用于對(duì)管進(jìn)行預(yù)成形以便隨后進(jìn)行內(nèi)高壓成形的模具以及用于制造這種模具的方法和用 ...的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于對(duì)金屬的原始管件進(jìn)行預(yù)成形以便隨后進(jìn)行內(nèi)高壓成形的模具。
[0002]本發(fā)明還涉及一種用于制造這種模具的方法。
[0003]本發(fā)明此外涉及一種用于通過(guò)內(nèi)高壓成形制造管狀的構(gòu)件的方法。
【背景技術(shù)】
[0004]在內(nèi)高壓成形(IHU)中，在下面被稱為原始管件的基本上金屬的管通過(guò)施加高的內(nèi)壓力被成形為管狀的構(gòu)件(IHU構(gòu)件)。管一般性地理解為具有由金屬的材料制成的封閉管外殼的縱向延伸的空心體。原始管件為此被放入實(shí)施成型的IHU模具的型腔(凹板)中并且借助于被引入內(nèi)部的流體(例如水油乳劑)基本上橫向于縱軸線擴(kuò)張，其中，原始管件的管外殼被擠壓朝向型腔壁并且在此時(shí)相應(yīng)地成形。
[0005]經(jīng)常地并且尤其是在IHU構(gòu)件的形狀復(fù)雜時(shí)首先需要進(jìn)行預(yù)成形，在此由原始管件得到預(yù)成形的原始管件，以便隨后在IHU模具中進(jìn)行內(nèi)高壓成形。預(yù)成形對(duì)后續(xù)的內(nèi)高壓成形和IHU構(gòu)件的質(zhì)量有顯著的影響。
[0006]為了進(jìn)行預(yù)成形，由現(xiàn)有技術(shù)已知不同的方法和設(shè)備，為此參閱專利文獻(xiàn)DE102006028099 AUDE 10148451 C2、DE 19946010 B4 和 EP 0195157 BI。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的任務(wù)在于，給出一種用于對(duì)金屬的原始管件進(jìn)行預(yù)成形的模具，該模具鑒于隨后的內(nèi)高壓成形能夠?qū)崿F(xiàn)管材料的優(yōu)化分布。本發(fā)明的任務(wù)還在于，給出一種用于制造管狀的IHU構(gòu)件的優(yōu)化的方法。
[0008]解決方案是獨(dú)立權(quán)利要求的主題。優(yōu)選的擴(kuò)展方案和設(shè)計(jì)類似地對(duì)于所有發(fā)明主題來(lái)說(shuō)不僅由對(duì)應(yīng)的從屬的權(quán)利要求而且由后續(xù)說(shuō)明得出。
[0009]用于對(duì)金屬的原始管件進(jìn)行預(yù)成形以便隨后進(jìn)行內(nèi)高壓成形以制造管狀的IHU構(gòu)件的按本發(fā)明的模具具有多個(gè)彼此可相對(duì)運(yùn)動(dòng)的模具部件，這些模具部件在它們之間限定用于容納和成形出原始管件的(至少一個(gè))型腔。根據(jù)本發(fā)明規(guī)定，型腔具有不僅由要制造的IHU構(gòu)件的形狀(或幾何形狀)得到的而且與要成形的原始管件的周長(zhǎng)適配的輪廓，使得該型腔的與通過(guò)原始管件預(yù)定的型腔縱軸線垂直的每個(gè)型腔橫截面與(關(guān)于縱軸線)位置相同的IHU構(gòu)件橫截面的如下橫截面形狀一致，該橫截面形狀在其橫截面周長(zhǎng)中正好減小為原始管件的周長(zhǎng)。
