CN105899307B - 用于形成金属片工件的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于形成金属片毛坯的装置，其包括如下特征：压力机框架，其具有压力台(1)，垂直立柱(2)、十字头和压头(3)；工具上部和工具下部，所述工具上部包括外部冲模和内部冲模(11，10)，所述工具下部包括冲头(8)和金属片保持器(9)；和至少一个驱动装置，其装配到所述两个工具部的至少一个上。所述驱动装置包括：多个螺栓(7)，所述多个螺栓在所述压力台(1)和/或所述压头(3)中在冲压方向上可垂直滑动地布置并对所述各个工具部起作用；多个气动或液压伺服衬垫(4)，其在所述冲压方向上对单个或多个螺栓(7)起作用；装载所述伺服衬垫(4)的由伺服电机(6)驱动的伺服泵(5)。

Description

用于形成金属片工件的装置

技术领域

本发明涉及诸如钢材或其他金属等金属工件的加工领域。本发明涉及一种用于形成工件的装置，特别是金属片毛坯。

背景技术

制造工件可包括若干步骤，例如，切割、冲压、拉伸及成型。

工件通常为罐状组件。罐状组件包括底部、罐壁和拉伸边缘。这样的组件通常用作容纳螺旋弹簧的端部的弹簧盖。这种组件用在许多方面，特别是汽车行业。

在生产这种弹簧盖时高强度钢材会出现问题。实际上，所述弹簧盖具有极高的抗张强度等优点，这就是为何能够使用具有较小厚度从而具有较轻重量的钢材的原因。然而，这种钢材相对易脆裂且易破裂。在成型过程中这种情况极易发生在高应力过渡区域。特别是在罐底与罐壁之间以及罐底与拉伸边缘之间的过渡区域会发生破裂。

DE 102 54 103 B3公开了一种对模制件进行深拉的深拉工具。所述工具包括用于夹住毛坯的环形夹持装置。所述夹持装置包围有空间，在该空间内底部成型器和壁部成型器可在拉伸方向上移位。所述成型器可具有不同的速度。这将获得更高的成型精度。

DE 27 27 174 C2公开了一种用于深拉铝容器的方法及装置。在此，两个部件(即，冲头和冲模)可相对于彼此移位。这里，向上移动冲头的速度大于向下移动冲模的速度。这将获得很好的深拉比。

DE 10 2007 050 581 A1公开了一种在对中空体进行深拉时影响片厚度剖面的方法。这种方法包括对工件进行多级弯曲(变形)和再弯曲(再成型)。在再成型阶段中，与变形阶段中的速度相比，冲头与冲模之间的相对速度提高。在变形阶段中，冲头进行与再成型阶段相反的移动。在上述两个阶段中冲头的速度是不同的。

WO 2006/000187 A1公开了一种对工具下部与工具上部之间的金属片夹持力进行控制的成型压力机。在此情况下，使用了电力驱动装置，其包括向金属片保持器施加压力的线性或旋转式直接驱动装置。

DE 10 2012 005 635 B3公开了一种用于形成金属片毛坯的设备和方法。然而，所述设备不能与气动或液压衬垫或者压紧螺栓一起工作。

DE 10 2007 033 943 A1公开了一种用于形成工件的压力机。该文献涉及压力机内工件的不希望变形的补偿。

在所有已知装置中都存在成型过程中工件破裂的风险。这种破裂主要发生在工件的边缘区域并且伴随着较大的拉伸深度。

在现有技术中设置有一个或多个拉伸衬垫，这些拉伸衬垫在拉伸处理中以移位模式与压力机压头一样快地移动。甚至在工作期间，这些压头衬垫也在压头速度下移位。

发明内容

本发明的目的在于配置一种装置、设备、方法及工件，使得在形成高强度钢材时边缘区域不会出现破裂并且获得比之前更好的拉伸深度。

根据以下所述的用于形成金属片毛坯的装置可以实现上述目的。

本发明具有很多优点：

-对拉伸工序本身进行控制，而非其他工序。

-本文所述的驱动装置直接对各个工具部起作用，即，不需要插入功能部件。这里例如可以使用诸如螺栓等专用于传递力的部件。然而，间接作用也是可以的。

结果证明，通过插入一个或多个伺服单元，所述螺栓不会突然地而是比以前更平稳地装载。在仅仅比已知装置中多几毫秒的时间内影响装载过程并且因而影响螺栓对工件的冲击。结果，使破裂风险相对最小化，并且生产出高质量及强度的工件。

