模压装置 本发明涉及用于金属片材成形的模压装置。
为了使作为工件材料的金属片材能够沿上模的下行行程嵌入下模中而成形凹入形状，一般情况下都使用靠模。
一般来说，在作为工件材料的金属片材以这种凹入形状成形时，先将工件材料置于下模上，然后由上模的向下垂直运动通过其主动靠模使下模的被动靠模发生动作，从而沿横向一侧对工件材料实施加工。在完成对材料的加工之后，上模被升起，而被动靠模也接着在弹簧作用下向回程运动。在这种常规形式的模压装置中，被动靠模从工件材料的外侧沿横向某一侧滑动，由此其成形部分使材料成形，该被动靠模的成形部分被做成与材料成形部分具有相同形状的单个构件，然而，在完成材料加工之后，用于放置工件材料的下模的成形部分必须能够从下模中取出。为此，有必要在完成加工后将加工过的材料取出，其做法或者是将下模的凹入部分分开并使之回位，或者是将凹入部分的后部除去并使加工过的材料向前移动。凹入程度较小时的问题比较少。但是，如果凹入程度过大或者加工过的材料是具有槽形截面的细长框条式零件－诸如由片材制成的汽车前立柱，由于成形材料的槽形部分宽度太小，所以，分开或除去下模凹入部分的措施将不仅导致被动靠模的成形部分无法使材料准确成形，而且导致下模强度弱化，从而无法保证凹入部分的成形作用。此外，为借助于滑动靠模将材料加工为凹形，必须使被动靠模在一条相当长的行程上做直线滑动，在这样的结构中，被动靠模未必能轻易地以足够的精度在指定的位置之间做重复性的滑动，从而难以以稳定的质量等级加工产品。另外，有时必须对产品中出现的扭曲或变形部分进行矫正，但由于汽车的部件－诸如侧面车身、前防护板、车顶、引擎顶盖、后行李箱盖、门板以及前立柱外壳等外侧板体部分－具有三维曲面或三维曲线，所以对这些部件进行矫正几乎是不可能的。在对汽车的金属片材产品进行装配时，扭曲或变形的产品很难与其它零件相配合。这样就无法装配出高质量的汽车车体用金属片材结构，而且金属片材的成形精度也不能保证。再者，使用这种滑动靠模需要设置较大的被动靠模，而且需要在用来放置工件材料的下模的某一侧设置靠模顶座(heal)，这将增大下模的面积，从而相应地增加重量及制造成本。
因此，为解决上述问题，本申请人提出了可使压模的垂直直线运动转化为回转运动的模压装置。
以下先结合附图6至10介绍模压装置。
图6是汽车前立柱外壳6的金属片材在由模压装置加工之前及加工之后时的剖视图。前立柱外壳构成了车门框架及防风罩框架的一部分，并且也是对车顶面板起支承作用的框架的一部分，它具有多个与其它零件的接合点，因而产品的精度要求很严。如果该产品的精度要求未能满足，那么由金属片材制成的车身就无法获得满意的质量。
另外，构成汽车外侧板体部分的前立柱外壳还具有三维曲面和三维曲线。
如本发明所述的模压装置可以将前立柱外壳加工成凹形。在其压力加工工艺中，前立柱外壳经过拉制及后续的外部修剪而具有图7所示形态。接下来的第三步工序使成形工艺得以完成。
下模1的顶部设有针对工件材料6的支承部分12。下模1中设有可转动的柱形构件5，构件5具有朝向外表面并沿轴向刻出的槽2和凹形成形部分4，该部分4成形于靠近支承部分12一侧的槽2的边缘处并沿上模3行程向内侧伸入。下模1的一处顶面被做成用来放置工件材料6的支承部分12。柱形构件5的槽2中靠近下模1支承部分12的边缘处设有凹形成形部分4。下模1中设有使柱形构件5以回转方式回位的自动复位元件7，由此使工件材料6在成形后能够从下模1中被取出。在该实施例中，自动复位元件7含有设在下模1中的线圈弹簧8。自动复位元件7使得受线圈弹簧8偏压作用地推力销9在其尖梢部与旋转板11的底面相接触，旋转板11由螺栓10固接在槽2中与凹形成形部分4相对的柱形构件5表面上。
自动复位元件7还可以由诸如气动装置、液压装置、连杆机构、凸轮机构等其它的合适元件构成。
上模3配有可在柱形构件5的对面位置上滑动的滑动靠模13。滑动靠模13由导引件(图中未加表示)引导，其底端设有凹形成形部分14。线圈弹簧15介于滑动靠模13上表面与斜向导引部分19之间并受到压缩，其偏压作用使得滑动靠模13向上模外侧偏置，从斜向导引部分19伸出的挡块20将滑动靠模13限制在其设定位置。
