模切刀具和用于切割金属板的方法与流程

相关申请的交叉引用

本pct国际专利申请要求于2018年3月9日提交且标题为“模切刀具和用于切割金属板的方法”的英国专利申请序列号no.1803816.6的权益，该申请的全部公开内容通过参引并入本文。

本发明涉及一种模切刀具，特别地但非排他地涉及一种用于切割诸如钢板或铝板的金属板的模切刀具。在另一方面中，本发明涉及一种模切组件和一种切割金属板的方法。

背景技术：

在模切中，模具或模块用作专用工具，以使用压力机对材料、主要是金属板进行切割或成形。像铸模一样，模块通常根据其用于制作的物品进行定制。模块通常是由工具制造商制作并随后安装到压力机中的金属块。模切机还包括切边冲头，该切边冲头具有与模块相对应的形状。模块和切边冲头可以分别被认为是凹部件或凸部件，它们被设计为移动经过彼此的相应切割边缘，以在布置在它们之间的金属板上产生剪切力。

当在压力机中模切金属板时、特别是在切割铝材时，通常已知的问题包括裂片的产生、磨损和回弹。裂片是铝材与冲头的切割边缘相接产生的结果。尽管铝材是很好的材料，因为它的重量仅占钢的重量的三分之一，并且具有出色的强度重量比，但在模切中，铝材特别容易产生裂片。

本发明的目的是解决与现有技术相关的这些缺点。特别地，本发明的目的是提供一种模切刀具，该模切刀具减少了模切过程中裂片的形成，并且同时不需要更多的空间，因此可以改装到现有的压力机上。

技术实现要素：

本发明的各个方面和实施方式提供了如所附权利要求书中所要求的模切刀具、模切组件和切割金属板的方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种模切刀具，该模切刀具包括具有成角度的引导表面的冲头靴形座和切边冲头，该切边冲头至少部分地沿着该成角度的引导表面布置，使得该切边冲头能够沿着该成角度的引导表面在第一伸出位置与第二缩回位置之间移动。

关于成角度的引导表面，应当注意的是，传统的切边冲头布置成在切割过程中仅在一个方向上移动、特别是上下移动。然而，切边冲头不会沿两个平移轴移动。相反，本模切刀具的切边冲头在使用时可以与压力机一起上下移动。同时，冲头可以独立于压力机的运动而沿着成角度的引导表面移动，即与压力机的正常竖向运动成一定角度地移动。即，如果本发明的冲头靴形座与压力机的竖向方向对准，则切边冲头可以相对于冲头靴形座在切边冲头的第一位置与第二位置之间以一定角度移动，即相对于冲头靴形座和被切割的材料部分地在竖向方向上且部分地在水平方向上移动。

如下面将更详细地描述的，本发明的布置具有的优点是，在使用时，切边冲头不仅与压力机一起在竖向方向上移动，而且在切割/剪切过程期间，还可以增加冲头和模块以及被切割的零件之间的间隙。已经发现，增加冲头的切割边缘与部件之间的间隙会减小摩擦，从而显著减少在切割边缘处的裂片的形成和磨损作用。特别地，允许冲头移动远离切割边缘减少了冲头/材料接触超过80％，从而导致上述的裂片/磨损的减少。

新的布置还使得能够在不进入模块的情况下切割工件。相反，在传统的模切布置中，冲头必须“进入模具”平均多达5mm。结合普通工件(例如金属板)的厚度为约3mm，冲头总共必须移动8mm。该距离是冲头下降达到“下止点”的距离。在切割过程之后，冲头返回“上止点”，这将使距离加倍，使得在这种情况下，冲头总共移动了16mm。特别地对于铝材来说，在该长度范围内会产生大量热量/磨损/裂片等。因此，本发明的另一优点是，由于冲头不必进入模块，因此冲头每次切割操作所行进的距离显著减小。特别地，可以在材料厚度的50％或更大的距离处切割工件，即，在以上示例(工件厚度为3mm)中，在大约1.5mm的竖向运动之后切割工件。在50％的材料厚度处切割后，当工件被切割且冲头到达其“下止点”时，冲头的底部边缘仍将距离模具表面/切割边缘约1.5mm。

