剪切装置.pdf

一种剪切装置(10)，其中一板状加工工件(50)放在定位于其下侧的一模具(20)上，在被一衬垫(30)保持的状态下，通过设置在工件(50)上侧上的一冲头(40)将待加工工件(50)的预定部分加工成一预定形状。冲头(40)一体形成有一鞋后跟状部分(41)，该鞋后跟状部分(41)设置在与待加工工具(50)的要加工的预定部分的一外围面(51)接触的表面，并且约束外围面(51)不沿垂直于板的厚度方向的一外部方向移动。

1.  一种剪切装置，用于当在一模具和一衬垫之间夹紧一板状工件时，通过一冲头将所述工件的一预定部分处理成一预定形状，
其特征在于，所述剪切装置提供有整体地具有一约束部分的冲头，所述约束部分定位成：当所述工件夹紧在所述模具和所述衬垫之间时，与所述工件要处理的所述预定部分的一外围面相接触，从而抑制所述外围面不沿垂直于一厚度方向的一向外的方向移动，
并且，限制所述工件的所述外围面在剪切期间移动。

2.  如权利要求1所述的剪切装置，其特征在于，所述工件定位于所述模具下，所述衬垫进一步定位于所述工件下。

3.  如权利要求1或2所述的剪切装置，其特征在于，所述约束部分形成有向一前端变薄的一锥形部分。

4.  如权利要求1-3中任意一项所述的剪切装置，其特征在于，所述剪切装置具有一预处理设备，用于在通过所述冲头将所述工件的所述预定部分处理成所述预定形状之前的一阶段，将所述工件的要处理的所述预定部分的所述外围面处理成具有一所需精度。

5.  如权利要求1-4中任意一项所述的剪切装置，其特征在于，所述约束部分具有一分开的形式，从而对应于所述工件的一台阶构造。

剪切装置
技术领域
本发明涉及一剪切装置，尤其涉及可通过一压机或其它这样的机器给予一工件一剪切力从而完成具有一高精度的工件切割表面的一剪切装置。
背景技术
通常，一种精密冲裁方法，一般地众所周知为可压模成型具有一高精度的一金属材料从而形成诸如一汽车零件或其它这样的部件的具有多种形状的一产品的一种方法。根据精密冲裁方法(这将在下文称为“FB方法”)，即使金属材料具有一相对大的厚度，也可将一剪切力施加至具有一高精度的金属材料。因此，完工产品以致于具有光滑的切割表面(具有一所需精度)，而不在其中产生裂缝或破裂表面。
尤其，FB方法利用了一液压冲头，其中，可液压地操作多种部件从而允许其复杂的运动。尤其，在一衬垫(一压紧的板)和一模具之间夹紧一工件(金属材料)从而在其间保持。因此，当一冲头与模具协作从而可将一剪切力施加至工件时(当冲头和模具之间的余隙最小时)，可抑制作用在工件中的释放力(即以垂直于剪切力的一方向作用的一向外的力)。可选择地，在衬垫和模具之间形成一细长的突出物(一V形环)。在此情形下，当固定件咬入工件时，工件可保持在衬垫和模具之间。因此，可进一步减小释放力。因此，可将剪切力会聚地施加至工件。这会导致工件的一高精度处理。
此外，当通过冲头和模具将一剪切力施加至工件时，由于冲头和模具之间的余隙，一弯曲力作用在工件上，从而可将一作用力(一弹起力)施加至工件，这起到促使工件从冲头上弹起的作用。因此，为了防止工件从冲头上弹起以及抑制剪切力分散，在冲头的对侧上(从而与冲头相对并在其间插入工件)提供一顶推器(一产品固定器)，从而抑制此弹起力的作用。尤其，可以一复杂的方式液压地操作多种部件，从而提供一压紧状态，在该状态下顶推器可抑制工件的弹起，同时适度地将冲头的剪切力施加至工件。
例如，在日本专利第02-160125A号中公开了一种相关技术。
在上述的传统技术中，可将工件完工成为具有精密切割表面的产品。然而，必须以复杂的方式液压地操作多种部件(顶推器等)。因此，必须增加机器部件的数量。同样，必须增大机器的尺寸，机器因此变得更复杂。此外，这样的一种方法需要增加用于压模成型的加工步骤，例如，诸如一尺寸调整的一状态设置，和维护或其它这样的处理。这会导致生产成本增加。此外，达到工件处理的一精度提高和产品的一稳定质量是相当难的。因此，该方法不适于大规模生产。
