CN108136473B - 用于形成多孔管的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于形成多孔管的装置。该装置包括主支撑件和模具组件，模具组件被安装到主支撑件并且包括两个相对的模具构件，两个相对的模具构件包括第一模具构件和第二模具构件，第一模具构件具有轴线并被配置成至少部分地插入到一管中。该装置可操作以通过使两个相对的模具构件合拢，以在管中冲压出至少一个穿孔，并且随后使两个模具构件分开，来执行重复冲孔操作。该装置还包括旋转组件，旋转组件包括旋转地安装到主支撑件上的旋转构件，旋转构件在连续的冲孔操作之间使所述管旋转预定的量，以在所述管中冲压出预定的穿孔图案。

Description

用于形成多孔管的装置和方法

技术领域

本发明涉及多孔管的形成。具体而言，本发明涉及用于形成多孔管的装置和方法以及通过该装置和方法形成的多孔管。

背景技术

多孔管一般包括圆柱形金属本体，圆柱形金属本体具有在该本体的壁中形成的通孔或穿孔的图案。当用于摩托车和小汽车排气系统中时，穿孔允许气体从管内流到管外，并且还可以减弱排气噪音。

可以理解的是，难以对圆柱形本体进行穿孔，因为为了形成穿孔所施加的任何压力都必定通过施加到圆形表面上来施加。因此管经常滑动，从而不能始终如一地控制穿孔的位置。此外，形成穿孔(例如通过冲孔)所需的力在管中产生的应力超过构成管的材料的屈服强度。因此，在管被穿孔时，管的圆柱形状经常变形。

由于这些原因，通常通过对平的金属片进行穿孔，随后将片材卷起并且将卷起的片材的相对边缘焊接在一起，来形成多孔管。为了将相对的边缘焊接在一起，在焊缝的两侧必须存在整齐的边缘(即，没有凹口或穿孔)，因此通常不能在整个管壁上对多孔管一致地穿孔。此外，使用现有技术不能形成具有不规则形状(例如，直径发生变化)的多孔管，因为平的片材在被卷起时将具有单一的直径。在被称为“型锻”的过程中(其中工具被迫使进入管中以扩大(或在一些情况中减小)管的直径)，该直径的任何变化都需要延展该管。由于穿孔使管变弱，所以在管被型锻之前，穿孔优先扭曲。因此，管会在穿孔周围变形、折叠和扭曲。替代方案是将两个多孔管焊接在一起，并在它们之间形成一有凹槽的部分，但这样既麻烦又需要执行大量的滚动、焊接和穿孔步骤。

希望提供一种用于形成多孔管的装置或方法，其避免一个或多个上述限制，或者至少提供有用的替代方案。

发明内容

根据本发明，提供了一种用于形成多孔管的装置，包括：

主支撑件；和

模具组件，模具组件安装到主支撑件并且包括两个相对的模具构件，两个相对的模具构件包括第一模具构件和第二模具构件，第一模具构件具有轴线并且配置为至少部分地插入一个管中；

其中所述装置可操作以通过使两个相对的模具构件合拢，以在所述管中冲压出至少一个穿孔，并且随后使两个模具构件分开，来执行重复冲孔操作，所述装置还包括：

旋转组件，旋转组件包括旋转地安装到主支撑件上的旋转构件，旋转构件在相继的冲孔操作之间使所述管旋转预定的量，以在所述管中冲压出预定的穿孔图案。

根据本发明，还提供了一种用于形成多孔管的方法，包括：

将第一模具构件至少部分地插入一个管中；

通过使第一模具构件与第二模具构件合拢以在所述管中冲压出至少一个穿孔，并且随后使第一模具构件和第二模具构件分开，来执行重复冲孔操作；和

在相继的冲孔操作之间使所述管旋转预定的量，以在所述管中冲压出预定的穿孔图案。

根据本发明，还提供了一种通过上述装置形成的多孔管，所述管包括多个穿孔，所述多个穿孔布置成使得沿所述管的纵向画出的任何线将与至少一个穿孔相交。

根据本发明，还提供了一种通过使用上述方法形成的多孔管，所述管包括多个穿孔，所述多个穿孔布置成使得沿所述管的纵向画出的任何线将与至少一个穿孔相交。

在上下文中，术语“管”和类似术语应该被认为是指任何闭合截面的、细长的中空体。管的横截面可以是圆柱形或正方形的，但也可以具有任何其他期望的规则的或不规则的横截面形状。

