CN108213142B - 包括一体式电动磨削工具的冲裁和修剪模具 - Google Patents

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Abstract

公开了一种包括一体式电动磨削工具的冲裁和修剪模具。一种模具组中的用于对金属板材板件进行修剪的设备。包括由旋转驱动器驱动的磨削轮的磨削工具用于从由修剪镶块形成的修剪边缘磨削掉剪切影响区域。磨削工具设置在由往复模具限定的腔内，并被定向为：在往复模具使磨削工具运动到与修剪边缘接合时，磨削掉剪切影响区域。

Description

包括一体式电动磨削工具的冲裁和修剪模具
技术领域
本公开涉及包括用于对修剪边缘抛光以消除边缘开裂的磨削部的金属板材修剪(trim)和冲裁(blank)模具。
背景技术
在修剪操作中沿着由于剪切而产生应变的坯料边缘会出现边缘开裂，边缘开裂是冲压工艺的失效模式之一。边缘开裂现象更常见于AHSS和铝应用。在拉延(draw)操作中，可(例如)在车身侧外围组件、车门内板件和已成形的坯料结构板件中观察到拉伸边缘(edgestretch)。由于拉伸翻边(stretchflanging)导致的边缘开裂通常出现在二次成型(例如，再成型/翻边模具等)操作中。可以在修剪模具、冲裁模具(blanking die)或修剪/冲孔模具(trim/piercedie)中对拉延操作之后的已成形的坯料或孔/断面进行处理。
参照图1，在图1中示出了现有技术的修剪模具组(trim die set)10’的一个示例，示意性地示出了修剪模具组10’包括压料部(pad)12’，该压料部12’将金属板材坯料(sheetmetal blank)14’压紧到第一模具16’。第二往复模具18’包括修剪镶块(trim steel)20’，该修剪镶块20’在压力机(未示出)中通过第二往复模具18’运动以沿着修剪边缘对金属板材坯料14’进行修剪。冲裁和修剪工艺是剪切工艺。剪切在修剪边缘处产生加工硬化区域并会沿着剪切边缘产生微开裂。在后续的成型操作中，加工硬化和微开裂会降低延展性并导致边缘开裂。
在试图改进边缘拉伸特性的情况下，可调节诸如切削工具间隙的工艺参数。已提出完全不同的工艺来对工件修剪或冲裁，诸如，刨削、斜切或精密冲裁。其它提出的工艺在减少边缘开裂方面仅获得了有限的改进，或会增加制造工艺的成本。
本公开旨在解决上述问题和如下所概括的其它问题。
发明内容
根据本公开的一方面，公开了一种用于修剪金属板材板件的设备，所述设备包括：压料部，用于将金属板材板件压紧到第一模具；第二模具，保持修剪镶块用以相对于第一模具往复运动。修剪镶块在板件上形成修剪边缘。磨削工具包括旋转驱动器和部分地设置在由第二模具限定的腔中的磨削轮。磨削轮通过旋转驱动器旋转，以从修剪边缘磨削掉剪切影响区域。
根据本公开的其它方面，旋转驱动器和磨削轮操作性地连接在可旋转轴上。旋转驱动器还可包括操作性地连接到磨削轮的马达和齿轮组用以使磨削轮旋转。离合器可操作性地连接在马达与磨削轮之间，用于使磨削轮与马达选择性地分离。
磨削轮可从修剪边缘移除弧形部分，所述弧形部分深入到板件的平面中的最大深度在板件的厚度的5％与10％之间。板件可包括修剪影响区域，并且磨削轮可用于从修剪边缘移除弧形部分。
磨削轮可以呈截头圆锥形状，其中，在修剪镶块形成修剪边缘之后，圆锥的最小直径最先接合板件，其中，由磨削轮移除的材料的量随着磨削轮的接合板件的部分的直径增大而增大。替代地，磨削轮可以呈圆柱形。
磨削轮可与第二模具一起往复运动，以在修剪镶块形成修剪边缘之后接合板件，从而在板件的平面中从修剪边缘移除在板件的5％与10％的计量厚度之间的量。
