混合成形方法以及对应的成形装置

文档序号:12171 发布日期:2021-09-17 浏览:32次 >En<

阅读说明:本技术 混合成形方法以及对应的成形装置 (Hybrid molding method and corresponding molding device ) 是由 吉莱斯·阿弗里劳德 法布里塞·贝久埃特 于 2020-02-11 设计创作,主要内容包括:公开了一种用于使材料坯料成形的混合方法,其中:待变形的所述材料坯料(2)放置于模具(6)与坯料固持器(4)之间,通过使用至少一个冲头(26、32)冲压使所述材料坯料(2)变形,以便获得预先冲压的材料坯料(2),用液体填充腔体,其中定位一方面具有预先冲压的所述材料坯料(2)的所述至少一个冲头(26、32)以及另一方面至少一对电极(36),所述预先冲压的材料坯料(2)放置成与所述腔体的所述液体接触,以及在至少一对电极(36)之间产生至少一次放电,以这种方式使所述预先冲压的材料坯料(2)抵靠着所述模具(6)变形。(A mixing method for shaping a material blank is disclosed, wherein: -placing the material blank (2) to be deformed between a die (6) and a blank holder (4), -deforming the material blank (2) by punching with at least one punch (26, 32) so as to obtain a pre-punched material blank (2), -filling a cavity with a liquid, wherein-on the one hand-the at least one punch (26, 32) with the pre-punched material blank (2) and on the other hand-at least one pair of electrodes (36) are positioned, -the pre-punched material blank (2) is placed in contact with the liquid of the cavity, and-at least one electric discharge is generated between at least one pair of electrodes (36), in such a way that the pre-punched material blank (2) is deformed against the die (6).)

混合成形方法以及对应的成形装置

技术领域

本发明涉及一种用于使片材成形的混合方法以及对应的成形装置。

背景技术

存在用于使片材成形以具有更复杂或较不复杂形状的多种方法。可以例如弯曲、轧制、冲压片材等。本发明此处涉及使用已知方法的组合从片材形成复杂形状的零件。

借助于使片材变形的方法,已知通过施加动态压力使片材抵靠着模具变形的电液压成形。出于此目的,在填充有液体(例如,水)的腔体中在至少两个电极之间产生放电。然后,在两个电极之间形成电弧,从而引发液体的高温梯度和汽化。通常还称为“冲击波”的压力波以高速移动并将片材压在模具上。与其它成形方法相比,电液压成形特别有利,因为它可以减少弹性回弹并且在要成形的零件断裂之前获得增强的蚀刻类型细节和/或方形边缘和/或伸长率。

在一些情况下,具体来说,当要成形的零件特别深时,可以实施若干连续放电。为了减少所需的连续放电数目且因此限制零件的成形时间,已提出在零件的电液压成形之前执行液压预成形步骤。为此,如例如在文档US7802457 B2中所描述,用加压液体填充腔体。当液体压力足够时,片材抵靠着模具部分地变形。然后产生放电以引发冲击波并且完成零件的成形,直到实现所要形状为止。

通过施加准静态压力对零件进行预成形可以促进片材在模具中下降,因此减少将通过电液压成形执行的材料变形且因此如果有必要在两次放电之间对高压电脉冲发生器进行再充电,则减少成形时间,或如果寻求进行连续放电而不必在两次放电之间等待发生器再充电,则减少发生器的大小。

然而,通过这些方法难以产生具有竖直壁,即在片材变形之前垂直于片材的平面延伸的壁的零件。为了能够产生此类竖直壁,应使用极高压力。

文档US2011/0088442涉及一种液压机械成形工具,所述液压机械成形工具可以包含电液压成形腔,其中可以通过电极引发放电以改进可以在模具中产生的细节水平。

文档DE 10019594涉及一种用于可塑性变形的片材的液压机械变形,特别是用于产生电机主体零件的方法和装置,其中片材放置于成形工具与液体缓冲器之间,并且其中在液体缓冲器中产生的静压力的作用下,将片材压在成形工具上。在施加静压力的同时,激活安置于液体缓冲器中的冲击波产生器,以局部地产生朝向片材区定向的增加的压力。

文档US2012/103045就其本身而言示出一种用于在电液压成形机器中对片材进行电液压成形的系统。

因此,本发明的目标是提供一种可以使用电液压成形简单地产生竖直壁的方法以及对应装置。

发明内容

为此目的,本发明提出一种用于使材料坯料成形的混合方法,其中:

