一种用于在两个薄板状部件间制作压印式接头的模具及包括此类模具的装置技术领域
本发明涉及一种用于在至少两个相同或不同类型，金属或非金属的薄板状材料部
件之间制作压印式接头的模具。依靠一协同操作的冲头以及这样的模具和砧座，通过拉伸
薄板中的材料在所述薄板上形成一空腔而将所述部件连接在一起，然后使用挤压冲头和砧
座之间的材料的方式横向延伸所述空腔的底部使部件互相锁住。这种连接技术是本领域公
知的名为压印的现有技术。
更具体地，本发明涉及一种新型模具，一方面具有薄板的形式，因此非常适合在狭
窄的环境中工作的工具，另一方面也非常适合配置为多模具，即包括多个模具腔。多模具设
计使得可以在工作件间同时制作多个压印式接头。本发明还涉及一种包括根据本发明的模
具用于制作所述类型接头的装置。
根据本发明的装置或机器可以是固定的或者手持式类型，且动力源可以是例如电
力，液压或者气动等形式。
背景技术
像这样用于制作此种类型的单独接头的技术是本领域公知的。合适的工具一般包
括两个配合制作所述接头的单独的工具部分。第一工具部分具有冲头的形式，其以基本线
性冲击的方式朝同轴的具有模具腔的模具形式的第二工具部分方向驱动，在所述模具腔的
底部布置有砧座。
为了制作所述接头，薄板状部件紧靠住第二工具部分，即设置有可移动的模具元
件的模具，其模具元件在某些实施例中配置为依靠一弹簧元件的弹力在一支撑面上横向滑
动。弹簧元件通常是由弹性体做成的环形物或形成金属弹簧的环形线圈围绕可移动的模具
元件构成。
接近的冲头冲击待连接的其中一个部件的表面。两个部件材料首先被拉伸进模具
腔，随后由于冲头和空腔底部的砧座间的相互作用而横向挤压，向外移走可移动模具元件，
从而在薄板状部件上创建一个互锁部件的蘑菇型按钮。在基本的线性冲击或协同操作的冲
头移动的方向上即垂直于待连接的薄板状部件的平面的已知的模具尺寸通常是模具腔直
径的多倍。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种模具，其具有平板的形状，即一平整的、薄的材料的
形状，优选金属材料，从而具有小的垂直尺寸且因此非常适合用于在狭窄的环境下工作的
工具的模具。根据本发明在基本线性的冲击或者协同操作的冲头移动的方向上的模具尺寸
可以是闭合的模具腔直径的量级或者比闭合的模具腔直径更小。
如将描述的那样，根据本发明的模具也非常适合用于配置为多模具，即包括多个
模具腔。
本发明的进一步目的是提供一种多腔模具，使得能够在薄板状部件间实现多个接
头，其中所述接头以实际上无限制的配置，置为彼此非常靠近。
此外，根据本发明被设计为包括一个或者多个模具腔的模具是非常坚固和耐磨
的，而且更重要的是制造简单廉价。
本发明再进一步的目的是提供一种根据本发明配备具有一个或者多个模具腔的
模具的装置。这种装置可以被设计为具有使其适用于在非常狭窄的空间操作的尺寸。
根据本发明的一种装置可以设计用于在两个或多个薄板状部件间同时制作多个
接头。为此该装置使用多个冲头元件和一包括以基本平移或者枢转的方式相对于彼此可移
动的第一和第二模具元件的多模具。
根据本发明的一种装置甚至可以被配置为在相同或不同工作件上的两个或多个
不同的分开的平面上同时形成多个接头。
本发明提供所述技术问题的解决方案，以根据所附权利要求为特征。
附图说明
为了清楚地说明根据本发明的模具和装置的通用性，以下附图和相应的说明书部
分均表示和描述设置有这样的模具的多模具和装置。
然而，本领域的技术人员将很容易理解对应的只有一个模具腔的模具以及配备这
样的模具的装置可以如何被设计。
通过阅读参考相应附图来进行其中形成部分的描述，本发明的其它目的，使用和
优点将会变得显而易见，并且其中：
图1示意性地表示了根据本发明第一实施例，配备4个空腔的模具的顶视图，其中
空腔在闭合位置；
图2示意性地表示了根据图1的实施例，模具腔在打开位置的顶视图；
图3示意性地表示了根据本发明设置有一个处于即将在工作上制作接头的位置上
的多模具的装置的部分截面的侧视图；
图4示意性地表示了装置中的已经在两个薄板状部件间共同制作接头的一协作的
冲头、模具以及砧座的截面图；
图5示意性地且更详细地表示了关于根据本发明的一个多模具的第二实施例如何
在根据本发明的装置中被固定以及引导；
