专利名称：用金属板坯制造非可展开形状部件的方法和使用该方法制得的成型部件的制作方法
技术领域：
本发明的主题是用金属板坯制造非可展开形状部件、尤其是为成形凸缘的角区的方法。
本发明的另一个主题是使用该方法制得的非可展开形状部件。
在成形金属板坯的传统公知方法中，金属板坯的周围部分被压住，而其中心部分在上升或下降的凸模的作用下，逐渐使坯料变形，从而使坯料周边成形为凸缘。
使用这种方法，周边部分经受了变薄过程，从外边开始发生周边的缩小，为了防止形成皱纹，特别是在角区，因而有必要增加坯料压边装置的压力，这就导致由中心部分施加的拉力增加。
这种方法可以用具有延展性的材料构成的金属板坯来实施。
然而，当材料的延伸性能不良，尤其是在由低延伸率材料构成的超薄金属板的情况下，或者在几何形状不允许形成皱纹的情况下，这种公知方法就不适用于材料的某些成形作业。
为了避免形成皱纹，可通过在凸缘上加工一列肋或者凹槽来抵消、例如位于角区之间的非可展开形状部件的凸缘的伸长，确定这些肋或者凹槽的数量、分布、尺寸和形状的原则是使其能吸收成形凸缘时边的伸长。
另一个成形金属板坯的公知方法是加热金属板坯，以便使其更具可塑性，这样有利于以较小的压力实现变形。然而，加热仍然有会引起部件氧化和需要清理作业的缺点。
这些方法中没有一个是令人满意的，尤其是在成形高强度金属的时候，所成形的肋或者凹槽甚至对所制得的部件的刚度具有不利的影响。
本发明的目的在于提供一种用较薄的金属板坯冷加工非可展开形状部件的方法，它可以避免上述的缺点、例如热变形，或者克服成形低延展性薄金属板成形时所存在的问题。
本发明的主题是用金属板坯制造非可展开形状部件、尤其是为成形凸缘的这样一种方法，其特征在于-为了得到最终的非可展开形状部件，用被成形的金属板坯的每个面积元以及给出的厚度，确定金属板基本体积的变化，该体积变化通过平金属板的基本体积与由于加工金属板坯而变形的基本体积之间的差值来确定。
-为了得到最终的非可展开形状部件，至少加工一个网孔，以便于去掉相当于体积变化的材料量，该体积变化是通过金属板坯原始形状的改变而引起的。
-选择网孔的孔的数目、分布、尺寸和形状。
-该网孔加工在变薄区域的金属板坯上。
-为了得到最终的非可展开形状部件，用压机使金属板坯变形。
按照本发明的另一个特征，该网孔加工在金属板坯的凸缘的角区上。
按照本发明的再一个特征，该网孔加工在角区之间的确定部位上，该部位在折边时能产生所述凸缘的多余长度。
本发明的另一主题是提供一种用上述方法制得的非可展开形状部件。
借助于下述所给出的实施例并参照附图，可以更好地理解本发明。其中，
图1为按照现有技术所公知的生产方法，用金属板坯成形的非可展开形状部件的局部透视图。
图2为实施本发明的方法的金属板坯的局部平面图，该金属板坯在角区有网孔、而且在凸缘上还有另一个网孔区。
图3为具有非可展开形状凸缘的部件的一角的局部透视图，它表明一个确定的体积元的位移情况。
图4为按照本发明方法制得的非可展开形状部件的透视图。
图5是为实施本发明的方法的金属板坯的局部平面图，该金属板坯的角区有两个带网孔的突出部。
图6为用图5的金属板坯制造的具有非可展开形状凸缘的部件的一角的局部透视图。
图1表示按照公知的制造方法，由超薄金属板坯1成形的一个非可展开形状部件。
由图可见，所看到的形状实际上是将边2和边3折边所得到的一个三面体。
在变薄区，特别是在角区4处，边2和边3的折边导致多余材料从拐角5升高到边6，从而使成形凸缘的金属板受到压缩而产生皱纹7，这是由于成形该部分时所产生的多余材料的纵向弯曲而引起的。
当希望防止施加在凸缘上的压缩应力的合力传递到部件的中央时，尤其是在超薄板的情况下或者在几何形状不允许形成皱纹的情况下，这种公知方法是不能令人满意的。
为了避免形成这些皱纹，如图2所示，在变薄区40、40a，尤其是在金属板坯10的凸缘20和30的角区40处，加工了可变形状的网孔60、70。
这样，为了由金属板坯10得到一种非可展开形状，如图3所示，基本体积21按每个定义的面积元△θ、△h和给出的板厚进行计算。
通过模拟将含有体积21的金属板坯进行折边，计算由最初形状变成最后形状后的相应的体积22，由这种模拟变形引起的多余体积由其差值来确定。
为了避免在变薄区由多余材料引起的皱纹7，加工了网孔60、70，以便于在变形之前去掉相当于这样确定的多余体积的材料量(图4)。
