JP2007533461A - Method and apparatus for manufacturing workpieces by internal high pressure molding - Google Patents
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Abstract
本発明は、内部高圧成形によって、少なくとも2つの別個の加工品(6、7)を同時に製造するための方法に関する。前記方法によれば、素材は成形ツール(2)に挿入され、前記素材の内壁(3)は、少なくとも1つの分離間隙(8)を備え、この分離間隙は、2つのネガ型(4、5)の間にそれぞれ配置され、加工品(6、7)の外周全体にわたって延在し、離間した2つの切断縁(9、10)によって画定される。成形中に、切断縁(9、10)のそれぞれが2つの加工品(6、7)の間の区分(15)を切り出すように、素材が少なくとも1つの分離間隙(8)の領域に貫入する。 The present invention relates to a method for simultaneously producing at least two separate workpieces (6, 7) by internal high pressure molding. According to the method, the blank is inserted into the forming tool (2), the inner wall (3) of the blank is provided with at least one separation gap (8), which separation gap comprises two negative molds (4, 5, 5). ), Respectively, extending over the entire circumference of the workpiece (6, 7) and defined by two spaced apart cutting edges (9, 10). During molding, the blank penetrates into the region of at least one separation gap (8) so that each of the cutting edges (9, 10) cuts out a section (15) between the two workpieces (6, 7). .
Description
本発明は、独立請求項の前段によれば、内部高圧成形又はハイドロフォーミングによって、互いに分離される少なくとも2つの加工品を同時に製造するための方法及び装置に関する。 The invention relates to a method and apparatus for simultaneously producing at least two workpieces separated from each other by internal high-pressure molding or hydroforming, according to the preamble of the independent claim.
ハイドロフォーミングとも呼ばれる内部高圧成形法は、中空断面形状の素材(ブランク)、例えば管を成形ツールに挿入して、素材が、そこから離間した成形ツールのネガ型に密着して、ネガ型の輪郭を取るように、素材の両側をシールして内部高圧を素材に加えることに基づく。このようにして、一方では、複雑な形状を有することができ、他方では、強度が高く、壁厚が薄くなり、したがって重量が軽くなる中空体を製造できる。経済上の理由により、1つの成形ツールで複数の加工品を同時に製造することが好都合である。 The internal high-pressure molding method, also called hydroforming, uses a hollow cross-section material (blank), for example, a tube inserted into a molding tool, and the material is in close contact with the negative mold of the molding tool spaced away from it, resulting in a negative profile. Based on applying internal high pressure to the material by sealing both sides of the material. In this way, on the one hand, it is possible to produce a hollow body which can have a complex shape and on the other hand has a high strength, a thin wall thickness and thus a light weight. For economic reasons, it is advantageous to produce several workpieces simultaneously with one molding tool.
特許文献1は、冒頭に述べた種類の方法及び装置を開示している。この明細書において、素材は、加工品のそれぞれのための少なくとも2つのネガ型と少なくとも1つの分離間隙とを内壁に有する成形ツールに挿入される。この分離間隙は、それぞれの2つのネガ型の間に配置され、加工品の周方向全体に延在し、離間した2つの切断縁によって画定される。既知の装置のそれぞれの分離間隙には、分離間隙で加工品に対して位置決めできるツール部が配置される。素材を成形するために、ツール部の内側輪郭が切断縁と面一に終端し、この結果、ツール部が成形ツールの内壁に埋め込まれ、したがって、動かない程度に、ツール部が成形ツールの内部に向かって押し込まれる。成形ツールの素材の成形は、ネガ型内の素材が内壁と完全に接触し、したがって、分離間隙を閉じるツール部の内側輪郭とも完全に接触するように選択される較正圧力によって行われる。この成形動作の後に、分離動作が行われ、このために、中空体内の圧力が較正圧力よりも高く上昇される。分離間隙に配置されたツール部が、依然として較正圧力に耐えているのに対して、ツール部は、ここで、より高い分離圧力により外側に押し付けられる。ツール部のこの相対調節によってのみ、切断縁が露出され、この結果、切断縁の間に、したがって2つの加工品の間に配置された部分が切り出される。 Patent document 1 discloses a method and an apparatus of the kind mentioned at the beginning. In this specification, the blank is inserted into a molding tool having at least two negative molds and at least one separation gap for each of the workpieces on the inner wall. This separation gap is located between each two negative molds, extends across the entire circumferential direction of the workpiece and is defined by two spaced apart cutting edges. In each separation gap of the known device, a tool part is arranged which can be positioned with respect to the workpiece in the separation gap. In order to mold the material, the inner contour of the tool part terminates flush with the cutting edge, so that the tool part is embedded in the inner wall of the molding tool and therefore does not move so that the tool part is inside the molding tool. It is pushed toward. Molding of the forming tool material is done with a calibrated pressure selected so that the material in the negative mold is in full contact with the inner wall and therefore also in full contact with the inner contour of the tool part that closes the separation gap. After this shaping operation, a separation operation is performed, for which purpose the pressure in the hollow body is raised above the calibration pressure. While the tool part located in the separation gap still bears the calibration pressure, the tool part is now pushed outwards by a higher separation pressure. Only with this relative adjustment of the tool part the cutting edges are exposed, so that the part arranged between the cutting edges and thus between the two workpieces is cut out.
