專利名稱：用于對(duì)具有低延展性的材料進(jìn)行成形的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及對(duì)低延展性材料進(jìn)行成形的領(lǐng)域，并且更具體地涉及用于對(duì)低延展性材料進(jìn)行成形的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
許多工業(yè)領(lǐng)域旨在減輕其產(chǎn)品的重量，同時(shí)保持產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)完整性。就此而論，諸如鋁、鎂以及鋁合金和鎂合金之類(lèi)的更輕質(zhì)的金屬和金屬合金由于其與諸如鐵之類(lèi)的更傳統(tǒng)的金屬或金屬合金相比相對(duì)較低的密度和相對(duì)較高的強(qiáng)度系數(shù)而已經(jīng)獲得越來(lái)越多的關(guān)注。然而，這些材料具有相對(duì)較低的延展性，該相對(duì)較低的延展性在這些材料被彎曲或折疊時(shí)可能導(dǎo)致裂紋或其他缺陷的形成。
在材料科學(xué)中，延展性是固體材料在拉伸應(yīng)力下變形的能力。延展性在金屬加工中尤其重要，因?yàn)樵趹?yīng)力下破裂或斷裂的材料不能利用例如錘擊、彎曲、滾軋、滾子折邊和/或拉伸的金屬成型工藝進(jìn)行處理。因此，理想的是提供一種用于對(duì)具有相對(duì)較低的延展性的材料進(jìn)行成形的成形方法和設(shè)備。理想的是提供一種用于對(duì)具有相對(duì)較低的延展性的材料進(jìn)行成形的滾子折邊方法和設(shè)備。用于對(duì)兩個(gè)或更多個(gè)金屬部件的邊緣一起進(jìn)行折邊以形成部件的系統(tǒng)是已知的。這種系統(tǒng)通常在例如門(mén)、提升式車(chē)門(mén)、發(fā)動(dòng)機(jī)罩等的各種汽車(chē)車(chē)身部件的制造中以及各種其他制造品的制造中使用。在汽車(chē)工業(yè)中折邊接頭是已熟知的，并且其中一項(xiàng)功能是用來(lái)將門(mén)的內(nèi)部及外部金屬面板與機(jī)動(dòng)車(chē)輛的其他閉合構(gòu)件結(jié)合在一起。產(chǎn)生的折邊接頭通常各自包括折疊到另一面板的邊緣上的一個(gè)面板的金屬凸緣。通常，在機(jī)動(dòng)車(chē)輛結(jié)構(gòu)中，外部面板的周緣凸緣或外部邊緣區(qū)域折疊成翻越內(nèi)部面板的外部邊緣區(qū)域并處于內(nèi)部面板的外部邊緣區(qū)域上。產(chǎn)生的折邊接頭提供了完工的邊緣以及兩個(gè)面板之間的機(jī)械連接，該機(jī)械連接增加了構(gòu)件的強(qiáng)度和剛性。例如，當(dāng)在現(xiàn)有技術(shù)的折邊壓力機(jī)中制造汽車(chē)車(chē)門(mén)時(shí)，將先前沖壓的外門(mén)面板裝載到適當(dāng)成形的砧上，隨后將先前沖壓的內(nèi)部門(mén)構(gòu)件放置在外部門(mén)面板的內(nèi)側(cè)上方并用夾子或其他合適的機(jī)構(gòu)保持就位，使得外部門(mén)面板的邊緣與內(nèi)部門(mén)構(gòu)件的邊緣彼此重疊。然后啟動(dòng)折邊壓力機(jī)，通過(guò)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)使適當(dāng)成形的第一折邊桿移動(dòng)經(jīng)過(guò)砧并移動(dòng)到砧上，以使外部門(mén)面板的邊緣與內(nèi)部門(mén)構(gòu)件的邊緣以第一程度折疊到彼此上，通常大約四十五度。然后移除第一折邊桿并且隨后通過(guò)另一復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)將第二適當(dāng)成形的折邊桿移動(dòng)經(jīng)過(guò)砧并移動(dòng)到砧上，以通過(guò)將外部門(mén)面板的邊緣與內(nèi)部門(mén)構(gòu)件的邊緣進(jìn)一步折疊到彼此上來(lái)完成折邊，從而完成上述部件。例如，由于想要減小車(chē)輛的重量以提高燃油經(jīng)濟(jì)性，因此增加了在汽車(chē)車(chē)身和部件的制造中對(duì)鋁和/或鎂以及鋁合金和鎂合金的使用。鋁和/或鎂以及鋁合金和鎂合金具有相對(duì)較低的延展性，該相對(duì)較低的延展性能夠?qū)е掠蓛?nèi)部面板和外部面板的折邊過(guò)程造成的彎曲或折疊結(jié)構(gòu)中裂紋或其他缺陷的形成。滾子折邊是通過(guò)將外部凸緣折疊成翻越內(nèi)部面板的邊緣來(lái)結(jié)合內(nèi)部車(chē)身面板與外部車(chē)身面板的相對(duì)較新的發(fā)展技術(shù)。該工藝與用于一般的薄鋼板的常規(guī)折邊器相比能夠產(chǎn)生鋒利的折邊外表。