用于形成包邊以將外面板固定到內(nèi)面板的包邊工具的制作方法
【專利摘要】一種用于形成包邊以將外面板固定到內(nèi)面板的包邊工具。所述包邊工具包括：包邊模具，包括具有第一部分和第二部分的成型表面，所述第一部分具有第一摩擦系數(shù)，所述第二部分具有比第一部分的第一摩擦系數(shù)大的第二摩擦系數(shù)。在外面板上的凸緣首先與第一表面接合以開始朝向內(nèi)面板成形包邊凸緣。凸緣與第二包邊表面接合以繼續(xù)朝向內(nèi)面板成形凸緣。還公開一種利用包邊模具對包括內(nèi)面板和外面板的鈑金組件進行包邊的方法，所述包邊模具具有成型表面，所述成型表面具有比其第一部分的摩擦系數(shù)大的第二摩擦系數(shù)，以在包邊操作期間減小凸緣蠕變和縮進。
【專利說明】用于形成包邊以將外面板固定到內(nèi)面板的包邊工具

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及鈑金包邊工具以及將一個面板的凸緣包到另一面板上以形成尖包邊凸緣(sharp hem flange)的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]本公開致力于用于將凸緣成形為包邊的包邊工藝，該包邊將兩個鈑金面板結(jié)合在一起。由鋁合金和AHSS (高級高強度鋼)形成的鈑金面板被彎曲到另一面板上以形成具有小半徑(sharp radius)的包邊的能力減弱。
[0003]已經(jīng)開發(fā)多種技術(shù)來解決此問題。在一個已知的壓力包邊工藝中，在形成包邊時，包邊區(qū)域在模具中被壓縮。已經(jīng)提出一種輥子包邊工藝，在輥子包邊工藝中，局部壓力被施加到坯料，以比壓力包邊工藝更好地控制該輥子包邊工藝。然而，輥子包邊工藝本質(zhì)上更慢并僅對于低體積或中體積應(yīng)用是可行的。輥子包邊工藝需要幾個輥子包邊器，并還可能需要多套工具以滿足比得上傳統(tǒng)的包邊工藝的生產(chǎn)率的生產(chǎn)需求。在某些情況下可要求輥子包邊工具的三次傳遞來利用一些材料形成包邊。
[0004]一個可選的技術(shù)是在具有由凸緣模具的內(nèi)半徑控制的內(nèi)半徑的凸緣成形步驟期間形成小的凸緣半徑。
[0005]未解決的一個問題是在包邊工藝期間外面板螺變(creep)的問題。由于凸緣趨向于在隨后的包邊工藝中被繼續(xù)彎曲，因此發(fā)生“蠕變”。凸緣半徑在包邊工藝期間可縮進。蠕變使得凸緣中的材料從凸緣的外側(cè)向包邊的內(nèi)區(qū)域移動。蠕變可改變包邊的整體半徑并拉緊在凸緣的底部事先形成的角。
[0006]本公開致力于解決以上問題和如下概述的其它問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本公開是關(guān)于在壓力包邊操作中用于尖包邊的方法和工具的，所述壓力包邊操作使用具有摩擦系數(shù)不同的選擇區(qū)域的工具來產(chǎn)生摩擦反作用力，以在包邊工藝期間使蠕變和縮進最小化。避免蠕變和縮進保持在成形尖凸緣的操作中形成的小凸緣半徑。利用摩擦在包邊操作的一定階段施加摩擦反作用力，以限制蠕變。摩擦反作用力通過在接合凸緣的工具的表面的局部部分上的高摩擦材料或高摩擦涂層的使用而被施加。
[0008]可供應(yīng)摩擦反作用力的工具的一個示例包括設(shè)置在最終包邊工具上的槽中的聚氨酯條。聚氨酯條的表面與包邊工具的表面平齊。增加的摩擦力由聚氨酯條提供。可選地，摩擦反作用力可通過將材料涂層或表面處理應(yīng)用到包邊模具的選擇的有限部分而提供，所述包邊模具的選擇的有限部分具有比模具的鋼表面的摩擦系數(shù)更高的摩擦系數(shù)。
[0009]在鋼制包邊工具和鈑金凸緣的頂端的接合處出現(xiàn)有限的摩擦量。當鈑金凸緣的頂端達到包邊工具上的置有聚氨酯條或高摩擦涂層的預定點時，由包邊工具施加的摩擦力改變。選擇用于制造插入物的材料的摩擦系數(shù)來平衡在包邊期間施加到凸緣的其它力。具有更高摩擦系數(shù)的涂層或條必須設(shè)置在預定位置處，以在包邊工藝期間在選擇的時間接觸凸緣的頂端。
