CN104797353A - 用于生产不同壁厚的容器管的方法 - Google Patents

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Abstract

用于生产容器管(15)、尤其是机动车减震架的承载机构的方法，该容器管在纵向方向上具有连续的管纵向部段(I-IV)，这些管纵向部段具有不同的壁厚和/或不同的内径和/或外径，该容器管在中空的和/或管状的坯件(1)的基础上，通过借助至少一个安置在坯件的外侧的拉伸凹模(6，13，16)朝向贴靠在所述坯件的内部的例如为冲头或芯棒的凸模(9、19、22)进行多次拉伸而形成，其中在对管纵向部段(I-IV)中的至少一部分管纵向部段进行拉伸之前执行凸模更换。

Description

用于生产不同壁厚的容器管的方法
本发明涉及一种用于生产容器管的方法。例如作为机动车减震架的容纳机构、支承机构和/或承载机构来使用的容器管在纵向方向上具有连续的管纵向部段，这些管纵向部段具有不同的壁厚和/或不同的内径和/或外径。上述方法基于中空的或者说管状的坯件，该坯件通过借助至少一个安置在坯件的外侧的拉伸凹模朝向贴靠在坯件的内部的凸模进行多次拉伸而被伸长，该凸模例如为冲头或者芯棒。在拉伸过程中，管纵向部段中的至少一部分管纵向部段在其壁厚和/或在其内径和/或外径方面缩减相应的预定的尺寸。
根据前述的方法所生产的铰接轴在(DE 10 2007 045 719 A1)中是已知的。其中，该铰接轴在壁厚以及内径和/或外径方面发生改变。在这个已知的所谓冷成型方法中，在将坯件推至芯轴上之后，推动凹模经过坯件和位于该坯件中的芯轴。为此所使用的芯轴具有两个不同的直径并且具有被实施为锥形的过渡区域。在芯轴的较薄直径上拉伸直至过渡区域。随后，从该过渡区域起，借助开口直径较大的凹模而被拉伸经过芯轴的较厚区域。由此产生比坯件更高的强度以用于该变形区域。此外，通过降低坯件的壁厚和直径而在轴向方向上伸长。在所述已知的冷成型方法中使用不同的凹模以获取不同的壁厚。然而根据该方法无法将所期望的内径和/或外径独立地相互匹配，因此也不能在保持外径相同的情况下增大壁厚/增厚壁厚。
通常所使用的材料，像是例如优度为E355+N(2002年11月的欧洲标准EN10305-2或者2010年5月的欧洲标准EN10305-3)的钢对于该已知的成型方法来说成本相当高。因此期望实现较小的材料消耗。此外，期望能在汽车工业中减轻重量并进而优化部件。
另一个文献(EP 1 190 784 A2)也包含一种用于生产局部壁厚不同的管的方法。制造不同的壁厚同样起到减轻重量的作用，其中根据所产生的负载来确定壁厚的尺寸。
在文献EP 1 190 784 A2中公开的这种方法将出口管拉伸至芯轴上，该芯轴在轴向中间位置具有缩减的直径。因此具有比管的外径要小的宽度的拉模环被拉动通过管的整个长度。由此实现了在芯轴的径向扩展区域内的壁厚的缩减以及在芯轴径向缩减区域内的壁厚的增加。随后将芯轴从管中拉出。因此产生了具有径向向外扩展且变厚的管区域的管的形状。通过再次套上拉模环最终再次产生用于管的平滑圆柱形外表面，即，具有较大壁厚的管的区域被再次径向向内压。这样隐含着缺点，这是因为径向向内压的较厚的壁部段首先必须被径向向外压或者变形，以便随后再次被径向向内挤压。此外根据该方法不能生产管的不同外径。
另外，在工业生产中常常需要例如借助焊接将部件附接到管上。由于附接部件而使得所述管在该位置处被削弱。因此这些所谓的施力区域和/或焊接点区域必须设有较厚的壁，以确保需求和满足其目的。
因此，本发明的目的在于提供一种方法，其中在无需再加工和额外的加工工序的情况下更灵活地生产与所需强度相关的希望的壁厚以及内径和/或外径(例如在施力区域和/或焊接点区域内具有较厚的壁)。此外，通过所生产的容器管的局部不同的壁厚来实现工业所需的重量降低以及优化。
为了实现该目的而提供权利要求1中所给出的方法。本发明可选的有利的实施方式由从属权利要求以及以下描述和附图产生。
