KR20020086557A - Hydroforming flush system - Google Patents
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Abstract
수압성형 조립체(10)는 개방 및 폐쇄 조건 사이에서 왕복 운동을 위해 프레스 상에 장착 가능한 복수의 다이 구조물(20, 21)을 갖는다. 다이 구조물들은 폐쇄 조건에 있을 때 다이 공동(23)을 한정하는 협동 다이 표면(22)을 갖고 개방 조건에 있을 때 금속 튜브 블랭크(24)를 수용한다. 수압성형 유체 공급 시스템은 튜브 블랭크의 대향 단부들에 선택적이고 밀봉식으로 결합하도록 이동 가능한 튜브-단부 결합 구조물(25)을 갖는다. 수압성형 유체 공급 시스템은 다이 공동(23)에 부합하여 튜브 블랭크를 외향으로 팽창시키기 위해 튜브 블랭크(24)의 내부로 가압된 유체를 제공한다. 펀치(52)는 다이 구조물들 중 적어도 하나의 통로(51) 내에서 연장한다. 펀치(52)는 후퇴된 위치와 연장된 위치 사이에서 이동 가능하다. 펀치 구동 조립체(54)는 팽창된 튜브 블랭크 내에 구멍을 뚫기 위해 후퇴된 위치와 연장된 위치 사이에서 펀치를 구동한다. 플러싱 시스템(30)은 다이 공동(23)과 연통하여 튜브 블랭크의 내부를 통해 플러싱 유체 유동을 제공한다.The hydraulic molding assembly 10 has a plurality of die structures 20, 21 mountable on the press for reciprocating motion between open and closed conditions. The die structures have a cooperating die surface 22 defining the die cavity 23 when in the closed condition and receive the metal tube blank 24 when in the open condition. The hydraulically molded fluid supply system has a tube-end coupling structure 25 that is movable to selectively and sealably engage opposite ends of the tube blank. The hydraulic molding fluid supply system provides pressurized fluid into the tube blank 24 to expand the tube blank outward in conformity with the die cavity 23. The punch 52 extends in the passage 51 of at least one of the die structures. The punch 52 is movable between the retracted position and the extended position. The punch drive assembly 54 drives the punch between the retracted position and the extended position to drill a hole in the expanded tube blank. The flushing system 30 is in communication with the die cavity 23 to provide a flushing fluid flow through the interior of the tube blank.
Description
최근, 수압성형 기술은 제조업, 특히 자동차 산업에 있어 점점 중요해지고 있다. 수압성형의 일 적용예에서, 관형 금속 블랭크(통상 강철)가 다이 공동 내에 위치된다. 튜브의 대향 단부들은 중심 포트를 갖는 한 쌍의 유압 램에 의해 밀봉되는데, 이 중심 포트를 통해 극고압의 유체가 튜브 내로 주입된다. 고압 유체는 공동을 한정하는 표면에 부합하여 튜브를 팽창시킨다. 이러한 수압성형 공정의 결과로, 어떤 실용적이고 경제적인 방식으로 달성될 수 없던 복잡한 관형 형상으로 고강도 부품이 제조될 수 있다. 이러한 수압성형 공정은 미국 특허 제4,567,743호, 제5,070,717호, 제5,107,693호, 제5,233,854호, 제5,239,852호, 제5,333,755호 및 제5,339,667호에 개시된다.In recent years, hydraulic molding technology has become increasingly important in the manufacturing industry, especially in the automobile industry. In one application of hydraulic forming, a tubular metal blank (usually steel) is located in the die cavity. Opposite ends of the tube are sealed by a pair of hydraulic rams having a center port through which a very high pressure fluid is injected into the tube. The high pressure fluid expands the tube against the surface defining the cavity. As a result of this hydroforming process, high strength parts can be produced in complex tubular shapes that could not be achieved in any practical and economic way. Such hydroforming processes are disclosed in US Pat. Nos. 4,567,743, 5,070,717, 5,107,693, 5,233,854, 5,239,852, 5,333,755 and 5,339,667.
수압성형의 진보된 형태에서도, 팽창 공정 전체에 걸쳐 소정 범위 내로 튜브의 벽 두께를 유지하기 위해 튜브가 팽창됨에 따라 유압 램은 튜브 내에 금속 유동을 생성하도록 서로를 향해 내향으로 강제된다. 이러한 수압성형 공정은 미국 특허 제5,718,048호, 제5,855,394호, 제5,899,498호, 제5,979,201호 및 제5,987,950호에 개시된다.Even in advanced forms of hydroforming, hydraulic rams are forced inwards toward each other to produce metal flow in the tubes as the tubes expand to maintain the wall thickness of the tubes within a predetermined range throughout the expansion process. Such hydroforming processes are disclosed in US Pat. Nos. 5,718,048, 5,855,394, 5,899,498, 5,979,201 and 5,987,950.