附图说明

现在将参照附图仅以非限制性示例的方式描述所述方法和产品的一些实施例，其中：

图1A示出了根据本教导的用于形成多孔管的装置；

图1B是根据本教导的旋转组件的局部特写图；

图1C示出了可用于代替图1B的轮子和分度器装置的齿轮齿条装置；

图1D示出了图1B中所示的分度器装置的替代分度器装置；

图1E示出了用于限定图1A中所示的轮子的分度位置的替代装置；

图2A示出了图1的装置的示意图；

图2B示出了根据本教导的第一模具构件在第一模具支撑件上在装载状态和冲孔状态之间的旋转；

图3是图2A中所示的装置的一端的视图；

图4A和5A各自示出了根据本教导的第一模具构件和具有利用该模具构件形成的穿孔的管；

图4B和5B各自示出了根据本教导的分度轮和间距引导件；

图6示出了根据本教导的多孔管，其具有两组穿孔，两组穿孔分别具有角偏移；

图7和8示出了根据本教导的第一模具构件；和

图9和10示出了现有技术的管和根据本教导形成的管。

具体实施方式

图1A示出了用于形成多孔管的装置100。该装置可操作以执行重复冲孔操作，以在管102中冲压出预定的穿孔图案，从而形成多孔管。

装置100包括主支撑件104和安装到主支撑件104的模具组件106。模具组件106包括两个相对的模具构件108、110，两个相对的模具构件108、110包括第一模具构件108和第二模具构件110。

通过使两个相对的模具构件108、110合拢，以在管102中冲压出至少一个穿孔，并且随后使两个模具构件108、110分开，来执行冲孔操作。通常，单次冲孔操作将导致在管102中同时形成多个穿孔。

装置100还包括旋转组件112，旋转组件112包括旋转地安装到主支撑件104的旋转构件114。旋转构件114在相继的冲孔操作之间使管102旋转预定的量。在这种情况下，相继的冲孔操作导致在管102的壁上的不同位置处形成穿孔，导致逐渐形成穿孔图案。

通常，管102将具有轴线，并且穿孔的图案将围绕该轴线大致对称地形成。因此，第一模具构件108是细长的并且包括轴线X，并且被配置为至少部分地插入到管102中。在管102旋转期间，旋转组件112使管102围绕第一模具构件108的轴线旋转并因此围绕管102本身的轴线旋转。

主支撑件104实际上形成装置100的主体。装置100具有位于主支撑件104的壳体116内部的部件，诸如驱动部件(例如，马达和气动部件)，但它们的使用将是本领域技术人员可以理解的。

在冲孔操作期间，两个模具构件108、110压在一起。为了形成穿孔，两个相对的模具构件108、110中的一个包括至少一个冲头，并且两个相对的模具构件108、110中的另一个包括与各自的冲头对应的孔。在本实施例中，第二模具构件110包括三个冲头118，但是可以根据需要提供任意数量和布置。类似地，第一模具构件108包括三个孔120，每个孔120定位成在冲孔操作期间接收相应的冲头118。

冲头118具有圆形横截面，但是为了实现管102中的穿孔的期望形状，可以酌情使用任何横截面。通常期望具有圆形横截面的冲头118，因为不存在尖锐的角相对地增加了冲头118的寿命并减少了多孔管中的应力集中。

孔120的横截面与冲头118的横截面配合。特别地，在冲头118具有圆形横截面的情况下，对应的孔120将具有类似的横截面，但具有稍大的直径，以便能够在管102中冲压出相应的穿孔时接收冲头118的端部。在冲孔操作期间，冲头118抵靠在管102上，并且每个冲头118将废料—被冲头118冲压掉的管102的壁部分—压入第一模具构件108中的对应的孔120中。

如果废料没有被从孔120中排出，那么它们将会堆积并最终阻塞孔120。因此，第一模具构件108包括废料收集凹部122(以虚线示出)，用于当在管102中冲压预定的穿孔图案时收集从管102冲压出的废料。废料收集凹部122包括沿第一模具构件108的轴向延伸的细长通孔。孔120从第一模具构件108的外表面伸出并终止于废料收集凹部122。在图1A中，每个孔120的开口124是可见的，并且各个孔120的从那个开口124向下进入废料收集凹部122的延伸部126以虚线示出。

通常，延伸部126将具有与开口124相同的直径。然而，在一些情况下，延伸部126可以具有比开口124稍大的直径，以使得通过相应的开口124接收的具有一定尺寸和形状的任何废料将必定小于将通过延伸部126落入废料收集凹部122中的最大尺寸，从而避免废料被卡住。例如，在延伸部126的侧壁的至少一部分和从第一模具构件108的相应开口124伸出的平坦区域(即，外表面)之间所张的角可以在82°至87°之间。换句话说，相对于从开口124向第一模具构件108内垂直延伸的线，延伸部126的侧壁的至少一部分可以以3°至8°之间的角度向外延伸。延伸部126的变宽的直径可以在开口124内部的某个点开始并且与开口124间隔开。

类似地，废料收集凹部122可以具有基本上圆形的横截面。废料收集凹部122的直径可以大于开口126的直径，因此能够穿过开口126的任何废料将因太小而不能被卡在废料收集凹部122中。

