專利名稱：用于管形構件的脈沖成形、沖孔和修整的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本公開涉及利用受壓液體對管形坯料液壓成形、沖孔或修整的方法和裝置。
背景技術：
在生產過程中，利用壓カ脈沖成形管形坯料，其中壓カ脈沖在液壓成形處理中通過液體施加靜壓。液壓成形操作通常限于具有均勻周長的管件，并且限于沒有小半徑圓角的應用。由于管件中的靜壓在刺穿第一孔(甚至是孔的一部分)之后立即下降， 所以通過液體使用靜壓對管件沖孔很困難。靜壓的減小導致被刺穿廢料的部分分離。通過液體使用靜壓對管體進行修整則是尚未驗證的制造處理。現有技術已知的管形坯料的脈沖成形為以下形式I)爆炸成形，在管形坯料內引爆炸藥；2)電磁成形，將導電絕緣線圈設置在管形坯料內；3)電液成形，將電極(例如，美國專利3，566，648)或一次性電線(例如，美國專利3,603, 127)設置在管形坯料內。在大多數脈沖成形操作中，管件的直徑與其長度的比率相對較大。換句話說，管件相對較短。S. Golovashchenko、J. Bonnen標題為“Method and Tool for Expanding TubularMembers by Electro-hydraulic Forming” 的美國專利申請 12/563，191 中公開了一個例外。通常，在脈沖成形操作中，在單脈沖成形操作中形成管件。圓角填充、沖孔和修整管件需要施加不同等級的壓カ并且不能以單脈沖操作來進行。如果用于沖孔或修整的壓カ等級低于用于圓角填充、沖孔或修整的壓カ等級，則首先進行沖孔，并且圓角填充操作變得不可能。
發明內容
公開的管件部件成形方法包括將具有第一和第二開ロ端的管形坯料裝載在液壓成形模具中，并用液體填充管形坯料。靠近管形坯料的第一和第二開ロ端設置第一和第二脈沖壓力源。啟動第一和第二脈沖壓カ源以修改管形坯料。根據該方法的其他方面，在第一種情況下執行啟動步驟，以將該管形件液壓成形為具有液壓成形模具的小圓角。第二次執行啟動步驟，以在管形件中沖孔。第三次執行啟動步驟以修整管形件的端部。可選地，可以第二次執行啟動步驟，以修整管形件的端部。脈沖壓力源可以是ー對電液電極。可選地，脈沖壓力源是至少一對蓄液器。脈沖壓カ源可以是多對蓄液器。根據本公開的另一方面，提供了用于成形部件的脈沖壓力成形工具。提供液壓成形模具，其包括容納具有第一端和第二端的管形坯料的上模具和下模具。還設置有至少ー對脈沖發生器，其具有與管形件的第一端相鄰設置的第一個脈沖發生器和與管形件的第二端相鄰設置的第二個脈沖發生器。致動器以預定順序驅動每對脈沖發生器。
根據涉及脈沖壓力成形工具的本公開的其他方面，可以同時啟動ー對脈沖發生器。脈沖壓力成形工具可包括ー對脈沖發生器，每ー對都包括電液成形工具的電極。脈沖壓カ成形工具包括按順序重復放電以執行包括成形和切割部件的多個操作的電極。可選地，脈沖壓力成形工具可包括至少ー對脈沖發生器，其包括液壓成形工具的液壓蓄液器。作為進一歩的可選，脈沖壓カ成形工具可包括多對液壓蓄液器，這些蓄液器能夠成對地按順序釋放液體，以執行包括成形和切割部件的多個操作。脈沖壓力成形工具可以進一歩包括壓模嵌入件，其在液壓成形模具中限定容納注液孔塞的開ロ。注液孔塞在緊靠位置和收回位置之間選擇性地移動，在緊靠位置中，注液孔塞緊靠坯料的壁，而在收回位置中，注液孔塞露出壓模嵌入件中位于開ロ四周的沖孔刀刃。當露出沖孔刀刃吋，脈沖發生器的啟動使得在沖孔刀刃處對坯料的壁沖孔。脈沖壓力成形工具可進ー步包括環狀件，環狀件限定圍繞坯料端部的環。該環狀件包括靜環和可移動開環，開環相對靜環徑向地向外移動，以使坯料暴露給靜環的環形修 整刀刃。