图6示意性地表示了根据本发明的具有如图5所示的多模具的装置的前端的部分
截面，该多模具包括两个模具腔，两个协同工作的冲头以及一个卸料板；
图7表示了根据图6所示的布置的透视图；
图8表示了用于在根据本发明的装置中安装模具的机构的一个实施例的细节；
图9示意性地表示了多模具的4个单独的第三实施例，其各自配备可以在根据本发
明装置中同时运行的三个模具腔；
图10示意性地表示了根据本发明的装置的部分的侧视图，其呈现了上下工具(承
载部件或者钳口)上的两个不同水平面或台阶，其中下钳口在每一水平面配备一个根据本
发明的多模具；
图11A-D示意性地表示了配备三个模具腔的模具及其在装置中的布置细节。
具体实施方式
图1示意性地表示了根据本发明的多模具1的一个实施例。多模具1包括配置为相
对彼此可移动的在它们之间形成4个模具腔23的两个基本平整的模具元件2、3。在图1中，所
述多模具的模具腔23处于闭合位置，该闭合位置是在如图3、4所示的相应的冲头元件14冲
击之前，当薄板状部件，如图3中的薄板17、18、19，被定位在模具顶部时，过程开始的位置。
参照如图3，当在根据本发明的装置中的基本平整的支撑面上进行安装时，模具元
件2，3配置为，以在沿着轴A-B的两个相反的方向上相对于所述支撑面也是独立可移动。
同样参照图3，为了在基本平整的支撑面上安装多模具1以及阻止模具元件2、3的
垂直移动，可以使用以通过两个螺钉固定的桥的形式的一个简单的夹紧元件6。然而，机构
提供充足的自由度以使滑动模具元件2、3在支撑面的往复运动是至关重要的。安装所述模
具元件的另一方法将参照图5-8进行描述。
图1和2表示了相邻空腔相对彼此横向放置的单独的模具腔的布置，这也是在本实
施例中给出空腔结构一种曲折形式的图5和7中的情况。
然而，应当理解的是取决于应用，单独的模具腔的数量及其布置可以被自由选择。
最简单的形式当然是只包含一个模具腔的模具。一种简单的多模具结构可以是空腔的直排
布置。如图9中表示的结构。
图1-9中阐述的实施例中，模具元件2、2’被给出包围模具元件3、3’的框架形式，使
得元件3、3’通过两平行相对的框架部分被引导相对于元件2、2’移动。这给出了模具1的一
种特别结实且实用的设计。当然也可以设想其它的结构。例如在形成模具腔时，这两个模具
元件在其各自移动中可以被单独引导从相反方向靠近彼此。
在相应的圆形、椭圆形或者其它任何合适的形状的冲头元件14的撞击之前，单独
的模具腔23可以在起始或者静止位置。
在静止位置，所有相同结构的模具腔23可以有相同的尺寸和形状或不同的单独的
模具腔23可以有不同的尺寸和形状。
如在用于制作单接头的装置的现有技术中，第一和第二工具部分即冲头和模具在
冲击之前进行对准是至关重要的。如将参考图3-7更详细描述的那样，第一和第二工具部分
被各自布置在上下工具承载部件或者钳口上，上下工具承载部件或者钳口形成根据本发明
的装置的一部分。在下文中的“工具承载部件”和“钳口”指根据本发明的装置的相同部分。
为形成接头，所述钳口及其各自的工具部分向着彼此以一基本线性移动的方式被驱动。名
称“上”和“下”在这里用于参照附图描述而与实际无关，因为装置工作时当然不会考虑空间
的实际取向。
在这样的装置11的第一实施例中，如图3中所示，有各自的位置对应于在多模具1
上的单独的模具腔23结构，在各自的上下钳口12、13中的一冲头元件14及相应的砧座元件
33配置为对准。
下钳口13设置有一基本平整的上支撑面31。每一砧座的顶端5从所述支撑面垂直
凸出。因此，根据本实施例，各砧座的活动部分，即顶端5，在支撑面31上有一固定位置。
每一个砧座元件33的顶端5优选为圆柱形，其具有基本对应于在相应位置的模具
腔23的形状的截面。为简化描述，在多模具1的所示实施例中，所有的模具腔23具有相同的
尺寸和形状，即圆柱形。但正如上面所提到的，多模具1的个别空腔23或者所有空腔可以有
不同的尺寸和形状。
参照图3，基本平整的多模具1被定位在下钳口13的上支撑面31上，对应的砧座元
件33的顶端从下面伸进处于静止位置的各自的模具腔23。通过这种布置方式，各自的冲头
元件14将优选对准对应的模具腔23以及砧座元件33的顶端5。在图1和2中，砧座元件33的顶
端5用在各自的模具腔23底部的一个黑点表示。
