薄钢板工件几个变型的成型方法、成型工具以及实现该方法用的装置

摘要

本发明涉及薄钢板工件几个变型的成型方法、成型工具以及实现该方法用的装置。实施该方法用的装置包括冲制工具和诸如廓形加工、冲孔、起模(relevage)等附加操作用的工具，其特征在于，它包括所有变型的成型共用的至少一个工具，所述工具有一个在其工作面和冲制毛坯(E)之间形成一段距离(4)的横向形状，这个横向形状位于毛坯(E)中对应于长度最小的变型的所述不同端部(1b)的区域对面。在薄钢板工件成型，特别是轿车用的领域中的应用。

说明书

本发明涉及一种薄钢板工件几个变型的成型方法、成型工具以及实现该方法用的装置，这个工件尤其可以是轿车用的工件。

更具体地说，但并非限制性地，本发明涉及汽车车身顶蓬的成型方法。这样的车身顶蓬一般用薄钢板制成。它是在成型过程中制造的，准确地说成型依次包括冲制、廓形加工、冲孔和起模(relevage)等操作。现将用汽车车身顶蓬的制造来举例说明本发明的目标，薄钢板工件成型方法的应用，但这并非限制性的。

为了制造这样的车身顶蓬，需要利用不少于5个冲制或附加操作用的工具。实现冲制方法时，借助于相对于固定的模具活动的冲头，把薄钢板插入冲头和模具之间，使薄钢板变形。

在某些情况下，冲制步骤之后，借助于相对于模具位移方向横向移动的切割冲头实现廓形加工和冲孔。为此，需要施加一个对抗切割冲头力的反向支持力(contre-appui)，这是借助于要与工件的对应于冲制模具的面接触的新的模具来维持冲制工件。

随着全景车身顶蓬的出现，某些车身顶蓬模型具有添加的窗玻璃，而这些车身顶蓬模型的尺寸相继地经常变换，特别是长度。全景车身顶蓬是通过使其薄钢板部件经受相似于传统的车身顶蓬的冲制方法实现的，但要使所用的工具专门适应这些不同于传统车身顶蓬尺寸的全景车身顶篷的尺寸。

这是利用全景车身顶蓬变型专用冲制工具的必要性造成的。

目前，对于同一类型的汽车，传统的车身顶蓬变型不是利用与全景车身顶蓬变型共用的冲制工具制造的，而是每个车身顶蓬变型都使用其专用的冲制工具，例如传统的车身顶蓬用5个工具，而全景车身顶蓬又用5个冲制工具。

长期以来，人们便试图减少这些工具的数目，并用传统车身顶蓬的成型工具来成型全景车身顶蓬。

这碰到由两种类型车身顶蓬不同的尺寸产生的问题。

因为全景照片车身顶蓬的长度比传统车身顶蓬的长度短，所以当为冲制操作处理而定位全景车身顶蓬的前部或者后部时，全景车身顶蓬相反的后部或者前部不能放置在所使用的成型工具的与较长的传统车身顶蓬相应部分的同一位置上，因而有被压坏的危险。

同样，全景车身顶蓬一般没有与传统车身顶蓬相同的前部和后部，而且这两个车身顶蓬不具有同一轮廓。

本发明在目的在于，使一个给定类型薄钢板工件的一组变型的成型方法和成型用的工具标准化，这些变型尤其在其长度上不同。

为此，本发明旨在提出薄钢板工件变型的成型方法，所述工件有几个变型，带有用长度不同的纵向部分连接的前端部和后端部，所述方法包括下列步骤：

·设计变型，以便使它们全都带有同一轮廓的相似的前端部或后端部，这个端部被称为相似的端部，而相反一端被称为不同的端部，所述相似的端部在各变型中最短的长度上延伸；

·实现对应于要成型的变型的毛坯；

·在所述毛坯的长度上进行冲制，这个冲制用适应于所述毛坯长度的特定工具进行；

·用其相似的端部把毛坯定位在工作位置上；

·冲制毛坯所述相似的端部，这个冲制用不同变型共用的工具实现，冲制的压力不施加于毛坯中对应于至少长度最小的变型的所述不同的端部的区域。

该方法在第一冲制步骤之后最好包括每个毛坯用的特定廓形加工步骤，这个廓形加工是用适应于冲制毛坯的长度的特定工具进行的，而在第二冲制步骤之后包括毛坯所述相似端部和其纵向部分一侧的廓形加工步骤，这个廓形加工用不同变型共用的工具实现，而且不在毛坯中至少对应于长度最小的变型所述不同的端部的区域应用该工具。