在本发明的另一实施方式中，切边冲头包括用于在使用中接合工件的平坦的底表面，其中，成角度的引导表面相对于底表面以一定的倾斜角度延伸。当在模切压力机中使用时，切边冲头的平坦的底表面通常在水平方向上延伸。将成角度的引导表面相对于平坦的底表面以一定的倾斜角度布置将确保切边冲头能够相对于工件在两个平移方向上移动。

切边冲头可以包括成角度的侧表面，其中，成角度的侧表面相对于底表面以与成角度的引导表面相同的角度延伸。因此，如果切边冲头沿着冲头靴形座的成角度的引导表面在其第一位置与第二位置之间移动，则平坦的底表面相对于工件保持预定取向、通常是水平取向。

根据又一实施方式，切边冲头包括在切边冲头的平坦的底表面下方延伸的突出部。突出部可以布置成在底表面之前接合工件。更特别地，突出部可以构造成在切边冲头的切割边缘之前接合工件。因此，突出部适于在底表面和/或切割边缘与工件的材料接触之前向工件施加预张力。突出部还确保了在执行切割操作之前，切边冲头相对于冲头靴形座正确且牢固地就位并且在切边冲头与模块之间设置了正确的间隙。

根据另一实施方式，切边冲头借助于弹性构件连接至冲头靴形座。弹性构件可以促进切边冲头相对于冲头靴形座在其第一位置与第二位置之间的运动。特别地，弹性构件可以布置成将切边冲头朝向其第一伸出位置偏置。这样，第一位置也是切边冲头的静止(或非切割)位置。如果冲头靴形座和切边冲头被压力机朝向工件降低，则切边冲头的上述底表面将与工件接合。一旦工件被切边冲头接合，反作用力将作用成使切边冲头相对于冲头靴形座从其第一伸出位置移动到其第二缩回(或切割)位置，从而逐渐增加设置在切边冲头与冲头靴形座之间的弹性构件的恢复力。因此，在该实施方式中，施加在工件上的力借助于弹性构件的恢复力逐渐增加，直到切边冲头到达其第二缩回位置。在其第二缩回位置中，切边冲头优选地抵靠在冲头靴形座上，并通过压力机而与冲头靴形座一起沿竖向方向移动，直到工件被切割为止。

在另一实施方式中，冲头靴形座包括限定成角度的引导表面和肩部的凹部，该肩部大致垂直于成角度的引导表面延伸。切边冲头可以包括与平坦的底表面相反的顶表面，该顶表面在与冲头靴形座的肩部大致相同的方向上延伸。换句话说，冲头靴形座的肩部和切边冲头的顶表面是对应的面，并且构造成当切边冲头处于其第二缩回位置时彼此抵靠。

弹性构件可以具有连接至肩部的第一端部和连接至切边冲头的顶表面的第二端部。然后，弹性构件将与成角度的引导表面大致相同地定向，从而最有效地将切边冲头相对于冲头靴形座朝向其第一位置偏置。

在又一实施方式中，切边冲头包括沿与成角度的侧表面相同的方向从顶表面突出的舌状部，其中，冲头靴形座包括用于接纳切边冲头的舌状部的凹槽。本模切刀具的舌状部和凹槽的布置将确保切边冲头始终沿着冲头靴形座的成角度的引导表面对准。特别地，舌状部和凹槽可以布置成使得舌状部在切边冲头处于其第二缩回位置时被完全接纳在凹槽内。当切边冲头移动到其第一伸出位置时，舌状部逐渐被从凹槽中拉出。然而，舌状部和凹槽可以定尺寸成即使在第一伸出位置中，舌状部的至少一部分仍被接纳在凹槽内。

