CN114618926A - 用于制造管构件中的内部止挡部的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于制造管构件中的内部止挡部的方法，包括如下步骤：a)提供由钢制成的管构件；b)借助管构件和第一模具之间的相对运动而减小第一端部的内径，第一模具的内径小于管构件的外径，沿管构件的轴向方向进行该相对运动，制造在第一端部和第二端部之间的圆锥形的第一区域；c)借助另外的模具沿管构件的轴向方向朝第二端部的相对运动成型第一区域，由此在第一区域中产生环绕的凹陷部和凸起，凸起的内径D5小于第一端部的内径，且朝第二端部的方向接着凹陷部成型圆锥形的第二区域；d)在管构件外侧支承在外部模具的模具空腔中期间，借助内部模具扩宽第一端部，且成型包括内部止挡部的内轮廓。

Description

用于制造管构件中的内部止挡部的方法

技术领域

本发明涉及一种按照权利要求1的特征用于制造管构件中的内部止挡部的方法。

背景技术

DE 10 2018 108 546 A1公开用于气压容器的管元件。管构件具有多个纵向区段。在所述区段之间可以设置凹部。所述凹部可以通过滚压成型、卷边或挤压制造。

DE 10 2018 105 445 A1公开用于机动车的安全气囊系统的气体发生器模块的壳体，其中管状的壳体具有多个指向到壳体内部的压印部，所述压印部作为用于内部构件的止挡部起作用。为了制造压印部，使用内芯轴，而从外面逐点向内挤压各个压印部。

DE 10 2018 123 316 A1公开用于气压容器的管元件和其制造的方法。所述制造多阶段地包括至少一个中温成型方法步骤地进行，其作为轴向压缩实施。对于各个方法步骤使用不同的工具。轴向压缩用于制造径向向外指向的突出部，所述突出部通过材料增厚形成。

用于制造内部止挡部的凹陷部和类似的几何结构的已知的滚压处理是相对费时的过程。在周边上分布设置的各个凹部的制造在工具技术方面相对耗费。此外，在尤其是高强度的钢合金的滚压处理中，所谓的滚光

和滚过证实为不利，其在最差的情况中可能导致表面破裂或点蚀和/或滚入杂质。

发明内容

本发明的任务是，不仅在时间消耗方面而且在工具技术的花费方面改进用于制造内部止挡部的方法。

该任务在具有权利要求1特征的方法的情况下解决。

从属权利要求涉及本发明的有利的进一步构成。

按照本发明的方法用于制造在管构件中的内部止挡部并且具有多个步骤，所述步骤仅可算作轴向的成型且尤其是轴向的冷成型。

首先，提供具有第一端部和第二端部的钢的管构件。在这里所述方法的范围中第二端部不应变形。其可以用作支座。成型只发生在第一端部的区域中。本发明不排除，在第二端部上实施其他方法步骤，如其例如在DE 10 2018 123 316 A1中说明的那样。

第一端部的内径被减小。这通过管构件和在内部接纳管构件的第一模具之间的相对运动进行。为此，该模具至少在一个区域中具有的内径小于管构件的外径。

该相对运动尤其是以如下方式进行：该模具相对于固定的管构件移动。这涉及轴向的成型。在该轴向的成型中，直径只在第一端部的区域中减小。由模具的不同的直径区域决定地在第一和第二端部之间制造圆锥形的过渡。在入口侧，模具具有这样大的直径，使得管构件尤其可以接纳在模具中。与入口侧的端部的隔开距离，该模具的内径对应于希望的外径和第一端部的对应的希望的轮廓在圆锥形的过渡区域中减小。

下一个制造步骤可关于管构件的之前制造的圆锥形的区域称为补偿设置(Nachsetzen)。使用另外的模具，其当然不是作用到第一端部的已经成型的圆柱形的第一纵向区段上，而是只作用到成型的第一端部和未成型的第二端部之间的过渡中的圆锥形的区域上。该圆锥形的区域变形，其方式为，其通过仅仅轴向运动的模具而径向向内排挤。圆锥形的第二区域与在此期间径向向内压的圆锥形的区域间隔开距离地通过模具成型。使用的钢在此在最初的圆锥形的区域的区域中向内成拱形，从而产生在外部径向环绕的凹陷部。所述凹陷部决定向内突出的环绕的凸起。

