EA001238B1 - Пресс для гидроформинга высокого давления - Google Patents

Abstract

В изобретении предложен пресс для гидроформинга трубной металлической заготовки, который включает в себя блок штампа (12), источник жидкости для гидроформинга, блок ввода в концы трубы с гидравлическим приводом (36), блок усиления давления с гидравлическим приводом (110) и единственный источник гидравлической мощности (22). Блок ввода в концы трубы (36) обеспечивает герметизацию противоположных концов трубной металлической заготовки (Т) в полости штампа и выполнен с возможностью его перемещения для продольного сжатия трубной металлической заготовки (Т). Указанный блок ввода в концы трубы получает жидкость для гидроформинга от указанного источника жидкости для гидроформинга и содержит питающий выпуск жидкости для гидроформинга, через который жидкость для гидроформинга может быть подана внутрь трубной металлической заготовки. Блок усиления давления с гидравлическим приводом (110) выполнен с возможностью перемещения для повышения давления жидкости для гидроформинга, подаваемой внутрь трубной металлической заготовки, в результате чего происходит расширение диаметра заготовки. Единственный источник гидравлической мощности (22) обеспечивает подачу рабочей жидкости под давлением к указанному блоку усиления давления с гидравлическим приводом (110), чтобы произвести перемещение указанного блока усиления давления (110) и в результате повысить давление жидкости для гидроформинга, подаваемой внутрь трубной металлической заготовки, и произвести расширение диаметра трубной металлической заготовки так, чтобы ее внешняя поверхность соответствовала внутренней поверхности штампа. Единственный источник гидравлической мощности (22) также подает

Description

Настоящее изобретение имеет отношение к созданию системы для гидроформинга, которая требует меньших капитальных вложений для обеспечения гидроформинга трубных изделий. В частности, настоящее изобретение связано с заменой обычной отдельной системы «интенсификатора», используемой для получения высокого внутреннего давления в трубной заготовке (заготовке трубы), которую требуется расширить.

При обычном гидроформинге используют жидкость для гидроформинга низкого давления (например, создаваемого силой тяжести), поступающую из питающего резервуара для быстрого предварительного заполнения трубной заготовки после закрывания полостей штампа вокруг трубы, но ранее ввода осевых цилиндров и подачи трубной заготовки в полость (штампа). В результате требуется отдельный интенсификатор (усилитель) для заталкивания трубной заготовки в полость.

Недостатки известных технических решений могут быть устранены за счет применения устройства, в котором используют жидкость для гидроформинга из резервуара, для подачи относительно небольшого объема воды для усиления давления внутри трубной заготовки после ее герметизации и подготовки к расширению. Подачу указанного небольшого объема воды производят в цилиндр двойного назначения, который используют как для заталкивания трубной заготовки в полость штампа, так и для усиления давления жидкости внутри полости штампа с одной стороны от инструмента. За счет замены известных интенсификаторов цилиндром двойного назначения, который сообщает гидравлический толчок трубной заготовке и создает внутреннее давление жидкости для формования, удается существенно снизить полную стоимость оборудования.

В соответствии с настоящим изобретением предлагается производить подачу воды под относительно низким давлением к боковым толкателям или к блокам гидравлических цилиндров, которые используются для расширения трубной заготовки. В блоках боковых толкателей используют один и тот же источник гидравлической мощности как для приложения давлений, которые требуются для расширения трубы, так и для создания давлений, которые требуются для принудительной подачи (сдвига) противоположных концов трубы внутрь для сохранения желательной толщины стенок результирующего изделия. Таким образом, применение отдельного интенсификатора не требуется.

В соответствии с настоящим изобретением также предпочтительно используют тот же источник гидравлической мощности для приложения направленного вниз давления к верхней конструкции штампа, когда верхняя конструкция штампа находится в своем самом нижнем положении, для противодействия внутреннему давлению в полости штампа в ходе повышения давления в трубе.

Другой задачей настоящего изобретения является создание устройства для гидроформинга трубной металлической заготовки, которое содержит блок штампа, источник жидкости для гидроформинга, блок ввода в концы трубы с гидравлическим приводом, блок усиления давления с гидравлическим приводом, а также единственный источник гидравлической мощности. Блок ввода в концы трубы производит герметизацию противоположных концов трубной металлической заготовки в указанной полости штампа и выполнен с возможностью перемещения для продольного (по длине) сжатия трубной металлической заготовки. Блок ввода в концы трубы получает жидкость для гидроформинга от указанного источника жидкости для гидроформинга и содержит питающий выпуск жидкости для гидроформинга, через который жидкость для гидроформинга может быть подана в трубную металлическую заготовку. Блок усиления давления с гидравлическим приводом выполнен с возможностью перемещения для повышения давления жидкости для гидроформинга, подаваемой внутрь трубной металлической заготовки, в результате чего происходит расширение (увеличение) диаметра заготовки. Единственный источник гидравлической мощности подает рабочую жидкость под давлением к указанному блоку усиления давления с гидравлическим приводом, чтобы произвести перемещение блока усиления давления и, в результате, повысить давление жидкости для гидроформинга, подаваемой внутрь трубной металлической заготовки, и произвести расширение диаметра трубной металлической заготовки, так чтобы ее внешняя поверхность соответствовала внутренней поверхности штампа. Единственный источник гидравлической мощности также подает рабочую жидкость под давлением к блоку ввода в концы трубы с гидравлическим приводом, чтобы позволить блоку ввода в концы трубы произвести продольное сжатие трубной металлической заготовки и вызвать течение металлического материала расширяемой диаметрально (по диаметру) трубной заготовки в направлении продольно внутрь, чтобы восполнить толщину стенки диаметрально расширяемой трубной металлической заготовки и удержать указанную толщину стенки в заданных пределах.

Еще одной задачей настоящего изобретения является создание устройства для гидроформинга трубной металлической заготовки, которое содержит блок штампа, источник жидкости для гидроформинга, блок ввода в концы трубы с гидравлическим приводом и блок усиления давления с гидравлическим приводом. Блок штампа имеет внутреннюю поверхность штампа, ограничивающую (образующую) полость штампа. Полость штампа сконструирова3 на и выполнена с возможностью ввода в нее трубной металлической заготовки. Источник жидкости для гидроформинга расположен выше, чем полость штампа, причем он выполнен с возможностью внутренней подачи жидкости для гидроформинга в трубную металлическую заготовку под действием силы тяжести. Блок ввода в концы трубы с гидравлическим приводом входит в противоположные концы трубной металлической заготовки и главным образом производит их герметизацию в полости штампа. Блок ввода в концы трубы выполнен с возможностью перемещения для продольного сжатия трубной металлической заготовки. Блок ввода в концы трубы получает жидкость для гидроформинга от источника жидкости для гидроформинга и содержит питающий выпуск жидкости для гидроформинга, через который жидкость для гидроформинга может быть подана внутрь трубной металлической заготовки. Блок усиления давления с гидравлическим приводом выполнен с возможностью перемещения при приложении давления рабочей жидкости, для повышения давления жидкости для гидроформинга, подаваемой внутрь трубной металлической заготовки, в результате чего происходит расширение диаметра заготовки до тех пор, пока внешняя поверхность трубной металлической заготовки не будет главным образом соответствовать внутренней поверхности штампа. Блок ввода в концы трубы с гидравлическим приводом выполнен с возможностью перемещения при приложении давления жидкости для гидроформинга, для продольного сжатия трубной металлической заготовки, чтобы вызвать течение металлического материала диаметрально расширяемой трубной заготовки в направлении продольно внутрь, чтобы восполнить толщину стенки диаметрально расширяемой трубной металлической заготовки и удержать указанную толщину стенки в заданных пределах.

Результирующая система является менее сложной, менее громоздкой и более дешевой, чем известные в настоящее время системы.

