TW496798B - Device and method for expansion forming - Google Patents

Description

496798 A7 B7 五、發明說明（1 ) 技術領域 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係有關於一種供成型中空物品之裝置及方法。 更精確言之，本發明係有關於經由高壓力之機構，膨脹成 型中空且複雜形態之金屬物品。 習知技術 在中空物品之製造中，已知之方法係使用例如爲液壓 油之壓力流體的流體壓力，迫使中空或管式坯料抵靠一周 圍空穴之壁。 美國專利號碼5 6 4 4 8 2 9之、、供管膨脹成型用之 方法〃中，揭示一種方法，用以膨脹一管狀坯料以抵靠一 周圍空穴之壁。該方法包含使用二軸向汽缸以密封該管之 末端。該管然後被塡入接下來被加壓之一流體◦來自加壓 流體之壓力迫使該管抵靠該周圍空穴之壁。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 美國專利號碼5 4 1 9 1 7 1之 ''等靜壓凸出成型" 中，揭示一種方法，用以在一等靜壓壓力機中使用一壓力 流體凸出成型一管狀坯料。其亦揭示一凸出部或突起如何 形成在該管狀坯料之一壁中，一凸出部於後被敲出，因此 ，在該坯料之壁中形成一開口。 在 '、Advanced Technologies and Processes” 期刊中發 佈，之標題爲，在汽車工業中的液壓成型應用〃之文件中， 作者討論液壓成型。液壓成型係特別的相關於供成型中空 構件（例如爲汽車用之排氣系統）的方法一起討論。於所 述之過程中，一模被維持在一傳統的二定向的壓力機中。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -4 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 496798 A7 __ B7 五、發明說明（2 ) 該模亦包括密封一管狀坯料之開啓末端之二軸向汽缸。所 揭示之方法包含下述步驟： 一管狀坯料被裝入該工具之空穴內，壓力機封閉該工 具’軸向汽缸密封該管末端且塡入一加壓液體。於文件中 所述之供多空穴製造用的多配接工具亦爲已知的。此一包 括一多空穴之模被維持在一水平模製壓力機中，且一壓力 增強器經由一加壓液體將內部壓力施加至該空穴。被使用 在所述之液壓成型方法中之壓力機，經由一加壓液體向著 該坯料供應內部壓力。 由 '、KRUPP H〇ESCH AUTOMOTIVE GmbH所發行之 型錄中，說明如何使用一種液壓成型方法，來製造例如爲 供汽車工業用的車架副框架及車底盤。所述之方法包括裝 配有一模或一工具之壓力機。一管狀坯料或一特殊外形之 坯料被置於該模內。該模被封閉，且在管狀坯料之情況中 ’其末端係以軸向凸模所密封。經由液壓流體所供應之內 邰壓力’以及在該管範例中之軸向壓力，該物品抵靠該模 空穴之壁而模製。 此二方法均具有缺點，即爲，可經由一傳統的二定向 壓力機所施加在一坯料上之可用壓力數量係有限的。該限 制均用於應用的二定向中，通常被限制在一軸線，且限制 可被施加之，壓力的大小程度。此即代表壓力可經由液壓流 體統一地施加至在空穴之內部中的該坯料，但施加至該模 之外部的主要封閉壓力會在一軸向方向中。此亦代表了可 用於該模之內部壓力，係由該模之強度所限制，且模製丁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------'訂 i·-------線 (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁} -5- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 496798 A7 B7 五、發明說明（3 ) 具必須足夠大且足夠強，以耐受由內部壓力所產生之任何 拉伸應力。壓力流體與坯料之間的接觸，造成在該模內需 要有密封件，用以抗拒於高壓力下之液體，並在模製周期 中需要額外之步驟，以在進行該方法之前與之後淸潔該坯 料。 