵌件定位为使得第一压接嵌件的第一端部和第二端部中的一个接触第二压接嵌件的第一端部和第二端部中的一个，并且工具头处于未加载状态时，在第一压接嵌件的另一端部和第二压接嵌件的另一端部之间限定相对端部间距。在工具头处于加载状态时，第一压接嵌件的另一端部和第二压接嵌件的另一端部彼此接触并且相对端部间距为零。

在再一方面，本主题提供了冲压工具，其包括具有C型框架工具头的框架，该C型框架工具头限定工作区域和第一压接面。工具还包括由所述框架支承并且附接到该框架的液压缸。工具还包括可移动地布置在缸中的活塞。活塞限定活塞面和相对的远端。远端从液压缸向外延伸。工具还包括与活塞的远端接合的冲头模座。冲头模座包括第二压接面。冲头模座在由工具头限定的工作区域中是可接近的。在由活塞向第一压接面和第二压接面施加压接载荷时，工具头被配置为偏转至使得第一压接面和第二压接面对齐的程度。

在又一方面，本主题提供了冲压工具，其包括：具有C型框架工具头的框架，该C型框架头限定工作区域；具有远端的可线性移位的活塞；与活塞的远端接合的活塞顶端；和与活塞顶端接合的冲头模座。冲头模座在由C型框架头限定的工作区域中是可接近的。冲头模座可移动地附接到活塞顶端。活塞顶端限定朝向冲头模座的第一拱形面表面，并且冲头模座限定具有第二拱形面表面的容纳区域。活塞顶端的第一拱形面表面接触冲头模座的第二拱形面表面，并且第一拱形面表面是连续的并且不含孔口。

在再一方面，本主题提供了对冲压操作期间在冲压工具的C型框架头中发生的偏转进行补偿的方法。所述方法包括：提供包括C型框架头和多个模具的冲压工具。所述方法还包括：将C型框架头配置为使得当施加在冲压操作期间应施加的载荷时，工具头偏转至使得多个模具对齐从而实现模具完全闭合的位置。

如会意识到的，在都不脱离所要求保护的主题的情况下，本文中描述的主题允许其他的和不同的实施例，并且其几个细节允许各方面的修改。因此，附图和说明书应视为说明性而非限制性的。

附图说明

图1是图示了常规压接工具的工具头的透视示意图。

图2是图1中描绘的工具头的图示，其示出了在工具头的使用期间在施加典型载荷时方向J上的偏转。

图3是图1所示的工具头的图示，其图示了在工具头的使用期间在施加典型载荷时方向K上的偏转。

图4A到4D为根据本主题的偏转补偿工具头的一个实施例的示意图。

图5A到5C为根据本主题的偏转补偿工具头的另一实施例的示意图。

图6A到6C图示了在典型冲压或压接操作期间的一对模具。

图7是根据本主题的另一工具头的一个实施例的示意性侧视图，其图示了在典型未加载状态下的工具头。

图8是根据本主题的压接工具的另一实施例的头部的示意性横截面图。

图9是根据本主题的、图8中描绘的压接工具的头部的分解图。

图10是处于完全缩回位置的、图8的压接工具的示意性横截面图。

图11是处于完全伸出位置以及适度偏转下的、图8中描绘的压接工具的示意性横截面图。

图12是处于完全伸出位置以及大偏转下的、图8所示压接工具的示意性横截面图。

具体实施方式

本主题提供了对在C型框架工具头中发生的偏转进行补偿的策略和实施这种策略的部件。通常，在本主题的一个方面中，C型框架工具头被配置为使得在施加与工具和工具头的典型使用相关联的载荷或力时，C型框架工具头通过在沿着工具头的特定位置处偏转至特定程度来对这种载荷或力进行补偿，使得工具头的配合部件适当地对齐、定位和/或取向。本主题还提供使用这种组件的C型框架冲压或压接工具。

本主题还提供在C型框架冲压或压接工具中的活塞和冲头模座之间的偏转补偿接合组件。这种组件在维持压接性能同时允许C型框架工具的应力极限内的更大偏转。本主题还提供使用这种组件的C型框架冲压或压接工具。

与现有工具相比，实施这种策略和/或使用这种组件的本主题工具因此能够在重量和压接质量方面被进一步优化。本主题还提供使用所述策略和/或组件的方法。本文中更详细地描述所有这些方面。

在具体实施例中，本主题提供了具有C型框架压接头的工具，并且特别是保持压接模具(例如用于DIN46235连接件的压接模具)的那些工具。本文中使用的术语“C型框架”或“C型框架头”是指以通常沿着头的朝前区域定位的开口面和闭合端部为特征的冲压或压接工具的工作端部或“头”。工作区域通常被限定在C型框架头的闭合端部和通过活塞或其他动力构件移位的至少一个可移动模具之间。术语“冲压工具”和“压接工具”在本文中能够互换使用，这是由于本主题的接合组件会在这种工具和相关或相似工具中找到广泛的应用。相似地，术语“模具”和“嵌件”在本文中能够互换使用。术语“变形”在本文中被用于描述各种工具头和/或工具部件的尺寸改变。应理解的是，术语“变形”是指在施加载荷或力时发生的弹性变形。本文中使用的术语“变形”既不指也不包括塑性变形。