此外，在FB方法中，甚至在完成处理之后，切割形成的产品和废料仍保留在模具和顶推器上。因此，为了将产品转移至下一个处理步骤，当完成处理时，就必须清除与设置成产品共面的废料。因此，需要一附加的步骤和一相应的额外时间来清除切割废料。因此，达到一较快的处理时间是相当难的。
而且，如上所述，在衬垫和模具之间形成细长的突出物(V形环)，从而抑制处理期间作用在工件上的释放力。然而，这样的一种结构不足以抑制释放力。因此，必须进一步提供附加元件，例如，可在两侧引导工件的一元件。
发明内容
为了解决上述问题而作出了本发明。因此，本发明的一个目的是，完成一剪切形成的、具有一高精度的工件的切割表面，以简化压机的构造，并达到一较快的处理时间。
为了解决问题，本发明的一剪切装置构造如下：
第一发明是一种剪切装置，用于当在一模具和一衬垫之间夹紧一板状工件时，通过一冲头将工件的一预定部分处理成一预定形状。该剪切装置提供有整体地具有一约束部分的冲头。该约束部分定位成，当在模具和衬垫之间夹紧工件时，与工件要处理的预定的部分的一外围面相接触，从而抑制外围面不沿垂直于一厚度方向的一向外的方向移动。限制工件的外围面在剪切期间移动。
当通过冲头和模具，沿厚度方向将一剪切力施加至板状工件时，要处理的预定部分的外围面会施加有垂直于厚度方向的向外方向的一力(一释放力)。此外，工件的一施加剪切力的部分施加有一弹起力，该弹起力促使工件从冲头上弹起。
根据第一发明，用于将剪切力施加至工件的冲头整体地提供有约束部分，该约束部分接触工件要处理的预定的部分的外围面。因此，限制工件的外围面不在处理期间沿垂直于厚度方向的向外方向移动。此外，从约束部分作用在外围面上的一约束力也充当一反作用力(一滑动摩擦抵抗力)，该反作用力抵抗促使工件从冲头上弹起的弹起力。因此，因为限制了工件的要处理的预定的部分不在处理期间移动，要处理的预定的部分可施加有具有一高精度的剪切力。
此外，无需提供用于约束工件50不弹起的一顶推器。因此，例如，当切割工件时，切除部分可向下清除。
其次，第二发明是由权利要求1限定的剪切装置，其中，工件定位于模具下，衬垫定位于工件下。
根据第二发明，工件的切除部分不保留在诸如衬垫的一元件上。也就是说，工件的切除部分可直接向下清除。
其次，第三发明是由权利要求1或2限定的剪切装置，其中，约束部分形成有向一前端变薄的一锥形部分。
根据第三发明，工件要处理的预定的部分的外围面，当被与冲头一起移动的约束部分的锥形部分引导时，会变成一接触状态。因此，即使在要处理的工件的预定部分的外围面和约束部分之间形成的一余隙设置成最小或闭合，外围面和约束部分可平滑地达成彼此接触。
其次，第四发明是由权利要求1-3中的任意一项限定的剪切装置，其中，该剪切装置具有一预处理设备，用于在通过冲头将工件的预定部分处理成预定形状之前的一阶段，将要处理的工件的预定部分的外围面处理成具有一所需精度。
根据第四发明，在通过冲头将工件的一预定部分处理成预定构造之前的阶段，通过预处理方法将要处理的工件的预定部分的外围面处理成具有一所需精度。因此，在处理期间与约束部分接触的外围面预先地处理成具有所需精度。
其次，第五发明是由权利要求1-4中的任意一项限定的剪切装置，其中，约束部分具有一分开的形式，从而对应于工件的一台阶构造。
根据第五发明，约束部分具有一分开的形式，从而对应于工件的一台阶构造。因此，即使要处理具有一复杂构造(一台阶构造)的工件，仍可通过约束部分将一需要的约束力或反作用力施加至工件。
本发明包括上述方法，从而提供下列效果。
首先，根据第一发明，可通过简单地相对于在衬垫和模具之间夹紧的工件移动具有约束部分的冲头，以完成具有一高精度的剪切。因此，不必提供用于约束工件不在处理期间沿一弹起方向移动的一顶推器。此外，不必提供用于在处理期间以一复杂的方式操作多种部件的一液压控制机构。因此，可使用一常用的联杆式冲头，从而简化装置的构造。这会导致一降低的生产成本和始终如一的质量。
