专利名称：由可拉深的板坯生产构件的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种由一个用可变形的材料尤其钢制的板坯生产构件的方法，其中，板坯在变形期间被流体衬垫朝成型模具方向支承。此外，本发明还涉及一种尤其适合于实施此方法的设备。这种设备通常有一容器，容器内充填一种流体作为工作介质，例如水或类似的液体。借助恰当的装置将板坯固定在容器口的上方，所以板坯可例如通过一个定位在此口内并可运动到容器内部的冲头变形。在这种情况下，在变形期间，容器内所含的流体作为衬垫面对由冲头施加的压力支承板坯，因此板坯随着冲头的推进成为由冲头规定的形状。
上述类型的方法和设备适用于生产复杂的特性更好的构件。在这里，借助于一种可流动的工作介质构成的衬垫实施的变形其优点在于，与传统的拉深不同(在拉深时冲头使板坯在一个构成阴模的下模中变形)，材料流动成最终形状更加容易。当然，问题是为了准确构成所期望的构件形状需要很高的压力。因此，在传统的方法中在变形过程结束时进行预成形构件的校准，在校准时通过强烈增大流体衬垫内的压力提高成型精度。
在实际工作中业已证明特别困难的是生产有小半径的所谓“副成形部分(Nebenformelemente)”。这种副成形部分要在板坯变形为构件的主形状后才在构件内成型。
为副成形部分的造型所需要的高的校准压力，尤其对于大面积的构件导致需要大的力量，用于在变形过程中将板坯固定在相关的设备中。不仅为此所必要的设备方面的支出，而且为产生高的校准压力以及用于密封施加此高压力的整个系统所必须支付的技术性费用，均导致提高上述类型的设备的制造和运行成本。
人们试图采取措施降低成本，即，相应于板坯传统的拉深变形，将副模块牢固地安装在相关设备的容器内。板坯在由模具实施的运动过程中被压向此固定不动的副模块，从而迫使构成该副成形部分。这种方法的缺点是，刚性的副成形部分在容器内在主材料流动尚未结束的时刻就已经介入变形，并因而可能引起无法控制的材料流动。这又会导致飞边、表面的局部损伤和凹陷，它们降低所生产构件的质量。
此目的一方面通过一种生产构件的方法达到，其中，一个用可变形的材料尤其钢制的板坯在变形期间被流体衬垫朝成型模具方向支承并完成下列步骤—板坯借助模具变形为一中间形状；以及—接着，已变形为中间形状的板坯借助副模块局部范围变形，副模块逆模具的作用方向朝板坯运动。
按本发明板坯的变形分为至少两个步骤。在第一个步骤中，主要部分进行变形，为此板坯借助模具变形到构件形状的所有基本部分基本上构成的程度。若此主变形结束，便制造此副成形部分。
与先有技术不同，为此目的一个可主动运动和可主动控制的副模块朝板坯运动。副模块的尺寸设计为，总是使板坯在限于副成形部分的区域内进行变形。因为副模块主动朝板坯方向工作，它本身按成型模具的方式作用。促成主变形的模具则相反，在制成相关的副成形部分期间构成“阴模”，板坯在它上面成型。
按本发明至少分成两个步骤的方法的优点在于，主变形不受固定的副模块影响只克服流体衬垫的压力进行。在这种情况下，不仅材料流动而且成型均可设计为，为有关的副成形部分的最终造型创造最佳条件。
因此可以准确制造复杂形状的副成形部分，无需为此如在先有技术中仍要求的那样极度提高压力。具有高度可靠性地避免了板坯破坏视觉印象的损伤或材料分配的缺陷。因此，按本发明的方式可在减少设备性支出的同时用板坯生产出能满足最高要求的构件。
按本发明的一项能特别符合目的地实施按本发明的方法的设计的特征在于，模具是一个其位置可调的冲头。采用这种运动的可向板坯进给的冲模，可在最佳地利用流体衬垫支承作用的情况下，有高造型精度地制成工件所要生产的形状。
特别有利的是，当流体衬垫内的压力达到一个最小值时才实施局部范围的变形。压力的这一最小值可在板坯的主变形过程中自动调整。若不是这种情况，则可通过补充提高流体衬垫内的压力，建立一种对于有关的副成形部分的构成有利的压力状态。取决于副成形部分造型的过程和复杂性，也恰当的是，流体衬垫的压力在借助副模块变形期间相对于事先存在的压力改变。在这种情况下，在流体衬垫内存在的最小压力应优选地相当于这样一个压力，即，在此压力下开始发生由流体衬垫的压力引起的副成形部分的造型。