如图2所示，网孔60包括一个与确定角区40的直角α相应的中心区50和分别在中心区50的每一边的过渡区51a和51b，该过渡区确保了中心打孔区50和非打孔区的凸缘20和30之间的连接。
网孔60的孔的分布是其数目、尺寸和几何形状的函数。
图2也示出了网孔70，例如该网孔分布在可加工肋或者凹槽的部位上，以便于吸收多余的长度。
当金属板坯成形时，例如在压机中的成形时，该压机增大的压制力使所述的金属板坯变形。
当孔眼的边被挤在一起时，由网孔60、70构成的空的区域消失，从而可基本上使金属板坯的厚度保持恒定并使材料具有相对连续性的同时阻止了自由变形。
在变薄区域里加工网孔60、70的孔的几何形状可为长方形或者多边形，并且其数目或者面积按照由底部朝凸缘的端部呈增加趋势分布。
在角区40有两个突出部的情况下，在它们之间限定了一个斜面41(见图5和图6)。所述的角区40在斜面41的两侧，换言之，在变薄区域里包括两个网孔60。
每个网孔60的形式与图2中具有一个突出部的角区形式一样，而且网孔60的孔的分布是其数目、尺寸和几何形状的函数。
网孔60、70是这样确定的，它用于在变形之前去掉相当于按计算所确定的多余体积的材料量。
在这种情况下，当金属板坯10被成形时，由网孔60、70构成的空的区域消失，这样就有可能在基本上保持所述金属板坯厚度恒定的同时，避免了自由变形。
按照本发明的方法，尤其可以作到以下几方面-在成形时避免产生皱纹，-减少了成形时、尤其是具有高硬度的金属板坯的材料成形时的变形力，-避免或者减少了成形时所引起的内应力，-避免在金属板坯上加工凹槽并且由于得到一个连续的凸缘而改进了刚性，-得到一个规定的，厚度基本上恒定的几何形状。
权利要求
1.一种用金属板坯10制造非可展开形状部件、尤其是为成形凸缘20、30的方法，其特征在于一用被成形的金属板坯的每个面积元以及给出的厚度，确定金属板基本体积的变化，为了得到最终的非可展形形状部件，该体积变化通过平金属板的基本体积与由于加工金属板坯10而变形的基本体积之间的差值来确定，一为了得到最终的非可展开形状部件，至少加工一个网孔60、70，以便去掉相当于体积变化的材料量，该体积变化是通过金属板坯10原始形状的改变而引起的，一选择网孔60、70的孔的数量、分布、尺寸和形状，一将所述网孔60、70加工在变薄区域的金属板坯上，一为了得到最终的非可展开形状部件，用压机使金属板坯10变形。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于网孔60制造在金属板坯10的凸缘20、30的角区40上。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于网孔70制造在金属板坯10的确定部位上，该部位能在折边时产生所述凸缘的多余长度。
4.一种非可展开形状部件，其特征在于该部件是按照权利要求1-3中任一项的方法制造的。
5.根据权利要求4的非可展开形状部件，其特征在于该部件在变薄区域里有可变形状的网孔60、70。
6.根据权利要求5的非可展开形状部件，其特征在于该网孔60、70的孔为长方形。
7.根据权利要求5的非可展形形状部件，其特征在于该网孔60、70的孔为多边形。
8.根据权利要求4-7中任一项的非可展开形状部件，其特征在于可变形状的网孔60、70的孔的数目是按照由底部朝凸缘20、30的端部增加的趋势分布。
全文摘要
本发明的主题是一种用金属板坯10制造非可展开形状部件、尤其是为成型凸缘的方法。按照本发明的方法，对于金属板坯10的每个基本面，计算出通过相当于金属板体积的变薄变形所产生的多余材料。为了得到非可展开形状的部件，至少加工一个孔网60、70，以便从每个基本体积中去掉相当于基本体积变化的材料量，该基本体积的变化是通过金属板坯10原始形状的改变而引起的。选择网孔60、70的孔的数量、分布、尺寸和形状。在金属板坯10上加工出这些孔。为了得到最终的非可展形状的部件，用压机使金属板坯10变形。
文档编号B21D19/00GK1053761SQ9011042
公开日1991年8月14日 申请日期1990年12月17日 优先权日1989年12月18日
发明者斯麦特·加布里尔 申请人:索莱克公司