На фиг. 1 схематично показан пресс для гидроформинга, выполненный в соответствии с принципами настоящего изобретения;

на фиг. 2 приведен схематично вид, аналогичный показанному на фиг. 1 , но блок ввода в концы трубы показан после перемещения в состояние зацепления с противоположными концами трубы, гидроформинг которой должен производиться;

на фиг. 3 приведено схематично поперечное сечение блоков гидравлического бокового толкателя и штампа в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг. 4 приведен вид, аналогичный показанному на фиг. 3, но блок ввода в концы трубы показан после перемещения в состояние зацепления с противоположными концами трубы, гидроформинг которой должен производиться;

на фиг. 5 приведен вид, аналогичный показанному на фиг. 4, но с открытым клапаном для начала повышения давления в трубе, гидроформинг которой должен производиться;

на фиг. 6 приведен вид, аналогичный показанному на фиг. 5, но в стадии первоначального повышения давления в трубе, гидроформинг которой должен производиться, и при нахождении верхней конструкции штампа в самом нижнем положении;

на фиг. 7 приведен вид, аналогичный показанному на фиг. 6, но при полном расширении трубной заготовки и при движении вперед гидравлических блоков бокового толкателя для удержания (сохранения) толщины стенки формуемой детали;

на фиг. 8 показана операция, следующая за показанной на фиг. 7, когда внешние толкатели вернулись к их исходному положению внутри блоков бокового толкателя после операции гидроформинга;

на фиг. 9 приведен схематично частичный вид с увеличением второго варианта построения пресса для гидроформинга в соответствии с принципами настоящего изобретения, причем указанный пресс показан в открытом положении;

на фиг. 10 показан схематично пресс для гидроформинга в сборе, который частично показан на фиг. 9, причем указанный пресс показан в открытом положении;

на фиг. 11 приведен схематично вид, аналогичный показанному на фиг. 10, но при опущенном толкателе пресса и закрытом штампе;

на фиг. 12 приведен схематично вид, аналогичный показанному на фиг. 11, но при введенных боковых цилиндрах и при начале быстрого заполнения;

на фиг. 13 приведен схематично вид, аналогичный показанному на фиг. 12, но с боковыми цилиндрами, принудительно входящими (заталкиваемыми) в концы трубной заготовки при повышении давления жидкости;

на фиг. 14 приведен схематично вид, аналогичный показанному на фиг. 13, но с расширенной за счет гидроформинга трубой;

на фиг. 15 приведен схематично вид, аналогичный показанному на фиг. 14, но с поднятым толкателем пресса после завершения цикла гидроформинга;

на фиг. 16 приведено продольное сечение с увеличением половинок штампа и расположенных сбоку цилиндров, показанных на фиг. 15.

Как это показано на фиг. 1, система для гидроформинга 10 включает в себя штамп для гидроформинга 12, который содержит верхнюю часть штампа 14 и нижнюю часть штампа 16. Нижняя часть штампа 16 установлена на жестком основании 18.

Как можно видеть на фиг. 1, верхняя часть штампа 14 смонтирована на верхнем гидравлическом толкателе 20, который осуществляет управление движением верхней части штампа 14. Более конкретно, верхний толкатель 20 приводится в действие гидравлически для осуществления перемещения вертикально вниз верхней части штампа 14 под действием своего веса, для осуществления взаимодействия с нижней частью штампа 16 в момент начала операции гидроформинга. Кроме того, после опускания верхней части штампа 14 верхний толкатель 20 прикладывает направленное вниз гидравлическое усилие к верхней части штампа 14 для поддержания (сохранения) ее взаимодействия с нижней частью штампа 16 во время действия условий приложения высокого давления, созданных внутри полости между верхней и нижней частями штампа 14, 16.

Блок гидравлического насоса 22 сконструирован и выполнен таким образом, чтобы подавать рабочую жидкость под давлением к верхнему толкателю 20 по трубопроводу рабочей жидкости 24, для поддержания взаимодействия верхней части штампа 14 с нижней частью штампа 16, с преодолением противодействующего усилия, создаваемого упомянутым высоким давлением внутри полости штампа. Сервоклапан 26 установлен в трубопроводе жидкости 24 для регулирования потока жидкости между блоком гидравлического насоса 22 и верхним толкателем 20.

Блок гидравлического насоса 22 также соединен с двумя блоками боковых толкателей 28 и 30, расположенными на противоположных продольных концах штампа 12. Блоки боковых толкателей 28, 30 имеют соответствующие корпуса 32 и 34 и включают в себя соответствующие блоки ввода в концы трубы 36 и 38. Блок ввода в конец трубы 36 выступает наружу из корпуса 32 одного бокового толкателя, а блок ввода в конец трубы 38 выступает наружу из корпуса 34 другого бокового толкателя.

Как это показано на фиг. 2, блок ввода в конец трубы 36 выполнен с возможностью перемещения внутрь (трубы) из корпуса 32 для входа в зацепление с одним из концов трубы Т, установленной на нижней части штампа 16, и обеспечения его герметизации. Блок ввода в конец трубы 38 выполнен с возможностью перемещения внутрь (трубы) из корпуса 34 для входа в зацепление с противоположным концом трубы Т и обеспечения его герметизации. Блок ввода в конец трубы 36 будет совершать перемещения внутрь и наружу по отношению к корпусу толкателя 32, при соответствующей подаче рабочей жидкости к блоку бокового толкателя 28 при помощи гидравлического насоса 22 по трем отдельным трубопроводам рабочей жидкости 40, 42 и 44, как это показано на фиг. 2. В трубопроводах 40, 42 и 44 установлены соответствующие сервоклапаны 46, 48 и 50, предназначенные для управления потоком жидкости между насосом 22 и блоком бокового толкателя 28.

Аналогично, блок бокового толкателя 30 подключен к гидравлическому насосу 22 для управления перемещением блока ввода в конец трубы 38. Блок бокового толкателя 30 подключен к гидравлическому насосу 22 при помощи трех отдельных трубопроводов рабочей жидкости 52, 54 и 56 как это показано на фиг. 2. В трубопроводах 52, 54 и 56 установлены соответствующие сервоклапаны 58, 60 и 62, предназначенные для управления потоком жидкости между насосом 22 и блоком бокового толкателя 30.

Устройство для гидроформинга 10 также включает в себя верхний резервуар для воды (водяной бак) 80, сконструированный и выполненный таким образом, что он содержит заданный объем воды. Резервуар для воды 80 соединен трубопроводом 82 с блоком ввода в конец трубы 36 блока бокового толкателя 28. В трубопроводе 82 установлен сервоклапан 84, предназначенный для управления потоком воды, поступающим в блок ввода в конец трубы 36, когда он введен в конец трубы Т и осуществляет его герметизацию. В свою очередь, блок ввода в конец трубы 36 подает воду внутрь трубы Т.

Система для гидроформинга 10 также включает в себя нижний резервуар для воды (водяной бак) 90, который соединен трубопроводом 92 с блоком ввода в конец трубы 38. В трубопроводе 92 установлен сервоклапан 94, предназначенный для управления потоком воды, поступающим в нижний резервуар 90 от блока ввода в конец трубы 38.

После ввода блоков 36, 38 в противоположные концы трубы Т, как это показано на фиг. 2, открывают клапан 84 и вода начинает протекать из верхнего резервуара 80 через блок ввода в конец трубы 36, затем через трубу Т и поступает в блок ввода в конец трубы 38.

Линия дренажа 96 идет от нижней части штампа 16 к нижнему резервуару 90. По завершении операции гидроформинга по этой линии 96 отводится оставшаяся вода из нижней части штампа 16 в нижний резервуар 90. В линии дренажа 96 установлен сервоклапан 98, предназначенный для управления потоком воды, поступающим в нижний резервуар 90.