일정 적용예에 대해, 다른 구성 요소들을 장착하는데 사용될 수 있는 복수의 구멍을 갖는 완성된 부품을 제조하는 것이 바람직하다. 예컨대, 자동차 산업에서 자동차 엔진을 장착하는데 사용되는 엔진 크래들 조립체를 형성하기 위해 관형 블랭크를 수압성형하는 것이 공지되어 있다. 완성된 관형 부품에는 엔진 장착 브라켓 등을 장착하기 위해 체결구가 통과할 수 있게 하는 구멍이 제공되어야 한다. 부품 내에 구멍을 제공하는 것을 용이하게 하기 위해, 수압성형 다이 자체 내에서 구멍 피어싱 작업을 수행하는 것이 공지되어 있다. 통상, 가압하에서 구멍이 튜브를 통해 뚫린다. 하나의 방법에서, 펀치에 의해 절단된 튜브의 일부(종종 "슬러그"로서 언급됨)는 튜브에 연결되어 튜브 내에 현수된 에지부를 갖는다. 이는 부품에 불필요한 무게를 더하기 때문에 문제가 되는데, 이는 자동차 산업에서 항상 관심사이다. 다른 방법에서, 구멍이 형성된 후에 펀치는 튜브로부터 후퇴되고, 펀치에 의해 형성된 구멍은 펀치가 튜브로부터 후퇴될 때 유체 압력의 힘에서 펀치와 결합되어 유지된다. 그 후, 슬러그는 유체에 의해 파편 수집기로 흐르게 된다. 하나의 이러한 통상적인 작업이 미국 특허 제5,816,089호에 개시된다. 전술된 기술과 관련된 하나의 문제점은 종종 펀치가 후퇴될 때 그로부터 기인한 구멍에 슬러그가 정확히 정렬되지 않아 튜브 내로 낙하할 수 있다는 것이다. 그 후, 이는 다른 수단에 의해 회수되어야 한다.For some applications, it is desirable to manufacture a finished part having a plurality of holes that can be used to mount other components. For example, it is known to hydroform tubular blanks to form engine cradle assemblies used to mount automotive engines in the automotive industry. The finished tubular part shall be provided with a hole through which the fastener can pass in order to mount an engine mounting bracket or the like. In order to facilitate providing a hole in the part, it is known to perform a hole piercing operation within the hydraulic die itself. Typically, a hole is drilled through the tube under pressure. In one method, a portion of the tube cut by the punch (often referred to as "slug") has an edge portion connected to the tube and suspended in the tube. This is a problem because it adds unnecessary weight to the components, which is always a concern in the automotive industry. In another method, the punch is retracted from the tube after the hole is formed, and the hole formed by the punch remains engaged with the punch at the force of the fluid pressure when the punch is retracted from the tube. The slug then flows to the debris collector by the fluid. One such conventional work is disclosed in US Pat. No. 5,816,089. One problem associated with the techniques described above is that slugs are often not aligned correctly in the holes resulting therefrom when the punch is retracted and can fall into the tube. It must then be recovered by other means.
본 발명은 수압성형된 부품에 유체를 흐르게 하여 부품의 내측으로부터 파편을 제거하는 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a system for removing fluid from the inside of a part by flowing a fluid through a hydraulically molded part.
도1은 본 발명의 원리에 따른 슬러그 분리 시스템과 인-다이(in-die) 수압피어싱을 갖는 수압성형 장치의 개략 단면도로서, 수압성형을 준비할 때 수압성형 장치내로 삽입된 관형 금속 블랭크를 도시한다.1 is a schematic cross-sectional view of a hydraulic molding apparatus having a slug separation system and in-die hydraulic piercing in accordance with the principles of the present invention, showing a tubular metal blank inserted into the hydraulic molding apparatus in preparation for hydraulic molding; do.
도2는 도1과 유사하나, 수압성형 후의 팽창된 금속 튜브를 도시한다.Figure 2 is similar to Figure 1 but shows the expanded metal tube after hydroforming.
도3은 펀치가 후퇴된 위치에 있는 수압피어싱 펀치 조립체의 상세도를 제공하는 도2에 도시된 수압성형 장치의 부분 확대도이다.FIG. 3 is a partially enlarged view of the hydroforming apparatus shown in FIG. 2 providing a detailed view of the hydraulic piercing punch assembly in a position where the punch is retracted.
