專利名稱：液力成型沖洗系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于沖洗液力成型的部件以去除部件內(nèi)部碎屑的系統(tǒng)。
在液力成型的更先進形式中，液壓塞受力向內(nèi)向著對方相互移動，以在管子膨脹時在管子內(nèi)部形成金屬流，以在整個膨脹期間將管子壁厚保持在預(yù)定的范圍內(nèi)。這種液力成型工藝在美國專利5,718,048；5,855,394；5,899,498；5,979,201和5,987,950中公開。
為了某些應(yīng)用，很希望生產(chǎn)出具有數(shù)個孔的最終部件，這些孔能夠用于安裝其他元件。例如，在汽車工業(yè)中，已知要通過液力成型工藝加工管狀毛坯以形成用于安裝到汽車發(fā)動機上的發(fā)動機懸架裝置。最終的管狀部件必須帶有孔，以使緊固件穿過孔并用于安裝發(fā)動機安裝支架和類似物。為了便于形成部件上的這些孔，已知可在液力成型模具本身內(nèi)進行穿孔操作。通常，在壓力下穿過管子而沖出孔。在一種方法中，由沖頭切下的管子部分(通常稱“金屬片”)具有殘留并連接在管子上的邊緣部分，該邊緣部分懸掛在管子內(nèi)部。這產(chǎn)生了問題，因為該部分增加了部件不必要的重量，這通常是汽車工業(yè)考慮的因素。在另一種方法中，當(dāng)孔成型后，沖頭從管子中抽出，當(dāng)沖頭從管子中抽出時，在流體壓力下，由沖頭產(chǎn)生的變形仍然保持在與沖頭接合的區(qū)域。然后，金屬片被流體沖洗到碎屑收集器。這種典型操作之一已經(jīng)在美國專利5,816,089中公開。上述技術(shù)帶來的一個問題是，在金屬片沒有與抽拉時產(chǎn)生其的孔精確對齊的場合下。它可能掉落到管子中。這樣就必須用其他裝置取回。
因此，本發(fā)明提供了一種液力成型裝置，它具有數(shù)個安裝在壓力機上的模具結(jié)構(gòu)，用于在打開和關(guān)閉狀態(tài)之間往復(fù)移動。模具結(jié)構(gòu)具有相互配合的模具表面，當(dāng)處于關(guān)閉狀態(tài)時用于形成模腔，當(dāng)處于打開狀態(tài)時用于容納金屬管毛坯。液力成型流體供應(yīng)系統(tǒng)具有可移動的管狀末端接合結(jié)構(gòu)，以選擇性地并且密封性地與管狀毛坯的兩端接合。液力成型流體供應(yīng)系統(tǒng)向管狀毛坯的內(nèi)部提供壓力流體以使管狀毛坯向外膨脹并與模腔形狀一致。有一個沖頭在至少一個模具結(jié)構(gòu)的通道內(nèi)延伸。沖頭可在縮回和伸出位置之間移動。沖頭驅(qū)動裝置驅(qū)動沖頭在縮回和延伸位置之間移動并在膨脹管狀毛坯上沖出孔。沖洗系統(tǒng)與模腔連通，以形成流經(jīng)管狀毛坯內(nèi)部的沖洗液流。
根據(jù)本發(fā)明的另一方案，提供了一種在液力成型金屬管上制出孔并從其上去除沖下的碎屑的方法。在壓力機上提供有數(shù)個模具結(jié)構(gòu)，用于在打開和關(guān)閉狀態(tài)之間往復(fù)移動。模具結(jié)構(gòu)具有相互配合的模具表面，當(dāng)處于關(guān)閉狀態(tài)時用于形成模腔。該模具結(jié)構(gòu)在打開狀態(tài)下提供。將金屬管毛坯置于模腔中。然后關(guān)閉模具結(jié)構(gòu)。用流體對管狀毛坯內(nèi)部加壓，以使管狀毛坯膨脹并與模腔形狀一致，從而形成膨脹的管狀毛坯。沖頭受力穿過膨脹的管狀毛坯以在其上沖出孔。然后對膨脹的管狀毛坯內(nèi)部釋壓。使流體流經(jīng)膨脹的管狀毛坯，以將膨脹的管狀毛坯的沖壓下的部分沖洗出毛坯內(nèi)部。