[0010]包邊工具可被用作對閉合式凸緣(closed flange)或敞開式凸緣(open flange)進行包邊。閉合式凸緣是具有小于90°的內(nèi)角的凸緣。包邊工具可用于對具有大于90°的內(nèi)角的敞開式凸緣成形包邊。用于對敞開式凸緣進行成形的包邊工具可包括成角度的外部部分，所述成角度的外部部分對敞開式凸緣預包邊，以為進行最終包邊而使凸緣被彎曲至90°內(nèi)的方位以及適當?shù)奈恢?。一旦凸緣到達彎曲和包邊工藝的臨界點，那么凸緣的頂端與包邊工具中具有增加的摩擦系數(shù)(例如，聚氨酯插入物)的區(qū)域接觸。聚氨酯條將摩擦力施加到凸緣的頂端以通過凸緣朝向外面板的角施加壓力。摩擦力抵消在包邊工藝期間導致蠕變和縮進的彎矩。
[0011]根據(jù)本公開的一方面，為形成包邊以使外面板固定到內(nèi)面板而提供一種包邊工具。包邊工具包括砧模具，砧模具支撐外面板和在外面板上的內(nèi)面板，內(nèi)面板在外面板上形成的凸緣的內(nèi)側(cè)，所述凸緣在初始位置遠離砧模具延伸。包邊模具在初始位置與凸緣分開。包邊模具包括具有第一部分和第二部分的成型表面，所述第一部分具有第一摩擦系數(shù)，所述第二部分具有比第一部分的第一摩擦系數(shù)大的第二摩擦系數(shù)。第一部分接合凸緣以開始在內(nèi)面板上成形凸緣，第二部分隨后接合凸緣以朝向內(nèi)面板繼續(xù)成形凸緣。
[0012]根據(jù)本公開的其它方面，凸緣可以相對于外面板以傾斜角度定向，并且在成型表面的第一部分的外側(cè)可設(shè)置斜面。斜面可在成型表面的第一部分之前接觸凸緣，以將凸緣的角度從斜角減小到銳角。在第二部分接合凸緣之后，凸緣修整工具可被插入成型表面和凸緣之間，以完成凸緣的成形。
[0013]根據(jù)本公開的另外方面，凸緣具有遠端，所述遠端以比當該遠端滑過第二部分時的摩擦更小的摩擦滑過成型表面的第一部分。第二部分增加的摩擦力防止凸緣在初始凸緣半徑的外側(cè)以更大的半徑彎曲。包邊模具可在成型表面的第二部分中限定凹槽，插入物可容納在凹槽中并附到包邊模具。插入物可提供具有第二摩擦系數(shù)的表面，或該區(qū)域可通過涂覆、加工或另外的方式處理表面來提供，以產(chǎn)生具有比所述成型表面的第一部分更高的摩擦系數(shù)的第二部分。
[0014]砧模具可包括隨著包邊凸緣在內(nèi)面板上成形時與包邊凸緣接合的端壁。當成型表面的第二部分與包邊凸緣接合時，包邊凸緣可通過包邊工具而被驅(qū)趕至端壁。
[0015]根據(jù)本公開的另一方面，公開了一種對鈑金組件進行包邊的方法，所述方法提供了更小的半徑并減少了蠕變和縮進。所述方法包括將內(nèi)面板和包括凸緣的外面板裝載在包邊工具中。包邊工具包括具有第一包邊表面和第二包邊表面的包邊模具，所述第二包邊表面具有比第一包邊表面的摩擦系數(shù)更高的摩擦系數(shù)。然后，凸緣接合第二包邊表面以朝向內(nèi)面板持續(xù)成形凸緣，直至包邊凸緣成形為緊靠內(nèi)面板。
[0016]根據(jù)本方法的其它方面，在第二包邊表面朝向內(nèi)面板成形凸緣之后，修整包邊工具可被插入包邊模具和凸緣之間。所述方法還可包括在第二包邊表面朝向內(nèi)面板成形凸緣之后以及在包邊工具和凸緣之間插入修整包邊工具的步驟之前從內(nèi)面板和凸緣收回包邊模具的步驟。
[0017]一種對鈑金組件進行包邊的方法，包括:將內(nèi)面板和包括凸緣的外面板裝載到包邊工具內(nèi)，所述包邊工具包括具有第一包邊表面和第二包邊表面的包邊模具，所述第二包邊表面具有比第一包邊表面的摩擦系數(shù)更高的摩擦系數(shù)；將凸緣與第一包邊表面接合以開始朝向內(nèi)面板成形凸緣；將凸緣和第二包邊表面接合以繼續(xù)朝向內(nèi)面板成形凸緣；抵住內(nèi)面板成形凸緣。
[0018]所述方法還包括在第二包邊表面朝向內(nèi)面板成形凸緣之后在包邊模具和凸緣之間插入修整包邊模具。
[0019]所述方法還包括在第二包邊表面朝向內(nèi)面板成形凸緣之后且在包邊模具和凸緣之間插入修整包邊工具的步驟之前將包邊模具從內(nèi)面板和凸緣收回。
[0020]下面將參照附圖更加詳細地描述本公開的以上方面和其它方面。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是包括摩擦系數(shù)增加的區(qū)域(例如聚氨酯插入物)的用于包邊工具的包邊模具的局部透視圖；
[0022]圖2是沿著圖1中的2-2線截取的截面圖；
[0023]圖3是包括示出的在內(nèi)面板凸緣上包邊之前接合凸緣的砧模具和包邊模具的包邊工具的截面圖；
