金属成形方法及设备技术

本发明专利技术涉及一种用于借助于可移动的冲击头和工具组合(4)以及驱动单元进行材料成形的方法和装置，具体地，该方法包括移动驱动单元以向冲击头和工具组合(4)提供动能，以使冲击头和工具组合(4)撞击工件材料(W)，以使工件材料(W)成形，其中，在通过冲击头和工具组合(4)撞击工件材料(W)之后，可移动冲击头和工具组合(4)远离工件材料的返回运动被衰减。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】金属成形方法及设备
本专利技术涉及一种材料成形的方法。本专利技术还涉及一种材料成形的设备。
技术介绍
本专利技术特别适用于高速成形(HVF)，但是根据本专利技术的其他实施例，可以用于涉及除HVF以外的其他速度的材料成形。HVF在本文中也称为高速材料成形。金属的HVF也称为高速金属成形。在常规的金属成形操作中，通过使用简单的锤击或动力压机将力施加到要加工的金属上；所使用的重型工具以相对较低的速度移动。常规技术包括诸如锻造、挤压、拉伸和冲压等方法。除其他技术外，还存在焊接/燃烧技术，诸如激光燃烧、氧燃料燃烧和等离子体。HVF涉及在使工具碰撞工件之前，通过使工具有较高的速度来赋予工具较高的动能。HVF包括诸如液压成形、爆炸成形、电液压成形和电磁成形等方式，例如借助于电动机。在这些成形过程中，在非常短的时间间隔内将大量能量施加到工件上。HVF的速度通常可以为至少1m/s，优选地为至少3m/s5或至少5m/s。例如，HVF的速度可以为1-20m/s，优选地为3-15m/s或-15m/s。HVF可以被认为是从动能获得材料成形力的过程，而在常规的材料成形中，材料成形力从压力例如液压力获得。HVF的一个优点在于，在非常快速的负载作用下，许多金属趋于更容易变形。与常规的成形技术相比，在HVF的单次操作中，应变分布更加均匀。这易于形成复杂的形状而不会在材料中引起不必要的应变。这允许形成具有精密公差的复杂零件，以及形成可能无法通过常规金属成形过程形成的合金。例如，HVF可用于燃料电池中使用的金属流板的制造，这样的制造要求小的公差。HVF的另一个优点在于，由于工具的动能与工具的质量成线性比例，同时与工具的速度成平方比，因此，与常规的金属成形相比，重量要轻得多的工具可以在HVF中使用。已知的是，在HVF中，通过第一腔室中的液压从起始位置驱动柱塞，以便通过冲程将高动能传递给工具，该工具继而加工工件材料，例如一个工件。为了避免工具在从柱塞撞击时过度变形，该工具必须具有相对较高的刚度，从而具有相对较高的质量。结果，用于驱动柱塞的系统需要呈现高容量。此外，由于高动能，柱塞可能撞击工具不止一次。如果工件材料由于工具撞击时的变形而反弹，导致工件材料随后撞击工具，从而将工具推向柱塞并再次与柱塞接触，则可能发生这种情况。这是不希望的事件。柱塞仅应撞击工具一次，否则工件的成形可能会导致最终产品的性能受损，诸如变弱和不均匀，甚至导致生产失败。此外，已知的是，在HVF中需要柱塞和可移动工具之间提供冲击头。HVF中还期望改善对提供给工件材料的能量的控制。改善的能量控制可以改善工件材料加工过程中的性质。这样做可以提高成形零件的整体质量。这样做可能会进一步扩展HVF的适用性，例如与目前的HVF过程所能达到的公差相比，其公差甚至更小。还期望增加用于高速材料成形的设备的寿命。另一期望是消除每次形成产品时柱塞不止一次碰撞或撞击工具或设置在工具与驱动单元之间的冲击头的风险。EP3122491B1描述了一种防止HVF设备中的向下移动的柱塞回弹的方法。在柱塞的液压驱动系统中，阀与冲程相关地关闭系统压力与柱塞之间的驱动连接。另外，为了减少工具到达工件的风险，在工具和工具壳体之间布置了阻尼/回弹元件，阻尼/回弹元件相对于该工具提供向上的弹力。尽管如此，还是期望根据下面提到的目的进一步改善高速成形。
技术实现思路
