用于改變工件的工具制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種用于改變工件的工具，所述工具通過(guò)剪裁或接合工件而改變工件。所述工具是使用通過(guò)液體傳遞的脈沖以剪裁工件或?qū)煞N厚度的金屬接合在一起的電動(dòng)液壓工具。一種用于剪裁工件的方法包括以下步驟：在液體中進(jìn)行高電壓放電，驅(qū)動(dòng)工件與工具鋼嵌件的切割邊緣接合。一種將兩種厚度或更多種厚度的金屬接合在一起的方法包括以下步驟：通過(guò)電極產(chǎn)生高壓放電，使一個(gè)板或一定厚度的金屬朝著通過(guò)支承板保持靜止的第二板加速，同時(shí)使第一厚度的金屬朝著第二厚度的金屬加速。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本公開(kāi)涉及一種用于剪裁或接合金屬板的電動(dòng)液壓工具。
技術(shù)介紹
從金屬板制造部件通常需要剪裁和焊接金屬板。在傳統(tǒng)的制造工藝中，使用低碳鋼，這是因?yàn)榈吞间摰难诱剐郧业吞间撊菀准舨煤秃附印Ｒ呀?jīng)提出多種新材料(例如，深拉優(yōu)質(zhì)鋼、拉拔優(yōu)質(zhì)鋼(drawing quality steels)、烘烤硬化鋼、雙相鋼、硼板、招合金)來(lái)制造金屬板部件。現(xiàn)在在車輛的制造中提出用輕質(zhì)材料和高強(qiáng)度材料代替低碳鋼，以增加燃料經(jīng)濟(jì)性。使用傳統(tǒng)的金屬板成形工具和焊接工藝對(duì)這些類型的輕質(zhì)材料進(jìn)行加工在制造過(guò)程中導(dǎo)致實(shí)質(zhì)性問(wèn)題。在剪裁操作中，較硬的材料需要更大的力，以從金屬板剪裁廢料。另外，當(dāng)剪裁更高強(qiáng)度的金屬板時(shí)，由于更大的力施加到成形工具而導(dǎo)致可產(chǎn)生更大的間隙。對(duì)于傳統(tǒng)的低碳鋼，通常建議間隙小于材料厚度的10%。另外的間隙可沿著金屬板的剪裁邊緣以毛刺、裂縫、裂片的形式產(chǎn)生。另外，增加的間隙還可導(dǎo)致工具鋼邊緣的磨損增加。工具鋼邊緣的磨損可通過(guò)重新銳化剪裁鋼的邊緣或者通過(guò)填塞剪裁鋼嵌件來(lái)解決，這增加了制造成本。提出的另一個(gè)方案是包括與剪裁鋼相鄰的彈性廢料支撐件(elastic scrapsupports)，以減少毛刺的變形和彎曲，如申請(qǐng)人在第7，197,970號(hào)美國(guó)專利中提出的。根據(jù)申請(qǐng)人的在先專利的彈性廢料支撐件的使用極好地適合于垂直剪裁操作。然而，如果需要通過(guò)凸輪操作的剪裁鋼工具進(jìn)行大角度切割(可能需要大到60°的切割角度)，則彈性廢料支撐件的效用降低。在申請(qǐng)人的第7，810，366號(hào)在先專利中，提出對(duì)坯件進(jìn)行電動(dòng)液壓剪裁、翻邊和縫邊(hemming)，但是必須給電動(dòng)液壓工具提供大量液體。由于需要排放和填充電動(dòng)液壓腔，所以大量液體的使用增加了機(jī)械循環(huán)時(shí)間。另外，為了利用更大的電動(dòng)液壓腔中的更大的液體體積對(duì)板進(jìn)行剪裁、翻邊和縫邊，需要增加的電壓以提供足夠的力。此外，放電的多個(gè)電極與板的被作用區(qū)域的位置之間的間隔的增加會(huì)降低來(lái)自電動(dòng)液壓脈沖的可用壓力。在焊接操作中，焊接鋁或混合金屬可能需要將粘合劑施加在接合區(qū)域，以獲得需要的接合強(qiáng)度。粘合劑的添加增加了完成的板的重量和成本，還使制造工藝變復(fù)雜。點(diǎn)焊操作和其他熱焊接技術(shù)依賴于金屬板的材料的局部熔化。局部熔化降低了強(qiáng)度且可降低完成的部件的性能。已經(jīng)提出電磁焊接，以接合鋁和其他混合金屬組件。然而，電磁焊接依賴于線圈，而線圈的壽命短且更換的成本高。另外，當(dāng)應(yīng)用于電導(dǎo)率差的材料時(shí)，電磁焊接不是特別有效。上述與剪裁和接合輕質(zhì)金屬板相關(guān)的制造挑戰(zhàn)和問(wèn)題通過(guò)申請(qǐng)人如下面總結(jié)的描述來(lái)解決。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本公開(kāi)提出使用圍繞模具的外周延伸的小體積電動(dòng)液壓腔取代金屬板模具上的嵌件和剪裁鋼邊緣。電動(dòng)液壓腔設(shè)置有電極絲，所述電極絲設(shè)置在液體中并連接到存貯電荷源。小體積的電動(dòng)液壓腔圍繞模具的外周延伸。