CN1134860A - 用于拉伸薄板成型件的压机的液压深拉伸装置 - Google Patents

Abstract

一种用于双向工作压机上的薄板成型件液压深拉伸装置，它装有冲头、冲头板及拉伸垫板。冲头板是由液压装置托住。垫板中装有多只带短行程活塞及冲杆的短行程缸，这些短行程缸沿拉伸凹模板外轮廓布置，在冲头板上面，冲头借助冲头杆完成冲压变形行程。为了制取不对称的双槽冲洗盆，冲杆沿着拉伸凹模板外轮廓加力，两冲头之间的横挡区加上最大作用力，而在走向盆的外侧缘当中却形成逐渐降低的作用力曲线以使板料能沿着中间隔挡方向流动。

Description

用于拉伸薄板成形件的压机的液压深拉伸装置

本发明涉及一种根据专利4435069独立权利要求1的总概念的用于拉伸薄板成形件的压力机的液压深拉伸装置(Tiefziehein-richtung)。

在薄板深拉伸成形加工中，越来越多地采用程序控制的多点深拉伸垫(Tiefziehkissen)。所有这种拉伸垫主要目的在于消除一些不利因素例如滑块倾斜或拉伸杆的机械磨损的影响。

德国专利公开说明书DE-OS4122128揭示了一种液压弹性深拉伸装置，其中诸带插入式拉伸杆的短行程活塞按工件的几何形状汇合在一些力作用区，以便于进行计算机数控的程序控制。但是，在双坑冲洗盆的深拉伸成形的程序控制中，并未说明这些力作用区应怎样几何地划分到那一个沿拉伸凹模外轮廓的在拉伸冲头之间的材料流动极限范围内，例如在“隔档(steg)”压变形区中。

当然，所有这些新式的伺服液压数控多点拉伸垫也或多或少地存在缺点，即模具必须与这种拉伸垫(Ziehapparat)相配合，也就是说，在薄板成形加工的现有大量惯用模具，例如用于带有压边滑块的双动压机上的模具，或用于带有拉伸垫的单动压机上的模具，在多数情况下，不另外进行适应于这种新式液压弹性多点拉伸垫的改装，是不可能再应用了，另一方面，由于采用这种新式的数控液压弹性拉伸垫所带来的合理化效果，对于薄板成形加工企业的竞争能力都产生如此重大影响，以致使他们必须转变到这种新的工艺。而在多数深拉伸成形加工中，现有的全套模具的投资远远大于压机的投资，例如在一台单动深拉伸压机上的投资。因为传统的模具为了新的成形方法进行改装需投入很多的资金，所以对压机设计提出一个新的课题，即采用一种新式的内装的数控多点拉伸垫。

因此，主专利DE-PS4435069的任务就是设计出一种装有液压弹性拉伸垫在一起的压机，能将以前传统的深拉伸成形的现存模具，不须经过昂贵的适应性改装就可应用了，并达到这样的目的，即使得这种老式模具能符合新式数控的，划分成力作用区(Kraftwirkungsfeld)的多点拉伸垫的要求进行工作。这个专利申请的主要优点是，传统的单动压机的模具毋需麻烦而昂贵的适应性改装，就可应用于通过数控的多点力调控的程序控制深拉伸加工之中。按照专利DE-PS4435069的这种方法还有下面的优点：

—与传统的装有大量液压油的液压压机相比较，这种传统压机在承受闭合保持力(Schlieβhaltekraft)中及在作用力有偏差(Kraft-profilabweichung)时，由于油的可压缩性而呈现出一种很大的回弹作用，而在本发明中是通过刚性很好的机械拉杆进行机械锁紧，却产生一个基本上稳固的闭合固定装置系统(System als Zuhaltevor-richtung)。

—短行程油缸只有很少的油量，因此这种专利压机即使在作用力曲线变化时，力的跃移(Kraftsprunge)也可在几毫秒内完成。

—在规定的条件下，实时控制(Echtzeitregelung)能在深拉伸行程中不受限制地进行，特别在很高的成形速度时也可以。

在仅为单部分组成的双槽冲洗盆的深拉伸时，如果两槽是按几何形状相同而对称划分的话，则在阴模环板的隔档区域(Stegbere-ich)中，由于是对称作用的流动力，会出现一种平衡状态，因此在隔档区域中不需要通过另外的手段施加影响力。

