CN1255230C - 形成重复冲压形状的冲压方法和工具及其冲压产品 - Google Patents

Abstract

在一个模具(10)和冲压头(4)之间冲压板材(T)的冲压方法，冲压头(4)由前夹具和后夹具锁紧，其特征在于，后夹具(20)比现有技术的尺寸向后扩展，并且邻近冲压头(4)的一端、即后夹具的前端(AV)有一个弯曲的形状，即可以使板材在夹具的更大长度上逐渐发生深度变形的形状，而不是现有技术中夹具的直角。

Description

形成重复冲压形状的冲压方法和工具及冲压产品

技术领域

本发明涉及板材的冲压技术领域以及这样得到的产品。

背景技术

一般说来，冲压是一种用压力机把板材变成一个具有一定形状或准确几何形状的物品或产品的操作。一个这种压力机的原理示于图9。

如图1示意性地示出的，要冲压的板材T在一个冲压头4之上，位于一个由两个对称的夹具部分(前部AV和后部AR)组成的夹具3之间(为了清楚起见，下面就称为“两个夹具”)，正如图中所示出的，AV和AR代表例如为了形成一系列重复的冲压形状、其总长度大大长于压力机的宽度的板材的行进方向，板材从标志着进入到压力机下的“AV”部分向标志着板材从压力机下出来的“AR”部分行进，参见附图，在以后的操作中，在对同一块板材连续进行多次冲压的情况下，根据同样的约定，压力机或工具的每个元件都标出AV和AR部分，由于明显的成本原因，压力机的宽度自然不能随意增加。所述冲压头具有负的几何形状5，用于当冲压台1、模具2和具有正的几何形状5的工具10下降并把板材压到冲压头上时在板材中形成一个正的印记，然后压力机继续下降，使板材按照几何形状5产生变形。

当压力机下降并且与板材T接触时，压力机开始在冲压模的下表面7和夹具的上表面8之间夹紧板材，而未使板材发生变形。

然后，当压力机继续下降时，板材被夹在与模具和夹具相对的区域9和9’产生的冲压头处。因此，在板材完全被挤压在表面7(9)和8(9’)之间之前，板材的下降造成板材的轻微滑动，然后板材停止移动，并且只有在夹具之间的空间形成的间距内发生变形。

然后板材变薄，因为它要延长，以便与形状5配合，并且在棱边9和9’处发生变形。

如果几何形状5比板材的原始平面足够突出，在板材的9和9’区域不可避免地会产生一个由于棱边9和9’而产生的挤压痕迹部分，这些痕迹之一可以在最终产品的可见一侧见到，还产生其它由于同时发生的延伸和变形而产生的其它缺陷部分，如卷曲和轻微的褶皱。

这样的痕迹在最终产品上很难被接受，特别是对于不再有补充的保护和装饰镀层的工序或类似工序的最终产品。

然而，在非常多的技术领域，冲压的好处在于在一个直接得到最终产品的板材上工作，而无须一个相当于补充工序、因而增加成本的后续处理。

需要指出的是，不锈钢比钢材还要难以冲压。因此要求更强的挤压，因此有留下更大压痕的危险。然而不锈金属自然是许多设备选择的一种材料，这些设备包括旅客或休息厅的长椅。

因此，本发明要解决的问题是在板材按照比板材的原始平面“显著不同”的冲压头几何形状进行冲压时，消除挤压痕迹以及变形产生的卷曲和褶皱。

“显著”在此指一个产生很大的和/或互相接近的变形的几何形状。大多数冲压作业就是这种情况。

在一种特殊的但绝对非限定的情况下，这个问题特别尖锐，这种情况涉及把板材冲压成火车、休息室、机场和地铁以及类似地方的旅客长椅。

图2是这种长椅的示意图。可以看到，板材T已经被冲压成，出现间距为i的凹陷的座位形状或型腔11、12。在现有技术中，通过冲压制造这类长椅，但没有形成凹陷，这自然会产生旅客完全不能接受的向前或向旁边滑动。也已经达到通过冲压制造带有凹陷形状的长椅，但型腔之间的间距太大，并且正如下面所解释的，如果要压缩小间距，则会形成褶皱、压痕和卷曲。

