用于制造不等厚板的冲压装置

摘要

本发明公开了一种用于制造不等厚板的冲压装置，包括机架、工作台、挡板、上组合刀具、下组合刀具以及送料机构；一对挡板安装在工作台上，一对挡板之间的距离与不等厚板的宽度一致；上组合刀具包括上刀座以及安装在上刀座上的多个规则排列高度可调的上刀头，每个上刀头可独立的伸缩安装在上刀座上，根据位于不等厚板的上凹槽的形状和深度，一个或多个上刀头伸出以形成与该上凹槽相匹配的包络面；下组合刀具与上刀具组合的结构类似，当不等厚板的上下表面分别设有凹槽时，上、下刀具组合配合工作。本发明通过冲压的方式制造不等厚板料，并且通过夹具控制塑性变形时金属的流向，使之能够在生产不同种类和不同深度的板料的同时节省材料。

权利要求

1.一种用于制造不等厚板的冲压装置，该装置采用冲压方式制造不等厚板，其包括机架和安装在所述机架上的工作台，其特征在于，该装置还包括设置在所述工作台上的一对挡板、分别安装在所述工作台上方和下方的上组合刀具和下组合刀具以及用于输送放置在工作台上的不等厚板的送料机构；

所述一对挡板安装在所述工作台上，且位于不等厚板的两侧，所述一对挡板之间的距离与不等厚板的宽度一致；

所述上组合刀具包括固定安装在所述机架上的上刀座以及安装在所述上刀座上的多个规则排列高度可调的上刀头，每个上刀头可独立的伸缩安装在所述上刀座上，根据位于不等厚板的上表面的上凹槽的形状和深度，一个或多个上刀头伸出以形成与该上凹槽相匹配的包络面；

所述下组合刀具包括固定安装在所述机架上的下刀座以及安装在所述下刀座上的多个规则排列高度可调的下刀头，每个下刀头可独立的伸缩安装在所述下刀座上，当不等厚板的上下表面分别设有凹槽时，根据位于不等厚板的下表面的下凹槽的形状，一个或多个下刀头伸出以形成与该下凹槽相匹配的包络面。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述工作台上开设有多排用于调节一对挡板距离的钻孔，根据不等厚板的宽度，所述挡板通过安装在相应的两排钻孔之间的螺栓压紧在工作台上，以使一对挡板之间的距离与不等厚板的宽度一致。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述上刀座上设置有多排上刀头，每排包括多个规则排列高度可调的上刀头，当上凹槽深度较浅时，至少两排上刀头伸出，当上凹槽深度较深时，一排上刀头伸出。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述下刀座上设置有多排下刀头，每排包括多个规则排列高度可调的下刀头，当下凹槽深度较浅时，至少两排下刀头伸出，当下凹槽深度较深时，一排下刀头伸出。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述上刀头与上刀座之间通过螺纹连接。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述下刀头与下刀座之间通过螺纹连接。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置还包括用于压平上凹槽或下凹槽中压痕的滚筒。

说明书

用于制造不等厚板的冲压装置

技术领域

[0001] 本发明属于塑形加工技术领域，涉及一种金属板料的制造工艺，具体涉及一种用于制造不等厚板的冲压装置。

背景技术

[0002] 在汽车业蓬勃发展的同时，世界能源、资源日益紧张，在中国情况尤其突出。在可持续发展成为共识的新形势下，汽车轻量化越来越受到人们的关注。在汽车行业中，通过减少零件的重量可以达到节能减排的目的。由于在白车身中优化零件的厚度分布是减少质量的重要方式，即强度要求高的部分厚度大一些，强度要求低的部分厚度小一些。因此不等厚板的制造就显得极为重要。

[0003] 现在目前不等厚板的制造方式主要是焊接和轧制，其中焊接制造的不等厚板无法避免出现焊接缺陷。TWB板的焊接控制非常关键，主要在于待焊工件的精度、工件焊接组合的重复定位与夹紧度有一定的限度，焊接前的间隙必须控制在一定的精度内。有时待焊工件表面会有金属涂层，而金属涂层常常会造成焊接气孔。激光焊接头多采用“深入焊”或“透焊”工艺。激光焊接与传统焊接技术相比在焊接精度上、效率、可靠性、自动化等方面都有无可比拟的优越性。激光焊应用于汽车拼焊板具有焊缝窄、热影响区小、外观美观、变形小、焊接速度快等特点。但是，即便对焊缝间隙控制再好，也无法避免出现焊接缺陷。从表面来看，焊缝缺陷主要分为两大类：焊缝几何表面缺陷和随机缺陷，前者一般通过对一段焊缝进行观察即可发现，而后者作为局部缺陷则常出现在不可预知的位置。此外，由于焊缝部位的硬化，给后序的冲压过程带来一定的挑战。而且在不等厚钢板拼焊时，对材料的力学性能和加工性能依赖大，对被焊接工件的装配精度要求高，对光束操控的精确性要求更高。