废料收集凹部122从第一模具构件108的一个端部128延伸到相对端部130。然而，应该理解的是，废料收集凹部122可以仅沿着第一模具构件108延伸到中间某个部位。也可以有多于一个的废料收集凹部122。废料收集凹部的尺寸和数量以及它们是延伸第一模具构件108的相对端部128,130之间的全部距离还是仅仅延伸该距离的一部分并不重要，只要每个所述孔连接到废料收集凹部并且各个废料收集凹部能够被清空(例如利用压缩空气)堆积在其内的任意废料即可。

在本实施例中，装置100可操作以通过使第二模具构件110向下位于第一模具构件108上来执行重复冲孔操作，由此在每次冲孔操作期间将管102捕获在两个模具构件108,110之间。为了实现这一点，通过驱动器将第二模具构件110向下朝向第一模具构件108驱动——因此，该装置可以包括动力压力机。本发明中，驱动器包括多个气动活塞132、134，气动活塞132、134伸出和缩回以使第二模具构件110分别朝向和远离第一模具构件108移动。因此，装置100可以在如图1A中所示的打开状态和闭合状态之间移动，在打开状态中，冲头118不与管102接触，在闭合状态中，冲头与管102接触。

装置100的闭合状态由图2A中的部分装置200示意性地表示。参照图2A，冲头202、204被表示为穿透管206。冲头202、204中的每一个被配置为在每次冲孔操作期间在管206中形成相应的穿孔。此外，冲头202和204具有不同的尺寸并且位于管206上的不同区域处，以使得在冲孔期间，可以同时形成多个不同直径的孔。应该理解的是，在这种情况下，在每个冲孔操作使用两个冲头202、204的情况下，由冲头202形成的相继穿孔的中心到中心的角偏移(即，从管的轴线伸出的穿过两个穿孔中每一个的中心的线之间的角度)将与由冲头204形成的相继穿孔的中心到中心的角偏移相同。在需要不同的角偏移的情况下，使用如参考图7和8所讨论的不同的工艺。

第二模具构件232包括用于保持冲头202、204的冲头保持器208。冲头保持器208包括用于相应冲头202、204的通孔210，每个通孔210都从冲头保持器208的后表面212延伸至其前表面214。每个通孔210包括从后表面212向内延伸的座部216，每个冲头202、204在其后端包括对应的凸耳218(相应的冲头202、204利用其前端冲压穿过管206)。当装置200处于打开状态中时，凸耳218被容纳在座部216中并防止冲头202、204沿管206的方向滑出通孔。

因此，通过后表面212将冲头202、204从冲头保持器208的后部插入。第二模具构件206还包括背板220以防止冲头202、204在冲孔操作过程中从冲头保持器208内脱离。冲头保持器208和背板220可以用任何适当的装置固定在一起，例如螺栓(未示出)。类似地，冲头保持器208和背板220两者都由第二模具构件232的上模座221支撑，并且可以用螺栓连接到其上，或以任何适当的方式附接。

图2A还示出了冲孔模板件222，其包括冲孔模板224和冲孔模板背板226。冲孔模板件222可与第二模具构件232(特别是背板220)一起移动以接触管206，从而在两个相对的模具构件230、232合拢时保持管的位置或将管对准。类似地，在从管206移除冲头202、204期间，冲孔模板件222保持管206的位置。

冲孔模板件222包括纵向中心空隙(未示出)，冲头202、204可通过该纵向中心空隙到达管206。本发明中，冲孔模板件222由多个弹簧228偏压向管206，冲孔模板件222将压力施加到管206以确保它在冲孔操作期间与冲头202、204对齐。当装置200返回到打开状态时，当第一和第二模具构件230、232分开时，冲孔模板件222也是最后与管206脱开的部件——换言之，停止与管206接触。因此，冲孔模板件222还确保了冲头202、204从管206撤回不会拉动管206脱离与旋转组件234的对齐。

冲孔模板件222被示出为通过偏压构件228附接到背板220。然而，冲孔模板件222可以附接到装置200的任何合适部分。

冲孔模板件222被示出为与管206部分重叠。这是因为管206在本实施例中具有圆形横截面，冲头202、204在管206的顶部附近(相对于图2A中所示的视图)穿入，因此在管206被冲孔的位置处的两侧，部分冲孔模板件222位于管206的外围的更外侧。

如图3中所示，冲孔模板件222在两端包括弧形凹口250。弓形凹口250的形状与第一模具构件230配合，以确保与第一模具构件230紧密接触。应该理解，冲孔模板224可以改为由弹性材料形成，以使得它变形从而与第一模具构件230的形状相符。