修剪设备还可包括操作性地连接到磨削轮的弹簧偏置装置、驱动器或凸轮组，弹簧偏置装置、驱动器或凸轮组使磨削轮相对于第二模具的往复运动方向垂直地运动，以与修剪边缘接合和分离。
根据本公开的另一方面，公开了一种方法，所述方法用于在利用压紧压料部将金属板材板件压紧到第一模具时修剪金属板材板件。利用由第二模具保持的修剪镶块来剪切板件，以形成修剪边缘，在所述修剪边缘处存在剪切影响区域。在压紧压料部继续将板件压紧在第一模具上时，利用磨削轮移除剪切影响区域。
所述方法还可包括：在剪切步骤之后使磨削轮沿着第一方向朝向板件的修剪边缘行进、偏置或运动，所述第一方向与在剪切步骤中第二模具往复运动所沿的第二方向垂直。磨削轮可利用弹簧、动力缸、马达或凸轮组而运动。
下面将参照附图描述本公开的上述方面和其他方面。
附图说明
图1是现有技术的修剪模具组的示意性截面图。
图2是示出了磨削工具设置在能够往复运动的模具的凹入或腔中的示意性局部截面图。
图3是示出了位于模具中的在修剪之后但在磨削之前的板件的示意性局部截面图。
图4是在从修剪边缘磨削掉剪切影响区域之后的修剪模具组的示意性局部截面图。
图5是示出了在从板件磨削掉剪切影响区域之后的修剪板件的放大的示意性局部截面图。
图6是沿着图5中的线6-6截取的示意性截面图。
图7是包括替代实施例的磨削工具的修剪模具组的示意性局部截面图，该磨削工具设置在由能够往复运动的修剪模具限定的腔中。
图8是包括磨削工具的另一替代实施例的修剪模具的示意性局部截面图，该磨削工具包括用于使磨削工具相对于修剪边缘前进和后退的线性驱动器。
具体实施方式
参照附图公开了示出的实施例。然而，应理解，所公开的实施例仅意图是可以以多种和替代形式实施的示例。附图不一定按比例绘制，可夸大或最小化一些特征以示出特定部件的细节。所公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而是作为用于教导本领域技术人员如何实践所公开的构思的代表性基础。
参照图2，总体上通过标号10来标识修剪模具组10。根据本公开的一个实施例构造修剪模具组10，并且修剪模具组10包括压料部12，压料部12将板件14压紧到第一模具或固定模具16。能够往复运动的模具或第二模具18被示出为包括修剪镶块20，该修剪镶块20可一体地设置为第二模具18的硬化部件或可以是组装到模具18的嵌入件，用以修剪板件14。第二模具18限定有用于容纳磨削工具24的腔或凹入22，该磨削工具24被保持以在修剪镶块20对金属板材坯料14进行修剪之后磨削掉金属板材坯料14的一部分。
磨削工具24包括磨削轮26。在图2至图6中示出的实施例中的磨削轮26是截头圆锥形的磨削轮26。磨削轮26通过总体上由标号28指示的旋转驱动器来驱动或旋转，旋转驱动器28包括可连接到齿轮组32的马达30。马达30提供旋转运动，齿轮组32可被设置为增大可旋转轴34或转轴的转速。可选择的离合器36可被设置为允许可旋转轴34与磨削轮26分离。
在修剪镶块20修剪金属板材坯料14之后，在金属板材坯料14上形成修剪边缘38。通过修剪镶块20作用在金属板材坯料14上的剪切作用产生剪切影响区域(shear affectedzone)40。剪切影响区40伸出有限的距离，即，小于金属板材坯料14的厚度计量的10％。根据剪切条件以及被修剪镶块20剪切的材料的类型，该距离可能不同。
参照图3，示出了板件14已被修剪而形成了修剪边缘38。剪切影响区域40被示出为从压料部12和第一模具16向外伸出。示出了磨削轮26在第二模具18的凹入或腔22中处于即将运动到与修剪边缘接合的位置。在第二模具18以往复的行程持续向下运动而接合修剪边缘38时，磨削轮旋转以磨削掉剪切影响区域40。
