CN110170581A - 金属部件的制造设备和这种设备的用途 - Google Patents

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Abstract

金属部件的制造设备和这种设备的用途。本发明涉及制造设备(33)，其具有压平装置(47)，压平装置具有台车(48)和至少一个压辊(49)，压平装置(47)沿金属部件(35)的紧固带(37)活动，压平装置(47)具有至少一个压制致动器(53)，压制致动器布置成使至少一个压辊(49)朝确定的压制方向相对于台车(48)移动，使压辊压靠自由面(39)，以致所述至少一个压辊(49)朝所述确定的压制方向对自由面(39)施加压力，所述压力随自由面(39)在与压制方向相反的方向上的高度自适应地增大。

Description

金属部件的制造设备和这种设备的用途
技术领域
本发明一般涉及具有彼此紧固在一起的两个边部的金属部件的制造。
背景技术
可以用图1和2所示类型的制造设备制造这种部件。
装置1具有机架2，机架配有用于接纳部件的接纳站3。为了制造轧制部件，接纳站3具有心轴5。
金属部件通常是金属板6，将围绕心轴5逐渐轧制(图2)。
制造设备1具有移动机架7，其平行于心轴5的中心轴线X相对于机架2进行移动。移动方向在图1和2中由箭头D表示。
移动机架7在前面承载第一组紧固辊11。
在本说明书中，前面和后面根据移动机架7相对于机架2的移动方向加以理解。
金属板6最初在垂直于中心轴线X的平面上具有U形形状。U形的中央部分压在心轴5下。如图1所示，待紧固的两个边部13、14彼此平行。这些边部呈直形，平行于中心轴线X。这些边部在心轴5上方延伸。
紧固辊11在它们之间夹持边部13、14，使金属板6围绕心轴5。第一组辊11还弯折边部13、14，同时保持这些边部彼此压靠。
在通过辊11之后，金属板6具有围绕心轴5的圆柱体15，彼此压靠的两个边部13、14延伸圆柱体15，且在相对于轴线X的径向平面上进行延伸。
边部14具有对靠边部13延伸的主要部分16，主要部分由径向延伸在边部13之外的端部部分17加以延伸。这在图1中示出在辊11组之下。
制造设备1具有第二组辊18，它们安装在移动机架7上，紧接在第一组辊11的后面。
这些辊18布置成相对于边部13和边部14的主要部分16基本上成直角地弯折所述端部部分17。如图1所示，端部部分17在辊18组之下弯折到边部13的一侧上。
制造设备1还具有第三组辊19，它们安装在移动机架7上，紧接在第二组辊18的后面。这些辊19布置成使所述端部部分17完全沿边部13弯折。因此，边部14的主要部分16在边部13的一侧延伸，边部14的端部部分17在边部13的相反侧延伸。换句话说，边部14被弯曲成U形，边部13接合在U形内。因此，端部部分17、边部13和主要部分16形成一个具有三种叠置厚度的叠置件。
辊19也布置成向下向圆柱体15弯折所述叠置件。这在图1中在辊19组之下示出。弯折方向选择成使得边部14的端部部分17相对圆柱体15布置。在所示的实施例中，该叠置件被弯折成相对于径向方向为大约60°。
在通过第三组不同辊19之后，两个边部13、14彼此紧固在一起。彼此紧固的两个边部13、14限定一条紧固带L。
制造设备1还具有压平装置20，压平装置具有一组安装在台车23上的压辊21。制造设备20安装在移动机架7上，紧接在第三组辊19的后面。
每个压辊21布置成沿紧固带L朝压制方向施加压力。该压制方向例如呈径向。
这使得叠置件向下完全弯折靠到圆柱体15上，端部部分17压靠于圆柱体15。
此外，压辊21施加的压制力可使构成金属板6的金属变形，使得端部部分17紧压靠圆柱体15，边部13紧压靠端部部分17，中间部分16紧压靠边部13。压辊21施加的压力使得如此形成的紧固部能保持其形状，即使压辊21已经通过了。这种紧固部更准确地示于图3。
