Gebiet der
ErfindungTerritory of
invention
Die
Erfindung betrifft allgemein eine verbesserte Vorrichtung und ein
verbessertes Verfahren zum effizienteren Hydroformen eines rohrförmigen Teils.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren,
das eine Stanze zum Formen jedes Endes des Teils in eine gewünschte Konfiguration
und zum Halten des Teils während
des Hydroformens verwendet.The
The invention relates generally to an improved device and a
improved method for more efficient hydroforming of a tubular part.
In particular, the invention relates to a device and a method,
a die for forming each end of the part into a desired configuration
and to hold the part while
of hydroforming used.
Hintergrund
der Erfindungbackground
the invention
Um
ein rohrförmiges
Teil durch Hydroformen auszubilden, wird typischerweise ein Rohrrohling
innerhalb eines Hydroformwerkzeugs angeordnet und das Rohr an seinen
Enden gesichert. Der mittlere Abschnitt des Rohrrohlings wird dann
einem Hydroformen unterzogen, was einen Übergangsbereich zwischen den
Enden des Rohrrohlings und dem hydrogeformten mittleren Abschnitt
hinterlässt.
Der hydrogeformte Teil wird dann durch Entfernen der zwei Übergangsbereiche
von dem Rohr fertiggestellt, was nur den vollständig hydrogeformten mittleren
Abschnitt übriglässt. Die
Enden des Rohres können durch
Spitzenabschnitte, die im allgemeinen keilförmig sind, gesichert werden,
wie in der EP 1 022
073 A1 offenbart ist. Hydroformen ist ebenfalls in dem
für Horton
erteilten US-Patent 5 987 950 und dem für Jaekel et al. erteilten US-Patent
6 014 950 offenbart.To form a tubular member by hydroforming, a tube blank is typically placed within a hydroforming die and the tube secured at its ends. The central portion of the tube blank is then hydroformed, leaving a transitional area between the ends of the tube blank and the hydroformed central portion. The hydroformed part is then completed by removing the two transitional regions from the tube, leaving only the fully hydroformed central section. The ends of the tube can be secured by tip portions, which are generally wedge-shaped, as in the EP 1 022 073 A1 is disclosed. Hydroforming is also disclosed in US Pat. No. 5,987,950, issued to Horton, and that of Jaekel et al. U.S. Patent 6,014,950.
Das
Entfernen der Enden des hydrogeformten Teils erzeugt Unwirtschaftlichkeiten.
Zum Beispiel werden die abgetrennten Enden zu verschwendetem Rohmaterial.
Außerdem
erfordert das Abtrennen der Enden zusätzliche Abtrennwerkzeuge, was
die zum Erzeugen des fertiggestellten Teils benötigte Vorrichtung verkompliziert.
Des weiteren wird beim Durchführen
des zusätzlichen
Schritts des Abtrennens der Übergangszonen
an jedem Ende Zeit verschwendet.The
Removing the ends of the hydroformed part creates inefficiencies.
For example, the severed ends become wasted raw material.
Furthermore
Separating the ends requires additional cutting tools, which is what
complicates the apparatus required to produce the finished part.
Furthermore, when performing
of the additional
Step of separating the transition zones
wasting time on each end.
Zusammenfassung
der ErfindungSummary
the invention
Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung
und ein verbessertes Verfahren zum Ausbilden eines hohlen Teils
bereitzustellen.One
The aim of the present invention is to provide an improved device
and an improved method of forming a hollow part
provide.
Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte
Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zum wirtschaftlichen
und effektiven Formen eines hohlen Teils durch mechanisches Ausformen
zumindest einen Endes des Teils und durch Hydroformen eines Abschnitts
des Teils bereitzustellen.One
Another object of the present invention is to provide an improved
Device and an improved method for economic
and effective molding of a hollow part by mechanical molding
at least one end of the part and hydroforming a section
of the part.
Ein
weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Ausbilden eines Teils bereitzustellen, das eine Stanze zum Sichern
jeden Endes des Teils verwendet, während die Stanze die Enden
so formt, dass jedes Ende die gleiche Konfiguration wie ein hydrogeformter
mittlerer Abschnitt aufweist.One
Another object of the invention is an apparatus and a method
to provide a part having a punch for securing
used each end of the part, while the punch the ends
so that each end forms the same configuration as a hydroformed one
middle section has.
Die
voranstehenden Ziele werden grundsätzlich durch Bereitstellen
eines Hydroform-Presswerkzeugs zum Hydroformen eines Teils aus einem rohrförmigen Rohling
erreicht, wobei das Teil eine gewünschte Gestalt bzw. Konfiguration
aufweist, die von einer Gestalt des Rohlings verschieden ist, und einen
gewünschten
Querschnitt an einem seiner Enden aufweist, wobei das Presswerkzeug
eine Matrizen- bzw. Gesenkanordnung umfasst, die innere Flächen aufweist,
die einen Formhohlraum definieren, wobei der Formhohlraum eine Querschnittskonfiguration
aufweist, die im wesentlichen mit der gewünschten äußeren Form des Teils übereinstimmt; und
ein Paar von in rohrförmige
Enden eingreifenden Strukturen, die an entgegengesetzten Enden des Formhohlraums
plaziert sind und entworfen und angeordnet sind, um in entgegengesetzte
Enden des rohrförmigen
Rohlings einzugreifen, wobei die in rohrförmige Enden eingreifenden Strukturen
entworfen und angeordnet sind, um die entgesetzten Enden des rohrförmigen Rohlings
abzudichten und ein Hydroformfluid innerhalb des rohrförmigen Rohlings
unter Druck zu setzen, um den rohrförmigen Rohling in Gleichförmigkeit
mit den Innenflächen
des Formhohlraums zu expandieren, wobei eine erste der in rohrförmige Enden
eingreifenden Strukturen eine äußere Querschnittskonfiguration
aufweist, die mit dem gewünschten
Querschnitt an dem einen Ende des Teils übereinstimmt, wobei die erste
der in rohrförmige
Enden eingreifenden Strukturen in einen gezwungenen Eingriff mit
einem Ende des rohrförmigen
Rohlings beweglich ist, um das eine Ende des rohrförmigen Rohlings
in die gleiche Form zu bringen wie die äußere Querschnittskonfiguration
der ersten der in rohrförmige
Enden eingreifenden Strukturen und damit in den vorbestimmten Querschnitt
an dem einen Ende des Teils.The
The above objectives are basically provided by
a hydroforming die for hydroforming a part from a tubular blank
achieved, wherein the part of a desired shape or configuration
which is different from a shape of the blank, and a
desired
Cross-section at one of its ends, wherein the pressing tool
a die assembly comprising inner surfaces,
defining a mold cavity, the mold cavity having a cross-sectional configuration
having substantially coincident with the desired outer shape of the part; and
a pair of in tubular
End engaging structures located at opposite ends of the mold cavity
are placed and designed and arranged to be in opposite directions
Ends of the tubular
Intervene blanks, wherein the engaging in tubular ends structures
are designed and arranged around the stunned ends of the tubular blank
seal and a hydroforming fluid within the tubular blank
put under pressure to the tubular blank in uniformity
with the inner surfaces
of the mold cavity, a first of which is in tubular ends
engaging structures an outer cross-sectional configuration
that with the desired
Cross-section at the one end of the part matches, the first
the in tubular
End engaging structures in a forced engagement with
one end of the tubular
Blanks is movable around one end of the tubular blank
in the same shape as the outer cross-sectional configuration
the first one in tubular
End engaging structures and thus in the predetermined cross-section
at one end of the part.
