CN102728704A - 内部芯棒和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于使用芯棒和常规压机由工件成形零件的方法和系统，该工件包括中空部分，该常规压机诸如冲压机，所述方法和系统包括用芯棒材料填充工件的中空部分，并转变芯棒材料，以形成芯棒。芯棒材料可从成形后的零件去除，且可被再利用以形成用于另一工件的芯棒。

Description

内部芯棒和方法

技术领域

本发明涉及一种使用芯棒和常规的压机由中空工件成形部件的方法和系统。

背景技术

多种工业和生产应用需要复杂的大体管状形状。例如，在车辆工业中，车辆部件，诸如车辆架梁、单片式车身部件、悬挂构件、发动机托架和仪表板支撑梁，可以是管状构造，其中，部件通常由管状构件成形，以限定大体矩形的横截面。具有给定直径的管道，例如，具有车辆应用所需的较大尺寸，在弯曲和成形过程期间如果没有被充分支撑而可能屈曲、拉伸、起皱和/或起伏。例如，在常规的标准机械或冲压机中成形这种管状部件，具有使作为管状构件被提供的工件充分变形以使工件成形或流变，以填充上模具和下模具限定的模具腔室的凹部，而不会使工件的管状结构塌陷、屈曲或起皱的问题。

液压成型工艺已经被开发来成形复杂的管状部件，其通过大体将管或工件放置在一对模具之间，从而，随着模具合并，管状工件的端部用一对密封单元密封。工件被填充有流体，通常是水或水-丙三醇混合物，所述流体然后被加压。在工件内对流体加压导致使管道成形并膨胀，以顺应腔室形状，其中，加压流体用作芯棒以支撑管状工件的内表面，以防止管状结构塌陷或起皱，而工件被变形以顺应模具腔室的构造。密封单元在将工件从液压成型压机释放之前移除，且液压成型流体被从成形的零件排放。液压成型的主要缺点在于成本和周期时间，必须使用装备有液压器件和高压泵的专门化液压成型压机，加压和排空每个工件的延长的周期时间，液压流体箱和流体管理系统，以及高维护成本和时间。另外，在利用液压成型工艺成形零件之前，一些零件构造可需要使用弯曲器和芯棒来弯曲工件的预成型操作。

发明内容

提供了一种使用芯棒和常规压机由包括中空部分的工件成形零件的方法。工件可以是，例如，管道，且被成形的零件可以是管状构件，诸如车辆架梁。工件可以由铝合金、钢合金、镁合金、含铝材料、含铁材料、含镁材料、金属或金属合金制成。所述方法包括用芯棒材料填充工件的中空部分，和转变芯棒材料，以在工件内的中空部分形成芯棒。零件使用常规压机和芯棒由工件成形，其中，压机在工件上施加力，通常是通过模具组，以将工件变形为零件。芯棒在通过压机和模具组而变形期间以足够的力支撑工件的内表面，以便在成形过程期间防止工件或由其成形的零件塌陷、屈曲、起皱或其他不期望有的缺陷。芯棒可施加增加的力，所述力辅助或有助于工件变形到模具腔室或顺应该模具腔室。

如在此所用，常规压机是一种压机，被构造用于零件的成形而不使用传统液压成形设备、方法和技术，诸如处理液压成形流体的液压成形填充和密封系统、高压泵、液压成形流体排放箱和流体储存系统，等。例如，常规压机可以是冲压机或其他机械或液压压机，典型地包括框架、垫板和冲头，模具组或模具部件可被构造到其中。模具部件，当被压机关闭时，将力施加在布置在模具组中的工件上，以由工件成形零件。被关闭的模具组限定出模具腔室。由此形成的模具腔室的形状对应于通过压机关闭形成的零件的形状，从而模具组将压力施加在工件上。

在此所述的芯棒在成形之后可从零件移除。从零件移除芯棒可包括摇晃、振动、沉降、溶解、加热、熔化和软化芯棒或芯棒材料，或这些的组合。芯棒材料可被再利用，从而芯棒材料，在从成形后的零件移除之后，可被再使用以在要被成形的另一工件中形成芯棒。

在非限制性例子中，芯棒材料可以是气体，所述气体通过工件中的开口被提供给工件的中空部分。开口可被密封，气体通过该密封件被提供给中空部分。气体在中空部分中被压缩，以提供足够的力抵靠限定出中空部分的工件内表面，以便防止工件在成形期间塌陷、屈曲和/或起皱。另外，在通过压机的零件成形期间，气体可还被压缩，以提供增加的力抵靠工件内表面，来辅助工件变形到模具腔室中以便使零件成形。