도4는 도2와 유사하나, 팽창된 금속 튜브 내에 구멍을 뚫은 후의 연장된 위치에서 펀치를 도시한다.FIG. 4 is similar to FIG. 2 but shows the punch in the extended position after punching in the expanded metal tube.
도5는 도3과 유사한 부분 확대도이나, 팽창된 금속 튜브 내에 구멍을 뚫은 후의 연장된 위치에서 펀치를 도시한다.FIG. 5 is a partial enlarged view similar to FIG. 3 but showing the punch in the extended position after punching in the expanded metal tube; FIG.
도6은 도4와 유사하나, 천공된 슬러그가 팽창된 금속 튜브로부터 흘러나오는 것을 도시한다.FIG. 6 is similar to FIG. 4 but shows the perforated slug flows out of the expanded metal tube.
본 발명의 목적은 수압성형된 부품의 내부로부터 파편을 제거하는 수단을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a means for removing debris from the interior of a hydraulically molded part.
따라서, 본 발명은 개방 및 폐쇄 조건 사이에서 왕복 운동을 위해 프레스 상에 장착 가능한 복수의 다이 구조물을 갖는 수압성형 조립체를 제공한다. 다이 구조물들은 폐쇄 조건에 있을 때 다이 공동을 한정하는 협동 다이 표면을 갖고 개방 조건에 있을 때 금속 튜브 블랭크를 수용한다. 수압성형 유체 공급 시스템은 튜브 블랭크의 대향 단부들에 선택적이고 밀봉식으로 결합하도록 이동 가능한 튜브-단부 결합 구조물을 갖는다. 수압성형 유체 공급 시스템은 다이 공동에 부합하여 튜브 블랭크를 외향으로 팽창시키기 위해 튜브 블랭크의 내부로 가압된 유체를 제공한다. 펀치는 다이 구조물들 중 적어도 하나의 통로 내에서 연장한다. 펀치는 후퇴된 위치와 연장된 위치 사이에서 이동 가능하다. 펀치 구동 조립체는 팽창된 튜브 블랭크 내에 구멍을 뚫기 위해 후퇴된 위치와 연장된 위치 사이에서 펀치를 구동한다. 플러싱 시스템은 다이 공동과 연통하여 튜브 블랭크의 내부를 통해 플러싱 유체 유동을 제공한다.Accordingly, the present invention provides a hydroforming assembly having a plurality of die structures mountable on a press for reciprocating motion between open and closed conditions. The die structures have a cooperating die surface that defines the die cavity when in the closed condition and receive the metal tube blank when in the open condition. The hydraulically molded fluid supply system has a tube-end coupling structure that is movable to selectively and sealably engage opposite ends of the tube blank. The hydraulic molding fluid supply system provides fluid pressurized into the tube blank to expand the tube blank outward in conformity with the die cavity. The punch extends in the passage of at least one of the die structures. The punch is movable between the retracted position and the extended position. The punch drive assembly drives the punch between the retracted position and the extended position to drill a hole in the expanded tube blank. The flushing system is in communication with the die cavity to provide a flushing fluid flow through the interior of the tube blank.
본 발명의 다른 태양에 따라, 수압성형된 금속 튜브 블랭크 내에 구멍을 형성하고 그로부터 천공된 파편을 제거하는 방법이 제공된다. 복수의 다이 구조물이 개방 및 폐쇄 조건 사이에서 왕복 운동을 위해 프레스 상에 제공된다. 다이 구조물들은 폐쇄 조건에 있을 때 다이 공동을 한정하는 협동 다이 표면을 갖는다. 다이 구조물들은 개방 조건으로 제공된다. 금속 튜브 블랭크는 다이 공동 내로 위치된다. 다이 구조물들은 폐쇄된다. 튜브 블랭크의 내부는 튜브 블랭크가 다이 공동에 부합하여 팽창하고 이에 따라 팽창된 튜브 블랭크를 형성하도록 가압된다.펀치는 튜브 블랭크 내에 구멍을 뚫도록 팽창된 튜브 블랭크를 통해 강제된다. 팽창된 튜브 블랭크의 내부는 감압된다. 유체는 팽창된 튜브 블랭크의 천공된 부분을 팽창된 튜브 블랭크의 내부로부터 흘러나오게 하도록 팽창된 튜브 블랭크를 통해 유동된다.In accordance with another aspect of the present invention, a method is provided for forming a hole in a hydraulically molded metal tube blank and removing perforated debris therefrom. A plurality of die structures are provided on the press for reciprocating motion between open and closed conditions. Die structures have a cooperating die surface that defines the die cavity when in closed condition. Die structures are provided in open conditions. The metal tube blank is placed into the die cavity. The die structures are closed. The interior of the tube blank is pressurized to allow the tube blank to expand in conformity with the die cavity and thus form an expanded tube blank. The punch is forced through the expanded tube blank to drill holes in the tube blank. The interior of the expanded tube blank is depressurized. The fluid flows through the expanded tube blank to cause the perforated portion of the expanded tube blank to flow out of the interior of the expanded tube blank.