[0010]換句話說(shuō)，沿著通過(guò)原始管件預(yù)定的型腔縱軸線，每個(gè)型腔橫截面的橫截面形狀相應(yīng)于關(guān)于縱軸線位置相同或地點(diǎn)相同的IHU構(gòu)件橫截面的變小的橫截面形狀，其中，每個(gè)型腔橫截面的橫截面周長(zhǎng)分別正好與原始管件的周長(zhǎng)一致。
[0011]橫截面的橫截面幾何形狀基本上包括形狀或者說(shuō)橫截面形狀和周長(zhǎng)或者說(shuō)橫截面周長(zhǎng)，由此得到所屬的面或橫截面。
[0012]按本發(fā)明的模具的型腔具有通過(guò)原始管件預(yù)定的型腔縱軸線，其中，該型腔縱軸線基本上與放入的原始管件的縱軸線一致。根據(jù)本發(fā)明規(guī)定，在型腔縱軸線上的任何部位或者說(shuō)任何位置上，相應(yīng)的型腔橫截面具有要制造的IHU構(gòu)件關(guān)于在縱軸線上的相同部位上的IHU構(gòu)件橫截面的變小的橫截面形狀，但是，相應(yīng)的橫截面周長(zhǎng)正好等于原始管件的周長(zhǎng)。原始管件的周長(zhǎng)因此在每個(gè)部位上確定用于相應(yīng)的IHU構(gòu)件橫截面的橫截面形狀變小的比例因數(shù)(其中適用的是:比例因數(shù)彡I)。因此，相對(duì)于要制造的IHU構(gòu)件或相對(duì)于實(shí)施成型的IHU模具的型腔，按本發(fā)明的模具的型腔沿其型腔縱軸線具有變化的偏移，其中，相應(yīng)的偏移量由比例因數(shù)得出。
[0013]利用該模具預(yù)成形的原始管件的每個(gè)橫截面在隨后在IHU模具中進(jìn)行內(nèi)高壓成形時(shí)沿原始管件的周長(zhǎng)與IHU模具的型腔壁具有相同的間距或恒定的間距。由此在內(nèi)高壓成形時(shí)沿著周長(zhǎng)觀察實(shí)現(xiàn)管材料的大致均勻的成形和伸長(zhǎng)量并且因而實(shí)現(xiàn)突出的材料利用。由此對(duì)于IHU過(guò)程并且對(duì)于IHU構(gòu)件的特性產(chǎn)生許多優(yōu)點(diǎn)。例如這樣制成的IHU構(gòu)件基本上具有均勻的壁厚。
[0014]位于按本發(fā)明的模具的型腔中的原始管件的預(yù)成形尤其是這樣實(shí)現(xiàn)，S卩，其中至少一個(gè)模具部件相對(duì)于至少一個(gè)另外的模具部件運(yùn)動(dòng)。按本發(fā)明的型腔構(gòu)造特征首先涉及在成形過(guò)程結(jié)束時(shí)型腔的最終的成型狀態(tài)，其中各模具部件尤其是彼此具有盡可能小的間距。型腔的輪廓(或者說(shuō)型腔輪廓)可以理解為型腔壁的幾何構(gòu)造特征的整體。
[0015]因?yàn)樵谛颓豢v軸線上的每個(gè)型腔橫截面的橫截面周長(zhǎng)正好等于原始管件的周長(zhǎng)，所以在每個(gè)部位上實(shí)現(xiàn)原始管件的確定的、精確的并且無(wú)壓縮的成形或預(yù)成形。避免了不確定的成型。鑒于后續(xù)的內(nèi)高壓成形，利用按本發(fā)明的模具預(yù)成形的原始管件具有基本上優(yōu)化的預(yù)成形形狀和與之伴隨的管材料的優(yōu)化分布。
[0016]優(yōu)選規(guī)定的是，按本發(fā)明的模具是具有模具下部件和可與之相對(duì)運(yùn)動(dòng)的模具上部件的與壓機(jī)結(jié)合的模具。通過(guò)使模具上部件抬起和下降可以打開(kāi)和閉合模具。通過(guò)施加擠壓力，在閉合的模具中對(duì)位于型腔中的原始管件進(jìn)行成形或預(yù)成形，在此該原始管件具有通過(guò)型腔的輪廓預(yù)定的預(yù)成形形狀。