参照图1，如上面所提到的模具元件2、3相对彼此可移动且基本沿着通过箭头A-B
所示的轴在两个相反的方向上相对所述支撑面31可独立移动。在本实施例中，该移动通过
布置在模具元件2、3之间的两个弹簧元件4，以相抵一个偏压另一个的方式来控制。在由模
具元件2限定的框架里面的模具元件2、3之间的自由空间中，设置有用于两个弹簧元件4的
终端部分的两对相对的固定元件8、9。这些固定元件也可通过其各自的长度被设计来限制
模具腔的开口，以有利于接头形成的。应该清楚的是，一个单一的弹簧元件也能具备如图9
所示的相同的功能。参照如图1，另一种结构可以是具有在方向B上拉动元件2的一个弹簧元
件或者类似物以及在方向A上推动元件3的另一弹簧元件。主要是弹簧元件产生弹力闭合围
绕砧座元件33的凸部5的模具腔23，从而把多模具1定位在接头形成过程的起始处。
除了一个或多个弹簧元件，也可以设想其它的驱动机构。在图2中，示意性地表示
了在模具元件2、3之间可以取代或补充弹簧元件的一个驱动机构10。插图只是表示了对两
个模具元件的作用，而非驱动机构的必须的物理位置，该驱动机构例如可以是一个电机，气
动或液压活塞缸组件或类似物。
图2示意性地表示了在接头形成过程结束时打开位置处的多模具1的第一实施例。
两个模具元件2、3相对于彼此位移且也相对于表示为黑点的固定的砧座元件33的凸部5位
移。弹簧弹力使工作件挤压而引起的材料的横向流动导致了这些位移。图4也说明了这个位
置。
图3示意性地表示了根据本发明的装置11的部分的局部截面的侧视图，装置11设
置有处于即将在工作件32上同时制作多个接头的位置的模具1。在附图中只表示出其中一
个的冲头元件14被安装进上钳口12，其具有一朝各自对应模具腔23方向延伸的凸部。该凸
部，部分地，被弹性元件15(如合适的弹性体)以及卸料板(stripperplate)16(如可由金属
制成)包围，且卸料板16在接头形成过程中当钳口彼此靠近的时候相抵多模具1夹紧工作件
32。也示意性地表示了如上所述的夹紧元件6保持多模具1向下抵靠支撑面31。
在图示的应用例子中，该装置被置为，用于在三个金属薄板之间同时制作多个接
头，以在工作件32上形成凸缘(flange)。该装置的这种特殊设计使得其可能在非常狭窄的
空间(10mm量级)以及非常靠近边缘的条件下工作。
图4示意性地表示了当上下钳口彼此靠近时，在两个薄板状部件20、21之间一起完
成制作接头的，协同操作的冲头元件14、模具元件2、3以及砧座元件33、5的截面图。如图2所
示，接头的横向扩展移置了模具元件2、3。
图5示意性地表示出更详细的在根据本发明的在装置中安装和引导模具的另一种
方法。为简化附图及说明，模具在这里简化为只有两个具有圆形截面的模具腔23。如之前所
述的其它数量，形状的空腔和结构当然也是可允许的。
多模具以及装置的该实施例具有对于接头的延伸以及模具在冲击之前的定位不
需要单独的砧座的优点。参照图6，在本实施例中，下钳口13’的上表面31设置有可更换的磨
板34，使该装置更耐磨，且作为用于定位和限制多模具的移动的两侧边-夹紧元件22以及销
26、27的固定板。
如在上面所述的第一实施例中的模具，包括两基本平整的模具元件2、3，其配置为
相对彼此可移动，且在其之间形成两模具腔23，这里表示为在闭合位置。所述模具元件在图
中的基本垂直方向上相对于所述磨板34也是可独立移动的。同样参照图7和8，为在磨板34
上安装多模具以及限制模具元件2、3的垂直移动，两侧边-夹紧元件22沿着模具元件2的两
相对的侧边布置。如之前所述的布置提供充足的自由度用于滑动模具元件2、3在磨板34上
的往复移动。
如图1-3中，驱动机构表示为弹簧元件4，但是如上面所提到的，也可以用其它驱动
机构代替。此外，一个弹簧元件足以满足所需功能。图中该弹簧元件对模具元件3施加向上
的力以及对模具元件2施加向下的力，在实际中这对应为，向定位在磨板34顶部的模具元件
施加横向的力。至少一个销26、27对应每个模具元件而固定在磨板且定位在各自的椭圆形
孔25、24里面，该椭圆形孔布置在各自的模具元件里面以平行于各自的模具元件的移动轴。
这些销及对应的孔被布置以限制模具相对磨板的移动。
在图中，销26抵靠住模具元件2的椭圆形孔25的上端部，从而限定图中该模具元件
的最低垂直位置。同时销27顶靠住模具元件3的椭圆形孔24的下端部，从而限定图中该模具
