CN1283383C - 液力成型冲洗*** - Google Patents

液力成型冲洗*** Download PDF

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Abstract

一种液力成型装置(10)，它具有数个安装在压力机上的模具结构(20，21)，用于在打开和关闭状态之间往复移动。模具结构具有相互配合的模具表面(22)，当处于关闭状态时用于形成模腔，当处于打开状态时用于容纳金属管毛坯(24)。液力成型流体供应***具有管状末端接合结构(25)，它可以移动以选择性地并且密封性地与管状毛坯的两端接合。液力成型流体供应***向管状毛坯(24)的内部提供压力流体以使管状毛坯向外膨胀并与模腔形状一致。有一个冲头(52)在至少一个模具结构的通道(51)内延伸。冲头(52)可在缩回和伸出位置之间移动。冲头驱动装置(54)驱动冲头在缩回和延伸位置之间移动并在膨胀管状毛坯上冲出孔。冲洗***(30)与模腔(23)连通，以形成流经膨胀的管状毛坯内部的冲洗液流。

Description

液力成型冲洗***
发明领域
本发明涉及一种用于冲洗液力成型的部件以去除部件内部碎屑的***。
发明背景
近年来，在制造领域、特别是汽车工业中，液力成型技术变得越来越重要。在液力成型的一种应用中，将管状金属毛坯(通常是钢)置于模腔中。管子的两端用一对液压塞密封，所述液压塞具有中央开口，通过该开口，压力极高的流体能够注射到管子中。高压流体使管子膨胀并与形成模腔的表面一致。作为这种液力成型工艺的结果，能够将高强度的部件制成复杂的管状，而在实际中用任何的经济方式都不能获得上述结果。这种液力成型工艺在美国专利4,567,743；5,070,717；5,107,693；5,233,854；5,239,852；5,333,755和5,339,667中公开。
在液力成型的更先进形式中，液压塞受力向内向着对方相互移动，以在管子膨胀时在管子内部形成金属流，以在整个膨胀期间将管子壁厚保持在预定的范围内。这种液力成型工艺在美国专利5,718,048；5,855,394；5,899,498；5,979,201和5,987,950中公开。
为了某些应用，很希望生产出具有数个孔的最终部件，这些孔能够用于安装其他元件。例如，在汽车工业中，已知要通过液力成型工艺加工管状毛坯以形成用于安装到汽车发动机上的发动机悬架装置。最终的管状部件必须带有孔，以使紧固件穿过孔并用于安装发动机安装支架和类似物。为了便于形成部件上的这些孔，已知可在液力成型模具本身内进行穿孔操作。通常，在压力下穿过管子而冲出孔。在一种方法中，由冲头切下的管子部分(通常称“金属片”)具有残留并连接在管子上的边缘部分，该边缘部分悬挂在管子内部。这产生了问题，因为该部分增加了部件不必要的重量，这通常是汽车工业考虑的因素。在另一种方法中，当孔成型后，冲头从管子中抽出，当冲头从管子中抽出时，在流体压力下，由冲头产生的变形仍然保持在与冲头接合的区域。然后，金属片被流体冲洗到碎屑收集器。这种典型操作之一已经在美国专利5,816,089中公开。上述技术带来的一个问题是，在金属片没有与抽拉时产生其的孔精确对齐的场合下。它可能掉落到管子中。这样就必须用其他装置取回。
发明概述
本发明的目的是提供一种用于从液力成型部件的内部去除碎屑的***。
因此，本发明提供了一种液力成型装置，它具有数个安装在压力机上的模具结构，用于在打开和关闭状态之间往复移动。模具结构具有相互配合的模具表面，当处于关闭状态时用于形成模腔，当处于打开状态时用于容纳金属管毛坯。液力成型流体供应***具有可移动的管状末端接合结构，以选择性地并且密封性地与管状毛坯的两端接合。液力成型流体供应***向管状毛坯的内部提供压力流体以使管状毛坯向外膨胀并与模腔形状一致。有一个冲头在至少一个模具结构的通道内延伸。冲头可在缩回和伸出位置之间移动。冲头驱动装置驱动冲头在缩回和延伸位置之间移动并在膨胀管状毛坯上冲出孔。冲洗***与模腔连通，以形成流经管状毛坯内部的冲洗液流。