冲孔模板件-模具对(例如，第一模具构件和第二模具构件的配对，尽管是在平板压制的情况下)的操作和附接是本领域中通常熟知的，不需要在本文中更详细地描述。

冲孔模板件222形成模具组件的引导组件(在图2A中总体标示为236)的一部分。在两个相对的模具构件230、232合拢时，引导组件236引导模具构件230、232的移动。除了冲孔模板件222之外或者作为其替代方案，引导组件236包括多个导向销238,240,242，其可在两个相对的模具构件230、232合拢时被容纳在对应的孔244,246,248中。孔244,246,248延伸穿过第一模具构件230，以使得当第二模具构件232朝向其移动时，导向销固定第一模具构件230的位置和对准第一模具构件230。

导向销238,240,242各自设置有凸耳并且可以按照冲头202、204而被容纳在冲头保持器中的通孔内，并且被背板220保持在那些通孔中。

应该理解，可以酌情使用一个或多个导向销，并且在本实施例中使用三个导向销仅是为了说明的目的。在提供单个导向销的情况下，用于该销的对应的孔应该定位成朝向第一模具构件230的端部——参照图1A，因为端部130已经被第一模具支撑件136支撑，所以端部128是优选的。在引导组件包括两个导向销的情况下，那些导向销均可容纳在靠近第一引导构件的相互相对的端部定位的相应孔中可能是有用的。

第一模具构件230被支撑在便于管206穿孔的位置中。提供模具支撑件以将第一模具构件230支撑在该位置中。特别地，模具组件包括用于将第一模具构件230枢转地支撑在主支撑件上的第一模具支撑件252。

第一模具支撑件252竖立在下模座254上并具有在其上端中切割出的凹槽，第一模具构件230位于该凹槽中。第一模具构件230通过铰链连接到第一模具支撑件252，铰链包括销256，其延伸穿过第一模具支撑件252的上端，并穿过第一模具构件230，以将第一模具构件230固定在第一模具支撑件252的凹槽中。

参考图2B，第一模具构件230围绕铰链(或销256)在装载状态(参考标记258—以实线示出)和冲孔状态(参考标记260—以虚线示出)之间枢转，在装载状态中，可以将多孔管从第一模具构件230移除，并且第一模具构件230可以被接收在另一个管中，在冲孔状态中，第一模具构件230处于一个位置中，在该位置中，所述另一个管被保持在第一模具构件230上面。

为了确保第一模具构件230在冲孔操作期间不会弯曲离开第二模具构件232，模具组件还包括第二模具支撑件262，如图2和3中所示。第一模具支撑件252和第二模具支撑件262在冲孔操作期间在管的相对端或靠近管的相对端(即，靠近第一模具构件230的相对端)支撑第一模具构件230的多个部分。

如图3所示，第二模具支撑件262具有配置成接收第一模具构件230的上表面264。特别地，上表面264形成接收第一模具构件230的端部的凹槽。当处于如图所示的冲孔状态中时，第一模具构件230连接到第二模具支撑件262。该连接通过可移除的销266实现，可移除的销266在使用中延伸穿过第二模具支撑件262的上端，并穿过第一模具构件230，以将第一模具构件230固定在第二模具支撑件262的上表面264上。因此，第一模具构件230在处于冲孔状态中时与第二模具支撑件262接触并且在处于装载状态中时与第二模具支撑件262脱离接触。应该理解的是，可以使用许多其他机构将第一模具构件230固定到第二模具支撑件262，并且所有这样的机构及其变体都落入本发明的范围内。

类似地，第二模具支撑件262可以可移动地连接到下模座254，以便移离第一模具构件230，以使管能装载到第一模具构件230上，从第一模具构件230卸载。在该配置中，第一模具构件230可以与第一模具支撑件252一体地形成或以其他方式刚性地固定到第一模具支撑件252。

由于第一模具构件230在处于冲孔状态中时固定到第一和第二模具支撑件252,262，所以在使用中，管被保持在第一模具支撑件252和第二模具支撑件262之间。通过固定第一模具构件230的间隔部分的位置(本实例中的间隔部分靠近第一模具构件230的相对端部)，第一模具支撑件252和第二模具支撑件262在冲孔操作期间将第一模具构件230保持与第二模具构件232对准。

为了在管中相继地冲压出多组穿孔，通过旋转组件使管旋转。在图1A所示的实施例中，旋转组件112包括旋转构件114和分度器138。该旋转构件114呈分度轮的形式，其具有用于在管上执行的每个冲孔操作的分度位置。在相继的冲孔操作之间，分度器116使分度轮114随着管旋转到相继的分度位置。

分度轮被接收在第一模具构件108周围，以使得第一模具构件108的轴线X与分度轮的轴线重合。类似地，分度轮可随着第一模具构件108在装载状态和冲孔状态之间移动。尽管分度轮可以固定在轴上，但本发明的分度轮可围绕第一模具构件108自由旋转。由于如参考图4A，4B和4C所讨论的那样，管102连接到分度轮，所以它随着分度轮一起在相继的分度位置之间旋转，以通过第二模具构件110进行冲孔。