對附圖的簡要說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明原理所述的具模內(nèi)液力穿刺裝置和金屬片脫離系統(tǒng)的液力成型裝置的示意性截面圖，還表示了在液力成型準備期間插入液力成型裝置中的管狀金屬毛坯；圖2與圖1相似，但是表示了在液力成型之后的膨脹金屬管；圖3是圖2所示的液力成型裝置的局部放大圖，表示了沖頭處于縮回位置時的液力穿刺沖壓裝置的細節(jié)；圖4與圖2相似，但是表示了在膨脹金屬管中沖孔之后的位于伸出位置的沖頭；圖5是與圖3相似的放大局部視圖，但是表示了在膨脹金屬管中沖孔之后的位于伸出位置的沖頭；以及圖6與圖4相似，但是表示了被沖洗出膨脹金屬管的沖壓金屬片。
對優(yōu)選實施例的詳細說明現(xiàn)在請?zhí)貏e參見附圖，圖1表示了通常以序號10指示的液力成型裝置的示意性截面圖，它體現(xiàn)了本發(fā)明的原理。液力成型裝置10包括液力成型壓力機，通常以序號12指示，它具有一個上部支撐結(jié)構(gòu)14、一個下部支撐結(jié)構(gòu)16和豎直支撐結(jié)構(gòu)18.該液力成型裝置10配備有協(xié)作的模具結(jié)構(gòu)，它包括一個上部模具結(jié)構(gòu)20和一個下部模具結(jié)構(gòu)21。上部模具結(jié)構(gòu)20能夠升降以使模具結(jié)構(gòu)20、21能夠在打開和關(guān)閉位置之間移動。圖1中所示的模具結(jié)構(gòu)20、21處于關(guān)閉位置。模具20、21具有模具表面22，當(dāng)模具20、21處于關(guān)閉位置時，模具表面22形成了密封的模腔23。模腔23的形狀和尺寸構(gòu)造成將要經(jīng)液力成型加工而形成的部件的期望形狀和尺寸。圖1表示了一個管狀金屬毛坯24，它已被置于模腔23中以液力成型。管狀金屬毛坯24的兩端由一對液壓管末端接合結(jié)構(gòu)或“液壓塞”25密封接合，所述液壓塞25能夠在液壓促動器26的驅(qū)動下移動到不同的位置。每一個塞子25都具有中央口27，通過該開口27，壓力極高的液力成型流體(例如，大約10,000atms)將射入管狀金屬毛坯24。
有一個往復(fù)運動的液力穿刺沖壓裝置制造在至少一個模具結(jié)構(gòu)20、21中，該沖壓裝置通常以序號50指示，在圖3中詳細表示。
液力成型裝置10裝備有一個沖洗流體系統(tǒng)，通常以序號30指示，它與模腔23連通。沖洗流體系統(tǒng)30用于去除膨脹金屬管24上的至少一片沖壓下的部件或“金屬片”86(如圖4所示)。沖洗流體系統(tǒng)30包括一個位于模腔23一端的沖洗流體進口32和一個位于模腔23另一端的沖洗流體出口33。最好是兩個口32、33都成型于下部模具結(jié)構(gòu)21中，如圖所示。沖洗流體系統(tǒng)30最好包括一個以序號34指示的碎屑分離器，它帶有篩子或絲網(wǎng)36。另外，沖洗流體系統(tǒng)最好包括一個流體容器38，它可用于儲存和/或循環(huán)沖洗流體(如果需要)。沖洗流體系統(tǒng)30還包括連接鉛管42和一個循環(huán)器40，所述循環(huán)器40用于使沖洗流體循環(huán)穿過沖洗流體系統(tǒng)30。
現(xiàn)在參見圖3，它更具體地表示了液力穿刺沖壓裝置50。沖壓裝置50用于在膨脹金屬管24中沖出孔84(如圖4所示)?？梢栽谝粋€或數(shù)個模具結(jié)構(gòu)20、21中制出任何數(shù)量的類似設(shè)計形式的沖壓裝置50。沖壓裝置包括一個制在模具結(jié)構(gòu)中的沖頭容納通道51，通過該通道51，沖頭52能夠在縮回和伸出位置之間移動。沖頭52借助于其與通道之間的環(huán)形密封件53相對于通道51以滑動且密封的方式移動。沖壓裝置50包括一個沖頭驅(qū)動器裝置，通常以序號54指示，它用于驅(qū)動沖頭52在縮回和伸出位置之間移動。在縮回位置，沖頭52的末端表面55平齊，并幫助確定模腔23。驅(qū)動器裝置54包括一個沖頭驅(qū)動器56，它可以是一個與沖頭活塞58相連的液壓缸。沖頭活塞58可在縮回和伸出位置之間移動。沖頭52以相當(dāng)于開口62滑動的方式橫穿沖頭驅(qū)動器殼體60中的開口62。