在本发明的另一方面，提供了一种模切组件，该模切组件包括上述模切刀具和具有模块切割边缘的模块。切边冲头和冲头靴形座可以布置成使得模块的切割边缘与切边冲头的切割边缘对准。模切组件可以包括布置成支撑模块的下部靴形座。模切组件还可以包括布置成支撑冲头靴形座的冲头保持器，其中，至少一个引导柱被布置在冲头保持器与下部靴形座之间。至少一个引导柱布置成在压力机打开和关闭时有助于冲头靴形座和切边冲头相对于模块的竖向运动。当然，引导柱也可以布置为用于竖向地移动压力机的致动器。

在本发明的另一方面，提供了一种切割金属板的方法，该方法包括：

提供具有模块切割边缘的模块；

提供能够相对于模块移动的具有冲头边缘的切边冲头；

将金属板布置在模块上，使得金属板的一部分突出超过模具切割边缘；

移动切边冲头以与金属板的突出部分接触并越过模块切割边缘以在金属板上产生剪切力，并且同时，移动切边冲头，使得在切边冲头移动越过模块切割边缘时，冲头边缘与模块切割边缘之间的间隙增加。

该方法可以包括：当切边冲头接触金属板时，使切边冲头沿着相应的冲头靴形座的成角度的引导表面移动。该实施方式类似于使切边冲头移动越过模块切割边缘并且同时增加切边冲头与模块之间的间隙的特别简单的方式。

在另一实施方式中，当切边冲头接合金属板的突出部分时，切边冲头相对于冲头靴形座在第一伸出位置与第二缩回位置之间移动，使得当切边冲头在其第一位置与第二位置之间移动时，由切边冲头施加在金属板上的剪切力逐渐增大。在一个实施方式中，切边冲头可以借助于弹性构件而被朝向其第一位置偏置，其中，将切边冲头从其第一位置和第二位置移动作用成抵抗弹性构件的偏置。

在又一实施方式中，当切割金属板时，弹性构件使切边冲头朝向其第一伸出位置移动，从而沿着冲头靴形座的成角度的引导表面的方向加速金属板的切割(废料)部分。换句话说，切边冲头不仅将在竖向方向上而且还将在水平方向上加速金属板的废料部分远离剩余工件。

在本申请的范围内，明确地意指的是，在前面的段落中、在权利要求和/或以下描述以及附图中、并且特别是在其各个特征中阐述的各个方面、实施方式、示例以及替代方案可以独立或以任意组合的方式使用。即，可以以任何方式和/或组合来组合所有实施方式和/或任何实施方式的特征，只要这些特征是兼容的。

申请人保留改变任何原始提交的权利要求或相应地提交任何新的权利要求的权利，包括修改任何原始提交的权利要求以从属于任何其他权利要求和/或结合任何其他权利要求的任何特征的权利，尽管该权利要求并非最初主张的方式。

附图说明

现在将参照附图仅以举例的方式描述本发明的一个或更多个实施方式，在附图中：

图1示出了根据现有技术的切边应用中的模切压力机；

图2示出了根据本发明的模切刀具的立体侧视图；

图3a至图3c示出了使用图2中所示的模切刀具来切割金属板的方法。

具体实施方式

转到图1，示出了现有技术的模切组件10，特别是切边装置。模切组件10包括布置在组件的下端部处的模块11。模块11可以由压力机的下部靴形座12支撑。模块11限定支撑表面，该支撑表面构造成在操作期间支撑工件50、例如金属板。在图1中，脱模器14布置在模块11上方。工件50布置在模块与脱模器14之间并且在模块的切割边缘17上方侧向延伸。

