TWI609727B - 液壓成形方法及其裝置 - Google Patents

Abstract

一種液壓成形方法及其裝置係藉由一成形模具組及一堵頭組件液壓成形一管材，該管材設置於該成形模具組中，於閉合該成形模具組前，先將該堵頭組件插設於該管材之開口中，以避免該管材在該成形模具組閉合時過度變形，於閉合該成形模具組後，將該堵頭組件推入該管材中，以使該管材末端擴孔成形，接著再注入一液壓油至該管材內部，以鼓脹成形該管材。

Description

液壓成形方法及其裝置

本發明為一種液壓成形方法及其裝置，特別為一種可降低成形所需最大內壓力的液壓成形方法及其裝置。

管材液壓成形技術具有輕量化的優點，因此已廣泛應用於汽車工業支架製造，習知液壓成形方法係先將油封堵頭插設於管材兩側以完成油封，再輸入油液至管材內，並施以高液壓使管材鼓脹至貼合模穴內壁，以使管材達到所需的外形，當若欲使管材成形為具有不同截面形狀的異形管材時，例如使圓形管材鼓脹成形為同時具有矩形及圓形截面的異形管材時，必須施予極大的液壓才能使材料均勻流動而形成厚度一致的異形管材，因此無法有效降低液壓成形所需的最大內壓力。

本發明之主要目的在於使用堵頭組件使管材末端在液壓成形前擴孔成形，以有效降低液壓成形所需的最大內壓力。

本發明一種液壓成形方法，用以液壓成形一管材，該管材具有一管壁及一內部空間，該管壁環繞該內部空間，該管壁具有至少一開口，該開口 連通該內部空間，該液壓成形方法包含：提供一液壓成形裝置，該液壓成形裝置具有一成形模具組及一堵頭組件，該管材設置於該成形模具組中，該堵頭組件插設於該開口，該成形模具組具有一上模具及一下模具，該上模具具有一上成形面，該下模具具有一下成形面，該上成形面朝向該下成形面；閉合該成形模具組，使該上成形面及該下成形面之間形成一模穴，該模穴具有至少一擴孔區及一鼓脹區，該擴孔區位於該鼓脹區外側；將該堵頭組件經由該開口推入該管材中，使位於該擴孔區之該管壁擴孔貼合於該上成形面及該下成形面，而形成一第一截面；以及將一液壓油注入該管材之該內部空間中，使位於該鼓脹區之該管壁鼓脹貼合於該上成形面及該下成形面，而形成一第二截面，其中該第二截面不同於該第一截面。

本發明藉由插設於該開口的該堵頭組件支撐該管壁，以避免該管壁在該成形模具組閉合時受到壓迫而過度變形，並且在液壓成形前，將該堵頭組件推入該管材中，藉由該堵頭組件及該成形模具組使該管材末端擴孔而貼合於該模穴，並同時完成油封，因此在後續液壓成形時，無須施予過大的最大內壓力即可使該管材完全貼合於該模穴。