開環在緊靠位置和徑向外側位置之間移動，在緊靠位置中，開環緊靠坯料的壁的一部分。當露出環形修整刀刃吋，脈沖發生器的啟動使得利用修整刀刃切割坯料的壁。根據本公開的另一方面，提供于成形部件的脈沖壓力成形工具。該工具包括液壓成形模具，包括容納具有第一端和第二端的管形坯料的上模具和下模具。第一對脈沖發生器包括與管形件的第一端相鄰設置的第一對脈沖發生器中的第一個脈沖發生器以及與管形件的第二端相鄰設置的第一對脈沖發生器中的第二個脈沖發生器。第二對脈沖發生器包括與管形件的第一端相鄰設置的第二對脈沖發生器中的第一個脈沖發生器以及與管形件的第二端相鄰設置的第二對脈沖發生器中的第二個脈沖發生器。第三對脈沖發生器包括與管形件的第一端相鄰設置的第三對脈沖發生器中的第一個脈沖發生器以及與管形件的第ニ端相鄰設置的第三對脈沖發生器中的第二個脈沖發生器。啟動第一對脈沖發生器以利用液壓成形模具形成管形件。壓模嵌入件在液壓成形模具中限定容納注液孔塞的開ロ。注液孔塞在緊靠位置和收回位置之間選擇性地移動，在緊靠位置中，注液孔塞緊靠坯料的壁，而在收回位置中，注液孔塞露出位于開ロ四周的沖孔刀刃。致動器啟動第二對脈沖發生器以在沖孔刀刃處對坯料的壁沖孔。環狀件限定圍繞坯料端部的環，環狀件具有靜環和可移動開環，可移動開環相對于靜環徑向地向外移動，以將所述坯料暴露給靜環的環形修整刀刃。開環在緊靠位置和徑向外側位置之間移動，在緊靠位置中，開環緊靠坯料的壁的一部分。致動器啟動第三對脈沖發生器，以利用修整刀刃切割坯料的壁。可選地，公開了用于成形部件的脈沖壓力成形工具，其包括液壓成形模具，模具包括容納具有第一端和第二端的管形坯料上模具和下模具。一對脈沖發生器設置有與管形件的第一端相鄰設置的該對脈沖發生器中的第一個脈沖發生器以及與管形件的第二端相鄰設置的該對脈沖發生器中的第二個脈沖發生器。首先啟動這對脈沖發生器，以利用液壓成形模具對管形件成形。壓模嵌入件在液壓成形模具中限定容納注液孔塞的開ロ，注液孔塞在緊靠位置和收回位置之間選擇性地移動，在緊靠位置中，注液孔塞緊靠坯料的壁，而在收回位置中，注液孔塞露出位于開ロ四周的沖孔刀刃。致動器啟動這ー對脈沖發生器，以在沖孔刀刃處對坯料的壁沖孔。環狀件限定圍繞坯料端部的環，環狀件具有靜環和可移動開環，可移動開環相對于靜環徑向地向外移動以將坯料暴露給靜環的環形修整刀刃。開環在緊靠位置和徑向外側位置之間移動，其中，在緊靠位置中，開環緊靠坯料的壁的一部分，其中，致動器啟動這ー對脈沖發生器，以利用修整刀刃切割坯料的壁。優選地，脈沖發生器為具有連接至高壓電源的電極的電液室。公開了多路脈沖成形、沖孔和修整處理，其中可以利用動態液壓成形工具進行不同順序的操作。例如，可以通過引入在修整或沖孔區域中支撐材料的可移動沖壓來延遲沖孔或修整。液壓成形工具可以使用多個不同的脈沖壓力源。可以利用集中于管內腔室中的電液放電來順序產生脈沖。可選地，可以設置多個蓄壓器來向管形件提供高壓液體脈沖，當部件被裝載到工具中或從工具中卸載部件時，這些高壓液體被泵入蓄液器中。通過觀察附圖和描繪的實施例的以下詳細說明，本公開的以上方面和其他方面會變得顯而易見。
圖I是電液成形工具的示意性平面圖；圖2是沿著圖I中的線2-2截取的電液成形工具的示意性截面圖； 圖3是液壓成形工具的示意性截面平面圖，其中，電液成形工具包括與液壓成形模具中的管形坯料的相對端相鄰設置的ー對液壓蓄液器；圖4是沿著圖3中的線4-4截取的截面圖；圖5是液壓成形工具的示意性截面圖，其中，液壓成形工具具有與設置在液壓成形模具中的管形坯料液體流動連通的三對蓄液器以成形、沖孔和修整該坯料；圖6是部分液壓成形模具中示出的修整和沖孔附加裝置的局部截面圖；以及圖7是示出與管形坯料相鄰的修整和沖孔部件的示意圖，其中沒有示出液壓成形模具的其他部件。