在下一个步骤中，第一端部借助至少一个内部模具扩宽。内部模具导入第一端部中并且沿轴向方向移动。第一端部处于外部模具的模具空腔中。应该成型具有希望的内部止挡部的内轮廓，其方式为第一端部的径向外表面面状地在模具空腔中置于贴靠中(校准)。

通过借助内部模具的该最后的校准，制造具有希望的内部止挡部的最终的内轮廓。内轮廓以如下方式校准：管构件的材料以其外表面在内侧支承在模具空腔上。为了在校准过程期间制造内部止挡部，模具空腔具有向内突出的环绕的突出部，所述突出部在外表面中在凹陷部的区域中接合到凹状的凹部中。由此，内部模具可以压向凸起并且管构件可压向突出部，并且因此该内轮廓精确地限定、即校准。

应该利用第二内部模具制造至少一个沿径向方向环绕的阶梯凸肩。该阶梯凸肩与第一端部的端侧间隔开。内部止挡部构成在阶梯凸肩的内径较小的阶梯部和内径较大的阶梯部之间的过渡区域中。内径较小的阶梯部相对于第一端部的距离较大。阶梯部的直径朝向第一端部、即相反于轴向的成型方向而增大。

所有通过根据按照本发明的方法的成型而改变的内径在完成的构件中优选比管构件的未以该方法成型的纵向区段的内径更小地调设。换句话说，成型的第一端部的内径小于未成型的第二端部的内径，即使第一端部的内径在所述方法的后半部分中再次扩宽。

关于内径的阶形，具有最小的内径的区域距离第一端部最远。因此，内径较大的阶梯部沿成型方向在较小的阶梯部上游。由此可实现，使用相对简单构造的内部模具作为校准工具，其可以没有底切地制造。由于仅仅轴向的成型而不需要设置包括径向可偏移的冲模的耗费的外部模具(所述外部模具从外面引起管构件的径向的变形)。阶梯凸肩能够实现在相对短的长度区域内的精确的校准。

为了校准、即在最后的成型阶段期间，外部模具的模具空腔这样构造，使得可实现希望的内轮廓。同时确定外轮廓，该外轮廓也根据相应的区域中的希望的壁厚。可以通过在直径较大的阶梯部的区域中的成型，调设比在管构件的未变形的纵向区段中稍微更大的壁厚。内径较大的阶梯部在最后的成型步骤中的校准中在一定程度上在凸起之前稍微压缩。优选地，壁厚区别在整个成型区域上看优选非常小(< 壁厚的5％)并且尤其是以绝对的数量仅为数十分之一毫米。优选地，壁厚基本上恒定。

作为径向环绕的突出部构成的内部止挡部不是必须强制地在一个轴向平面内延伸。其尤其是也可以倒圆。倒圆的区域能够较简单地制造，要求较小的成型力，并且也在管构件内产生较小的材料应力。

管构件应该优选由高强度的钢合金制造，所述钢合金具有 Rm>780MPa、尤其是Rm>1050MPa的强度。所述管构件可以是无缝的或被焊接。对于该方法提供的无缝的管构件优选调质处理(硬化和退火)。调质处理可以在管的冷拉之前或之后进行。当管的冷拉在调质处理之后进行时，管可选地低应力地退火。在消除应力退火之后，管被剪切到希望的长度。当调质处理在冷拉之后进行，则优选在调质处理之后才剪切。提供给按照本发明的方法的管构件优选是已如上所述地热处理的并且冷拉的管的部分件。

总之，按照本发明的方法设置，首先减小管构件的最初的内径，并且通过补偿设置在圆锥形的过渡的区域中构成向内指向的凸起以及凹陷部，随后将第一端部通过尤其是圆锥形的内部模具绝大部分地再次扩宽并且最后构成具有止挡部的希望的内轮廓，这通过之前通过补偿设置制造的凹陷部/凸起是可行的。所述方法步骤(减小、补偿设置、扩宽、校准)优选都作为冷成型实施。没有附加的主动的热量引入的单纯的冷成型缩短了制造过程的持续时间，是低成本的并且可相对简单地实现。与单纯的轴向的成型结合，同时降低工具成本。

