KR100789014B1

KR100789014B1 - Apparatus and method for hydroforming a tubular part

Info

Publication number: KR100789014B1
Application number: KR1020037005496A
Authority: KR
Inventors: 코브마크; 젠세베르거에릭
Original assignee: 코스마 인터내셔널 인크.
Priority date: 2000-10-19
Filing date: 2001-10-16
Publication date: 2007-12-26
Also published as: AU2001294124A1; US20050126243A1; EP1326722A1; DE60114038T2; WO2002032596A1; JP2004511349A; AU9412401A; EP1326722B1; WO2002032596A9; CN1471444A; CA2426029C; BR0114789A; DE60114038D1; KR20030087614A; MXPA03003379A; CZ20031109A3; NZ525377A; CA2426029A1; ATE306337T1; CN1227079C

Abstract

A method and apparatus for shaping a raw tube into a formed part. The part can be configured within a die assembly including a hydroforming die structure and a pair of tube-engaging punches. The punches are inserted into the ends of the raw tube to shape the ends into the desired configuration. The middle portion of the raw tube is shaped into the desired configuration by hydroforming. Thus, the method and apparatus can shape the raw tube along its entire length, leaving no remnants of the raw tube that must be trimmed away.

Description

관형 부품을 하이드로포밍하기 위한 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR HYDROFORMING A TUBULAR PART}Apparatus and method for hydroforming tubular parts {APPARATUS AND METHOD FOR HYDROFORMING A TUBULAR PART}

본 발명은 전체적으로는 좀 더 효율적으로 관형 부품을 하이드로포밍하기 위한 개선된 장치 및 방법에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 부품의 각 단부를 원하는 형상으로 만들고 하이드로포밍 중에 부품을 유지시키는 펀치를 사용하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates generally to an improved apparatus and method for hydroforming tubular parts more efficiently. More specifically, the present invention relates to an apparatus and method for using punches to shape each end of a part to a desired shape and to hold the part during hydroforming.

본 출원은 2000년 10월 19일자로 출원된 미국 가출원 번호 제60/241,337호의 우선권을 주장하였으며, 그 전체 내용이 참고로 본 명세서에 포함되어 있다.This application claims the priority of US Provisional Application No. 60 / 241,337, filed October 19, 2000, the entire contents of which are incorporated herein by reference.

대체로, 하이드로포밍에 의해 관형 부품을 형성하기 위해, 원료 관(raw tube)이 하이드로포밍 공구 내부에 위치되고 관은 이의 단부에서 고정된다. 이어서 원료 관의 중간 부분이 하이드로포밍되고, 원료 관의 단부와 하이드로포밍된 중간 부분 사이에 전이대(transitional zone)를 남긴다. 그 후 하이드로포밍된 부품은 두 개의 전이대를 관(tube)으로부터 제거시킴으로써 마무리되고, 완전하게 하이드로포밍된 중간 부분만이 남겨진다. 관의 단부들이 유럽 특허 출원 공개 제EP1022073A1호에 개시된 전체적으로 쐐기 형상인 팁부에 의해서 고정될 수 있다. 하이드로포밍은 또한 홀톤(Horton)에게 허여된 미국 특허 제5,987,950호 및 재켈(Jackel) 등에게 허여된 미국 특허 제6,014,950호에 개시된다.Generally, to form the tubular part by hydroforming, a raw tube is placed inside the hydroforming tool and the tube is fixed at its end. The middle portion of the raw material tube is then hydroformed, leaving a transitional zone between the end of the raw material tube and the hydroformed intermediate portion. The hydroformed part is then finished by removing the two transition zones from the tube, leaving only the fully hydroformed middle part. The ends of the tube can be secured by an entirely wedge shaped tip as disclosed in European Patent Application Publication No. EP1022073A1. Hydroforming is also disclosed in US Pat. No. 5,987,950 to Horton and US Pat. No. 6,014,950 to Jackel et al.

하이드로포밍된 부품의 단부를 제거하는 것은 비효율성을 낳는다. 예를 들면, 절단된 단부는 폐원료가 되어버린다. 또한, 단부를 절단하는 것은 별도의 절단 공구를 필요로 하고, 이는 마무리된 부품을 생산하는데 필요한 장치를 복잡하게 만든다. 또한, 각 단부에서 전이대를 절단하는 추가의 단계를 수행하는 것은 시간이 허비된다.Removing the end of the hydroformed part creates inefficiency. For example, the cut end becomes a waste raw material. In addition, cutting the ends requires a separate cutting tool, which complicates the apparatus required to produce the finished part. Also, carrying out the additional step of cutting the transition zone at each end is time consuming.

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본 발명의 일 목적은 중공 부품을 형성하기 위한 개선된 장치 및 방법을 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide an improved apparatus and method for forming hollow parts.

본 발명의 다른 목적은 부품의 적어도 일단부를 기계적으로 성형하고 부품의 일부를 하이드로포밍함에 의해 중공 부품을 효율적으로 그리고 비용 면에서 효율적으로 성형하기 위한 개선된 장치 및 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide an improved apparatus and method for forming hollow parts efficiently and cost-effectively by mechanically forming at least one end of the part and hydroforming part of the part.

본 발명의 또 다른 목적은 부품을 형성하기 위하여 각각의 단부가 하이드로포밍된 중간 부분과 동일한 형상을 갖도록 펀치가 단부를 성형하는 동시에 부품의 각각의 단부를 고정하는 펀치를 사용하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.It is yet another object of the present invention to provide an apparatus and method for using a punch to form an end so that each end has the same shape as the hydroformed intermediate part to form the part, while simultaneously fixing each end of the part. It is.

전술한 목적들은 관형 블랭크로부터 상기 블랭크의 형상과는 다른 원하는 형상을 갖고 일 단부에서 원하는 단면을 갖는 부품을 하이드로포밍하기 위한 하이드로포밍 다이 조립체이며, 상기 부품의 원하는 외부 형상과 일치하는 단면 형상을 갖는 다이 공동을 한정하는 내부 표면을 갖춘 다이 구조물과, 상기 다이 공동의 대 향 단부에 배치되며 상기 관형 블랭크의 대향 단부들과 결합하도록 구성되어 배열된 한 쌍의 관 단부 결합 구조물을 포함하고, 상기 관 단부 결합 구조물은 상기 관형 블랭크의 상기 대향 단부들을 밀봉하고 상기 다이 공동의 상기 내부 표면과 일치하도록 상기 관형 블랭크를 팽창시키기 위해 상기 관형 블랭크 내부의 하이드로포밍 유체를 가압하도록 구성되어 배열되고, 상기 관 단부 결합 구조물의 첫번째의 것은 상기 부품의 일 단부에서 상기 원하는 단면에 대응하는 외부 단면 형상을 갖고, 상기 관 결합 구조물의 상기 첫번째의 것은 상기 관결합 구조물의 상기 첫번째의 것의 외부 단면 형상 및 그에 따라 상기 부품의 일 단부에서 미리 정해진 단면에 상기 관형 블랭크의 일 단부를 일치시키기 위해 상기 관형 블랭크의 일 단부와 억지 결합되도록 이동 가능한 하이드로포밍 다이 조립체를 마련함으로써 기본적으로 달성될 수 있다.The above-mentioned objects are hydroforming die assemblies for hydroforming parts from tubular blanks having a desired shape different from the shape of the blank and having a desired cross section at one end, having a cross-sectional shape that matches the desired external shape of the part. A die structure having an internal surface defining a die cavity, and a pair of tube end joining structures disposed at opposite ends of the die cavity and configured and arranged to engage opposite ends of the tubular blank, the tube An end coupling structure is configured and arranged to pressurize the hydroforming fluid inside the tubular blank to seal the opposing ends of the tubular blank and expand the tubular blank to coincide with the inner surface of the die cavity; The first of the coupling structures is the Having an outer cross-sectional shape at the end that corresponds to the desired cross-section, wherein the first of the pipe-joint structure has an outer cross-sectional shape of the first of the pipe-joint structure and thus the tubular shape at a predetermined cross-section at one end of the part. Basically it can be achieved by providing a movable hydroforming die assembly that is forcibly engaged with one end of the tubular blank to match one end of the blank.