在另一非限制性例子中，芯棒可包括固体物质。芯棒材料在转变为芯棒之前可包括固体物质，或可以在芯棒成形期间转变为固体物质。

芯棒材料可包括，例如，橡胶复合物、合成橡胶复合物、粒状材料、面团状物、粘土、造型复合物、模制复合物和沙子中的一种或组合，且其可通过填充或压缩方法而在工件的中空部分中构造到预定或最小密度，所述预定或最小密度足以提供压力抵靠工件的内表面以防止工件在常规压机中成形期间塌陷、屈曲和/或起皱。

芯棒材料可包括特征在于转变温度的材料，所述转变温度诸如熔点、玻璃化转变温度或凝固点，其中，在转变温度以上的芯棒材料具有增加的粘度或更容易流动或可成形。例子包括低熔点金属合金，所述金属合金在其转变温度(熔点)以上被熔化或是液体，在其熔点以下是固体；聚合物，其在其转变温度(玻璃化转变温度)以上被软化或是柔性的，而在其玻璃化转变温度以下是刚性的或脆的；或流体，其在其转变温度(凝固点)以上是流体状态，在其凝固温度以下是固态。使用在此所述的方法，工件的中空部分可填充有处于超过芯棒材料转变温度的温度的芯棒材料。芯棒材料可随后冷却到其转变温度以下，由此将芯棒材料转变为包括固体物质的芯棒。由此构造的芯棒，例如，具有基本固态的或包括固体物质的芯棒材料，可施加足够的压力抵靠工件的内表面，来防止在成形期间塌陷、屈曲和/或起皱，和/或施加增加的压力来有助于工件变形以便顺应模具。

芯棒材料可包括可胶凝或可泡沫化材料中的一种，其可被分别暴露于或结合于，胶凝或泡沫化剂，以分别形成由胶体或泡沫构成的芯棒。在非限制性例子中，流体可与胶体或泡沫结合，从而胶体或泡沫与流体混合或填充有流体，和/或组合物被充分冷却以凝固流体或增加流体的粘性，其中，芯棒材料的组合物形成芯棒。在另一例子中，固体材料可与可胶凝或可泡沫化材料结合，并被并入在由此形成的芯棒中。

两种或更多种芯棒材料可被结合和转变，以形成芯棒。芯棒材料可以被相互混合，或可以在工件的中空部分的预定位置或部分中被叠层、间隔或分割，以在成形期间为工件提供变化水平的压力或力，由此在零件的成形期间，辅助工件的预定部分在模具中的优选的材料流动或变形。

在此提供了一种由包括中空部分的工件成形零件的系统。该系统可包括至少两个模具部分，所述模具部分一起限定出腔室，该腔室的形状对应于被成形的零件的形状。该系统还可包括常规压机，如在此所用的术语，其被构造为使用模具部分施加压力到工件，以成形零件。

其中，工件包括内表面，该内表面限定出中空部分。芯棒材料可被构造为在工件的中空部分中转变为芯棒，以施加芯棒力给工件的内表面，例如，施加足够的力给工件的内表面，以在通过模具和压机的零件成形期间防止工件和零件的塌陷、屈曲和/或起皱，和/或在成形期间辅助工件的变形以顺应该模具腔室。

该系统可还包括一个或多个装置，用于将工件的中空部分中的芯棒材料转变为芯棒。一个或多个装置可被构造为将工件的中空部分中的芯棒材料压缩或压紧到预定密度或压力，在使中空部分填充有芯棒材料之前将芯棒材料加热到转变温度以上，将芯棒材料在插入工件之后冷却到转变温度以下，使用芯棒材料产生胶体和泡沫中的一种，或在工件的中空部分中将两种或更多种芯棒材料合并或构造到一起，或执行其组合。一个或多个装置可被构造为密封工件限定的开口，芯棒材料通过该开口被提供给中空部分，和/或在压机中的零件成形期间，将芯棒压靠工件的内表面。

一个或多个装置可被构造为将工件传送到和/或出压机，并通过摇晃、振动、倾斜、操纵或沉降成形后的零件和/或芯棒中的一种或多种方式辅助芯棒从成形后的零件的去除，或通过溶解、加热、熔化、软化、推动、拉动或抽取芯棒或芯棒材料中的一种或多种方式将芯棒材料从成形后的零件移除。一个或多个装置可被构造为再利用被移除的芯棒和/或芯棒材料，以提供再利用的芯棒材料，用来形成用于另一工件的芯棒。

在此所述的系统和方法可与常规冲压机或冲压线(press line)一起使用。通过消除使用具有液压泵和相关高压设备(液压成型工艺所需)的液压成形压机的需要，本发明的方法提供了由中空工件成形零件的成本和周期时间上的明显降低。另外，在此所述的芯棒和成形方法的使用可消除在压机中使零件成形之前弯曲工件的预成型操作的需要。在此所述的工艺可通过使用单冲程工艺而具有优势，该单冲程工艺具有由工件成形零件的减少的周期时间。本发明的上述特征和优势及其他特征和优势将从用于实施本发明优选实施例和最佳模式的以下详细描述并连同附图显而易见。

