[发明专利]金属板加工

说明书

本发明涉及金属板的加工方法，以及用于执行这种方法的金属板加工设备。该方法包括以下步骤：提供具有彼此相对的第一表面和第二表面以及至少一个边缘的金属板工件，使该工件弯曲以至少形成限定在边缘和基部区域之间的第一侧壁部分，由此第一侧壁部分在金属板工件中限定弯曲折叠区域，其与第一侧壁部分相邻。随后，提供第一砧座工具和第一成形工具，以分别接触并约束金属板工件的第一表面和第二表面。然后使成形工具和/或砧座工具沿弯曲折叠区域逐渐滑动，以使剪切材料在弯曲折叠区域中转移，从而使弯曲折叠区域进一步变形。该方法可以允许形成与目前通过深冲法制造的部件形状相似的部件，但是原材料的浪费更少。

发明背景

发明领域

本发明涉及金属板的加工方法以及可通过这种金属板加工方法获得的工件。本发明还涉及金属板加工设备。

相关技术

每年全球制造的所有金属板中，有多达一半无法用于最终产品，而是在制造过程中被切断。造成这种损失的两个主要原因是冲切(从轧机中制成的卷曲长平板材中切出扁平形状)和深冲后的修整，其中后者占主导。这些损失是这些过程不可避免的副产品。这些损失的进一步讨论和量化在Horton和Allwood的报道(2017)中进行了阐述。

与这些损失有关的金钱和碳排放成本都很高，尽管目前认为深冲之后的冲切工艺是制造成形金属板材(例如车身部件)的最有效的方法。在冲切和深冲中，关键的考虑因素是避免在成形工艺中起皱和撕裂。

发明内容

能够形成与目前通过深冲制成的部件形状相似的部件，但是原材料浪费更少是有利的。

为了解决上述问题中的至少一个，发明人设计了本发明。优选地，本发明减少、改善、避免或克服了以上问题中的至少一个。

本发明人已经认识到，可以通过不同的方法由金属板形成合适的部件形状。发明人认识到，任何金属板部件的几何特征都可以描述为图1-图3所示的三种“法兰”的组合：“收缩”法兰，“拉伸”法兰和“S”形法兰。可以将“S”形法兰视为包含收缩法兰部分和拉伸法兰部分的组合的法兰。如图1所示的收缩法兰可能会导致板材变厚或弯曲，而如图2所示的拉伸法兰可能会导致板材变薄或边缘开裂。如图3所示的“S”形法兰在法兰的不同区域可能同时遇到这些问题。可以通过局部压痕直至由工件材料限定的极限来形成这样的法兰，从而牺牲材料厚度以成形。因此，金属板件成形的挑战在于如何形成这些形状同时尽可能少地发生变薄或不期望的材料变形。这可以通过使板材在其平面内移动，即通过剪切来适应所需的形状变化来实现。

因此，在第一优选方面，本发明提供一种制造成形的金属板结构的方法，包括以下步骤：

提供具有彼此相对的第一表面和第二表面以及至少一个边缘的金属板工件；

使所述工件弯曲以至少形成限定在所述边缘和基部区域之间的第一侧壁部分，由此所述第一侧壁部分在所述金属板工件中限定弯曲折叠区域，其与所述第一侧壁部分相邻；

提供第一砧座工具，所述第一砧座工具具有工具表面用于接触并约束所述金属板工件的第一表面；

提供第一成形工具，所述第一成形工具具有工具表面用于接触并约束所述金属板工件的第二表面；

使金属板工件与所述砧座工具和所述成形工具接触，并使所述成形工具和/或所述砧座工具沿所述弯曲折叠区域逐渐滑动，以使剪切材料在所述弯曲折叠区域中转移，从而使所述弯曲折叠区域进一步变形。

金属板工件的至少一个边缘可以包括第一边缘区域和第二边缘区域，并且该方法可以进一步包括使所述工件弯曲以形成分别限定在所述第一边缘区域和第二边缘区域与所述基部区域之间的所述第一侧壁部分和第二侧壁部分，并在所述第一侧壁部分和第二侧壁部分之间限定所述弯曲折叠区域。