專(zhuān)利名稱(chēng)：增量形成方法及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于逐漸處理板的增量形成方法，更具體地說(shuō)，涉及具有在板端部上的凸緣的模制產(chǎn)品的增量形成方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，在板端部具有凸緣的模制產(chǎn)品是通過(guò)在陰模和陽(yáng)模之間插入并壓制板而制成的。由于需要陰模和陽(yáng)模，成本增高。
作為減少模具的手段，在日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)文本平-11-310371中提出了一種增量形成方法，如圖18至20所示。該方法是將材料的外周固定于一個(gè)陰模上，用棒狀工具壓制材料，將其沿陰模的內(nèi)周面移動(dòng)，并對(duì)板增量地進(jìn)行側(cè)面突出處理。另一方面，在日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)文本平10-76321中，對(duì)板進(jìn)行拉延處理。
這種增量形成方法只使用一個(gè)模具，因而成本不高。但是，按照上述日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)文本平11-310371中所示的方式，當(dāng)在板的端部上形成一個(gè)凸緣時(shí)，板留在凸緣的外周部分上。當(dāng)這個(gè)板是不需要的時(shí)候，必須切除凸緣的外周部分。另外，當(dāng)按照這種處理方式形成凸緣時(shí)，凸緣和底板形成的一個(gè)角度未形成一個(gè)直角。例如，當(dāng)一個(gè)圓筒交搭并接合于凸緣時(shí)，當(dāng)凸緣未形成直角形狀時(shí)就難于進(jìn)行交搭焊接。另外，也難于形成具有高的高度的凸緣。
另一方面，當(dāng)按照日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)文本平10-76321所示的方式形成凸緣時(shí)，容易在凸緣的角部上出現(xiàn)皺紋。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種容易地以預(yù)定形狀形成板的增量形成方法。
按照本發(fā)明的第一方面，提供一種增量成形方法，其中在一陰模具內(nèi)側(cè)布置一個(gè)模具，將材料安裝在所述陰模具的上表面和所述模具的上表面上；在所述材料的一個(gè)外端部分固定在所述陰模具上的狀態(tài)下，將布置在所述材料的上部中的工具構(gòu)件向著設(shè)置在所述模具的所述上表面上的一個(gè)凹部相對(duì)移動(dòng)；沿所述凹部相對(duì)移動(dòng)所述工具構(gòu)件，以便進(jìn)行側(cè)面突出加工；松開(kāi)所述固定，并在將所述材料布置在所述陰模具和所述工具構(gòu)件之間，以及在所述模具和所述工具構(gòu)件之間的狀態(tài)下，將所述材料固定在所述模具上；相對(duì)所述陰模具將所述模具和所述工具構(gòu)件移向拉延加工方向；沿所述陰模具的內(nèi)周面相對(duì)移動(dòng)所述工具構(gòu)件。
按照本發(fā)明的第二方面，提供一種增量成形方法，其中將材料安裝在具有多個(gè)凹部的一個(gè)模具的上表面上；在將所述材料固定在所述模具上的狀態(tài)下，向著所述凹部相對(duì)移動(dòng)設(shè)置在所述材料的一個(gè)上部上的一個(gè)工具構(gòu)件；通過(guò)沿所述凹部相對(duì)移動(dòng)所述工具構(gòu)件而進(jìn)行側(cè)面突出加工；在另一凹部中移動(dòng)所述工具構(gòu)件，并通過(guò)沿所述凹部相對(duì)移動(dòng)所述工具構(gòu)件而進(jìn)行側(cè)面突出加工；以及在已經(jīng)進(jìn)行所述側(cè)面突出加工的各部分上，通過(guò)移動(dòng)所述工具構(gòu)件再次進(jìn)行所述側(cè)面突出加工。


圖1是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的成形設(shè)備的縱剖圖；圖2的立體圖表示成形中的模具、陰模、棒狀工具和被處理工件之間的關(guān)系；圖3的平面圖表示圖1中所示圓弧部分的處理狀態(tài)；圖4的立體圖表示一個(gè)模制產(chǎn)品；圖5的平面圖表示材料；圖6的平面圖表示模制產(chǎn)品的圓弧部分；圖7是圖6的VII-VII剖視圖；圖8是圖6的VIII-VIII剖視圖；圖9是用于說(shuō)明按照本發(fā)明另一實(shí)施例的拉延處理的視圖；圖10是按照本發(fā)明另一實(shí)施例的重要部分的縱剖圖；圖11是按照本發(fā)明另一實(shí)施例的重要部分的縱剖圖；圖12是按照本發(fā)明另一實(shí)施例的成形設(shè)備的重要部分的縱剖圖；圖13是按照本發(fā)明另一實(shí