[发明专利]用于改变工件的工具

说明书

关于联邦资助的研究或开发的声明

本发明是根据第DE-FG36-08GO18128号合同在政府支持下开展的。政府拥有本发明的某些权利。

技术领域

本公开涉及一种用于剪裁或接合金属板的电动液压工具。

背景技术

从金属板制造部件通常需要剪裁和焊接金属板。在传统的制造工艺中，使用低碳钢，这是因为低碳钢的延展性且低碳钢容易剪裁和焊接。已经提出多种新材料(例如，深拉优质钢、拉拔优质钢(drawing quality steels)、烘烤硬化钢、双相钢、硼板、铝合金)来制造金属板部件。现在在车辆的制造中提出用轻质材料和高强度材料代替低碳钢，以增加燃料经济性。使用传统的金属板成形工具和焊接工艺对这些类型的轻质材料进行加工在制造过程中导致实质性问题。

在剪裁操作中，较硬的材料需要更大的力，以从金属板剪裁废料。另外，当剪裁更高强度的金属板时，由于更大的力施加到成形工具而导致可产生更大的间隙。对于传统的低碳钢，通常建议间隙小于材料厚度的10％。另外的间隙可沿着金属板的剪裁边缘以毛刺、裂缝、裂片的形式产生。另外，增加的间隙还可导致工具钢边缘的磨损增加。工具钢边缘的磨损可通过重新锐化剪裁钢的边缘或者通过填塞剪裁钢嵌件来解决，这增加了制造成本。

提出的另一个方案是包括与剪裁钢相邻的弹性废料支撑件(elastic scrap supports)，以减少毛刺的变形和弯曲，如申请人在第7,197,970号美国专利中提出的。根据申请人的在先专利的弹性废料支撑件的使用极好地适合于垂直剪裁操作。然而，如果需要通过凸轮操作的剪裁钢工具进行大角度切割(可能需要大到60°的切割角度)，则弹性废料支撑件的效用降低。

在申请人的第7,810,366号在先专利中，提出对坯件进行电动液压剪裁、翻边和缝边(hemming)，但是必须给电动液压工具提供大量液体。由于需要排放和填充电动液压腔，所以大量液体的使用增加了机械循环时间。另外，为了利用更大的电动液压腔中的更大的液体体积对板进行剪裁、翻边和缝边，需要增加的电压以提供足够的力。此外，放电的多个电极与板的被作用区域的位置之间的间隔的增加会降低来自电动液压脉冲的可用压力。

在焊接操作中，焊接铝或混合金属可能需要将粘合剂施加在接合区域，以获得需要的接合强度。粘合剂的添加增加了完成的板的重量和成本，还使制造工艺变复杂。点焊操作和其他热焊接技术依赖于金属板的材料的局部熔化。局部熔化降低了强度且可降低完成的部件的性能。已经提出电磁焊接，以接合铝和其他混合金属组件。然而，电磁焊接依赖于线圈，而线圈的寿命短且更换的成本高。另外，当应用于电导率差的材料时，电磁焊接不是特别有效。

上述与剪裁和接合轻质金属板相关的制造挑战和问题通过申请人如下面总结的描述来解决。

发明内容

本公开提出使用围绕模具的外周延伸的小体积电动液压腔取代金属板模具上的嵌件和剪裁钢边缘。电动液压腔设置有电极丝，所述电极丝设置在液体中并连接到存贮电荷源。小体积的电动液压腔围绕模具的外周延伸。当存贮电荷源通过所述电极丝放电时，在液体中产生压力脉冲。高电压放电使所述电极丝破碎。压力脉冲驱动板抵靠设置在板的与电动液压腔相对的侧上的工具钢嵌件的剪裁钢边缘。

已经发现的是，使用类似的小体积的电动液压腔，通过液体传递的高压脉冲可驱动一个板以高速运动到另一个板。在小的液体填充腔中，固定电极可连接到存贮电荷源，以形成点接合部。可选地，电动液压腔可设置有电极丝，所述电极丝连接到存贮电荷源，所述存贮电荷源通过所述电极丝放电，以在电动液压腔中产生压力脉冲。电动液压腔可以是延伸通道，所述延伸通道被设置为与将被接合到另一个板或缝边边缘的板中的一个的表面相邻。

如上面总结的申请人的公开将在参见附图及下面对示出的实施例的详细描述时被更好地理解。

附图说明

图1是部分成形的金属板部件的图解俯视图；

图2是沿着图1的线2-2截取的，电动液压成形工具在金属板部件上的位置的图解截面图；

图3是沿着图2的线3-3截取的电动液压成形工具的图解截面图；

图4是示出在执行电动液压剪裁操作之后的电动液压成形工具的图解截面图；

图5是电动液压成形工具的可选实施例的图解截面图，示出了在剪裁操作之前设置在电动液压剪裁工具中的坯件；

图6是在执行剪裁操作之后的在图5中示出的电动液压剪裁工具的图解截面图；

图7是在接合之前的点接合工具的图解截面图；