这种技术的好处在于通过冲压形成各种类型的冲压物品，例如(非限定)有2、3、4、5、6、7，甚至8个或更多座位的长椅。正如上面所解释的，这种长椅需要连续冲压。

这种通过冲压制造的长椅显然比塑料浇注的长椅简单。正如下面将要看到的，本发明也可以冲压塑料或复合材料的板材。

自然，如图3所示，凹陷的形状是逐渐形成的，并且长椅的整体形状应该和谐地弯曲，便于乘坐舒适。这些形状自然通过冲压头4的准确几何形状5和相应的工具10得到。图3中更准确地定义了间距i，并且可以看到，i代表分隔两个凹陷(或圆形)115和116的平面部分的长度。

如果间距i太小，在习惯的冲压过程中和普通的工具上产生上面描述的挤压和变形的痕迹。然而为了在一个最小的长度上乘坐最多的旅客，需要小的间距。另外，长度取决于火车或车厢的尺寸。常常要求的间距i为与普通的工具一起产生上述痕迹。

另外，所使用的板材T最好为冲压前已经有最终覆盖层的板材，因此在这种情况下，痕迹以后不可能消失。

本发明的目的是克服这些缺点。

附图说明

阅读下面的描述并参照以下附图可以更好地了解本发明的其它优点和特征，附图如下：

—图1为现有技术的冲压机和工具的示意图；

—图2为本发明的一个非限定实施例，示意性地示出一个冲压板制成的长椅的大致形状；

—图3为得到的长椅的弯曲轮廓示意图；

—图4示出本发明的基本原理，为冲压头及前、后夹具整体侧轮廓；

—图5示出把图4所示的本发明原理用于通过冲压制造间距i较小并且具有舒适的凹形座位的长椅，该图为压力机和冲压工具的从左到右(G-D)的横剖面；

—图6为用于制造多个座位、特别是六个座位的长椅的前、后夹具和冲压头的整体轮廓立体图；

—图7为本发明的一个非限定应用实例的侧剖面，示出用于制造多个座位、特别是六个座位长椅的前、后夹具和冲压头的整体。

—图8是由图8a(模具)和图8b(冲压头)组成的立体图，示出本发明的一个非限定实施例，用于制造多个座位、特别是六个座位长椅的前、后夹具和冲压头的整体，根据一个变型，该整体包括一个模具零件、后夹具和可以修正冲压作业的“步长”的冲压头。

—图9示出现有技术的冲压机原理的侧剖面。根据本发明，这种冲压机可以保留适当工具加以应用。在这个已知的压力机中，600为滑动的机器，900为模具，700为冲压头，950为夹具，800为(固定)台，980为支柱，F1和F2表示已知的相对运动。

实施例的描述

图1-9所示的例子自然是非限定的。

正如图4中看到的，本发明非常概括地涉及一个冲压方法，根据这个方法，后夹具20向后扩展，并且几何上与区域14，也就是邻近冲压头的区域相适应，以便复制冲压头4在它的AV部产生的形状至少一部分。

后夹具也可以复制冲压头的AV形状的正好一半，甚至一半以上，直至冲压头产生形状的全部，但是这个整体将无为地昂贵，并且在下面描述的一系列步骤的过程中不容易操作。

同样，前夹具30可以有一个稍微弯曲的表面或轮廓8，有利于板材的变形向冲压头过渡。这样可能在有些应用中有一定的好处。

根据本发明的一个更普遍的方式，后夹具20比现有技术的尺寸向后扩大，并且在邻近冲压头的一端(即后夹具的前端)有一个弯曲的形状，也就是一个可以使板材在夹具的一个更大的长度上逐渐深度变形的形状，而不是现有技术夹具的成直角。

建议但不是必须做到的是，前夹具30也扩展(向前)，但不需要几何形状相适应，即它的表面8保持是平的，但比现有技术的习惯尺寸向前扩展。

申请人不愿受某种理论的限制，考虑到，后夹具与至少与冲压头在它的AV部分中产生的几何形状的一部分相适应可以使挤压更逐渐发展，使压力机的力同时在面积和时间上更好地分布在板材上。因此板材将具有适应力的能力，并且不会产生挤压痕迹或卷曲和褶皱地发生变形，即使在上面所述的“突变”的情况下也是如此。

