CN1230266C - 利用再成形工具使金属板成形的设备和方法 - Google Patents

Abstract

公开一种使金属板成形的设备。该设备具有一块连结在基座(108)上的支承板(102)，并有至少一块侧板(104)与它邻接。有一夹紧机构(200)，将侧板(104)固定在支承板(102)上，以便能成形金属板(118)。

Description

利用再成形工具使金属板成形 的设备和方法

本发明的技术领域

本发明总的涉及金属板(shect metal)成形的领域，更具体说，涉及一种使用再成形工具使金属板成形的设备和方法。

本发明的背景

传统的单块模被用于金属零件如飞机金属板机翼和控制表面前缘构件的成形。这种模具由机加工或浇铸一个具有特定表面的实心块制成，该表面只是为了制造部分相同形状而设计。这种模具费钱而笨重，在用它来开始制造之前在成形压力机上需花很多时间来调整，而不处在生产状态下时要占用大量存储面积。另外，由于所用材料的性质和在制造时引起的应力，前缘零件会有很多“回弹”。这种回弹的部件最终不好配合，为了和邻接组件正确配合需要重新加工。在重新加工之前常需改变模具的形状，这会显著地增加费用。

传统的再成形工具方法能够使模具形状有效地改变来纠正回弹的误差。因此可使制造商用单一模具来制造形状有变化的许多零件，从而可省掉模具设计并减少制造费用。但是由于金属板前缘结构的较严的半径连同其边缘上较陡的“脱离(pull-off)”角，传统的使用再成形工具的方法对金属板前缘结构的成形并不合适。这是因为需要用来容纳再成形元件的笨重的容纳箱会干扰成形机械。另外，由于圆形或方形的销钉通常被用作再成形元件，而金属板前缘结构的长度需用大量这种再成形元件，这会增加再成形工具的费用。

在金属成形领域内的挑战不断在增加，迫切要求更多和更好的技术具有更大的柔性和适应性。因此急需有一种新的设备和方法来使用再成形工具从而使前缘结构成形。

本发明的综述

按照本发明所提供的使用再成形工具来使板料成形的设备和方法基本上可消除或减少先前开发的设备和方法所存在的缺点和问题。

本文公开了一种使金属板成形的设备。该设备包括一块连结在基座上的支承板并具有至少一块与它邻近的侧板。有一夹紧机构将侧板固定在支承板上使金属板能被成形。

本文公开了构造成形工具的方法。该方法包括三个步骤。步骤一要求将支承板定位在基座上。步骤二要求将至少一块侧板定位在支承板上。最后一个步骤要求将侧板连结在支承板上。

本文还公开一种金属板的成形方法。该方法包括七个步骤。步骤一要求将支承板定位在基座上。步骤二要求将至少一块侧板定位在支承板邻近。步骤三将至少一个驱动器连结在侧板上。步骤四要求将侧板连结到支承板上。步骤五要求将一中介层安置在支承板和侧板的顶面上。步骤六将金属板设定在插入层的顶面上。最后一个步骤要求夹持金属板并使金属板在中介层、支承板和侧板上成形。

本发明的一个技术优点为再成形工具能被用来有效地和经济地消除前缘结构在成形时造成的回弹误差。当回弹发生时，再成形工具的板元件能被迅速地再成形以将金属板重新加工到所需的形状。

本发明另一个技术优点为使用新颖的工具几何形状来构造前缘结构。用于本发明的再成形工具考虑使用板作为再成形元件这样可以有效地和经济地生产出范围宽广的前缘结构。多种深度、横截面、或半径都能被成形，取决于所使用的支承板和侧板如何组合。

本发明再一个技术优点为支承板和侧板都是可以互换的。因此一个包括特定侧板组的装备可相当于一个“工具族”，用来制造类似形式的前缘构件。

本发明又一个技术优点为再成形工具没有容器。通常的再成形工具设有容器，以便容纳再成形元件及其相应的驱动机构。通常的容器在构造前缘结构时会干扰成形压力机。而本发明的设计不设用来容纳侧板的任何驱动机构的容器。