参考图1B，分度器138接合分度轮114，并且在从分度轮114脱离之前使分度轮114从一个分度位置旋转到下一个分度位置。为了确保分度轮114不会过度旋转(即，旋转越过下一个分度位置)或少旋转(即，没有一直旋转到下一个分度位置，或者在与分度器138脱离后不从该位置旋转回来)，旋转组件还包括止动件142。

图1B中所示的分度器138包括支撑弹性元件146的主体144，主体144与第二模具构件110同时升高和降低。因此，分度器138的升高和降低可以通过结合图1A讨论的驱动器(例如气动活塞132,134)来实现。

分度轮114包括具有多个齿156的锯齿形周边边缘154。分度轮还包括多个接合元件，接合元件在本发明中由凸耳148实现，分度器138通过接合元件接合分度轮114以使分度轮114在相继的分度位置之间移动，对于锯齿周边边缘的每个齿都有一个接合元件。在操作中，在管中冲压出穿孔之后，当第二模具构件110缩回时，冲头118缩回。类似地，分度器138被沿箭头Y'的方向向上拉。在该运动过程中，弹性元件146接合凸耳148并使分度轮114沿箭头Z'的方向旋转。

值得注意的是，由分度轮114的表面152施加的力足以使片簧(止动件142)沿箭头W的方向弯曲离开所示位置。这是因为由一个齿158(特别是该齿的表面152)在横向于止动件142的延伸方向(即，与箭头W的方向相切)的方向上施加到止动件142上的力的分量大于使止动件142弯曲所需的力。因此，弹性构件146向凸耳148施加足够的力以确保表面152可以使止动件142弯曲，从而允许分度轮114旋转。

可以利用各种其他选择将分度轮114保持在适当位置中。例如，可以将摩擦板(在图1A中以虚线示出并标记为166)设置在分度轮114和支撑件136之间。摩擦板166固定到分度轮114和支撑件136中的一个上并且抵靠在分度轮114和支撑件136中的另一个上，以使得分度轮114不能相对于支撑件136围绕第一模具构件108自由旋转。

图1E所示的另一替代方案是用弹簧加载的引导件184代替止动件142。引导件184包括被沿轮子186的方向偏压的支在弹簧上的止动件188，该轮子包括一系列间隔开的凹部190，凹部190与止动件188的端部的形状相符。凹部190位于轮子186的与分度位置对应的位置处，以使得当轮子186到达分度位置时，止动件188将伸到凹部190中并防止轮子186自由旋转离开分度位置。由于图1E的布置的机械复杂性，该布置没有止动件142的布置好。

进一步参考图1B，在表面152移动越过止动件142之后不久，止动件142返回到所示位置，但现在被接收在齿158和其相邻的齿160之间。由于弹性构件146不再导致分度轮114旋转，所以止动件142基本上防止了轮142进一步旋转。

当分度器138与第二模具构件110一起开始下一个冲孔操作时，它们朝着第一模具构件108下降。在这种情况下，弹性构件146再次接触凸耳148。然而，由分度轮114的齿施加到止动件142上的力不足以使止动件142沿箭头W'的方向弯曲远离所示的位置。这是因为止动件142具有角度以与分度轮114形成偏心装置(例如棘轮)。为了说明该布置，参照图1B，当分度器138沿箭头Y的方向降低时，弹性构件抵靠在齿150上。在这种情况下，当轮子试图沿箭头Z的方向旋转时，齿164的表面162抵靠在止动件142上。然而，表面162和止动件142之间的接触角被选择为使得由表面162施加到止动件142上的横向力或侧向力小于当分度轮114试图沿方向Z'旋转时由表面152施加的力。较小的力不足以使止动件142沿箭头W'的方向弯曲以离来所示的位置，因此，弹性构件绕凸耳150弯曲而不将分度轮114移回到先前的分度位置。

也可以使用分度器的各种替代实施例。图1D中示出了一个这样的替代分度器168。在分度器168中，弹性元件已被替换为刚性的铰接凸片170。凸片170通过铰链178铰接到刚性止动件172。凸片170具有平坦的后表面174，后表面174靠在止动件172的平坦的前沿面176上。铰链178位于后表面174的顶部。因此，当分度器168沿箭头C的方向向上移动，且凸片170与凸耳148接触时，平坦的后表面174和平坦的前沿面176被推靠在彼此上。这防止了凸片170围绕铰链178枢转，因为铰链178位于凸片170的后表面174的顶部。因此，凸片170接合凸耳148并使分度轮114旋转。相反，当分度器168沿箭头C'的方向向下移动，且凸片170与凸耳148接触时，凸片170围绕铰链178枢转(例如，枢转到虚线所示的位置180)，因此经过凸耳148而不向凸耳148施加足够的力使分度轮114旋转。实际上，在分度器168向下运动的情况下，由凸片170施加到凸耳148上的力实际上为零。

