用于制造带有凸缘的拉制件并同时进行切削的方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于在使用具有至少一个刀刃（9）或者倒棱（91）的拉延凸模（1）、一个压板（7）和一个拉拔模（2）的情况下制造带有凸缘的拉制件的方法，该拉制件由金属板坯（10、12）构成，其中，该拉拔模（2）具有一个边框区域（4）、一个凸缘区域（3）以及用于板坯（10、12）的一个支承区域（6），将板坯（10、12）平放到拉拔模（2）的支承区域（6）上并且通过使拉延凸模（1）驶入拉拔模（2）而变形成拉制件并且在凸缘区域（3）上对板坯进行切削。目的在于提供这样的方法和这样的装置，这种方法和装置实现了刀具的简单构造、能够自定中心的系统以及同时过程可靠地、尺寸精确地制造带有凸缘的拉制件，该目的这样得以实现，即，相对于凸缘区域（3）提高支承区域（6）并且将支承区域形成为固定的，其中高度差（4）至少相当于板坯（10、12）的壁厚，在拉延凸模（1）驶入到拉拔模（2）中时设置在拉延凸模（1）上的刀刃（9）或者倒棱（91）与设置在支承区域（6）和凸缘区域（3）之间的过渡区段上的倒棱（8）或者刀刃（81）相咬合，从而在继续的拉伸过程中将板坯（10、12）的、凸出到凸缘区域（3）上面的区域分离下来。
【专利说明】用于制造带有凸缘的拉制件并同时进行切削的方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于在使用具有至少一个刀刃或者倒棱的拉延凸模、压板和拉拔模的情况下制造带有凸缘的拉制件的方法，该拉制件由平的和/或预先成型的金属板坯构成，其中，该拉拔模具有一个边框区域、一个凸缘区域以及用于板坯的一个支承区域，将板坯平放到拉拔模的支承区域上并且通过使拉延凸模驶入拉拔模而变形成拉制件并且同时在凸缘区域上对板坯进行切削。此外，本发明还涉及一种用于制造带有凸缘的拉制件的装置，该装置具有一个拉延凸模、至少一个压板和一个拉拔模，该拉延凸模具有至少一个刀刃或倒棱，该拉拔模具有成型凸缘的凸缘区域、成型边框区域的边框区域和成型底部区域的底部区域以及拉伸过程之前的用于板坯的支承区域。
【背景技术】
[0002]用于制造带有凸缘的拉制件的方法和装置由现有技术已知，借助这些方法和装置通过深冲和切削在一个作功冲程中可以由平的板坯制造拉制件。由专业书籍“Schnitt-，Stanz-und Ziehwerkzeuge (切削工具、穿孔工具和拉伸工具)”,作者Qhler undKaiser,第8版(2001)已知将具有待制造拉制件的底部区域、边框区域和凸缘区域的拉拔模实施为能够垂直位移的，以使进行拉伸过程之后在凸缘上切削完成的拉制件，因此可以在拉延凸模的一个作功冲程中制成所需要的、带有凸缘的拉制件。相应的拉拔模在所述的专业书籍的429页中示出。然而，由于拉拔模能够垂直移动所以由现有技术已知的切削-拉伸工具的构造相对复杂。此外，现有技术中已有用于制造进行一体式切削的拉制件的方法和相应的装置，为了避免在拉延凸模的刀刃处刮掉凸缘区域而在板坯的拉伸步骤中进行切削过程，从而在切削过程中使材料承受高的拉力负荷并且切削之后相应地随后产生凸缘区域。由于凸缘区域相对不受控制地随之产生，因此这样制成的拉制件不能以高的过程可靠性尺寸精确地制造。最后另一个问题在于，凸缘区域必须额外地与边框区域相倾斜地延伸，以避免在锋利的刀刃处刮掉。通常所需要的、与边框区域成直角的、凸缘区域的走向不能够在一个工艺步骤中制成。