在生产容器管时在拉伸至少一部分待缩减的纵向部段之前进行凸模的更换。也就是说，将目前所使用的凸模分别替换成被实施为不同的和/或特定匹配的凸模。待使用的例如旋转对称的凸模在纵向轮廓上具有至少一个横截面变化。因此该凸模具有较小的和/或较薄的以及较大的和/或较厚的横截面/外径。这两种横截面或外径借助至少一个凸模分段部而彼此相连。可以以不同的实施方式来实施凸模分段部。这里一方面构造一个过渡区域并且进而构造成锥形的实施方式，另一方面，该分段部能够通过凸模沿轴向方向垂直进入的直径增大来简单实现。
凸模的较小直径的端面侧始终首先被插入坯件中。也就是说，凸模首先被插入的和/或较小的直径或者横截面布置在传动边的区域内。相反地，凸模的最大直径或横截面始终布置在最远离传动边处。待使用的凸模具有至少两个在径向方向上不同的直径或横截面。因此也可能存在多个凸模分段部。然而在这里重要的是，将凸模的直径或横截面按大小布置，使得在轴向方向上仅存在增大的凸模分段部。因此，凸模具有在轴向方向上始终缩窄并且不再次扩展的形状。
在根据本发明的示例性的生产变型中，在第一拉伸过程中形成具有缩减的壁厚的第一纵向部段。在坯件端部处的传动边的模制(引起壁厚的缩减)被看作是预缩减。不必非要模制传动边。坯件也可被实施为杯状形状，即，坯件仅具有一个端面开口并且在另一侧/另一端处封闭。然而必须具有用于凸模的挡块，且该挡块以任意形式在管内部模制或者已经存在，以便能够使用根据本发明的方法。只有当拉伸凹模(具有比坯件的外径小的开口直径或较小的内径)经由坯件被拉动/推动至一定的轴向长度时才开始实际的拉伸过程。
通过一个或多个凸模的一个或多个外部尺寸或一个或多个拉伸凹模的分别相关的和/或对置的内部尺寸来有针对性地确定各个管壁厚的尺寸。因此如下选择凸模的直径或者横截面，使得凸模的外径与拉伸凹模的内径之间的差与壁厚相对应。拉伸凹模仅以部段的方式朝向容器管移动至一定的轴向长度并且随后则被再次拉回。
根据示例性的发明构造，在用于插入凸模以及更换凸模的容器管的端面开口处设置一个或多个剥离装置。例如拉伸剥离爪等可以用作剥离装置。通过至少一个安置在传动边的对置端部的剥离装置来简化凸模的更换。在此，坯件或容器管后部的剥离爪一起径向移动，使其具有较小的开口直径以作为坯件和/或容器管的外径，而不触碰插入的凸模。随后，将位于容器管和/或坯件中的凸模拉回，使得示例性示出的并且一起在径向方向上移动的剥离爪位于容器管和/或坯件的端面处并且将该容器管/坯件固定，同时凸模被进一步拉回并且进而从容器管或者坯件中移出。
根据另一个示例性的发明构造，凸模更换的次数取决于所期望的壁厚变化的次数。借助每个凸模能够实现在容器管的壁厚方面的无限多的变化。然而借助凸模也仅能够实现连续的内径的增大。一旦需要降低内径，则必须更换凸模。相反在使用凹模时，必须始终在期望改变容器管的外径时执行更换。
容器管或者坯件的壁厚也能够在不更换凸模的情况下得以提高或变厚，其中具有较大开口直径/内径的凹模被推动。凸模的更换与凹模的更换无关。也就是说，壁厚在使用一个凹模的情况下就已经能够借助具有不同横截面和/或直径的凸模发生改变。一旦使用其它的凹模和/或凸模，则可能的壁厚变化的次数将无限多。
此外，利用该方法，每个管纵向部段仅需被加工一次。在将拉伸凹模拉动经过坯件的相应轴向长度拉伸凹模之后，无需对该被拉伸的区域再次进行加工。也就是说，仅由拉伸凹模拉伸一次的区域表示容器管的完成加工的部段。
另一个可能性在于，将容器管实施为具有轻型材料。一个轻型材料的示例为铝。通过使用这样的材料而使得利用本发明的方法所生产的容器管在重量方面以及还在其强度方面被再次优化。例如使用挤压式的前置管或者中空的和/或管状的坯件来制造铝制容器管。由于例如铝合金与钢相比具有较小的强度值，容器管的壁厚和/或容器管内外径之间的差在使用轻型材料时被构造的更大。
本发明进一步的有利改进在于生产同样具有不同变化的壁厚的带角的轮廓和/或管，例如方形管。这能够在以下情况下得以实现，即，取代前述直径而使用四边形尺寸和/或横截面。例如能够将凸模的整体轮廓实施为带角的而不是圆形。除了以其它方式实施的凸模，拉伸凹模还必须具有与凸模相匹配的结构。也就是说，凸模及与之相关的凹模可以是圆形的和/或带角的以及可以是旋转对称式的或非对称的。
