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弯曲可锻性板材的方法及装置

阅读：753发布：2020-05-15

IPRDB可以提供弯曲可锻性板材的方法及装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且在冲压弯曲金属板材的方法和装置中，冲头应插进冲模的凹口以弯曲板材。该冲头有一个远离冲模的第一边缘和一接近冲模的第二边缘。与冲头相对的冲模凹口角部被斜切。该倒角面在斜切凹口的顶边边界处有一第三边缘。在第一次冲压弯曲进行一半时，板材由作为接触线的第一和第三边缘弯曲。接着，板材由作为接触线的第二边缘被进一步弯曲。在整个冲压弯曲板材的步骤中，第一和第二边缘之间冲头的一部分被保持在不与板材接触的状态。，下面是弯曲可锻性板材的方法及装置专利的具体信息内容。

1、一种冲压弯曲可锻性材料的方法，其中冲头插进冲模的凹口，从而使 板材弯曲成与冲头顶面和侧面一致的形状，该方法包括以下步骤：第一弯曲步骤，该步骤包括用设置在冲头顶面外侧的第一边缘弯曲该板 材，所述第一边缘作为与该板材接触的线；

第二弯曲步骤，该步骤包括设置在冲头侧面底边的第二边缘弯曲该板材， 在第一次弯曲步骤期间该板材与第二边缘接触后，所述第二边缘作为与该板材 接触的线；

其特征在于：第一和第二边缘之间的冲头部分在整个步骤中并不与所述板 材接触。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：以线性接触相互保持所述 冲模和所述板材，直至第一次弯曲步骤完成。

3、一种使可锻性材料冲压弯曲成理想形状的装置，包括：

一个具有凹口的冲模；和

一个插进所述冲模凹口的冲头；

其特征在于：所述冲头有一个插进所述冲模凹口的末端，所述冲头的末端 形成一顶面、一斜面和一侧面，所述冲头的末端还形成有在所述顶面和所述斜 面之间的第一边缘，在所述斜面和所述侧面之间形成有第二边缘；

所述冲模凹口的开口边缘被斜切，从而形成倒角型凹口，且在所述冲模的 顶面和所述倒角型凹口的边界处形成第三边缘；以及所述冲头的斜面的曲径大于由第一和第三边缘弯曲的所述板材弯曲部分 的曲径，其中所述第一和第三边缘应作为与所述板材接触的线。

4、根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述冲头的斜面是平直 的。

5、根据权利要求3所述的装置，其特征在于：当所述板材第一次接触第 二边缘时，在第一和第三边缘间的板材大致与所述冲模的所述倒角面平行。

6、根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述板材与第二边缘的第 一次接触与同所述板材与在所述冲模的倒角面和一侧面间所形成的第四边缘 的接触基本上是同步的。

7、一种用于将可弯曲板材加工出理想形状的装置，其包括：

冲头件具有接触所述可弯曲板材的一第一面、接触所述可弯曲板材的一第 二面，以及一第三面，所述第三面用于连接所述冲头件的第一和第二面，且其 曲径大于具有所述理想形状的弯曲部分的曲径；

冲模件具有用于接受所述冲头件的一个凹口，一个基本上平行于所述冲头 件第一面的第一面，在所述可弯曲板材被弯曲前，所述第一面接触所述可弯曲 板材，和一个基本上平行于所述冲头件第二面的第二面，以及一个连接所述冲 模件的第一和第二面的第三面；

所述冲模件还包括在所述凹口内的缓冲模，该垫具有基本上平行于所述冲 头件第一面的第一面；并且所述装置结构上是这样的，当所述冲头件插进所述冲模件时，所述冲头件 的第二面和所述冲模的第二面实质上由所述可弯曲板材的宽度而被分开。

8、根据权利要求7所述的装置，其特征在于：由所述冲头件的第一面和所 述冲头件的第三面的连接部分形成一第一边缘，由所述冲模件的第一面和所述 冲模件的第二面的连接部分形成一第二边缘，其中在所述冲头件插进所述冲模 件凹口的同时，由第一和第二边缘相配合来弯曲所述可弯曲板材。

9、根据权利要求8所述的装置，其特征在于：选择所述冲头件第三面的曲 径，以便当所述冲头件插进所述冲模件时，所述冲头件第三面不与所述可弯曲 板材接触。

10、根据权利要求9所述的装置，其特征在于：所述冲模件第二面有足够 的长度，以便当所述可弯曲板材被弯曲出理想形状时，所述可弯曲板材的一末 端接触到所述冲头件的第二面。

11、根据权利要求10所述的装置，其特征在于：所述的冲头件还包括：一基本上平行于所述冲头第二面的第四面，用于接触所述可弯曲板材，和 一第五面，所述第五面与所述冲头件的第一和第四面连接，且其曲径大于具有 所述理想形状的第二相应弯曲部分的曲径；