[0004] 上世纪90年代德国Aachen大学塑形成型研究生在所长Kopp教授的带领下，开始研究一种生产连续变厚度薄板的新工艺，它的核心技术是柔性轧制技术。采用这一全新的工艺可以在轧制过程中实时控制轧锟锟缝以获得沿轧制方向板材的预先定制的变厚度形状，这样变厚度薄板经过加工成型制成的结构具备更好的承载能力。随后，IBF与德国Mubea公司合作开始研制、生产TRB板。进入21世纪之后,德国Mubea公司实现了轧制差厚板的产业化。目前Mubea公司是世界上唯一生产轧制差厚板的供应商，并对差厚板轧制控制技术进行严格的保密，从而造成差厚板供货的垄断。

[0005] 与TWB相比较，TRB具有以下的优越性：（1）减重效果更好；（2）机械性能变化连续、适应性更强，由于TRB沿长度方向上的硬度、机械性能变化比较平缓，没有拼焊板所表现出的硬度和应力波峰；（3）厚度分布可“量身定做”，可根据所要生产的零部件所受载荷和成型过程数值模拟结果来调整和优化厚度分布位置和大小，使零部件的质量最大限度地减轻；（4）后续成型加工可靠性更高。但是，轧制的不等厚板也有其局限性，首先轧制的变截面厚度只能发生在板料的初始轧制方向并且厚度也只能在一个一定范围内；其次，轧制的差厚板只能实现同种材质、同种宽度板材的链接；最后，轧制的差厚板的费用较高且供应受到限制。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种用于制造不等厚板的冲压装置，它通过冲压的方式制造不等厚板料，并且通过夹具控制塑性变形时金属的流向，使之能够在生产不同种类和不同深度的板料的同时节省材料。

[0007] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

[0008] 一种用于制造不等厚板的冲压装置，该装置采用冲压方式制造不等厚板，其包括机架和安装在所述机架上的工作台，该装置还包括设置在所述工作台上的一对挡板、分别安装在所述工作台上方和下方的上组合刀具和下组合刀具以及用于输送放置在工作台上的不等厚板的送料机构；

[0009] 所述一对挡板安装在所述工作台上，且位于不等厚板的两侧，所述一对挡板之间的距离与不等厚板的宽度一致；

[0010] 所述上组合刀具包括固定安装在所述机架上的上刀座以及安装在所述上刀座上的多个规则排列高度可调的上刀头，每个上刀头可独立的伸缩安装在所述上刀座上，根据位于不等厚板的上表面的上凹槽的形状和深度，一个或多个上刀头伸出以形成与该上凹槽相匹配的包络面；

[0011] 所述下组合刀具包括固定安装在所述机架上的下刀座以及安装在所述下刀座上的多个规则排列高度可调的下刀头，每个下刀头可独立的伸缩安装在所述下刀座上，当不等厚板的上下表面分别设有凹槽时，根据位于不等厚板的下表面的下凹槽的形状，一个或多个下刀头伸出以形成与该下凹槽相匹配的包络面。

[0012] 按上述技术方案，所述工作台上开设有多排用于调节一对挡板距离的钻孔，根据不等厚板的宽度，所述挡板通过安装在相应的两排钻孔之间的螺栓压紧在工作台上，以使一对挡板之间的距离与不等厚板的宽度一致。

[0013] 按上述技术方案，所述上刀座上设置有多排上刀头，每排包括多个规则排列高度可调的上刀头，当上凹槽深度较浅时，至少两排上刀头伸出，当上凹槽深度较深时，一排上刀头伸出。

[0014] 按上述技术方案，所述下刀座上设置有多排下刀头，每排包括多个规则排列高度可调的下刀头，当下凹槽深度较浅时，至少两排下刀头伸出，当下凹槽深度较深时，一排下刀头伸出。