在图1的顶端，示出了示意性的冲头保持器23，该冲头保持器23布置成支撑包括一个或更多个冲头靴形座22和相应的切边冲头的模切刀具。冲头靴形座22各自支撑与模块11的切割边缘17对准的对应的切边冲头20。切边冲头20相对于模块11的切割边缘17布置成使得在切边冲头的冲头边缘21与切割边缘17之间存在足够的水平间隙。

一个或更多个引导柱25有助于冲头保持器23与冲头靴形座22和切边冲头20一起相对于下部靴形座12和/或模块11的竖向运动。随着切边冲头20与图1中的冲头保持器23一起向下移动，脱模器14与工件50的顶表面接合并将工件50夹持在脱模器14与模块11的支撑表面之间。冲头保持器23相对于模块11的进一步的向下运动将导致脱模器14的弹簧15压缩，从而增加由脱模器施加到工件50的顶表面上的力。

冲头保持器23、并且因此冲头靴形座22和切边冲头20向下移动，直到切边冲头20的相应冲头边缘21移动越过模块11的切割边缘17。如在现有技术中已知的，切割边缘17与冲头边缘21之间需要保持一定的间隙，以实现最佳的切割效果。随着冲头边缘21移动越过切割边缘17，在工件50中发生变形，从而导致沿着切割边缘17的剪切力，直到工件50的被切边冲头20接触的部分被从工件50移除并作为废料弹出为止。

如前文所述，图1的模切组件具有以下缺点：当切割工件50时，在冲头边缘21与切割边缘17之间的界面处可能形成大量的裂片。本发明试图通过提出图2至图3c中所示的新的模切刀具来克服这个问题。图2是根据本发明的模切刀具100的实施方式的立体侧视图。新的模切刀具布置成插入到常规的冲头保持器、比如上文参照图1所描述的冲头保持器23中。模切刀具包括冲头靴形座222和限定冲头边缘221的切边冲头220。切边冲头220至少部分地沿着冲头靴形座222的成角度的引导表面230布置。切边冲头220包括与冲头靴形座222的成角度的引导表面230接合的成角度的侧表面240。

冲头靴形座220包括限定成角度的引导表面230和肩部232的凹部。如从图3a中将理解的，成角度的引导表面230和成角度的侧表面240两者都相对于水平方向以一定的倾斜角度延伸。换句话说，成角度的引导表面230和成角度的侧表面240相对于切边冲头220的底表面242以一定的倾斜角度延伸。冲头靴形座222的肩部232相对于成角度的引导表面230以约90度的角度延伸。凹槽234设置在冲头靴形座222的肩部232中。凹槽234通常是成角度的引导表面230的延伸部，并因此沿与成角度的引导表面230相同的方向延伸。

切边冲头220包括与平坦的底表面242相反的顶表面244。顶表面244相对于成角度的侧表面240以大致成直角的角度延伸。这样，顶表面244基本上沿与冲头靴形座222的肩部232相同的方向延伸。如下面将更详细地描述的，在其第二缩回位置，顶表面244抵靠在肩部232上。舌状部246从切边冲头220的顶表面244突出。舌状部246构造成在切边冲头220处于其第二缩回位置时完全容纳在冲头222的凹槽234内。

突出部224从切边冲头220的平坦的底表面242延伸。如下面将更详细地描述的，突出部定形状并且定尺寸成在冲头边缘221之前与工件接合。

参照图3a的侧视图，例如，弹性构件、特别是弹簧210布置在冲头靴形座222与切边冲头220之间。弹簧具有连接至肩部232的第一端部和连接至切边冲头220的上表面244的第二端部。弹簧210以与成角度的引导表面230相同的方向定向，并因此作用成使修剪冲头220沿着所述引导表面230移动。弹簧210将修剪冲头220朝向其第一伸出位置偏置，如从图3a可以得出的。

操作

新的切割组件的功能可以从图3a至图3c中得出。转到图3a，示出了第一状态，在第一状态中，包括冲头靴形座222和切边冲头220的模切刀具接近由模块211支撑的工件250。冲头靴形座222和切边冲头220一起沿着箭头101的方向朝向工件250移动。在典型的切割压力机中，箭头101的方向对应于竖向方向。