[0024]圖4是與圖3相似的截面圖，示出了凸緣接合聚氨酯插入物；
[0025]圖5是與圖3相似的的截面圖，示出了設(shè)置在具有聚氨酯插入物的包邊模具與包邊凸緣之間的剛性工具；
[0026]圖6是與圖3相似的截面圖，示出了使用剛性工具完成的包邊；
[0027]圖7是在包邊操作的開始時接合敞開的凸緣的砧和包邊工具的截面圖；
[0028]圖8是與圖7相似的截面圖，示出了凸緣正朝向內(nèi)面板的凸緣成形。

【具體實施方式】
[0029]以下提供本發(fā)明示出的實施例的詳細描述。公開的實施例是可以以不同的和可選的形式體現(xiàn)的本發(fā)明的示例。附圖不一定按照比例。一些特征可能被夸大或最小化以顯示具體組件的細節(jié)。在本申請中公開的具體的結(jié)構(gòu)和功能性細節(jié)不應(yīng)該被解釋為限制，而僅僅作為用于教導本領(lǐng)域技術(shù)人員如何實踐本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。
[0030]參照圖1和圖2，示出了可用于形成相對小的包邊凸緣的包邊模具10。應(yīng)該理解，額外的包邊模具可被用于與示出的包邊模具結(jié)合以形成更大的包邊?？蛇x地，可提供更長的包邊模具10，且包邊模具可以是彎曲的或非線性的。包邊模具10包括主要由附圖標號12標示的凸緣接合表面?？杀挥糜谑拱呁咕壪騼?nèi)偏轉(zhuǎn)的斜邊14被示出，但是應(yīng)該理解，斜邊14是可選的并且不是在所有應(yīng)用中都需要的。凹槽16形成在凸緣接合表面12中，聚氨酯插入物18可被容納在凹槽16中。
[0031]凸緣接合表面12被劃分為第一部分22和第二部分24。第二部分24包括在示出的實施例中的聚氨酯插入物18的表面。第一部分22具有比第二部分24的摩擦系數(shù)小的摩擦系數(shù)。代替設(shè)置聚氨酯插入物18，也可使用由另一種具有不同于第一部分22的摩擦系數(shù)的摩擦系數(shù)的材料形成的插入物。
[0032]在另一可選實施例中，第二部分24可通過加工、打磨、蝕刻或另外的方式處理凸緣接合表面12的第二部分24而提供更高的摩擦系數(shù)。
[0033]參照圖3，示出帶有外面板32和內(nèi)面板34的包邊模具組件30。外面板32和內(nèi)面板34由砧模具36支撐。砧模具36包括壁38，當通過包邊模具10形成包邊時，壁38約束外面板32。包邊模具10相對于站模具36往復運動。
[0034]可設(shè)置夾具40以在包邊操作期間使內(nèi)面板34抵住外面板32。夾具40在內(nèi)面板34上接合凸緣42并使凸緣42抵住外面板32。
[0035]在圖3至圖6中所示的實施例中，凸緣44相對于外面板32的其它部分以稍小于90°的銳角延伸。凸緣44具有初始通過包邊模具10的凸緣接合表面12接合的遠端46。凸緣接合表面12的第一部分22首先接觸凸緣44的遠端46。第一部分22使凸緣44向內(nèi)彎曲。隨著遠端46抵住凸緣接觸表面12滑過第一部分22的滑動動作被第一部分22所提供的摩擦抵抗，遠端46滑過第一部分22。
[0036]參照圖4，示出了下一階段的包邊工藝。凸緣44的遠端46與第二部分24接觸，在本實施例中，第二部分24包括聚氨酯插入物18的表面。聚氨酯插入物18的摩擦系數(shù)比第一部分22的摩擦系數(shù)高，因此，遠端46在聚氨酯插入物18的第二部分24上的滑動運動遭受更大的阻力。包邊模具10可持續(xù)成形凸緣44，直到包邊模具10完全接合內(nèi)面板34的凸緣42。
[0037]參照圖5和圖6，由于用于形成外面板32的材料和聚氨酯插入物18的剛度減小，所以凸緣44會需要額外的工具元件來完成包邊操作。
[0038]參照圖5，可使用可由工具鋼形成的修整包邊工具50來完成包邊操作。包邊模具10從在圖4中所示的位置收回，修整包邊工具50沿著由圖5的左側(cè)箭頭標示的方向插入包括聚氨酯插入物18的凸緣接合表面12和凸緣44之間。滑動凸輪組件51可被用于插入和收回修整包邊工具50?？蛇x地，氣壓缸、液壓缸、或直線電動機驅(qū)動裝置可被用于使修整包邊工具50移動。
[0039]參照圖6,示出了在驅(qū)動修整包邊工具50與凸緣44 (在圖5中所示)接合以將外面板32包到內(nèi)面板34之后的包邊模具10。示出了包邊凸緣52的外邊緣54接合壁38。包邊凸緣52的外邊緣54形成為具有微小半徑(tight radius)，以確保包邊凸緣52高度匹配和修整。