虽然本主题通常针对液压工作的冲压和/或压接工具，但是本主题还包括可以不必使用液压或液体排量泵来实现活塞或压接部件移位的其他工具。例如，本主题还能够在使用可线性移位的动力构件或类似部件的工具中实施。这种工具可以使用电动机械组件或其他配置。本主题还能够在手动冲压或压接工具中实施。在诸如美国专利第6,035,775、6,244,085、6,510,723和7,124,608号之类的专利中已知和描述了许多冲压工具、通常是液压工作的冲压工具。在美国专利第5,062,290、4,292,833、6,220,074和6,619,101号中示出和描述了C型框架头的示例。

在一些实施例中，本主题提供了冲压工具，其被配置为使得在使用期间和在向模座和/或工件施加载荷(即，使得工具处于加载状态)时，工具头偏转至压接或其他配合部件相对于彼此对齐和/或合适地定位的适当位置或取向。在未加载状态下，工具或工具部件可能看起来不对齐或者处于不适当的位置或取向。本主题提供根据该策略的各种实施例。

在一个实施例中，设置偏移压接面使得在施加与典型操作(例如压接)相应的载荷时，压接面偏转至对齐位置。能够在工具头、其他工具部件中和/或通过工具头和工具配件的结合来设置压接面。

在另一实施例中，如果压接嵌件与工具一起使用，那么嵌件被成形或配置以便限定在未加载状态下压接嵌件或压接表面之间的间隙。在施加与典型操作(例如压接)相应的载荷时，C框架偏转从而导致嵌件平移和/或转动，使得间隙被消除或至少大致被消除，并且压接嵌件和/或表面对齐。

在再一实施例中，具有工具头的压接工具被配置为使得压接面具有在未加载状态下与活塞或冲头延伸轴线间隔的中心轴线。在施加与典型操作(例如压接)相应的峰值力或载荷时，压接面朝着与延伸轴线对齐偏转并且在许多实施例中偏转为与延伸轴线对齐。

在又一实施例中，如前所述，具有工具头的压接工具被配置为使得压接面具有在未加载状态下与活塞或冲头延伸轴线间隔的中心轴线。在施加与典型操作(例如压接)相应的载荷时，压接面朝着与延伸轴线对齐偏转。工具头能够被配置为使得所述轴线之间的对齐发生于典型压接期间的任一点处，例如在峰值力施加的20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、或90％、或者0％到99％之间的任何其他点处。在本主题的这种型式中，工具头很可能会在一端或压接的峰值力点(例如力施加的100％处)处于不对齐的配置。因此，本主题包括被配置为完全被补偿使得所述轴线在满载下对齐的工具头和被配置为部分被补偿使得所述轴线在满载的某百分比下对齐的工具头。

在本文中描述的许多实施例中，工具头和/或其相关部件被配置为使得在施加如会在典型冲压或压接操作期间施加的载荷时，工具头和/或所述部件偏转至某一位置和/或状态，使得工具头和/或相关联的部件对齐以便实现模具适当和/或完全的闭合。在典型冲压或压接操作期间施加的载荷的非限制性示例为约20kN到约180kN，更特别地为约50kN到约130kN，并且在一些应用中为约70kN到约130kN。

本主题还提供使用和/或实施偏转补偿工具头的各种方法。通常，所述方法提供对冲压工具工作期间冲压工具的C型框架头中发生的偏转进行补偿的策略。所述方法包括提供包括C型框架头的冲压工具，所述C型框架头被配置为使得在施加载荷时，工具头偏转至部件相对于彼此对齐和/或合适地定位的适当位置或取向。所述方法还能够涉及将本文中描述的工具头加入冲压工具。

在一些实施例中，本主题还提供在用于冲压或压接工具中的活塞和冲头模座之间的独特的接合组件。本主题的各种接合组件补偿冲压或压接期间在冲压或压接工具内、特别是C型框架头内发生的偏转。冲头模座通过接合组件可移动地附接到活塞的端部。在压接操作期间，活塞沿着延伸轴线移动。冲头模座移动或铰接转动以对应于在C型框架头中发生的偏转的程度。这样，冲头模座和活塞之间的铰接组件补偿了在C型框架头中可能发生的偏转。冲头模座可移动地附接到活塞端部，使得冲头模座能够铰接转动至相对于延伸轴线多个不同的位置。在一些实施例中，接合组件包括枢轴转动连接件，以允许在活塞和冲头模座之间的平面内的被引导或受限的铰接转动。这种铰接转动的程度大致对应于压接或冲压操作期间在C型框架头中发生的偏转的程度。在特定实施例中，在冲头模座上形成有半圆柱形凹部或槽口。该槽口与在活塞上形成的半圆柱形端部接合。在铰接转动不限于平面内的再一些型式中，活塞和冲头模座的配合表面可以是半球形的。由于半圆柱形或半球形的配置，在维持配合部分之间最大的可能表面接触同时允许部件之间的转动和/或拱形移动。

在特定实施例中，活塞的远端可以具有或者“顶端上装有”有着特定几何形状的嵌件。这种几何形状的非限制性示例包括拱形、凸形、凹形、半圆柱形和半球形。活塞顶端或端部能够由能够承受高应力并且耐用且耐磨损的材料(例如硬化合金钢)制成。这使得活塞的其余大部分能够由更轻重量和/或更低成本的材料、例如铝合金制成。本主题包括不具有这种顶端但是被配置为具有所述几何形状的活塞端部的组件。在这种实施例中，冲头模座被配置为相应地容纳活塞的被配置的远端。

