專利名稱：用于細(xì)長的空心件的軸向成形的裝置和方法
用于細(xì)長的空心件的軸向成形的裝置和方法 本發(fā)明涉及一種用于細(xì)長的空心件的軸向成形的裝置和方法。 從廣為公開的現(xiàn)有技術(shù)中得知，管子在它們的端部可在一個過程中擴(kuò)展或者減小 它們的直徑。然而在這種情況中管子或者細(xì)長的空心件是在兩個彼此分開進(jìn)行的工作程序 中成形的。這些過程或者是在不同的機(jī)器上進(jìn)行，或者要求一個裝配過程，為的是能使用相 應(yīng)需要的成套模具。 面對這種背景情況，因此本發(fā)明的任務(wù)是至少部分地解決參考現(xiàn)有技術(shù)所描述的 問題，特別是提供一種用于細(xì)長的空心件的軸向成形的裝置和方法，以用擴(kuò)展和縮小方法 在一道過程中制造出工件，這樣就可節(jié)省第二套模具、節(jié)省加工時間、裝配時間、也節(jié)省機(jī) 器時間。 這個任務(wù)用一種按照權(quán)利要求1的特征的裝置和通過一種按照權(quán)利要求3的方法 得以完成。在從屬權(quán)利要求中對本發(fā)明的另一些有利的方案和本發(fā)明的一種優(yōu)選的應(yīng)用進(jìn) 行了說明。需要指了的是那些在從屬權(quán)利要求中單個列出的特征可以任意的技術(shù)上合理的 方式彼此組合，并且確定本發(fā)明的另一些方案。此外在說明書中對在權(quán)利要求中所說明的 特征更加詳細(xì)地準(zhǔn)確表述和說明，其中，也對本發(fā)明的另一些優(yōu)選的實(shí)施例進(jìn)行了說明。
現(xiàn)在這個任務(wù)通過一種用于細(xì)長的空心件的軸向成形的裝置得以完成。這個裝置 至少包括-—個用于將細(xì)長的空心件(2)導(dǎo)引穿過的縮小陰模；- —個用于沿軸線方向擠壓細(xì)長的空心件穿過縮小陰模的陽模；-—個擴(kuò)張頂頭，禾口 _用于限制陽模軸向移動的裝置， 其中，陽模和擴(kuò)張頂頭可在同一軸線上運(yùn)動，并且擴(kuò)張頂頭設(shè)置在陽模的內(nèi)部。 其中根據(jù)本發(fā)明的裝置適合用于制造細(xì)長的空心件，特別是管子，其中，這些工件
也可以具有結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)可以是已存在的，或者是通過擠壓穿過縮小陰模，和/或借助擴(kuò)
張頂頭擴(kuò)展產(chǎn)生的。因此，由于陽模和擴(kuò)張頂頭同向運(yùn)動，所以特別是在一個第一段中可將
空心件縮小到一個第一直徑，并且在一個第二段中將其擴(kuò)展到一個第二直徑。 優(yōu)選地這個陽模在這種情況中也可按照一種圓柱或者一種類似的空心體的形式
設(shè)計，并且具有一個中心軸線。這個中心軸線通常和移動軸線是一致的。現(xiàn)在(至少)一
個所謂的擴(kuò)張頂頭和這個軸線同心和/或平行設(shè)置。這個擴(kuò)張頂頭在陽模的一個相應(yīng)的空
腔中延伸。優(yōu)選地陽模和擴(kuò)張頂頭彼此共軸設(shè)計。在"移入"狀態(tài)時這個擴(kuò)張頂頭以有利
的方式從陽模中伸出，這樣，在第一成形過程中這個擴(kuò)張頂頭就形成了細(xì)長的空心件的一
個預(yù)支承的徑向支撐件。為了使陽模和擴(kuò)張頂頭作相對運(yùn)動，可以設(shè)置單獨(dú)的或者共用的
驅(qū)動單元。這些驅(qū)動單元借助一個控制裝置(必要時可使用傳感器)運(yùn)行。用于限制陽模
軸向移動的裝置可采用不同結(jié)構(gòu)的或者控制技術(shù)的方案，這樣，例如可以設(shè)置馬達(dá)、擋塊、
進(jìn)給限制器、制動器、止動鼻、阻尼器，或者類似裝置，為的是在一個規(guī)定的時刻(和/)或行