)施例的成形設(shè)備的重要部分的縱剖圖；圖14是按照本發(fā)明另一實(shí)施例的重要部分的縱剖圖；圖15是按照本發(fā)明另一實(shí)施例的重要部分的縱剖圖；圖16是按照本發(fā)明另一實(shí)施例的重要部分的平面圖；圖17是圖16所示的成形之后的材料的側(cè)視圖；圖18是按照本發(fā)明另一實(shí)施例的模制產(chǎn)品的立體圖；圖19的示意圖表示圖18的模制產(chǎn)品的制造方法；圖20是按照本發(fā)明另一實(shí)施例的模制產(chǎn)品的立體圖；圖21的示意圖表示圖20的模制產(chǎn)品的制造方法；圖22是按照本發(fā)明另一實(shí)施例的模制產(chǎn)品的立體圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參閱圖1至圖5描述按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的增量形成方法及其設(shè)備。圖1基本上只表示設(shè)備的左端部分，該設(shè)備是左、右對(duì)稱(chēng)的設(shè)備。圖2表示成形過(guò)程中的狀態(tài)。
模制產(chǎn)品10具有一個(gè)底部11，在其外周上具有一個(gè)凸緣12。模制產(chǎn)品10包括四個(gè)側(cè)邊，側(cè)邊是直線的，兩相鄰側(cè)邊接合的角部12a呈圓弧形狀。底部11的表面和凸緣12的表面幾乎彼此垂直。模制產(chǎn)品10可單獨(dú)使用，此外，它還可成為圓筒形構(gòu)件的端部。當(dāng)凸緣10和圓筒形構(gòu)件的端部重疊并固定時(shí)，最好形成正交的凸緣12和底部11。
模具20是陰模具(外模具)。陰模具20水平設(shè)置。一材料板10b安裝在陰模具20的上表面上。一個(gè)棒狀工具30插入陰模具20的內(nèi)部。工具30向下移至陰模具20的垂直表面，然后移至陰模具20的內(nèi)周面。陰模具20的內(nèi)周面的形狀基本與模制產(chǎn)品10的外表面形狀相同。當(dāng)工具30進(jìn)行一轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，工具30重復(fù)上述操作。這樣，材料平板10b就進(jìn)行了拉延處理。向下移動(dòng)工具30是指使其沿拉延方向移動(dòng)。這實(shí)際上是工具30沿軸向移動(dòng)及沿模制產(chǎn)品10的深度方向移動(dòng)。
工具30的末端是平的。從末端至側(cè)面的角部呈圓弧狀。該圓弧是由模制產(chǎn)品10的底部11和凸緣12構(gòu)成的圓弧。工具30從一個(gè)上部活動(dòng)體(圖中未畫(huà)出)懸置以便自由轉(zhuǎn)動(dòng)。工具30沿陰模具20的內(nèi)周面(相應(yīng)于凸緣12的一個(gè)部分)移動(dòng)。工具30移動(dòng)，與材料板10b接觸，從而使工具30在隨動(dòng)的基礎(chǔ)上轉(zhuǎn)動(dòng)(日常轉(zhuǎn)動(dòng)(dailyrotation))。這樣，工具30并不是在一個(gè)點(diǎn)上觸及材料板10b，因而可防止卡住。另外，材料板10b的上表面涂覆潤(rùn)滑油。
多個(gè)用于使材料板10b定位的銷(xiāo)(導(dǎo)向器)23設(shè)置在陰模具20的上表面上。當(dāng)材料平板10b放在陰模具20的上端時(shí)，銷(xiāo)23與材料板10b的外周部分接觸。材料借此定位。陰模具20在內(nèi)周側(cè)的上端呈圓弧狀。該圓弧是沿陰模具的整周設(shè)置的。材料板10b的外周部分借助該圓弧平滑地在陰模具20的內(nèi)周側(cè)上移動(dòng)。
陰模具20的內(nèi)部中設(shè)有底部。有一個(gè)座40用于將材料板10b安裝在陰模具20內(nèi)。座40受到一個(gè)用于控制座40的高度和位置的裝置50的支承。在與工具30的末端(下端)相對(duì)的部分上還有另一個(gè)座40，該座40安裝在相應(yīng)于工具在周向上的運(yùn)動(dòng)軌跡的部分中。即，材料板10b被工具30和座40夾緊。另外，在陰模具20的中心還有一個(gè)座40，因此，材料板10b的中央部分可被固定。
座40安裝(承載)并固定材料板10b。這種固定是通過(guò)裝在座40中的電磁鐵的磁力實(shí)現(xiàn)的。或者，一真空吸墊安裝在座40的頂部上，這種固定是借助真空吸力實(shí)現(xiàn)的。固定位置是座40的中央部分等。材料板10b是鐵系列、不銹鋼系列或鋁合金系列的。