本专利技术的目的是在材料成形中，特别是在高速成形中，改善对提供给工件材料的能量的控制。本专利技术的另一个目的是提高用于材料成形的设备的零件寿命，特别是用于高速成形中的设备的零件寿命。另一个目的是要提供一种成形材料，其比通过目前成形方式(特别是高速成形方式)所获得的成形材料，具有更高的质量和更小的公差。另一个目的是防止驱动单元(诸如柱塞)在每次成形产品时不止一次碰撞/撞击工具。这些目的通过权利要求1的方法来实现。因此，这些目的通过一种用于材料成形的方法来实现，该方法借助于可移动冲击头和工具组合以及驱动单元，通过移动驱动单元以向冲击头和工具组合提供动能以用于冲击头和工具组合撞击工件材料，从而使工件材料成形，其中，可移动冲击头和工具组合撞击工件材料之后的远离工件材料的返回运动被衰减。优选地，冲击头和工具组合的衰减包括消散冲击头和工具组合返回运动的至少一部分动能。优选地，冲击头和工具组合的衰减包括将冲击头和工具组合的返回运动的至少一部分动能转化为热。衰减可以与冲击头和工具组合的速度成比例。因此，冲击头和工具组合在接近驱动单元时可以被衰减。由于冲击头和工具组合被衰减，因此降低了或防止了回弹的风险。这改善了最终产品的性能，避免了弱化和不均匀的问题，并降低了生产失败的风险。此外，在撞击工件材料之后，冲击头和工具组合与用于执行该操作的设备的其他部分(诸如驱动单元或工具支架)碰撞的风险降低了。这提高了材料成形设备(特别是材料高速成形设备)的零件寿命。该方法也可以用于其他类型的材料成形。移动驱动单元可以包括加速驱动单元。向冲击头和工具组合提供动能可以以不同的方式完成。例如，驱动单元可能撞击冲击头和工具组合。因此，在驱动单元接近冲击头和工具组合时，冲击头和工具组合可以在撞击之前静止。可替代地，工具可以在驱动单元的加速过程的主要部分或全部期间，与驱动单元接触。在工具撞击工件材料之前，可以将工具与驱动单元分离。为了分离，可以使驱动单元减速。在一些实施例中，其中移动驱动单元包括使驱动单元加速，该驱动单元为由液压系统驱动的柱塞。柱塞可以可移动地布置在缸壳中。缸壳可以被安装到框架上。在替代实施例中，驱动单元可以被布置成以其他替代方式被驱动，例如通过炸药、通过电磁或通过气动等方式来驱动。可以通过调节工具的速度和/或质量来调节工具的能量。应当理解，第二工具可以存在于工件材料的相对侧上。工件材料可以为工件，诸如固体材料，例如薄板，例如金属。可替代地，工件材料可以为某种其他形式的材料，例如粉末形式。优选地，可移动的冲击头和工具组合被衰减，从而防止了冲击头和工具组合在其返回运动时的弹跳。由此，可以防止执行该方法的设备的零件损坏。而且，可以防止冲击头和工具组合在撞击工件材料之后与驱动单元接触。优选地，该方法包括提供框架。驱动单元可以被安装到框架上。可以将阻尼装置安装到框架上，借助于阻尼装置来衰减冲击头和工具组合。该方法可以将冲击头和工具组合同设置在工具壳体中。工具壳体可以形成框架的一部分。该方法可以将阻尼装置安装到工具壳体中。冲击头和工具组合可以借助于阻尼装置来衰减。在一些实施例中，阻尼装置可以被安装到冲击头和工具组合上。优选地，冲击头和工具组合的返回运动借助于阻尼装置进行衰减。优选地，阻尼装置被布置成通过消散冲击头和工具组合在返回运动期间的至少一部分动能来进行衰减。优选地，阻尼装置被布置成通过将冲击头和工具组合在返回运动中的至少一部分动能转化成热量来进行衰减。优选地，工具壳体形成框架的一部分，并且阻尼装置包括第一阻尼元件，该第一阻尼元件被布置在工具壳体与冲击头和工具组合的背向工件材料的表面之间。由此，第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种材料成形的方法，借助于可移动的冲击头和工具组合(4)以及驱动单元(2；101)实现，所述方法包括移动所述驱动单元(2；101)以向所述冲击头和工具组合(4)提供动能以用于所述冲击头和工具组合(4)撞击工件材料(W)，从而使工件材料(W)成形，其特征在于，在所述冲击头和工具组合(4)撞击所述工件材料(W)之后，所述可移动的冲击头和工具组合(4)远离所述工件材料的返回运动被衰减。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180928 SE 1851166-71.一种材料成形的方法，借助于可移动的冲击头和工具组合(4)以及驱动单元(2；101)实现，所述方法包括移动所述驱动单元(2；101)以向所述冲击头和工具组合(4)提供动能以用于所述冲击头和工具组合(4)撞击工件材料(W)，从而使工件材料(W)成形，其特征在于，在所述冲击头和工具组合(4)撞击所述工件材料(W)之后，所述可移动的冲击头和工具组合(4)远离所述工件材料的返回运动被衰减。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述可移动的冲击头和工具组合(4)被衰减，从而防止了所述冲击头和工具组合(4)在其返回运动时弹跳。