可看到，边部13和14每个都弯折成U形，当垂直于中心轴线X考虑时，这些U形彼此朝相反方向并且相互交插。不同厚度于是彼此压靠。
如此形成的部件通常用于形成排气管线的构件的腔室，例如排气消音器。因此，废气在所述部件内流通。对于部件内正常的废气压力，上述形成的紧固部必须确保废气向部件外的低漏泄率。
文献EP3085908提出一种形成排气容积的金属部件。该金属部件具有主金属板25和局部金属板27，它们彼此叠置，如图4所示。局部金属板27仅覆盖主金属板25的表面的一部分。
主金属板25和局部金属板27卷在一起，金属部件的两个边部13和14彼此紧固。
因此，每个边部13、14具有固定段29和至少一个薄段31，主金属板25沿固定段29被副金属板27覆盖，主金属板25沿薄段31没有被副金属板27覆盖。
在图4的实施例中，每个边部13、14的固定段29由两个薄段31框围。
两个边部13、14可使用图1所示的制造设备1彼此进行紧固。两个边部13、14的厚段29彼此紧固在一起。边部13的所述或每个薄段31紧固于另一边部14的薄段31。
因此，彼此紧固的两个边部13、14形成紧固带L，该紧固带沿厚段29和沿薄段31不同地形成。
薄段31形成紧固带L的第一区部，在截面上考虑如图3所示的那样。厚段29形成紧固带L的第二区部，在截面上考虑如图5所示的那样。紧固带L的第二区部比第一区部厚。
对于图4所示类型的金属部件来说，当部件用图1所示类型的设备紧固时，难以获得满足机动车辆制造者的技术要求的漏泄率。
图3和5是方框图，示出第一和第二区部的横截面所需的理论形状。图6和7示出用图1的制造设备1实际得到的横截面。
在接合所述边部13、14的厚段29的第二区部，可以看到，紧固带L良好成型，如图7所示。实际上，不同厚度彼此紧压靠在一起，使得沿所述第二区部的废气漏泄率最小。
沿着使所述薄段31彼此接合的第一区部，可以看到，紧固带L成型不佳，如图6所示。紧固带L的不同厚度彼此压靠不佳或者根本没有紧压靠在一起。沿第一区部的废气漏泄率高。总之，对于如此形成的金属部件，由于沿紧固带L的第一区部的废气密封性差，极难满足机动车辆制造者的要求。
发明内容
在该背景中，本发明旨在提出一种没有上述缺陷的用于制造金属部件的制造设备。
为此，本发明涉及一种用于制造金属部件的制造设备，制造设备具有机架和压平装置，所述机架配有用于接纳金属部件的接纳站，所述压平装置具有台车和与台车连接的至少一个压辊，金属部件具有彼此紧固的两个边部，彼此紧固的两个边部限定具有自由面的紧固带，制造设备具有纵向驱动器，纵向驱动器布置成当金属部件处于接纳站时使压平装置相对于机架沿紧固带移动，压平装置具有至少一个压制致动器，压制致动器布置成使所述至少一个压辊朝确定的压制方向相对于台车移动，使所述至少一个压辊压靠自由面，以致所述至少一个压辊朝所述确定的压制方向对自由面施加压力，所述压力随自由面在与压制方向相反的方向上的高度自适应地增大。
因为压辊相对于台车可活动，所以压辊始终在高度上相对于紧固带的自由面正确定位。此外，压辊施加的压力随自由面在与压制方向相反的方向上的高度而增大。因此，当紧固带较厚时，施加于紧固带上的压力较高，而当紧固带较薄时，施加于紧固带上的压力较低。当紧固带较厚时，紧固带较难变形，因此，必须对其施加较高的压力，以通过塑性变形将不同厚度的金属彼此压靠在一起。
在本发明中，施加的压力取决于自由面的高度，该高度被视作反映紧固带的厚度。如果金属部件围绕心轴进行轧制，这特别有利。在这种配置中，紧固带的较大厚度由紧固带的自由面相对于心轴表面的较高高度来反映。
压力随自由面的高度自适应地增大，这致使制造设备特别易于实施。“自适应”意味着压力直接响应自由面的高度增大。这种调整被动进行。不必如下这样操作：在方法的第一步骤记录紧固带的高度型廓，然后控制致动器使得其施加根据记录的高度计算出的压力。压平装置仅一次通过，就足以获得所需的结果。
为了制造图4中所示类型的部件，压辊处于沿第一区部比沿第二区部更低的位置，并且施加沿第二区部比沿第一区部更高的压力。