[0015] 按上述技术方案，所述上刀头与上刀座之间通过螺纹连接。

[0016] 按上述技术方案，所述下刀头与下刀座之间通过螺纹连接。

[0017] 按上述技术方案，该装置还包括用于压平上凹槽或下凹槽中压痕的滚筒。

[0018] 本发明，具有以下有益效果：板料冲压成形是利用金属板在常温下通过外力作用发生平面应变成形为所需形状零件的一种加工方法，相比于焊接，本发明采用冲压所得的不等厚板具有优越的力学性能和抗腐蚀性能，具有更高的材料利用率和生产效率，在节能环保方面也具有明显的优势；针对冲压不等厚板时因金属会往阻力较小的部位流动导致金属很有可能往板料的宽度方向流动从而造成板料宽度方向有毛刺而且将会浪费一定量的金属这一问题，本发明通过设置一对挡板，调节两挡板之间的距离使其与不等厚板的宽度一致，可以阻止金属板料向宽度方向流动，使其顺利的往板料的长度方向流动，这样就可以在成型需要的不等厚板时，极大的解决了冲压时候导致的毛刺问题，同时也能节省大量的材料；另外，本发明通过设置组合刀具，将生产三维曲面的多点成型原理应用于不等厚板的冲压成型上面，灵活性极大，能生产各种不同的不等厚板，具有节省材料、结构简单、安全可靠、实用性好的特点。

附图说明

[0019] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

[0020] 图1为本发明实施例的结构示意图；

[0021] 图2为采用本发明制造较窄凹槽的不等厚板的步骤图；

[0022] 图3为采用本发明制造左侧凹槽的不等厚板的步骤图；

[0023] 图4为采用本发明制造中间凹槽的不等厚板的步骤图；

[0024] 图5为采用本发明制造两侧凹槽的不等厚板的步骤图；

[0025] 图6为采用本发明制造下表面凹槽的不等厚板的步骤图；

[0026] 图7为采用本发明制造较宽凹槽的不等厚板的步骤图；

[0027] 图8为采用本发明制造底部为弧形的凹槽的不等厚板的步骤图。

[0028] 图中：1-机架，2-上组合刀具，201-上刀座，202-上刀头，3-送料机构，4-下组合刀具，401-下刀座，402-下刀头，5-挡板，6-不等厚板，7-工作台。

具体实施方式

[0029] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0030] 在本发明的较佳实施例中，一种用于制造不等厚板的冲压装置，该装置采用冲压方式制造不等厚板，如图1所示，其包括机架1、安装在机架1上的工作台7、设置在工作台7上的一对挡板5、分别安装在工作台7上方和下方的上组合刀具2和下组合刀具4以及用于输送放置在工作台7上的不等厚板6的送料机构3；

[0031] 一对挡板5安装在工作台7上，且位于不等厚板6的两侧，一对挡板5之间的距离与不等厚板6的宽度一致；

[0032] 上组合刀具2包括固定安装在机架1上的上刀座201以及安装在上刀座201上的多个规则排列高度可调的上刀头202，每个上刀头202可独立的伸缩安装在上刀座201上，根据位于不等厚板的上表面的上凹槽的形状和深度，一个或多个上刀头201伸出以形成与该上凹槽相匹配的包络面；

[0033] 下组合刀具4包括固定安装在机架1上的下刀座401以及安装在下刀座401上的多个规则排列高度可调的下刀头402，每个下刀头402可独立的伸缩安装在下刀座401上，当不等厚板的上下表面分别设有凹槽时，根据位于不等厚板的下表面的下凹槽的形状，一个或多个下刀头402伸出以形成与该下凹槽相匹配的包络面。

[0034] 在本发明的优选实施例中，如图1所示，工作台7上开设有多排用于调节一对挡板5距离的钻孔，根据不等厚板6的宽度，挡板5通过安装在相应的两排钻孔之间的螺栓压紧在工作台7上，以使一对挡板5之间的距离与不等厚板6的宽度一致。

[0035] 在本发明的优选实施例中，如图1所示，上刀座201上设置有多排上刀头202，每排包括多个规则排列高度可调的上刀头，当上凹槽深度较浅时，至少两排上刀头伸出，当上凹槽深度较深时，一排上刀头伸出。

[0036] 在本发明的优选实施例中，如图1所示，下刀座401上设置有多排下刀头402，每排包括多个规则排列高度可调的下刀头，当下凹槽深度较浅时，至少两排下刀头伸出，当下凹槽深度较深时，一排下刀头伸出。