После проведения операции гидроформинга вода, накопленная в нижнем резервуаре 90, возвращается в верхний водяной резервуар 80 по возвратному трубопроводу 100. В возвратном трубопроводе 100 установлен простой объемный водяной насос 102, предназначенный для перекачки воды из нижнего резервуара 90 в верхний резервуар 80 по возвратному трубопроводу 100. В возвратном трубопроводе 100 установлен сервоклапан 104, предназначенный для регулирования потока воды, поступающего в верхний резервуар 80 из нижнего резервуара 90.

Теперь со ссылкой на фиг. 3 устройство гидроформинга 10 будет описано более подробно. Как это показано на фиг. 3, в корпусе 32 блока бокового толкателя 28 заключен блок ввода в конец трубы 36 и блок усиления давления 110. Можно видеть, что блок ввода в конец трубы 36 имеет основной участок 112 и концевой колпачок 114. Более конкретно, основной участок 112 содержит трубчатую гильзу 116 и радиально выступающий наружу фланец 118, который радиально выступает наружу из заднего конца гильзы 116. Наружная периферическая кромка 119 фланца 118 прилегает с легким уплотнением к цилиндрической внутренней боковой поверхности 120 корпуса толкателя 32. Аналогично, наружная цилиндрическая поверхность 122 гильзы 116 расположена с легким уплотнением и с возможностью скольжения относительно взаимодействующей поверхности 128, которая главным образом ограничивает отверстие в корпусе толкателя 32, через которое выступает (выходит) блок ввода в конец трубы 36.

Концевой колпачок 114 включает в себя участок кольцевого фланца 130, уплотненный и прикрепленный при помощи соответствующего крепежного средства 132 к кольцевому дистальному концу участка гильзы 116, который выступает наружу из корпуса толкателя 32. Концевой колпачок 114 также содержит удлиненный трубчатый участок 134, который выполнен в виде единого целого с фланцем 130 и выступает по оси в направлении наружу относительно участка гильзы 116. Трубчатый участок 134 имеет главным образом цилиндрическую наружную поверхность 136, которая сконструирована и выполнена таким образом, что образует периферическое уплотнение с дуговидным участком 138 верхней части штампа 14 и с дуговидным участком 140 нижней части штампа 16, когда верхняя часть штампа 14 закрыта.

Концевой колпачок 114 заканчивается участком насадки 144, который выступает наружу из трубчатого участка 134. Участок насадки 144 имеет, главным образом, трубчатую форму и уменьшенный наружный диаметр по сравнению с трубчатым участком 134. Выступающий радиально участок кольцевого фланца 146 расположен у перехода от трубчатого участка 134 к участку насадки 144. Участок фланца 146 сконструирован и выполнен таким образом, что он входит в контакт с уплотнением с одним из концов трубы Т, расположенной в штампе 12 в ходе операции гидроформинга. Участок насадки 144 имеет, главным образом, цилиндрическую наружную поверхность 148, которая сконструирована и выполнена таким образом, что может быть введена в один из концов трубы Т. Наружная поверхность 148 преимущественно образует посадку с натягом с внутренней стенкой трубы Т на указанном конце.

Сквозная продольная проточка 150 выполнена в концевом колпачке 114 так, что она обеспечивает протекание жидкости от блока ввода в конец трубы 36 во внутреннюю часть трубы Т.

Блок усиления давления 110 содержит, главньм образом, участок основания 160 в виде диска, который имеет кольцевую наружную периферию, прилегающую с легким уплотнением к внутренней поверхности 120 корпуса толкателя 32. Сплошной цилиндрический промежуточный участок 162 образован в виде единого целого с участком основания 160 и имеет уменьшенный диаметр по сравнению с участком основания 160. Сплошной цилиндрический передний участок 164 образован в виде единого целого с промежуточным участком 162 и имеет уменьшенный диаметр по сравнению с промежуточным участком 162. Передний участок 164 выступает из промежуточного участка 162 во внутреннюю часть участка гильзы 116 наружного толкателя 36. Передний участок 164 имеет, главным образом, цилиндрическую наружную поверхность, прилегающую с легким уплотнением к, главным образом, цилиндрической взаимодействующей внутренней поверхности участка гильзы 116.

У перехода между передним участком 164 и промежуточным участком 162 имеется радиально выступающая поверхность фланца 168. Поверхность фланца 168 выполняет роль заднего упора для блока ввода в конец трубы 36.

На фиг. 3 блок ввода в конец трубы 36 и блок усиления давления 110 показаны в их самом заднем положении относительно корпуса толкателя 32.

Следует иметь в виду, что блок бокового толкателя 30 в основном идентичен блоку бокового толкателя 28, за тем исключением, что в блоке бокового толкателя 30 имеется соединение с нижним резервуаром 90, а в блоке бокового толкателя 28 предусмотрено соединение с верхним резервуаром 80; поэтому на чертежах аналогичные элементы двух блоков толкателей 28 и 30 имеют одинаковые позиционные обозначения.

Далее будет описана работа системы. Как это показано на фиг. 4, после установки трубы Т в нижнюю часть штампа 16 открывают сервоклапан 46 и рабочая жидкость начинает протекать под давлением от гидравлического насоса 22 по трубопроводу 44 в промежуточную камеру 170, расположенную, главным образом, между участком фланца 118 блока ввода в конец трубы 36 и участком основания 160 блока усиления давления 110 в корпусе 32. Аналогично, открывают сервоклапан 62, и рабочая жидкость начинает протекать под давлением от гидравлического насоса 22 по трубопроводу 56 в промежуточную камеру 170 блока бокового толкателя 30. При поступлении жидкости указанным образом в блоки боковых толкателей 28 и 30, блоки ввода в концы трубы 36 и 38 перемещаются вперед в направлении друг к другу так, что фланцевый участок 146 каждого блока 36, 38 входит в соответствующий конец трубы Т и производит его герметизацию.

Затем, как это показано на фиг. 5, открывают сервоклапан 84 для обеспечения протека ния воды от верхнего водяного резервуара 80 по трубопроводу 82 в камеру повышения давления 174, расположенную внутри блока ввода в конец трубы 36, между самым внутренним концом блока усиления давления 110 и концевым колпачком 114. Жидкость проходит через отверстие 150 блока ввода в конец трубы 36 в трубу Т и затем поступает через отверстие 150 в противоположном наружном толкателе 38 в переднюю камеру 174 наружного толкателя 38. В ходе этого процесса заполнения трубы Т сервоклапан 94 первоначально открыт и поэтому позволяет протекать жидкости в нижний резервуар 90. При указанном протекании жидкости через трубу Т из нее в основном удаляются все воздушные пузырьки. Затем сервоклапан 94 закрывают и давление в трубе Т повышают до заданной величины.

Как это показано на фиг. 6, после заполнения трубы Т жидкостью верхнюю часть штампа 14 опускают на нижнюю часть штампа 16, чтобы образовать между ними полость штампа 190, которая преимущественно имеет коробчатое поперечное сечение. После опускания верхней части штампа 14 закрывают сервоклапан 84, связанный с блоком ввода в конец трубы 36, и сервоклапан 94, связанный с блоком ввода в конец трубы 38. Затем открывают сервоклапаны 48 и 60 и рабочая жидкость под давлением от гидравлического насоса 22 начинает поступать по трубопроводам 42 и 54 для повышения давления в задних камерах 194, расположенных позади блоков усиления давления 110 соответствующих блоков боковых толкателей 28 и 30. Поступление жидкости в задние камеры 194 вызывает перемещение блоков усиления давления 110 внутрь (вперед) в направлении друг к другу так, что вода смещается в камерах усиления давления 174 и поступает через выпуски подачи жидкости 150 в трубу Т. Можно видеть, что принудительный ввод несжимаемой воды из камер усиления давления 174 в трубу Т вызывает первоначальное расширение диаметра трубы Т.