10‧‧‧液壓成形方法

11‧‧‧提供液壓成形裝置

12‧‧‧閉合成形模具組

13‧‧‧將堵頭推入管材中

14‧‧‧將液壓油注入管材中

100‧‧‧液壓成形裝置

110‧‧‧成形模具組

111‧‧‧上模具

111a‧‧‧上成形面

112‧‧‧下模具

112a‧‧‧下成形面

113‧‧‧模穴

113a‧‧‧擴孔區

113b‧‧‧鼓脹區

120‧‧‧堵頭組件

120’‧‧‧供液堵頭

120”‧‧‧排氣堵頭

120a”‧‧‧頂面

120b”‧‧‧底面

121‧‧‧支撐部

121a‧‧‧外表面

121b‧‧‧支撐面

122‧‧‧引導部

122a‧‧‧引導斜面

123‧‧‧成形部

124’‧‧‧供液孔

124”‧‧‧排氣孔

125‧‧‧連接部

126‧‧‧第一擋止部

127’‧‧‧入液口

127”‧‧‧出氣口

128‧‧‧夾持部

129‧‧‧第二擋止部

200‧‧‧管材

210‧‧‧管壁

210a‧‧‧內表面

211‧‧‧開口

220‧‧‧內部空間

B1‧‧‧出液口

B2‧‧‧入氣口

D1‧‧‧第一距離

D2‧‧‧第二距離

G‧‧‧間隙

L‧‧‧軸線

O‧‧‧液壓油

X‧‧‧鈍角

第1圖：依據本發明之一實施例，一種液壓成形方法之流程圖。

第2a及2b圖：依據本發明之一實施例，一種液壓成形裝置之剖視圖。

第3a及3b圖：依據本發明之一實施例，一種液壓成形方法之示意圖。

第4a至4c圖：依據本發明之一實施例，一種液壓成形方法之示意圖。

第5a及5b圖：依據本發明之一實施例，一種液壓成形方法之示意圖。

第6a及6b圖：依據本發明之一實施例，一種液壓成形方法之示意圖。

第7a圖：依據本發明之一實施例，一供液堵頭之立體圖。

第7b圖：依據本發明之一實施例，該供液堵頭之立體圖。

第8a圖：依據本發明之一實施例，一排氣堵頭之立體圖。

第8b圖：依據本發明之一實施例，該排氣堵頭之立體圖。

請參閱第1圖，其為本發明之一實施例，一種液壓成形方法10包含「提供液壓成形裝置」11、「閉合成形模具組」12、「將堵頭推入管材中」13及「將液壓油注入管材中」14。

請參閱第2a及2b圖，該液壓成形方法10用以液壓成形一管材200，該管材200具有一管壁210及一內部空間220，該管壁210環繞該內部空間220，該管壁210具有至少一開口211，該開口211連通該內部空間220，較佳地，該管材200為一中空圓管，具有兩個開口211，各該開口211分別位於該管材200兩端，在本實施例中，該管材200可選自於一厚度1.7mm、直徑65mm且周長204.2mm的中碳鋼圓形管材SPFC590Y。

請參閱第1、2a及2b圖，於「提供液壓成形裝置」11中提供一液壓成形裝置100，該液壓成形裝置100用以液壓成形該管材200，該液壓成形裝置100具有一成形模具組110及一堵頭組件120，該管材200設置於該成形模具組110中，該成形模具組110具有一上模具111及一下模具112，該上模具111具有一上成形面111a，該下模具112具有一下成形面112a，該上成形面111a朝向該下成形 面112a，在本實施例中，該管材200設置於該下模具112之該下成形面112a。

請參閱第3a圖，在閉合該成形模具組110前，先將該堵頭組件120插設於該開口211，在本實施例中，該堵頭組件120為一供液堵頭120’及一排氣堵頭120”，在其他實施例中，該堵頭組件120可為該供液堵頭120’搭配一習知油封堵頭，或是該排氣堵頭120”搭配一習知油封堵頭。

請參閱第7a至8b圖，第7a及7b圖為該供液堵頭120’之立體圖，第8a及8b圖為該排氣堵頭120”之立體圖，該供液堵頭120’及該排氣堵頭120”分別具有一體成形的一支撐部121、一引導部122及一成形部123，該引導部122位於該支撐部121及該成形部123之間，該引導部122之橫截面積由該支撐部121朝向該成形部123方向逐漸增加，請參閱第7a及8a圖，該支撐部121具有一外表面121a及一支撐面121b，該引導部122具有一引導斜面122a，該支撐面121b及該引導斜面122a之間具有一鈍角X，在本實施例中，該支撐部121為一半圓形柱體，該外表面121a為一弧面，該支撐面121b為一平面，該引導部122為一錐狀柱體，該成形部123為一矩形柱體。

請參閱第3a及3b圖，在閉合該成形模具組110前，該供液堵頭120’及該排氣堵頭120”之該支撐部121分別插設於該管材200兩端的該開口211中，該外表面121a朝向該下模具112之該下成形面112a，該支撐面121b朝向該上模具111之該上成形面111a，該管壁210具有一內表面210a，該外表面121a及該內表面210a分別朝向該內部空間220，在本實施例中，該外表面121a及該內表面210a的弧度不同，因此當該支撐部121插設於該開口211時，該外表面121a及該內表面210a之間具有一間隙G，當該成形模具組110閉合時，該間隙G用以引導該管壁210的上半部材料往該管壁210的下半部流動，以提高該管壁210的厚度均勻性。