在一坯料內側使用壓力流體’使得在一模空穴之內側 中使用切邊邊緣或冲孔形狀成爲困難或不實際的，因此， 修整或冲孔作業需要額外之處理步驟。 有至少二個理由，可說明爲何需要高壓力。首先，爲 了減少所發生之彈性回彈的程度。當遭受低壓時，金屬坯 料典型的彈性變形，此即代表在壓力移除之後，金屬部份 地回復至其原始形態。金屬坯料之形態的永久性改變均爲 彈性變形之結果，其於壓力大於產生彈性變形之壓力的情 況下產生。第二，所使用之多數金屬在被塑性變形之後， 均展現有利的增加強度之特徵。此一.效果有時被說明爲冷 變形（cold-working )。因此，使用高或非常高的壓力，可 以製造更準確、更近於所需之形態之完工形態，及更強的 產品。 在使用例如爲Q u i n t u s形式之一等靜壓壓力機的高壓壓 力機中’存在困難以提供充份強度之模與模製裝置之問題 。模與模製裝置在一等靜壓壓力機中的每一模製周期中， 經常需要耐受高達1 〇，〇 〇 〇 b a r之非常高的壓力。 該種模製裝置均經常爲非常大、非常重、且非常昂貴。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -6 - --------------------^訂 ί-------•線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 496798 A7 __ B7 五、發明說明（4 ) 之槪要說明逛優點 本發明之目的係提供一種裝置及方法，用以依據申請 專利範圍膨脹成型一物品。本發明之一進一步目的係提供 一種裝置及方法，可使S亥物品之邊緣可由該膨脹成型方法 的機構加以修整。本發明之再進一步目的係一種裝置及方 法’以該裝置及方法，可於膨脹成型中在一物品內冲孔一 開口。一又再進一步之目的’係使得該膨脹成型裝置可以 不昂貴地製造，且可經濟地使用。 經由與一等靜壓壓力機一起使用且設有於申請專利範 圍中所說明之一薄膜的一膨脹成型工具，這些及其他之目 的可依據本發明而達成。該膨脹成型工具係被設計以產生 非常高之壓力於一中空或管式坯料的內側，且經由膨脹抵 靠一模製空穴之壁而將坯料成型爲一物品。 該膨脹成型工具係被設計使得該等靜壓壓力機之薄膜 不只作用在膨脹成型工具上，且作用在一或更多之內裝的 壓力增強器上。該壓力增強器增加自該薄膜接收之壓力， 且將壓力傳送至一模製空穴之內側的一金屬坯料。此係由 下列之方式進行。 來自薄膜之壓力影響該壓力增強器活塞，且與該壓力 增強器活塞之相關直經成比例地增加。在槽道內之壓力流 體經由一管型薄膜傳送該增加之壓力，且將壓力施加向一 典型的由橡膨製成之一彈性成型本體。該彈性成型本體係 被匱於該金屬坯料之內側，該坯料係將形成爲所需要之中 空形態。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------------------_訂—_-------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 496798 A7 _ B7 五'發明說明（5) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在彈性成型本體施加壓力下，坯料膨脹且被迫使抵靠 在膨脹成型工具內之鑄型腔的壁。因此，該坯料採用該空 穴壁之形態。 鑄型腔壁亦可被安排具有切邊邊緣及/或穿孔形狀。 以此方式，在經由彈性成型本體施加之壓力迫使該坯料抵 靠該切邊邊緣，在膨脹成型過程中，可將坯料之過剩部份 修整。類似的，經由彈性成型本體施加之壓力迫使該坯料 抵靠一合適形態之冲孔形狀，一或更多之開口可被冲孔通 過該坯料之壁。 雖然在該坯料上之壓力可以爲非常高，該膨脹成型工 具係被安排僅使用壓縮力。此即代表該膨脹成型工具相關 於所應用之壓力，在構造上可以爲相當的小且輕。 由壓力增強器產生之壓力，係依據在壓力增強器內之 一活塞之直徑比例而定。該相關直徑可以變化，且可以選 擇以適用將被形成之坯料之特徵。膨脹成型工具並不限制 於一單一鑄型腔，且可包括數個鑄型腔與壓力增強器。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 使用一管式形態之坯料，且以本發明膨脹成爲一中空 形式之形態。