當(dāng)存貯電荷源通過(guò)所述電極絲放電時(shí)，在液體中產(chǎn)生壓力脈沖。高電壓放電使所述電極絲破碎。壓力脈沖驅(qū)動(dòng)板抵靠設(shè)置在板的與電動(dòng)液壓腔相對(duì)的側(cè)上的工具鋼嵌件的剪裁鋼邊緣。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的是，使用類似的小體積的電動(dòng)液壓腔，通過(guò)液體傳遞的高壓脈沖可驅(qū)動(dòng)一個(gè)板以高速運(yùn)動(dòng)到另一個(gè)板。在小的液體填充腔中，固定電極可連接到存貯電荷源，以形成點(diǎn)接合部。可選地，電動(dòng)液壓腔可設(shè)置有電極絲，所述電極絲連接到存貯電荷源，所述存貯電荷源通過(guò)所述電極絲放電，以在電動(dòng)液壓腔中產(chǎn)生壓力脈沖。電動(dòng)液壓腔可以是延伸通道，所述延伸通道被設(shè)置為與將被接合到另一個(gè)板或縫邊邊緣的板中的一個(gè)的表面相鄰。如上面總結(jié)的申請(qǐng)人的公開(kāi)將在參見(jiàn)附圖及下面對(duì)示出的實(shí)施例的詳細(xì)描述時(shí)被更好地理解。附圖說(shuō)明圖1是部分成形的金屬板部件的圖解俯視圖；圖2是沿著圖1的線2-2截取的，電動(dòng)液壓成形工具在金屬板部件上的位置的圖解截面圖；圖3是沿著圖2的線3-3截取的電動(dòng)液壓成形工具的圖解截面圖；圖4是示出在執(zhí)行電動(dòng)液壓剪裁操作之后的電動(dòng)液壓成形工具的圖解截面圖；圖5是電動(dòng)液壓成形工具的可選實(shí)施例的圖解截面圖，示出了在剪裁操作之前設(shè)置在電動(dòng)液壓剪裁工具中的坯件；圖6是在執(zhí)行剪裁操作之后的在圖5中示出的電動(dòng)液壓剪裁工具的圖解截面圖；圖7是在接合之前的點(diǎn)接合工具的圖解截面圖；圖8是在接合之后的在圖7中示出的點(diǎn)接合工具的圖解截面圖；圖9是在接合之前的延伸接合工具的圖解截面圖；圖10是在接合之后的在圖9中示出的延伸接合工具的圖解截面圖；圖11是在接合之前的鉚接工具(clinch tool)和延伸接合區(qū)域的圖解視圖；圖12是在接合之后的在圖11中示出的鉚接工具和延伸接合區(qū)域的圖解視圖。具體實(shí)施例方式下面提供本專利技術(shù)的示出的實(shí)施例的詳細(xì)描述。公開(kāi)的實(shí)施例是可以以各種和可選形式實(shí)施的本專利技術(shù)的示例。附圖未必按比例繪制。可夸大或最小化一些特征，以示出具體組件的細(xì)節(jié)。在本申請(qǐng)中公開(kāi)的具體結(jié)構(gòu)和功能性細(xì)節(jié)不應(yīng)該被解釋為限制，而僅僅是用于教導(dǎo)本領(lǐng)域的技術(shù)人員如何實(shí)施本專利技術(shù)的代表性基礎(chǔ)。參照?qǐng)D1，包括已經(jīng)被拉伸成車輛后翼子板的形式的金屬板坯件的拉伸坯件20被示出為處于其“冷拔成”狀態(tài)。還件20沒(méi)有被剪裁。剪裁邊緣22的位置被示出為虛線。還件20的在剪裁邊緣22外部的部分被從坯件20剪裁掉，以產(chǎn)生剪裁板24。坯件20的在剪裁邊緣22外部的部分是廢料部分28，廢料部分28也可被稱為下腳料。拉延筋30被示出為處于廢料部分28中。拉延筋30與廢料部分28 —起被去除。參照?qǐng)D2，剪裁工具32的一部分被圖解地示出。如圖2所示，剪裁工具32包括下工具36。應(yīng)該理解的是，在工具倒置的情況下，對(duì)于下工具36的說(shuō)明可等同地適用于上模具。當(dāng)使用術(shù)語(yǔ)“下”和“上”描述模具部件時(shí)，術(shù)語(yǔ)“下”和“上”不應(yīng)該被解釋為將公開(kāi)的構(gòu)思限制于示出的實(shí)施例或任何具體的空間方向。液體腔38設(shè)置在下工具36中，液體腔38填充有液體40。液體可以是含添加劑(例如，防銹劑)的水。電極絲42被示出為設(shè)置在液體40中，相對(duì)于液體腔38的邊界處于隔開(kāi)的關(guān)系，優(yōu)選地設(shè)置在液體腔38內(nèi)的中央位置。液體腔38可具有凹面39，凹面39聚焦在高電壓放電施加到電極絲42時(shí)產(chǎn)生的脈沖。坯件20被示出為設(shè)置在下工具36上，使得坯件20的第一側(cè)48封閉腔38內(nèi)的液體40。上模具50被示出為接合坯件20的第二側(cè)52，上模具50在模具倒置的情況下還可以是下工具，且不應(yīng)該被解釋為限制構(gòu)思。