根据本发明的另一个构思，所述装置配置成在成型处理中内部冲模和外部冲模在拉伸方向上以不同速度移位。为此，在各种情况下，将特定驱动装置连同需要时的金属片保持器装配到外部冲模和内部冲模，所述驱动装置在成型处理中在拉伸方向上以不同速度使两个冲模移位，所述特定驱动装置在下文中称作“Variotempo单元”。在具有Variotempo单元的压力机中，伺服单元在拉伸方向(即，压头方向)上以比压力机的压头更高的速度移动。

多个Variotempo单元可以设置、分布在压力机的冲击区域上。这对于诸如汽车用的挡泥板等大型组件是十分重要的。在这种组件中，成型过程或操作中工件的负载可以特别大，因此在成型过程中建议将Variotempo单元设置在工件的各个位置。

可将Variotempo单元设置在压力台上或压力机压头中或者上述二者中。

也可将Variotempo单元设置在浮动板上，所述浮动板是将压力分布至表面的板。

后面也可将Variotempo单元安装在现有压力设施中。

附图说明

通过附图更详细地说明本发明。在附图中：

图1示意性地示出了具有集成的伺服单元的压力机。这里，伺服单元装配到压力台上。

图2示意性地示出了具有集成的伺服单元的压力机。这里，伺服单元装配到压力机的压头上。

图3示意性地示出了伺服单元。

图4示意性地并以截面方式示出了在成型过程的第一成型阶段中带有已成型工件的拉伸装置，这里省略了伺服单元。

图5示出了就在第二成型阶段结束之前的工件。

图6示出了在成型处理结束时的工件。

图7～图12图示了六个不同成型阶段的成型处理。

具体实施方式

具体地，压力机包括压力台1、立柱2和压头3。在压力台1与压头3之间，设有分别支撑工件顶部和工件底部的冲模和冲头(这里均未示出)。

伺服单元包括液压室形式的两个伺服衬垫4，在各伺服衬垫4中设有一个伺服泵5和一个伺服电机6。在压力台1中布置有螺栓。所述螺栓可通过各伺服衬垫4装载，从而能够在垂直方向上向上和向下移动。

各伺服衬垫4可装配有不同数量的螺栓7。因此，可将一个螺栓装配到一个伺服衬垫。然而，也可以将两个或多个螺栓装配到一个伺服衬垫。

在此情况下，伺服单元的工作介质是液体。也可以是气动系统。

在图2中，伺服单元装配到压头3上。仅图示了泵5。

在根据图1和图2的两个实施例中，伺服单元分别结构性地集成在压力台或螺栓中。

在图3中，再次示意性地更具体地图示了伺服单元。这里，伺服单元集成在冲头8中。代替冲头，伺服单元也可集成在冲模中。

可以看出有三个伺服衬垫4。每个伺服衬垫4对两个螺栓7起作用。每个伺服衬垫4通过由伺服电机6驱动的伺服泵5来进行工作。

这里，可将一个明显的伺服电机-泵组装配到各伺服衬垫4。然而，多个伺服衬垫4也可以通过单个伺服电机-泵组起作用。在此情况下，在各伺服衬垫4的上游设置控制阀(未示出)。

通常，成型处理中的压力机的控制与伺服单元的控制有关。

图4所示的拉伸装置包括冲头8和金属片保持器9。冲头8具有略微圆锥形。它包括底部形成面8.1和壁部形成面8.2。在图4中并未示出图1～图3中所示的包括伺服单元和螺栓的构思。然而，应该理解的是，在图4的拉伸装置中能够实现上述构思。

冲头8被金属片保持器9包围着。金属片保持器9包括支撑面9.1。金属片保持器9为环形形状。

内部冲模10位于冲头8上方。冲模至少大致为圆柱状。内部冲模被外部冲模11包围着。所述冲模为环形形状。

内部冲模10具有底部形成面10.1。外部冲模11为环形形状。它包括壁部形成面11.1和用于夹持位于金属片保持器9的支撑面9.1上的工件12的拉伸边缘12.3的夹持面11.2。工件12从圆板状毛坯形成。工件12包括底部12.1、壁部12.2和上述拉伸边缘12.3。

拉伸装置工作如下：首先，打开拉伸装置，也就是说，外部冲模11的夹持面11.2大致处于内部冲模10的底部形成面10.1的高度。金属片保持器9的支撑面9.1处于相同或甚至更高的高度，从而足以插入工件。

