CN1064281C - 用于深冲压的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

保证从减震环侧至固定模的垂直壁表面有一定的工件进给量，就可以进行工件的深冲压。在本冲压方法中，为了冲压工件，有一联锁在可动模上的模件沿与推动方向不同的方向结合在固定模的凹槽中。工件的边缘在减震环与移动模将其夹住时同步位移，模件在位于减震环附近的工件与固定模的凹槽边缘接触的瞬间之前立即开始推动工件。这样，当模件推动工件时，在减震环附近，工件与固定模之间的接触阻力不会增加，并可以保证从减震环侧有一定的工件进给量。

Description

用于深冲压的方法和设备
本发明涉及一种用于可以深冲压工件的方法和设备。
在深冲压一个工件的过程中，工件易于过度延伸而引起破裂。图10(a)和10(b)示出了一个深冲压过程的例子。如图所示，将作为工件的板材W夹在固定模102与可动模104之间，并使其在冲头106如箭头A所示下降时被延伸。工件W在加工前具有长度Lc的部分在加工后延伸至长度Lc1。随着工件的压延加大，其延伸率增加，使工件容易破裂。
在日本的公开实用新型公报No．61-148423中，公开了一种可以进行工件的深冲压而又能防止其破裂的技术。现在就来参考图9(a)与9(b)对此技术予以描述。在此项技术中，采用了一固定模，它包括一不可动的部分102b和一可移动的部分102a。随着冲头106的如箭头A所示那样的下降，该可移动的部分102a同步地沿如箭头B所示的方向向右移动。在此情况下，工件的在加工前具有长度La的部分在加工后延伸至长度La1。由图9(a)、9(b)、10(a)和10(b)可明显看出，当加工后的长度La1和Lc1相等时，图9(a)中的加工前的长度La可以选得比图10(a)中的加工前的长度Lc大。这就是说，采用图9(a)和9(b)的技术，工件的延伸率可以大大地小于图10(a)和10(b)所示技术的延伸率。
图7示出了由图9的技术发展而来的技术。本发明人研究了此技术，并开发出了本发明。在此技术中，采用了一固定模111，它具有在顶面(即加工面)上形成的凹槽111j。一动模115用于如由矢量P所示地接近固定模111。一可动模件116用于如由矢量S所示的沿可动模115的倾斜表面115a滑动。当可动模115接近固定模111到如矢量P所示的程度时，可动模件116就倾斜地沿可动模115滑动至如矢量S所示的程度。参考标号112表示一减震环，它由一销子113往上偏压。在图7中，所示的减震环112位于中间水平上。可动模115有一防褶皱零件115x。
在此设备中，当可动模115接近固定模111时，工件板W被夹在减震环112和可动模115的防褶皱零件115x之间。接着，可动模件116的A点与工件板W接触，最后，A点如矢量K所示移至B点。矢量K是矢量P和S的矢量和。矢量P和K有不同的方向。
图8示出了当可动模件116滑动了一个矢量S的同时可动模115向固定模111接近的程度P分别设定为P1至P3时的矢量和K1和K3。可以看出，接近的程度P越大，矢量K越接近垂线。A1至A3示出了当可动模件116分别按矢量K1至K3移动时，可动模件116与工件板W之间的接触位置。C示出了深冲压过程中的上沿，亦即在可动模115侧上的凹槽111j的边缘。显然，矢量K越接近垂直，加工前的长度越小，而矢量K越接近水平，加工前的长度越大。
如图所示，为了增加加工前的长度，从而减少延伸率，矢量K最好接近水平。为达到此目的，可动模件116最好在可动模115的下死点的正上方作一如矢量S所示的行程甚小的位移。换句话说，可动模件116最好在可动模115达到图8中所示的位置D3时开始位移，而不是当可动模115达到位置D1时。