Как это показано на фиг. 7, блоки усиления давления 110 продолжают принудительное перемещение внутрь в направлении друг к другу для смещения воды в камерах усиления давления 174 и для дальнейшего расширения диаметра трубы Т. Сервоклапаны 46 и 62 остаются открытыми для продолжения протекания рабочей жидкости под давлением от гидравлического насоса 22 по трубопроводам 44 и 56 для повышения давления в промежуточных камерах 170 блоков боковых толкателей 28 и 30. Поступление жидкости под давлением в промежуточные камеры 170 вызывает перемещение блоков ввода в концы трубы 36 и 38 продольно и внутрь в направлении друг к другу, сжимая противоположные концы трубы Т. Указанное перемещение наружных толкателей 36 и 38 вызывает течение металлического материала, из которого изготовлена труба Т (которым преимущественно является сталь), вдоль длины трубы так, что диаметр трубы может быть увеличен в некоторых областях на 10% или более того, в то время как толщина стенки трубы Т после гидроформинга изменяется преимущественно в пределах ±10% от толщины стенки исходной трубной заготовки.

Для расширения трубы преимущественно используют давление жидкости от 2000 до 3500 атмосфер. В ряде применений предпочтительньм является использование давлений от 2000 до 10000 атмосфер, хотя могут быть использованы и более высокие давления.

После того как труба Т в результате гидроформинга получает желательную форму, соответствующую форме полости штампа, насос перестает подавать жидкость под давлением в трубопроводы 42, 44, 54 и 56. Затем открывают клапаны 50 и 58, что позволяет протекать рабочей жидкости под давлением от гидравлического насоса 22 по трубопроводам 40 и 52. В результате рабочая жидкость поступает под давлением в возвратные камеры 200, расположенные впереди соответствующих фланцев 118 блоков ввода в концы трубы 36 и 38. Повышение давления в возвратных камерах 200 вызывает перемещение блоков ввода в концы трубы 36 и 38 наружу в соответствующих корпусах толкателей 32 и 34 так, что указанные блоки 36 и 38 выходят из зацепления с противоположными концами трубы Т, как это показано на фиг. 8.

При перемещении блоков ввода в концы трубы 36 и 38 наружу в соответствующих корпусах толкателей 32 и 34 фланцы 118 упираются в обращенные вперед фланцевые поверхности 168 блоков усиления давления 110 и перемещают блоки усиления давления 110 в направлении наружу. В конечном счете блоки усиления давления 110 и блоки ввода в концы трубы 36 и 38 приходят в их исходные положения, что можно увидеть из сравнения фиг. 3 и 8.

В ходе указанного перемещения наружу блоков усиления давления 110 и блоков ввода в концы трубы 36 и 38 клапаны 48, 46, 60 и 62 остаются открытыми, что позволяет рабочей жидкости протекать назад в резервуар рабочей жидкости, предусмотренный в гидравлическом насосе 22.

После расцепления блоков ввода в концы трубы 36 и 38 с противоположными концами трубы Т вода, остающаяся в блоках ввода в концы трубы и в трубе Т, отводится по дренажной линии 96 мимо открытого сервоклапана 98 в нижний резервуар 90. Содержащаяся в нижнем резервуаре 90 вода рециркулируется в верхний резервуар 80 по возвратному трубопроводу 100 при включении водяного насоса 102.

Преимущественно по той причине, что в блоках боковых толкателей 28 и 30 в соответствии с настоящим изобретением использованы блоки усиления давления 110 внутри блоков ввода в концы трубы 36 и 38, нет необходимости в использовании отдельной дорогой системы «интенсификатора» для создания высоких внутренних давлений для расширения трубы. Обычно такие интенсификаторы требуются в системах гидроформинга высокого давления (т.е. в системах гидроформинга, в которых применяются давления гидравлического расширения, превышающие 2000 атмосфер) для обеспечения течения металлического материала вдоль длины трубы для восполнения или сохранения толщины стенки трубы в ходе ее расширения. В таких случаях обычно используют интенсификаторы в сочетании с отдельными боковыми толкателями, которые применяются только для принудительной подачи (толкания) противоположных концов трубы в направлении внутрь, для обеспечения упомянутого течения материала.

В соответствии с настоящим изобретением достигается осуществление такой же желательной функции, как и в известной системе гидроформинга с обычным интенсификатором, однако, с намного лучшей экономической эффективностью. В соответствии с настоящим изобретением вода к блокам боковых толкателей подается при относительно низком давлении (при использовании простого циркуляционного насоса низкого давления), а преимущественно под действием силы тяжести (самотеком). После этого в блоках боковых толкателей используется тот же самый источник гидравлической мощности (например, гидравлический насос 22) для создания давлений, которые необходимы для расширения трубы, а также давлений, которые требуются для принудительной подачи противоположных концов трубы внутрь для сохранения желательной толщины стенки трубы.

Другой преимущественной характеристикой настоящего изобретения является использование этого же гидравлического насоса 22 для приложения направленного вниз давления к верхней части штампа 14, когда эта верхняя часть штампа 14 находится в своем опущенном (нижнем) положении. Гидравлический насос 22 прикладывает направленное вниз усилие к верхней части штампа 14 для противодействия внутреннему давлению в полости штампа в ходе повышения давления в трубе, что позволяет удерживать верхнюю часть штампа 14 в опущенном положении. Кроме того, укомплектованная система в соответствии с настоящим изобретением является менее сложной и менее громоздкой, чем известная система.

Обратимся теперь к рассмотрению фиг. 916, на которых показан частичный вид с увеличением второго варианта построения системы для гидроформинга, обозначенной в целом позицией 220 и выполненной в соответствии с принципами настоящего изобретения. Указанная система преимущественно включает в себя пять основных блоков: раму, которая обеспечи вает конструктивную опору, обозначенную в целом позицией 222, верхнюю часть пресса, обозначенную в целом позицией 224, нижнюю часть пресса, обозначенную в целом позицией 226, штамп гидроформинга, обозначенный в целом позицией 228, и гидравлическую линию, обозначенную в целом позицией 230.

Обратимся теперь к рассмотрению фиг. 9, на которой показана рама 222, которая содержит два боковых элемента 232, которые расположены вертикально параллельно друг другу и служат для установки верхней части пресса 224 и нижней части пресса 226. На верхних концах элементов 232 установлена плита 234, которая служит опорой для узлов гидравлической системы, как это будет описано далее.

Верхняя часть пресса 224 выполнена следующим образом. Цилиндрический держатель 236 закреплен своими концами на боковых элементах рамы 232. Главным образом по центру держателя 236 установлен цилиндр толкателя 238, который имеет шток поршня толкателя 240, проходящий через вертикальное отверстие 242 в цилиндрическом держателе 236. Верхняя часть штока поршня 240 имеет увеличенный наружный диаметр для обеспечения плотного прилегания со скольжением к внутренней поверхности цилиндра 238. Пространство, образованное между верхней частью штока поршня 240 и внутренней поверхностью цилиндра 238, образует верхнюю камеру давления 244. Диаметр штока поршня 240 ниже упомянутого верхнего концевого участка слегка уменьшен, что позволяет образовать нижнюю камеру давления 246 между цилиндрической наружной поверхностью штока 240 и внутренней поверхностью цилиндра 238. Нижняя камера давления 246 ограничена на своем нижнем конце идущим радиально внутрь участком основания цилиндра 238, а на своем верхнем конце кольцевой нижней поверхностью верхнего участка большего диаметра штока поршня 240. На нижнем конце штока поршня 240 жестко закреплен толкатель пресса 248. Толкатель пресса 248 расположен горизонтально и не полностью перекрывает боковое пространство между двумя элементами рамы 232.

