拉伸薄板成型件的压力机的液压深拉伸装置

摘要

一种薄板深拉伸成型件的压机上的液压拉伸装置，该压机装有一滑块和一由模具支承的顶压板，一沿拉伸方向可移动的拉伸冲头及一受液压支撑住的拉伸冲头板，其特点是：a)有一块安置在顶压板下面的拉伸垫板，板中按拉伸圈几何形状(拉伸冲头外形)设置大量的短行程油缸，以进行多点控制；b)压机为双动式结构型式，压机上滑块向下移动至几乎与工件接触位置，但保留一个约为0.5～5mm的间隙距离Δn，此时将滑动与压机机架牢固地锁紧；c)在各个拉伸压变形范围的力作用区中的短行程油缸将液压起动以越过间隙Δn，并将工件顶靠在拉伸圈板上；d)拉伸冲头的深拉伸变形行程(H)是通过借助于拉伸冲头杆来驱动拉伸冲头板而产生的。

说明书

本发明涉及一种按照权利要求1定义的拉伸薄板成型件的压力机的液压深拉伸装置(Tiefzieheinrichtung)。

在薄板深拉伸成型加工中，越来越多地采用程序控制的液压弹性多点深拉伸垫。所有的这种液压弹性深拉伸垫的主要目的在于消除一些不利的影响因素，例如：滑块倾斜或拉伸杆的机械磨损，这些因素将会在深拉伸件的边缘造成一级与二级皱纹或出现裂缝等故障情况。

德国专利公开说明书DE—OS4122128，是关于液压弹性深拉伸装置的，其中带插入式拉伸杆的短行程活塞为了计算机数字控制的程序控制，按照工件的几何形状汇合在一些力作用区。但是，在双坑冲洗盆的深拉伸成型的程序控制中，并没有说明这些力作用区应怎样几何地划分到那一个沿拉伸圈外形的材料流动极限范围内，例如：划分到“搭边”压变形区。由于这种工艺性转换区域的不明确，也就缺少了作为成型加工先决条件的，适合于双坑拉伸圈几何形状的深拉伸装置的设计基础。

所有这些新式的伺服液压数控多点拉伸垫当然或多或少也存在有缺点，即模具必须与这种拉伸垫(Ziehapparat)相配合，也就是说，在薄板成型加工的现有大量惯用模具，例如，用于带有压边滑块的双动压机上的模具，或者用于带有拉伸垫的单动压机上的模具，在多数情况下，不针对这种新式液压弹性多点拉伸垫进行适应性改装就都不可能应用。另一方面，由于采用这种新式的液压弹性数控拉伸垫所带来的合理化效果，对于薄板成型加工企业的竞争能力却产生这样重大影响，使得它必须转变到这种新的工艺，可是在深拉伸加工的多数情况中，现有模具总数的投资远远超过了压机的投资，例如在单动深拉伸压机上的投资。因为惯用的模具对于新的成型方法进行改装需投入很大资金，所以对装有新式数控多点拉伸垫的压机设计提出了一个新的课题。

本发明的目的在于设计出一种装有液压弹性拉伸垫(Ziehap-prat)的压机，能将以前惯用的深拉伸成型加工(Tiefzieh—Um-formtechnik)的现存模具，毋需耗费很大的适应性改装就可加以利用，并达到这样的目的，即使这些老式模具能符合新式数控的，划分成力作用区(Kraftwirkungsfeld)的多点拉伸垫(Vielpunkt—Ziehkissens)的要求而进行运用。

实现该目的的方案在权利要求1中的特点部分加以说明。

本发明主要优点是，惯用的单动压机的模具，毋需繁琐而昂贵的适应性改装，就可应用于通过数控的多点力调控(Vielpunktkraftregelung)的程序控制深拉伸加工之中。根据本发明的系统还有下列优越性：

——对比一般惯用的装有大量油的液压压机，这种惯用压机在承受闭合保持力(Schlieβhaltekraft)时及作用力有偏差(Kraftprofil-abweichung)时，由于油的可压缩性，油的容积呈现一个很大的回弹作用(Federwirkung)，而在本发明中是通过刚性很好的机械拉杆进行机械锁紧，将产生一个基本上稳固的闭合固定装置系统(Systemals Zuhaltevorrichtung)。

——短行程油缸只有很少的油量，所以即使发生作用力曲线变化(Kraftprofilanderung)，力的跃移(Kraftsprunge)也可在几毫秒内完成。

——在规定的条件下，实时控制(Echtzeitregelung)能在行程H中不受限制地进行，特别是在很高的成型速度下也可以。

进一步的实际发明内容可从下面参照附图的说明中看出来，并规定在权利要求中。其中附图为：

图1是具有本发明拉伸装置的压机的正视图。

图2是图1中“Z”区域的剖视图。

图3是图1中拉伸装置的俯视图。

图4是力—行程图。

在图1至图4中表示了压机1的本发明的拉伸装置，左边表示闭合时工作位置，而右边表示深拉伸过程前的工作位置。此时压机1承担了闭合固定装置和模具夹紧装置(Werkzeugspannvorrichtung)的功能。也就是说，闭合油缸2的功能是随着打开和闭合运动垂直地液压使滑块3和上模具(Werkzeugoberteil)4的移动，在闭合位置时通过至少2根拉杆5，最好是4根拉杆5来承受深拉伸变形过程中所产生的静态变形力，为此，在下闭合位置时，拉杆5应被液压锁紧在机械锁紧装置(Verriegelungseinheit)之中，以使在压机机架的下面工作台7与上面的滑块3之间所产生的变形力能被吸收。