下面描述用于上、下移動(dòng)座40的裝置50。裝置50包括多個(gè)絲杠機(jī)構(gòu)51。圖1中畫(huà)出一對(duì)絲杠機(jī)構(gòu)。在座40的下端的一個(gè)座45受到絲杠機(jī)構(gòu)51的絲杠52的支承。座45具有一個(gè)可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的螺母。當(dāng)一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置55轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，絲杠52轉(zhuǎn)動(dòng)，座40向上移動(dòng)。在座40或座45和底座之間裝有多個(gè)座40的導(dǎo)向器(圖中未畫(huà)出)。裝置50和陰模具20裝在底座(基礎(chǔ))上。
下面描述增量成形方法。首先制備在成形后的形狀的基礎(chǔ)上展開(kāi)的材料平板(坯件)10b。由于模制產(chǎn)品10具有四側(cè)邊形狀，并且具有在角部的圓弧部分，如圖5所示，材料板10b的平面圖基本上是四側(cè)邊形狀的，其角部呈圓弧狀。材料板10b的尺寸和形狀及其角部的圓弧形狀是考慮到模制產(chǎn)品10的形狀而確定的。在上述的展開(kāi)中，展開(kāi)尺寸是根據(jù)模制產(chǎn)品的表面積和體積計(jì)算的，其計(jì)算方式與方形筒拉延加工成形相同。在這種展開(kāi)尺寸的基礎(chǔ)上，借助六角零件壓力機(jī)切制板材。
接著，將材料板10b放在陰模具20的末端上。此時(shí)，材料板10b也放在向上移動(dòng)的座40上。材料板10b借助銷(xiāo)23定位。
接著，將材料板10b固定在座40上。固定位置及裝置已在前述描述。
接著，座40向下移動(dòng)，接著，工具30向下移動(dòng)。工具30的下降位置是可將材料板10b定位在工具30的側(cè)面和陰模具20的垂面(內(nèi)周面，直線部分)之間的位置。即，材料板10b夾緊在陰模具20的內(nèi)周面和工具30的側(cè)面之間。在這種狀態(tài)中，工具30下降，如下面將講到的那樣，工具30在周向上沿陰模具20的內(nèi)周面移動(dòng)。工具30的下降量是工具30的末端接觸材料板10b的位置。例如，在座40下降以前，當(dāng)座40的上表面定位在與陰模具20的上表面(安裝材料板10b的端部的位置)相同的位置上，當(dāng)工具30的末端接觸材料板10b的上表面時(shí)，座40的下降量和工具30的下降量具有相同的量。座和工具可以同時(shí)下降。
當(dāng)?shù)装?1寬，板的厚度薄且底板11的中央固定時(shí)，如該實(shí)施例所示，無(wú)需借助陰模具20彎曲外周部分，這是由于只是底板11彎曲的緣故。因此，存在材料板10b可以傾斜的可能性。如下面描述的那樣，當(dāng)工具30在周向上移動(dòng)時(shí)，存在材料板可以轉(zhuǎn)動(dòng)的可能性。因此，材料板10b固定在座40上。
工具30的下降位置是凸緣12可以設(shè)置在工具40的側(cè)面和陰模具20的內(nèi)周面之間的位置。凸緣12的正交(彎曲角)被考慮在內(nèi)。當(dāng)考慮到凸緣12的正交時(shí)，工具30設(shè)置得使材料板10b夾緊在工具30的側(cè)面和陰模具20的內(nèi)周面之間。
接著，沿陰模具20的內(nèi)周面移動(dòng)工具30。工具30在隨動(dòng)的基礎(chǔ)上轉(zhuǎn)動(dòng)。材料板10b借助工具30的運(yùn)動(dòng)增量成形。
接著，凡是當(dāng)工具30進(jìn)行一圈時(shí)，如上所述，座40向下移動(dòng)，且工具30向下移動(dòng)。兩者的下降距離及工具30的下降位置已在前面描述。接著，沿著陰模具的內(nèi)周面在周向上移動(dòng)工具30。
此后，座40和工具30的下降，以及工具30在周向上的運(yùn)動(dòng)重復(fù)進(jìn)行。通過(guò)重復(fù)上述步驟，材料板10b的外周部分移至陰模具20的內(nèi)周面。因此得以進(jìn)行拉延處理。工具30的軸向是拉延處理方向。工具30沿陰模具20的內(nèi)周面的移動(dòng)方向是工具30的徑向。
這樣，材料板10b在陰模具20和工具30之間一個(gè)窄部中變形，增量地形成小而均勻的變形，使底板11的平面性保持令人滿意。
此外，由于模制產(chǎn)品通過(guò)陰模具20在整個(gè)圍邊上限制凸緣12而成形的，因而所生產(chǎn)的模制產(chǎn)品，其凸緣在外側(cè)并不膨脹，且平板部分和凸緣部分之間的正交性很好。具體來(lái)說(shuō)，雖然在角部凸緣容易在成形時(shí)向外膨脹，但是，如圖3所示，凸緣12a被陰模具20從外面限制，因而凸緣12變得垂直。即，在從拉延處理的第一階段至最終階段的所有范圍內(nèi)，由于凸緣12根據(jù)陰模具20的內(nèi)周面和工具30的側(cè)面被夾緊，從內(nèi)、外側(cè)限制了凸緣12，因而可以進(jìn)行拉延處理。因此，可以進(jìn)行具有良好正交性等的加工、當(dāng)凸緣12重疊和焊接于筒的端部時(shí)易于對(duì)其進(jìn)行焊接。