然而，當(dāng)對(duì)低延展性金屬板或者金屬合金板進(jìn)行折邊時(shí)，必須改進(jìn)常規(guī)折邊器以減小金屬薄板或金屬合金薄板的彎曲程度以防止沿著折邊線破裂。利用常規(guī)折邊器，難以產(chǎn)生鋒利且平整的折邊。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上文中所描述的問(wèn)題。根據(jù)該目的，本發(fā)明提供了一種用于對(duì)低延展性的材料進(jìn)行成形的方法，該方法包括以下步驟提供由低延展性材料制成的第一薄板；提供包括熱源和成形元件的一體的成形裝置；以及沿著成形方向相對(duì)于第一薄板移動(dòng)成形元件，同時(shí)沿著成形方向在成形元件前方大致恒定的預(yù)定距離處加熱第一薄板的 局部部分。該預(yù)定距離選定為產(chǎn)生在成形元件到達(dá)第一薄板的局部部分時(shí)在第一薄板的該局部部分處實(shí)現(xiàn)預(yù)定延展性的預(yù)定溫度。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，加熱步驟包括用能量束照射第一薄板的局部部分。能量束能夠是激光束或紅外光束。因此，熱源能夠是激光源或紅外源。替代性地，熱源也能夠是感應(yīng)熱源。根據(jù)本發(fā)明的另外的實(shí)施方式，成形元件包括滾子成形元件。滾子成形元件能夠具有一個(gè)或多個(gè)滾子并且成形步驟能夠在一次或多次滾子通過(guò)時(shí)執(zhí)行。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，成形操作能夠是彎曲、滾子折邊、錘擊和/或拉伸操作。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，激光束在預(yù)定成形區(qū)域處具有大的光點(diǎn)。大光點(diǎn)激光束能夠選擇成為由射束成形光學(xué)部件產(chǎn)生的散焦光束或放大光束。替代性地，大光點(diǎn)激光束為由激光源直接產(chǎn)生的原光束。此外，大光點(diǎn)激光束能夠被選擇為圓形光束或矩形光束。根據(jù)本發(fā)明的另外的方面，低延展性材料由鋁、鋁合金、鎂和/或鎂合金制成。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在大約150°C至大約500°C之間的范圍內(nèi)的溫度下執(zhí)行加熱步驟。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，加熱步驟包括改變激光束在第一薄板的局部部分上的入射角的步驟。根據(jù)本發(fā)明的另外的實(shí)施方式，本方法還包括提供可編程邏輯控制以獲得低延展性材料的預(yù)定成形溫度和激光束在第一薄板的局部部分上的入射角的步驟。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種包括下列進(jìn)一步的步驟的方法鄰近第一薄板提供第二薄板；相對(duì)于第二薄板緊固第一薄板，所述第一薄板具有周緣凸緣并且所述第二薄板具有周緣邊緣；相對(duì)于第一薄板和第二薄板移動(dòng)成形元件以在沿著周緣凸緣的成形方向上將第一薄板的周緣凸緣折疊成翻越第二薄板的周緣邊緣，同時(shí)沿著成形方向在成形元件前方大致恒定的預(yù)定距離處加熱周緣凸緣的局部部分。該預(yù)定距離選定為產(chǎn)生在成形元件到達(dá)第一薄板的局部部分時(shí)在第一薄板的該局部部分處實(shí)現(xiàn)預(yù)定延展性的預(yù)定溫度。根據(jù)本發(fā)明的另外的方面，本發(fā)明提供了一種用于對(duì)低延展性材料進(jìn)行成形的設(shè)備，該設(shè)備包括一體的成形裝置，該一體的成形裝置包括成形元件和能量源，其中，成形元件和能量源同時(shí)相對(duì)于低延展性的材料前進(jìn)。成形裝置能夠包括滾子成形元件。能量源能夠?yàn)榧す馐?、紅外源或感應(yīng)熱源。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種對(duì)包括外部面板和內(nèi)部面板的面板組件進(jìn)行滾子折邊的方法，該方法包括下列步驟提供具有周緣凸緣的外部面板；鄰近外部面板提供內(nèi)部面板，內(nèi)部面板具有周緣邊緣；相對(duì)于內(nèi)部面板緊固外部面板；以及相對(duì)于外部面板和內(nèi)部面板移動(dòng)滾子元件，以在沿著周緣凸緣的成形方向上將外部面板的周緣凸緣折疊成翻越內(nèi)部面板的周緣邊緣，同時(shí)沿著成形方向在滾子元件前方的大致恒定的預(yù)定距離處加熱周緣凸緣的局部部分。該預(yù)定距離選定為產(chǎn)生在滾子元件到達(dá)周緣凸緣的局部部分時(shí)在周緣凸緣的該局部部分處實(shí)現(xiàn)預(yù)定延展性的預(yù)定溫度。