[0003]深冲压力机没有高精度的刀具导向，因此这种压力机不可能进行切削操作或者可以仅仅非常困难而复杂地进行。
【发明内容】
[0004]因此本发明的目的在于，提供一种用于制造带有凸缘的拉制件并同时进行过程一体化的切削的方法和装置，这种方法和装置实现了刀具的简单构造、能够自定中心的系统以及同时过程可靠地、尺寸精确地制造带有凸缘的拉制件。
[0005]根据本发明的第一原理，就工艺方法方面这样实现了该目的，即，相对于凸缘区域提高支承区域并且将支承区域形成为固定的，其中高度差至少相当于待变形板坯的壁厚，在拉延凸模驶入到拉拔模中时设置在拉延凸模上的刀刃或者倒棱与设置在支承区域和凸缘区域之间的过渡区段上的倒棱或者刀刃相咬合，从而在继续的拉伸过程中将板坯的、凸出到凸缘区域上面的区域分离下来。
[0006]与现有技术已知的方法不同，根据本发明相对于凸缘区域提高了支承区域并且该支承区域形成为固定的，因此可以在总体上明显简单地构造刀具。通过使拉拔模支承区域和凸缘区域之间的高度差至少相当于板坯的厚度，由此可以确保以拉延凸模的刀刃或者拉拔模的刀刃进行的切削过程是没有缺陷的。此外通过在拉伸过程结束之前使至少一个设置在拉延凸模上的刀刃或倒棱与设置在支承区域和凸缘区域之间的倒棱或刀刃相咬合，与传统方法不同由此实现了在拉伸过程结束之前切削凸缘区域。就此而言，该方法实现了对刀具特别简单地构造，在没有能够垂直移动的区域时也可以使用该方法并且该方法提供了凸缘设置的高灵活性。此外，通过支承区域和凸缘区域之间的高度差以及通过凸缘区域宽度可以在拉伸过程中控制或者调整板坯的进入量。
[0007]同时，通过例如在拉延凸模上的刀刃和位于对面的、拉拔模上的倒棱之间的共同作用不仅有利地影响了切割效果而且由于自定中心的效果实现了这样的优势，即，可以使用传统的深冲压力机中的刀具，该刀具通常不具有精确的冲模导向装置并且由此可以简单地维持刀具的构造。
[0008]根据该方法的第一个设计方案，在拉伸过程和切削过程中能够由此良好地控制材料流程，即，在拉伸过程和切削过程中压板将板坯的、待分离区域紧压在拉拔模的支承区域上。在这种情况下，特别是在切削过程中可以调整板坯的拉力负荷从而影响切削质量。在使用宽压板以及拉拔模的宽支承面的情况下可以特别是无褶皱地夹住并且拉伸半成品。
[0009]根据该方法的下一个设计方案，倒棱沿着切割线具有变化的、相对于拉延凸模的刀刃或者拉拔模的刀刃咬合深度，其中，从倒棱的、首先与拉延凸模的刀刃或者拉拔模的刀刃相咬合的区域开始在拉延凸模驶入拉拔模的过程中连续地切削板坯。在现有技术已知的方法中，在拉伸过程结束之后在切割线的整个长度上同时进行切削，与现有技术已知的方法不同，在本方法中可以明显降低切削力和切削冲击。因为沿着切割线变化的、倒棱与拉延凸模的刀刃或者拉拔模的刀刃的咬合深度确保拉延凸模的刀刃在不同的时间点或拉延凸模的位置和倒模进行咬合，因此首先分别在倒棱的、最先咬合的区域中开始切削板坯，然后连续地向其他的区域蔓延。通过倒棱和刀刃构成的切割线可以例如具有波形曲线或者合适的曲线。
[0010]倒棱优选具有至少0.5mm的半径。为了在拉伸过程中提高板坯的切削精度，如果使用具有最大0.5mm半径的刀刃是有利的。
[0011]根据本发明的方法的下一个实施方式同样适用，在该实施方式中在拉延凸模的倒棱或拉拔模的倒棱和拉拔模的刀刃或拉延凸模的刀刃之间保留0.05mm至0.2mm的切削间隙。