Die
voranstehenden Ziele werden ebenfalls erreicht durch Bereitstellen
eines Verfahrens zum Ausbilden eines hydrogeformten Teils mit den
folgenden Schritten: Bereitstellen eines Hydroformpresswerkzeugs
zum Hydroformen eines Teils aus einem rohrförmigen Rohling, wobei das Teil
eine gewünschte
Gestalt bzw. Konfiguration aufweist, die von einer Gestalt des Rohlings
verschieden ist, und einen gewünschten
Querschnitt an einem Ende des Teils aufweist, wo bei das Presswerkzeug
eine Matrizen- bzw. Gesenkanordnung umfasst, die einen Formhohlraum definierende
Innenflächen
aufweist, wobei der Formhohlraum einen Querschnittsaufbau aufweist,
der in der Form mit dem gewünschten
Querschnitt des Teils übereinstimmt,
und einem Paar von in rohrförmige Enden
eingreifenden Strukturen, die an entgegengesetzten Enden des Formhohlraums
platziert sind, und entworfen und angeordnet sind, um in entgegengesetzte
Enden des rohrförmigen
Rohlings einzugreifen, wobei die in rohrförmige Enden eingreifenden Strukturen
entworfen und angeordnet sind, um die entgegengesetzten Enden des
rohrförmigen
Rohlings abzudichten und ein Hydroformfluid innerhalb des rohrförmigen Rohlings
unter Druck zu setzen, um den rohrförmigen Rohling in Gleichförmigkeit
mit den Innenflächen
des Formhohlraums zu expandieren, eine erste der in rohrförmige Enden
eingreifenden Strukturen, die einen äußeren Querschnittsaufbau aufweist,
der mit dem gewünschten
Querschnitt an einem Ende des Teils übereinstimmt; Bewegen der ersten
der in rohrförmigen
Enden eingreifenden Strukturen in gezwungenem Eingriff mit einem
Ende des rohrförmigen
Rohlings, um das eine Ende des rohrförmigen Rohlings in die gleiche
Form wie den äußeren Querschnittsaufbau
der ersten der in rohrförmige
Enden eingreifenden Strukturen zu bringen und damit in den vorbestimmten
Querschnitt an einem Ende des Teils; und Aufbringen eines Drucks
innerhalb des rohrförmigen
Rohlings, um den rohrförmigen
Rohling zu dem gewünschten
Aufbau des Teils auszubilden.The foregoing objects are also achieved by providing a method of forming a hydroformed part comprising the steps of providing a hydroforming die for hydroforming a part from a tubular blank, the part having a desired configuration different from a shape of the blank and having a desired cross-section at one end of the part, wherein the die comprises a die assembly having inner surfaces defining a mold cavity, the die cavity having a cross-sectional configuration conforming in shape to the desired cross-section of the part , and a pair of tubular-end engaging structures that abut against each other put ends of the mold cavity are placed, and designed and arranged to engage in opposite ends of the tubular blank, wherein the tubular-end engaging structures designed and arranged to seal the opposite ends of the tubular blank and a hydroforming fluid within the tubular blank under Pressurizing to expand the tubular blank in conformity with the inner surfaces of the mold cavity, a first of the tubular-end engaging structures having an outer cross-sectional configuration that matches the desired cross-section at one end of the part; Moving the first of the tubular-engaging structures in forced engagement with one end of the tubular blank to bring the one end of the tubular blank into the same shape as the outer cross-sectional configuration of the first of the tubular-engaging structures and thus into the predetermined cross-section at one end of the part; and applying a pressure within the tubular blank to form the tubular blank into the desired construction of the part.
Andere
Ziele, Vorteile und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden
detaillierten Beschreibung, den anliegenden Zeichnungen und den Ansprüchen deutlich.Other
Objects, advantages and features of the invention will become apparent from the following
detailed description, the attached drawings and the claims.
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen Short description
the drawings
1 zeigt
eine explodierte Perspektivansicht, die obere und untere Pressstrukturen
und kastenförmige
Stanzen eines Hydroformpresswerkzeugs gemäß den Prinzipien der vorliegenden
Erfindung darstellt. 1 Figure 11 is an exploded perspective view illustrating upper and lower pressing structures and box-shaped punches of a hydroforming die according to the principles of the present invention.
2 zeigt
eine longitudinale Querschnittsansicht des Hydroformpresswerkzeugs
entlang der Schnittlinie 1-1 in 1 und umfasst
einen rohrförmigen
Rohling, der innerhalb der unteren Pressstruktur angeordnet ist,
wobei die obere Pressstruktur in einer erhobenen oder vollständig geöffneten
Position dargestellt ist, und kastenförmige Stanzen, die in die Enden
des rohrförmigen
Rohlings eingreifen. 2 shows a longitudinal cross-sectional view of the hydroforming die taken along section line 1-1 in FIG 1 and comprises a tubular blank disposed within the lower press structure, wherein the upper press structure is shown in a raised or fully opened position, and box-shaped punches engaging the ends of the tubular blank.
3 zeigt
eine longitudinale Querschnittsansicht des Hydroformpresswerkzeugs ähnlich der
in 2, zeigt aber die obere Pressstruktur in einer vollständig abgesenkten
Position, wobei der rohrförmigen
Rohling innerhalb der unteren Pressstruktur angeordnet ist, die
kastenförmigen
Stanzen in die Enden des rohrförmigen
Rohlings eingeführt
sind und ein Fluid in den rohrförmigen
Rohling eingespritzt ist. 3 shows a longitudinal cross-sectional view of the hydroforming die similar to that in FIG 2 however, shows the upper press structure in a fully lowered position with the tubular blank positioned within the lower press structure, the box-shaped punches inserted into the ends of the tubular blank, and fluid injected into the tubular blank.
4 zeigt
einen Querschnitt, der entlang der Schnittlinie 4-4 in 3 aufgenommen
ist und der einen unexpandierten ovalen rohrförmigen Rohling darstellt, der
innerhalb des Hydroformpresswerk zeugs angeordnet ist und mit einem
Hydroformfluid gefüllt
ist. 4 shows a cross section taken along the section line 4-4 in 3 is received and represents an unexpanded oval tubular blank, which is arranged within the hydroforming tool and filled with a hydroforming fluid.
5 zeigt
einen Querschnitt, der entlang einer Linie 5-5 in 9 aufgenommen
ist und den rohrförmigen
Rohling darstellt, der durch unter Druck gesetztes Fluid innerhalb
des Expansionsbereichs der zusammenwirkenden oberen und unteren
Hydroformstanzen expandiert ist. 5 shows a cross section taken along a line 5-5 in 9 is received and represents the tubular blank, which is expanded by pressurized fluid within the expansion range of the cooperating upper and lower hydroforming dies.
6 zeigt
eine teilweise Perspektivansicht, teilweise im Querschnitt, einer
kastenförmigen
Stanze, die in einen rohrförmigen
Rohling eingreift. 6 shows a partial perspective view, partially in cross section, of a box-shaped punch, which engages in a tubular blank.
7 zeigt
eine longitudinale Querschnittsansicht, die entlang einer Linie
7-7 in 6 aufgenommen ist und eine kastenförmige Stanze
zeigt. 7 shows a longitudinal cross-sectional view taken along a line 7-7 in FIG 6 is recorded and shows a box-shaped punch.