또한, 전술한 목적들은 하이드로포밍된 부품을 제작하기 위한 방법이며, 관형 블랭크로부터 상기 블랭크의 형상과는 다른 원하는 형상을 갖고 부품의 일 단부에서 원하는 단면을 갖는 부품을 하이드로포밍하기 위한 하이드로포밍 다이 조립체이며, 부품의 원하는 단면과 일치하는 단면 형상을 갖는 다이 공동을 한정하는 내부 표면을 갖춘 다이 구조물과, 다이 공동의 대향 단부에 배치되며 관형 블랭크의 대향 단부들과 결합하도록 구성되어 배열된 한 쌍의 관 단부 결합 구조물을 포함하고, 관 단부 결합 구조물은 관형 블랭크의 대향 단부들을 밀봉하고 다이 공동의 내부 표면과 일치하도록 관형 블랭크를 팽창시키기 위해 관형 블랭크 내부의 하이드로포밍 유체를 가압하도록 구성되어 배열되고, 관 단부 결합 구조물의 첫번째의 것 은 부품의 일 단부에서 상기 원하는 단면에 대응하는 외부 단면 형상을 갖는 하이드로포밍 다이 조립체를 제공하는 단계와, 상기 관형 블랭크의 일 단부를 관 결합 구조물의 첫번째의 것의 외부 단면 형상 및 그에 따라 부품의 일 단부에서 미리 정해진 단면에 일치시키도록 관형 블랭크의 일 단부와 억지 결합하도록 관 결합 구조물의 첫번째의 것을 이동시키는 단계와, 부품의 원하는 형상으로 관형 블랭크를 형성하도록 관형 블랭크 내부에 압력을 가하는 단계를 포함하는 방법을 마련함으로써 달성될 수 있다.In addition, the above objects are a method for manufacturing a hydroformed part, and a hydroforming die assembly for hydroforming a part having a desired cross-section at one end of the part and having a desired shape different from that of the blank from the tubular blank. A pair of die structures having an inner surface defining a die cavity having a cross-sectional shape that matches a desired cross section of the part, and a pair of arranged and arranged at opposite ends of the die cavity and configured to engage opposite ends of the tubular blank. A tubular end joining structure, the tubular end joining structure being configured and arranged to pressurize the hydroforming fluid inside the tubular blank to seal opposing ends of the tubular blank and expand the tubular blank to coincide with the inner surface of the die cavity, The first of the pipe end joining structure is one end of the part Providing a hydroforming die assembly having an outer cross-sectional shape corresponding to said desired cross-sectional shape, wherein one end of said tubular blank has an outer cross-sectional shape of the first one of said tubular joining structure and thus a predetermined cross-section at one end of the part. Providing a method comprising moving a first one of the tubular structures to forcibly engage with one end of the tubular blank so as to conform to the pressure and applying pressure inside the tubular blank to form a tubular blank in the desired shape of the part. Can be achieved.

본 발명의 다른 목적들, 장점 및 특징들이 후속의 상세한 설명, 첨부된 도면 및 청구범위로부터 명확해질 것이다.Other objects, advantages and features of the present invention will become apparent from the following detailed description, the accompanying drawings and the claims.

도1은 본 발명의 원리에 따른 하이드로포밍 다이 조립체의 상자(box)형 펀치 및 상하부 다이 구조물을 도시한 확대 사시도이다.1 is an enlarged perspective view showing a box-shaped punch and upper and lower die structures of a hydroforming die assembly in accordance with the principles of the present invention.

도2는 도1의 절단선 1-1을 따라 취한, 하부 다이 구조물 내부에 위치한 관형 블랭크, 상승되거나 완전히 개방된 위치에서 도시된 상부 다이 구조물 및 관형 블랭크의 단부와 결합하는 상자형 펀치를 포함하는 하이드로포밍 다이 조립체의 종단면도이다.FIG. 2 includes a tubular blank located inside the lower die structure, along the cut line 1-1 of FIG. 1, including a box punch that engages the end of the upper die structure and the tubular blank shown in an elevated or fully open position. Longitudinal cross-sectional view of a hydroforming die assembly.

도3은 관형 블랭크는 하부 다이 구조물 내부에 위치하고, 상자형 펀치가 관형 블랭크의 단부에 삽입되고 유체가 관형 블랭크 내부로 주입된, 도2와 유사하지만, 완전히 하강된 위치에서의 상부 다이 구조물을 도시한 하이드로포밍 다이 조립체의 종단면도이다. Figure 3 shows the upper die structure in a fully lowered position, similar to Figure 2, with a tubular blank located inside the lower die structure, with a box punch inserted into the end of the tubular blank and fluid being injected into the tubular blank. A longitudinal sectional view of one hydroforming die assembly.

도4는 하이드로포밍 조립체 내부에 배치되고 하이드로포밍 유체로 채워진 팽창되지 않은 타원형 관형 블랭크를 도시한 도3의 절단선 4-4를 따라 취한 단면도이다.4 is a cross-sectional view taken along cut line 4-4 of FIG. 3 showing an unexpanded elliptical tubular blank disposed within a hydroforming assembly and filled with a hydroforming fluid.

도5는 도9의 선5-5를 따라 취한, 협동하는 상하부 하이드로포밍 다이의 팽창 영역 내부의 압력 하에서 유체에 의해 팽창된 관형 블랭크를 도시한 단면도이다.FIG. 5 is a cross-sectional view of the tubular blank inflated by fluid under pressure inside the expansion zone of the cooperating upper and lower hydroforming die, taken along line 5-5 of FIG.

도6은 관형 블랭크와 결합하는 상자형 펀치의 부분적인 단면을 도시한 부분 사시도이다.Fig. 6 is a partial perspective view showing a partial cross section of a box punch in engagement with a tubular blank.

도7은 상자형 펀치를 도시한 도6의 선 7-7을 따라 취한 종단면도이다.FIG. 7 is a longitudinal sectional view taken along line 7-7 of FIG. 6 showing a box punch. FIG.

도8은 도9의 절단선 8-8을 따라 취한 그 안에 삽입되는 상자형 펀치를 가진 상부 및 하부 클램핑 구조물 사이의 관형 블랭크의 단부를 도시하는 단면도이다.FIG. 8 is a cross sectional view showing the end of the tubular blank between the upper and lower clamping structures with box punches inserted therein taken along cut line 8-8 of FIG.

도9는 상부 다이 구조물이 완전히 하강된 위치에 있고 관형 블랭크가 압력 하의 유체에 의해 팽창된 형상으로 하이드로포밍된 하이드로포밍 단계를 도시한 종단면도이다.9 is a longitudinal sectional view showing the hydroforming step in which the upper die structure is in a fully lowered position and the tubular blank is hydroformed into an expanded shape by the fluid under pressure.

도10은 비교적 짧은 블랭크가 비교적 긴 하이드로포밍 다이 조립체에서 하이드로포밍되게 하는 펀치에 부착되는 하이드로포밍 램 연장기(extender)의 사용을 도시한 종단면도이다.FIG. 10 is a longitudinal sectional view illustrating the use of a hydroforming ram extender attached to a punch allowing relatively short blanks to be hydroformed in a relatively long hydroforming die assembly.

도11은 관형 블랭크의 대향 단부와 결합하는 원형 펀치 및 상자형 펀치를 갖춘 하이드로포밍 다이 조립체의 종단면도이다.11 is a longitudinal cross-sectional view of a hydroforming die assembly with a circular punch and a box punch that engages opposite ends of the tubular blank.