3.根据权利要求1至2中的任一项所述的方法，其中，所述方法包括：将所述冲击头和工具组合(4)设置在框架(30)上；以及提供安装在所述框架(30)和/或所述冲击头和工具组合(4)上的阻尼装置(32)，其中，所述冲击头和工具组合(4)借助于所述阻尼装置(32)进行衰减。


4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述阻尼装置(32)包括第一阻尼元件(32')，所述第一阻尼元件(32')被布置在所述框架(30)与所述冲击头和工具组合(4)的背向所述工件材料(W)的表面(36)之间。


5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第一阻尼元件(32')被布置在所述框架(30)的肩部(38)与所述冲击头和工具组合(4)的背向所述工件材料(W)的表面(36)之间，冲击头和工具组合4设置有脚部40，该脚部相对于工件材料的撞击方向D在冲击头和工具组合4的工作表面S的外侧横向地设置，工作表面S被布置成接触被撞击时的工件材料(W)。


6.根据权利要求4至5中的任一项所述的方法，其中，所述阻尼装置(32)包括第二阻尼元件(32')，所述第二阻尼元件(32')被布置在所述框架(30)与所述冲击头和工具组合(4)的面向所述工件材料(W)的表面之间。


7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述冲击头和工具组合(4)被约束在所述阻尼元件(32'、32”)之间。


8.根据权利要求6至7中的任一项所述的方法，其中，所述第一阻尼元件(32')的刚度低于所述第二阻尼元件(32”)的刚度。


9.根据权利要求1至8中的任一项所述的方法，其中，所述冲击头和工具组合(4)包括用于撞击所述工件材料(W)的工具(4')和用于接收来自所述移动的驱动单元的撞击的冲击头(4”)，所述方法包括通过在邻近所述工具(4')和冲击头(4”)的周边边缘设置附接装置将所述工具(4')和冲击头(4”)彼此固定，例如通过螺栓连接将其拉在一起。


10.根据权利要求6和9所述的方法，其中，所述工具(4')和所述冲击头(4”)的附接装置位于所述框架(30)的肩部(38)形成的凹部(44)内。


11.一种材料成形的方法，借助于可移动工具(4')和驱动单元(2；101)实现，所述方法包括移动所述驱动单元(2；101)以向所述工具(4')提供动能，以使所述工具(4')撞击工件材料(W)，从而使工件材料(W)成形，所述方法包括在所述驱动单元和所述可移动工具(4')之间提供冲击头(4”)，以及通过所述驱动单元(2；101)撞击所述冲击头(4”)向所述工具(4')提供所述动能，所述冲击头(4”)从冲击端(46)沿撞击方向延伸到基部区域(48)，其中所述基部区域(48)比所述冲击端(46)更靠近所述工具，
其特征在于，布置所述冲击头(4”)，使得所述冲击端(46)相对于所述撞击方向在横向上具有比所述基部区域(48)更小的延伸范围。


12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述方法包括提供框架(30)，并且所述冲击头(4”)和所述工具(4')相对于所述框架(30)是可移动的。


13.根据权利要求11至12中的任一项所述的方法，其中，所述冲击头(4”)的基部区域(48)的周边边缘在撞击方向(D)上位于所述工具(4')的在撞击过程中与所述工件材料(W)接触的工作表面(S)的周边边缘的外侧和/或重合。


14.根据权利要求11至13中的任一项所述的方法，其中，所述冲击头(4”)在远离所述工具(4')的方向上变细，从而通过所述驱动单元(2；101)撞击所述冲击头(4”)，使所述冲击头(4”)朝向所述工具(4')的周边边缘传递动能。


15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述冲击头(4”)在远离所述工件材料(W)的方向上逐渐变细，以使所述冲击头(4”)将动能从冲击端(46)到基部区域(48)均匀地散布到所述工具(4')上。


16.根据权利要求11至15中的任一项所述的方法，所述冲击头(4”)和工具(4')在冲击头(4”)和工具(4')之间的界面处具有相应的轴环(50、52)，沿撞击方向(D)，所述工具(4')的轴环(52)环绕所述工具(4')的工作表面(S)，工作表面(S)在撞击时与所述工件材料(W)接触，其中，所述冲击头(4”)的第一部分(54)从所述冲击头(4”)的轴环(52)延伸到所述冲击头(4”)的冲击端(46)，其中，所述第一部分(54)在轴环(50)处具有的周边边缘沿撞击方向(D)与所述工作表面(S)重合。


17.根据权利要求16所述的方法，包括：布置所述第一部分(54)，使得所述第一部分(54)相对于撞击方向(D)在横向上在所述冲击端(46)处比在所述冲击头轴环(52)处具有更小的延伸范围。


18.根据权利要求16至17中的任一项所述的方法，包括将所述轴环(50、52)布置在框架(30)的凹部(44)中。


19.根据权利要求16至18中的任一项所述的方法，包括将第一阻尼元件(32')布置在所述冲击头轴环(50)的背向所述工件材料(W)的表面(36)和框架(30)的肩部(38)之间。


20.根据权利要求16至19中的任一项所述的方法，包括将第二阻尼元件(32”)布置在所述工具轴环(52)的背向所述冲击头(4”)的表面(42)和框架(30)的肩部(38)之间。


21.根据权利要求19和20所述的方法，其中，所述轴环(50、52)被约束在所述阻尼元件(32'、32”)之间。


22.一种材料成形的...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃里卡·亨里克森，
申请(专利权)人：赛尔冲击股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE