CN102814380B - 用于管形构件的脉冲成形、冲孔和修整的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脉冲压力成形工具，其中，第一和第二电液成形(EHF)电极用于在管形坯料的相对端部提供压力脉冲。可选地，可以在管形坯料的相对端部中设置具有可断裂膈膜的蓄液器，用于对管形坯料液压成形。本发明还公开了一种多路释放液压成形工具，其中，多对蓄液器设置有选择性地可断裂的膈膜，这些膈膜断裂以在管形坯料的相对端部提供压力脉冲。可以使蓄液器或EHF电极的排序以提供可与注液孔塞收回至其相应的收回位置或开环移动至其相应的收回位置协作的独立压力脉冲。可以利用多个压力脉冲对管形坯料进行成形、冲孔和修整。

Description

用于管形构件的脉冲成形、冲孔和修整的方法和装置

技术领域

本公开涉及利用受压液体对管形坯料液压成形、冲孔或修整的方法和装置。

背景技术

在生产过程中，利用压力脉冲成形管形坯料，其中压力脉冲在液压成形处理中通过液体施加静压。液压成形操作通常限于具有均匀周长的管件，并且限于没有小半径圆角的应用。由于管件中的静压在刺穿第一孔(甚至是孔的一部分)之后立即下降，所以通过液体使用静压对管件冲孔很困难。静压的减小导致被刺穿废料的部分分离。通过液体使用静压对管体进行修整则是尚未验证的制造处理。

现有技术已知的管形坯料的脉冲成形为以下形式：

1)爆炸成形，在管形坯料内引爆炸药；

2)电磁成形，将导电绝缘线圈设置在管形坯料内；

3)电液成形，将电极(例如，美国专利3,566,648)或一次性电线(例如，美国专利3,603,127)设置在管形坯料内。

在大多数脉冲成形操作中，管件的直径与其长度的比率相对较大。换句话说，管件相对较短。S.Golovashchenko、J.Bonnen标题为“MethodandToolforExpandingTubularMembersbyElectro-hydraulicForming”的美国专利申请12/563,191中公开了一个例外。

通常，在脉冲成形操作中，在单脉冲成形操作中形成管件。圆角填充、冲孔和修整管件需要施加不同等级的压力并且不能以单脉冲操作来进行。如果用于冲孔或修整的压力等级低于用于圆角填充、冲孔或修整的压力等级，则首先进行冲孔，并且圆角填充操作变得不可能。

发明内容

公开的管件部件成形方法包括将具有第一和第二开口端的管形坯料装载在液压成形模具中，并用液体填充管形坯料。靠近管形坯料的第一和第二开口端设置第一和第二脉冲压力源。启动第一和第二脉冲压力源以修改管形坯料。

根据该方法的其他方面，在第一种情况下执行启动步骤，以将该管形件液压成形为具有液压成形模具的小圆角。第二次执行启动步骤，以在管形件中冲孔。第三次执行启动步骤以修整管形件的端部。可选地，可以第二次执行启动步骤，以修整管形件的端部。

脉冲压力源可以是一对电液电极。可选地，脉冲压力源是至少一对蓄液器。脉冲压力源可以是多对蓄液器。

根据本公开的另一方面，提供了用于成形部件的脉冲压力成形工具。提供液压成形模具，其包括容纳具有第一端和第二端的管形坯料的上模具和下模具。还设置有至少一对脉冲发生器，其具有与管形件的第一端相邻设置的第一个脉冲发生器和与管形件的第二端相邻设置的第二个脉冲发生器。致动器以预定顺序驱动每对脉冲发生器。

根据涉及脉冲压力成形工具的本公开的其他方面，可以同时启动一对脉冲发生器。脉冲压力成形工具可包括一对脉冲发生器，每一对都包括电液成形工具的电极。脉冲压力成形工具包括按顺序重复放电以执行包括成形和切割部件的多个操作的电极。

可选地，脉冲压力成形工具可包括至少一对脉冲发生器，其包括液压成形工具的液压蓄液器。作为进一步的可选，脉冲压力成形工具可包括多对液压蓄液器，这些蓄液器能够成对地按顺序释放液体，以执行包括成形和切割部件的多个操作。

