压制加工方法和压制加工设备的制作方法

专利名称：压制加工方法和压制加工设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用伺服压制加工压制成形产品的压制加工方法和压制加工设备。
背景技术：
在传统的机械压制中，在曲柄轴旋转马达将连接到曲柄轴的滑件向上和向下驱动 时进行压制加工。在这种机械压制中，因为模具(die)持续地上下移动，所以很难根据加工 条件来改变模具的速度。此外，也很难使模具暂时停止。由于以上情况，近来已经使用了伺服压制，该伺服压制可利用伺服马达来灵活控 制模具的运动。关于该主题，请参照日本特开第2001-150200号公报和日本特许第3537287 号公报。在此类型的伺服压制中，可以将模具停止在该模具上下移动的一个冲程中间的预 定位置处。关于这一点，在制造压制成形产品的情况下，有时根据产品的形状执行多个压制 成形步骤。例如，在日本特许第3537287号公报中描述了以下内容。当利用在日本特许第 3537287号公报中描述的压制成形机对加工件进行加工时，必需执行多个压制成形步骤。作 为另一选择，在某些情况下，执行复合加工步骤，在该复合加工步骤中交替重复进行压制加 工和另一加工。然而，根据日本特许第3537287号公报，对于需要多级步骤(多级运动)的加工 件，需要对上模具的多级步骤的停止位置进行设置。对于无法仅由上模具进行的其他加工， 必需提供另一独立的加工设备，这会成为增加加工时间和加工成本的因素。尤其在需要多次压制成形的板的情况下，实际上必需提供数量与压制成形步骤的 数量相同的压制成形设备。因此，增加了用于安装压制成形设备的空间。此外，需要耗费人 工以在设备之间传送板。此外，在压制加工中，在待压部分的外周由预定保持器夹持的情况下进行加工时， 能够防止产生皱褶。在日本特开第2005-199318号公报中描述了一种方法，其中在钢板由 保持器来保持的情况下，对钢板进行加工。关于这一点，当在压制加工时用保持器来保持板时，根据待成形的产品的形状，该 板会受到过高的张力。因此产生了更多皱褶。此外，在待成形的产品上可能产生壁厚过小 的部分。根据在日本特开第2005-199318号公报中描述的方法，钢板被与保持器相对应的 压模(blank)轻推。因此，在加工时，钢板被冲压到模具内部，即，压模并不总是持续地推压 钢板。因此，能够稍微防止产生皱褶。也能够稍微防止产生壁厚小的部分。然而，在日本特开第2005-199318号公报中描述的方法是所谓的深冲(de印 drawing)。因此，无法有效地将专利文献3中所描述的方法应用于批量生产的产品的成形。
应用在日本特开第2005-199318号公报中描述的方法要基于以下假设在加工 时，在模具上滑动的几乎所有钢板都被冲压到模具内部。因此，必需根据成形产品的形状以 及钢板的材料和表面粗糙度对压模所提供的推力进行精细调节。此外，操作者对选择用于 压制成形的合适润滑剂必须有足够的经验。

发明内容
本发明的一个或更多个实施例提供了一种压制加工方法和压制加工设备，所述压制加工方法和压制加工设备能够在短加工时段内有效地对板进行多次压制加工。根据本发明的一个或更多个实施例，提供了一种使用伺服压制对压制成形产品进 行加工的压制加工方法，所述方法包括如下步骤压制成形步骤，其中，在使第一模具接近 第二模具时对板进行压制成形；冲头伸出步骤，其中，将所述第一模具与所述第二模具分离 并且使可移动冲头从所述第一模具向所述第二模具伸出并被锁定；以及附加成形步骤，其 中，在完成所述冲头伸出步骤之后，使所述第一模具再次接近所述第二模具，并且通过所述 第一模具对已经进行过压制成形的所述板进行压制，并且通过所述可移动冲头对所述板的 一部分进行推压并使其变形。如上所述，在完成压制成形之后，使第一模具与第二模具分离，随后使可移动冲头 伸出并被锁定，然后使第一模具再次接近第二模具。由于前面的描述，在不使用另一独立加 工装置的情况下，可以对已完成第一次压制成形的板再次进行作为附加加工步骤的压制成 形步骤。在此情况下，当由用于进行控制以使所述第一模具接近所述第二模具的控制器来 设置在完成压制成形之后的所述冲头伸出步骤和所述附加成形步骤中的控制的操作时间 时，可以进行精确同步。当把在所述冲头伸出步骤中将所述第一模具分离的位置设置在与距离所述第一 模具的上死点相比更接近下死点的位置时，上模具不必返回上死点，从而可以减少周期时 间。此外，根据本发明的一个或更多个实施例，提供了一种进行伺服压制控制的压制 加工设备，所述压制加工设备具有可移动冲头，所述可移动冲头被设置在第一模具中，并 且能够从压制成形面伸出；和锁装置，所述锁装置用于将所述可移动冲头锁定在从所述压 制成形面伸出的位置，其中，在已使所述第一模具接近第二模具并且已对板进行压制之后， 使所述第一模具与所述第二模具分离，并且使所述可移动冲头从所述第一模具向所述第二 模具伸出并被所述锁装置锁定，使所述第一模具再次接近所述第二模具以利用所述第一模 具对已经受过压制成形的所述板进行推压，并利用所述可移动冲头对所述板的一部分进行 推压并使其变形。如上所述，在完成压制成形之后，使第一模具与第二模具分离，随后使可移动冲头 伸出并被锁定，然后使第一模具再次接近第二模具。由于前面的描述，在不使用另一独立加 工装置的情况下，可以对已完成第一次压制成形的板再次进行作为附加加工步骤的压制成 形步骤。当由同一控制器来设置使所述冲头伸出的时间以及使所述第一模具接近所述第 二模具的时间时，可以进行精确同步。