参照图4和图5，示出了剪切影响区域40已被移除的修剪边缘38。马达30使转轴34旋转并且可通过驱动磨削轮26的齿轮组32来增大转速。示出了已经从板件14磨削掉剪切影响区域(在图3中示出)之后的磨削轮。
参照图6，通过图5截取了截面图，以示出磨削轮26磨削修剪边缘38的弧形部分。小的开裂和拉应力集中在修剪边缘38的弧形部分中。磨削轮26在转轴34上旋转以从修剪边缘38移除剪切影响区域40。在板件14相对第一模具16悬伸(overhang)的情况下，修剪边缘38相对于压料部12向内侧延伸(在上面的图5中示出)。
参照图7，示出了修剪模具组10的替代实施例。用相同标号的修剪模具组10对图7的实施例进行说明，在一定程度上它们使用相同的标号来限定修剪模具组的共有部分。修剪模具组10包括压料部12，压料部12将板件14压紧到第一模具16。第二模具18使修剪镶块20往复运动以形成修剪边缘38(在图5和图6中示出)。在图7中，圆柱形磨削轮50用于执行磨削功能以从修剪边缘38移除剪切影响区域48。圆柱形磨削轮50可包括在磨削操作开始时用作导入表面的倾斜的下端。一对弹簧52操作性地接合磨削轮50、马达54、齿轮组56和可旋转轴58，并使它们偏置成与将在修剪镶块20修剪板件14之后形成的修剪边缘接合。还可在可旋转轴58上设置离合器60。第二模具18限定有腔62来容纳圆柱形磨削轮50以及用于承载马达54、齿轮组56和磨削轮50的可旋转轴58。磨削轮50设置在腔62内，并通过弹簧52的偏置作用而向外伸出，弹簧52使可旋转轴58偏置成与如图4至图6所示的那样形成的修剪边缘38接合。在第二模具18从图7中示出的位置向下运动时，通过修剪镶块20剪切板件14。
参照图8，示出了与图7的实施例类似的另一替代实施例，将采用相同的标号来描述修剪模具组10的类似部件。再次地，压料部12将金属板材板件14压紧到固定模具16。往复模具18限定有位于模具18中的凹入或腔62。如之前参照图7所描述的，腔62部分地容纳位于可旋转轴58上的圆柱形磨削轮50、马达54和齿轮组56。还示出了离合器60连接到可旋转轴58，以使马达54与磨削轮50分离。
在图8中示意性地示出了线性驱动器64。应理解，线性驱动器可被解释为用于使滑动部66沿线性方向朝向和远离板件14的修剪边缘行进的马达、凸轮驱动器或动力缸的示意性代表。磨削轮50在与修剪边缘(该修剪边缘是在修剪镶块20剪切板件14时形成的)竖直地对齐时行进。滑动部66由设置在第二模具18内的引导部68引导。还示出了设置在腔62内的一对弹簧70。弹簧70是通过向滑动部66施加偏置力而使磨削轮50撤回的复位弹簧。
在操作过程中，图8中示出的实施例最初使用修剪镶块20来对被保持在压料部12与第一模具16之间的板件14进行修剪。第二模具18通过压力机(未示出)向下运动以利用修剪镶块20在板件14上切割出修剪边缘。模具18的向下运动持续进行，直到磨削轮50就位以从修剪边缘磨削掉一小部分(即，小于坯料14的厚度的10％)。通过马达54且转轴58的旋转运动传递通过齿轮组56和离合器60(如果设置的话)，磨削轮50旋转。当磨削轮50与板件14对齐时，线性驱动器64使滑动部66运动而与弹簧70接合。磨削轮被驱动到板件14所在的平面中。在从修剪边缘移除了剪切影响区域之后，复位弹簧70使滑动部66偏置到撤回位置。
上面描述的实施例是特定示例，所述示例并未描述本公开的所有可能形式。示出的实施例的特征可组合以形成所公开的构思的进一步实施例。在说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语。权利要求的范围比具体公开的实施例的范围更宽并还包括示出的实施例的变型。

Claims (19)