[0012]由于刀刃(锋利的边)和倒棱的共同作用，不管倒棱设置在拉延凸模上或者优选设置在拉拔模上，都能够自定中心的构造刀具并且由此有利地影响切削质量。
[0013]依据根据本发明的方法的另一个设计方案可以这样进一步改善制成的、带有凸缘的拉制件的稳定性，即，将板坯在拉拔模中拉伸之前在预拉拔模中拉伸成预制形状并且经预成型的板坯具有多余材料，因此在拉延凸模到达最终位置时校准成型完成的并且经切削的板坯。优选可以在底部区域和/或拉伸半径中提供多余材料。因此，通过两个工序、即，预成型和最终成型以及切削可以借助简单的工具提供尺寸精度高的、带有凸缘的拉制件。[0014]最后可以这样进一步改善该方法，即，在拉拔模中热变形板坯。当然这也可选择地看作是预成型过程。在热变形过程中，将板坯加热到奥氏体化温度，进行热变形并且快速冷却，从而加压淬火拉制件。在热变形过程中通常一方面得到较低的变形力，另一方面得到对变形有利的、允许大的变形度的组织。特别是在由较高强度的钢或者最高强度的钢(例如22MnB5型号)构成的板坯中使用热变形。
[0015]替代性地也可以依据根据本发明的方法的另一个设计方案沿着切割线局部地保留材料，优选以腹板的形式，即，制造断续的切割线，拉制件由此至少仍然部分地和切削区域相连并且同时可以由刀具切除(通过腹板排除残余物)。在另一个分离过程中可以将切削区域从优质部分上分离。
[0016]依据根据本发明的方法的另一个设计方案可以使用“开槽的半成品”，该半成品在切削区域中具有至少一个裂缝、优选至少两个裂缝，该裂缝从半成品的一个边缘延伸直至切割线，由此在切削过程中将切削区域分成多个单一部分(分割残余物)并且由此可以更简便地由刀具(例如通过切头排除槽)将劣质部分去除。
[0017]根据本发明的第二原理，通过一种装置这样实现了所述目的，S卩，支承区域相对于凸缘区域得到提高并且形成为固定的，其中，拉拔模的支承区域和凸缘区域之间的高度差至少和待变形的板坯的壁厚相一致，在支承区域和凸缘区域之间设有倒棱或刀刃，该倒棱或刀刃与设置在拉延凸模上的刀刃或倒棱相咬合并且在拉伸过程中实现了板坯的切削。就此而言，根据本发明的装置在没有能够垂直移动的拉拔模时也可以使用，因此可以明显降低刀具的制造成本。此外，板坯支承区域和凸缘区域之间的高度差使得在切削拉制件之后，其凸缘能够非常精确地成型到凸缘区域中。此外，该装置可以在凸缘区域相对于边框区域的定位方面实现较大的灵活性。该成本低的刀具和其简单的构造减小了磨损，从而降低了用于制造精确的、带有凸缘的拉制件的成本。
[0018]如果拉拔模的支承区域和凸缘区域之间的高度差至少与待变形的板坯的壁厚相一致，那么可以通过高度差或者凸缘区域宽度控制和调整拉制件的凸缘区域的进入量。支承区域和凸缘区域之间的较大的高度差可以在这里提供更多材料并且使凸缘区域具有较小的进入量。当然必须确保最小的进入量，因此仍然可以由刀具去除经拉伸的拉制件。
[0019]为了改善倒棱和刀刃咬合时的切削质量并且为了在拉延凸模/拉拔模上实现改善的、系统的自定中心，当倒棱具有至少0.5mm的入口半径时是有利的。
[0020]依据根据本发明的装置的另一个设计方案，这样改善拉制件的凸缘的切削精度，SP，拉延凸模的刀刃或拉拔模的刀刃具有最大0.5mm的半径。
[0021]根据本发明的装置的下一个实施方式同样适用，根据该实施方式在刀刃和倒棱之间设有0.05mm至最大0.2mm的切削间隙。刀刃和倒棱对此或者可以设置在拉延凸模上或者可以设置在拉拔模中。