根据本发明的一个或更多个实施例的压制加工方法和压制加工设备，在完成压制成形之后，使第一模具与第二模具分离，随后使可移动冲头伸出并被锁定，然后使所述第一 模具再次接近所述第二模具。由于前面的描述，在不使用另一独立加工装置的情况下，可以 对已完成第一次压制成形的板再次进行压制成形步骤。由于所述可移动冲头设置在第一模具中，所以整个设备可变得紧凑。因此，可使得 用于安装所述设备的空间变小。此外，仅当可移动冲头从第一模具伸出并被锁定时，才准备 第二次压制成形。因此，可以在较短时段内有效地对板进行多个压制成形步骤。由于可由一个压制加工设备进行两次压制加工，所以不需要在设备之间传送板。此外，本发明的一个或更多个实施例提供可适用于除了深冲压之外的钢板加工的 压制成形方法和压制成形设备，其中，可以防止产生皱褶，还可以防止产生壁厚小的部分。根据本发明的一个或更多个实施例，提供了一种利用伺服压制对压制成形产品进 行加工的压制加工方法，该方法包括如下步骤压制成形步骤，其中，在板被第一保持器和 第二保持器所夹持的情况下，当使第一模具接近第二模具时，对所述板进行压制；和夹持释 放步骤，在开始了所述压制成形步骤中对所述板的压制成形之后，并且在所述两个模具都 到达使这两个模具彼此接近的下死点之前，释放由所述第一保持器和所述第二保持器对所 述板进行的夹持。如上所述，当在第一保持器和第二保持器到达使所述两个模具彼此接近的下死点 之前，释放由所述第一保持器和第二保持器进行的夹持时，所述板可以移动。因此，能够防 止产生在所述板被过度强烈拉伸时所产生的皱褶。此外，能够防止产生在所述板被过度强 烈拉伸时所产生的壁厚小的部分。在此情况下，段落“在所述第一保持器和所述第二保持器 到达下死点之前”包括如下意思第一保持器和第二保持器已到达下死点。在此情况下，由用于控制所述第一模具以使所述第一模具接近所述第二模具的控 制器来设置在所述夹持释放步骤中的控制操作时间。此外，根据本发明的一个或更多个实施例，提供了一种进行伺服压制控制的压制 加工设备，该压制加工设备具有第一模具和第二模具，所述第一模具和第二模具用于对板 进行压制成形；第一保持器，其设置在所述第一模具中；第二保持器，其设置在与所述第一 保持器相对的位置处，用于与所述第一保持器一起夹持所述板；以及控制器，其用于使所述 第二保持器前进和回退，其中，在进行压制成形步骤的时候，即当在所述板被所述第一保持 器和所述第二保持器夹持的情况下使第一模具接近第二模具时对所述板进行压制的时候， 在开始对所述盘的压制成形之后并且在所述第一保持器和所述第二保持器到达使所述两 个模具彼此接近的下死点之前，所述控制器释放被所述第一保持器和所述第二保持器所夹 持的所述板。如上所述，当在所述两个模具都到达使所述两个模具彼此接近的下死点之前，释 放由第一保持器和第二保持器进行的夹持时，能够防止产生在所述板被过度强烈拉伸时所 产生的皱褶。此外，能够防止产生在所述板被过度强烈拉伸时所产生的壁厚小的部分。在 此情况下，段落“在所述第一保持器和所述第二保持器到达下死点之前”包括如下意思第 一保持器和第二保持器已到达下死点。在此情况下，当所述控制器进行控制以使所述第一模具接近所述第二模具时，可 以与所述压制成形精确同步地释放对所述盘的夹持。
根据本发明的一个或更多个实施例的压制加工方法和压制加工设备，当在所述第一保持器和所述第二保持器到达使所述两个模具彼此接近的下死点之前释放由所述第一 保持器和所述第二保持器进行的夹持时，所述板可以移动。因此，能够防止产生在所述板被 过度强烈拉伸时所产生的皱褶。此外，能够防止产生在所述板被过度强烈拉伸时所产生的 壁厚小的部分。至少在开始压制加工的时候，板确实被第一保持器和第二保持器夹持。因此，可以 进行精确定位，并且能够防止在加工的初始阶段产生皱褶。此外，可通过开-关(ON-OFF)控 制来充分进行第一保持器和第二保持器对板的夹持和释放操作，并且不必考虑板的滑动。 因此，不需要调节推力。此外，不是特别需要润滑剂。因此，可简单地执行操作。本发明的 方法和设备可适用于除了深冲压之外的压制加工。本发明的其它方面和优点将通过下面的描述和所附权利要求变得明了。


图1是示出了第一示例性实施例的压制加工设备的结构的示意图。图2是示出了在可移动冲头缩回的状态下的附加加工机的放大图。图3是示出了在可移动冲头伸出的状态下的附加加工机的放大图。图4是示出了压制驱动部和模具缓冲(cushion)驱动部的结构框图。图5是示出了第一示例性实施例的压制加工方法的过程的流程图⑴。图6是示出了第一示例性实施例的压制加工方法的过程的流程图(2)。图7是示出了在滑件停在下死点的情况下的上模具、下模具、钢板的被附加加工 部以及附加加工部的局部截面放大图。图8是示出了在滑件升到可移动冲头准备位置并且可移动冲头伸出并被锁定的 情况下的上模具、下模具、钢板的被附加加工部以及附加加工部的局部截面放大图。图9是示出了滑件从图8所示的状态再次下降到下死点的状态的局部截面放大 图。图10是示出了可移动冲头从图9所示的状态缩回的状态的局部截面放大图。图11是示出了在压模保持器的上升暂时停在板传送位置的状态下的设备体的示 意图。图12是示出了车辆躯干部的片状金属构件的立体图。图13A是示出了滑件在一个周期中的位移的曲线图，图13B是示出了压模保持器 在一个周期中的位移的曲线图，以及图13C是示出了可移动冲头在一个周期中的位移的曲 线图。图14是示出了第二示例性实施例的压制加工设备的结构的示意图。图15是示出了压制驱动部和模具缓冲驱动部的结构框图。图16是示出了第二示例性实施例的压制加工方法的过程的流程图。图17是示出了在压模保持器到达夹持释放位置时的上模具、下模具、保持器以及 压模保持器的局部截面图。图18是示出了在滑件到达下死点时的上模具、下模具、保持器以及压模保持器的 局部截面图。
图19是在压模保持器的上升暂时停在板传送位置的状态下的压制成形设备的示意图。图20A是示出了滑件在一个周期中的位移的曲线图，图20B是示出了压模保持器 在一个周期中的位移的曲线图。