8 zeigt
eine Querschnittsansicht entlang einer Schnittlinie 8-8 in 9 und
zeigt die Enden des rohrförmigen
Rohlings zwischen oberen und unteren Klemmstrukturen mit einer darin
eingeführten kastenförmigen Stanze. 8th shows a cross-sectional view along a section line 8-8 in 9 and shows the ends of the tubular blank between upper and lower clamping structures with a box-shaped punch inserted therein.
9 zeigt
eine longitudinale Querschnittsansicht, die einen Schritt des Hydroformens
darstellt, bei dem die obere Pressstruktur in der vollständig abgesenkten
Position ist und ein rohrförmiger
Rohling durch unter Druck gesetztes Fluid in eine expandierte Konfiguration
hydrogeformt ist. 9 Figure 12 is a longitudinal cross-sectional view illustrating a hydroforming step in which the upper press structure is in the fully lowered position and a tubular blank is hydroformed by pressurized fluid into an expanded configuration.
10 zeigt
eine longitudinale Querschnittsansicht, die die Verwendung von Hydroform-Kolbenerweiterungen
zeigt, die an den Stanzen befestigt sind, um einem relativ kurzen
Rohling zu ermöglichen,
in ei nem relativ langen Hydroform-Presswerkzeug hydrogeformt zu
werden. 10 Figure 9 is a longitudinal cross-sectional view showing the use of hydroforming piston extensions attached to the punches to allow a relatively short blank to be hydroformed in a relatively long hydroforming die.
11 zeigt
eine longitudinale Querschnittsansicht eines Hydroform-Presswerkzeugs
mit einer kastenförmigen
Stanze und einer runden Stanze, die in entgegengesetzte Enden eines
rohrförmigen
Rohlings eingreifen. 11 Fig. 12 shows a longitudinal cross-sectional view of a hydroforming die having a box-shaped punch and a round punch engaged with opposite ends of a tubular blank.
Detaillierte
Beschreibung der Zeichnungendetailed
Description of the drawings
In 1 ist
allgemein eine explodierte Perspektivansicht eines Hydroformpresswerkzeugs
gemäß der vorliegenden
Erfindung dargestellt, das allgemein mit 10 bezeichnet
ist. Das Hydroformpresswerkzeug 10 umfasst eine bewegbare
obere Pressstruktur 12, eine bewegbare untere Pressstruktur 14, eine
feste Pressstruktur 16 und ein festes Grundelement 18,
auf dem die feste Pressstruktur 16 befestigt ist. Eine
Mehrzahl von pneumatischen oder Stickstoff-Federzylindern 20 befestigen
die untere Pressstruktur 14 zur Bewegung auf dem fixierten
Grundelement 18. Die obere Pressstruktur 12, die
untere Pressstruktur 14 und die feste Pressstruktur 16 wirken
zusammen, um einen longitudinalen Formhohlraum zwischen sich zu
definieren, der einen im wesentlichen kastenförmigen oder mehrflächigen Querschnitt
aufweist, wie hier beschrieben wird. Vorzugsweise sind die obere
Pressstruktur 12, die untere Pressstruktur 14,
die feste Pressstruktur 16 und das feste Grundelement 18 jeweils
aus einem geeigneten Stahlmaterial hergestellt, wie etwa aus P-20
Stahl und/oder 2714-Stahl.In 1 In general, an exploded perspective view of a hydroforming die according to the present invention is shown, generally with FIG 10 is designated. The hydroforming press tool 10 includes a movable upper press structure 12 , a movable lower press structure 14 , a solid press structure 16 and a solid primitive 18 on which the solid press structure 16 is attached. A plurality of pneumatic or nitrogen spring cylinders 20 attach the bottom press structure 14 to move on the fixed base 18 , The upper press structure 12 , the lower one Press structure 14 and the solid press structure 16 act together to define a longitudinal mold cavity therebetween that has a substantially box-shaped or multi-face cross-section as described herein. Preferably, the upper press structure 12 , the bottom press structure 14 , the solid press structure 16 and the solid primitive 18 each made of a suitable steel material, such as P-20 steel and / or 2714 steel.
Wie
in 1 dargestellt ist, definiert die obere Pressstruktur 12 ein
Paar von Wiegenbereichen 22 an ihren entgegengesetzten
longitudinalen Enden. Die Wiegenbereiche 22 sind geformt
und angeordnet, um obere Klemmstrukturen 26 an entgegengesetzten
longitudinalen Enden der oberen Pressstruktur 12 aufzunehmen
und festzuhalten. Genauer gesagt sind die Klemmstrukturen 26 jeweils
mit den oberen Pressstrukturen 12 an den entsprechenden Wiegenbereichen 22 durch
eine Mehrzahl von pneumatischen oder Stickstoff-Federzylindern 24 verbunden,
die eine relative vertikale Bewegung zwischen den Klemmstrukturen 26 und
den oberen Pressstrukturen 12 ermöglichen.As in 1 is illustrated defines the upper press structure 12 a pair of weighing areas 22 at their opposite longitudinal ends. The weighing areas 22 are shaped and arranged to upper clamping structures 26 at opposite longitudinal ends of the upper press structure 12 record and record. More specifically, the clamping structures 26 each with the upper pressing structures 12 at the corresponding weighing areas 22 by a plurality of pneumatic or nitrogen spring cylinders 24 connected, which has a relative vertical movement between the clamping structures 26 and the upper pressing structures 12 enable.
Die
untere Pressstruktur 14 hat ähnliche Wiegenbereiche 30 an
ihren entgegengesetzten longitudinalen Enden, die dazu ausgelegt
und angeordnet sind, untere Klemmstrukturen 28 in einer ähnlichen
Weise festzuhalten. Wie dargestellt ist, weisen die longitudinalen
Enden, die mit 15 bezeichnet sind und Wiegenbereiche 30 der
unteren Pressstruktur 14 ausbilden, im wesentlichen eine
U-förmige
Konfiguration auf.The lower press structure 14 has similar cradle areas 30 at their opposite longitudinal ends, which are designed and arranged, lower clamping structures 28 to record in a similar way. As shown, have the longitudinal ends, with 15 are designated and weighing ranges 30 the lower press structure 14 form a substantially U-shaped configuration.
Die
unteren Klemmstrukturen 28 weisen jeweils eine nach oben
gerichtete Oberfläche 34 auf, die
eine Querschnittskonfiguration aufweist, die eine Hälfte einer
vielflächigen
Oberflächenkonfiguration definiert.
Im Kontext der vorliegenden Erfindung bedeutet der Begriff vielflächig eine
quadratische, rechteckige, parallelogrammartige, polygonale oder
andere geschlossene, nicht kreisförmige oder ovale Gestalt bzw.
Konfiguration. In der dargestellten Ausführungsform definiert die Oberfläche 34 eine
Hälfte
eines Rechtecks.The lower clamping structures 28 each have an upward surface 34 which has a cross-sectional configuration defining one half of a polyhedral surface configuration. In the context of the present invention, the term multi-faceted means square, rectangular, parallelogram, polygonal or other closed, non-circular or oval shape or configuration. In the illustrated embodiment, the surface defines 34 one half of a rectangle.