前夹具30的扩展满足了使挤压力更好地分布然后产生变形的考虑。前夹具30的扩大不如后夹具的适应更为重要，但是却代表了本发明一个推荐方式的先进特征。

除了消除挤压痕迹和褶皱及卷曲外，本发明的一个已经出现而又不属于开始时提出的技术问题的重要优点是能够大大减小压力机应施加的压力。

对于同一个冲压产品、特别是一个如下所述的六个座位的长椅，现有技术使用大约500吨的压力，而对于同样的板材，本发明只使用150-300或350吨的压力。

本领域技术人员将会重视这个优点的巨大工业利益，特别在投资方面。

根据本发明的一个特别推荐方式，后夹具的几何形状为冲压头4在它的AV部分产生的形状的一半。

图6、7示出本发明的非限定实施例，用于通过冲压制造有几个座位、特别是2到6个甚至更多座位的长椅。

从立体图图6看到，根据这个非限定的特殊实施例，后夹具100复制冲压头120在它的AV部分产生的座位形状的一半。但是，根据一个不太推荐的变型，夹具100只能复制冲压头座位形状的一部分，即下半部分。

在根据本发明的一般方法的范围内，后夹具可以复制冲压头产生的形状的一半以上，直至全部，但是整体将无为地昂贵，并且在下面描述的一系列步骤的过程中不容易操作。

后夹具和冲压头120之间有一个几何形状相适应的区域，以便复制前面定义的两个连续座位形状之间应该存在的间隙i的所需形状。

正如前面所指出的，根据一个非必须的选择，前夹具110向前扩展，但是可以看到，在这个例子中它的轮廓8是水平的。

图7可以代表本发明所述的方法。

可以看到，放置板材7的方法是实现第一个冲压形状或“起始”形状。然后把经过第一次冲压的板材向“后”移动，并且把起始形状放在后夹具100的区域130上，然后进行第二次以及后续的冲压，直至完成例如六个型腔。

从图7看到，后夹具100在它的B部分复制与冲压头120在它的AV部分的半个形状A相同的半个座位型腔，箭头表明板材一步一步的移动方向。

还要指出的是，工具在后夹具100和冲压头120之间有一个肩部150，用于复制两个连续座位的型腔之间应该存在的间距i。

本领域技术人员知道，也就是在这儿得到本发明的所有优点。尤其是，后夹具100的半个型腔的弯曲形状可以减少板材所受的应力(以及冲压的压力)，对于15/10mm、甚至12/10、或10/10、8/10、6/10mm的板材，整体可以把间距i减少到1-3或5cm，这在现有技术中没有压痕和褶皱或卷曲是不可能的。在现有技术中，即使用图1所示的工具，对于15/10mm的板材，可以实现的最小间距i为3-10cm，对12/10mm的板材为5-12cm，并且不能避免上述缺点。

