專利名稱：沖孔和矯平金屬板的方法及其工具的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種沖孔和矯平金屬板的方法，特別是在沖孔機中沖孔金屬板，所述沖孔機中帶有特別合適的沖頭，以使得金屬板的平整度得以保持。
背景技術(shù)：
當在沖孔機中將金屬板沖孔時，孔被沖在金屬板上。因此，金屬板由沖頭推入沖模孔。沖頭的輪廓對應沖模的輪廓。為了提供間隙，沖?？妆葲_頭的尺寸沿周向大 幾絲米。因此，在沖壓操作的最初階段，金屬板被推入沖模，使得金屬板變形，且使得金屬板的上表面產(chǎn)生拉應力。此外，從橫截面觀察，沖孔的上部區(qū)域被沖頭和沖模之間的剪切力切割或剪切，且最后，下部區(qū)域由于承重橫截面減少而斷裂。最初由變形帶來的拉應力得以保持在金屬板中，使得整個金屬板或金屬板的個別區(qū)段依據(jù)沖孔的尺寸和數(shù)量而發(fā)生變形。除了金屬板被固定夾持的區(qū)域，金屬板的外部區(qū)域或金屬板個別區(qū)段的外部區(qū)域通過拉應力被向上弄彎。這導致進一步處理過程中的誤差以及工具磨損的增加。該情況可以通過特別研磨的沖模以及通過使用強制金屬板向下靠在沖模上的主動脫模板(active stripper)來改進，然而，這些方法是受限的，特別地，在使用細長的孔狀工具時，其沖模上沒有凸狀面。此外，以凸狀面方式研磨只可能在特定的圓柱研磨機中進行，這使得產(chǎn)品精致且昂貴。除此之外，使用以凸狀面方式研磨的沖模只可能達到一定的沖孔等級(grade)。此外，為了恢復金屬板的平整度，可以在特定的矯平機上加工金屬板。在這些矯平機中，彎曲的金屬板通過使用多輥裝置反復地重新塑形而變得無應變。因此，金屬板在一次又一次穿輥運動的過程中，被反向弄彎。通過多次彎曲金屬板，應力從金屬板中移除，且可以得到平整的、無應變的金屬板。但是，該過程成本高，因為這需要附加的機器和進一步的加工步驟。此外，該處理不能在已經(jīng)在沖孔機中完成重新塑形的金屬板上進行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于沖孔機的方法及其沖孔工具，以使得在沖孔的過程中矯正金屬板的變形和維持金屬板的平整形狀成為可能。本目的通過根據(jù)權(quán)利要求I的方法和根據(jù)權(quán)利要求8的沖孔工具實現(xiàn)。本發(fā)明進一步的改進由從屬權(quán)利要求中的主題技術(shù)方案得到。沖模和匹配沖模的沖頭被安裝，其中沖頭包括端面和倒角，且其中倒角的預設高度在周向沿著端面的邊緣且鄰近端面，這樣以使得金屬板的平整度可以得以保持。通過提供倒角，沖頭和沖模之間的間隙比傳統(tǒng)沖頭的大，其中沖孔的卷曲(rollover)半徑變得更大，且附加的應力在沖頭撞擊金屬板時被帶入。由于沖頭具有倒角，在沖頭穿進金屬板時徑向力被帶入金屬板，徑向力作為附加的應力適用于抵消金屬板中的應力，特別地，抵消高沖孔等級的穿孔金屬板中的應力。在本發(fā)明的一個方面中，提供了一種在沖孔機中沖孔和矯平金屬板的方法，所述方法包括以下步驟在沖孔機的第一工具保持器中安裝沖模；在沖孔機的第二工具保持器中安裝帶有沖頭的上工具部，所述上工具部的沖頭與沖模匹配，其中，在上工具部的與安裝端部相反的端部，沖頭包括具有邊緣的端面，鄰近端面沿著邊緣設有倒角，倒角具有預設的倒角高度，所述預設的倒角高度被確定以用于維持金屬板的平整度；將被沖壓的金屬板插入沖頭和沖模之間；進行沖孔操作，其中，在沖孔操作的第一階段，端面沖壓金屬板的表面，產(chǎn)生卷曲半徑，以及在沖孔操作的第二階段，端面的邊緣切割金屬板，且同時倒角將徑向力帶入金屬 板中。根據(jù)一個優(yōu)選實施例，所述方法進一步包括以下步驟移出第一工具保持器，使得金屬板被沖模向上彎并且產(chǎn)生塑性變形。根據(jù)一個優(yōu)選實施例，第一工具保持器被移出預設的路程，所述路程的長度依據(jù)沖孔的等級確定，并且所述路程的長度隨沖孔等級的增加而增大。根據(jù)一個優(yōu)選實施例，所述路程的長度依據(jù)沖頭的端面的形狀來確定。在本發(fā)明的另一個方面中，提供了一種沖孔工具，其具有沖模和帶有沖頭的上工具部，沖模包括沖頭可以沖入的孔，且上工具部包括具有軸的端部，上工具部通過軸被安裝，在上工具部的與被安裝的端部相反的端部，沖頭包括端面，端面具有邊緣并且沿周向包括倒角，倒角具有倒角高度和在15°和45°范圍之間的倒角角度a。