CN1816402B - 由平面的金属薄板制造空心型材的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制造空心型材的方法，该空心型材沿着其纵向具有不同的横截面。这种空心型材由一平面的、一体的金属薄板坯料(5，6，7)在模具中成形，其中，通过各过渡区域(8，9)内的补圆或倒圆的纵向切割边(8a，8b，9a，9b)对材料短缺或材料过剩进行补偿，从而在成形过程中不会在过渡区域(8，9)中形成材料减薄或材料加厚。

Description

由平面的金属薄板制造空心型材的方法
技术领域
本发明涉及一种由一平面的金属薄板制造一纵向开狭缝的空心型材的方法，该空心型材特别是作为一纵向缝焊接的空心型材的初级产品，它包括多个横截面相异的纵向部段，其中至少一个部段沿着其长度扩大或缩小。
背景技术
这种类型的空心型材可以以不同的方式和方法制造。在第一种制造方法中，空心型材由各个坯料焊接在一起，本发明正是由此出发。从而这种具有一直径较小的圆柱形纵向部段、一个邻接的圆锥形纵向部段和一个与之相连的直径较大的圆柱形纵向部段的空心型材整体上具有一恒定的壁厚，但是其制造相当麻烦，因为各纵向部段需要分别裁剪，然后成型以及最后焊接在一起。由此，焊缝处不匀整，这对于进一步的变形加工例如内部高压成形是不利的，并且成为在后继的变形过程和以后的操作使用中形成裂缝的起因。
在另外一种已知的制造方法中，由一个一体的坯料制造这种空心型材。为了在各个纵向部段中获得不同的横截面，空心型材可以通过内部高压成形进行扩展。如果想制造上述例子中的空心型材形状，那么横截面扩展是完全以牺牲壁厚为代价的。因此这种制造方法只在有限的范围内适用。
最后已知一种两阶段的制造有凸缘的空心型材的方法(DE19905365A1)，其中在第一阶段制造一个矩形的、具有一个钩状凸缘和一个阶梯形凹处的空心型材。为了扩大这个空心型材的横截面，在下面一个阶段通过内部高压对空心型材进行扩展，并从而获得其最终的形状。上面提及的在内部高压成形过程中由于各个纵向部段横截面不同而造成壁厚变化的问题在这个现有技术中没有得到解决。
发明内容
本发明的目的在于，开发一种不太复杂的由板材坯料制造沿纵向具有不同横截面的空心型材的方法，在此方法中，最多仅仅在非常小的范围内发生不期望的局部材料减薄，以及几乎不会起皱。空心型材应当在其整个表面上是尽量均匀的，以便可以无损坏地进一步成形。
对于文首所述类型的方法，上述目的通过下列特征得以实现：
●从一个一体的金属薄板坯料出发，金属薄板在每个从后来的空心型材的一较小横截面到一较大横截面或者反过来的过渡区域具有补圆的或倒圆的纵向切割边，以便在以后的成形过程中为每个过渡区域内的材料短缺或材料过剩提供补偿材料。
●使坯料在其沿着纵向延伸的中间区域内U形变形，在转移材料的情况下对每个过渡区域内的材料短缺或材料过剩进行补偿。
●将U形变形的坯料以其闭合区域插入一与空心型材相对应的模具的一第一半模内。
●通过模具的一第二半模在应用一用于纵向切割边的导向插片的情况下将U形变形的坯料的翼边靠合在一起，其中材料在每个过渡区域被转移，以补偿材料短缺或材料过剩。
●将空心型材脱模。
优选地，在模具的第一半模中，特别是在使用一相应成型的芯体的情况下，已经实现U形变形。
本发明基于这样的构思，即，在由于空心型材展开而存在材料短缺或材料过剩的过渡区域内，它可以在空心型材的成形过程中通过对壁的拉伸(减薄)或镦粗(加厚)得以补偿，通过补圆或倒圆的边缘区域在相应的材料转移的情况下对该材料短缺或该材料过剩进行补偿，从而，在模具中由单个的坯料也可以制造具有各个直径相异的纵向部段的空心型材，即使在临界的过渡区域内也不会出现显著的减薄和加厚。当然，“倒圆(abgerundet)”和“补圆(ausgerundet)”并不严格指圆弧形的切割边，而是所有在过渡区域处没有尖锐角部的切割边，特别是一种多项的连续曲线走向的切割边。
