CN1436617A - 用于对压制工件消除应变的方法以及压型机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应变消除方法，在一压型机中，当一坯件的外周边缘部分被压型机的一压模和一坯件保持嵌入件夹紧时，利用一上模和一下模对坯件进行压制成型，而形成一压制工件。随后，利用上模和下模局部地保持着压制工件的中央部分，从而可对压制工件的一周边部分进行拉伸，而使其远离工件的中央部分，由此可消除压制工件的应变。

Description

用于对压制工件消除应变的方法以及压型机

技术领域

本发明涉及一种用于消除压制工件应变的方法以及一种可执行该方法的压型机。

背景技术

在许多情况下，压制工件、或通过对工件进行抛光而制成的产品中残留有应变。因而，必须要消除压制工件的应变。尤其是，当对金属薄板件压制成形时，应变的消除是非常重要的。通过对金属薄板(厚度不超过0.5毫米)进行压制成形而制成的产品例如是用在燃料电池中的分隔器(以及在第2001-259752号[特开]日本专利申请公开文件中公开的其它物品)。

如图13中的放大示意图所表示的那样，燃料电池中所用分隔器1的中央部分上形成有很多突起和凹陷1a。分隔器1和电解液隔膜2以这样的方式进行设置：使得每个电解质隔膜2被夹置在两分隔器1之间，从而形成反应腔3和反应腔4，氢气被引入到反应腔3中，氧气被引入到反应腔4中，而各个分隔器1则是背对背地直接接合到一起，从而形成冷却腔5，冷却水被引入到冷却腔中。为了使两分隔器1能与电介质隔膜2之间实现良好的接合，要求被抛光制成分隔器1的压制工件必须不能带有应变。此外，其它通过压制成型制成的产品也必须要不带有应变，同样的要求也适于要通过抛光制成产品的压制工件。

发明内容

考虑到上述的情况，本发明的一个目的是提供一种用于对压制工件消除应变的方法，并提供一种能执行所述方法的压型机。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于对压制工件消除应变的方法，该方法包括步骤：当保持一压制工件处于受压状态时，拉伸该压制工件的周边部分，使其远离工件的中央部分，从而对压制工件施加一个塑性变形，以此来消除压制工件的应变。通过在压制工件的压制成型形状保持原样的情况下(即压制工件保持在受压状态下)简单地对压制工件施加拉伸作用，就能方便地消除压制工件的应变。

本发明还提供了一种用于对压制工件消除应变的方法，其包括步骤：形成一压制工件，该工件是这样制成的：当夹持着一坯件的外周边缘部分时，利用压型机在压制方向上对坯件进行压制；局部地保持着压制工件的中央部分，并在压制方向上移动中央部分，从而拉伸压制工件的周边部分使其远离中央部分，以此来对压制工件施加塑性变形，进而消除压制工件的应变。这样，可方便地将消除应变的步骤(即在压制方向上进行拉伸的步骤)合并到压制成型过程中。因此，可在压制工件无开裂的情况下消除压制工件的应变。

优选的是，压制工件是一金属薄板件，其中央部分上形成有多个突起和凹陷。优选的是，拉伸量基本上等于两截面长度之间的差值，其中的一个截面长度是从压制工件上形成有突起和凹陷的部分处测得的，而另一截面长度是从压制工件上不存在突起和凹陷的部分处测得的。采用如上确定的拉伸量进行拉伸操作，就能使工件不发生开裂而在工件上制出多个突起和凹陷。

优选的是，将经过拉伸作业的外周边缘部分从压制工件上切去，从而形成一板状产品。由于切去了周边部分，而应变消除作业的影响在很大程度上是残存于周边部分中，所以，在所制成的板状压制产品中几乎不存在应变消除作业的任何影响。

本发明还提供了一种压型机，其包括一活动部分，在一压制工件被紧压在上模和下模之间时，活动部分可对压制工件的周边部分进行拉伸，使其远离工件的中央部分。因而，该压型机能消除压制工件的应变，同时还能使压制工件的成型形状保持原样(也就是说，还能将压制工件保持在其压制后的形态下)。