使用根据图1的制造设备，压辊的高度基于自由面沿第二区部的高度校准。因此，紧固带的第二区部良好成型。相反，因为自由面的高度沿第一区部较低，所以施加于第一区部上的压力非常低，甚至不存在。这是源于压辊不能相对于安装有这些压辊的台车活动。这些压辊对于成型第一区部被定位在不适当的高度，没有任何调整可能性。
制造设备也可具有单独地或者根据任何技术上可行的组合加以考虑的以下一个或多个特征：
-压制致动器是弹性压缩构件，具有与压制方向相结合的压缩轴线；
-弹性压缩构件具有主体和活塞，所述主体具有基部，所述活塞连接于所述至少一个压辊，能在主体内朝压制方向活动，容纳增压气体的密封室被限定在基部与活塞之间；
-台车具有用于压制致动器的内腔，所述压制致动器被接纳在内腔中，相应的压辊的旋转引导轴承固连于活塞并被接纳在内腔中；
-下基部在压制方向上限定所述内腔，限制压辊朝压制方向运动；
-制造设备具有紧固单元，紧固单元布置成使金属部件的所述两个边部彼此紧固在一起；
-紧固单元和压平装置安装在同一移动的机架上，由纵向驱动器驱使沿紧固带移动。
根据第二方面，本发明还涉及上述制造设备的用途，制造设备用于制造金属部件，金属部件的紧固带具有第一区部和第二区部，自由面的高度沿第一区部较低，自由面的高度沿第二区部较高，压辊沿第一区部施加第一压力，沿第二区部施加大于第一压力的第二压力。
这种用途也可具有单独地或者根据任何技术上可行的组合加以考虑的以下一个或多个特征：
-金属部件具有主金属板和压制在主金属板上、仅覆盖主金属板一部分的副金属板，所述两个边部中的至少一个边部具有至少一个薄段和至少一个厚段，所述至少一个薄段形成紧固带的第一区部，主金属板沿所述至少一个薄段没有被副金属板覆盖，所述至少一个厚段形成紧固带的第二区部，主金属板沿所述至少一个厚段被副金属板覆盖；
-金属部件是排气管线的中空体，紧固带在压平之后的漏泄率小于30升/分钟，优选小于15升/分钟，更优选的是小于10升/分钟；
-金属部件轧制而成，彼此紧固的两个边部呈直形。
附图说明
本发明的其他特征和优点将从下文为理解参照附图而以非限制性方式对本发明进行的详细说明中体现出来，附图中：
图1表示一种不是根据本发明的金属部件制造设备的示意图；
图2表示围绕心轴安装、使用图1的制造设备获得的金属部件；
图3是图2的金属部件的紧固带的剖面示意图；
图4类似于图2，但表示的是具有主金属板和局部金属板的金属部件；
图5是图4的金属部件的紧固带在主金属板与局部金属板叠置部位获得的剖面示意图；
图6和7是剖面图，示出当图1的制造设备用于图4所示类型的部件时所获得的紧固带的实际状况；
图8是根据本发明的制造设备的压平装置的侧视图；
图9是图8的压平装置的前视图；
图10是图8和9的压平装置的透视图，台车透明表示；
图11示意地示出图8至10的压平装置对图4所示类型的金属部件的操作；以及
图12和13类似于图6和7，示出当部件由图4所示类型的部件形成时，使用根据图8至10的制造设备所获得的紧固带的实际状况。
具体实施方式
图8至11中所示的制造设备33用于制造金属部件35(图11)，通常是具有热力发动机的车辆的排气管线的金属部件。车辆通常是机动车辆，例如小汽车或者卡车。
金属部件35具有彼此紧固的两个边部，所述彼此紧固的两个边部限定具有自由面39的紧固带37。
金属部件35通常形成中空主体40，在内部限定废气流动空间。
金属部件35通常由金属坯件围绕中心轴线轧制而形成。金属坯件限定彼此紧固的两个边部。在这种情况下，这些边部呈直形，彼此平行。
可替换地，金属部件35不是轧制而成，而是例如由至少两个壳体部分形成，每个壳体部件限定两个边部之一。例如，金属部件35由两个半壳体形成。在这种情况下，两个半壳体由其相应的边部彼此紧固在一起。在这种情况下，每个边部通常具有封闭轮廓。
根据另一实施例，金属部件35可由多个壳体部分形成。
制造设备33具有机架41，机架配有接纳金属部件35的接纳站43(图11)。