至少一个有别于长度最小的变型的工件变型最好以后经受一个成型步骤，以便再在所述区域成型。

本发明同样涉及实现这样的方法用的工具，该工具用于第二冲制步骤和所述第二步骤之后的廓形加工步骤，其特征在于，它具有至少一个在其工作面和冲制毛坯之间形成一段距离的横向形状，这个横向形状位于毛坯中对应于长度最小的变型所述不同的端部的区域的对面。

所述形状最好是一个横沟。

本发明同样涉及实现这样的方法用的装置，该装置包括冲制工具和诸如廓形加工、冲孔、起模(relevage)等附加操作用的工具，其特征在于，它包括至少一个所有变型成型共用的工具，所述工具有一个在其工作面和冲制毛坯之间形成一段距离的横向形状，这个横向形状位于毛坯中对应于长度最小变型的所述不同端部的区域对面。

按照本发明的附加特征：

·该装置有每个毛坯用的两个特定的工具，而且上述两个工具用于具有横向形状的所有变型；

·当有两个以上的变型时，共用的工具具有的距离横向形状的数目等于变型数减一，每个横向形状都位于毛坯中对应于不具有最大长度的每个变型不同端部的区域对面。

本发明同样涉及轿车车身顶蓬，带有一个标准的形状变型和至少一个采取全景车身顶蓬形式的、其长度短于标准变型的变型，其特征在于，它是按照这样的方法或用这样一种装置制造的，所述相似的端部是其后端部。

全景车身顶蓬变型最好基于其实现所述不同的端部的前端部，延长部分的工件构成要附加在所述车身顶蓬上的全景窗玻璃用的支架。

所获得技术效果是减少所有变型相似部分冲制时所用的工具数目。

现将参照附图更详细地，但是并非限制性地描述本发明，附图中：

·图1示意地描绘汽车车身顶蓬的毛坯，表现在其上实现冲制或与冲制相关的不同操作的毛坯部位；

·图2示意地描绘全景车身顶蓬和传统车身顶蓬从后侧看去的3/4侧视图，表示按照本发明车身顶蓬的共同特征；

·图3示意地描绘放置在半个全景车身顶棚一侧的半个正常车身顶蓬的上视图，表现这两个车身顶蓬共同的部分；而

·图4示意地描绘车身顶蓬的剖面图，其后部经受用正常车身顶蓬和全景车身顶蓬共用的成套工具进行的操作。

在本下文中，图解中表示的薄钢板工件是汽车的车身顶蓬。应该明白，按照本发明，薄钢板工件可以是其他薄钢板工件，例如，但不仅仅是轿车的，特别是诸如罩、后襟翼、行李箱壁部等车身工件。

图1表示要变为全景车身顶蓬的初始薄钢板工件所经受的不同的冲制操作和相关的操作。

该初始薄钢板工件称为毛坯，但亦称为坯子，亦称为尚未冲制的毛坯材料

冲制方法借助于大功率冲压机实现，配备成套专用工具，其中一般包括模具，凹陷的，与毛坯一个面的形状贴合；冲头，凸起的，与毛坯的反面形状贴合，该冲头最好被夹具(serre-flan)包围。

冲制原理是基于毛坯的塑性变形，其中包括薄钢板的延伸或局部锤击成型，以便在最终的工件上获得要求的形状。经受延伸的毛坯区域厚度减薄，而经受锤击成型的毛坯区域变厚或在其表面上形成折叠。要避免出现这些区域，而工具配置得限制这样区域的形成和/或毛坯部分中的移动，在成型过程的最后步骤中要加以消除。

于是，冲制操作之后，往往要对该工件进行廊形加工，就是说，消除变得无用的轮廓部分，这些部分往往由于材料折叠或增厚而变得畸形。

模具要呈现这样的表面状态，使之不出现任何毛坯撕裂的危险，并允许限制在毛坯某些部分中折叠或隔离区域的出现。

因而，冲制和这冲制的补充操作的工具设计和调整成本非常高，而且非常专业。因而，宜尽可能限制这样一个工件的成型方法用的工具数目。

在图1中，毛坯E经受涉及整个表面的冲制操作P2，接着进行相关的廓形加工操作P3。

因为这些工艺步骤涉及整个毛坯E，因此不可能设计出可以适用于不同尺寸的毛坯加工的工具，特别是不同的长度，而这些工具P2和P3是专用于每个毛坯的，而不可以所有变型共用。

接着，毛坯E经受其后部的冲制操作P4，例如，以便形成如同图1所示的沟槽，接着是廓形加工、起模(relevage)和冲孔P5。

因为毛坯成型的这些工艺步骤只限于毛坯的一部分，在几种条件下执行这一方法用的工具可以是不同的毛坯变型互用的。

第一个条件是成品件每个变型的后部，因而其毛坯经受步骤P4和P5，在这里全景车身顶蓬和传统的车身顶蓬对于所有变型应该是精确地相同的。

第二条件是成品件每个变型的轮廓，因而其毛坯的轮廓对于所有变型都应该是精确地相同的。所谓工件的轮廓指的是该工件上表面的形状。

图2和3分别为全景车身顶蓬和正常车身顶蓬3/4从后侧看去的侧视图和放在全景车身顶蓬一半一侧的正常车身顶蓬一半的上视图，表现这两个车身顶蓬共同的部分，这些图中所示的车身顶蓬是按照本发明成型的。

