横向锻造挤压的制作方法
【专利摘要】本申请公开了一种形成工件的方法，包括：将金属坯料传递给在多站锻造机器中的工作站，所述工作站具有静止模具工作面部件和往复移动的冲压头部件；在工作站中将一组相对的工具安装在模具工作面部件上和冲压头部件上，所述一组相对的工具在相对彼此关闭时进行配合，从而限定了加工空腔和侧向挤压开孔，其中一个工具设有这样的机构，当它在冲压头朝着模具工作面运动的最终阶段中工作时，所述机构能够以相对于在坯料中的压力足够将工具保持成彼此固定关系的力来将一个工具朝着另一相对的工具保持；以及当一个工具相对于安装在其上的机器部件退回时侧向挤压坯料的材料通过所述开孔。本发明还公开了一种在渐进式成形机器中的装置。
【专利说明】横向锻造挤压
【技术领域】
[0001]本发明涉及在渐进式金属成形设备中使用的成形技术。
【背景技术】
[0002]锻造或成形机器已经长时间地用于使得圆柱形坯料形成更复杂的形状。普通的成形方法包括镦锻模具或成锥形模具，坯料在该模具中被轴向压缩，以便使它径向膨胀。在坯料没有不可接受的弯曲的情况下，对于在单个成形冲击中能够获得的径向膨胀量具有限制。因此，在渐进式成形设备中，可能需要多个站来产生所需的径向延伸形状。另一方面，一些部件可能需要使用挤压技术来减小面积，但是这样的处理也有物理限制，如本领域中已知。还有，为了使用通常的处理来形成一些不规则形状的部件，可能需要从坯料中修剪较大体积的材料，因此，形成的废料明显增加了处理的成本。
【发明内容】
[0003]本发明涉及坯料在渐进式成形机器的工作站中的侧向挤压。本发明能够在与过去所需相比更少的站中来成形多种金属部件，能够通过侧向挤压来生产面积和/或完成厚度大大减小的部件，并能够通过消除或减小从不对称和/或非圆形(accircular)部件上修剪所需的材料量而降低废料的百分数。
[0004]本发明使用弹簧偏压的可滑动工具。在滑动过程中，与相对工具配合的工具布置为形成横向挤压。弹簧偏压的滑动工具使得冲压头(ram)冲程的最终部分能够使坯料材料移动通过由滑动工具和相对工具界定的侧向开孔。弹簧布置成在该坯料挤压步骤过程中抵抗在坯料中形成的力而将工具保持成固定关系。
[0005]滑动工具能够安装在渐进式成形机器的冲压头或模具工作面上。当冲压头接近前死点(FDC)和使得坯料材料移动通过侧向挤压开孔时，弹簧允许可滑动工具在机器的部件(它安装在该部件上)上后退。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1是用于实现本发明的渐进式成形机器的示意等距视图；
[0007]图2-5表示了通过本发明形成的坯料的渐进式过程。
[0008]图6是工具和坯料在图7的工作中进行成形之前的、稍微简化的放大局部剖视图；以及
[0009]图7是执行本发明步骤的、图1的机器的工作站的侧视图。
【具体实施方式】
[0010]图1示意性示出了渐进式成形机器10。曲轴11的旋转使得冲压头或滑动件12朝着和远离模具工作面或台面13而往复运动。机器10表示为有均匀地水平间隔开的切断站14和三个工作站16-18。如本领域技术人员可知，本发明能够由具有不同站数的机器来实现。在常规方式中，坯料通过在切断站14的剪切而从圆形线材19切断，然后通过机构21以与冲压头的往复运动同步(timed)的关系而传递给连续的站16-18。
[0011]图2-5表示了在本发明应用中工件成形的多个阶段。在切断站14中生产的初始坯料26在图2中表示。通常，由于在切断站14的剪切处理，大致圆柱形的坯料26有不规则的端部。还料26在第一站16的模具和冲床中进行冲击，以便将它的端部弄平(squareup)，如图3A、3B中所示，从而提高成品的质量和均匀性。
[0012]在第二工作站17中，根据本发明，坯料26通过横向或侧向挤压步骤而独特地成形，如图4A、4B中所示。在所示的示例部件中，坯料26还在该第二工作站17处被向后挤压。在第三站18中，示例部件或工件通过在它的侧向挤压部分中冲出孔而完成，如图5A、B中所
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[0013]在各切断、第一和第三站中进行切断、弄平和冲孔操作和工具加工以便完成工件大致为普通的，不需要为了理解本发明而进一步解释。
