CN109641256A - 控制片材冲压模具上局部力的方法以及用于其实施的区别压紧装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器制造，即金属成形，并且可以用于片材冲压模具以在特定算法下控制局部力。所建议的技术目标旨在提高片材冲压工艺的技术能力和制造部件的精度，以及提高其在通用设备上使用的可能性。该目标通过在模具中安装区别压紧装置来解决；该装置在工件成形过程中确保以下内容：通过局部力控制调节金属流和从周边到变形扇区的运动。一种区别压紧装置具有由固定在一个板的扇区构成的压紧装置，并且每个压紧装置扇区配备一个液压装置，用于在指定的算法下进行力传递。区别压紧装置包括在特定算法下传递力的液压装置，并且优选地包括壳体，具有活塞的杆，其中壳体包括具有变化横截面的内表面的环，其与活塞的外周表面一起形成一间隙，该间隙在活塞相对于壳体运动期间可改变。另外，区别压紧装置可以包括用于在特定算法下进行力传递的液压装置，其包括壳体，具有活塞的杆，杆是中空的并且具有径向孔，而活塞设置有可动环，环构造为封闭活塞孔，壳体包括具有变化横截面的轴，其一端制成放置在杆腔中的活塞的形式，其中可动环与变化横截面的轴一起形成一间隙，该间隙在具有活塞和环的中空杆相对于轴的运动期间改变。

Description

控制片材冲压模具上局部力的方法以及用于其实施的区别压 紧装置

本发明涉及机械制造，即金属成型，并可用于片材冲压的模具以在特定算法下控制局部力。

有一种已知从单作用压力机上的母材冲压盒体的方法(专利号为2527820，在2014年10月9日公开，Bull.25号的俄国发明专利)包括将工件放置在模具中用于延伸，通过压紧装置工件表面将工件法兰压到反模的压制表面上，以及通过将工件法兰拉入冲压机和反模之间的间隙压到盒体的延伸部，使用冲压机和反模形成一个盒体壁，其平面图中的轮廓对应于考虑壁厚的平面图中的箱体壁轮廓，在延伸后，在箱底有一个或多个孔，其特征在于，片材工件预先在延伸期间不平横截面相对应的区域中以及在平面图中位于与箱体壁的最小曲率半径的倒角相对的位置打孔。

这种方法的缺点是生产的部件质量低，因为箱体部件有技术孔。

此外，还有一种已知的用于从单作用压力机或多点自动压力机上的母材进行盒体部件的多操作延伸的方法(专利号为2545863，在2014年12月27日公开，Bull.36号的俄国发明专利)。用于在该延伸方法中实现每个操作的模具包括以下主要工作部件：冲压机、反模和压紧装置。冲压机固定在模具的固定下板上，反模固定在可动上板上。在反模内部有一个冲压半成品的喷射器，通过模具或压力装置从推进器起作用。压紧装置通过推动器放置在压床或模具缓冲器上，这提供了压制母材凸缘所需的力，并将先前半成品的倾斜壁推入到反模中以便后续半成品的延伸。

该方法的缺点是与在每个加工步骤中新夹板(jigging)的需求相关的有限技术能力，其在制造部件的更换期间也需要更换。

在现有技术中，已知一种用于调节床负荷和压力机的装置，其包括用于调节床负荷的装置(专利号为2401742，在2010年4月10日公开，Bull.第10号的俄国发明专利)，包括在压力机滑动件下面的床体。调节装置包括形成模床的液压缸、与该缸连接的液压控制阀、液压源、打开速度调节单元、用于确定模床下降速度的单元、信号校正单元。

所描述的装置的缺点包括受限制的技术能力，这与压紧装置的局部力在不同点是恒定但可能随时间变化的事实有关。此外，需要特殊设备来控制局部力。

所述方法使用标准元件实施，即机械弹簧和气弹簧，其布置在在压紧装置和模块部件(下板或上板)之间的模具中，和/或内置在压力机中的阻尼装置。

已知一种具有气动弹簧的阻尼装置的设计(专利号为81541，在2009年3月20日公开，Bull.8号的俄国实用新型专利)，包括具有带活塞的杆的储液器，下述依次安装在杆上：带盖的引导件、第一密封元件、支撑环、第二密封元件，其与杆一起形成具有润滑液的腔体。杆引导件和支撑环具有与腔连接的径向通道；第一通道用作供油管线，第二通道用于从空腔排出气体并具有回流阀，另外，空气弹簧包括用于填充润滑液的腔体的单元。