-待变形的材料坯料放置于模具与坯料固持器之间,

-通过使用至少一个冲头冲压使材料坯料变形,以便获得预先冲压的材料坯料。

根据本发明,还提供以下步骤:

-用液体填充腔体,其中定位一方面所述至少一个冲头以及另一方面至少一对电极,

-预先冲压的材料坯料放置成与腔体的液体接触,以及

-在至少一对电极之间产生至少一次放电,以这种方式使材料坯料抵靠着模具变形。

这种方法可以有利于材料下降到模具中,同时提供使用冲头产生被称为竖直壁的可能性,并且由于电液压成形还具有零件的高质量光洁度。

根据第一替代实施例,限制每个冲头相对于模具的相对行进,以这种方式使得材料坯料在由冲头推动时不接触模具。

根据另一替代实施例,至少一个冲头相对于模具的相对行进使得材料坯料在由所述至少一个冲头推动时接触模具。

为了进一步增强所产生零件的抛光质量并且通过限制冲头的手动再加工而促进工具的调整,上文所描述的混合方法可以进一步包含某一步骤,在所述步骤期间,对与材料坯料接触的液体进行加压,以使预先冲压的材料坯料变形。然后执行液压成形步骤,优选地在通过冲头变形之后以及在电液压成形之前执行所述液压成形步骤。

为了不受残留在材料坯料与模具之间的空气的阻碍,可以有利地布置成在材料坯料和模具之间产生负压。

为了集中由放电产生的冲击波,已经观察到优选在电液压成形期间使冲头与材料坯料相对较大地接近。因此,优选地布置为仅在执行至少一次放电之后将至少一个冲头从模具移开。

本发明还提出一种用于实施上文所描述的混合成形方法的装置。因此,本发明提出一种混合材料坯料成形装置,包括:

-与坯料固持器协作的模具,所述模具相对于坯料固持器在被称为打开位置与另一被称为闭合位置之间可移动,在所述打开位置中,材料坯料可以位于模具与坯料固持器之间并且从此处去除,在所述闭合位置中,坯料固持器与模具协作以用受控方式固持待变形的材料坯料的全部边缘,

-槽,所述槽限定能够用液体填充的腔体,

-放置于腔体中的至少两个电极,

其中

-所述槽包含相对于由坯料固持器和模具形成的组合件的至少一个可移动冲头,模具在被称为远位置与被称为近位置之间处于闭合位置,在所述远位置中,冲头的自由端与模具相距一定距离,在所述近位置中,冲头的自由端与模具相距的距离小于其在远位置中的测距距离。

在此结构中,模具可以限定待变形的片材的最终形状。冲头被布置成安置在腔体中,并且通过与所述片材接触以及通过使所述片材变形而在模具的方向上使片材变形。

在此种混合成形装置的优选替代实施例中,由坯料固持器以及处于闭合位置的模具形成的组合件相对于保持固定的槽可移动。

在此种混合成形装置中,还可以布置成所述槽具有底部和外围壁,并且外围壁的自由边缘形成冲头。此处,槽和至少一个冲头优选地是单个零件。

在槽具有底部和外围壁的情况下,随后可以布置成通过将槽分成至少两个隔室而在延伸穿过槽的壁的自由边缘上产生至少一个冲头,并且至少一对电极位于两个隔室中的每一个中。

上文所描述的装置的优选替代实施例规定,坯料固持器附接到竖直支撑物,模具相对于与支撑物相对的一侧上的坯料固持器平移可移动地安装,所述槽包含底部和外围壁,并且所述槽固定地安装,而支撑物相对于槽滑动。例如,这些支撑物可以安装在液压缓冲器上。这些支撑物还可以例如通过气体弹簧、液压缸或类似者形成。

附图说明

参考所附示意图,本发明的细节和优点将从以下描述中更清楚地显现,其中:

图1

[图1]示出用于使片材成形的混合方法的第一步骤,所述方法用混合成形装置实施;

图2

[图2]示出用于使片材成形的混合方法的第二步骤,所述方法用混合成形装置实施;

图3

[图3]示出用于使片材成形的混合方法的第三步骤,所述方法用混合成形装置实施;