在这一阶段，工件12插入在拉伸装置中并且被夹持在支撑面9.1与夹持面11.2之间。现在，拉伸装置的实际工作阶段开始。这里，内部冲模10和外部冲模11连同预制工件12和金属片保持器9一起向下移动。这里，所述部件(内部冲模10、外部冲模11、金属片保持器9和预制工件)具有相同的速度。

根据本发明，这种情况在后面的阶段会发生变化。这里，内部冲模10超过外部冲模11。

在另一个后面的阶段中，外部冲模11超过内部冲模10。

应当注意的是，也可以反过来进行。

图4所示的拉伸装置仅仅是一系列拉伸位置中的一个位置。在此并未图示所述位置。实际上，在工厂车间中拉伸位置是连续连接的。

这里，根据本发明仅需设置一种拉伸位置，即，设有在拉伸过程中能够一方面向内部冲模10、另一方面向外部冲模11和金属片保持器9提供不同速度的驱动装置。

从图7～图12可以看出在离开不同拉伸位置后的工件的外观。

本发明的优点可总结如下：

-成型处理以最佳方式进行操作，并且得到高质量工件。

-本发明能够特别成功地适用于诸如挡泥板等大型工件。不同材料负载的不同点可以进行不同的成型处理。在遍布整个工件区域上使用多个Variotempo单元的情况下，可以通过在成型处理中相应地设定内部冲模和外部冲模中的速度比来解决这一问题。

-可以相对简单地实现整体控制，其中，一方面控制螺栓移动，另一方面控制整个压力机，能够以简单的方式彼此适应。

-能够在现有设施中容易地实现这一系统。

附图标记列表

1 压力台

2 立柱

3 压头

4 液压室形式的伺服单元

5 伺服泵

6 伺服电机

7 螺栓

8 冲头

8.1 底部形成面

8.2 壁部形成面

9 金属片保持器

9.1 支撑面

10 内部冲模

10.1 底部形成面

11 外部冲模

11.1 壁部形成面

11.2 夹持面

12 工件

12.1 工件底部

12.2 工件壁部

12.3 拉伸边缘

Claims (6)

1.一种用于形成金属片毛坯的装置，包括如下特征：

1.1.压力机框架，其具有压力台(1)，垂直立柱(2)、十字头和压头(3)；

1.2.工具上部和工具下部，所述工具上部包括外部冲模和内部冲模(11，10)，所述工具下部包括冲头(8)和金属片保持器(9)；和

1.3.至少一个驱动装置，其装配到所述工具上部和所述工具下部的至少一个上；

其特征在于：

1.4.所述驱动装置包括：

-多个螺栓(7)，所述多个螺栓在所述压力台(1)和/或所述压头(3)中在冲压方向上可垂直滑动地布置并对所述工具上部和所述工具下部起作用；

-多个气动或液压伺服衬垫，其在所述冲压方向上对单个或多个螺栓(7)起作用；

-装载所述伺服衬垫的由伺服电机(6)驱动的伺服泵(5)；

1.5.所述冲头(8)包括底部形成面(8.1)和壁部形成面(8.2)；

1.6.环形金属片保持器(9)，其包围着所述冲头(8)并具有支撑面(9.1)；

1.7.内部冲模(10)，其具有底部形成面(10.1)；

1.8.外部冲模(11)，其具有壁部形成面(11.1)和用于夹持形成的工件(12)的外周面的夹持面(11.2)；

1.9.一个驱动装置，其一方面装配到所述内部冲模(10)上，另一方面装配到所述外部冲模(11)和所述金属片保持器(9)上，所述驱动装置在拉伸方向上以不同的速度对它们进行移位。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，一个伺服电机-泵组装配到一个液压伺服衬垫上。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，一个伺服电机-泵组装配到一个或多个液压伺服衬垫上，并且，所述伺服电机-泵组装配有用于控制压力和/或供给到所述伺服衬垫的介质量的控制阀。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，设有整体控制器，其对所述压力机的控制以及所述伺服电机-泵组和所述伺服衬垫的控制进行相互调节。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，多个内部冲模，其在不同位置对所述工件起作用。

6.一种对根据权利要求1～5中任一项所述的装置进行操作的方法，其特征在于一个或多个如下方法步骤：

I.在开始时，两个冲模以相同的速度在相同方向上移动；

II.在中间阶段，两个冲模在相同的方向上移动，所述内部冲模的速度高于所述外部冲模的速度；

III.在最后阶段，在所述外部冲模以恒定速度移动的同时，所述内部冲模保持静止。