CN1665613A - 闭合装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种闭合装置，用于通过使用封闭模具来成型生产金属零件的装置，该闭合装置至少包括：多个拉环(2)，这些拉环(2)每个至少有一个具有一个闭合轮廓的拉框(2.2)，拉框显示两个彼此间隔、相对排列的扇形体(2.3)，扇形体之间可布置一个模具(12)，每个扇形体(2.3)至少有一个支承面(2.1)或者一个支承面(2.4)，每个拉环(2)至少在一个活节(8)上固定可摆动，一个支承面(3.1)，位于模具(12)的上方或其表面，用作为拉环(2)的支承面(2.1)的支承，以及一个装置(5)，产生大于3MN的闭合力并有多个发力元件。

Description

闭合装置
本发明涉及一种闭合装置，用于通过在封闭模具中成型而生产金属件的装置，以及用于通过使用带根据这种发明而制造的闭合装置的封闭模具来成型生产金属件的装置。此外，本发明还涉及一种构件，这种构件用于通过在封闭模具中成型生产金属件的装置中的闭合模具。
在本发明中，“在封闭模具中成型”这个名称包括这样一种成型方法，其中力作用到工件上以便在本身分体的但在施力时基本封闭的模具的内部进行成型，传送到模具上的闭合力通常大于3MN。例如所谓的使用纵向分布模具的内高压成型法便是这样的一种成型法。
内高压成型通常使用的是液压驱动的装置。这些装置的结构很大程度上取决于要生产的工件，其毛坯通常是一个管状的空心体。用于传输力到管端的主汽缸可是立式也可是卧式，尤其在管轴出口方向相互作用排列。汽缸之一通常钻空，并有一个高压接口，此接口通常通过一个管连接与压力转换器相连。
模具至少为两件式。最简单的情况是，两件式模具中的一部分紧紧固定在机器的平台上，另一部分受驱动并随着工作周期而开关动作。装置可根据所要获得的工件形状选取纵向或横向排列的模具，在闭合力要大于3MN的情况下，通常采用纵向排列的模具。这些装置的经济效益往往只有在加工数量大，就是说尤其周期短的情况下才会体现出来。
用于内高压成型的、有一个相对管轴纵向排列模具的装置，常常做成多柱式压力机或者框架式压力机。模具如此布置，使得模具的一部分在工件更换时可从压杆向上运动。在成型过程中，压杆必须平衡由设计工件表面以及内压所产生的作用于模具的力，并且将至少同样大小的力传送到模具上。由于工序要求很高的内压(通常超过1000巴)，对此所需的超过3MN的闭合力必须通过装置的钢结构来加以保证，这通常在使用多柱式压力机或者框架式压力机情况下，需要比较大的结构高度以及宽敞的安装和操作空间。由于要承受超过3MN的力以及由此而产生的自重很大，装置的基础建设耗费昂贵，要求空间大。更换模具，尤其是更换模具，工艺要求很高。
从DE 1 602 475 B2中得知有种在液压内压下冷成型生产板材质中空工件的挤压装置，在这种装置中，包住工件的模具各活动体在冷成型过程中依靠可外转的闭锁钩而紧紧连接在一起。如果这种挤压装置要确保提供超过1MN，特别是超过3MN的闭合力时，就要相应地锁紧机构，尤其是闭锁钩以及用来外转闭锁钩所必需的活节进行尺寸设计。这种具有几吨重的装置，基础建造费用昂贵并需要相应的结构高度。闭锁钩若要能保证提供必需的闭合力，则只能是操作笨重、能源消耗大。
在工业制造范围内对装置经济运行所必需的20至40秒的短周期，由于之后出现强大的惯性力而不得实现。与上述方案相连的问题是，在成型过程中模具的各部分之间出现裂缝，这主要是由闭锁钩材料的弹力变形所造成，这种弹力变形在加力过程中导致了不希望看见的工件变形。
本发明的任务是：提供一种结构高度低、自重小的，在投资规模、维护和运营上费用较低并且经济运行的装置以及一种用于这种装置的构件，一种在成型过程中模具各部分之间不出现裂缝的装置。
本发明的任务是通过根据发明的闭合装置至少包括下列组件来实现的：