沖洗流體系統(tǒng)30可包括一個金屬片脫離系統(tǒng)，通常以序號70指示，它形成了用于將金屬片86從沖頭52的末端工作表面55上去除的裝置。在金屬片脫離流體隔板72上安裝有至少一個模具結(jié)構(gòu)20、21。位于模具結(jié)構(gòu)20、21和隔板72之間的圓周密封件74環(huán)繞著金屬片脫離系統(tǒng)70，使得金屬片脫離系統(tǒng)70與大氣密封隔離并能以金屬片脫離流體加壓。金屬片脫離系統(tǒng)70包括一個金屬片脫離流體輸入口76，該輸入口位于金屬片脫離流體隔板72上。金屬片脫離流體輸入口76可與任何適當(dāng)?shù)母邏罕孟噙B，以向金屬片脫離系統(tǒng)70提供加壓的金屬片脫離流體。金屬片脫離流體輸入口76與金屬片脫離流體通道78相連，所述通道78可與數(shù)個沖壓裝置50共用。通道78可以是任何制在模具結(jié)構(gòu)20、21中的適當(dāng)尺寸的槽。通道78與可制在模具結(jié)構(gòu)20、21中的金屬片脫離流體壓力腔79連通。沖頭52包括一個金屬片脫離流體開口80，該開口80沿縱向貫穿沖頭52。金屬片脫離流體開口80起源于沖頭52一側(cè)的金屬片脫離流體進口82，并終止于沖頭工作表面55上的出口83。當(dāng)沖頭52處于伸出位置時，金屬片脫離流體進口82可位于與金屬片脫離流體壓力腔79相通的位置，以使金屬片脫離流體開口80能夠根據(jù)需要由金屬片脫離流體加壓。
下面描述液力成型裝置10的操作。參見圖2，金屬管24在液力成型流體壓力下膨脹并與模腔23的內(nèi)表面22的形狀一致，并與縮回位置上的沖頭52的工作表面55接合。為了保持膨脹金屬管24的預(yù)定壁厚，液壓塞25受力向內(nèi)向著對方相互移動，以在管24膨脹時在管24中形成金屬流動。
在圖4中，沖頭驅(qū)動器或液壓缸56啟動并驅(qū)動沖頭活塞58進入伸出位置。這一動作使得在金屬管24膨脹并與模具表面22一致之后，驅(qū)動沖頭52從縮回位置運動到伸出位置，從而迫使沖頭52穿過膨脹金屬管24以在膨脹金屬管24上沖出孔84，并由此形成金屬片86。在膨脹金屬管24中，液力成型流體保持高壓，以在沖孔工序中形成對管24的內(nèi)部支撐力，以防止由沖頭52在鄰近沖壓孔84的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的膨脹金屬管24的變形。模具結(jié)構(gòu)20、21保持在關(guān)閉位置，并且膨脹金屬管24保持與模腔23的表面22接合。在伸出位置，沖頭52用于密封在管24中沖出的孔84，從而幫助保持管24中的流體，以防止在后續(xù)的金屬片沖洗操作中流體從管24中漏出。
圖5更詳細地表示了處于伸出位置的沖頭52。金屬片脫離流體進口82與金屬片脫離流體壓力腔79連通，從而允許金屬片脫離流體流過金屬片脫離流體開口80。
參見圖6，至少一個液壓塞25、即至少鄰近出口33的塞子，但最好是兩個塞子，移動脫離與膨脹金屬管24的末端密封接合的狀態(tài)，從而使管24中的液力成型流體失壓。此時液壓塞25位于能夠使沖洗流體更易流動并從管24上去除金屬片86的位置。模具結(jié)構(gòu)20、21保持在關(guān)閉位置并且沖洗流體系統(tǒng)30與模腔23連通，以形成向著膨脹金屬管24內(nèi)部流動的沖洗液流。
通常，金屬片86可能保持與沖頭52的末端工作表面55接合。如果處于這種情況，本發(fā)明提供了多種方式而使金屬片86從沖頭52的末端工作表面55上脫離。
在一個實施例中，金屬片86可在金屬片脫離系統(tǒng)70的壓力作用下受力從沖頭52的末端表面55上脫離，所述壓力能夠迫使液體穿過流體開口80并使金屬片86從沖頭52的工作表面55上脫離。作為替換形式，可采用沖頭驅(qū)動器56快速地往復(fù)驅(qū)動沖頭52，以使金屬片86從沖頭52的工作表面55上脫離。
