CN106874530A - 液压成形管以及成形方法 - Google Patents

Abstract

一种液压成形管包括第一端部和第二端部。液压成形管包括含有第一侧面和第二侧面的多个侧面，以及从第一侧面延伸至第二侧面的圆角。第一侧面、第二侧面以及圆角从第一端部延伸至第二端部。多个侧面在第一端部和第二端部之间的两个截面上形成不同的形状。管在从第一端部至第二端部的所有的截面上具有实质上相同的周长P。圆角具有半径R。在从第一端部至第二端部的所有截面上的半径R是由相同的公式来定义的。

Description

液压成形管以及成形方法

技术领域

本发明涉及一种液压成形管及其成形方法。

背景技术

管液压成形是制造具有管状形状但具有潜在不寻常的几何形状的部件的过程。首先，具有适当形状的模具包围管同时密封杆覆盖管的每个端部。然后，加压水通过一个密封杆注入；水压拉伸管以符合模具的形状。

管液压成形的一个隐患是制成部件的截面周长的变化可以引起变薄或甚至分裂，使得部件无用。更具体地说，如果部件的一部分具有更宽的周长，那么管在加压期间必须拉伸得更多以符合模具。如果部件拉伸的太薄，那么部件弱化并且可能破裂。

防止这些问题目前需要在设计阶段的三维模型的特别检查和重新检查。因此，管设计存在克服这些缺陷的机会。

发明内容

根据本发明的一方面，提供一种液压成形管，该液压成形管包含：

第一端部和第二端部；

包括第一侧面和第二侧面的多个侧面；

从第一侧面延伸至第二侧面并且具有半径R的圆角；

第一侧面、第二侧面以及圆角从第一端部延伸至第二端部；

多个侧面在第一端部和第二端部之间的两个截面上具有不同的形状；以及

管在从第一端部至第二端部的所有截面上具有实质上相同的周长P；

其中在从第一端部至第二端部的所有截面上的半径R是由相同的公式来定义的。

根据本发明的一个实施例，其中第一侧面在圆角处沿着第一轴线延伸，第二侧面在圆角处沿着第二轴线延伸，其中第一轴线和第二轴线在每个截面上以角度θ相交，并且其中公式至少把在每个截面上的角度θ作为输入。