如上所述，在使用陰模具20進(jìn)行增量成形時(shí)，座40安裝在陰模具20的內(nèi)周側(cè)，材料板10b固定在座40上，因而可以固定材料板10b，并進(jìn)行預(yù)定的成形。成形進(jìn)行時(shí)凸緣12定位在陰模具20的垂直表面上的情形也是如此。另外，材料板10b的端部移動(dòng)方向在陰模具20的內(nèi)周面上，進(jìn)行拉延加工，而且材料板10b的端部設(shè)置在陰模具20的內(nèi)周面上，進(jìn)行拉延加工。因此，凸緣12和底面11形成的正交可以正確地形成。另外，可以使凸緣12的高度制得較大。另外，可以限制凸緣12的板厚減小。
另外，由于材料板10b的端部移入陰模具20中，進(jìn)行拉延加工，此時(shí)考慮到材料板10b的成形的形狀，在成形之后，不必切除凸緣12的端部。另外，凸緣被座40固定，其定位可在銷(xiāo)23的引導(dǎo)下進(jìn)行。
由于無(wú)需象壓力成形那樣的高負(fù)載，因而陰模具20可以用簡(jiǎn)單材料如一般的鋼材制成，無(wú)需象壓制模具那樣的熱處理如淬火和精細(xì)的表面精加工。
用于進(jìn)行增量成形的加工機(jī)器是數(shù)控加工機(jī)器，例如數(shù)控銑床或加工中心。在數(shù)控加工機(jī)器的主軸中安裝工具30。主軸沿陰模具20的內(nèi)表面并在豎直方向上在數(shù)控下移動(dòng)。圖1所示的數(shù)控加工機(jī)器是縱向機(jī)器。具有工具30的主軸可在豎直方向上和一個(gè)水平方向上移動(dòng)。陰模具20和座40安裝在工作臺(tái)上(底座)。工作臺(tái)可以在與主軸水平移動(dòng)方向垂直的水平方向上移動(dòng)。按照這兩種移動(dòng)，工具30可以沿陰模具20的內(nèi)周面移動(dòng)。升降裝置50安裝在工作臺(tái)上。工作臺(tái)可以上、下移動(dòng)以替代工具30的垂向移動(dòng)。
下面描述一個(gè)實(shí)例。工具30的直徑是25mm，材料板10b的厚度是大約0.5mm至4mm，從陰模具20至工具30的側(cè)面的距離是板厚度的大約0.8至2倍，每次工具30的強(qiáng)制深度(每次座40的下降距離)為材料板10b的厚度的0.5至2倍，凸緣12的高度是材料板10b的厚度的5至20倍。另外，凸緣12的高度是20mm，陰模具20的圓弧部分(肩部)的半徑是5.5至13.5mm，工具30的直徑是25mm，工具30的末端的半徑是5.5至10mm，圓弧部分12a的半徑是100mm。
下面描述材料板10b的尺寸。如圖1所示，材料板10b的端部具有的尺寸可設(shè)置在陰模具20的肩部的圓弧R的上部或從陰模具中心設(shè)置在陰模具的中心側(cè)。在凸緣的圓弧部分12a中，當(dāng)尺寸大于上面的描述時(shí)，在凸緣12和底板11的連接部分容易出現(xiàn)裂縫。
在上述實(shí)施例中，如圖6所示，凸緣12的直線部分12b和圓弧部分12a的連接部分容易出現(xiàn)皺紋12c。凸緣12的高度比例變大時(shí)容易出現(xiàn)皺紋12c。在圖6中，夸張地表示出皺紋以便理解。如圖7所示，凸緣12的直線部分從底板11線性傾斜。如圖8所示，凸緣12的圓弧部分12a沿陰模具20的肩部圓弧延伸。因此，當(dāng)皺紋按照拉延加工的進(jìn)程開(kāi)始出現(xiàn)時(shí)，使拉延進(jìn)程停頓，對(duì)陰模具20的圓弧部分進(jìn)行限制皺紋及使凸緣12光滑的處理。下面將對(duì)照?qǐng)D9A至9C描述上述處理。
當(dāng)達(dá)到出現(xiàn)皺紋12c的階段時(shí)，使圖9A(即圖1)所示的拉延加工停止，然后，停止座40的下降。如圖9B所示，稍許向上移動(dòng)工具30，而且在陰模具20外稍許移動(dòng)工具。即，在將材料板10b夾緊于陰模具20的肩部的圓弧部分的狀態(tài)下，使工具30四周走動(dòng)(go round)。按照這個(gè)要求，使工具30稍許向上移動(dòng)，進(jìn)一步使工具稍許在陰模具外側(cè)移動(dòng)，在材料板10b夾緊于陰模具20的肩部的圓弧部分的狀態(tài)下，使工具30四周走動(dòng)。這種操作進(jìn)行必要的幾次。接著，如圖9C所示，使工具30返回圖9A(即圖1)的位置，再次開(kāi)始圖9A(即圖1)的拉延加工。也就是說(shuō)，座40和工具30向下移動(dòng)，使工具四周走動(dòng)。在拉延加工重新開(kāi)始后，當(dāng)開(kāi)始出現(xiàn)皺紋時(shí)，再次開(kāi)始上述限制皺紋的處理。
是否是需要多少次拉伸處理可以根據(jù)試驗(yàn)知道，在拉延過(guò)程中途皺紋限制過(guò)程可以事先確立。座40和工具30的下降和在陰模具周向上工具30的一周的總和，構(gòu)成一次拉延加工。
在上述實(shí)施例中，在座40向下移動(dòng)后，工具30向下移動(dòng)。但是，它們也可以同時(shí)向下移動(dòng)。另外，可以不必將工具的末端制成平的，也可以不必使工具30轉(zhuǎn)動(dòng)。
在上述實(shí)施例中，工具30的直徑是一致的。因此，直到剛好在完成成形以前，凸緣12的末端部分與工具30的側(cè)面接觸。工具30的每個(gè)圈次，凸緣12的末端部分都與工具30的側(cè)面接觸。當(dāng)因此而出現(xiàn)故障時(shí)，工具30在與凸緣12的末端部分相對(duì)的位置上的直徑被減小。