請參閱第1及4a圖，於「閉合成形模具組」12中閉合該成形模具組110，使該上成形面111a及該下成形面112a之間形成一模穴113，該模穴113具有至少一擴孔區113a及一鼓脹區113b，該擴孔區113a位於該鼓脹區113b外側，在本實施例中，該模穴113具有兩個分別位於該鼓脹區113b兩側的擴孔區113a，請參閱第4b及4c圖，該擴孔區113a具有一擴孔截面，該鼓脹區113b具有一鼓脹截面，其中該擴孔截面形狀不同於該鼓脹截面形狀，較佳地，該擴孔截面為一非圓形截面，在本實施例中，該擴孔截面為具有R6圓角的矩形截面，該鼓脹截面為圓形截面。

請參閱第4a及4b圖，在本實施例中，由於該供液堵頭120’及該排氣堵頭120”之該支撐部121在閉合該成形模具組110前已插設於該管材200之該開口211，因此當閉合該成形模具組110後，位於該擴孔區113a之該管壁210會被夾設於該支撐部121及該成形模具組110之間，該支撐部121用以支撐位於該擴孔區113a之該管壁210，以避免位於該擴孔區113a之該管壁210受到該上模具111及該下模具112的壓迫而過度變形，而導致該供液堵頭120’及該排氣堵頭120”無法順利地被推入該管材200之該內部空間220中。

請參閱第1、5a及5b圖，於「將堵頭推入管材中」13中將該堵頭組件120經由該開口211推入該管材200中，使位於該擴孔區113a之該管壁210擴孔貼合於該上成形面111a及該下成形面112a，而形成一第一截面，在本實施例中，該供液堵頭120’及該排氣堵頭120”之該支撐部121、該引導部122及該成形部123依序進入該內部空間220，接觸該支撐面121b之該管壁210依序接觸該引導部122之該引導斜面122a及該成形部123，錐狀柱體的該引導部122的該引導斜面122a用以引導該成形部123，以使矩形柱體的該成形部123順利地進入該內部空間 220，使該支撐部121位於該鼓脹區113b，並使位於該擴孔區113a之該管壁210被夾設於該成形模具組110及該成形部123之間，請參閱第5b圖，該成形部123用以使位於該擴孔區113a之該管壁210擴孔貼合於該上成形面111a及該下成形面112a，以形成該第一截面並同時完成油封，其中該第一截面形狀實質上等於該擴孔截面形狀，在本實施例中，該第一截面與該擴孔截面皆為具有R6圓角的矩形截面。

請參閱第1、6a及6b圖，於「將液壓油注入管材中」14中將一液壓油O注入該管材200之該內部空間220中，該液壓油O使位於該鼓脹區113b之該管壁210鼓脹貼合於該上成形面111a及該下成形面112a，而形成一第二截面，該第二截面實質上等於該鼓脹截面，且該第二截面形狀不同於該第一截面形狀，在本實施例中，該第二截面與該鼓脹截面皆為圓形截面，因此該管材200經由液壓成形後，會形成兩端為矩形截面而中間為圓形截面的異形管材。

在本實施例中，位於該擴孔區113a之該管壁210經由該成形部123擴孔成形後，形成周長為205.7mm的一矩形管，由於成形後的該矩形管周長(205.7mm)十分接近成形前的該管材200周長(204.2mm)，且成形後的矩形截面與成形前的圓形截面為偏心，習知的液壓成形方法難以使材料流動延展而均勻貼合於模穴內壁，此外，由於管材脹形率低，因此必須提高最大內壓力方能使本案之該管材200兩端鼓脹成形為具有R6圓角的矩形管，本發明藉由該堵頭組件120之該成形部123，使得該管材200兩端在液壓成形前，以擴孔方式直接成形為具有R6圓角的矩形管，因此無須提高內壓力，且成形後的異形管材無須裁切即可使用。

