CN106077210A - 一体式修边模及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一体式修边模及方法。一种片状金属部件，包括：三维成型的第一表面；与所述第一表面相反的、且相对于所述第一表面基本上平行地延伸的三维成型的第二表面；以及绕所述第一成型表面和所述第二成型表面的周边互连和延伸的边缘。所述边缘包括在修整操作期间形成的剪切部分和在修整操作之前的成形操作期间形成的凹痕部分。

Description

一体式修边模及方法

本发明是申请日为2008年5月23日、申请号为200880017402.5(PCT/CA2008/000985)、发明名称为“一体式修边模及方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本公开总体上涉及片状金属冲压工具及方法。更具体地，本公开涉及限定出一种用于片状金属制品的一体式修边模(die trim)。

背景技术

冲压操作可用来形成成型钢部件。在一些工艺中，在形成成型坯件之前对片状钢进行加热。随后，该成型坯件可通过淬火操作进行热处理。在热处理工艺已完成之后，已成型坯件呈现出非常高的机械强度特性。如此，随后对已硬化的片状钢坯件进行成形或修边将会具有难度。

在热处理工艺之后，可能会需要修整操作以进一步限定外周边形状或穿过已硬化的钢坯件形成成型孔。修边模可包括能够相对于下修边钢件移动的上修边钢件，其中已硬化的钢坯件放置在上下修边钢件之间。由于已硬化的坯件的机械特性，施加在上下修边钢件的边缘上的力会很大。还可能会存在局部碰撞和冲击载荷。由于修整操作，修边钢件可能会出现过早磨损或断裂。因而会需要对修边钢件进行花费成本和时间的修理或更换。当在事先没有对坯件进行加热和淬火的情况下冲压和/或修整钢片材时，也会存在类似的模具磨损和使用寿命问题。即使钢片材未经硬化，修边钢件仍会呈现出不合要求的磨损。

发明内容

因此，按照本公开的教导，可以构造出一种片状金属部件，其包括：三维形型的第一表面；三维形型的第二表面，所述第二表面与所述第一表面相反、且相对于所述第一表面基本上平行地延伸；以及边缘，所述边缘绕所述第一成型表面和所述第二形型表面的周边互连和延伸。所述边缘包括在修整操作期间形成的切断部分和在修整操作之前的成形操作期间形成的凹痕部分。

一种冲压片状金属部件的方法，包括在冲模压力机中成形钢片材以使所述钢片材包括凹痕。所述凹痕从所述片材的第一表面朝向所述片材的相反的第二表面延伸。所述方法进一步包括在修边压力机中从所述片材的第二部分分离出所述片材的第一部分。通过剪切位于先前形成的所述凹痕处的剩余片材材料来进行所述分离。

从文中所提供的描述中，其它的应用领域将变得显而易见。应当理解，所进行的描述和具体示例仅仅出于说明目的，而非旨在限制本公开的范围。

附图说明

文中所描述的附图仅用于图示目的，绝非旨在限制本公开的范围。

图1是完成修整操作之前的片状金属坯件的立体图；

图2是放置在成形压力机内的已成形片状金属坯件的侧视截面图；

图3是按照本公开的教导的放置在修边压力机内的、具有一体式冲模修边的冲压片材的侧视截面图；

图4是片状金属坯件的、从废料部分分离出的零件部分的局部截面图；

图5是图2中的已成形坯件的一部分的侧视截面图；以及

图6是按照本公开的教导的另一已成形坯件的侧视截面图。

具体实施方式

以下描述实质上仅仅是示例性，而非旨在限制本公开、应用或用途。应当理解，在整个附图中，对应的附图标记表示相同或对应的零件和特征。

图1示出了已成形的三维成型坯件10。坯件10可由包括诸如超高强度钢和马氏体钢等的材料的合金片材形成。在一个实例中，可以使用硼合金钢。通常所提供的钢的厚度的范围是自0.8mm至2mm或更大。依据材料类型和片材的厚度，可将一卷材料提供给冲压设施。钢片的部分自该卷供给，并定位在冲裁模内。冲裁模自所述卷切割一段材料，并还可限定随后待形成的单个坯件的大致的外周边。

可将坯件转移到炉子，在所述炉子处可将坯件加热到利于成形的温度。在一个实例中，炉子在920℃下运行。在其它实例中，坯件可在成形压力机内加热。在本实例中，预热或非预热的坯件被转移到热成形压力机12，所述热成形压力机12包括上成形模14和下成形模16。上成形模14包括自表面20突出的凿部18。表面20限定已成形的坯件10的上表面22的形状。下成形模16的上表面24限定已成形的坯件10的下表面26的形状。

在成形操作过程中，上成形模14和下成形模16可加热至约700℃。上成形模14和下成形模16朝向彼此移动以将力施加在坯件10上。在成形操作过程中，限定已成形坯件的表面22、26的轮廓。此外，凿部18使坯件10变形以形成自表面22向内延伸的凹痕或凹槽28。凹槽28基本上不中断，并绕坯件10的周边延伸。应当理解，可替代地，凹槽28可形成为一系列彼此对齐的凹槽。如图1所示，零件部分30限定在凹槽28的一侧，而废料部分32限定在凹槽28的另一侧。在一些情况下，如果另一部分是需要的产品，则可变换零件部分和废料部分的相对位置。

一旦在成形压力机12内已限定已成形坯件10的形状和凹槽28，则使已成形坯件10在模具内淬火。这可通过以先前已知的多种方法冷却上成形模14和下成形模16来完成。淬火操作改变了钢的微观结构，并硬化已成形坯件10的至少一部分。应当理解，可替代地，已成形坯件10可在成形压力机12的外部淬火。