根据本发明的一个实施例，其中

圆角在每个截面上具有弧长；

第一侧面在圆角处沿着第一轴线延伸；

第二侧面在圆角处沿着第二轴线延伸，第二轴线在角处与第一轴线相交；

第一轴线和第二轴线分别延伸从第一侧面以及从第二侧面至角的长度；

每个截面具有等于周长P减去弧长加上长度的构造周长CP；以及

公式至少把在每个截面上的构造周长CP作为输入。

根据本发明的一个实施例，其中

第一轴线和第二轴线在每个截面上定义角度θ，并且公式把在每个截面上的周长P、构造周长CP以及角度θ作为输入。

根据本发明的一个实施例，其中

角度θ是以弧度为单位测量的，以及

公式是如下方程式：

根据本发明的一个实施例，其中管是由延性金属制成的。

根据本发明的另一方面，提供一种方法，该方法包含：

定义包括第一侧面和第二侧面的液压成形管的多个侧面，第一侧面和第二侧面沿着在角处相交的各自轴线延伸，多个侧面在彼此隔开的两个截面上形成不同的形状；

在两个截面上在角处形成圆角以便两个截面的周长P实质上相同；以及

在两个截面上根据相同的公式形成圆角的半径R。

根据本发明的一个实施例，本发明方法进一步地包含测量关于两个截面的第一侧面和第二侧面之间的角的角度θ，其中公式至少把角度θ作为输入。

根据本发明的一个实施例，本发明方法进一步地包含在把圆角应用于角之前测量关于两个截面的初始周长IP，其中公式至少把初始周长IP作为输入。

根据本发明的一个实施例，本发明方法进一步地包含测量关于两个截面的第一侧面和第二侧面之间的角的角度θ，其中公式把周长P、初始周长IP和角度θ作为输入。

根据本发明的一个实施例，其中：

角度θ是以弧度为单位测量的，以及

公式是如下方程式：

根据本发明的一个实施例，本发明方法进一步地包含扫掠两个截面之间的圆角，其中通过公式连续地定义从一个截面至另一个截面沿着角的半径R。

根据本发明的一个实施例，本发明方法进一步地包含：

定义除两个截面之外并且沿着模型间隔开的多个截面；以及

在所有多个截面上根据公式应用圆角。

附图说明

图1是液压成形管的模型的透视图；

图2是模型的截面图；

图3是用于设计液压成形管的示例性程序的示意图；

图4是在应用示例性程序之后的模型的截面图；

图5是液压成形管的透视图；

图6是液压成形管的截面图。

具体实施方式

参考附图，其中在几个视图中的相同标记表示相同部件，液压成形管30包括第一端部32和第二端部34。液压成形管30包括含有第一侧面36和第二侧面38的多个侧面48，以及从第一侧面36延伸至第二侧面38的圆角40。第一侧面36、第二侧面38以及圆角40从第一端部32延伸至第二端部34。多个侧面48在第一端部32和第二端部34之间的两个截面上具有不同的形状。管30在从第一端部32至第二端部34的所有截面上具有实质上相同的周长P。圆角40具有半径R。在从第一端部32至第二端部34的所有截面上的半径R是由相同的公式来定义的。

形成液压成形管30的方法包括定义包括第一侧面12和第二侧面14的液压成形管10的多个侧面50。第一和第二侧面12和14沿着在角16处相交的各自轴线A1和A2延伸。方法包括在两个截面上在角16处形成圆角26以便两个截面的周长P实质上相同。方法还包括在两个截面上根据相同的公式形成圆角26的半径R。

根据本方法制造液压成形管30既为设计阶段又为根据该方法制造的制成液压成形管30创造益处。在设计阶段，本方法节省时间，因为本方法取代设计的特别检查、调整以及重新检查以确保在管的所有相关截面上的相同的周长。关于液压成形管30，通过确保沿着液压成形管30的长度的恒定的周长，本方法减少液压成形管30在制造期间将变薄或分裂的可能性。

在图1中以透视图的方式总体上显示三维设计程序中的液压成形管30的模型10。三维设计程序可以是创建和或存储模型10的计算机程序。三维设计程序的示例包括CATIA(计算机辅助三维交互应用)、ProE(Pro/Egineer，三维设计软件)等。

模型10具有包括沿着在角56处相交的各自轴线A1和A2延伸的第一侧面52和第二侧面54的多个侧面50。轴线A1和A2可以在角16处以任何合适的角度相交。模型10的截面可以垂直于模型10的纵向轴线A。例如，在图1中，截面A-A、B-B和C-C垂直于模型10的纵向轴线A。

模型10的多个侧面50在截面上形成不同的形状。各种设计考虑可以导致不同的截面形状。例如，模型10可以具有曲率，即纵向轴线A可以弯曲；截面的变化可以支持与另一部件的连接；或不同的形状可以给予强度、刚度等的所需值。

图2显示截面B-B的截面图。如上面所提出的，截面B-B包括侧面52和54以及角56。角16限定角度θ。如上面所提出的，θ可以具有任何合适的值并且可以沿着纵向轴线A而变化。

图3总体上用图表表示操作模型10的方法的一个实施例。如框102所示，方法包括定义模型10的多个侧面50。如框104所示，方法还包括选择沿着纵向轴线A分隔开的至少两个截面。具体地，本方法可以包括选择沿着纵向轴线A的任意适当数目的截面。

参考框106，方法还包括在框104中选择的截面上在角16处形成圆角26使得截面的周长P实质上相同，例如，足够相似以使得分裂的风险可以忽略不计。例如，沿着纵向轴线A的沿70mm的多达0.5％的周长的变化可以使得分裂的风险可以忽略不计。

参考图3中的框108，方法包括在框104中选择的所有截面上根据相同的公式形成圆角26的半径R。具体地，方法包括测量公式可以作为输入使用的量。例如，方法可以包括测量关于两个或多个截面的第一侧面12和第二侧面14之间的角16的角度θ。可选地或此外，方法可以包括测量模型10的初始周长IP。初始周长IP是在角16处应用圆角26之前截面的周长，即包括角56的截面的周长。公式然后可以把周长P(即，在截面上的所需周长)、初始周长IP以及角度θ(其中θ以弧度为单位测量的)作为输入。具体地，公式可以是：

