专利名称：适用于薄板的无冲头的塑性加工的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及适用于板材的塑性加工，并且尤其涉及适用于板材的诸如冲裁处理、冲孔处理、成形处理和压花处理之类的塑性加工的装置和方法。
背景技术：
本发明涉及在不使用冲头的情况下适用于微米至毫米尺寸范围内的薄板的塑性加工处理的装置和方法。特别是，本发明使得下述情况成为可能在不使用冲头的情况下执行适用于微米尺寸的板材的诸如冲裁处理、冲孔处理、成形处理或者压花处理之类的塑性加工；在必要时同时执行以上列举的不同塑性加工处理；此外由于塑性加工快速、简单和有效导致提高生产力。
通常，就传统塑性加工方法而论，冲裁处理和冲孔处理利用剪切力来加工板材，而成形处理使板材成三维形状。利用一上模和一下模来执行这些塑性加工处理，特别是，冲裁处理和冲孔处理使用一冲头和一模子。
图9是举例说明传统的用于冲裁的冲裁模的横截面图。
如图所示，冲裁模包括一上模和一下模。上模装有一冲头板111、一冲头座112、由冲头座112支撑的一冲裁冲头113、一辅助导销118、一剥离器115和通过将上模连接至一压锤130来使得上模上下运动的一柄部120，其中剥离器115利用弹簧119的恢复力在导销118的导引下在冲裁后从冲裁冲头113上去除废料200。下模包括一落料模116和一模座114，其中能够由主导引柱117上下移动冲头板111和模座114。
至于装有上述部件的传统冲裁模，板材放在落料模116上，然后当冲裁冲头113下推时对板材执行冲裁处理。此时，与冲裁冲头113正接触的一部分板材成为产品100，而其余部分成为废料200。在冲孔处理情况下，如图10所示，与冲裁冲头113A接触的一部分板材成为废料200，而其余部分被用作产品100。因为冲孔模的操作和冲裁模相同，所以省略关于冲孔模的更详细的解释。此处，图10中的参考标号116A表示一冲孔模。
在提升压锤130期间，通过利用在压锤130向下运动时被剥离器115压缩的弹簧119的恢复力，推动剥离器115，来从冲裁冲头113去除附着在冲裁冲头113上的废料200。
图11和12示出了利用冲头、用于冲裁处理或者冲孔处理的传统模具。参考图11，板材300被放在下模200上。然后，如图12所示，可以对板材300执行冲裁处理或者冲孔处理，从而当顶部冲头100向下移动时通过压迫板材300来获取特定的形状。
通常，通过诸如磨削处理、钻削处理、研磨处理、电火花(electro-discharging)处理和线切割处理之类的机械加工处理来制造一个模子(例如模具)。在形成复杂形状的情况下，这些加工处理不仅复杂而且困难，所以由于制造成本的增加导致产生成本负担。在一般的加工处理中，这样的模具不可避免地要遭受到磨损。结果，模具的耐久性受到限制，并且因此在使用一定时期后不可能翻修模具，从而引起经济负担。因此，需要从一母模复制出大量用于实际使用的模子。
同时，图13和14图示了用于一般成形处理的模具。该模具也由一下模122和一上模121构成。上模121和下模122形成具有在彼此面对时啮合的预定形状。如图13所示，板材110被放在下模122上。然后，如图14所示，可以对板材110执行塑性加工处理，从而当上冲头121向下移动时通过压迫板材110来获取特定的形状。
如上所述，利用冲裁处理、冲孔处理、成形处理或者压花处理的适用于板材的一般塑性加工处理必不可少地需要一对冲头和模子。此外，在实施冲裁处理和冲孔处理的情况下，在具有锋利刃口的冲头和模子之间应该保持一合适的间隙。在实施成形处理的情况下，在具有产品的内部形状的冲头和具有产品的外部形状的模子之间需要和材料一样厚的间隙。因此，制造冲头和模子存在技术限制。
例如，为了执行诸如冲孔处理之类的塑性加工处理，从而制造数不胜数的具有微米尺寸的并且以微米间隔布置的空腔，需要一对合适的冲头和模子。此时，在制造冲头的情况下，不存在制造上述冲头的方法和其它辅助性方法，因而不可能采用使用模具的方法。