したがって、既知の装置又は既知の方法は、連続する2つの段階を有する。第1の段階では、加工品は従来の方法で素材から成型され、加工品は、成形後に依然として互いに一体である。次に、引き続く第2の段階では、さらに上昇された内圧を用いて、切断縁を解放することにより、2つの加工品が分離される。 Thus, the known device or the known method has two successive stages. In the first stage, the workpieces are molded from the raw material in a conventional manner and the workpieces are still integral with each other after molding. Next, in a subsequent second stage, the two workpieces are separated by releasing the cutting edge using a further increased internal pressure.
較正圧力に耐え、分離圧力が高くなるまで切断縁を解放しない加工品部分を提供するための経費は、この場合、比較的高い。 The cost of providing a workpiece part that can withstand the calibration pressure and does not release the cutting edge until the separation pressure is high is relatively high in this case.
さらに、特許文献2は、加工品を穿孔するための方法及び装置を開示しており、この場合、加工品の一方の側は、高圧下で圧力媒体にさらされ、加工品の他方の側は、ツール内に案内されたパンチの作用を受け、このパンチは、ツールに形成される、取り囲む切断縁を解放し、この切断縁において、上昇した高圧の影響を受けて壁が切断される。 In addition, US Pat. No. 6,057,089 discloses a method and apparatus for drilling a workpiece, where one side of the workpiece is exposed to a pressure medium under high pressure and the other side of the workpiece is Under the action of a punch guided in the tool, this punch releases the surrounding cutting edge formed in the tool, at which the wall is cut under the influence of elevated high pressure.
本発明は、内部高圧成形又はハイドロフォーミングによって、互いに分離される少なくとも2つの加工品を同時に製造する、特により費用効果的に実現できる、改良された実施形態を提供する課題に関する。 The invention relates to the problem of providing an improved embodiment, which can be produced more particularly cost-effectively, simultaneously producing at least two workpieces separated from each other by internal high-pressure molding or hydroforming.
本発明によれば、この課題は、独立請求項の主題によって解決される。有利な実施形態は、従属請求項の主題である。 According to the invention, this problem is solved by the subject matter of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject matter of the dependent claims.
本発明は、素材の成形中に露出されるように切断縁を事前に配置すること、及び加工品が同時に分離されるように成形を行うことの一般的な考えに基づく。したがって、本発明による方法では、加工品の分離が成形と共におこる。この場合、本発明は、分離間隙を閉じかつ切断縁の埋没構造を形成する加工品部分が、素材を成形するために不要であるという予期せぬ知識を利用する。したがって、本発明による成形ツールでは、分離間隙を閉じるためのこのようなツール部が省略される。このことにより、成形ツールの構造は簡単でより費用効果的になる。 The present invention is based on the general idea of pre-positioning the cutting edges so that they are exposed during the forming of the material and forming so that the workpieces are separated simultaneously. Thus, in the method according to the invention, the separation of the workpiece takes place with the shaping. In this case, the present invention utilizes the unexpected knowledge that the part of the workpiece that closes the separation gap and forms the buried structure of the cutting edge is not necessary for forming the material. Therefore, in the forming tool according to the present invention, such a tool portion for closing the separation gap is omitted. This makes the forming tool structure simpler and more cost effective.
