专利名称：用能够转动的半冲模和较短工作周期制造部分闭合的空心型材的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种用工具通过u-ο变形由板坯制造至少部分闭合的空心型材的装置，该工具在第一部分工具中包括至少一个U形冲具和至少一个上冲模。另外，本发明还涉及由板坯制造至少部分闭合的空心型材的方法。
背景技术：
至少部分闭合的空心型材在车辆制造中经常用于代替开口的、彼此焊接在一起的型材，由复杂成型导致的多个变形步骤不利于经济的制造方式。连续使用的U-O-变形需要至少两个成型步骤，其中，每个成型步骤分别地在一个或多个压制步骤中实现，而部件在各个工作站之间传递。在有利的设计中，尽管可以在每个压制冲程制造成品部件，然而，这样的装置需要广泛的工具包以及多个机器人或在单个压制步骤之间输送板坯和半成品板坯的投料机。特别是存在这样的问题，即，对于U-O变形，首先至少部分呈U形变形的板坯被从底模中取出，并在底模中进行O形变形。由此引发工艺技术问题，特别是在放入到O底模过程中的倾斜层。此外，对于强力回弹材料，问题在于，该材料不能顺利地引入底模以进行O形变形。由源自于申请人的文献DE102007021798A1已知一种制造至少部分闭合的型材的装置，其具有一个能够推移的基板和一个能够推移的冲具，从而使首先U形成型的板坯在相应的凹模中保持在O形成形之前的状态。然而由该装置可以实现的工作周期是需要改善的，这是因为，只有通过第二压制冲程才能制造出成品部件。此外，该装置的设备耗费相对较大。
发明内容
由此出发，本发明的目的在于，提供一种由板坯制造至少部分闭合的空心型材的装置和方法，其确保了，以较短工作周期和较高过程安全性制造相应的型材。根据本发明的第一原理，该目的通过一种装置由此实现，S卩，在第二部分工具中设置至少两个一样的、至少部分呈U形的底模，第一部分工具的U形冲具和上冲模在工具闭合时同时与各个至少部分呈U形的凹模发生咬合，第一部分工具的至少一个U形冲具和至少一个上冲模和第二部分工具的两个至少部分呈U形的底模设置为沿工具闭合方向延伸的旋转轴旋转对称，而且，第一和第二部分工具彼此能够相对于旋转轴旋转，从而通过旋转第一和/或第二部分工具，U形冲具和上冲模分别与至少部分呈U形的第一或第二底模形成咬合。根据本发明的装置具有在工具中旋转对称设置的成型件，用于对平面板坯进行U形变形，并对至少部分呈U形的板坯进行O形变形，在两个部分工具中成为成品的至少部分闭合的空心型材。该成型件实现了，例如通过简单地使第一部分工具相对于第二部分工具进行旋转，从而使通过U形冲具至少部分地变形为U形板坯的板坯用上冲模变形为至少部分闭合的型材，而无需将板坯从U形底模中取出。如果同时在另一 U形板坯上放置平面板坯，可以在下一次闭合工具时在部分工具预先旋转的过程中制成部件。结果，制造至少部分闭合的空心型材的工作周期很短。此外，板坯受损伤的风险通过在制成闭合型材之前更换底模加以避免。本发明的装置可以由此进一步设计，S卩，第一和第二部分工具形成为固定的，其中，第一或第二部分工具设置在能够围绕转轴转动的装配板上。通常，仅将一个部分工具，即第一部分工具或第二部分工具设置在装配板上，该装配板设置为能够围绕旋转轴旋转。这样的设置有这样的优点，即，制造装置的费用维持得更小，此外避免易发生磨损的、可动的装置部件。然而还可以考虑，使两个部分工具能够旋转地设置在各个装配板上，从而通过使部分工具的旋转角减半而使工作周期最小化。为制造复杂形状，以及改善至少部分闭合的型材的模制，优选为第二部分工具的每个凹模设置抽芯装置。抽芯装置实现了，简单地将支撑芯引入至少部分U形变形的板坯，然后进行O形变形成为部分闭合的空心型材。此外，根据本发明的装置由此得到了改善，S卩，在第一部分工具中为U形冲具匹配底座。特别需要底座用于，在制造至少部分U形板坯期间控制材料的流入。第二部分工具的至少部分呈U形的底模优选具有侧壁，其高度至少为待制造空心型材的最大压平侧壁长度的一半。待制造空心型材的最大压平侧壁长度相当于至少部分U形变形的板坯在O形变形之前的U形侧边最大长度。