本发明尚有一个技术优点为使用内部夹紧装置来将侧板固定在支承板上。当将金属板成形时这一点有助于消除任何可能发生的干扰问题。

附图的简要说明

为了更完整地了解本发明及其特点和优点，可参阅下面结合附图所作的说明，在附图中：

图1为本发明的再成形工具设备的剖视图；

图2为本发明的再成形工具的剖视图，其中较详细地示出在实施

本发明时有效的夹紧机构；

图3为本发明的再成形工具的剖视图，其中示出在实施本发明时有效的夹紧机构装置；

图4为一流程图，指出按照本发明的将金属板成形的一种方法。

图5a和5b为正视图，分别示出在实施本发明中所用的夹紧机构的锚定端的两个实施例。

本发明的详细说明

本发明的优选实施例及其优点在较详细地参阅图1-5后可最好地得到了解，在附图中相同的标号指相同的零件。

图1为按照本发明的再成形工具(“RT”)100的剖视图。有一支承板102被连结在基座108上。在图1中示出的支承板102具有倒“T”字的形状。支承板102的底部为一突缘120，其上最好设有孔眼以便接纳螺栓110，从而用螺栓将支承板102固定在基座上。支承板102通常用结构钢制成，板厚一到二英寸。但任何一种刚性材料和厚度都可使用只要它在将金属板118成形到所需形状时能承受所施加的载荷即可。支承板102可具有许多不同的形状并可用其他紧固件或连结方法连结到基座108上，这些做法都没有离开本发明的范围。采用螺栓110较好，因为它们简单、便宜并且能有效地卸除和重新连结。基座108通常为模具台。模具台在使用压力机将金属板和板料成形的本行业中是广为人知的。

如图1所示，支承板102有侧板104与它邻接。侧板104被夹紧机构200连结在支承板102上。侧板104与支承板102相似一般用结构钢制成。如同支承板102那样，侧板104也可用其他型式的刚性材料制成。侧板104一般为6.35毫米(1/4英寸)到25.4毫米(1英寸)厚。但任何厚度都可使用。侧板104的组合和配置取决于金属片118所需的最终形状。例如可以只有一个侧板104在支承板102的任一侧或两侧都有。也可以有多个支承板在支承板102的任一侧或两侧。另外，可以在支承板102的一侧有三个侧板104而在另一侧有两个侧板104。或者可以例如在支承板102的两侧都有五个侧板。同样，侧板的数目是灵活的，取决于所需的最终形状。将在下面较详细地说明的夹紧机构200的功能是将侧板104固定在支承板102的侧面上。

在夹紧机构200还没有使用之前，可用手动或自动的方式将侧板104定位在支承板102之旁。但最好应用驱动器将侧板104固定在与支承板102相关的位置上。驱动器112例如可包括一个与导螺杆偶联的电马达。或者，驱动器112可被液压或气动机构驱动。其他驱动机构也可设想。驱动器112的位置应这样安排使在成形压力机夹头114和驱动器112之间不会发生干扰。本发明的一个重大的技术优点为本发明的RT 100没有容器。这一点与通常具有容器来容纳再成形元件或销钉及其相应的驱动机构的典型的再成形工具不同。这一点使金属片118能被成形压力机122和夹头114成形而不会受到容器的任何干扰，这种容器是许多再成形工具通常特有的。

本发明另一个重大优点是RT100使用板而不是销钉作为其再成形元件。支承板102和侧板104的各种不同的组合可被使用，取决于所需前缘结构的细节。这种使用“工具族”的方法可以制出范围广泛的前缘结构。许多不同的前缘结构深度、宽度、脱离角和前缘半径可被制出。作为一个例子，一个约为304.8毫米(20英尺)长、前缘半径为25.4毫米(1英寸)的前缘结构可用本发明来成形。但若在本发明的RT 100中使用典型的再成形工具的圆形或方形销钉，那么RT 100的费用将非常高，成形过程就会变得不经济。