Нижняя часть пресса 226 содержит подушку (основание) пресса 250, правый кронштейн (аутригер) 252, жестко закрепленный на подушке пресса 250 при помощи стяжного болта 254, и левый кронштейн (аутригер) 256, жестко закрепленный на подушке пресса 250 при помощи другого стяжного болта 254. Подушка пресса 250 служит опорой для нижней половинки штампа 260 и является фундаментным основанием для других узлов. Нижние концы боковых элементов рамы 232 жестко закреплены на подушке пресса 250 вблизи от ее противоположных концов. На боковых концах подушки пресса 250 жестко закреплены правый кронштейн 252 и левый кронштейн 256, выступающие из подушки 250, главным образом, вверх и наружу, которые служат опорой для блоков цилиндров 274 и 292 с гидравлическим приводом, которые будут описаны далее.

Показанная на фиг. 9 система для гидроформинга 220 также включает в себя штамп 228 (показанный с увеличением на фиг. 16), который содержит верхнюю половинку штампа 258 и нижнюю половинку штампа 260. Цилиндры 274 и 292 установлены на упомянутых левом и правом кронштейнах. Половинки штампа 258 и 260 имеют соответствующие внутренние поверхности 264 и 270, совместно образующие полость штампа 262, которая определяет размер и форму изделия, получаемого в результате гидроформинга трубной заготовки. Верхний участок верхней половинки штампа 258 жестко закреплен на основании толкателя пресса 248. Нижний участок нижней половинки штампа 258 жестко закреплен на подушке пресса 250.

Нижняя половинка штампа 260 имеет такую же форму и размер, как и верхняя половинка штампа 258, однако, ее внутренняя поверхность 270 полости штампа инвертирована относительно соответствующей поверхности 264. На верхней и нижней половинках штампа 258 и 260 предусмотрены гнезда инструмента или зажимы 266 и 272, которые взаимодействуют для обеспечения захвата по окружности внешней поверхности трубной заготовки Т поблизости от ее продольных концов, в результате чего обеспечивается зажим трубной заготовки в закрытом штампе. Впуск жидкости 273 расположен в одном из нижних гнезд инструмента и более подробно будет описан далее. По оси полости штампа и гнезд инструмента 266 и 272, за боковыми элементами рамы 232, на кронштейнах 252 и 256 установлены два блока с гидравлическим приводом 274 и 292, совмещенные с осью трубной заготовки и обращенные к концам этой трубной заготовки Т.

Один из цилиндров 274, установленный на левом кронштейне 256, представляет собой боковой толкающий (нажимной) цилиндр. Этот цилиндр 274 включает в себя передний элемент 276 и задний элемент 278, которые закреплены на верхней поверхности левого кронштейна 256, а также цилиндрический элемент 280, закрепленный между передним и задним элементами 276 и 278. В переднем элементе 276 имеется центральное отверстие, которое позволяет обеспечивать скольжение с уплотнением в блоке ввода в конец трубы 282. Задний конец 281 блока ввода в конец трубы 282 расположен в цилиндре 274, причем диаметр этого конца позволяет обеспечивать скольжение с уплотнением относительно внутренней поверхности цилиндрического элемента 280. Более передние участки блока ввода в конец трубы 282 имеют меньший диаметр, чем упомянутый задний участок, за счет чего создается боковая цилиндрическая камера 284, ограниченная внешней цилиндриче ской боковой поверхностью блока ввода в конец трубы 282, цилиндрической внутренней поверхностью цилиндрического элемента 280, кольцевой обращенной внутрь поверхностью заднего конца 281 блока ввода в конец трубы 282 и кольцевой обращенной назад внутренней поверхностью переднего элемента 276 цилиндра 274. Задняя камера усиления давления 286 ограничена обращенной вперед, внутренней поверхностью заднего элемента 278 цилиндра 274, цилиндрическим элементом 280 и задней поверхностью заднего концевого участка 281 блока ввода в конец трубы 282. Указанные камеры 284 и 286 сообщаются с трубопроводами рабочей жидкости, что будет обсуждаться далее. Участок переднего конца блока ввода в конец трубы 282, который выступает вперед за передний элемент 276 цилиндра 274, имеет слегка уменьшенный диаметр, причем на переднем конце указанного переднего участка штока поршня выполнен участок ввода в конец трубы в виде скошенной носовой секции 288. Скошенная носовая секция 288 сконструирована и выполнена таким образом, что она может быть введена в открытый конец трубной заготовки Т для проведения гидроформинга. Задний участок скошенной носовой секции 288 преимущественно имеет выступающий радиально наружу кольцевой фланец (не показан), который упирается в концевую кромку трубной заготовки Т для обеспечения приложения при помощи носовой секции 288 существенного усилия к концу трубы в продольном направлении трубы. В носовой секции 288 выполнено относительно малое сквозное отверстие, образующее выпуск жидкости 289, который идет от внутренней камеры 290, выполненной в идущем внутрь участке блока ввода в конец трубы 282, до камеры 290 в трубной заготовке Т, когда носовая секция 288 введена с уплотнением в конец трубной заготовки Т.

На противоположной стороне подушки пресса для гидроформинга 250 на верхней части правого кронштейна 252 жестко закреплен дуплексный (сдвоенный) цилиндр с гидравлическим приводом 292. Дуплексный цилиндр с гидравлическим приводом 292 имеет внутреннюю стенку 294 и наружную стенку 296, которые жестко закреплены на правом кронштейне 252. Цилиндрический элемент 298 жестко закреплен между внутренней стенкой 294 и наружной стенкой 296 и образует цилиндрическую камеру. Внутри блока дуплексного цилиндра 292 предусмотрены блок усиления давления с гидравлическим приводом 300 и блок ввода в конец трубы с гидравлическим приводом 304. Блок усиления давления с гидравлическим приводом 300 содержит участок наружного конца 299, который может скользить с уплотнением по внутренней поверхности цилиндрического элемента 298, а также идущий внутрь участок 303, имеющий относительно меньший диаметр. За ниженный диаметр идущего внутрь участка 303 блока усиления давления 300 проходит со скольжением и уплотнением через отверстие, образованное в кольцевом цилиндрическом делителе 302, установленном ориентировочно посередине продольной оси цилиндрического элемента 298. Блок ввода в конец трубы с гидравлическим приводом 304 внутри блока дуплексного цилиндра 292 является полым и расположен внутри цилиндрического делителя 302. Блок ввода в конец трубы 304 содержит участок заднего конца 311, который выполнен с возможностью скольжения с уплотнением по внутренней поверхности цилиндрического элемента 298. Основной продольный участок цилиндрической гильзы 309, имеющий уменьшенный диаметр, проходит насквозь через отверстие, образованное во внутренней стенке 294, и может скользить в нем с уплотнением. Участок ввода в конец трубы в виде скошенного носового участка 307 предусмотрен на самом внутреннем конце участка цилиндрической гильзы 309. Носовой участок 307 выполнен аналогично ранее описанному носовому участку 288. Идущий внутрь участок 303 блока усиления давления 300 совместно с уплотнениями (прокладками) с повышенным давлением 301, закрепленными на его самом внутреннем конце, установлен с возможностью скольжения в цилиндрической гильзе 309 блока толкателя 304. Внутри уплотнений с повышенным давлением 301 блока усиления давления 300 и внутри блока толкателя 304 предусмотрена жидкостная камера усиления давления 306.

Носовой участок 307 имеет относительно небольшую сквозную проточку, образующую выпуск жидкости 308, который идет внутрь от камеры усиления давления 306, а также сквозное отверстие в самом внутреннем участке скошенного носового участка 307, что позволяет камере 306 иметь жидкостное сообщение со смежным концом трубной заготовки Т.

Камера повышения давления 310 образована между задним концевым участком 299 блока усиления давления с гидравлическим приводом 300 и наружной стенкой 296 дуплексного цилиндра 292. Возвратная камера 312 образована между кольцевой обращенной внутрь поверхностью наружного концевого участка 299 блока усиления давления 300 и обращенной наружу поверхностью цилиндрического делителя 302. Камера повышенного давления блока ввода в конец трубы 314 образована между обращенной внутрь поверхностью цилиндрического делителя 302 и обращенной наружу поверхностью наружного концевого участка 311 блока ввода в конец трубы с гидравлическим приводом 304. Возвратная камера блока ввода в конец трубы 316 образована вокруг участка цилиндрической гильзы 309 блока ввода в конец трубы 304, между наружным концевым участком 311 толкателя блока ввода в конец трубы 304 и внутрен ней стенкой 294 дуплексного цилиндра 292. Эти камеры сообщаются с жидкостными линиями (трубопроводами), о чем речь впереди.