至少部分呈U形的凹模的侧壁实现了，在后继的O形变形中，以更高的过程安全性使至少部分呈U形的板坯成型，这是因为，通过该侧壁，改善了将至少部分呈U形的板坯的侧边压入上冲模中的过程。装置的生产能力由此得到提升，S卩，第一部分工具具有多个成对的、分别相对于旋转轴旋转对称设置的U形冲具和上冲模，而第二部分工具具有同样数量的相对于各个旋转轴旋转对称设置的至少部分呈U形的底模。换言之，在装置的部分工具中例如存在两个能够转动的部分工具，其分别具有U形冲具和上冲模。与相对设置的同样的底模配合使用，可以以每个工作冲程制成两个完成成型的、至少部分闭合的空心型材。装置的生产能力因而可以加倍。通过提高成型部件的数量，不仅可以降低工作周期，还可以将进一步的工作步骤整合在同一装置中。根据本发明的第二原理，上述目的通过这样的方法实现，其使用本发明的装置，并包括下述步骤:一将第一平面板坯置于第二部分工具的至少部分呈U形的第一底模之上；一使用第一部分工具的U形冲具，通过闭合部分工具，将第一板坯变形成为至少部分呈U形的板坯；一打开工具，并围绕沿工具的闭合方向延伸的旋转轴旋转第一和第二部分工具，从而使第一部分工具的U形冲具位于第二部分工具的至少部分呈U形的第二底模的上方，而使第一部分工具的上冲模位于第二部分工具的至少部分呈U形的第一底模的上方；-将第二平面板坯置于第二部分工具的至少部分呈U形的第二底模之上；-闭合部分工具，并且同时，通过使用第一部分工具的上冲模，使部分呈U形的第一板坯变形为至少部分闭合的空心型材，而通过使用第一部分工具的U形冲具，使第二板坯变形为部分呈U形的板坯。以本发明的方法，只要在下一闭合冲程之前装配有待成形部件，就有可能以特别短的工作周期以工具的每个闭合冲程制造部分闭合的空心型材。此外，由于本发明的装置的简单的结构，方法的费用相应地较低。优选在打开工具之后使第一和/或第二部分工具围绕旋转轴旋转。特别有利的是，两个部分工具中的其中一个形成为固定的，从而放弃用于实现旋转的驱动装置。在这种情况下，不需要其他驱动装置而且降低了设备耗费。然而还可以考虑，如所实施的，两个部分工具在打开工具之后围绕旋转轴相对旋转，以便彼此重新咬合，以便使两个部分工具的旋转角减半，并由此降低工作周期。O形变形可以根据另一设计方案由此过程安全地设计，即，在将至少部分呈U形的板坯成型为至少部分闭合的空心型材之前，通过使用抽芯装置将支撑芯定位于第二部分工具中的各个至少部分呈U形的板坯4E2D。在O形成型之后，再将支撑芯从完成成型的至少部分闭合的空心型材中取出。最后，如果根据另一实施方式，至少部分呈U形的底模具有能够从侧面推动的、具有驶入圆化部的侧壁的部分区域，而如果在闭合部分工具时，第一部分工具的上冲模的侧壁将第二部分工具的至少部分呈U形的底模的侧壁的能够推移的部分区域向外推移，那么在O形成型为至少部分闭合的空心型材时，简化了至少部分呈U形的板坯U形侧边的插入过程。最后，优选在本发明的装置中进行进一步的处理步骤，从而制造至少部分闭合的空心型材。在此，极其精确的定位的优势在成型步骤之前和之后得到了利用。
进一步，凭借实施例，联系附图进一步阐明本发明。附图中:图1-9以截面图示出了根据本发明的装置的视图，该装置处于制造至少部分闭合的空心型材的不同过程步骤中；图10示出了根据本发明的装置的三维视图，该装置在第一部分工具中具有多个成对设置的U形冲具和上冲模；而且图11和12示出了第一部分工具的上冲模的俯视图，该状态处于至少部分呈U形的板坯的侧边的插入过程中。
具体实施例方式图1-9以截面图示出了根据本发明的装置I的视图，该装置用于由板坯2、工具3来制造至少部分闭合的空心型材。工具3具有两个部分工具6、8，其中，在第一部分工具6中设置有U形冲具4和上冲模5。第二部分工具8具有两个一样的至少部分呈U形的底模7，其与第一部分工具的U形冲具4和上冲模5 —起相对于旋转轴9旋转对称地设置。U形冲具4和上冲模5在工具3的闭合运动中与第二部分工具8的两个至少部分呈U形的底模7形成咬合。如图1所示，另外设置有底座11，通过该底座，板坯的材料流在U形变形期间可以受到控制，而且，该底座可以在变形期间固定板坯2。装配板10 (在其上设置有第一部分工具6的U形冲具4和上冲模5以及底座11)设置为能够围绕旋转轴9旋转。