因此，对于提出的同样间距i，本发明可以使用更薄的板材，这代表着节约大量的材料。

正如已经看到的，对同样的板材厚度，本发明还可以减小间距。

根据本发明，另一个优点在于在间距处得到缓和的弯曲形状，而在现有技术中，这里总是得到一个平面的区域。

根据本发明甚至可以得到间距i为零，而不出现褶皱、压痕或卷曲。因此得到凹形15、16完全相邻的形状，因此形成每个形状，例如一个长椅的每个座位形状11、12之间

没有平面部分117的圆形。

因此，为了更好地满足客户的要求，可以调整这两个参数，间距和厚度。

重要的是，开始冲压后，每次冲压时，板材停留在夹具100的B部分上(在这儿B表示半个形状)；如果板材不停留在这个支撑上，则将会在前进和后面的冲压过程中发生弯曲。

可以用其它支撑方法如滚柱等来代替支撑B的至少一部分，但是在后夹具100至少复制冲压头120的型腔的至少一部分(图7中为一半)时才得到本发明的全部好处。

根据一个推荐的实施例，冲压过程包括一个图5所示的板材加工阶段。

图中显示了冲压头4和模具10以及板材T的横剖面。

根据本发明的一个更好的实施例，并且在作为例子的制造长椅的非限定例子中，用一个折叠机对板材进行加工。

但是，本发明可以使用一种比现有技术中必须使用的加工方法更简化的加工。

根据第一个加工方式，板材根据线条a、b、c、圆弧部分d、和e、f进行加工。除了曲线d以外，所有部分均为直线。

在现有技术中，在所选择的长椅的例子中必须按照有84次折叠的长椅曲线来加工板材。

根据本发明，可以使用一个主要包括直线部分a、b、c、e、f和唯一一个圆弧部分d的预制件，整个部分不多于19次折叠，而不是84次。

需要指出的是，b、c部分之间的折痕只有14次折叠。

本发明还包括第一个变型，根据这个变型，预制件由a、b、c、d、g(直线)部分组成。

本发明还包括第二个变型，根据这个变型，预制件由a、h(直线)、d、e、f部分组成。

本发明还包括第三个变型，根据这个变型，预制件由a、h(直线)、d、g(直线)部分组成。

正如所看到的，这三个变型又减少了折叠操作的数量，因此改善了方法的经济性。

根据本发明，如图7所示，板材的放置不用考虑与冲压头和模具的垂直排列。例如板材可以比垂直排列偏离一个距离m。然后使压力机慢慢下降，使板材自己在工具上对中。

本发明还打开了不属于开始时提出的技术问题的前景，因而是一个意外的收获，即改变工具的“步长”。

在现有技术中，如果想修改冲压的步长，例如为了使同一类型的产品适应于可能要求不同尺寸的不同客户提出的要求，除了拆卸整个工具，并用一个新的工具来替代外没有其它办法。因此有多少不同的步长，就必须有多少不同的工具，并且还必须操纵整个工具。

相反，由于本发明的后夹具、冲压头和模具整体的原始设计，如图8所示，步长可以随意修改，将工具设计为被一个横向(即与板材的移动方向垂直)切口分开的两个部分，这样形成步长最小的基本工具，然后用所需要的步长修改值E将所述切口产生的两个部分分开，并且将一组四个可拆卸零件***到间隔E中，该零件称为模具460、冲压头480和夹具490和420的垫块。

这些零件可以用各种机械方法固定，如螺栓等。

这种方法的好处在于，只用一个工具和一组或几组这样的垫块就可以适应所面临的商业领域的每种标准和实际习惯，而不是更换整个工具。

本发明还包括上述工具，适于制造有多个座位的长椅，特别是2到6或8个座位或更多座位的长椅，需要间距为i的几种座位形状或型腔的连续座位11、12，其特征在于，为了能够随意修改冲压的步长，工具设计成被一个在冲压头(4、120)中部的横向(即与板材的行进方向垂直)切口分开的两部分，这样形成步长最小的基本工具，可以根据所需的步长修改值E将两个部分分开，并且工具包括一组或几组四个可拆卸零件，称为模具460、冲压头480和夹具490和420的垫块，可以用适当的一组插在间距E中。

另外，本发明用于冲压与上述例子类似的各种零件，特别是具有接近的重复型腔的整个零件，还可用于冲压会出现压痕、褶皱和卷曲的薄板材零件，甚至是形状不重复的零件。

还可以通过一个与冲压头相对的与模具10的底部相对应的型腔直接在长椅的“底部”，也就是从长椅的10和11区域之间出现一些孔洞，以便排出雨水。

正如已经指出的，本发明可以用非常小的压力冲压不同厚度的通用板材，压力为一般压力的一半，并且冲压各种通用的钢、不锈钢或其它通用合金的板材，板材可以带有临时的或最终的覆盖层或有一层底漆，或者进行塑料板或各种类型复合板的冲压。

根据要处理的材料的不同，压力机和工具可以是一台发热的压力机。

本发明包括刚才描述的冲压方法以及相应的工具、相应的预制件以及由此得到的物品和产品。

本发明还包括冲压各种与本发明的描述相近的产品和物品所采用的冲压方法，以及相应的工具、预制件以及由此得到的物品和产品。

本领域技术人员将在本发明涉及的各种变型和选择方面采用本发明。

Claims (32)