在本发明的一种有利的进一步构成中，管构件制造为气体发生器模块的壳体，为了气体发生器模块的内部构件的位置定向，借助所述方法制造的止挡部被使用或被制造。按照本发明的轴向的成型(尤其是作为单纯的冷成型)优选在要制造的壳体的燃烧室侧上实施。燃烧室侧或第一端部具有与壳体的对置的第二端部不同的功能。

所述壳体基本上是圆柱形的管构件，其局部地成型。管构件必须在气体发生器的触发的情况中短期承受非常高的负载，即尤其是防破裂的。在外径为大约30mm的情况下典型的壁厚处于大约2mm的范围内。

附图说明

接着借助在仅仅示意性的附图中示出的实施例解释按照本发明的方法。附图中：

图1示出通过作为气体发生器模块的壳体的管构件的成型区域的纵剖面的简化图；

图2.1至2.4示出在第一成型模具中的四个制造步骤的时间上的顺序；

图3.1至3.4示出在第二成型模具中的四个制造步骤的时间上的顺序：

图4.1至4.4示出在第三成型模具中的四个制造步骤的时间上的顺序；

图5.1至5.4示出在第四成型模具中的四个制造步骤的时间上的顺序；

图6示出管构件的成型的第一端部；

图7示出图6的细节VII。

具体实施方式

图1示出气体发生器模块的管状的壳体2的部分区域的纵剖面。管状的壳体2由最初圆柱形的管构件1制造，其中借助图2.1至5.4 解释轴向的冷成型的进一步制造步骤。图1示出凹陷部8，所述凹陷部径向向外环绕地构成和在阶梯凸肩21的阶梯部23、24上的不同的直径区域(内径D6和D7)，其中在阶梯部23、24之间构成止挡部22。

按照本发明的方法设置，使用高强度的钢(Rm>780MPa)的管构件1。管构件1按照图2.1的示图定位在第一模具4上。第一模具4 具有内径D2(图2.2)，所述内径小于管构件1的外径D1。以未进一步示出的方式轴向支承和/或保持第二端部5。第一模具4沿箭头P1 的方向轴向移动。管构件1的最初的内径D3减少到更小的内径D4。

图2.3示出第一模具4的下端部位置。图2.4示出，模具4怎样再沿箭头P2的方向往回移动到初始位置中。在内径D2中分级的第一模具4的内部轮廓已被传递到管构件1上。构成圆锥形的第一区域6，所述第一区域处于未变形的第二端部5和变形的第一端部3之间。通过该成型，使第一端部3稍微伸展。在圆锥形的区域6和第一端部3 或第二端部5之间的过渡部倒圆。

在第二成型阶段(图3.1至3.4)中补偿设置。这表示，第一端部 3的已经成型的圆柱形的部分不再成型，而是对圆锥形的区域6成型。为此，使用另外的模具7，其同样具有阶形，以便仅对圆锥形的第一区域6重新成型。图3.2示出，所述另一个模具7怎样沿箭头P1的方向沿轴向方向移动。图3.3示出在下端部位置中的模具。圆锥形的第一区域6变形，其中在圆锥形的第一区域6的最初的长度区域中现在制造环绕的凹陷部8和向内突出的凸起25。壁区域在凹陷部8的高度中径向向内偏移。凸起25的内径D5小于已经成型的圆柱形的第一端部3的内径D4。

沿轴向方向，扩宽的圆锥形的第二区域9跟随径向地在外侧环绕地构成的凹陷部8，所述第二区域通过模具7成型并且构成至仍未变形的第二端部5的过渡部。所述过渡部是平滑的。圆锥形的第二区域 9比圆锥形的第一区域6更陡，这归结于所述该另外的模具7的对应的成型，如借助图2.4和3.4的对比可看出的。图2.4和3.4分别示出在沿箭头P2的方向的向上运动中的模具4和7并且同时示出管构件1 作为相应的成型阶段的结果。

图4.1至4.4示出下一个制造步骤。具有按照图3.4的轮廓的管构件1放入具有模具空腔11的外部模具10中。模具空腔11被轮廓化，即不仅仅是圆柱形并且确定管构件1的以后的外部形状。