优选的是，上模向下压向下模，从而压制成型工件的中央部分；活动部分被设置在下模的下方，并作为一缓冲机构，使得上模和下模能实现下压运动；以及，当压制工件的周边部分受拉伸而远离压制工件的中央部分时，所述活动部分能承受反作用力。采用这种构造，使得活动部分能被紧凑地合并到压型机中，其位于下模的下方而作为缓冲机构。

优选的是，一压制模具的边缘部分是被倒圆的，当环绕着压制工件中央部分的周边部分受拉伸而远离中央部分时，所述边缘部分以可相对运动的方式与压制工件接触。倒圆的边缘部分使得压制模具与压制工件之间的相对移动是平滑的，由此可平顺地消除压制工件的应变。

附图说明

结合附图阅读下文中对优选实施例的详细描述，可对本发明的其它各个目的、特征以及所带来的许多优点有更明了的领会，同时也使本发明更便于理解，在附图中：

图1是根据本发明一实施例的压型机的垂直剖面图，图中，上模和下模处于下死点位置；

图2是图1处于坯件安装步骤时的状态的压型机的主要部分的垂直剖面图；

图3是图1处于坯件夹持步骤时的状态的压型机的主要部分的垂直剖面图；

图4是一个放大的垂直剖面图，表示了当图1处于液压成形步骤时的压型机的主要部分；

图5是图4中的“X”部分的放大剖面图；

图6是一个放大的垂直剖面图，表示了当图1处于液压冲击整形步骤时的压型机的主要部分；

图7是图6中的“Y”部分的放大剖面图；

图8是图1所示压型机处于冲击整形步骤中的主要部分的放大垂直剖面图；

图9是图8中的“Z”部分的放大剖面图；

图10是图1所示压型机处于应变消除步骤中的主要部分的放大垂直剖面图；

图11是一个压制工件的示意性透视图，该工件是利用图1所示的压型机通过压制成型工艺而制成的；

图12是一个平板产品的示意性透视图，该产品是由图11所示的压制工件形成的，并作为燃料电池中所用的分隔器；以及

图13是一燃料电池的主要部分的示意性透视图，该燃料电池采用了图12所示的分隔器。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的实施例进行描述(描述了用于制造一压制工件的方法和压型机，压制工件被制成为燃料电池中所用的分隔器)。图1表示了该实施例的压型机100，其中，压型机的上模21和下模11处于下死点位置。下模11为两层结构，其是由一上层和一下层构成的，下模11以垂直可动的方式容纳在一压模12中。下模11在与一背垫板13抵接之后，其就再不能向下移动了。压模12与一模环14一道被安装到背垫板13和缓冲筒座15上。

在缓冲筒座15中，设置了一对缓冲衬套16、一对缓冲撞块17、以及一对缓冲衬垫18等部件，这些部件构成了一缓冲机构A。缓冲筒座15被安装在一下模台块19上。缓冲衬套16以液体密封的形式固定连接到缓冲筒座15上，并支撑着对应的缓冲撞块17，使得缓冲撞块17可垂直移动。

缓冲撞块17以液体密封的形式装配到对应的缓冲衬套16中，并能垂直移动，且在缓冲筒座15内形成了对应的压力室R1。缓冲撞块17整体支撑对应的缓冲衬垫18。注入到压力室R1中的工作油使得缓冲撞块17向上移动，并抵接着对应的缓冲衬套16。当缓冲撞块17抵压着对应的缓冲衬套16时，缓冲衬垫18向上突出于背垫板13的上表面，突出高度在0.5-1.0毫米之间(基本上等于压制工件W上截面长度的差值，长度的差值来源于在局部存在突起和凹陷W1a，而在其它部位则不存在突起和凹陷W1a，也就说，基本上等于截面长度La与Lb的差值，其中，La是在压制工件W上存在突起和凹陷W1a的部分处测得的，Lb则是在压制工件W上不存在突起和凹陷W1a部分处测得的)。

