校准液压成型的管状部件的制作方法
【专利摘要】本发明涉及校准液压成型的管状部件，并公开了一种用于制造液压成型的部件的设备和方法，所述设备和方法首先液压成型管状坯料，以形成初始成型的部件。通过夹持件将所述初始成型的部件夹持在校准工具中。将所述初始成型的部件连接到电流源，使电流脉动通过所述初始成型的部件，以减小所述初始成型的部件中的内部应力并减小回弹，从而使所述初始成型的部件形成为目标形状。
【专利说明】校准液压成型的管状部件
【技术领域】
[0001]本公开涉及在将液压成型的部件夹持在以目标形状保持该部件的工具中时使直流脉动通过该部件。
【背景技术】
[0002]使DC电流脉动通过以目标形状夹持到面上的金属板坯料以消除回弹的想法从对于与DC电流的叠加脉冲相结合地进行的拉伸试验的观察中获得。通过使DC电流脉动来提高由铝合金制成的金属板部件的可成型性的想法从该试验中获得。该构思在第7，516，640号美国专利 S.Golovashchenko, A.Krause, J.Roth 的“Method and apparatus for forminga blank as a portion of the blank receives pulses of direct current，，(译为:用于在坯料的一部分接收直流脉冲时成型坯料的设备和方法)中公开。在分析应力-应变拉伸试验曲线时观察到，当电流通过还料传播时应力减小。
[0003] 申请人:是第IPC0M000167243D号防御性公布，题目为“Calibration of shapedistortion of stamped or heat treated parts by propagating pulses of DCcurrent"(译为:通过传播DC电流的脉冲来校准冲压部件或热处理部件的变形)的防御性公布的作者。该防御性公布公开了冲压坯料在从冲压模具释放之后，通常由于回弹导致形状改变。通过使DC电流通过板形坯料传播，可修正板形坯料的形状。
[0004]车辆的减重要求导致更广泛地采用由超高强度钢和铝合金制成的部件。与补偿低碳钢中的回弹相比，这些材料中的回弹更难补偿。为了开发用于铝制金属板或高强度钢的补偿回弹的模具，在一些情况下可能需要10次或更多次模面再切割。
[0005]近来，开发了多种回弹补偿数学算法来计算模面几何尺寸。解决回弹问题的另一方法是在冲压循环结束时拉伸坯料以减小坯料内部的弯矩。然而，该方法限制了拉拔工艺的深度，其中，该深度本来就已经由超高强度钢和铝合金的不足的可成型性所限制。如果材料特性从卷到卷改变，或者如果在模具寿命期间由于模具磨损导致模具几何尺寸发生改变，则拉伸坯料后成型和算法的使用不会令人满意。
[0006]液压成型的构件不能像金属板部件那样拉伸以消除回弹。用于消除液压成型的管状部件中的回弹的主要方法是过度弯曲管以补偿回弹。然而，该方法受到由于材料含量、材料厚度及其他因素的变化导致的制造可变性的影响。
[0007]通过将由金属板冲压的坯料夹持到目标形状并使通过电容器的高压放电产生的脉冲电流传播通过夹持到金属板坯料的绝缘金属线圈来校准从金属板冲压的坯料的想法在第 7, 540, 180 号美国专利 S.Golovashchenko, V.Dmitriev, P.Canfield, A.Krause,C.Maranville 的“Apparatus for electromagnetic forming with durability andefficiency enhancements”(译为:用于耐用性和效率提高的电磁成型的设备)中体现。该构思还在第6届N UMISHEET国际会议(2005年，底特律)的会议记录的第284-285页S.Golovashchenko的“Springback calibration using pulsed electromagnetic field，，(译为:使用脉冲式电磁场校准反弹)中被解释。[0008]上面描述的所有工作的目标在于校准由金属板冲压的坯料。在上面的公布和专利中没有公开或解决与校准液压成型的铝制管状部件或高强度钢管状部件和消除液压成型的铝制管状部件或高强度钢管状部件中的应力相关的问题。
【发明内容】
[0009]提出的方案的一方面在于通过将液压成型的管状部件坯料夹持到其目标形状，然后施加电流的脉冲以消除坯料内的内部应力，从而校准该部件的形状。可在拉伸试验期间使用施加到样品的DC脉冲来实施该过程。坯料布置在包括上模具和下模具的校准模具内。校准模具可由导电率低的材料制造，或者该模具可具有导电率低的材料插入件，所述材料插入件装配在模具内面对坯料表面。坯料可通过局部插入件连接到电流源，所述局部插入件由导电性好的材料制造。当模具关闭时坯料夹持到其目标形状，通过导电插入件施加校准局部电脉冲。在坯料内的内部应力集中的区域，局部施加这些脉冲。在校准过程期间，夹持力防止模具打开。