Показанный на фиг. 9-16 блок гидроформинга 220 включает в себя гидравлическую сеть 230, образованную жидкостными линиями, резервуарами, насосами и клапанами (вентилями), которая будет описана при объяснении работы устройства в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 9 и 10 показан штамп для гидроформинга 228 в открытом положении (состоянии), причем на фиг. 10 для этого открытого положения толкатель пресса 248 и верхняя половинка штампа 258 показаны в поднятом состоянии. Жидкость для гидроформинга 318, которая представляет собой смесь водопроводной воды и химических веществ, хранится в фильтрующем баке нижнего резервуара 320. Этот бак 320 имеет поплавковый клапан 322, который обеспечивает соединение с трубопроводом 324, подключенным к источнику водно-химической смеси, предусмотренному для восполнения испарения и других потерь жидкости. Жидкость 318 накачивают при помощи соответствующего насоса 328 по линии 326 в верхний напорный резервуар 330, который установлен на верхней плите 234. От резервуара 330 идет выпускной трубопровод 334, в котором предусмотрен отсечной клапан 332. Этот клапан 332 показан на фиг. 9 и 10 в закрытом положении, что позволяет производить заполнение верхнего напорного резервуара 330 по линии 326.

Устройство для гидроформинга 220 включает в себя резервуар для жидкости для гидроформинга 338, в котором хранится рабочая жидкость 336, в качестве которой преимущественно используют масло. Единственный источник гидравлической мощности в виде гидравлического насоса высокого давления 340 откачивает рабочую (гидравлическую) жидкость 336 по линии 342 и затем накачивает ее по линии 344 к блоку регулирующих клапанов 346, который включает в себя множество клапанов (1-8). На фиг. 10 клапаны № 2-8 показаны в их закрытом положении. После прохождения через блок клапанов 346 жидкость 336 возвращается в гидравлический резервуар 338 по линии 344, что позволяет гидравлическому насосу 340 работать в режиме свободного (холостого) хода.

Как уже упоминалось ранее, на фиг. 10 показан толкатель пресса 248 в открытом или поднятом положении, причем он удерживается (в этом положении) при помощи штока поршня 240, цилиндра толкателя 238 и цилиндрического держателя 236. Шток поршня 240 удерживается в своем поднятом (верхнем) положении за счет открывания клапана № 1, что позволяет накачивать рабочую жидкость 336 по линии 348 (фиг. 11) в камеру повышения давления 246 внутри цилиндра толкателя пресса 238. При поднятой верхней половинке штампа 258 трубная заго товка Т может быть установлена на нижних инструментальных гнездах 272 нижней половинки штампа 260.

На фиг. 11 показано, что уровень жидкости для гидроформинга 350 в напорном резервуаре 330 повышен по сравнению с фиг. 10 в результате накачки жидкости по линии 326. В конечном счете, поплавковый клапан 352 напорного резервуара 330 выключит насос 328, когда будет достигнут необходимый уровень жидкости для гидроформинга 350. Гидравлический клапан № 1 блока регулирующего клапана 346 представляет собой трехпутевой клапан, который перекрывает поток рабочей жидкости и открывает линию снижения давления 348. Кроме того, открывание клапана № 1 предотвращает образование гидравлического противодавления внутри камеры 246 в ходе движения вниз штока поршня 240 за счет стравливания накопленной в камере 246 рабочей жидкости по линии 348 и ее возврата в гидравлический резервуар 338. Клапан № 2 открывает линию 354 и позволяет насосу 340 производить повышение давления в верхней камере 244 цилиндра толкателя пресса 238. Шток поршня толкателя пресса 240 движется вниз и побуждает верхнюю половинку штампа 258 закрываться для зажима (захвата) трубной заготовки Т между половинками штампа 258, 260. Гидравлическое давление в камере 244 цилиндра толкателя пресса 238 поддерживается в течение всего полного цикла гидроформинга, пока не будет произведена полная деформация трубной заготовки Т.

На фиг. 12 показан толкатель блока ввода в конец трубы 304, который приводится в действие за счет открывания клапана № 7, что позволяет рабочей жидкости проходить внутрь по линии 381 и повышать давление в камере повышения давления блока ввода в конец трубы 314. Это приводит к перемещению блока ввода в конец трубы 304 в направлении одного из концов трубной заготовки Т, расположенной внутри закрытых половинок штампа 258 и 260, с последующей герметизацией этого конца закрытого блока штампа, при остающемся смещении (зазоре) от указанного конца трубной заготовки Т. На противоположной стороне системы для гидроформинга блок ввода в конец трубы 282 приводится в действие за счет открывания клапана № 4, что позволяет рабочей жидкости проходить по линии 358 внутрь в камеру повышения давления 286. Это приводит к принудительному перемещению блока ввода в конец трубы 282 внутрь в закрытые половинки штампа 258 и 260 в направлении противоположного конца трубной заготовки Т. Блок ввода в конец трубы 282 перемещается вперед для входа в контакт (зацепление) с внутренним диаметром трубной заготовки Т его скошенной носовой секции 288 и обеспечения герметизации смежного конца трубной заготовки Т. В верхней части системы клапан 332 открыт и позволяет жид кости для гидроформинга 350 быстро протекать по линии 334 под действием силы тяжести (самотеком) от напорного резервуара 330. Жидкость для гидроформинга поступает в закрытый штамп через впуск 273 и протекает внутри трубной заготовки Т. Затем блок ввода в конец трубы 304 совершает перемещение внутрь и скошенный носовой участок 307 входит в трубную заготовку Т для герметизации ее полого внутреннего объема.

Водяной насос 360 откачивает жидкость для гидроформинга из верхнего напорного резервуара 330 по линии 362 и нагнетает ее по шлангу 364 через закрытый клапан высокого давления 366 в камеру повышения давления 306. Следует иметь в виду, что в другом преимущественном варианте выполнения насос 360 не предусмотрен и жидкость для гидроформинга из верхнего напорного резервуара 330 поступает в камеру повышения давления 306 самотеком. Жидкость принудительно подается под низким давлением из камеры 306 в трубу Т через жидкостной выпуск 308 в носовой секции блока ввода в конец трубы 304. Уплотнение с повышенным давлением 301 предотвращает перемешивание жидкости для гидроформинга 350 из резервуара 330 с рабочей жидкостью 336 из резервуара 338. Жидкость для гидроформинга, которая принудительно подается через выпуск 308, увеличивает давление внутри трубной заготовки Т. Это, в свою очередь, приводит к удалению из трубной заготовки Т воздуха вместе с жидкостью, содержащей воздушные пузырьки, через отверстие 289 блока ввода в конец трубы 282. Эта смесь жидкости и воздуха протекает через внутреннюю камеру 290 и поступает далее в секции 370 и 371 шланга высокого давления. Затем жидкость для гидроформинга проходит через клапан высокого давления 372 и поступает в нижний резервуар для жидкости для гидроформинга 320 по линии 374. Клапаны № 3 и № 8 блока распределительных клапанов 346 открыты для предотвращения образования гидравлического противодавления внутри камер 316 и 284 соответствующих правого и левого боковых цилиндров толкателя.