이제 특히 도면을 참조하면, 본 발명의 원리를 구체화하는 통상 10으로 표시된 수압성형 장치의 개략 단면도가 도1에 도시된다. 수압성형 장치(10)는 상부 지지 구조물(14), 하부 지지 구조물(16) 및 수직 지지 구조물(18)을 갖는, 통상 12로 표시된 수압성형 프레스를 포함한다. 수압성형 장치(10)에는 상부 다이 구조물(20)과 하부 다이 구조물(21)을 포함할 수 있는 협동 다이 구조물이 구비된다. 상부 다이 구조물(20)은 다이 구조물들(20, 21)이 개방 및 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능하도록 상승되고 하강될 수 있다. 다이 구조물들(20, 21)은 도1에서 폐쇄 위치로 도시된다. 다이들(20, 21)은 다이들(20, 21)이 폐쇄 위치에 있을 때 밀봉된 다이 공동(23)을 한정하는 다이 표면(22)을 제공한다. 다이 공동(23)의 형상 및 치수는 수압성형될 부품의 원하는 형상 및 치수를 형성하도록 구성된다. 도1은 다이 공동(23) 내에 위치되어 수압성형될 관형 금속 블랭크(24)를 도시한다. 관형 금속 블랭크(24)의 대향 단부들은 유압 작동기(26)에 의해 구동되어 변화된 위치로 이동 가능한 한 쌍의 유압 튜브-단부 결합 구조물 또는 "유압 램"(25)에 의해 밀봉식으로 결합된다. 램(25)의 각각은 중심 포트(27)를 갖고, 이를 통해 극고압의 수압성형 유체(예컨대, 약 10,000 기압)가 관형 금속 블랭크(24) 내로 주입된다.Referring now to the drawings in particular, a schematic cross-sectional view of a hydroforming apparatus, indicated generally at 10, embodies the principles of the invention. The hydraulic forming apparatus 10 comprises a hydraulic press, typically designated 12, having an upper support structure 14, a lower support structure 16 and a vertical support structure 18. The hydraulic forming apparatus 10 is provided with a cooperative die structure, which may include an upper die structure 20 and a lower die structure 21. The upper die structure 20 may be raised and lowered such that the die structures 20, 21 are movable between the open and closed positions. Die structures 20, 21 are shown in the closed position in FIG. 1. Dies 20, 21 provide a die surface 22 that defines a sealed die cavity 23 when the dies 20, 21 are in the closed position. The shape and dimensions of the die cavity 23 are configured to form the desired shape and dimensions of the part to be hydroformed. 1 shows a tubular metal blank 24 positioned within a die cavity 23 to be hydraulically molded. Opposite ends of the tubular metal blank 24 are sealingly engaged by a pair of hydraulic tube-end coupling structures or “hydraulic rams” 25 that are driven by the hydraulic actuator 26 and moveable to the changed position. Each of the rams 25 has a central port 27 through which very high pressure hydraulic fluid (eg, about 10,000 atmospheres) is injected into the tubular metal blank 24.
도3에 상세히 도시된 통상 50으로 표시된 왕복 운동 수압피어싱 펀치 조립체가 다이 조립체들(20, 21) 중 적어도 하나에 합체된다.A reciprocating hydraulic piercing punch assembly, designated generally 50 in detail in FIG. 3, is incorporated into at least one of the die assemblies 20, 21.