具体实施例方式<第一示例性实施例>将参照图1至图13C对根据本发明的第一示例性实施例的压制加工方法和压制加 工设备进行说明。在第一示例性实施例的压制加工设备10中，在对作为加工件的钢板(板 状构件)12进行了第一次压制加工之后，对其进行作为附加加工的第二次压制加工。如图1所示，该压制加工设备10包括用于进行加工的设备体14 ；和用于对设备 体14进行控制的控制部16。设备体14包括上模具机构18 ；下模具机构20 ；以及设置在上模具机构18内部 的附加加工部22。上模具机构18包括伺服马达24，其为驱动源；由伺服马达24驱动并 旋转的减速齿轮26 ；由减速齿轮26以高扭矩驱动并旋转的转盘28 ；以及连杆30，其上端部 与转盘28的一侧以枢轴连接，从而可使连杆30摆动。伺服马达24例如是交流(AC)型的。 因此，伺服马达24的响应特性高，并且伺服马达24产生的扭矩很少偏离。通过编码器24a 来检测伺服马达24的轴的旋转位置并将其发送到控制部16。上模具机构18包括滑件32，其被连杆30的一端部以枢轴支承；多个轨道 (rail) 34 (例如四个轨道34)，其用于沿垂直方向弓丨导滑件32 ；第一线性传感器36，其用于 检测滑件32的位置并将其发送到控制部16 ；以及上模具(第一模具)38，其设置在滑件32 的下表面上。上模具38与下模具(第二模具)52 一起夹持钢板12以进行压制加工。在上模具 38的下表面上设置有模具面38a，模具面38a会与钢板12的上表面接触。布置有从上模具 38的边缘稍微伸出的环形保持器40，其用于在进行压制成形时防止在钢板12上产生皱褶 并且防止钢板12发生位置偏离。因此，保持器40会在模具面38a之前与钢板12接触。将 保持器40的下表面形成为与成形形状相对应的形状，例如，将保持器40的下表面形成为水 平的面。此外，上模具38包括附加加工部22。出于以下原因设置该附加加工部22。在通 过上模具机构18和下模具机构20对钢板进行了第一次压制加工之后，附加加工部22进行 第二次压制加工以对钢板进行附加加工。如图2所示，附加加工部22包括可移动冲头(punch) 90，其能够从模具面38a伸 出；弹簧91，其用于推压可移动冲头90以使可移动冲头90能够从模具面38a缩回；驱动杆 92，当该驱动杆92在可移动冲头90的倾斜面上滑动时，其使可移动冲头90从模具面38a 伸出；致动器93，其用于推出驱动杆92 ；以及机械锁94，当该机械锁94与形成在已被推出 的驱动杆92上的切口(cutout)部92a啮合时，其锁住驱动杆92。当推出机械锁94的预 定致动器(未示出)运转时，机械锁94沿垂直于驱动杆92的前进和缩回方向(图2中的 横向方向)垂直的方向前进和缩回。因此，机械锁94可与切口部92a结合和分离。致动器 93的示例是缸(cylinder)。
可移动冲头90与设置在上模具38中的导孔38b啮合。例如，可移动冲头90可如 图2所示地沿倾斜方向前进和缩回，该倾斜方向的倾角为约45°。在可移动冲头90的前端 部的边缘处设置有斜面部90a。当机械锁94松开并且致动器93未推压驱动杆92时，弹簧91的弹力作用向可移动 冲头90施加力，从而使可移动冲头90能够缩进导孔38b中。因此，驱动杆92向图2中的 右方移动。驱动杆92移动到驱动杆92的伸出部92b与上模具38的台阶部95接触为止。 此时，可移动冲头90的前端面90b被设置在与模具面38a相同的面上。在模具面38a是曲 面的情况下，将可移动冲头90的前端面90b形成为相同的曲面。如图3所示，当驱动杆92被致动器93推压从而向图3中的左方移动时，可移动冲 头90抵抗弹簧91的弹力前进。因此，可移动冲头90的前端面90b从模具面38a伸出了宽 度H。此时，机械锁94与切口部92a啮合并锁住驱动杆92，从而可将可移动冲头90固定。 被诸如机械锁94的锁装置锁住的物体不必限于驱动杆92，也可以锁住可移动冲头90。在 此情况下，用xh来表示可移动冲头90从模具面38a向下伸出的量。当导孔38b的倾角为 45°时，由下式来表示xh, xh = H/21/2。再次参照图1，下模具机构20包括固定台50，其用作基座；下模具52，其布置在 固定台50的上部；环形压模保持器54，其用于支承钢板12的边缘；以及模具缓冲机构56， 其用于升起压模保持器54。将压模保持器54布置为与保持器40相对。因此，压模保持器 54与保持器40 —起夹住钢板12的端部。下模具52在其与上模具38 —起夹住钢板12时用于压制加工。在下模具52的上 表面上布置有模具面52a，模具面52a会与钢板12的下表面接触。将该模具面52a形成为 与前述模具面(压制成形面)38a相对应的形状。在下模具52中，在与(图7所示的)被 附加加工部12a相对应的位置处设置有凹进部58，其在完成第一次压制加工之后对钢板12 进行附加加工。该凹进部58的面积被设置为使可移动冲头90可将钢板12推进该凹进部 58中并进行压制成形。将凹进部58的深度设置为这样的值，该值使得在可移动冲头90插 入凹进部58中时，钢板12能够被前端面90b与凹进部58的底面58a夹住。模具缓冲机构56包括多个销60，其从下侧穿透固定台50与下模具52的接合部 52b，并且固定在压模保持器54的下部；板62，其用于连接这些销60的下端部；多个缸64， 其用于使板62升起；以及第二线性传感器66，其用于检测板62的位置并将板62的位置信 号发送到控制部16。模具缓冲机构56包括液压马达68，其用于向缸64提供液压流体以及从缸64收 回液压流体；和伺服马达70，其用于旋转液压马达68。伺服马达70的旋转通过传动部72 而传递给液压马达68，该传动部72包括耦合器、减速齿轮等。伺服马达70驱动液压马达68 正向或反向旋转。因此，液压马达68可选择性地向缸64的杆侧或罩侧提供液压流体。由 于上述构造，在进行预定压力控制时，钢板12的边缘被保持器40和压模保持器54两者适 当推压。因此，可防止产生皱褶。控制部16包括压制驱动部16a，其在参考从编码器24a和第一线性传感器36发 送的信号的同时对伺服马达24进行驱动并控制；附加加工机驱动部16b，其用于对致动器 93和机械锁94进行驱动和控制；以及模具缓冲驱动部16c，其通过在参考从第二线性传感 器66发送的信号的同时对伺服马达70进行驱动来升起压模保持器54。