根据本发明的另一方案，提供了一种在液力成型金属管上制出孔并从其上去除冲下的碎屑的方法。在压力机上提供有数个模具结构，用于在打开和关闭状态之间往复移动。模具结构具有相互配合的模具表面，当处于关闭状态时用于形成模腔。该模具结构在打开状态下提供。将金属管毛坯置于模腔中。然后关闭模具结构。用流体对管状毛坯内部加压，以使管状毛坯膨胀并与模腔形状一致，从而形成膨胀的管状毛坯。冲头受力穿过膨胀的管状毛坯以在其上冲出孔。然后对膨胀的管状毛坯内部释压。使流体流经膨胀的管状毛坯，以将膨胀的管状毛坯的冲压下的部分冲洗出毛坯内部。
对附图的简要说明
图1是根据本发明原理所述的具模内液力穿刺装置和金属片脱离***的液力成型装置的示意性截面图，还表示了在液力成型准备期间***液力成型装置中的管状金属毛坯；
图2与图1相似，但是表示了在液力成型之后的膨胀金属管；
图3是图2所示的液力成型装置的局部放大图，表示了冲头处于缩回位置时的液力穿刺冲压装置的细节；
图4与图2相似，但是表示了在膨胀金属管中冲孔之后的位于伸出位置的冲头；
图5是与图3相似的放大局部视图，但是表示了在膨胀金属管中冲孔之后的位于伸出位置的冲头；以及
图6与图4相似，但是表示了被冲洗出膨胀金属管的冲压金属片。
对优选实施例的详细说明
现在请特别参见附图，图1表示了通常以序号10指示的液力成型装置的示意性截面图，它体现了本发明的原理。液力成型装置10包括液力成型压力机，通常以序号12指示，它具有一个上部支撑结构14、一个下部支撑结构16和竖直支撑结构18.该液力成型装置10配备有协作的模具结构，它包括一个上部模具结构20和一个下部模具结构2l。上部模具结构20能够升降以使模具结构20、21能够在打开和关闭位置之间移动。图1中所示的模具结构20、21处于关闭位置。模具20、21具有模具表面22，当模具20、21处于关闭位置时，模具表面22形成了密封的模腔23。模腔23的形状和尺寸构造成将要经液力成型加工而形成的部件的期望形状和尺寸。图1表示了一个管状金属毛坯24，它已被置于模腔23中以液力成型。管状金属毛坯24的两端由一对液压管末端接合结构或“液压塞”25密封接合，所述液压塞25能够在液压促动器26的驱动下移动到不同的位置。每一个塞子25都具有中央口27，通过该开口27，压力极高的液力成型流体(例如，大约10,000atms)将射入管状金属毛坯24。
有一个往复运动的液力穿刺冲压装置制造在至少一个模具结构20、21中，该冲压装置通常以序号50指示，在图3中详细表示。
液力成型装置10装备有一个冲洗流体***，通常以序号30指示，它与模腔23连通。冲洗流体***30用于去除膨胀金属管24上的至少一片冲压下的部件或“金属片”86(如图4所示)。冲洗流体***30包括一个位于模腔23一端的冲洗流体进口32和一个位于模腔23另一端的冲洗流体出口33。最好是两个口32、33都成型于下部模具结构21中，如图所示。冲洗流体***30最好包括一个以序号34指示的碎屑分离器，它带有筛子或丝网36。另外，冲洗流体***最好包括一个流体容器38，它可用于储存和/或循环冲洗流体(如果需要)。冲洗流体***30还包括连接铅管42和一个循环器40，所述循环器40用于使冲洗流体循环穿过冲洗流体***30。
现在参见图3，它更具体地表示了液力穿刺冲压装置50。冲压装置50用于在膨胀金属管24中冲出孔84(如图4所示)。可以在一个或数个模具结构20、21中制出任何数量的类似设计形式的冲压装置50。冲压装置包括一个制在模具结构中的冲头容纳通道51，通过该通道51，冲头52能够在缩回和伸出位置之间移动。冲头52借助于其与通道之间的环形密封件53相对于通道51以滑动且密封的方式移动。冲压装置50包括一个冲头驱动器装置，通常以序号54指示，它用于驱动冲头52在缩回和伸出位置之间移动。在缩回位置，冲头52的末端表面55平齐，并帮助确定模腔23。驱动器装置54包括一个冲头驱动器56，它可以是一个与冲头活塞58相连的液压缸。冲头活塞58可在缩回和伸出位置之间移动。冲头52以相当于开口62滑动的方式横穿冲头驱动器壳体60中的开口62。