加熱步驟包括用能量束照射局部部分的步驟。能量束能夠是激光束或紅外光束。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，滾子元件包括至少一個(gè)滾子。替代性地，能夠使用兩個(gè)或更多個(gè)滾子。如果需要，能夠在一次或多次通過(guò)時(shí)執(zhí)行折邊操作。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，激光束瞄準(zhǔn)角能夠隨滾子元件的折疊角而改變，以使激光束在周緣凸緣的表面上的入射點(diǎn)最佳。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本方法包括在成形步驟之前根據(jù)材料來(lái)確定局部部分處的成形溫度的進(jìn)一步的步驟。本方法能夠包括根據(jù)彎曲程度確定成形步驟的數(shù)量的步驟。根據(jù)本發(fā)明的另外的方面，本方法包括對(duì)外部面板的周緣凸緣進(jìn)行預(yù)折邊的進(jìn)一步的步驟。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于對(duì)包括外部面板和內(nèi)部面板的面板組件進(jìn)行折邊的滾子折邊設(shè)備，該設(shè)備包括用于對(duì)面板組件進(jìn)行成形的滾子元件；用于相對(duì)于滾子元件定位面板組件的保持裝置；以及與滾子元件一致地移動(dòng)的熱源，其中，熱源用于在滾子元件前方的大致恒定的預(yù)定距離處將能量束發(fā)射到面板組件的局部部分上。該預(yù)定距離選定為產(chǎn)生在滾子元件到達(dá)面板組件的局部部分時(shí)在面板組件的該局部部分處實(shí)現(xiàn)預(yù)定延展性的預(yù)定溫度。 本發(fā)明的該目的和其他目的能夠從下面對(duì)優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述中得到更加充分的理解。


現(xiàn)在將結(jié)合下面的附圖對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明，其中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件,并且其中圖Ia和圖Ib示出了在經(jīng)歷根據(jù)本發(fā)明的成形過(guò)程之前和之后的平板；圖2-圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的折邊過(guò)程的示意圖；圖7示出了通過(guò)常規(guī)的滾子折邊制成的折邊面板組件的攝影圖像；圖8和圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的局部滾子折邊設(shè)備，其中該局部滾子折邊設(shè)備將激光頭與滾子折邊設(shè)備結(jié)合；圖10-圖12示出了本發(fā)明的滾子折邊設(shè)備中的面板組件以及如何在折邊滾子前方同時(shí)應(yīng)用激光束；以及圖13示出了根據(jù)本發(fā)明所產(chǎn)生的折邊線的攝影圖像。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于對(duì)具有相對(duì)較低的延展性的材料進(jìn)行成形的方法和設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了用于對(duì)具有相對(duì)較低的延展性的材料折邊的滾子折邊方法和設(shè)備。本發(fā)明的方法和設(shè)備特別有利于對(duì)由具有低延展性的金屬或金屬合金構(gòu)成的內(nèi)部面板和外部面板進(jìn)行滾子折邊。這種金屬或金屬合金的示例是鎂和鋁以及鋁合金和鎂合金。在這種應(yīng)用的背景下，術(shù)語(yǔ)“低延展性材料”指的是具有使得成形操作會(huì)在成形材料中產(chǎn)生裂紋或其他缺陷的延展性的任何材料。關(guān)于圖Ia和圖lb，其示出了經(jīng)歷根據(jù)本發(fā)明的沿著邊緣12的成形過(guò)程之前的平板10(圖Ia)以及經(jīng)歷根據(jù)本發(fā)明的沿著邊緣12的成形過(guò)程之后的平板10(圖Ib)。根據(jù)本發(fā)明，薄板10由諸如鋁、鎂以及鋁合金和鎂合金之類(lèi)的相對(duì)較低延展性的材料制成，并 且沿著邊緣12的彎曲根據(jù)本發(fā)明的方法和設(shè)備形成。示例性成形工藝包括錘擊、彎曲、滾車(chē)U滾子折邊和/或拉伸。根據(jù)本發(fā)明，提供了用于對(duì)具有相對(duì)較低的延展性的材料進(jìn)行成形的方法和設(shè)備。提供了一體的成形裝置，該一體的成形裝置將例如激光源、紅外源或者感應(yīng)熱源的熱源與成形裝置相結(jié)合。