所述的冲模还包括：

一基本上平行于所述冲模件第一面的第四面，在所述可弯曲板材被弯曲 前，所述第四面接触所述可弯曲板材；一基本上平行于所述冲头件第四面的第 五面，和一个连接所述冲模件的第四和第五面的第六面。

12、根据权利要求11所述的装置，其特征在于：由所述冲头件的第一面和 所述冲头件的第五面的连接部分形成第三边缘，并由所述冲模件的第四面和所 述冲模件的第六面的连接部分形成第四边缘，其中在所述冲头件插进所述冲模 件同时，由第三和第四边缘相配合来弯曲所述可弯曲板材。

13、根据权利要求12所述的装置，其特征在于：选择所述冲头件第五面的 曲径，以便当所述冲头件插进所述冲模件时，所述冲头件第五面不与所述可弯 曲板材接触。

14、根据权利要求13所述的装置，其特征在于：所述冲模件第五面有足 够的长度，以便当所述可弯曲板材被弯曲成理想形状时，所述可弯曲板材的一 个末端接触到所述冲头件的第四面和所述冲模件的第五面。

15、根据权利要求14所述的装置，该装置还包括一个与所述缓冲垫相连的 缓冲杆，当所述冲头件插进所述冲模件时，该缓冲杆能提供反作用力。

说明书全文

本发明涉及通过使冲头插进冲模凹口内而冲压弯曲可锻性板材，如金属板 的改进技术。本发明特别涉及这样的冲压弯曲技术，该技术用以将可煅性板材 加工出与冲头顶面和侧面一致的形状，从而使板材弯曲成理想形状。

日本特开平专利公报No.3-264116公开了一种有关冲压弯曲金属板的传 统方法。这种传统方法参阅图7和8的描述。冲压机1适于以大致垂直于金属板W 中部的方向来弯曲金属板W两端，从而形成通常具有U-型横断面的产品。以 前，这种冲压机用于生产汽车的保险杠。

冲压机1包括一个固定在预定位置的冲模4和一个可垂直运动的冲头2。图7 表示由冲头2和冲模4完成金属板W弯曲作业。

冲头2为厚板型状，并在其底面和侧面之间有用于弯曲板材W的两个拐角或 圆型边缘。每个拐角被切削加工成圆面2r。冲头2具有一顶端，即为板材W设置 具有浅槽2m的底部或末端，用于在弯曲过程中允许金属从板材中部移至弯曲拐 角处。

冲模4有冲头2插入的凹口4m。在凹口4m的侧面4s和顶面4u之间的每个开口 边缘也均被切削成圆面4f。在凹口4m的侧面4s和顶面4u之间的每个开口边缘的 倒棱状也加工成圆型面4f。在凹口4m的侧面4s和底部4b之间的每个拐角也被切 削成圆面4r，圆面4r与冲头2共同作用形成金属板W(见图8(C))的弯曲部分 Wt。冲头2和冲模4的凹口4m间的间隙应尽可能小，以提高弯曲精度。

在冲压弯曲作业中，平直板材W设置在冲模4的顶面4u，然后向下移动冲头 2。冲头2插进冲模4的凹口4m(见图8(A))。在冲头2移至其最低点(见图8 (A))的过程中，板材W被加工成与冲头2顶面和侧面一致的形状，以便使板 材W两端以大致垂直于其中心部的方向被弯曲。

以上所述的方法中，冲头2和冲模4的凹口4m间的间隙应尽可能小，且凹口 4m的开口边缘被加工成圆面4f。所以，当冲头2插进冲模4的凹口4m以弯曲板材 W(见图8(A))时，使板材W的两端与冲模4的圆面4f面对面接触。由于与圆 面4f面对面接触，所以板材W的末端被压进冲头2和凹口4m间的间隙(见图8 (B))。换句话说，不会使板材W的两端摩擦圆面4f，之后板材W的两端被压 入间隙。因此，在每一端部保持有未解除应力的条件下，由冲头2和冲模4来冲 压板材W的各端。保持的应力往往会引起每个弯曲边缘变形以与冲模4的圆面4f 一致。当板材W弯曲后从冲压机1出来时，这种未解除的应力会导致如图8(D) 所示的局部变形Ws或突起Wh。

此外，板材W的弯曲部分Wt在冲头2的圆面2r和凹口4m的圆面4r之间被紧 压。所以，由板材W的弯曲部Wt内拐角和外拐角间的不同长度产生的应力保持 在弯曲部分Wt。剩余的应力往往会扩大弯曲部分Wt的内拐角，从而产生了如图 8(C)所示的弯曲部Wt。因此，上述传统冲压弯曲方法不能精确地生产理想形 状的弯曲产品。

