专利名称：使用电磁成形机给多个面板包边以形成面板组件的方法
技术领域：
本发明涉及一种使用电磁成形机通过利用相反磁场的排斥力将多个面板 包在 一起以形成面译反组件的方法。
背景技术：
通过利用机械力(例如通过双动压力机施加的力)将外面板上的凸缘包 到内面板上使内面+反和夕卜面板结合以制造面一反组件在该领域中是众所周知的。然而，在一些情况下，外面板可能会缺少提供尖锐包边半径(sharp hemming radius)所需的足够的成型能力。此外，将内面板和外面板包在一起的机械力 的使用可能会导致不能被接受的长循环时间。本发明解决这些问题。发明内容公开了一种使用电磁成形机给多个面板包边以形成面板组件的方法。在 第一示例中，提供内面板。内面板具有外边缘。还提供外面板。外面板具有 中央部分、绕着所述中央部分的外周布置的多个凸缘以及多个凹槽区域。每 个凹槽区域被设置在相邻的凸缘之间并具有通过相对于所述中央部分对各个 凸缘进行弯曲形成的上表面。提供电磁成形机。该电磁成形机具有用于释放 电能以产生电磁力的线圈。内面板被定位为与外面板相邻，使得内面板的外 边缘部分与外面板的凸缘对齐并与之隔开以形成松散的面板组件。将松散的 面板组件定位为与电磁成形机靠近，使得线圈围绕所述多个凸缘并将线圈布 置为所述线圈在对应于所述凹槽区域的部分总体上在由所述多个凹槽区域的 上表面形成的平面之下。启动电^兹成形机以在线圈中产生,兹场，该,兹场在每 个凸缘中感应出反向电流，从而每个凸缘弯曲到内面板的外边缘上以形成包 边。在第一实施例的一些实施方式中，在将松散的面板组件定位为与电磁成 形机靠近时，松散的面板组件可被设置成使得线圏的所有部分都没有突出到 由所述多个凹槽区域的上表面形成的平面之上。在一些实施方式中，电磁成形机包括一匝线圈。所述一匝线圈可沿着该一匝线圈的长度具有变化的截面， 使得该一 匝线圏包括多个厚的部分和多个薄的部分。在所述定位步骤期间， 所述薄的部分可与所述凹槽区域对齐。此外，每个薄的部分的上表面可位于 由每个凹槽区域的上表面形成的平面之下。在一些实施方式中，至少一些厚在另外一些实施方式中，在所述内面板被定位成与所述外面板相邻之后 可将所述内面板和所述外面板夹在一起。在第二示例中，所迷方法包括提供具有外边缘的内面板。提供具有中央 部分、绕着所述中央部分的外周布置的多个凸缘以及多个凹槽区域的外面板。 每个凹槽区域被设置在相邻的凸缘之间。提供双动压力机。提供电磁成形机。 该电磁成形机具有用于释放电能的线圈。将所述外面板定位在所述双动压力 机中，所述双动压力机夹紧坯料以防止外面板运动。利用双动压力机将外面 板的凸缘弯曲，直到所述凸缘相对于所述中央部分按照非共面角度朝向布置。 将内面板定位为与外面板相邻，使得内面板的外边缘部分与外面板的凸缘对 齐并与之隔开以形成松散的面板组件。将松散的面板组件定位为与电磁成形机靠近，使得线圈围绕所述多个凸缘并将线圈布置为所述线圏在对应于所述 凹槽区域的部分在总体上由所述多个凹槽区域的上表面形成的平面之下。启 动所述电磁成形机以在线圈中产生磁场，该磁场在每个凸缘中感应出反向电 流，从而所述每个凸缘弯曲到内面板的外边缘上以形成包边。在一些实施方式中，在将松散的面板组件定位为与电^f兹成形机靠近的步 骤期间，松散的面板组件可被设置成使得线圈的所有部分都没有突出到由所 述多个凹槽区域的上表面形成的平面之上。在一些实施方式中，所述电石兹成 形机包括单个线圈。所述一匝线圈可沿着该一匝线圈的长度具有变化的截面， 使得该一匝线圈包括多个厚的部分和多个薄的部分。在所述定位步骤期间， 所述薄的部分可与所述凹槽区域对齐。在一些情况下，每个薄的部分的上表 面可位于由每个凹槽区域的上表面形成的平面之下。在一些情况下，所述方法还包括在所述内面板被定位成与所述外面板相 邻之后可将所述内面板和所述外面板夹在一起的步骤。在一些情况下，所述 凸缘被弯曲，直到所述凸缘被设置成基本上与中央部分垂直。在第三示例中，公开了一种使用电i兹成形机给多个面板包边以形成面板 组件的方法。该方法包括提供具有外边缘的内面板。提供具有中央部分和绕着外部布置的多个凸缘的外面板。所述多个凸缘被设置为相对于中央部分以 非共面角度朝向布置。