要强调指出，若把车身顶蓬的这些变型集中于图2进行比较，则其成型不能充分地同时进行。

全景车身顶蓬1和正常车身顶蓬具有同样的后部3以及两个车身顶蓬共同的同一侧部。两个车身顶蓬1和1′的上表面，从这些车身顶蓬共用的后部3直至全景车身顶蓬1的前端1b都是相同的。传统的车身顶蓬1，其长度大于全景照片车身顶蓬1′的长度，延伸在与全景车身顶蓬1不共用的整个部分直至其前端部，传统车身顶蓬的这个部分的上表面没有与两个车身顶蓬1和1′共用上表面的不连续性，而且处于其延长部分上。

全景车身顶蓬1在其前端，在其前端部1b下部的延长部分有一个工件2，用作接纳在车顶上车身顶蓬1延伸的窗玻璃的支架。

在图2中，在延长部分上的工件2处于该车身顶蓬1的下表面，而且采取角型件的形式，而且其下部基本上平行于车身顶蓬。在延长部分上的工件2从全景车身顶蓬的前部1b以及其下部凸出。因而，在车身顶蓬成型过程中，该车身顶蓬1的前部1b，特别是在延长部分上的这个工件2有被损坏的危险。为了解决这个问题，本发明规定，正常车身顶蓬1′和全景车身顶蓬1共用的成型工具，在对应于存在这个延长部分上的工件2的区域4，包括一个允许在它们和延长部分上的这个工件2之间维持一段距离的形状，以便在成型操作过程中使之不经受任何压力，并因而不被损坏。

为了不压坏较短的全景车身顶蓬的前端以及与这个前端部相关的延长部分的工件，这个形状是需要的。这个形状采取横沟(图中未示出)的形式或者任意一种允许维持所述距离的其他装置。

至于实施该方法用的装置，它包括冲制工具和诸如廓形加工、冲孔、起模(relevage)等补充操作用的工具，它至少包括一种用来成型图1所描述每个步骤P4或P5用的所有工件变型共用的工具，因而包括这两个步骤用的总共两个工具。

按照本发明，实施该方法用的装置至少包括一个共用的工具，它具有一个在其工作面和成型的毛坯之间形成一段距离的横向形状，这个横向形状处于毛坯中对应于长度最小的变型的前端的区域对面。

于是，按照本发明的装置具有每个毛坯用的两个专用工具，和两个具有横向形状的上述各毛坯共用的工具。

当有两个以上的变型时，具有横向距离形状的工具的数目等于变型数减一，这个横向形状处于毛坯中对应于每个不具有最大长度的变型不相似的端部的区域对面的位置。

参照图1至3，按照本发明的方法实现薄钢板工件1，1′一个变型的成型方法，所述工件具有带有用不同长度的纵向部分连接的前端1b和后端1a的几个变型，所述方法包括下列步骤：

·设计变型，以便使它们全都具有带有同一轮廓的相似的前端部1b或后端部1a，这个端部被称为相似的端部1a，而相反一端被称为不同的端部1b，所述相似的端部1a在各变型中最短的长度上延伸；

·实现对应于要成型的变型的毛坯E；

·在所述毛坯E的长度上进行冲制P2，这个冲制是用适应于所述毛坯E长度的专用工具进行的，

·用其相似端部1a把毛坯E定位在工作位置上；

·对毛坯E的所述相似端部1a进行冲制P4，该冲制P4是用不同变型共用的工具实现的，冲制P4的压力不施加在毛坯E中对应于至少具有最小长度的变型的不同端部1b的区域上。

因而，按照本发明，要成型的薄钢板工件不限于诸如附图所示的车身顶蓬1或1′等基本上呈矩形的工件。

另外，对于一个给定的工件，可以有两个以上的变型，与带有其传统的和全景的车身顶蓬变型的车身顶蓬形成对照。对于具有其长度比最长的变型短的变型的每个毛坯，所述不同的端部可以设置脱离接触的装置。

于是，获得一种带有两个以上变型共用的至少一个工具的成型装置，这个工具具有与每个变型不同的端部相关的和对应于该工件变型特定长度的脱离接触部分，最长的工件变型除外。

该方法在第一冲制步骤之后最好包括对每个变型特定的廓形加工步骤，该廓形加工用适应冲制毛坯长度的特定工具进行；而在第二冲制步骤之后包括一个所述毛坯端部的和其纵向部分两侧的廓形加工步骤，该廓形加工用不同的毛坯共用的工具实现，而在毛坯中对应于至少长度最小的变型所述不同端部的区域不应用该工具。