因此，近年来，为了在不使用冲头的情况下形成以微米间隔的微米尺寸的空腔，加工处理主要依赖蚀刻法。蚀刻法是如下的一种加工处理利用不与蚀刻溶液起反应的膜在板材上印制希望的形状，并且通过将经印制的板材浸泡在蚀刻溶液中来腐蚀没有被印制的部分，从而获取所期望的形状。
然而，上述蚀刻法包括如下一些处理诸如对板材的上述膜印制处理之类的预处理；通过将板材浸泡在蚀刻溶液中来腐蚀没有被印制的部分的蚀刻处理；以及在蚀刻后清洗板材上残留的蚀刻溶液的清洗处理，因此蚀刻法不仅复杂而且困难。此外，它需要大量的时间来执行，从而引起处理不方便和低效率以及生产力降低的问题。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种不使用冲头、用于进行包括以下各项的适用于超薄板的塑性加工处理的装置和方法用于生产具有超小和超薄微米尺寸的产品的冲裁处理；用于获取具有微米尺寸的单个或者多个空腔的产品的冲孔处理；用于获取单个或者多个三维形状的成形处理；以及压花处理，其中如必要时这些不同的塑性加工处理可以同时进行，并且该装置和方法除了由于快速、简单和有效而提高了生产力外，还适用于生产从微米至毫米的尺寸范围的产品。
本发明的另外一个目的是通过如下手段来确保模子制造的快速、简单和经济效率根据传统方法和本发明利用形成用于进行冲裁处理或冲孔处理的模子的传统方法生成一母模；以及通过利用母模复制大量用于实际使用的模子来制备用于实际使用的模子，并使用该模子。
根据本发明的一个方面，本发明提供一种不使用冲头、用于适用于薄板的塑性加工处理的方法，其包括如下步骤制造设有至少一个预定形状的空腔的模子；将目标板材材料放在该模子上；用一柔性真空封装材料封装该模子和目标板材材料的外侧；通过使真空封装材料的内部处于真空状态来真空封装该目标材料和模子；将该模子和目标板材材料置入用于产生超高压的一容器内；以及对模子和目标板材材料施加从容器产生的各向同性的超高压。
根据本发明的另外一方面，提供一种用于在不使用冲头的情况下对薄板进行塑性加工处理的装置，其包括具有至少一个预定形状的空腔的一模子；一真空封装单元，其包括柔性封装所述模子和被放于模子上的目标板材材料的外侧的真空封装材料以及连接至真空封装材料一侧的一单向阀，该真空封装单元通过该单向阀连接至一外部真空压力发生器；以及一容器，都通过真空封装单元被用真空封装材料真空封装的所述模子和目标板材材料放置在该容器中，该容器产生以各向同性方式作用于模子和板材材料的超高压。
制造模子的步骤是以预期的形状在模子上制造单个或者多个空腔以便被等同地翻刻到板材上的一种处理。用于诸如冲裁处理或者冲孔处理之类的剪切处理的模子需要至少一个比板材的厚度更深的空腔来通过剪切力剪切板材。在成形处理或者压花处理的情况下，形成具有至少一个空腔的模子，该空腔的深度允许在不引起板材被张力拉断的范围内施加弯曲力。
至于真空封装步骤，目标板材材料被放在模子上，并且目标板材材料和模子的外侧用柔性材料真空封装。该真空封装维持模子和目标板材材料的一种对齐状态，并且防止模子和目标板材材料彼此分离。同样，真空封装防止输送压力给目标板材材料的容器内的加压流体进入模子和目标板材材料之间的缝隙。
在施加各向同性的压力给真空封装的模子和目标板材材料后的塑性加工处理结束之后，去除真空封装材料。
至于施加各向同性压力的步骤，被用柔性真空封装材料真空封装的模子和目标板材材料被放置于容器内，并且然后从容器产生超高压。由于真空封装材料内部和外部压力之间的差异，目标板材材料被强迫进入模子的空腔，因此诸如冲裁处理、冲孔处理、成形处理和压花处理之类的一系列处理依照空腔的深度被执行。此时，在对目标板材材料执行诸如冲裁处理或者冲孔处理之类的剪切处理的情况下，以超过目标板材的剪切强度的范围施加容器内的压力。剪切强度是与目标板材材料的特性相关的值，并且根据材料种类变化。