当冲头靴形座222和切边冲头220接近工件250时，切边冲头220相对于冲头靴形座222处于其第一伸出位置。换句话说，借助于将切边冲头220朝向其第一位置偏置的弹簧210使切边冲头220的顶表面244与冲头靴形座222的肩部232间隔开。即，如果没有力施加到切边冲头220的底表面242或突出部224，则切边冲头220保持在其第一伸出/非切割位置。

如可以进一步从图3a中得出的，切边冲头边缘221与模块211的切割边缘217之间的间隙大于正常间隙。两个切割边缘之间的大于正常间隙的间隙将通过切边冲头220相对于冲头靴形座222沿着成角度的引导表面230的运动来补偿，如下面将更详细描述的。

图3b描绘了冲头靴形座220的突出部224已经与工件250接触的情况。特别地，该突出部与工件250的突起部分251接触，该突起部分251延伸超过模块211的切割边缘217。优选地，底表面242和冲头边缘221将尚未接触工件250。

如上文参照图3a所述，切边冲头220最初与冲头靴形座222一起沿箭头101的方向朝向工件250移动。这种情况直到切边冲头的突出部224第一次接触工件250的突出部分251为止。当冲头靴形座222沿箭头101的方向、即朝向工件250进一步前进时，切边冲头220克服弹簧210的弹性力被推向冲头靴形座222的肩部232。当切边冲头220被推向肩部232时，切边冲头220沿着冲头靴形座222的成角度的引导表面230移动，即，沿箭头103的方向、即平行于成角度的引导表面230移动。如箭头103所示，切边冲头220的这种运动包括与方向101对准的第一分量(竖向)和将用于减小冲头边缘221与模块211的切割边缘217之间的水平间隙的第二分量(水平)。

将理解的是，弹簧210的弹性力配置成低于工件250的突出部分251将开始断裂的力。因此，至少在切边冲头220从其第一伸出位置(图3a)移动到图3b中所示的其第二缩回位置的这段时间里，工件250的突出部分251将保持附接至工件250。替代地，突出部224将对工件的突起部分251施加预张力，这将导致工件250变形，如图3b中所示。当切边冲头220朝向其第二缩回位置移动时，施加到工件250的突出部分251上的力根据弹簧210的特性、即劲度系数逐渐增加。

一旦切边冲头220到达图3b中所示的其第二缩回位置，则施加到工件250的力现在将进一步增加，这由移动冲头靴形座222的压力机所施加的压力确定。该增加的力最终闭合切边冲头220的底表面242/冲头边缘221与工件250之间的间隙。结果，冲头边缘221移动越过模块211的切割边缘217并引入剪切力，该剪切力导致工件250的突出部分251断裂并作为废料部分253弹出。然而，随着废料部分253开始断裂，工件的将切边冲头220保持在其第二缩回位置的反作用力迅速消失，从而使弹簧210再次延展并将切边冲头220移动到其第一伸出位置。

由于切边冲头220从其第二缩回位置移动到其第一伸出位置，因此切边冲头220沿箭头105的方向加速，该方向与上文参照图3b描述的方向103相反。当然，方向105与成角度的引导表面230对准，并因此包括两个力分量，这两个力分量中的一个力分量沿方向101(竖向方向)延伸，而另一个力分量垂直于方向101(沿水平方向)延伸，从而增加了切边冲头边缘221与模块211的切割边缘217之间的间隙。特别地，水平方向上的力分量、即使切边冲头220移动远离切割边缘217的力分量将作用在废料部分253上，并因此仅在断裂发生之前使废料部分253加速远离切割边缘217。这种间隙的特定的增加和废料部分253加速远离切割边缘217将显著减少在切割面上形成的裂片的数量。