特に有利な発展形態によれば、素材がネガ型の内壁と完全に接触する較正圧力で、加工品が分離されるように、分離間隙の間隙幅が寸法決めされる。この提案では、本発明は、原則として、方法パラメータ及び成形ツールを設計する、異なる方法を追求する。従来の2段階の手順では、内圧の対応する上昇により、このようにして、少なくとも2つの加工品の所望の分離を行うことができるように、分離間隙が成形ツールに設けられて寸法決めされる。このために、分離間隙は、素材を成形するための適切なツール部によって閉じられる。この場合、加工品部分を位置決めするための保持力は、加工品部分が較正圧力に調節されず、切断縁が成形中に露出されることがないように、素材の適切な成形に必要な較正圧力に基づき選択される。次に、分離動作では、ツール部を間隙に押し込むことができ、切断縁を露出でき、成型された2つの加工品の間の所望の部分を切り出すことができるように、このような高い分離圧力が選択される。このことと対照的に、本発明の場合の間隙幅は、較正圧力に基づき、詳しく言うと、2つの加工品の間の部分が較正圧力で同時に切り出されるように選択される。すなわち、本発明の場合、分離間隙は、任意に又は成形ツールのネガ型の位置決めに起因する幾何学的制約に基づいてではなく、較正圧力に基づいて寸法決めされる。したがって、成形ツール内部におけるネガ型の位置決めは、決定された分離間隙に依存するが、その逆はない。 According to a particularly advantageous development, the gap width of the separation gap is dimensioned so that the workpiece is separated at a calibration pressure at which the material comes into full contact with the negative inner wall. In this proposal, the present invention seeks in principle a different method of designing method parameters and forming tools. In a conventional two-stage procedure, a separation gap is provided in the molding tool and dimensioned so that a desired separation of at least two workpieces can thus be achieved by a corresponding increase in internal pressure. . For this purpose, the separation gap is closed by a suitable tool part for shaping the material. In this case, the holding force to position the workpiece part is the calibration required for proper forming of the material so that the workpiece part is not adjusted to the calibration pressure and the cutting edge is not exposed during molding. Selected based on pressure. Secondly, in the separating operation, such a high separating pressure is used so that the tool part can be pushed into the gap, the cutting edge can be exposed and the desired part between the two molded workpieces can be cut out. Is selected. In contrast to this, the gap width in the case of the present invention is based on the calibration pressure and, in particular, is chosen such that the part between the two workpieces is cut out simultaneously at the calibration pressure. That is, in the case of the present invention, the separation gap is dimensioned based on calibration pressure, not arbitrarily or based on geometric constraints due to negative tool positioning. Therefore, the positioning of the negative mold inside the molding tool depends on the determined separation gap, but not vice versa.
加工品は、本発明による方法の較正圧力で既に分離されているので、2段階の方法が省略され、この結果、製造が全体的に簡略化される。 Since the workpieces are already separated at the calibration pressure of the method according to the invention, the two-step method is omitted, and as a result, manufacturing is simplified overall.
本発明の重要なさらなる特徴及び利点は、従属請求項から、図面から、及び図面に関連する説明から明らかになる。 Important further features and advantages of the invention emerge from the dependent claims, from the drawings and from the description associated with the drawings.
本発明の範囲から逸脱することなく、それぞれ指定された組み合わせにのみならず、他の組み合わせにおいても又は単独でも、上述の特徴、及びさらに以下に説明する特徴を用いることができることは言うまでもない。 It goes without saying that the features described above and further described below can be used not only in the respective combinations specified, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.
本発明の好ましい例示的な実施形態について、図面に示し、以下により詳細に説明し、この場合、同一の参照番号が、同一又は機能的に同一又は同様の構成要素に関連している。 Preferred exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and are described in more detail below, in which the same reference numerals relate to the same or functionally the same or similar components.
図1〜図3によれば、本発明による成形及び分離装置1は、本図において部分的にのみ示されている内壁3を有する同様に部分的に示されている成形ツール2を備える。この内壁3上には又はそこには、少なくとも2つのネガ型4と5が形成され、これらのネガ型の各々は、内部高圧成形工程又はハイドロフォーミング工程に従って、加工品6又は7をそれぞれ製造するために使用される。それぞれの2つのネガ型4、5の間の内壁3には、加工品6、7の周方向全体に延在する分離間隙8が形成される。分離間隙8は、2つのネガ型4、5を画定し、言い換えれば、離間した2つの切断縁9と10によって画定される。この場合、切断縁9と10は分離間隙8の間隙幅11を画定する。
According to FIGS. 1 to 3, the molding and separating device 1 according to the invention comprises a molding tool 2 which is also shown in part with an
本発明によれば、切断縁9、10は、内壁3上で露出するように配置される。すなわち、分離間隙8は開いており、切断縁9、10は成形ツール2の内壁3を隔てている。
According to the invention, the
中空断面を通常有する素材12は成形ツール2に挿入できる。 A blank 12 that normally has a hollow cross section can be inserted into the forming tool 2.