这种设计的缺点是用于控制压在压紧装置上的局部力传递的算法的恒定性，这与根据依靠气缸杆运动的线性规律传递局部力的事实有关。

所建议的技术目标旨在提高片材冲压工艺的技术能力和制造部件的精度，以及其在通用设备上使用的可能性。

通过在模具中安装区别压紧装置来实现技术效果；该装置在工件成形过程中确保以下内容：通过局部力控制调节金属流和从周边到变形扇区的运动。一种区别压紧装置，其特征在于，压紧装置由扇区构成，固定在一个板，每个压紧扇区配备一个液压装置，用于在指定的算法下进行力传递。区别压紧装置包括在特定算法下传递力的液压装置，包括壳体，具有活塞的杆，壳体包括具有变化横截面的内表面的环，其与活塞的外周表面一起形成一间隙，该间隙在活塞相对于壳体运动期间可改变。另外，区别压紧装置可以包括用于在特定算法下进行力传递的液压装置，其包括壳体，具有活塞的杆，杆是中空的并且具有径向孔，而活塞设置有可动环，环构造为封闭活塞孔，壳体包括具有变化横截面的轴，其一端制成放置在杆腔中的活塞的形式，其中可动环与变化横截面的轴一起形成一间隙，该间隙在中空杆与活塞和环相对于轴运动期间可能改变。

声明的技术解决方案的实质如图所示。图1示出了带有区别压紧装置的片材冲压模具；图2-带有区别压紧装置的片材冲压模具，A-A截面；图3是根据第一实施例的在特定算法下力传递的液压装置；图4是根据第二实施例在特定算法下力传递的液压装置；图5-在成型过程开始时具有区别压紧装置的片材冲压的模具；图6-在成型过程开始时根据第一实施例的在特定算法下用于力传递的液压装置；图7-在成型过程开始时根据第二实施例的在特定算法下用于力传递的液压装置；图8-在成型过程中具有区别压紧装置的片材冲压的模具；图9-在成型过程中根据第一实施例的在特定算法下用于力传递的液压装置；图10-在成型过程中根据第二实施例的在特定算法下用于力传递的液压装置；图11-在成型过程结束时具有区别压紧装置进行板材冲压的模具；图12-在成形过程结束时根据第一实施例的在特定算法下用于力传递的液压装置；图13-在成形过程结束时根据第二实施例的在特定算法下用于力传递的液压装置；图14-δ＝0.03mm时的力值变化；图15-δ＝0.04mm时力值的变化；图16-δ＝0.05mm时力值的变化；图17-δ＝0.25mm时力值的变化；图18-根据第一实施例构建的在特定算法下局部力的变化对用于力传递的液压装置的间隙的依赖性图；图19-根据第二实施例构建的在特定算法下局部力的变化对用于力传递的液压装置的间隙的依赖性图。

用于控制片材冲压模具中局部力的要求保护的方法采用以下部件实施：上板1和下板2，在其上刚性安装有冲压机3和反模4(counter die)。附加的，上板1上安装有区别压紧装置5；该装置包括几个液压装置6用于在特定算法和压紧装置7下进行力传递。用于在特定算法下力传递的液压装置6包括壳体8、杆9，杆9的一端固定在上板1上，而另一端是活塞10的形式。壳体8中具有环11，环11具有变化横截面12的内表面。活塞10的外周边表面和环11的变化横截面12的内表面之间设有间隙δ。盖13安装在壳体对接表面上。在壳体8内具有弹簧环14，其阻碍具有密封环16的空气活塞15的行进，密封环16安装在壳体8和杆9之间。弹簧17安装在空气活塞15和盖13之间。可以在特定算法下制造用于载荷传递的装置6，其包括中空杆18，具有径向孔19，可沿着变化横截面的轴20移动，变化横截面的轴20一端制造成具有密封件22的活塞21的形式，而另一端通过螺纹接头23固定在壳体8中。杆18具有活塞24，活塞24具有沿其周边的孔25和密封环26。环27安装在活塞24的一个截头上。环27与安装在活塞24中的孔25和弹簧环28一起形成回流阀。此外，环27和轴20一起形成间隙△。压紧装置7包括刚性固定在共同钢板30上的单独扇区29，在特定算法下用于力传递的液压装置6的壳体固定到单独扇区29上。其中，壳体8位于相应扇区29的对面。

