[发明专利]用于形成包边以将外面板固定到内面板的包边工具

说明书

技术领域

本公开涉及钣金包边工具以及将一个面板的凸缘包到另一面板上以形成尖包边凸缘(sharp hem flange)的方法。

背景技术

本公开致力于用于将凸缘成形为包边的包边工艺，该包边将两个钣金面板结合在一起。由铝合金和AHSS(高级高强度钢)形成的钣金面板被弯曲到另一面板上以形成具有小半径(sharp radius)的包边的能力减弱。

已经开发多种技术来解决此问题。在一个已知的压力包边工艺中，在形成包边时，包边区域在模具中被压缩。已经提出一种辊子包边工艺，在辊子包边工艺中，局部压力被施加到坯料，以比压力包边工艺更好地控制该辊子包边工艺。然而，辊子包边工艺本质上更慢并仅对于低体积或中体积应用是可行的。辊子包边工艺需要几个辊子包边器，并还可能需要多套工具以满足比得上传统的包边工艺的生产率的生产需求。在某些情况下可要求辊子包边工具的三次传递来利用一些材料形成包边。

一个可选的技术是在具有由凸缘模具的内半径控制的内半径的凸缘成形步骤期间形成小的凸缘半径。

未解决的一个问题是在包边工艺期间外面板蠕变(creep)的问题。由于凸缘趋向于在随后的包边工艺中被继续弯曲，因此发生“蠕变”。凸缘半径在包边工艺期间可缩进。蠕变使得凸缘中的材料从凸缘的外侧向包边的内区域移动。蠕变可改变包边的整体半径并拉紧在凸缘的底部事先形成的角。

本公开致力于解决以上问题和如下概述的其它问题。

发明内容

本公开是关于在压力包边操作中用于尖包边的方法和工具的，所述压力包边操作使用具有摩擦系数不同的选择区域的工具来产生摩擦反作用力，以在包边工艺期间使蠕变和缩进最小化。避免蠕变和缩进保持在成形尖凸缘的操作中形成的小凸缘半径。利用摩擦在包边操作的一定阶段施加摩擦反作用力，以限制蠕变。摩擦反作用力通过在接合凸缘的工具的表面的局部部分上的高摩擦材料或高摩擦涂层的使用而被施加。

可供应摩擦反作用力的工具的一个示例包括设置在最终包边工具上的槽中的聚氨酯条。聚氨酯条的表面与包边工具的表面平齐。增加的摩擦力由聚氨酯条提供。可选地，摩擦反作用力可通过将材料涂层或表面处理应用到包边模具的选择的有限部分而提供，所述包边模具的选择的有限部分具有比模具的钢表面的摩擦系数更高的摩擦系数。

在钢制包边工具和钣金凸缘的顶端的接合处出现有限的摩擦量。当钣金凸缘的顶端达到包边工具上的置有聚氨酯条或高摩擦涂层的预定点时，由包边工具施加的摩擦力改变。选择用于制造插入物的材料的摩擦系数来平衡在包边期间施加到凸缘的其它力。具有更高摩擦系数的涂层或条必须设置在预定位置处，以在包边工艺期间在选择的时间接触凸缘的顶端。

包边工具可被用作对闭合式凸缘(closed flange)或敞开式凸缘(open flange)进行包边。闭合式凸缘是具有小于90°的内角的凸缘。包边工具可用于对具有大于90°的内角的敞开式凸缘成形包边。用于对敞开式凸缘进行成形的包边工具可包括成角度的外部部分，所述成角度的外部部分对敞开式凸缘预包边，以为进行最终包边而使凸缘被弯曲至90°内的方位以及适当的位置。一旦凸缘到达弯曲和包边工艺的临界点，那么凸缘的顶端与包边工具中具有增加的摩擦系数(例如，聚氨酯插入物)的区域接触。聚氨酯条将摩擦力施加到凸缘的顶端以通过凸缘朝向外面板的角施加压力。摩擦力抵消在包边工艺期间导致蠕变和缩进的弯矩。

根据本公开的一方面，为形成包边以使外面板固定到内面板而提供一种包边工具。包边工具包括砧模具，砧模具支撑外面板和在外面板上的内面板，内面板在外面板上形成的凸缘的内侧，所述凸缘在初始位置远离砧模具延伸。包边模具在初始位置与凸缘分开。包边模具包括具有第一部分和第二部分的成型表面，所述第一部分具有第一摩擦系数，所述第二部分具有比第一部分的第一摩擦系数大的第二摩擦系数。第一部分接合凸缘以开始在内面板上成形凸缘，第二部分随后接合凸缘以朝向内面板继续成形凸缘。

根据本公开的其它方面，凸缘可以相对于外面板以倾斜角度定向，并且在成型表面的第一部分的外侧可设置斜面。斜面可在成型表面的第一部分之前接触凸缘，以将凸缘的角度从斜角减小到锐角。在第二部分接合凸缘之后，凸缘修整工具可被插入成型表面和凸缘之间，以完成凸缘的成形。