CN1065786C - 压制方法与装置 - Google Patents

Abstract

一种压制装置包括一坯料夹持器和一与之对置的模，用于将一坯料夹持于其间，和一用于压制该坯料的冲头。所述的坯料夹持器和对置的模分别包括有坯料夹紧面，其上形成的卷边具有至少一个其离一坯料轮廓的距离变化的部分。在采用这种装置的压制方法中，一坯料夹持器被压下以将所述的坯料夹紧于该坯料夹持器与对置的模之间，然后该坯料夹持器被进一步下压从而由所述的冲头来压制被夹紧的坯料。

Description

压制方法与装置

本发明涉及一种无需减小卷边间隙就能增加卷边阻力的压制方法及其装置。

如日本实用新案公告平4-17316中所公开的，在一种锁紧压制装置中，在其上模与缓冲圈间的坯料夹紧面(连结面)之一上形成有一凸状锁紧卷边，而在另一坯料夹紧面上则形成有一凹型锁紧卷边。当坯料被夹持于所述模与缓冲圈间时，该坯料就被夹紧于所述的卷边之间，从而使坯料锁止于这些锁紧卷边处并在该锁止状态完成坯料的压制。

在将一板材压制成一薄面板如汽车车门、发动机罩及车厢(行李厢)外壳时，使用这种锁紧成型。在传统的锁紧成型中，如图11-14所示，其压制卷边1’包括形成于上模5和缓冲圈6间的坯料夹紧面8和11之一的一凸状卷边10’以及形成于另一坯料夹紧面上的一凹型卷边9’。当所述的坯料夹紧面8和11将坯料12夹紧于其间时，通过凸状卷边10’进入凹型卷边9’中而在坯料上形成了一(被夹紧的)部分，因此该坯料12被锁紧于该部分，从而在被压制的过程中，其不会相对于卷边1’沿垂直于该卷边延伸的方向移动。然后，在坯料12的该部分正被锁紧于所述卷边1’时，上模5和缓冲圈6进一步下压，从而由上模5和下模7完成对坯料12的整个成型。在压制过程中，在坯料之位于上述卷边外侧的区域(图11中的区域R)不会产生应力，而在坯料之位于上述卷边内侧的区域(图11中的区域Q)时会产生拉应力δ。

在传统的卷边1’中，这些卷边的形状平行于压制(装置)的外形轮廓(即平行于下模7的外侧轮廓2或缓冲圈6的内侧轮廓3)。所述卷边1’的横截面，例如，为梯型，因此当坯料的(被夹紧的)部分夹紧于凸状卷边的侧面与凹型卷边的侧面之间挤压时，在这些卷边处能得到比坯料12的拉伸强力大的阻力。

然而，使用这种传统的卷边来完成压制存在下述问题：

(1)需要更多的时间(例如，每次间隙调整需约80h)来调整凸状卷边侧面与凹型卷边侧面间的间隙e’以及上模的坯料夹紧面与缓冲圈的坯料夹紧面间的间隙。

(2)在进行压制时，由于缓冲圈略微倾斜，因而在压制过程中的动态或实际间隙(图14)将与静态或设计间隙(图13)不同。例如，当缓冲圈向图14中箭头A所示方向倾斜时，范围C处的坯料夹紧面间的间隙变大，而范围d处的间隙变小。因此，在整个压制过程中要保持动态间隙为设计值是相当困难的。

(3)在压制过程中，凸状卷边侧面与凹型卷边侧面间的间隙会随缓冲圈支承缸内气压的变化而变化，并且所述卷边的侧面会发生磨损。当间隙增大时，坯料处于该卷边处的倾斜部分的角度θ(图13)就会减小，从而降低了在该卷边处的摩擦力。结果是，坯料容易滑动并越过所述的卷边并使得这种锁紧成型变得不稳定。

(4)为使卷边保持较大的阻力，上述角度θ(图13)应该较大，而凹型卷边(位于该凹型卷边侧面与坯料夹紧面之间)的一圆角之半径rd以及凸状卷边(位于该凸状卷边侧面与其顶面之间的)圆角的半径rb则应该较小。此外，在所述凸状卷边之侧面与凹型卷边之侧面间的间隙e’也应该较小。然而，在满足这些条件的情形中(尤其是当满足间隙e’较小时)，当坯料受到压制时，该坯料将会被卷边擦伤，并且镀层(镀锌钢板的镀锌层)的有些部分将会剥裂。被剥裂的金属将会粘附于坯料夹持器及模的表面上，从而影响了成型面板的表面质量。此外，如果间隙增大并且坯料之(被夹紧的)那一部分越过了卷边，则坯料的该部分将会往后弯曲屈服从而在卷边上造成硬化以及其厚度的减小。当这种塑性(屈服)变形量大时，则坯料可能会被损坏。