缓冲衬垫18被设置在背垫板13上形成的对应通孔中，以这样的方式，缓冲衬垫18就能穿过这些通孔。当在压力室R1中输入工作油时，缓冲衬垫18就向上顶出，而高于背垫板13的上表面，并从下面支撑着下模11。当从压力室R1中排出工作油时，缓冲衬垫18向下回缩而低于背垫板13的上表面，从而与下模11的下表面分开。

缓冲机构A设置在下模11的下方，并能允许下模11和上模21能从压制成型位置(即图8所示位置)移动到下死点位置(即图10所示位置，在该位置上，下模11抵接着背垫板13的上表面)。当如图11所示那样，对压制工件W的周边部分W2(即环绕着中央部分W1的部分)进行拉伸、而使其远离中央部分时(当从图8所示状态转变为图10所示状态时)，缓冲机构A受到反作用力的作用。

在缓冲筒座15内形成了一条油路P1，用于向压力室R1输送工作油、或从压力室排出工作油。在缓冲筒座15和下模台块19中制出了一条液体流路P2，用于向一压力室R2输送工作液体(例如为油或水)，或从压力室中排出工作液体，其中的压力室R2形成于压制工件W与下模11之间(见图4和图6)。

上模21也是一双层结构，其由一上层和一下层构成，上模通过一冲压垫片22和一冲压背垫板23固定连接到一个可垂直移动的上模台块24上，从而上模21和上模台块24可作为一个整体单元垂直移动。通过对应的杆导引件25，杆26以垂直可动的方式与上模台块24相连接。在杆26上整体地连接着一坯件保持器27、一坯件保持嵌入件28以及一液体防扩散罩29。在上模台块24和坯件保持器27之间介置了弹簧单元S，从而使得它们之间产生相对的弹性垂直运动。

采用本实施例中具有上述构造的压型机100来制出图11所示的压制工件W，此制造过程所涉及的方法主要包括步骤：图2所示的坯件安设步骤；图3所示的坯件夹紧步骤；图4所示的液压成型步骤；图6所示的液压打击整形步骤(即通入工作液体时执行的模锻步骤)；图8所示的打击整形步骤(即不存在工作液体时执行的模锻步骤)；以及图10所示的应变消除步骤。

在图2所示的坯件安设步骤中，当与上模21相关的各个部件被从图1所示位置升高预定的量时，在压模12上以这样的方式安放一平板坯件(厚度不超过0.5毫米的金属薄板)：使其能覆盖着下模11，对该坯件进行加工可制出压制工件W。在此状态下，具有预定压力的工作油(由图中未示出的一泄压阀来调定泄压压力)被输送到压力室R1中，从而将下模11保持在这样的位置上：其比下死点高一预定量(0.5-1毫米)。压力室R2中充满工作液体，由此可防止空气进入到压力室R2中。

在图3所示的坯件夹持步骤中，利用压模12和坯件保持嵌入件28夹持着要被制为压制工件W的平板坯件的周边部分W3(见图11)。同时，在此状态下，继续相压力室R1输送具有预定压力的工作油；下模11被保持在这样一个位置上：比下死点高一个预定的量(0.5-1.0毫米)；且在压力室R2中充注入工作液体。上模21所处位置略高于平板坯件，因而并不与平板坯件相接触。

在图4所示的液压成型步骤中，使上模21下降，而使其所处位置(高于下死点0.7-1.2毫米)低于坯件保持嵌入件28一预定量，并保持在此位置上。加压后的工作液体被输入到压力室R2中，从而如图5所示那样，利用工作液体和上模21，在压制工件W的中央部分W1处形成了多个突起和凹陷W1a。在此状态下，输入到压力室R2中的工作液体的压力要大于输入到压力室R1中的工作油的压力(泄压压力)；这样，工作油就会从压力室R1中泄压排出。因而，下模11就会下降到其下死点位置。