脉冲压力成形工具可以进一步包括压模嵌入件，其在液压成形模具中限定容纳注液孔塞的开口。注液孔塞在紧靠位置和收回位置之间选择性地移动，在紧靠位置中，注液孔塞紧靠坯料的壁，而在收回位置中，注液孔塞露出压模嵌入件中位于开口四周的冲孔刀刃。当露出冲孔刀刃时，脉冲发生器的启动使得在冲孔刀刃处对坯料的壁冲孔。

脉冲压力成形工具可进一步包括环状件，环状件限定围绕坯料端部的环。该环状件包括静环和可移动开环，开环相对静环径向地向外移动，以使坯料暴露给静环的环形修整刀刃。开环在紧靠位置和径向外侧位置之间移动，在紧靠位置中，开环紧靠坯料的壁的一部分。当露出环形修整刀刃时，脉冲发生器的启动使得利用修整刀刃切割坯料的壁。

根据本公开的另一方面，提供于成形部件的脉冲压力成形工具。该工具包括液压成形模具，包括容纳具有第一端和第二端的管形坯料的上模具和下模具。第一对脉冲发生器包括与管形件的第一端相邻设置的第一对脉冲发生器中的第一个脉冲发生器以及与管形件的第二端相邻设置的第一对脉冲发生器中的第二个脉冲发生器。第二对脉冲发生器包括与管形件的第一端相邻设置的第二对脉冲发生器中的第一个脉冲发生器以及与管形件的第二端相邻设置的第二对脉冲发生器中的第二个脉冲发生器。第三对脉冲发生器包括与管形件的第一端相邻设置的第三对脉冲发生器中的第一个脉冲发生器以及与管形件的第二端相邻设置的第三对脉冲发生器中的第二个脉冲发生器。启动第一对脉冲发生器以利用液压成形模具形成管形件。压模嵌入件在液压成形模具中限定容纳注液孔塞的开口。注液孔塞在紧靠位置和收回位置之间选择性地移动，在紧靠位置中，注液孔塞紧靠坯料的壁，而在收回位置中，注液孔塞露出位于开口四周的冲孔刀刃。致动器启动第二对脉冲发生器以在冲孔刀刃处对坯料的壁冲孔。环状件限定围绕坯料端部的环，环状件具有静环和可移动开环，可移动开环相对于静环径向地向外移动，以将所述坯料暴露给静环的环形修整刀刃。开环在紧靠位置和径向外侧位置之间移动，在紧靠位置中，开环紧靠坯料的壁的一部分。致动器启动第三对脉冲发生器，以利用修整刀刃切割坯料的壁。

可选地，公开了用于成形部件的脉冲压力成形工具，其包括液压成形模具，模具包括容纳具有第一端和第二端的管形坯料上模具和下模具。一对脉冲发生器设置有与管形件的第一端相邻设置的该对脉冲发生器中的第一个脉冲发生器以及与管形件的第二端相邻设置的该对脉冲发生器中的第二个脉冲发生器。首先启动这对脉冲发生器，以利用液压成形模具对管形件成形。压模嵌入件在液压成形模具中限定容纳注液孔塞的开口，注液孔塞在紧靠位置和收回位置之间选择性地移动，在紧靠位置中，注液孔塞紧靠坯料的壁，而在收回位置中，注液孔塞露出位于开口四周的冲孔刀刃。致动器启动这一对脉冲发生器，以在冲孔刀刃处对坯料的壁冲孔。环状件限定围绕坯料端部的环，环状件具有静环和可移动开环，可移动开环相对于静环径向地向外移动以将坯料暴露给静环的环形修整刀刃。开环在紧靠位置和径向外侧位置之间移动，其中，在紧靠位置中，开环紧靠坯料的壁的一部分，其中，致动器启动这一对脉冲发生器，以利用修整刀刃切割坯料的壁。优选地，脉冲发生器为具有连接至高压电源的电极的电液室。

公开了多路脉冲成形、冲孔和修整处理，其中可以利用动态液压成形工具进行不同顺序的操作。例如，可以通过引入在修整或冲孔区域中支撑材料的可移动冲压来延迟冲孔或修整。液压成形工具可以使用多个不同的脉冲压力源。可以利用集中于管内腔室中的电液放电来顺序产生脉冲。可选地，可以设置多个蓄压器来向管形件提供高压液体脉冲，当部件被装载到工具中或从工具中卸载部件时，这些高压液体被泵入蓄液器中。