为了使得在模具中的成形更加简便，可以在模具中成形之前将坯料在其纵向边缘处向内弯曲。在这种情况下，弯曲的纵向边缘的弯曲半径最大等于空心型材的最小曲率半径。
附图说明
下面借助于附图详细阐述本发明。其中：
图1一块金属薄板坯料，
图2具有弯曲的纵向边缘的根据图1的坯料，
图3以透视图示出图1和图2中的坯料在一具有一芯体的模具中的第一成形步骤，
图4以透视图示出图1和图2中的坯料在图3的模具中的第二成形步骤，以及
图5脱模之后的空心型材的透视图。
具体实施方式
在实施例中，一对应于图5的空心型材1由一个一体的金属薄板坯料成形，空心型材1具有三个纵向部段2，3，4，即，一圆柱形的具有较小直径的纵向部段2、一圆锥形扩展的纵向部段3和一圆柱形的具有较大直径的纵向部段4。相应地，金属薄板坯料分为三个区域5，6，7。区域5，7具有一种基本上矩形的横截面，而位于中间的区域6具有一种基本上梯形的横截面。该坯料5，6，7的特点是，在各区域5，6，7之间的过渡区域8，9内，直的切割边被修圆，具体地说，从较小的矩形区域5到梯形区域6的切割边8a，8b是补圆的(ausgerundet)，而从梯形区域6到较大的矩形区域7的切割边9a，9b是倒圆的(abgerundet)。利用这种材料添加或材料去除来补偿过渡区域8的区域8c，8d中的材料短缺和过渡区域9的区域9c，9d中的材料过剩，这里所说的材料短缺或材料过剩会在待成型的空心型材展开成平面时产生。
过渡区域8，9在这个实施例中表现为简单的几何形状，而这种在过渡区域8，9处添加材料或移除材料的原理也可以在复杂的空心型材成形中实现，甚至是椭圆形、矩形和各种不同形式的过渡区域，例如从圆形到方形等等。
从图1的坯料到图5的空心型材的成形是分步实现的。优选纵向边缘6a，6b，7a，7b，5a，5b首先向内弯曲，特别是以这样的一个弯曲半径，即，其最大等于后来的空心型材的最小曲率半径。在图2中示出了以这种方式为实际实施变形做好准备的坯料。
然后，根据图3，坯料5，6，7借助于一芯体11以其在纵向方向上延伸的中间区域在一与后来的空心型材相配的模具10a，10b的一第一半模10a内成形，从而产生了一具有直立的翼边12a，12b的U形成形件。在第一半模10a内的这个成形步骤中，就已在过渡区域8，9内发生了材料转移，从而在过渡区域内最多仅仅在非常小的范围内发生镦粗和材料加厚或减薄。
在根据图4的下一个成形步骤中，必要时在移除芯体11之后，所述翼边12a，12b借助一个第二半模10b彼此弯曲，当第二半模10b下降时翼边12a，12b就贴靠在该半模上，直至模具10a，10b完全闭合。其中，芯体11所具有的插片13用于纵向切割边的对中。在这个第二成形步骤中，在过渡区域8，9内也发生了材料转移，从而基本上不会出现材料减薄或材料加厚。
在将成形为空心型材的金属薄板脱模之后，纵向切割边对在一起并且构成一个线性的可焊接的边缘接口。这样制造的预成型空心型材在进行纵向缝焊接之后再进行其他的成形过程，例如内部高压成形，其中，由于进行了预成形，所以仅仅还需要相对很小的变形。
可以理解，当空心型材在两端比在中间区域具有较小的横截面时，为了进行第二成形步骤必须移除芯体。在这种情况下，插片13与第二半模10b共同承担导向功能。当然，插片13可以任意固定，例如可以固定在第二半模10b上。

Claims (9)

1.一种由一平面的金属薄板制造一纵向开狭缝的空心型材(1)的方法，该空心型材包括多个横截面相异的纵向部段(2，3，4)，其中至少一个纵向部段沿着其长度扩大或缩小，所述方法具有如下特征：