此外，虽然结构如此简单，但可将剪切力会聚地施加至工件。因此，可获得具有一高精度的光滑切割表面。此外，在切割期间，切割废料可通过移动冲头而自动向下清除。因此，可显著减少附加的步骤和需用于清除废料的一相应的时间。因此，可使处理加速，同时可完成产品的具有一高精度的切割表面。
此外，根据第二发明，废料可以可靠地向下清除。
此外，根据第三发明，即使工件的要处理的预定部分的外围面设置成紧紧接触约束部分，通过简单地向下移动冲头，外围面和约束部分仍可容易地变成接触状态。因此，可进一步增加工件的处理精度。
此外，根据第四发明，可在处理期间改进约束部分和外围面之间的接触状态。因此，可进一步增加工件的处理精度。
此外，根据第五发明，即使工件具有一复杂的构造，也可在处理期间施加一需要的约束力或反作用力。因此，可完成具有一高精度的处理。
附图说明
图1是本实施例的一剪切装置的一主要部分的一放大的截面图，显示了处理前的一状态。
图2是显示了用于剪切一工件的处理步骤的一流程的一视图。
图3是显示了图1的一约束部分大致与工件接触的一状态的一视图。
图4是显示了将一剪切力施加至工件的一状态的一视图。
图5是显示了切割工件的一状态的一视图。
图6是显示了清除切割废料的一状态的一视图。
图7是用于与本实施例中的一产品形状不同的一产品的一冲头的一平面图。
图8是显示了利用图7的冲头剪切一工件的处理步骤的一流程的一视图。
具体实施方式
在此将参照附图描述用于实现本发明的一最佳模式的一实施例。
图1-6显示了根据本发明的一实施例的一剪切装置10。图1是本实施例的剪切装置10的一主要部分的一放大的截面图，显示了处理前的一状态。图2是显示了用于剪切一工件50的处理步骤的一流程的一视图。图3是显示了图1的一约束部分41大致与工件50接触的一状态的一视图。图4是显示了剪切工件50的一状态的一视图。图5是显示了切割工件50的一状态的一视图。图6是显示了清除切割废料53的一状态的一视图。
首先，如图1和2所最佳显示的，要在本实施例中形成的工件50是具有一不变厚度的一细长钢板(一卷材)。当处理工件50时，通过诸如一开卷机、一轧平机和一辊式给料机(均未显示)之类的一种传输装置将工件50连续地送进剪切装置10，接着沿纵向方向以一连续不变的斜度传送它，从而使其以一逐步的方式经受处理。
如图2所最佳显示的，在本实施例的处理中，在将工件50形成一预定的形状之前的一阶段，工件50的侧端面由一预处理装置80修整(粗处理)。因此，外围面51处理成具有一所需的精度，从而具有一预定的宽度。因此，当剪切工件50时，其外围面51可提供相对于将在下文描述的剪切装置10的约束部分41的一可靠的广泛接触状态，从而允许后续剪切的一精度提高。此外，预处理装置80对应于本发明的一预处理方法。在图中，参考标号53标示废料，而参考标号52标示产品。
其次，构造剪切装置10(作为一机械曲轴压力机)，从而通过利用一驱动电机的一转动力的一曲轴来使冲头40往复运动。尤其，如图1所最佳显示的，切割装置10主要包括一模具20、一衬垫30和一冲头40。模具20可在其上接纳板状工件50，并作为处理期间的一下切割刀。衬垫30可与模具20协同，从而在处理期间将工件50沿一厚度方向夹紧于其间。冲头40定位在工件50上方，并可作为一上切割刀。
更详细地说，将模具20固定至剪切装置10的一下模具基座，从而在处理期间从下面支承工件50的一内侧。
其次，如图1所最佳显示的，衬垫30通过一带肩螺栓32连接至一垫板(未显示)。垫板可由于一驱动电机的一驱动力而垂直往复运动。尤其，带肩螺栓32从垫板上向下延伸，并穿过其而向下突出，从而可相对于彼此(垂直地)滑动。螺栓的一头部分(未显示)从垫板向上突出，其一相对端(带肩螺栓32的一前端)连接至衬垫30。同样，一盘簧31设置于垫板和衬垫30之间，从而包围带肩螺栓32。