請參閱第6a圖，在本實施例中，該供液堵頭120’另具有一供液孔 124’，該排氣堵頭120”另具有一排氣孔124”，該供液孔124’及該排氣孔124”分別設置於該供液堵頭120’及該排氣堵頭120”內部，並貫穿該支撐部121、該引導部122及該成形部123，以連通該內部空間220，請參閱第1、5a及5b圖，於「將堵頭推入管材」13中，該支撐部121、該供液孔124’之一出液口B1及該排氣孔124”之一入氣口B2位於該鼓脹區113b，該液壓油O經由該供液孔124’之該出液口B1注入該內部空間220中，而位於該內部空間220中的空氣受到該液壓油O的擠壓會經由該排氣孔124”排出，請參閱第3b及6a圖，一軸線L貫穿該排氣孔124”，該軸線L與該排氣堵頭120”之一頂面120a”之間具有一第一距離D1，該軸線L與該排氣堵頭120”之一底面120b”之間具有一第二距離D2，較佳地，該第二距離D2大於該第一距離D1。

請參閱第7a至8b圖，在本實施例中，該供液堵頭120’及該排氣堵頭120”分別具有一連接部125及一第一擋止部126，該第一擋止部126位於該成形部123及該連接部125之間，該第一擋止部126用以避免該連接部125被推入該內部空間220中，較佳地，該第一擋止部126之橫截面面積大於該成形部123之橫截面面積。

請參閱第6a及7b圖，在本實施例中，該供液堵頭120’另具有一入液口127’，該入液口127’設置於該供液堵頭120’之該連接部125，該入液口127’連通該供液孔124’，該液壓油O依序經由該入液口127’、該供液孔124’及該出液口B1進入該內部空間220中，請參閱第6a及8a圖，在本實施例中，該排氣堵頭120”另具有一出氣口127”，該出氣口127”設置於該排氣堵頭120”之該連接部125，該出氣口127”連通該排氣孔124”，位於該內部空間220中的空氣受到該液壓油O的推擠會依序經由該入氣口B2、該排氣孔124”及該出氣口127”排出。

請參閱第6a、7a及7b圖，在本實施例中，該供液堵頭120’另具有一夾持部128及一第二擋止部129，該第二擋止部129位於該連接部125及該夾持部128之間，一夾具(圖未繪出)夾持該夾持部128，該夾具用以將該供液堵頭120’推入該管材200中，該第二擋止部129用以避免該夾具撞擊該成形模具組110，較佳地，該第二擋止部129之橫截面面積大於該夾持部128之橫截面面積。

本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準，任何熟知此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內所作之任何變化與修改，均屬於本發明之保護範圍。

10 液壓成形方法 11 提供液壓成形裝置 12 閉合成形模具組 13 將堵頭推入管材中 14 將液壓油注入管材中

Claims (7)