让我们根据箱型截面部件成型的示例考虑在片材冲压模具上控制局部力的方法应用以及区别压紧装置的操作。标准片材冲压技术提供了气体或机械弹簧的使用，其中，局部力被传递到刚性压紧装置。基于初始成型时刻在最大内应力压紧力错位位置处的金属流动的确定来选择压紧力的值，并且施加到与部件接触的压紧装置的整个表面。随着弹簧根据滑动件压缩，力增加并且不依靠最佳成型过程所需的值。其中可能发生诸如过度变薄直至破裂或过度变厚直至皱折等缺陷。

在建议的方法中，在成型过程中的局部力按如下控制。在最初阶段，实施计算以确定在不同工件区域和不同成型过程时刻的压紧装置的最佳局部力。使用获取数据以确定压紧装置的扇区29的必要数量和相互位置，其固定在弹性板30上，从而形成压紧装置7。用于在特定算法下力传递的装置6固定在每个扇区29上。压紧装置7和装置6形成区别压紧装置5，区别压紧装置5允许控制模具中的局部力。通过将上板1连同冲压机3和区别压紧装置5相对于其上固定有反模4的下板2移动实施冲压。在初始时刻，区别压紧装置5用在特定算法下力传递的装置6提供的设计力挤压工件。其中，在每个扇区29上的力的值不同并且对应压紧装置7成型过程中特定时间特定区的最佳值。在特定算法下用于力传递的每个装置6的力变化根据间隙δ或Δ的值确定。在下一个时刻，冲压机到达工件表面并开始使其表型。其中在压紧装置的扇区29中的局部力的改变是必要的，以确保最佳成型过程。进一步的工件变形引起压紧装置扇区29中局部力的重新分布，这持续进行直到成型过程完成并且通过装置6的控制来确保。

建议两个用于特定算法下力传递的液压装置6实施的实施方式，并因此建议区别压紧装置实施的两个实施例。两个实施例均在下文描述。

根据第一实施例的特定算法下力传递的液压装置6的操作如下。在初始时刻，杆9和活塞10在上部位置，其中活塞下方的空腔的压力等于大气压。当杆9在固定在压力机滑动件的模具上板1的作用下朝下方移动时，杆活塞下的腔体中的压力增加。在这种情况下，压力值取决于杆9的移动速度以及环11的变化横截面12的内表面与活塞10外周表面之间的空隙δ确定。杆9的移动速度取决于压力机滑动件的移动速度并且可变化到零。安装到壳体8中的环11制成具有变化横截面12的内表面。当活塞10的外周表面相对于环11通过时，他们之间的间隙δ改变。间隙δ的改变允许调整工作流体从活塞10下的空腔溢流到活塞上的空腔的速度，并且分别控制活塞10下的腔体内的压力，该压力借由壳体8传递给压紧装置扇区29。环11的内表面的形状通过计算确定以确保给定压紧装置扇区的最佳成型过程，并与活塞10的外周表面一起借由上板分配用于控制从压紧滑动件至压紧装置特定扇区29力传递算法。环11的数量取决于控制算法复杂度。在活塞上的腔体内的工作流体通过压缩弹簧17移动空气活塞15。环11的内表面的形状通过计算确定以确保给定压紧装置扇区的最佳成型过程，并与活塞10的外周表面一起借由上板分配用于控制从压紧滑动件至压紧装置特定扇区29力传递算法。当杆9向后移动时，在壳体8和压紧装置7的重力下活塞10的腔体上方的工作流体以及弹簧17积累的能量从活塞上方的腔体流动到活塞下方的腔体。环14构造为阻止空气活塞15的行进。密封环16阻止工作流体进入到由空气活塞15、盖13和壳体8内壁形成的气腔。