冲洗流体***30可包括一个金属片脱离***，通常以序号70指示，它形成了用于将金属片86从冲头52的末端工作表面55上去除的装置。在金属片脱离流体隔板72上安装有至少一个模具结构20、21。位于模具结构20、21和隔板72之间的圆周密封件74环绕着金属片脱离***70，使得金属片脱离***70与大气密封隔离并能以金属片脱离流体加压。金属片脱离***70包括一个金属片脱离流体输入口76，该输入口位于金属片脱离流体隔板72上。金属片脱离流体输入口76可与任何适当的高压泵相连，以向金属片脱离***70提供加压的金属片脱离流体。金属片脱离流体输入口76与金属片脱离流体通道78相连，所述通道78可与数个冲压装置50共用。通道78可以是任何制在模具结构20、21中的适当尺寸的槽。通道78与可制在模具结构20、21中的金属片脱离流体压力腔79连通。冲头52包括一个金属片脱离流体开口80，该开口80沿纵向贯穿冲头52。金属片脱离流体开口80起源于冲头52一侧的金属片脱离流体进口82，并终止于冲头工作表面55上的出口83。当冲头52处于伸出位置时，金属片脱离流体进口82可位于与金属片脱离流体压力腔79相通的位置，以使金属片脱离流体开口80能够根据需要由金属片脱离流体加压。
下面描述液力成型装置10的操作。参见图2，金属管24在液力成型流体压力下膨胀并与模腔23的内表面22的形状一致，并与缩回位置上的冲头52的工作表面55接合。为了保持膨胀金属管24的预定壁厚，液压塞25受力向内向着对方相互移动，以在管24膨胀时在管24中形成金属流动。
在图4中，冲头驱动器或液压缸56启动并驱动冲头活塞58进入伸出位置。这一动作使得在金属管24膨胀并与模具表面22一致之后，驱动冲头52从缩回位置运动到伸出位置，从而迫使冲头52穿过膨胀金属管24以在膨胀金属管24上冲出孔84，并由此形成金属片86。在膨胀金属管24中，液力成型流体保持高压，以在冲孔工序中形成对管24的内部支撑力，以防止由冲头52在邻近冲压孔84的区域内产生的膨胀金属管24的变形。模具结构20、21保持在关闭位置，并且膨胀金属管24保持与模腔23的表面22接合。在伸出位置，冲头52用于密封在管24中冲出的孔84，从而帮助保持管24中的流体，以防止在后续的金属片冲洗操作中流体从管24中漏出。
图5更详细地表示了处于伸出位置的冲头52。金属片脱离流体进口82与金属片脱离流体压力腔79连通，从而允许金属片脱离流体流过金属片脱离流体开口80。
参见图6，至少一个液压塞25、即至少邻近出口33的塞子，但最好是两个塞子，移动脱离与膨胀金属管24的末端密封接合的状态，从而使管24中的液力成型流体失压。此时液压塞25位于能够使冲洗流体更易流动并从管24上去除金属片86的位置。模具结构20、21保持在关闭位置并且冲洗流体***30与模腔23连通，以形成向着膨胀金属管24内部流动的冲洗液流。
通常，金属片86可能保持与冲头52的末端工作表面55接合。如果处于这种情况，本发明提供了多种方式而使金属片86从冲头52的末端工作表面55上脱离。
在一个实施例中，金属片86可在金属片脱离***70的压力作用下受力从冲头52的末端表面55上脱离，所述压力能够迫使液体穿过流体开口80并使金属片86从冲头52的工作表面55上脱离。作为替换形式，可采用冲头驱动器56快速地往复驱动冲头52，以使金属片86从冲头52的工作表面55上脱离。
在另一实施例中，可仅通过由冲洗流体***30提供的快速流过管24的冲洗流体，来迫使金属片86从冲头52的末端工作表面55上脱离。
冲洗流体循环器40和连接铅管42形成了流动速率足够高的冲洗流体，以通过膨胀金属管24冲洗掉脱离的金属片86并从管24中去除金属片86。冲洗流体流过进口32，穿过管24并携带金属片86流出管24的另一端并流出出口33。出口33和连接铅管42具有适当的尺寸，即具有足够大的内径，以使冲洗流体和金属片86能够无阻碍地流出模具21。一旦金属片86从模具2 1中去除，金属片86就能够在碎屑分离器34的筛子或丝网36的作用下从冲洗流体中分离，而流体能够重新流入流体容器38。在冲洗流体工序期间，冲头52保持在伸出位置以防止冲洗流体通过管24中的冲压孔84泄露。
尽管本发明在附图和上文中得以详细的表示和描述，并且它们都应认为是示意性的以及并非对特征的限制，但还应该理解到，本文所示以及所述的优选实施例以及在所附权利要求范围内的改进和变形都受本发明保护。