[0010]根据本公开的一方面，公开了一种用于制造液压成型的部件的方法，所述方法首先液压成型管状坯料，以形成初 始成型的部件。将所述初始成型的部件夹持在校准工具中。将所述初始成型的部件连接到电流源，使电流脉动通过所述初始成型的部件，以减小所述初始成型的部件中的内部应力并减小回弹，从而使所述初始成型的部件形成为目标形状。
[0011]根据本公开的其他方面，将所述初始成型的部件连接到电流源的步骤还可包括:将所述初始成型的部件的第一端部连接到第一电连接器；将所述初始成型的部件的第二端部连接到第二电连接器。将所述初始成型的部件夹持在校准工具中的步骤还可包括:夹持所述初始成型的部件的第一部分，其中，所述初始成型的部件的第一部分是所述初始成型的部件的直线部分，所述初始成型的部件的直线部分与所述初始成型的部件的第二部分相邻，在液压成型步骤期间，所述初始成型的部件的第二部分受到弯曲应力。所述初始成型的部件的第一部分和第二部分可设置在第一电连接器和第二电连接器之间。将所述初始成型的部件夹持在校准工具中的步骤还可包括:夹持所述初始成型的部件的第二部分，其中，所述初始成型的部件的第二部分是所述初始成型的部件的直线部分，所述初始成型的部件的直线部分与所述初始成型的部件的第一部分相邻，在液压成型步骤期间，所述初始成型的部件的第一部分受到弯曲应力。
[0012]根据本公开的另一实施例，将所述初始成型的部件连接到电流源的步骤还可包括:在所述初始成型的部件的第一部分附近装配分裂式线圈，在液压成型步骤期间，所述初始成型的部件的第一部分受到弯曲应力。分裂式线圈可连接到交流电流源。
[0013]根据本公开的另一方面，公开了一种用于液压成型的管状部件的校准固定装置。容纳部限定用于容纳所述部件的腔室，至少一个电极电连接到所述部件。夹持件将所述部件夹持在容纳部中，以按照目标形状夹持所述部件。通过电极将电流提供给所述部件，以消除所述部件中的应力并减小回弹。
[0014]根据公开的校准固定装置的其他方面，第二电极可电连接到所述部件，以从所述电极到第二电极产生流过所述部件的电流。所述校准固定装置还可包括:多个夹持件，将所述部件接合在所述电极和第二电极之间。所述电极可在第一管状端部接触所述部件，所述第二电极可在第二管状端部接触所述部件。所述多个夹持件可接合容纳部中的所述部件的多个直线部分。
[0015]根据与校准固定装置相关的本公开的其他方面，所述电极可以是分裂式电极，所述分裂式电极分开以容纳所述部件，所述分裂式电极在所述部件的选择部分附近接合在一起。所述电极可在所述部件上的一定位置接合在一起，所述一定位置具有从在所述部件容纳在容纳部中之前发生的成型操作产生的高残余应力。
[0016]下面在基于附图对示出的实施例进行的详细描述中，将更加全面地描述本公开的上述方面和其他方面。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是校准工具的图解剖视图，该校准工具具有与液压成型的管状部件接合的夹持件和分裂式线圈。
[0018]图2是校准工具的图解剖视图，该校准工具具有与液压成型的管状部件的相对端部接合的两个电极和与液压成型的管状部件接合的夹持件。 【具体实施方式】
[0019]参照附图公开示出的实施例。然而，应该理解到，公开的实施例仅仅意在成为示例，实施例可以以各种和可选的形式实施。附图不一定按照比例绘制，可夸大或最小化一些特征以示出特定部件的细节。公开的具体结构和功能性细节不应该被解释为限制，而仅仅作为用于教导本领域的技术人员如何实践公开的构思的代表性基础。
[0020]参照图1，校准固定装置10或校准工具被示出为容纳液压成型的管状部件12。管状部件12通过两个中间夹持件16和两个端部夹持件18保持在合适的位置。一对分裂式线圈20设置在固定装置10上，管状部件12插入到分裂式线圈20中。对于分裂式线圈的描述在第6，875，964号美国专利中公开，该专利通过引用被包含于此。
[0021 ] 当部件以目标形状或设计形状被夹持时，通过电流源22(例如，AC发生器或基于电容器的脉冲发生器)将AC电流提供给分裂式线圈20，以形成最终的液压成型的部件12'。校准固定装置10可由钢制成并与地绝缘，或者校准固定装置10可由绝缘插入件(例如，陶瓷插入件)制成。
[0022]参照图2，校准固定装置30或校准工具的可选实施例被示出为容纳液压成型的管状部件32。管状部件32通过多个夹持件36保持在合适的位置。夹持件36通常布置在液压成型的管状部件中残余应力小的区域，该区域总体上对应于液压成型的管状部件32的直线部分38。正电极40和负电极42连接到液压成型的管状部件32的第一管状端部46和第二管状端部48。