当认识到最好降低可动模件116的位移开始位置D，以便得到具有小的工件延伸率的深冲压时，本发明人根据上述分析进行了广泛的实验，我们发现，在分析中忽略了一个在实际现象中产生的因素。
这个因素就是，虽然降低可动模件116的位移开始位置能加大工件在加工前的长度，但在开始深冲压加工的瞬间，如图7所示，工件W因被震环112侧的凹槽111j的边缘F压住而被牢牢地抓住，因而工件W在深冲压过程中所希望的如箭头E所示的滑入受到强烈的阻止。为了减小工件W的延伸率，虽然需要保证工件在加工前有一个大的长度，但对此过份重视则会导致减少滑入的程度。其结果将是，延伸率基本上不能得到满意的降低。
本发明的一个目的是通过同时充分地保证工件在加工前的长度和滑入程度，以便与现有技术相比，能进一步地降低工件的延伸率。
本发明的另一目的是能进行由于工件破裂而在现有技术中无法得到的深冲压。
本发明的一种深冲压设备，它包括：一具有在加工表面上形成的凹槽的固定模，一用于沿一矢量P接近固定模的可动模，其中所述矢量P表示可动模的下降方向和下降距离；其特征在于：一能相对于可动模作相对位移，并能作由其方向与所述矢量P的方向相异的一矢量K给定的位移的可动模件，其中，所述矢量K表示可动模相对于固定模的位移方向和大小而可动模接近由所述矢量P给出的固定模，可动模件用于进入凹槽，以便在可动模已经接近固定模直至工件夹在可动模和固定模之间时冲压工件，一位于固定模附近并能沿所述矢量P按预定的距离位移的减震环，该减震环用于在可动模接近固定模时与可动模配合，夹住工件的边缘，被夹住的边缘随着可动模进一步接近固定模而沿所述矢量P的方向移动，并被调整成使可动模件在工件连同夹在减震环与可动模之间的工件边缘与凹槽边缘接触之前进入凹槽。
本发明的一种冲压工件的方法，它利用沿一矢量S的方向延伸的凹槽和可动模型件的相对位移来进行，该相对位移是由使可动模件沿其方向与所述矢量S的方向相异的一矢量K插入凹槽而产生的，其中，所述矢量S表示可动模相对于上模座的位移方向和大小，所述矢量K表示可动模相对于固定模的位移方向和大小，其特征为，工件的冲压是在工件与由所述矢量所示侧的凹槽的侧缘接触的瞬间之前，由凹槽的边缘和可动模件开始的。
根据本发明，将可动模的位移开始位置D在某个范围内降低，在该范围内，滑入程度基本上不会受到很大的减少。更具体一些，深冲压是在这样一种状态下开始的，即虽然工件W被夹在减震环112和可动模115的防褶皱零件115x之间，以防止被冲压的工件W产生褶皱，但不会对工件的滑入产生进一步的限制，因而工件能随着深冲压的进行而平滑地滑入。在上述情况下，可动模件的位移尽可能按时间滞后(late timing)而进行。
根据本发明的另一个方面，要注意到这样一个事实，即在减震环112的位移行程随可动模115移动的瞬间，工件W与减震环112侧上的凹槽111j的边缘下接触，因而在该瞬间之前可以得到令人满意的滑入，而在该瞬间之后则不能得到满意的滑入。根据所考虑到的这一事实，深冲压在工件W刚刚与边缘F接触之前的瞬间开始。当这样做时，工件W在其随深冲压的开始而开始进行位移时的瞬间与边缘F接触，并且在工件W与边缘F接触的瞬间之后，工件W的滑入继续进行。
按照本发明，根据上述方式，就有可能保证工件在加工前有较大的长度，同时保证工件有必要的滑入，从而有可能保持工件有一个小的延伸率。这样，就有可能得到在现有技术中曾经是困难的深冲压。
本发明的上述及其它目的、特征和优点将从参考附图进行的对本发明的优选实施例的详细描述中更加显而易见。
图1是表示出本发明的一个实施例中深冲压工艺的侧视图；
图2是视图示出了图1的一部分的细节；
图3是一侧视图，示出了第一滑动斜楔、第二滑动斜楔、可动模件和一装在本实施例的下模座上的固定斜楔彼此之间的位置关系；
图4(a)至4(c)是矢量图，示出了可动模件的位移矢量；
图5是视图示出了图6的一部分的细节；