具有切割邊緣55的工具鋼嵌件54設(shè)置在上模具50中，上模具50還接合坯件20的第二側(cè)52。在剪裁工具的實(shí)施例中，工具鋼嵌件54還可被稱為砧區(qū)域，其原因是坯件20被驅(qū)動(dòng)，抵靠工具鋼嵌件54。剪裁間隙區(qū)域56設(shè)置在坯件20的與液體腔38相對(duì)的側(cè)上，并與工具鋼嵌件54相鄰。倒圓的邊緣58設(shè)置在上模具50上，位于剪裁間隙區(qū)域56的與工具鋼嵌件54相對(duì)的側(cè)上。倒圓的邊緣58被設(shè)置為避免在倒圓的邊緣58的區(qū)域中切割或分割坯件20。參照?qǐng)D2和圖3，坯件20被示出為使得工具鋼嵌件54接合坯件20的第二側(cè)52。電極絲42被多個(gè)分隔件60支撐，以使電極絲42不在液體腔38中接合下工具36。所述多個(gè)分隔件60可使電極絲42保持在凹面39的焦點(diǎn)或焦點(diǎn)附近。電極絲42連接到存貯電荷源62，存貯電荷源62可以是一堆電容器，這一堆電容器被充電以通過(guò)電極絲42提供高電壓放電，如將在下面參照?qǐng)D4更加全面地描述的。電極絲42設(shè)置在液體40中，液體40本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于改變工件的工具，所述工具包括：電動(dòng)液壓工具，接合工件的第一側(cè)并限定通道；模具，接合工件的第二側(cè)并在模具的周界的一部分處限定砧區(qū)域；電極絲，設(shè)置在所述通道內(nèi)；一定量的液體，設(shè)置在所述通道中；分隔件，設(shè)置在電極絲、工件和所述通道之間，分隔件防止電極絲接觸工件和電動(dòng)液壓工具；存貯電荷源，電連接到電極絲，通過(guò)電極絲進(jìn)行放電，并在所述通道中產(chǎn)生脈沖，所述脈沖通過(guò)液體傳遞，以驅(qū)動(dòng)工件抵靠所述砧區(qū)域。

【技術(shù)特征摘要】
2011.09.20 US 13/237,0591.一種用于改變工件的工具，所述工具包括 電動(dòng)液壓工具，接合工件的第一側(cè)并限定通道； 模具，接合工件的第二側(cè)并在模具的周界的一部分處限定砧區(qū)域； 電極絲，設(shè)置在所述通道內(nèi)； 一定量的液體，設(shè)置在所述通道中； 分隔件，設(shè)置在電極絲、工件和所述通道之間，分隔件防止電極絲接觸工件和電動(dòng)液壓工具； 存貯電荷源，電連接到電極絲，通過(guò)電極絲進(jìn)行放電，并在所述通道中產(chǎn)生脈沖，所述脈沖通過(guò)液體傳遞，以驅(qū)動(dòng)工件抵靠所述砧區(qū)域。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工具，其中，所述砧區(qū)域?yàn)楣ぞ咪撉都龉ぞ咪撉都薅ㄇ懈钸吘壊⒓舨霉ぜ脑谒銮懈钸吘壍耐獠康膹U料部分。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工具，其中，工件還包括第一板和第二板，第一板提供工件的第一側(cè)并接合所述砧區(qū)域，第二板提供工件的第二側(cè)且最初與第一板分開(kāi)，其中，所述脈沖驅(qū)動(dòng)第二板與第一板接合，以使得第二板接合到第一板。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工具，所述工具還包括彈性廢料支撐件，所述彈性廢料支撐件接合工件的與限定切割邊緣的工具鋼嵌件相鄰的第二側(cè)，其中，當(dāng)剪裁工件時(shí)，所述彈性廢料支撐件限制工件的廢料部分。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工具，其中，延伸通道包括凹面，所述凹面的軸與延伸通道的縱向平行地延伸。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的工具，其中，電極絲布置在所述凹面的焦點(diǎn)，使得通過(guò)由電極絲放電而產(chǎn)生的脈沖從所述凹面的部分圓柱形表面反射回來(lái)。7.一種剪裁工件的方法，所述方法包括以下步驟 選擇模具，所述模具具有圍繞模具的外周部分的延...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：謝爾蓋·法德勒威奇·高洛瓦申科，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：福特全球技術(shù)公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：