附图说明

图1A是限定中空部分的工件的示意平面图。

图1B是图1A的工件的示意横截面图。

图2A是图1A的工件的示意平面图，示出填充有芯棒材料的中空部分。

图2B是图2A的工件的示意横截面图，示出填充有芯棒材料的中空部分。

图3是压机的示意局部横截面图，该压机构造用于使用芯棒成形图1的工件。

图4A是零件的示意平面图，该零件由图1A的工件成形。

图4B是图4A的成形后的零件的示意横截面图。

图5是用于使用芯棒成形零件的方法的示意图。

具体实施方式

参考附图，其中，相同的附图标记在多个附图中表示相同的部件。图1-4B所示的元件没有按照比例绘制或成比例。因而，在此在附图中提供的特定尺寸和应用不应视为限制性的。

提供了一种方法和系统，用于由包括中空部分的工件成形零件，使用常规的压机和通过使芯棒材料转变而提供的芯棒。图1A和1B示出了工件60，该工件60限定中空部分68。工件60可限定大致圆形的、椭圆形的或矩形的横截面。作为非限制性例子，工件60在图1A-2B中示出为管道或大体管状截面，包括外表面62和内表面64，并限定大体圆形的横截面，如图1B和2B所示。内表面64可限定大体中空部分68。工件60可包括一个或多个开口66，以通向中空部分68。作为非限制性例子，工件60可由铝合金、钢合金、镁合金、含铝材料、含铁材料、含镁材料制成，或可由其他金属或金属合金制成。

图4A和4B显示了由工件60成形的零件80，该零件80可以是大体管状构件，包括外表面82和内表面84。内表面84可限定中空部分88。成形后的零件80可包括一个或多个开口86，提供通向中空部分88的通路。成形后的零件80可以是结构部件或车辆部件，诸如具有大体管状构造的车辆架梁、单片式车身部件、悬挂构件、发动机托架或和仪表板支撑梁，其中，所述部件通常被成形为限定大体矩形横截面，诸如图4B所示的横截面。成形后的零件80可以是非车辆部件，且可通常由具有150mm或更大直径的管状工件成形。图4a和4B所示的成形后的零件80意图是非限制性的，且应该被理解为，成形后的零件80可包括额外的弯曲部，具有不同构造的横截面等，其可使用在此所述的芯棒和方法被成形。

参考图3，工件60，在此也称为管道，示出为在成型压机74中，该压机74包括模具组90。成型压机74包括上压机元件76，其也可称为冲头，和下压机元件78，其也可被称为压盘。模具组90可包括多于一个模具。在如图3所示的非限制性例子中，模具组90包括至少两个模具，上或第一模具92，限定模具表面94，和下或第二模具96，限定模具表面98。当模具组90被关闭时，例如，使冲头76沿图3所示的箭头方向降低，模具表面94和98被放到一起，以限定模具组90的模具腔室。

当工件60放置在模具组90中用于成形时，在模具组90例如通过压机74被闭合时，管道60的外表面62可接触模具腔室的表面94、98，从而使管道60变形，且使得外表面62顺应模具腔室的表面94、98。通过闭合的模具组90形成的模具腔室的形状对应于由管道60成形的零件80的形状。

工件60的内表面64限定中空部分68。工件60可被构造有通向中空部分68的一个或多个开口66。使用图1A-2B所示的管道形工件60作为例子，管道60可在一个或两个端部处敞开，由此提供一个或多个通向中空部分68，例如，管道60的内部的开口66。在模具组90中成形期间，期望将芯棒72定位在工件60的中空部分68中，如图3所示，以防止当来自模具组90的力被施加在工件60的外表面62上时工件60塌陷或屈曲到中空部分68中。

芯棒72必须被构造为提供足够的压力或力在限定出中空部分68的内表面64上，以阻止塌陷或屈曲，并在成形操作期间防止其他缺陷发生，包括起皱、褶痕、弯折或类似的缺陷。芯棒72可被构造为将成形压力施加在工件60的内表面64上，从而芯棒成形压力和模具成形压力协作或平衡，以使工件60变形来顺应模具腔室，并由此成形没有缺陷的零件80。在成形操作期间，芯棒72可被操作为改变通过芯棒72施加在工件60的内表面64上的压力的量。例如，随着压机74闭合模具组时，芯棒72可被压缩或压紧，以增加抵靠工件60的内表面64的芯棒力，来对抗或平衡闭合模具组在工件60的外表面62上的增加的压紧力。

