CN103906588B - 管状部件的制造方法和通过该方法制造的管状部件 - Google Patents

管状部件的制造方法和通过该方法制造的管状部件 Download PDF

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Abstract

本发明涉及管状部件的制造方法和通过该方法制造的管状部件。可扩管部(4)被扩张，可扩管部(4)包括以交错的方式布置的槽(5；5a到5e)。当可扩管部(4)被扩张时，向可扩管部(4)的被切端部开口的各个槽(5b)变形从而以V形形状开口，而可扩管部(4)的整体变形成栅格构形。因此，管扩张仅需要施加弯曲栅格构形的交叉部所需的加工力，从而导致用于管扩张的加工力减小。结果，用于管扩张的加工力并不打开材料的对接部分，从而取消了对于之前焊接结合材料的对接部分的需要。

Description

管状部件的制造方法和通过该方法制造的管状部件
技术领域
本发明涉及一种管状部件的制造方法和通过这种方法制造的管状部件。具体地，本发明涉及一种具有管扩张部的管状部件的制造方法和通过该方法制造的管状部件。
背景技术
能够通过如下的方法制造在一端处具有管扩张部的管状部件(例如见日本专利申请公报No.11-179453(JP11-179453A))，该方法包括例如：将平坦的板状材料卷成管状构形的卷板步骤；以及用于扩张管状材料的一端的扩管步骤。在该情形中，通过使用U弯曲模并随后使用O弯曲模来U-O弯曲平坦的板状材料，卷板步骤能够获得在对接处不具有间隙的管状材料。扩管步骤可能遭遇以下问题，即，管状材料的该一端在成形期间沿着周向被拉拔并且管状材料在对接部处打开。因此例如传统的实践是焊接结合通过卷板步骤形成的管状材料的对接部，但是将对接部焊接结合以确保这个部分的功能是不必要的。这导致步骤的数目增加，从而这引起生产率降低以及制造成本增加。
发明内容
鉴于以上，本发明的目的在于提供一种管状部件的制造方法以及通过该方法制造的管状部件，该方法适于减小用于管扩张的加工力以由此消除焊接结合对接部分的步骤。
根据本发明的一个方面，一种通过加工板状材料来制造具有管扩张部的管状部件的方法包括：冲切步骤，在板状材料的可扩管部处形成槽或缝；卷板步骤，将通过冲切步骤冲切的材料卷成管状材料，该管状材料在其对接部分处被紧密连接；以及扩管步骤，扩张通过卷板步骤形成的管状材料的可扩管部。
根据管状部件的上述制造方法，扩管步骤适于在使通过冲切步骤形成的槽或缝变形时扩张管状材料的可扩管部。即，扩张步骤仅需要施加用于使槽或缝变形所需要的加工力。因此，与可扩管部未形成有槽或缝的情形相比，能够减小用于管扩张的加工力。结果，用于管扩张的加工力打开管状材料的对接部分的问题得以消除。这取消了对于之前焊接结合管状材料的对接部分的需要。在构件并不需要将对接部分焊接结合以确保其功能的情形中，结合对接部分的步骤能够省略。因此，该制造方法能够实现管状部件的生产率的增加以及制造成本的降低。在管状材料具有柱形形状的情形中，通过使用例如作为现有设施的U弯曲模和O弯曲模来U-O弯曲平坦板(矩形材料)，卷板步骤能够形成在对接部分处不具有间隙的柱形材料。此外，扩管步骤能够通过使用现有的管扩张模来扩张柱形材料的一端。即，这种制造方法的实现并不需要改装现有设施(挤压机等)或者引入新的设施。该制造方法易于实现而且并不涉及设备成本的增加。在这个方面，上述槽可以不仅包括细长孔而且还可以包括圆形孔。类似于穿孔金属板，该材料可以包括被布置在可扩管部中的多个孔。
在该管状部件的制造方法中，扩管步骤可以以在管状材料的周向方向上打开槽或缝的方式使槽或缝变形。根据这种管状部件的制造方法，因为通过扩管步骤用于管扩张的加工力(拉伸力)被沿着周向施加到可扩管部，以便以在管状材料的周向方向上打开槽或缝的方式使槽或缝变形，所以与可扩管部未形成有槽或缝的情形相比较，能够显著地减小用于管扩张的加工力。在该情形中，理想的是槽是在管状材料的轴向方向上延伸的细长孔，并且缝是在管状材料的轴向方向上延伸的细长凹槽。这允许通过向可扩管部施加用于管扩张的相对小的周向加工力(拉伸力)而在管状材料的周向方向上打开槽或缝。