参考图3中的图表110，方法包括在两个截面之间扫掠(sweep)圆角26以便在截面之间(即在可以在两个截面之间定义的每个可能的截面上)由相同的公式来连续地定义半径R，关于那个可能的截面的半径R是根据公式来定义的。通过三维建模程序可以自动地应用扫掠。例如，三维建模程序可以包括执行扫掠的功能。在CATIA中，例如，命令“自适应扫掠”可以根据用户定义的公式创建连续变化的表面。

图4显示作为图3所示的方法的结果修改的模型10的截面B-B。具有半径R的圆角26已经取代了角16并且已经缩短第一侧面12和第二侧面14。

可以根据模型10形成模具以在减少分裂风险的情况下制造液压成形管30。在图5中显示根据图3所示的方法形成的液压成形管30。液压成形管30可以例如是由比如铝或钢这样的延性金属制成。

参考图5，如上面所提出的，液压成形管30包括第一端部32、第二端部34、以及包括第一侧面36和第二侧面38的多个侧面48。第一侧面36和第二侧面38从第一端部32延伸至第二端部34；也就是说，第一侧面36和第二侧面38延伸从第一端部32至第二端部34的管30的长度。多个侧面的其余部分可以或不可以延伸从第一端部32至第二端部34的管30的长度。

圆角40从第一侧面36延伸至第二侧面38。圆角40可以从第一端部32延伸至第二端部34，延伸管30的长度。圆角具有半径R，如上面关于模型10所描述的，该半径R可以在不同的截面上具有不同的值。液压成形管30的第一侧面36、第二侧面38以及圆角40分别相应于模型10的第一侧面12、第二侧面14以及圆角26。如上面所提到的，多个侧面48在第一端部32至第二端部34之间在任何点处形成可定义的并且垂直于管30的纵向轴线A定向的截面。在图5中标记出说明性截面D-D。

第一端部32和第二端部34之间的液压成形管30的所有截面具有实质上相同的周长P。也就是说，如上面所提出的，周长P足够相似以使得分裂的风险可以忽略不计。通常，沿着纵向轴线A的沿70mm的多达0.5％的周长的变化是安全的。

虽然在从第一端部32至第二端部34的所有截面上的周长实质上保持相同，但液压成形管30具有不同形状的截面。各种设计考虑可以解释不同的截面形状。例如，液压成形管可以具有曲率；截面的变化可以支持与另一部件的连接；或不同的形状可以给予强度、刚度等的所需值。

图6显示截面D-D的截面图。截面D-D包括侧面36和38以及圆角40。如上面关于模型10所描述的，圆角40具有半径R。第一侧面36沿着第一轴线B1延伸；同样，第二侧面38沿着第二轴线B2延伸。

第一和第二轴线B1和B2在构造角58处以角度θ相交，该角度θ在每个截面上可以是不同的值。角度θ可以是零和π弧度之间(在零和180度之间)的任何合适的值。

每个截面具有构造周长CP，该构造周长CP取决于每个截面的几何结构。圆角40具有弧长。第一和第二轴线B1和B2分别延伸从第一侧面36和第二侧面38至它们的交点的长度L。构造周长CP然后等于周长P减去圆角40的弧长加上第一和第二轴线B1和B2的长度L；也就是说，构造周长CP是当用构造角58代替圆角40时的截面的周长。因为圆角40和角在第一端部32至第二端部34之间变化，所以构造周长CP也在第一端部32和第二端部34之间变化。

在第一端部32至第二端部34之间的所有截面上的圆角40的半径R是由相同的公式来定义的。也就是说，半径R可以沿着管30连续地变化。具体地，在可以在两个端部32和34之间定义的每个可能的截面上，关于那个可能的截面的半径R是根据相同的公式来定义的。公式然后可以把角度θ或构造周长CP和角度θ作为输入，在不同截面上的每个角度θ可以不同。如上面所提出的，公式(假设θ以弧度为单位测量)如下：

