橫向鍛造擠壓的制作方法
【專利摘要】本申請公開了一種形成工件的方法，包括：將金屬坯料傳遞給在多站鍛造機(jī)器中的工作站，所述工作站具有靜止模具工作面部件和往復(fù)移動的沖壓頭部件；在工作站中將一組相對的工具安裝在模具工作面部件上和沖壓頭部件上，所述一組相對的工具在相對彼此關(guān)閉時進(jìn)行配合，從而限定了加工空腔和側(cè)向擠壓開孔，其中一個工具設(shè)有這樣的機(jī)構(gòu)，當(dāng)它在沖壓頭朝著模具工作面運(yùn)動的最終階段中工作時，所述機(jī)構(gòu)能夠以相對于在坯料中的壓力足夠?qū)⒐ぞ弑３殖杀舜斯潭P(guān)系的力來將一個工具朝著另一相對的工具保持；以及當(dāng)一個工具相對于安裝在其上的機(jī)器部件退回時側(cè)向擠壓坯料的材料通過所述開孔。本發(fā)明還公開了一種在漸進(jìn)式成形機(jī)器中的裝置。
【專利說明】橫向鍛造擠壓
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在漸進(jìn)式金屬成形設(shè)備中使用的成形技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]鍛造或成形機(jī)器已經(jīng)長時間地用于使得圓柱形坯料形成更復(fù)雜的形狀。普通的成形方法包括鐓鍛模具或成錐形模具，坯料在該模具中被軸向壓縮，以便使它徑向膨脹。在坯料沒有不可接受的彎曲的情況下，對于在單個成形沖擊中能夠獲得的徑向膨脹量具有限制。因此，在漸進(jìn)式成形設(shè)備中，可能需要多個站來產(chǎn)生所需的徑向延伸形狀。另一方面，一些部件可能需要使用擠壓技術(shù)來減小面積，但是這樣的處理也有物理限制，如本領(lǐng)域中已知。還有，為了使用通常的處理來形成一些不規(guī)則形狀的部件，可能需要從坯料中修剪較大體積的材料，因此，形成的廢料明顯增加了處理的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明涉及坯料在漸進(jìn)式成形機(jī)器的工作站中的側(cè)向擠壓。本發(fā)明能夠在與過去所需相比更少的站中來成形多種金屬部件，能夠通過側(cè)向擠壓來生產(chǎn)面積和/或完成厚度大大減小的部件，并能夠通過消除或減小從不對稱和/或非圓形(accircular)部件上修剪所需的材料量而降低廢料的百分?jǐn)?shù)。
[0004]本發(fā)明使用彈簧偏壓的可滑動工具。在滑動過程中，與相對工具配合的工具布置為形成橫向擠壓。彈簧偏壓的滑動工具使得沖壓頭(ram)沖程的最終部分能夠使坯料材料移動通過由滑動工具和相對工具界定的側(cè)向開孔。彈簧布置成在該坯料擠壓步驟過程中抵抗在坯料中形成的力而將工具保持成固定關(guān)系。
[0005]滑動工具能夠安裝在漸進(jìn)式成形機(jī)器的沖壓頭或模具工作面上。當(dāng)沖壓頭接近前死點(diǎn)(FDC)和使得坯料材料移動通過側(cè)向擠壓開孔時，彈簧允許可滑動工具在機(jī)器的部件(它安裝在該部件上)上后退。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1是用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的漸進(jìn)式成形機(jī)器的示意等距視圖；
[0007]圖2-5表示了通過本發(fā)明形成的坯料的漸進(jìn)式過程。
[0008]圖6是工具和坯料在圖7的工作中進(jìn)行成形之前的、稍微簡化的放大局部剖視圖；以及