在此处所述和大体在图5示出的方法中，芯棒72由芯棒材料70构成。芯棒材料70在图2A和2B中示出，其中，图2A和2B所示的芯棒材料70可以是在此讨论的任何芯棒材料。优选的是，芯棒材料70具有小于0.5的泊松比，从而由其形成的芯棒72展现一定的可压缩性。作为非限制性例子，各种芯棒材料70被在此描述，且每个呈现的特征在于泊松比。一些芯棒材料70可具有0.30-0.45范围的泊松比(例如，冰、某些粘土、沙子、聚合物、合金或泡沫)。其他芯棒材料70可具有接近0.50的泊松比(例如，某些橡胶、湿透的粘土或充分水合的胶)。

此外，在此作为非限制性例子描述的芯棒72的构造和各种芯棒材料70可包含物质(芯棒材料)，其可以是固态、液态或气态，或其组合，其中，芯棒材料70可在转变成芯棒72之前以一种状态存在，和/或可在零件成形或将芯棒72从成形后的零件80移除期间从一种状态变化为另一种状态。芯棒材料70可包括一些材料的组合，所属材料每一种处于不同的状态，以形成芯棒72，例如，填充液体的聚合物泡沫或捕获流体的胶体。

图5显示了利用如大体在图3中示出的芯棒72和常规压机74由工件，诸如图1A至2B所示的大体管状工件60，成形零件的方法，所述零件诸如图4A和4B所示的零件80。所述方法包括，如在步骤10中所述，用芯棒材料70填充工件60的中空部分68(见图2A和2B)，并使芯棒材料70转变以形成芯棒72(见图3)，如在步骤20中所述。零件80使用芯棒72和常规压机74由工件60成形，如在步骤30中所述和如图3所示。如在此所使用的，常规压机74是一种压机，被构造用于成形零件80而不使用传统液压成形设备，诸如液压成形填充和密封系统、高压泵、液压成形流体排放和储存系统，等。例如，常规压机74可以是冲压压机或其他机械或液压压机，典型地包括框架、垫板和冲头，模具组或模具部件可被构造到其中。

工件60可被密封(未示出)以在工件60中容纳和/或压缩或压紧芯棒材料70，且可被开启以辅助芯棒材料70的移除。芯棒材料70的类型、用于使芯棒材料70转变的方法和/或芯棒72在使零件80成形中的使用可决定密封和开启工件60的方法和顺序。工件60可通过关闭通向中空部分68的开口66而被密封。作为例子，对于被构造为管道的工件60，管道60的敞开端部可通过卷边、盖帽、焊接、桩式接合、弯曲或折叠管道60的端部部分以形成密封部。所述密封部可完全地或部分地关闭通向工件60的中空部分68的开口66，在该事件中，该工件是管道。当开口66被充分关闭以容纳芯棒材料70来形成芯棒72时，工件60可被认为是密封的。

例如，由气体形成的芯棒72可要求工件60的中空部分68的完全关闭或密封，以容纳和压缩气体。在这种情况下，工件60可被密封，且芯棒材料70(气体)被通过密封机构(未示出)提供给工件60的中空部分68，所述密封机构可以是可密封到工件60表面的可移除端帽、端部操纵装置、轴向凸模(punch)或其他部件。作为另一例子，由橡胶复合物(rubber compound)形成的芯棒72可仅要求开口66的部分关闭，其足以在中空部分68中容纳橡胶复合物，同时仍允许，例如，空气流穿过关闭部。

在成形之后，在步骤40处，芯棒72可被从零件80移除，如在图5中所述。用于移除芯棒材料70的方法可由芯棒材料70的类型决定，且可包括摇晃、振动、沉降、溶解、加热、熔化和软化芯棒72或芯棒材料70，或这些的组合。芯棒材料70可以是可重复利用的，如在步骤50所述，从而芯棒材料70，在从成形后的零件80的中空部分88移除之后，可被重复使用以形成在要被成形的另一工件中的芯棒。

在第一例子中，芯棒材料70可以是橡胶复合物(rubber compound)、合成橡胶复合物、粒状材料、面团状物、粘土、油灰、造型复合物(modelingcompound)、模制复合物(molding compound)、沙子或其他可压缩粒状或聚合物介质中的一种或其组合。作为例子，芯棒材料70可包括材料，诸如橡胶轮胎渣滓或碎屑、培乐多

或具有高恢复系数的橡胶材料，诸如合成橡胶聚合物聚丁二烯，其含有但不限于硅石的水化物、氧化锌、硬脂酸和其他成分，其可被构造为，例如，球体或球。后者的非限制性例子包括通常称为超级球