본 발명에 따라 전체적으로 도면 부호 10으로 표시된 하이드로포밍 다이 조 립체의 확대 사시도가 도1에 전체적으로 도시된다. 하이드로포밍 다이 조립체(10)는 가동식 상부 다이 구조물(12), 가동식 하부 다이 구조물(14), 고정된 다이 구조물(16) 및 고정된 다이 구조물(16)이 그 위에 장착되는 고정된 기부(18)를 포함한다. 복수의 공압식 또는 질소 스프링 실린더(20)는 고정된 기부(18) 상에서의 이동을 위해 하부 다이 구조물(14)을 장착한다. 상부 다이 구조물(12), 하부 다이 구조물(14) 및 고정된 다이 구조물(16)은 그 사이에 본 명세서에서 기술될 바와 같은 실질적으로 상자형 또는 다중면의 단면을 가지는 종방향 다이 공동을 형성하도록 협동한다. 양호하게는, 상부 다이 구조물(12), 하부 다이 구조물(14), 고정된 다이 구조물(16) 및 고정된 기부(18)는 각기 P-20 강 및/또는 2714 강과 같은 적절한 강 재료(steel material)로서 제조된다.An enlarged perspective view of a hydroforming die assembly, generally designated 10, in accordance with the present invention, is shown generally in FIG. 1. The hydroforming die assembly 10 has a fixed base 18 on which a movable upper die structure 12, a movable lower die structure 14, a fixed die structure 16 and a fixed die structure 16 are mounted thereon. It includes. A plurality of pneumatic or nitrogen spring cylinders 20 mount the lower die structure 14 for movement on a fixed base 18. The upper die structure 12, the lower die structure 14 and the fixed die structure 16 are formed therebetween to form a longitudinal die cavity having a substantially box or multi-sided cross section as described herein. Cooperate. Preferably, upper die structure 12, lower die structure 14, fixed die structure 16 and fixed base 18 are each suitable steel material, such as P-20 steel and / or 2714 steel, respectively. It is prepared as).

도1에 도시된 바와 같이, 상부 다이 구조물(12)은 그 대향하는 종방향 단부에 한 쌍의 크래들 영역(22)을 형성한다. 크래들 영역(22)은 상부 다이 구조물(12)의 대향하는 종방향 단부에서 상부 클램핑 구조물(26)을 수용 및 수납하도록 형성 및 배열된다. 특히, 클램핑 구조물(26)은 각각의 크래들 영역(22)에서 클램핑 구조물(26)과 상부 다이 구조물(12) 사이의 상대적인 수직 이동을 허용하는 복수의 공압식 또는 질소식 스프링 실린더(24)에 의해 상부 다이 구조물(12)에 각각 연결된다.As shown in FIG. 1, the upper die structure 12 forms a pair of cradle regions 22 at their opposite longitudinal ends. Cradle area 22 is formed and arranged to receive and receive upper clamping structure 26 at opposite longitudinal ends of upper die structure 12. In particular, the clamping structure 26 is upper by a plurality of pneumatic or nitrogen spring cylinders 24 that allow relative vertical movement between the clamping structure 26 and the upper die structure 12 in each cradle region 22. Respectively connected to the die structure 12.

하부 다이 구조물(14)은 그 대향하는 종방향 단부에 유사한 형식으로 하부 클램핑 구조물(28)을 수용하도록 구성 및 배열된 유사한 크래들 영역(30)을 가진다. 도시된 바와 같이, 하부 다이 구조물(14)의 크래들 영역(30)을 형성하는 도면 부호 15로 표시된 종방향 단부는 전체적으로 U자형 형상을 가진다.The lower die structure 14 has a similar cradle region 30 constructed and arranged to receive the lower clamping structure 28 in a similar fashion to its opposite longitudinal end. As shown, the longitudinal ends, denoted by reference numeral 15, forming cradle regions 30 of lower die structure 14 as a whole have a U-shape.

하부 클램핑 구조물(28)은 각기 다중면 표면 형상의 절반을 한정하는 단면 형상을 가지는 상향으로 면하는 표면(34)을 가진다. 본 발명의 문맥상에 있어서, 용어 다중면(multifaceted)은 원형 또는 타원형 형상이 아닌, 정사각형, 직사각형, 평행 6면체, 다각형 또는 임의의 다른 유사한 것을 의미한다. 설명된 실시예에 있어서, 표면(34)은 직사각형의 절반을 형성한다.Lower clamping structure 28 has an upwardly facing surface 34, each having a cross-sectional shape defining half of the multi-faceted surface shape. In the context of the present invention, the term multifaceted means square, rectangular, parallelepipeds, polygons or any other similar one, not a circular or elliptical shape. In the described embodiment, the surface 34 forms half of a rectangle.

도시된 실시예에 있어서, 상부 두 개의 클램핑 구조물(26)은 실질적으로 하부 클램핑 구조물(28)과 동일하지만, 거기에 대해 역전되어 있다. 더 구체적으로, 각각의 상부 클램핑 구조물(26)은 다중면(예를 들면 직사각형) 표면 형상의 나머지 반을 한정하는 단면 형상을 가지는 하향으로 면하는 표면(36)을 가진다. 각각의 클램핑 구조물(26)의 표면(36)은 상부 다이 구조물(12)이 하강할 때 관형 블랭크(40)의 단부를 포획하는 다중면 클램핑 표면을 형성하도록 각각의 하부 클램핑 구조물(28)의 표면(34)과 협동한다.In the illustrated embodiment, the upper two clamping structures 26 are substantially the same as the lower clamping structures 28 but are reversed therewith. More specifically, each upper clamping structure 26 has a downward facing surface 36 having a cross-sectional shape that defines the other half of the multi-sided (eg rectangular) surface shape. The surface 36 of each clamping structure 26 is the surface of each lower clamping structure 28 to form a multi-sided clamping surface that captures the end of the tubular blank 40 when the upper die structure 12 is lowered. Cooperate with (34).

예를 들면 도2, 도3 및 도4로부터 알 수 있는 바와 같이, 상부 다이 구조물(12)은 실질적으로 역전된 U자형 단면을 가지는 종방향 채널(38)을 한정한다. 채널(38)은 하향으로 면하고, 전체적으로 수평 종방향으로 연장하는 표면(44) 및 표면(44)의 대향측으로부터 서로 평행하게 연장하는 한 쌍의 이격되고 종 방향으로 연장하는 수직측 표면(43)에 의해 한정된다.2, 3 and 4, the upper die structure 12 defines a longitudinal channel 38 having a substantially inverted U-shaped cross section. Channel 38 faces downwards and has a generally horizontal longitudinally extending surface 44 and a pair of spaced apart and longitudinally extending vertical surfaces 43 extending in parallel from opposite sides of the surface 44. Is defined by

하부 다이 구조물(14)은 U자형 종방향 단부들(15) 사이에서 이를 통해 수직으로 연장하는 중심 개구(42)를 가진다. 개구(42)는 고정된 다이 구조물(16)을 수 용한다. 하부 다이 구조물(14) 내의 내부 수직 표면(41)은 전술된 중심 개구(42)를 한정한다. 더 구체적으로, 한 쌍의 종방향으로 연장하는 측면(41)은 개구의 횡방향의 한계를 한정한다. 표면은 서로 평행하게 대면하는 관계로 수직을 배치된다. 하부 다이 구조물(14)의 U자형 단부(15)는 개구(42)의 종방향 한계를 한정하고, 서로 평행하게 대면하는 관계로 수직으로 배치된 내부 표면(도시 생략)을 가진다.The lower die structure 14 has a central opening 42 extending vertically therebetween between the U-shaped longitudinal ends 15. The opening 42 receives a fixed die structure 16. The inner vertical surface 41 in the lower die structure 14 defines the center opening 42 described above. More specifically, the pair of longitudinally extending sides 41 define the transverse limits of the opening. The surfaces are arranged vertically in parallel relation to each other. The U-shaped end 15 of the lower die structure 14 defines the longitudinal limit of the opening 42 and has vertically disposed inner surfaces (not shown) facing in parallel with each other.