在将金属片118成形之前可用一中介层116覆盖在支承板102和侧板104之上。中介层在再成形工具的行业中是广为人知的，它通常为一柔韧的材料如聚合物、尿烷合成橡胶、橡胶、或氯丁合成橡胶。为了使金属片118成形，使用连结在成形压力机122上的夹头114来夹持金属片118的两端。于是将金属片118在RT100之上拉伸、包卷、或拉拔以便制出金属片118的所需形状。夹头114在拉伸成形行业内是广为人知的，并且如前所述，被连结在成形压力机122上，压力机的能力一般在100吨和1000吨之间。许多不同型式和大小的成形压力机122可被本发明考虑采用，取决于材料型式、大小、和金属片118的最终形状。金属片118一般由用于飞机机翼部分和控制表面前缘结构的金属板制成。但本发明预期可使形式为板片的任何一种型式的材料成形。由于RT100的没有容器的性质，夹头114可不必与庞大的容纳箱争空间，该容纳箱是目前的再成形工具典型地使用的。

本发明另一个优点是能够有效地和经济地纠正回弹误差。回弹是当成形载荷从金属片118上切除时发生的材料的弹性回复。为了纠正金属片118在使用传统的单块模成形后产生的回弹，现有的整块模可被重新机加工到校正的形状，或须再造一个具有校正形状的新的单块模。这意味着要花相当多的时间，并且在后一种情况下，要准备额外的工具装备。而在本发明，如果发生回弹，RT100可被有效地重新成形为不同的轮廊以纠正回弹的影响。另外，本发明只需较少的模具，这意味着在制造厂内需要的存储空间可较少。

参阅图2，夹紧机构200被较详细地示出。在一实施例中，夹紧机构200包括一个液压缸206、一个活塞202、一个锚定板204、和液压管道208。液压管道208为压力液使用的胶管并从支承板102的底部或两端进入，压力液被用来使活塞202移动。液压缸206被容纳在支承板102的开口内，而活塞202的头部被容纳在液压缸206内。活塞202的轴延伸通过液压缸206的一端，再通过侧板104内的开口，一直到抵达最外侧板104的外表面，然后活塞202的轴被连结在锚定板204上，该锚定板或是被埋入最外侧板104之内如图5a所示，或是可在最外侧板104的一条沟内滑动如图5b所示。锚定板204可具有一个带垫圈或不带垫圈的螺帽，或者可与活塞202的轴成为一个整体，这样就没有分开的锚定板204。

为了将侧板104连结在支承板102上，可使压力液流动通过液压母管道202进入到液压缸206的能在一个方向上推动活塞202使侧板104紧压在支承板102上的那个部分内。为了松开侧板104使它们能被重新定位或卸除，可使压力液流动通过另一个液压管道208进入到液压缸206的能在另一个方向上推动活塞202使侧板104从支承板102上松开的那个部分内。另一个松开侧板104的方法是在液压缸206内设一弹簧来在所需的方向上推动活塞。这样就只需要一个液压管道便可将侧板104连结到支承板102上。本发明还曾设想其他夹紧装置如容纳在支承板102内的电子或气动机构，一根具有螺纹的蜗杆轴或其他液压机构。不管使用哪一种夹紧机构200，都应避免在夹紧机构200和成形压力机122的夹头114之间发生任何干扰。

图3示出一种在本发明的一个实施例中行之有效的夹紧机构配置。交错配置可在RT100的长度上造成均匀的夹紧压力。其他夹紧机构配置曾被设想用于本发明的其他实施例。合乎需要的夹紧机构配置取决于下列事项：RT100的长度、支承板102的厚度、侧板104的厚度和数目以及所用夹紧装置200的型式。