-多个拉环2，每个拉环2至少有一个具有闭合轮廓的拉框2.2，拉框具有两个彼此间隔、相对排列的扇形体2.3，扇形体之间可布置一个模具12，每个扇形体2.3至少有一个支承面2.1或者一个支承面2.4，并且拉环2至少有一个活节8上固定可转动，拉框2.2尽量采用抗拉强度为1500N/mm2到4200N/mm2，疲劳强度为1200N/mm2到3000N/mm2及密度大约为1.2到2.5g/cm3的材料，
-支承面3.1，布置在模具12上部或其表面，用为一个拉环2的支承面2.1的支承，以及
-闭合装置5，产生超过3MN的闭合力并有多个发力的元件，其中闭合力作用于拉环2的支承面2.1、2.4和至少一个位于模具12下部的面之间。
根据本发明，材料选择以及结构成型，还使得拉环在技术上可低耗能地进行的简单转动，对要实现的周期产生了积极的影响，达到低动力运行。
根据本发明选取和使用具有权利要求1中所确定的材料特性的材料作为结构材料，与其它成型技术中常用的材料，尤其是与结构钢相比，使得新结构方案和新机械设计得以可能。
例如，碳纤维化合物的抗拉强度达到约2950N/mm2(结构钢约为320到690N/mm2)，疲劳强度达到约1950N/mm2(结构钢约为350N/mm2)，密度达到约1,8g/cm3。
按照本发明将闭合机构的部件设计为能实现所需闭合力的拉环，有利地使本发明中优选材料(如碳纤维化合物)具有改良的材料特性，例如拉框的形状强度与质量的比例达到约800(钢约为8到12)。
在从属的权利要求2至8中，阐述了本发明闭合装置优选的设计方案和改进。
本发明的任务还通过一种内高压成型来生产金属件的装置以及一个根据权利要求1至8所设计的装置得到了解决，这个装置至少包括一个分体模具。
此外，本发明的任务通过根据权利要求10的一种构件得到解决，这个构件用于通过使用封闭模具来成型生产金属件的装置中的闭合模具。
在相关的权利要求11中，阐述了本发明的构件的优选设计方案和改进。
本发明的实施例在图中示出，并进一步描述如下。图示有：
图1a闭合装置的侧面图
图1b图1a中的闭合装置的另一个侧面图
图2a带封闭模具的闭合装置的替代变体的透视图
图2b带开放模具的闭合装置的透视图
图3a用于闭合模具的构件的侧面图，以及
图3b图3a中的用于闭合模具的构件的另一个侧面图。
图1从侧面显示了本发明的闭合装置1，作为采用分体的模具12通过内压成型生产金属件的装置的一个组件。基座13上固定有基本上由结构钢制成的为箱形体的机架6。一个框架6.3与另一个框架6.1通过一个支柱6.2固定在一起。支柱6.2上布置有两个活节8，沿机架6纵向刚性固定住。活节8上铰接两个拉环2，使得拉环可与机架6的纵轴几乎平行摆动。拉环2的摆动通过框架6.3上的两个液压摆动汽缸9实现。在框架6.3的四角垂直置有与横梁3相连的四个行程汽缸4。横梁3有支承平面3.1，与其并行的、同样是平的拉环2的支承面2.1可在回转的状态进行位移。横梁3上固定着纵向分成两部分的模具12的上部分。模具12的下部分固定连接在机台7上。机台7自由地平放在四个压力汽缸的活塞面上，这四个压力汽缸是装置5的发力元件。
那些压力汽缸是如此固定在框架6.1上的：装置5的这些发力元件，作用于同一拉环2，最好是多个液压高压汽缸，其布置能使装置5的这些发力元件的中间导力线几乎平行并在一个平面上分布，基本上不偏离将拉环2在轴向上中心分开的平面。扇形体2.3尽量由轻金属制成，例如铝合金。拉框2.2尽量由碳纤维化合物，例如由一个环氧树脂矩阵中纤维含量约达50％到65％的互调纤维制成。
上述装置的工作原理描述如下：
在将工件放到打开的模具12中后，模具通过行程油缸4的活塞杆下行而关闭，使得模具12的两部分接触。接着两个拉环2在回转汽缸9的帮助下摆动到垂直位置，使得横梁3的支承面3.1和拉环2的支承面2.1之间有一个气隙，这个气隙对于拉环2实现无接触内摆来说是必要的。这时闭合力通过压力汽缸经过机器台面7而传到模具12上。在此机器台面7和整个模具12被抬升，直至横梁3和拉环2的支承面相接触。接下来给模具12的两部分加载必需的闭合力，也就是说将模具12夹紧。