图2示出了闭合状态下的根据本发明的装置。U形冲具4使置入的第一板坯2成型为至少部分呈U形的板坯，其中，底座11在变形期间通过调整相应的压制力控制材料流。在达到最终位置之后，工具再次开启，直至部分工具6、8可以相对旋转。第一部分工具6围绕旋转轴9的旋转，如本实施例所示，实现了 U形冲具4在板坯12上的定位，该板坯置于部分工具8的至少部分呈U形的第二底模7中。此外，如图3所示，支撑芯13经未示出的抽芯装置引入在第二部分工具8的至少部分呈U形的第一底模中的至少部分进行了 U形变形的板坯2中。接着，重新进行工具的闭合运动，如图4所示。在该闭合运动中，生成了至少部分闭合的空心型材2以及至少部分呈U形的板坯
14。这是工具的第一闭合冲程，其中，制成了成品的、部分闭合的空心型材2。图5示出了在开启状态下该装置的实施例。部分闭合的空心型材2被从开启的工具3中取出，如图6所示，并将一个新的板坯15放在变成空余的、第二部分工具8的至少部分呈U形的底模7上。接着或者在这以前重新进行第一部分工具6围绕旋转轴9的旋转，从而使冲具4与板坯15形成咬合，而第一部分工具6的上冲模5与至少部分呈U形的板坯14形成咬合。事先，将支撑芯13引入第二部分工具的至少部分呈U形的底模7。图8示出了在下一闭合过程之后的、开启状态下的本发明的装置的实施例。可以看出，U形板坯14在另一个、一样的U形底模7中变形为成品的、至少部分闭合的空心型材，并被取出。接着，为底模7装配有另一板坯17。为了继续生产过程，第一部分工具6再次相对于第二部分工具8旋转，从而U形冲具4将重新置入的板坯17在下一闭合过程中变形成为至少部分呈U形的板坯，见图9。由示出的实施例的说明，明确的是，通过本发明的装置的实施例，在每一冲程中制造出成品的、至少部分闭合的空心型材，而且，显著降低其制造的工作周期。为进一步提高成品数量，并进一步整合处理步骤，可以使用例如由图10示出的实施例。在一个装置中，设置有两个能够转动地放置的装配板10’，该装配板在第一部分工具6’中各自具有U形冲具4’、上冲模5’和底座11’。第二部分工具8，一共包括四个一样的、至少部分呈U形的底模7’，其用于U — O成型。额外地，在图10的装置I’中为第二部分工具8’的每个至少部分呈U形的底模7’设置抽芯装置18。图10所示的装置I’的优势在于，相对于图1至9所示的装置，具有双倍的生产能力。在图11和12中示出了在O形成型期间通过使用至少部分呈U形的底模7的能够侧面推移的侧壁部分区域20的插入过程。上冲模具有侧壁19，其凭借驶入倒角21将第二部分工具的至少部分呈U形的底模7的能够推移的侧壁部分区域20向外推移，从而使至少部分呈U形的板坯2特别保险地插入上冲模5。驶入倒角21与至少部分呈U形的底模7的高度一起用于，实现特别过程安全的插入过程，这是因为，U形成型的板坯在底模7中的回弹很小。然而可以考虑，主动对侧壁19的部分区域20的向外推移进行额外支撑，从而使驶入倒角的磨损最小化。至少部分呈U形的底模7的侧壁具有这样一个高度，其相当于待制造空心型材的侧边的最大压平侧壁的长度，即至少部分呈U形型材的一边的一半。总而言之，由此提供了具有较少工作周期和投资费用的至少部分闭合的空心型材的过程安全的制造方法。
权利要求
1.一种用工具(3)通过U-O变形将板坯(2)制造成至少部分闭合的空心型材的装置(I )，所述工具在第一部分工具(6)中包括至少一个U形冲具(4)和至少一个上冲模(5)，其特征在于，在第二部分工具(8)中设置有两个一样的、至少部分呈U形的底模(7)，而第一部分工具(6)的U形冲具(4)和上冲模(5)在工具(3)闭合时同时与至少部分呈U形的底模(7)形成咬合，第一部分工具(6)的至少一个U形冲具(4)和至少一个上冲模(5)以及第二部分工具(8)的至少两个至少部分呈U形的底模(7)都相对于在工具(3)的闭合方向上延伸的旋转轴(9)旋转对称地设置，而且，第一和第二部分工具(6、8)能够相对于旋转轴(9)相对旋转，从而通过第一和/或第二部分工具(6、8)的旋转，所述U形冲具(4)和所述上冲模(5)分别与第一或第二至少部分呈U形的底模(7)形成咬合。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一或第二部分工具(6、8)形成为固定的，其中，第一和第二部分工具(6、8)设置在能够围绕旋转轴旋转的装配板(10)上。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，为所述第二部分工具(8、8’)的每一个底模(7 ’)设置有抽芯装置(18 ’)。