[0023]当部件以目标形状或设计形状被夹持件36夹持时，通过电流源50 (例如，电池或电压转换器)将DC电流的脉冲提供给第一电极40和第二电极42，以形成最终的液压成型的管状部件32'。DC焊机可用作DC电流源。夹持件36可由绝缘材料(例如，陶瓷材料)制成。
[0024]虽然在上面描述了示例性实施例，但是这些实施例并不意在描述了公开的设备和方法的所有可能的形式。相反，在说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语，应该理解的是，在不脱离要求保护的本公开的精神和范围的情况下，可进行各种改变。各个实施的实施例的特征可被结合，以形成公开的构思的进一步的实施例。
【权利要求】
1.一种制造液压成型的部件的方法，所述方法包括: 液压成型管状坯料，以形成初始成型的部件； 将所述初始成型的部件夹持在校准工具中； 将所述初始成型的部件连接到电流源； 使电流脉动通过所述初始成型的部件，以减小所述初始成型的部件中的内部应力并减小回弹，从而使所述初始成型的部件形成为目标形状。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述初始成型的部件连接到电流源的步骤还包括:将所述初始成型的部件的第一端部连接到第一电连接器；将所述初始成型的部件的第二端部连接到第二电连接器。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，将所述初始成型的部件夹持在校准工具中的步骤还包括:夹持所述初始成型的部件的第一部分，其中，所述初始成型的部件的第一部分是所述初始成型的部件的直线部分，所述初始成型的部件的直线部分与所述初始成型的部件的第二部分相邻，在液压成型步骤期间，所述初始成型的部件的第二部分受到弯曲应力。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述初始成型的部件的第一部分和第二部分设置在第一电连接器和第二电连接器之间。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述初始成型的部件连接到电流源的步骤还包括:在所述初始成型的部件的第一部分附近装配分裂式线圈，在液压成型步骤期间，所述初始成型的部件的第一 部分受到弯曲应力。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，将所述初始成型的部件夹持在校准工具中的步骤还包括:夹持所述初始成型的部件的第二部分，其中，所述初始成型的部件的第二部分是所述初始成型的部件的直线部分，所述初始成型的部件的直线部分与所述初始成型的部件的第一部分相邻，在液压成型步骤期间，所述初始成型的部件的第一部分受到弯曲应力。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，分裂式线圈连接到交流电流源。
8.一种用于液压成型的管状部件的校准固定装置，所述校准固定装置包括: 容纳部，与地电绝缘，限定用于容纳所述部件的腔室； 电极，电连接到所述部件； 夹持件，用于将所述部件夹持在容纳部中，以按照目标形状夹持所述部件， 其中，通过电极将电流提供给所述部件，以消除所述部件中的内部应力并减小回弹。
9.根据权利要求8所述的校准固定装置，所述校准固定装置还包括:第二电极，电连接到所述部件，其中，所述电极和第二电极产生流过所述部件的电流。
10.根据权利要求9所述的校准固定装置，所述校准固定装置还包括:多个夹持件，包括所述夹持件，其中，所述多个夹持件将所述部件接合在所述电极和第二电极之间。
11.根据权利要求10所述的校准固定装置，其中，所述电极在第一管状端部接触所述部件，所述第二电极在第二管状端部接触所述部件，其中，电流是脉动的直流。
12.根据权利要求10所述的校准固定装置，其中，所述多个夹持件接触容纳部中的所述部件的多个直线部分。
13.根据权利要求8所述的校准固定装置，其中，所述电极是分裂式电极，所述分裂式电极分开以容纳所述部件，所述分裂式电极在所述部件的选择部分附近接合在一起，所述部件的选择部分具有从在所述部件容纳在容纳部中之前发生的成型操作产生的高残余应力。
14.根据权利要求13所述的校准固定装置，其中，电流是交流电。
15.根据权利要求8所述的校准固定装置，其中，容纳部和所述夹持件均由不导电的材料形成 。
【文档编号】C21D10/00GK103710527SQ201310463917
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年10月8日 优先权日:2012年10月8日
【发明者】谢尔盖·费多罗维奇·高洛瓦申科 申请人:福特全球技术公司