●从一个一体的金属薄板坯料(5，6，7)出发，金属薄板在每个从后来的空心型材(1)的一较小横截面到一较大横截面或者反过来的过渡区域(8，9)具有补圆的或倒圆的纵向切割边(8a，8b，9a，9b)，以便在以后的成形过程中为每个过渡区域(8，9)内的材料短缺或材料过剩提供补偿材料；
●使坯料在其沿着纵向延伸的中间区域内U形变形，在转移材料的情况下对每个过渡区域(8，9)内的材料短缺或材料过剩进行补偿；
●U形变形的坯料以其闭合区域插在一与空心型材(1)相对应的模具(10a，10b)的一第一半模(10a)内，通过模具(10a，10b)的一第二半模(10b)，在应用一用于纵向切割边的导向插片(13)的情况下，将U形变形的坯料的翼边(12a，12b)靠合在一起，其中材料在每个过渡区域(8，9)被转移，以补偿材料短缺或材料过剩；
●将空心型材(1)脱模。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述空心型材(1)是一纵向缝焊接的空心型材的初级产品。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在模具(10a，10b)中成形之前，将坯料(5，6，7)在其纵向边缘(5a，5b，6a，6b，7a，7b)处向内弯曲。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，弯曲的纵向边缘(5a，5b，6a，6b，7a，7b)的弯曲半径最大等于空心型材(1)的最小曲率半径。
5.一种由一平面的金属薄板制造一纵向开狭缝的空心型材(1)的方法，该空心型材包括多个横截面相异的纵向部段(2，3，4)，其中至少一个纵向部段沿着其长度扩大或缩小，所述方法具有如下特征：
●从一个一体的金属薄板坯料(5，6，7)出发，金属薄板在每个从后来的空心型材(1)的一较小横截面到一较大横截面或者反过来的过渡区域(8，9)具有补圆的或倒圆的纵向切割边(8a，8b，9a，9b)，以便在以后的成形过程中为每个过渡区域(8，9)内的材料短缺或材料过剩提供补偿材料；
●在一与空心型材(1)相对应的模具(10a，10b)的一第一半模(10a)中，使坯料在其沿着纵向延伸的中间区域内U形变形，以其闭合区域位于模具(10a，10b)的第一半模(10a)内，在转移材料的情况下对每个过渡区域(8，9)内的材料短缺或材料过剩进行补偿；
●通过模具(10a，10b)的一第二半模(10b)，在应用一用于纵向切割边的导向插片(13)的情况下，将U形变形的坯料的翼边(12a，12b)靠合在一起，其中材料在每个过渡区域(8，9)被转移，以补偿材料短缺或材料过剩；
●将空心型材(1)脱模。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述空心型材(1)是一纵向缝焊接的空心型材的初级产品。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，坯料在模具中U形变形时，使用一相应地成型的芯体(11)。
8.如权利要求5至7之任一项所述的方法，其特征在于，在模具(10a，10b)中成形之前，将坯料(5，6，7)在其纵向边缘(5a，5b，6a，6b，7a，7b)处向内弯曲。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，弯曲的纵向边缘(5a，5b，6a，6b，7a，7b)的弯曲半径最大等于空心型材(1)的最小曲率半径。
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