在一些型式中，销、螺钉、和/或其他紧固件完全或部分地延伸穿过冲头模座并且延伸到在活塞顶端或端部处的通道或孔口中。这些部件的接合配置是使得在例如从活塞向冲头模座施加力的期间，完全通过配合表面之间的接触传递载荷的。但是，随着活塞在压接操作完成后缩回到起始位置，销或螺钉使冲头模座保持到活塞并且导致整个组件缩回。

本主题还提供使用和/或实施接合组件的各种方法。通常，所述方法提供对这种工具的操作期间冲压工具的C型框架头中发生的偏转进行补偿的策略。所述方法包括提供冲压工具，所述冲压工具包括限定了工作区域的C型框架头、沿着延伸轴线可移位地移动的活塞和与活塞关联并且在由C型框架头限定的工作区域中可接近的冲头模座。所述方法还包括将接合组件加入活塞和冲头模座之间，使得冲头模座能够铰接转动至相对于延伸轴线的多个不同的位置。接合组件能够与本文中描述的任何接合组件一致。

本文中描述了本主题的偏转补偿C型框架头和偏转补偿接合组件的另外细节和方面。本文中还描述了使用这些C型框架头和/或组件的工具及相关方法的另外细节和方面。

偏转补偿C型框架头

在本主题的该方面，提供了C型框架工具头，其在未加载状态下可以表现出不对齐的配置并且在加载状态下表现出对齐的配置或者在相反方向上表现出不对齐的配置。应理解的是，在处于未加载状态时，不对齐的程度可以不是视觉上明显的。但是，不对齐会存在。本文中使用的术语“加载状态”是指在施加与工具头的典型最大使用载荷相应的载荷时，工具头的空间状态(即大小和形状)。例如，对于在额定力为130kN(约12吨)的压接工具中使用的C型框架工具头，在向工具头施加130kN的力、即典型的“压接载荷”时，工具头处于加载状态并且偏转至与处于未加载状态下的工具空间状态不同的空间状态。处于加载状态的工具头和处于未加载状态的工具头之间的差异取决于各种因素，包括工具头的形状、工具头材料的物理性能(例如形成工具头的材料的弹性模量)。本文中使用的术语“未加载状态”是指在没有施加外部载荷的无载荷状态下的空间状态(即大小和形状)。

图1是图示了常规压接工具(未示出)的工具头100的透视示意图。工具头是C型框架工具头的形式，其限定了近端122和相对的远端或“头”端124。工具头100包括主体部126。工具头100还限定前向面130。工具头100还限定对齐轨道132。对齐轨道132沿着工具头100的前向后壁131延伸并且是在工具区域128中可接近的。工具头100还限定在工作区域128中可接近的压接面133。工作区域128至少部分地由压接面133和后壁131限定。工具头100还包括从主体部126延伸终止于第一接近面125的钩构件127。相对的第二接近面129朝向远端124。面125和129提供接近工作区域128。工具头100还包括用于将工具头附接到相应工具部件的装置，所述相应工具部件提供可伸出的活塞或冲头。所述装置能够是包括螺纹109的螺纹容纳端部108的形式。

在将工具头100附接到相应工具部件或具有力产生构件的固定件内时，一旦活塞、冲头或力产生构件伸出并且向工具头100的压接面133施加指定的载荷，工具头就从其初始未加载状态经受偏转。

图2和3图示了在工具头处于加载状态时工具头100的偏转。压接面133是拱形的或者大致拱形的，并且更特别地是凹形的，并且通常在位于第一接近面125附近的第一突沿133A和与后壁131相邻的第二突沿133B之间延伸。在工具头处于未加载状态时(图2或3中未示出)，第一和第二突沿133A和133B通常彼此对齐，使得在工具头附接到相应工具部件时，突沿沿着与活塞或冲头的延伸轴线A垂直的线定位。

在工具头100被置于如图2所示的加载状态下时，第一和第二突沿133A和133B由于工具头100中发生的偏转而变得不对齐。具体地，工具头100的各个区域偏转并且受到空间变形，使得突沿133A和133B不沿着与延伸轴线A的轴线垂直的公用线延伸。相反，在所述加载状态下，突沿133A大体上沿着大致横向于轴线A的线X₁延伸；而突沿133B沿着横向于轴线A并且与线X₁不同的线X₂延伸。如图2所示，线X₁和X₂以总净偏转Q彼此间隔开。在所述加载状态下，如沿着延伸轴线A测得的，线X₁比线X₂更接近工具头100的远端124。

通常在加载期间，第一突沿133A在箭头J和箭头K方向上移位。并且，通常第二突沿133B也在箭头J和箭头K方向上移位，但是程度较小。图2和3以图形描绘了这种偏转。偏转程度取决于如前所述的各种因素。但是，在向由例如具有如以下在表1中记录的性能的AISI4140钢制成的工具头施加130kN的载荷时，第一突沿133A经历箭头J方向上的约2.2mm的最大偏转。第二突沿133B经历箭头J方向上的约0.3mm的最大偏转。应理解的是，这是代表性示例并且箭头J方向上的最大偏转可能大于或小于图中描绘的偏转。图3图示了工具头在箭头K方向上的典型偏转。

表1：4140钢的大致物理性能

图2和3中包含的图例描绘了在向压接面133施加所述130kN的载荷时工具头100的区域的典型空间变形。示出的值为在向左(即箭头J方向上)和向下(即箭头K方向上)发生偏转的情况下以毫米为单位的尺寸。图2和3图示了在例如在压接期间工具头的典型载荷时，各种结构、区域、特别是压接面133偏转到与工具头的未加载状态相比的不同位置。所述结构、区域和压接面的新位置对压接或其他冲压操作具有不利影响。