[0017]用于制造按本發(fā)明的模具(該模具用于對(duì)金屬的原始管件進(jìn)行預(yù)成形以便隨后進(jìn)行內(nèi)高壓成形)的按本發(fā)明的方法基本上包括如下步驟:
[0018]a.提供確定要制造的IHU構(gòu)件的形狀(整體形狀)的幾何數(shù)據(jù)或替代地提供IHU模具的型腔的幾何形狀數(shù)據(jù)；
[0019]b.確定要使用的原始管件的周長(zhǎng)并且必要時(shí)也確定該原始管件的橫截面形狀，為此例如觀察IHU構(gòu)件的最小橫截面并且根據(jù)IHU構(gòu)件的橫截面周長(zhǎng)、尤其是減去3%地確定原始管件的周長(zhǎng)；
[0020]-C.借助于多個(gè)引導(dǎo)截面確定對(duì)于原始管件的預(yù)成形所需的實(shí)施成型的型腔的輪廓，對(duì)此首先沿IHU構(gòu)件的縱軸線(或者替代地沿著IHU模具的型腔的縱軸線)產(chǎn)生多個(gè)橫截面并且隨后使這些橫截面分別關(guān)于其周長(zhǎng)減小為或比例縮小為原始管件的已確定的周長(zhǎng)，此外可以將這樣獲得的引導(dǎo)截面結(jié)合在一起，以便由此確定型腔的輪廓；并且
[0021]-d.制造模具，該模具的型腔具有該輪廓。
[0022]該方法可以具有另外的步驟和/或中間步驟。優(yōu)選規(guī)定的是，步驟a、b和c利用CAD程序或類似物、即借助計(jì)算機(jī)設(shè)備實(shí)施、尤其是自動(dòng)化地實(shí)施。
[0023]用于通過(guò)內(nèi)高壓成形制造管狀的IHU構(gòu)件的按本發(fā)明的方法至少包括下述步驟:
[0024]-提供原始管件，其中該原始管件尤其是由半成品截?cái)嗟?、具有確定的軸向長(zhǎng)度的原始管件段；
[0025]-在按本發(fā)明的用于預(yù)成形的模具中對(duì)原始管件進(jìn)行預(yù)成形并且尤其是無(wú)拐點(diǎn)的預(yù)成形；并且
[0026]-在IHU模具中對(duì)預(yù)成形的原始管件進(jìn)行內(nèi)高壓成形。
[0027]各個(gè)步驟和為此使用的設(shè)備或模具彼此協(xié)調(diào)。所建議的方法可以具有另外的步驟和/或中間步驟，后面還將對(duì)其中一些步驟進(jìn)行詳細(xì)解釋。
[0028]優(yōu)選規(guī)定的是，原始管件在先于預(yù)成形的步驟中基本上在沒(méi)有任何的橫截面發(fā)生變化的情況下進(jìn)行預(yù)彎曲。所述彎曲或預(yù)彎曲導(dǎo)致具有不直的并且優(yōu)選復(fù)雜的、但尤其是無(wú)拐點(diǎn)的空間走向的工件縱軸線，該空間走向尤其是至少大致相應(yīng)于要制造的IHU構(gòu)件(例如在EP0195157B1中示出)。所述預(yù)彎曲另外也用于使預(yù)彎曲的原始管件可以遵循形狀地放入用于預(yù)成形的模具的型腔中。
[0029]原始管件優(yōu)選由鋁材或鋼材制成。但原始管件也可以由其它材料(例如黃銅)制成。
[0030]優(yōu)選原始管件具有圓形的或橢圓形的橫截面或者說(shuō)具有圓形的或橢圓形的橫截面形狀(關(guān)于外形)。原始管件也可以具有其它橫截面形狀(例如多邊形)。