至于上述形成模子的步骤，利用诸如板筋(lathing)处理、磨削处理、钻削处理、研磨处理、电火花处理以及线切割处理之类的机械加工处理来制造模子。同时，能够通过本发明的塑性加工处理来复制利用具有预定厚度的板材形成的模子(即，用于适用于薄板的冲裁处理或者冲孔处理的模子)。也就是说，通过传统机械处理制造的母模被用作模具，并且能够被用作用于冲孔处理或者冲裁处理的模子的具有厚度的板材被用作目标板材材料。然后，通过执行诸如冲裁处理和冲孔处理之类的塑性加工处理来容易地制造一些用于实际使用的模子。
根据本发明的另外一个方面，提供一种制备用于在冲裁处理或者冲孔处理实际使用的模子的方法，其包括如下步骤形成具有至少一个预定形状的空腔的母模；将一目标加工模子放在该母模上；用一柔性真空封装材料封装该目标加工模子和母模的外侧；通过使该真空封装材料的内部处于真空状态来真空封装目标加工模子和母模；将母模和目标加工模子置入产生超高压的一容器内；以及对母模和目标加工模子施加从该容器产生的各向同性的超高压。
根据本发明的另外一方面，提供一种制备用于在冲裁处理或者冲孔处理中实际使用的模子的装置，其包括具有至少一个预定形状的空腔的一母模；一真空封装单元，其包括柔性封装该母模和被放于母模上的目标加工模子的外侧的真空封装材料以及连接至真空封装材料一侧的一单向阀，该真空封装单元通过该单向阀被连接至一外部真空压力发生器；以及一容器，都通过真空封装单元被用真空封装材料真空封装的所述母模子和目标加工模子放置在该容器中该容器产生以各向同性方式作用于母模和目标加工模子的超高压。
结合附图通过对实施例的如下描述，本发明的其它目的和方面将变得更加清楚，其中图1至3是示出冲裁处理或者冲孔处理的方法的横截面图；图4是示出被用于冲裁处理或者冲孔处理的母模的透视图；图5是示出根据本发明的用于实际使用的模子的透视图；图6至8是示出成形处理或者压花处理的方法的横截面图；图9是示出适用于冲裁处理的传统方法的冲裁模的横截面图；图10是示出适用于冲孔处理的传统方法的冲孔模的横截面图；图11是示出用于冲孔处理或者冲裁处理的传统模子的初期状态的图；图12是示出用于冲孔处理或者冲裁处理的传统模子的操作状态的图；图13是示出用于成形处理或者压花处理的传统模子的初期状态的图；以及图14是示出用于成形处理或者压花处理的传统模子的操作状态的图。
具体实施例方式
以下将参考附图详细说明根据本发明的用于适用于板材的塑性加工处理的装置和方法。
如前所述，本发明涉及一种制备用于诸如冲裁处理或者冲孔处理的塑性加工处理的模子的方法，其通过一装置来实现。如图1所示，该装置包括一模子1，模子1形成有多个具有预期形状的空腔1A。同时，一目标板材材料2被放置于模子1上，并且形成一真空封装单元3，其用一柔性真空封装材料31封装被放置在模子1上的目标板材材料2的外侧。此时，真空封装单元3具有连接至真空封装材料31的一侧的一单向阀32。单向阀32连接至一外部真空压力发生器33。
该装置包括模子1和容器4。此处，用真空封装材料31封装模子1和目标板材材料2。产生超高压的容器4对模子1和目标板材材料2施加各向同性的超高压。
在用于实现制备在冲裁处理或者冲孔处理中实际使用的模子的方法的装置的情况下，上述模子1被用作母模。因此，一加工目标模子被用作目标板材材料2。从而，能够获得用于在复制母模中实际使用的模子。其它的部件和上述装置装备的相同。
接下来，将参考附图更为详细地解释上述装置的操作过程。
图1至9示出了在根据本发明执行冲裁处理或者冲孔处理之后的装置状态。
参考图1，目标板材材料2被放置于具有多个空腔1A的模子1上。模子1和目标板材材料2的外部具有连接至一侧的单向阀32，并且被用柔性真空封装材料31封装，柔性真空封装材料31通过单向阀32与外部真空压力发生器33相连。