在上述實(shí)施例中，增量成形是在工具30和座40夾緊材料板的狀態(tài)中進(jìn)行的。但是，在夾緊狀態(tài)中的增量成形不是必須的，因而在需要的時(shí)間點(diǎn)，可使座40的下降距離長(zhǎng)于工具30的下降距離。存在一個(gè)大于其間材料板10b的厚度的間隔。其后，保持上述間隔地使兩者向下移動(dòng)。在拉延加工的最后階段，將工具30和座40向下移動(dòng)，以便通過(guò)工具30的末端部分和座40夾緊底板11。在這種夾緊狀態(tài)中，使工具30在周向上移動(dòng)。
據(jù)此，在增量成形過(guò)程中，底板11的外周不被座40和工具30的末端夾緊。因此，板不致部分地變得較薄。底板11以一種彎曲狀態(tài)固定在座40上。在最后階段，座40和工具30的末端夾緊底板11，進(jìn)行增量成形，因而使底板11的平面性和底板11和凸緣12之間的角度符合規(guī)定。
座40是固定的，陰模具20被向上移動(dòng)，拉延可以被進(jìn)行。在成形過(guò)程中，工具30不垂向移動(dòng)。座40在工具30的軸向的位置上并沿著陰模具20的內(nèi)周面定位。在圖1所示實(shí)施例中，根據(jù)工具30的垂向負(fù)荷加在座40(升降裝置50)上。座40(45)在垂向上移動(dòng)。因此，座40(45)容易傾斜，并容易進(jìn)一步從預(yù)定位置向下移動(dòng)，因此難于生產(chǎn)具有高精度的模制產(chǎn)品。為了防止發(fā)生這種情形，必須牢固地構(gòu)成支承座40的升降裝置50，使設(shè)備成本升高。但是，幾乎不能將按照工具30的垂向負(fù)荷加在陰模具20上。因此，當(dāng)使陰模具20移動(dòng)時(shí)，上述問(wèn)題很難出現(xiàn)，因而可以生產(chǎn)具有高精度的模制產(chǎn)品，也可低成本地構(gòu)制設(shè)備。在這種情形中，在使陰模具20移動(dòng)的過(guò)程中，可以停止工具30的移動(dòng)。另外，在使陰模具20移動(dòng)的過(guò)程中或在此之前，使工具30向上移動(dòng)，在陰模具20升起之后，可向下移動(dòng)工具。
下面描述圖10所示實(shí)施例。陰模具20具有一個(gè)底部21。底部21的寬度等于工具30的直徑。當(dāng)工具30向下移至最低位置時(shí)，工具30的末端和底部21的末端夾緊材料板10b。座40的直徑小于底部21的內(nèi)徑。工具30的下降距離實(shí)際上與座40的下降距離相同。座40的下降距離受到控制，使材料板10b的底板11不被變形。在拉延加工的最后階段，將座40的高度位置調(diào)節(jié)至底部21的高度位置上。在工具30和底部21夾緊材料板10b的狀態(tài)中，工具30沿陰模具20的內(nèi)周方向移動(dòng)。
據(jù)此足以只制造陰模具來(lái)承受工具30的拉延加工。
當(dāng)座40的外周部分的尺寸大于陰模具20的內(nèi)周部分的尺寸時(shí)，以及當(dāng)座40向下移至最下端位置時(shí)，將座40的外周部分安裝在陰模具20的底部上。據(jù)此，在最后加工階段，座40被不移動(dòng)的陰模具20支承，從而可以限制上述問(wèn)題的出現(xiàn)。另外，材料板10b總是可以被座40和工具30夾緊。
另外，當(dāng)座是固定的，陰模具20在工具30的軸向及沿陰模具20的周面的周向移動(dòng)時(shí)，設(shè)置座40。當(dāng)陰模具20升至最上端位置時(shí)，材料板10b夾緊在座40的外周部分和工具30之間。據(jù)此在最后的加工階段，材料板10b受到不移動(dòng)的座40的支承，因而可以防止出現(xiàn)上述問(wèn)題。
下面描述圖11所示的實(shí)施例。在此實(shí)施例中，在前述實(shí)施例中的凸緣12的高度增加。座40的運(yùn)動(dòng)和工具30的下降與前述實(shí)施例相同。下面只描述不同點(diǎn)。
陰模具20的末端部分的在周面?zhèn)鹊膱A弧相對(duì)較大。圓弧向上膨脹。材料板10b安裝在陰模具20上，并固定在座40上。下面主要描述工具30的運(yùn)動(dòng)。即，當(dāng)材料板10b的外端部分安裝在陰模具20上時(shí)，在材料板10b的外端部分夾緊在陰模具20的圓弧部分和工具30的末端部分之間的狀態(tài)中，工具30在陰模具20的周向上移動(dòng)。當(dāng)使其進(jìn)行一周時(shí)，工具30沿陰模具20的圓弧部分在內(nèi)周面?zhèn)?向下)移動(dòng)。在材料板10b夾緊在陰模具20的圓弧部分和工具30的末端部分之間的狀態(tài)中，工具30沿陰模具20的周向移動(dòng)。按照與圖1所示實(shí)施例相同的方式，當(dāng)工具30準(zhǔn)備向下移動(dòng)時(shí)，將座40向下移動(dòng)。
