[發明專利]突然彎曲高強度面板的方法和裝置

有效

• 申請號: 201310359615.9
• 申請日: 2013-08-16
• 公開（公告）號: CN103624117A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 謝爾蓋·費奧多羅維奇·戈洛瓦先科
• 申請（專利權）人: 福特環球技術公司
• 主分類號: B21D5/06
• 分類號: B21D5/06
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;孫征

技術領域

本發明涉及對低成形性的高強度金屬薄板面板進行彎曲。

背景技術

在傳統的金屬薄板彎曲工藝（如翻邊或卷邊操作）中，彎曲半徑受限于材料斷裂前的延展能力。該參數在拉力試驗中被定義為材料的總延展率。在彎曲工藝中，金屬薄板的外層經歷最大程度延展。外層由經歷大幅減少延展的內層支撐。

金屬薄板彎曲操作中的最大應變的通式可表述為：

e=t/(2R_中間面)=總延展率（t=薄板厚度）；

由該等式可得，最小彎曲半徑為：

R_中間面=t/(2倍總延展率)；

一般對于鋁合金而言，總延展率=0.25，則：

R_中間面=t/(2x0.25)=2t

與工具的半徑相對應的內表面可計算為：

R_內表面=1.5t

在實踐中，通常，1mm厚的6111-T4鋁合金薄板的內半徑限定成最小值為2.5t，以避免外半徑在翻邊或卷邊生產中發生斷裂。

已進行多種嘗試從而在彎曲、翻邊或卷邊時形成較小半徑。例如，美國第6,865,917號專利公開了利用彈性工具來彎曲材料。該彈性工具承受劇烈壓擠，并在承受最顯著拉伸的坯料外表面上產生增大的靜水壓力。對很多材料而言，當施加靜水壓力時能獲得更高的延展率。

美國第6,928,848號專利所公開的另一種方法為：將薄板在需要小翻邊半徑的位置處預彎成較大半徑，然后執行靠模翻邊（cam?flanging）操作以在金屬薄板坯料上成形更小的內彎半徑。例如，將AA6111-T4鋁面板預彎成約2.5t，然后執行靠模翻邊操作以成形R_內表面=0.5t或更小的內半徑。將面板彎曲到這種程度是可能的，這是因為材料流被從坯料的翻邊提供至延展區域。

涉及突然彎曲超高強度厚鋼板材的問題的另一實例，例如，6mm厚板材具有約12%的延展率，其呈現出降低的延展。降低的延展特性轉化為中間面的最小半徑為：

R_中間面=t/(2x0.12)=4t

6mm厚板上的中間面的最小半徑（4t）等于24mm，而外半徑為30mm。30mm的外半徑并不顯得尖銳同時也并非所期望的。

上述問題和其它問題可通過如下概述的本發明來解決。

發明內容

根據所提供的解決方案，有兩個方面涉及在可能延展和斷裂的區域中形成壓擠區的方法。第一方面為：將坯料預彎至較大半徑（如，6t至7t），然后施加基本軸向壓擠力以將材料擠壓到尖銳內側拐角中。壓擠該翻邊會在傳統彎曲工藝中產生大量延展的區域內產生壓擠應力。第二方面為：以具有大彎曲半徑的角度彎曲該坯料直到坯料的邊緣容納在模具的限制邊緣中，這會使得翻邊形成弓形區域，然后將翻邊的弓形區域壓擠至拐角中。

根據本發明的一方面，提供了一種在面板上成形突然彎曲的方法，該方法包括預彎面板以成形出翻邊，該翻邊在翻邊與面板的主體部分之間的基部處具有半徑。在翻邊的末端與基部之間壓緊所述翻邊，此時在翻邊與砧面之間形成了空隙。然后將翻邊壓擠在砧面上。

根據該方法的其它方面，該方法可進一步包括：將面板的主體部分壓緊在壓緊墊與模具之間，同時沖頭往復運動以執行預彎步驟及隨后執行壓擠步驟。該方法的特征還在于，為模具提供限制邊緣，在壓擠步驟期間模具的限制邊緣與翻邊的末端接合。翻邊的末端通過沖頭成形至與模具的砧面接合。翻邊的末端沿著砧面滑動直到該末端與限制邊緣接合。

翻邊與砧面之間所形成的空隙，可以是限定出靠近翻邊基部的空隙的弓形區域。該方法還包括將該弓形區域壓擠在砧面上，這會使得面板的基部進入到翻邊的基部中。換而言之，翻邊與砧面之間形成的空隙由翻邊的鄰近其基部的弓形部分限定，該方法還包括將弓形部分壓擠在砧面上以使得弓形部分向翻邊的基部流動。

根據本發明的另一方面，提供了一種替代方法，該方法可包括將面板的主體部分壓緊在壓緊墊與模具之間。將翻邊的末端壓在模具與壓擠工具之間。在通過壓擠工具壓翻邊的同時，使用成形工具來使翻邊的基部成形到模具的拐角中。翻邊與模具的拐角之間所形成的空隙鄰近翻邊的基部。翻邊的基部被迫流入模具的拐角。

根據本發明的另一方面，提供了一種用于在面板上成形翻邊的工具。該工具可包括：模具，該模具具有與翻邊的末端接合的限制邊緣；用于將面板壓緊在模具上的壓緊墊；以及沖頭，該沖頭初始與面板接合以成形出在翻邊基部處具有半徑的翻邊。在翻邊被壓在壓緊墊與限制邊緣之間的同時，沖頭使翻邊倚靠著模具的砧面成形以減小翻邊的半徑。