多级管件液压成形工艺制造技术

一种使管状坯料(10)液压成形的方法包括以下步骤：至少部分地关闭围绕管状坯料(10)的模具(12)的模具部分(14，16)，在第一压力下将液压流体(22)引入到管状坯料(10)中，基本上关闭围绕管状坯料(10)的模具部分(14，16)，在至少最初维持液压流体(22)的压力的同时部分地打开模具部分(14，16)，以及至少第二次基本上关闭模具部分(14，16)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及管件液压成形工艺，更具体地说，涉及用于使管件，例如用在翻车保护系统结构中的管件液压成形的方法。
技术介绍
有时需要由可锻金属(包括但不限于钢、铝等等)制成的具有特定的横截面轮廓管状结构以便用于特别限定的应用中。然而，这种用作管状坯件的管件通常由供应商出售，其具有标准的圆形(或其他形状的)横截面。因此，为了用于特定应用中，必须使管件形成所需的横截面。此外，在许多情况下，特别是将这种管件用于结构应用的情况下，管件的结构完整性不被所需的横截面成形操作破坏或削弱是十分重要的。可以使用诸如这些的管状结构的一些非限制性应用包括汽车工业和自行车工业。其他非限制性实例包括形成移动机械(例如运土机械、挖掘型机械、采矿机械等等)的驾驶室机架。就移动机械的驾驶室机架而言，这些机架可以由可以焊接在一起的几十个单独管件组成，以便形成所需的驾驶室机架形状，以及向驾驶室机架提供满足不同尺寸和强度要求的部分。在诸如这些的应用中，为了使驾驶室机架足够坚固使得它在翻车期间可以为驾驶室中的人提供保护，所使用的管件的结构完整性是此较重要的。已经发现，液压成形特别适用于作为将延性金属的管状坯材塑成和形成用于上述应用的轻质的、结构结实和坚固的管段的相对节省成本的方式。具体而言，通常可用此传统形成的管件高的硬度对重量此以及此传统形成的管件低的单位成本来制造液压成形的管状结构。已经发现，几乎所有能够冷成形的金属，包括铝、黄铜、碳钢和不锈钢、铜以及高强度合金都可以进行液压成形。更具体地说，在传统的管状液压成形工艺中，空心毛坯管件可以放置到半个阴模模具内部，使得当与互补的模具部分结合时，其具有预期的所得部分的横截面形状。当模具闭合时，管件的端部通常被轴向冲压机密封，并且管件中填满了增压液压流体。然后内部液压压力导致管件向模具膨胀。一段时间后，将压力释放，这允许从管件释放部分流体。然后将管件端部开封，这允许剩余的液压流体流出，打开半模，并且可以移出所得的液压成形零件。过去已经发现传统的液压成型工艺，例如本液压成型工艺是有用的，因为它们通常能够以此其他技术高的硬度对重量此和此其他技术低的单位成本形成零件。然而，现有技术的管状液压成形工艺确实具有一些缺点。具体地说，当液压成形具有较大壁厚的管件和/或具有相对较窄的圆角半径的弯头时，已经发现，传统的低压液压成形工艺不足以获得所需的成品管件的横截面。相反地，已经发现，传统的高压液压成形工艺能导致成品的横截面的不合要求的变薄，从而削弱了所得零件的结构完整性。此外，不管是否已经使用了传统低压液压成形方法或高压液压成形方法，回弹性(由弹性回复导致的卸载后变形零件的尺寸变化)都是个问题。在这点上，名称为“Methodof Forming a Flanged Tubular Member inHydroforming (利用液压成形形成带凸缘的管状构件的方法)”的美国公开号2010/0186477A1公开了一种管件液压成形方法，据此使用低压和高压液压成形工艺的组合来产生最终具有凸缘的零件。然而，不认为此公开案中公开的方法能够解决壁部分变薄以及回弹的问题，其可能在需要最终零件具有相当高的结构完整性的情况下尤其成问题。此夕卜，此公开案中公开的两步法要求使用两个单独的模具，这增加了零件成形工艺的成本和复杂性，并且具体来说涉及其上具有凸缘的成品管状零件。
技术实现思路