冲模垫16受到线圈弹簧17的向下偏压作用并由悬挂螺栓18挂在上模3上。冲模垫16的作用是以足够大的压力将工件材料6压在下模1上，以免材料6在被加工成凹形之前脱离其适当位置。
以下介绍本发明所述模压装置的运行方式。
首先，如图7所示，当工件材料6被放置在下模1的支承部分12上之后，将上模3置于上死点位置。此时，自动复位元件7使柱形构件5以回转方式复位。
然后，如图8所示，上模3开始下移，先是冲模垫16将材料6压在支承部分12上，接着是滑动靠模13底面在不干涉柱形构件5之凹形成形部分4的情况下与旋转板11相接触，从而使柱形构件5如图8所示沿顺时针方向转动。
随着上模3继续下移，滑动靠模13-它受到朝向模压装置外侧的偏压作用－将会因靠模作用而克服线圈弹簧15的偏压作用力沿横向左移，并且进入图9所示状态，在该状态下，已旋转柱形构件5的凹形成形部分4和滑动靠模13的凹形成形部分14将工件材料6加工成凹形。
在完成凹部的成形之后，上模3开始上移。滑动靠模13－它受到线圈弹簧15朝向模压装置外侧的偏压作用－将如图10所示向右移动，这样，滑动靠模13将向上移动，同时也将不干涉已加工成凹形的工件材料6。
另外，当对柱形构件5运动起限制作用的滑动靠模13向上移动时，自动复位元件7将使柱形构件5如图10所示沿逆时针方向转动。这样，当已被加工成凹形的工件材料6从下模1中被取出时，工件6将不干涉柱形构件5的凹形成形部分4。
这种使金属片材成为凹形的成形方法采用绕自转轴旋转的柱形构件来使材料成形，该方法适用于那些从加工方向看来是直线形状的工件材料，这类材料的凹形成形部分可被保持在单一的柱形构件中，但是，这种方法不适合具有如下曲面形状的工件材料：其凹形成形部分无法被保持在单一柱形构件中。
包括门板在内的其它许多金属片材汽车部件具有多处曲面部分，近些年来，由于汽车设计的要求，这些部件需要既具有凹形成形部分又具有曲面部分，因此，为提高生产率，这类材料的凹形成形部分有必要经一道而不是多道工序完成成形。
因此，本发明的目标是提出一种在设计思想上克服上述问题的新型模压装置，为此，在曲面工件材料之凹形成形部分的成形工艺中，将凹形成形部分划分为若干个可以由单个柱形构件加工出近似直线形状的成形段，从而使曲面工件材料能够被加工成凹形。曲面工件材料之凹形成形部分的划分长度取决于单个柱形构件在曲面工件材料之凹形成形部分中所占的比例。如果柱形构件的宽度一定，那么其长度将自然地由曲面工件材料之凹形成形部分的曲率决定。
根据本发明，对于那些从上模向下模方向看来具有曲面形状的工件材料来说，其凹形成形部分被分成若干个可以由单个柱形构件加工出近似直线形状的成形段，从而可以采用多个柱形构件使具有曲面形状的工件材料在单一工序中加工成形。
另外，根据本发明，对于那些从上模向下模方向看来具有曲面形状的工件材料来说，其凹形成形部分被分成若干个可以由单个柱形构件加工出近似直线形状的成形段，而且，工件材料的各成形段配置了专门的柱形构件和自动复位元件，从而可以采用多个柱形构件使具有曲面形状的工件材料在单一工序中加工成形。
此外，根据本发明，各个已分开柱形构件采取了彼此相互错开的转动时序，从而避免了在相邻靠模接合处转动时的相互干涉，而且，在柱形构件转动之后，柱形构件的工件材料支承部分和凹形成形部分彼此平滑连接，由此构成完整精确的产品形状，从而可以采用多个柱形构件将具有曲面形状的工件材料加工成凹形。需要指出，柱形构件的回转轴线将在柱形构件的结合位置彼此交叉，而且，工件材料支承部分及凹形成形部分必须在不导致材料变形的前提下构成产品的形状，为此，结合部分的形状必须能够避免相互干涉现象的发生。不过，柱形构件的端部并不能因为要避免发生干涉而被允许做成锥体，其原因在于，在工件材料被加工成凹形时，锥形端部会在两个柱形构件之间形成间隙，从而导致工件材料的变形。
图1是如本发明所述模压装置某一优选实施例的平面图；
图2是沿图1中Ⅴ-Ⅴ线所做的工件材料一部分在被加工成凹形之前及之后的两个剖视图；
图3是沿图1中Ⅲ-Ⅲ线所做的纵剖图；
图4是沿图1中Ⅳ-Ⅳ线所做的纵剖图；
图5是沿图1中Ⅴ-Ⅴ线所做的纵剖图；
图6是汽车前立柱外壳金属片材在被加工之前及之后的剖视图；