[0014]图6放大地表示了在第二站17处的、包括工具或模具31和工具或冲压组件32的加工工具。加工工具31、32表示为处于这样的位置，其中，从第一工作站16接收的坯料26(坯料26已经在该第一站16中弄平)在冲压头12接近FDC时恰好准备再成形。
[0015]图7更详细地表示了在第二站17处的加工工具31、32，其中，冲压头12处于FDC，且坯料26在渐进式处理中在该阶段充分成形，也如图4A、B中所示。模具31安装在模具工作面上，该模具工作面在图7中总体表示为13，在所示示例中模具具有平表面36，该平表面横过冲压头运动的水平轴线，坯料26抵靠该平表面36形成。安装在冲压头12上的工具或冲压组件32包括:插入件37，该插入件37有用于成形坯料26的内部空腔38 ;冲头(punchpin)39和套筒41，它们都承载于壳体42中。壳体42可滑动地安装成用于在保持器43(该保持器43固定在冲压头上)中相对于冲压头12进行有限轴向运动。插入件37通过高压杆46通过它的支承壳体42而朝着模具31弹性偏压，例如在美国专利8024952中所述。承载在冲压头12上并在该冲压头12上枢转的杆46使得由气压弹簧47形成的力倍增，该气压弹簧47在模具工作面13附近静止地安装在机器的框架上。当冲压头12接近FDC时，气压弹簧47作用在杠杆46上。
[0016]坯料26传递至第二站17 (前面的坯料同时传递给随后的站18)后，加工工具在第二站17处进行顺序运动。随着坯料26被传递，冲压头12朝着模具工作面13前进，从而承载由弹簧47和杆46偏压的工具组件32，使得这些工具部件引导冲压头。在FDC之前，工具组件的插入件37的面与模具31接合。模具31和插入件37的空腔一起限定要在该站17处产生的坯料26的形状。坯料形状在图4A和4B中表示。在该站17处形成的坯料26的大部分外部成形表面由在工具插入件37中的空腔38的内表面来确定。
[0017]空腔38有直径足够大的圆柱形孔51，该直径足以接收在第一站16处成形的坯料26。通过紧密配合抵靠模具的平面，工具插入件37的面与模具31匹配。在孔51的一侧是矩形开孔，该矩形开孔具有局部由模具31的面形成的边界。通过使工具插入件37和模具31的面由高压杆46紧密地保持在一起以防止坯料26的材料在它们的交界面处逸出，冲压头12朝着模具工作面13前进，以便将冲头39驱动至坯料。
[0018]首先，随着冲头39和套筒41与冲压头12共同运动，坯料26往回挤压，以便充满在冲头前端的后面和套筒41的前面的空间54 (图6)。小的通气孔(未示出)沿套筒41的外表面纵向延伸，以便释放空气和润滑剂，否则该空气和润滑剂将捕获在该区域内。当在冲头39前表面后面的空间54被充满时，坯料材料侧向挤压至限定于冲压插入件37和模具31之间的开孔52外部。在侧向挤压开始之前，环绕冲头39的空间54被充满，因为这样向后挤压要求作用在材料上的压力比通过侧向或横向开孔52挤压所需的压力小。坯料材料继续挤压，以便形成侧向延伸部分或翼板56，直到冲压头12到达FDC。
[0019]优选是，开孔52的截面稍微小于接收和大致限定挤压材料的空间57。换句话说，接收空间57设有稍微的尺寸离隙(relief)，即制成为截面比开孔52稍微更大。这样的离隙降低了坯料材料流过空间57的阻力。接收空间或槽道57的端部能够关闭(除了适当的空气和润滑剂通气装置外)，以便成形延伸部分56的末端，或者该端部能够打开。接收空间57主要形成于插入件37中，但是也有由模具31形成的、它的边界或侧部的一部分。
[0020]冲压头12退回；当退回超过冲压组件32的滑动时，由冲压头12承载的冲压组件从模具31退回，以便最终释放坯料26用于传递给第三站18。在所示结构中，冲压组件套筒41能够用于使得坯料26在模具31的平表面上保持就位，直到它处于传递机构21的控制下。在第三站18处，侧向延伸部分56能够进一步成形；图5A和5B表示了通过冲床加工的结果，它已经形成孔58。在该第三站18或任何另外的工作站中能够对坯料延伸部分56和/或还料26的其余部分进行其它加工,例如修剪、弯曲、扭转、深拉(cupping)、成形。