在该管状部件的制造方法中，扩管步骤可以通过在两个阶段中改变阶梯部相对于管状材料的轴线的倾斜角度来扩张可扩管部，该阶梯部形成在可扩管部和除可扩管部之外的管状材料之间的边界处。这种两阶段管扩张过程能够以更高的精度形成管扩张部。
在该管状部件的制造方法中，扩管步骤可以扩张形成有向管状材料的被切端部开口的槽或缝的可扩管部。根据上述管状部件的制造方法，扩管步骤向可扩管部施加用于管扩张的周向加工力(拉伸力)，以由此以槽或缝以V形形状开口的方式使向在管状材料的轴向一侧上的被切端部开口的槽或缝变形。因此，能够有效地减小用于管扩张的加工力。在本发明的这个方面，以相等间隔沿着管状材料的周向布置槽或缝是理想的。
在该管状部件的制造方法中，冲切步骤可以形成以交错的方式布置的槽或缝。根据上述管状部件的制造方法，可扩管部在管扩张期间变形成栅格构形，诸如包括菱形开口的倾斜栅格构形，这是因为材料的可扩管部包括交错布置的槽或缝。因此，管扩张仅需要施加弯曲与由可扩管部限定的栅格构形的交叉部等价的部分所需的加工力。如与沿着周向拉伸不带槽或缝的可扩管部的通常管扩张过程相比较，能够更加有效地减小用于管扩张的加工力。
在该管状部件的制造方法中，该制造方法可以进一步包括镦粗步骤：通过轴向压缩可扩管部来镦粗通过扩管步骤加工而成的材料。根据上述管状部件的制造方法，通过轴向地压缩如此扩张的可扩管部，镦粗加工能够牢牢地并且紧密地结合可扩管部的对接部分。因此管状部件的精度得以改进。进而，该方法能够提供一种带有进而更高的精度的管状部件，这是因为镦粗加工轴向地压缩如此扩张的可扩管部，由此使得以V形开口的上述槽或缝的相应的内侧形成端对端连接并且更加牢固和紧密地结合可扩管部。类似于卷板步骤和扩管步骤，镦粗步骤能够通过使用现有镦粗模来镦粗可扩管部，从而取消对于改装现有设施(挤压机等)或者引入新的设施的需要。该制造方法易于实现并且能够防止设备成本的增加。
本发明的另一个方面提供一种通过上述制造方法形成的管状部件，该管状部件包括：杆部，该杆部以管状形状形成；管扩张部，该管扩张部通过扩张杆部的一部分而形成；第一对接部分，该第一对接部分在管状部件的全部长度上延伸；和开口，该开口由槽或缝限定，该槽或缝通过扩张杆部而变形，并且该槽或缝被设置在管扩张部中且被布置在杆部的一部分处。根据上述管状部件，当经历管扩张时，杆部(管状材料)的一部分能够与槽或缝的变形相结合地扩张。即，管扩张仅需要施加使槽或者缝变形所需的加工力。因此，与扩张不带槽或者缝的杆部的一部分的情形相比，能够减小用于管扩张的加工力。结果，用于管扩张的加工力打开杆部的对接部分的问题得以消除。这取消了对于之前焊接结合杆部的对接部分的需要。在构件并不需要将对接部分焊接结合以确保其功能的情形中，结合对接部分的步骤(例如，焊接步骤)能够省略。这导致管状部件的生产率增加并且其制造成本降低。这里注意，槽可以不仅包括细长孔而且还可以包括圆形孔。类似于穿孔金属板，管状部件可以包括被布置在可扩管部中的多个孔。
在该管状部件中，可以通过扩张杆部的端部来形成管扩张部。根据上述管状部件，杆部的端部能够与槽或缝的变形相结合地扩张。即，管扩张仅需要施加使槽或缝变形所需的加工力。因此，与杆部的端部未形成有槽或缝的情形相比，能够减小用于管扩张的加工力。
在该管状部件中，开口可以包括：多个第一V形开口，所述多个第一V形开口被沿着周向布置在管扩张部中，并且向管扩张部的被切端部开口；以及第二开口，所述第二开口被布置在管扩张部的邻接的第一V形开口之间，并且所述第二开口的形状如在展开形式中看到的四边形。根据上述管状部件，用于管扩张的周向加工力(拉伸力)被施加到杆部(管状材料)的端部，由此向扩张之前的管状材料的被切端部开口的槽或缝被如此变形成以V形状打开，而如在展开形式中看到地，在向扩张之前的管状材料的被切端部开口的邻接的槽或缝之间的槽或缝变形成以四边形形状开口。因此，管扩张部的整体变形成栅格构形，例如包括四边形开口的倾斜栅格构形。因此，管扩张仅需要施加弯曲与由管扩张部限定的栅格构形的交叉部等价的部分所需的加工力。因此，与沿着周向拉伸不带槽或缝的杆部的通常的管扩张过程相比，能够更加有效地减小用于管扩张的加工力。在该情形中，以相等的间隔沿着管扩张部的周向布置槽或缝是理想的。