In
der dargestellten Ausführungsform
sind die oberen zwei Klemmstrukturen 26 im wesentlichen identisch
zu den unteren Klemmstrukturen 28, aber in bezug auf diese
invertiert. Genauer gesagt weist jede obere Klemmstruktur 26 eine
nach unten gerichtete Oberfläche 36 auf,
die eine Querschnittskonfiguration aufweist, die eine zweite Hälfte der vielflächigen (d.h.
rechteckigen) Oberflächenkonfiguration
definiert. Die Oberfläche 36 jeder
Klemmstruktur 26 wirkt mit der Oberfläche 34 der entsprechenden
unteren Klemmstrukturen 28 zusammen, um eine vielflächige Klemmfläche auszubilden,
die die Endabschnitte eines rohrförmigen Rohlings 40 fasst,
wenn die obere Pressstruktur 12 abgesenkt ist.In the illustrated embodiment, the upper two clamping structures 26 essentially identical to the lower clamping structures 28 but in terms of these inverted. More specifically, each upper clamp structure 26 a downward surface 36 which has a cross-sectional configuration defining a second half of the polyhedral (ie, rectangular) surface configuration. The surface 36 each clamping structure 26 interacts with the surface 34 the corresponding lower clamping structures 28 together to form a multi-faceted clamping surface which defines the end portions of a tubular blank 40 summarizes when the upper press structure 12 is lowered.
Wie
z.B. aus den 2, 3 und 4 erkannt
werden kann, definiert die obere Pressstruktur 12 einen
longitudinalen Kanal 38, der einen im wesentlichen invertierten
U-förmigen Querschnitt
aufweist. Der Kanal 38 ist durch eine nach unten gerichtete,
im wesentlichen horizontale, sich longitudinal erstreckende Fläche 44 und
ein Paar von beabstandeten, sich longitudinal erstreckenden vertikalen
Seitenflächen 43 definiert,
die sich parallel zueinander von entgegengesetzten Seiten der Fläche 44 erstrecken.Such as from the 2 . 3 and 4 can be recognized defines the upper press structure 12 a longitudinal channel 38 which has a substantially inverted U-shaped cross-section. The channel 38 is through a downwardly directed, substantially horizontal, longitudinally extending surface 44 and a pair of spaced, longitudinally extending vertical side surfaces 43 defined, which are parallel to each other from opposite sides of the surface 44 extend.
Die
untere Pressstruktur 14 weist eine sich vertikal durch
sie erstreckende zentrale Öffnung 42, zwischen
den U-förmigen longitudinalen
Enden 15 auf. Die Öffnung 42 nimmt
die feste Pressstruktur 16 auf. Innere vertikale Flächen 41 in
der untere Pressstruktur 14 definieren die voranstehend
erwähnte zentrale Öffnung 42.
Genauer gesagt definiert ein Paar von sich longitudinal erstreckenden
Seitenflächen 41 die
lateralen Extremitäten
der Öffnung 42. Die
Oberflächen
sind vertikal in einem parallelen, einander zugewandten Verhältnis 15 zueinander
angeordnet. Die U-förmigen
Endabschnitte der unteren Pressstruktur 14 definieren die
longitudinalen Extreme der Öffnung 42 und
weisen Innenflächen
(nicht dargestellt) auf, die vertikal in einem parallelen, einander
zugewandten Verhältnis
zueinander angeordnet sind.The lower press structure 14 has a central opening extending vertically therethrough 42 , between the U-shaped longitudinal ends 15 on. The opening 42 takes the firm press structure 16 on. Inner vertical surfaces 41 in the lower press structure 14 define the above-mentioned central opening 42 , More specifically, a pair defines longitudinally extending side surfaces 41 the lateral extremities of the opening 42 , The surfaces are vertical in a parallel, facing relationship 15 arranged to each other. The U-shaped end portions of the lower press structure 14 define the longitudinal extremes of the opening 42 and inner surfaces (not shown) vertically arranged in parallel facing relationship to each other.
Das
feste Grundelement 18 weist die Form einer im wesentlichen
rechteckigen Metallplatte auf. Die feste Pressstruktur 16 ist
an einer oberen Oberfläche 46 des
festen Grundelements 18 befestigt. Die feste Pressstruktur 16 ist
eine sich länglich
ausdehnende Struktur, die sich entlang einem Großteil der Länge der oberen Oberfläche 46 des
festen Grundelements 18 erstreckt, im allgemeinen entlang
der Mitte des festen Grundelements 18. Die feste Pressstruktur 16 ragt
von dem festen Grundelement 18 nach oben hervor und weist
im wesentlichen vertikale Seitenflächen 48 an entgegengesetzten
longitudinalen Seiten davon auf. Die feste Pressstruktur 16 ist dazu
entworfen und angeordnet, sich innerhalb der Öffnung 42 in der unteren
Pressstruktur 14 zu erstrecken, mit einem minimalen Abstand
zwischen den im wesentlichen vertikalen Seitenflächen 48 der festen Pressstruktur
und vertikalen Flächen 41 der
unteren Pressstruktur 16. In ähnlicher Weise besteht ein
minimaler Zwischenraum zwischen den inneren transversalen Seitenflächen (nicht
dargestellt) der Endabschnitte 15, der unteren Feststruktur 14 und
den vertikalen Endflächen 49 der
festen Pressstruktur 16. Die feste Pressstruktur 16 umfasst
des weiteren eine nach oben gerichtete, im wesentlichen horizontale und
sich longitudinal erstreckende Pressfläche 50, die dazu ausgelegt
und angeordnet ist, sich in einem beabstandeten, einander zugewandten
Verhältnis
zu der sich longitudinal erstreckenden, nach unten gerichteten Pressfläche 44 der
oberen Pressstruktur 12 zu erstrecken.The solid basic element 18 has the shape of a substantially rectangular metal plate. The solid press structure 16 is on an upper surface 46 of the solid primitive 18 attached. The solid press structure 16 is a longitudinally expanding structure that extends along much of the length of the top surface 46 of the solid primitive 18 extends, generally along the center of the solid base member 18 , The solid press structure 16 protrudes from the solid basic element 18 upwards and has substantially vertical side surfaces 48 on opposite longitudinal sides thereof. The solid press structure 16 is designed and arranged inside the opening 42 in the lower press structure 14 to extend, with a minimum distance between the substantially vertical side surfaces 48 the solid press structure and vertical surfaces 41 the lower press structure 16 , Similarly, there is a minimal gap between the inner transverse side surfaces (not shown) of the end portions 15 , the lower solid structure 14 and the vertical end surfaces 49 the solid press structure 16 , The solid press structure 16 further comprises an upwardly directed, substantially horizontal and longitudinally extending pressing surface 50 , which is designed and arranged in one spaced apart, facing relationship to the longitudinally extending, downwardly directed pressing surface 44 the upper press structure 12 to extend.
Wie
am besten in den 4 und 5 zu sehen
ist, wirken die voranstehend genannten Seitenflächen 41, die nach
oben gerichtete Fläche 50, die
Seitenflächen 43 und
die nach unten gerichtete Fläche 44 zusammen,
um einen Formhohlraum 52 zu definieren, der eine vielflächige Querschnittskonfiguration
im wesentlichen durch seine gesamte longitudinale Erstreckung aufweist.
Die Oberflächen
des Formhohlraums definieren die gewünschte Form eines Teils, das
aus einem kreisförmigen
oder ovalen rohrförmigen
Rohling zu hydroformen ist.How best in the 4 and 5 can be seen, the aforementioned side surfaces act 41 , the upward surface 50 , the side surfaces 43 and the down-facing area 44 together to form a cavity 52 defining a polyhedral cross-sectional configuration substantially throughout its entire longitudinal extent. The surfaces of the mold cavity define the desired shape of a part to be hydroformed from a circular or oval tubular blank.
2 zeigt
die obere Pressstruktur 12 in einer geöffneten oder angehobenen Position.