通过观察附图和描绘的实施例的以下详细说明，本公开的以上方面和其他方面会变得显而易见。

附图说明

图1是电液成形工具的示意性平面图；

图2是沿着图1中的线2-2截取的电液成形工具的示意性截面图；

图3是液压成形工具的示意性截面平面图，其中，电液成形工具包括与液压成形模具中的管形坯料的相对端相邻设置的一对液压蓄液器；

图4是沿着图3中的线4-4截取的截面图；

图5是液压成形工具的示意性截面图，其中，液压成形工具具有与设置在液压成形模具中的管形坯料液体流动连通的三对蓄液器以成形、冲孔和修整该坯料；

图6是部分液压成形模具中示出的修整和冲孔附加装置的局部截面图；以及

图7是示出与管形坯料相邻的修整和冲孔部件的示意图，其中没有示出液压成形模具的其他部件。

具体实施方式

以下提供了本发明所示实施例的详细说明。所公开的实施例是可以以多种可选形式具体化的发明实例。附图不需要按比例绘制。可以放大或缩小一些部件以显示特定部件的细节。本申请公开的具体结构和功能细节并非用于限制，而只是作为用于教导本领域普通技术人员如何实现本发明的代表性准则。

参见图1，示出了液压成形工具10，其中，管形坯料12设置在液压成形工具10中所限定的模腔16中。第一电液成形(EHF)电极18和第二EHF电极20设置在管形坯料12的第一端22和第二端24处。

参见图2，示出了液压成形工具10包括上模具28和下模具30，打开和闭合上模具和下模具来装载和卸载管形坯料12。还示出第一和第二EHF电极18和20包括通电电极32和接地电极34。当以预期的电压电平向通电电极32提供储存电荷时，电弧到达接地电极以在液体38中产生压力脉冲。液体中的压力脉冲用于使管形坯料12成形或者作用于管形坯料12。

参见图3，由参考标号40概括指明液压成形工具。管形坯料42设置在液压成形工具40内所限定的模腔44中。一对蓄液器46设置在坯料42的相对端部上。可断裂膈膜48使蓄液器46与管形坯料42隔开，直到蓄液器46中形成预期的压力等级。泵50将液体52泵入蓄液器46，并且还可以用于将液体52泵入管形坯料42。

参见图4，以侧面截面图示出了图3所示的液压成形工具40。示出了管形坯料42设置在模腔44中。具有可断裂膈膜48的蓄液器46设置在管形坯料42的一个端部处。泵50将液体52泵入蓄液器，并且还泵入管形坯料42。当蓄液器46中的压力超过预定等级时，可断裂膈膜48断裂以提供压力脉冲，压力脉冲被施加给管形坯料42以使坯料形成为模腔44的形状，该形状可以包括具有小半径的圆角。

参见图5，示意性示出了多路释放液压成形工具56。单个管形坯料58设置在液压成形工具56所限定的模腔60中。示出了六个蓄液器64a-64f包括可断裂膈膜66a-66f。可以校准可断裂膈膜，以在蓄液器64a-f内以不同的压力等级断裂。示意性示出了六个不同的泵50与蓄液器64a-64f液体流动连通。歧管68使得蓄液器64a-64f中的每一个与模腔60内的管形坯料58的内部进行液体流动连通。液体70填充坯料和歧管68，并且液体70还被提供给每个蓄液器64a-64f。通过在冲压周期内能够恢复蓄液器内的压力的大容量泵50来对蓄液器补充液体。为了顺序地传递数个脉冲，如图所示，数个蓄液器设置有被压缩至高压的液体。成对的蓄液器可以同时从两个端部释放液体以执行指定操作。

在图5所示实施例中，其包括三对蓄液器，一对蓄液器可用于管形件中的圆角填充，而第二对蓄液器可用于冲孔，以及第三对蓄液器可用于修整管形坯料。通过校准断裂膈膜66a-66f以在指定压力等级下断裂，可以根据所施加的压力产生期望的压力脉冲序列。如果在较低压力等级之前施加较高的压力等级，则可以使用止回阀72。通过结合压力脉冲的时序选择性地露出用于冲孔和修整操作的刀刃来控制成形/冲孔/修整的顺序。