图4A到4D为示出了根据本主题的工具头200的一个实施例的示意性侧视图，其描绘了处于未加载状态(图4A)、部分加载状态(图4B)和完全加载状态(图4D)的工具头200。工具头200可以包括前述工具头100的各个结构特征中的一些或全部，例如分别是接近面225和第一和第二突沿233A和233B。然而，应理解的是，本主题的工具头不需要这些特征。例如，本主题包括不含突沿233A和233B的工具头。本主题包括许多工具头配置。图4A到4D还图示了两个模具或压接嵌件240和245。模具240被容纳在压接面233中并且由其支承。模具245由可移动的冲头模座260支承。模具240限定模具表面242并且模具245限定模具表面247。在模具240、245合适地布置在工具头200中时，模具表面242朝向模具表面247。模具表面242在第一端部位置242A和第二端部位置242B之间延伸。模具表面247在第一端部位置247A和第二端部位置247B之间延伸。第一端部位置242A和247A通常彼此对齐或朝向彼此并且位于第一接近面225附近。第二端部位置242B和247B通常彼此对齐或朝向彼此并且位于后壁231附近。如注意到的，第二模具245由模座260支承和/或保持。模座260传递来自可线性移位的活塞或冲头(未示出)的力。模具240、245和特别是它们的相应模具表面242、247形成压接轮廓。

在模具245朝向模具240移位期间，模具头200被配置为使得模具240、245的第一端部位置242A和247A在第二端部位置242B和247B接触之前分别彼此接触。在图4B中图示了该状态。在第一端部位置242A和247A之间初始接触时，模具的其他端部之间(即第二端部位置242B和247B)之间存在相对端部间距S。图4C为显示间距S的、图4B中的虚线区域的细节。因此，在附图中描述的组件中，在工具头处于未加载状态时，相对端部间距S为工具头200的偏转补偿配置的指标。虽然已经向第二模具245施加力使其朝向第一模具240线性移位，但是在该接合处没有向工具头200施加会导致工具头变形的外部载荷。相对端部间距S的代表性和非限制性值为约3mm到约0.1mm，在一些实施例中为2mm到0.5mm，并且在特定实施例中为1.4mm到0.8mm。

工具头200的偏转补偿配置的另一指标为在模具240的和245的面之间限定的偏置角M的存在。具体地，偏置角M被限定为在端部位置242A和247A初始接触时穿过第一模具240的端部位置242A和242B的第一线以及穿过第二模具245的端部位置247A和247B的第二线之间的角度。相似地，在工具头处于未加载状态时参照偏置角。偏置角M的代表性和非限制性值为约15度到约0.1度，在一些实施例中为10度到1度，并且在特定实施例中为5度到1度。

图4D图示了在工具头200偏转、模具245朝向模具240进一步移位并且消除相对端部间距S和偏置角M时的工具头200和模具240、245。在消除相对端部间距S时，相对端部间距为零并且偏置角M为零。在模具完全闭合时，第二端部位置242B和247B彼此接触。在模具完全闭合时，由活塞或冲头(未示出)施加给模具245的力可以是小于峰值力的任何水平的力，例如峰值力的70％、80％、90％或任何其他百分比。在一些实施例中，工具头200和/或模具240、245能够被配置为使得在模具完全闭合时，施加给模具245的力为峰值力。

图5A到5C图示了根据本主题的另一工具头300。与前述图4A到4D的工具头200和模具240和245相对应，工具头300被示出为具有模具或压接嵌件340和345。图5A到5C的工具头和模具的描述大致对应于结合图4A到4D提供的工具头和模具的描述。但是，工具头300包括冲头模座360，其被配置为使得冲头模座360用于至少部分地补偿工具头300中发生的偏转。因此，在图5A到5C中描绘的实施例中，偏转补偿通过冲头模座360或工具头300的配置和冲头模座360的组合而实现。

具体地，参照图5C，模具340和345在峰值力下或者在小于峰值力的某一水平的力下达到完全闭合。在施加峰值力时，模具340、345可以稍微转动使得穿过接触端部342A、347A和接触端部342B、347B的线N不垂直于冲头延伸轴线A。并且因此，对应于模具面朝向的线N被取向为与轴线A成小于90°的角度。应理解的是，可以以许多其他方式实现工具头300和冲头模座360的偏转补偿特征。

应理解的是，本主题不限于如图4A到4C以及5A到5C中描绘的偏转补偿C型框架头，和/或不必需要工具头包括所述第一和第二突沿，例如233A和233B。相反，本主题包括不含这种突沿的工具头，所述工具头可以替代地包括沿着压接面定位的其他凸起、凹部或者其组合。