每个凸缘具有第一端部和第二端部。外面板还包括多 个凹陷区域。每个凹陷区域被设置在相邻的凸缘之间。^是供电》兹成形机。电 磁成形机具有用于引导电流的流动的板。所述板具有第一端和第二端。所述 电磁成形机还具有电流发生器。当启动电磁成形机时，电流发生器将电流引 入到板的第一端内。内面板被定位为与外面板相邻，使得内面板的外边缘部 分与外面板的凸缘对齐并与之隔开以形成松散的面板组件。电磁成形机的板 被定位为靠近所述凸缘中的一个。板的第二端电连接到所述凸缘中的所述一 个的第二端。所述凸缘中的所述一个的第 一端电连接到电磁成形机的电流发 生器。启动电磁成形机以将从电流发生器流动到板的第一端的电流引导到板 的第二端，然后到所述凸缘中的所述一个的第二端，再到所述凸缘中的所述 一个的第一端并返回到电流发生器，从而由板和所述凸缘分别产生相反的磁 场，所述相反的磁场互相排斥并迫使所述凸缘弯曲到内面板的外边缘上以形 成包边。在一些实施方式中，当板被定位为靠近所述凸缘中的一个时，所述板可 被设置为基本上与所述凸缘中的所述一个平行。此外，所述方法还可包括将 绝缘构件布置在所述板和所述凸缘中的所述一个之间的步骤。在一些示例中，所述凸缘中的所述一个可包括从第 一端突出的第 一短小 突出物和从第二端突出的第二短小突出物。板的第二端可电连接到第二短小 突出物，并且电流发生器可连接到第一短小突出物。在一些示例中，当形成 包边时，第一和第二短小突出物可随着凸缘弯曲到内面板的外边缘上而被折 断。
下面将参照附图进行描述，在几个附图中，相同的标号始终指示相同的部件，其中图1是示出具有多个凸缘的外面板在凸缘被弯曲之前的透视图； 图2是处于双动压力机中的图1的外面板在弯曲凸缘之前的剖视图； 图3是处于图2中的双动压力机中的图1的外面板在弯曲凸缘之后的剖视图；图4是图1的外面板在凸缘弯曲之后的透视图；图5和图6示出了准备内面板以及将内面板与外面板对齐；图7A是示出了准备电磁成形机以及将图6的松散的面板组件在电磁成形机上对齐的透视图；图7B是示出了准备图7A的电磁成形机的可选实施例的透视图；图8至图IO是示出了将松散的面板组件互相夹紧在图7A的电磁成形机上、启动电-兹成形机以在外面板和内面板之间形成包边以及从电石兹成形机上去除完成的面板组件的步骤；图11至图13是示出了使用电磁成形机的可选实施例将图6的松散的面具体实施方式
下面公开本发明的详细实施例；然而，应当理解，公开的实施例仅是本 发明的示例，本发明可以按照不同的可选形式实现。附图不必按比例绘制， 一些特征可被夸大或缩小以显示具体组件的细节。因此，以下公开的具体的 结构和功能性细节不应当被理解为限制，而仅作为用于权利要求的代表性基使用电磁成形机对面板组件进行包边在本领域是众所周知的。在第 6,927,370、 6,463,779、 4，531,393、 4,175,228、 3,879,184、 3,795,501、 3，762,904、 1541924、和458,115号美国专利以及第2007/0084261、 2005/0229376和 2005/0229377号美国专利公布中公开了各种电磁成型工艺，上述专利和专利 公布中的每个通过引用被包含于此。电磁成型利用线圈(electric coil)中的电 流(通常是非常大的电流)脉冲产生磁场。当线圈被设置为与导电金属工件 (例如，铝合金工件或钢工件)非常接近时，由线圈产生的磁场将在金属工 件中感应反向电流。接着，反向电流产生相反磁场。由线圈产生的磁场和由 在金属工件中的感应电流产生的反向磁场互相排斥。当线圈被保持在固定位 置时，排斥的磁力作用在工件上，导致工件沿着远离线圈的方向变形。在本发明中，电磁成形机利用围绕金属工件的线圏使以各种间隔绕着工 件的边界设置的多个凸缘同时变形。在本发明的另一实施例中，电磁成形机 包括板，而不是线圈。所述板电连接到金属工件的将要变形的部分。电流沿 着一个方向通过板，然后，电流按照相反的方向进入并通过金属工件的所述 部分。方向相反的电流产生互相排斥的相反磁场。当板被保持在固定位置时，排斥的磁力作用在工件上，导致工件沿着远离板的方向变形。