参考图2，如果在此状态下运行真空压力发生器33，那么封装目标板材材料2和模子1的外侧的真空封装材料31的内部的空气被吸入真空压力发生器33。通过单向阀32截断反向流动的空气，由真空封装材料31实现了对模子1和作为加工目标2的目标板材材料2的真空封装。
当通过真空封装来执行以上加工处理时，能够维持模子1和目标板材材料2的对准状态，并且模子1和目标板材材料2不会彼此分离。同时，当这些真空封装的模子1和目标板材材料2被放入带超高压的容器时，模子1和目标板材材料2的真空封装防止容器4的加压流体渗透到模子1和目标板材材料2之间的缝隙中，尤其是，空腔1A的内部。根据本发明在执行塑性加工后，从目标板材材料2和模子1去除真空封装材料31。
然后，如图9所示，真空封装的模子1和目标板材材料2被放入产生超高压的容器4的内部。接下来，当容器4运行时，从容器4内部产生的超高压均匀地压迫模子1和目标板材材料2。由于真空封装材料31内部的压力和从容器4产生的超高压之间的差异导致目标板材材料2受强制压迫并且进入模子1的空腔1A的内部。经由这些顺次步骤，执行了冲裁处理和冲孔处理。
在用于冲裁处理或者冲孔处理的模子的情况下，通过使用上述装置和方法，能够从母模复制许多用于实际使用的模子，在传统的冲裁处理或者冲孔处理中或者在根据本发明的冲裁处理或者冲孔处理中使用该模子。
图5示出了形成有多个具有期望形状的空腔1A的用于冲裁处理或者冲孔处理的模子。也就是说，图5示出了一母模的透视图。一目标板材材料(即，目标模子)被放在母模1上，并且然后如图所示，对该目标板材材料和母模1实行真空封装步骤和各向同性加压步骤来形成用于实际使用的模子5。
图6至8是示出根据本发明的在成形处理和压花处理后所获取的装置的状态的横截面图。参考图6，目标板材材料2被放在具有多个空腔1A的模子1上，空腔1A的深度保持目标板材材料2不被张力破坏。模子1和目标板材材料2的外部被用连接至设置在外部的真空压力发生器33的真空封装材料31封装，并且在真空封装材料31的一侧设置一单向阀32。
参考图7，如果在这一状态下运行真空压力发生器33，那么封装目标板材材料2和模子1的外侧的真空封装材料31内的空气被吸入真空压力发生器33，从而形成真空封装。
参考图8，真空封装的模子1和目标板材材料2被放置到产生超高压的容器4的内部。然后，如果运行容器4，那么从容器4内部产生的超高压从各个方向均匀地压迫模子1和目标板材材料2。由于真空封装材料31内部的压力和从容器4产生的超高压之间的差异导致目标板材材料2受强制压迫并且进入空腔1A。经由这些顺次的步骤，完成了成形处理和压花处理。
尽管为说明的目的公开了本发明的几个优选实施例，然而本领域的技术人员应该意识到在不脱离随附权利要求书中所公开的本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种修改、添加和替换。
工业应用性本发明通过在真空封装具有多个预期形状的空腔的模子和目标板材材料后将模子和目标板材材料放入容器内部，使得利用各向同性的超高压执行塑性加工处理成为可能。从而，在不使用冲头的情况下，能够执行诸如以下处理的塑性加工处理用于获取超小和超薄的微米尺寸的产品的冲裁处理；用于获取具有单个或者多个微米尺寸的空腔的产品的冲孔处理；用于获取单个或者多个三维形状的成形处理；以及压花处理。此外，如必要时，能够同时执行这些不同的塑性加工处理，并且本发明的迅速、简单和有效提高了生产力。同时，它在对从微米至毫米尺寸范围的产品进行塑性加工处理方面也是有效的。
权利要求
1.一种不使用冲头的、适用于薄板的塑性加工处理的方法，该方法包括如下步骤形成设置有至少一个具有预定形状的空腔的一模子；将一目标板材材料放在所述模子上；用柔性真空封装材料封装所述目标板材材料和模子外侧；通过使所述真空封装材料的内部处于真空状态来真空封装所述目标材料和模子；将处于真空状态的所述模子和目标板材材料放入用于产生超高压的一容器内；以及对所述模子和目标板材材料施加从所述容器产生的各向同性的超高压。