[0009]圖7是執(zhí)行本發(fā)明步驟的、圖1的機(jī)器的工作站的側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]圖1示意性示出了漸進(jìn)式成形機(jī)器10。曲軸11的旋轉(zhuǎn)使得沖壓頭或滑動件12朝著和遠(yuǎn)離模具工作面或臺面13而往復(fù)運(yùn)動。機(jī)器10表示為有均勻地水平間隔開的切斷站14和三個工作站16-18。如本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，本發(fā)明能夠由具有不同站數(shù)的機(jī)器來實(shí)現(xiàn)。在常規(guī)方式中，坯料通過在切斷站14的剪切而從圓形線材19切斷，然后通過機(jī)構(gòu)21以與沖壓頭的往復(fù)運(yùn)動同步(timed)的關(guān)系而傳遞給連續(xù)的站16-18。
[0011]圖2-5表示了在本發(fā)明應(yīng)用中工件成形的多個階段。在切斷站14中生產(chǎn)的初始坯料26在圖2中表示。通常，由于在切斷站14的剪切處理，大致圓柱形的坯料26有不規(guī)則的端部。還料26在第一站16的模具和沖床中進(jìn)行沖擊，以便將它的端部弄平(squareup)，如圖3A、3B中所示，從而提高成品的質(zhì)量和均勻性。
[0012]在第二工作站17中，根據(jù)本發(fā)明，坯料26通過橫向或側(cè)向擠壓步驟而獨(dú)特地成形，如圖4A、4B中所示。在所示的示例部件中，坯料26還在該第二工作站17處被向后擠壓。在第三站18中，示例部件或工件通過在它的側(cè)向擠壓部分中沖出孔而完成，如圖5A、B中所
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[0013]在各切斷、第一和第三站中進(jìn)行切斷、弄平和沖孔操作和工具加工以便完成工件大致為普通的，不需要為了理解本發(fā)明而進(jìn)一步解釋。
[0014]圖6放大地表示了在第二站17處的、包括工具或模具31和工具或沖壓組件32的加工工具。加工工具31、32表示為處于這樣的位置，其中，從第一工作站16接收的坯料26(坯料26已經(jīng)在該第一站16中弄平)在沖壓頭12接近FDC時恰好準(zhǔn)備再成形。
[0015]圖7更詳細(xì)地表示了在第二站17處的加工工具31、32，其中，沖壓頭12處于FDC，且坯料26在漸進(jìn)式處理中在該階段充分成形，也如圖4A、B中所示。模具31安裝在模具工作面上，該模具工作面在圖7中總體表示為13，在所示示例中模具具有平表面36，該平表面橫過沖壓頭運(yùn)動的水平軸線，坯料26抵靠該平表面36形成。安裝在沖壓頭12上的工具或沖壓組件32包括:插入件37，該插入件37有用于成形坯料26的內(nèi)部空腔38 ;沖頭(punchpin)39和套筒41，它們都承載于殼體42中。殼體42可滑動地安裝成用于在保持器43(該保持器43固定在沖壓頭上)中相對于沖壓頭12進(jìn)行有限軸向運(yùn)動。插入件37通過高壓桿46通過它的支承殼體42而朝著模具31彈性偏壓，例如在美國專利8024952中所述。承載在沖壓頭12上并在該沖壓頭12上樞轉(zhuǎn)的桿46使得由氣壓彈簧47形成的力倍增，該氣壓彈簧47在模具工作面13附近靜止地安裝在機(jī)器的框架上。當(dāng)沖壓頭12接近FDC時，氣壓彈簧47作用在杠桿46上。
[0016]坯料26傳遞至第二站17 (前面的坯料同時傳遞給隨后的站18)后，加工工具在第二站17處進(jìn)行順序運(yùn)動。隨著坯料26被傳遞，沖壓頭12朝著模具工作面13前進(jìn)，從而承載由彈簧47和桿46偏壓的工具組件32，使得這些工具部件引導(dǎo)沖壓頭。在FDC之前，工具組件的插入件37的面與模具31接合。模具31和插入件37的空腔一起限定要在該站17處產(chǎn)生的坯料26的形狀。坯料形狀在圖4A和4B中表示。在該站17處形成的坯料26的大部分外部成形表面由在工具插入件37中的空腔38的內(nèi)表面來確定。
[0017]空腔38有直徑足夠大的圓柱形孔51，該直徑足以接收在第一站16處成形的坯料26。通過緊密配合抵靠模具的平面，工具插入件37的面與模具31匹配。在孔51的一側(cè)是矩形開孔，該矩形開孔具有局部由模具31的面形成的邊界。通過使工具插入件37和模具31的面由高壓桿46緊密地保持在一起以防止坯料26的材料在它們的交界面處逸出，沖壓頭12朝著模具工作面13前進(jìn)，以便將沖頭39驅(qū)動至坯料。