内部模具12沿箭头P1的方向从第一端部3导入管构件1中，由此管构件1被扩宽。第一内部模具12具有截锥形的尖端13，圆柱形的轴14跟随所述尖端。对应于第一内部模具12的轮廓，与此对应地在第一端部3的上部区域中制造圆柱形的轮廓并且在尖端13与管构件1进入接触的区域中制造圆锥形的轮廓，例如直到凹陷部8或向内指向的凸起25的高度。

图4.3示出第一内部模具12的下端部位置。图4.4又示出第一内部模具12在外部模具10中的向上运动(箭头P2)并且在该制造步骤结束之后管构件1的轮廓。

图4.4也示出，管构件1以其圆柱形的外表面15在第一端部3的区域中贴靠在模具空腔11上。在较强地轮廓化的区域中，相邻于凹陷部8，管构件1还未贴靠在外部模具10的模具空腔1上。

最后的校准借助图5.1至5.4解释。具有按照图4.4的轮廓的管构件1在图5.1中示出。第二内部模具16具有包括多个阶形的头部17 (图5.2)。更细的轴18连接到头部17上(图5.3)。第二内部模具16 具有三个分级的直径区域作为用于成型的作用面。头部17的在直径中最大的区域首先与管构件1的第一端部3接触并且在其长度的大部分上校准第一端部3的内径。

头部的较小的直径区域沿轴向方向和成型方向在上游。对应于头部17的轮廓，也在模具空腔11中给出两个另外的在直径中较小的直径区域。模具空腔11在凹陷部8的区域中具有突出部19，所述突出部接合到凹陷部8中。

图5.3示出第二内部模具16的下端部位置。在突出部19的区域中，在管构件1的壁中的凹陷部8向外压向模具空腔11。所述材料尤其是压向模具空腔11的突出部19。由此，成型在内径中最小的区域，由此产生包括环绕的阶梯凸肩21的内轮廓20，如其在图5.4中示出的那样。

在图5.4中，第二内部模具16处于沿箭头P2的方向的向上运动的阶段中。成型的管构件1可以现在从外部模具10中取出。

图2以放大图示出完成的阶梯凸肩21，所述阶梯凸肩与第一端部 3的端侧26(图5.4)间隔开。阶梯凸肩21具有内部止挡部22，所述止挡部设置到在内径D6中较小的阶梯部23和通过过渡区段在内径 D7中较大的阶梯部24之间的过渡区域上。较大的阶梯部24对应于第二内部模具16的轮廓在较小的阶梯部23上游。

图6和7示出在阶梯凸肩21的区域中的其他细节。较大的阶梯部 24具有比倒圆的止挡部22更大的轴向长度L1，所述止挡部具有长度 L2。此外，较大的阶梯部24的长度L1也大于在直径中较小的阶梯部 23的长度L3。较小的阶梯部23的长度L3大于所述止挡部的长度L2。

图6和7还示出，第一端部3的在成型的阶梯凸肩21上游的端侧的也基本上圆柱形的长度区域具有比较大的阶梯部D7更大的内径 D8。同时，壁厚W1在整个成型区域上基本上恒定。仅给出在较大的阶梯部24的区域中的较小加厚，所述加厚在该实施例中为大约 1/10mm。在1.5mm至3mm的壁厚W1和在壁厚W的15％至20％的加厚的情况下，外径D1优选处于20mm至50mm的范围中。

图6和7还示出半径R。所述半径R不同大。除了在止挡部22 和较小的阶梯部23之间，所有过渡部是平滑的。直径说明仅处于基本上圆柱形的区域中。在直径中最大的变形的区域中的外径D9小于较大的阶梯部24的外径D10。此外，在未变形的第二端部5和在变形的区域中的外径D1、D9之间的比例能够通过接着的方程说明： D9＝0.9-1.0xD1。

在止挡部22的长度区域中，凹陷部8在径向外部具有至在外径 D10中较大的阶梯部24的倒圆的过渡。凹陷部8关于较大的阶梯部 24的外径D10的深度T1处于0.3mm至1mm的范围中。倒圆的凹陷部8通过具有半径R的另一个倒圆的过渡转入第二端部5的未变形的区域中。