压制驱动部16a、附加加工机驱动部16b以及模具缓冲驱动部16c彼此连接。因此，压制驱动部16a、附加加 工机驱动部16b以及模具缓冲驱动部16c可以彼此同步地工作。如图4所示，压制驱动部16a包括伺服电源部104，其被提供有从电源100获得 的由变压器102提升了电压后的电力；和伺服放大器106，其利用经伺服电源部104调节的 电力来驱动伺服马达24。在伺服放大器106中，在软件功能部108的作用下，由伺服放大 器106设置伺服马达24的驱动量。在伺服电源部104和伺服放大器106之间设置有大容 量电容器110。模具缓冲驱动部16c包括伺服电源部112，其被提供有来自电源100的电力；和 伺服放大器114，其利用经伺服电源部112调节的电力来驱动伺服马达70。在软件功能部 116的作用下，由伺服放大器114设置伺服马达70的驱动量。在伺服电源部112和伺服放大器114中可以使电流沿正向和负向流动。在伺服马 达70由一负载旋转并产生电的情况下可以进行电力再生，其中将通过电力生成而获得的 电流提供给压制驱动部16a。这样再生的电力被存储在大容量电容器110中并用于驱动伺 服马达24。因此，可以抑制电源容量的增加。将参照图5和6来说明利用如上所述构成的压制加工设备10对作为加工件的钢 板12进行加工的加工方法。首先，在图5的步骤Sl中进行初始设置。即，在压模保持器54上升到预定位置之 后，由压模保持器54支承尚未加工的钢板12。在附加加工部22中，致动器93缩回并且将 上模具38上升到上死点。在步骤S2中，在压制驱动部16a的作用下，伺服马达24被驱动并旋转以使滑件32 下降。当滑件32稍微下降时，保持器40接触到钢板12的上表面。因此，钢板12插在保 持器40与压模保持器54之间。此刻(由图13A中的位移x3示出)，在模具缓冲驱动部16c 的作用下使压模保持器54下降(步骤S3)。模具缓冲驱动部16c进行压力控制，使得当压 模保持器54推压钢板12的下表面时，压模保持器54可以在钢板12确被压模保持器54所 产生的适当的力保持的同时下降。即，保持器40经由钢板12推压压模保持器54。因此，在 向钢板12给出适当的力的情况下，压模保持器54下降。由于前面的描述，在钢板12的边缘部被保持器40和压模保持器54保持时，钢板 12被上模具38和下模具52逐渐压成产品形状。在降下压模保持器54的情况下，当伺服马达70产生电力时可进行前述再生。在步骤S4中，根据从第一线性传感器36发送的信号，压制驱动部16a确认滑件32 的位置是否已到达下死点(即，上模具38的一个行程中的最低位置)。当滑件32到达下死 点时，程序进行到步骤S5。当滑件32未到达下死点时，滑件32继续下降。在步骤S5中，暂时停止降低滑件32和压模保持器54的操作。此时，如图7所示，钢板12被夹在上模具38的模具面38a与下模具52的模具面52a之间，并且压制加工已完 成。 在步骤S6中，在压制驱动部16a的作用下，伺服马达24被驱动并旋转以使滑件32升高。 在步骤S7中，确认滑件32是否已升到可移动冲头准备好冲压操作的预定位置。当滑件32升到可移动冲头准备好冲压操作的预定位置时，程序进行到步骤S8。当滑件32尚 未升到可移动冲头准备好冲压操作的预定位置时，滑件32继续上升。在步骤S8中，在压制驱动部16a的作用下，伺服马达24停止以将滑件32停在可 移动冲头准备位置。可移动冲头准备位置可以是任意位置，只要可移动冲头90可在该位置 伸出即可。可移动冲头准备位置充分低于当在前述步骤S3中保持器40接触到钢板12的 上表面时的位移x3的位置。关于该主题，请参照图13A。具体地说，从下死点到可移动冲头准备位置的距离xp优选地为可移动冲头90的 向下伸出量xh(图3中示出)的约1至5倍。更优选的是，从下死点到可移动冲头准备位 置的距离xp为向下伸出量xh的约1. 1至3倍。当如上所述地设置了距离xp时，可移动冲 头90可确实伸出来。此外，可以减少升起滑件32所需的时段。因此，可缩短周期时间。在步骤S9(冲头伸出步骤)中，在附加加工机驱动部16b的作用下，通过致动器93 使驱动杆92伸出。由于该操作，可使可移动冲头90的前端面90b从模具面38a伸出宽度 H，如图3所示。此时，滑件32被升到可移动冲头准备位置。因此，可移动冲头90可以确实 伸出来。因为未对可移动冲头90施加负载，所以用弱力即可使可移动冲头90伸出。因此， 使用性能低的致动器93就足够了。例如，使用气缸就足够了。按如下方式设置驱动杆92 当驱动杆92在致动器93的作用下前进至最大时，可 移动冲头90的前端面90b从模具面38a伸出了宽度H。作为另一选择，可如下控制驱动杆 92。当设置线性传感器或限制开关并且参考驱动杆92的前进距离时，驱动杆92在前进到 适当位置时停止。在步骤SlO (冲头伸出步骤)中，如图8所示，在附加加工机驱动部16b的作用下， 对机械锁94进行驱动以使机械锁94与驱动杆92的切口部92a啮合，从而使驱动杆92和 可移动冲头90彼此锁定。可通过由螺线管执行的驱动系统的开和关来驱动机械锁94。作 为另一选择，当设置有线性传感器或限制开关时，可通过该线性传感器或限制开关来控制 机械锁94的前进量。在图6所示的步骤Sll (附加成形步骤)中，在压制驱动部16a的作用下，伺服马 达24被驱动并旋转以再次使滑件32下降。在步骤S12(附加成形步骤)中，压制驱动部16a在参考从第一线性传感器36发 送的信号的同时确认滑件32是否到达下死点。当滑件32到达下死点时，程序进行到步骤 S 13。当滑件32尚未到达下死点时，滑件32继续下降。在步骤S13 (附加成形步骤)中，暂时停止滑件32的下降以及压模保持器54的下 降。此时，如图9所示，已经压制成形的钢板12被上模具38和下模具52推压。此外，当把 可移动冲头90插入凹进部58中时，被附加加工部12a被推压并变形。当进行压制加工时， 可移动冲头90受到反作用力。