[0018]首先，隨著沖頭39和套筒41與沖壓頭12共同運(yùn)動，坯料26往回擠壓，以便充滿在沖頭前端的后面和套筒41的前面的空間54 (圖6)。小的通氣孔(未示出)沿套筒41的外表面縱向延伸，以便釋放空氣和潤滑劑，否則該空氣和潤滑劑將捕獲在該區(qū)域內(nèi)。當(dāng)在沖頭39前表面后面的空間54被充滿時，坯料材料側(cè)向擠壓至限定于沖壓插入件37和模具31之間的開孔52外部。在側(cè)向擠壓開始之前，環(huán)繞沖頭39的空間54被充滿，因?yàn)檫@樣向后擠壓要求作用在材料上的壓力比通過側(cè)向或橫向開孔52擠壓所需的壓力小。坯料材料繼續(xù)擠壓，以便形成側(cè)向延伸部分或翼板56，直到?jīng)_壓頭12到達(dá)FDC。
[0019]優(yōu)選是，開孔52的截面稍微小于接收和大致限定擠壓材料的空間57。換句話說，接收空間57設(shè)有稍微的尺寸離隙(relief)，即制成為截面比開孔52稍微更大。這樣的離隙降低了坯料材料流過空間57的阻力。接收空間或槽道57的端部能夠關(guān)閉(除了適當(dāng)?shù)目諝夂蜐櫥瑒┩庋b置外)，以便成形延伸部分56的末端，或者該端部能夠打開。接收空間57主要形成于插入件37中，但是也有由模具31形成的、它的邊界或側(cè)部的一部分。
[0020]沖壓頭12退回；當(dāng)退回超過沖壓組件32的滑動時，由沖壓頭12承載的沖壓組件從模具31退回，以便最終釋放坯料26用于傳遞給第三站18。在所示結(jié)構(gòu)中，沖壓組件套筒41能夠用于使得坯料26在模具31的平表面上保持就位，直到它處于傳遞機(jī)構(gòu)21的控制下。在第三站18處，側(cè)向延伸部分56能夠進(jìn)一步成形；圖5A和5B表示了通過沖床加工的結(jié)果，它已經(jīng)形成孔58。在該第三站18或任何另外的工作站中能夠?qū)ε髁涎由觳糠?6和/或還料26的其余部分進(jìn)行其它加工,例如修剪、彎曲、扭轉(zhuǎn)、深拉(cupping)、成形。
[0021]擠出處理與普通的鐓鍛或形成錐形的操作的區(qū)別在于:擠壓成擠壓形狀(包括接觸但滑過限定和成形模具和沖壓工具)的坯料材料都通過坯料材料的接連增加來移動。在鐓鍛或形成錐形時，在限定沖床和模具表面處的坯料材料并不橫過這些表面滑動。
[0022]通過前述示例表示的本發(fā)明側(cè)向或橫向擠壓技術(shù)能夠提供優(yōu)于普通成形步驟的多個優(yōu)點(diǎn)。如圖所示，擠出的細(xì)節(jié)能夠如圖所示限制為坯料的周邊的一小部分，從而降低或消除了從工件上修剪材料的要求(該工件為不對稱或非圓形的最終形狀)。開孔52的尺寸能夠設(shè)置成產(chǎn)生具有最終厚度或截面的側(cè)向延伸部分56。工件或部件能夠在單個成形站中制造成在環(huán)繞周邊的多個位置處有多于一個的側(cè)向延伸部分。開孔能夠環(huán)繞原始坯料的軸線延伸360度，以便產(chǎn)生整個周邊輪緣或凸緣。模具面能夠有與公開的平坦形狀不同的形狀，以便成形部件，只要沖壓組件和模具配合以便形成擠壓孔和接收空間(與空間57類似)，并使得擠出的延伸部分能夠在它形成后釋放。彈簧偏壓的滑動工具能夠安裝在模具工作面或臺面13上，而不是它在所示結(jié)構(gòu)中安裝在沖壓頭12上。
[0023]顯然，已經(jīng)通過示例公開了本說明書，且在不脫離在本說明書中包含的教導(dǎo)的公平范圍的情況下可以通過添加、改變或省略細(xì)節(jié)而進(jìn)行多種變化。因此，本發(fā)明并不局限于本說明書的特殊細(xì)節(jié)，除非下面的權(quán)利要求也這樣限制。
【權(quán)利要求】
