[发明专利]冲压薄板材料的方法和装置

说明书

本发明涉及压头下方具有可变形凸模冲头的、冲压薄板材料，尤其是大尺寸的特别薄的薄板金属毛坯的方法和装置，所述薄板金属毛坯可用于例如汽车工业并且（或者）具有复杂的形状。

冲压大尺寸、形状复杂的零件通常采用双动冲压。这类机器主要包括一个安装冲模的固定工作台，以及两个独立的滑块;一个装有毛坯夹持器的外滑块，带有一个装有冲头的中心滑块，中心滑块又叫做压头。首先，外滑块和毛坯夹持器下降，夹紧薄板毛坯，然后冲头在中心滑块作用下迅速下降，与薄板毛坯接触，在冲压阶段冲头继续下降，最后，中心滑块和外滑块几乎在同时上升。

这种传统的方法不能冲压特别薄的薄板，例如厚度小于0.45mm的薄板，因为刚性的冲模和冲头以及用毛坯夹持器夹紧均会造成薄板的不均匀变形。这种变形在一些范围内会导致薄板伸长，考虑到此薄板的初始厚度就小，所以伸长就造成过薄。所述变形还会在其他范围内导致收缩，使薄板毛坯变厚，产生起皱变形。

另外，对于具有高弹性极限的钢来说，为了避免在毛坯夹持器下产生起皱变形，这种传统的冲压方法需要由冲头对薄板毛坯施加很高的压力，而大多数机器无法提供这么高的压力。

还知道一种叫做“格林法”（the    Guerinmethod）的冲压方法，它将薄板放置在一个弹性体上，然后在一个冲头作用下成型。冲头被强迫进入构成冲模的弹性体中，而后者推动薄板毛坯紧靠冲头。因此弹性体起着冲模的作用。这种方法的主要缺点是能量消耗大，而且不能避免起皱变形。事实上，在靠近弹性体上表面时由于弹性体变形而产生的压力梯度会减小，在制造带角形状时更是如此，其结果是薄板毛坯的周边不能被充分夹紧。

还知道另一种成型方法，它使用一种压力流体，以便制成例如半球形和（或）回转形的简单形状。然而，这种方法只能用于具有回转形或者说轴对称形的零件。

从法国专利FR-A-2，564，339以及FR-A-2，590，814中可以知道一种使用弹性垫的冲压法，在这种方法中，应成型的薄板毛坯被放置在一个弹性垫上，装有一个坯料夹持器的外滑块施力于薄板毛坯的周界部分，从而造成弹性体的质量流动，并使薄板毛坯的中间部分变形，结果在预成形步骤末尾在该处产生一个表面面积，它大体上等于要获得的完工零件的表面面积，然后，一个冲头在中心滑块作用下施力于薄板毛坯的中间部分，以便最终成型这个零件。

然而此方法会产生应力。这可以通过根据本发明的方法，以一种有独创性的方式得到克服。

实际上，在弹性垫回复到平衡状态时，也就是说在压头和毛坯夹持器升高时，会产生一种所述弹性垫对于已成型零件的负压效应，它能导致该零件毁坏，对于大尺寸零件来说更是如此。还须注意注意弹性垫回复到原始状态是从中心开始，沿着朝向周界的方向进行的，这又加剧了负压效应。

从美国专利2，859，719还知道一种冲压方法，它同时使用弹性体冲压和在流体压力下的冲压。一个弹性体被安置在薄板毛坯的顶部，以此弹性体为基础的元件不仅由弹性体质量构成，而且还包括一个可用流体膨胀的囊状物，这使它类似于液压成型法。此外，这种方法没有预成型步骤，在所述步骤中，预成型后的薄板毛坯形成一个表面面积，它大体等于被制造的完工零件的表面面积。

本发明的目的是提供一种在冲压床上用一个弹性材料做成的垫来冲压薄板材料，尤其是金属薄板的方法和装置。用以冲压复杂形状的零件，冲压成的零件不会起皱变形，并且不存在负压效应。

本发明提供的方法包括：将一个被成型的薄板毛坯放置在一个支承物上，该支承物的周界部分形成一个下毛坯夹持器，而其中间部分构成一个冲模，在一个外滑块作用下将一个下毛坯夹持器施加在薄板毛坯的周界部分上，然后再在压头作用下将一个冲头施加在毛坯上;所述方法进一步包括：在第一步骤期间，在压头作用下，将一个构成可变形冲头的弹性垫施加在薄板毛坯上，以便引起此毛坯的预变形，并且形成一个表面，其面积大致等于要获得的成品零件的表面面积;然后在第二步骤期间，在压头作用下，弹性垫继续下降，并同时移动整个或者部分冲模底面，以便产生零件的最终形状。

本发明的另一个特征在于：毛坯上周界夹持器作用于薄板毛坯期间，薄板毛坯边缘部分的定位区域被折弯。