专利名称：液压同步冲孔装置及方法
技术领域：
本发明涉及液压冲孔技术，更具体地说，涉及一种液压同步冲孔装置及方法。
背景技术：
采用液压成形技术制造的空心变截面构件具有质量轻、刚度好、完整性好、疲劳寿命高、后续焊接量少、制造成本低等优点，在汽车等行业已经得到了广泛应用。液压成形技术可采用管材制造出沿构件轴线截面形状复杂多变的空心构件，如汽车发动机托架、散热器支架、底盘构件、车身框架、座椅框架、排气管件等。液压成形构件上往往需加工出数个至十余个孔，其用途包括装配孔、定位孔、电泳涂漆孔等。由于液压成形的管状构件截面封闭、轴线和截面形状复杂，往往无法在构件内部置入刚性凹模，因此，如采用普通冲孔方法由管件外侧直接冲孔，将在管件外壁孔口周围造成较大范围较深的塌陷，对产品刚度和使用寿命造成不利影响。德国、美国等国家在某些液压成形件采用了激光切割制孔，但是激光切割设备投资较大，且构件在液压成形后移到激光切割机上需二次装卡定位，再逐一切孔，工序繁多、生产效率低。因此，在液压成形零件上的孔多采用液压冲孔方法，即在液压成形后，保持管件内部液体压力不变，以高压液体作为支撑凹模，以多个冲头同时由管外进行冲孔，可同步冲出多个孔。液压冲孔既可提高生产效率、又可满足孔间位置精度和零件表面平整度要求，确保零件的刚度和使用寿命。但是，在现有的液压冲孔时，需在液压成形模具中安装多个冲孔液压缸，驱动冲头实施冲孔，为保证冲孔力要求，冲孔液压缸具有一定的直径尺寸，而当两个孔相距较近，尤其是当两个孔均处于弯曲轴线零件的弯曲内侧时，由于受空间位置的限制，无法同时布置二个冲孔液压缸，因此仍然只有采用钻孔或激光切割制孔的方式，从而降低了生产效率、增加生产成本,也丧失了液压冲孔的优势。
发明内容
针对现有技术中存在的上述缺点，本发明的目的是提供一种液压同步冲孔装置及方法，适用于弯曲构件内侧相邻两孔的液压同步冲孔。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案一方面，一种液压同步冲孔装置包括液压成形模具，包括盖合在一起的上、下模，设于模内的弯曲的成形管腔，开设于模具内且与管腔内侧轴向相通的两个冲头导孔；冲孔机构，包括分设于两个冲头导孔内的冲头、设于模具外侧的液压缸、连接于液压缸一端并伸入模具内分别与两冲头相连的连杆机构。所述的连杆机构包括主连杆、第一副连杆、摇杆和第二副连杆，主连杆与一冲头相固定连接；第一副连杆一端与主连杆铰接，另一端与摇杆铰接；摇杆呈“7”字形，另两端分别与模具、第二副连杆铰接；第二副连杆另一端与另一冲头相铰接。
所述的主连杆与第一副连杆之间的夹角范围为5° 85°。所述的两冲头导孔的轴线夹角范围为30° 90°。另一方面，一种液压同步冲孔方法，用以对液压成形弯曲构件的内侧相邻两孔进行同步冲孔，包括以下步骤A.制作一液压成形模具，将该模具设计为盖合在一起的上、下模，并在模内设有弯曲的成形管腔；B.在模具内开设与管腔内侧轴向相通的两个冲头导孔；C.在模具的管腔内进行弯曲构件的液压成形；D.采用冲孔机构，通过其液压缸带动两杆机构，同时驱动两个冲头沿各自相应的 冲头导孔对弯曲构件进行同步冲孔。在步骤D中，将连杆机构设计为包括主连杆、第一副连杆、摇杆和第二副连杆，主连杆与一冲头相固定连接；第一副连杆一端与主连杆铰接，另一端与摇杆铰接；摇杆呈“7”字形，另两端分别与模具、第二副连杆铰接；第二副连杆另一端与另一冲头相铰接；当液压缸驱动主连杆带动其中一冲头进行冲孔的同时，通过主连杆连带第一副连杆、摇杆和第二副连杆，实现另一冲头的同步冲孔。将所述的主连杆与第一副连杆之间的夹角范围设计为5° 85°。在步骤B中，将所述的两冲头导孔的轴线夹角范围设计为30° 90°。在上述技术方案中，本发明的液压同步冲孔装置及方法包括液压成形模具、冲孔机构和连杆机构，通过特殊结构的连杆机构能够将布置在模具的成形管腔弯曲内侧的两个冲孔头与单独的液压缸相连，并通过液压缸能够驱动两个冲孔头同时进行液压成型冲孔，提高了生产效率，降低了生产成本，并且也不受空间影响。