然而，因为可移动冲头90被机械锁94固定，所以可以稳定 地进行压制成形。因为被附加加工部12a的边缘部被上模具38的模具面38a和下模具52的模具 面52a所限制，所以不会在钢板上产生皱褶并且能够以高精度进行压制成形。在步骤S4和 S5中进行的初次压制加工中以及在步骤S13中进行的第二次压制加工中，都不必移动钢板 12。此外，因为滑件32仅在足够短的位移xp的距离内往复运动，所以加工间隔短。因此， 可减小周期时间。因为第一次压制加工和第二次压制加工是在同一步骤中连续进行的，所以可提高加工精度。在步骤S14中，在附加加工机驱动部16b的作用下，对机械锁94进行驱动以使其从驱动杆92的切口部92a中抽出，即，使驱动杆92与可移动冲头90解锁。在步骤S15中，如图10所示，在附加加工机驱动部16b的作用下，通过致动器93 使驱动杆92缩回并移动，直到伸出部92b接触到上模具38的台阶部95为止。由于以上操 作，在弹簧91表现出弹性作用的情况下，使可移动冲头90缩回到如下位置，在该位置处可 移动冲头90的前端面90b位于与模具面38a相同的面上。在步骤S 16中，在压制驱动部16a的作用下，伺服马达24被驱动并旋转以使滑件 32上升。同时，在模具缓冲驱动部16c的作用下，使压模保持器54上升。此时，压模保持器 54是停止的。在步骤S17中，确认滑件32是否到达板传送位置。当滑件32到达板传送位置时， 程序进行到步骤S18。当滑件32尚未到达板传送位置时，滑件32继续上升。在步骤S18中，在模具缓冲驱动部16c的作用下，使压模保持器54上升。由于该 操作，压模保持器54上升得比滑件32迟一点。在步骤S19中，模具缓冲驱动部16c确认压模保持器54是否到达板传送位置。当 压模保持器54到达板传送位置时，程序进行到步骤S20。当压模保持器54尚未到达板传送 位置时，压模保持器54继续上升。在步骤S20中，如图11所示，暂时停止压模保持器54的上升，并且通过预定传送 装置将已经过压制加工和附加加工的钢板12传送到下一步骤，例如焊接步骤。在步骤S21中，模具缓冲驱动部16c将压模保持器54再次升起。在步骤S22中，模具缓冲驱动部16c确认压模保持器54是否到达加工等待位置。 当压模保持器54到达加工等待位置时，程序进行到步骤S23。当压模保持器54尚未到达加 工等待位置时，使压模保持器54继续上升。在步骤S23中，停止压模保持器54的上升，并将尚未加工的钢板12布置在预定位 置。关于这一点，即使在该时段内，也使滑件32继续上升。在步骤S24中，压制驱动部16a参考从第一线性传感器36发送的信号，确认滑件 32是否到达上死点。当滑件32尚未到达上死点时，使其继续上升。当滑件32到达上死点 时，图5和图6中示出的此次处理完成。当滑件32到达上死点时，可使滑件32暂时停止， 以与其他步骤的周期时间保持适当关系。在对其他步骤没有影响的情况下，可以不暂时停 止滑件32，并且可对下一钢板12继续加工。以一个流程图表示了以上处理。然而，例如，压制驱动部16a、附加加工机驱动部 16b以及模具缓冲驱动部16c可以在确定它们之间相互同步的情况下独立地运转。根据上述压制加工方法和压制加工设备10，例如，可以对图12所示的车用躯干部 片状金属140进行压制成形。在此情况下，通过第一次压制成形来加工弯曲部140a，弯曲 部140a位于上表面与后表面之间的边界上。通过第二次压制成形来加工安装牌照的凹陷 部140b。关于这一点，上面的凹陷部140b无法通过传统的压制加工方法和压制加工设备形 成。因此，传统上将另一部件安装在要形成该凹陷部的位置。根据第一示例性实施例的压 制加工方法和压制加工设备10，可以用一块钢板12形成该凹陷部140b。因此，可以减少部 件数量和组装所需的工时数。
由图13A至13C所示的时序图来表示一系列的上述加工周期。在图13A至13C的 曲线图中，在表示时间的横轴上，上述处理中的步骤编号被附于对应部分。如图13A所示，滑件32的位移χ如下变化。滑件32的位移χ从上死点xl变化到 下死点x2。然后，滑件32的位移χ—次返回位移xp。在可移动冲头90的伸出和锁住处理 (步骤S9和S10)之后，滑件32的位移χ再次到达下死点x2。在完成了步骤S18之后，滑 件32的位移χ再次返回到上死点xl。在与步骤S3相对应的时间，滑件32的位移χ到达 位移χ3，在位移χ3保持器40接触到钢板12的上表面。在步骤S 18的时间点处的位移χ4 是板传送位置，即，在步骤S18的时间点处的位移χ4是与压模保持器54的位移y3相对应 的位置。如图13B所示，在与步骤Sl至S3相对应的时段内以及在步骤S23之后的时段内， 压模保持器54的位移y停在加工等待位置yl。在步骤S5与步骤S18之间，压模保持器54 的位移1停在位移为!2的位置。在步骤S3与步骤S5之间、步骤S18与步骤S20之间以及 步骤S21与步骤S23之间的时段内，压模保持器54以与滑件32大致相同的速度上升和下 降。在步骤S20与步骤S21之间的时段内，压模保持器54停在板传送位置y3。如图13C所示，在步骤Sl与步骤S9之间以及在步骤S15之后的时段内，可移动冲 头90的位移ζ停在等待位置zl。可移动冲头90在紧跟步骤S8之后的步骤S9中开始伸 出，并且位移了宽度H。此后，在步骤S15中，可移动冲头90返回到等待位置zl。如上所述，根据第一示例性实施例的压制加工方法和压制加工设备10，在完成第 一次压制成形之后，上模具38与下模具52分离并且可移动冲头90伸出并被锁定，随后使 上模具38再次靠近下模具52。由于以上操作，在不使用另一独立加工装置的情况下，可以 使已完成第一次压制成形的钢板12再次经历压制成形。因为将可移动冲头90设置在上模具38中，所以可使整个压制成形设备变紧凑。因 此，可减小安装空间。此外，仅当可移动冲头90从上模具38伸出并被锁定时，才完成第二 次压制成形的准备。因此，可以在较短加工时段内对钢板12进行多次压制成形。