图6是表示用于进行本发明的实施例的深冲压工艺的模具的剖视图；
图7是表示现有技术的延伸工艺的侧视图；
图8是一矢量图，示出了现有技术的深冲压工艺过程中可动模件的位移矢量；
图9(a)和9(b)是剖视图，示出了各种现有技术的延伸工艺；以及
图10(a)和10(b)是侧视图，示出了另一现有技术的延伸工艺。
现在参考图1至6描述体现本发明的用于深冲压的设备和方法。图6是一侧视图，示出了用于进行在本发明的实施例中的深冲压工艺的压力机10，图5的视图示出了图6的一部分细节。
图示的压力机10是用于进行减震冲压的。它包括一固定模11，在模11的周围有一用于限制工件W褶皱的减震环12，该环由多个减震销13支承，以使其能上升或下降。减震环12被向上偏压。固定模11的下部固定在下模座11d上，它有一固定斜楔11k位于下模座11d的预定位置上(在图6中的固定模11的右侧)。下模座11d有一沿其边缘形成的垂直侧壁11W。上模座15d有一滑动部分15s，它可沿下模座11d的侧壁11W的内表面垂直滑动。上模座15d可按这样一种状态垂直移动，即其相对于下模座11d的水平移动是受到限制的。
上模座15d可用一起升机构(未示出)在一预定的范围内垂直移动。可动模15有一沿其加工表面15f的边缘形成的防褶皱部分15x。在可动模15下降时，它的防褶皱部分15x抓住工件W的边缘。可动模15有一如此形成的敞口空间15k，即它与水平方向成一预定的角度。可动模件16与支承可动模件16的第二滑动斜楔17都容纳在敞口空间15k中，用于沿敞口空间15k的方向(即与图3中的水平方向成一角度)滑动。可动模件16有一加工表面16f，它将以以后将要描述的方式接合在具有垂直壁表面11h的固定模11的凹槽11j中，其情况为使可动模件16的加工表面11f将由于可动模15下降至下死点而从敞口空间15k突出一预定的程度。
第二滑动斜楔17有一在可动模件16的对面侧形成的突缘部分17t。突缘部分17t通过一第二弹簧16b与可动模15的外表面相接。在第二滑动斜楔17的凸缘部分17t的背面上固定有一第二滑动板17p，而装在第一滑动斜楔18上的第一滑动板18p与第二滑动板17p成面接触。
第一滑动斜楔18装在上模座15d上，从而允许它可以水平移动。在第一滑动斜楔18上，在第一滑动板18p的相对侧，固定有下滑动板18y。在上模座15d下降时，第一滑动斜楔18的下滑动板18y与装在下模座11d上的固定斜楔11k的上滑动板11y成面接触。在第一滑动斜楔18与上模座15d之间设有一第一弹簧19，用于将第一滑动斜楔18压离第二滑动斜楔17。
在所描述的结构中，随着上模座15d的下降，第一滑动斜楔18的下滑动板18y也沿着固定斜楔11k的上滑动板11y而下降。第一滑动斜楔18的下降使第一滑动斜楔18水平移动，推动第二滑动斜楔17，使第二滑动斜楔17的第二滑动板17p沿着第一滑动斜楔18的第一滑动板18p下降。随着第一滑动板18p的下降，第二滑动斜楔17就抵抗着第二弹簧17b的弹簧力插入可动模15的敞口空间15k的深部。第二滑动斜楔17的插入使已经位于第二滑动斜楔17端部的可动模件16以敞口空间15k向固定模11突出一预定的距离。
当可动模15上升并脱离固定模11时，第一和第二滑动斜楔17和18靠第一和第二弹簧19和17b的弹簧力回到它们的初始位置。
图3是一侧视图，示出了第一和第二滑动斜楔18和17与装在上模座15d上的可动模件16及装在下模座11d上的固定斜楔11k之间的位置关系。图4(b)是一矢量图，示出了可动模件16在图3所示情况下的位移矢量。