2.如权利要求1所述的方法，其中，在制造模子的步骤中，所述模子具有至少一个深的空腔，以便在冲裁处理或者冲孔处理过程中，通过剪切力来使所述目标板材材料断裂。
3.如权利要求1所述的方法，其中，在施加各向同性超高压的步骤中，利用冲裁处理或者冲孔处理过程中的剪切力，施加给所述目标板材材料的压力高于所述目标板材材料的剪切强度。
4.一种用于在不使用冲头的情况下对薄板进行塑性加工处理的装置，其包括具有至少一个有着预定形状的空腔的一模子；一真空封装单元，其包括一柔性封装所述模子和被放在模子上的一目标板材材料的外侧的真空封装材料以及一连接至所述真空封装材料一侧的单向阀，其中所述真空封装单元通过该单向阀被连接至一外部真空压力发生器；以及一容器，用所述真空封装材料通过所述真空封装单元被真空封装的所述模子和目标板材材料被放置其中，所述容器产生以各向同性的方式作用于所述模子和板材材料的超高压。
5.如权利要求4所述的装置，其中，所述至少一个空腔形成得足够深，以致能够利用剪切力剪切所述目标板材材料。
6.如权利要求4所述的装置，其中，在冲裁处理或者冲孔处理过程中，所述容器产生高于用于剪切所述目标板材材料的应力的压力。
7.一种制备在冲裁处理或者冲孔处理中实际使用的模子的方法，其包括如下步骤形成设置有至少一个具有预定形状的空腔的一母模；将一目标加工模子放在所述母模上；用柔性真空封装材料封装所述目标加工模子和母模的外侧；通过使所述真空封装材料的内部处于真空状态来真空封装所述目标加工模子和母模；将处于真空状态的所述母模和目标加工模子放入产生超高压的一容器内；以及对所述母模和目标加工模子施加从所述容器产生的各向同性的超高压。
8.一种制备在冲裁处理或者冲孔处理中实际使用的模子的装置，其包括具有至少一个有着预定形状的空腔的一母模；一真空封装单元，其包括柔性封装所述母模和被放于母模上的一目标加工模子的外侧的真空封装材料以及连接至所述真空封装材料一侧的一单向阀，该真空封装单元通过该单向阀被连接至一外部真空压力发生器；以及一容器，用所述真空封装材料通过所述真空封装单元被真空封装的所述母模和目标加工模子被放入该容器中，该容器产生以各向同性方式作用于所述母模和目标加工模子的超高压。
全文摘要
本发明公开了不使用冲头、用于适用于薄板的塑性加工处理的装置和方法。特别是，根据本发明的装置和方法可以不使用冲头而执行诸如微米尺寸的冲裁、冲孔、成形或压花处理的塑性加工处理；并可在必要时同时执行这些塑性加工处理。一种不使用冲头、用于适用于薄板的塑性加工处理的方法包括如下步骤形成设有至少一个预定形状的空腔的模子；将目标板材材料放在该模子上；用柔性真空封装材料封装目标板材材料和模子；通过使真空封装材料的内部处于真空状态来真空封装目标材料和模子；将处于真空状态的模子和目标板材材料放入用于产生超高压的容器内；以及对模子和目标板材材料施加从容器产生的各向同性的超高压。一种不使用冲头、用于对薄板进行塑性加工处理的装置包括具有至少一个预定形状的空腔的模子；真空封装单元，其包括柔性封装模子和被放在模子上的目标板材材料的外侧的真空封装材料以及一连接至真空封装材料一侧的单向阀，其中真空封装单元通过该单向阀被连接至一外部真空压力发生器；以及容器，用真空封装材料通过真空封装单元真空封装的模子和目标板材材料放置其中，该容器产生以各向同性的方式施加于模子和板材材料的超高压。
文档编号B21D33/00GK1798621SQ200480015221
公开日2006年7月5日 申请日期2004年5月12日 优先权日2003年5月12日
发明者罗璟焕, 曹永准, 朴勋载, 金胜洙, 黄仁基 申请人:韩国生产技术研究部