In dieser Position ermöglicht
das Hydroformpresswerkzeug 10, dass der rohrförmige Rohling 40 innerhalb
der unteren Pressstruktur 14 angeordnet ist. 2 shows the upper press structure 12 in an open or raised position. In this position, the hydroforming tool allows 10 in that the tubular blank 40 inside the lower press structure 14 is arranged.
Nachdem
der Rohling 40 in der unteren Pressstruktur 14 angeordnet
ist, wird die obere Pressstruktur 12 abgesenkt, um den
Formhohlraum 52 auszubilden. Der Formhohlraum kann letztendlich kleiner
sein als der, der in 4 dargestellt ist, um ein leichtes
Zusammendrücken
des rohrförmigen Rohlings 40 zu
bewirken, bevor der Rohling 40 bei dem Hydroformvorgang
expandiert wird, wie in dem für
Horton erteilten US-Patent 5 987 950 offenbart ist. Wenn der rohrförmigen Rohling 40 zwischen
der geschlossenen oberen Pressstruktur 12 und der geschlossenen
unteren Pressstruktur 14 angeordnet ist, werden Hydroformkolben 80,
die Stanzen 81 aufweisen und an Befestigungsstrukturen 90 angebracht
sind, von entgegengesetzten Seiten des Hydroformpresswerkzeugs 10 herangefahren,
um in entgegengesetzte Enden des rohrförmigen Rohlings 40 einzugreifen.
Wie am deutlichsten in den 6 und 7 zu
sehen ist, umfasst jede Stanze 81 einen anfänglichen
angeschrägten
Abschnitt 82, der in einen vielflächigen, hier rechteckigen,
Abschnitt 84 übergeht.
Ein Grundelement 86, das eine laterale Schulter 88 ausbildet,
ist an einem Ende des vielflächigen
Abschnitts 84 entgegengesetzt zu dem anfänglichen
abgeschrägten
Abschnitt 82 ausgebildet.After the blank 40 in the lower press structure 14 is arranged, the upper press structure 12 lowered to the mold cavity 52 train. The mold cavity may ultimately be smaller than the one in 4 is shown, to a slight compression of the tubular blank 40 to effect before the blank 40 in the hydroforming process, as disclosed in U.S. Patent 5,987,950 issued to Horton. When the tubular blank 40 between the closed upper press structure 12 and the closed bottom press structure 14 is arranged, are hydroforming pistons 80 , the punching 81 and on attachment structures 90 are mounted, from opposite sides of the hydroforming die 10 moved up to opposite ends of the tubular blank 40 intervene. As most evident in the 6 and 7 can be seen, includes every punch 81 an initial tapered section 82 in a polyhedral, here rectangular, section 84 passes. A basic element 86 that has a lateral shoulder 88 is at one end of the polyhedral section 84 opposite to the initial beveled section 82 educated.
Die
Stanze 81 ist an einem Ende der Befestigungsstruktur 90 mittels
eines mechanischen Befestigungselements 92, wie etwa einem
Bolzen, gesichert, das sich durch abge senkte Aussparungen 94, die
in der Stanze 81 ausgebildet sind, in das Halteelement 92 erstreckt.
Das Grundelement 86 weist vorzugsweise eine Größe und eine
Form auf, die zu der Größe und der
Form der Befestigungsstruktur 90 komplementär ist, um
einen weichen gleichmäßigen Übergang
zwischen der Stanze 81 und der Befestigungsstruktur 90 auszubilden.The punch 81 is at one end of the attachment structure 90 by means of a mechanical fastener 92 , such as a bolt, secured by the abge lowered recesses 94 that in the punch 81 are formed in the holding element 92 extends. The basic element 86 preferably has a size and a shape corresponding to the size and shape of the attachment structure 90 is complementary to a smooth smooth transition between the punch 81 and the attachment structure 90 train.
In
der dargestellten Ausführungsform
ist der abgeschrägte
Abschnitt 82 vorzugsweise in einem Winkel θ (siehe 4)
zwischen ungefähr
13 bis 17°, vorzugsweise
von ungefähr
15°, in
bezug auf die Seiten des kastenförmigen
Abschnitts 84 ausgebildet. Der vielflächige Abschnitt 84 weist
vorzugsweise gerade Seiten auf, um einen Umfang aufzuweisen, der eine
vielflächige
Form, wie etwa ein Polygon, ein Quadrat, Rechteck, verzerrtes Parallelogramm
usw., definiert. Die Umfangsform des kastenförmigen Abschnitts 84 entspricht
im wesentlichen der Form der Klemmfläche, die durch die nach oben
gerichtete Oberfläche 34 der
unteren Klemmstruktur 28 und der nach unten gerichteten
Oberfläche 36 der
unteren Klemmstruktur 26 ausgebildet ist. Außerdem ist
die Größe des vielflächigen Abschnitts 84 so
definiert, dass eine abdichtende Presspassung mit der Wand des rohrförmigen Rohlings 40 bereitgestellt
ist, wobei die Klemmflächen
eine externe Stützung
für den Rohling 40 bereitstellen.In the illustrated embodiment, the chamfered portion 82 preferably at an angle θ (see 4 ) between about 13 to 17 degrees, preferably about 15 degrees, with respect to the sides of the box-shaped portion 84 educated. The polyhedral section 84 Preferably, it has straight sides to have a perimeter defining a polyhedral shape such as a polygon, a square, a rectangle, a distorted parallelogram, and so forth. The peripheral shape of the box-shaped section 84 corresponds essentially to the shape of the clamping surface, by the upwardly facing surface 34 the lower clamping structure 28 and the downward surface 36 the lower clamping structure 26 is trained. Also, the size of the polyhedral section 84 defined so that a sealing interference fit with the wall of the tubular blank 40 is provided, wherein the clamping surfaces an external support for the blank 40 provide.
Das
vordere Ende 83 der Stanze 81 an dem freien Ende
des geschrägten
Abschnitts 82 hat Ausmaße, die kleiner als die des
vielflächigen
Abschnitts 84 sind, wodurch dem vorderen Ende 83 ermöglicht wird,
in das unexpandierte Ende des rohrförmigen Rohlings 40 eingeführt zu werden,
wie in 2 dargestellt ist. Wenn das vordere Ende 83 der
Stanze 81 mit dem Ende des Rohlings 40 ineinander
greift, kann der Hydroformkolben weiter mit der Kraft eines hydraulischen
Drucks vorangetrieben werden, wodurch die Stanze 81 in
das Ende des rohrförmigen
Rohlings 40 gezwungen wird, nachdem die obere Pressstruktur 12 abgesenkt
ist, wie in 3 dargestellt ist. Der abgeschrägte Abschnitt 82 der
Stanze 81 bildet schrittweise das Ende des rohrförmigen Rohlings 40 aus,
bis der vielflächige
Abschnitt 84 vollständig
in das Ende des Rohlings 40 eingeführt ist. Während dieses Vorgangs können die
Endabschnitte des Rohlings 40 nach außen gezogen werden, da sie
konform zu dem vielflächigen
Abschnitt 84 und damit zu den nächstliegenden Klemmflächen 34, 36 sind,
wie am besten in den 3 und 8 dargestellt
ist. Die Breite der lateralen Schulter 88 ist vorzugsweise
im wesentlichen dieselbe wie die Dicke des rohrförmigen Rohlings 40,
so dass die Außenfläche des
rohrförmigen
Rohlings 40 weich in die Außenflächen des Grundelements 86 und
des Halteelements 90 übergeht.The front end 83 the punch 81 at the free end of the slanted section 82 has dimensions that are smaller than those of the polyhedral section 84 are, making the front end 83 is allowed into the unexpanded end of the tubular blank 40 to be introduced as in 2 is shown. If the front end 83 the punch 81 with the end of the blank 40 meshes with each other, the hydroforming piston can be further driven by the force of a hydraulic pressure, whereby the punch 81 in the end of the tubular blank 40 is forced after the upper press structure 12 is lowered, as in 3 is shown. The beveled section 82 the punch 81 gradually forms the end of the tubular blank 40 out until the polyhedral section 84 completely in the end of the blank 40 is introduced. During this process, the end sections of the blank 40 be pulled outward, as they conform to the polyhedral section 84 and thus to the nearest clamping surfaces 34 . 36 are, as best in the 3 and 8th is shown. The width of the lateral shoulder 88 is preferably substantially the same as the thickness of the tubular blank 40 , so that the outer surface of the tubular blank 40 soft in the outer surfaces of the basic element 86 and the retaining element 90 passes.