的最高垂直位置。参照图6，此位置对应于在磨板34上对准上钳口12’里面的两冲头元件14’
的闭合的模具腔23的一个预定义位置。
此外，四个间隔的螺栓28固定在磨板上且穿过模具元件2中的孔29，为多模具给予
足够的横向移动空间。如图6中所示，这些螺栓稍高于已安装的模具的顶层，从而当卸料板
16’在进程中按压待连接的薄板状部件到模具时，为磨板上的滑动模具元件2、3的往复移动
提供充足的自由度。
引导、限制模具元件2、3的横向移动以及阻止其垂直移动的另一方法可以通过使
用在沉头椭圆形孔中具有沉头的螺钉取代销26、27的方式来实现。这也将消除夹紧元件22
的需要。
图6以部分截面的形式示意性地表示了根据本发明的装置前端，包括具有两模具
空腔、两协同工作的冲头14’以及卸料板16’的多模具。这里用于卸料板上的弹性元件表示
为弹簧元件30。该类型的多模具参照图5中的描述。
图7表示了根据图6所示的布置的透视图。
图8表示了参照图5所描述的用于在根据本发明所述的装置中安装多模具的机构
的一个实施例的细节。
图9示意性地表示了可以在根据本发明所述的装置中同时运行的一组四个独立的
多模具的第三实施例。如在上述的实施例中，第一模具元件2’具有框架形状，在其里面第二
模具元件3’通过两平行相对的框架部分被引导相对于第一模具元件2’移动。两个模具元件
每个具有梳子的形状，且具有各自的介于中间的销。模具空腔23’形成于每一梳子上的两相
邻的销之间。在这种情况下，单独的弹簧元件4设置在模具元件2’、3’之间，抵靠一个偏压另
一个。弹簧元件4产生的弹力闭合围绕砧座元件凸部的模具腔23’(未在该图中示出)，从而
将多模具定位在接头形成过程的开始处，如参照图1所描述的实施例中的那样。用于在合适
的支撑面上固定每个多模具的必要的夹紧元件未在图中示出。
对于单独模具的模具腔结构在这里为一包括三个空腔的直线。整体配置为两行，
每行具有六个空腔，这使得可以同时制作12个接头。可以理解的是这种结构能够很容易地
被改变。
当然，根据图9所示的多模具可以用不同的方式修改。例如，具有如根据图5所示实
施例中的销或者螺钉的椭圆孔可以配置为用于实现夹紧和引导功能。在那种情况下，多模
具也可以在没有单独砧座元件的条件下使用。
具有根据上述的平整模具设计的有利的可能性是装置可以通过呈现两个或多个
不同的水平面或台阶在工作件上同时制作多个接头的方式来实现。为此，装置的上钳口12"
和下钳口13"将分别设置有至少一个水平面以及至少一个互补的台阶，在下钳口13"上的每
一互补的台阶，配备根据上述任一实施例所述的具有一个或者多个模具腔的一平整模具1，
并且每个台阶，也就是在上钳口12"上，设置有相对应的冲头元件14"。
图11A表示了具有其间形成三个模具腔123的两细长模具元件102、103的模具101
的顶视图。图中模具腔123处于闭合位置。在此实施例中，模具元件102、103配置为用于在细
长的模具元件102、103的一个端部围绕枢转销105作枢转运动。模具腔123通常以合适的结
构配置和集合在模具元件的相反端部处。模具腔的数量可以根据应用从一单个到多个来进
行选择。两个模具元件通过作用在各自模具元件上的弹簧元件104偏压彼此。
图11B表示了根据图11A所示的接头形成过程结束时处于打开位置处的模具。弹簧
元件104的弹力使工作件对挤压，挤压过程中导致材料的横向流动，从而引起两模具元件
102、103以枢转运动的方式相对彼此位移(箭头C)。
参照上述图1中所述，为把模具定位在接头形成过程的开始处，模具可以配置为闭
合围绕相应砧座元件凸部的模具腔123。然而，参照上述图5中所讨论过的，此模具101可以
在没有单独砧座元件的条件下使用。模具101可以安装为在可更换的磨板134上滑动。图11C
表示了这种布置的部分截面的透视图。
磨板134将具有如普通砧座的功能。由于模具腔123的这种布置，随着后续的空腔
相对彼此侧移，在两模具元件中形成成对的或者相对的斜面135、136。这些斜面被设计用于
通过弹簧元件104弹力带动模具元件的方式共同操作模具的闭合，且由此模具腔到达与处
于接头形成过程的开始处的协同操作的冲头元件114一致的位置。
图11D表示了如图6中所示的用同一方式布置的协同操作的冲头元件114。