图2以透视图显示了带封闭或开放模具(图2a及图2b)的闭合装置的替代变体。机架6基本上是由一个箱形的钢结构组成。下框架6.3是通过四个垂直布置的支架与另一个框架6.1固定。另外，在这两个框架之间布置一个拉环支座10并通过四个弹簧导轨11与框架6.3相连。拉环支座10上固定有两个活节8。在活节8上铰接两个拉环2的下部，使它们可平行于机架6的纵轴摆动。拉环2的摆动通过两个布置在框架6.3上的液压回转汽缸9实现。在框架6.1的四角上垂直布置有与横梁3相连的四个行程汽缸4。横梁3有支承平面3.1，在该平面上，同样平的、并与其平行的拉环2的支承面2.1可在回转的状态下(图2a)进行位移。两个拉环2各由两个半圆形的相互对立的扇形段2.3组成，上下两个扇形段2.3的近似半圆的轮廓相互背离。环形的硬的拉环2.2罩住上下扇形段2.3的半圆形轮廓并与其相连。横梁3上固定有分体的模具12的上部分。模具12的下半部固定在框架6.1上，在其下边另外固定着四个向下突出的压力汽缸5。压力汽缸5穿过拉环支座10的四个开口压到下扇形段2.3的支承面2.4上。压力汽缸如此固定在框架6.1上，使得当拉环2摆动时(图2a)，装置5的那些发力元件的中间导力线几乎平行，并在一个基本上不偏离将拉环2在轴向上中心分开的平面分布。
上述装置的工作原理描述如下：
在将工件放到打开的模具12中后，模具通过行程油缸4下行而关闭，使得模具12的两部分接触。接着两个拉环2在回转汽缸9的帮助下摆动到垂直位置，使得横梁3的支承面3.1和拉环2的支承面2.1之间有一个气隙，这个气隙对于拉环2实现无接触内摆来说是必要的。这时闭合力通过压力汽缸传到拉环2的支承面2.4上。在此拉环2向下运动，直至横梁3和拉环2的支承面3.1和2.1相接触。接下来给模具12的两个部分加载必要的闭合力，也就是说用这些闭合力将模具12夹紧，使得在成型过程中模具12的部件不会取下。
图3从侧面显示了用于闭合模具1的一个构件，作为采用分体的模具12通过内压成型来生产金属件的装置的一个组件。基座13上固定有一个基本上由结构钢制成的箱形体机架6。一个框架6.3与另一个框架6.1通过支柱6.2固定连接在一起。支柱6.2上布置有两个活节8，沿机架6纵向固定。活节8上铰接着两个拉环2，即一对根据本发明的构件，使得它们几乎可与机架6纵轴向平行地摆动。
在图3没有显示的替代方案是，拉环2可布置得与模具12作轴向移动。
拉环2通过两个布置在框架6.3上的液压回转汽缸9实现摆动。在框架6.3的四角上，布置有四个支撑在框架6.3上垂直排列的行程汽缸，它们与横梁3相连。横梁3有支承平面3.1，在这些平面上同样平的、并与其平行的拉环2的支承面2.1可在回转的状态下进行位移。横梁3上固定着纵向分成两部分的模具12的上部分。模具12的下半部固定连接在机台7上。机台7自由地平放在四个压力汽缸的活塞面上，这四个压力汽缸是装置5的发力元件。这些压力汽缸是这样固定在框架6.1上的：装置5的这些发力元件作用于同一拉环2，最好是多个液压高压汽缸，布置得能使闭合力作用于拉环2上，使装置5的发力元件的中间导力线几乎平行并在一个平面上分布，该平面基本上不偏离将拉环2在轴向上中心分开。扇形体2.3尽量由轻金属制成，例如铝合金。拉框2.2主要由非金属的带嵌入加固体的粘合材料制成，这里主要是碳纤维化合物，例如由一个环氧树脂矩阵中纤维含量约达50％到65％的互调纤维制成。
上述装置的工作原理描述如下：
在将工件放到打开的模具12中后，模具通过行程油缸4的活塞杆下行而关闭，使得模具12的两部分接触。
接着两个拉环2在回转汽缸9的帮助下摆动到垂直位置，使得横梁3的支承面3.1和拉环2的支承面2.1之间有一个气隙，这个气隙对于拉环2实现无接触内摆来说是必要的。这时闭合力通过压力汽缸经过机器台面7而传到模具12上。在此机器台面7和整个模具12被抬升，直至横梁3和拉环2的支承面相接触。接下来给模具12的两个部分加载必要的闭合力，也就是说将模具12夹紧。