Daher
ist es, wenn das Rohr über
der Stanze dazu ausgebildet ist, der letztendlichen Rohrform zu entsprechen,
nicht notwendig, den Abfallabschnitt des Rohlings zu entfernen,
was die Notwendigkeit eines Abtrennwerkzeugs ausschließt, was
Geld und Zeit spart.Therefore
is it when the pipe is over
the punch is adapted to correspond to the final tube shape,
not necessary to remove the waste section of the blank,
which precludes the need for a severing tool, which
Saves money and time.
Während sich
die voranstehende Beschreibung nur auf eine Stanze bezieht, sollte
man sich bewusst sein, dass diese Diskussion auf beide Stanzen 81 an
entgegengesetzten Enden des Rohrs 40 angewendet werden
kann.While the above description refers only to one punch, one should be aware that this discussion applies to both punches 81 at opposite ends of the tube 40 can be applied.
Der
rohrförmige
Rohling 40 kann rund sein (kreisförmiger Querschnitt). Die Stanzen 81 weisen ähnliche
Höhen- und Breitenausdehnungen
wie der Rohling auf. Der Rohling kann oval sein für Stanzen, die
rechteckig sind oder andernfalls entlang einer Höhen- oder Breitenausdehnung
verlängert
sein. Hydroformvorgänge,
die ovale rohrförmige
Rohlinge verwenden, sind in dem US-Patent 5 987 950 offenbart. Das
Bereitstellen eines rohrförmigen
Rohlings, das einen ovalen Querschnitt aufweist, ist vorteilhaft im
Vergleich zu dem herkömmlichen
kreisförmigen Querschnitt,
da er einen Umkreis bereitstellt, der genauer mit dem letztendlichen
Querschnittsumfang der im allgemeinen kastenförmigen (nicht rechteckigen)
querschnittsförmigen
Formhohlraum 52 übereinstimmt.
Daher ist eine geringere Expansion des Rohlings 40 erforderlich,
wenn der Rohling in Formgleichheit mit den den Formhohlraum 52 bildenden Flächen expandiert
wird. Zusätzlich
ermöglicht
die genauere Übereinstimmung
des Rohlings 40 mit den Formhohlraumflächen dem Rohling, einfacher
in die Ecken des Formhohlraums 52 erweitert zu werden, wo
die Expansion aufgrund des ansteigenden Reibkontakts der Oberflächen zwischen
der äußeren Oberfläche des
Rohlings und den Formhohlraumflächen
während
der Expansion des Rohlings 40 am schwierigsten wird.The tubular blank 40 can be round (circular cross-section). The punches 81 have similar height and width expansions as the blank. The blank may be oval for punches that are rectangular or otherwise extended along a height or width dimension. Hydroforming operations using oval tubular blanks are disclosed in U.S. Patent 5,987,950. The provision of a tubular blank having an oval cross-section is advantageous over the conventional circular cross-section in that it provides a perimeter more accurate with the final cross-sectional perimeter of the generally box-shaped (non-rectangular) cross-sectional die cavity 52 matches. Therefore, there is less expansion of the blank 40 required if the blank in the same shape as the mold cavity 52 forming surfaces is expanded. In addition, allows the more accurate match of the blank 40 with the mold cavity surfaces the blank, easier in the corners of the mold cavity 52 where expansion is due to the increasing frictional contact of the surfaces between the outer surface of the blank and the mold cavity surfaces during expansion of the blank 40 is the hardest.
Wie
in 3 erkannt werden kann, werden, wenn der Rohling 40 im
wesentlichen fest am Platz zwischen den Pressstrukturen 12 und 14 gehalten
ist, die Hydroformzylinder oder -kolben 80 teleskopartig und
abdichtend in beide entgegengesetzte Enden des Rohlings 40 eingeführt, so
dass die abgeschrägten
Oberflächen 82 in
die entgegengesetzten Kanten des Rohlings 40 eingreifen.
Die Kolben 80 werden nach innen gezwungen, um zu bewirken,
dass die entgegengesetzten Kanten des Rohlings 40 die Oberfläche 82 entlanggleiten,
bis sie in die Oberflächen 88 eingreift
und daher die Endabschnitte des Rohlings in die äußere Form des Abschnitts 84 der Stanze 81 überführt. Die
Hydroformzylinder werden dann vorzugsweise vorgefüllt, aber
setzen den rohrförmigen
Rohling 40 nicht in großem Maße mit Hydroformfluid (vorzugsweise
Wasser) unter Druck, wie durch den Bezugsbuchstaben F angezeigt
ist. Das hydraulische Fluid wird durch einen Kanal 87 eingespritzt,
der in einer oder beiden Stanzen 81 ausgebildet ist, die
mit einem Kanal 97 in Verbindung stehen, der in der entsprechenden
Befestigungs struktur 90 ausgebildet ist. Obwohl der Vorfüllvorgang
dazu bevorzugt ist, die Zyklenzeiten zu reduzieren, und ein weiches
konturiertes Teil zu erlangen, kann bei einigen Anwendungen die
obere Pressstruktur 12 vollständig abgesenkt werden, bevor
jegliches Fluid im Innern des rohrförmigen Rohlings 40 vorgesehen
ist.As in 3 can be detected, if the blank 40 essentially firmly in place between the press structures 12 and 14 is held, the hydroforming cylinder or piston 80 telescoping and sealing in both opposite ends of the blank 40 introduced so that the beveled surfaces 82 in the opposite edges of the blank 40 intervention. The pistons 80 are forced inward to cause the opposite edges of the blank 40 the surface 82 slide along until they enter the surfaces 88 engages and therefore the end portions of the blank in the outer shape of the section 84 the punch 81 transferred. The hydroforming cylinders are then preferably pre-filled, but put the tubular blank 40 not to a great extent with hydroforming fluid (preferably water) under pressure, as indicated by the reference letter F. The hydraulic fluid is through a channel 87 injected in one or both punches 81 is formed with a channel 97 in connection, the structure in the corresponding attachment 90 is trained. Although the prefilling operation is preferred to reduce cycle times and to obtain a soft contoured part, in some applications the upper press structure may 12 be completely lowered before any fluid inside the tubular blank 40 is provided.