现在将提出本发明的方法的例子。参照图1，示出了外面板20。外面板 20包括中央部分22以及多个凸缘24,所述多个凸缘24从中央部分22向外 突出并沿着中央部分22的边界的长度延伸。外面板20可由包括金属(包括 铝、铝合金(例如，6111陽T4、 6022-T4、 6016-T4)、钢(例如,DDQ、 EDDQ、 BH210、 BH180、 DP500)和镁)的材料制成。多个凹槽(relief) 26布置在 相邻的凸缘24之间。每个单独的凹槽26提供允许凸缘24被折叠而不与相邻 的凸缘24抵触的间隔或空间。关于图2，描绘了双动压力机28。外面板20被设置在上部30和下部32 之间。上部30降低到外面板20的顶部上以使外面板20靠着下部32被夹紧， 从而基本上将外面板20固定在上部30和下部32之间。当外面板20被夹在 上部30和下部32之间时，突起24向外突出超过上部30和下部32的外边缘。 弯曲构件33被设置为与上部30和下部32的外部相邻，并位于突出的凸缘 24之上。随着弯曲构件33沿着向下的方向运动，凸缘24向下弯曲。关于图3,示出了在双动压力机28完成一个循环之后的外面板20。在该 示图中，凸缘24相对于中央部分22已经沿着向下的方向弯曲并且基本上与 中央部分22垂直。在另外的实施例中，凸缘24可相对于中央部分22按照 90度角以外的非共面角弯曲。当完成所述循环时，上部30被才是起并将外面 板20 ,人双动压力才几28上去除。在图4中，示出了在双动压力机28操作之后的外面板20。在该视图中， 可看到凸缘24被弯曲成相对于中央部分22基本呈90度。可看见凹槽26介 于相邻的凸缘24之间。关于图5，提供内面板34。内面板34通常具有与中央部分22相同的形 状。内面板34的长度和宽度的尺寸比中央部分22的对应长度和宽度的尺寸 稍小。通过提供比中央部分22的尺寸小的内面板34，在内面板34的外边缘 36和每个凸缘的内表面之间形成间隙(公知被称为结合缝(marriage gap ))。关于图6，在由凸缘24和中央部分22限制的部分内，内面板34被定位 成与外面板20相邻。在示出的实施例中，外边缘36包括四个外边缘部分38， 所述四个外边缘部分38基本上与对应的凸缘24对齐并与凸缘24隔开结合缝 40(见图12)。内面板34的角基本上与凹槽26对齐，并且每个凹槽26的上 表面27总体上与内面板的34的上表面共面。当内面板34按照上述方式相对于外面板20定位时，形成+〉散的面板组件41。在示出的实施例中，内面板34和中央部分22基本上是矩形的。本领域 普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的教导的情况下，中央部分22和内 面板34可具有任何期望的形状。内面板34基本上以中央部分22为中心，每 个外边缘部分38基本上与对应的凸缘24等距。关于图7A，提供了一种电磁成形机42。电磁成形机42包括工作台部分 44、线圈组件46、电流发生器48和将电流发生器48连接到线圈组件46的 电线50(例如，同轴线缆)。线圈组件46包括线圈52和壳体。线圈52具有 沿着其整个长度基本上恒定的截面。在示出的实施例中，线圈組件46仅包括 一个线圈。在另一个实施例中，可采用多个线圈。在另一实施例中，线圈组 件46可包括具有截面几何形状和尺寸可变的线圈。在一些实施例中，电流发 生器48包括储存相当大的电流的多个电容器。当电流发生器48放电时，电 流流过电线50进入线圈52。电流流过线圈52产生从线圈52向外传播的磁 场。放电进入线圈52的电流相当大。在一些实施例中，电流可从10k安培达 到1000k安培。流过线圈52的电流越强，则由线圈52产生的磁场将会越强。 壳体54可为线圈52提供绝缘。关于图7B，示出了电磁成形机42的可选实施例。在该实施例中，线圈 52具有变化的截面。线圏52在其拐角处通常具有较薄的截面尺寸，以对应 于松散的面板组件41的较低高度的凹槽26。关于图8， +>散的面板组件41位于台部分44上，使得面板组件41所有 的四边都被线圈组件46围绕。松散的面板组件41基本上在线圈组件46的内 部的区域以内居中。