수압성형 장치(10)에는 다이 공동(23)과 연통하는 통상 30으로 표시된 플러싱 유체 시스템이 구비된다. 플러싱 유체 시스템(30)은 (도4에 도시된 바와 같이) 팽창된 금속 튜브(24)의 적어도 하나의 천공된 부분 또는 "슬러그"(86)를 제거하는데 사용된다. 플러싱 유체 시스템(30)은 다이 공동(23)의 일 단부에 위치되는 플러싱 유체 입구 포트(32)와 다이 공동(23)의 대향 단부에 위치되는 플러싱 유체 출구 포트(33)를 포함한다. 바람직하게는, 이들 포트(32, 33) 모두는 도시된 바와 같이 하부 다이 구조물(21) 내에 형성된다. 플러싱 유체 시스템(30)은 바람직하게는 메쉬 또는 스크린(36)을 갖는 통상 34로 표시된 파편 분리기를 포함한다. 또한 플러싱 유체 시스템은 바람직하게는, 원한다면, 플러싱 유체를 저장 및/또는 재순환하는데 사용될 수 있는 유체 저장조(38)를 포함한다. 또한, 플러싱 유체 시스템(30)은 플러싱 유체 시스템(30)을 통해 플러싱 유체를 순환시키는 순환기(40)와 연결 배관 라인(42)을 포함한다.The hydraulic molding apparatus 10 is equipped with a flushing fluid system, generally designated 30, in communication with the die cavity 23. The flushing fluid system 30 is used to remove at least one perforated portion or “slug” 86 of the expanded metal tube 24 (as shown in FIG. 4). The flushing fluid system 30 includes a flushing fluid inlet port 32 located at one end of the die cavity 23 and a flushing fluid outlet port 33 located at an opposite end of the die cavity 23. Preferably, both of these ports 32, 33 are formed in the lower die structure 21 as shown. Flushing fluid system 30 preferably includes a debris separator, typically designated 34 with a mesh or screen 36. The flushing fluid system also preferably includes a fluid reservoir 38 that can be used to store and / or recycle the flushing fluid, if desired. The flushing fluid system 30 also includes a circulator 40 and a connecting tubing line 42 for circulating the flushing fluid through the flushing fluid system 30.
이제 도3을 참조하면, 수압피어싱 펀치 조립체(50)가 더 상세히 도시된다. 펀치 조립체(50)는 팽창된 금속 튜브(24) 내에 (도4에 도시된 바와 같이) 구멍(84)을 뚫는데 사용된다. 임의의 수의 유사하게 설계된 펀치 조립체(50)가 하나 이상의 다이 구조물(들)(20, 21)에 합체될 수 있다. 펀치 조립체(50)는 펀치 수용 통로(51)를 포함하고, 이는 다이 구조물(들) 내에 합체되고 이를 통하여 펀치(52)가 후퇴된 위치와 연장된 위치 사이에서 이동될 수 있다. 펀치(52)는 환형 밀봉 부재(53)에 의해 통로(51)에 대해 활주 가능하고 밀봉된 관계로 이동 가능하다. 펀치 조립체(50)는 후퇴된 위치와 연장된 위치 사이에서 펀치(52)를 구동하는데 사용되는 통상 54로 표시된 펀치 구동기 조립체를 포함한다. 후퇴된 위치에서, 펀치(52)의 말단부 표면(55)은 다이 표면(22)과 동일한 높이이고 다이 공동(23)을 한정하는 것을 돕는다. 펀치 구동기 조립체(54)는 유압 실린더일 수 있는, 펀치 피스톤(58)에 연결된 펀치 구동기(56)를 포함한다. 펀치(52)의 기단부(59)는 펀치피스톤(58)에 고정되고 그에 연결된다. 펀치 피스톤(58)은 후퇴된 위치와 연장된 위치 사이에서 이동 가능하다. 펀치(52)는 개구(62)에 대해 활주 가능한 관계로 펀치 구동기 하우징(60) 내의 개구(62)를 통해 횡단한다.Referring now to FIG. 3, a hydraulic piercing punch assembly 50 is shown in more detail. Punch assembly 50 is used to drill holes 84 (as shown in FIG. 4) in expanded metal tube 24. Any number of similarly designed punch assemblies 50 can be incorporated into one or more die structure (s) 20, 21. The punch assembly 50 includes a punch receiving passage 51, which is incorporated into the die structure (s) through which the punch 52 can be moved between a retracted and extended position. The punch 52 is movable in a slidable and sealed relationship with respect to the passage 51 by the annular sealing member 53. Punch assembly 50 includes a punch driver assembly, generally designated 54, used to drive punch 52 between a retracted position and an extended position. In the retracted position, the distal surface 55 of the punch 52 is flush with the die surface 22 and helps to define the die cavity 23. Punch driver assembly 54 includes punch driver 56 connected to punch piston 58, which may be a hydraulic cylinder. The base end 59 of the punch 52 is fixed to and connected to the punch piston 58. The punch piston 58 is movable between the retracted position and the extended position. The punch 52 traverses through the opening 62 in the punch driver housing 60 in a slidable relationship with respect to the opening 62.