如图3所示，固定斜楔11k的上滑动板11y和第一滑动斜楔18的下滑动板18y要调整成与加压方向成一倾斜角θ，其方式将在以后说明。还有，第一滑动斜楔18的第一滑动板18p和第二滑动斜楔17的第二滑动板17p要调整成与加压方向成一倾斜角γ。第二滑动斜楔17的位移方向要如上所述的调整成与水平方向成一倾斜角β。这样，当上模座15d从如图3所示的由上模座15d的下降而得到的第一滑动斜楔18的下滑动板18y与固定斜楔11k的上滑动板11y面接触的状态，也就是从斜楔11k，18和17开始动作的瞬间下降到上模座15d的下死点的距离设定为Ho时，上模座15d所下降的距离Ho将使第一滑动斜楔18沿水平方向相对于上模座15d移动一个距离MO(=HO．tanθ)。
第一滑动斜楔18的水平位移距离MO使第二滑动斜楔17被第一滑动斜楔18沿水平方向推动，并由第一和第二滑动板18p和18p的作用相对于上模座15d以与水平成β的角度位移。第二滑动斜楔17的位移在图4(b)中用矢量S表示。矢量S的长度由其与从点41以γ角延伸的线相交的交点确定。可动模件16的移动与第二滑动斜楔17一致，因此，矢量S也代表可动模件16相对于上模座15d的位移。这样，代表可动模件16相对于固定模11的位移的矢量K，也就是可动模件16推动工件W的方向是作为代表可动模16的下降距离(即上模座15d的下降距离)的矢量P和代表可动模16相对于上模座15d的位移的矢量S的矢量和。可动模件16相对于上模座15d的位移方向(即矢量S的方向)是由压力机的总体结构确定的，且不能按要求改变。因此，角度β和γ是固定的。
图4(a)是一矢量图，示出了代表可动模件16在设定一个大的上模座15d的下降距离的情况下，从斜楔11k、18和17开始动作的瞬间一直到下降至下死点而不改变可动模件16相对于上模座15d的位移方向和程度时的位移的矢量(即矢量S)。
为了增加上模座15d在矢量S固定的情况下的下降距离H1(H1＞H0)，必须减少角度θ，这是因为，图3中的角度β和γ是固定的。因此，可动模件16的推动矢量Ku与加压方向(即矢量Pu)之间的角度αu要如图4(a)和4(b)所示，做得小于当下降距离为H0时推动矢量K的角度α。显然，增加下降距离H1，就能减少被可动模件16冲压的工件的现有加工部分的长度。
图4(c)是一矢量图，示出了代表可动模件16在设定一个小的上模座15d的下降距离的情况下，从斜楔11k、18和17开始动作的瞬间到下降至下死点而不改变可动模件16相对于上模座15d的方向和位移程度时的位移的矢量。
为了减少上模座15d在矢量S固定的情况下的下降距离H2(H2＜H0)，必须加大角度θ，这是因为，图3中的角度β和γ是固定的。因此，可动模件16的推动矢量Ku与加压方向(即矢量Pu)之间的角度αu要如图4(b)和4(c)所示，做得大于下降距离为H0时的推动矢量K的角度α。显然，减少下降距离H2，就能增加被可动模件16冲压的工件的现有加工部分的长度。
不过，如前所述，在图7的结构中，通过在上模座15d下降至下死点附近的阶段，开始用可动模件16推动工件W，以便增加工件的现有加工长度L1，则在冲压开始时，使工件W强烈地被边缘F限制住，其结果将使工件W从减震环12侧滑入(或进给)的程度得到减少。当由可动模件16产生的冲压率高或当工件W的摩擦系数大时，此现象更为明显。这就意味着，对于深冲压，在设定工件的现有加工长度和工件的滑入或进给量时，必须提供适当的平衡。
在本实施例中，可动模件16用于在工件W与在减震环侧的固定模11的凹槽11j的边缘F，即沿由矢量K所示方向的边缘F接触的瞬间之前，也就是在上模座15d或其类似物位于距下死点的高度如图1所示为D2的位置的瞬间之前，立即开始推动工件W。
如图2所示，由可动模件16实际推动工件W的方向和距离用矢量AB表示，其中的A是可动模件16与工件W接触的点，B是在A点的可动模件16的边缘已经位于冲压过程终点时的点。这样，角度θ，即固定斜楔11k的上滑动板11y和第一滑动斜楔18的下滑动板18y的角度可以在用矢量AB代替图4(b)中的推动矢量K，用距离D2代替下降距离H0，并画出角度β和γ为固定角时的图形之后确定。