程使陽模停下來。 為了達(dá)到較高的變形度，無論是工件的容器還是縮小陰模都設(shè)計成是可加熱的，
3這樣，工件原則上(并且優(yōu)選地)可冷成形，但是在必要時也可半熱或者熱成形。在半熱成 形時應(yīng)至少越過蘭脆性范圍(約40(TC )，其中優(yōu)選地可在700-80(TC以上的范圍內(nèi)加工。 從至少IIO(TC溫度起進(jìn)行熱成形。因此也特別建議將擴(kuò)張頂頭和/或陽模，和/或縮小陰 模，和/或用于延伸空心件的容器設(shè)計成可加熱的。 根據(jù)該裝置的一個改進(jìn)方案建議，擴(kuò)張頂頭可獨(dú)立于陽模地運(yùn)動。因此工件可分 成任意長的第一段和第二段。在這種情況中陽模如此程度地擠壓空心件穿過縮小陰模，直 到達(dá)到第一段的預(yù)定的長度。在陽模運(yùn)動的同時，或者在它移動之后擴(kuò)張頂頭繼續(xù)移動，這 樣，從工件的端部開始_該端部與陽模，或者說是與擴(kuò)張頂頭連接_在第二段的預(yù)定的長度 上擴(kuò)展工件。在這種情況中不必如此程度強(qiáng)制地擠壓擴(kuò)張頂頭，即工件填滿擴(kuò)張頂頭和縮 小陰模之間的空隙，而是可在此之前已經(jīng)停止移動。通過這一措施在第一段和第二段之間 出現(xiàn)了一個中間段。這個中間段基本上和原來的工件的形狀對應(yīng)。然而通過填滿擴(kuò)張頂頭 和縮小陰模之間的空隙可如此程度地精整第一段和第二段之間的過渡，即必要時將工件壓 入到規(guī)定的壁結(jié)構(gòu)中，并且因此可進(jìn)一步地變形。 此外，本文開頭所提出的任務(wù)通過一種根據(jù)本發(fā)明的用于細(xì)長的空心件的軸向成 形的方法得以完成，其中，通過陽模和擴(kuò)張頂頭的同向的運(yùn)動，在一個第一過程期間在一個 第一段將空心件縮小到一個第一直徑，并且在一個第二過程期間在一個第二段中將空心件 擴(kuò)展到一個第二直徑。 也就是說在本方法的一個改進(jìn)的方案中在第一過程期間陽模和擴(kuò)張頂頭在容器 的內(nèi)部并行地運(yùn)動，以便對細(xì)長的空心件進(jìn)行定位，其中，陽模將細(xì)長的空心件擠壓到一個 縮小陰模中。這樣，在此例如在第一過程中陽模沿著軸線方向縱向地朝著縮小陰模運(yùn)行，其 中，擴(kuò)張頂頭可將陽模或者應(yīng)成形的空心件固定所希望的位置中。在這種情況中用所要求 的力擠壓工件(空心件)，使其(部分地)穿過縮小陰模，其中，同時在縮小陰模和工件的接 觸區(qū)域減小工件以前的(原來的)直徑。 特別有利的是空心件的直徑的擴(kuò)展和縮小的過程是依次地進(jìn)行。如果據(jù)此在第一 段上達(dá)到了所希望的直徑的減小，則第一過程結(jié)束，并且優(yōu)選地緊接著開始第二道過程，這 樣就產(chǎn)生了 一種不間斷的成形。 此外下述做法也被認(rèn)為是有利的，即在第二過程期間只進(jìn)行擴(kuò)張頂頭的軸向的移 動，直到擴(kuò)張頂頭至少部分地延伸到縮小陰模中。也就是說現(xiàn)在這個陽模不繼續(xù)移動，并且 在容器中停止不動，而擴(kuò)張頂頭(在必要時還有成型芯)單獨(dú)地朝縮小陰模方向縱向地繼 續(xù)移動。在這種情況中擴(kuò)張頂頭擠入到工件中，并且使工件如此程度地擴(kuò)張，從而工件的圓 周面和容器接觸。 因此特別是陽模軸向地，擴(kuò)張頂頭徑向地從內(nèi)部給細(xì)長的空心件施加作用。優(yōu)選 地這在兩個分開的過程中時間上依次進(jìn)行的，然而在此過程縮小(第一過程)和擴(kuò)展(第 二過程)還是可組合起來。 此外，本發(fā)明也涉及到用在此介紹的裝置所制造的，或者按照在此介紹的根據(jù)本 發(fā)明的方法所制造的空心件用于在汽車中以傳遞轉(zhuǎn)矩。其中，特別是可以考慮用作汽車中 的傳動鏈中的縱軸。 下面借助附圖對本發(fā)明以及技術(shù)環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)的說明。在此需要指出的是這些附 圖特別是示出了本發(fā)明的一些優(yōu)選的實(shí)施方案，然而本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施方案。