4.根据权利要求1至3的任意一项所述的装置，其特征在于，在第一部分工具(6)中，U形冲具(4)匹配底座(11)。
5.根据权利要求1至4的任意一项所述的装置，其特征在于，所述第二部分工具(8、8’ )的至少部分呈U形的底模(7、7’ )具有这样的侧壁，其高度至少为待制造空心型材的最大压平侧壁长度的一半。
6.根据权利要求1至5的任意一项所述的装置，其特征在于，所述至少部分呈U形的底模(7、7’)的侧壁至少在部分区域(20)能够向外推移，而所述部分区域(20)具有驶入倒角(21)。
7.根据权利要求1至6的任意一项所述的装置，其特征在于，所述第一部分工具(6’)具有多个成对的、围绕旋转轴旋转对称设置的U形冲具(4’ )和上冲模(5’)，而第二部分工具(8’)具有同样数量的、围绕旋转轴旋转对称设置的、至少部分呈U形的底模(7’)。
8.通过使用根据权利要求1至7的任意一项所述的装置制造至少部分闭合的空心型材的方法，所述方法具有下述步骤: 一将第一平面板坯置于第二部分工具的至少部分呈U形的第一底模之上； 一使用第一部分工具的U形冲具，通过闭合部分工具，将第一板坯变形成为至少部分呈U形的板坯； 一打开工具，并围绕沿工具的闭合方向延伸的旋转轴旋转第一和第二部分工具，从而使第一部分工具的U形冲具位于第二部分工具的至少部分呈U形的第二底模的上方，而使第一部分工具的上冲模位于第二部分工具的至少部分呈U形的第一底模的上方； -将第二平面板坯置于第二部分工具的至少部分呈U形的第二底模之上； -闭合部分工具，并且同时，通过使用第一部分工具的上冲模，使部分呈U形的第一板坯变形为至少部分闭合的空心型材，而同时，通过使用第一部分工具的U形冲具，使第二板坯变形为部分呈U形的板坯。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在打开工具后，第一和/或第二部分工具围绕旋转轴旋转。
10.根据权利要求8或9所述的方法， 其特征在于，通过使用抽芯装置，将支撑芯定位于第二部分工具中的各个至少部分呈U形的板坯中，然后，将至少部分呈U形的板坯变形成至少部分闭合的型材。
11.根据权利要求8至10的任意一项所述的方法，其特征在于，至少部分呈U形的底模具有能够从侧面推动的侧壁区域，而在闭合部分工具时，第一部分工具的上冲模的侧壁将第二部分工具的至少部分呈U形的底模的能够推移的部分区域向外推移。
12.根据权利要求8至11的任意一项所述的方法，其特征在于，在所述装置中进行进一步 的加工步骤。
全文摘要
本发明涉及一种用工具通过U-O变形由板坯制造至少部分闭合的空心型材的装置，该工具在第一部分工具中包括至少一个U形冲具和至少一个上冲模。本发明的目的，即提供一种由板坯制造至少部分闭合的空心型材的方法，其确保了以较短工作周期和较高过程安全性制造相应的型材，由此来实现，即，在第二部分工具中设置有两个一样的、至少部分呈U形的底模，而第一部分工具的U形冲具和上冲模在工具闭合时同时与至少部分呈U形的底模形成咬合，第一部分工具的至少一个U形冲具和至少一个上冲模，以及第二部分工具的至少两个至少部分呈U形的底模相对于在工具的闭合方向上延伸的旋转轴旋转对称地设置，而且，第一和第二部分工具能够相对于旋转轴相对旋转，从而通过第一和/或第二部分工具的旋转，该U形冲具和该上冲模分别与第一或第二至少部分呈U形的底模形成咬合。
文档编号B21D5/01GK103153498SQ201180044248
公开日2013年6月12日 申请日期2011年9月12日 优先权日2010年9月14日
发明者托马斯·弗莱米希 申请人:蒂森克虏伯钢铁欧洲股份公司