Die
Endabschnitte des abgedichteten Formhohlraums 52 sind im
wesentlichen rechteckig in der Form, wie durch Oberflächenabschnitte 54 definiert ist,
die im wesentlichen dieselbe Größe und Form
wie die Klemmflächen 34, 36 der
Klemmstrukturen 28 bzw. 26 aufweisen. Daher die
definieren die Abschnitte 54 Bereiche des Formhohlraums,
die einen Querschnittsbereich aufweisen, der derselbe ist oder nur
wenig größer ist
als der Bereich, der durch die Querschnittsform der Endabschnitte
des rohrförmigen
Rohlings 40 definiert ist, nachdem die Stanzen 81 in
die Enden des rohrförmigen
Elements gezwungen sind, wie in 6 dargestellt
ist. Anders gesagt definieren die Abschnitte 54 des Formhohlraums 52 Bereiche
des Formhohlraums, die dazu verwendet werden, den rohrförmigen Rohling 40 während des Hydroformvorgangs
nur in dem Maße
zu expandieren, der dazu benötigt
ist, die Form des Rohlings von einem runden oder einem ovalen Querschnitt
zu einer vielflächigen
(hier rechteckigen) Querschnittskonfiguration zu konvertieren. Da
die Endabschnitte des Rohlings 40, der an Stanzen 81 (wie
in 6 dargestellt ist) angepasst ist, die für das fertige
zu hydroformende Teil gewünschte
Form ausbilden und keinen unexpandierten Abschnitt erzeugen, der
nach dem Hydroformvorgang abgetrennt werden muss, so dass die verbleibenden,
nicht abgetrennten Abschnitte des Rohrs dem gewünschten Teil entsprechen, wird
eine bedeutende Menge an Abfallmaterial gespart. Jeder unexpandierte
Oberflächenabschnitt 54 der
Pressstruktur definiert eine Form, die mit der Form der Abschnitte 84 und 86 der
Stanze 81 konsistent ist.The end portions of the sealed mold cavity 52 are substantially rectangular in shape as through surface sections 54 is defined, which is substantially the same size and shape as the clamping surfaces 34 . 36 the clamping structures 28 respectively. 26 exhibit. Therefore, the define the sections 54 Regions of the mold cavity that have a cross-sectional area that is the same or only slightly larger than the area that is defined by the cross-sectional shape of the end portions of the tubular blank 40 is defined after the punching 81 are forced into the ends of the tubular element, as in 6 is shown. In other words, the sections define 54 of the mold cavity 52 Regions of the mold cavity used to form the tubular blank 40 expand during the hydroforming process only to the extent needed to convert the shape of the blank from a round or oval cross-section to a polyhedral (here rectangular) cross-sectional configuration. Because the end sections of the blank 40 who is punching 81 (as in 6 shown) which form desired shape for the finished part to be hydroformed and do not produce an unexpanded portion which has to be separated after hydroforming so that the remaining unseparated portions of the pipe correspond to the desired part becomes a significant amount Saved waste material. Each unexpanded surface section 54 The press structure defines a shape that matches the shape of the sections 84 and 86 the punch 81 is consistent.
Der
Formhohlraum 52 kann ebenfalls einen vergrößerten Abschnitt 56 in
Richtung der longitudinal zentralen Abschnitte von sich umfassen.
Wenn die obere Pressstruktur 12 in bezug auf die untere Pressstruktur 14 geschlossen
ist und die Stanzen 81 dichtend in die Enden des Rohlings 40 eingeführt sind,
kann das Fluid F unter Druck gesetzt werden, um den rohrförmigen Rohling 40 in
Formgleichheit mit den den Formhohlraum 52 definierenden
Flächen zu
expandieren (siehe 5 und 9). Der
rohrförmigen
Rohling 40 ist in die nicht runde, vielflächige (d.h.
rechteckige) Form des Formhohlraums 52 expandiert. Falls
das Hydroformwerkzeug einen Formhohlraum mit einem vergrößerten Abschnitt 56 umfasst,
wird der Rohling 40 in dem Bereich vergrößert. Weil
die Abschnitte 54 des Formhohlraums 52 Formen
definieren, die mit der Form des vielflächigen Abschnitts 84 der
Stanzen 81 konsistent sind, weist das hydrogeformte Element
eine konsistente Form bis zu seinen Enden auf und es ist nicht notwendig, die
Endabschnitte zu trennen. Falls ein Abschnitt des Rohlings in seinem
Querschnittsumfang wesentlich vergrößert werden soll, z.B. um mehr
als 5% relativ zu dem ursprünglichen
Rohlingsumfang, kann es bevorzugt sein, dass die longitudinalen
Enden des Rohlings nach innen aufeinanderzugedrückt werden, um die Wandstärke wieder
herzustellen, wenn der Rohling expandiert ist. Falls der Rohling
nicht zu vergrößern ist,
sondern nur in Formgleichheit mit einem vielflächigen Formhohlraum expandiert
ist, können longitudinale
Bewegungen der Enden während
der Expansion des Rohlings nicht notwendig sein. Genaueres über den
bevorzugten Hydroformvorgang in dem für Jaekel et al. erteilten US-Patent
6 014 879 offenbart.The mold cavity 52 can also be an enlarged section 56 in the direction of the longitudinal central portions of themselves. If the upper press structure 12 with respect to the lower press structure 14 is closed and the punches 81 sealing in the ends of the blank 40 are introduced, the fluid F can be pressurized to the tubular blank 40 in the same shape as the mold cavity 52 to expand defining surfaces (see 5 and 9 ). The tubular blank 40 is in the non-round, polyhedral (ie rectangular) shape of the mold cavity 52 expanded. If the hydroforming tool has a mold cavity with an enlarged portion 56 includes, the blank becomes 40 enlarged in the area. Because the sections 54 of the mold cavity 52 Defining shapes that match the shape of the polyhedral section 84 the punching 81 are consistent, the hydroformed element has a consistent shape to its ends and it is not necessary to separate the end sections. If a portion of the blank is to be substantially enlarged in its cross-sectional circumference, eg, more than 5% relative to the original blank circumference, it may be preferable for the longitudinal ends of the blank to be pressed inwardly toward each other restore the wall thickness when the blank is expanded. If the blank is not to be enlarged, but is expanded only in conformance with a polyhedral mold cavity, longitudinal movements of the ends during expansion of the blank may not be necessary. More details about the preferred hydroforming process in which Jaekel et al. U.S. Patent 6,014,879.
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
ist es allgemein bevorzugt, eine kreisförmige oder ovale Stanze zu
verwenden, im Gegensatz zu einer vielflächigen Stanze, falls ein bedeutsames
Ausmaß an Umfangsexpansion
an einem Ende des rohrförmigen Teils
erforderlich ist, so dass dort eine bedeutende Wandstärkenwiederherstellung
erforderlich ist. Dies geschieht aus dem Grund, damit Material effektiver, gleichmäßiger in
Richtung des vergrößerten Bereichs
von einem gerundeten Ende als von einem kastenförmigen Ende fließt. Solch
eine Hydroformkonfiguration ist in 11 dargestellt,
in der die umgebenen Pressstrukturen nicht zur Klarheit der Illustration
nicht dargestellt sind. Die dargestellte Anordnung umfasst einen
Hydroformkolben 80, der eine abgeschrägte rechteckige Stanze 81 und
eine rechteckige Befestigungsstruktur 90 aufweist, wie
voranstehend dargestellt und beschrieben wurde. Die Anordnung umfasst
außerdem
einen zweiten Hydroformkolben 100, der einen zylindrischen Grundabschnitt 112 und
einen kleineren zylindrischen Abschnitt 102 mit einer Einführungsschräge 116 aufweist,
die an dem Ende ausgebildet ist. Eine kreisförmige ringförmige Dichtungsschulter 114,
die in das Ende des rohrförmigen
Rohlings 40' eingreift, ist
zwischen dem Grundabschnitt 112 und dem zylindrischen Abschnitt 102 definiert.According to another embodiment, it is generally preferred to use a circular or oval punch, as opposed to a multi-face punch, if a significant amount of circumferential expansion is required at one end of the tubular member, so that significant wall thickness restoration is required there. This is for the reason that material flows more effectively, more uniformly in the direction of the enlarged area from a rounded end than from a box-shaped end. Such a hydroforming configuration is in 11 in which the surrounding press structures are not shown for clarity of illustration. The illustrated arrangement includes a hydroforming piston 80 holding a bevelled rectangular punch 81 and a rectangular attachment structure 90 has as shown and described above. The assembly also includes a second hydroforming piston 100 , which has a cylindrical base section 112 and a smaller cylindrical section 102 with an introductory slope 116 has, which is formed at the end. A circular annular sealing shoulder 114 placed in the end of the tubular blank 40 ' engages is between the base section 112 and the cylindrical section 102 Are defined.