图4为一流程图指出按照本发明使金属板成形的一种方法。在工具430使金属片118成形之前，先在步骤420构造成形工具。构造成形工具的步骤包括下列亚步骤：在步骤400将支承板102连结在基座108上，在步骤402将至少一个侧板104定位在支承板102的邻近。在步骤404将驱动器连结到侧板104上，然后在步骤406将侧板104连结在支承板102上。使用成形工具使金属片118成形的步骤包括下列亚步骤：在步骤408将弹性的中介层116安置在支承板102和侧板104的顶面上，在步骤410将金属片118设定在弹性中介层的顶面上，在步骤412使用成形压力机的夹头114夹持金属片的两端，然后在步骤414使金属片118在支承板102和侧板104上成形。

虽然详细说明了本发明的一个实施例及其优点，但本行业的行家能够作出各种更换、添加和省略而不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (42)

1.一种用来使金属板成形的设备，包括：

一个基座；

一个支承板，该板具有两个侧面、一个远端，和一个连结在基座上的近端；

至少一个侧板，邻接在支承板的一个侧面上，该侧板的高度大于其厚度，其长度大于其高度；

一个连结于侧板的驱动器，它能固定侧板相对于支承板的位置；

一个夹紧机构，用来将侧板连结在支承板上。

2.权利要求1的设备，其特征在于还包括一个与支承板远端邻接的中介层。

3.权利要求2的设备，其特征在于中介层为弹性材料。

4.权利要求1的设备，其特征在于基座为模具台。

5.权利要求1的设备，其特征在于支承板包含一个靠近用螺栓固定在基座上的近端的突缘。

6.权利要求1的设备，基特征在于还包括多个侧板，其中邻接于支承板一侧的侧板数等于邻接于支承板另一侧的侧板数。

7.权利要求1的设备，其特征在于还包括多个侧板，其中邻接于支承板一侧的侧板数不等于邻接于支承板另一侧的侧板数。

8.权利要求1的设备，其特征在于所述近端具有一个被连结到该基座上的突缘，

所述驱动器被连结在所述侧板和突缘之间，用来固定所述侧板相对于该支承板的位置。

9.权利要求8的设备，其特征在于还包括一个邻接于支承板远端的中介层。

10.权利要求9的设备，其特征在于中介层为弹性材料。

11.权利要求8的设备，其特征在于基座为模具台。

12.权利要求8的设备，其特征在于突缘用螺栓固定在基座上。

13.权利要求8的设备，其特征在于还包括多个侧板，其中邻接于该支承板一侧的这些侧板数等于在该支承板另一侧上的这些侧板数。

14.权利要求8的设备，其特征在于还包括多个所述侧板，其中邻接于该支承板一侧的这些侧板数不等于在该支承板另一侧上的这些侧板数。

15.权利要求8的设备，其特征在于驱动器为偶联到导螺杆上的电马达。

16.权利要求8的设备，其特征在于驱动器为液压驱动器。

17.权利要求8的设备，其特征在于驱动器为气动驱动器。

18.一种用来使金属板成形的设备，包括：

一个基座；

一个支承板，该板具有两个侧面、一个远端，和一个连结在基座上的近端；

至少一个侧板，邻接在支承板的一个侧面上；

一个夹紧机构，用来将侧板连结在支承板上，其中支承板和侧板具有开口，可容纳夹紧机构，夹紧机构包括：

至少一个液压管道；

一个液压缸，与液压管道保持液压连通；

一个连结在液压缸上的活塞。

19.权利要求18的设备，其特征在于还包括：

至少一个被连结在所述侧板上的驱动器，用来固定所述侧板相对于该支承板的位置。

20.一种使金属板成形的设备，包括：

一个模台；

一个具有两侧面的和一突缘的支承板，该突缘连结于该模台，该支承板的高度大于其厚度，其长度大于其高度；

至少一个邻接该支承板各侧的侧板，该侧板的高度大于其厚度，其长度大于其高度；