在该管状部件中，管扩张部可以包括第二对接部分，该第二对接部分由通过利用镦粗加工被轴向压缩而结合管状部件变形并且闭合的第一V形开口限定。根据上述管状部件，通过沿着轴向压缩管扩张部的镦粗加工，管扩张部的第一对接部分能够被牢牢地并且紧密地结合。因此管状部件的精度得以提高。进而，能够通过利用镦粗加工轴向地压缩管扩张部以由此使第一V形开口变形并且闭合成被牢牢地并且紧密地结合的第二对接部分来制造带有进而更高的精度的管状部件。镦粗步骤能够通过使用现有镦粗模来镦粗杆部，从而取消对于改装现有设施(挤压机等)或者引入新的设施的需要。该制造方法易于实现并且能够消除设备成本的增加。
本发明提供适于减小用于管扩张的加工力从而允许消除结合对接部分的步骤的管状部件的制造方法，以及通过该制造方法制造的管状部件。
附图说明
将在下面参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中类似的数字表示类似的元件，并且其中：
图1包括示出根据本发明的一个实施例通过冲切步骤获得的材料的顶平面视图和前视图；
图2包括示出根据本发明的该实施例通过卷板步骤获得的材料的顶平面视图和前视图；
图3包括示出根据本发明的该实施例通过扩管步骤获得的材料的顶平面视图和前视图；
图4包括示出根据本发明的该实施例通过镦粗步骤获得的套筒(管状部件)的顶平面视图和前视图；
图5是示出根据本发明的该实施例在扩管步骤中使用的管扩张模的概略截面视图；
图6是用于示意实施例的行为的一组图表，示出形成有交错布置的槽的可扩管部如何通过管扩张而变形成栅格构形；
图7是示出根据该实施例在镦粗步骤中使用的镦粗模的概略截面视图；
图8是示出管状部件的另一个模式的一组图表；并且
图9是示出管状部件的另一个模式的一组图表。
具体实施方式
参考附图描述本发明的一个实施例。这里注意，管状部件由在发动机中组装的套筒1(见图4)例示并且描述套筒1的制造方法。为了方便起见，套筒1的轴向方向即如在图4中看到的竖直方向被定义为竖直方向。此外，作为套筒1的管扩张部的直径扩张部15所形成的套筒1的一侧被定义为上侧，并且与直径扩张部15相对的一侧被定义为下侧。以相同的方式定义图1到图3中的方向。
本发明的制造方法包括：冲切步骤、卷板步骤、扩管步骤和镦粗步骤。首先，在冲切步骤中，执行使用冲切模的冲切加工(挤压加工)以从钢板切出图1所示的板状材料2。因为在冲切步骤中使用的冲切模是现有设备，所以为了本说明的简洁起见省略其详细说明。材料2被以基本矩形形状形成。在材料2的上端(如在图1中看到的上部)处形成可扩管部4，该可扩管部4沿着上被切端部3(被切端部)延伸或者如在图1中看到地在横向方向(在下文中，简单地被称作“横向方向”)上延伸。
可扩管部4包括交错布置的槽5(5a到5e，细长孔)。槽5包括：槽5a，该槽5a在可扩管部4的高度“H”(见图1)上竖直地延伸并且具有以半圆形形状形成的相对端；以及槽5b和槽5c，槽5b和槽5c竖直地延伸并且在槽5a的横向相对侧上被布置在一行中。槽5b具有向材料2的上被切端部3开口的上端以及以半圆形形状形成的下端。槽5c位于槽5b的下方并且具有以半圆形形状形成的相对端。此外，可扩管部4在其横向相对侧上形成有成型部分5d和5e。成型部分5d和5e分别地由槽5a的左半和右半部分限定。
材料2可以形成有某些在功能上有必要的孔，省略了该孔的图示。在通过卷板步骤卷起材料之前冲切步骤在平坦的材料上执行冲切加工，并且因此冲切方法的自由度增加。