На фиг. 13 клапаны высокого давления 366 и 372 показаны закрытыми после удаления воздуха из трубной заготовки Т. При открывании клапана № 5 рабочая жидкость высокого давления может поступать по линии 376 в камеру повышения давления 310. Это приводит к принудительному выдвижению штока поршня блока повышения давления 300 в камеру повышения давления 306 для обеспечения сжатия жидкости для гидроформинга через отверстие 308 в боковом штоке поршня ввода в конец трубы 304 и внутри трубной заготовки Т. При закрывании клапанов высокого давления 366 и 372 давление жидкости для гидроформинга возрастает и начинает принудительно перемещать стенки трубной заготовки Т наружу в направлении поверх ностей полости штампа 264 и 270. Клапан № 7 вновь открывается для подачи давления в камеру 314, чтобы принудительно переместить вперед шток поршня ввода в конец трубы 304. Это принудительно подает (загоняет) материал трубной заготовки Т в полость штампа 262. Расположенные напротив друг друга блоки ввода в концы трубы 282 перемещаются вперед (друг к другу), когда клапан № 4 вновь создает давление в камере 286 и побуждает блоки ввода в концы трубы 282 принудительно подавать (заталкивать) материал трубной заготовки Т в полость штампа 262. Принудительная подача концов трубной заготовки Т в полость штампа 262 создает поток металлического материала в направлении внутрь, что позволяет сохранить толщину стенки трубы при ее расширении. Толщина стенки готового изделия преимущественно остается в пределах отклонения ± 10% от толщины стенки исходной трубной заготовки.

Из рассмотрения фиг. 13 также можно понять, что расположенные напротив друг друга штоки поршня 304 и 282 продолжают принудительно подавать (загонять) материал трубной заготовки в полость штампа 262 в то время, когда передний участок 303 штока поршня усиления давления 300 выдвигается еще больше в камеру повышения давления 306. Это приводит к повышению давления внутри камеры повышения давления 306 и к принудительной подаче большего объема жидкости для гидроформинга внутрь трубной заготовки Т через отверстие 308 в переднем носовом участке 307 основного штока поршня 304. Давление жидкости для гидроформинга внутри трубной заготовки Т достигает 50000 фунтов-сила на кв. дюйм (344738 кПа) или более.

Обратимся теперь к рассмотрению фиг. 14, на которой показано дальнейшее перемещение вперед штока поршня усиления давления 300, пока не будет завершен процесс гидроформинга трубной заготовки Т при ее прилегании к поверхностям 264 и 270 полости штампа с заданным давлением. Боковое усилие, прикладываемое к концам трубной заготовки Т, поддерживается (сохраняется) до тех пор, пока не будет получена окончательная форма изделия 200. На фиг. 14 показана камера повышения давления 306, в которой обеспечено достижение заданного давления, что свидетельствует о завершении цикла гидроформинга.

На фиг. 15 показан шток поршня блока усиления давления 300 во втянутом положении за счет закрывания клапана № 5 и открывания клапана № 6, что позволяет принудительно ввести рабочую жидкость в переднюю камеру блока усиления давления 312, снижая предельно высокое давление жидкости для гидроформинга внутри трубной заготовки. Боковые, расположенные напротив друг друга блоки ввода в концы трубы 282 втягиваются, когда открывается клапан № 3, что позволяет насосу 340 повысить давление в линии 378 и в камере 284 для толкания цилиндра 274. Это побуждает скошенную носовую секцию 288 блока ввода в конец трубы 282 выходить (наружу) из конца трубной заготовки Т. Затем открывается трехпутевой клапан № 4 для снижения давления в линии 358 ив камере 286 в ходе втягивания блока ввода в конец трубы 282, что позволяет произвести откачку рабочей жидкости из камеры 286 по линии 344 в резервуар 338. Соответствующие события происходят и на другом противоположном конце трубной заготовки Т, когда клапан № 8 открывается и повышает давление в линии 380 и в камере 316 цилиндра 292. Это побуждает шток поршня 304 втягиваться и выводить скошенную поверхность 307 переднего конца шток поршня 304 из конца трубной заготовки Т. Затем производят дренаж жидкости для гидроформинга из трубной заготовки Т в штампе в сборник 382 в подушке пресса, откуда она возвращается в бак нижнего резервуара 320 по линии дренажа 374. Затем открывается трехпутевой клапан № 7 для снижения давления в камере 314 и в линии 381, а также для проведения дренажа по линии 344 в бак 338 в ходе втягивания поршня 304. Клапан № 1 включается для соединения насоса 340 с камерой 246 по линии 348. Давление в камере 246 повышается для втягивания штока цилиндра толкателя пресса 240. Это приводит к поднятию толкателя пресса 248 и к открыванию верхней половинки штампа 258, позволяя извлечь готовое изделие 200 (полученное гидроформингом из трубной заготовки Т). Затем напорный клапан 332 закрывается, что позволяет вновь провести накачку жидкости для гидроформинга в верхний напорный резервуар 330 для начала следующего цикла гидроформинга.

На фиг. 16 показано продольное сечение с увеличением этапа гидроформинга в соответствии с фиг. 15, где более ясно можно видеть узлы блока штампа 228. На фиг. 15 и 16 показано положение пресса после изготовления изделия 200 и открывания штампа.

Следует иметь в виду, что в соответствии с настоящим изобретением предусматривается, что блок ввода в конец трубы может содержать только единственный компонент принудительного ввода в конец трубы, когда компонент ввода в конец трубы с противоположной стороны является фиксированным. Это представляет собой отличие от описанного варианта, в котором блок ввода в концы трубы содержит два подвижных компонента, которые перемещаются в направлении друг к другу.

Аналогично, блок усиления давления может создавать повышенное давление как с одного конца трубной заготовки, так и с двух ее концов.

Настоящее изобретение позволяет снизить первоначальные финансовые расходы на закупку оборудования для гидроформинга на одну треть. Оно позволяет также снизить расходы на техническое обслуживание и эксплуатационные расходы.

Несмотря на то, что были описаны предпочтительные варианты осуществления изобретения, совершенно ясно, что в них специалистами в данной области могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят, однако, за рамки приведенной далее формулы изобретения и соответствуют его сущности. В соответствии с этим указанная формула изобретения перекрывает все такие изменения, модификации и эквивалентные решения, полученные при использовании принципов настоящего изобретения и отмеченных его преимуществ.

Claims (14)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Устройство для гидроформинга трубной металлической заготовки, отличающееся тем, что оно включает в себя

   - блок штампа, который имеет внутреннюю поверхность штампа, ограничивающую полость штампа, которая выполнена с возможностью ввода в нее трубной металлической заготовки;

   - источник жидкости для гидроформинга;

   - блок ввода в концы трубы с гидравлическим приводом, который выполнен с возможностью его ввода в противоположные концы трубной металлической заготовки и обеспечения их герметизации в полости штампа, причем указанный блок ввода в концы трубы выполнен с возможностью его перемещения для продольного сжатия трубной металлической заготовки, при этом указанный блок ввода в концы трубы выполнен с возможностью получения жидкости для гидроформинга от указанного источника жидкости для гидроформинга и содержит питающий выпуск жидкости для гидроформинга, через который жидкость для гидроформинга может быть подана внутрь трубной металлической заготовки;

   - блок усиления давления с гидравлическим приводом, который выполнен с возможностью перемещения для повышения давления жидкости для гидроформинга, подаваемой внутрь трубной металлической заготовки для расширения диаметра заготовки до тех пор, пока внешняя поверхность трубной металлической заготовки не будет соответствовать внутренней поверхности штампа; и