基于本发明的其它特性、特征、特征组合以及效果由以下对本发明优选的、示例性的实施方式的描述中以及附图中产生。其中：
图1示出了用于根据本发明的生产方法的中空的和/或管状坯件的剖视图；
图2示出了在根据图1的中空的和/或管状坯件上模制传动边的剖视图；
图3示出了坯件的外径增大的第一管纵向部段的拉伸过程的剖视图；
图4示出了包括此前凹模更换的第二管纵向部段的拉伸过程的剖视图；
图5示出了包括此前凸模更换的第三管纵向部段的拉伸过程的剖视图；
图6示出了包括此前凸模更换的第四管纵向部段的拉伸过程的剖视图；
图7示出了结束加工的容器管的一个根据本发明的实施方式的剖视图。
图1至图7示出了用于生产重量和强度均被优化的容器管的特殊且具有创造性的示例性实施方式。
在图1中示出了一种中空的和/或管状的坯件1，由该坯件借助具有创造性的方法来生产容器管。该中空的和/或管状的坯件1具有一定的或者预定的外径2以及内径3。中空的和/或管状的坯件1的两个端部用端面开口4来表示。
根据图2，在中空的和/或管状的坯件1的一个端部或端面开口4上将冲杆5插入管内部直至冲杆的挡块5’。冲杆5的位于管内部的部分具有与坯件1的内径3相同或者比坯件1的内径3小的外径。随后，将与所插入的冲杆5对置的端面开口4处的拉伸凹模6朝向坯件1推动一定的或者期望的轴向长度。由此实现了坯件1的预缩减并且模制传动边7。随后将冲杆5抽出或者退回。借助位于模制的传动边7上的推料装置8将中空的和/或管状的坯件1从拉伸凹模6中推出。另一个可能性在于，将推料装置6固定在传动边7前方并且向下拉动拉伸凹模6。
在图3中，将例如为冲头或芯棒的凸模9在中空的和/或管状的坯件1的端面开口4处推入直至凸模9的端面侧贴靠在传动边7上。凸模9设有沿轴向方向局部延伸的提升部，即，所谓的凸模分段部10。凸模9的朝向传动边7的外部尺寸11小于最远离传动边7的外部尺寸12，并且与一定预设的或者预定的凸模分段部10相连。根据图3，将借助具有另一预定内径14的另一个或其他的拉伸凹模13在轴向方向上从传动边7由第一管纵向部段I模制出来。由此产生的拉伸区域已对完成加工或者完成生产的容器管15的一个分段进行描述。
根据图4来生产第二管纵向部段II。为此使用具有比此前所使用的凹模更大的内径14的其他拉伸凹模16。通过使用在内径14方面更大的拉伸凹模16产生容器管15的分段部增大和/或外径增大部17。拉伸凹模16由传动边7出来通过坯件1和位于其中的、具有两个不同外部尺寸11、12以及凸模分段部10的凸模9推动直至第二管纵向部段II的端部。凸模分段部10位于第二管纵向部段II的内部，使得在该部段产生所期望的壁厚缩减。容器管15不同的壁厚由拉伸凹模的内径14以及位于凸模9相对位置和/或凸模9所属的轴向分布的外径/外部尺寸10、11、12产生。在位于模制的传动边7相对位置的一侧上，进而在坯件1的端面开口4处设有例如剥离爪的剥离装置18，该剥离装置在凸模更换的过程中使用，以便将容器管15和/或坯件1从凸模9卸下。根据图4在完成延长的管纵向部段II的生产之后进行凸模更换，由此实现了连续的壁厚增大的目的。
在图5中，借助此前所使用的拉伸凹模16来生产另一管纵向部段III。为此，另一凸模19被推入坯件中直至传动边7，该另一凸模19在轴向方向上具有多个不同的外部尺寸11、12并且进而同样具有相对于此前使用的凸模9在轴向沿端面开口4的方向上移动的凸模分段部10。凸模分段部10因此位于第三管纵向部段III中。凸模19的较小区域以及外部尺寸11与容器管15的最小内部尺寸和/或最小内径相对应。由于前部第三局部分割的管纵向部段III中的外部尺寸11较小，导致容器管15的内径缩减部20。凸模分段部10与容器管15的所期望的内径增大部21相对应。已在此前使用的拉伸凹模16被推动预定的范围或者推动直至所期望的管纵向部段III的端部并继续沿坯件1的端面开口方向推动。在达到缩减的壁厚的所期望的长度之后，借助剥离装置18再次进行凸模更换。
在图6中执行特殊生产方法的最后拉伸过程。其中，将具有多个外部尺寸11、12和进而具有在轴向方向上移动的凸模分段部10的另一个凸模22插入管内部中。随后，将拉伸凹模16推动/拉动直至通过坯件1的端部。该拉伸方法和与之相关的壁厚的缩减导致容器管15的伸长。
