CN1529638A - 逐次成形装置 - Google Patents

Abstract

一种逐次成形装置，将板材(10)放在支架(11)上，用夹紧压板(12)将其周围固定，使凹模状的下挤压构件(13)从下面上升。下挤压构件(13)由成形凹部(15)和成形凸部(16)构成。在板材(10)的上方装有棒状的上挤压构件(20)，依靠使它下降并压紧板材(10)，再让板材(10)与下挤压构件(13)一同上升，并向X、Y方向移动，在成形凹部(15)及成形凸部(16)内形成凸部(17)和凸部(18)。上挤压构件(20)由硬性本体部(21)和挠性构件(22)构成。挠性构件(22)呈半球形，由远比本体部(21)富有弹性的硬质聚氨酯等材料做成，与板材(10)形成球面接触。

Description

逐次成形装置

技术领域

本发明涉及一种用于逐次成形的装置。所谓逐次成形，是通过将做成棒状或凸模或凹模形状的挤压构件压紧金属制薄板等的同时，使板材和挤压构件做相对移动，成形成薄壳状等规定的立体形状的众所周知方法。在本发明中，将成形前板材平面内相互垂直的两个轴向定为X、Y，将与它们分别垂直的轴向定为Z。

背景技术

通过WO99/38627号等专利公报可知，这种逐次成形及其装置成为公知。例如，在日本特开平5-42328号专利中，是通过防皱压板使板材的四周保持水平，从下面推挤呈凸模形的下挤压构件预拉深成形为大致形状，从上面推压棒状上挤压构件并使板材在X、Y方向移动，再通过使挤压构件在Z方向移动，成形为所要求的立体形状。

按以往的逐次成形方法，采用棒状挤压构件使板材拉延，同时以凸模结构的下挤压构件的表面为靠模而成形。此时，由于成形面的形状通常均不一致，因而板上出现毛刺。从而，由慢坡的缓曲面构成的形状，其刚性不强，例如用于汽车用外壳时等，在其周边会出现皱摺。而且，由于硬刚性的挤压构件呈点接触状态推压板材，因此，容易在板材表面形成筋条式的划痕(加工痕)。所以，本发明申请的目的在于提供能够防止产生这种皱纹和划痕的逐次成形装置。

发明内容

为解决所述课题，涉及本发明的逐次成形装置的技术方案1是一种逐次成形装置，通过夹紧其周边被支撑的板材，从一面侧推挤棒状的挤压构件，同时使板材与棒状挤压构件的接触部分做三维方向移动，将板材成形为规定的立体形状，其特征在于，所述棒状挤压构件与所述板材的接触部分为挠性构件。

技术方案2为一次逐次成形装置，通过夹紧其周边被支撑的板材，从一面侧推挤棒状的挤压构件，从相反一侧推挤模具型的挤压构件，同时让板材与棒状挤压构件的接触部分做三维方向移动，使板材成形为规定的立体形状，其特征在于，所述模具型挤压构件为凹模。

技术方案3在技术方案1或2的基础上，其特征是所述挠性构件为半球形。

技术方案4在技术方案1或2的基础上其特征是所述挠性构件为圆筒形，所述挤压构件的顶端靠轴支承可以自由转动。

根据技术方案1，将棒状挤压构件与板材接触的部分做成挠性构件，因此，在成形时对板材表面不是点接触状态，可以抑制划痕的产生。

根据技术方案2，模具型挤压构件做成凹模，可以依靠棒状挤压构件将板材挤压、扩展至下模的凹形空间而成形。因此，可以抑制在成形部分的四周出现皱纹。而且，由于与板材的接触部分做成挠性构件，因此，同时也可以抑制划痕的出现。

根据技术方案3，将挠性构件做成半球形，因此与板材构成球面接触，加大了挤压构件与板材的接触面，而且，移动变得平滑，从而，可以进一步减少划痕的产生。

根据技术方案4，将挠性构件做成圆筒形，该挠性构件可在挤压构件的顶端靠轴支承自由旋转，由于挠性构件与板材的表面是滚动接触，因此，挤压构件与板材间的摩擦进一步减少，移动更加平滑。

附图说明

图1为通过逐次成形方法所成形的产品外观图。

图2为表示逐次成形装置原理的剖视图。

图3为表示在成形凹部逐次成形的原理示意图。

图4为表示逐次成形中等高线的描绘方法的示意图。

图5为表示在成形凸部逐次成形的原理图。

图6为挤压构件的结构图。

图7为挤压构件其他结构的示意图。

图8为表示挤压构件的再一结构图。

具体实施方式

下面按图说明一个实施例。图1表示按照本发明的逐次成形法所得到的成形产品的外观，图2表示逐次成形装置的原理，图3为表示成形凹部的逐次成形原理的局部放大剖视图，图4为说明板材与上侧挤压构件的接触部分所描绘的等高线的示意图，图5为表示成形凸部的逐次成形原理的局部放大剖视图，图6为挤压构件顶端部位的挠性构件的示意图，图7、图8分别为挠性构件的其他实施例的示意图。

