用于板材渐进成形的高刚度及高可及成型工具的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开的发明构思总体上涉及用于板材的渐进成形的工具。更具体地，本公开的发明构思涉及用于确保渐进成形的工件的尺寸精度及可及性的工具。
【背景技术】
[0002]用于成形金属板材的许多方法是已知的。用于成形金属板材的通用方法是通过使用模具的冲压。然而，铸造模具是昂贵的过程。然而在金属成型的常用方法中，模具的使用具有某些缺点。
[0003]金属工件成形中模具使用的变体是通过深拉深过程。在该过程中，金属板材坯料通过凸模的使用被径向拉深到成型模具中。
[0004]另一公知的成形工件的方法是通过板材渐进成形。这是一种通过一系列相对小的渐进变形将金属板材分步成形为成品工件的技术。使用通常固定在机械臂上的圆尖工具完成板材成形。该工具通过重复移动渐进地成形工件直到工件完全成形。
[0005]决定渐进成形的工件质量的三个关键性能特征中的一个是“尺寸精度”。影响尺寸精度的两个主要因素是工件(金属板材)的回弹及成形机器系统的各个元件的刚度。然而，已知的成型工具通常无法获得所需的尺寸精度水平，因为这样的工具具有大的杆，在成形过程中该杆可能通过与工件的竖直壁的不期望的接触来干扰金属工件的成形。
[0006]获得所需的尺寸精度水平的另一障碍是已知的工具具有满足圆尖的锥形的杆，因此，尖-到-杆的分界面是整个成形机器的负载路径上的最薄弱的点。已知的系统因此倾向于在该点断裂，这归因于成型工具的刚度及尖-到-杆分界面的固有弱点，该弱点在成形过程中经历挠曲时变得尤其显著。
[0007]相应地，寻求在最小化消耗的同时避免流痕或黑斑的、在树脂中使用金属颜料来成形车辆内部部件的有效且经济的解决方案对于汽车制造商来说是值得期待的目标。
【发明内容】
[0008]本公开的发明构思克服了与已知的成形板材的方法相关的问题。本公开的发明构思是用于板材的渐进成形的工具，其中该工具包含成型尖、杆及设置在成型尖及杆之间的分界面承接部。
[0009]成型尖的直径大于杆的直径。成型尖可以是最好地适应于特定工件形状的各种配置。成型尖可以是圆环形的。圆环形尖具有形成在其中的凹陷区域。该凹陷区域可以是截头圆锥形的。可以使用具有单个圆环形成型尖的成型工具或者，可替换地，可以使用具有多个圆环形成型尖的成型工具。多个圆环形成型尖的直径不相同，因此具有较小直径的尖可以被选择用于第一遍为工件确定轮廓，接下来选择具有更大的直径的尖等等，直到制成工件。通过提供具有越来越大的直径的尖的单个成型尖，相同的成型工具可以用于多个过程以在不需要改变成型工具的情况下为工件确定轮廓。
[0010]作为成型尖是圆环形的替换，成型尖可以由多个球体制成。在成型工具的多个球体变体的第一实施例中，可以提供具有不同直径的球体，因此允许较小直径的成型尖被用于最初一遍为工件确定轮廓，接下来使用具有较大直径的球体。与具有不同尺寸的多个圆环形成型尖的成型工具类似，具有不同尺寸的球体的成型工具允许在不需要改变每一遍之间的成型工具的情况下使用单个成型工具。
[0011]在成型工具的多个球体变体的第二实施例中，球体均具有相同的直径。该成型工具在工件成形过程中旋转。
[0012]根据本发明，提供一种用于板材的渐进成形的工具，该工具包含:
[0013]成型尖，该成型尖具有直径；
[0014]分界面承接部，成型尖附接至该分界面承接部；
[0015]杆，分界面承接部附接至杆，杆具有直径，该成型尖的该直径大于该杆的该直径。
[0016]根据本发明的一个实施例，其中成型尖是圆环形的。
[0017]根据本发明的一个实施例，其中成型尖包括凹陷区域。