这种作用在隔档区域的流动力的平衡状态，一当盆的深度、冲头几何表面积和盆的几何图形不相同时，马上就会被改变，也就是说，在很不对称时，例如在两个盆的几何形状上出现两个不同大小的盆槽，因为外廓区域的板坯材料会流向更大的外廓表面，所以在隔挡区域会出现边缘裂纹(Zargenriβ)。为了防止这种毛病，在传统的模具上，在上模与拉伸凹模板之间的隔档区域内垫上纸头，以局部地增大薄板上表面压力。

按主专利的解决方法还被进一步扩充了，即使是一个非对称的为单部分组成的双槽冲洗盆，其两槽之间的面积，深度，外廓形状都是不对称的几何尺寸，且有很高的拉伸系数，薄板材料流入非对称的冲洗盆外廓，也就是说，将类似于非对称的拉伸凹模外廓以最佳的作用力曲线(Kraftprofil)，保证有一个无裂纹的，无皱折的成形过程。

这个课题的解决办法，在主专利权项要求1的特征部分中加以说明。

本发明的原理和优点可列述如下，通过在隔档区域高度集中的作用力，将阻止此处的薄板材料的流动，并通过从隔档区域到盆外边缘的液压缸中作用力曲线的不断减小而促使材料流动逐渐增加。如果呈抛物线特性的作用力曲线是根据薄板厚度(例如为0.6—0.8mm)和材料质量(强度及流动性能)正确地进行控制的话，则正切为tanα＝Y∶X的相同的拉伸附件(Ziehansatz)倾斜角，会准确一致地重复出现。从本发明可以看出，一个不对称形状的双槽冲洗盆，或类似的不对称形状的工件，只有通过一个不对称地控制的作用力曲线，才有可能采用不报废的部分拉伸工艺(Teilziehprozeβ)，因为最大的作用力集中总是从隔档中心开始而后逐渐减小，才可能成功地控制不对称的材料流动。最好的情况是两槽中心的隔档呈直形的，而对面的槽顶呈园弧形，这样，从中心隔档往一边的槽，会被控制成为一个抛物线特性的下降作用力曲线。此时在中心隔档处的最大力与槽的外缘园弧的最小力之比值在5∶1至4∶1的范围内。

按照德国专利4122128，在压边板与短行程液压缸之间布置机械拉伸杆(Ziehstifte)是有利的，特别在压边板的隔档区中的狭窄空间条件下是有利的，这种设置可使直接沿两根拉伸冲头的拉深凹槽上有高的集中作用力，这样，可有效地阻止两槽之间的薄板材料越过中心隔档的来回流动。为了在冲头工作移动时促使薄板材料沿中心隔档方向流动，或为了帮助薄板材料流入槽底部，在压边板中及在两冲头上的最佳部位设置一些润滑油袋。通过最佳地在压边板及两冲头上的关键成形区域中布置润滑油袋，将会帮助薄板材料的流动性能。

按本发明的装有拉-压成形区域中的内装式材料流动液压控制系统(integrierter hydraulischer Flieβfrontsteuerung)的深拉伸装置，也可以有效地应用于一般单向工作的压力机上。