如果金属部件35是轧制型，那么，接纳站43具有心轴45，金属部件35围绕心轴45滑套。
心轴45是圆柱形部件，具有中心轴线X。其截面相应于金属部件35的截面，例如呈圆形或者三角形。
在这种情况下，金属部件35压靠于心轴45的外表面上。
紧固带37通常呈直形，平行于中心轴线X进行延伸。紧固带37的自由面39背离心轴45取向。
通常，如上所述，金属部件35通过围绕心轴45轧制金属板流而成。
通常，制造设备33具有用于使金属部件在接纳站锁定在位的装置。这种装置在图中未示出。这种装置例如具有夹具、或者夹紧环、或者任何其他适当的构件。
制造设备33还具有压平装置47，其详示于图8至10。
压平装置47用于压平紧固带37。因此，压平装置执行与图1的制造设备1的压平装置20相同的功能。
换句话说，其可使彼此紧固的两个边部向下完全弯折靠到金属部件的主体上，将构成紧固带的不同厚度压平，以确保沿紧固带相对废气的令人满意的密封度。
压平装置47具有台车48和与台车48连接的至少一个压辊49。
制造设备33具有纵向驱动器51(图11)，其布置成当金属部件35被加载到接纳站43上时，使压平装置47相对于机架41沿紧固带37移动。
在所示的实施例中，压平装置47具有两个辊49，它们沿着压平装置47沿紧固带37移动的方向一个安装在另一个之后。可替换地，压平装置47具有仅一个辊，或者具有多于两个的辊，例如三个辊。
根据本发明，压平装置47具有至少一个压制致动器53，压制致动器布置成使所述至少一个压辊49朝确定的压制方向相对于台车48移动，使所述至少一个压辊压靠自由面39，以致所述至少一个压辊49朝所述确定的压制方向对自由面39施加压力，所述压力随自由面39在与压制方向相反的方向上的高度自适应地增大。
压制方向在图9和11中由箭头P示出。
通常，每个压辊49由一专用压制致动器53连接于台车48。
纵向驱动器51是任何适当类型的纵向驱动器。其例如具有平行于紧固带37进行延伸的导轨57，台车48安装成沿导轨57滑动。纵向驱动器51还具有动力装置59，动力装置由链条或者任何其他适当的构件沿导轨57驱动台车48。
压制致动器53通常是弹性压缩构件，具有与压制方向相结合的压缩轴线。
有利地，弹性压缩构件是气缸。
在这种情况下，其具有主体61和活塞65，主体61具有基部63，活塞65连接于相应的压辊49。活塞65能在主体61内朝压制方向活动。容纳增压气体的密封室被限定在基部63与活塞65之间。
当活塞65接近基部63时，室中容纳的气体被压缩，弹性构件对压辊49朝压制方向施加的压力增大。相反，当活塞65移动离开基部63时，室中气体压力减小，弹性构件对压辊49施加的压力减小。
对于所述或每个压辊49，压平装置47具有轴承67，轴承67固连于活塞65。压辊49刚性固定于轴69，轴69由轴承67引导转动。
通常，台车48具有用于所述或每个压制致动器53的内腔71，内腔中接纳所述压制致动器53和轴承67。压制致动器53在内腔71内刚性固定于台车48。轴承67与活塞65一起在内腔71内移动。其朝压制方向的运动由内腔71的下基部73加以限制。
通常，台车48对于每个压制致动器53都具有一内腔71。可替换地，几个压制致动器53被接纳在相同的内腔71中。
轴69沿着与压制方向垂直的方向延伸。轴69完全贯通过台车48。
可替换地，弹性压缩构件不是气缸，而是压缩弹簧，例如螺旋弹簧，或者是弹性体材料，或者是任何其他适当的弹性构件。
有利地，制造设备1具有紧固单元，其布置成使部件的两个边部彼此紧固，从而形成紧固带37。
通常，紧固单元例如具有结合图1所描述类型的一组或几组辊11、18、19。
有利地，台车48刚性固定于承载紧固单元的移动机架。在这种情况下，纵向驱动器51布置成使移动机架沿紧固带37移动。
可替换地，纵向驱动器51使压平装置47独立于用于产生紧固带的紧固单元移动。