[0021]挤出处理与普通的镦锻或形成锥形的操作的区别在于:挤压成挤压形状(包括接触但滑过限定和成形模具和冲压工具)的坯料材料都通过坯料材料的接连增加来移动。在镦锻或形成锥形时，在限定冲床和模具表面处的坯料材料并不横过这些表面滑动。
[0022]通过前述示例表示的本发明侧向或横向挤压技术能够提供优于普通成形步骤的多个优点。如图所示，挤出的细节能够如图所示限制为坯料的周边的一小部分，从而降低或消除了从工件上修剪材料的要求(该工件为不对称或非圆形的最终形状)。开孔52的尺寸能够设置成产生具有最终厚度或截面的侧向延伸部分56。工件或部件能够在单个成形站中制造成在环绕周边的多个位置处有多于一个的侧向延伸部分。开孔能够环绕原始坯料的轴线延伸360度，以便产生整个周边轮缘或凸缘。模具面能够有与公开的平坦形状不同的形状，以便成形部件，只要冲压组件和模具配合以便形成挤压孔和接收空间(与空间57类似)，并使得挤出的延伸部分能够在它形成后释放。弹簧偏压的滑动工具能够安装在模具工作面或台面13上，而不是它在所示结构中安装在冲压头12上。
[0023]显然，已经通过示例公开了本说明书，且在不脱离在本说明书中包含的教导的公平范围的情况下可以通过添加、改变或省略细节而进行多种变化。因此，本发明并不局限于本说明书的特殊细节，除非下面的权利要求也这样限制。
【权利要求】
1.一种形成工件的方法，包括:将金属坯料传递给在多站锻造机器中的工作站，所述工作站具有静止的模具工作面部件和往复移动的冲压头部件；将一组相对的工具在工作站中安装在模具工作面部件上和冲压头部件上，所述一组相对的工具在相对彼此关闭时进行配合，从而限定了加工空腔和侧向挤压开孔，其中一个工具设有这样的机构，当它在冲压头朝着模具工作面运动的最终阶段期间工作时，所述机构能够以一作用力保持所述一个工具朝着另一相对的工具，所述作用力足以抵抗坯料中的压力来将工具保持成相对彼此固定的关系；以及当所述一个工具相对于安装所述工具的机器部件退回时侧向挤压坯料的材料通过所述开孔。
2.根据权利要求1所述的方法，其中:开孔具有与最终部件的所需形状的至少一部分相对应的形状。
3.根据权利要求1所述的方法，其中:孔在坯料上产生侧向延伸部分，所述侧向延伸部分的截面面积在坯料被供给到具有侧向孔的工作站时与坯料的主截面面积相比大大减小。
4.根据权利要求1所述的方法，其中:形成开孔的工具布置为形成接收空间，所述接收空间具有孔的总体形状，所述形成开孔的工具用于将坯料的侧向挤出部分限定成所需形状。
5.根据权利要求4所述的方法，其中:接收空间布置成提供比孔的截面略大的截面。
6.根据权利要求1所述的方法，其中:将坯料传递给在渐进式锻造机器中的随后工作站，并通过修剪、穿孔或以其它方式使侧向延伸部分永久性地变形而进一步加工。
7.一种在渐进式成形机器中的装置，包括:用于工作站的工具组以及弹簧机构，工具组具有用于安装在模具工作面部件上的加工工具和用于安装在冲压头部件上的加工工具，所述冲压头部件朝向和远离模具工作面部件往复运动，模具工作面和冲压头的加工工具配合，以便形成用于接收坯料的空腔以及侧向开孔，用于将压在所述空腔内的坯料材料侧向挤压通过开孔，弹簧布置成将一个加工工具偏压向另一加工工具，所述一个加工工具可滑动地安装在相关部件上，弹簧布置成保持所述一个加工工具相对于所述另一加工工具静止地固定，其中，在冲压头到达前部死点之前，所述加工工具确定侧向开孔的结构，弹簧能够抵抗在坯料材料侧向挤压通过所述开孔的过程中使得加工工具分离的力。
8.根据权利要求7所述的装置，其中:所述另一加工工具提供横向于冲压头运动轴线的平的成形表面。
9.根据权利要求7所述的装置，其中:所述一个加工工具包括用于在坯料上形成中空头部的冲头。
10.根据权利要求9所述的装置，其中:所述一个加工工具设置成向后挤压所述中空头部。
11.根据权利要求10所述的装置，其中:所述一个加工工具包括限制向后挤压所述中空头部的套筒。
12.根据权利要求11所述的装置，其中:所述冲头和套筒是相互同轴的圆柱形元件。
【文档编号】B21J9/02GK103722109SQ201310465701
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年10月9日 优先权日:2012年10月10日
【发明者】M·W·博德纳 申请人:国民机械有限责任公司