根據(jù)一個優(yōu)選實施例，所述倒角角度a在25°和35°范圍之間。根據(jù)一個優(yōu)選實施例，所述倒角角度a是30°。根據(jù)一個優(yōu)選實施例，所述倒角高度依據(jù)金屬板的厚度被確定，且金屬板的厚度越大，所述倒角高度越高。根據(jù)一個優(yōu)選實施例，所述倒角高度依據(jù)金屬板的抗拉強度被確定，且所述倒角高度隨著金屬板的抗拉強度的增加而增大。根據(jù)一個優(yōu)選實施例，所述倒角高度依據(jù)沖頭的端面的形狀被確定。


本發(fā)明通過參考附圖的實施例來描述。特別地，圖I示出了用于實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法的帶有根據(jù)本發(fā)明的沖孔工具的沖孔機；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的沖孔工具；圖3a示出了根據(jù)本發(fā)明的沖孔機的沖頭；且圖3b示出了圖3a的沖頭的側(cè)視圖的部分放大圖。
具體實施例方式圖I示出了帶有根據(jù)本發(fā)明的沖孔工具的沖孔機I。C型構(gòu)架2是沖孔機I的基本部件。C型構(gòu)架2包括難以扭轉(zhuǎn)的剛性鋼焊接結(jié)構(gòu)?？蛇x地，構(gòu)架可以以另一種方式構(gòu)成。在C型構(gòu)架2的后端，液壓動力裝置3被提供，所述液壓動力裝置3通過沖桿(plunger)控制器5液壓地驅(qū)動沖桿4。沖孔機包括軸線6，所述軸線6構(gòu)成下部第一工具保持器7的中央軸線和帶有上部第二工具保持器30的沖桿4的中央軸線。第一工具保持器7設在C型構(gòu)架2的下部內(nèi)偵牝用于容納沖孔工具的下工具部17。第一工具保持器7借助于旋轉(zhuǎn)式驅(qū)動器(未示出)可旋轉(zhuǎn)，且可鎖定在任何隨意的角位置。此外，第一工具保持器7包括驅(qū)動器8，所述驅(qū)動器8將第一工具保持器7沿著軸線6向上和向下移動。驅(qū)動器8可以被控制，以使得第一工具保持器7可以在行程范圍內(nèi)的任意位置停止，其可以向前或向后移動。沖桿4設在C型構(gòu)架2的上部內(nèi)側(cè)。帶有第二工具保持器30的沖桿4以形配和無間隙的方式容納著沖孔工具的上工具部16。沖桿4也是可旋轉(zhuǎn)的，且也 可以在任意角位置被鎖定。因此，具有第二旋轉(zhuǎn)式驅(qū)動器(未示出)。沖桿4被沖桿控制器5控制，所述沖桿4也可以沿著軸線6在其行程范圍內(nèi)的任意位置停止，且可以隨后進一步被向上或向下移動。所有的致動器，如旋轉(zhuǎn)式驅(qū)動器、沖桿控制器5以及第一工具保持器7的驅(qū)動器8都被設在單獨的電控箱(未示出)中的機器控制裝置(未示出)控制。此外，所有用于移動金屬板15的驅(qū)動器和用作特定功能的致動器都被機器控制裝置控制?？刂蒲b置包括鍵盤和監(jiān)視器作為輸入和輸出裝置。控制功能借助于微控制器完成。加工程序和操作參數(shù)被儲存在控制裝置的儲存部分中。在C型構(gòu)架2的下部內(nèi)側(cè)設置有工作臺9，所述工作臺9包括帶有工具盒11的橫導軌10。在橫導軌10上，設置有用于夾持金屬板15的夾持爪12。夾持爪12可以被固定在橫導軌上合適的位置，且夾持爪的位置可以被重新布置，以使得金屬板15雖被安全地固定但在加工位置不會被夾持。在工具盒11中，有用于多個(本示例2個)沖孔工具14的多個(本示例3個)工具保持器13。操作過程中，工作臺9與橫導軌10 —起沿Y方向移動至編程位置，所述橫導軌10上的夾持爪12被固定且夾持著金屬板，橫導軌10沿X方向移動至編程位置，此時金屬板15滑過工作臺9。然后，沖桿4執(zhí)行沖孔行程。隨后，根據(jù)同樣原理，下一個沖孔位置被靠近。圖2示出了沖孔工具14，其包括作為下工具部的沖模17和上工具部16。上工具部16包括軸18，所述軸18被成形得可以以形配和無間隙的方式被安裝在第二工具保持器30中。在上工具部16的與軸18相反的端部，上工具部16包括沖頭19。沖模17被成形得可以以形配和無間隙的形式安裝在下部第一工具保持器7中。