本发明的目的是提供一种无需降低凸状卷边侧面与凹型卷边侧面间的间隙而能增大卷边阻力的压制方法与装置。

在本发明所述的压制方法和装置中，在其夹持器与模之间分别具有用于夹持坯料的坯料夹紧面。在坯料的夹紧面上形成有至少具有一个不平行于坯料的压制轮廓，或者离坯料的压制轮廓的距离发生变化的部分的卷边(一凸状卷边和一凹型卷边)。当坯料在冲头的作用下受到压制时，坯料位于卷边外侧的部分将会向卷边移动。坯料之相对于卷边沿垂直于卷边的方向移动的那部分，会在坯料中产生切向于所述卷边的应力分量，因而增大了卷边阻力。结果是，在使卷边间隙保持与传统的卷边相同值的情形中，该种卷边的阻力大于传统卷边的阻力，而在使卷边阻力保持与传统的卷边之阻力相同值的情形中，该种卷边的间隙可允许其大于传统的卷边间隙。

下面通过结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，因而本发明的上述及其它目的、特征以及优点将会更加清楚和更加容易理解，其中：

图1为使用本发明所述压制方法之压制装置的坯料夹紧面和缓冲圈上的卷边的局部平面视图；

图2为图1之坯料夹紧面和卷边的斜视图；

图3为沿图1之Ⅲ-Ⅲ线方向的缓冲圈和模的剖视图；

图4为示出本发明在卷边不平行于(坯料)压制轮廓的卷边部分产生压应力的机理的局部平面视图；

图5为具有另一种形状的本发明之卷边的局部平面视图；

图6为本发明之具有第三种形状的卷边的局部平面视图；

图7为本发明之具有第四种形状的卷边的局部平面视图；

图8为采用了本发明所述之压制方法的单动压制装置的剖视图，其中其左侧部分示出的是成型后的位置，而其右侧部分示出的则是(压制)成型前的位置；

图9为形成于缓冲圈和模上的具有不同于图3所示截面的卷边的剖视图；

图10为采用本发明所述的压制方法的双动压制装置的剖视图，其中右侧部分示出的是成型后的位置，而右侧部分示出的则是成型前的位置；

图11为采用传统压制方法的压制装置中坯料夹紧面与缓冲圈上卷边的局部视图；

图12为图11中的坯料夹紧面和卷边的斜视图；

图13为沿图11之ⅩⅢ-ⅩⅢ线方向剖开的坯料夹紧面与卷边的剖视图；而

图14则为图11的压制装置在其缓冲圈略微倾斜时的剖视图。

本发明所述的压制方法与装置可应用于任何单动压制和双动压制中。图1-9以单动压制为例示出了本发明所述的压制方法与装置。

如图8所示，根据本发明的一个实施例所描述的压制装置包括一可垂直移动的上模5、缓冲圈(也可称为坯料夹持器)6，在上模5的推压下该缓冲圈6可垂直移动，还包括一固定的下模7。该上模5与缓冲圈6相对。

如图3所示，上模5具有一坯料夹紧面(一连结面)11，且缓冲圈6也具有一坯料夹紧面(一连结面)8。所述的坯料夹紧面11和8将坯料12夹持于其间。在上模5和缓冲圈6上具有压制卷边(此后称之为卷边)1，包括一形成于坯料夹11和8之一上的一凸状卷边(一卷边凸起)10和一形成于所述坯料夹紧面11和8之另一面上的一凹型卷边(一卷边凹槽)9。虽然图3所示的实施例中该凸状卷边形成于上模5上而其凹型卷边9形成于缓冲圈6上，但也可理解为，所述的凸状卷边10形成于缓冲圈6上而凹卷边9则形成于上模5上。在这些卷边1的全长具有至少一个不平行于压制轮廓的部分。

更具体地说，所述上模5固定于一压床(未示出)的压头上，并可随压头一起垂直移动。所述的缓冲圈6可为环形，例如一种矩形环圈，而不是局限于圆环形。该缓冲圈6具有一经一轴杆与缓冲圈支撑缸13(例如，一液压缸)相连的最底端，并且由该缓冲圈支撑缸在该轴杆的作用下可垂直地移动。当上模5下移时，缓冲圈6在上模5的推压下克服缓冲圈支撑缸的作用力而被压下。由于有来自于热圈支缸的作用力，因此坯料12被夹紧并在上模5与缓冲圈6之间进行挤压，从而当其被卷边1挤压时，在坯料12上就压制形成了一实质性的卷边部分。