的合成橡胶球。工件60的中空部分68在步骤10中通过任何对于材料的类型适当的方式填充有芯棒材料70，所述方式可包括，例如，将芯棒材料70插入、浇注或堆叠在工件60中。在填充工件60之前，通向中空部分68的一个或多个开口66可被密封。例如，在管道60的一个端部处的开口66可以被密封，以形成端部封闭的中空部分68，来辅助用芯棒材料70填充工件60。替换地，填充过程可通过通向中空部分68的多于一个的开口66同时发生，以改善填充过程的效率和/或效果。

在步骤20，在当前例子中，芯棒材料70通过在工件60的中空部分68中将芯棒材料70构造到预定密度而被转变为芯棒72，其中，所述预定密度通常是被装填和/或压缩后的密度，该密度大于在定位在中空部分68中之前所构造的芯棒材料70的密度。使用球形部件的例子，诸如

或其他橡胶或聚合物球，可以获得最高装填密度的构型方式将球装填到工件60的中空部分68中，由此最大化由球形成的芯棒72的未压缩密度。另外，球可被压缩，以将它们的被装填密度增加到最小或预定密度，且可随后被密封在中空部分68中，以便在成形操作期间以预定密度将球容纳在工件60中。芯棒72的最小密度可被预先确定，以提供芯棒72的期望可压缩性或泊松比，与使用常规压机74用工件60无缺陷地成形零件80所需的一样。

在步骤30处，零件80通过将工件60布置在常规压机74中而成形，其中，压机74被靠拢，以将压力施加在模具组中的工件60上，以将工件60变形为零件80。如前所述，工件60的端部或开口66可通过任何适当的方式密封，包括使用密封部件，诸如密封柱塞或凸模，其可被装配到开口66或在中空部分68中，且在压机74闭合模具组来成形零件80时，在成形操作期间被操纵，以选择性地改变芯棒72的压缩状况。

在零件80成形之后，在步骤40处，芯棒材料70通过任何适当方式从成形后的零件80移除，该方式可包括，例如，通过移除密封元件来开启零件80的端部或移除或打开零件80的密封部分。芯棒72可通过例如倾斜、操纵、振动和/或摇晃零件80使芯棒材料70松散、以通过从中空部分88抽出、推动、拉动或冲出或吹出芯棒材料70而从零件80移除。可选地，芯棒材料70可在步骤50被再利用，以在另一工件中形成芯棒时而被再次使用。

在另一例子中，芯棒材料70可以是低熔点金属合金，诸如含有锡和/或铋的合金，或具有熔点低于150℃的特征的其他合金或例如，如在ASTMB774-00或类似标准或分类下的低熔点合金的其他合金。在步骤10，合金可被加热到熔点以上，以基本上变为液体，工件60的中空部分68被填充有该液态合金。如前所述，工件60可被密封以容纳液体芯棒材料70或以其他方式操纵来容纳处于其液态的合金。在步骤20，芯棒材料70，例如，合金，被冷却到其转变温度(例如，其熔点)以下，从而合金在工件60的中空部分68中固化，以形成芯棒72。在步骤30处的成形之后，芯棒72可被加热到合金的熔点以上，且液态金属通过排空而从成形后的零件80去除，例如，在步骤40处。芯棒材料70，例如，合金，可在步骤50处被再利用，用于在另一工件中形成芯棒。

芯棒材料70可包括流体，其可以是含水流体，或另一流体或溶液，在步骤10，所述流体以液态或半液态提供给工件60的中空部分68。如前所述，工件60可被密封为容纳液态芯棒材料70或以其他方式操纵为容纳液体。在步骤20，芯棒材料70，例如，流体，被冷却到其转变温度(例如，其凝固点)以下，从而流体在工件60的中空部分68中固化，以形成芯棒72。在非限制性例子中，流体可以是水，其部分或全部冷冻以形成由致密冰凌或冰制成的芯棒72。在步骤30处的成形之后，芯棒72可被加热到流体的凝固点以上，以软化或熔化芯棒72，最终的冰凌和/或流体通过排空从成形后的零件80去除，例如，在步骤40处。芯棒材料70，例如，流体或溶液，可在步骤50处被再利用，以在另一工件中形成芯棒。使用诸如冰的芯棒72，降低了工件60的温度，这在铝工件60的情况下，可增强工件60在模具中的可成形性。

在另一例子中，芯棒材料70包括可泡沫化聚合物。可泡沫化聚合物可被转变为包括聚合物泡沫的芯棒72，其可以是刚性或半刚性聚合物泡沫，被构造为大体填充工件60的中空部分68。芯棒72可通过将可泡沫化聚合物和形成剂结合以形成聚合物泡沫而由可泡沫化聚合物形成，在步骤20，这可，例如，现场在工件60的中空部分68中完成。聚合物泡沫可与另一芯棒材料70结合，以增加密度或改变由此形成的芯棒72的可压缩性。例如，聚合物泡沫可与流体结合，且所述流体可被充分冷却以使该流体部分地或全部凝固。在步骤40处，聚合物泡沫可从成形后的零件80移除，用于在步骤50处可选地再利用。替换地，泡沫可保持在成形后的零件80中，例如，以便为成形后的零件80提供额外的噪音隔绝、振动阻尼或能量吸收特性。