[0037] 在本发明的优选实施例中，如图1所示，上刀头202与上刀座201之间通过螺纹连接。

[0038] 在本发明的优选实施例中，如图1所示，下刀头402与下刀座401之间通过螺纹连接。

[0039] 在本发明的优选实施例中，如图1所示，该装置还包括用于压平上凹槽或下凹槽中压痕的滚筒。

[0040] 本发明在具体应用时，每一个刀头都是通过螺纹连接在刀座上，每个刀头都可以根据实际生产要求独立地伸缩长度，使用时根据我们生产不等厚板的样式不同，确定所需要的刀头，然后将需要的刀头通过旋转刀头杆伸长，这种连接方式的目的就是在后期成型不同的不等厚板时可以独立的使用每一个刀头，省却了来回换刀具的时间和麻烦，有利于保证生产节拍。一对挡板的定位方式采用螺栓压紧在工作平台，因此在工作平台上钻多排螺栓孔，这样可以根据不等厚板的宽度来调节一对挡块之间的距离，而且这种固定方式非常简单，最主要的是传统的冲床进行简单的改装即可，挡板的材料用最便宜的铸铁就行，只需要在夹紧面保证精度即可，这样挡板的费用极低，这样可以更好的应用于工程实际。

[0041] 本发明基于多点成形原理，刀具均采用组合刀具。多点成形是金属板材三维曲面成形的全新技术，是对传统板料生产方式的重大变革，其原理是将传统的整体模具离散成一系列规则排列、高度可调的基本体（或称冲头），在整体模具成形中，板材由模具曲面来成形，而多点成形中则由基本体群冲头的包络面（或称成形曲面）来完成。本发明采用多点成型原理应用在不等厚板的成型中，采用组合刀具成型不等厚板，成型板料的样式非常多，灵活度极大。

[0042] 以下例举几个采用本发明成形不同不等厚板的实施例。

[0043] 实施例1

[0044] 如图1、图2所示，首先将挡板固定在冲压机的工作台上，两挡板的间距为板料的宽度，然后板料由送料机构（送料机构包括上下两个金属圆柱，工作时，上金属圆柱逆时针旋转，下金属圆柱顺时针旋转）运送到上组合刀具下，因为该不等厚板的上凹槽的深度较深、宽度较宽，故伸出一排上刀头下压成型上凹槽，然后用滚筒压平上凹槽内的压痕，压完之后不等厚板由送料机构继续送料，即可连续成型不等厚板。这样一次可以成型具有较窄宽度和较深深度上凹槽的不等厚板。

[0045] 实施例2

[0046] 如图1、图3所示，首先将挡板固定在冲压机的工作台上，两挡板的间距为板料的宽度，然后板料由送料机构运送到上组合刀具下，因为该不等厚板的上凹槽的深度较深、宽度较窄，故伸出一排上刀头侧面的两个下压成型上凹槽，然后用滚筒压平上凹槽内的压痕，压完之后板料由送料机构继续送料，即可连续成型不等厚板，这样可以只在板料的一侧形成凹槽。同理，若上凹槽位于中间，如图4所示，则伸出一排上刀头的中间上刀头下压成型中间凹槽；若上凹槽位于两侧，如图5所示，则伸出一排上刀头的两侧上刀头下压成型两侧凹槽。

[0047] 实施例3

[0048] 如图1、图6所示，首先将挡板固定在冲压机的工作台上，两挡板的间距为板料的宽度，然后板料由送料机构运送到上组合刀具下，因为该不等厚板具有上凹槽和下凹槽，故伸出一排上刀头下压成型上凹槽，直到上刀头将板料上凹槽成型之后，上刀具组合下行压在板料的上表面将板料压紧在工作台上，保持静止不动，然后一排下刀头侧面的两个上压成型下凹槽，最后用滚筒压平压痕，压完之后板料由上下送料机构继续送料，即可连续成型不等厚板，这样可以在板料6的上、下表面形成凹槽。

[0049] 实施例4

[0050] 如图1、图7所示，首先将挡板固定在冲压机的工作台上，两挡板的间距为板料的宽度，然后板料由送料机构运送到上组合刀具下，因为该不等厚板的上凹槽的深度较浅、宽度较宽，故伸出两排上刀头下压成型上凹槽，压完之后用滚筒压平压痕，压完之后板料由上下送料机构继续往送料，即可连续成型不等厚板，这样一次可以成型具有较宽宽度和较浅深度上凹槽的不等厚板。

[0051] 实施例5

[0052] 如图1、图8所示，首先将挡板固定在冲压机的工作平台上，两挡板的间距为板料的宽度，然后板料由送料机构运送到上组合刀具下，因为该不等厚的上凹槽的底面为弧形，故控制各上刀头的伸缩长度将一排上刀头组合成一个相配匹的弧面，上刀头同时下压成型上凹槽，然后用滚筒压平压痕，压完之后板料由上下送料机构继续送料，即可连续成型不等厚板，这样可以形成具有圆弧底面的凹槽的不等厚板。

[0053] 应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。