所述的下模7直接或间接地固定于压床的一固定件(例如一固定台)上，并设置在所述缓冲圈6内。当上模5使缓冲圈6和坯料12下移，并且该坯料12与下模7接触时，就开始了对坯料12的压制。当坯料12在上模5与下模7之间接触并挤压时，就完成了压制。坯料夹紧面11和8可防止坯料在压制过程中起皱，而卷边1和坯料夹紧面11和8则可防止在压制过程中坯料的一部分越过卷边1移向下模7。如果坯料相对于卷边1移动，则坯料12的端部4就会沿图1中箭头F所示的方向移动。

与压制轮廓(该压制轮廓与下模7的外侧轮廓2一致并平行于缓冲圈6的内侧轮廓3)不平行的卷边1部分可以是波浪形曲线，例如一图1所示的余弦曲线(或一正弦曲线)。换言之，不平行于压制轮廓的卷边部分离该压制轮廓的距离是变化的。所述卷边可以具有一相对于压制轮廓倾斜的部分，例如图5所示的曲线或者图6所示的锯齿型轮廓，或者是如图7所示的在其一侧相对于某线具有若干凸出部分的一种轮廓。最好是，这种卷边1的不平行部分具有一对称轴，通过该对称轴使所述的不平行部分的左侧与右侧互相对称，从而沿所述卷边的右侧部分和左侧部分产生的应力的切向分量相互平衡并因而可防止压制过程中坯料相对于上述卷边沿卷边的切向相对移动。

当沿卷边1的纵向的正交线方向看时，所述的卷边1具有，例如，一梯型横截面(图3)，或者一矩型横截面(见图9)。在图3的实施例中，其卷边1具有一梯型横截面。

使用上述压制装置来实施本发明所述的一种压制方法。在图8所示的单动式压制中，其坯料12被夹紧于缓冲圈(坯料夹持器)6与上模(对置模)5之间。接着，上模与缓冲圈6一起下压，坯料12则受到冲头(下模7)的压制。

更具体地说，通过操作缓冲圈支撑缸13而使缓冲圈6上移，并且将坯料12置于该缓冲圈6之上。

然后，上模5下压，所述的坯料12被夹紧于上模5的坯料夹紧面11与缓冲圈6的坯料夹紧面8之间。与此同时，当该坯料12被压于凸状卷边10和凹型卷边9之间时，在坯料12上就会形成一卷边部分，此时坯料12在卷边1之间被挤压。所述的卷边1具有一不平行于压制轮廓的部分。卷边间隙e(凸状卷边的侧面与凹型卷边的侧面之间的一间隙)预设得比传统的卷边间隙e’要大。

然后，上模5进一步下压使缓冲圈6和坯料12也下压，因此该坯料12就受到上模5和固定的下模7的压制。

通过使用不平行的卷边，卷边阻力有效地增大了，如下所述。

当坯料12在压制过程中相对于卷边1沿垂直于卷边1的方向移动时，在图1中卷边1的(a)部分(一向外凸出的部分)的内部区域就会产生平行于压制轮廓的压应力，而在卷边1的(a)部分的外部区域就会产生平行于压制轮廓的拉应力。这种由传统的卷边所不能产生的压应力就会大大增大卷边阻力。此外，如图4所示，当坯料12的一部分在垂直于卷边1的方向越过该卷边时，就产生了切向于该卷边的应力分量6y。这就意味着，同传统的卷边阻力相比，该种卷边的阻力增大了。

同样地，当坯料12在压制过程中相对于卷边1在垂直于卷边1的方向移动时，在图1中卷边1的(b)部分(一向外凹的部分)的外侧区域就会产生平行于压制轮廓的压应力，而在卷边1的(b)部分的内侧区域就产生了平行于压制轮廓的拉应力以增大

卷边的(b)部分的卷边阻力。在这种情形中，不平行部分波形波长P越小并且该波形的波高O越大，则卷边阻力就越大。

结果是，采用传统的卷边需要160吨的坯料夹紧力，坯料在低于160吨的夹紧力下就会发生相对移动，然而当采用本发明所述的不平行卷边时，一实际测试表明即使在80吨的夹紧力时，也没有发生坯料的相对移动。这意味着由于采用其方向不平行于压制轮廓的卷边而使卷边阻力增大，因此就可降低所需的坯料夹紧力从而可降低压床的吨位。这也意味着，如果压床的吨位(或称为压制吨位)保持不变，则卷边间隙e可比传统的卷边间隙e’大，因此同传统的方法相比，本发明所述的方法在调整卷边间隙方面所用时间更少，要求的技术或经验也更低。

缓冲圈6可以倾斜而增大卷边间隙e。然而，如果由于不平行卷边而增大的间隙在允许的卷边间隙极限内，则没什么问题。因此，无需进行卷边间隙调整，在某些情况下，无需进行采用实际控制刻线的动态调整，而仅需进行静态调节。结果是，在卷边间隙的调整方面可省去大量的工作和时间。