さらに、本発明による成形及び分離装置1は、適切な圧力媒体、好ましくは液体、特に油圧オイルが素材12内に供給されることができかつ適切な高さの圧力で作用することができる送り装置(本図には図示せず)を有する。さらに、送り装置を作動させまた制御するために、成形動作及び分離動作の順序を制御する対応する制御システム(同様に図示せず)が恒常的に設けられる。
Furthermore, the molding and separating device 1 according to the invention is a feeding device in which a suitable pressure medium, preferably a liquid, in particular hydraulic oil, can be supplied into the
本発明による成形方法及び分離方法、又は本発明による成形及び分離装置1は以下のようなものである。 The molding method and separation method according to the present invention or the molding and separation device 1 according to the present invention is as follows.
最初に、素材12が成形ツール2に挿入される。次に、素材12に送り装置が接続される。その後、成形ツール2を閉じた後に、内部高圧を素材12内に形成できる。
First, the
図2によれば、素材12はこの工程で広げられ、この工程の過程において、素材12の壁厚13が当然減少する。この場合、図2は、素材12の外側輪郭14がネガ型4、5の内側輪郭と完全に表面接触する程度に、素材12が広げられている成形動作及び分離動作の時点又は状態を示している。素材12の外側輪郭14とネガ型4、5の内側輪郭との完全な接触は、較正圧力PKで確実に達成される。したがって、較正圧力PKにおいて、加工品6、7がネガ型4、5で成型される。しかし、図2による状態では、成型された加工品6、7は、依然として、互いに一体であるか、又はそれらの加工品の間に配置された区分15を介して互いに接続されている。
According to FIG. 2, the
素材12に圧力を加える間に、内部高圧を較正圧力PKにまで常に上昇させることが好都合であり得る。較正圧力PKは、成形動作の終了に向けて生成されることが重要である。 It may be convenient to constantly increase the internal high pressure to the calibration pressure P K while applying pressure to the blank 12. It is important that the calibration pressure P K is generated towards the end of the molding operation.
本発明の好ましい実施形態では、較正圧力PKにおいて、前記区分14が、図3によれば、間隙8に押し込まれ、したがって、切断縁9、10によって切断されて分離されるように、分離間隙8が較正圧力PKに合わせられる。区分15は、分離間隙8に対して相補的に、全体が閉じられるように成型される。較正圧力PKにおいて、加工品6、7の間に配置される区分15が切り出され、これと同時に、2つの加工品6、7の分離が生じる。次に、加工品6、7は、仕上げ成形された別個の構成要素として成形ツール2に存在する。本発明による方法の本実施形態では、組み合わせられた成形動作及び分離動作は、少なくとも2つの加工品6、7を同時に製造するために行われる。特に、具体的には、加工品6、7を分離するために、圧力を上昇させることが不要である。結果として、第1に、成形/分離方法を行うことがより簡単になり、第2に、成形/分離装置1の構造がより簡単になるので、加工品をより費用効果的に製造できる。
In a preferred embodiment of the invention, at the calibration pressure P K , the
成形ツール2の設計では、最初に、素材12の外側14とネガ型4、5とを完全に接触させるために必要な較正圧力PKが決定される。この較正圧力PKが確立されると、成形後に中空断面に残存する壁厚13が決定される。次に、切断縁9、10で区分15を加工品6、7から切り離すために必要な剪断力を残存壁厚から計算できる。次に、剪断力を用いて、分離間隙8の領域の較正圧力PK及び加工品6、7の所定の外周に基づき、較正圧力PKが区分15を切り出す必要な間隙幅11を計算できる。分離間隙8の間隙幅11が確立されると、ネガ型4、5の各々が切断縁9、10の各々に移動し終わったならば、このようにして、成形ツール2の分離間隙8の両側におけるネガ型4、5の位置が得られる。
In the design of the molding tool 2, first the calibration pressure P K required to make full contact between the
切断動作ができるだけ均一に行われるために、外周にわたって分離間隙8を変更することが必要となり得る。 In order for the cutting operation to be performed as uniformly as possible, it may be necessary to change the separation gap 8 over the outer periphery.