首先，图1中的外壳1为本发明的逐次成形产品，由铁板成形为汽车用外壳表面形状的立体结构。外壳1的上面2形成平缓的曲面，在该曲面的一部分上备有向上方凸起、从平面视图看大致呈椭圆形的凸部3，而且在上面2的端部开有多个通气孔4。外壳1的周围做成凸缘状的外壁5，整体形成立体的簿壳形。

如图2所示的逐次成形装置，将板材10的四周放在支架11的上面，用夹紧压板12固定，在板材10的下方安装有下挤压构件13，靠升降轴14可以自由升降，在板材10的上方配置有可自由升降的棒状上挤压构件20。通过从板材10的下方压紧下挤压构件13，从上方推压上挤压构件20使其下降，使板材10在X、Y、Z三方向移动，使板材10以下挤压构件13的表面为靠模塑性成形。

上挤压构件20和下挤压构件13分别相当于本发明中的棒状挤压构件及模具型挤压构件，让其中之一或两个构件同时在同一平面内的两个垂直方向X、Y自由移动，并且上挤压构件20及下挤压构件13可以在与所述X、Y轴方向垂直的Z向移动(图示状态为升降状态)。在此省略这些移动构件的详细介绍，但是，所述各种以往的技术均是众所周知的。

在以下的说明中规定：下挤压构件13一侧在与板材10和支架11及夹紧压板12一起在X、Y方向自由移动的同时，仅下挤压构件13可在Z方向相对板材10及支架11、夹紧压板12自由升降。另外，上挤压构件20与所述各构件独立在板材10的上方空间靠适当的支撑部件支持其在Z方向自由升降。

进而，对上挤压构件20和下挤压构件13的其中之一或两者施加仅够使板材10塑性变形的挤压力。在以下说明中的结构是：从下挤压构件13一侧施以这种挤压力，上挤压构件20由板材10的上方支持，它足以承受该挤压力。

板材10是由铁或其他金属材料构成的板状材料，例如板厚为零点几毫米到数毫米的铁制薄板。但是板材10的材料可以任意选择铝等轻合金或其它金属等，只要是适宜塑性加工的材料，其板厚也相同。

支架11采用矩形等适宜的框架形状，在它的内侧空间安装下挤压构件13。支架11与夹紧压板12一起由与下挤压构件13共通的支撑台支撑，该支撑台可在X、Y方向自由移动。在该支撑台上，下挤压构件13与支架11和夹紧压板12不同，仅它可以靠升降轴14在Z方向自由升降，上推下挤压构件13的话，会与板材10的底面相接触。

下挤压构件13是具有可形成外壳1上面一侧尺寸和形状的成形凹部的凹模，该下挤压构件13形成有与凸部3对应的、中心侧大而深且呈椭圆形的成形凹部15及与通气孔4相对应的、在周边部位形成小台阶部的成形凸部16。图中的符号17表示与除凸部3和通气孔4部分外的上面2对应的浅而平缓的曲面的成形凹部，18为与外壁5对应的周壁。

如图6所示，上挤压构件20包括：由远比超硬材料的板材10更具有硬刚性的合适材料构成的圆棒状的本体部21和在该本体部21的顶端通过适宜方法实现与其一体的半球状的挠性材料22。图6中的A视图为从与上挤压构件20的轴线垂直方向表示的视图，B视图为从A视图中箭头方向表示的挠性构件22。

挠性构件22是由比本体部21略软、具有合适的硬度、高弹性、耐磨性优良的适宜材料如硬质聚氨脂做成半球形，其顶端与板材10球面接触。其与棒体21的安装结构可用任意方式，例如，通过向与本体部21上形成的小直径凸部23相对应而设置的挠性构件22的孔进行配合、粘接等实现一体化。

下面来说明本实施例的作用。在图2中，将上挤压构件20向下挤压，使挠性构件22压紧板材10的上面，同时上推下挤压构件13，调整X、Y、Z三个方向的位置使成形凹部1 5的中央在挠性构件22的下方。

从这一状态开始，再将下挤压构件13上推，如图3所示那样，被挠性构件22挤压上面的板材10的一部分被压入成形凹部15内的中央部，在图示的实例中，由挠性构件22挤压的部分向成形凹部15的最深处被挤压。

在此状态下，如虚线表示那样，使板材10在横(X、Y)方向移动并调节高度使下挤压构件13向Z方向移动，以使上挤压构件20大约移动其直径大小的距离；挠性构件22的接触部分例如以描绘等高线的方式使板材10向X、Y方向移动。从而，邻接部分与成形凹部15的内侧面紧密接触地作塑性变形。将挠性构件反复向外侧移动，则可以形成以凹部15的内侧面为靠模的凸部。

图4用来说明该等高线的移动状况，使挠性部件22与板材10相对移动，以使挠性构件22与板材10的接触部位P描绘闭合的等高线L。当一根等高线L绘完后再向其外侧转移，再绘出大体相似形状的等高线，反复操作直至等高线达到成形凹部15的外围周边。