所以本发明的一个目的在于提供一种冲压方法，该方法能有效地减少或防 止弯曲产品弯曲部分的突起。

本发明的另一个目的在于提供一种冲压方法，该方法能有效地减少或防止 弯曲产品弯曲部分的局部变形。

本发明的第三个目的在于提供一种冲压机，该冲压机能高精度地把可煅性 材料弯曲成理想形状。

一方面，本发明提供了一种冲压方法，该方法是把一个冲头插进一个冲模 的凹口，从而使可锻性板材弯曲成与冲头顶面和侧面一致的形状。这种最佳方 法的组成包括用放置在冲头顶面外侧的第一边缘弯曲板材的步骤，其中第一边 缘作为与板材接触的线，和用设置在冲头侧面下侧的第二边缘进一步弯曲板材 的步骤，其中在前期步骤期间板材弯曲到与第二边缘接触之后，第二边缘应作 为与板材接触的线。在这个方法的所有步骤中，第一和第二边缘之间的冲头部 分并不与板材接触。

通过使用上述方法，在弯曲作业完成时显著降低了板材弯曲部分未解除的 应力，所以，以高精度使板材弯曲成理想形状。

本发明的另一个方面，提供了用于冲压板材以弯曲板材的装置。该装置包 括具有一凹口的一冲模和插进该冲模凹口的一冲头。在一种优选设备中，该冲 头有一插进冲模凹口的末端，冲头的末端有一顶面、一斜面和一侧面。冲头的 末端也形成有一个在顶面和斜面间的第一边缘及一在斜面和侧面间的第二边 缘。此外，冲模凹口的开口边缘应被加工出倒角，在倒角状凹口和冲模顶面的 边界处形成第三边缘。最终，所述斜面具有大于板材弯曲部分曲率的曲径，所 述板材弯曲部分由作为接触线的第一和第三边缘弯曲。

通过使用这种最佳装置，能显著降低板材弯曲部分和末端部分未解除的应 力，所以能够高精度地弯曲板材。

在上述的装置中，当板材开始与第二边缘接触时，在第一和第三边缘间的 平面最好大致与冲模的倒角面平行。

另外，板材与第二边缘的第一次接触最好同板材与冲模凹口侧面和倒角面 间所形成的第四边缘的第一次接触基本同步。

结合附图及相应权利要求，通过以下对最佳实施例的描述，能充分理解本 发明的其它目的和特点。

图1是本发明的一个最佳实施例的冲压弯曲装置的纵面局部图；

图2(A)和2(B)是该装置的纵面局部图，表示最佳冲压方法的第一步；

图3是该装置的纵面局部图，表示最佳方法的第二步；

图4(A)和4(B)是该装置的纵面局部图，表示最佳方法的第三步；

图5是该装置的纵面局部图，表示最佳方法的第四步；

图6(A)和6(B)是该装置的纵面局部图，表示最佳方法的第五步；

图7是一个传统冲压弯曲装置的纵面局部图；和

图8(A)和8(B)是传统冲压弯曲装置的纵面局部图，表示传统冲压弯曲 方法的两个步骤，以及图8(C)和8(D)是冲压弯曲作业完成后弯曲板材的纵 面局部图。

参阅图1至6对本发明的最佳实施例加以说明。图1所示为本发明的一最佳 冲压弯曲装置10。装置10以大致垂直于板材W中部的方向来弯曲板材W两端，从 而形成横断面一般为U-型的产品。该冲压机10包括一垂直移动的冲头12和一 固定在预定位置的冲模14。尽管最好是使用最佳装置和方法来弯曲金属板材， 但板材可采用任何可锻性材料。另外，图1至6虽然表示在板材W中制出两个直 角弯曲的最佳实施例，但本发明的冲头和冲模可在板材中制出单直角弯曲的结 构。此外，在本发明的实施例中弯曲角不一定是90度。

图1的冲头12具有根据由冲压机10所制成产品的理想形状而形成的厚板形 状。冲头12包括一平底边或端面12d和两个弯曲板材W的倒角。每个倒角均被斜 切成斜面12r。冲头12在每个斜面12r和端面12d间有一第一边缘12e1，在每个 斜面12r及其每个侧面12s之间有一第二边缘12e2。冲头12的上部(未示出)被 连至冲压机10上，如通过一个冲头固定板(未示出)或推杆(未示出)，以便 冲头12通过向上和向下运动的冲头固定板或推杆而向上和向下运动。

冲模14包括一个平顶面14u和冲头12插进的凹口14m，其在下面将更详细地 说明。凹口14m的每个开口边缘均被斜切出斜面(倒角面)14f。冲模14有一在 斜面14f和顶面14u的边界处形成的第三边缘14e3。冲模14还包括一个在凹口 14m的侧面14s和斜面14f间的第四边缘14e4。