熱源根據(jù)將在對(duì)材料進(jìn)行成形的預(yù)定位置處成形的低延展性材料來(lái)將金屬或金屬合金加熱到預(yù)定溫度，以增強(qiáng)金屬或金屬合金在預(yù)定位置處的延展性。當(dāng)熱源將熱施加到預(yù)定位置時(shí)，成形裝置同時(shí)執(zhí)行在預(yù)定位置處的成形操作。熱源發(fā)射能量束，該能量束在一體的成形裝置沿著對(duì)材料進(jìn)行成形的預(yù)定位置前進(jìn)時(shí)使成形裝置前進(jìn)。待成形的薄板的金屬或金屬合金被加熱至實(shí)現(xiàn)預(yù)定的延展性的最佳溫度，該預(yù)定的延展性允許薄板成形而不在成形的薄板中表現(xiàn)出表面裂紋或任何其他缺陷。因此，根據(jù)本發(fā)明的方法和設(shè)備向待成形薄板的局部區(qū)域提供熱量，因此允許材料以所需的最佳溫度成形并且允許引入最小的熱量輸入以避免成形的薄板中不必要的熱變形。此外，根據(jù)本發(fā)明的方法和設(shè)備還能夠減少周期時(shí)間。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明的方法和設(shè)備特別有利于在低延展性材料中形成極度彎曲的滾子折邊應(yīng)用。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，滾子折邊設(shè)備設(shè)置有能量源，例如激光源。根據(jù)本發(fā)明能夠使用的激光源的示例為二氧化碳激光器、摻釹釔鋁石榴石晶體(Nd YAG)激光器和激光二極管。激光頭發(fā)出使折邊滾子前進(jìn)的激光束。激光束加熱預(yù)定折邊線周?chē)慕饘倩蚪饘俸辖鹨栽鰪?qiáng)金屬或金屬合金的延展性。折邊滾子跟隨激光束，使得在金屬或金屬合金還是熱的時(shí)在金屬或金屬合金上同時(shí)執(zhí)行加熱和折邊操作，即熱成形過(guò)程時(shí)。待折邊的面板的金屬或金屬合金被加熱至實(shí)現(xiàn)預(yù)定的延展性的最佳溫度，該延展性允許折邊形成而不表現(xiàn)出表面裂紋或任何其他缺陷。使用激光是有利的，因?yàn)槠湓陬A(yù)定的折邊位置或折邊線周?chē)峁┝硕虝呵揖植康募訜?。因此，根?jù)本發(fā)明的激光輔助的折邊工藝向金屬面板或金屬合金面板的局部區(qū)域提供了熱量，因此允許最小化熱量輸入，減小待折邊面板的變形，并且能夠在相對(duì)較短的時(shí)期內(nèi)執(zhí)行。相反，一些現(xiàn)有技術(shù)方法公開(kāi)了預(yù)退火工藝來(lái)增強(qiáng)一些面板的延展性以獲得整齊的折邊線，這將大大地增加周期時(shí)間。根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)在預(yù)定的折邊位置或折邊線處同時(shí)進(jìn)行加熱和折邊，能夠減少對(duì)具有低延展性的材料進(jìn)行折邊的周期時(shí)間。根據(jù)本發(fā)明的另外的方面，激光束在覆蓋整個(gè)彎曲半徑或彎曲區(qū)域的照射位置處具有大的光點(diǎn)，以允許拉伸時(shí)涉及更多的材料。放大的激光束的示例為通過(guò)射束成形光學(xué)器件產(chǎn)生的散焦光束或放大光束。替代性地，能夠使用直接來(lái)自激光的合適大小的原光束。根據(jù)本發(fā)明的另外的實(shí)施方式，激光束的幾何形狀能夠根據(jù)特定的應(yīng)用而選定。例如，激光束能夠是圓形光束或矩形光束。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，散焦激光束被用來(lái)提供相對(duì)少量的功率。對(duì)于由鋁、鎂和/或鋁合金和鎂合金制成的面板而言，待折邊的面板通常加熱到大約150°C -500°C之間的溫度。然而，具體的溫度取決于構(gòu)成面板的材料，以便局部地增強(qiáng)預(yù)定彎曲位置或折邊線周?chē)拿姘宓难诱剐?。根?jù)本發(fā)明的又一方面，低延展性材料的類(lèi)型決定了金屬或金屬合金被加熱到的最佳溫度以及激光束的入射角。
根據(jù)本發(fā)明的另外的方面，能夠使用可編程邏輯控制(PLC)來(lái)獲得最佳成形溫度和激光束的入射角。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，能夠在將能量束應(yīng)用到成形位置的同時(shí)在單個(gè)滾軋成形步驟或者兩個(gè)或更多個(gè)滾軋成形步驟中執(zhí)行成形操作。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，成形溫度以及成形步驟的數(shù)量根據(jù)彎曲的程度來(lái)選定，或者換句話說(shuō)，根據(jù)成形產(chǎn)品的成形形狀的復(fù)雜程度來(lái)選定。例如，如果由激光束在成形期間產(chǎn)生的成形溫度介于大約250°C _260°C之間，則能夠在單個(gè)滾軋步驟中形成5K鋁合金，或者，如果由激光束在成形期間產(chǎn)生的成形溫度介于180°C -220°C之間，則能夠在兩個(gè)滾軋步驟中形成5K鋁合金。