图4

[图4]示出用于使片材成形的混合方法的第四步骤,所述方法用混合成形装置实施;以及

图5

[图5]示出用于使片材成形的混合方法的第五步骤,所述方法用混合成形装置实施。

具体实施方式

下文中的附图和描述基本上包含特定性质的元素。因此,它们不仅可以用于更佳地解释本发明,而且在适当时还促进本发明的定义。

图1以穿过竖直平面的纵向截面表示用于使材料坯料成形的装置。下文在说明书中假设待变形的材料坯料是由钢或由基于钢的合金,或实际上由另一金属或金属合金制成的片材2。最初(图1),此片材2具有给定形状,例如如图1中所说明的平面的。例如还可以设想帽盖形片材。

待变形的片材2此处放置于坯料固持器4与模具6之间。坯料固持器4由支撑物8承载,所述支撑物在形成于底部框架中的外壳中引导,所述底部框架放置于假设为水平的地面上并且槽10牢固地安装到其上。

下文在说明书中假设支撑物8竖直地延伸并且它们支撑因此位于支撑物8上方的坯料固持器4。以此方式,定义自上而下定向。它将在本说明书的其余部分保留。

坯料固持器4此处安置于片材2下方。所述坯料固持器由具有顶部边缘14的环形部分形成,所述顶部边缘适合于模具6且适合于在第一变形(下文描述的任选预成形操作)之后片材2将采用的形状。

在顶部边缘14周围,坯料固持器4具有充当补偿装置18的支架的外缘16,所述补偿装置预期与模具6协作以控制由模具6和坯料固持器4施加在片材2上夹紧力。

在图式中所说明的优选实施例中,坯料固持器4具有竖轴的圆柱形表面20,所述圆柱形表面具有适合于槽10的形状的截面。如下文中所解释,此圆柱形表面20可以在坯料固持器4与槽10之间形成密封件。

坯料固持器4进一步具有搁置在支撑物8上的底部底座22。后一者用于支撑坯料固持器4。它们还可以有助于相对于槽10引导坯料固持器4。例如,这些支撑物可以是气弹簧或液压缸。它们可以由安装在液压缓冲器上的杆组成。为了引导通过坯料固持器4形成的组合件,优选地提供夹持在相对于槽10平移的这两个元件(出于图式简化目的未示出的外部引导构件)之间的模具6和片材2。

模具6是在变形之后确定片材2的最终形状的装置的主要零件。模具6的底部表面,即面向坯料固持器4的底部表面预期在变形之后提供片材2的最终形状。在成形方法中,将抵靠着模具6,更具体来说抵靠着模具6的底部表面推动片材2,以使片材塑性变形并且模制其形状。

模具6的底部表面还包含与坯料固持器4的顶部边缘14相对安置的环形区域,所述底部表面对应于一方面面向坯料固持器4且另一方面面向槽10定位的模具6的面。片材2的边缘将在成形方法期间固持在坯料固持器4的顶部边缘与模具6的底部表面的上述环形区域之间。

在所说明的实施例中,其中考虑到槽10是固定的,模具6在竖直平移移动中可移动,以便能够朝向和远离预期保持固定的坯料固持器4移动。坯料固持器4保持固定,模具6在第一位置或打开位置与第二位置或闭合位置之间移动,在第一位置中,坯料固持器4与模具6之间的自由空间足以在变形之前插入片材2并且在变形之后去除片材,在第二位置中,所述模具将待变形的片材2的外围边缘夹持在其环形区域与坯料固持器4的顶部边缘14之间。补偿装置18在模具6与坯料固持器4之间提供恒定间隙,所述恒定间隙对应于片材2的厚度加上或减去调整值。

出于简化的目的,图式不示出用于移动模具6的构件。例如,此类构件是常规冲压领域的普通技术人员已知的。

在此优选实施例中,槽10在此处满足用于容纳液体(优选地水)的容器以及冲头的双功能。其在下文称为“槽”,但也可以称为“冲头”。或者,这两个功能可以是分开的,单独的冲头例如与槽相关联。在所说明的实施例中,此槽10具有底板24,外围壁26从所述底板延伸。底板24形成槽10的底部。