沖模17包括孔20，所述孔20被成形得可以將被期望的沖孔沖在金屬板15上?？?0與沖頭19是相匹配的。上工具部16和沖模17有公共軸線29。在沖頭19和孔20之間，沿徑向圓周設有幾絲米的縫隙，表示為間隙。在可選的實施例中，上工具部16可以被容納在下部第一工具保持器7中，且沖模17可以被容納在上部第二工具保持器30中。圖3a顯示了上工具部16的透視圖，且圖3b示出了從A向看過去的沖頭19的部分放大圖。在與軸18相反的端部，上工具部16包括端面21?？拷嗣?1，倒角22沿邊緣28圓周地設置。倒角22之后，沖頭19包括側(cè)面23。側(cè)面23和倒角22之間形成傾角a。形成倒角22和側(cè)面23之間的過渡部的端面21和邊沿24之間的距離限定出倒角的高度H。在朝向軸18的方向上的沖頭19后面，設有領部，在沖頭19和領部26之間形成具有半徑的過渡段25。領部26包括槽27。依據(jù)本實施例，領部26的設計被選擇成使上工具部16可被容納在第一工具保持器7或第二工具保持器30中。在與軸線29相同的方向上，由于有倒角22，軸線29和邊緣28之間的徑向距離比軸線29和側(cè)面23之間的徑向距離小。軸線29和側(cè)面23之間的距離在圓周方向上被選擇成在側(cè)面23和沖模17的孔20 (圖2所示)之間產(chǎn)生合適的第二間隙。相較于沖頭19端部的第一間隙，倒角22和孔20之間的第二間隙由于存在斜面而被擴大了。操作過程中，沖模17被容納在第一工具保持器7中。上工具部16被容納在第二工具保持器30中。依據(jù)應用情況，也可以可選地將沖模安裝在第二工具保持器30中，而將上工具部16安裝在第一工具保持器7中。隨后，通過合適的裝置將金屬板15插入沖頭19和沖模17之間。金屬板15被定位成可以使預期的孔被制造于金屬板上設想的位置。隨后，上工具部16向下移動，且在金屬板15中制出預期的孔。如上所描述，由于外加應力，金屬板15產(chǎn)生變形。由于在沖頭19和沖模17之間存在相較于第一間隙擴大了的第二間隙，當金屬板15被通過端面21推入沖模17時，金屬板沿著將被沖壓的孔的卷曲半徑變得更大。在沖頭19穿進金屬板15的過程中，金屬板由邊緣28切割，然后金屬板被分離，且因為存在帶有角度a的斜面，徑向力被同時地施加到金屬板15上。由于有徑向力，在沖孔的附近產(chǎn)生壓應力。因此，在金屬板中產(chǎn)生更有利的應力分布。通過平衡金屬板中的應力，幾乎平整的帶有沖孔的金屬板被制出。因此，在沖孔過程中有效地進行了矯平。外加徑向力的大小可以通過調(diào)整沖頭19被改變。斜角的角度越大，外加的徑向力越大。在本實施例中，斜角角度a是30°。從金屬板平整度方面來講，斜角角度a在15°和45°之間的范圍內(nèi)時實現(xiàn)較好的結(jié)果。可選地，沖孔工具14的斜角角度a在25°和35°之間是更有利的。對加工結(jié)果會產(chǎn)生一些影響的另一個參數(shù)是倒角的高度H。倒角高度H產(chǎn)生于倒 角角度ct以及軸線29與邊緣28之間的距離。倒角角度a沿周向不變。倒角的高度依據(jù)不同的操作參數(shù)確定。所述參數(shù)是金屬板15的抗拉強度、金屬板的厚度、以及端面21的形狀或邊緣28的輪廓，即沖孔的形狀。原則上，倒角高度H在金屬板的厚度增加時被確定得較高。通常，在金屬板材料的抗拉強度較高時，必須選擇較高的倒角高度H。至于端面21的形狀，倒角高度H會根據(jù)金屬板的良好平整度來確定。在可選的實施例中，除使用帶有倒角22的沖頭19之外，容納沖模17的第一工具保持器7也被向上移動，由此金屬板15被沖模17向上彎曲且發(fā)生塑性變形。在另一個可選的實施例中，金屬板被推壓至具有剛性外部區(qū)域和彈性內(nèi)部區(qū)域的脫模板上。由此，在脫模板的彈性區(qū)域，金屬板向上產(chǎn)生塑性變形。沖孔的等級表示某一部分中被沖孔的面積和金屬板15的剩余材料面積之間的關(guān)系。沖得孔越多或孔越大，金屬板的某一部分中的沖孔等級越高。沖孔等級越高，沖模17需要被移出越遠，例如，為了改進金屬板15的平整度，沖模移出的長度變大。
端面21的形狀也影響了沖模移出的路程。路程依據(jù)端面21的形狀決定。
通過這些措施，金屬板的平整度在沖孔等級大約是40%到50%時也可以得到維持，用傳統(tǒng)的沖孔方法這是根本不可能的。
權(quán)利要求