在本發明之範疇內，亦可使用僅部份的圍繞 該彈性成型本體之一坯料。 本發明具有比已知之習知技術更佳之許多優點。該膨 丨jll成型工焉係小的、輕的、且可相當不昂貴地製造，此即 代表相當低之製造空間，成爲可更經濟地製造。在还料內 側之成型壓力可以大於該壓力機之封閉壓力。在壓力流體 與金屬还料之間沒有任何接觸，因而可避免密封、淸潔及 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 496798 A7 B7 五、發明說明（6 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 污染之問題。經由被包含在該鑄型腔之壁內的切邊邊緣及 /或冲孔形狀，可以於膨脹成型過程中修整及/或冲孔一 坯料。膨脹成型可因此而減少供成形一物品所需要用之處 理步驟的數量。 比較習知技術之裝置，本發明可利用非常高之模製壓 力，此即代表可以在單一模製步驟中達成更細部之形態。 可以獲致一坯料之較大的塑性變形，使可產生更冷之變形 ，且因此可獲致更大強度之產品。其亦代表了可以經濟地 成形高強度合金及較厚之儀表金屬。在形成該產品時獲致 較高強度，亦提供了減少使用在該物品之材料重量之機會 ，此對例如爲供汽車用之零件部份的應用是很重要的。 圖形之簡要說明 結合所附之圖形，將更詳細地說明本發明。 圖1槪略地顯示依據本發明之一供膨脹成型用之裝置 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖2顯示依據本發明之在一膨脹成型裝置內之一穿孔 形狀。 圖3顯示依據本發明之具有一開口冲孔於其內之一物 品。 圖4槪略地顯示依據本發明之一膨脹成型裝置之發展 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -9 - 496798 A7 B7 五、發明說明（7) 主要元件對照表 1 頂 部 可 移 動 部 份 2 底 部 靜 態 部 份 3 彈 性 薄 膜 4 膨 脹 成 型 工 具 5 坯 料 5 a 坯 料 6 f諄 型 腔 7 弓早 性 成 型 本 體 7 a 彈 性 成 型 本 體 8 壓 力 增 強 器 9 活 塞 1 0 壓 力 流 體 1 1 汽 缸 1 2 槽 道 1 3 管 型 薄 膜 1 4 頂 部 部 份 1 5 底 部 部 份 1 6 切 邊 邊 緣 1 7 冲 孔 形 狀 1 8 開 □ A 中 線 較 佳 實 施例之 詳 細 說 明 圖 1槪略 地 顯 示 包 括 了 - -壓 力 盒 之- -等 靜 壓 壓 力 機 該 等 靜 壓壓力 機 包 括 — 頂 部可移 動 部 份： ί及 一 底 部 靜 態 份 2 〇 在等靜 壓 壓 力 機 之 頂音 β可 移 動 部份1 中 y —. 薄 膜 被 與 一 可供應 壓 力 流 體 至 該薄膜 3 的 機構安 排在 — 起 〇 膨 脹 成 型工具 4 係 被 置 於 該等靜 壓 壓 力機之 底 部 靜 態 部 2 內 〇 膨脹成 型 工 具 4 包 括- -鑄 型 腔 6 ，且 可 包括 多 於 的 鑄 型 腔 。，膨 脹 成 型 工 具 4可繞 著 相 對應於 中 線 A 之 -- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 面表面分離成例如爲二部分，該中線A係穿過如示於圖1 中之鑄型腔6。 一種膨脹成型方法係如下述。一管式或中空坯料5被 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） -10· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 496798 A7 B7 五、發明說明（8 ) 置於膨脹成型工具4之鑄型腔6的一底部部份中◦一彈性 成型本體7被置於坯料5之內側。鑄型腔6之頂部部份係 被置於該底部部份之頂部，因而封閉具有彈性成型本體7 於其之內側中的坯料5。壓力機關閉時，將在等靜壓壓力 機之頂部部份中的薄膜3帶至與膨脹成型工具4接觸。 壓力在壓力機之頂部部份1內展開，施加一壓力向著 該薄膜3 ，且因而將壓力施加至膨脹成型工具4上。