現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖2-圖6，提供了外部面板100和內(nèi)部面板104。外部面板和內(nèi)部面板可以通過(guò)例如滾軋成形、拉伸或沖壓以及切削的多種金屬成形工藝來(lái)制備。例如，機(jī)動(dòng)車(chē)輛車(chē)身面板、車(chē)門(mén)、引擎罩、攔泥板、后擋板、行李箱和行李箱蓋能夠通過(guò)下列步驟來(lái)構(gòu)造對(duì)外部金屬板面板進(jìn)行沖壓；單獨(dú)地對(duì)內(nèi)部金屬板加強(qiáng)面板進(jìn)行沖壓；以及然后通過(guò)使外部面板的周緣凸緣折邊成翻越內(nèi)部面板的鄰近邊緣來(lái)將兩個(gè)面板結(jié)合起來(lái)，從而將面板緊固在一起。有利地，外部面板略大于內(nèi)部面板以提供沿著外部面板的周緣的邊界凸緣部，該邊界凸緣部能夠被折疊成翻越內(nèi)部面板的周緣邊緣以限定連接兩個(gè)面板的折邊凸緣。外部面板100和內(nèi)部面板104可以由各種類(lèi)型的鋼、鋁、鋁合金、鎂和/或鎂合金構(gòu)成。然而，鋁、鎂以及鋁合金和鎂合金在室溫下具有相對(duì)較低的延展性，并且如果鋁、鎂以及鋁合金和鎂合金在該溫度下折邊，則在該溫度下處理時(shí)通常會(huì)在折邊線周?chē)憩F(xiàn)出某些表面缺陷，例如裂紋。例如，圖7示出了由常規(guī)滾子折邊制成的面板組件的攝影圖像，并且其中，面板組件的外部面板由低延展性的材料制成。面板組件在室溫下折邊，并且能夠從攝影圖像看到已折邊的組件在折邊線周?chē)哂辛鸭y。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，外部面板100沿著外部面板100的周緣繞凸緣102預(yù)折邊。圖2示出要以大約90度進(jìn)行預(yù)折邊的凸緣。替代性地，能夠以各種不同的角度執(zhí)行預(yù)折邊。根據(jù)到目前為止所討論的本發(fā)明的另一實(shí)施方式，能夠在省略了預(yù)折邊的單個(gè)滾軋步驟中完成折邊操作。圖4示出了鄰近外部面板100的凸緣102定位的內(nèi)部面板104。這兩個(gè)面板被組裝并且面板組件使用例如用于在折邊操作期間將面板組件保持就位的夾持裝置(未圖示)的合適的保持件來(lái)緊固。替代性地，內(nèi)部面板和外部面板能夠通過(guò)粘合劑來(lái)緊固。圖5示出已折邊的面板組件的示意性截面圖，其中，外部面板100的凸緣102從90度預(yù)折邊角彎曲至180度折邊角，即凸緣102折疊成翻越內(nèi)部面板104的周緣邊緣105以限定結(jié)合兩個(gè)面板的折邊凸緣。圖6示出了已折邊的面板組件的等軸測(cè)視圖。圖8和圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的部分設(shè)備，其示出了用于采用兩種不同的折疊角度進(jìn)行成形的兩個(gè)構(gòu)型。激光頭702與由折邊滾子704和折邊滾子706所表示的滾子折邊設(shè)備相結(jié)合。由外部面板和內(nèi)部面板構(gòu)成的面板組件(未圖示)保持在保持裝置(未圖示)中并且設(shè)置在折邊滾子704與折邊滾子706之間。激光頭702發(fā)出激光束708，該激光束708為投射到設(shè)置在折邊滾子704與706之間的面板組件上的散焦光束710。激光束投射到面板組件上并且使折邊滾子前進(jìn)。激光束被用來(lái)將熱量直接施加到彎曲位置以改善其延伸率，同時(shí)面板組件的滾子折邊設(shè)備和剩下的部分保持在室溫下。與滾子折邊同時(shí)地，熱量被實(shí)時(shí)地引入到彎曲區(qū)域中。激光束被直接應(yīng)用到折邊滾子的前方。因此，局部加熱的 彎曲位置隨著本發(fā)明的滾子折邊設(shè)備動(dòng)態(tài)地移動(dòng)。此外，激光束瞄準(zhǔn)角能夠隨著滾子的折疊角而變化以使激光束在凸緣的表面上的入射點(diǎn)最優(yōu)化。圖10示出了面板組件的示意性截面?zhèn)纫晥D，面板組件包括具有預(yù)折邊凸緣904的外部面板902并且包括內(nèi)部面板906，外部面板902和內(nèi)部面板906在折邊滾子910與折邊滾子912之間定位在保持裝置908中。圖11示出了部分折邊的面板組件的示意性俯視圖。箭頭A指示折邊滾子910、912在滾子折邊過(guò)程期間前進(jìn)的方向。如從圖11所能夠觀察到的，折邊滾子910、912通過(guò)激光束914而前進(jìn)，當(dāng)滾子折邊設(shè)備移動(dòng)經(jīng)過(guò)面板組件以將外部面板的凸緣折疊成翻越內(nèi)部面板的周緣邊緣時(shí)，激光束914同時(shí)地將熱量直接應(yīng)用到彎曲位置。