고정된 기부(18)는 실질적으로 직사각형의 금속 슬래브(slab)의 형태이다. 고정된 다이 구조물(16)은 고정된 기부(18)의 상부 표면(46)에 고정된다. 고정된 다이 구조물(16)은 전체적으로는 고정된 기부(18)의 중심을 따라서 고정된 기부(18)의 상부 표면(46)의 길이부의 주요부를 따라 연장하는 긴 구조물이다. 고정된 다이 구조물(16)은 고정된 기부(18)로부터 상향으로 돌출하고 그 대향하는 종방향 측면 상에 실질적으로 수직인 측면(48)을 가진다. 고정된 다이 구조물(16)은 고정된 다이 구조물의 전체적으로 수직인 측면(48)과 하부 다이 구조물(16)의 수직 표면(41) 사이에 최소 간극을 가진 상태로, 하부 다이 구조물(14) 내의 개구(42) 내부에서 연장하도록 구성 및 배열된다. 유사하게, 하부 다이 구조물(14)의 단부(15)의 내부 횡측 표면(도시 생략)과 고정된 다이 구조물(16)의 수직 단부 표면(49) 사이에 최소 간극이 존재한다. 고정된 다이 구조물(16)은 상부 다이 구조물(12)의 종방향으로 연장하고 하향으로 향하는 다이 표면(44)에 이격되어 면하는 관계로 연장하도록 구성 및 배열된 상향으로 대면하고, 전체적으로 수평 종방향으로 연장하는 다이 표면(50)을 더 포함한다. The fixed base 18 is in the form of a substantially rectangular metal slab. The fixed die structure 16 is fixed to the upper surface 46 of the fixed base 18. The fixed die structure 16 is a long structure that extends along the center of the length of the upper surface 46 of the fixed base 18 along the center of the fixed base 18 as a whole. The fixed die structure 16 has a side 48 that projects upwardly from the fixed base 18 and is substantially perpendicular on its opposite longitudinal side. The fixed die structure 16 has an opening in the lower die structure 14 with a minimum gap between the generally vertical side 48 of the fixed die structure and the vertical surface 41 of the lower die structure 16. 42 is configured and arranged to extend therein. Similarly, there is a minimum gap between the inner transverse surface (not shown) of the end 15 of the lower die structure 14 and the vertical end surface 49 of the fixed die structure 16. The fixed die structure 16 is upwardly facing, overall horizontal longitudinally constructed and arranged to extend in the longitudinal direction of the upper die structure 12 and in spaced apart relation to the downwardly facing die surface 44. It further comprises a die surface 50 extending to.

도4 및 도5에서 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, 전술된 측면(41), 상향으로 면하는 표면(50), 측면(43) 및 하향으로 면하는 표면(44)은 실질적으로 그 종방향 길이에 걸쳐 다중면 단면 형상을 가지는 다이 공동(52)을 형성하도록 협동한다. 다이 공동 표면은 원형 또는 타원형 블랭크 관(blank tube)으로부터 하이드로포밍되는 부품의 원하는 형상을 한정한다.As best seen in FIGS. 4 and 5, the aforementioned side 41, the upward facing surface 50, the side 43 and the downward facing surface 44 are substantially in their longitudinal lengths. Cooperate to form a die cavity 52 having a multi-sided cross-sectional shape over. The die cavity surface defines the desired shape of the part hydroformed from a round or oval blank tube.

도2는 개방 또는 상승된 위치에서의 상부 다이 구조물(12)을 도시한다. 이러한 위치에서 하이드로포밍 다이 조립체(10)는 관형 블랭크(40)가 하부 다이 구조물(14) 내부에 위치되는 것을 가능하게 한다.2 shows the top die structure 12 in an open or raised position. In this position the hydroforming die assembly 10 allows the tubular blank 40 to be located inside the lower die structure 14.

블랭크(40)가 하부 다이 구조물(14) 내에 위치한 후에, 상부 다이 구조물(12)은 다이 공동(52)을 형성하도록 하강된다. 다이 공동은 본 명세서에서 참조되는 홀톤에게 허여된 미국 특허 제5,987,950호에 개시된 바와 같이, 블랭크(40)가 하이드로포밍 작업 중 팽창되기 전에 관형 블랭크(40)의 약한 크러싱(crushing)이 일어나도록 도4에 도시된 것보다 궁극적으로 더 작을 수도 있다. 관형 블랭크(40)가 폐쇄된 상부 다이 구조물(12)과 하부 다이 구조물(14) 사이에 위치된 상태에서, 장착 구조물(90)에 부착되는 펀치(81)를 가지는 하이드로포밍 램(80)은 관형 블랭크(40)의 대향 단부와 결합하도록 하이드로포밍 다이 조립체(10)의 대향 측부로부터 전진된다. 도6 및 도7에서 가장 잘 도시된 바와 같이, 각각의 펀치(81)는 다중면, 여기서는 직사각형 부분(84)으로 전이하는 초기 경사진 부분(82)을 포함한다. 횡방향 견부(88)를 형성하는 기부(86)는 초기 경사진 부분(82)에 대향하는 다중면 부분(84)의 일단부에서 형성된다. After the blank 40 is located in the lower die structure 14, the upper die structure 12 is lowered to form a die cavity 52. The die cavity helps weak crushing of the tubular blank 40 before the blank 40 is expanded during the hydroforming operation, as disclosed in US Pat. No. 5,987,950 to Holton, which is incorporated herein by reference. It may ultimately be smaller than shown in 4. With the tubular blank 40 positioned between the closed upper die structure 12 and the lower die structure 14, the hydroforming ram 80 having a punch 81 attached to the mounting structure 90 is tubular. Advance from the opposite side of hydroforming die assembly 10 to engage the opposite end of blank 40. As best shown in Figures 6 and 7, each punch 81 includes an initial sloped portion 82 that transitions to a multi-sided, here rectangular portion 84. The base 86 forming the transverse shoulder 88 is formed at one end of the multi-sided portion 84 opposite the initial sloped portion 82.

펀치(81)는 펀치(81) 및 홀더(92) 내에 형성된 카운터 보어 구멍(94)을 통해 연장하는 볼트와 같은 기계식 패스너(92)에 의해 장착 구조물(90)의 단부에 고정된다. 기부(86)는 양호하게는 펀치(81)와 장착 구조물(90) 사이의 원활하고 균일한 전이(transition)를 형성하도록 장착 구조물(90)의 크기 및 형상과 상호 보완하는 크기 및 형상을 가진다.The punch 81 is secured to the end of the mounting structure 90 by a mechanical fastener 92 such as a bolt extending through the counter bore hole 94 formed in the punch 81 and the holder 92. Base 86 preferably has a size and shape that complements the size and shape of mounting structure 90 to form a smooth and uniform transition between punch 81 and mounting structure 90.

도시된 실시예에 있어서, 경사진 부분(82)은 양호하게는 상자형 부분(84)의 측부에 대해 약 13°내지 17°사이, 가장 양호하게는 15°정도의 각도(θ, 도7 참조)로 형성된다. 다중면 부분(84)은 양호하게는 다각형, 정사각형, 비스듬한 평행사변형 등과 같은 다중면 형상을 한정하는 주변을 가지도록 곧은 측부를 가진다. 상자형 부분(84)의 주변 형상은 실질적으로 하부 클램핑 구조물(28)의 상향으로 향하는 표면(34)과 상부 클램핑 구조물(26)의 하향으로 향하는 표면(36)에 의해 형성되는 클램핑 표면의 형상에 대응한다. 또한, 다중면 부분(84)의 크기는 클랭핑 표면이 블랭크(40)에 외부 지지를 제공한 상태에서 관형 블랭크(40)의 벽부와 밀봉 억지 끼워 맞춤을 제공하도록 형성된다.In the illustrated embodiment, the inclined portion 82 is preferably between about 13 ° to 17 °, most preferably about 15 ° relative to the sides of the box-shaped portion 84 (see Fig. 7). Is formed. The multifaceted portion 84 preferably has straight sides to have perimeters defining a multifaceted shape, such as polygons, squares, oblique parallelograms, and the like. The peripheral shape of the box-shaped portion 84 is substantially in the shape of the clamping surface formed by the upwardly facing surface 34 of the lower clamping structure 28 and the downwardly facing surface 36 of the upper clamping structure 26. Corresponds. In addition, the size of the multi-sided portion 84 is formed to provide a seal interference fit with the wall portion of the tubular blank 40 with the cranking surface providing external support to the blank 40.