此外，因 为可由一个压制加工设备10进行两次加工，所以不需要费力在设备之间传送钢板12。由用于进行控制以使上模具38靠近下模具52的控制部16来设置进行使可移动 冲头90伸出的步骤的时间和操作附加加工部22的时间。因此，可移动冲头90可与压制加 工精确地同步。〈第二示例性实施例〉将参照图14至图20B来说明根据本发明的第二示例性实施例的压制加工方法和压制加工设备。在第二示例性实施例的压制加工设备210中，对作为加工件的钢板212进 行压制加工。如图14所示，该压制加工设备210设置有用于进行加工的设备体214 ；和用于控 制设备体214的控制部216。设备体214设置有上模具机构218 ；和下模具机构220。上模具机构218设置有 伺服马达224，其为驱动源；由伺服马达224驱动并旋转的减速齿轮226 ；由减速齿轮226以 高扭矩驱动并旋转的转盘228 ；以及连杆230，其上端部与转盘228的一侧以枢轴连接，从而 可使连杆230摆动。伺服马达224例如是交流型的。因此，伺服马达224的响应特性高，并 且伺服马达224产生的扭矩很少偏离。通过编码器224a来检测伺服马达224的轴的旋转位置并将其发送到控制部216。上模具机构218包括滑件232，其被连杆230的一端部以枢轴支承；多个轨道234 (例如四个轨道234)，其用于沿垂直方向弓丨导滑件232 ；第一线性传感器236，其用于检 测滑件232的位置并将其发送到控制部216 ；以及上模具(第一模具)238，其设置在滑件 232的下表面上。上模具238与下模具(第二模具)252 —起夹持钢板212以进行压制加工。在上 模具238的下表面上设置有模具面238a，模具面238a会与钢板212的上表面接触。布置 有从上模具238的边缘稍微伸出的环形保持器(第一保持器)240，其用于在压制加工时防 止在钢板212上产生皱褶以及防止钢板212发生位置偏离。因此，保持器240会在模具面 238a之前与钢板212接触。将保持器240的下表面形成为与成形形状相对应的形状，例如， 将保持器240的下表面形成为水平面。下模具机构220包括固定台250，其用作基座；下模具252，其布置在固定台250 的上部；环形压模保持器(第二保持器)254，其用于支承钢板212的边缘；以及模具缓冲机 构256，其用于升起压模保持器254。将压模保持器254布置为与保持器240相对。因此， 压模保持器254与保持器240 —起夹持钢板212的端部。下模具252在其与上模具238 —起夹持钢板212时用于压制加工。在下模具252 的上表面上布置有模具面252a，模具面252a会与钢板212的下表面接触。将该模具面252a 形成为与前述模具面(压制成形面)238a相对应的形状。模具缓冲机构256包括多个销260，其从下侧穿透固定台250和下模具252的接 合部252b，并且固定在压模保持器254的下部；板262，其用于连接这些销260的下端部； 多个缸264，用于使板262升起；以及第二线性传感器266，其用于检测板262的位置并将板 262的位置信号发送到控制部216。模具缓冲机构256包括液压马达268，其用于向缸264提供液压流体以及从缸 264收回液压流体；和伺服马达270，其用于旋转液压马达268。伺服马达270的旋转通过 传动部272传递给液压马达268，该传动部272包括耦合器、减速齿轮等。伺服马达270驱 动液压马达268正向或反向旋转。因此，液压马达268可选择性地向缸264的杆侧或罩侧 提供液压流体。由于上述构造，在进行预定压力控制时，钢板212的边缘被保持器240和压 模保持器254两者适当推压。因此，可防止产生皱褶。控制部216包括压制驱动部216a，其在参考从编码器224a和第一线性传感器 236发送的信号的同时对伺服马达224进行驱动和控制；和模具缓冲驱动部216b，其通过在 参考从第二线性传感器266发送的信号的同时对伺服马达270进行驱动来升起压模保持器 254。压制驱动部216a和模具缓冲驱动部216b彼此连接。因此，压制驱动部216a和模具 缓冲驱动部216b可以彼此同步地工作。当模具缓冲驱动部216b与压制驱动部216a同步 时，模具缓冲驱动部216b可在预定时间改变压模保持器264的上升速度。如图15所示，压制驱动部216a包括伺服电源部304，其被提供有从电源300获 得的由变压器302提升了电压后的电力；和伺服放大器306，其利用经伺服电源部304调节 的电力来驱动伺服马达224。在伺服放大器306中，在软件功能部308的作用下，由伺服放 大器306设置伺服马达224的驱动量。在伺服电源部304与伺服放大器306之间设置有大 容量电容器310。
模具缓冲驱动部216b包括伺服电源部312，其被提供有来自电源300的电力；和 伺服放大器314，其利用经伺服电源部312调节的电力来驱动伺服马达270。在软件功能部 316的作用下，由伺服放大器314设置伺服马达270的驱动量。在伺服电源部312和伺服放大器314中可以使电流沿正向和负向流动。在伺服马 达270由一负载旋转并产生电的情况下可以进行电力再生，其中将通过电力生成而获得的 电流提供给压制驱动部216a。这样再生的电力被存储在大容量电容器310中并用于驱动伺 服马达224。因此，可以抑制电源容量的增加。将参照图16来说明利用如上所述构成的压制加工设备210对作为加工件的钢板 212进行加工的加工方法。首先，在图16的步骤S201中进行初始设置。即，在将压模保持器254上升到预定 位置之后，由压模保持器254支承尚未加工的钢板212。将上模具238上升到上死点。在步骤S202中，在压制驱动部216a的作用下，伺服马达224被驱动并旋转以使滑 件232下降。当滑件232稍微下降时，保持器240接触到钢板212的上表面。因此，钢板212插 在保持器240与压模保持器254之间。此刻(由图20A中的位移x3示出)，在模具缓冲驱 动部216b的作用下压模保持器254下降(步骤S203)。