应理解的是，本主题包括对偏转进行补偿的许多组件和工具头配置。例如，图6A到6C图示了一对模具或压接嵌件440和445。如前所述，嵌件440限定了在端部442A和442B之间延伸的模具面442。嵌件445限定了在端部447A和447B之间延伸的模具面447。图6A图示了配件490例如通过模具440和445的初始接合。在不包括本主题的偏转补偿特征的许多常规工具系统中，模具完全闭合可能不发生或者至少被大大阻碍。如应理解的，在常规压接工具中，在开始压接操作之前，模具面442和447相对于彼此对称地布置，并且特别地面端部442A和447A以及面端部442B和447B彼此平行。随着压接操作的执行，模具朝向彼此移位(或者一个模具朝向保持静止的其他模具移动)。图6B图示了在常规工具系统中通常能够发生的峰值载荷状态。在该状态下，工具头(未示出)的偏转使得模具445顺时针转动(如图6B所见)。因此，在模具端部442A和447A之间存在间隙或间距。如果工具系统能够向模具传送更大的力，那么最终能够达到图6C中所示的状态。图6C图示了模具完全闭合的状态。通常，模具完全闭合被限定为其中在压接件或配件(例如配件490)的两侧上发生相对的模具面之间的完全接触的模具(例如模具440和445)状态。然而，许多工具在压接或冲压操作期间能够传递的力的大小方面被限制。并且因此，在这种常规工具中可能不能获得图6C所示的状态。

使用如本文中描述的偏转补偿策略、组件和工具头，在一些实施例中，在小于峰值力水平的力下发生模具部分闭合。如前所述，在没有加入偏转补偿策略、组件和/或工具头的情况下，在模具没有完全闭合的、图6B所示的状态下常规工具可能达到峰值力。

使用本文中描述的策略、组件和工具头，模具完全闭合是可能的，并且在许多实施例中发生在获得峰值力之前。在许多实施例中，达到模具完全闭合所需的力为所达到的峰值力的约10％到约99％，在特定实施例中为约70％到约95％，并且在一些实施例中为约85％(例如在一个或更多个内液压泄压阀在工具中打开并且压接或冲压操作终止时)。因此，在这些实施例中，在小于工具峰值力的力下达到模具完全闭合。

本主题还包括压接嵌件，其在被置于加载状态时被配置为变形使得其压接表面相对于彼此对齐或以其他方式合适地定位。在一些应用中，合适地定位使嵌件完全闭合，使得它们的端部彼此接触。在未加载状态下，压接嵌件可以看起来是不对齐或处于不合适的位置或取向。

应理解的是，本主题包括许多嵌件、嵌件形状和配置以及嵌件和工具头之间的取向。因此，本主题绝不被限制为图4A到4D、5A到5C、6A到6C中描绘的嵌件的特定布置和/或配置。例如，本主题包括其中在嵌件的其他端部之间存在相对端部间距S的配置。此外，嵌件之间的相对端部间距或间隙能够在嵌件集合的其他位置处。并且相对端部间距能够是嵌件之间的两个或更多个间隙或间距之和的形式。

本主题还包括被配置为具有压接面的工具头，所述压接面限定了在工具头处于未加载状态时与活塞、冲头或其他力产生构件的延伸轴线间隔的中心轴线。在将工具头置于加载状态时，发生偏转使得中心轴线变得与延伸轴线对齐，这通常导致轴线变得彼此平行或者变得共线。

参照图7，示出了根据本主题的工具头500的另一实施例。工具头500可以包括前述工具头100、200和/或300的各种结构特征中的一些或全部。图7中所示的工具头500被描绘为处于未加载状态。图7图示了具有由中心点T₁限定的拱形压接面533的工具头500。在将工具头500置于加载状态时，工具头500的限定了压接面533的区域偏转使得压接面533的中心点偏转至中心点T₂。中心点T₂穿过延伸轴线A。因此，随着工具达到其加载状态，压接面533的尺寸变化和压接面533中心点从T₁到T₂的位置移动能够被表征为中心点移动U。

在将处于未加载状态的压接面533与加载状态的压接面533时，工具头500的配置变化也能够通过参照由压接面533限定的中心轴线相对于延伸轴线A的移动而被表征。压接面533的中心轴线在图7中被描绘为轴线V。轴线V通常平分压接面533并且与延伸轴线A平行。在工具头500处于未加载状态时，中心轴线V穿过中心点T₁。在将工具头500置于加载状态时，中心轴线V穿过中心点T₂。如前所述，中心点T₂处于沿着延伸轴线A的位置。并且因此，在将工具头500置于加载状态时，中心轴线V朝向延伸轴线A移位并且在许多实施例中与其共线。

本主题还提供使用所述偏转补偿工具头的压接工具和冲压工具(在本文中通常并且全部被称为冲压工具)。通常，冲压工具包括具有所述工具头的框架和由所述框架支承并且附接到所述框架的液压缸。工具还包括可移动地布置在缸中的活塞。活塞限定活塞面和相对的远端，所述远端在活塞移位时从液压缸向外延伸。工具通常还包括与活塞的远端接合的冲头模座。冲头模座限定第二压接面并且通常在由工具头限定的工作区域中是可接近的。在施加压接或冲压载荷时，工具头偏转至使得第一和第二压接面对齐的程度。结合图8到12描述工具的另外细节。

在一些实施例中，偏转补偿工具头、组件和/或相关策略能够潜在地减小所需的工具冲程。只要工件的加载和/或未加载不被限制，那么这种冲程减小就能够是可能的。具体地，在一些实施例中，工具头能够被配置为会需要更短的冲程，例如减小了约5％的冲程。更小的冲程导致更短的操作时间并且对于手动操作的工具，许多使得手泵少一个或两个周期。

偏转补偿接合组件

图8和9图示了根据本主题的压接工具10。压接工具10包括框架20、液压缸40、能够在缸40内移动地定位的活塞50、冲头模座60、接合组件70(见图8)和活塞顶端80。本文中更详细地描述所有这些部件以及其他部件。