1.在一个模具(10)和冲压头(4)之间冲压板材(T)的冲压方法，冲压头(4)被前夹具和后夹具锁紧，其特征在于，后夹具(20)的尺寸向后扩展，并且邻近冲压头(4)的一端、即后夹具的前端(AV)有一个弯曲的形状，即可以使板材在夹具的更大长度上逐渐发生深度变形的形状。

2.根据权利要求1的在一个模具(10)和冲压头(4)之间冲压板材T的冲压方法，冲压头(4)被前夹具和后夹具锁紧，其特征在于，后夹具(20)向后扩展，并且几何形状上与邻近冲压头(4)的区域相适应，以便复制冲压头(4)在它的AV部分产生的形状的至少一部分，或者复制冲压头产生形状的正好一半或一半以上，以至全部。

3.根据权利要求1或2的冲压方法，其特征在于，前夹具(30)也向前扩展。

4.根据权利要求1的冲压方法，其特征在于，后夹具的几何形状与冲压头(4)在它的AV部分产生的形状的一半相适应。

5.根据权利要求1的冲压方法，适于用来制造有几个座位、特别是2-6或8个甚至更多座位的长椅，或需要几个被间距i分开的连续座位的形状或型腔(11，12)，其特征在于，使用一个工具，工具的后夹具(100)(在它的B部分)复制冲压头(120)在它的AV部分产生的座位形状(11，12)的至少一部分，最好正好一半(A)，或者复制冲压头产生的形状的一多半，直至全部。

6.根据权利要求5的冲压方法，适于用来制造有几个座位、特别是2-6或8个甚至更多座位的长椅，或需要几个被间距i分开的连续座位的形状或型腔(11，12)，其特征在于，在后夹具(100)和冲压头(120)之间有一个区域(150)，它的几何形状适于复制两个连续的座位形状之间应该存在的间距i所需要的形状。

7.根据权利要求5或6的冲压方法，适于用来制造有几个座位、特别是2-6或8个甚至更多座位的长椅，或需要几个被间距i分开的连续座位的形状或型腔(11，12)，其特征在于，前夹具(110)已经向前扩展。

8.根据权利要求5的冲压方法，适于用来制造有几个座位、特别是2-6或8个甚至更多座位的长椅，或需要几个被间距i分开的连续座位的形状或型腔(11，12)，其特征在于，前夹具(110)的轮廓8保持水平。

9.根据权利要求5的冲压方法，其特征在于，前夹具(110)可以有一个有利于板材的变形向冲压头过渡的稍微弯曲的表面或轮廓。

10.根据权利要求1的冲压方法，其特征在于，放置板材(T)，使其形成第一个冲压形状或“初始”形状，然后把经过第一次冲压的板材向后移动，并且把初始形状放在后夹具(100)的AV区域(130)上，然后进行第二次和后续的冲压，直至完成2、3、4、5、6、7、8或更多个的型腔。

11.根据权利要求1的冲压方法，其特征在于，后夹具(100)在它的B部分复制与冲压头(120)的AV部分的半个形状(A)相同的半个座位型腔，箭头表明完成连续型腔的板材一步一步的移动方向。

12.根据权利要求1的冲压方法，其特征在于，工具在后夹具(100)和冲压头(120)之间包括一个复制两个连续型腔之间应该存在的间距i的肩部(150)。

13.根据权利要求1的冲压方法，其特征在于，对于15/10mm或12/10mm，以及10/10、8/10或6/10mm的板材，使用的压力约为150-300或350吨。

14.根据权利要求1的冲压方法，其特征在于，对于15/10mm，甚至12/10、10/10、8/10或6/10mm的板材，形成间距i的肩部(150)减小到大约1-3或5em，甚至达到i＝0，而没有压痕、褶皱和卷曲。

15.根据权利要求1的冲压方法，其特征在于，用其它支撑装置、如滚柱等来代替后夹具(100)的支撑部分(B)的至少一部分。

16.根据权利要求1的冲压方法，其特征在于，冲压方法包括一个最好借助于一个折叠机进行的板材预成型阶段。

17.根据权利要求16的冲压方法，其特征在于，板材的预成型按照线条a、b、c、部分圆弧d、e、f进行，除了曲线d外，所有的部分均为直线，或者预成型按照a、b、c、d、g(直线)部分进行，或者按照a、h(直线)、d、e、f部分或a、h(直线)、d、g(直线)部分进行。