在另一例子中，芯棒材料70包括可胶凝材料，以及使芯棒材料70转变包括将可胶凝材料(可设置为溶液)和胶凝剂结合成胶体，由此形成包括胶体的芯棒72。可使用各种方法来形成胶体。例如，在步骤10处用可胶凝材料填充中空部分68之前，中空部分68的内表面64可被涂覆有胶凝剂，从而在步骤20处，可胶凝材料和胶凝剂在中空部分68中结合，以在其中形成胶体。胶凝剂和可胶凝材料可在用可胶凝材料填充工件60的中空部分68的过程期间结合，从而它们在填充过程期间被结合并彼此反应，例如，步骤10和步骤20同时发生。

在非限制性例子中，胶体可以是水凝胶，诸如藻酸盐形成的胶体。可胶凝材料，在该情况下，可以是自由流动溶液中的藻酸盐并呈现为钠盐。胶凝剂可包括以下二价离子或三价离子中的一种，二价离子诸如钙离子，三价离子诸如铝离子。当藻酸盐溶液中的钠离子被交换成二价或三价离子时，藻酸盐胶体形成。溶液中的藻酸盐浓度可变化，以便改变由此形成的胶体的刚度或柔性，由此影响包括胶体的芯棒72的可压缩性和/或泊松比。在一种构造中，工件60的内表面64可涂覆有钙或铝盐，且中空部分68填充有藻酸盐溶液，其中，该藻酸盐溶液与盐涂层反应，以便现场形成胶体。在另一构造中，藻酸盐溶液可浇注到工件60的中空部分68中，例如，通过包括钙或铝盐的筛网，从而可胶凝材料(藻酸盐溶液)和胶凝剂(钙或铝盐)在填充过程期间被结合并彼此反应，以用固化的(胶体化的)藻酸盐填充中空部分68。零件80在步骤30中使用包括胶体的芯棒72成形。在步骤40处，胶体可被暴露到，例如，氯化钠溶液，从而胶体部分地或全部地溶解，例如，转换为一种溶液，使得由此形成的芯棒72可从零件80去除。在步骤50处，芯棒材料70可以被再利用。

在另一例子中，芯棒材料70包括聚合物。在一种构造中，在步骤10，工件60的中空部分68可填充有由玻璃化转变温度限定的聚合物，其中，所述聚合物处于高于其玻璃化转变温度的温度，从而聚合物处于柔性或柔软的状态以有助于填充过程。通过将聚合物冷却到由聚合物限定的玻璃化转变温度以下，聚合物材料70在步骤20中转变为芯棒72，从而聚合物变得更硬和/或更脆，由此改变聚合物的可压缩性，以使得所述聚合物适于用作芯棒72。工件60在步骤30处利用压机74和芯棒72成形为零件80，如前所述。在步骤40处，芯棒材料70，例如，聚合物，可被加热到其玻璃化转变温度以上，由此软化或增加聚合物的柔性，以辅助芯棒72从成形后的零件80去除。被去除的芯棒材料70可以在步骤50处被再利用，以便在另一工件中形成芯棒。

在另一构造中，中空部分68可在步骤10处填充有聚合物材料70，并在步骤20处通过将聚合物构造成预定密度而转变为芯棒72，例如，通过以装填图型或被选择的取向装填聚合物，或通过使中空部分68中的聚合物压在一起以获得最小密度，或其组合。聚合物材料70可与另一材料或流体结合，以影响由结合的芯棒材料70形成的芯棒72的可压缩性和/或密度。在非限制性例子中，聚合物材料70可以是纺织材料或其他编织材料，其可以，例如，浸透润滑流体或与润滑流体结合，所述润滑流体诸如油或合成油，以辅助聚合物材料到/从工件/成形后零件60/80的插入/去除。在步骤30处成形零件80之后，聚合物材料70可从中空部分88去除，例如，通过从成形后的零件80推动或拉动材料70而取出，或以其他适当方法取出。聚合物材料70可在步骤50被再利用，重新用于在另一工件中形成芯棒。