进一步参照图8和9，框架20限定近端22和相对的远端或“头”端24。框架20还包括C型框架头26。框架20、特别是C型框架头26限定工具区域28。框架20还限定前向面30。框架20还限定对齐轨道32。对齐轨道32沿着C型框架头的前向后壁31延伸并且在工具区域28中是可接近的。

液压缸40限定了近端44和相对的远端46。液压缸还限定室42，在室42中可移动地布置有活塞50。液压缸40包括通常与远端46相邻地布置的端板48。一个或更多个液压密封件49被设置以在更详细描述的活塞冲头构件56周围密封。

活塞50限定了活塞面52和相对的远端54。在将活塞50组装和加入缸40中时，活塞面52朝向缸40的近端44。活塞冲头构件56至少部分地在活塞面52和活塞端部54之间延伸。活塞50可移动地布置在缸40中并且能够沿着延伸轴线A线性移位。如应理解的是，在控制于缸40的室42中处于压力下的液压流体时，在活塞50的面52上施加力，从而使活塞沿着轴线A朝向C型框架头26的工作区域28移位。

冲头模座60限定压接面62、凸起构件64、容纳区域66和拱形接触表面68。压接面62通常提供用于压接操作的期望轮廓。压接面62可以被配置为容纳用于冲压或压接的嵌件。凸起构件64通常是向外延伸的构件的形式，其从模座60向外延伸并且被容纳和滑动地布置在于框架20中限定的前述对齐轨道32中。容纳区域66通常为被限定在冲头模座60中的凹陷区域，其朝向活塞50并且特别地朝向活塞远端54或活塞顶端80。拱形接触表面68通常至少部分地位于容纳区域66内。

在一些实施例中，压接工具10还包括活塞顶端80，其被布置在活塞50的远端54处。活塞顶端80限定拱形面82。在一些实施例中，活塞顶端80能够被冲压到活塞50的远端54上。然而，本主题包括许多附接配置。本主题还包括活塞顶端80与活塞50整体地形成的配置。

在本主题的具体型式中，活塞顶端80的拱形面82是连续的并且不含孔口、孔或其他表面不连续部。为面82的整体性而设置连续表面促进了活塞顶端80和冲头模座60之间的力分布以及这些部件之间的减小的磨损。

冲头模座60通过接合组件70可移动地附接到活塞50、特别是活塞50的远端54。对于使用活塞顶端80的压接工具10的实施例，冲头模座60可移动地附接到活塞顶端80。接合组件70提供冲头模座相对于活塞的移动。接合组件70包括拱形面表面，其由活塞50的远端54提供，或者如果使用活塞顶端80的话则由活塞顶端80的拱形面82提供。接合组件70还包括拱形表面68，其至少部分地被设置在冲头模座60的容纳区域66内。两个拱形表面(即(i)活塞端部或活塞顶端的拱形表面，和(ii)冲头模座的拱形表面)被配置为彼此匹配。例如，如果活塞端部/顶端的拱形表面是凸形的，那么冲头模座的容纳区域的拱形表面是凹形的；反之亦然。如所述的，接合组件70允许冲头模座60采用相对于活塞50的多个位置。例如，参照图8，模座60能够从由虚线轮廓Y所示的第一位置铰接转动至由实线轮廓X所示的第二位置。第二位置X是由模座60在施加力期间、例如在压接期间达到的位置的一个示例，并且是由C型框架头26的偏转所产生的。

在一些实施例中，冲头模座60通过紧固构件84附接到活塞顶端80。冲头模座60限定第一孔口，而活塞顶端80限定第二孔口。在活塞顶端80的拱形面82插入到冲头模座60的容纳区域66中时，活塞顶端80的拱形面82接触冲头模座60的拱形面68。在将活塞顶端80布置到冲头模座60的容纳区域66中并且第一和第二孔口对齐时，紧固构件84被插入穿过孔口。该配置允许冲头模座60能够绕着由圆柱面82的中心限定的轴线枢轴转动地定位。紧固件84保持和阻止活塞顶端80和冲头模座60之间的分离。另外的固定装置能够与被插入的紧固件84相关联，从而使活塞顶端80与冲头模座60牢固地附接。应理解的是，如果没有使用活塞顶端80，那么使用所述孔口和紧固构件84使活塞50的远端54与冲头模座60相关联并且附接到所述冲头模座60。本主题包括用于将冲头模座附接到活塞的许多紧固件部件和技术。

图10是处于完全缩回位置的压接工具10的横截面图。在没有在C型框架头26上施加应力的完全缩回位置中，活塞50的延伸轴线A与压接工具10的中心轴线大致平行或至少部分地与平分压接工具10的平面共面。

图11图示了处于完全伸出位置并且向模座60施加力时的压接工具10。向模座60施加力产生于活塞50朝向C型框架头26线性移位，所述线性移位是由于处于较高压力下的液压流体进入缸40的室42中而产生的。应理解的是，压接工具10可以包括液压泵和马达，或使用模块化配置并且可释放地接合高压流体的管道或源。图11示出了经历中等程度偏转的框架20的C型框架头26。如图11所示，在活塞50上施加力然后将该力传递到模座60，并且随后传递到C型框架头26，这导致C型框架头26的变形。通常，当模具处于模座中时，模具彼此接触并且模座不彼此接触。但是，合适的压接轮廓(即冲头模座60的压接面62朝向C型框架头26的压接面25的取向)的维持由于冲头模座60相对于活塞顶端80的铰接转动而实现。如前所述，这种铰接转动通过接合组件70而实现。在描绘的具体型式中，沿着冲头模座60的拱形面68和活塞顶端80的拱形面82之间的交界面产生移动。这种移动随着冲头模座60接近其完全伸出位置产生，在所述完全伸出位置冲头模座60可以接触C型框架头26的止动表面33或者在所述完全伸出位置中压接完成。利用工具中的模具、凸耳和线，在施加力时发生偏转和对齐，即，比工具头空着时更早地施加力。对于在其中模具能够被定位为对齐的工具头的实施例，模具彼此接触并且工具中的力增大至控制液压力的泄压阀所允许的最大力。