因此可理解的是，特别有利的是使用上述设备33以制造这样的部件，该部件的紧固带37具有第一区部T1和第二区部T2，自由面39的高度沿第一区部T1较低，自由面39的高度沿第二区部T2较高。
该部件例如是上述参照图4所述的部件。该部件具有主金属板25和副金属板27，副金属板27压制在主金属板25上，仅覆盖主金属板25一部分。
两个边部中的至少一个边部具有至少一个薄段31，主金属板25沿所述至少一个薄段31没有被副金属板27覆盖。该至少一个边部还具有至少一个厚段29，主金属板25沿所述至少一个厚段29被副金属板27覆盖。
例如，每个边部具有布置在厚段29的两侧的两个薄段31。
沿着紧固带37，两个边部之一的每个薄段31与另一边部的一薄段31紧固在一起。边部之一的每个厚段29与另一边部的一厚段29紧固在一起。
厚段29形成第二区部T2。
薄段31形成第一区部T1。薄段例如还形成第三区部T3，自由面39的高度沿第三区部T3与沿第一区部T1基本上相同。区部T1和T3位于紧固带37的第二区部T2的两侧。
图11示出为什么压制致动器53对于这种部件可以随自由面39在与压制方向相反的方向上的高度自适应地增大压辊49对自由面39施加的压力。
在图11中，压平装置47的移动方向由箭头D表示。自由面39在与压制方向相反的方向上的高度可相对于任何参考面测量。例如，其可相对于心轴的外表面测量。
在压辊49与紧固带37接触之前，压制致动器53对压辊49施加预定压力P0。
在该压力的作用下，轴承67抵靠内腔71的下基部73。这决定了压辊49朝压制方向的位置。这种情况示于图11的左部。
当压辊49承靠自由面39的位于高度H1的第一区部T1时，压辊49相对于台车48朝与压制方向P相反的方向移动。压制致动器53对压辊49朝压制方向P施加的压力增大到压力P1，其大于压力P0。
这自适应地获得，这源于位于压制致动器的密封室中的气体由于活塞65的移动而被压缩。压力增大被动地发生，无需任何自动作用，或者无需任何复杂操纵构件。
这种情况示于图11左侧的中部。
当压辊49移动接触到自由面39的位于大于高度H1的高度H2的第二区部T2时，压辊49相对于第一区部T1朝与压制方向相反的方向偏移。因此，压制致动器53对压辊49施加的压力增大到压力P2，压力P2大于压力P1。
这源于活塞65向基部63移动，从而增大密封室中的气体压力。施加于压辊49上的压力的这种增大、因而压辊49对紧固带37的自由面39施加的压力的增大，自适应地进行。
这种情况示于图11右侧中部。
当压辊49到达位于第一高度H1的第三区部T3时，压制致动器53对压辊49朝压制方向施加的压力自动返回到数值P1。
这种情况示于图11的右部。
图12和13示出当根据本发明的制造设备33用于紧固所述部件时，对这种部件所获得的结果。
图13以垂直于移动方向的平面中的剖面图，示出第二区部T2如何成型。可看到，紧固带37良好成型，构成两个边部的不同厚度彼此紧密接触。
图12是沿第一区部T1获取的剖面图。可看到，紧固质量比图6中获得的紧固质量好多了。
在图6和7中，紧固带L已经用一种制造设备压平，该制造设备调整成朝压制方向对位于高度H2的自由面施加预定作用力。沿着第二区部，紧固带良好成型。相反，施加于紧固带L的第一区部上的压力太弱，因为该第一区部位于低于高度H2的高度H1。因此，在图1的装置中，由于没有压制致动器，则不可能获得优质紧固带。
而使用根据本发明的制造设备33，可获得形成排气管线中空体的部件，紧固带37在压平之后的漏泄率小于30升/分钟，优选地小于15升/分钟，还更优选地小于10升/分钟。
该漏泄率在标准条件下测得。
制造设备33可具有多种替换实施例。
根据一种可替换的实施方式，其设计成用来加工已经紧固的金属部件。在这种情况下，制造设备没有紧固单元。可替换地，其具有压制装置和紧固单元两者。
根据一种可替换的实施方式，每个压辊安装成围绕一固定轴旋转。然后，该轴使用任何适当方式刚性固定于压制致动器。