플러싱 유체 시스템(30)은 펀치(52)의 단부 작업 표면(55)으로부터 슬러그(86)를 분리하는 수단을 제공할 수 있는 통상 70으로 표시된 슬러그 분리 시스템을 포함할 수 있다. 다이 구조물들(20, 21) 중 적어도 하나는 슬러그 분리 유체 격벽(72)에 장착된다. 다이 구조물들(20, 21)과 격벽(72) 사이의 주연 밀봉부(74)는 슬러그 분리 시스템(70)이 대기로부터 밀봉되고 슬러그 분리 유체에 의해 가압될 수 있도록 슬러그 분리 시스템(70)을 둘러싼다. 슬러그 분리 시스템(70)은 슬러그 분리 유체 격벽(72) 상에 위치된 슬러그 분리 유체 입력 포트(76)를 포함한다. 슬러그 분리 유체 입력 포트(76)는 가압된 슬러그 분리 유체를 슬러그 분리 시스템(70)으로 제공하는 임의의 적절한 고압 펌프에 연결될 수 있다. 슬러그 분리 유체 입력 포트(76)는 몇몇 펀치 조립체(50)와 공통일 수 있는 슬러그 분리 유체 통로(78)에 연결된다. 통로(78)는 다이 구조물(들)(20, 21)내에 형성된 임의의 적절한 치수의 홈일 수 있다. 통로(78)는 다이 구조물(들)(20, 21) 내에 형성될 수 있는 슬러그 분리 유체 압력 챔버(79)와 연통한다. 펀치(52)는 펀치(52)를 통해 종방향으로 횡단하는 슬러그 분리 유체 포트(80)를 포함한다. 슬러그 분리 유체 포트(80)는 펀치(52)의 측부 상에 위치된 슬러그 분리 유체 입구(82)에서 시작하여 펀치 작업 표면(55)에서 출구(83)에서 끝난다. 슬러그 분리 유체 입구(82)는 슬러그 분리 유체 포트(80)가 슬러그 분리 유체로 가압될 수 있도록 펀치(52)가 연장된 위치에 있을 때 슬러그 분리 유체 압력 챔버(79)와 연통하도록 위치될 수 있다.The flushing fluid system 30 may include a slug separation system, generally designated 70, which may provide a means for separating the slug 86 from the end working surface 55 of the punch 52. At least one of the die structures 20, 21 is mounted to the slug separating fluid septum 72. The peripheral seal 74 between the die structures 20, 21 and the partition wall 72 surrounds the slug separation system 70 so that the slug separation system 70 can be sealed from the atmosphere and pressurized by the slug separation fluid. All. The slug separation system 70 includes a slug separation fluid input port 76 located on the slug separation fluid partition 72. The slug separation fluid input port 76 may be connected to any suitable high pressure pump that provides pressurized slug separation fluid to the slug separation system 70. The slug separating fluid input port 76 is connected to a slug separating fluid passage 78, which may be common with some punch assemblies 50. The passageway 78 may be a groove of any suitable dimension formed in the die structure (s) 20, 21. Passage 78 communicates with a slug separating fluid pressure chamber 79 that may be formed in die structure (s) 20, 21. The punch 52 includes a slug separating fluid port 80 that traverses longitudinally through the punch 52. The slug separating fluid port 80 begins at the slug separating fluid inlet 82 located on the side of the punch 52 and ends at the outlet 83 at the punch working surface 55. The slug separation fluid inlet 82 may be positioned to communicate with the slug separation fluid pressure chamber 79 when the punch 52 is in an extended position such that the slug separation fluid port 80 may be pressurized with the slug separation fluid. .
수압성형 장치(10)의 작동이 이제 설명될 것이다. 도2를 참조하면, 금속 튜브(24)는 다이 공동(23)의 내부 표면(22)에 부합하여 그리고 후퇴된 위치에 있는 펀치(52)의 작업 표면(55)과 결합하여 수압성형 유체 압력에서 팽창된다. 팽창된 금속 튜브(24)의 소정 벽 두께를 유지하기 위해, 튜브(24)가 팽창됨에 따라 유압 램(25)이 튜브(24) 내에 금속 유동을 생성하도록 서로를 향해 내향으로 강제된다.The operation of the hydraulic molding apparatus 10 will now be described. Referring to FIG. 2, the metal tube 24 corresponds to the inner surface 22 of the die cavity 23 and engages the working surface 55 of the punch 52 in the retracted position at hydraulic fluid pressure. Swell. In order to maintain the desired wall thickness of the expanded metal tube 24, as the tube 24 is inflated, the hydraulic rams 25 are forced inwards toward each other to produce metal flow in the tube 24.