[0031]此外優(yōu)選規(guī)定的是，在IHU模具中進(jìn)行內(nèi)高壓成形時(shí)，在預(yù)成形的原始管件的縱軸線上達(dá)到基于塑性材料變形的不同的周長(zhǎng)伸長(zhǎng)率，這些周長(zhǎng)伸長(zhǎng)率尤其是處于3%和10%之間的范圍中。典型地，在管端部上的周長(zhǎng)伸長(zhǎng)率可以較大的并且在那里例如達(dá)到10%，而在中間的管區(qū)段中的較小的周長(zhǎng)伸長(zhǎng)率應(yīng)為至少3%。尤其是結(jié)合之前所述的材料，在周長(zhǎng)伸長(zhǎng)率位于所述范圍內(nèi)時(shí)無(wú)熱處理的成形是可能的。與利用現(xiàn)有技術(shù)已知的處理方式相比，利用按本發(fā)明的模具的變形與材料相關(guān)地部分地能夠?qū)崿F(xiàn)在內(nèi)高壓成形時(shí)更高的周長(zhǎng)伸長(zhǎng)率或者說(shuō)周長(zhǎng)擴(kuò)大。
[0032]優(yōu)選地，預(yù)成形的原始管件這樣放入IHU模具的型腔中，使得該原始管件在其縱軸線的每個(gè)部位上在相應(yīng)的橫截面周長(zhǎng)上與IHU模具的型腔壁具有相同的間距，即由相同寬度的間隙包圍，其中，所述間距或間隙寬度可以與相應(yīng)的橫截面在縱軸線上的位置相關(guān)地變化。由此，如上述說(shuō)明那樣，在內(nèi)高壓成形時(shí)沿著周長(zhǎng)觀察實(shí)現(xiàn)管材料的大致均勻的成形和伸長(zhǎng)并且因此實(shí)現(xiàn)突出的材料利用。IHU模具可以具有合適的定位元件。
[0033]要制造的IHU構(gòu)件尤其是機(jī)動(dòng)車(chē)構(gòu)件、例如尤其是車(chē)身構(gòu)件(例如內(nèi)增強(qiáng)件)或軸部件(例如縱梁或橫梁)。因此，不僅用于預(yù)成形的按本發(fā)明的模具而且用于制造管狀的IHU構(gòu)件的按本發(fā)明的方法優(yōu)選用于制造機(jī)動(dòng)車(chē)構(gòu)件。
【附圖說(shuō)明】
[0034]下面借助示意性附圖詳細(xì)解釋本發(fā)明。在各圖中示出的和/或后續(xù)說(shuō)明的特征可以獨(dú)立于具體的特征組合是本發(fā)明的一般性特征。
[0035]圖1以側(cè)視圖分別示出在制造IHU構(gòu)件時(shí)管狀的工件的多個(gè)階段；
[0036]圖2以剖面圖示出在內(nèi)高壓成形之前的按照現(xiàn)有技術(shù)預(yù)成形的并且被放入IHU模具的型腔中的原始管件；
[0037]圖3示出用于對(duì)原始管件進(jìn)行預(yù)成形的按本發(fā)明的模具的局部圖；
[0038]圖4以剖面圖示出在內(nèi)高壓成形之前的利用圖3的按本發(fā)明的模具預(yù)成形的并且放入IHU模具的型腔中的原始管件。
【具體實(shí)施方式】
[0039]圖1a示出金屬的原始管件或輸出管段100。原始管件100沿其縱軸線L具有恒定圓形的橫截面(關(guān)于外形)，該橫截面具有周長(zhǎng)Ul和均勻的壁厚。原始管件100例如由鋁材或鋼材制成。
[0040]輸出管段100用作工件，該工件隨后成形為在圖1c中示出的內(nèi)高壓成形的、管狀的IHU構(gòu)件120。為此，輸出管段100首先進(jìn)行預(yù)成形，其中僅其橫截面形狀發(fā)生變化并且與IHU模具的型腔的輪廓相適配，如在后面還將詳細(xì)解釋的。圖1b示出預(yù)成形的輸出管段110，其具有橫截面周長(zhǎng)U2。不僅對(duì)于原始管件100而且對(duì)于預(yù)成形的原始管件110和IHU構(gòu)件120來(lái)說(shuō)，相應(yīng)的縱軸線以L表示。
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