外围壁26竖直地延伸并且与底板24(其基本上水平地延伸)一起限定能够用液体(通常为水)填充的腔体。外围壁26的外表面与坯料固持器的圆柱形表面20协作,以在坯料固持器4围绕外围壁26的竖直平移移动期间例如使用密封件28提供密封性。特定构件(例如,未示出的引导柱)在坯料固持器4相对于槽10的平移移动期间优选地提供引导。应注意,圆柱形表面20可以形成由槽10限定的腔体的顶部边缘,并且因此根据坯料固持器4相对于槽10的相对位置延伸此腔体。

在所说明的实施例中,如上文所提及的槽10的顶部部分至少部分地形成冲头的顶面。第一,外围壁26的自由边缘(与底板24相对)具有适合于寻求施加到片材2的变形的形状轮廓。因此,此自由边缘可以包含突出和/或中空部分。然后,基本上竖直的壁30在外围壁26内侧安置于槽10中。此壁30从底板24开始并且朝向模具6竖直地延伸。壁30的自由端形成头部32,所述头部根据将提供给片材2的形状进行机械加工。

壁30优选地将槽的内部腔体分成隔室34。隔室可以相对于彼此密封,但是可以在其间提供连通(通路)。

显然,根据将提供给片材2的最终形状,若干壁30可以设置于槽中。所述壁可以相对于彼此平行,垂直地或根据任何角度相交,且更通常具有任何形状:笔直、弯曲、波状等。

在每一隔室34中,或至少在其至少一些隔室中,安置一对电极36,所述电极例如通过底板24(未示出的连接以及绝缘体)供电。

在图式中观察到存在DH止挡件38,即模具高度止挡件,所述DH止挡件以本领域的普通技术人员已知的方式精确地限制模具6(以及由坯料固持器和在其移动期间由模具6致动的片材2形成的组合件)的行进终点。DH止挡件围绕外围壁26安置于固定表面(此处例如支承槽10的底部框架的顶面)上,并且安置于此底板24与模具6的底部表面之间。它们还可以与坯料固持器4的底部底座22协作。

图1示出在对应于成形方法的第一步骤的位置中的混合成形装置。在此位置中,模具6处于打开位置,即其距坯料固持器4(以及距包含冲头26、32的槽10)最远的位置。如上文所提及,坯料固持器4和模具6随后彼此相隔甚远,以具体来说实现将片材2插入其间。图1说明此片材2的定位,此定位通过由此图1的左侧上的箭头40所提出。

在图1中的位置中,坯料固持器4处于高位置,即支承片材2的坯料固持器4定位,以这种方式使得形成冲头的槽10的顶部部分无法与片材2接触的位置。水可能已经存在于槽10的隔室34中。模具6安置于片材2上方。

图2说明后续步骤。相对于图1,如通过箭头42所表明,降低模具6。片材2的外围边缘夹持在模具6的环形区域与坯料固持器4的顶部边缘之间。通过安置于坯料固持器4的外缘16与模具6的边缘之间的补偿装置18设置模具6与坯料固持器4之间的夹持力(还考虑可以在支撑物8中的每一个的水平面处实施的力补偿)。在图式中所说明的方法中,在此步骤期间不提供片材2的变形。一方面在片材2与模具6之间以及另一方面在片材2与坯料固持器4之间的接触区域优选地平行。

或者,可以使用模具6在片材2上的夹持,以便执行片材2的第一预成形,例如以使片材弯曲和/或模制其边缘。因此可以引发(任选地)片材2上的第一变形。此外,模具6夹持在坯料固持器4上可以确保片材2与坯料固持器4之间的水密性。外围杆也可以任选地形成于模具6与坯料固持器4之间的片材2上,以确保片材2与坯料固持器4之间的令人满意的密封性。弹性体密封件也可以满足此密封性功能。

然后,水充满由槽10的内侧、片材2、坯料固持器4的圆柱形表面20以及密封件28定界的整个空间。用水填充的目标是填充腔体,以这种方式使得液体与任选地预成形的片材2接触。例如,这可以通过吸入位于片材2下方的空气来执行。还执行片材2上方的同时空气吸入以在片材2的两侧保持基本相同的压力。在整个变形方法中优选地维持片材2与模具6之间的空气抽吸,以防止位于此空间中的空气阻碍片材2的变形。或者,可以布置成当水在腔体中上升时,通过坯料固持器4的高点处的排放孔排出空气。在此阶段期间,如果片材具有凹入形状,则加压空气可以用于保持片材凹入,因此限制其下方的气泡。坯料固持器4在此填充期间保持在如图1中相同的位置。