在图6所示的液压打击整形步骤中，压力室R2中的工作液体未被加压(工作液体从加压状态泄压，因而可被排出)。上模21从图4所示的位置下降一预定量(0.1毫米)。同时，在此状态下，继续向压力室R1输送具有预定压力的工作油；因而，曾经如图4所示那样下降到下死点的下模11会再次升高，而位于下死点上方一预定量处(0.5-1.0毫米)。结果就是，下模11就与压制工件W相接触，由此，如图7所示，在下模11与压制工件W之间的压力室R2中充有工作液体的同时，利用上模21和下模11，通过臌凸成型而制出多个突起和凹陷W1a。

如图8所示的打击整形步骤中，在工作液体可从压力室R2中排出的状态下，上模21从图6所示位置下降一设定量(0.1毫米)，从而使上模21和下模11相互接合，同时还将压制工件W夹在上、下模之间。结果就是，如图9所示，当工作液体几乎全部从下模11和压制工件W之间排出时，利用上模21和下模11就能制出多个具有所需形状的突起和凹陷W1a。同时，在此状态中，由于继续向压力室R1输送具有预定压力的工作油，所以下模11能保持在这样的位置上：其高于下死点一预定量(0.5-1.0毫米)。

如图10所示的应变消除步骤中，在工作油从压力室R1中泄压排出的情况下，上模21和下模11从图8所示位置下降(在图10中箭头所指方向上)一预定量(0.5-1.0毫米)。结果就是，当压制工件W的突起和凹陷W1a被夹置在下模11和上模21之间时(即当压制工件W保持其受压状态时)，压制工件W上环绕其中央部分W1的周边部分W2受拉伸而远离中央部分W1。因而，压制工件W的周边部分W2就会发生塑性变形，从而消除了压制工件W的应变。

利用一切割机(图中未示出)，在周边部分W2上的预定部位处对图11所示的、如上述步骤制成的压制工件W进行切边，从而切去外周边缘W3，并在周边部分W2上制出通孔，这样就形成了一个产品，该产品作为燃料电池中所用的平板分隔器Wo。

如上所述，根据该实施例，当利用上模21和下模11将压制工件W保持在其受压状态时，对压制工件W上环绕中央部分W1的周边部分W2进行拉伸而使其远离中央部分W1，由此向压制工件W施加塑性变形，从而消除了压制工件W的应变。这样，在保持压制工件W的轧压成型形状不变的同时(即当压制工件W保持在其受压状态时)，通过使压制工件W受到拉伸作用，就能简单而方便地消除压制工件W的应变。

根据该实施例，当通过压型机100的压模12和坯件保持嵌入件28对外周边缘部分W3进行夹持时，压制工件W的中央部分W1部分地被上模21和下模11保持着(即保持着突起和凹陷W1a)，上模21和下模11向下(即在压制方向上)移动，由此来消除压制工件W的应变，其中，在上、下模之间对中央部分的保形是为了将一坯件压制成型为一压制工件W。这样，图10所示的应变消除步骤(即在压制方向上进行拉伸的步骤)可被方便地结合到图2到图9所示的压制成型过程中。

压制工件W是一金属薄板件，该板件的中央部分W1上制有多个突起和凹陷W1a。图10所示应变消除步骤中的下降量(即拉伸量)基本上等于压制工件W截面长度的一个差值(La-Lb)，该差值是由于在局部上存在突起和凹陷W1a、而在其它局部上不存在突起和凹陷W1a而产生的。采用这样确定的拉伸量，就能不使金属薄板开裂地在其上制出多个突起和凹陷W1a。因而，就能在不使压制工件W发生开裂的前提下，消除该压制工件W的应变。另外，由于外周边缘部分W3被从经过拉伸作业的压制工件W上切下，而应变消除作业的残余影响程度在该部分中又很高，由此可形成一板状的产品，在所获得的该板状产品中，应变消除作业的残余影响几乎不存在。