根据第二实施例的特定算法下力传递的液压装置6的操作如下。在初始时刻，中空杆18和活塞24在上部位置，其中活塞下的腔体的压力等于大气压。当杆18在固定在压力机滑动件的模具上板1的作用下朝下方移动时，杆活塞下的腔体中的压力增加，并将环27压缩到中空活塞18的对接表面，这封闭了孔25。环27的孔和轴20的外表面形成可变间隙△，通过可变间隙△工作流体流过由轴20形成的腔体和中空杆18的内表面。然后，工作流体通过径向孔19流入活塞24上方的腔体。在这种情况下根据杆18的移动速度确定活塞24下方的压力值以及环27的孔与轴20的外表面之间的间隙△。杆18的移动速度取决于压力机滑动件的移动速度并且可变化到零。具有变化横截面的轴20通过螺纹23固定到壳体8的底端。当具有环27的活塞相对于轴20移动时，间隙△的值改变。间隙△的改变允许调整工作流体从活塞24下的腔体溢流到活塞上的腔体的速度，并且分别控制活塞24下腔体内的压力，该压力借由壳体8传递给压紧装置扇区29。轴20的表面的形状通过计算确定以确保给定压紧装置扇区29的最佳成型过程，并与环10的孔一起借由上板1分配用于控制从压力机滑动件至压紧装置29特定扇区力传递算法。分布在活塞24的密封环26绕过间隙△阻止工作流体进入活塞上方的空腔在活塞上的空腔内的工作流体通过压缩弹簧17移动空气活塞15。当杆18向后移动时，在壳体8和压紧装置7的重力下活塞10的空腔上方的工作流体以及弹簧17积累的能量将换27移动至由换28限制的最大位置，并且通过孔25从活塞上方的空腔流动到活塞下方的空腔。环14构造为阻止空气活塞15的行进。密封环16阻止工作流体进入到由空气活塞16、盖13和壳体8内壁形成的空气腔。密封环22阻止工作流体进入杆18的腔内。

实验结果表明，在间隙变化时局部力的相当大变化。用下述输入值执行了几组实验：

根据第一实施例的特定算法下力传递的液压装置6；

活塞10的直径等于49mm；

间隙值0.03、0.04、0.05和0.25mm；

工作流体粘度ISO VG-10(美孚维萝斯(Mobil Velocite)6)；

压模K3732。

当间隙δ＝0.03mm时，力值为23.4吨，δ＝0.04mm-2.08吨，δ＝0.05mm-1.28吨，δ＝0.25mm-0.33吨。

根据第二实施例建立，环27中的内孔直径等于5mm的情况下，使用特定算法下进行力传递的液压装置6的实验结果如下：间隙Δ＝0.3mm，力是23.4吨，Δ＝0.38mm-2.08吨，Δ＝0.47mm-1.28吨，Δ＝2.04mm-0.33吨。

图18和图19分别示出了根据第一实施例和第二实施例构建的局部力的变化对用于特定算法下的力传递的液压装置6的间隙的图形依赖性。对图形依赖性的分析表明，根据第一实施例制造的装置的合理使用扇区在0.5吨至2.5吨的力范围内，并且对于根据第二实施例的装置，在2吨至11吨的力范围内。

因此，我们可以得出结论，这些装置可以补充彼此的操作，并且可以根据成型过程的指定条件在区别压紧装置中使用。

建议的技术方案的积极结果如下。控制工件压至反向模具的局部力积极影响成型过程、扩展技术能力(允许制造难以变形的材料部件)、以及提高部件制造的准确性。区别压紧装置的紧凑性以及可以使用相对简单和可靠控制部件(可制造为特定部件)的可能性允许其安装在通用设备中使用的标准模具中。

Claims (4)

1.一种控制片材冲压模具中局部力的方法，其特征在于，所述模具包括上板和下板，反模，冲压机和由扇区制成的压紧装置，其中所述方法包括：在所述模具中安装区别压紧装置；其中，所述装置被配置成在工件成型期间通过在特定算法下对每个压紧装置扇区的局部力控制来确保金属流的调节和金属从周边到变形区的移动。

2.一种区别压紧装置，其特征在于，所述压紧装置由固定在板上的扇区构成，并且每个压紧装置扇区配备有用于在特定算法下进行力传递的液压装置。

3.根据权利要求2所述的区别压紧装置，其特征在于，在特定算法下用于传递力的所述液压装置，包括壳体和具有活塞的杆，所述壳体包括具有变化横截面的内表面的环，并且构造为与所述活塞的外周表面一起形成一间隙，其中所述间隙在所述活塞相对于壳体运动期间可改变。

4.根据权利要求2所述的区别压紧装置，其特征在于，所述特定算法下进行力传递的液压装置包括壳体和具有活塞的杆，其中所述杆是中空的并且具有径向孔，所述活塞设置有可动环，能够封闭活塞孔；所述壳体包括具有变化横截面的轴，所述轴的一端制成放置在杆腔中的活塞的形式；并且所述可动环与变化横截面的轴一起形成一间隙，该间隙在具有活塞和环的中空杆相对于轴的运动期间改变。