도4에서, 펀치 구동기 또는 실린더(56)는 작동되어 펀치 피스톤(58)을 연장된 위치로 구동한다. 이러한 작동은 금속 튜브(24)가 다이 표면(22)에 부합하여 팽창된 후에 후퇴된 위치에서 연장된 위치로 펀치(52)를 구동하여, 이에 따라 팽창된 금속 튜브(24) 내에 구멍(84)을 뚫고 슬러그(86)를 형성하도록 팽창된 금속 튜브(24)를 통해 펀치(52)를 강제한다. 수압성형 유체는 천공된 구멍(84)에 인접한 영역에서 펀치(52)에 의한 팽창된 금속 튜브(24)의 변형을 방지하기 위해 구멍을 뚫는 작업 중에 튜브(24)의 내부를 지지하도록, 팽창된 금속 튜브(24) 내에서 고압으로 유지된다. 다이 구조물들(20, 21)은 폐쇄 위치로 유지되고, 팽창된 금속 튜브(24)는 다이 공동(23)의 표면(22)과의 결합을 유지한다. 연장된 위치에서, 펀치(52)는 튜브(24) 내에 천공된 구멍(84)을 밀봉하는 역할을 하여, 이에 따라 후속 슬러그 플러싱 작업 중에 튜브(24)로부터 유체가 빠져나가는 것을 억제하도록 튜브(24) 내에 유체를 유지하는 것을 돕는다.In Fig. 4, the punch driver or cylinder 56 is actuated to drive the punch piston 58 to the extended position. This operation drives the punch 52 into the extended position from the retracted position after the metal tube 24 has expanded in correspondence with the die surface 22, thus openings 84 in the expanded metal tube 24. The punch 52 is forced through the expanded metal tube 24 to drill through and form the slug 86. The hydraulic fluid is expanded to support the interior of the tube 24 during the drilling operation to prevent deformation of the expanded metal tube 24 by the punch 52 in the region adjacent the perforated hole 84. High pressure is maintained in the metal tube 24. The die structures 20, 21 remain in the closed position, and the expanded metal tube 24 maintains engagement with the surface 22 of the die cavity 23. In the extended position, the punch 52 serves to seal the perforated holes 84 in the tube 24, thus restraining fluid from the tube 24 during subsequent slug flushing operations. To help maintain fluid within
도5는 연장된 위치에서의 펀치(52)를 상세히 도시한다. 슬러그 분리 유체입구(82)는 슬러그 분리 유체 압력 챔버(79)와 연통하여, 이에 따라 슬러그 분리 유체가 슬러그 분리 유체 포트(80)를 통해 유동하도록 한다.5 shows the punch 52 in the extended position in detail. The slug separation fluid inlet 82 communicates with the slug separation fluid pressure chamber 79, thereby allowing the slug separation fluid to flow through the slug separation fluid port 80.
이제 도6을 참조하면, 유압 램들(25) 중 적어도 하나, 즉 적어도 출구 포트(33)에 인접한 램, 그러나 바람직하게는 램들 모두는 팽창된 금속 튜브(24)의 단부(들)와의 밀봉된 결합으로부터 이동 가능하여, 이에 따라 튜브(24) 내의 수압성형 유체가 감압되게 한다. 이제 유압 램(25)은 플러싱 유체가 유동하는 것과 튜브(24)로부터 슬러그(86)를 제거하는 것을 용이하게 하도록 위치된다. 다이 구조물들(20, 21)은 폐쇄 위치에 유지되고, 플러싱 유체 시스템(30)은 팽창된 금속 튜브(24)의 내부로 플러싱 유체가 유동하게 하도록 다이 공동(23)과 연통한다.Referring now to FIG. 6, at least one of the hydraulic rams 25, ie at least the ram adjacent to the outlet port 33, but preferably all of the rams, is hermetically engaged with the end (s) of the expanded metal tube 24. Is movable from, thereby causing the hydraulic fluid in the tube 24 to be depressurized. The hydraulic ram 25 is now positioned to facilitate the flow of flushing fluid and to remove the slug 86 from the tube 24. The die structures 20, 21 are maintained in a closed position and the flushing fluid system 30 is in communication with the die cavity 23 to allow the flushing fluid to flow into the expanded metal tube 24.