在随后的卷板步骤中，通过冲切步骤冲切的材料2被卷成图2所示的管状材料6。卷板步骤能够通过使用U弯曲模和O弯曲模来U-O弯曲(压力加工)材料2而形成在对接部分7(第一对接部分)处不具有间隙的管状材料6。通过形成对接部分7，在材料2的可扩管部4处的槽5d和槽5e被组合到一起，以便限定与槽5a相同的构形。因为在卷板步骤中使用的U弯曲模和O弯曲模是现有设备，所以为了本说明的简洁起见省略其详细说明。
在随后的扩管步骤中，通过卷板步骤形成的管状材料6的可扩管部4通过使用图5所示管扩张模8而经历管扩张加工(挤压加工)。因为在扩管步骤中使用的管扩张模8是现有设备，所以为了本说明简洁起见省略其详细说明。为了形成材料9的管扩张部10，该管扩张部10包括相对于如在图3中所示轴线具有90°的倾斜角度的阶梯部10a，在两个阶段中执行扩管步骤。在第一阶段中，如在图5中所示通过使用包括相对于阶梯部10a的轴线具有中间倾斜角度的阶梯部11a的冲压机11来扩张管状材料6的可扩管部4，由此形成包括相对于轴线具有中间倾斜角度的阶梯部10a的管扩张部10。在随后的阶段中，通过使用包括具有90°的倾斜角度的阶梯部11a的冲压机11来进一步扩张包括相对于轴线具有中间倾斜角度的阶梯部10a的可扩管部10。因此，能够通过在两个阶段中执行扩管步骤而形成包括相对于轴线具有90°的倾斜角度的阶梯部10a的管扩张部10。在扩管步骤中，在保持装置中保持材料6的杆部17以便不允许对接部分7在扩管步骤期间打开是理想的。
在扩管步骤中，管状材料6的可扩管部4当被扩张时经受周向加工力(拉伸力)。如果管状可扩管部4被转换成二维展开形式，则向材料6的上被切端部3开口的各个槽5b变形成以V形形状开口，而可扩管部4整体上变形成栅格构形，例如包括菱形(四边形)开口18(第二开口)的倾斜栅格构形，这是因为如在图6中所示可扩管部4包括交错布置的槽5。在该情形中，管扩张仅需要施加弯曲与图6所示栅格构形的交叉部12等价的部分所需的加工力。注意图6是用于便于理解本发明的示意并且因此并不与图1所示槽5的布置样式对应。在实际的三维管扩张加工中，槽5c几乎不变形(几乎不被打开)。
在随后的镦粗步骤中，通过扩管步骤形成的材料9的管扩张部10通过使用图7所示的镦粗模13而经历镦粗加工(挤压加工)。因为在镦粗步骤中使用的镦粗模13是现有设备，所以为了本说明简洁起见省略其详细说明。镦粗步骤在竖直方向(轴向方向)上压缩材料9的管扩张部10。这使得通过材料2、6的槽5b的变形而形成的管扩张部10的各个V形开口14(第一V形开口)以使上被切端部3闭合的方式变形，使得开口的相应的内侧如在图4中所示形成端对端连接。因此形成在直径扩张部15处包括多个对接部分16(第二对接部分)的套筒1(管状部件)。
这个实施例提供以下效果。根据该实施例，带有以交错的方式布置的槽5的可扩管部4被扩张，并且因此向可扩管部4的上被切端部3开口的各个槽5b变形成以V形开口而可扩管部4的整体变形成栅格构形。因此，管扩张仅需要施加弯曲与由可扩管部4限定的栅格构形的交叉部12等价的部分所需的加工力。因此，与沿着周向拉伸材料6的不带槽5的可扩管部4的通常的管扩张过程相比，能够更加有效地减小用于管扩张的加工力。结果，用于管扩张的加工力并不打开材料6(9)的对接部分7，从而取消对于之前焊接结合材料6的对接部分7的需要。因此，在一种构件诸如该实施例的套筒1(管状部件)并不要求将对接部分7焊接结合以确保其功能的情形中，结合对接部分7的步骤能够省略。该实施例的制造方法能够实现生产率的增加和制造成本的降低。
在镦粗步骤中，通过扩管步骤扩张的材料9的管扩张部10被镦粗，由此管扩张部10的各个V形开口14(第一V形开口)变形(压缩)以形成包括多个对接部分16(第二对接部分)的直径扩张部15。因此利用牢牢地并且紧密地连接的对接部16形成具有更高精度的套筒1(管状部件)。
冲切步骤、卷板步骤、扩管步骤和镦粗步骤能够通过通用挤压机的挤压操作来完成，并且因此本发明的制造方法易于实现并且允许系统的构造具有高生产效率的特征。此外，冲切步骤允许从平坦的材料(钢板)切出包括槽5的整个切削构形。因此，该制造方法能够采用取消对于后处理诸如去毛刺的需要的冲切过程。