因此，衬垫30可与垫板一起向下移动，从而接触安放在模具20上的工件50，从而在模具20上提供一夹紧力。尤其，如图3所最佳显示的，当垫板向下移动从而衬垫30接触工件50时，盘簧31由于垫板的向下移动引起的一偏置力而收缩。因此，衬垫30会经受收缩的盘簧31的一回复力(一弹力)，从而给工件50提供夹紧力。
其次，如图1所最佳显示的，冲头40与约束部分41整体地形成，该约束部分41在其下端具有鞋后跟状截面。尤其，约束部分41从冲头40的冲压表面43垂直向下地局部突出，从而限定接触面44。接触面44可广泛接触要切割的工件50的外围面51，从而具有一预定的宽度。接触面44构造成给处理期间安放在模具20上的工件50的外围面51提供可靠的广泛接触状态(形成于其间的余隙最小的一状态)。此外，冲头40和约束部分41都由具有一较高韧性的一金属材料(由HitachiMetals，Ltd制造的HAP5R)形成。
此外，约束部分41在其下端42具有锥形部分45。锥形部分45沿接触面44的侧面(即与要处理的工件50的外围面51广泛接触的侧面)形成，从而向前端(下端42)变薄。当冲头40向下移动时，锥形部分45会引导工件50的外围面51，从而可将外围面51平滑地引入约束部分41的接触面44。
其次，冲头40的一上端连接至上述的垫板，从而与垫板一起整体地往复运动。
因此，在完成处理之前，取决于垫板的向下移动，冲头40与衬垫30一起向下移动。然后，如图3所最佳显示的，当衬垫30接触工件50时，由于盘簧31的收缩，衬垫30给予工件50夹紧力。此后，如图4所最佳显示的，只有冲头40借助垫板进一步向下移动，从而冲头40的冲压表面43可将一冲压力施加至工件50的部分，该部分将被切除而成为废料53。
当通过冲头40的冲压表面43将冲压力施加至工件50时，由于冲头40和模具20之间的一位置关系(由于其间的一余隙)，将一剪切力施加至工件50。因此，一释放力会沿一垂直于厚度方向的一向外的方向作用在工件50的外围面51上。然而，此时工件50的外围面51提供与约束部分41的接触面44的广泛接触。因此，从约束部分41的接触面44将一反作用力(抵抗释放力的一力)施加至外围面51。因此，约束了工件50的外周边部分51不能沿此方向(即垂直于厚度方向的向外方向)移动。
此外，当工件50施加有剪切力时，除了上述的释放力，它还施加有一弹起力。弹起力是促使工件50从冲头40的冲压表面43弹起的一力。尤其，弹起力由一弯曲力引起，该弯曲力是由于当施加剪切力时，冲头40(的冲压表面43)和模具20之间的余隙而产生的。弯曲力作用在工件50(要切除成废料53的部分)上，从而促使工件50从冲压表面43上弹起。然而，弹起力被来自约束部分41的接触面44的反作用力(抵抗释放力的力)所抑制。也就是说，由于释放力，在约束部分41的接触面44和工件50的外围面51之间产生了一滑动摩擦力，此力作为与抵抗弹起力的一反作用力。因此，工件50(要切除成为废料53的部分)的外围面51被约束而不能沿一弹起方向移动。
因此，根据本实施例的剪切装置10，在处理期间(当施加剪切力时)，防止工件50由于释放力和弹起力而移动。因此，在处理期间，施加至工件50的剪切力可会聚地(高精度地)作用在预定的位置而不分散。
接着，将参照图1-6描述本实施例的一种操作方法。
首先，如图1所最佳显示的，将工件50(见图2)安放在模具20上。在预处理步骤，工件50的侧端面被修整(粗处理)成具有一所需精度，从而具有一预定的宽度。此后，驱动剪切装置10的驱动电机，从而冲头40向下移动。当衬垫30到达工件50的一位置时，由于垫板的向下移动，盘簧31收缩，从而将一夹紧力施加至工件50。此后，当由于冲头40的向下移动而约束部分41的下端42到达工件50的外围面51时，通过约束部分41的锥形部分45引导工件50的外围面51，同时将外围面51引入接触面44，从而在其间提供广泛接触的状态。此外，如图3所最佳显示的，当冲头进一步向下移动时，冲头40的冲压表面43会接触工件50。