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，本發(fā)明的滾子折邊設(shè)備將激光頭與滾子折邊設(shè)備結(jié)合，其中，激光頭和折邊滾子作為一對(duì)移動(dòng)，并且其中，激光束使折邊滾子前進(jìn)。圖11中的區(qū)域H示出了根據(jù)本發(fā)明的滾子折邊設(shè)備已經(jīng)移動(dòng)經(jīng)過(guò)面板組件的折邊區(qū)域并且接近未折邊區(qū)域U之后的該折邊區(qū)域。圖12示出了本發(fā)明的另一實(shí)施方式，其中，在本發(fā)明的滾子折邊設(shè)備中使用單個(gè)滾子。激光束1102在滾子1104移動(dòng)經(jīng)過(guò)彎曲位置之前應(yīng)用到彎曲位置。滾子移動(dòng)的方向通過(guò)圖12中的箭頭A表示并且從折邊區(qū)域“H”前進(jìn)至未折邊區(qū)域“U”。替代性地，如在此之前所討論的，根據(jù)本發(fā)明，能夠使用例如紅外源或感應(yīng)熱源的其他能量束源來(lái)代替激光頭。然而，使用激光是有利的，因?yàn)槠淠軌蛉菀椎剡m應(yīng)任何應(yīng)用，即，激光束的光束尺寸及形狀、入射角和強(qiáng)度能夠容易地適應(yīng)待成形的任何材料。此外，射束成形光學(xué)部件的使用能夠提供預(yù)定的激光光束，使得入射能量束以預(yù)定方式影響待成形材料的延展性，以在不產(chǎn)生任何裂紋或其他缺陷的情況下產(chǎn)生成形產(chǎn)品。圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的已折邊的面板的攝影圖像。如從該圖像能夠觀察到的，已成形的面板組件沒(méi)有裂紋和其他缺陷。此外，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，滾子折邊設(shè)備能夠用來(lái)實(shí)現(xiàn)三維的平整折邊，SP，使用本發(fā)明的滾子折邊設(shè)備能夠產(chǎn)生非直的折邊線，例如，圍繞機(jī)動(dòng)車(chē)輛引擎罩的拐角移動(dòng)的圓形折邊線。有利地，本發(fā)明的方法和設(shè)備采用例如激光束的能量束將熱量直接應(yīng)用到彎曲位置以改善其延伸率。熱量被實(shí)時(shí)地一即與諸如滾子折邊之類(lèi)的成形步驟同時(shí)地一引入到彎曲區(qū)域中。能量束被直接應(yīng)用到成形設(shè)備的前方。能量束瞄準(zhǔn)角能夠隨著滾子的折疊角而變化，以使能量束在凸緣的表面上的入射點(diǎn)最優(yōu)化。應(yīng)當(dāng)理解的是，前面的描述實(shí) 際上是說(shuō)明性的，并且在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，本發(fā)明包括其改型、變化和等同方案。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)低延展性材料進(jìn)行成形的方法，包括以下步驟提供由低延展性材料制成的第一薄板；提供包括熱源和成形元件的一體的成形裝置；以及沿成形方向相對(duì)于所述第一薄板移動(dòng)所述成形元件，同時(shí)沿著所述成形方向在所述成形元件前方大致恒定的預(yù)定距離處加熱所述第一薄板的局部部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述預(yù)定距離選定為產(chǎn)生在所述成形元件到達(dá)所述第一薄板的局部部分時(shí)在所述第一薄板的所述局部部分處實(shí)現(xiàn)預(yù)定延展性的預(yù)定溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，加熱步驟包括使用能量束照射所述第一薄板的所述局部部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述能量束為激光束和紅外光束中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述熱源為激光源、紅外源和感應(yīng)熱源中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述成形元件包括滾子成形元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述滾子成形元件包括至少一個(gè)滾子。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述滾子成形元件包括至少兩個(gè)滾子。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，移動(dòng)所述成形元件的步驟產(chǎn)生彎曲、滾子折邊、錘擊、滾軋和拉伸成形操作中的至少一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述激光束在預(yù)定成形區(qū)域處具有大的光點(diǎn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述激光束為由射束成形光學(xué)部件產(chǎn)生的散焦光束和放大光束中的一種。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述激光束為由激光源直接產(chǎn)生的原光束。