图7是模压装置上模的纵剖图，其中，上模所处的位置对应于图6所示前立柱外壳被加工成凹形之前的上死点状态；
图8是图7所示模压装置上模在经过向下移动而与下模相接触时的剖视图；
图9是图7所示模压装置上模处在下死点位置时的剖视图；且
图10是图7所示模压装置上模处在上死点位置时的剖视图，其中的上死点位置是上模在前立柱外壳被加工成凹形之后经过向上移动而到达的。
以下结合附图1至5介绍如本发明所述模压装置的一个优选实施例。
图1表示由本发明所述模压装置成形的汽车前门外壳。具体来说，在图2中，前门外壳顶部的圆弧曲面部分被加工成凹形，因而使之从上侧剖视图形态转变成下侧剖视图形态。图中右下侧的下行边缘176以及从下行边缘176起连续延伸的外伸边缘177被加工成沿下行倾斜方向朝向内侧的向内倾斜边缘178。在前门外壳顶部的圆弧曲面部分相应地弯曲时，柱形构件会绕其旋转轴转动。这样，单个柱形构件将无法保持住前门外壳的凹形成形部分，因此，用单个柱形构件是不可能加工前门外壳的。于是，圆弧曲面部分被分成三个可以由单个柱形构件加工出近似直线形状的成形段。具体来说，圆弧曲面部分被分成中段曲率半径较小的中部以及中部两侧的两处相关部分。采用这种被分成三部分的柱形构件即可将车门外壳的圆弧曲面部分加工成凹形。
图1是本发明所述模压装置的平面图，其中，汽车前门外壳的工件材料100在支承构件103,153,163上被放平，而且柱形构件被分成三个部分。靠模B被布置在圆弧曲面部分中具有较小曲率半径的部分，靠模A和靠模C被布置在具有较大曲率半径的部分。该实施例中的靠模A和靠模C在结构上相同。
靠模A示于图1,3和4中。在靠模A中，下模101包含用来放置工件材料100的支承构件103以及用来支承柱形构件106,156的支承块104。柱形构件106以可回转方式支承在支承块104与支承构件103之间。
柱形构件106具有以旋转轴C
A为轴线形成的柱体形状，并设有沿轴向分布的槽107，槽107具有为容纳下文所述滑动靠模126而张开的外表面。支承块104顶部的柱形构件支承部分以及支承构件103侧面的柱形构件支承部分被做成圆弧状，以便适当地支承柱形构件106。支承构件103顶部的一处被做成工件材料的安装部分108。其形状与工件材料100上的对应部分相同，以便适当地支承材料100。柱形构件106的一部分可以与支承构件103的工件材料安装部分108实现连续分布，该部分被做成工件材料支承部分109，其形状与工件材料100上的对应部分相同。工件材料安装部分108和工件材料支承部分109被做出与产品相同的形状，从而使材料在被加工成凹形时不致发生变形。在柱形构件106中，槽107中靠近工件材料支承部分109一侧的表面被做成凹形成形部分110。槽107的另一侧表面设有由螺栓112固定在该表面上的旋转板111。另外，在旋转板111外侧，防磨耗板113由螺栓114固定在支承块104的顶面上，由此导引下文所述的滑动靠模。
如图1所示，在靠模A中，柱形构件106的两端由支承块104支承，此外，如图4所示，支承块104之间设有用于靠模A相对于靠模B或靠模C的旋转时间控制的定时板115。
另外，上模121设有斜导引件123，在其底面上，滑动靠模126从线圈弹簧125获得朝向模压装置外侧的偏压作用，而且在结构上可以实现受导引的滑动(图中未加表示)。该滑动靠模126的移动位置受到限位板128的限制，限位板128从斜导引件123的底端伸出。
凹形成形构件129由螺栓130固定在滑动靠模126底部朝向柱形构件106之槽107的部分，而且在其顶面上做出凹形成形部分131。
如图4所示，定时板115的基座端部分由螺栓141固定在柱形构件106中槽107的下侧表面上，而且定时板115前端部分与座架144之间设有压力弹簧145，其中的座架144由螺栓143固定在下模100上。定时板115通过与柱形构件106的共同转动而进入图中双点划线所示的状态，在该状态下，定时板不受滑动靠模126的压制。这样，柱形构件106将以转动方式回位，从而使已经加工成凹形的材料100得以从支承构件103中被取出。
当滑动靠模126底面与定时板115前端部分146相接触时，柱形构件106将开始转动。这样，柱形构件106的转动时间将可以由柱形构件106旋转轴C