當(dāng)工具30以這種方式移過(guò)陰模具20的圓弧部分時(shí)，將工具30設(shè)置在與圖1所示實(shí)施例相同的位置上。即，在材料板10b位于工具30的側(cè)面和陰模具20的內(nèi)周面之間的狀態(tài)中，將工具30在陰模具20的周向上移動(dòng)。下面的增量操作與圖1所示的增量操作相同。
即，通過(guò)工具30的末端部分從安裝在陰模具20的末端部分上的材料板10b的外周的壓迫，使工具30沿圓弧R從陰模具20的末端移至內(nèi)周面。而且材料板10b位于陰模具20的垂直面和工具30的側(cè)面之間。上述運(yùn)動(dòng)是通過(guò)數(shù)控進(jìn)行的。
這樣，通過(guò)達(dá)到與陰模具20的肩部的圓弧配合而形成材料板10的外周部分，因而起皺受到抑制，可以實(shí)現(xiàn)帶有高凸緣的拉延成形。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)準(zhǔn)備形成凸緣12的角部12a時(shí)，它可以通過(guò)防止起皺而形成。
下面描述圖13所示的實(shí)施例。工具30具有一個(gè)相當(dāng)于壓座60的環(huán)35。環(huán)35的外徑大于工具30的外徑。環(huán)35被一個(gè)螺簧36向下壓迫。環(huán)35可以在工具30的軸向上移動(dòng)。標(biāo)號(hào)38表示一個(gè)圓筒構(gòu)件，它固定在環(huán)35上，以防止構(gòu)件38等脫出。在構(gòu)件38的末端有一個(gè)護(hù)圈38b，它與工具30的大直徑部分30D的護(hù)圈30e配合工作。標(biāo)號(hào)37表示一個(gè)座。工具30的位置與圖1所示實(shí)施例相同。
據(jù)此，在成形的早期，環(huán)35將材料板10b的外周部分壓至陰模具20的末端部分。因此，材料板10b的外周部分與陰模具20的末端的圓弧部分配合而被成形。因此，起皺受到抑制，可以實(shí)現(xiàn)具有高的高度的凸緣的拉延成形。
下面描述圖14所示實(shí)施例。材料10e是預(yù)成形的，事先形成與準(zhǔn)備通過(guò)增量成形要達(dá)到的目標(biāo)形狀接近的形狀。預(yù)成形材料10e的外周部分的凸緣12e向上膨脹成喇叭的形狀。在早期，凸緣12e在上端與陰模具20的圓弧部分接觸。工具30的位置與圖1所示實(shí)施例相同。
具有最后需要的長(zhǎng)度的凸緣12e是傾斜的并事先安裝，因而可以防止起皺和增量成形部分的板裂縫。預(yù)成形材料10e是通過(guò)壓力成形或增量成形制成的。
下面描述圖15所示實(shí)施例。預(yù)成形材料10g被預(yù)先成形，使最外周部分幾乎與陰模具20的內(nèi)周面一致。凸緣12g膨脹成喇叭狀。凸緣12g的末端部分安裝在陰模具20的圓弧部分上。預(yù)成形材料10g安裝并固定在座40上。工具30的末端與材料10g的底板接觸。材料10g的底板夾緊在工具30的末端和座40之間。工具30的末端的側(cè)面位于材料10g的底板和凸緣12g的邊界處。
在這種狀態(tài)中，工具30移向陰模具20豎直面?zhèn)?，然后沿陰模?0的豎直面在周向上移動(dòng)。即，工具30四周走動(dòng)以便壓迫和膨脹在周邊側(cè)的凸緣部分。每一圈，與陰模具20的間隙就變窄至板厚的0.5至2倍。座40并不向下移動(dòng)。
預(yù)成形材料10g可以通過(guò)與圖1所示實(shí)施例類(lèi)似的增量成形制成。然后，它可以連續(xù)地象圖14或圖15所示實(shí)施例那樣進(jìn)行增量成形。
下面描述圖16和圖17所示實(shí)施例。該實(shí)施例的凸緣112只設(shè)置在基本呈四側(cè)邊形狀的一個(gè)側(cè)邊上。這樣的凸緣并不在材料110的整個(gè)外周部分上設(shè)置。設(shè)置凸緣112的側(cè)邊呈圓弧狀。材料110是鋁合金擠制的框架材料，它具有在外表面?zhèn)壬系睦?10r，該肋具有T形截面。
準(zhǔn)備設(shè)置凸緣112處的肋110r事先被切除?？蚣懿牧?10的面板111一般厚于適于增量成形的厚度，因而準(zhǔn)備設(shè)置凸緣112處的面板111被切削并形成薄板111b。例如，這種切割是通過(guò)端銑進(jìn)行的。面板111和肋111r中的每一個(gè)的切削范圍L是由工具30的運(yùn)動(dòng)范圍決定的。
陰模具120只具有凸緣112的部分就夠了。標(biāo)號(hào)150表示用于借助座140夾緊及配合框架材料110的面板111的限制金屬附件。金屬附件150在上、下方向上夾緊框架材料的面板111和座140。當(dāng)在面板111中可形成一個(gè)孔時(shí)，它是借助螺栓和螺母夾緊并固定在座140上的。