其次，如图4所最佳显示的，当冲压表面接触工件50之后冲头40进一步向下移动时，由于此移动引起的冲压力，将剪切力施加至工件50。此时，释放力和弹起力会作用在工件50上。然而，因为由约束部分41的接触面44产生了反作用力，工件50被约束而不能沿对应于释放力和弹起力的方向移动。因此，如图2和5所最佳显示的，剪切力会会聚地(高精度地)作用在工件50的预定的位置。因此，将工件50切割成产品52和废料53。产品52会对应于冲头的形状的一预定的形状。
同样，如图6所最佳显示的，切割废料53自动向下清除。因此，当冲头40向上移动时，只有产品52安放在模具20上。因此，可将产品52转移至下一步骤而不实施废料的一清除操作。
因此，在本发明的剪切装置10中，通过简单地向下移动具有约束部分41的冲头40而靠在衬垫30和模具20之间夹紧的工件50上，可将剪切力会聚地(高精度地)施加至工件50。因此，可获得没有破裂的光滑切割表面。也就是说，剪切装置10不必包括用于约束工件50在处理期间不沿弹起方向移动的一顶推器。此外，可免除用于在处理期间以一复杂的方式操作多种组件的一液压控制机构。因此，可使用一常用的联杆式冲头来代替一传统的液压冲头。因此，可简化装置的构造从而减少装置的故障。
此外，因为无需顶推器，由剪切所切割的废料53可向下自动清除。因此，可显著地减少附加步骤和需用于清除废料53的一相应的时间。也就是说，可使处理加速，同时可完成产品52的具有一高精度的切割表面。
此外，因为锥形部分45在约束部分41的接触面44中形成，当通过锥形部分45引导工件50的外围面时，可将外围面51平滑地引入接触面44。因此，可相对于工件50的外围面51建立可靠的广泛接触状态。因此，可进一步增加反作用力的作用。此外，因为冲头40和约束部分41都由具有一高韧性的金属材料形成，这些元件几乎不会由于诸如释放力或其它这样的力的一负荷而局部损坏。因此，可以一稳定的方式产生反作用力。
尽管在此描述了本发明的一个代表性的实施例，但除了上述的实施例之外，还可以多种修改形式实施本发明。
根据本实施例的切割装置10，可完成具有一高精度的产品52。因此，剪切力特别有利于生产具有用作滑动表面的切割面的一产品，例如，用作一车辆座位的一后靠机构的一组件的一产品。为了形成这样的产品，例如，在图7和8中显示了具有一构造的一冲头60(一剪切装置11)。冲头60形成有约束部分61，该约束部分61定位成在其两端彼此间隔分离。同样，冲头60形成有定位在其中心的一约束部分63。连接部分在约束部分61下凹入。也就是说，约束部分61和63具有一分开的形式。这是因为一工件70要切割成在其一中心部分具有一突起物(从而具有一台阶构造)。此外，约束部分61和63提供有接触面62和64，该接触面62和64可分别广泛接触工件70的边外围面71和中心外围面74。因此，如图8所最佳显示的，在处理期间，工件70的外围面71和74分别提供了相对于接触面62和64的一广泛接触状态。也就是说，即使工件70具有一复杂的构造，仍可在冲头60和约束部分61、63彼此靠近时完成处理。因此，当处理工件70时，可恒定地施加抵抗释放力和弹起力的反作用力。因此，可完成具有一预定形状(通过清除废料73而产生)的、带有一高精度的一产品。此外，在此情形下，通过利用对应于本发明的预处理方法的一预处理装置81，将工件70的外围面71和74修整成具有一所需精度，从而完成一高精度剪切。
尽管在本实施例中使用了一常用的联杆式冲头作为剪切装置10，但也可使用一液压冲头。此外，尽管在本实施例中，通过将剪切力施加至工件50来剪切其，但还可在弯曲或拉延中施加一剪切力，从而完成一高精度剪切。