這些附圖是

圖1 :該裝置的一個實(shí)施方案的橫截面圖。
圖2 :在減小工件直徑期間的圖1裝置的橫截面圖。
圖3 :在接著的擴(kuò)大直徑期間的圖1裝置的截面圖。
圖4 :具有縱軸的汽車的傳動鏈的原理圖。 本發(fā)明并不局限于所示出的實(shí)施例。而是在權(quán)利權(quán)利要求的范圍內(nèi)本發(fā)明可具有 許多改型方案。因此特別是也可以使用非旋轉(zhuǎn)對稱的容器，縮小陰模、陽?；蛘邤U(kuò)張頂頭， 用以也制造非旋轉(zhuǎn)對稱的工件。此外工件可以是成形的或者按照已成形的縮小陰模，或者 已成形的擴(kuò)張頂頭和一個相應(yīng)適配的容器形狀對工件進(jìn)行加工。 圖1簡圖示出了一個用于細(xì)長的空心件2的軸向成形的裝置1的截面。其中，在 過程開始時將空心件2置入或者插入到容器3中。在這種情況中陽模5和擴(kuò)張頂頭6不和 空心件2作用，但已可在容器3中定位或者在其中被導(dǎo)向。在這種情況中擴(kuò)張頂頭6在陽 模5的內(nèi)部被導(dǎo)向，并且特別是可與陽模5無關(guān)地在同一軸線7上運(yùn)動。
此外，該裝置1還具有一個縮小陰模4。其設(shè)置陽模5和擴(kuò)張頂頭6的嚙入口對面 的在該裝置1的端部。這個縮小陰模4特別是具有一個開口 18。這個開口具有一個收縮的 或者減小的橫截面(例如按照一種錐體19或者斜邊的方式)，其中，提供具有原始直徑的工 件(至少在應(yīng)成形的區(qū)域中)，這個原始直徑比縮小陰模的最小橫截面要大。
為了達(dá)到工件的更高的變形度，裝置可設(shè)計成是加熱的或可加熱的，以便能在更 高的溫度中成形。其中，可通過感應(yīng)、熱介質(zhì)流過該裝置1、電加熱元件等將裝置1的部件加 熱到相應(yīng)的溫度。此外，可將空心件已預(yù)先加熱地裝入到容器3中。此外也可將組即容器 3、縮小陰模4、陽模5和擴(kuò)張頂頭的至少一個部件進(jìn)行加熱。 圖2示出裝置1的截面簡圖，其中，陽模5已和空心件2作用，并且將這個空心件 壓向縮小陰模4，這樣，在第一段9中將空心件2的原始直徑縮小到一個第一直徑10。在這 個第一過程中陽模5和擴(kuò)張頂頭6 —起運(yùn)動，并且一起擠壓空心件2穿過縮小陰模4。
圖3示出了一個用于細(xì)長的空心件2的軸向成形的裝置1示意截面圖，其中，現(xiàn)在 擴(kuò)張頂頭6獨(dú)立于陽模5地運(yùn)動，并且在細(xì)長空心件2的一個第二段11中將工件2擴(kuò)展到 一個第二直徑12。這個第二直徑比工件的原始直徑要大。在這種情況中陽模5在它的軸向 移動中通過一個在此僅簡圖示出的進(jìn)給限制器8 (例如一個有相應(yīng)控制的馬達(dá))使它停住。 特別是擴(kuò)張頂頭6 —直運(yùn)動到以縮小陰模4止擋，這樣，在空心件2的第一直徑10和第二 直徑12之間達(dá)到一種精整的過渡。 為了取出工件2—方面打開容器3和縮小陰模4，另一方面可將縮小陰模4相對于 容器3脫開，這樣就可將已制成的空心件2沿著軸線7從容器3中取出來。同時也可將陽 模5或擴(kuò)張頂頭6用作頂出裝置。但特別是陽模5和擴(kuò)張頂頭6也可返回到原始位置，并 且這個工件或者是通過打開的縮小陰模4取出，或者是通過打開的容器3取出。