本专利技术涉及一种使用液压成形工艺由管状坯件形成具有所需横截面的成品管件的方法。具体地说，根据本专利技术用于使具有所需横截面的成品管件由管状坯料液压成形的本方法的一个实施例可包括以下步骤:(I)至少部分地关闭围绕布置在模具中的管状坯料的模具的模具部分；(2)在第一压力下将液压流体引入到管状坯料中；(3)第一次基本上关闭围绕管状坯料的模具部分以形成第一中间形式管件；(4)在至少最初维持第一中间形式管件内的液压流体的压力以允许第一中间形式管件的横截面至少部分展开的同时通过使模具部分相对彼此移离以在其间形成间隙来部分地打开模具；以及(5)第二次基本上关闭围绕第一中间形式管件的模具部分。本专利技术的实施例所包括的任选的步骤包括在必要时重复步骤4和步骤5 (视应用而定)并且在步骤3或步骤5之后增加液压流体的流体压力。根据本专利技术用于使具有所需横截面的成品管件由管状坯料液压成形的本方法的另一个实施例可包括以下步骤:(I)将管状坯料定位在模具中；(2)部分地关闭模具；(3)将增压液压流体引入到管状坯料中；(4)第一次基本上关闭模具；(5)部分地打开模具；(6)至少第二次基本上关闭模具；(7)释放液压流体压力；以及(8)打开模具以释放成品管件。本专利技术的实施例所包括的任选的步骤包括在必要时重复步骤5和步骤6 (视应用而定)并且在步骤4或步骤6之后增加液压流体的流体压力。【附图说明】图1是通过现有技术低压液压成形工艺形成的模具中的现有技术成品管件的横截面视图；图2是通过现有技术高压液压成形工艺形成的模具中的现有技术成品管件的横截面视图；图3是在根据本专利技术的一个方面的任何工作完成之前的模具中的管状坯料的横截面视图；图4是根据本专利技术的一个方面的液压成形工艺的第一阶段中的模具中的中间形式管件的横截面视图；图5是根据本专利技术的一个方面的液压成形工艺的第二阶段中的模具中的中间形式管件的横截面视图；图6是根据本专利技术的一个方面的液压成形工艺的第三阶段中的模具中的中间形式管件的横截面视图；图7是根据本专利技术的一个方面的液压成形工艺的最终阶段中的模具中的成品管件的横截面视图；图8是根据本专利技术的一个方面的液压成形工艺的第三阶段中的模具中的中间形式管件的侧面透视图；图9是根据本专利技术的一个方面的液压成形工艺的最终阶段中的模具中的成品管件的侧面透视图；以及图10是示出与本专利技术的一个方面一致的一些实施例的流程图。【具体实施方式】首先参照图1，示出现有技术低压管状液压成形方法的结果，其中由于现有技术成品管件2的壁太厚以至于不允许液压流体8的压力使现有技术成品管件2完全变形，现有技术成品管件2未完全与模腔6贴合，留有间隙4。参照图2，示出现有技术高压管状液压成形方法的结果，其中由于现有技术模具方法使现有技术成品管件3的壁9在液压流体8压力施加之前大范围扩展，现有技术成品管件3的壁9变薄。参照图3，在根据本专利技术所述的方法中，管状坯料10被示出为设置在由第一模具部分14和第二模具部分16组成的液压模具12内，其中根据模具12的应用和方向，模具部分可以代表模具12的上、下、左、右等部分。在管状坯料10上进行任何工作之前及向其中引进任何增压液压流体之前，先对管状坯料10进行描述。与该实施例一致，当第一模具部分14和第二模具部分16结合时，形成以产生具有最终液压成形零件所需的横截面尺寸的液压成型模腔18。参照图4，还根据本专利技术的一个实施例，中间形式管件11由第一模具部分14和第二模具部分16的初始压缩形成，其中模具部分14、16处于中间形式位置(即并非完全封闭的)，因此在其间产生间隙20。在用于模具部分14、16的中间形式位置产生的间隙20可以根据用途不同而变化并可以取决于过程中的任一特定点处零件冷加工的所需量，但是与本专利技术一致，可以介于大约5mm和大约20mm之间，或更具体地说，大约15mm。可以将中间形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使管状坯料(10)液压成形的方法，包括以下步骤：至少部分地关闭围绕设置于模具(12)中的管状坯料(10)的模具(12)的模具部分(14，16)；在第一压力下将液压流体(22)引入到所述管状坯料(10)中；第一次基本上关闭围绕所述管状坯料(10)的模具部分(14，16)以形成第一中间形式管件(11)；在至少最初维持所述第一中间形式管件(11)内的所述液压流体(22)的压力来允许所述第一中间形式管件(11)的横截面至少部分膨胀的同时通过使所述模具部分(14，16)相对彼此移离以在其间形成间隙(20)来部分地打开所述模具(12)；以及第二次基本上关闭围绕所述第一中间形式管件(11)的模具部分(14，16)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·克里斯蒂安松，M·梅森，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：美国;US