경사진 부분(82)의 자유 단부에서 펀치(81)의 전방 단부(83)는 다중면 부분(84)보다 더 작은 치수를 가지고, 따라서 도2에 도시된 바와 같이 전방 단부(83)가 관형 블랭크(40)의 팽창되지 않은 단부 내부로 삽입되는 것이 허용된다. 펀치(81)의 전방 단부(83)가 블랭크(40)의 단부와 결합된 상태에서, 하이드로포밍 램은 수압력 하에서 더 전진될 수 있고, 따라서 도3에 도시된 바와 같이 상부 다이 구조물(12)은 하강된 후에 펀치(81)를 관형 블랭크(40)의 단부 내부로 가압한 다. 펀치(81)의 경사진 부분(82)은 다중면 부분(84)이 블랭크(40)의 단부 내부로 완전히 삽입될 때까지 블랭크(40)의 단부를 점진적으로 형성한다. 이러한 공정 중에, 블랭크(40)의 단부는 도3 및 도8에 가장 잘 도시된 바와 같이 다중면 부분(84), 그 후 인접하는 클램핑 표면(34, 36)에 일치되기 때문에 외향으로 신장될 수도 있다. 횡방향 견부(88)의 폭은 양호하게는 관형 블랭크(40)의 외부 표면이 기부(86) 및 홀더(90)의 외부 표면과 원활하게 전이하도록 관형 블랭크(40)의 두께와 실질적으로 동일하다.The front end 83 of the punch 81 at the free end of the inclined portion 82 has a smaller dimension than the multi-sided portion 84, so that the front end 83 has a tubular blank as shown in FIG. 2. It is allowed to be inserted into the unexpanded end of 40. With the front end 83 of the punch 81 engaged with the end of the blank 40, the hydroforming ram can be further advanced under water pressure, and thus the upper die structure 12 as shown in FIG. After being lowered, the punch 81 is pressed into the end of the tubular blank 40. The inclined portion 82 of the punch 81 gradually forms the end of the blank 40 until the multi-sided portion 84 is fully inserted into the end of the blank 40. During this process, the ends of the blanks 40 may extend outwardly as they conform to the multi-sided portion 84, and then the adjacent clamping surfaces 34, 36, as best shown in FIGS. 3 and 8. have. The width of the transverse shoulder 88 is preferably substantially equal to the thickness of the tubular blank 40 so that the outer surface of the tubular blank 40 transitions smoothly with the outer surface of the base 86 and the holder 90. .

따라서, 관(tube)이 최종 관 형상과 일치하도록 펀치에 걸쳐 형성되는 경우, 블랭크의 스크랩(scrap) 부분을 제거할 필요가 없고, 이는 절단 공구에 대한 필요성이 없어져서 비용 및 시간을 절약시킨다.Thus, if the tube is formed over the punch to match the final tube shape, there is no need to remove the scrap portion of the blank, which eliminates the need for a cutting tool, saving cost and time.

앞선 설명은 단지 하나의 펀치에 대해서만 언급되었지만, 이러한 논의는 관(40)의 대향 단부에서의 펀치(81) 모두에 적용될 수 있음을 이해하여야 한다.Although the foregoing description refers only to one punch, it should be understood that this discussion can be applied to all of the punches 81 at opposite ends of the tube 40.

관형 블랭크(40)는 둥근 형태(원형 단면)일 수도 있다. 펀치(81)는 블랭크와 유사한 높이 및 폭 치수를 가진다. 블랭크는 직사각형이거나 다르게는 높이 또는 폭 치수를 따라 연장되는 펀치에 대해 타원형일 수도 있다. 타원 관형 블랭크를 사용하는 하이드로포밍 공정은 앞에서 언급되는 바와 같이 본 명세서에서 참조되는 참조 문헌인 미국 특허 제5,987,950호에 개시된다. 타원형 단면을 가지는 관형 블랭크를 제공하는 것은 전체적으로 상자형(정사각형 아님) 단면 형상의 다이 공동(52)의 최종 단면 주변과 더 근접하여 일치하는 경계선을 제공하기 때문에 종래의 원형 단면과 비교하여 장점을 가진다. 따라서, 블랭크(40)의 적은 팽창이 블 랭크를 공동(52)을 형성하는 표면과 일치되게 팽창시킬 때 요구된다. 또한, 블랭크 및 공동 표면의 더 근접한 일치는 블랭크가 팽창이 블랭크(40)의 팽창 중에 블랭크의 외부 표면과 공동 표면 사이에서의 마찰 표면 접촉의 증가에 기인하여 가장 어렵게 되는 공동(52)의 코너부로 용이하게 팽창되는 것을 허용한다.The tubular blank 40 may be round in shape (circular cross section). The punch 81 has a height and width dimension similar to a blank. The blank may be rectangular or otherwise elliptical with respect to the punch extending along the height or width dimension. Hydroforming processes using elliptical tubular blanks are disclosed in US Pat. No. 5,987,950, which is incorporated herein by reference as mentioned above. Providing a tubular blank having an elliptical cross section has an advantage over conventional circular cross sections because it provides a boundary line closer to the periphery of the final cross section of the die cavity 52 of overall box shape (not square) cross section. . Thus, little expansion of the blank 40 is required when the blank expands to coincide with the surface forming the cavity 52. Also, closer matching of the blank and the cavity surface leads to the corner of the cavity 52 where the blank is most difficult due to the increase in frictional surface contact between the outer surface and the cavity surface of the blank during expansion of the blank 40. Allow to inflate easily.

도3에서 알 수 있는 바와 같이, 블랭크(40)가 다이 구조물(12, 14) 사이의 제 위치에 사실상 견고하게 유지될 경우, 하이드로포밍 실린더 또는 램(80)은 블랭크(40)의 두 개의 대향 단부들 내에 삽통식 및 밀봉식으로 삽입되어 경사진 표면(82)은 블랭크(40)의 대향 에지에 결합한다. 램(80)은 표면(88)과 결합할 때까지 블랭크(40)의 대향 에지가 표면(82) 아래로 누르도록 내향 가압되어 블랭크의 단부를 펀치(81)의 부분(84)의 외부 형상으로 변환시킨다. 이후, 하이드로포밍 실린더는 바람직하게는 관형 블랭크(40)에 도면 부호 F로 표시된 하이드로포밍 유체(바람직하게는 물)를 예비 충전되지만, 소정의 큰 범위로 가압되지는 않는다. 유압 유체는 대응 장착 구조물(90)에 형성된 채널(97)과 연통하는 하나 또는 두 개의 펀치(81) 내로 형성된 채널(87)을 통해 주입된다. 예비 충전 작업이 몇몇 적용예에서 순환 시간을 감소시키고, 보다 매끄러운 외형의 부품을 이루는데 바람직하긴 하지만, 상부 다이 구조물(12)은 소정의 유체가 관형 블랭크(40) 내부에 제공되기 전에 충분하게 하강될 수도 있다.As can be seen in FIG. 3, when the blank 40 is held substantially firmly in place between the die structures 12, 14, the hydroforming cylinder or ram 80 has two opposite sides of the blank 40. Inserted and sealed in the ends, the inclined surface 82 engages the opposite edge of the blank 40. The ram 80 is pressed inwardly so that the opposite edge of the blank 40 presses down below the surface 82 until it engages with the surface 88 to push the end of the blank into the outer shape of the portion 84 of the punch 81. Convert The hydroforming cylinder is then preferably pre-filled with the tubular blank 40 with the hydroforming fluid (preferably water) indicated by the reference F, but not pressurized to a certain large range. Hydraulic fluid is injected through the channel 87 formed into one or two punches 81 in communication with the channel 97 formed in the corresponding mounting structure 90. Although pre-filling operations are desirable in some applications to reduce circulation time and result in smoother parts, the upper die structure 12 lowers sufficiently before any fluid is provided inside the tubular blank 40. May be