依此原理，板材10中位于成形凹部15上方的部分，依靠挠性构件22将板材10向成形凹部15内挤压、扩展，并向下形成凸形，成形为与成形凹部15的内侧面仿形的凸部，即图1所示外壳1的凸部3。

在逐次成形中，在使挠性构件22与板材10的接触部分移动时，可以从成形部位的中央向外侧逐渐扩展画等高线L那样移动，也可以从外侧向中央作相反的移动。并且，也可以将下挤压构件13固定，让上挤压构件20一侧向X、Y、Z方向移动，进而也可以使两者同时移动。

接下来，与成形凸部16对应的部分也进行同样的逐次成形。图5是说明该工序的图，当最初将下挤压构件13向上推压时，板材10的一部分靠成形凸部16已经向上突起、预成形。因此，使挠性构件22向成形凸部16的台肩移动，使挠性构件22和板材10的接触部分在成形凸部16的周边移动，如果使下挤压构件13及板材10适度向X、Y、Z方向移动，则可形成用于形成通气孔4的台阶部分19。

然后，按同样方法，以除成形凹部15及成形凸部16外的成形凹部17作靠模，将板材10逐次成形，将与上面2部分相当的部分形成为缓曲面，进而成形周壁18内侧，形成相当于周围壁5的部分。

再将板材10从支架11上取下，通过冲压成形对台阶部分19的平面部分冲孔、切断，形成通气孔4，得到图1中的外壳1。然后，通过在一定温度下加热规定时间，消除成形后以应力集中的大的凸部和台阶部分19部位为中心的残留应力，有时还要进行校直。此时，当板材10为钢材的场合，最好在150℃～300℃左右。

在所述冲压成形时，也可以将上面2和周围壁5同时成形，这样做可以将比较耗时的逐次成形的范围做到最低限度，同时可以省掉成形凹部15及成形凸部16，使冲模简化，可以降低总成本。

从而，按本逐次成形法，由于挠性构件22比本体部21柔软且呈半球形，因此，它与板材10呈柔性球面接触。这样就不会形成以往的点接触状态，而且在移动方向上不以边棱接触，减少了划痕的产生。

加之，由于将下挤压构件13作为凹模，通过由棒状上挤压构件20将板材10向成形凹部15或成形凸部17内挤压、扩展而成形，因此，在周围难以起皱。从而，成为适宜的逐次成形方法。虽然它不适宜大批生产，但在小批量、多品种产品的成形方面，是较低成本的成形方法。

图7中A为从与轴垂直方向表示其他方案的上挤压构件20的视图，B为从A中箭头方向表示挠性构件22的视图，C为其轴向剖面(A中的C-C线剖面)图。在这些图中，挠性构件22呈圆筒形，由与所述实施例相同的材料做成；它插入本体部21顶端形成的叉形部件24内，依靠轴25支撑可自由旋转。而且，在下部设有叉形部件24的21a以相对本体部21可绕其轴线自由旋转的方式进行安装，挠性构件22可绕本体部21的轴线自由旋转。

从而，若使用该上挤压构件20，挠性构件22则可在与板材10的表面滚动接触的同时进行成形，因此，更难产生划痕，或者可达到使划痕不明显的程度。

图8是表示上挤压构件20的再另一方案、与表示最简单结构的图5相对应的图，A为从与轴垂直的方向表示上挤压构件20的视图，B为A视图中B-B剖面图。图8中的挠性构件22由与所述各实施例相同的材料构成，呈单一的圆筒形。

采用这种结构，在移动方向上，虽然会以边棱与板材10接触，但由于材料具有弹性，实际上并非边棱接触。从而即使采用这种结构，也可以期待达到与所述各实例同样程度的降低划痕的效果。

本发明并非限定于所述实施例，在发明原理的范围内能够实现各种变型和应用。例如，不同时使用设有挠性构件的棒状挤压构件与凹模形的模具型的挤压构件，而采用其中一种也可以。

Claims (4)

1.一种逐次成形装置，通过夹紧其周边被支撑的板材，从一面侧推挤棒状的挤压构件，同时使板材与棒状挤压构件的接触部分做三维方向移动，从而将板材成形为规定的立体形状，其特征在于，所述棒状挤压构件与所述板材的接触部分为挠性构件。

2.一次逐次成形装置，通过夹紧其周边被支撑的板材，从一面侧推挤棒状的挤压构件，从相反一侧推挤模具型的挤压构件，同时让板材与棒状挤压构件的接触部分做三维方向移动，使板材成形为规定的立体形状，其特征在于，所述模具型挤压构件为凹模。

3.如权利要求1或2中记载的逐次成形装置，其特征在于，所述挠性构件为半球形。

4.如权利要求1或2中记载的逐次成形装置，其特征在于，所述挠性构件为圆筒形，其可靠轴支承在所述挤压构件的顶端自由转动。

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