具體實施例方式以下提供了本發明所示實施例的詳細說明。所公開的實施例是可以以多種可選形式具體化的發明實例。附圖不需要按比例繪制。可以放大或縮小一些部件以顯示特定部件的細節。本申請公開的具體結構和功能細節并非用于限制，而只是作為用于教導本領域普通技術人員如何實現本發明的代表性準則。參見圖I，示出了液壓成形工具10，其中，管形坯料12設置在液壓成形工具10中所限定的模腔16中。第一電液成形(EHF)電極18和第二 EHF電極20設置在管形坯料12的第一端22和第二端24處。參見圖2，示出了液壓成形工具10包括上模具28和下模具30，打開和閉合上模具和下模具來裝載和卸載管形坯料12。還示出第一和第二 EHF電極18和20包括通電電極32和接地電極34。當以預期的電壓電平向通電電極32提供儲存電荷時，電弧到達接地電極以在液體38中產生壓力脈沖。液體中的壓カ脈沖用于使管形坯料12成形或者作用于管形還料12。參見圖3，由參考標號40概括指明液壓成形工具。管形坯料42設置在液壓成形工具40內所限定的模腔44中。一對蓄液器46設置在坯料42的相對端部上。可斷裂膈膜48使蓄液器46與管形坯料42隔開，直到蓄液器46中形成預期的壓カ等級。泵50將液體52泵入蓄液器46，并且還可以用于將液體52泵入管形坯料42。
參見圖4,以側面截面圖示出了圖3所示的液壓成形工具40。示出了管形還料42設置在模腔44中。具有可斷裂膈膜48的蓄液器46設置在管形坯料42的ー個端部處。泵50將液體52泵入蓄液器，并且還泵入管形坯料42。當蓄液器46中的壓カ超過預定等級時，可斷裂膈膜48斷裂以提供壓カ脈沖，壓カ脈沖被施加給管形坯料42以使坯料形成為模腔44的形狀，該形狀可以包括具有小半徑的圓角。參見圖5，示意性示出了多路釋放液壓成形工具56。單個管形坯料58設置在液壓成形工具56所限定的模腔60中。示出了六個蓄液器64a-64f包括可斷裂膈膜66a_66f。可以校準可斷裂膈膜，以在蓄液器64a-f內以不同的壓カ等級斷裂。示意性示出了六個不同的泵50與蓄液器64a-64f液體流動連通。歧管68使得蓄液器64a_64f中的姆ー個與模腔60內的管形坯料58的內部進行液體流動連通。液體70填充坯料和歧管68，并且液體70還被提供給每個蓄液器64a-64f。通過在沖壓周期內能夠恢復蓄液器內的壓カ的大容量泵50來對蓄液器補充液體。為了順序地傳遞數個脈沖，如圖所示，數個蓄液器設置有被壓縮至高壓的液體。成對的蓄液器可以同時從兩個端部釋放液體以執行指定操作。
在圖5所示實施例中，其包括三對蓄液器，一對蓄液器可用于管形件中的圓角填充，而第二對蓄液器可用于沖孔，以及第三對蓄液器可用于修整管形坯料。通過校準斷裂膈膜66a-66f以在指定壓カ等級下斷裂，可以根據所施加的壓カ產生期望的壓カ脈沖序列。如果在較低壓カ等級之前施加較高的壓カ等級，則可以使用止回閥72。通過結合壓カ脈沖的時序選擇性地露出用于沖孔和修整操作的刀刃來控制成形/沖孔/修整的順序。參見圖5至圖7，可以設置多個壓模嵌入件74，其與注液孔塞76協作來執行沖孔操作。如圖5右側所示，注液孔塞76處于緊靠位置，其中，注液孔塞緊靠管形坯料58的表面。在圖5的左側，注液孔塞76收回，以提供壓模嵌入件74所限定的開ロ 78。在開ロ 78四周形成沖孔刀刃。當注液孔塞76如圖5左側所示收回而在管形坯料58內提供壓カ脈沖時，施加至坯料58的壓カ迫使管形坯料在由壓模嵌入件74限定的開ロ 78處與沖孔刀刃接合。如圖6所示，從開ロ 78區域中的坯料上除去廢切邊79。可以暫時將廢切邊推入壓模嵌入件74中，然后通過使注液孔塞76回復至緊靠位置而將該廢切邊排出。