1.一種在沖孔機(I)中沖孔和矯平金屬板(15)的方法，所述方法包括以下步驟 在沖孔機(I)的第一工具保持器(7)中安裝沖模(17)； 在沖孔機(I)的第二工具保持器(30)中安裝帶有沖頭(19)的上工具部(16)，所述上工具部(16)的沖頭(19)與沖模(17)匹配，其中，在上工具部(16)的與安裝端部相反的端部，沖頭(19)包括具有邊緣(28)的端面(21)，鄰近端面(21)沿著邊緣(28)設有倒角(22)，倒角(22)具有預設的倒角高度(H)，所述預設的倒角高度(H)被確定以用于維持金屬板的平整度； 將被沖壓的金屬板(15)插入沖頭(19)和沖模(17)之間； 進行沖孔操作， 其中，在沖孔操作的第一階段，端面(21)沖壓金屬板(15)的表面，產(chǎn)生卷曲半徑，以及 在沖孔操作的第二階段，端面(21)的邊緣(28)切割金屬板(15)，且同時倒角(22)將徑向力帶入金屬板(15)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述方法進一步包括以下步驟 移出第一工具保持器(7)，使得金屬板(15)被沖模(17)向上彎并且產(chǎn)生塑性變形。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于第一工具保持器(7)被移出預設的路程，所述路程的長度依據(jù)沖孔的等級確定，并且所述路程的長度隨沖孔等級的增加而增大。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于所述路程的長度依據(jù)沖頭(19)的端面(21)的形狀來確定。
5.一種沖孔工具(14)，其具有沖模(17)和帶有沖頭(19)的上工具部(16)，其特征在于沖模(17)包括沖頭(19)可以沖入的孔(20)，且上工具部(16)包括具有軸(18)的端部，上工具部(16)通過軸(18)被安裝，在上工具部(16)的與被安裝的端部相反的端部，沖頭(19)包括端面(21)，端面(21)具有邊緣(28)并且沿周向包括倒角，倒角具有倒角高度(H)和在15°和45°范圍之間的倒角角度α。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的沖孔工具(14)，其特征在于所述倒角角度α在25°和35°范圍之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的沖孔工具(14)，其特征在于所述倒角角度α是30°。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求5至7之一所述的沖孔工具(14)，其特征在于所述倒角高度(H)依據(jù)金屬板的厚度被確定，且金屬板的厚度越大，所述倒角高度(H)越高。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求5至8之一所述的沖孔工具(14)，其特征在于所述倒角高度(H)依據(jù)金屬板(15)的抗拉強度被確定，且所述倒角高度(H)隨著金屬板(15)的抗拉強度的增加而增大。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求5至9之一所述的沖孔工具(14)，其特征在于所述倒角高度(H)依據(jù)沖頭(19)的端面(21)的形狀被確定。
全文摘要
一種在沖孔機中沖孔和矯平金屬板的方法包括下述步驟在沖孔機(1)的第一工具保持器(7)中安裝沖模(17)，在第二工具保持器(30)中安裝帶有沖頭(19)的上工具部(16)，以及將金屬板(15)置于沖頭(19)和沖模(17)之間的加工位置。在上工具部(16)的與安裝端部相反的端部，沖頭(19)包括端面，其中，帶有倒角角度α和倒角高度H的倒角沿著端面(21)的邊緣(28)靠近端面(21)設置。沖孔操作通過沖頭(19)完成，在切割過程中徑向力被同時施加在金屬板(15)上，使得即使在高沖孔等級的條件下，金屬板的平整度仍得以保持。
文檔編號B21D28/00GK102814382SQ20121018508
公開日2012年12月12日 申請日期2012年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月10日
發(fā)明者A·塔塔爾奇克 申請人:通快機床兩合公司