13.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述激光束為圓形光束或矩形光束。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述低延展性材料為鋁、鋁合金、鎂和鎂合金中的至少一種。
15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，在大約150°C至大約500°C之間的范圍內(nèi)的溫度下執(zhí)行加熱步驟。
16.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，加熱步驟包括改變所述激光束在所述第一薄板的所述局部部分上的入射角的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括提供可編程邏輯控制以獲得所述低延展性材料的預(yù)定成形溫度和所述激光束在所述第一薄板的所述局部部分上的入射角的步驟。
18.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，包括以下進(jìn)一步的步驟鄰近所述第一薄板提供第二薄板；相對(duì)于所述第二薄板緊固所述第一薄板，所述第一薄板具有周緣凸緣并且所述第二薄板具有周緣邊緣；以及相對(duì)于所述第一薄板和所述第二薄板移動(dòng)所述成形元件，以在沿著所述周緣凸緣的成形方向上將所述第一薄板的所述周緣凸緣折疊成翻越所述第二薄板的所述周緣邊緣，同時(shí)沿著所述成形方向在所述成形元件前方大致恒定的預(yù)定距離處加熱所述周緣凸緣的局部部分。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述預(yù)定距離選定為產(chǎn)生在所述成形元件到達(dá)所述第一薄板的所述局部部分時(shí)在所述第一薄板的所述局部部分處實(shí)現(xiàn)預(yù)定延展性的預(yù)定溫度。
20.一種用于對(duì)低延展性材料進(jìn)行成形的設(shè)備，包括一體的成形裝置，所述一體的成形裝置包括成形元件和能量源，其中，所述成形元件和所述能量源同時(shí)相對(duì)于所述低延展性材料前進(jìn)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中，所述成形裝置包括滾子成形元件。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中，所述能量源為激光源、紅外源以及感應(yīng)熱源中的一種。
23.—種對(duì)包括外部面板和內(nèi)部面板的面板組件進(jìn)行滾子折邊的方法，包括以下步驟提供具有周緣凸緣的所述外部面板；鄰近所述外部面板提供所述內(nèi)部面板，所述內(nèi)部面板具有周緣邊緣；相對(duì)于所述內(nèi)部面板緊固所述外部面板；以及相對(duì)于所述外部面板和所述內(nèi)部面板移動(dòng)滾子元件，以在沿著所述周緣凸緣的成形方向上將所述外部面板的所述周緣凸緣折疊成翻越所述內(nèi)部面板的所述周緣邊緣，同時(shí)沿著所述成形方向在所述滾子元件前方大致恒定的預(yù)定距離處加熱所述周緣凸緣的局部部分。
24.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述預(yù)定距離選定為產(chǎn)生在所述滾子元件到達(dá)所述周緣凸緣的所述局部部分時(shí)在所述周緣凸緣的所述局部部分處實(shí)現(xiàn)預(yù)定延展性的預(yù)定溫度。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，加熱步驟包括使用能量束照射所述局部部分的步驟。
26.種。根據(jù)權(quán)利要求23或25所述的方法，其中，所述能量束為激光束和紅外光束中的一所述的方法，其中，所述滾子元件包括至少一個(gè)滾子。所述的方法，其中，所述滾子元件包括至少兩個(gè)滾子。所述的方法，其中，所述外部面板由具有低延展性的材料構(gòu)成。所述的方法，其中，所述材料為鋁、鋁合金、鎂和鎂合金中的至少
27.根據(jù)權(quán)利要求25
28.根據(jù)權(quán)利要求25
29.根據(jù)權(quán)利要求23
30.根據(jù)權(quán)利要求29一種。