参见图5至图7，可以设置多个压模嵌入件74，其与注液孔塞76协作来执行冲孔操作。如图5右侧所示，注液孔塞76处于紧靠位置，其中，注液孔塞紧靠管形坯料58的表面。在图5的左侧，注液孔塞76收回，以提供压模嵌入件74所限定的开口78。在开口78四周形成冲孔刀刃。当注液孔塞76如图5左侧所示收回而在管形坯料58内提供压力脉冲时，施加至坯料58的压力迫使管形坯料在由压模嵌入件74限定的开口78处与冲孔刀刃接合。如图6所示，从开口78区域中的坯料上除去废切边79。可以暂时将废切边推入压模嵌入件74中，然后通过使注液孔塞76回复至紧靠位置而将该废切边排出。

如以下所描述的，可以设置用于修整管形坯料58的端部的环状组件80。环状组件80包括具有刀刃84的静环82。开环86与静环82相邻设置。开环在紧靠位置(紧靠管形坯料)和收回位置之间(开环86径向向外移动以露出静环82的刀刃84)移动。

可以设置一个或多个致动器88，以使注液孔塞76在紧靠位置和收回位置之间移动。类似地，可以设置一个或多个致动器90，用于使开环86在其紧靠位置和其收回位置之间移动。当对管形坯料58冲孔时，注液孔塞76的收回与蓄液器64a-64f中的一对蓄液器的启动进行协作。致动器90用于使开环86在其紧靠位置和其收回位置之间移动，并且当开环86处于其收回位置时，通过使可断裂膈膜66a-66f中的一对膈膜断裂来与蓄液器64a-64f中的一对蓄液器的启动进行协作。

参见图7，示出了通过去除废切边70在坯料58上形成孔之后的管形坯料58以及压模嵌入件74和注液孔塞76。此外，示出了与管形坯料58接合的环状组件80。如图所示，示出了静环82和开环86，并以实线示出开环86处于其紧靠位置。图7中以虚线示出开环86处于其收回位置。当开环86处于其收回位置时，静环82限定的刀刃84可用于修整管形坯料58的端部。通过使与环状组件80协作的那对蓄液器相对应的可断裂膈膜66a-66f断裂来启动一对蓄液器64a-64f。

虽然以上说明了示例实施例，但这些实施例并非用于描述本发明的所有可能形式。相反地，说明书中使用的语言只是示意性而并非限制性，可以理解，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以做出各种变化。此外，可以组合多个实施例的特征来形成本发明的进一步实施例。

Claims (11)

1.一种成形管形件的方法，包括：

将具有第一开口端和第二开口端的管形坯料装载到液压成形模具中；

利用液体填充所述管形坯料；

靠近所述管形坯料的所述第一开口端和所述第二开口端设置第一脉冲压力源和第二脉冲压力源；以及

启动所述第一脉冲压力源和所述第二脉冲压力源以修改所述管形坯料，包括以预定顺序启动所述第一脉冲压力源和所述第二脉冲压力源以执行包括成形和切割所述管形件的多个操作。

2.一种用于使部件成形的脉冲压力成形工具，包括：

液压成形模具，包括容纳具有第一端和第二端的管形坯料的上模具和下模具；

至少一对脉冲发生器，具有与所述管形坯料的第一端相邻的第一个脉冲发生器和与所述管形坯料的第二端相邻的第二个脉冲发生器；以及

致动器，以预定顺序启动每一对脉冲发生器以执行多个操作。

3.根据权利要求2所述的脉冲压力成形工具，其中，同时启动一对脉冲发生器。

4.根据权利要求2所述的脉冲压力成形工具，其中，每一对脉冲发生器都包括电液成形工具的电极。

5.根据权利要求4所述的脉冲压力成形工具，其中，使所述电极按顺序重复放电，以执行包括成形和切割所述部件的多个操作。

6.根据权利要求2所述的脉冲压力成形工具，其中，所述至少一对脉冲发生器是液压成形工具的液压蓄液器。

7.根据权利要求6所述的脉冲压力成形工具，其中，设置多对液压蓄液器，蓄液器成对地按顺序释放液体，以执行包括成形和切割所述部件的多个操作。

8.根据权利要求2所述的脉冲压力成形工具，进一步包括在所述液压成形模具中限定容纳注液孔塞的开口的压模嵌入件，所述注液孔塞在紧靠位置和收回位置之间选择性地移动，其中，在所述紧靠位置中，所述注液孔塞紧靠所述管形坯料的壁，而在所述收回位置中，所述注液孔塞露出位于所述开口四周的冲孔刀刃，其中，脉冲发生器的启动使得在所述冲孔刀刃处对所述管形坯料的壁冲孔。