1. 一種液壓成形方法，用以液壓成形一管材，該管材具有一管壁及一內部空間，該管壁環繞該內部空間，該管壁具有至少一開口，該開口連通該內部空間，該液壓成形方法包含：提供一液壓成形裝置，該液壓成形裝置具有一成形模具組及一堵頭組件，該管材設置於該成形模具組中，該成形模具組具有一上模具及一下模具，該上模具具有一上成形面，該下模具具有一下成形面，該上成形面朝向該下成形面，該堵頭組件具有一供液堵頭，該供液堵頭具有一支撐部、一引導部、一成形部及一供液孔，該引導部位於該支撐部及該成形部之間，該引導部之橫截面積由該支撐部朝向該成形部方向逐漸增加，該支撐部具有一外表面及一支撐面，該引導部具有一引導斜面，該支撐面與該引導斜面之間具有一鈍角，該供液孔設置於該供液堵頭並貫穿該支撐部、該引導部及該成形部；閉合該成形模具組，使該上成形面及該下成形面之間形成一模穴，該模穴具有至少一擴孔區及一鼓脹區，該擴孔區位於該鼓脹區外側，在閉合該成形模具組前，該支撐部插設於該管材之該開口中，該外表面朝向該下成形面，該支撐面朝向該上成形面，該供液孔連通該內部空間；將該堵頭組件經由該開口推入該管材中，該供液堵頭之該支撐部、該引導部及該成形部依序進入該內部空間，接觸該支撐面之該管壁依序接觸該引導部之該引導斜面及該成形部，該引導部之該引導斜面用以引導該成形部進入該內部空間，使該支撐部及該供液孔之一出液口位於該鼓脹區，並使位於該擴孔區之該管壁被夾設於該成形模具組及該成形部之間，該成形部用以使位於該擴孔區之該管壁擴孔貼合於該上成形面及該下成形面，而形成一第一截面；以及 將一液壓油注入該管材之該內部空間中，該液壓油經由該供液孔之該出液口注入該內部空間中，使位於該鼓脹區之該管壁鼓脹貼合於該上成形面及該下成形面，而形成一第二截面，其中該第二截面不同於該第一截面。
2. 如申請專利範圍第1項所述之液壓成形方法，其中該供液堵頭另具有一連接部、一第一擋止部及一入液口，該第一擋止部位於該成形部及該連接部之間，該入液口設置於該連接部，該入液口連通該供液孔，該液壓油依序經由該入液口、該供液孔及該出液口進入該內部空間中。
3. 如申請專利範圍第2項所述之液壓成形方法，其中該供液堵頭另具有一夾持部及一第二擋止部，該第二擋止部位於該連接部及該夾持部之間。
4. 一種液壓成形方法，用以液壓成形一管材，該管材具有一管壁及一內部空間，該管壁環繞該內部空間，該管壁具有至少一開口，該開口連通該內部空間，該液壓成形方法包含：提供一液壓成形裝置，該液壓成形裝置具有一成形模具組及一堵頭組件，該管材設置於該成形模具組中，該成形模具組具有一上模具及一下模具，該上模具具有一上成形面，該下模具具有一下成形面，該上成形面朝向該下成形面，該堵頭組件具有一排氣堵頭，該排氣堵頭具有一支撐部、一引導部、一成形部及一排氣孔，該引導部位於該支撐部及該成形部之間，該引導部之橫截面積由該支撐部朝向該成形部方向逐漸增加，該支撐部具有一外表面及一支撐面，該引導部具有一引導斜面，該支撐面與該引導斜面之間具有一鈍角，該排氣孔設置該排氣堵頭並貫穿該支撐部、該引導部及該成形部；閉合該成形模具組，使該上成形面及該下成形面之間形成一模穴，該模穴具有至少一擴孔區及一鼓脹區，該擴孔區位於該鼓脹區外側，在閉合該成形模 具組前，該支撐部插設於該管材之該開口中，該外表面朝向該下成形面，該支撐面朝向該上成形面，該排氣孔連通該內部空間；將該堵頭組件經由該開口推入該管材中，該排氣堵頭之該支撐部、該引導部及該成形部依序進入該內部空間，接觸該支撐面之該管壁依序接觸該引導部之該引導斜面及該成形部，該引導部之該引導斜面用以引導該成形部進入該內部空間，使該支撐部及該排氣孔之一入氣口位於該鼓脹區，並使位於該擴孔區之該管壁被夾設於該成形模具組及該成形部之間，該成形部用以使位於該擴孔區之該管壁擴孔貼合於該上成形面及該下成形面，而形成一第一截面；以及將一液壓油注入該管材之該內部空間中，該液壓油經由一供液堵頭注入該內部空間中，該內部空間中的空氣經由該排氣孔排出，該液壓油使位於該鼓脹區之該管壁鼓脹貼合於該上成形面及該下成形面，而形成一第二截面，其中該第二截面不同於該第一截面。
5. 如申請專利範圍第4項所述之液壓成形方法，其中一軸線貫穿該排氣孔，該軸線與該排氣堵頭之一頂面之間具有一第一距離，該軸線與該排氣堵頭之一底面之間具有一第二距離，該第二距離大於該第一距離。
6. 如申請專利範圍第1或4項所述之液壓成形方法，其中該支撐部之該外表面與該管壁之一內表面的弧度不同，當該支撐部插設於該開口時，該外表面及該內表面之間具有一間隙。
7. 如申請專利範圍第1或4項所述之液壓成形方法，其中該第一截面為一非圓形截面。