冲模14凹口14m的侧面14s和冲头12的侧面12s间所确定的间隙C应约等于 板材W的厚度。冲模14的凹口14m能容纳其中用于支撑板材W的缓冲模16。缓冲 杆17在冲压弯曲作业期间向缓冲模16提供预定向上的力。

参阅图1至6来说明冲压弯曲的最佳方法。首先，使冲头12保持在上部的极 限位置，并把板材W放在冲模14的顶面14u上。如图1所示，由于缓冲模16的上 面16u与冲模14的顶面14u处于同一平面，所以板材W被水平固定。在这种情况 下，推杆或冲头固定板的运转会使冲头12向下移动。在向下移动的过程中，冲 头12的端面12d靠在板材W的上面，以便冲头12和板材W两边上的缓冲模16夹住 板材W的中部。然后，冲头12被迫向下移动，以便使冲头12与缓冲模16一起也 向下移动，克服缓冲杆17产生的向上力。

如图2(A)和2(B)所示，当冲头12和缓冲模16夹持板材W的中部向下移 动时，板材W的中部与冲头12的第一边缘12e1接触。板材W的两端与冲模14的第 三边缘14e3接触。换句话说，板材W通过作为图2(B)所示的接触线的第一边 缘12e1和第三边缘14e3而被弯曲。在这情况下，当冲头12进一步向下移动时， 由通过作为图3所示的接触线的第一边缘12e1和第三边缘14e3连续弯曲板材 W。

如图4(A)和4(B)中所示进一步进行弯曲作业，板材W与第二边缘12e2 接触。然后，基本上与板材W同第二边缘12e2的第一次接触同步，板材W与冲模 14的斜面14f接触。换句话说，板材W与第二边缘12e2的第一次接触实质上同板 材W与第四边缘14e4的第一次接触是同步的。这是因为第一边缘12e1和第三边 缘14e3间的平面，在板材W同第二边缘12e2开始接触时基本上平行于冲模14的 倒角面或斜面14f。

由于板材W是在每个有曲度的弯曲部分Wt处弯曲的，所以在板材W的每个弯 曲部分Wt和另一冲头12的斜面12r间产生空间S，以便在第一边缘12e1和第二边 缘12e2间以不接触形式保持冲头12和板材W，如图4(B)所示。即，当板材W由 作为接触线的第一边缘12e1和第三边缘14e3而被弯曲时，斜面12r的曲径大于 板材W的弯曲部分Wt。在这个最佳实施例中，斜面12r是平直的，因此，曲径是 无限大。不过，从结构上来说，斜面12r的曲径也可具有有限的曲径，该曲径 大于板材W弯曲部分的曲径。

如图5所示，当冲头12进一步向下移动时，在第二边缘12e2上部的冲头12 的一部分侧面12s和在第四边缘14e4下部的冲模14的一部分侧面14s间夹持板 材W的两端。接着，板材W的端部被弯曲到假定位置，其中端部实际与冲头12的 侧面12s平行，如图5所示。换句话说，板材W的两端被对折进冲头12和冲模14 间的间隙C，从而以大致垂直于板材W中部的方向而被弯曲。

在冲头12进一步向下移动到底部极限位置的过程中，板材W的两端被压进 冲头12和冲模14间的间隙C。所以，如图6(A)所示，整个板材W保持冲头12 和冲模14间。在这种情况下，完成板材W的弯曲作业。

根据以上所述的冲压弯曲作业方法和装置，在板材W的各弯曲部分Wt内侧 设有空间S的情况下，板材W被弯曲。更具体说，在第一边缘12e1和第二边缘12e2 之间，空间S能阻止冲头12与板材W的每个弯曲部分Wt接触。这会导致保持在每 个弯曲部分Wt内侧的材料过剩，如图(6)所示的厚度Q。所以，能够减小 由于板材W每个弯曲部Wt内侧和外侧间长度差所引起的应力。因此，能够解决 现有技术中冲压弯曲技术中的问题，如产品从冲压机10中取出后因产品W的 弯曲部Wt处解除应力所引起的突起和变形。

另外，板材W的两端与第三边14e3保持直线接触，直至板材W的两端 被折至大致与板材中部垂直。仅在板材W的末端已弯曲到板材W中部垂直后， 板材W的两端均与侧面12s和14s接触。所以，由于板材W的末端在被插 进侧面12s和14s之间的同时，所述末端并不会摩擦冲模14的凹口14 m的开口边缘，所以在板材W的边缘能够防止解除的应力。因此，产品从冲压 机10中取出后，在板材W的末端也能防止突起和变形。

上述说明和附图仅说明本发明的原理，并不能作为对本发明结构的限制。 对本领域普通技术人员来说，显然会做各种变化和改进。可以看出，所有这些 变化和改进均会落入本发明从属权利要求限定的范围。

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