   - источник гидравлической мощности, который выполнен с возможностью подачи рабочей жидкости под давлением к указанному блоку усиления давления с гидравлическим приводом и к указанному блоку ввода в концы трубы с гидравлическим приводом, причем указанный источник гидравлической мощности подает рабочую жидкость под давлением к указанному блоку усиления давления с гидравлическим приводом для перемещения указанного блока усиления давления и, в результате, повышения давления указанной жидкости для гидроформинга, подаваемой внутрь трубной металлической заготовки, и для расширения диаметра трубной металлической заготовки так, чтобы ее внешняя поверхность соответствовала внутренней поверхности штампа, при этом указанный источник гидравлической мощности также подает рабочую жидкость под давлением к блоку ввода в концы трубы с гидравлическим приводом для продольного сжатия трубной металлической заготовки и вызова течения металлического материала расширяемой по диаметру трубной металлической заготовки в направлении продольно внутрь, чтобы восполнить толщину стенки диаметрально расширяемой трубной металлической заготовки и удержать указанную толщину стенки в заданных пределах.
2. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что указанный блок ввода в концы трубы с гидравлическим приводом содержит два компонента ввода в концы трубы, расположенные на противоположных сторонах указанного блока штампа.
3. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что каждый из указанных компонентов ввода в концы трубы содержит выполненную в нем продольную проточку, причем указанный блок усиления давления содержит два компонента усиления давления, расположенных на противоположных сторонах указанного блока штампа, каждый из которых установлен внутри указанной проточки соответствующего компонента ввода в конец трубы, при этом каждый из указанных компонентов усиления давления образует камеру повышения давления внутри соответствующей проточки, причем указанные камеры повышения давления имеют жидкостное сообщение с внутренним объемом трубной металлической заготовки в указанной полости штампа, обеспечиваемое через указанные питающие выпуски жидкости, когда указанные компоненты ввода в концы трубы введены с противоположных концов трубной металлической заготовки таким образом, что продольное перемещение внутрь указанных компонентов усиления давления уменьшает объем каждой из камер повышения давления, в результате чего повышается давление жидкости для гидроформинга, имеющейся внутри трубной металлической заготовки, и расширяется диаметр указанной трубной металлической заготовки таким образом, что ее внешняя форма соответствует конфигурации внутренней поверхности штампа.
4. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что указанный блок ввода в концы трубы содержит два компонента ввода в концы трубы, расположенных на противоположных сторонах указанного блока штампа, причем один из указанных компонентов ввода в концы трубы содержит выполненную в нем продольную проточку, при этом указанный блок усиления давления содержит компонент усиления давления, расположенный на одной из указанных противоположных сторон указанного блока штампа, причем указанный компонент усиления давления установлен внутри указанной продольной проточки указанного компонента ввода в конец трубы, при этом указанный компонент усиления давления образует камеру повышения давления внутри указанной продольной проточки указанного компонента ввода в конец трубы, причем указанная камера повышения давления имеет жидкостное сообщение с внутренним объемом трубной металлической заготовки в полости штампа, обеспечиваемое через питающий выпуск жидкости указанного компонента ввода в конец трубы, когда указанные компоненты ввода в концы трубы введены с противоположных концов трубной металлической заготовки таким образом, что продольное перемещение внутрь указанного компонента усиления давления уменьшает объем указанной камеры повышения давления, в результате чего повышается давление жидкости для гидроформинга, имеющейся внутри трубной металлической заготовки, и увеличивается диаметр указанной трубной металлической заготовки таким образом, что ее внешняя форма соответствует конфигурации внутренней поверхности штампа.
5. 5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что блок штампа включает в себя подвижную верхнюю часть штампа и фиксированную нижнюю часть штампа, причем верхняя часть штампа выполнена с возможностью перемещения от закрытого положения, в котором при взаимодействии с нижней частью штампа создается указанная полость штампа, к открытому положению, в котором обеспечена возможность установки трубной металлической заготовки на указанной нижней части штампа и ее съема с нее, причем указанный источник гидравлической мощности подает рабочую жидкость к верхней части штампа для обеспечение ее перемещения между закрытым и открытым положениями штампа.
6. 6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок ввода в конец трубы содержит трубчатый элемент ввода в конец трубы, имеющий внутреннюю полость, причем указанный блок усиления давления содержит подвижный компонент, расположенный внутри указанного трубчатого элемента ввода в конец трубы с возможностью его перемещения.
7. 7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что источник жидкости для гидроформинга расположен выше, чем указанный блок ввода в конец трубы, так что подача жидкости для гидроформинга в указанный блок ввода в конец трубы происходит под действием силы тяжести.
8. 8. Устройство по п.2, отличающееся тем, что один из указанных блоков ввода в концы трубы содержит внутреннюю полость, в то время как указанный блок усиления давления со держит подвижный элемент, расположенный внутри одного из блоков ввода в концы трубы.
9. 9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно включает в себя блок клапанов, обеспечивающий связь указанного источника жидкости для гидроформинга и указанного источника рабочей жидкости с указанным блоком усиления давления и с указанным блоком ввода в концы трубы, причем блок клапанов позволяет направлять рабочую жидкость для перемещения указанного блока ввода в концы трубы для сжатия противоположных концов трубной металлической заготовки, а также для перемещения указанного блока усиления давления для повышения давления жидкости для гидроформинга внутри трубной металлической заготовки, чтобы произвести расширение трубной металлической заготовки при сохранении толщины ее стенок в заданном диапазоне, при этом указанный блок клапанов выполнен с возможностью регулировки для направления рабочей жидкости таким образом, чтобы вызвать перемещение блока ввода в концы трубы в направлении удаления от противоположных концов трубной металлической заготовки, а также чтобы вызвать перемещение блока усиления давления для снижения давления жидкости для гидроформинга после завершения операции гидроформинга.
10. 10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанный заданный диапазон составляет ±10% от толщины стенки исходной трубной металлической заготовки.
11. 11. Устройство для гидроформинга трубной металлической заготовки, отличающееся тем, что оно содержит

    - блок штампа, который имеет внутреннюю поверхность штампа, ограничивающую полость штампа, которая выполнена с возможностью ввода в нее трубной металлической заготовки;

    - источник жидкости для гидроформинга, который расположен выше, чем полость штампа, причем он выполнен с возможностью внутренней подачи жидкости гидроформинга в трубную металлическую заготовку под действием силы тяжести;

    - блок ввода в концы трубы с гидравлическим приводом, который выполнен с возможностью его ввода в противоположные концы трубной металлической заготовки и обеспечения их герметизации в полости штампа, причем указанный блок ввода в концы трубы выполнен с возможностью его перемещения для продольного сжатия трубной металлической заготовки, при этом указанный блок ввода в концы трубы выполнен с возможностью получения жидкости для гидроформинга от указанного источника жидкости для гидроформинга и содержит питающий выпуск жидкости для гидроформинга, через который жидкость для гидроформинга может быть подана внутрь трубной металлической заготовки; и

    - блок усиления давления с гидравлическим приводом, который выполнен с возможностью перемещения при повышении давления рабочей жидкости, для повышения давления жидкости для гидроформинга, подаваемой внутрь трубной металлической заготовки, в результате чего происходит расширение диаметра заготовки до тех пор, пока внешняя поверхность трубной металлической заготовки не будет главным образом соответствовать внутренней поверхности штампа, причем при подаче рабочей жидкости под давлением к блоку ввода в концы трубы с гидравлическим приводом указанный блок перемещается, чтобы произвести продольное сжатие трубной металлической заготовки и вызвать течение металлического материала расширяемой по диаметру трубной заготовки в направлении продольно внутрь, чтобы восполнить толщину стенки диаметрально расширяемой трубной металлической заготовки и удержать указанную толщину стенки в заданных пределах.
12. 12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что от указанного источника жидкости для гидроформинга жидкость подается по первому пути для заполнения трубной металлической заготовки ранее входа в зацепление с противоположными концами трубной металлической заготовки блока ввода в концы трубы, а также по второму пути к указанному блоку ввода в концы трубы и через питающий выпуск жидкости внутрь трубной металлической заготовки, после того как указанный блок ввода в концы трубы вошел в зацепление с противоположными концами трубной металлической заготовки.
13. 13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что жидкость для гидроформинга принудительно подается по указанному первому пути и по указанному второму пути под действием силы тяжести.
14. 14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что в указанный второй путь включен насос для улучшения протекания жидкости для гидроформинга к указанному блоку ввода в концы трубы.