另外，可以利用另外的装置(例如伺服电机)使分度轮114旋转，或者可以用不同形状的主体来替代分度轮114，通过其使管106旋转。例如，分度轮114可以由如图1C中所示的轮子180代替，利用齿轮齿条类型的装置使轮子180旋转。在这种布置中，通过齿条182的纵向运动使小齿轮(即轮子180)以公知的方式旋转。齿条182可以沿单一方向移动或进行往复运动。对于往复运动，可以在行程的两个末端处更换管，以使得齿条182的一个往复循环导致产生两个多孔管。例如，齿条182沿方向A的运动将引起小齿轮180沿方向A'的旋转，并引起管的对应旋转。管完全旋转一圈后，所有穿孔就形成了。因此，当齿条182已经沿方向A到达其行程末端时，管被新的(即未穿孔的)管更换，使齿条182沿方向B移动，随着新管的对应旋转引起沿方向B'的旋转，从而有利于新管的穿孔。齿轮齿条的运动将被本领域技术人员理解，并且不需要在此进一步详细描述。

为了精确定位管上的穿孔，或者在期望相邻穿孔之间的间距非常小的情况下，止动件142可能不能将分度轮114的位置保持在足够精确的位置。参考图4B，为了提高分度轮400在每个分度位置中的定位精度，旋转组件还包括间距引导件408(也参见图1A中的标号140)。间距引导件408可沿箭头V的方向移动以接触分度轮400，以在管的冲孔期间将分度轮400保持在分度位置中，并且可沿箭头V'的方向移动而与分度轮脱离接触，以允许分度轮旋转到另一个分度位置中。间距引导件408可以是弹簧加载的并且安装在任何合适的位置以便随着第二模具构件一起移动(例如安装在冲头保持器上，如结合图1A所描述的)。

在冲孔操作期间，间距引导件408与第二模具构件110一起沿箭头V的方向向下移动并且与分度轮400接触。间距引导件408的端部410成形为与与之接触的齿412的形状相反。特别地，端部410包括用于接收锯齿周边边缘的齿的三角形凹口，以将分度轮保持在相应的分度位置中。三角形凹口的每个点414,416,418分别提供与齿412的接触点，因此端部可以高精度地将分度轮400保持在分度位置中。在管中冲压出穿孔之后，间距引导件408与第二模具构件(未示出)一起缩回，以允许分度轮400旋转到下一个分度位置。

图4B中所示的锯齿状布置可以用于穿孔之间的公差非常小的情况—也就是说，当穿孔之间需要小间距并且因此穿孔必须以高精确度定位时的情况。

分度轮可以以任何期望的方式成形，并且通过任何期望的机构保持就位，以确保分度轮在各种分度位置中的正确定位，并类似地，确保穿孔在管上的精确定位。例如，参照图5B，分度轮500包括具有多个间隔开的凹口504的周边边缘502。间距引导件506可以再次具有形状与凹口504之一相反的端部—例如，其中凹口的形状为三角形，间距引导件506可以具有三角形的端部。然而，在本实例中，尽管凹口504是三角形的，但是间距引导件506具有圆形端部508。圆形端部508仍然可容纳在三角形凹口504中的各单个凹口中，以将分度轮500保持在期望的分度位置中，但是定位的精确度可能低于图4B的布置所提供的精确度。

从图4B和图5B中将注意到，分度轮400,500包括带键的中心孔420,510。参照图4A和5A，可以在中心孔420,510中接收第一模具构件402,512，然后将键(未示出)插入到中心孔420,510的键槽中。装配到第一模具构件402,512的每个管都在一个端部包括与键的形状和位置相符的凹口。因此，当分度轮400,500旋转时，键使管旋转，并且管和分度轮400,500都在第一模具构件402,512上自由旋转。因此，管的内径不可以太大以致于管可以在键上滑动，但也不可以太小以致于管不能在第一模具构件402,512上自由旋转。此外，参照图2A，轮268和第二模具支撑件262之间的距离应该与管206的长度严格匹配，以使得管206保持与键的接触，但也在纵向上保持就位以便穿孔的精确定位。该距离必须略大于管206的长度—例如长0.1mm—以使得管206仍可围绕第一模具构件230自由旋转。

现在转向图4A，管422被示出为具有小的、紧密间隔的穿孔424。在每次冲孔操作中在管422中冲压出多个穿孔424，然后在其中形成下一组多个穿孔之前使管422旋转少许的量。通过分度轮400上的齿数和分度轮400可以位于分度位置中的精度来部分地确定穿孔的间隔和布置精度。因此，分度轮400的直径越大，精度越精细，因为长距离上在间距引导件和分度轮之间的小公差量对分度轮的定位精度的影响将小于在更接近分度轮轴线的距离处的类似公差量的影响。

图5A示出了类似的布置，其中管514安装在模具构件512上方，并且在其中形成有穿孔，穿孔具有较大的中心到中心的间距，该较大间距由分度轮500上的凹口504之间的较大距离所导致。