应该指出实施例不限于以上并且可以如下地构成。根据该实施例，可扩管部4包括以交错的方式布置的槽5。可替代地，槽5(细长孔)可以被缝(细长凹槽)替代。此外，槽5还可以包括圆形孔。在该情形中，可扩管部4可以包括以与穿孔金属板类似的方式布置的圆形孔。如果减小用于管扩张的加工力，则槽5不必以交错的方式布置。在该实施例中，通过使用包括具有中间倾斜角度的阶梯部11a的冲压机11和包括具有90°的倾斜角度的阶梯部11a的冲压机11在两个阶段中执行扩管步骤而在管扩张部10处形成具有90°的倾斜角度的阶梯部10a。可替代地，扩管步骤可以使用包括具有中间倾斜角度的阶梯部11a的冲压机11，以便在管扩张部10处形成具有中间倾斜角度的阶梯部10a。在随后的镦粗步骤中，管扩张部10的阶梯部10a可以被如此成形为具有90°的倾斜角度，而管扩张部10可以被竖直地压缩以形成直径扩张部15。管状部件不限于图4所示套筒1，并且还可以如在图8中所示包括例如包括管扩张部21的管状部件20，或者如在图9中所示包括凸缘23的管状部件22，其中管扩张部21包括相对于轴线具有除了90°之外的倾斜角度的阶梯部21a。

Claims (10)

1.一种通过加工板状材料来制造管状部件的方法，所述管状部件具有管扩张部，所述方法的特征在于包括：
冲切步骤：在板状材料(2)的可扩管部(4)处形成槽(5)或缝；
卷板步骤：将通过所述冲切步骤冲切的所述板状材料(2)卷成管状材料(6)，所述管状材料(6)在其对接部分(7)处被紧密连接；以及
扩管步骤：扩张通过所述卷板步骤形成的所述管状材料(6)的所述可扩管部(4)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述扩管步骤以在所述管状材料(6)的周向方向上打开所述槽(5)或缝的方式使所述槽(5)或缝变形。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述扩管步骤通过在两个阶段中改变阶梯部(10a)相对于所述管状材料(6)的轴线的倾斜角度来扩张所述可扩管部(4)，所述阶梯部(10a)被形成在所述可扩管部(4)和除所述可扩管部(4)之外的所述管状材料(6)之间的边界处。
4.根据权利要求1到3中的任一项所述的方法，其中，所述扩管步骤扩张形成有向所述管状材料(6)的被切端部开口的所述槽(5)或所述缝的所述可扩管部(4)。
5.根据权利要求1到3中的任一项所述的方法，其中，所述冲切步骤形成以交错的方式布置的所述槽(5)或所述缝。
6.根据权利要求1到3中的任一项所述的方法，进一步包括：
镦粗步骤：通过轴向压缩所述可扩管部(4)来镦粗通过所述扩管步骤加工而成的材料(9)。
7.一种通过根据权利要求6所述的方法形成的管状部件，包括：
杆部(17)，所述杆部以管状形状形成；
管扩张部，所述管扩张部通过扩张所述杆部的一部分而形成；
第一对接部分(7)，所述第一对接部分在所述管状部件(1)的全部长度上轴向延伸并且形成端对端连接；和
开口，所述开口由槽(5)或缝限定，所述槽或缝通过扩张所述杆部而变形，并且所述槽或缝被设置在所述管扩张部中且被布置在所述杆部的一部分处。
8.根据权利要求7所述的管状部件，其中，通过扩张所述杆部(17)的端部来形成所述管扩张部。
9.根据权利要求7或8所述的管状部件，其中，所述开口包括：多个第一V形开口(14)，所述多个第一V形开口被沿着周向布置在所述管扩张部中，并且向所述管扩张部的被切端部开口；以及第二开口(18)，所述第二开口被布置在所述管扩张部的邻接的第一V形开口(14)之间，并且所述第二开口的形状如在展开形式中看到的四边形。
10.根据权利要求9所述的管状部件，其中，所述管扩张部包括第二对接部分(16)，所述第二对接部分由通过利用所述镦粗步骤被轴向压缩而结合所述管状部件(1)变形并且闭合的所述第一V形开口(14)限定。
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