在通过副模块制造副成形部分的一开始及其过程中，造成规定的压力状态是为了进一步改善加工结果。若板坯以足够高的压力支靠在模具上，则减少了在相关的副成形部分造型期间发生不可控制的材料流动的危险。以此方式能可靠地防止构件表面损伤。
按本发明生产的构件的形状准确度还可以进一步提高，只要在达到最终形状后增大流体衬垫的压力。压力的这种最终的提高，类似于在传统的方法中通常的校准过程的方式，用于修正构件由模具造成的主形状可能由于制造副成形部分引起的变化。
另一方面，涉及由一个用可变形的材料尤其钢制的板坯生产构件的设备，这种设备配备一个充填流体的容器、一个在容器口的上面固定板坯的装置和一个成型模具，模具可定位在容器口的上方，为达到上面提到的设备方面的目的采取的措施是，在容器内设至少一个可以逆模具的作用方向朝板坯运动的副模块。这样一种配备有可主动调整的副模块的设备，特别适用于实施按本发明的方法，因为副模块可以按这样的方式控制，即，只有在板坯通过模具的主变形结束时副模块才介入变形过程。以此方式，在按本发明设计的设备运行时，不再需要如在先有技术中的构造复杂的副成形部时仍必需的那种极端的压力升高。因此这种设备可低成本地制造和运行。
若模具是一个可调整其位置的冲头，则可实现一种生产能力特别高的按本发明类型的设备。
优选地，按本发明的设备配备一控制器，一旦达到板坯规定的变形它便发出一个信号，用于使副模块朝板坯方向调整。按本发明的这种设计特别适用于拉深构件的自动化生产。在这方面原则上可以设想，所涉及的用于调整副模块的信号例如根据模具走过的行程发出。但优选地，当容器内所含流体内的压力超过一个规定的适用于副成形部分造型的值时，控制器便发出一个用于调整的信号。
为了能有目的地调整容器内存在的压力，应设一可控制的阀，借助它可改变容器内的压力。此外，恰当的是，在按本发明设计的设备中有一压力发生器，借助它可提高在容器内所含压力的压力。采用这种压力发生器可有目的地调整为对构成副成形部分有利的压力状态。
附加地在容器2内设有一副模块6，它支承在一个可借助调整装置7液压地沿逆冲头调整方向R指的调整方向S调整的活塞8上。为了容器2用液体F(例如水)充填设一压力发生器9。
冲头5在其面朝板坯1的那一侧有一个与用板坯要制成的构件形状对应的形状。在这里，在区域A设计一副成形部分N，要生产的构件的两个彼此近似成直角地延伸的壁部在此副成形部分N处以一个小的半径互相过渡。规定用于造成此副成形部分N的沿垂直方向与此副成形部分N对齐地设置的副模块6，在其面对板坯1的一侧有一个与副成形部分N形状的对立面一致的造型。
在
图1中表示的工作位置，冲头5和装置4处于它们上举的静止位置，所以板坯1可无阻碍地放到容器2的边缘3上。与此同时，副模块6处于其最接近容器底部的起始位置，在此位置下板坯1与副模块6之间的距离大于冲头5在实施板坯1变形时的行程。容器2内充填液体F。
在放上板坯1后使装置4下降，从而将装置4与容器2上部边缘3之间的板坯1边夹紧地固定在容器口上面。冲头5被置于一个位置，从这一位置出发进行板坯1的变形。副模块6仍旧处于其静止位置。在此时刻，在需要的情况下，通过提高充填在容器2内的液体F的压力，朝冲头5的方向实施板坯1的变形。以此方式增加在板坯中部的形状变化以及储备好材料用于随后在容器2区域内的主变形(图2)。
接着，冲头5沿调整方向R插入容器2的口中，从而使板坯1变形。在这里，由装置4所施加的固定力取决于板坯1的钢材和/或要制成的构件形状应这样确定，即，从板坯1的边开始可以在容器的内腔发生材料流动或板坯1的边被牢固地固定。在板坯1通过冲头5变形期间，充填在容器2内的液体F构成流体衬垫，板坯1被此流体衬垫支承在板坯1背对冲头5的那一侧上。液体F内的支承压力P根据由冲头5引起的板坯1变形的进展加以控制或调整。在冲头5的行程终止时，板坯1得到一个中间形状，在这种情况下除了副成形部分N外构件所有的造型部分均已达到其最终形状。因此由冲头5实施的板坯1的主变形结束(图3)。