A与定时板115前端部分146之间的距离确定。柱形构件106旋转轴C
A与定时板115前端部分146之间的距离越长，柱形构件的转动就越快，该距离越短，柱形构件的转动也就越慢。
尽管未给出剖视图，但靠模C在结构上与靠模A相同。在靠模C中，具有自身旋转轴C
C的柱形构件156以可回转方式布置在支承块104与支承构件153之间。柱形构件156以可回转方式安装在两个支承块104之间，支承块104之间还设有与靠模A中定时板相同的定时板115，这样，柱形构件156即可按同样的转动时间旋转。
另外，与上述常规型式模压装置中的情形相同，该模压装置也包含具有相同作用－将材料100在加工成凹形之前紧密地压在支承构件103，153,163上－的冲模垫171。该冲模垫171从线圈弹簧172获得向下的偏压作用并由悬挂螺栓173吊在上模121上。
在示于图5的靠模B中，支承构件163从下模101上伸出，而且，具有自身旋转轴C
B的柱形构件166以可回转方式被装在支承构件163上侧的中部。定时板168由螺栓169固定在柱形构件166中槽167的下侧表面上。驱动定时板168转动的推力销181被装在下模163中并从线圈弹簧170获得偏压作用力，由此使柱形构件166转动，从而使已经加工成凹形的材料100得以从支承构件163中被取出。
如上所述，靠模B中柱形构件166所用的自动复位元件在型式上与靠模A及C所用的不同。在该实施例中，靠模B的转动是按照迟后于靠模A及C的方式设置的。于是，当上模121向下运动-同时，汽车前门外壳材料100被放置在支承构件103,153,163上－进而使滑动靠模126与定时板115相接触时，靠模A及C中的柱形构件106,156将首先经转动进入待机模式，其后，靠模B中的柱形构件166也将经转动进入待机模式。
在待机模式下，靠模A,C和B中的工件材料支承部分109及凹形成形部分110的定位方式是使这些部分能够平滑地与相邻的靠模相接，从而构成完整精确的产品形状。若非如此，材料100在被加工成凹形时将发生变形。另外，为避免材料100发生变形，支承构件103的工件材料安装部分108以及柱形构件106,156,166的工件材料支承部分109和凹形成形部分110也将采取通过彼此平滑连接而构成产品形状的定位方式。此外，柱形构件106,156,166端部之间的结合部被做成适当的形状，而且所采取的定位方式将确保在转动时不发生相互干涉。
随着冲模垫171对支承构件103,153,163以及对柱形构件106,156,166之工件材料支承部分109的强力压制，工件材料100将会由柱形构件106,156,166的凹形成形部分110以及滑动靠模126的凹形成形部分131加工成凹形。在完成材料100的成形之后，上模121将向上运动，同时，线圈弹簧125的偏压作用力也将使滑动靠模126向模压装置外侧运动，从而避免了柱形构件106,156,166之凹形成形部分110与滑动靠模126之凹形成形部分131之间的相互干涉。随着上模121的上移，定时板115和推力销181将在压力弹簧145和线圈弹簧170的作用下上升，由此使柱形构件106,156,166以转动方式回位，这样，加工后的材料100就可以从支承构件103,153,163中被取出。
在上述实施例中，靠模A和靠模C的转动按照同时方式设置，而靠模B的转动则按照迟后于靠模A及C的方式设置。靠模的转动时序可根据工件材料的情况加以适当的调整。除此之外，转动时序的控制也可以采用不同于上述装置的其它机构。
如本发明所述，对于那些从上模向下模方向看来具有曲面形状的工件材料来说，其凹形成形部分被分成若干个可以由单个柱形构件加工出近似直线形状的成形段，而且，工件材料的各成形段配置了专门的柱形构件和自动复位元件，从而使具有曲面形状的工件材料得以在单一工序中加工成形。
另外，如本发明所述，对于在相邻靠模的接合处转动的各个已分开柱形构件来说，所采取的转动时序使其转动彼此相互错开，从而避免了转动时的相互干涉，而且，在柱形构件转动之后，柱形构件的工件材料支承部分和凹形成形部分彼此平滑连接，由此构成完整精确的产品形状，从而使具有曲面形状的工件材料能够被加工成凹形。