应该注意，可以同时形成多个不同尺寸的穿孔，只要每个相应尺寸的相邻穿孔之间的中心到中心的角间距或角偏移是相同的。在需要不同的中心到中心的角间距的情况下，形成一组穿孔(例如图4A中所示的穿孔404)，然后可以形成中心到中心的角间距不同的另一组穿孔(例如，图5A中所示的穿孔424)。

图6中示出了由顺序形成穿孔404,424所得到的产品。利用图4A和4B中所示的布置以及冲头的适当布置形成第一组穿孔600，并且利用图5A和5B中所示的布置以及冲头的适当布置形成第二组穿孔602。

尽管在期望在单个管上具有角度间距不同的多组穿孔的情况下可能需要改变轮和冲头，但模具可以保持不变。参考图7，显示了具有孔702的模具700。该模具可以用于图5A和5B的布置中，但是不与图4A和4B的布置一起使用，因为孔702之间的间隔不匹配冲头之间的间隔，因此冲头可能不能穿透管。然而，图8中所示的模具800可以用于图4A和4B的布置以及图5A和5B所示的布置中。依靠穿孔802，模具800将能够容纳形成穿孔424所需的冲头，类似地，依靠穿孔804，模具800将能够容纳形成穿孔516所需的冲头。

上述每个部件可以由任何期望的材料制成。例如，装置的大部分部件可以由硬度为62至64HRC(洛氏硬度)的工具钢形成。一些不经历高磨损的部件(例如分度器)可以由硬度为52至54HRC的工具钢制成。

最后，图9和10示出了当与现有技术相比时利用本发明形成的不同产品(即多孔管)。在图9中，示出了具有围绕其外壁所形成的穿孔902的管900。值得注意的是，由于穿孔902形成于平板中，然后该平板被卷成管，所以必须沿平板的相对边缘保留未穿孔空间，以便于沿着线904进行焊接。在不保留该空间的情况下，不能形成可靠的焊接。

如前所述，使用迄今为止懂得的方法不可能形成具有多个直径的单个部件。如果在穿孔出现后对管进行型锻，那么穿孔会扭曲管的形状。因此，管900的型锻区域906与穿孔区段908分开地形成，并且在型锻区域906已经形成为管之后被焊接到该区段。

相反，参考图10，管1000可以与一个或多个型锻部分1002,1004一体地形成，在之后形成穿孔1008。另外，穿孔1008布置成使得沿管1000的纵向画出的任何线(例如线1010和1012)将与至少一个穿孔1008相交。换句话说，没有形成例如图9的焊缝904的用于焊接的空间。因此，不能利用形成管900的方法来形成该管1000。

因此，本领域技术人员将理解，根据本教导形成的多孔管在广义上如下形成：

将第一模具构件(例如模具构件108)至少部分地插入到管(例如管106)中；

通过使第一模具构件与第二模具构件(例如模具构件110)合拢以在管中冲压出至少一个穿孔并且随后使第一模具构件和第二模具构件分开，来执行重复冲孔操作；和

在相继的冲孔操作之间使管旋转预定的量，以在管中冲压出预定的穿孔图案。

这种广泛的方法还可以包括在将第一模具构件至少部分地插入管中的步骤之前在管(例如管1000)中形成型锻区域(例如区域1002或1004)的步骤。

Claims (27)

1.一种用于形成多孔管的装置，包括：

主支撑件；和

模具组件，所述模具组件安装到所述主支撑件并且包括两个相对的模具构件，所述两个相对的模具构件包括第一模具构件和第二模具构件，所述第一模具构件具有轴线并且配置为至少部分地插入管中，其中所述模具组件包括用于将所述第一模具构件枢转地支撑在所述主支撑件上的第一模具支撑件；

其中所述装置可操作以通过使所述两个相对的模具构件合拢，从而在所述管中冲压出至少一个穿孔，并且随后使两个模具构件分开，来执行重复冲孔操作，所述装置还包括：

旋转组件，其包括旋转地安装到所述主支撑件上的旋转构件，所述旋转构件在相继的冲孔操作之间使所述管旋转预定的量，以在所述管中冲压出预定的穿孔图案。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述旋转组件配置成使所述管围绕所述第一模具构件的轴线旋转。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述两个相对的模具构件中的一个包括至少一个冲头，所述两个相对的模具构件中的另一个包括用于各自冲头的对应的孔，每个孔都定位成在冲孔操作期间接收相应的冲头。

4.根据权利要求3所述的装置，其中所述第一模具构件包括一个或多个所述孔。

5.根据权利要求4所述的装置，其中所述第一模具构件包括废料收集凹部，该废料收集凹部用于在冲压出所述预定的穿孔图案期间收集从所述管中冲出的废料。

6.根据权利要求5所述的装置，其中所述废料收集凹部包括沿所述第一模具构件轴向延伸的细长通孔。

7.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述模具组件包括用于在所述两个相对的模具构件合拢时引导它们的运动的引导组件。