1.一种修剪设备，包括：
压料部，将金属板材板件压紧到第一模具；
第二模具，包括修剪镶块和磨削工具，所述修剪镶块相对于第一模具往复运动以在板件上形成修剪边缘，所述磨削工具包括旋转驱动器以及部分地设置在由第二模具限定的腔中的磨削轮，其中，磨削轮通过旋转驱动器旋转，以磨削修剪边缘。
2.根据权利要求1所述的修剪设备，其中，旋转驱动器还包括：
马达和齿轮组，操作性地连接到磨削轮并使磨削轮旋转。
3.根据权利要求2所述的修剪设备，还包括：
离合器，操作性地连接在马达与磨削轮之间，用于使磨削轮与马达选择性地分离。
4.根据权利要求1所述的修剪设备，其中，磨削轮从修剪边缘移除弧形部分，所述弧形部分深入到板件的平面中的最大深度在板件的厚度的5％与10％之间。
5.根据权利要求1所述的修剪设备，其中，板件包括磨削轮从修剪边缘移除的修剪影响区域。
6.根据权利要求1所述的修剪设备，其中，旋转驱动器和磨削轮操作性地连接在可旋转轴上。
7.根据权利要求1所述的修剪设备，其中，磨削轮呈截头圆锥形状，其中，在修剪镶块形成修剪边缘之后，圆锥的最小直径最先接合板件，其中，由磨削轮移除的材料的量随着磨削轮的接合板件的部分的直径增大而增大。
8.根据权利要求1所述的修剪设备，其中，磨削轮呈圆柱形。
9.根据权利要求1所述的修剪设备，其中，磨削轮与第二模具一起往复运动，并在修剪镶块形成修剪边缘之后接合板件，以在板件的平面中从修剪边缘移除在板件的5％与10％的计量厚度之间的量。
10.根据权利要求1所述的修剪设备，还包括：
偏置装置，操作性地连接到磨削轮，以在磨削轮通过第二模具运动到与板件接合时使磨削轮偏置为与板件接合。
11.根据权利要求1所述的修剪设备，还包括：
驱动器，操作性地连接到磨削轮，并使磨削轮相对于第二模具的往复运动方向垂直地运动，以与修剪边缘接合和分离。
12.根据权利要求1所述的修剪设备，还包括：
凸轮组驱动器，操作性地连接到磨削轮，并使磨削轮相对于第二模具的往复运动方向垂直地运动，以与修剪边缘接合和分离。
13.一种对板件进行修剪的方法，包括：
利用压紧压料部将金属板材板件压紧到第一模具；
利用由第二模具保持的修剪镶块来剪切金属板材板件，以形成修剪边缘，在所述修剪边缘处存在剪切影响区域；
在压紧压料部继续将板件压紧在第一模具上时，利用设置在由第二模具限定的腔中的磨削轮磨削掉剪切影响区域。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，在剪切步骤期间剪切影响区域包括开裂，并被加工硬化。
15.根据权利要求13所述的方法，还包括：
在剪切步骤之后使磨削轮沿着第一方向朝向板件的修剪边缘行进，所述第一方向与在剪切步骤中第二模具往复运动所沿的第二方向垂直。
16.根据权利要求13所述的方法，还包括：
在剪切步骤之后利用弹簧使磨削轮沿着第一方向朝向板件的修剪边缘偏置，所述第一方向与在剪切步骤中第二模具往复运动所沿的第二方向垂直。
17.根据权利要求13所述的方法，还包括：
在剪切步骤之后利用马达使磨削轮沿着第一方向朝向板件的修剪边缘运动，所述第一方向与在剪切步骤中第二模具往复运动所沿的第二方向垂直。
18.根据权利要求13所述的方法，还包括：
在剪切步骤之后利用连接到第二模具的凸轮使磨削轮沿着第一方向朝向板件的修剪边缘运动，所述第一方向与在剪切步骤期间第二模具往复运动所沿的第二方向垂直。
19.根据权利要求13所述的方法，还包括：
在剪切步骤之后利用动力缸使磨削轮沿着第一方向朝向板件的修剪边缘运动，所述第一方向与在剪切步骤中第二模具往复运动所沿的第二方向垂直。
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