如以下所描述的，可以設置用于修整管形坯料58的端部的環狀組件80。環狀組件80包括具有刀刃84的靜環82。開環86與靜環82相鄰設置。開環在緊靠位置(緊靠管形坯料)和收回位置之間(開環86徑向向外移動以露出靜環82的刀刃84)移動。可以設置一個或多個致動器88，以使注液孔塞76在緊靠位置和收回位置之間移動。類似地，可以設置一個或多個致動器90，用于使開環86在其緊靠位置和其收回位置之間移動。當對管形坯料58沖孔時，注液孔塞76的收回與蓄液器64a-64f中的一對蓄液器的啟動進行協作。致動器90用于使開環86在其緊靠位置和其收回位置之間移動，并且當開環86處于其收回位置時，通過使可斷裂膈膜66a-66f中的一對膈膜斷裂來與蓄液器64a_64f中的一對蓄液器的啟動進行協作。參見圖7，示出了通過去除廢切邊70在坯料58上形成孔之后的管形坯料58以及壓模嵌入件74和注液孔塞76。此外，示出了與管形坯料58接合的環狀組件80。如圖所示，示出了靜環82和開環86，并以實線示出開環86處于其緊靠位置。圖7中以虛線示出開環86處于其收回位置。當開環86處于其收回位置時，靜環82限定的刀刃84可用于修整管形坯料58的端部。通過使與環狀組件80協作的那對蓄液器相對應的可斷裂膈膜66a-66f斷裂來啟動ー對蓄液器64a-64f。雖然以上說明了示例實施例，但這些實施例并非用于描述本發明的所有可能形式。相反地，說明書中使用的語言只是示意性而并非限制性，可以理解，在不背離本發明的 精神和范圍的情況下可以做出各種變化。此外，可以組合多個實施例的特征來形成本發明的進ー步實施例。
權利要求
1.一種成形管形件的方法，包括 將具有第一開口端和第二開口端的管形坯料裝載到液壓成形模具中； 利用液體填充所述管形坯料； 靠近所述管形坯料的所述第一開口端和所述第二開口端設置第一脈沖壓力源和第二脈沖壓力源；以及 啟動所述第一脈沖壓力源和所述第二脈沖壓力源以修改所述管形坯料。
2.一種用于使部件成形的脈沖壓力成形工具，包括 液壓成形模具，包括容納具有第一端和第二端的管形坯料的上模具和下模具； 至少一對脈沖發生器，具有與所述管形件的第一端相鄰的第一個脈沖發生器和與所述管形件的第二端相鄰的第二個脈沖發生器；以及 致動器，以預定順序啟動每一對脈沖發生器。
3.根據權利要求2所述的脈沖壓力成形工具，其中，同時啟動一對脈沖發生器。
4.根據權利要求2所述的脈沖壓力成形工具，其中，每一對脈沖發生器都包括電液成形工具的電極。
5.根據權利要求4所述的脈沖壓力成形工具，其中，使所述電極按順序重復放電，以執行包括成形和切割所述部件的多個操作。
6.根據權利要求2所述的脈沖壓力成形工具，其中，所述至少一對脈沖發生器是液壓成形工具的液壓蓄液器。
7.根據權利要求6所述的脈沖壓力成形工具，其中，設置多對液壓蓄液器，蓄液器成對地按順序釋放液體，以執行包括成形和切割所述部件的多個操作。
8.根據權利要求2所述的脈沖壓力成形工具，進一步包括在所述液壓成形模具中限定容納注液孔塞的開口的壓模嵌入件，所述注液孔塞在緊靠位置和收回位置之間選擇性地移動，其中，在所述緊靠位置中，所述注液孔塞緊靠所述坯料的壁，而在所述收回位置中，所述注液孔塞露出位于所述開口四周的沖孔刀刃，其中，脈沖發生器的啟動使得在所述沖孔刀刃處對所述坯料的壁沖孔。
9.根據權利要求2所述的脈沖壓力成形工具，進一步包括環狀件，所述環狀件限定圍繞所述坯料的端部的環，所述環狀件具有靜環和可移動開環，所述可移動開環相對于所述靜環徑向地向外移動，以將所述坯料暴露給所述靜環的環形修整刀刃，其中，所述開環在緊靠位置和徑向外側位置之間移動，其中，在所述緊靠位置中，所述開環緊靠所述坯料的壁的一部分，脈沖發生器的啟動使得利用所述修整刀刃切割所述坯料的壁。