因为各变型的这些部分，长度最小的变型除外，这些部分处于每个工件上离基准所述相似端部的距离与离最短变型所述不同的端部的距离相同的区域内，最好不经受成型加工，所以这些变型可以经受至少适应对应于长度最短的变型的所述不同的端部的区域的成型加工。

于是，按照本发明的方法一个优选特征，除长度最小的变型以外，至少该工件变型，以后经受一个成型步骤，以便在所述区域上再进行成型加工。

当有两个以上变型时，这个加工可以在每个变型的不同端部进行，最长的变型的端部除外。

因而，按照本发明方法涉及至少一个可以称为标准的工件变型和长度较短的工件变型。但是，本发明显然同样可以涉及一个标准工件变型和一个宽度较小的工件变型。该方法的名称仍旧基本上保持不变，而唯一的变化是用这两个工件相似纵向边缘代替该两个工件的相似后端部或前端部。

当进行图1所示的步骤P2和P3时，本发明允许利用每个车身顶蓬变型特定的两个冲制工具，以及当进行步骤P4和P5时利用两个共用的冲制工具。

该成型方法顺序可以如下。制造一系列一个工件变型，随后制造该工件的另一变型系列。当进行这个系列改变时，只需改变与图1所描述的步骤P2和P3对应的两个工具。

对于同一工件可以有几种工件类型，例如，正常车身顶蓬的几种类型。另外，这些工件类型至少有两个变型，例如，传统的特定的车身顶蓬和全景车身顶蓬。对于每个工件类型成型工具同样要改变，例如，传统的车身顶蓬的每个类型。于是，对于一种传统的车身顶蓬可以存在5个车身顶蓬类型，每一个类型还可以有一个全景车身顶蓬变型。对于所有这些车身顶蓬类型，存在5个工具类别，它是传统车身顶蓬的类型尺寸的函数。很容易看出，在一个工件变型的一个成型过程中一个或几个工具的互用(mutualisation)提供巨大的经济优点，因为与一个工件的多个变型无关，存在几种工件类型。

至于按照本发明的方法一个工件各变型的成型，例如，对于一种传统的车身顶蓬类型及其全景车身顶蓬变型，制造两种类型车身顶蓬需要6个工具，就是说正常车顶用的两个特定的工具、全景车顶用的两个特定的工具，以及两个车身顶蓬共用的两个工具。

相比之下，先有技术每个工件变型使用5个工具，鉴于两个车身顶蓬没有共用的工具，则总共要十个工具。

冲制装置的一个实施例示于图4。这个实施例绝不是限制性的，只是为了举例说明的目的而给出的。

图4表示车身顶蓬的剖面，表示一个传统的车身顶蓬与一个全景车身顶蓬1重叠，两者全都按照本发明实现。这两个车身顶蓬共同的部分5具有同一轮廓，就是说具有同一上表面。图4的两个重叠的车身顶蓬1同样具有要成型的同一后表面FP3以及直至全景车身顶蓬末端的同一侧边，全景车身顶蓬以其前缘和延长部分2的工件结束，在其下部构成全景窗玻璃用的支架。

当按照步骤P2和P3进行冲制和廓形加工时，后端部已经加工好，但尚未形成最终的后沟槽3。这些步骤之后沟槽毛坯的形状用引用号FP3标示。

这是在步骤P4和P5中完成的。冲头7被压下，特别是用诸如夹具(serre-flan)8等零件引导，与所述冲头7另一侧的放在共同部分5的夹具配合，基本上在Y方向上顶着沟槽毛坯的轮廓FP3。轮廓FP3的另一侧由按照箭头X与之相反地挤压的模具6支持。接着形成沟槽3最终轮廓FF。

因为毛坯的变形以超过屈服点的塑性方式实现的，而且这样冲制的毛坯不完全是塑性冲制的，所以为了保证最终的装配需要研究弹性回弹(retour)。

涉及正常车身顶蓬和全景车身顶蓬1的相似的后部的成型工艺步骤，用同一工具实现，共同的部分5同样经受压力装置的作用。

在这些条件下，若在车身顶蓬下工具不进行专门设计，全景车身顶蓬1的前端1b以及延长部分2中的工件便可能被压坏，但因为该工具包括一种在工具和毛坯之间形成一段距离、允许它与毛坯脱离接触的形状，所以按照本发明不会出现这种情况。

全景车身顶蓬1的工艺步骤与正常车身顶蓬的相同，差别只在于直接取决于待处理的车身顶蓬长度的成型长度。

本发明决不限于所描述和举例说明的实施方式，它只是作为示例给出的。