此外，由于坯料夹紧力下降到约为传统的坯料夹紧力的一半，就不太容易发生模和卷边的磨损，因此就可以进行一段相对较长时间的稳定的压制。

更进一步，由于卷边间隙e大于传统的卷边间隙e’，因此由卷边造成的坯料的磨损或擦伤也就减弱了，并且也可防止坯料的镀层金属被剥裂并粘附到模表面或坯料表面上去。而且，由于卷边凹槽(凹型卷边)圆角的半径rd以及卷边凸起(凸状卷边)圆角的半径rd不需很小，因此即使发生了坯料相对于卷边1的移动，由于坯料在卷边前后的弯曲而造成的坯料的硬化也不会太严重，而且不会发生因坯料硬化而造成破裂纹。

虽然上述描述是以单动式压制为例进行的，然而这种方法和装置亦可应用于双动式压制。在这种双动式压制中，如图10所示，首先将一固定于压床的外压头上的坯料夹持器(上坯料夹持器)6往下压，以将坯料12夹紧于坯料夹持器6与对置于该坯料夹持器6以下模5之间。然后，一固定于压床的内压头上的冲头7下压以压制坯料12。在坯料夹持器6和对置的下模5的诸坯料夹紧面上形成有至少一个不平行于压制轮廓的部分的卷边1。分别将单动式压制中的缓冲圈6、上模5、缓冲圈6的坯料夹紧面8、上模5的坯料夹紧面11以及下模7看成双动式压制中的上夹持器6、下模5、上坯料夹持器6的坯料夹紧面8、下模5的坯料夹紧面11以及上模冲头7，对单动式压制中的卷边1及其作用的描述以可以用到双动式压制中卷边1的及其用的描述上。

按照本发明所述的压制方法与装置，由于是使用至少具有一不平行于一压制轮廓的部分的卷边来进行压制，因此无需降低卷边间隙就可增大卷边阻力，或者在不改变卷边阻力的前提下可增大卷边间隙。

虽然本发明是结合特定的典型实施例来描述的，然而对于本领域内的普通技术人员来说，可以理解的是：只要实质上不脱离本发明的新理论和优点，对所示的具体实施例可作各种修改和变换。因此，需理解的是，所有这些修改和变化均包括在权利要求书所限定的本发明的实质及保范围之内。

Claims (10)

1．一种压制方法，包括下列步骤：

将一坯料夹持于一坯料夹持器与一对置于该坯料夹持器的压模之间，所述的坯料夹持器和模上分别包括有坯料夹紧面，在这些坯料夹紧面上形成有将坯料锁紧于所述坯料夹持器与模之间的卷边，所述的卷边具有至少一个沿坯料运动方向离一所述坯料的压制轮廓的距离变化的部分，所述的到压制轮廓的距离这样地以一个增大的和减小的方式交替地变化，使得存在多个的至少一个所述的增大的距离和所述的减小的距离；以及

当所述的坯料被夹紧于上述坯料夹持器与对置的模之间时，通过一冲模压制该坯料。

2．一种如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的压制为单动式压制。

3．一种如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的压制为双动式压制。

4．一种压制装置，它包括：一坯料夹持器，

一对置于所述坯料夹持器的模，所述的坯料夹持器和所述的对置的模分别包括有坯料夹紧面，其上形成有将一坯料夹紧于坯料夹持器与该模之间的卷边，所述的这些卷边具有至少一个沿坯料运动方向离该坯料的压制轮廓的距离变化的部分，所述的到压制轮廓的距离这样地以一个增大的和减小的方式交替地变化，使得存在多个的至少一个所述的增大的距离和所述的减小的距离；和

一当所述的坯料夹紧于上述坯料夹持器与对置的模之间时，用于压制该坯料的冲模。

5．一种如权利要求4所述的装置，其特征在于：所述卷边的离一压制轮廓的距离变化的那部分具有一对称轴。

6．一种如权利要求4所述的装置，其特征在于所述卷边的离一压制轮廓的距离变化的那部分为一拱形形状。

7．一种如权利要求4所述的装置，其特征在于：所述卷边的离一压制轮廓的距离变化的那部分具有一波形形状。

8．一种如权利要求4所述的装置，其特征在于：所述卷边的离一压制轮廓的距离变化的那部分具有锯齿型形状。

9．一种如权利要求4所述的装置，其特征在于：所述卷边的离一压制轮廓的距离变化的那部分具有一梯型横截面。

10．一种如权利要求4所述的装置，其特征在于：所述卷边的离一压制轮廓的距离变化的那部分具有一矩形横截面。

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