9.根据权利要求2所述的脉冲压力成形工具，进一步包括环状件，所述环状件限定围绕所述管形坯料的端部的环，所述环状件具有静环和可移动开环，所述可移动开环相对于所述静环径向地向外移动，以将所述管形坯料暴露给所述静环的环形修整刀刃，其中，所述可移动开环在紧靠位置和径向外侧位置之间移动，其中，在所述紧靠位置中，所述可移动开环紧靠所述管形坯料的壁的一部分，脉冲发生器的启动使得利用所述环形修整刀刃切割所述管形坯料的壁。

10.一种用于成形部件的脉冲压力成形工具，包括：

液压成形模具，包括容纳具有第一端和第二端的管形坯料的上模具和下模具；

第一对脉冲发生器，所述第一对脉冲发生器中的第一个脉冲发生器与所述管形坯料的第一端相邻设置，所述第一对脉冲发生器中的第二个脉冲发生器与所述管形坯料的第二端相邻设置；

第二对脉冲发生器，所述第二对脉冲发生器中的第一个脉冲发生器与所述管形坯料的第一端相邻设置，而所述第二对脉冲发生器中的第二个脉冲发生器与所述管形坯料的第二端相邻设置；

第三对脉冲发生器，所述第三对脉冲发生器中的第一个脉冲发生器与所述管形坯料的第一端相邻设置，而所述第三对脉冲发生器中的第二个脉冲发生器与所述管形坯料的第二端相邻设置；

致动器，启动所述第一对脉冲发生器，以利用所述液压成形模具成形所述管形坯料；

压模嵌入件，在液压成形模具中限定容纳注液孔塞的开口，所述注液孔塞选择性地在紧靠位置和收回位置之间移动，其中，在所述紧靠位置中，所述注液孔塞紧靠所述管形坯料的壁，而在所述收回位置中，所述注液孔塞露出位于所述开口四周的冲孔刀刃，所述致动器启动所述第二对脉冲发生器以在所述冲孔刀刃处对所述管形坯料的壁冲孔；以及

环状件，限定围绕所述管形坯料的端部的环，所述环状件具有静环和可移动开环，所述可移动开环相对于所述静环径向地向外移动，以将所述管形坯料暴露给所述静环的环形修整刀刃，其中，所述可移动开环在紧靠位置和径向外侧位置之间移动，在所述紧靠位置中，所述可移动开环紧靠所述管形坯料的壁的一部分，所述致动器启动所述第三对脉冲发生器，以利用所述环形修整刀刃切割所述管形坯料的壁。

11.一种用于成形部件的脉冲压力成形工具，包括：

液压成形模具，包括容纳具有第一端和第二端的管形坯料的上模具和下模具；

一对脉冲发生器，所述一对脉冲发生器中的第一个脉冲发生器与所述管形坯料的第一端相邻设置，而所述一对脉冲发生器中的第二个脉冲发生器与所述管形坯料的第二端相邻设置；

致动器，启动所述一对脉冲发生器，以利用所述液压成形模具使所述管形坯料成形；

压模嵌入件，在液压成形模具中限定容纳注液孔塞的开口，所述注液孔塞在紧靠位置和收回位置之间选择性地移动，其中，在所述紧靠位置中，所述注液孔塞紧靠所述管形坯料的壁，而在所述收回位置中，所述注液孔塞露出位于所述开口四周的冲孔刀刃，其中，所述致动器启动所述一对脉冲发生器，以在所述冲孔刀刃处对所述管形坯料的壁冲孔；以及

环状件，限定围绕所述管形坯料端部的环，所述环状件具有静环和可移动开环，所述可移动开环相对于所述静环径向地向外移动以将所述管形坯料暴露给所述静环的环形修整刀刃，所述可移动开环在紧靠位置和径向外侧位置之间移动，其中，在所述紧靠位置中，所述可移动开环紧靠所述管形坯料的壁的一部分，所述致动器启动所述一对脉冲发生器，以利用所述环形修整刀刃切割所述管形坯料的壁。