随后(图3),模具6继续朝向槽10下降,并且引发坯料固持器4相对于槽10下降-箭头44。由槽10形成,更具体来说由外围壁26的顶部外围边缘和头部32形成的冲头然后与片材2接触并且通过拉伸使片材塑性变形。在此移动期间,冲头朝向模具6施加推动片材2的力。固持在坯料固持器4与模具6之间的片材2安置于冲头与模具6之间。冲头和/或槽10用作与模具6协作的凸形部分、此处具有外壳以接纳由槽10的顶部部分形成的冲头凹形部分。补偿装置18此处用于调节在片材2的边缘处的拉力,并且允许材料从片材2朝向系统的内侧移动(如果需要)。

此处执行片材2的第二变形步骤(上述任选的预成形是第一变形步骤)。所述第二变形步骤此处由冲压步骤组成。在此变形步骤期间,优选地但非强制地寻求确保片材2在其中心区域,即在面向外围壁26的内侧定位的区域中不接触模具6。然而,在一些情况下,可以在此冲压操作期间在某些位置处提供片材2的“完全”变形。这可以避免必须提供电极以“覆盖”片材2的整个表面。

图4说明混合成形方法的有利,但任选步骤。此处提议具有片材2的准静态液压成形的步骤,在所述步骤期间,此片材2再次接近模具6且可以与其局部地接触。然后通过对位于槽10中的水加压,例如通过作用在模具6上(箭头42)来获得片材2的这种变形。因此,片材2至少局部地与由槽10的顶部部分形成的冲头分离,并且采用模具6与头部32以及形成冲头的外围壁26的顶部边缘之间的中间位置。

本领域的普通技术人员已经观察到,附图是示意性的且仅仅是说明性的。变形和细节不按比例绘制。

图5说明用于使片材2成形的方法的后续步骤。此处示意性地示出电液压成形。此处形成排放室并且排放室完全用水填充。所述排放室包括在槽内侧的腔体并且延伸至变形片材2以及在槽与坯料固持器4之间形成的密封件。安置于所述排放室中的电极36对然后由来自电容器放电的强电流供电。通过已知方式,此放电在槽10中含有且与片材2接触(重要的是在槽10中具有令人满意的水填充,使得水实际上与片材2接触以用于此电液压成形步骤)的液体(水)中产生爆炸,从而产生朝向片材2传播的冲击波。壁30和外围壁26引导冲击波,且因此用于实现片材2抵靠着模具6的令人满意的变形。

在此方法中,由于在电液压成形步骤之前片材2的先前变形,电极36对中的单次放电通常足以获得所寻求的变形。

图式并不表示与去除由片材2形成的零件相关的最终步骤,其中打开模具并将槽重新降低到图1所说明的位置。

因此,此处所描述的方法可以产生具有减少循环时间的零件,因为需要单个电液压成形步骤。拉伸图式以及任选地液压成形操作几乎在屏蔽时间内执行。

此处所描述的方法的极大优点是在变形之后的片材可以具有竖直壁(在能够在过程结束时分离由模具6形成的片材的间隙角内),换句话说,通过使片材变形获得的零件可以具有在变形之前基本上垂直于片材的定向的面。在图式中所说明的实例中,片材最初在水平面中。在变形之后,所述片材然后具有准竖直面(在从系统去除零件之前)。

此处提出的成形方法和混合成形装置可以通过电液压成形以减少的循环时间获得具有准竖直壁的零件。因此,可以限制此类零件的成本价格。

根据替代实施例,槽(冲头)中的壁可以例如形成蜂巢型蜂窝结构。

在所说明的实施例中布置成槽的外围壁是预期通过冲压使片材变形的冲头的一部分。这显然取决于将提供给片材的所寻求形状。槽的外围壁不一定是冲头的一部分。例如,可以在图3中布置成坯料固持器与槽的外围壁的顶部边缘齐平。

在所示装置中,已假设槽是固定的。这是优选实施例,但是有可能具有固定模具。本领域的普通技术人员将理解,重要的是系统的各个组成元件之间的相对移动。

本发明不限于所描述和所说明的不同实施例且不限于所提及的替代实施例,但是本发明还涉及在所附权利要求书的范围内的本领域技术人员能够理解的实施例。

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