在另一例子中，芯棒材料70包括气体，所述芯棒材料70通过气体在工件60的中空部分68中的压缩而转变为芯棒72。在步骤10，在用气体填充中空部分68之前，通向中空部分68的一个或多个开口66被密封，利用，例如，端帽、密封柱塞或其他密封机构，其可被构造为使得气体可通过使用密封机构被引入到中空部分68并在该中空部分68中被加压。在步骤10，气体通过密封的开口66被提供给中空部分68，然后在步骤20被压缩到第一压力，以施加第一力来抵靠限定出中空部分68的内表面64，以形成芯棒72。气体可在步骤30的成形过程期间被进一步压缩到第二压力，以在零件80的成型期间施加第二力到内表面64，其中，第二压力足以辅助工件60的变形，以便顺应模具腔室。在步骤40，被加压气体从成形后的零件80释放。在非限制性例子中，气体可以是通过压机74所处的设施中的气动系统提供的压缩空气。在该情况下，可在没有增加成本、也没有对压机74改变的情况下将压缩空气从现有资源(建筑物压缩空气系统)提供给零件成形操作，以便提供空气供应。

其他构造和成形顺序是可行的。例如，在步骤10处，中空部分68可涂覆有或衬有其他材料，所述材料可被构造为润滑剂、套筒、罩盖等，以提供芯棒材料70和工件60的内表面64之间的界面界面层。界面界面层可用作润滑部分，以辅助芯棒材料70进入到/从工件/成形后的零件60/80的插入/去除。界面层可与芯棒材料70反应或结合，以使芯棒材料70转变为芯棒72。界面层可以是施加到内表面64的保护层，作为，例如，防腐层，或使内表面64与芯棒材料70隔绝，从而芯棒材料70不与内表面64反应或附连到内表面64。界面层是可转变的，以辅助芯棒材料70的去除，例如，在使零件80成形之后通过在提供给零件80的中空部分88的溶剂存在时溶解，或通过在低于芯棒材料70的温度下熔化，从而零件80可在成形之后被加热，以在芯棒材料70和零件80的内表面64之间形成液体或润滑或软化层，来辅助芯棒材料70的去除。

芯棒72可包括，如前所述，多于一种芯棒材料70，其中步骤10可包括用多种芯棒材料70(诸如第一芯棒材料和第二芯棒材料)的组合填充工件60的中空部分68，其中，至少一种芯棒材料70被转变，以形成芯棒72。两种或更多种芯棒材料70可以被相互混合，或可以在工件60的中空部分68的预定位置或部分中被叠层、间隔或分割，以在成形期间为工件60提供变化水平的压力或力，由此在零件80的成形期间，辅助在模具中的工件60的预定部分的优选的材料流动或变形。在另一构造中，多种芯棒材料70中的一种可被构造为在工件60的中空部分68中密封或容纳多种芯棒材料70中的另一种。

该方法可包括额外的成形操作或处理步骤，该操作或步骤在步骤40处将芯棒72从成形后的零件80移除之前执行。例如，在步骤30之后，包括芯棒72的成形后的零件80可被传递到辅助操作，该辅助操作可包括，例如，附加的成形或弯曲成形后的零件80，通过钻孔、冲孔、切割或其他适当的方法而形成孔或开口中的一种或组合，其中，在第二操作期间，芯棒72可被用于支撑成形后的零件80的内表面84，以最小化例如，起皱、折边、边缘撕扯、反冲或其他缺陷。

还提供了一种使用芯棒72由工件60成形零件80的系统，所述工件60包括中空部分68。该系统可包括两个或更多模具部分，例如，图3所示的模具部分92、96，所述模具部分一起限定出腔室，该腔室的形状与要成形的零件80的形状相对应，该系统还包括常规压机74，该常规压机74被构造为利用模具部分92、96将压力施加到工件60，以成形零件80。常规压机74，如前所述以及如在此所用的术语，可以是冲压机或其他液压或机械压机，其被构造为由包括中空部分68的工件60成形零件80，该工件可以是，例如，大体管状工件60。常规压机74的特征在于没有与液压成形操作或液压成形压机相关联的固定装置、设备、控制器和附加的特征部，诸如液压成形流体管理系统，或特征可以在于一种压机74，该压机74被构造为使用如在此所述的芯棒72使零件80成形，而不使用通常与液压成形操作相关联的固定装置、控制器和流体管理设备。

该系统还包括工件60和芯棒材料70，该工件60被构造为包括中空部分68，该中空部分68由工件60的内表面64限定，该芯棒材料70被构造为转变成芯棒72，该芯棒72被构造为施加芯棒力给工件60的内表面64，例如，向工件60的内表面64施加足够的力来防止工件60和零件80在通过模具和压机74实现的零件成形期间塌陷、屈曲和/或起皱，和/或来辅助工件60的变形以便在成形期间顺应模具腔室，如前所述。工件60可被构造为管道，或大体管状结构，诸如其可用于成形车辆部件，所述车辆部件诸如车辆架梁(rail)、发动机托架、单片式车身部件、悬挂部件等。对于使用在此所述的芯棒72和芯棒成形方法成形为零件80，其他工件构造也是可行的。例如，工件构造可不限于大体一致或对称的构造，诸如管状构造。例如，工件60可限定出非对称或非一致的中空部分68。