1.一種形成工件的方法，包括:將金屬坯料傳遞給在多站鍛造機(jī)器中的工作站，所述工作站具有靜止的模具工作面部件和往復(fù)移動的沖壓頭部件；將一組相對的工具在工作站中安裝在模具工作面部件上和沖壓頭部件上，所述一組相對的工具在相對彼此關(guān)閉時進(jìn)行配合，從而限定了加工空腔和側(cè)向擠壓開孔，其中一個工具設(shè)有這樣的機(jī)構(gòu)，當(dāng)它在沖壓頭朝著模具工作面運(yùn)動的最終階段期間工作時，所述機(jī)構(gòu)能夠以一作用力保持所述一個工具朝著另一相對的工具，所述作用力足以抵抗坯料中的壓力來將工具保持成相對彼此固定的關(guān)系；以及當(dāng)所述一個工具相對于安裝所述工具的機(jī)器部件退回時側(cè)向擠壓坯料的材料通過所述開孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中:開孔具有與最終部件的所需形狀的至少一部分相對應(yīng)的形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中:孔在坯料上產(chǎn)生側(cè)向延伸部分，所述側(cè)向延伸部分的截面面積在坯料被供給到具有側(cè)向孔的工作站時與坯料的主截面面積相比大大減小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中:形成開孔的工具布置為形成接收空間，所述接收空間具有孔的總體形狀，所述形成開孔的工具用于將坯料的側(cè)向擠出部分限定成所需形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中:接收空間布置成提供比孔的截面略大的截面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中:將坯料傳遞給在漸進(jìn)式鍛造機(jī)器中的隨后工作站，并通過修剪、穿孔或以其它方式使側(cè)向延伸部分永久性地變形而進(jìn)一步加工。
7.一種在漸進(jìn)式成形機(jī)器中的裝置，包括:用于工作站的工具組以及彈簧機(jī)構(gòu)，工具組具有用于安裝在模具工作面部件上的加工工具和用于安裝在沖壓頭部件上的加工工具，所述沖壓頭部件朝向和遠(yuǎn)離模具工作面部件往復(fù)運(yùn)動，模具工作面和沖壓頭的加工工具配合，以便形成用于接收坯料的空腔以及側(cè)向開孔，用于將壓在所述空腔內(nèi)的坯料材料側(cè)向擠壓通過開孔，彈簧布置成將一個加工工具偏壓向另一加工工具，所述一個加工工具可滑動地安裝在相關(guān)部件上，彈簧布置成保持所述一個加工工具相對于所述另一加工工具靜止地固定，其中，在沖壓頭到達(dá)前部死點(diǎn)之前，所述加工工具確定側(cè)向開孔的結(jié)構(gòu)，彈簧能夠抵抗在坯料材料側(cè)向擠壓通過所述開孔的過程中使得加工工具分離的力。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中:所述另一加工工具提供橫向于沖壓頭運(yùn)動軸線的平的成形表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中:所述一個加工工具包括用于在坯料上形成中空頭部的沖頭。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中:所述一個加工工具設(shè)置成向后擠壓所述中空頭部。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中:所述一個加工工具包括限制向后擠壓所述中空頭部的套筒。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中:所述沖頭和套筒是相互同軸的圓柱形元件。
【文檔編號】B21J9/02GK103722109SQ201310465701
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月10日
【發(fā)明者】M·W·博德納 申請人:國民機(jī)械有限責(zé)任公司