18.根据权利要求1的冲压方法，其特征在于，板材T的定位无需考虑与冲压头(4)和模具(10)的垂直排列，例如板材可以比垂直排列偏离距离m，然后使压力机慢慢下降，让板材自己在工具上对中。

19.实施权利要求1-18之一的冲压方法的工具，其特征在于，它包括一个模具(10)和一个被前夹具和后夹具锁定的冲压头(4)，后夹具(20)的尺寸向后扩展，并且在邻近冲压头(4)的端点上(即后夹具的前端)有一个弯曲的形状，即能够使板材在夹具的一个更大的长度上逐渐深度变形。

20.根据权利要求19的工具，其特征在于，后夹具(20)向后扩展，并且几何形状上与邻近冲压头的区域14相适应，以复制冲压头(4)在它的AV部分产生的至少一部分或一半，甚至一多半，以至冲压头所产生的形状的全部。

21.根据权利要求19或20的工具，其特征在于，前夹具(30)也向前扩展。

22.根据权利要求19的工具，其特征在于，后夹具的几何适应性在它的B部分复制冲压头在它的AV部分产生的形状的一半(A)。

23.根据权利要求19的工具，适于用来制造有几个座位、特别是2-6或8个甚至更多座位的长椅，或需要几个被间距i分开的连续座位的形状或型腔(11，12)，其特征在于，后夹具(100)复制冲压头120在它的AV部分所产生的座位形状(11，12)的至少一部分，最好为一半，或者复制冲压头所产生的形状的一多半以至全部。

24.根据权利要求19的工具，适于用来制造有几个座位、特别是2-6或8个甚至更多座位的长椅，或需要几个被间距i分开的连续座位的形状或型腔(11，12)，其特征在于，在后夹具和冲压头(120)之间有一个区域(150)，它的几何形状用于复制应该在两个连续的座位形状之间存在的间距i的所需要形状，i可能等于零。

25.根据权利要求19的工具，适于用来制造有几个座位、特别是2-6或8个甚至更多座位的长椅，或需要几个由间距i分开的连续座位的形状或型腔(11，12)，其特征在于，前夹具(110)已经向前扩展。

26.根据权利要求19的工具，适于用来制造有几个座位、特别是2-6或8个甚至更多座位的长椅，并且需要几个由间距i分开的连续座位的形状或型腔(11，12)，其特征在于，工具在前夹具(100)和冲压头(120)之间有一个复制应该在两个连续的座位型腔之间存在的间距i的肩部(150)。

27.根据权利要求19的工具，其特征在于，为了可以随意修改冲压的步长，工具设计成由一个在冲压头(4，120)中间的横向(即与板材的行进方向垂直)切口分开的两部分，这样形成步长最小的基本工具，这两部分可以根据所需要的修改步长值(E)而互相分开，并且工具包括一组或几组四个可以拆卸的零件，称为模具(460)、冲压头(480)和夹具(490)和(420)的垫块，用于以适当的间隙插在间距(E)中。

28.根据权利要求27的工具，其特征在于，适于用来制造有几个座位、特别是2-6或8个甚至更多座位的长椅，或需要几个由间距i分开的连续座位的形状或型腔(11，12)。

29.根据权利要求26或27的工具，其特征在于，所述模具(460)、冲压头(480)和夹具(490)和(420)的垫块可以用各种机械方法如螺栓等进行固定。

30.配备有权利要求19-29之一的工具的冲压压力机。

31.冲压的产品，尤其是包括连续重复型腔的产品，型腔相互靠近甚至相邻(i＝0)，尤其是具有多个特别是六个或更多个座位的、即2-6或8个甚至更多座位的长椅，其特征在于，这些产品通过权利要求1-18之一的方法和权利要求19-29之一的工具，并借助于权利要求30的压力机来进行制造。

32.根据权利要求31的产品，其特征在于，它们用不同厚度的通用板材、特别是15/10、12/10或10/10mm的板材制成，板材为各种通用的钢材、不锈钢或各种通用合金板材，板材可以带有临时或最终的覆盖层或底漆，或由塑料或各种类型的复合板制成。

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