附图标记列表

1 管构件

2 壳体

3 1的第一端部

4 第一模具

5 1的第二端部

6 1的圆锥形的第一区域

7 另外的模具

8 1中的凹陷部

9 1的圆锥形的第二区域

10 外部模具

11 10的模具空腔

12 第一内部模具

13 12的尖端

14 12的轴

15 1的外表面

16 第二内部模具

17 16的头部

18 16的轴

19 10的突出部

20 1的内轮廓

21 1的阶梯凸肩

22 1的止挡部

23 21的较小的阶梯部

24 21的较大的阶梯部

25 在8中的凸起

26 3的端侧

D1 1的最初的外径

D2 4的内径

D3 1的最初的内径

D4 1的减小的内径

D5 在凹陷部8中的1的内径

D6 23的内径

D7 24的内径

D8 3的内径

D9 3的外径

D10 24的外径

L1 24的轴向长度

L2 22的轴向长度

L3 23的轴向长度

P1 轴向的运动方向

P2 轴向的运动方向

R 半径

T1 8关于D10的深度

W1 1的壁厚

Claims (11)

1.用于制造管构件(1)中的内部止挡部(22)的方法，该方法包括如下步骤：

a)提供包括第一端部(3)和第二端部(5)的由钢制成的管构件(1)；

b)借助在管构件(1)和在内部接纳该管构件(1)的第一模具(4)之间的相对运动而减小第一端部(3)的内径(D4)，第一模具(4)具有的内径(D2)小于管构件(1)的外径(D1)，并且为了该管构件(1)的成型，沿管构件(1)的轴向方向进行该相对运动，其中，制造内径(D4)减小的第一端部(3)和第二端部(5)之间的圆锥形的第一区域(6)；

c)借助另外的模具(7)沿管构件(1)的轴向方向朝第二端部(5)方向的相对运动使所述圆锥形的第一区域(6)成型，由此在圆锥形的第一区域(6)的纵向区段中在外侧产生环绕的凹陷部(8)并且在内侧产生具有内径(D5)的凸起(25)，所述内径小于第一端部(3)的内径(D4)，并且朝第二端部(5)的方向接着所述凹陷部(8)通过该模具(7)形成圆锥形的第二区域(9)；

d)在管构件(1)在外侧支承在外部模具(10)的模具空腔(11)中期间，借助至少一个轴向导入第一端部(3)中的内部模具(12、16)扩宽所述第一端部(3)，并且通过将第一端部(3)的外表面(15)面状地在模具空腔(11)中置于贴靠而成型包括内部止挡部(22)的内轮廓(20)。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，通过第一内部模具(12)进行第一端部(3)的扩宽并且随后通过第二内部模具(16)在凸起(25)的区域中进行所述内轮廓(20)的成型。

3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，在尤其是以第二内部模具(16)对所述内轮廓(20)成型的情况下，制造至少一个环绕的阶梯凸肩(21)，所述阶梯凸肩与第一端部(3)的端侧(26)间隔开，所述内部止挡部(22)构成在内径(D6)较小的阶梯部(23)和邻接的内径(D7)较大的阶梯部(24)之间的过渡区域中。

4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，较大的阶梯部(24)的内径(D7)调设为小于第一端部(3)的内径(D8)，所述第一端部处于较大的阶梯部(24)上游。

5.按照权利要求3或4所述的方法，其特征在于，通过内径(D7)较大的阶梯部(24)的区域中的成型，调设比在管构件(1)的未变形的纵向区段中更大的壁厚(W1)。

6.按照权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，所述止挡部(22)倒圆或倒角地实施。

7.按照权利要求3至6之一所述的方法，其特征在于，内径(D7)较大的阶梯部(24)制成的轴向长度(L1)大于内径(D6)较小的阶梯部(23)的长度(L3)。

8.按照权利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，提供由具有Rm>780MPa、尤其是Rm>1050MPa的强度的高强度钢合金制成的管构件(1)。

9.按照权利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，至少一个所述成型实施为冷成型。

10.按照权利要求1至9之一所述的方法，其特征在于，所述管构件(1)制造为气体发生器模块的壳体(2)，其中，为了气体发生器模块的内部构件的位置定向而制造所述止挡部(22)。

11.按照权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法在要制造的壳体(2)的燃烧室侧上实施。

Images