淬火操作之后，将经过热处理并已成形的坯件10转移到修边压力机50。修边压力机50包括上衬垫52、下修边模54和上修边模56。上衬垫52可操作而将已成形坯件10夹紧在下修边模54上。上修边模56可相对于下修边模54移动以使零件部分30与废料部分32分离。

下修边模54包括定位成与凹槽28相关联的拐角58。将已成形坯件10定位在修边压力机50内，使得下修边模54的边缘60与凹槽28的底部62基本上对齐。在底部62处，存在已成形坯件的最小厚度“A”。尺寸A定义为表面26与底部62之间的距离。为了使零件部分30与废料部分32分离，在修整操作中只有最小厚度A需要被剪切。底部62还将凹槽深度“B”限定为自表面22到底部62的距离。为了在与废料部分32分离之后获得零件部分30的期望的边缘状态并且使压力载荷最小化，所期望的是，使最小坯料厚度A维持在坯料厚度t的三分之一到三分之二的范围。还可改变凹槽28的形状，以在零件部分30上产生期望的边缘状态的同时，延长成形压力机12和修边压力机50的寿命。下面将更加详细地描述凹槽28的各种不同的形状。

作为增加修边模寿命的另一种方法，与通常在大多数片状金属冲头中发现的尖锐边缘相反，上修边模56制造成具有倒圆部64。可以设想，倒圆部64是片状金属厚度t的约10％，或者可替代地，可以是厚度A的10％。在修整操作过程中，减小了接触应力，并使接触应力沿倒圆部64分布，从而增加了在需要修理之前上修边模56可以运转的循环次数。

凹槽28包括第一壁66和第二壁68。当上修边模56朝向下修边模54移动时，凹槽28的第一壁66起到一体式修边模的作用。在拐角58被加载到相当大的量值之前，最小厚度A发生了断裂。以这种方式，上修边模56和下修边模54因凹槽28的形成而可以使用比先前所设想的多得多的循环。

图4示出了与废料部分32分离的零件部分30。零件部分30包括如前面所限定的壁66和与最小坯料厚度部分A对应的断裂部分70。该图示出了没有毛刺从表面22突出的期望的边缘状态。

尽管以上的描述主要涉及包括钢工件的热成形和淬火的工艺，但是应当理解，本公开的范围还包括冷冲压和成形工艺。特别地，可以设想，可在冷冲压操作过程中形成凹槽28。在成形操作之前不对片材进行热处理。而且，冷冲压的片材不需要热处理，而是可自成形压力机直接行进到与前面描述的修边压力机50类似的修边压力机。在厚度大于或等于3mm的冷成形片材中包括形成凹槽28的步骤会是有益的。由于凹槽28的存在，将大大地减小自废料部分分离出零件部分所需的压力载荷。

图5和图6示出了替代性凹槽28、凹槽28a和凹槽28b的横截面构造。图5示出了凹槽28和凹槽28a。凹槽28包括约90度的总夹角。第一壁66与垂直于表面22延伸的线72限定了角“C”，角C可以是45度。凹槽28包括壁68，其中壁68与线72形成角“D”。角“D”可以是45度。可以设想，线72可以平行于成形模14、16或者修边模54、56的移动方向延伸。如此，如果零件具有三维形状，线72可不总是垂直于表面22。

因第二壁68形成于废料部分32上，可以期望的是，形成凹槽28a来取代凹槽28。凹槽28a可包括第二壁68a，第二壁68a与垂直线72限定角“E”。角“E”的范围可自45度到60度。在成形压力机12的致动过程中，较大的角度会有利于材料自废料部分32移向零件部分30。当坯件在成形压力机12内成型时，材料自废料部分32被拉向模具中形成零件部分30的区域。依据牵拉深度，材料的运动可能会相对较小或相对较大。增大角E可在成形工艺过程中使凿部18的磨损减小到最小。在图5的实施方式中，第一壁66和第二壁68以及第一壁66和第二壁68a在底部62处相交。

图6示出了替代性凹槽28b。凹槽28b包括与底壁76相交的第一壁66b和第二壁68b。底壁76可以是如图6所示的呈基本平面状或可替代地呈弯曲形状。底壁76基本上平行于表面26延伸。由于包括具有最小厚度A的、增加的区域“F”，已成形坯件10在修边压力机50内的定位需要较小的精确度。特别地，下修边模54的边缘60可对齐成与沿着底壁76的、或基本上邻近底壁76的任何部位相交，以在零件部分30上提供期望的边缘状态。

此外，前面的讨论公开了和描述了本公开的仅仅是示例性的实施方式。本领域技术人员将从这些讨论和从附图及权利要求中容易地认识到，可以在本公开中进行各种不同的改变、修改和变换，而不会背离如下述权利要求所限定的本公开的精神和范围。

Claims (5)

1.一种片状金属部件，包括：

三维成型的第一表面；

与所述第一表面相反的三维成型的第二表面；以及

绕成型的所述第一表面和所述第二表面的周边互连和延伸的边缘，所述边缘包括在修整操作期间形成的剪切部分以及在修整操作之前的成形操作期间形成的凹痕部分。

2.如权利要求1所述的部件，其中，所述剪切部分定位成紧邻着所述凹痕部分。

3.如权利要求2所述的部件，其中，所述凹痕部分包括具有基本平面状壁的横截面，所述平面状壁以基本上四十五度的角从所述第一表面延伸。

4.如权利要求3所述的部件，其中，所述凹痕部分包括基本上平行于所述第一平面延伸且与所述平面状壁相交的凹痕底部表面。

5.如权利要求4所述的部件，其中，所述凹痕底部表面与所述剪切部分相交。