他の実施形態では、好ましくはないが、較正圧力PKが、区分15を分離間隙8に押し込むのに不十分であるか又は区分15を切り出すのに不十分であるように、分離間隙8を寸法決めする可能性もある。この実施形態において、次に、分離動作では、それに応じて、内部高圧が較正圧力PKよりも高く上昇される。
In other embodiments, although not preferred, the separation gap 8 is set so that the calibration pressure P K is insufficient to push the
Claims (4)
−素材(12)が、前記加工品(6、7)のそれぞれのための少なくとも2つのネガ型(4、5)と少なくとも1つの分離間隙(8)とを内壁(3)に有する成形ツール(2)に挿入され、前記少なくとも1つの分離間隙が、それぞれの2つのネガ型(4、5)の間に配置され、前記加工品(6、7)の周方向全体に延在し、離間した2つの切断縁(9、10)によって画定され、
−前記素材(12)が、成形のために内部高圧によって作用されて、前記ネガ型(4、5)の領域の前記内壁(3)と接触する方法において、
−前記切断縁(9、10)が前記成形中に露出され、
−前記素材(12)が、前記少なくとも1つの間隙(8)の領域において、前記成形中に前記間隙に貫入し、前記切断縁(9、10)が、それぞれの2つの加工品(6、7)の間の区分(15)を切り出すことを特徴とする方法。 A method for simultaneously producing at least two workpieces (6, 7) separated from each other by internal high pressure molding or hydroforming,
A forming tool in which the blank (12) has at least two negative molds (4, 5) and at least one separation gap (8) for each of the workpieces (6, 7) on the inner wall (3) 2), wherein the at least one separation gap is arranged between each two negative molds (4, 5), extends over the entire circumferential direction of the workpiece (6, 7) and is spaced apart Defined by two cutting edges (9, 10);
In a method in which the material (12) is acted on by an internal high pressure for molding to contact the inner wall (3) in the area of the negative mold (4, 5);
The cutting edges (9, 10) are exposed during the molding;
The raw material (12) penetrates into the gap during the molding in the region of the at least one gap (8), and the cutting edges (9, 10) have two respective workpieces (6, 7); )).
−前記加工品(6、7)が前記較正圧力(PK)で分離されるように、前記分離間隙(8)の間隙幅(11)が寸法決めされることを特徴とする請求項1に記載の方法。 The shaping is at least carried out towards the end at the calibration pressure (P K ) chosen so that the blank (12) is in full contact with the inner wall (3) of the negative mold (4, 5). ,
The gap width (11) of the separation gap (8) is dimensioned so that the workpieces (6, 7) are separated at the calibration pressure (P K ). The method described.
−素材(12)を挿入でき、かつ前記加工品(6、7)のそれぞれのための少なくとも2つのネガ型(4、5)と少なくとも1つの分離間隙(8)とを内壁(3)に有する成形ツール(2)であって、前記少なくとも1つの分離間隙が、それぞれの2つのネガ型(4、5)の間に配置され、前記加工品(6、7)の周方向全体に延在し、離間した2つの切断縁(9、10)によって画定される成形ツール(2)を有し、
−前記素材(12)が前記ネガ型(4、5)の領域の前記内壁(3)と接触するように、前記成形ツール(2)に挿入された前記素材内に圧力媒体を送るための、及び前記挿入された素材(12)に内部高圧を加えるための送り装置を有する装置において、
−前記切断縁(9、10)が、少なくとも成形中に前記内壁(3)で露出するように配置され、
−前記少なくとも1つの間隙(8)の領域において、前記素材が前記間隙に貫入し、前記切断縁(9、10)が、それぞれの2つの加工品(6、7)の間の区分(15)を切り出すように、前記送り装置が、前記内部高圧を前記素材(12)に加えることを特徴とする装置。 An apparatus for simultaneously producing at least two workpieces (6, 7) separated from each other by internal high-pressure molding or hydroforming,
The material (12) can be inserted and has at least two negative molds (4, 5) and at least one separation gap (8) for each of the workpieces (6, 7) in the inner wall (3) A molding tool (2), wherein the at least one separation gap is arranged between each two negative molds (4, 5) and extends over the entire circumferential direction of the workpiece (6, 7). Having a forming tool (2) defined by two spaced apart cutting edges (9, 10);
-For feeding a pressure medium into the material inserted into the forming tool (2) such that the material (12) contacts the inner wall (3) in the area of the negative mold (4, 5); And an apparatus having a feeding device for applying internal high pressure to the inserted material (12),
-The cutting edges (9, 10) are arranged to be exposed at the inner wall (3) at least during molding;
In the region of the at least one gap (8), the material penetrates into the gap and the cutting edge (9, 10) is a section (15) between each two workpieces (6, 7); The device characterized in that the feeding device applies the internal high pressure to the material (12) so as to cut out the material.
−前記加工品(6、7)が前記較正圧力(PK)で分離されるように、前記分離間隙(8)の間隙幅(11)が寸法決めされることを特徴とする請求項3に記載の装置。 The molding of the blank (12) is finished at a calibration pressure (P K ) selected so that the blank (12) is in full contact with the inner wall (3) of the negative mold (4, 5). The control system designed to actuate the feeder device at least as is done towards
The gap width (11) of the separation gap (8) is dimensioned so that the workpieces (6, 7) are separated at the calibration pressure (P K ). The device described.
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