本发明的其他恰当的设计结构，可以从下面的附图说明中看出来，并且在从属权利要求中加以说明。

附图为：

图1是具有本发明深拉伸装置的压机的正视图；

图2是图1中“Z区域”的剖视图；

图3是图1中深拉伸装置的俯视图；

图4是图3中的行程H内的作用力曲线图；

图5是在短行程缸活塞的平面布置图，并有作用力曲线及薄板下料位置情况；

图6表示图5的下料薄板经第一次冲压后情况；

图7是润滑油袋布置及压边板的俯视图；

图8表示在图1中的切块区“E”中的按图7的润滑油袋布置情况(深拉伸过程之前)；

图9表示在图1中的切块区“E”中的按图B的润滑油袋布置图(第一次深拉伸以后)；

图10用放大比例表示了图9中“B”区域中的压边板润滑油袋情况；以及

图11用放大比例表示了图9中“C”区域中的冲头中润滑油袋情况，

图1至图11表示了压机1中的本发明的深拉伸装置。图1的左边表示压机闭合时工作位置，而右边表示深拉伸过程前的状态。此时压机1承担了闭合固定装置及模具夹紧装置(Werkztugspan-nvorrichtung)的功能。也就是说，闭合油缸2的功能是随着打开和闭合运动垂直地液压移动使滑块3及上模具(Werkzeugoberteil)4的移动，在闭合位置时通过至少两根拉杆5，最好是四根拉杆5来承受深拉伸成形过程中所产生的静态变形力。为此，在闭合位置时，拉杆5应被锁紧在液压控制的机械锁紧装置(Verriegelungseinheit)中，以使在压机机架的下面工作台7与上面的滑块3之间所产生的变形力能被吸收。

图2是图1中“Z”区的放大图，它是沿图3中“A-A”剖视的。上半模4与拉伸凹模板8是按惯用的结构型式固定连接的，而下半模由下列功能元件组成：

—拉伸冲头(Ziehstempel)9及14

—压边板(Blechhalteplatte)10

—多点拉伸垫板(Vielpunkt—Ziehkissenplatte)11

—短行程油缸13的液压控制板12

这些短行程油缸13是汇合在各个多点受力的拉或压成型范围的诸力作用区(Kraftwirkungsfeldern)25中(参见图3)。每一个力作用区25分别通过液压控制板12来控制。在图2及图3中表示出工作台15及液压拉伸垫板11的实例，拉伸垫被划分的力作用区有Z1，Z2，Z3，D2，D1.2，D1.3，D1.4。在狭窄的网格区中，短行程油缸13及26围绕着根据本实例的双坑冲洗盆外形(Doppelspulenkontur)的拉伸凹模外轮廓(Ziehringgeometrie)。工作台15首先在中央夹紧台面上设有拉伸冲头杆孔眼16。根据拉伸冲头9及14的几何形状相应地插入许多机械拉伸冲头杆17，这些冲头杆又被支承在拉伸冲头板(Ziehstempelplatte)18上。

按主专利的深拉伸工作过程如下：

当压机1被打开时，将平滑的工件板料19放在压边板10和事先降下来的拉伸冲头9与14上面，然后在快速的闭合移动中，将滑块3以机械或液压方式降下至接近工件19上面，但仍留有0.5—5mm的小缝隙Δn，并以液压机械方式通过拉杆5及锁紧元件39将滑块3与压机底座7连接在一起。这种功能有两个优点：

因为调整机构2，与常规压机上的很复杂的闭合机构不同，它只需移动自身的重量。在液压结构型式中只需泵送很少量的油。一种承受闭合固定力(Zuhaltekraft)的苯重而造价高的液压机械装置，在常规压机上是必要的，但在这种压机上就不必要了，所以能够很迅速地打开压机及闭合压机。因此这种压机系统，特别相对于高闭合频率(Schlieβhubfrequenzen)的曲轴压机，其制造成本会被明显降低的。由于滑块3锁紧时留有Δn空隙，在快速闭合移动中不会对工件板料1 9造成动态冲击。常规的拉伸垫板(Ziehkissenplatte)的选成浪费的预先加速过程(Vorbeschleunigungsprozeduren)也可省去。在滑块3与工作台架7锁紧之后，短行程油缸13/短行程活塞21将进入液压工作，顶压板10将靠液压被升高一个空隙距离Δn，以使工件19顶靠在拉伸凹模板(Ziehringplatte)8上。如果空隙Δn被弥合，则拉伸冲头9及14马上开始越过行程H移动，此时各个力作用区25将按预编程序受力曲线进行控制。拉伸冲头板18将被至少两只，最好是四只液压控制器23控制而沿垂直方向移动，两只或四只液压控制器23应控制在平行移动之中，以防止造成拉伸冲头板18倾斜。