凸緣112只設(shè)在一個(gè)部分上，因而無(wú)需圍繞陰模具120的內(nèi)周面轉(zhuǎn)動(dòng)棒狀金屬件130。棒狀金屬件在圖16中所示箭頭的方向上來(lái)回移動(dòng)就可以了。在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中，材料可被增量成形。在四側(cè)邊形狀的材料上準(zhǔn)備增量成形的凸緣，在存在三個(gè)側(cè)邊和兩個(gè)相對(duì)的側(cè)邊的情形中可以被加工。
下面描述圖18和圖19所示的實(shí)施例。如圖18所示，該實(shí)施例所示的模制產(chǎn)品210在底板211的一個(gè)端部具有一個(gè)凸緣212，在底板211上設(shè)有多條直線肋215。凸緣312具有一個(gè)基本四側(cè)邊形狀的底板。肋215在與凸緣212的凸起方向相反一側(cè)凸起。
下面對(duì)照?qǐng)D19描述制造方法。一個(gè)平板形材料210b安裝在陰模具220和座(一種模具)240上。材料210b的四側(cè)的端部借助金屬附件225壓在陰模具220上并被固定。陰模具220的上表面和座240的上表面基本在相同高度上。在座240的上表面設(shè)有多條直線凹部245，其尺寸相應(yīng)于肋215。凹部245的深度大于肋215(圖19A)的高度。
在設(shè)置肋215的位置上設(shè)置工具30，工具30向下移動(dòng)，工具30沿凹部245移向周邊部分，然后設(shè)置肋。這種加工是側(cè)面突出加工(sponso processing)。當(dāng)工具30沿凹部245四周走動(dòng)一周時(shí)，工具30移至設(shè)有另一肋215的位置，類(lèi)似地進(jìn)行側(cè)面突出加工。因此，按順序地設(shè)置肋215。另外，工具30的下降量小于肋215的高度。
工具30沿所述凹部245四周走動(dòng)一圈，工具進(jìn)一步向下移動(dòng)，并沿凹部245四周走動(dòng)。在另一肋的位置進(jìn)行類(lèi)似的操作。這將重復(fù)需要的次數(shù)。如上所述，所有的肋依次一點(diǎn)一點(diǎn)地形成(圖19B)。
當(dāng)形成預(yù)定數(shù)目的肋215時(shí)，除去金屬附件225，然后，借助電磁力或真空吸力將材料210b固定在座240上(圖19C)。
接著，與上述實(shí)施例(圖19D)類(lèi)似，按照工具30和陰模具220(或座240)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行拉延加工，以便在材料210b的端部上形成凸緣212。當(dāng)模制產(chǎn)品210大時(shí)，最好固定座240及移動(dòng)陰模具220。
在不設(shè)置凸緣，但是設(shè)置多條肋215的情形中可以采用圖18和圖19所示的實(shí)施例。材料210b可以固定在座240上。
下面描述肋215的橫截面形狀基本呈三角形的情形。工具30的下降位置是在座240的凹部的端部和工具30的側(cè)面之間的位置，設(shè)有一個(gè)大于板厚的間隙。另外，在肋215和底板211的連接部分設(shè)有一個(gè)預(yù)定的圓弧。在該實(shí)施例中，凸緣212設(shè)置在四個(gè)側(cè)邊上，但是類(lèi)似于只設(shè)置在三個(gè)側(cè)邊上的凸緣。
下面描述圖20和圖21所示的實(shí)施例。如圖20所示，該實(shí)施例的模制產(chǎn)品310具有在底板311一個(gè)端部上的凸緣312，在底板311上設(shè)有多條直線肋315。肋315的底面相對(duì)較寬。凸緣212具有基本呈四側(cè)邊形狀的底板。肋315在與凸緣312突出方向相同的方向上凸出。
下面對(duì)照?qǐng)D21描述制造方法。一個(gè)平板形材料310b安裝在陰模具320和座(一種模具)340上，材料310b的四個(gè)側(cè)邊的端部借助金屬附件325壓在陰模具320上并固定。陰模具320的上表面和座340的上表面基本在相同的高度上。在座340的上表面上設(shè)有多條直線凸起部345，其尺寸相應(yīng)于肋315。凸起部345的尺寸(寬度、長(zhǎng)度、高度)基本與肋315(圖21A)的尺寸相同。
在設(shè)置肋315的位置上，以及從工具30的末端接觸材料310b的上表面的位置，工具30和陰模具320向下移動(dòng)，工具30沿凸起部345移至周邊部分，然后肋被形成。這種加工是側(cè)面突出加工。當(dāng)工具30沿凸起部345四周走動(dòng)一圈時(shí)，工具30移至設(shè)置另一肋315的位置，進(jìn)行類(lèi)似的側(cè)面突出加工。因此，肋315依次被形成。另外，工具30的下降量小于肋315的高度。
工具30沿所有凸起部345四周走動(dòng)一圈，工具進(jìn)一步向下移動(dòng)，并沿凸起部345四周走動(dòng)。在另一肋的位置進(jìn)行類(lèi)似的操作。這樣重復(fù)必要的次數(shù)。如上所述，所有的肋依次一點(diǎn)一點(diǎn)地形成(圖21B)。
當(dāng)形成預(yù)定數(shù)目的肋315時(shí)，借助電磁力或真空吸力將材料210b固定在座240上(圖21c)。