[0022]为了在拉伸过程中降低切削力以及切削冲击，依据根据本发明的装置的另一个实施方式倒棱沿着切割线具有和刀刃之间的变化的咬合深度，因此在切削过程开始时刀刃仅点状或者局部地和倒棱相咬合。而倒棱或刀刃可以或者设置在拉延凸模上或者设置在拉拔模中。正如在该方法中已经实施的一样，例如通过使拉延凸模驶入拉拔模中在倒棱的、和刀刃的咬合深度中变化的倒棱实现了沿着切割线的连续切削。结果明显降低在拉伸过程中的切削力和切削冲击。[0023]最后，可以这样进一步改善根据本发明的装置，S卩，支承区域例如经由销连接体与拉拔模以高精度相连或者与拉拔模一件式形成。如果支承区域和拉拔模一件式形成，那么可以成本特别有利地制造拉拔模。另一方面在维护方面在支承区域和拉拔模的销连接中得到明显的优势。因为在这种情况下可以更换支承区域并且可以以简单的方式修整拉拔模的倒棱或刀刃。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]这里根据结合图示的实施例详细阐述本发明。在图中，
[0025]图1以示意性的剖面图示出了在还没有完成的拉伸过程中的根据本发明的装置的第一实施例的一半，
[0026]图2示出了根据图1在拉延凸模到达最终位置时的实施例，
[0027]图3以示意性的剖面图示出了用于在预拉冲头的最终位置上制造预制形状的装置的实施例的一半，
[0028]图4以示意性的剖面图示出了在使用根据图3的预成型的板坯的情况下的根据本法明的装置的第二实施例的一半，
[0029]图5示出了根据图4在拉延凸模到达最终位置时的实施例，
[0030]图6以示意性的剖面图示出了根据第三实施例的支承区域的倒棱曲线以及
[0031]图7以示意性的剖面图示出了具有能够变化的形状的起始外形的第四实施例。
【具体实施方式】
[0032]首先，图1示出了根据本发明的、用于制造带有凸缘的拉制件的装置的第一实施例，该装置具有拉延凸模1、拉伸膜2，该拉拔模具有成型凸缘的凸缘区域3、成型拉制件的边框区域的边框区域4和成型底部区域的底部区域5、以及用于在深拉过程之前支承板坯的支承区域6。此外，该装置还具有压板7以及支承区域6和凸缘区域3之间的倒棱8。该倒棱具有至少0.5mm的入口半径，因此材料可以从支承区域6无阻碍地流入凸缘区域中。支承区域6相对于凸缘区域3得到提高并且形成为固定的。h表示拉拔模的板坯支承区域6和拉拔模的凸缘区域3之间的高度差。在所示的实施例中，h略大于板坯厚度。方向指示箭头分别表示压板7和拉延凸模I的运动方向。
[0033]拉延凸模I此外还具有刀刃9,该刀刃优选具有0.05mm的半径。如图1所示,在拉伸过程中将板坯10拉入拉拔模中，直至刀刃9和倒棱8相咬合。优选在拉伸过程开始时向下行驶压板，使压板相对于板坯的支承区域6紧压板坯10。通过这个方法可以在拉伸过程中额外地控制材料流程。
[0034]如图2所示，将拉延凸模I行驶到最终位置上，这样由于拉延凸模I的刀刃9和支承区域6的倒棱8的咬合而切削板坯，因此将板坯10的、凸出到凸缘区域3上面的部分从板坯上分离下来。正如在图1和2中所看到的，拉拔模2特别简单地进行构造并且能够在对板坯切削的同时进行深冲。支承区域6在本实施例中与拉拔模一件式形成，这符合一种特别简单的设计方案。当然也可以通过以高精度和拉拔模相连的、能够更换的插入物(例如通过销连接体)来实现支承区域6。在这种情况下以特别简单的方式和方法实现了遭受磨损的倒棱8的更换和修整。[0035]图3在这里以示意性的剖面图示出了用于制造预成型板坯12的装置11的一半，该板坯例如在底部区域中有多余材料。用于制造预成型板坯的装置11同样是由拉拔模13和拉延凸模14以及压板15构成。