膨脹 成型工具4包括一或更多之壓力增強器8，每一增強器8 包含一活塞9。活塞9由薄膜3所作用於其上，且施加壓 力在該壓力增強器8之內側的一汽缸11內之流體10上 。在流體內之壓力經由一槽道1 2，而被經由一管型模膜 1 3傳送至鑄型腔6內之坯料5內側之彈性成型本體7。 彈性成型本體7膨脹。且向著坯料5施加一壓力，且強迫 坯料5抵靠鑄型腔6之壁。坯料5因而可依據鑄型腔6之 壁的形態，膨脹成爲一物品形態。 鑄型腔亦可成形使得坯料之過剩部份可由示於圖1與 4中之切邊邊緣1 6所修整。在示於圖2中之實施例的進 一步發展中，可包含一或更多之冲孔形狀。於膨脹成型方 法中，坯料5被強迫向著該冲孔形狀1 7，且如示於圖3 ，通過該坯料5之壁而冲孔出一通路或開口 1 8。 在完成膨脹成型方法後，壓力被移除。壓力機之頂部 部份1上昇，且經由例如移除包含該鑄型腔6之頂部部份 的一頂部部份，分離該膨脹成型工具4。現在已成爲一成 形物品之該坯料5，自鑄型腔6移除。修整或廢棄材料自 ------------f------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) / 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） -11 - 496798 A7 B7 五、發明說明（9 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 該切邊 自該冲 示 邊槽道 有自鑄 /或冲 定在鑄 之液壓 內的可 由 塞9之 塞9之 彈 地配接 品。例 該坯料 型本體 同形態 性成型 放 方法係 的直徑 情況， 滑動經 邊緣1 6 孔形狀1 於圖1之 之形狀。 型腔之周 孔形狀。 型腔壁中 或機械機 移動裝置 壓力增強 底部部份 頂部部份 性成型本 ，該不同 移除。來自一冲孔作業中之廢棄材料，係 7移除。 切邊邊緣1 6，在鑄型腔6之壁內係一周 在本發明之範疇內，膨脹成型工具亦包含 圍壁突出且進入該鑄型腔內之切邊邊緣及 該種切邊邊緣及/或冲孔形狀，包含了固 之靜態裝置，以及使用壓力增強器或其他 構，而可自該腔之壁移出進入該坯料之壁 〇 器所達成之壓力增加，係經由相關於該活 1 4之直徑，選擇在壓力增強器8內之活 1 5的直徑所決定。 體7可成形使得可與不同形態之坯料緊密 形態之坯料係用以製造不同形態之完工產 如，圖 5 a可 7 a — 之坯料 本體7 置彈性 如下述 /在膨 彈性成 過被拉 坯料 5 a具 具有相 確保在 4顯示 與在橫剖面中 起使用。爲了 及/或具有一切口之 、7 a 成型本 〇供一 脹成型 型本體 伸之彈 亦可由 體7於 伸長管 之前係 7可被 性本體 多於一 坯料5 狀坯料 大於管 縱向地 7 。該 有相當 對應之 彈性成 坯料可 件所構 之內側 5用之 狀坯料 拉伸， 管狀坯 厚之壁的厚度， 變化的一彈性成 具有不 接，彈 型本體與 以緊密配 成 的一種可選擇的 本體7 。於此 坯料5 被嵌入 彈性成型 5之直徑 且該管狀 料5與已 --------- ^ ^ ί--^-----線 C請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） -12- 496798 A7 __ B7_ 五、發明說明（10) 之彈性成型本體7，然後被一起的嵌入膨脹成型工具4之 內 6腔型鑄 -------------—— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂一 -丨線赢 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐）

Claims (1)

1. 496798 AB1CD