接著，與上述實(shí)施例(圖21D)類(lèi)似，按照工具30和陰模具320(或座340)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行拉延加工，以便在材料310b的端部上形成凸緣312。由于凸起部345的形成，在由于陰模具320移動(dòng)而形成凸緣312的情形中，使陰模具320移動(dòng)，這可以使情況簡(jiǎn)化。
在不設(shè)置凸緣，但是設(shè)置多條肋315的情形中可以采用圖20和圖21所示實(shí)施例。
下面描述圖22所示實(shí)施例。在模制產(chǎn)品410的孔417的周?chē)糠衷O(shè)置一個(gè)去毛口部分(burring)418。去毛口部分418的凸起方向與模制產(chǎn)品410的外周部分的凸緣412的凸起方向相反。在設(shè)置去毛口部分418所用的孔417的材料上進(jìn)行去毛口處理。處理過(guò)程類(lèi)似于圖19的過(guò)程。凹部245變成去毛口部分418所用的凹部。設(shè)置多個(gè)去毛口部分的情形是類(lèi)似的。
當(dāng)去毛口部分的凸起方向與模制產(chǎn)品的外周部分的凸緣412的凸起方向相同時(shí)，實(shí)行與圖21的過(guò)程相似的過(guò)程。凸起部分345變成去毛口部分所用的凸起部分。設(shè)置多個(gè)去毛口部分的情形是類(lèi)似的。
在陰模具上可以設(shè)置真空吸墊及電磁鐵，以便固定材料，使用工具進(jìn)行沿著材料外周的增量成形。
本發(fā)明的技術(shù)范圍并不局限于每個(gè)權(quán)利要求中所述的文字內(nèi)容或在對(duì)解決問(wèn)題的裝置的文字描述，而是包括本專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員可以容易地替換的等同物。
按照本發(fā)明，在使用一個(gè)陰模具有一個(gè)工具的增量成形方法中可以容易地形成預(yù)定的形狀。
權(quán)利要求
1.一種增量成形方法，其中在一陰模具內(nèi)側(cè)布置一個(gè)模具，將材料安裝在所述陰模具的上表面和所述模具的上表面上；在所述材料的一個(gè)外端部分固定在所述陰模具上的狀態(tài)下，將布置在所述材料的上部中的工具構(gòu)件向著設(shè)置在所述模具的所述上表面上的一個(gè)凹部相對(duì)移動(dòng)；沿所述凹部相對(duì)移動(dòng)所述工具構(gòu)件，以便進(jìn)行側(cè)面突出加工；松開(kāi)所述固定，并在將所述材料布置在所述陰模具和所述工具構(gòu)件之間，以及在所述模具和所述工具構(gòu)件之間的狀態(tài)下，將所述材料固定在所述模具上；相對(duì)所述陰模具將所述模具和所述工具構(gòu)件移向拉延加工方向；沿所述陰模具的內(nèi)周面相對(duì)移動(dòng)所述工具構(gòu)件。
2.如權(quán)利要求1所述的增量成形方法，其特征在于進(jìn)行所述側(cè)面突出加工的所述工具構(gòu)件和進(jìn)行所述拉延加工的所述工具構(gòu)件是相同工具構(gòu)件。
3.如權(quán)利要求1所述的增量成形方法，其特征在于在松開(kāi)所述固定后在所述拉延加工方向上的移動(dòng)是由所述陰模具的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行的。
4.一種增量成形方法，其中將材料安裝在具有多個(gè)凹部的一個(gè)模具的上表面上；在將所述材料固定在所述模具上的狀態(tài)下，向著所述凹部相對(duì)移動(dòng)設(shè)置在所述材料的一個(gè)上部上的一個(gè)工具構(gòu)件；通過(guò)沿所述凹部相對(duì)移動(dòng)所述工具構(gòu)件而進(jìn)行側(cè)面突出加工；在另一凹部中移動(dòng)所述工具構(gòu)件，并通過(guò)沿所述凹部相對(duì)移動(dòng)所述工具構(gòu)件而進(jìn)行側(cè)面突出加工；以及在已經(jīng)進(jìn)行所述側(cè)面突出加工的各部分上，通過(guò)移動(dòng)所述工具構(gòu)件再次進(jìn)行所述側(cè)面突出加工。
全文摘要
在將切成預(yù)定形狀的材料(坯件)安裝在模具上，材料底部由座支承的狀態(tài)中，材料從上方受工具擠壓，并沿模具移動(dòng)，使材料增量成形。材料底部固定，因而材料并不傾斜，可形成預(yù)定形狀。在由陰模具和工具夾緊的狀態(tài)中，凸緣的圓弧部分受到加工，因而凸緣的圓弧部分不向外擴(kuò)展，可以增加圓弧部分的凸緣和底部之間的正交性。
文檔編號(hào)B21D22/18GK1550269SQ200410063359
公開(kāi)日2004年12月1日 申請(qǐng)日期2001年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月17日
發(fā)明者岡田智仙, 川村涉 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所