图12描绘了经历极大程度偏转的C型框架头26。再一次的，冲头模座60和活塞顶端80之间的铰接转动补偿了C型框架头中的偏转。

本主题还提供了对冲压或压接操作期间在冲压工具的C型框架头中发生的偏转进行补偿的各种方法。所述方法包括提供包括C型框架头和模具集合的冲压工具。C型框架头被配置为通常在加入工具之前使得当施加在典型冲压或压接操作期间应施加的载荷时，工具头偏转至使得模具集合对齐从而实现模具完全闭合的位置。如本文中之前解释的，在模具完全闭合时，在配件或组件的两侧上发生相邻模具的相对面之间的接触。这例如在图6C中被示出。如前面解释的，在模具完全闭合时，模具集合被定位为使得相邻模具的模具端部的相对面彼此接触并且没有间隙或间距。在许多实施例中，C型框架头被配置为使得在处于加载状态时，由压接面限定的中心轴线朝向工具的延伸轴线移位。在一些实施例中，中心轴线移位使得轴线与延伸轴线共线。

本主题的各种偏转补偿接合组件和使用这种组件的工具提供各种益处。C型框架头的更大偏转由于枢轴转动或铰接连接而实现。工具、特别是C型框架头能够在重量上进一步被优化。

即使没有重量优化，所有C型框架设计在典型加载和/或工具使用期间也在某程度上偏转。因此，本主题还提供相对于现有工具的益处，这是由于在活塞和冲头模座之间具有更大的表面面积和更大的接触图案。由于不均匀的力分布，这导致减小的部件磨损和降低的故障可能性。

此外，在压接完成时，冲头模座和活塞之间的连接减小了滑动载荷。因此，这些部件被施加更小的应力并且故障的可能性有所降低。这减小了活塞上以及对外壳/镗孔的侧向载荷。减小的侧向载荷也减少了磨损并且在一些组件中能够简化活塞/镗孔的对齐。

根据该技术的进一步应用和发展，许多其他益处无疑会变得显而易见。

本文中指出的所有专利、申请、标准、文章的整体内容通过引用并入本文。

本主题包括本文中描述的特征和方面的所有可行的组合。因此，例如如果与一个实施例相关联地描述了一个特征而与另一实施例相关联地描述了另一特征，则应理解的是，本主题包括具有这些特征的组合的实施例。

如上文中描述的，本主题解决了与之前的策略、系统和/或设备相关联的许多问题。但是，应理解的是，在不脱离如在所附权利要求中表述的所要求保护的主题的原则和范围的情况下，可以由本领域普通技术人员作出在本文中已被描述和图示以解释本主题特性的零部件的细节、材料和布置的各种变化。

Claims (26)

1.一种C型框架工具头，其限定了近端、相对的远端和与冲头、活塞或力产生构件的移动相应的延伸轴线，所述工具头包括：

主体部；

从所述主体部延伸的钩构件，所述钩构件限定朝向所述工具头的近端的压接面，所述压接面限定平分所述压接面的中心轴线；

其中在所述工具头处于未加载状态时，所述中心轴线与所述延伸轴线间隔，并且在处于加载状态时，所述中心轴线朝向所述延伸轴线移位。

2.如权利要求1所述的C型框架工具头，其中在处于加载状态时，所述中心轴线与所述延伸轴线共线。

3.如权利要求1所述的C型框架工具头，其中在所述工具头处于所述未加载状态时，由所述压接面限定的中心轴线平行于所述延伸轴线延伸。

4.如权利要求1所述的C型框架工具头，其中所述主体部限定后壁并且所述钩构件还限定接近面，所述工具头还包括：

可移动模座，其能够在所述冲头、活塞或力产生构件移动时沿着所述后壁线性移位；

被容纳在所述压接面中的第一模具，所述第一模具限定在靠近所述接近面的第一端部和靠近所述后壁的第二端部之间延伸的模具面；

由所述可移动模座支承的第二模具，所述第二模具限定在靠近所述接近面的第一端部和靠近所述后壁的第二端部之间延伸的模具面；

其中在所述工具头处于所述加载状态时，所述第一模具和所述第二模具处于模具完全闭合的状态。

5.如权利要求4所述的C型框架工具头，其中在模具部分闭合时，所述第一模具的端部和所述第二模具的端部之间存在3mm到0.1mm的相对端部间距。

6.如权利要求4所述的C型框架工具头，其中在模具部分闭合时，所述第一模具和所述第二模具之间存在15度到0.1度的偏置角。

7.一种C型框架工具头和至少两个压接嵌件，所述工具头限定近端和相对的远端，所述工具头包括：

主体部；

从所述主体部延伸的钩构件，所述钩构件限定朝向所述工具头的近端的压接面；

第一压接嵌件，其被配置为沿着所述压接面被容纳，所述第一压接嵌件限定第一端部和第二端部；

限定第一端部和第二端部的第二压接嵌件，所述第二压接嵌件能够与所述第一压接嵌件一起被定位，从而形成压接轮廓；

其中(i)在将所述第一压接嵌件和所述第二压接嵌件定位为使得所述第一压接嵌件的第一端部和第二端部中的一个接触所述第二压接嵌件的第一端部和第二端部中的一个，并且所述工具头处于未加载状态时，在所述第一压接嵌件的另一端部和所述第二压接嵌件的另一端部之间限定相对端部间距；并且(ii)在所述工具头处于加载状态时，所述第一压接嵌件的另一端部和所述第二压接嵌件的另一端部彼此接触并且所述相对端部间距为零。