圖4還示出了如此制造的空心型材2在汽車13中使用的一個特別優(yōu)選的應(yīng)用領(lǐng) 域。其中，這個空心型材在汽車13的傳動鏈14中例如用作所謂的縱軸15，以便將由驅(qū)動裝 置產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩傳遞到較遠(yuǎn)距離的車輪17上。
附圖標(biāo)記表
1 裝置
5空心件3容器4縮小陰模5陽模6擴(kuò)張頂頭7軸線8進(jìn)給限制器9第一段10第一直徑11第二段12第二直徑13汽車14傳動鏈15縱軸16驅(qū)動裝置17車輪18開口19錐體
權(quán)利要求
用于細(xì)長的空心件(2)的軸向成形的裝置(1)，具有至少-用于將細(xì)長的空心件(2)導(dǎo)引穿過的縮小陰模(4)，-用于沿軸線(7)的方向擠壓細(xì)長的空心件(2)穿過縮小陰模(4)的陽模(5)，-擴(kuò)張頂頭(6)，和-用于限制陽模(5)軸向移動的機(jī)構(gòu)，其中，陽模(5)和擴(kuò)張頂頭(6)可在同一軸線(7)上運(yùn)動，并且擴(kuò)張頂頭(6)設(shè)置在陽模(5)的內(nèi)部。
2. 按照權(quán)利要求1所述的裝置(l)，其中，擴(kuò)張頂頭(6)可與陽模(5)無關(guān)地運(yùn)動。
3. 用于細(xì)長的空心件(2)的軸向成形的方法，其中，通過陽模(5)和擴(kuò)張頂頭(6)的同 向的運(yùn)動在第一過程期間在第一段(9)中將空心件(2)縮小到第一直徑(IO)，并且在第二 過程期間在第二段(11)中將該空心件擴(kuò)展到第二直徑(12)。
4. 按照權(quán)利要求3所述的方法，在這個方法中，在第一過程期間陽模(5)和擴(kuò)張頂頭 (6)在容器(3)的內(nèi)部并行運(yùn)動，以便對細(xì)長的空心件(2)進(jìn)行定位，其中，該陽模(5)將細(xì) 長的空心件(2)擠壓到縮小陰模(4)中。
5. 按照權(quán)利要求3或4所述的方法，在該方法中，將空心件(2)的直徑(10,12)擴(kuò)展和 縮小的過程直接相繼地進(jìn)行。
6. 按照權(quán)利要求3至5的任一項(xiàng)所述的方法，在該方法中，在第二過程期間只進(jìn)行擴(kuò)張 頂頭(6)的軸向移動，直到擴(kuò)張頂頭(6)至少部分地延伸到縮小陰模(4)中。
7. 按照權(quán)利要求3至6的任一項(xiàng)所述的方法，在該方法中，陽模(5)軸向地，擴(kuò)張頂頭 (6)徑向從內(nèi)部地，向細(xì)長的空心件(2)施加作用。
8. 將用按照權(quán)利要求1或2所述的裝置制造的，或者按照權(quán)利要求3至7的任一項(xiàng)所 述的方法制造的空心件(2)用于在汽車(13)中以傳遞轉(zhuǎn)矩。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于細(xì)長的空心件軸向成形的一種裝置和一種方法，其中，該裝置(1)的特征在于，它具有至少一個容器(3)、縮小陰模(4)、用于沿軸線(7)方向擠壓細(xì)長的空心件(2)穿過縮小陰模(4)的陽模(5)、擴(kuò)張頂頭(6)和用于限制陽模軸向移動的裝置，其中，陽模(5)和擴(kuò)張頂頭(6)可在同一軸線上移動，并且擴(kuò)張頂頭裝置在陽模的內(nèi)部，其中，由于陽模和擴(kuò)張頂頭在相同對準(zhǔn)的方向上移動，所以工件在第一段(9)縮小到一個第一直徑(10)，并且在第二段(11)中擴(kuò)展到第二直徑(12)。
文檔編號B21K1/10GK101754820SQ200780053592
公開日2010年6月23日 申請日期2007年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月29日
發(fā)明者A·格爾克, U·布羅克霍伊澤 申請人:Gkn動力傳動系統(tǒng)國際有限責(zé)任公司