[0036]如图4和5示意性所示，如果经这样预成型的板坯12放入到根据第二实施例的装置中，那么经预成型的板坯12不仅可以拉成最终形状，而且同时还可以进行切削和校准。这由设置在拉拔模的底部区域5中的、经预成型的板坯的多余材料来提供。相对于图1和2所示装置的区别在于，在拉拔模2上的支承区域6和凸缘区域3之间设有刀刃8，并且在拉延凸模I上设有倒棱9’。
[0037]如图4所示，拉伸过程结束之前刀刃和入口外形相嵌接。
[0038]图5示意性地示出了根据本发明的、在拉延凸模的最终位置上具有经校准的、经预成型的板坯12的装置的实施例。拉入凸缘区域中的板坯进入量最小因此这样制成的拉制件尺寸非常精确。
[0039]图6沿着倒棱的切割线Sb示意性地示出了支承区域6和凸缘区域3之间的倒棱
8。倒棱8的切割线Sb具有波形走向，因此拉延凸模的刀刃9在切削过程开始时仅点状或局部地和倒棱8相咬合并且通过将拉延凸模驶入拉拔模中可以连续地切削板坯。8a表示倒棱8的理论断面轮廓，该理论断面轮廓符合板坯的所需要的尺寸。图6不是按正确比例示出的。关于校准，例如在图4和5中所示，可以以简单的方式在一个工序中修正倒棱。
[0040]此外，其他的倒棱曲线也是可以的。例如可以使用锯齿形或者线形的、倒棱的咬合深度曲线。这例如在图7中示意性地示出。在图7中在左侧上倒棱8具有小的入口半径，例如1mm。而在右侧上入口半径明显更大，例如5mm。因此刀刃首先与左侧咬合并且通过将拉延凸模驶入拉拔模中向右侧继续进行刀刃的切割。
[0041]设置在刀刃9、8’和倒棱8、9’之间的切削间隙优选为0.05mm至最大0.2mm,以确保对板坯特别精确地剪裁。此外，拉延凸模的刀刃或拉拔模的刀刃优选具有最大为0.5mm的半径，以同样确保特别精确的切削过程。因此，借助根据本发明的装置可以以低的模具投资成本提供特别精确的、带有凸缘的拉制件。
【权利要求】
1.一种用于在使用具有至少一个刀刃(9)或者倒棱(9’)的拉延凸模(I)、一个压板(7)和一个拉拔模(2)的情况下制造带有凸缘的拉制件的方法，所述拉制件由平的和/或预先成型的金属板坯(10、12)构成，其中，所述拉拔模(2)具有一个边框区域(4)、一个凸缘区域(3)以及用于所述板坯(10)的一个支承区域(6)，将所述板坯(10)平放到所述拉拔模(2)的所述支承区域(6)上并且通过使所述拉延凸模(I)驶入所述拉拔模而变形成拉制件并且在所述凸缘区域(3)上对所述板坯进行切削， 其特征在于，相对于所述凸缘区域(3)提高所述支承区域(6)并且将所述支承区域形成为固定的，其中所述支承区域(6)和所述凸缘区域(3)之间的高度差(h)至少相当于待变形的板坯(10、12)的壁厚并且在所述拉延凸模(I)驶入到所述拉拔模(2)中时设置在所述拉延凸模(I)上的至少一个刀刃(9)与设置在所述支承区域(6)和所述凸缘区域(3)之间的过渡区段上的倒棱(8)或者设置在所述拉延凸模(I)上的至少一个倒棱(9’ )与设置在所述支承区域(6)和所述凸缘区域(3)之间的过渡区段上的刀刃(8’)相咬合，从而在继续的拉伸过程中将所述板坯(10、12)的、凸出到所述凸缘区域(3)上面的区域分离下来。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述板坯(10、12)的拉伸过程和切削过程中，所述压板(7)将所述板坯(10、12)的、待分离区域紧压在所述拉拔模(2)的所述支承区域(6)上。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述倒棱(8)沿着切割线具有和所述刀刃(9)之间的、变化的咬合深度并且从倒棱(8、9’ )的、首先与刀刃(9、8’ )相咬合的区域开始在所述拉延凸模(I)驶入拉拔模(2)的过程中连续地切削所述板坯(10、12)。