밀봉된 다이 공동(52)의 각 부분은 일반적으로 클램핑 구조물(28, 26)의 클램핑 표면(34, 36)과 동일한 크기 및 형상을 각각 갖는 표면 부분(54)에 의해 한정된 전체적으로 직사각형 형상이다. 따라서, 부분(54)은 펀치(81)가 도6에 도시된 바와 같이 관형 부재의 단부로 가압된 후 관형 부재(40)의 단부의 단면 형상에 의해 한정된 영역과 동일하거나 또는 약간 큰 영역을 갖는 다이 공동의 영역을 형성한다. 다르게 설명하면, 다이 공동(52)의 부분(54)은 블랭크의 형상을 둥근 또는 타원형 단면으로부터 다중면을 갖는(여기서는 직사각형) 단면 형상으로 변환시키는 데 필요한 정도로만 하이드로포밍 공정 동안 관형 블랭크(40)를 팽창시키는 데 사용되는 다이 공동의 영역을 한정한다. 펀치(81)에 고정된 블랭크(40)의 단부가 하이드로포밍된 최종 부품을 위한 형상을 형성하고 관의 남아있는 절단되지 않은 부분이 원하는 부품에 대응하도록 하이드로포밍 후 절단되어야만 하는 팽창되지 않은 부분을 구성하지 않기 때문에, 실질적인 스크랩(scrap) 재료가 절약된다. 다이 구조물의 각각의 팽창되지 않은 표면 부분(54)이 펀치(81)의 부분(84, 86)의 형상과 일치하는 형상을 한정한다.Each portion of the sealed die cavity 52 is generally an overall rectangular shape defined by surface portions 54 each having the same size and shape as the clamping surfaces 34, 36 of the clamping structures 28, 26. Thus, the portion 54 has an area equal to or slightly larger than the area defined by the cross-sectional shape of the end of the tubular member 40 after the punch 81 is pressed to the end of the tubular member as shown in FIG. Form the area of the die cavity. In other words, the portion 54 of the die cavity 52 may cut the tubular blank 40 during the hydroforming process to the extent necessary to convert the shape of the blank from a round or elliptical cross section into a multi-sided (here rectangular) cross-sectional shape. It defines the area of the die cavity used to inflate. The end of the blank 40 fixed to the punch 81 forms a shape for the hydroformed final part and the unexpanded part that must be cut after hydroforming so that the remaining uncut part of the tube corresponds to the desired part. Since it is not constructed, substantial scrap material is saved. Each unexpanded surface portion 54 of the die structure defines a shape that matches the shape of the portions 84, 86 of the punch 81.

공동(52)은 또한 이의 종방향 중심 부분를 향해 확대된 부분(56)을 포함할 수 있다. 상부 다이 구조물(12)이 하부 다이 구조물(14)에 대하여 밀폐되고, 펀치(81)가 블랭크(40)의 단부들 내로 밀봉식으로 삽입됨에 따라, 유체(F)는 가압되어 관형 블랭크(40)를 다이 공동(52)을 한정하는 표면에 일치하도록 팽창시킨다(도5 및 도9 참조). 관형 블랭크(40)는 다이 공동(52)의 둥근 형태가 아닌, 다중면을 갖는 형태(예컨대, 직사각형)로 팽창된다. 만일 하이드로폼 조립체가 확대된 부분(56)을 갖춘 다이 공동을 포함한다면, 블랭크(40)는 그 면적으로 확대될 것이다. 공동(52)의 부분(54)이 펀치(81)의 다중면을 갖는 부분(84)의 형상과 일치하는 형상을 한정하기 때문에, 하이드로폼된 부재는 이의 단부까지 일치된 형상을 갖 고, 단부 부분을 절단할 필요가 없다. 블랭크의 부분이 이의 단면적 주변으로 상당히 확대되었다면(예컨대, 원래 블랭크 주변에 대하여 5% 이상), 블랭크의 종방향 단부들은 블랭크가 팽창됨에 따라 벽 두께를 보충하도록 서로를 향해 내향으로 가압되는 것이 바람직할 수 있다. 만일 블랭크가 확대되지 않고 오직 다중면을 갖는 다이 공동과 일치하도록 팽창된다면, 블랭크의 팽창 중 단부들의 종방향 이동은 필요하지 않을 수 있다. 특히, 바람직한 하이드로포밍 공정에 대해서는 재켈 등(Jaekel et al.)에게 허여된 미국 특허 제6,014,879호에 개시되어 있으며, 참고로서 본 명세서에 포함되었다.Cavity 52 may also include a portion 56 that extends toward its longitudinal center portion. As the upper die structure 12 is sealed against the lower die structure 14 and the punch 81 is sealedly inserted into the ends of the blank 40, the fluid F is pressurized to form the tubular blank 40. Is expanded to coincide with the surface defining the die cavity 52 (see FIGS. 5 and 9). The tubular blank 40 is expanded into a multi-sided shape (eg, rectangular) rather than the rounded shape of the die cavity 52. If the hydrofoam assembly includes a die cavity with an enlarged portion 56, the blank 40 will enlarge to that area. Since the portion 54 of the cavity 52 defines a shape that matches the shape of the portion 84 having the multi-sided surface of the punch 81, the hydroformed member has a shape that is consistent up to its end and ends There is no need to cut the part. If portions of the blank were significantly enlarged around their cross-sectional area (eg, at least 5% relative to the original blank periphery), the longitudinal ends of the blanks would preferably be pressed inwards towards each other to compensate for the wall thickness as the blank expanded. Can be. If the blank does not expand and expands only to coincide with the die cavity with multiple faces, longitudinal movement of the ends during expansion of the blank may not be necessary. In particular, preferred hydroforming processes are disclosed in US Pat. No. 6,014,879 to Jaekel et al., Which is incorporated herein by reference.

다른 실시예에 따르면, 상당한 양의 주변 팽창이 실질적인 벽 두께 보충이 그 곳에서 요구될 정도로 관형 부품의 일 단부에서 요구된다면, 다중면을 갖는 펀치에 대향되는 원형 또는 타원형 펀치를 사용하는 것이 바람직하다. 이는 재료가 보다 효과적으로 그리고 상자 형상의 단부보다는 둥근 단부로부터 확대된 영역을 향해서 균일하게 유동하기 때문이다. 이러한 하이드로포밍 형상이 도11에 도시되어 있고, 도11에서 주위의 다이 구조물은 도시의 명확성을 위해서 도시되지 않는다. 도시된 구성은 앞에서 도시되고 설명된 직사각형 형상의 장착 구조물(90)과 경사진 직사각형 형상의 펀치(81)를 구비하는 하나의 하이드로포밍 램(80)을 포함한다. 구성은 또한 단부에 형성된 삽입 경사부(116)를 갖춘 더 작은 원통형 부분(102) 및 원통형 기부(112)를 구비하는 제2 하이드로포밍 램(100)을 포함한다. 관형 블랭크(40')의 단부와 결합하는 원형, 환형 밀봉 견부(114)는 기부(112)와 원통형 부분(102) 사이에 형성된다. According to another embodiment, if a significant amount of peripheral expansion is required at one end of the tubular part such that substantial wall thickness replenishment is required there, it is preferable to use a circular or elliptical punch opposite to the punch with multiple faces. . This is because the material flows more effectively and evenly toward the enlarged area from the rounded end rather than the box-shaped end. This hydroforming shape is shown in FIG. 11, and the surrounding die structures in FIG. 11 are not shown for clarity of illustration. The configuration shown includes one hydroforming ram 80 having a rectangular shaped mounting structure 90 and an inclined rectangular shaped punch 81 shown and described above. The configuration also includes a second cylindrical forming ram 100 having a smaller cylindrical portion 102 and a cylindrical base 112 with an insertion ramp 116 formed at the end. A circular, annular seal shoulder 114 that engages the end of the tubular blank 40 'is formed between the base 112 and the cylindrical portion 102.