该系统可还包括一个或多个装置(未示出)，用于将在工件60的中空部分68中的芯棒材料70转变为芯棒72。一个或多个装置可被构造为将在工件60的中空部分68中的芯棒材料70压缩或压紧到预定密度或压力，以在中空部分68填充有芯棒材料70之前将芯棒材料70加热到转变温度以上，将芯棒材料70在插入工件60之后冷却到转变温度以下，来使用芯棒材料70产生胶体和泡沫中的一种，或在工件60的中空部分68中将两种或更多种芯棒材料70结合或构造到一起，或执行其组合。一个或多个装置可被构造为密封由工件60限定的开口66，芯棒材料70通过该开口被提供给中空部分68，和/或在压机74中的零件成形期间，使芯棒72压靠工件60的内表面64。

一个或多个装置可被构造为将工件60传送到和/或出压机74，并通过摇晃、振动、倾斜、操纵或沉降成形后的零件80和/或芯棒72中的一种或多种方式辅助芯棒72从成形后的零件80的去除，或通过溶解、加热、熔化、软化、推动、拉动或抽取芯棒72或芯棒材料70中的一种或多种方式将芯棒材料70从成形后的零件80移除。一个或多个装置可被构造为再利用被移除的芯棒72和/或芯棒材料70，以提供再利用的芯棒材料，用以在形成用于另一工件的芯棒中使用。

尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。

Claims (10)

1.一种使用芯棒由包括中空部分的工件成形零件的方法，该方法包括：

用芯棒材料填充工件的中空部分；

转变芯棒材料，以形成芯棒；和

使用芯棒和常规压机成形零件；

其中，所述芯棒在成形之后可从零件移除。

2.如权利要求1所述的方法，其中，芯棒材料包括橡胶混合物、合成橡胶混合物、粒状材料、面团状物、粘土、造型化合物、模塑料和沙子中的一种；且

其中，转变芯棒材料包括将芯棒材料在工件的中空部分中构造到预定密度。

3.如权利要求1所述的方法，其中，芯棒材料包括可泡沫化聚合物；且

其中，转变芯棒材料还包括以下中的至少一个：

构造包括可泡沫化聚合物的聚合物泡沫，

将可泡沫化聚合物和形成剂结合，以形成聚合物泡沫，和

将聚合物泡沫与流体结合，并凝固流体，

使得聚合物泡沫基本填充工件的中空部分。

4.如权利要求1所述的方法，其中，芯棒材料包括流体；且

其中，转变芯棒材料包括将流体冷却到所述流体的凝固点以下。

5.如权利要求1所述的方法，其中，芯棒材料包括可胶凝材料；且

其中，转变芯棒材料包括将胶凝剂和可胶凝材料结合以形成胶体，所述结合通过以下中的一个实现：

在用可胶凝材料填充中空部分之前，用胶凝剂涂覆限定出中空部分的内表面，和

在用芯棒材料填充工件的中空部分的同时，将胶凝剂和可胶凝材料结合。

6.如权利要求1所述的方法，其中，成形零件还包括在成形零件的同时压缩芯棒，使得芯棒施加增加的压力给限定出中空部分的内表面。

7.如权利要求1所述的方法，还包括：

用第一芯棒材料和第二芯棒材料的组合填充工件的中空部分；

将第一和第二芯棒材料转变为芯棒；且

其中，第一和第二芯棒材料在使零件成形之后可被移除。

8.一种使用芯棒由包括中空部分的工件成形零件的系统，该系统包括：

至少两个模具部分，所述模具部分一起限定出腔室，所述腔室的形状对应于被成形的零件的形状；

常规压机，被构造为使用所述模具部分将压力施加到工件，以成形零件；

其中，工件包括内表面，所述内表面限定出中空部分；和

芯棒材料，被构造为在工件的中空部分转变为芯棒，所述芯棒被构造为将芯棒力施加到工件的内表面。

9.如权利要求8所述的系统，还包括：

装置，用于将在工件的中空部分中的芯棒材料转变为芯棒，所述装置被构造为以下中的至少之一：

将芯棒材料压紧到预定密度，

将芯棒材料冷却到所述芯棒材料的熔点、凝固点和玻璃化转变温度中的一个以下，和

将芯棒材料和其他材料结合，以将芯棒材料转变为胶体和泡沫中的一种。

10.如权利要求8所述的系统，

其中，工件限定出通向中空部分的至少一个开口，所述系统还包括：

密封件，被构造为以下中的至少之一：

密封所述至少一个开口，

将芯棒材料容纳在工件中，和

在零件的成形期间，压缩芯棒以将增加的压力施加到工件的内表面。

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