10.一種用于成形部件的脈沖壓力成形工具，包括 液壓成形模具，包括容納具有第一端和第二端的管形坯料的上模具和下模具； 第一對脈沖發生器，所述第一對脈沖發生器中的第一個脈沖發生器與所述管形件的第一端相鄰設置，所述第一對脈沖發生器中的第二個脈沖發生器與所述管形件的第二端相鄰設置； 第二對脈沖發生器，所述第二對脈沖發生器中的第一個脈沖發生器與所述管形件的第一端相鄰設置，而所述第二對脈沖發生器中的第二個脈沖發生器與所述管形件的第二端相鄰設置； 第三對脈沖發生器，所述第三對脈沖發生器中的第一個脈沖發生器與所述管形件的第一端相鄰設置，而所述第三對脈沖發生器中的第二個脈沖發生器與所述管形件的第二端相鄰設置； 致動器，啟動所述第一對脈沖發生器，以利用所述液壓成形模具成形所述管形件；壓模嵌入件，在液壓成形模具中限定容納注液孔塞的開口，所述注液孔塞選擇性地在緊靠位置和收回位置之間移動，其中，在所述緊靠位置中，所述注液孔塞緊靠所述坯料的壁，而在所述收回位置中，所述注液孔塞露出位于所述開口四周的沖孔刀刃，所述致動器啟動所述第二對脈沖發生器以在所述沖孔刀刃處對所述坯料的壁沖孔；以及 環狀件，限定圍繞所述坯料的端部的環，所述環狀件具有靜環和可移動開環，所述可移動開環相對于所述靜環徑向地向外移動，以將所述坯料暴露給所述靜環的環形修整刀刃，其中，所述開環在緊靠位置和徑向外側位置之間移動，在所述緊靠位置中，所述開環緊靠所述坯料的壁的一部分，所述致動器啟動所述第三對脈沖發生器，以利用所述修整刀刃切割所述坯料的壁。
11.一種用于成形部件的脈沖壓力成形工具，包括 液壓成形模具，包括容納具有第一端和第二端的管形坯料的上模具和下模具； 一對脈沖發生器，所述一對脈沖發生器中的第一個脈沖發生器與所述管形件的第一端相鄰設置，而所述一對脈沖發生器中的第二個脈沖發生器與所述管形件的第二端相鄰設置； 致動器，啟動所述一對脈沖發生器，以利用所述液壓成形模具使所述管形件成形；壓模嵌入件，在液壓成形模具中限定容納注液孔塞的開口，所述注液孔塞在緊靠位置和收回位置之間選擇性地移動，其中，在所述緊靠位置中，所述注液孔塞緊靠所述坯料的壁，而在所述收回位置中，所述注液孔塞露出位于所述開口四周的沖孔刀刃，其中，所述致動器啟動所述一對脈沖發生器，以在所述沖孔刀刃處對所述坯料的壁沖孔；以及 環狀件，限定圍繞所述坯料端部的環，所述環狀件具有靜環和可移動開環，所述可移動開環相對于所述靜環徑向地向外移動以將所述坯料暴露給所述靜環的環形修整刀刃，所述開環在緊靠位置和徑向外側位置之間移動，其中，在所述緊靠位置中，所述開環緊靠所述坯料的壁的一部分，所述致動器啟動所述一對脈沖發生器，以利用所述修整刀刃切割所述坯料的壁。
全文摘要
本發明公開了一種脈沖壓力成形工具，其中，第一和第二電液成形(EHF)電極用于在管形坯料的相對端部提供壓力脈沖。可選地，可以在管形坯料的相對端部中設置具有可斷裂膈膜的蓄液器，用于對管形坯料液壓成形。本發明還公開了一種多路釋放液壓成形工具，其中，多對蓄液器設置有選擇性地可斷裂的膈膜，這些膈膜斷裂以在管形坯料的相對端部提供壓力脈沖。可以使蓄液器或EHF電極的排序以提供可與注液孔塞收回至其相應的收回位置或開環移動至其相應的收回位置協作的獨立壓力脈沖。可以利用多個壓力脈沖對管形坯料進行成形、沖孔和修整。
文檔編號B21D26/047GK102814380SQ201210190130
公開日2012年12月12日 申請日期2012年6月8日 優先權日2011年6月10日
發明者謝爾蓋·費奧多羅維奇·戈洛瓦先科 申請人:福特環球技術公司