다중면을 갖춘 펀치(81)에 의해 결합된 블랭크(40')의 단부에서, 다이 구조물(도시 생략)은 블랭크의 부분(110)에서 단면 형상이 블랭크의 둥근 단면이 다중면을 갖춘 단면으로 변하게 될 정도로만 팽창되도록 블랭크(40')를 형성하는 표면 형상을 제공한다. 부분(110)은 확대된 직사각형 형상의 단부 부분(106)으로 연장하는 점진적으로 테이퍼진 세그먼트(108)에 의해 결합된다. 역으로, 원통형 펀치(100)에 의해 결합된 블랭크(40')의 단부에서, 다이 구조물은 블랭크의 상대적으로 짧고 확대되지 않은 원통형 부분(105)을 형성하는 표면 형상을 제공한다. 그런 후, 블랭크는 105에서 둥근 주변 형상으로부터 영역(106)에서 직사각형 단면으로 변화된다. 관형 부재(40')의 단부에서 종방향의 푸싱(pushing)은 만일 펀치가 둥글다면 벽 두께를 보충하는 데 보다 효율적이기 때문에 원통형 펀치(100)는 급작스러운 변화 구역(104) 및 확대된 영역(106)의 비교적 큰 팽창을 허용한다. 원통형 펀치(100)에 의해 형성된 성형 부재의 원통형 단부 부분은 일반적으로 수반되는 마무리 작업 동안에 절단된다.At the end of the blank 40 'coupled by the multi-faceted punch 81, the die structure (not shown) causes the cross-sectional shape at the portion 110 of the blank to change from the rounded cross section of the blank to the multi-sided cross section. It provides a surface shape that forms the blank 40 'to expand only as much as possible. The portion 110 is joined by a progressively tapered segment 108 that extends to an enlarged rectangular shaped end portion 106. Conversely, at the end of the blank 40 'joined by the cylindrical punch 100, the die structure provides a surface shape that forms a relatively short, non-expanded cylindrical portion 105 of the blank. The blank then changes from a rounded peripheral shape at 105 to a rectangular cross section at region 106. Cylindrical punches 100 may be abruptly changed in areas of sudden change zone 104 and enlarged areas because longitudinal pushing at the end of tubular member 40 'is more efficient at replenishing wall thickness if the punch is round. Allow relatively large expansion of 106). The cylindrical end portion of the forming member formed by the cylindrical punch 100 is generally cut during the subsequent finishing operation.

한편, 직사각형 형상의 펀치(81)에 의해 형성된 상자 형상의 단부는 원하는 최종 부재 형상에 맞추어 만들 수 있기 때문에 단부가 절단될 필요가 없다.On the other hand, since the box-shaped end formed by the rectangular punch 81 can be made in accordance with the desired end member shape, the end does not need to be cut.

도10에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 램 연장기(120)는 펀치(81)와 홀더(90) 사이에 설치될 수 있다. 연장기(120)는 펀치(81)의 기부(86) 및 장착 구조물(90)의 직사각형 형상의 단면에 일치하는 직사각형 형상의 단면 형상을 갖는다. 따라서, 하이드로포밍 램(80')은 동일한 다이 공동(52) 내부에서 더 짧은 관형 블랭크(40')의 하이드로포밍을 수용하도록 다이 공동(52)의 비교적 확대되지 않 은 부분(54)으로 더욱 연장할 수 있다. 물론, 연장된 하이드로포밍 블랭크(80')는 하이드로포밍 공동(52)의 확대된 영역(56)으로 연장될 수 없거나 또는 관형 블랭크(40')의 단부와 펀치(81)의 견부(88) 사이의 시일은 관형 블랭크가 확대된 영역(56)으로 팽창됨에 따라서 상실될 것이다.As shown in FIG. 10, one or more ram extenders 120 may be installed between the punch 81 and the holder 90. The extender 120 has a rectangular cross-sectional shape that matches the cross-sectional shape of the base 86 of the punch 81 and the rectangular shape of the mounting structure 90. Thus, the hydroforming ram 80 'further extends into the relatively unexpanded portion 54 of the die cavity 52 to accommodate hydroforming of shorter tubular blanks 40' inside the same die cavity 52. can do. Of course, the extended hydroforming blank 80 ′ cannot extend into the enlarged area 56 of the hydroforming cavity 52 or between the end of the tubular blank 40 ′ and the shoulder 88 of the punch 81. Will be lost as the tubular blank expands into the enlarged area 56.

따라서, 본 발명은 다이 공동을 형성하는 내부 표면을 갖춘 다이 구조물을 포함하는 관형 블랭크로부터 부품을 하이드로포밍하기 위한 하이드로포밍 다이 조립체를 포함하고, 다이 공동은 부품의 미리 정해진 단면에 일치하는 단면 형상을 갖고, 부품은 블랭크의 형상과 상이한 미리 정해진 형상을 갖고 이의 일단부에 소정의 단면을 포함한다.Accordingly, the present invention includes a hydroforming die assembly for hydroforming a part from a tubular blank that includes a die structure having an inner surface forming a die cavity, the die cavity having a cross-sectional shape that matches a predetermined cross section of the part. The part has a predetermined shape different from the shape of the blank and includes a predetermined cross section at one end thereof.

바람직한 실시예의 전술한 상세한 설명 및 첨부된 도면은 사실상 단순한 예에 불과한 것이며 본 발명은 설명된 실시예 및 첨부된 청구 범위의 기술 사상 및 범위에 있는 모든 다른 실시예를 포함한다는 것을 알아야 한다.It is to be understood that the foregoing detailed description and the accompanying drawings of the preferred embodiments are merely exemplary in nature and that the invention includes all other embodiments that fall within the spirit and scope of the described embodiments and the appended claims.

Claims

관형 블랭크(40)로부터 상기 블랭크의 형상과는 다른 원하는 형상을 갖고 일 단부에서 원하는 단면을 갖는 부품을 하이드로포밍하기 위한 것이며, 상기 부품의 원하는 외부 형상과 전체적으로 일치하는 단면 형상을 갖는 다이 공동(52)을 한정하는 내부 표면을 갖춘 다이 구조물을 포함하는 하이드로포밍 다이 조립체(10)이며,A die cavity 52 for hydroforming a tubular blank 40 from a tubular blank 40 having a desired shape different from that of the blank and having a desired cross section at one end and having a cross-sectional shape that generally matches the desired outer shape of the part. A hydroforming die assembly (10) comprising a die structure having an inner surface defining

상기 다이 공동(52)의 대향 단부들에 배치되며 상기 관형 블랭크(40)의 대향 단부들과 결합하도록 구성되어 배열된 한 쌍의 관 단부 결합 구조물(81)을 더 포함하고, 상기 관 단부 결합 구조물(81)은 상기 관형 블랭크(40)의 상기 대향 단부들을 밀봉하고 상기 다이 공동(52)의 상기 내부 표면과 일치하도록 상기 관형 블랭크(40)를 팽창시키기 위해 상기 관형 블랭크(40) 내부의 하이드로포밍 유체를 가압하도록 구성되어 배열되고, 상기 관 단부 결합 구조물(81)의 첫번째의 것은 상기 부품의 일 단부에서 상기 원하는 단면에 대응하는 외부 단면 형상을 갖고, 상기 관 단부 결합 구조물(81)의 상기 첫번째의 것은 관 결합 구조물(81)의 상기 첫번째의 것의 외부 단면 형상 및 그에 따라 상기 부품의 일 단부에서 미리 정해진 단면에 상기 관형 블랭크(40)의 일 단부를 일치시키기 위해 상기 관형 블랭크(40)의 일 단부와 억지 결합되도록 이동 가능한 것을 특징으로 하는 하이드로포밍 다이 조립체.And further comprising a pair of tubular end joining structures 81 disposed at opposing ends of the die cavity 52 and configured and arranged to engage opposing ends of the tubular blank 40, wherein the tubular end joining structures 81 hydroforms inside the tubular blank 40 to seal the opposing ends of the tubular blank 40 and expand the tubular blank 40 to coincide with the inner surface of the die cavity 52. Configured and configured to pressurize fluid, the first of the tube end coupling structure 81 having an outer cross-sectional shape corresponding to the desired cross section at one end of the part, the first of the tube end coupling structure 81 The one end of the tubular blank 40 in a predetermined cross-section at an end in the outer cross-sectional shape of the first one of the pipe joint structure 81 and thus at one end of the part. Hydroforming die assembly, characterized in that movable to force engagement with one end of the tubular blank (40) to engage.