图2是图1中的“Z”区的放大图，它是沿图3中“A—A”剖视的。上半模具4与拉伸圈8是按惯用的结构型式固定连接，而下半模具则由下列功能元件所组成：

——拉伸冲头(Ziehstempel)9

——顶压板(Blechhalteplatte)10

——多点拉伸垫板(Vielpunkt—Ziehkissenplatte)11及

——短行程油缸13的液压控制板12。

这些短行程油缸13是汇合在各个多点受力的拉或压成型范围的诸力作用区(Kraftwirkungsfeldern)25中(参见图3)。每一个力作用区25分别通过液压控制板12来控制。在图3中表示出工作台15及液压拉伸垫11的实例，拉伸垫被划分的力作用区有Z1，Z2，D2，D1.2，D1.3及D1.4。在狭窄的网格区中，短行程油缸13围绕着根据本实例的双坑冲洗盆外形(Doppelspulenkontur)的拉伸圈几何形状(Ziehringgeometrie)。工作台15首先在中央夹紧台面上设有拉伸冲头杆孔眼16。根据拉伸冲头9的几何形状，相应地插入许多拉伸冲头杆17，这些冲头杆又被支撑在拉伸冲头板(Ziehstempelplatte)18上。

深拉伸加工的工作过程如下：

当压机1打开时，将平滑的工件板料19放置在顶压板10和事先降来下的拉伸冲头9上面，然后在快速的闭合移动中，将滑块3以液压或机械方式降下至接近工件19上面，但留有约0.5～5mm的小间隙△n，并通过液压机械的拉伸杆5和锁紧元件6将滑块3与下面的工作台7连接起来。这个功能具有两个优点：

因为调整机构2不同于常用压机的投资巨大的闭合机构，只须移动本身的重量。在液压结构型式中只需很少量的油。此时，一种重大投资的承受闭合固定力(Znhaltekraft)的液压机械装置就不需要了，而在惯用的方法中却是必需的，所以能够进行非常快速的闭合和打开的移动。因而这套系统，特别是相对于高闭合频率(Schlieβhubfrequenzen)的曲轴压机，可以制造出低成本的压机来。由于滑块3在△n间隙时锁紧，在快速闭合运动中不会对工件板料19产生动态冲击。常用拉伸垫板(Ziehkissenplatte)的造成浪费的预先加速过程(Vorbeschleunigungsprozeduren)也就省去。在滑块3与工作台架7锁紧之后，短行程油缸13/短行程活塞21将进入液压工作，顶压板10将被液压升高一个间隙距离△n，这样，工件19被顶靠在拉伸圈板(Ziehringplatte)8上。如果间隙△n被越过，则拉伸冲头马上开始越过行程H移动(见图4)，此时每个力作用区25将按预编程序受力曲线进行控制。拉伸冲头板8将被至少二只，最好是四只液压控制器23控制而沿垂直方向移动，二只或四只液压控制器23都控制在平行移动之中，以防止拉伸冲头板18产生倾斜。通过行程传感器20可测量出拉伸冲头板18的平行偏差。同样通过行程查询(Wegabfragung)可预先确定受力曲线(Kraftprofil)(见图4)。在行程H上的深拉伸行程中，由于在拉与压变形范围中有不同的材料流动(例如在压变形范围中，由于材料集中地流到一起，会造成材料增厚)而会在法兰边缘造成增厚，这种材料增厚将通过检测厚度偏差△S的位移传感器22通知处理计算机。在实时控制中受力曲线(见图4)与给定曲线之间会有正的或负的偏差，然后可通过对给定曲线的正的/负的修正来满足材料流动的技术要求。

在各个拉及压变形范围中的拉伸冲头杆17和短行程活塞21是直接沿着双坑冲洗盆外形的拉伸圈几何形状面插入的。由于狭窄的网格间距是从L＝37.5mm到最大的150mm间距，拉伸冲头杆直径是从约25mm到约60mm。在有利的情况下在关键性的材料流动范围中有可能达到高的力密度。这特别适合于在两个盆拱顶(Becken-wlbung)之间的中央搭边(Stegkontur)处，通过减小网格间距并减小短行程油缸13的尺寸而增多油缸数目，还可将受力点以更高的力点密度，并在几何形状上更准确地布置在拉伸圈板8的花纹图案拉伸圈外形(filigranen Ziehingkontur)之中。这样就有可能将搭边区24上的敏感材料流动范围D1细分成几个力作用区。通过对力作用区25在深拉伸行程H上再进一步细分成三个单独的可控受力范围，从而将力作用区的数目从8个增加到10个。这样是有好处的，因为在压变形范围中随着盆坑深度的增大，会通过材料流动来聚积材料，从而将造成临界的弯折跃变(Knickspring)。随着深拉伸深度的增大，可在转角区域加大作用力来防止这种弯折跃变。因为在压变形区域D1.2及D1.4中，由于两个内转角区正对外转角区D1，材料聚积会高出约一倍，所以在D1.2，D1.3及D1.4区域中须通过区分开来的作用力对材料流动进行单独的控制。