用于板材漸進成形的高剛度及高可及成型工具的制作方法
【技術領域】
[0001]本公開的發明構思總體上涉及用于板材的漸進成形的工具。更具體地，本公開的發明構思涉及用于確保漸進成形的工件的尺寸精度及可及性的工具。
【背景技術】
[0002]用于成形金屬板材的許多方法是已知的。用于成形金屬板材的通用方法是通過使用模具的沖壓。然而，鑄造模具是昂貴的過程。然而在金屬成型的常用方法中，模具的使用具有某些缺點。
[0003]金屬工件成形中模具使用的變體是通過深拉深過程。在該過程中，金屬板材坯料通過凸模的使用被徑向拉深到成型模具中。
[0004]另一公知的成形工件的方法是通過板材漸進成形。這是一種通過一系列相對小的漸進變形將金屬板材分步成形為成品工件的技術。使用通常固定在機械臂上的圓尖工具完成板材成形。該工具通過重復移動漸進地成形工件直到工件完全成形。
[0005]決定漸進成形的工件質量的三個關鍵性能特征中的一個是“尺寸精度”。影響尺寸精度的兩個主要因素是工件(金屬板材)的回彈及成形機器系統的各個元件的剛度。然而，已知的成型工具通常無法獲得所需的尺寸精度水平，因為這樣的工具具有大的桿，在成形過程中該桿可能通過與工件的豎直壁的不期望的接觸來干擾金屬工件的成形。
[0006]獲得所需的尺寸精度水平的另一障礙是已知的工具具有滿足圓尖的錐形的桿，因此，尖-到-桿的分界面是整個成形機器的負載路徑上的最薄弱的點。已知的系統因此傾向于在該點斷裂，這歸因于成型工具的剛度及尖-到-桿分界面的固有弱點，該弱點在成形過程中經歷撓曲時變得尤其顯著。
[0007]相應地，尋求在最小化消耗的同時避免流痕或黑斑的、在樹脂中使用金屬顏料來成形車輛內部部件的有效且經濟的解決方案對于汽車制造商來說是值得期待的目標。
【發明內容】
[0008]本公開的發明構思克服了與已知的成形板材的方法相關的問題。本公開的發明構思是用于板材的漸進成形的工具，其中該工具包含成型尖、桿及設置在成型尖及桿之間的分界面承接部。
[0009]成型尖的直徑大于桿的直徑。成型尖可以是最好地適應于特定工件形狀的各種配置。成型尖可以是圓環形的。圓環形尖具有形成在其中的凹陷區域。該凹陷區域可以是截頭圓錐形的。可以使用具有單個圓環形成型尖的成型工具或者，可替換地，可以使用具有多個圓環形成型尖的成型工具。多個圓環形成型尖的直徑不相同，因此具有較小直徑的尖可以被選擇用于第一遍為工件確定輪廓，接下來選擇具有更大的直徑的尖等等，直到制成工件。通過提供具有越來越大的直徑的尖的單個成型尖，相同的成型工具可以用于多個過程以在不需要改變成型工具的情況下為工件確定輪廓。
[0010]作為成型尖是圓環形的替換，成型尖可以由多個球體制成。在成型工具的多個球體變體的第一實施例中，可以提供具有不同直徑的球體，因此允許較小直徑的成型尖被用于最初一遍為工件確定輪廓，接下來使用具有較大直徑的球體。與具有不同尺寸的多個圓環形成型尖的成型工具類似，具有不同尺寸的球體的成型工具允許在不需要改變每一遍之間的成型工具的情況下使用單個成型工具。
[0011]在成型工具的多個球體變體的第二實施例中，球體均具有相同的直徑。該成型工具在工件成形過程中旋轉。
[0012]根據本發明，提供一種用于板材的漸進成形的工具，該工具包含:
[0013]成型尖，該成型尖具有直徑；
[0014]分界面承接部，成型尖附接至該分界面承接部；
[0015]桿，分界面承接部附接至桿，桿具有直徑，該成型尖的該直徑大于該桿的該直徑。
[0016]根據本發明的一個實施例，其中成型尖是圓環形的。
[0017]根據本發明的一個實施例，其中成型尖包括凹陷區域。
[0018]根據本發明的一個實施例，凹陷區域具有形狀，并且其中該形狀是截頭圓錐形。
[0019]根據本發明的一個實施例，其中尖包含至少兩個球體。
[0020]根據本發明的一個實施例，用于板材的漸進成形的工具進一步包括承接部，至少兩個球體直接附接至承接部。
[0021]根據本發明的一個實施例，用于板材的漸進成形的工具進一步包括承接部，以及附接至承接部的臂。
[0022]根據本發明的一個實施例，其中至少兩個球體中的每個具有直徑，并且其中每個直徑是相同的。
[0023]根據本發明的一個實施例，其中至少兩個球體中的每個具有直徑，并且每個直徑是不同的，由此操作中更換工具的需要得到避免。
[0024]根據本發明，提供一種漸進地成形板材的方法，該方法包含以下步驟:
[0025]制備漸進成型工具，該工具包含具有直徑的成型尖、附接至尖的分界面承接部及桿，分界面承接部附接至桿，桿具有直徑，尖的直徑大于桿的直徑；以及
[0026]通過漸進步驟成形板材。
[0027]且不論實施例，本公開的發明構思的成型工具提供沒有已知方法的缺點的板材漸進成形的有效且實際的方法。在避免通過已知的成型工具的操作經歷的工具桿-至-工件干擾的同時，本公開的發明構思不會遭受斷裂的可能性。
[0028]當結合所附附圖時，根據下面的【具體實施方式】，上述優點及其他優點和特征將是顯而易見的。
【附圖說明】
[0029]為了更加完整地理解本發明，現在應該參照在所附附圖中更加詳細地說明的并且通過本發明的示例方式描述的實施例，其中:
[0030]圖1是用于漸進成形工件的已知系統的側視圖；
[0031]圖2是根據已知的布置由相對的成型工具成形的工件的側視圖；
[0032]圖3是根據已知的布置由間隔開的成型工具成形的工件的側視圖；
[0033]圖4是根據現有技術的漸進成型工具的側視圖；
[0034]圖5A是根據現有技術的漸進成型工具的側視圖，說明了強加于工具桿的錐形區域和圓尖之間的接頭上的旋轉力及相應的應力；
[0035]圖5B是根據現有技術的漸進成型工具的側視圖，說明了工具的桿撓曲及尖撓曲；
[0036]圖5C是根據現有技術的漸進成型工具的側視圖，說明了工具桿-到-工件干擾；
[0037]圖6是根據本公開的發明構思的漸進成型工具的側視圖，說明了桿、成型尖及分界面承接部；
[0038]圖7是根據本公開的發明構思的漸進成型工具的另一實施例的側視圖，說明了桿、成型尖及分界面承接部；
[0039]圖8A是根據本公開的發明構思的漸進成型工具的第一尖配置的截面圖；
[0040]圖SB是根據本公開的發明構思的漸進成型工具的第二尖配置的截面圖；
[0041]圖SC是根據本公開的發明構思的漸進成型工具的第三尖配置的截面圖；
[0042]圖8D是根據本公開的發明構思的漸進成型工具的第四尖配置的截面圖；
[0043]圖9A是根據本公開的發明構思的多尖旋轉工具的仰視圖，其中尖是圓環形的并且具有不同的直徑；
[0044]圖9B是根據本公開的發明構思的圖9A的多尖旋轉工具的側視圖；
[0045]圖1OA是根據本公開的發明構思的多球尖旋轉工具的截面圖，其中球形尖具有不同的直徑；
[0046]圖1OB是根據本公開的發明構思的圖1OA的多球尖旋轉工具的仰視圖；
[0047]圖1lA是根據本公開的發明構思的另一多球尖旋轉工具的截面圖，其中尖具有相同直徑；以及
[0048]圖1lB是根據本公開的發明構思的圖1lA的多球尖旋轉工具的仰視圖。
【具體實施方式】
[0049]在下面的附圖中，相同的附圖標記將用于指代相同的部件。在下面的說明書中，各種操作參數和部件描述為不同構造的實施例。這些特定參數和部件