31.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中，激光束瞄準(zhǔn)角能夠隨所述滾子元件的折疊角而改變，以使所述激光束在所述周緣凸緣的表面上的入射光點(diǎn)最佳。
32.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中，所述激光束在預(yù)定折疊區(qū)域處具有大的光點(diǎn)。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中，所述激光束為由射束成形光學(xué)部件產(chǎn)生的散焦光束和放大光束中的一種。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中，所述激光束為由激光源直接產(chǎn)生的原光束。
35.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中，所述激光束為圓形光束或矩形光束。
36.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，包括在成形步驟之前根據(jù)所述材料來(lái)確定所述局部部分處的成形溫度的步驟。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，包括根據(jù)彎曲的程度來(lái)確定成形步驟的數(shù)量的步驟。
38.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，通過(guò)所述能量束將所述局部部分加熱到大約150°C至大約500°C的范圍內(nèi)的溫度。
39.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，還包括對(duì)所述外部面板的所述周緣凸緣進(jìn)行預(yù)折邊的步驟。
40.一種用于對(duì)包括外部面板和內(nèi)部面板的面板組件進(jìn)行折邊的滾子折邊設(shè)備，所述設(shè)備包括用于對(duì)所述面板組件進(jìn)行成形的滾子元件；用于相對(duì)于所述滾子元件定位所述面板組件的保持裝置；以及與所述滾子元件一致地移動(dòng)的熱源，其中，所述熱源用于在所述滾子元件前方大致恒定的預(yù)定距離處將能量束發(fā)射到所述面板組件的局部部分上。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的滾子折邊設(shè)備，其中，所述預(yù)定距離選定為產(chǎn)生在所述滾子元件到達(dá)所述面板組件的局部部分時(shí)在所述面板組件的所述局部部分處實(shí)現(xiàn)預(yù)定延展性的預(yù)定溫度。
42.根據(jù)權(quán)利要求40所述的滾子折邊設(shè)備，其中，所述熱源為激光源、紅外源和感應(yīng)熱源中的一種。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的滾子折邊設(shè)備，其中，所述能量束為激光束和紅外光束中的一種。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的滾子折邊設(shè)備，其中，所述激光束在預(yù)定折疊區(qū)域處具有大的光點(diǎn)。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的滾子折邊設(shè)備，其中，所述激光束為由射束成形光學(xué)部件產(chǎn)生的散焦光束和放大光束中的一種。
46.根據(jù)權(quán)利要求44所述的滾子折邊設(shè)備，其中，所述激光束為由激光源直接產(chǎn)生的原光束。
47.根據(jù)權(quán)利要求43所述的滾子折邊設(shè)備，其中，所述激光束為圓形光束或矩形光束。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種對(duì)低延展性材料進(jìn)行成形的設(shè)備和方法，該方法包括提供由低延展性材料制成的第一薄板；提供包括熱源和成形元件的一體的成形裝置；以及沿著成形方向相對(duì)于第一薄板移動(dòng)成形元件，同時(shí)沿著成形方向在成形元件前方大致恒定的預(yù)定距離處加熱第一薄板的局部部分。該預(yù)定距離選定為產(chǎn)生在成形元件到達(dá)第一薄板的局部部分時(shí)在第一薄板的所述局部部分處實(shí)現(xiàn)預(yù)定延展性的預(yù)定溫度。
文檔編號(hào)B21D37/16GK102933331SQ201180024814
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2011年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月17日
發(fā)明者博里斯·舒利金, 馬克西米利安·阿姆特曼, 顧紅萍 申請(qǐng)人:麥格納國(guó)際公司