   申請專利範圍 第88 1 0496號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國89年10月修正 1 · 一種膨脹成型之裝置，用 裝置係連同一等靜壓壓力機使用， 性薄膜（3 )之一壓力盒，其特徵 (4 )包括了至少一壓力增強器（ 6)，在該鑄型腔（6)內配置一 以膨脹成型一物品，該 該壓力機包括設有一彈 在於，一膨脹成型工具 8 )及至少一鑄型腔（ 彈性成型本體（7、7 被安 )之內側，其中，該 該彈性薄膜（3 )作 安排以施加壓力在該 ，彈性成型本體（7 靠該鑄型腔（6)之 該鑄型腔（6)之形 力增強器（8 )包括 (9)，該汽缸（1 壓力增強器（ 用於其上，該 彈性成型本體 、7 a )迫使 壁，其結果， 態而膨脹成爲 坯料（ 排在該 8 )係 壓力增 (7、 該坯料 坯料（ 一物品 被安排在一汽缸（1 經濟部智慧財/i局員工消費合作社印製 )含有經由一槽道 薄膜（13)之一壓力流體（10)， (6 )內側之該坯料 與被安排在該鑄型腔 內側之一彈性成型本體（7、7 a )接觸 8)內之一活塞（9)之一 大於該活塞（9 )之一底部 5、5 坯料（ 被安排 強器（ 7a) (5、 5、5 形態； 1 )內 (12 該薄膜 (5、 ;及其 頂部部 部份（ 且 5 請 先 閲 讀 背 面 意 事 項 再 填 本 頁 壓力增強器（ )之直徑，係 直徑。 2 ·如申請專利範圍第1項之膨脹成型之裝置， 使得可被 8 )係被 上，由此 5 a )抵 a )依據 其中該壓 之〜活塞 )連接至 係被安排 5 a 中， 份（ 15 )的 在該 1 4 )之 其中 木紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 496798 A8 B8 C8 ___ D8 六、申請專利範圍 ’該薄膜（13)爲管型薄膜。 3 ·如申請專利範圍第1項之膨脹成型之裝置，其中 ’該鑄型腔（6 )包括一或更多之切邊邊緣（1 6 )以修 整該坯料（5、5 a )之過剩部份，及一或更多之在該鑄 型腔（6 )之壁內之冲孔形狀（1 7 )，該冲孔形狀（ 1 7 )係相對應於將在該坯料（5、5 a )之壁內冲孔之 一或更多之開口（ 1 8 )。 4 · 一種膨脹成型之方法，用以在包括一壓力盒之一 等靜壓壓力機中膨脹成型一物品，該壓力機設有一彈性薄 膜（3 )及一膨脹成型工具（4 )，其特徵在於下列步驟 一將一坯料（5、5 a )放置於該等靜壓壓力機內側 之一膨脹成型工具（4 )的一鑄型腔（6 )之內側’ 一將一彈性成型本體（7、7 a )放置於該坯料（5 、5 a )之內側， 一封閉該等靜壓壓力機， 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一於該等靜壓壓力機內產生一壓力，且影響與該膨脹 成型工具（4 )接觸之該彈性薄膜（3 )， 一經由該彈性薄膜（3 )之機構，影響至少一被安排 在該膨脹成型工具（4)內之壓力增強器（8)，導致一 壓力產生在該壓力增強器（8 )內， 一由壓力增強器（8 )之機構施加一壓力向著該f王料 (5、5 a )內側之該彈性成型本體（7、7 a ) ’ 一迫使該坯料（5、5 a )抵靠該鑄型腔（6 )之壁 -2- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 496798 A8 B8 C8 _ D8 六、申請專利範圍 ’且經由將坯料（5、5 a )依據該鑄型腔（6 )之形態 膨脹成爲一物品形態，因而成型該坯料（5、5a)。 5 ·如申請專利範圍第4項之膨脹成型之方法，其中 ’將彈性成型本體（7、7 a )放置在該坯料（5、5 a )之內側的步驟，其中，進一步包括下列步驟： 一縱向地拉伸該彈性成型本體（7、7 a )， 一將坯料（5、5 a )滑過該彈性成型本體（7、 7 a )上方。 6 ·如申請專利範圍第4項之膨脹成型之方法，其中 ’該鑄型腔（6 )包括一形態，界定出一或更多之切邊邊 緣（1 6 )以修整該坯料（5、5 a )之過剩部份，及一 或更多之在該鑄型腔（6 )之壁內之冲孔形狀（1 7 ) ’ 該冲孔形狀（1 7 )係相對應於將在該坯料（5、5a) 之壁內冲孔之一或更多之開口（ 1 8 )，該方法包括下列 進一步之步驟： 一在一或更多之切邊邊緣（1 6 )之位置處修整該坯 料（5、5a)，且在一或更多之冲孔形狀（1 7 )之位 料 坯 該 於 。 ? \ly 處 8 置 1 經濟部智慧財/$局員工消費合作社印製 適 I度 尺 張 紙 I本 準 榇 家 國 5 孔 冲 中 □ 開 之 多 更 或 一讀