凹槽26与线圈52的较薄的部分对齐。在示出的实施例 中，线圏52的较薄的部分的上表面形成平面，该平面没有突出到由凹槽26 的上表面27形成的平面之上。线圈52的较厚的部分与凸缘24对齐。随着电 流在线圈52中流过，磁场从线圈52向外传播进入凸缘24,在包括凸缘24 和凹槽26的外面—反20的外面的部分感应电流并且该电流流过所述外面的部 分。如果线圈52的较薄的部分突出到其对应的凹槽26的上表面27之上，则 通过从线圈52向外传播的磁场在外面板20中感应的电流会不稳定并且不可 预知。通过确保线圈52没有突出到凹槽26的上表面27之上的部分，可预测 感应的电流，并且由电磁成形机42产生的电磁力可被准确地控制和引导。夹 具54可以是电磁成形机42的一部分，或者可与电,兹成形机42分离。在启动电磁成形机42的同时，夹具54下降到松散的面板组件41的顶部上，以相对 于外面板20固定内面板34的位置。关于图9，夹具54已经向下运动并将内面板34和外面板20夹到台部分 44上，使得内面板34相对于外面板20固定不动。电磁成形机42启动，发 送电流使其通过线圏52,接着，电流产生从线圈52向外传播的磁场，接着， 磁场在松散的面板组件41的外周感应反向电流，接着，反向电流产生被从线 圈52向外传播的磁场排斥的反向磁场。结果，凸缘24被弯曲到内面板34上， 形成包边。凹槽26抵住内面板34的角被向内驱动。关于图10，单压头式压力机或夹具54被4是起，被包边的面板组件56被 从电磁成形机42上去除。上述工艺可用于期望通过石兹力将内面板和外面板结 合的任何工业中。例如，上述工艺可用于汽车工业中以形成门面板、引擎罩 面板(hood panel )、行李箱盖面板和抢背面板(hatchback panel)，这些仅是 其中的一些。在所述方法的其它示例中，除了用线圈围绕凸缘以同时使凸缘弯曲以形 成包边之外，可使用替代的电^f兹成形机58单独地使每个凸缘弯曲。当使用该 实施例的方法时，可在外面板20上进行压印，使得每个凸缘包括多个短小突 出部(tab) 76、每个短小突出部76在凸缘24的相对的端部。参见图11，短 小突出部76与对应的凸缘24是一体的。关于图12,电磁成形机58包括电流发生器60、板62和电线64 (同轴 线缆)。优选地，还可包括绝缘构件66。电流发生器60可包括能够存储电荷 并能够在相当短的时间内释放电荷的多个电容器。松散的面板組件41可被支 撑在工作台部分67上。板62包括第一端68和第二端70。凸缘24包括第二 端72和第一端74，每一端具有短小突出部76。在启动电^兹成形才几58之前， 将电线64连接到板62的第 一端68。板62的第二端电连接到在凸缘24的第 二端的短小突出部76。凸缘24的第一端通过短小突出部76上的电线65连 接到电流发生器60。应当理解，本发明的教导不需要凸缘24具有短小突出 部76。例如，在一些实施例中，电线可直接结合到凸缘24上。当电磁成形机58被启动时，电流发生器60使电容器放电，电流流过电 线64进入板62并沿着第一方向从第一端68朝着第二端70流动。随着电流 从第一端68流动到第二端70，磁场从板62向外传播。电流通过短小突出部 76继续从第二端70流动到凸缘24的第二端72，并沿着第二方向流动到凸缘24的第一端74。第二方向与第一方向相反。随着电流^v凸缘24的第二端72 流动到第一端74,产生与由板62产生的磁场相反的磁场。当板62相对于松 散的面板组件41被保持固定不动时，凸缘24弯曲到内面板34上。电流通过 短小突出部76从第二端74流入电线65并再次回到电流发生器60。在一些 实施例中，短小突出部76可以是凹口或者被削弱，从而随着凸缘24弯曲形 成包边，短小突出部76从凸缘24折断。在另一实施例中，在紧邻着的凸缘 24中可存在切割边缘,使得短小突出部76随着凸缘24弯曲形成包边而折断。关于图13，示出了在启动电磁成形机58之后的松散的面板组件41。凸 缘24已经-皮弯曲到内面板34上以形成包边。短小突出部76已经从凸缘24 上扯断，并且板62和凸缘24之间的电连接以及凸缘24和电流发生器60之 间的电连接已经断开。可对每个凸缘重复该工艺。虽然已经详细描述了实现本发明的最佳模式，但是为了实施由权利要求 限定的本发明，本发明所涉及的领域的技术人员将认识到各种可选设计和实 施例。