통상, 슬러그(86)는 펀치(52)의 단부 작업 표면(55)에 결합된 상태를 유지할 것이다. 이러한 경우라면, 본 발명은 펀치(52)의 단부 작업 표면(55)으로부터 슬러그(86)를 분리하는 다양한 수단을 제공한다.Typically, the slug 86 will remain engaged to the end working surface 55 of the punch 52. If this is the case, the present invention provides various means to separate the slug 86 from the end working surface 55 of the punch 52.
일 실시예에서, 슬러그(86)는 유체 포트(80)를 통해 유체를 강제하고 펀치(52)의 작업 표면(55)으로부터 슬러그(86)를 분리하는 슬러그 분리 시스템(70)을 가압함으로써 펀치(52)의 단부 표면(55)으로부터 강제 분리될 수 있다. 이와 달리, 펀치 구동기(56)는 펀치(52)의 작업 표면(55)으로부터 슬러그(86)를 분리시키도록 펀치(52)를 급속히 왕복시키는데 사용될 수 있다.In one embodiment, the slug 86 forces the fluid through the fluid port 80 and presses the slug separation system 70 by forcing the slug separation system 70 to separate the slug 86 from the working surface 55 of the punch 52. 52 may be forcibly separated from the end surface 55 of 52. Alternatively, punch driver 56 may be used to rapidly reciprocate punch 52 to separate slug 86 from working surface 55 of punch 52.
다른 실시예에서, 슬러그(86)는 플러싱 유체 시스템(30)에 의해 제공된 바와 같이 튜브(24)를 통한 플러싱 유체의 급속한 유동에 의해서만 펀치(52)의 단부 작업 표면(55)으로부터 강제로 분리될 수 있다.In another embodiment, the slug 86 may be forced off the end working surface 55 of the punch 52 only by the rapid flow of the flushing fluid through the tube 24 as provided by the flushing fluid system 30. Can be.
플러싱 유체 순환기(40)와 연결 배관 라인(42)은 분리된 금속 슬러그(86)를 팽창된 금속 튜브(24)를 통해 흐르게 하고 튜브(24)로부터 슬러그(86)를 제거시키도록 충분히 높은 유량의 플러싱 유체를 제공한다. 플러싱 유체는 입구 포트(32)를 통해 유동하여, 튜브(24)를 통과하여 튜브(24)의 대향 단부와 출구 포트(33)를 통해 슬러그(86)를 외부로 운반한다. 출구 포트(33)와 연결 배관 라인(42)은 다이(21)로부터의 슬러그(86)와 플러싱 유체의 유동을 차단하지 않도록 충분히 넓은 내경을 갖는 적절한 치수이다. 금속 슬러그(86)가 다이(21)로부터 제거되면, 슬러그(86)는 파편 분리기(34) 내의 메쉬 또는 스크린(36)에 의해 플러싱 유체로부터 분리될 수 있고, 유체는 유체 저장조(38) 내로 회수될 수 있다. 플러싱 유체 작업 중에, 펀치(52)는 튜브(24) 내에 천공된 구멍(84)을 통한 플러싱 유체의 누설을 방지하도록 연장된 위치로 유지된다.Flushing fluid circulator 40 and connecting tubing line 42 allow the separated metal slug 86 to flow through the expanded metal tube 24 and at a sufficiently high flow rate to remove the slug 86 from the tube 24. Provide a flushing fluid. The flushing fluid flows through the inlet port 32 and passes through the tube 24 to carry the slug 86 outward through the opposite end and the outlet port 33 of the tube 24. The outlet port 33 and the connecting tubing line 42 are of appropriate dimensions with a sufficiently large inner diameter so as not to block the flow of the slug 86 and the flushing fluid from the die 21. Once the metal slug 86 is removed from the die 21, the slug 86 can be separated from the flushing fluid by a mesh or screen 36 in the debris separator 34, and the fluid is withdrawn into the fluid reservoir 38. Can be. During the flushing fluid operation, the punch 52 is maintained in an extended position to prevent leakage of the flushing fluid through the apertures 84 drilled in the tube 24.
본 발명이 도면과 전술된 설명에서 상세히 도시되고 설명되었더라도, 본 발명은 예시적인 것이고 특징을 제한하는 것은 아니어서, 바람직한 실시예가 도시되고 설명되며 첨부된 청구의 범위 내에 있는 모든 변형과 수정이 보호되어야 하는 것으로 이해된다.Although the invention has been shown and described in detail in the drawings and foregoing description, it is to be understood that the invention is illustrative and not restrictive in nature, that the preferred embodiments are shown and described, and that all modifications and variations are within the scope of the appended claims. It is understood that.
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