模具缓冲驱动部216b进行压力控 制，使得当压模保持器254推压钢板212的下表面时，压模保持器254可以在钢板212确被 压模保持器254所产生的适当的力保持的同时下降。即，保持器240经由钢板212推压压 模保持器254。因此，在向钢板212施加适当力的同时，压模保持器254下降。由于前面的描述，当钢板212的边缘部被保持器240和压模保持器254保持时，钢 板212被上模具238和下模具252逐渐压成产品形状。在降下压模保持器254的情况下，当伺服马达270产生电力时可进行前述再生。在步骤S204中，根据从第一线性传感器236发送的信号，压制驱动部216a确认保 持器240和压模保持器254的位置是否已到达预定的夹持释放位置。当保持器240和压模 保持器254的位置到达预定的夹持释放位置时，程序进行到步骤S205。当保持器240和压 模保持器254的位置未到达预定的夹持释放位置时，继续下降。根据压制形状预先将该夹 持释放位置设置在适当位置处。通常，将该夹持释放位置设置在比下死点(其为上模具238 的一个行程中的最低点)高一点的位置处，在该处钢板212被模具面238a和252a压制。根 据通过压制加工而产生的变形来调节夹持释放位置。在塑流小并且仅通过弯曲来进行压制 成形的情况下，将从下死点到夹持释放位置的距离xp(在图20B中示出)设置为非常小的 值。在塑流大并且通过深冲压进行压制成形的情况下，将距离xp设置为较大值。在产品形状是其中压制线几乎不能被识别出的平缓形状的情况下，夹持释放位置 可与下死点重合，即，XP = 0。换言之，可以将夹持释放位置设置在开始压制钢板212的时 间点(参照图20A的位移x3)之后并且在到达下死点之前的位置。如图17所示，在该夹持释放位置，上模具238和下模具252已经开始对钢板212的 压制成形。然而，因为上模具238和下模具252尚未到达下死点，所以压制成形还未完成。在步骤S205中，在模具缓冲驱动部216b的作用下，增加压模保持器254的下降 速度使其高于保持器240的下降速度，从而可将压模保持器254与保持器240和钢板212 分离。由于前面的描述，对钢板212的保持被释放，并且钢板212可以自由移动。因此，使得钢板212的一部分进行塑性流动。因为此时基本完成了压制加工，所以钢板212的产品形状几乎形成。因此，即使没有通过保持而确定的定位基准，也不可能使产品的形状瓦解 (collapsed)0此时，压模保持器254不必向钢板212施加推力。因此，压模保持器254会与保持 器240分开一小的距离。作为另一选择，如图18中的虚线所示，钢板212的一部分可以与 压模保持器254接触。此外，通过预定的减压机构可以充分降低由于缸264内的压力而施 加的力。在步骤S206中，压制驱动部216a参考从第一线性传感器236发送的信号，确认滑 件232是否已到达下死点。当滑件232到达下死点时，程序进行到步骤S207。当滑件232 尚未到达下死点时，滑件232继续下降。如步骤S207所示，停止滑件232的下降以及压模保持器254的下降。此时，如图 18所示，钢板212夹在上模具238的模具面238a与下模具252的模具面252a之间，并且 压制加工已完成。因为压模保持器254与保持器240分离，所以钢板212被从夹持中释放。 另一方面，在压制加工时，当使这两个模具在彼此最接近的下死点处时，在压制加工过程中 的壁厚削减就会变得最大。因此，由于钢板212此时被从夹持中释放，所以能够有效地防止 在钢板212被过度强烈拉伸时所引起的皱褶以及壁厚小的部分的产生。在步骤S208中，确认是否已经过预定的停止时段。当已经过预定的停止时段时， 程序进行到步骤S209。当滑件232停在下死点处持续预定时段时，能够在壁厚方向上提供 应变(strain)。因此，可使钢板212的产品形状更加稳定。在步骤S209中，在压制驱动部216a的作用下，伺服马达224被驱动并旋转以使滑 件232升起。此时，使压模保持器254仍然停止。在步骤S210中，确认滑件232是否到达板传送位置。当滑件232到达板传送位置 时，程序进行到步骤S211。当滑件232尚未到达板传送位置时，滑件232继续下降。在步骤S211中，在模具缓冲驱动部216b的作用下，使压模保持器254上升。由于 前面的描述，压模保持器254上升得比滑件232稍迟并且与钢板212的端部再次接触，从而 可使钢板上升。在步骤S212中，模具缓冲驱动部216b确认压模保持器254是否到达板传送位置。 当压模保持器254到达板传送位置时，程序进行到步骤S213。当压模保持器254尚未到达 板传送位置时，压模保持器254继续上升。在步骤S213中，如图19所示，暂时停止压模保持器254的上升。随后，通过预定 传送装置将已被压制加工的钢板212传送到下一步骤，例如焊接步骤。在步骤S214中，模具缓冲驱动部216b将压模保持器254再次升起。在步骤S215中，模具缓冲驱动部216b确认压模保持器254是否到达加工等待位 置。当压模保持器254到达加工等待位置时，程序进行到步骤S216。当压模保持器254尚 未到达加工等待位置时，使压模保持器254继续上升。在步骤S216中，停止压模保持器254的上升，并将尚未加工的钢板212布置在预 定位置。关于这一点，即使在该时段内，也使滑件232继续上升。在步骤S217中，压制驱动部216a参考从第一线性传感器236发送的信号，确认滑 件232是否到达上死点。当滑件232尚未到达上死点时，使其继续上升。当滑件232到达上死点时，图16中示出的此次处理完成。当滑件232到达上死点时，可使滑件232暂时停 止，以与其他步骤的周期时间保持适当关系。在对其他步骤没有影响的情况下，可以不用暂 时停止滑件232，并且可对下一钢板212继续加工。以一个流程图表示了以上处理。然而，例如，压制驱动部216a、和模具缓冲驱动部 216b可以在确定它们之间相互同步的同时独立地运转。由图20A和20B所示的时序图来表示一系列的上述加工周期。在图20A和20B的 曲线图中，在表示时间的横轴上，上述处理中的步骤编号被附于对应部分。如图20A所示，滑件232的位移χ在上死点xl与下死点x2之间往复 (reciprocate)。在下死点x2处，滑件232停止持续预定时段(步骤S205与S208之间的 时段)。在与步骤S203相对应的时间，保持器240到达位移x3，在该处保持器240接触到 钢板212的上表面。在步骤S211的时间点处的位移x4处是板传送位置，即，在步骤S211 的时间点处的位移x4处是与压模保持器254的位移y3处相对应的位置。