为了制成副成形部分N，通过压力发生器9将支承压力P提高到一个最小值，在这一压力下基于由液体F施加的支承压力P，副成形部分N的造型正好开始发生。但在这一时刻不进行进一步的压力升高。现在，取代压力升高，将副模块6沿调整方向S向板坯1送进，于是板坯1被拉延为由在此时刻静止不动的冲头5所规定的副成形部分N的形状(图4)。
在副成形部分N的构造结束后，再次提高支承压力，以便在冲头5上最终校准板坯1的形状。
最后，冲头5、装置4以及副模块6运动到返回它们在图1中所表示的起始位置，从而可将成品构件从设备中取出。
附图标记一览表1 板坯2 容器3 容器2的边缘4 固定板坯1的装置5 冲头6 副模块7 调整装置8 活塞9 压力发生器A 区域F 液体N 副成形部分R 调整方向S 调整方向
权利要求
1.由一个用可变形的材料尤其钢制的板坯(1)生产构件的方法，其中，板坯(1)在变形期间被流体衬垫(F)朝成型模具(5)方向支承，此方法包括下列步骤—板坯(1)借助模具(5)变形为一中间形状；以及—接着，已变形为中间形状的板坯(1)借助副模块(6)局部范围变形，副模块(6)逆模具(5)的作用方向(R)朝板坯(1)运动。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征为模具是一个其位置可调的冲头。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征为一旦在流体衬垫(F)内的压力(P)达到一最小值便实施此局部范围的变形。
4.按照权利要求3所述的方法，其特征为在流体衬垫(F)内的压力(P)最小值相当于这样一个压力，即，在此压力下由流体衬垫(F)的压力引起的副成形部分(N)的造型开始发生。
5.按照前列诸权利要求之一所述的方法，其特征为在借助副模块(6)变形期间，流体衬垫(F)的压力(P)相对于事先存在的压力改变。
6.按照前列诸权利要求之一所述的方法，其特征为流体衬垫(F)的压力(P)在达到最终形状后提高。
7.由一个用可变形的材料尤其钢制的板坯(1)生产构件的设备，包括一个充填流体的容器(2)、一个在容器(2)口的上面固定板坯(1)的装置(4)和一个成型模具(5)，模具(5)可定位在容器(2)口的区域内，其特征为在容器(2)内设至少一个可以逆模具(5)的作用方向(R)朝板坯(1)运动的副模块(6)。
8.按照权利要求7所述的设备，其特征为成型模具是一个其位置可调的冲头(5)。
9.按照权利要求7或8所述的设备，其特征在于一个控制器，一旦达到板坯(1)规定的变形它便发出一个信号，用于使副模块(6)朝板坯(1)方向调整。
10.按照权利要求7或8所述的设备，其特征为一旦容器(2)内所含的流体内的压力(P)超过一个规定的值，控制器便发出调整信号。
11.按照权利要求7至10之一所述的设备，其特征在于一个可控制的阀，借助它可改变容器(2)内的压力(P)。
12.按照权利要求7至11之一所述的设备，其特征在于一个压力发生器(9)，借助它可提高在容器(2)内所含压力(P)的压力(P)。
13.将按照权利要求7至12之一所述的设备用于实施按照权利要求1至6之一所述的方法的应用。
全文摘要
本发明涉及一种由一个用可变形的材料尤其钢制的板坯(1)生产构件的方法，其中，板坯(1)在变形期间被流体衬垫(F)朝成型模具(5)方向支承，以及本发明涉及一种尤其规定用于实施此方法的设备。在按本发明的方法中，板坯(1)借助模具(5)变形为中间形状。接着，已变形为中间形状的板坯(1)借助副模块(6)局部范围变形，副模块(6)逆模具(5)的作用方向(R)朝板坯(1)运动。以此方式可以低成本地生产准确成形的构件，没有降低质量的危险。
文档编号B21D24/16GK1419480SQ01807305
公开日2003年5月21日 申请日期2001年3月23日 优先权日2000年4月5日
发明者蒂诺·格鲁斯卡, 哈特维希·罗森 申请人:蒂森克鲁伯钢铁股份公司