在另一實施例中，可僅通過由沖洗流體系統(tǒng)30提供的快速流過管24的沖洗流體，來迫使金屬片86從沖頭52的末端工作表面55上脫離。
沖洗流體循環(huán)器40和連接鉛管42形成了流動速率足夠高的沖洗流體，以通過膨脹金屬管24沖洗掉脫離的金屬片86并從管24中去除金屬片86。沖洗流體流過進口32，穿過管24并攜帶金屬片86流出管24的另一端并流出出口33。出口33和連接鉛管42具有適當(dāng)?shù)某叽?，即具有足夠大的?nèi)徑，以使沖洗流體和金屬片86能夠無阻礙地流出模具2L。一旦金屬片86從模具21中去除，金屬片86就能夠在碎屑分離器34的篩子或絲網(wǎng)36的作用下從沖洗流體中分離，而流體能夠重新流入流體容器38。在沖洗流體工序期間，沖頭52保持在伸出位置以防止沖洗流體通過管24中的沖壓孔84泄露。
盡管本發(fā)明在附圖和上文中得以詳細的表示和描述，并且它們都應(yīng)認為是示意性的以及并非對特征的限制，但還應(yīng)該理解到，本文所示以及所述的優(yōu)選實施例以及在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的改進和變形都受本發(fā)明保護。
權(quán)利要求
1.一種液力成型裝置，其包括數(shù)個安裝在壓力機上的模具結(jié)構(gòu)，用于在打開和關(guān)閉狀態(tài)之間往復(fù)移動，所述模具結(jié)構(gòu)具有相互配合的模具表面，當(dāng)處于關(guān)閉狀態(tài)時用于形成模腔，當(dāng)處于打開狀態(tài)時用于容納金屬管毛坯；一個液力成型流體供應(yīng)系統(tǒng)，它具有管狀末端接合結(jié)構(gòu)，所述接合結(jié)構(gòu)可以移動以選擇性地并且密封性地與所述管狀毛坯的兩端接合，所述液力成型流體供應(yīng)系統(tǒng)向所述管狀毛坯的內(nèi)部提供壓力流體，以使管狀毛坯向外膨脹而與模腔形狀一致并進入膨脹狀態(tài)；一個沖頭，它在至少一個所述模具結(jié)構(gòu)的通道內(nèi)延伸，所述沖頭可在縮回和伸出位置之間移動；一個沖頭驅(qū)動裝置，它可操作地與所述沖頭相連，以在縮回和延伸位置之間驅(qū)動沖頭，并當(dāng)所述管狀毛坯已經(jīng)膨脹并進入所述膨脹狀態(tài)之后，在所述膨脹管狀毛坯上沖出孔；以及一個沖洗系統(tǒng)，它與所述模腔連通，形成流經(jīng)管狀毛坯內(nèi)部的沖洗液流。
2.如權(quán)利要求1所述的液力成型裝置，其特征在于，所述沖頭具有一個工作表面，當(dāng)所述沖頭位于所述縮回位置時，所述工作表面與所述模腔的模具表面共面，并且，當(dāng)所述沖頭位于所述伸出位置時，所述工作表面伸到所述模腔中。
3.如權(quán)利要求2所述的液力成型裝置，其特征在于，所述沖頭具有一個與沖頭工作表面連通的流體通道，與壓力流體源連通的流體可通過所述流體通道被輸送，以迫使所述管狀毛坯的沖壓下的部分離開所述沖頭的工作表面。
4.如權(quán)利要求3所述的液力成型裝置，其特征在于，當(dāng)所述沖頭位于所述伸出位置時，所述流體通道與所述壓力流體源連通。
5.如權(quán)利要求4所述的液力成型裝置，其特征在于，所述沖頭驅(qū)動裝置報一個殼體，所述殼體具有一個開口，并且所述沖頭延伸穿過所述開口。
6.如權(quán)利要求5所述的液力成型裝置，其特征在于，所述殼體的內(nèi)部與所述壓力流體源隔離，所述流體通道具有一個進口，該進口位于下述位置，即當(dāng)沖頭處于縮回位置時所述開口與殼體內(nèi)部連通，當(dāng)沖頭處于伸出位置時所述開口位于殼體外部。
7.如權(quán)利要求6所述的液力成型裝置，其特征在于，所述壓力流體是氣體。
8.如權(quán)利要求1所述的液力成型裝置，其特征在于，所述沖頭在所述沖洗流體流動期間保持在所述伸出位置。