所述设备非常适合于制造其紧固带具有任何形状的部件。紧固带为直形，或者在平面上呈弯曲状，或者呈三维形状。
紧固带的第一和第二区部不必遵循如上所述的升高台阶。可替换地，它们遵循下降台阶。根据另一替换例，每个区部具有可变高度：统一升高，或者统一下降，或者交替升高和下降。对于每个区部的相关高度则是平均高度。
金属部件不必然具有主金属板和仅部分地覆盖主金属板的副金属板。边部的薄段和厚段可替换地属于相同金属板的具有不同厚度的区域。根据另一替换例，边部的薄段和厚段属于彼此并置的不同金属板。

Claims (10)

1.一种用于制造金属部件(35)的制造设备，制造设备(33)具有机架(41)和压平装置(47)，所述机架配有用于接纳金属部件(35)的接纳站(43)，所述压平装置具有台车(48)和与台车(48)连接的至少一个压辊(49)，金属部件(35)具有彼此紧固的两个边部，彼此紧固的两个边部限定具有自由面(39)的紧固带(37)，制造设备(33)具有纵向驱动器(51)，纵向驱动器布置成当金属部件(35)处于接纳站(43)时使压平装置(47)相对于机架(41)沿紧固带(37)移动，压平装置(47)具有至少一个压制致动器(53)，压制致动器布置成使所述至少一个压辊(49)朝确定的压制方向相对于台车(48)移动，使所述至少一个压辊压靠自由面(39)，以致所述至少一个压辊(49)朝所述确定的压制方向对自由面(39)施加压力，所述压力随自由面(39)在与压制方向相反的方向上的高度自适应地增大。
2.根据权利要求1所述的制造设备，其中，压制致动器(53)是弹性压缩构件，具有与压制方向相结合的压缩轴线。
3.根据权利要求2所述的制造设备，其中，弹性压缩构件具有主体(61)和活塞(65)，所述主体具有基部(63)，所述活塞连接于所述至少一个压辊(49)，能在主体(61)内朝压制方向活动，容纳增压气体的密封室被限定在基部(63)与活塞(65)之间。
4.根据权利要求3所述的制造设备，其中，台车(48)具有用于压制致动器(53)的内腔(71)，所述压制致动器(53)被接纳在内腔中，相应的压辊(49)的旋转引导轴承(67)固连于活塞(65)并被接纳在内腔(71)中。
5.根据权利要求4所述的制造设备，其中，下基部(73)在压制方向上限定所述内腔(71)，限制压辊(49)朝压制方向运动。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的制造设备，其中，制造设备(33)具有紧固单元，紧固单元布置成使金属部件(35)的所述两个边部彼此紧固在一起。
7.根据权利要求6所述的制造设备，其中，紧固单元和压平装置(47)安装在同一移动的机架上，由纵向驱动器(51)驱使沿紧固带(37)移动。
8.一种根据权利要求1至5中任一项所述的制造设备(33)的用途，制造设备用于制造金属部件(35)，金属部件的紧固带(37)具有第一区部(T1)和第二区部(T2)，自由面(39)的高度沿第一区部(T1)较低，自由面(39)的高度沿第二区部(T2)较高，压辊(49)沿第一区部(T1)施加第一压力，沿第二区部(T2)施加大于第一压力的第二压力。
9.根据权利要求8所述的用途，其中，金属部件(35)具有主金属板(25)和压制在主金属板(25)上、仅覆盖主金属板(25)一部分的副金属板(27)，所述两个边部中的至少一个边部具有至少一个薄段(31)和至少一个厚段(29)，所述至少一个薄段形成紧固带(37)的第一区部(T1)，主金属板(25)沿所述至少一个薄段没有被副金属板(27)覆盖，所述至少一个厚段形成紧固带(37)的第二区部(T2)，主金属板(25)沿所述至少一个厚段被副金属板(27)覆盖。
10.根据权利要求8所述的用途，其中，金属部件(35)是排气管线的中空体，紧固带(37)在压平之后的漏泄率小于30升/分钟。
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