根据图7示例性地示出了完成加工的容器管。在每个拉伸方法结束时都要对容器管15的两个端部23进行加工。在第一管纵向部段I中借助拉伸凹模的更换实现了容器管15的外径增大部17。具有一定或预定内径或者预定内部尺寸14的拉伸凹模16被推动经过管纵向部段II、III、IV。将始终使用相同的拉伸凹模16直至需要发生容器管15的外部尺寸变化或者外径变化17、24为止。
从管纵向部段I的起点直至管纵向部段II的终点使用凸模9。所使用的凸模9具有凸模分段部10，从而实现了容器管15的内径增大部21。随后进行凸模更换，从而实现了壁厚的增大并且进而在下一管纵向部段III中实现了容器管15的内径缩减部20。用于生产管纵向部段III所使用的凸模19也具有凸模分段部10，从而再次实现容器管15的内径增大部21。根据图7，在管纵向部段III之后再次进行凸模更换。基于这个原因，因新使用的凸模22的凸模分段部10而导致容器管15的内径增大部21。该产生的壁厚被保持直至容器管15的端部。
通过所描述的变形过程，径向较厚的壁厚区域经历例如为5％至20％的变形程度，径向较薄的壁厚区域经历例如为40％至20％的变形程度。该变形程度越高，则冷作硬化越强。因此对于较厚的壁厚区域来说实现了较小的强度变化并且进而实现了所期望的较小的冷作硬化。相反，在较薄的壁厚区域则因变形程度而实现了很高的冷作硬化。该结果是所期望的，因为这样节省了重量。
附图标记列表：
1 中空和/或管状坯件
2 坯件的外径
3 坯件的内径
4 端面开口
5 冲杆
5’ 冲杆的挡块
6 拉伸凹模1
7 传动边
8 推料装置
9 凸模1
10 凸模分段部
11 凸模的外部尺寸1
12 凸模的外部尺寸2
13 拉伸凹模2
14 拉伸凹模的内部尺寸/内径
15 容器管
16 拉伸凹模3
17 容器管的外径增大部
18 剥离装置
19 凸模2
20 容器管的内径缩减部
21 容器管的内径增大部
22 凸模3
23 加工的端部
I-IV 管纵向部段

Claims (6)

1.一种用于生产容器管(15)的方法，该容器管在纵向方向上具有连续的管纵向部段(I-IV)，这些管纵向部段具有不同的壁厚和/或不同的内径和/或外径，所述容器管尤其用作机动车减震架的容纳机构、支承机构和/或承载机构，该容器管在中空的和/或管状的坯件(1)的基础上，通过借助至少一个安置在所述坯件的外侧的拉伸凹模(6，13，16)朝向贴靠在所述坯件的内部的例如为冲头或芯棒的凸模(9，19，22)进行多次拉伸而伸长，并且所述管纵向部段(I-IV)中的至少一部分管纵向部段在其壁厚方面和/或内径和/或外径方面缩减相应的预定的尺寸，其特征在于，在对待缩减的所述管纵向部段(I-IV)中的至少一部分管纵向部段进行拉伸之前执行凸模更换。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在第一拉伸过程中模制具有缩减的壁厚的第一纵向部段。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过一个或多个所述凸模(9，19，22)的一个或多个外部尺寸(11，12)以及一个或多个所述拉伸凹模(6，13，16)的相应的相关的和/或对置的内部尺寸(14)来确定相应的管壁厚的尺寸。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述容器管(15)的被用于插入所述凸模(9，19，22)或者用于所述凸模更换的端面开口(4)处设置一个或多个剥离机构(18)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述凸模更换的次数取决于所期望的壁厚变化的次数。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述容器管(15)被实施为具有例如铝的轻型材料。
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