已经以说明性的方式描述了本公开，并且应该理解的是，已经使用的术语旨在以词的性质描述而不是限制。根据上述教导，本公开的许多修改和变化是可能的，并且本公开可以以与如具体描述所不同的方式实行。

Claims (13)

1.一种液压成形管，所述液压成形管包含：

第一端部和第二端部；

包括第一侧面和第二侧面的多个侧面；

从所述第一侧面延伸至所述第二侧面并且具有半径R的圆角；

所述第一侧面、所述第二侧面以及所述圆角从所述第一端部延伸至所述第二端部；

所述多个侧面在所述第一端部和所述第二端部之间的两个截面上具有不同的形状；以及

所述管在从所述第一端部至所述第二端部的所有截面上具有实质上相同的周长P；

其中在从所述第一端部至所述第二端部的所有截面上的所述半径R是由相同的公式来定义的。

2.根据权利要求1所述的液压成形管，其中所述第一侧面在所述圆角处沿着第一轴线延伸，所述第二侧面在所述圆角处沿着第二轴线延伸，其中所述第一轴线和所述第二轴线在每个截面上以角度θ相交，并且其中所述公式至少把在每个截面上的所述角度θ作为输入。

3.根据权利要求1所述的液压成形管，其中

所述圆角在每个截面上具有弧长；

所述第一侧面在所述圆角处沿着第一轴线延伸；

所述第二侧面在所述圆角处沿着第二轴线延伸，所述第二轴线在角处与所述第一轴线相交；

所述第一轴线和所述第二轴线分别延伸从所述第一侧面以及从所述第二侧面至所述角的长度；

每个截面具有等于周长P减去所述弧长加上所述长度的构造周长CP；以及

所述公式至少把在每个截面上的所述构造周长CP作为输入。

4.根据权利要求3所述的液压成形管，其中

所述第一轴线和所述第二轴线在每个截面上定义角度θ，并且所述公式把在每个截面上的所述周长P、所述构造周长CP以及所述角度θ作为输入。

5.根据权利要求4所述的液压成形管，其中

所述角度θ是以弧度为单位测量的，以及

所述公式是如下方程式：

$R=\frac{CP-P}{\frac{2}{\tan (\mathrm{\θ}/2)}-(\mathrm{\π}-\mathrm{\θ})}.$

6.根据权利要求1所述的液压成形管，其中所述管是由延性金属制成的。

7.一种方法，所述方法包含：

定义包括第一侧面和第二侧面的液压成形管的多个侧面，所述第一侧面和所述第二侧面沿着在角处相交的各自轴线延伸，所述多个侧面在彼此隔开的两个截面上形成不同的形状；

在所述两个截面上在所述角处形成圆角以便所述两个截面的周长P实质上相同；以及

在两个截面上根据相同的公式形成所述圆角的半径R。

8.根据权利要求7所述的方法，进一步地包含测量关于所述两个截面的所述第一侧面和所述第二侧面之间的所述角的角度θ，其中所述公式至少把所述角度θ作为输入。

9.根据权利要求7所述的方法，进一步地包含在把所述圆角应用于所述角之前测量关于所述两个截面的初始周长IP，其中所述公式至少把所述初始周长IP作为输入。

10.根据权利要求9所述的方法，进一步地包含测量关于所述两个截面的所述第一侧面和所述第二侧面之间的所述角的角度θ，其中所述公式把所述周长P、所述初始周长IP和所述角度θ作为输入。

11.根据权利要求10所述的方法，其中：

所述角度θ是以弧度为单位测量的，以及

所述公式是如下方程式：

$R=\frac{IP-P}{\frac{2}{\tan (\mathrm{\θ}/2)}-(\mathrm{\π}-\mathrm{\θ})}.$

12.根据权利要求11所述的方法，进一步地包含扫掠所述两个截面之间的所述圆角，其中通过所述公式连续地定义从一个所述截面至另一个所述截面沿着所述角的所述半径R。

13.根据权利要求7所述的方法，进一步地包含：

定义除所述两个截面之外并且沿着模型间隔开的多个截面；以及

在所有所述多个截面上根据所述公式应用所述圆角。