如图20B所示，在与步骤S201至S203相对应的时段内以及在步骤S215之后的时 段内，压模保持器254的位移y停在加工等待位置yl。在滑件232停在下死点x2处的步 骤S207与步骤S211之间，压模保持器254也停在位移为y2的位置。在步骤S203与步骤 S204之间，压模保持器254以与滑件232的速度基本相同的速度下降。在步骤S204与步骤 S205之间，在压模保持器254超过夹持释放位置y4之后，压模保持器254以比滑件232的 速度稍高的速度下降。在步骤S213与S214之间的时段内，压模保持器254停止在板传送 位置y3。如上所述，根据第二示例性实施例的压制加工方法和压制加工设备210，在到达下 死点(在该处使得两个模具彼此接近)之前，释放由保持器240和压模保持器254对钢板 212的夹持。因此，钢板212可移动，并且可以防止在钢板212被过度拉伸时所引起的褶皱 和壁厚小的部分的产生。至少当开始压制加工时，钢板212确被保持器240和压模保持器254夹持。因此， 钢板212被精确定位，并且能够防止在加工过程中产生皱褶。此外，基本上不必滑动夹持部中的钢板212，在该夹持部中钢板212被夹在保持器 240与压模保持器254之间。因此，不必精细调节向钢板212施加的推力。可通过用于改变 压模保持器254的下降速度的开-关(ON-OFF)控制来充分控制对钢板212的夹持和释放。 在钢板212被保持器240和压模保持器254夹住的夹持部中，不必将润滑剂涂在钢板212 上。因此，第二示例性实施例的压制加工方法和压制加工设备210可适用于除了深冲压之 外的压制加工。因此，第二示例性实施例的压制加工方法和压制加工设备210可适用于批 量生产。在对加工件进行加工的情况下，加工件的形状和大小彼此近似，塑流和冲压的等 级越大，钢板212的压制加工部被夹持部(其中钢板212被保持器240和压模保持器254 夹住)拉伸的等级就越高。因此，可以根据塑流和冲压的等级来设置从下死点到夹持释放 位置的距离xp。控制部216进行使上模具238接近下模具252的控制，并且还进行释放对钢板的 夹持的控制，其中，使上模具238接近下模具252的控制以及释放对钢板的夹持的控制被彼 此合成地组合起来。因此，使压制加工与释放钢板的夹持可精确地同步。
关于这一点，在上述实施例中，当在夹持释放位置增加压模保持器254的下降速 度时，释放了对钢板212的夹持。然而，当通过预定机构以减少下降速度的方式将保持器 240与模具面238a分离时，也可以释放夹持。 应该注意的是，本发明的压制加工方法和压制加工设备并不限于上面的具体实施 例，在不脱离本发明权利要求的精神和范围的情况下，可以进行改变。本申请要求于2006年4月14日提交的第2006-112242号以及于2006年4月14日 提交的第2006-112256号日本专利申请的外国优先权，通过引用将其全部内容合并于此。
权利要求
一种利用伺服压制对压制成形产品进行加工的压制加工方法，所述压制加工方法包括如下步骤压制成形步骤，其中，当在板被第一保持器和第二保持器所夹持的同时使第一模具接近第二模具时，对所述板进行压制；和夹持释放步骤，其中，在所述压制成形步骤中开始对所述板的压制成形之后并且在所述两个模具都到达使所述两个模具彼此接近的下死点之前，释放由所述第一保持器和所述第二保持器对所述板进行的夹持。
2.根据权利要求1所述的压制加工方法，其中，由用于控制所述第一模具以使所述第 一模具可以接近所述第二模具的控制器来设置在所述夹持释放步骤中的控制操作时间。
3.一种进行伺服压制控制的压制加工设备，所述压制加工设备包括第一模具和第二模具，所述第一模具和第二模具用于对板进行压制成形；第一保持器，所述第一保持器设置在所述第一模具中；第二保持器，所述第二保持器设置在与所述第一保持器相对的位置处，用于与所述第 一保持器一起夹持所述板；以及控制器，所述控制器用于使所述第二保持器前进和回退，其中，当进行压制成形步骤的时候，即当在所述板被所述第一保持器和所述第二保持 器所夹持的情况下使所述第一模具接近所述第二模具时对所述板进行压制的时候，在开始 对所述盘的压制成形之后并且在所述第一保持器和所述第二保持器到达使所述两个模具 彼此接近的下死点之前，所述控制器释放由所述第一保持器和所述第二保持器所夹持的所 述板。
4.根据权利要求3所述的压制加工设备，其中，所述控制器进行控制以使所述第一模 具可以接近所述第二模具。
全文摘要
本发明提供了压制加工方法和压制加工设备。一种利用伺服压制对压制成形产品进行加工的压制加工方法，所述压制加工方法包括如下步骤压制成形步骤，其中，当在板被第一保持器和第二保持器所夹持的同时使第一模具接近第二模具时，对所述板进行压制；和夹持释放步骤，其中，在所述压制成形步骤中开始对所述板的压制成形之后并且在所述两个模具都到达使所述两个模具彼此接近的下死点之前，释放由所述第一保持器和所述第二保持器对所述板进行的夹持。
文档编号B21D37/10GK101817043SQ201010145719
公开日2010年9月1日 申请日期2007年4月13日 优先权日2006年4月14日
发明者廻秀夫, 武田谦三, 永井裕一, 江河隆幸 申请人:本田技研工业株式会社