제1항에 있어서, 상기 첫번째 관 단부 결합 구조물(81)은 상기 관형 블랭크(40)의 상기 일 단부 내로 부분적으로 삽입되는 경사진 부분(82)을 포함하는 외부 표면을 갖고, 상기 첫번째 관 단부 결합 구조물(81)은 상기 관형 블랭크(40)의 일 단부의 내부 표면 부분이 상기 경사진 부분(82)을 따라 가압된 관계에서 활주하도록 하여 상기 관형 블랭크(40)의 상기 일단부가 ⅰ) 상기 첫번째 관 단부 결합 구조물(81) 위로 그리고 ⅱ) 상기 첫번째 관 단부 결합 구조물(81)의 상기 외부 표면과 일치되게 변형되도록 하기 위하여 상기 관형 블랭크(40)의 상기 일단부 내로 더욱 이동되고, 상기 다이 공동(52)의 일 단부는 상기 첫번째 관 단부 결합 구조물(81)을 수용하고, 상기 다이 공동(52)의 일 단부에서 상기 다이 공동(52)의 내부 표면은 상기 부품의 일 단부에서 상기 부품의 외부 표면 형상에 일치하는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 하이드로포밍 다이 조립체.2. The first tubular end joining structure of claim 1, wherein the first tubular end joining structure (81) has an outer surface comprising an inclined portion (82) partially inserted into the one end of the tubular blank (40). The structure 81 allows the inner tube portion of one end of the tubular blank 40 to slide in a pressurized relationship along the inclined portion 82 such that the one end of the tubular blank 40 is swollen. Further moved into the one end of the tubular blank 40 so as to be deformed over the end coupling structure 81 and ii) to coincide with the outer surface of the first tubular end coupling structure 81 and the die cavity 52. One end of the first tube end coupling structure 81, and at one end of the die cavity 52 the inner surface of the die cavity 52 at one end of the part Hydroforming die assembly, characterized in that it has a shape matching the outer surface shape.

관형 블랭크(40)로부터 블랭크의 형상과는 다른 원하는 형상을 갖고 일 단부에서 원하는 단면을 갖는 부품을 하이드로포밍하기 위한 것이며, 부품의 원하는 단면과 일치하는 단면 형상을 갖는 다이 공동(52)을 한정하는 내부 표면을 갖춘 다이 구조물을 포함하는 하이드로포밍 다이 조립체(10)를 사용하여 하이드로포밍된 부품을 제작하기 위한 방법이며,From the tubular blank 40 to hydroform parts having a desired shape different from the shape of the blank and having a desired cross section at one end, defining a die cavity 52 having a cross-sectional shape that matches the desired cross section of the part. A method for fabricating hydroformed parts using a hydroforming die assembly (10) that includes a die structure with an inner surface,

다이 공동(52)의 대향 단부들에 배치되며 관형 블랭크(40)의 대향 단부들과 결합하도록 구성되어 배열되고, 관 단부 결합 구조물(81)은 관형 블랭크(40)의 대향 단부들을 밀봉하고 다이 공동(52)의 내부 표면과 일치하도록 관형 블랭크(40)를 팽창시키기 위해 관형 블랭크(40) 내부의 하이드로포밍 유체를 가압하도록 구성되어 배열되고, 관 단부 결합 구조물(81)의 첫번째의 것은 부품의 일 단부에서 상기 원하는 단면에 대응하는 외부 단면 형상을 갖는 한 쌍의 관 단부 결합 구조물(81)을 제공하는 단계와,Disposed at opposite ends of the die cavity 52 and configured and arranged to engage opposite ends of the tubular blank 40, the tubular end joining structure 81 seals the opposite ends of the tubular blank 40 and die die And configured to pressurize the hydroforming fluid inside the tubular blank 40 to expand the tubular blank 40 to coincide with the inner surface of the 52, the first of the tubular end coupling structures 81 being one of the parts Providing at the end a pair of tube end coupling structures 81 having an outer cross-sectional shape corresponding to the desired cross section;

상기 관형 블랭크(40)의 일 단부를 관 결합 구조물(81)의 첫번째의 것의 외부 단면 형상 및 그에 따라 부품의 일 단부에서 미리 정해진 단면에 일치시키도록 관형 블랭크(40)의 일 단부와 억지 결합되도록 관 결합 구조물(81)의 첫번째의 것을 이동시키는 단계와,One end of the tubular blank 40 to be forcibly engaged with one end of the tubular blank 40 to match the external cross-sectional shape of the first one of the tubular coupling structure 81 and thus the predetermined cross section at one end of the part. Moving the first of the pipe coupling structure 81,

부품의 원하는 형상으로 관형 블랭크(40)를 형성하도록 관형 블랭크(40) 내부에 압력을 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.And applying pressure inside the tubular blank (40) to form the tubular blank (40) in the desired shape of the part.

제3항에 있어서, 관 결합 구조물(81)의 첫번째 것의 억지 결합에 의해 형성된 부품의 일 단부를 절단하지 않고 제품에 부품을 통합시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.4. A method according to claim 3, further comprising the step of incorporating the part into the article without cutting off one end of the part formed by the interference coupling of the first of the pipe coupling structure (81).

제1항에 있어서, 상기 관 결합 구조물(81)의 첫번째의 것은 상기 관 결합 구조물(81)의 첫번째의 것이 상기 관 결합 구조물의 전방 단부(33)로부터 상기 횡방향 견부(88)가 상기 관 결합 구조물(81)에 인접하여 상기 관형 블랭크(40)에 대해 상기 관 결합 구조물(81)의 첫번째의 것의 추가적인 삽입을 중지될 때까지 다중면 부분(84)에 따른 횡방향 견부(88)까지 상기 관형 블랭크(40) 내로 연속적으로 삽입될 수 있도록 다중면 부분(84)에서 돌출하는 횡방향 견부(88)와 전방 단부(33)를 갖는 것을 특징으로 하는 하이드로포밍 다이 조립체.2. The transverse shoulder 88 of claim 1, wherein the first of the tube coupling structure 81 is the first of the tube coupling structure 81 from the front end 33 of the tube coupling structure to the lateral shoulder 88. The tubular up to the transverse shoulder 88 along the multi-faceted portion 84 until the further insertion of the first of the tubular coupling structure 81 with respect to the tubular blank 40 stops adjacent to the structure 81. Hydroforming die assembly characterized in that it has a transverse shoulder (88) and a front end (33) protruding from the multi-faceted portion (84) so that it can be continuously inserted into the blank (40).

제3항에 있어서, 관 결합 구조물(81)의 첫번째의 것을 이동시키는 것은 관 결합 구조물(81)을 관 결합 구조물(81)의 첫번째의 것의 다중면 부분(84)을 따라 관 결합 구조물(81)의 첫번째의 것의 전방 단부(33)로부터 연속적으로 관형 블랭크(40) 내로, 그리고 횡방향 견부(88)가 관형 블랭크(40)의 단부에 인접하여 관형 블랭크(40)에 대한 관 결합 구조물(81)의 추가적인 삽입이 중단될 때까지 다중면 부분(84)으로부터 돌출하는 관 결합 구조물(81)의 첫번째의 것의 횡방향 견부(88)로 삽입하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.The pipe joint structure 81 according to claim 3, wherein moving the first of the pipe joint structure 81 moves the pipe joint structure 81 along the multi-faceted portion 84 of the first of the pipe joint structure 81. Pipe joint structure 81 to tubular blank 40 continuously from the front end 33 of the first of the lateral blank 88 and the transverse shoulder 88 adjacent the end of the tubular blank 40. Inserting into the transverse shoulder (88) of the first one of the tubular coupling structures (81) protruding from the multi-faceted portion (84) until further insertion of the rod is stopped.

제3항에 있어서, 관형 블랭크(40)의 일 단부와 억지 결합되도록 관 결합 구조물(81)의 첫번째의 것의 이동은 관 결합 구조물(81)의 첫번째의 것의 외부 표면 및 다이 공동(52)의 내부 표면에 일치되도록 관형 블랭크(40)의 일 단부를 완전히 가압함으로써 관형 블랭크(40)로의 관 결합 구조물(81)의 첫번째의 것의 완전한 삽입이고 부품의 최종적인 원하는 형상으로 관형 블랭크(40)의 일 단부의 완전한 재구성인 것을 특징으로 하는 방법.4. The movement of the first of the tubular coupling structure (81) so as to forcibly engage with one end of the tubular blank (40) is characterized by the outer surface of the first of the tubular coupling structure (81) and the interior of the die cavity (52). One end of the tubular blank 40 to the final desired shape of the part and complete insertion of the first of the tubular coupling structure 81 into the tubular blank 40 by fully pressing one end of the tubular blank 40 to conform to the surface. Full reconstruction of the method.

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