Claims (16)

1.一种液力成型装置，其包括：
数个安装在压力机上的模具结构，用于在打开和关闭状态之间往复移动，所述模具结构具有相互配合的模具表面，当处于关闭状态时用于形成模腔，当处于打开状态时用于容纳金属管毛坯；
一个液力成型流体供应***，它具有管状末端接合结构，所述接合结构可以移动以选择性地并且密封性地与所述管状毛坯的两端接合，所述液力成型流体供应***向所述管状毛坯的内部提供压力流体，以使管状毛坯向外膨胀而与模腔形状一致并进入膨胀状态；
一个冲头，它在至少一个所述模具结构的通道内延伸，所述冲头可在缩回和伸出位置之间移动；
一个冲头驱动装置，它可操作地与所述冲头相连，以在缩回和延伸位置之间驱动冲头，并当所述管状毛坯已经膨胀并进入所述膨胀状态之后，在所述膨胀管状毛坯上冲出孔；其特征在于，还包括：
一个冲洗流体***，它与所述模腔连通，形成流经管状毛坯内部的冲洗液流，以将膨胀的管状毛坯的被冲压下的部分从该管状毛坯的一端携带出来。
2.如权利要求1所述的液力成型装置，其特征在于，所述冲头具有一个工作表面，当所述冲头位于所述缩回位置时，所述工作表面与所述模腔的模具表面共面，并且，当所述冲头位于所述伸出位置时，所述工作表面伸到所述模腔中。
3.如权利要求2所述的液力成型装置，其特征在于，所述冲头具有一个与冲头工作表面连通的流体通道，与压力流体源连通的流体可通过所述流体通道被输送，以迫使所述管状毛坯的冲压下的部分离开所述冲头的工作表面。
4.如权利要求3所述的液力成型装置，其特征在于，当所述冲头位于所述伸出位置时，所述流体通道与所述压力流体源连通。
5.如权利要求4所述的液力成型装置，其特征在于，所述冲头驱动装置包括一个壳体，所述壳体具有一个开口，并且所述冲头延伸穿过所述开口。
6.如权利要求5所述的液力成型装置，其特征在于，所述壳体的内部与所述压力流体源隔离，所述流体通道具有一个进口，该进口位于下述位置，即当冲头处于缩回位置时所述开口与壳体内部连通，当冲头处于伸出位置时所述开口位于壳体外部。
7.如权利要求6所述的液力成型装置，其特征在于，所述压力流体是气体。
8.如权利要求1所述的液力成型装置，其特征在于，所述冲头在所述冲洗流体流动期间保持在所述伸出位置。
9.如权利要求1所述的液力成型装置，其特征在于，所述冲头在所述冲洗流体流动期间往复移动。
10.如权利要求1所述的液力成型装置，其特征在于，所述管状末端接合结构缩回以与所述管状毛坯的端部脱离接合，以打开所述冲洗流体***与管状毛坯内部的连通通道。
11.如权利要求1所述的液力成型装置，其特征在于，所述冲洗流体***包括，一个从所述模腔接收所述冲洗液流的碎屑分离器，一个为所述冲洗液流提供流体源的流体容器，和一个用于实现所述冲洗液流流动的循环器。
12.一种在液力成型金属管坯上制出孔并从其上去除冲下的碎屑的方法，所述方法包括：
提供数个安装在压力机上的模具结构，在打开和关闭状态之间形成往复移动，所述模具结构具有相互配合的模具表面，当处于关闭状态时用于形成模腔，所述模具结构处于打开状态；
将金属管毛坯置于模腔中；
关闭模具结构；
对所述管状毛坯内部加压，以使管状毛坯膨胀并与模腔形状一致，从而形成膨胀的管状毛坯；
使冲头受力穿过所述管状毛坯以在膨胀的管状毛坯上冲出孔；
其特征在于，还包括：
对所述膨胀的管状毛坯内部释压；
冲洗流体流经所述膨胀的管状毛坯，以将膨胀的管状毛坯的被冲压下的部分冲洗通过所述膨胀的管状毛坯的内部，并且从该管状毛坯的一端携带出来。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述冲头具有一个与冲头工作表面连通的流体通道，且所述方法包括以下步骤，通过所述流体通道提供压力流体，以迫使所述管状毛坯的冲压下的部分离开所述冲头的工作表面。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法包括在所述冲洗流体的步骤期间往复移动所述冲头的步骤。
15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述释压步骤包括打开冲洗流体***与膨胀的管状毛坯内部的连通通道的步骤。
16.如权利要求12所述的方法，其特征在于，在所述冲洗流体的步骤期间，所述冲头保持在伸到所述膨胀管状毛坯的内部的伸出位置。
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