4.根据权利要求1至3的任意一项所述的方法，其特征在于，使用具有最大半径为0.5mm 的刀刃(9、8，)。
5.根据权利要求1至4的任意一项所述的方法，其特征在于，在倒棱(8、9’)和刀刃(9、8’ )之间保留0.05mm至0.2mm的切削间隙。
6.根据权利要求1至5的任意一项所述的方法，其特征在于，将所述板坯(10、12)在所述拉拔模(2)中拉伸之前在预拉拔模(11)中拉伸成预制形状并且经预成型的板坯(12)具有多余材料，因此在所述拉延凸模(I)到达最终位置时校准成型完成的并且经切削的板坯(12)。
7.根据权利要求1至6的任意一项所述的方法，其特征在于，在所述拉拔模(2)中热变形所述板坯(10、12)。
8.一种用于制造带有凸缘的拉制件的装置，所述装置具有一个拉延凸模(I)、至少一个压板(7)和一个拉拔模(2)，所述拉延凸模具有至少一个刀刃(9)或者倒棱(9’)，所述拉拔模(2)具有成型凸缘的凸缘区域(3)、成型边框区域的边框区域(4)和成型底部区域的底部区域(5)以及拉伸过程之前的用于板坯(10、12)的支承区域(6)，其特征在于，相对于所述凸缘区域(3)提高所述支承区域(6)并且将所述支承区域形成为固定的，其中所述拉拔模(2)的所述支承区域(6)和所述凸缘区域(3)之间的高度差(h)至少相当于待变形的板坯(10、12)的壁厚，在所述支承区域(6)和所述凸缘区域(3)之间设置倒棱(8)，所述倒棱与设置在所述拉延凸模(I)上的刀刃(9)相咬合，在所述支承区域(6)和所述凸缘区域(3)之间设置刀刃(8’)，所述刀刃与设置在所述拉延凸模(I)上的倒棱(9’)相咬合并且在拉伸过程中实现了对所述板坯(10、12)的切削。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述倒棱(8、9’)具有至少0.5mm的入口半径。
10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述刀刃(9、8’)具有最大0.5mm的半径。
11.根据权利要求8至10的任意一项所述的装置，其特征在于，在所述刀刃(9、8’)和所述倒棱(8、9，)之间设置0.05mm至0.2mm的切削间隙。
12.根据权利要求8至10的任意一项所述的装置，其特征在于，所述倒棱(8、9’)沿着切割线具有和所述刀刃(9、8’ )之间的、变化的咬合深度，因此在切削过程开始时所述刀刃(9、8’)仅点状或者局部地和所述倒棱(8、9’ )相咬合。
13.根据权利要求8至10的任意一项所述的装置，其特征在于，所述支承区域(6)与所述拉拔模(I)以高精度相连 或者与所述拉拔模(2) —件式形成。
【文档编号】B21D22/20GK103534045SQ201280021048
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2012年4月25日 优先权日:2011年4月29日
【发明者】托马斯·弗莱米希 申请人:蒂森克虏伯钢铁欧洲股份公司