An
dem mit der vielflächigen
Stanze 81 in Eingriff stehenden Ende des Rohlings 40' zeigt die Pressstruktur
(nicht dargestellt) eine Oberflächenkonfiguration,
die den Rohling 40' so
ausbildet, dass die Querschnittskonfiguration in einem Abschnitt 110 des
Rohlings nur in dem Maße
expandiert ist, dass der gerundete Querschnitt des Rohlings in einen
vielflächigen
Querschnitt konvertiert ist. An den Abschnitt 110 schließt sich
ein stufenweise kegelförmiges
Segment 108 an, das sich in einen vergrößerten rechteckigen Querschnittsabschnitt 106 erstreckt. Umgekehrt
zeigt die Pressstruktur an dem mit einer zylindrischen Stanze 100 in
Eingriff stehenden Ende des Rohlings 40' eine Oberflächenkonfiguration, die einen
relativ kurzen, nicht vergrößerten Abschnitt 105 des
Rohlings ausbildet. Der Rohling geht dann aus der gerundeten Umkreisform
bei 105 in den rechteckigen Querschnitt im Bereich 106 über. Die zylindrische
Stanze 100 ermöglicht
die relativ große Expansion
des vergrößerten Bereichs 106 und
den abrupten Übergangsbereich 104,
weil ein longitudinales Drücken
an dem Ende des rohrförmigen
Elements 40' effektiver
zum Wiederherstellen der Randstärke
ist, wenn die Stanze rund ist. Der zylindrische Endabschnitt des
ausgebildeten Elements, das durch die zylindrische Stanze 100 geformt
ist, würde
herkömmlicherweise
während
eines nachfolgenden Fertigstellungsvorgangs abgetrennt werden.At that with the polygonal punch 81 engaged end of the blank 40 ' The press structure (not shown) has a surface configuration that includes the blank 40 ' so that forms the cross-sectional configuration in a section 110 of the blank is expanded only to the extent that the rounded cross section of the blank is converted into a polyhedral cross section. To the section 110 closes a stepwise conical segment 108 in, which is in an enlarged rectangular cross-section section 106 extends. Conversely, the press structure on the shows with a cylindrical punch 100 engaged end of the blank 40 ' a surface configuration that has a relatively short, non-enlarged section 105 of the blank. The blank then enters from the rounded perimeter shape 105 in the rectangular cross-section in the area 106 above. The cylindrical punch 100 allows the relatively large expansion of the enlarged area 106 and the abrupt transition area 104 because a longitudinal pressing at the end of the tubular element 40 ' is more effective for restoring edge strength when the punch is round. The cylindrical end portion of the formed member passing through the cylindrical punch 100 is conventionally severed during a subsequent finishing operation.
Das
kastenförmige
Ende, das durch die rechteckige Stanze 81 ausgebildet ist,
kann auf der anderen Seite auf die gewünschte letztendliche Elementform
zugeschnitten werden, so dass das Ende nicht abgetrennt werden muss.The box-shaped end that passes through the rectangular punch 81 is formed on the other side can be cut to the desired final element shape, so that the end does not have to be cut off.
Wie
in 10 dargestellt ist, können eine oder mehrere Kolbenerweiterungen 120 zwischen der
Stanze 81 und dem Halteelement 90 installiert sein.
Die Erweiterungen 120 weisen eine rechteckige Querschnittskonfiguration
auf, die zu der rechteckigen Querschnittssektion der Befestigungsstruktur 90 und
des Grundelements 86 der Stanze 81 konform ist.
Dementsprechend können
sich die Hydroformkolben 80' weiter
in die relativ unvergrößerten Abschnitte 54 des
Formhohlraums 52 erstrecken, um ein Hydroformen von kürzeren,
rohrförmigen
Rohlingen 40' in
demselben Formhohlraum auszuführen.
Natürlich können sich
die erweiterten Hydroformrohlinge 80' nicht in den vergrößerten Bereich 56 des
Hydroformformhohlraums 52 erstrecken oder die Dichtung
zwischen dem Ende des rohrförmigen
Rohlings 40' und der
Schul ter 88 der Stanze 81 geht verloren, wenn sich
der rohrförmige
Rohling in den vergrößerten Bereich 56 ausdehnt.As in 10 can be shown, one or more piston extensions 120 between the punch 81 and the holding element 90 be installed. The extensions 120 have a rectangular cross-sectional configuration corresponding to the rectangular cross-section section of the attachment structure 90 and the primitive 86 the punch 81 compliant. Accordingly, the hydroforming can 80 ' further into the relatively unequaled sections 54 of the mold cavity 52 extend to hydroforming shorter, tubular blanks 40 ' to carry out in the same mold cavity. Of course, the extended hydroforming blanks can 80 ' not in the enlarged area 56 hydroforming cavity 52 extend or the seal between the end of the tubular blank 40 ' and the student 88 the punch 81 is lost when the tubular blank in the enlarged area 56 expands.
Somit
umfasst die vorliegende Erfindung ein Hydroform-Presswerkzeug zum
Hydroformen eines Teils aus einem rohrförmigen Rohling mit einer Pressstruktur,
die Innenflächen
aufweist, die einen Formhohlraum definieren, wobei der Formhohlraum eine
Querschnittskonfiguration aufweist, die mit dem vorbestimmten Querschnitt
des Teils übereinstimmt, und
wobei das Teil eine vorbestimmte Konfiguration verschieden von einer
Konfiguration des Rohlings aufweist und einen vorbestimmten Querschnitt
an einem Ende davon umfasst.Consequently
For example, the present invention includes a hydroforming die for
Hydroforming a part of a tubular blank having a press structure,
the inner surfaces
having a mold cavity define, wherein the mold cavity a
Has cross-sectional configuration with the predetermined cross-section
of the part, and
the part being a predetermined configuration different from one
Configuration of the blank and has a predetermined cross-section
at one end thereof.
Es
sollte gewürdigt
werden, dass die voranstehende detaillierte Beschreibung und die
anliegenden Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsformen lediglich darstellender
bzw. beispielhafter Natur sind, und dass die vorliegende Erfindung
alle anderen Ausführungsformen
umfasst, die innerhalb des Geltungsbereichs der angefügten Ansprüche liegen.It
should be appreciated
be that the above detailed description and the
accompanying drawings of the preferred embodiments merely illustrative
or exemplary nature, and that the present invention
all other embodiments
which are within the scope of the appended claims.