权利要求
1、一种使用电磁成形机给多个面板包边以形成面板组件的方法，该方法包括如下步骤提供具有外边缘的内面板；提供外面板，该外面板具有中央部分、绕着所述中央部分的外周布置的多个凸缘以及多个凹槽区域，每个凹槽区域被设置在相邻的凸缘之间，并且每个凹槽区域具有通过相对于所述中央部分对各个凸缘进行弯曲形成的上表面；提供电磁成形机，该电磁成形机具有用于释放电能以产生电磁力的线圈；将所述内面板定位为与所述外面板相邻，使得所述内面板的外边缘与所述外面板的所述凸缘对齐并与之隔开以形成松散的面板组件；将所述松散的面板组件定位为与所述电磁成形机靠近，使得所述线圈围绕所述多个凸缘并将所述线圈布置为所述线圈在对应于所述凹槽区域的部分在由所述多个凹槽区域的上表面形成的平面之下；启动所述电磁成形机以在线圈中产生磁场，该磁场在每个凸缘中感应出反向电流，从而所述每个凸缘弯曲到所述内面板的外边缘上以形成包边。
2、 如权利要求1所述的方法，其中，在将所述松散的面板组件定位为与 所述电磁成形机靠近的步骤期间，所述松散的面板组件被设置成使得线圈的 所有部分都没有突出到由所述多个凹槽区域的上表面形成的平面之上。
3、 如权利要求l所述的方法，其中，所述电磁成形机包括一匝线圈。
4、 如权利要求3所述的方法，其中，所述一匝线圈沿着该一匝线圈的长 度具有变化的截面，使得该一匝线圈包括多个厚的部分和多个薄的部分，其 中，在所述定位步骤期间，所述薄的部分与所述凹槽区域对齐。
5、 如权利要求4所述的方法，其中，每个薄的部分的上表面位于由每个 凹槽区域的上表面形成的平面之下。
6、 如权利要求5所述的方法，其中，至少一些厚的部分的上表面在由每 个凹槽区域的上表面形成的平面之上延伸。
7、 如权利要求1所述的方法，还包括在所述内面板被定位成与所述外面 板相邻之后将所述内面板和所述外面板夹在一起的步骤。
8、 一种使用电磁成形机给多个面板包边以形成面板组件的方法，该方法包括如下步骤提供具有外边缘的内面板；提供外面板，该外面板具有中央部分、绕着所述中央部分的外周布置的 多个凸缘以及多个凹槽区域，每个凹槽区域被设置在相邻的凸缘之间； 提供双动压力机；提供电磁成形机，该电磁成形机具有用于释放电能的线圏； 将所述外面;f反定位在所述双动压力才几中；利用双动压力机将所述外面板的凸缘弯曲，直到所述凸缘相对于所述中 央部分按照非共面角度朝向布置；将所述内面板定位为与所述外面板相邻，使得所述内面板的外边缘与所 述外面板的所述凸缘对齐并与之隔开以形成松散的面板组件；将所述松散的面板组件定位为与所述电^t成形机靠近，使得所述线圈围 绕所述多个凸缘并将所述线圈布置为所述线圈在对应于所述凹槽区域的部分 在由所述多个凹槽区域的上表面形成的平面之下；启动所述电磁成形机以在线圏中产生磁场，该磁场在每个凸缘中感应出 反向电流，从而所述每个凸缘弯曲到所述内面板的外边缘上以形成包边。
9、 如权利要求8所述的方法，其中，在将所述松散的面板组件定位为与 所述电磁成形机靠近的步骤期间，所述松散的面板组件被设置成使得线圈的 所有部分都没有突出到由所述多个凹槽区域的上表面形成的平面之上。
10、 如权利要求8所述的方法，其中，所述电磁成形机包括单个线圈。
全文摘要
本发明公开了一种使用电磁成形机给多个面板包边以形成面板组件的方法，该方法包括提供内面板和外面板。外面板具有多个凸缘和多个凹槽区域。提供具有用于释放电能以产生磁场的线圈的电磁成形机。内面板被定位成使得内面板的外边缘部分与外面板的凸缘对齐以形成松散的面板组件。松散的面板组件被定位为与电磁成形机靠近，使得线圈围绕所述凸缘并且所述线圈被设置为基本上与由凹槽区域形成的平面共面。启动电磁成形机以产生使所述凸缘弯曲的磁场。
文档编号B21D26/14GK101574720SQ200910137110
公开日2009年11月11日 申请日期2009年5月4日 优先权日2008年5月5日
发明者谢尔盖·法德勒威奇·高洛瓦申科 申请人:福特全球技术公司