9.如權(quán)利要求1所述的液力成型裝置，其特征在于，所述沖頭在所述沖洗流體流動期間往復(fù)移動。
10.如權(quán)利要求1所述的液力成型裝置，其特征在于，所述管狀末端接合結(jié)構(gòu)縮回以與所述管狀毛坯的端部脫離接合，以打開所述沖洗系統(tǒng)與管狀毛坯內(nèi)部的連通通道。
11.如權(quán)利要求1所述的液力成型裝置，其特征在于，所述沖洗系統(tǒng)包括，一個從所述模腔接收所述沖洗液流的碎屑分離器，一個為所述沖洗液流提供流體源的流體容器，和一個用于實現(xiàn)所述沖洗液流流動的循環(huán)器。
12.一種在液力成型金屬管坯上制出孔并從其上去除沖下的碎屑的方法，所述方法包括提供數(shù)個安裝在壓力機上的模具結(jié)構(gòu)，在打開和關(guān)閉狀態(tài)之間形成往復(fù)移動，所述模具結(jié)構(gòu)具有相互配合的模具表面，當(dāng)處于關(guān)閉狀態(tài)時用于形成模腔，所述模具結(jié)構(gòu)處于打開狀態(tài)；將金屬管毛坯置于模腔中；關(guān)閉模具結(jié)構(gòu)；對所述管狀毛坯內(nèi)部加壓，以使管狀毛坯膨脹并與模腔形狀一致，從而形成膨脹的管狀毛坯；使沖頭受力穿過所述管狀毛坯以在膨脹的管狀毛坯上沖出孔；對所述膨脹的管狀毛坯內(nèi)部釋壓；使沖洗流體流經(jīng)所述膨脹的管狀毛坯，以將膨脹的管狀毛坯的被沖壓下的部分沖洗出所述膨脹的管狀毛坯的內(nèi)部。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述沖頭具有一個與沖頭工作表面連通的流體通道，且所述方法包括以下步驟，通過所述流體通道提供壓力流體，以迫使所述管狀毛坯的沖壓下的部分離開所述沖頭的工作表面。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法包括在所述沖洗流體的步驟期間往復(fù)移動所述沖頭的步驟。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述釋壓步驟包括打開所述沖洗系統(tǒng)與膨脹的管狀毛坯內(nèi)部的連通通道的步驟。
16.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，在所述沖洗流體的步驟期間，所述沖頭保持在伸到所述膨脹管狀毛坯的內(nèi)部的伸出位置。
全文摘要
一種液力成型裝置(10)，它具有數(shù)個安裝在壓力機上的模具結(jié)構(gòu)(20，21)，用于在打開和關(guān)閉狀態(tài)之間往復(fù)移動。模具結(jié)構(gòu)具有相互配合的模具表面(22)，當(dāng)處于關(guān)閉狀態(tài)時用于形成模腔，當(dāng)處于打開狀態(tài)時用于容納金屬管毛坯(24)。液力成型流體供應(yīng)系統(tǒng)具有管狀末端接合結(jié)構(gòu)(25)，它可以移動以選擇性地并且密封性地與管狀毛坯的兩端接合。液力成型流體供應(yīng)系統(tǒng)向管狀毛坯(24)的內(nèi)部提供壓力流體以使管狀毛坯向外膨脹并與模腔形狀一致。有一個沖頭(52)在至少一個模具結(jié)構(gòu)的通道(51)內(nèi)延伸。沖頭(52)可在縮回和伸出位置之間移動。沖頭驅(qū)動裝置(54)驅(qū)動沖頭在縮回和延伸位置之間移動并在膨脹管狀毛坯上沖出孔。沖洗系統(tǒng)(30)與模腔(23)連通，以形成流經(jīng)膨脹的管狀毛坯內(nèi)部的沖洗液流。
文檔編號B21D26/041GK1404423SQ01805448
公開日2003年3月19日 申請日期2001年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月22日
發(fā)明者安德烈斯·G·詹森, 弗蘭克·A·霍頓 申請人:科西馬國際公司