8.根据权利要求7所述的装置，其中所述引导组件包括可随着所述第二模具构件一起移动的冲孔模板件，用于接触所述管以在所述两个相对的模具构件合拢时保持所述管的位置。

9.根据权利要求7所述的装置，其中所述引导组件包括至少一个导向销，所述导向销在所述两个相对的模具构件合拢时可被接收在对应的孔中。

10.根据权利要求9所述的装置，其中所述对应的孔定位成靠近所述第一模具构件的端部。

11.根据权利要求9所述的装置，其中所述引导组件包括可接收在两个对应的孔中的两个导向销，所述对应的孔定位成靠近所述第一模具构件的相应相对的端部。

12.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一模具构件通过铰链连接到所述第一模具支撑件。

13.根据权利要求1或12所述的装置，其中所述第一模具构件可在装载状态和冲孔状态之间枢转地运动，在所述装载状态中，能够将多孔管从所述第一模具构件移除，并且所述第一模具构件能够被接收在另一个管中，在所述冲孔状态中，所述第一模具构件处于一个位置中，在该位置中，所述另一个管被保持在所述第一模具构件上面。

14.根据权利要求1或12所述的装置，其中所述模具组件包括第二模具支撑件，所述第一模具支撑件和第二模具支撑件在冲孔操作期间在所述另一个管的相对端支撑所述第一模具构件的多个部分。

15.根据权利要求14所述的装置，其中所述第二模具支撑件具有配置成接收所述第一模具构件的上表面。

16.根据权利要求13所述的装置，其中所述另一个管在使用中被保持在所述第一模具支撑件和第二模具支撑件之间，所述第一模具构件在处于所述冲孔状态中时与所述第二模具支撑件接触，在处于所述装载状态中时不与所述第二模具支撑件接触。

17.根据权利要求14所述的装置，其中所述第一模具支撑件和第二模具支撑件在冲孔操作期间保持所述第一模具构件与所述第二模具构件对齐。

18.根据权利要求1或2所述的装置，其中该装置可操作以通过使所述第二模具构件向下位于所述第一模具构件上，由此在每次冲孔操作期间将所述管捕获在两个模具构件之间，从而执行重复冲孔操作。

19.根据权利要求18所述的装置，其中所述第二模具构件包括多个冲头，每个冲头都配置成在每次冲孔操作期间在所述管中形成相应的穿孔。

20.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述旋转构件包括分度轮并且所述旋转组件还包括分度器，所述分度轮具有用于在所述管上执行的每个冲孔操作的分度位置，并且所述分度器用于在相应的冲孔操作之间使所述分度轮随着所述管旋转到的相继的分度位置。

21.根据权利要求20所述的装置，其中所述旋转组件还包括间距引导件，所述间距引导件可移动成与所述分度轮接触以在所述管中进行孔的冲孔期间将所述分度轮保持在相应的分度位置中，并且可移动成脱离与所述分度轮接触以允许所述分度轮旋转到另一个所述分度位置。

22.根据权利要求21所述的装置，其中所述分度轮包括锯齿状周边边缘，并且所述间距引导件包括三角形凹口，所述三角形凹口接收所述锯齿周边边缘的齿以将所述分度轮保持在所述相应的分度位置中。

23.根据权利要求21所述的装置，其中所述分度轮包括具有多个间隔开的凹口的周边边缘，并且所述间距引导件包括圆形端部，所述圆形端部可接收在所述间隔开的凹口中的相应一个中，以将所述分度轮保持在相应的分度位置中。

24.一种用于形成多孔管的方法，包括：

将第一模具构件至少部分地插入管中；

通过使所述第一模具构件与第二模具构件合拢以在所述管中冲压出至少一个穿孔，并且随后使所述第一模具构件和所述第二模具构件分开，来执行重复冲孔操作；和

在相继的冲孔操作之间使所述管旋转预定的量，以在所述管中冲压出预定的穿孔图案，其中所述第一模具构件和所述第二模具构件形成安装在主支撑件上的模具组件的一部分，所述模具组件包括用于将所述第一模具构件枢转地支撑在所述主支撑件上的第一模具支撑件。

25.根据权利要求24所述的方法，还包括将所述第一模具构件至少部分地插入所述管中之前形成型锻区段。

26.一种通过权利要求1至23中任一项所述的装置形成的多孔管，所述管包括多个穿孔，所述多个穿孔布置成使得沿所述管的纵向画出的任何线将与至少一个穿孔相交。

27.一种通过利用权利要求24至25中任一项所述的方法形成的多孔管，所述管包括多个穿孔，所述多个穿孔布置成使得沿所述管的纵向画出的任何线将与至少一个穿孔相交。

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