根据本发明及图5，所发明的多点液压压边缸(Blechhal-tezylinder)的作用力曲线调整办法(Einstellstrategic)，可应用于冲压很大盆深的单件头双槽冲洗盆。所谓很大盆深，就是在拉伸系数达到极限范围而两个盆槽之间呈不对称的几何形状。此外，根据附图还可看出，这液压短行程压边缸13与26，按德国专利4122128沿着双槽几何形状的拉伸凹模板或工件外轮廓20拼装在下模中的情况。将机械冲杆17与短行程活塞21布置在压边板10与液压短行程缸13及26之间，有利地能够使在盆槽外形之间紧靠两冲头9及14处以达到一个高度集中的作用力。特别是在压边板10的隔挡区域32内的狭窄空间情况下更显得有利。在常规的模具上，没有另外布置冲杆来阻止薄板材料19从此槽向彼槽流动，而在隔档区域32的上模4与拉伸凹模板8之间垫放纸头(约0.05—0.15mm厚)，以局部地增大薄板19上的表面压力。在按本发明采取液压辅助拉伸时，可通过有目的地控制作用力来阻止这种材料的流动。办法是：可通过增大短行程缸26中的液压，而使在隔档区域32的压边板10与拉伸凹模板8之间的流动空隙b保持得很小，从而使在两冲头外廓20之间的隔档区域32内不可能出现材料流动。为此，最好是在中央隔档24下面并在液压短行程活塞21与压边板10之间布置两个以上带机械冲杆17的可控液压短行程缸26。按照图5，有很不相同的外形，且园弧半径R与r差别也很大，则在深冲至最大盆深H的行程中，要求对薄板工件19的板材流动进行控制。为了防止在隔档区域32由于过高的屈服拉伸而产生边缘裂纹29，必须采用大的园弧半径R来帮助薄板19的材料流动。这种流动应通过图5中的非对称的作用力曲线来实现。通过在隔档区域32中作用力高度地集中来阻止材料的流动，并沿着园弧半径R直至顶点30不断减小作用力，来逐渐增加材料流动。这个情况可以冲压曲线31的倾斜度来说明。如果根据薄板19的厚度b1(例如0.60或0.80mm)及材料质量(强度及流动性能)正确地控制而达到抛物线特性的作用力曲线的话，则会准确地重复出现相同的冲压曲线31倾斜度，其正切tanα＝Y∶X。一个非对称造形的双槽冲洗盆的合格深冲过程，只有通过非对称地控制作用力曲线才有可能。因为总是在隔档24中央开始时作用力最高度地集中，而后作用力是逐渐降低，才可能成功地控制成非对称的材料流动，正如图6中所示的倾斜的冲压曲线31。这样，有效地阻止在两槽之间(或两冲头9及14之间)越过中间隔档24来回流动。为了似稳地改变压边板10与拉伸凹模板8之间的夹紧间隙，以及通过有效的液压工作拉伸冲头的移动来完成成形加工，则沿着拉伸凹模板外轮廓20设置了一些可液压控制的冲杆17。为了帮助薄板19材料沿方向33流动，当冲头9及14移动时，并且帮助薄板材料向盆底流动，在压边板10中并在两只冲头9及14中设置了润滑油袋34，35，36，37(如图7至图11所示)。随着借助冲头杆17冲头9及14自下向上移动，即在这个深拉伸成形过程中，将薄板压入到拉伸凹模板8的敝开的落料模孔(Durchbruche)22之中。此时冲头杆17是被支承在模具下面的液压移动的冲头板18上。在图1及图2中表示出动态成形过程，即薄板19通过冲头9及14的顶进去，将沿着拉深凹模板8外轮廓20的落料模孔22的敞开的轮廓而改变形状，也就是说，正如在图8及图9中的详图E所示那样，薄板19将沿着拉伸凹模板外轮廓20，在非对称冲头14的较大范围内，带着越来越深的成形盆底在拉伸间隙b中流动，也就是说，薄板19从原来的厚度b1变薄到图10的详图B中的厚度b2。这种情况下，顶头14将沿着盆槽内轮廓线而滑动。为了减少摩擦阻力，现在在薄板19与冲头表面之间的拉伸空隙b内有利地形成一层润滑油膜6。润滑油是通过布置在压边板10中的润滑油袋36而送进关键的影响区域，较小的一只冲头9也同样情况。在拉深凹模板外部轮廓范围的压边板10中，在靠近中间隔档24处布置有润滑油袋37。