本发明的构件同样可以作为用于塑料、金属、陶瓷或玻璃制品的变形或者修整的闭合模具的整体式元件而使用。
工件的修整例如可以通过较大塑料件的吹型或者注塑来实现。例如一个两件式的吹模可以在由一个或多个本发明的构件组成的结构体的帮助下无缝闭合。本发明的基本思想可以由专业技术人员按照相应的通常参数适配以公知的方式而转用。
本发明原理应用的另一个事例是以熟悉的方式铸造金属、陶瓷或玻璃件。

Claims (11)

1.用于通过在封闭模具中成型生产金属件的装置的闭合装置，其特征是，该闭合装置至少包括：
-多个拉环(2)，每个拉环(2)至少有一个具有闭合轮廓的拉框(2.2)，拉框具有两个彼此间隔、相对排列的扇形体(2.3)，扇形体之间可布置一个模具(12)，每个扇形体(2.3)至少有一个支承面(2.1)或者一个支承面(2.4)，并且每个拉环(2)至少在一个活节(8)上固定可摆动，其中拉框(2.2)的材料尽量是加强的粘合材料，尽量用抗拉强度为1500N/mm2到4200N/mm2，疲劳强度为1200N/mm2到3000N/mm2及密度大约为1.2到2.5g/cm3的材料制成，
-一个支承面(3.1)，布置在模具(12)上部或其表面，用作一个拉环(2)的支承面(2.1)的支承，以及
-一个闭合装置(5)，产生超过3MN的闭合力并有多个发力的元件，其中闭合力作用于拉环(2)的支承面(2.1)、(2.4)和至少一个位于模具(12)下部的面之间。
2.根据权利要求1的闭合装置，其特征是：该闭合装置(5)位于拉环(2)的支承面(2.4)和紧挨着模具(12)之间。
3.根据权利要求1的闭合装置，其特征是：该闭合装置(5)位于拉环(2)的支承面(2.4)和间接挨着模具(12)之间。
4.根据权利要求1的闭合装置，其特征是：该闭合装置(5)的那些作用于同一拉环(2)的发力元件如此布置，使得装置(5)的那些发力元件的中间导力线几乎平行并在一个平面上分布，该平面基本上不偏离将拉环(2)在轴向上中心分开的平面。
5.根据权利要求4的闭合装置，其特征是：该闭合装置(5)的发力元件是一个或多个液压高压汽缸。
6.根据权利要求1的闭合装置，其特征是：至少一个拉环(2)可轴向移向模具(12)。
7.根据权利要求1的闭合装置，其特征是：拉框(2.2)主要由一种带嵌入加固体的非金属粘合材料制成。
8.根据权利要求7的闭合装置，其特征是：拉框(2.2)主要由一种碳纤维化合物，例如由在一个环氧树脂矩阵中纤维体积含量约达50％到65％的互调纤维制成。
9.通过内高压成型生产金属件的装置，至少包括一个分体的模具和一个根据权利要求1至8的闭合装置。
10.用于通过在封闭模具中成型生产金属件的装置的闭合模具的构件，其特征是：至少包括：
-一个拉环(2)，这个拉环(2)至少有一个具有一个闭合轮廓的拉框(2.2)，拉框具有两个彼此间隔、并相对排列的扇形体(2.3)，扇形体之间可布置一个模具(12)，每个扇形体(2.3)至少有一个支承面(2.1)或者(2.4)，其中拉框(2.2)的材料尽量是一种加强的粘合材料制成，
-支承面(2.1)和在模具(12)的上方或下方及/或其表面的一个支承面(3.1)对应，在此有一个或多个共至少达1MN的闭合力可传送到上述构件上，这些力作用于拉环(2)的支承面(2.1)、(2.4)和至少一个位于模具(12)下方或上方的面之间，其中闭合力作用于当前拉环(2)，使得导力线的合力几乎平行，并在一个平面上分布，该平面基本上不偏离将拉环(2)在轴向上中心分开的平面。
11.根据权利要求10的构件，其特征是：拉环(2)至少在一个活节(8)上固定可摆动，或可轴向移向模具(12)。
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