至少一个被连结于各所述侧板的驱动器，用来固定该侧板相对于该支承板的位置；

一个将各所述侧板连结于该支承板的夹紧机构；

其中，该支承板的厚度大于各侧板的厚度。

21.权利要求20的设备，其特征在于支承板和各侧板具有容纳夹紧机构的开口，该夹紧机构包括：

至少一个液压管道；

一个液压缸，与液压管道保持流体连通；

一个与液压缸配合的活塞。

22.权利要求20的设备，其特征在于该支承板的厚度为25.4至50.8毫米，各侧板的厚度为6.35至25.4毫米。

23.一种构成一成形工具的方法，该方法包括：

将一具有两侧的支承板连结在一基座上；

将至少一个侧板定位在邻接于该支承板一侧；该侧板的高度大于其厚度，其长度大于其高度；

将驱动器连结在该侧板和基座之间，该驱动器可操作相对于该支承板驱动该侧板；

将该侧板连结到该支承板上。

24.权利要求23的方法，其特征在于基座为模具台。

25.权利要求23的方法，其特征在于将具有侧面的支承板连结到基座上的步骤包括用螺栓将支承板的突缘固定到基座上。

26.权利要求23的方法，其特征在于将至少一个侧板定位于与支承板邻接的步骤包括将多个侧板定位在邻接于支承板的一侧和将同样多的侧板定位在邻接于支承板的另一侧。

27.权利要求23的方法，其特征在于将至少一个侧板定位于与支承板邻接的步骤包括将多个侧板定位在邻接于支承板的一侧和将不同样多的侧板定位在邻接于支承板的另一侧。

28.权利要求23的方法，其特征在于将侧板连结到支承板上的步骤包括使用夹紧机构来连结，该夹紧机构包括：

至少一个液压管道；

一个液压缸与液压管道保持液压连通；

一个连结到液压缸上的活塞。

29.权利要求23的方法，其特征在于该驱动器为一个偶联于一导螺杆的电马达。

30.权利要求23的方法，其特征在于驱动器为液压驱动器。

31.权利要求23的方法，其特征在于驱动器为气动驱动器。

32.一种使金属板成形的方法，该方法包括：

将具有两侧和一远端的支承板的突缘以近端连结到一基座上；

将至少一个所述侧板定位在邻近该支承板的一侧，该侧板具有一远端，该侧板的高度大于其厚度，其长度大于其高度；

将至少一个驱动器连结在该侧板和突缘之间；

将该侧板连结到该支承板上；

安置一中介层，使与该支承板的远端和所述侧板的远端邻接；

安置一金属片，使与该中介层邻接；

夹持该金属片，利用该中介层、该支承板的远端，和该侧板的远端来成形该金属片。

33.权利要求32的方法，其特征在于基座为模具台。

34.权利要求32的方法，其特征在于连结支承板突缘的步骤包括用螺栓将支承板的突缘固定到基座上。

35.权利要求32的方法，其特征在于将至少一个侧板定位在邻接于支承板的步骤包括将多个侧板定位在邻接于支承板的一侧和将同样多的侧板定位在邻接于支承板的另一侧。

36.权利要求32的方法，其特征在于将至少一个侧板定位在邻接于支承板的步骤包括将多个侧板定位在邻接于支承板的一侧和将不同样多的侧板定位在邻接于支承板的另一侧。

37.权利要求32的方法，其特征在于驱动器为与导螺杆偶联的电马达。

38.权利要求32的方法，其特征在于驱动器为液压驱动器。

39.权利要求32的方法，其特征在于驱动器为气动驱动器。

40.权利要求32的方法，其特征在于将侧板连结到支承板上的步骤包括利用夹紧机构来连结，该夹紧机构包括：

至少一个液压管道；

一个液压缸，与液压管道保持液压连通；

一个连结在液压缸上的活塞。

41.权利要求32的方法，其特征在于中介层为弹性材料。

42.权利要求32的方法，其特征在于夹持金属片的步骤包括将金属片在支承板的远端上弯曲直到金属片接触侧板为止。

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