[0040]參照圖7和圖8，示出了包邊模具10，該包邊模具10具有使以比90°稍大的鈍角從外面板32延伸的凸緣58閉合的凸緣閉合構(gòu)件56。凸緣閉合構(gòu)件56用于開始使凸緣58閉合，使得包邊凸緣58朝向凸緣接合表面12的第一部分22滑動。如圖8所示，凸緣58具有示出為與包邊模具10的第一部分22接合的遠端60。如在圖4中所示，包邊模具10朝向內(nèi)面板34的凸緣42持續(xù)移動。凸緣持續(xù)滑過凸緣接合表面12的第二部分24。第二部分24的更高的摩擦系數(shù)迫使凸緣58朝向壁38并減小當凸緣58成形為最終包邊凸緣52 (如在圖6中所示)時的凸緣螺變或縮進。
[0041]如在圖6中所示，包邊模具10可持續(xù)朝向內(nèi)面板34的凸緣42移動，以完成包邊凸緣52的成型。修整包邊工具50可根據(jù)包括包邊凸緣52的材料的延展性以圖7和圖8中示出的實施例被使用。
[0042]雖然上面描述了示例性實施例，但是并不意味著這些實施例描述了公開的設(shè)備和方法的所有可能的形式。更確切地講，說明書中使用的詞語為描述性詞語而非限制，并且應(yīng)理解的是，在不脫離所要求的本公開的精神和范圍的情況下，可作出各種改變?？山M合多個實施例的特征以形成本公開概念的進一步的實施例。
【權(quán)利要求】
1.一種用于形成包邊以將外面板固定到內(nèi)面板的包邊工具，包括: 砧模具，支撐外面板和在外面板上的內(nèi)面板，內(nèi)面板在形成于外面板上的凸緣的內(nèi)側(cè)，所述凸緣在初始位置遠離砧模具延伸； 包邊模具，在初始位置與凸緣分開，包邊模具包括具有第一部分和第二部分的成型表面，所述第一部分具有第一摩擦系數(shù)，所述第二部分具有比第一部分的第一摩擦系數(shù)大的第二摩擦系數(shù)，其中，第一部分接合凸緣以開始在內(nèi)面板上成形凸緣，其中，第二部分隨后接合凸緣以朝向內(nèi)面板繼續(xù)成形凸緣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包邊工具,還包括接合內(nèi)面板并保持內(nèi)面板抵住砧模具上的外面板的夾板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包邊工具，其中，凸緣相對于外面板以傾斜角度定向，所述凸緣還包括在成型表面的第一部分外側(cè)的斜面，其中，所述斜面在成型表面的第一部分之前接觸凸緣，以將凸緣的角度從斜角減小到銳角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包邊工具，還包括在第二部分接合凸緣之后被插入成型表面和凸緣之間的凸緣修整工具，以完成凸緣的成形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包邊工具，其中，凸緣具有遠端，所述遠端以比當所述遠端滑過第二部分時的摩擦小的摩擦滑過成型表面的第一部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的包邊工具，其中，第二部分的摩擦系數(shù)防止凸緣上的蠕變。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包邊工具，其中，包邊模具限定在成型表面的第二部分中的凹槽，包邊模具還包括容納在凹槽中并附到包邊模具的插入物，其中，所述插入物提供具有第二摩擦系數(shù)的第二部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的包邊工具，其中，所述插入物由聚氨酯形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包邊工具，其中，砧模具包括隨著凸緣在內(nèi)面板上成形為包邊凸緣而與包邊凸緣接合的端壁，其中，當成型表面的第二部分與包邊凸緣接合時，包邊凸緣通過包邊工具被驅(qū)趕至端壁。
【文檔編號】B21D37/10GK104368707SQ201410397074
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月14日
【發(fā)明者】查特查伊.瓦尼特杜爾, 謝爾蓋.法德勒威奇.高洛瓦申科, 艾倫·約翰·吉拉德 申請人:福特全球技術(shù)公司