换句话说，在本实施例的压力机10中，固定斜楔11k的上滑动板11y和第一滑动斜楔18的下滑动件18y的角度θ要调整成使可动模件16能在工件W与固定模11的边缘F接触的瞬间之前，也即在上模座15d或其类似物调整成位于距下死点的高度为D2的瞬间，立即适当地推动工件W。
现在描述本实施例的冲压方法，并同时描述压力机10的操作。
在压力机10中，当将上模座15d往下降至某一预定的位置，使工件W处于某一规定的位置时，工件W的边缘被夹在可动模15的防褶皱零件15x和减震环12之间，并受其约束。当上模座15d从此状态下降至下死点时，凸轮11k、18和17开始动作，并且如图1所示，在位于减震环12附近的工件W与固定模11的凹槽11j的边缘F接触的瞬间之前，可动模件16立即开始推动工件W。如前所述，上模座15d和减震环12距下死点的距离此时调为D2。此距离D2大于图7中的距离D3。
在上模座15d和其它部分从此瞬间往下降至下死点的同时，可动模件16在其沿从点A至点B的方向移动时推动工件W。其结果是，在最终产品上形成如图5所示的台阶Wd。
如图所示，在本实施例的冲压方法中，可动模件16用于在位于减震环12附近的工件W与固定模11的凹槽11j的边缘F接触的瞬间之前立即开始推动工件W。采用这种布置，当可动模件16推动工件W时，在减震环12的附近，可动模件16与工件W之间的接触阻力基本上不会增加。因此，有可能从固定模11的垂直壁表面11h的固定环测保证工件W有所必需的进给量。
还有，可动模件16用以推动工件W的角度可以根据上模座15d和其它部分在工件W与固定模11的凹槽11j的边缘接触的瞬间距下死点的高度D2来调整。这样就允许将工件的现有加工长度调得尽可能大并同时保证工件有必需的进给量。从而达到所要求的深冲压。因此，就有可能减少对产品形状所作的各种限制，并加大冲压工艺的应用范围。
在如前所说的描述本发明的优选实施例时，它决不是限定性的，它可以在设计细节上作出各种改变与改进而不脱离本发明的范围与精神。

Claims (3)

1．一种深冲压设备，包括：
一具有在加工表面上形成的凹槽的固定模；
一用于沿一矢量P接近固定模的可动模，其中所述矢量P表示可动模的下降方向和下降距离；
其特征在于：
一能相对于可动模作相对位移，并能作由其方向与所述矢量P的方向相异的一矢量K给定的位移的可动模件，其中，所述矢量K表示可动模相对于固定模的位移方向和大小，而可动模接近由所述矢量P给出的固定模，可动模件用于进入凹槽，以便在可动模已经接近固定模直至工件夹在可动模和固定模之间时冲压工件，
一位于固定模附近并能沿所述矢量P按预定的距离位移的减震环，该减震环用于在可动模接近固定模时与可动模配合，夹住工件的边缘，被夹住的边缘随着可动模进一步接近固定模而沿所述矢量P的方向移动，并被调整成使可动模件在工件连同夹在减震环与可动模之间的工件边缘与凹槽边缘接触之前进入凹槽。
2．一种如权利要求1的深冲压设备，其特征为，可动模件开始进入凹槽的瞬间要调整成紧接在工件与上述凹槽边缘接触的瞬间之前。
3．一种冲压工件的方法，它利用沿一矢量S的方向延伸的凹槽和可动模型件的相对位移来进行，该相对位移是由使可动模件沿其方向与所述矢量S的方向相异的一矢量K插入凹槽而产生的，其中，所述矢量S表示可动模相对于上模座的位移方向和大小。
所述矢量K表示可动模相对于固定模的位移方向和大小，其特征为，工件的冲压是在工件与由所述矢量K所示侧的凹槽的侧缘接触的瞬间之前，由凹槽的边缘和可动模件开始的。
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