8.如权利要求7所述的工具头，其中所述相对端部间距为0.1mm到3mm。

9.如权利要求7所述的工具头，其中在所述工具头和嵌件处于状态(i)时，所述第一压接嵌件和所述第二压接嵌件之间存在15度到0.1度的偏置角。

10.一种冲压工具，包括：

包括C型框架工具头的框架，所述C型框架工具头限定工作区域和第一压接面；

由所述框架支承并且附接到其的液压缸；

可移动地布置在所述缸中的活塞，所述活塞限定活塞面和相对的远端，所述远端从所述液压缸向外延伸；

与所述活塞的远端接合的冲头模座，所述冲头模座包括第二压接面，所述冲头模座在由所述工具头限定的工作区域中是可接近的；

其中在由所述活塞向所述第一压接面和第二压接面施加压接载荷时，所述工具头被配置为偏转至使得所述第一压接面和所述第二压接面对齐的程度。

11.如权利要求10所述的冲压工具，其中所述C型框架工具头包括限定接近面的钩构件，所述C型框架工具头还限定后壁，所述冲头模座在所述活塞移动时能够沿着所述后壁线性移位，所述冲压工具还包括：

被容纳在所述压接面中的第一模具，所述第一模具限定在靠近第一接近面的第一端部和靠近所述后壁的第二端部之间延伸的模具面；

由所述冲头模座支承的第二模具，所述第二模具限定在靠近所述第一接近面的第一端部和靠近所述后壁的第二端部之间延伸的模具面。

12.如权利要求11所述的冲压工具，其中在模具部分闭合时，存在3mm到0.1mm的相对端部间距。

13.如权利要求11所述的冲压工具，其中在模具部分闭合时，存在15度到0.1度的偏置角。

14.如权利要求10所述的冲压工具，其中所述活塞沿着延伸轴线延伸，所述压接面限定平分所述压接面的中心轴线；

其中在所述工具头处于未加载状态时，所述中心轴线与所述延伸轴线间隔，并且在处于加载状态时，所述中心轴线与所述延伸轴线共线。

15.一种冲压工具，包括：

框架，其包括限定工作区域的C型框架头；

具有远端的可线性移位的活塞；

与所述活塞的远端接合的活塞顶端；

与所述活塞顶端接合的冲头模座，所述冲头模座在由所述C型框架头限定的工作区域中是可接近的；

其中所述冲头模座可移动地附接到所述活塞顶端，所述活塞顶端限定朝向所述冲头模座的第一拱形面表面，并且所述冲头模座限定具有第二拱形面表面的容纳区域，所述活塞顶端的第一拱形面表面接触所述冲头模座的第二拱形面表面，并且所述第一拱形面表面是连续的并且不含孔口。

16.如权利要求15所述的冲压工具，其中所述活塞沿着延伸轴线延伸，所述冲头模座限定压接面，并且所述冲头模座可移动地附接到所述活塞顶端使得所述压接面能够铰接转动到相对于所述延伸轴线的多个不同位置。

17.如权利要求15所述的冲压工具，其中所述活塞沿着延伸轴线延伸，所述冲头模座能够绕着横向于所述延伸轴线的轴线枢轴转动地定位。

18.如权利要求15所述的冲压工具，其中所述C型框架头限定对齐轨道，所述冲头模座包括可滑动地布置在所述对齐轨道中的至少一个突起。

19.如权利要求15所述的冲压工具，其中所述活塞顶端的第一拱形面表面是凸的，而所述冲头模座的第二拱形面表面是凹的。

20.如权利要求15所述的冲压工具，其中所述活塞顶端的第一拱形面表面是半圆柱形的，而所述冲头模座的第二拱形面表面是半圆柱形的。

21.如权利要求15所述的冲压工具，其中所述活塞顶端的第一拱形面表面是半球形的，而所述冲头模座的第二拱形面表面是半球形的。

22.如权利要求15所述的冲压工具，其中所述冲头模座通过紧固构件附接到所述活塞顶端。

23.如权利要求15所述的冲压工具，其中所述冲头模座能够绕着由所述活塞顶端的第一拱形面表面的中心限定的轴线枢轴转动地定位。

24.一种对冲压操作期间在冲压工具的C型框架头中发生的偏转进行补偿的方法，所述方法包括：

提供包括C型框架头和多个模具的冲压工具；

将所述C型框架头配置为使得当施加所述冲压操作期间应施加的载荷时，所述工具头偏转至使得所述多个模具对齐从而实现模具完全闭合的位置。

25.如权利要求24所述的方法，其中在模具完全闭合时，在配件的两侧上发生相邻模具的相对面之间的接触。

26.如权利要求24所述的方法，其中在模具完全闭合时，所述多个模具被定位为使得相邻模具的模具端部的相对面没有间隙。