[0018]根据本发明的一个实施例，凹陷区域具有形状，并且其中该形状是截头圆锥形。
[0019]根据本发明的一个实施例，其中尖包含至少两个球体。
[0020]根据本发明的一个实施例，用于板材的渐进成形的工具进一步包括承接部，至少两个球体直接附接至承接部。
[0021]根据本发明的一个实施例，用于板材的渐进成形的工具进一步包括承接部，以及附接至承接部的臂。
[0022]根据本发明的一个实施例，其中至少两个球体中的每个具有直径，并且其中每个直径是相同的。
[0023]根据本发明的一个实施例，其中至少两个球体中的每个具有直径，并且每个直径是不同的，由此操作中更换工具的需要得到避免。
[0024]根据本发明，提供一种渐进地成形板材的方法，该方法包含以下步骤:
[0025]制备渐进成型工具，该工具包含具有直径的成型尖、附接至尖的分界面承接部及杆，分界面承接部附接至杆，杆具有直径，尖的直径大于杆的直径；以及
[0026]通过渐进步骤成形板材。
[0027]且不论实施例，本公开的发明构思的成型工具提供没有已知方法的缺点的板材渐进成形的有效且实际的方法。在避免通过已知的成型工具的操作经历的工具杆-至-工件干扰的同时，本公开的发明构思不会遭受断裂的可能性。
[0028]当结合所附附图时，根据下面的【具体实施方式】，上述优点及其他优点和特征将是显而易见的。
【附图说明】
[0029]为了更加完整地理解本发明，现在应该参照在所附附图中更加详细地说明的并且通过本发明的示例方式描述的实施例，其中:
[0030]图1是用于渐进成形工件的已知系统的侧视图；
[0031]图2是根据已知的布置由相对的成型工具成形的工件的侧视图；
[0032]图3是根据已知的布置由间隔开的成型工具成形的工件的侧视图；
[0033]图4是根据现有技术的渐进成型工具的侧视图；
[0034]图5A是根据现有技术的渐进成型工具的侧视图，说明了强加于工具杆的锥形区域和圆尖之间的接头上的旋转力及相应的应力；
[0035]图5B是根据现有技术的渐进成型工具的侧视图，说明了工具的杆挠曲及尖挠曲；
[0036]图5C是根据现有技术的渐进成型工具的侧视图，说明了工具杆-到-工件干扰；
[0037]图6是根据本公开的发明构思的渐进成型工具的侧视图，说明了杆、成型尖及分界面承接部；
[0038]图7是根据本公开的发明构思的渐进成型工具的另一实施例的侧视图，说明了杆、成型尖及分界面承接部；
[0039]图8A是根据本公开的发明构思的渐进成型工具的第一尖配置的截面图；
[0040]图SB是根据本公开的发明构思的渐进成型工具的第二尖配置的截面图；
[0041]图SC是根据本公开的发明构思的渐进成型工具的第三尖配置的截面图；
[0042]图8D是根据本公开的发明构思的渐进成型工具的第四尖配置的截面图；
[0043]图9A是根据本公开的发明构思的多尖旋转工具的仰视图，其中尖是圆环形的并且具有不同的直径；
[0044]图9B是根据本公开的发明构思的图9A的多尖旋转工具的侧视图；
[0045]图1OA是根据本公开的发明构思的多球尖旋转工具的截面图，其中球形尖具有不同的直径；
[0046]图1OB是根据本公开的发明构思的图1OA的多球尖旋转工具的仰视图；
[0047]图1lA是根据本公开的发明构思的另一多球尖旋转工具的截面图，其中尖具有相同直径；以及
[0048]图1lB是根据本公开的发明构思的图1lA的多球尖旋转工具的仰视图。
【具体实施方式】
[0049]在下面的附图中，相同的附图标记将用于指代相同的部件。在下面的说明书中，各种操作参数和部件描述为不同构造的实施例。这些特定参数和部件