如上所述，薄板19在压边板10的中间隔档24与拉伸凹模板8之间，是被短行程液压缸26所夹紧，也就是被阻止流动。这样，这构成盆底部所需材料，主要从外面，按图7中所示流动方向33有目的地从外面流进来。但是，如图11中的详图C所示，在两个冲头9和14的冲头园弧半径P上，由于施加上冲头力不可避免有流动拉伸，因此薄板材料19会围绕冲头半径P滑走。为了减轻这种流动拉伸负荷，这种负荷最终会使流动区域38中的板料变得更薄，所以在冲头9及14上设置润滑油袋34及35，以便在冲头的大园弧半径P区域构成润滑油膜6，这种油膜6在拉伸过程中通过一种相当高的润滑油压力，不断地从润滑油袋34或35而继续形成。

Claims (7)

1.一种用于拉伸薄板成形件的双向工作压机中的液压深拉伸装置，它装有沿拉伸方向移动的冲头及一块液压支承的冲头板，在该板上的工作台的网格区内支撑着一些冲头杆，冲头杆是布置在冲头外轮廓线以内，冲头连同冲头杆一起被支撑在冲头板上，此时冲头板是由一只或几只液压执行装置可上下移动地顶住，另外，在压边板下面装有一块拉伸垫板，该垫板中按照拉伸凹模板的外轮廓(冲头外轮廓)布置有一些多点控制用的短行程缸与短行程活塞以及冲杆；压机上装有滑块，该滑块向下移动至靠近工件，但留有约0.5—5mm的空隙Δn，此时可将滑块与压机底座锁紧，锁紧是无滑动的连接，短行程缸分别在拉力及压力变形区域的力作用区内液压起动，并弥合空隙Δn后将工件顶压在拉伸凹模板上，冲头通过冲头板并借助冲头杆完成冲压成形行程H，此时按照专利4435069，其特征在于，为了深拉伸非对称的双槽冲洗盆，紧靠拉伸凹模板外轮廓(26)的一些液压控制的冲杆(17)将进入工作，冲杆在两冲头(9＋14)之间的中间隔档(24)区域内施加上最大的作用力，而走向加工的双槽冲洗盆外边缘时作用力则迅速减小，以便于薄板材料沿中间隔档(24)方向流动。

2.按权利要求1的液压深拉伸装置，其特征在于：一通过在中间隔档(24)的短行程缸(13)中的集中的高液压力，使有效阻止了在两冲头(9＋14)之间通过中间隔档(24)的薄板材料交替地流进与流出。

3.按权利要求1及2的液压深拉伸装置，其特征在于：当被加工的双槽冲洗盆的中间隔档最好是直线轮廓，而其对面的顶端为园弧形时，从园弧到直线形中间隔档(24)的作用力曲线具有抛物线特性，此时中间隔档(24)上最大力与盆外部园弧处的最小力之比在5：1—4∶1的范围内。

4.按权利要求1至3的液压深拉伸装置，其特征在于：在中间隔档(24)下面设置有两个以上的液压控制的短行程缸(26)、短行程活塞(21)及冲杆(17)。

5.按权利要求1至4的液压深拉伸装置，其特征在于：沿着拉伸凹模板的外轮廓(20)布置的液压控制冲杆(17)，在短行程中似稳地改变压边板(10)与拉伸凹模板(8)之间的拉伸间隙，此时并通过液压工作的冲头(9＋14)的移动而完成成形加工。

6.按权利要求1至5的液压深拉伸装置，其特征在于：在压边板(10)中，在拉伸凹模板的外轮廓附近位置(20)，设置有润滑油袋(36＋37)。

7.按照权利要求1至5的液压深拉伸装置，其特征在于：在压边板(10)中的润滑油袋(36＋37)是在拉伸凹模板外轮廓附近(20)的冲洗盆外侧园弧处，并且在冲头(9＋10)的顶端，在中间隔档(32)区域附近处也设置润滑油袋(34＋35)。

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