在本实施例的压型机100中，上模21向下压向下模11，从而压制成型工件的中央部分W1，且在下模11的下方设置了缓冲机构A，从而使得上模21和下模11能发生下压运动。这样，就能将缓冲机构A紧凑地合并到压型机100中下模11下方的部位处。

如图10所示，压制模具的边缘部分—即压模12和上模21的边缘被作了倒圆处理，当压制工件W上环绕着中央部分W1的周边部分W2受拉伸而远离中央部分W1时，这些边缘部分与压制工件W以相对移动的形式进行接触。该倒圆处理使得压制模具(压模12和上模21)与压制工件W之间的相对运动是平滑的，从而可平顺地消除压制工件W的应变。

根据上述实施例，缓冲机构A被设置在下模11的下方；且当外周边缘部分W3被压模12和坯件保持嵌入件28夹紧时，压制工件W的中央部分W1被上模21和下模11局部地保持着，上模21和下模11可向下移动，由此对压制工件W上环绕着中央部分W1的周边部分W2进行了拉伸，使其远离中央部分W1，从而可消除压制工件W的应变。但是，本发明并不仅限于此。例如，可按照如下的方式来消除压制工件W的应变：当压制工件W的中央部分W1被上模21和下模11局部地保持着时，将压制工件W的周边部分W2和外周边缘部分W3向外移动(即横向移动)，由此对压制工件W的周边部分W2进行了拉伸，而使其远离工件的中央部分W1。显然，在上述公开内容的基础上，可对本发明作出多种形式的改动和变型。因而，应当理解：在所附权利要求书的限定范围内，本发明的实施形式可以是本文具体指明的实施例之外的其它方式。

Claims (9)

1.一种用于对压制工件消除应变的方法，其包括步骤：当保持一压制工件处于受压状态时，拉伸该压制工件的周边部分，使其远离工件的中央部分，从而对压制工件施加一个塑性变形，以此来消除压制工件的应变。

2.一种用于对压制工件消除应变的方法，其包括步骤：

制出一压制工件，该工件是这样制成的：在夹持着一坯件的外周边缘部分的同时，利用压型机在压制方向上对坯件进行压制；以及

局部地保持着压制工件的中央部分，并在压制方向上移动中央部分，从而拉伸压制工件的一周边部分，使其远离中央部分，以此来对压制工件施加塑性变形，进而消除压制工件的应变。

3.根据权利要求1或2所述的用于对压制工件消除应变的方法，其特征在于：压制工件是一金属薄板件，其中央部分上具有多个突起和凹陷。

4、根据权利要求3所述的用于对压制工件消除应变的方法，其特征在于：压制工件是一用于燃料电池的分隔器。

5.根据权利要求3所述的用于对压制工件消除应变的方法，其特征在于：拉伸量基本上等于两截面长度之间的差值，其中一个截面长度是从压制工件上具有突起和凹陷的部分处测得的，而另一截面长度是从压制工件上不存在突起和凹陷的部分处测得的。

6.根据权利要求1或2所述的用于对压制工件消除应变的方法，其特征在于：将经过所述拉伸作业的外周边缘部分从压制工件上切去，从而形成一板状产品。

7.一种压型机，其包括一活动部分，在该压制工件被紧压在一上模和一下模之间时，该活动部分可对压制工件的一周边部分进行拉伸，使其远离工件的中央部分。

8.根据权利要求7所述的压型机，其特征在于：上模向下压向下模，从而压制成型工件的中央部分；该活动部分被设置在下模的下方，并作为一缓冲机构，用于使上模和下模能实现下降运动；以及，当压制工件的周边部分受拉伸而远离工件的中央部分时，所述活动部分能承受反作用力。

9.根据权利要求7或8所述的压型机，其特征在于：一压制模具的边缘部分是被倒圆的，当压制工件上的周边部分受拉伸而远离压制工件的中央部分时，所述压制模具的边缘部分以可相对运动的方式与压制工件接触。

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