图I是本发明的液压成形冲孔装置的立体图；图2是本发明的成形管腔的俯视图；图3是本发明的冲孔机构及下模的俯视图；图4是本发明的冲孔机构的受力分析图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。请参阅图I、图3所示，本发明的液压同步冲孔装置10主要包括液压成形模具11和冲孔机构12，其中，液压成形模具11包括盖合在一起的上、下模111、112，设于模内的弯曲的成形管腔113，开设于模具11内且与管腔113内侧轴向相通的两个冲头导孔114a、114ba、114b，在此需要说明的是，一般当弯曲构件I的弯曲内侧相邻两冲孔的轴线夹角范围在30° 90°之间，采用现有的冲孔装置或方式已无法适用于该有限空间，而只能采用本发明的冲孔装置10，因此，上述两冲头导孔114a、114b的轴线夹角a范围设计在相应的30。 90。之间。而冲孔机构设于管腔113内侧，包括分设于两个冲头导孔114a、114b内的冲头121a、121b、设于模具11外侧的液压缸122、连接于液压缸122 —端并伸入模具11内分别与两冲头121相连的连杆机构。请结合图2所示，在此，可定义离所述的成形管腔113弯曲部分圆点较远的冲头导孔为主孔114a(左侧)，较近的冲头导孔为副孔114b (右侧)，设于主孔114a内的冲头为主冲头121a，另一个为副冲头121b。所述的连杆机构的具体结构包括主连杆123、第一副连杆124、摇杆125和第二副连杆126，主连杆123与主冲头121相固定连接，并使得液压缸122、主连杆123和主冲头121处于同一直线上；第一副连杆124一端与主连杆123铰接，另一端与摇杆125铰接；摇杆125呈“7”字形，另两端分别与模具
11、第二副连杆126铰接；第二副连杆126另一端与副冲头121相铰接。
关于主连杆123和第一副连杆124之间的夹角范围0取值，请结合图4所示，假设液压缸122作用在主冲头121上产生的推力为F5，冲制主孔114a所需冲孔力F2，第一副连杆124所受的推力为F14，不计摩擦的影响，则有F5 = F2+F14 cos 9设摇杆125所受的推力为F15，根据摇杆125所受力矩的平衡关系，有F14L3 = F15L4,其中，L3为F14的力臂长度，L4为F15的力臂长度，因此，F15 = (F5-F2) L3/ (L4 cos 0 )由于液压冲孔时，主冲头121和副冲头121的运动距离很小，在5 IOmm范围内，第一副连杆124与副冲头121的轴线接近于平行，因此，可以认为副冲头121上获得的推力F9(即主孔114b的冲孔力)约等于F15。因此，可以得到主孔114b的冲孔力F9与主冲头121的冲孔力F2和主冲头121上的推力F5之间的关系为F3 = (F5-F2) L3/ (L4 cos 0 )可见，当主孔114a所需冲孔力F2—定时，通过调整力臂L3、L4和角度0的数值，可以调整主孔114b的冲孔力F9与主孔114a的冲孔力F2之间的大小关系，满足主孔114a与主孔114b对不同的冲孔力的要求。经多次实验和计算，根据主孔114a和主孔114b的相对位置变化，主连杆123 (即主冲头121)与第一副连杆124的夹角0取值范围在5° 85°之间。该液压同步冲孔装置10的工作原理如下先通过液压成形模具11进行弯曲构件I液压成形，成形时，液压缸122不动作，使主冲头121和副冲头121的端部与模具11的管腔113内壁平齐，确保构件I液压成形。当液压成形完成，保持构件I内的液体压力不变，液压缸122开始动作，驱动主两杆带动主冲头121沿主孔114a向模具11的管腔113内移动一定的距离，对管腔113内的构件I进行冲孔，与此同时，主连杆123的前移依次连带第一副连杆124、摇杆125和第二副连杆126，并带动副冲头121沿主孔114b对管腔113内的构件I进行冲孔，从而只采用单个液压缸122便能够实现一次对弯曲构件I内侧相邻两孔的进行同步冲孔，从而提高了生产效率，降低了生产成本。本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
权利要求
1.一种液压同步冲孔装置，其特征在于， 包括 液压成形模具，包括盖合在一起的上、下模，设于模内的弯曲的成形管腔，开设于模具内且与管腔内侧轴向相通的两个冲头导孔； 冲孔机构，包括分设于两个冲头导孔内的冲头、设于模具外侧的液压缸、连接于液压缸一端并伸入模具内分别与两冲头相连的连杆机构。
2.如权利要求I所述的液压同步冲孔装置，其特征在于 所述的连杆机构包括主连杆、第一副连杆、摇杆和第二副连杆，主连杆与一冲头相固定连接；第一副连杆一端与主连杆铰接，另一端与摇杆铰接；摇杆呈“7”字形，另两端分别与模具、第二副连杆铰接；第二副连杆另一端与另一冲头相铰接。
3.如权利要求2所述的液压同步冲孔装置，其特征在于 所述的主连杆与第一副连杆之间的夹角范围为5° 85°。
4.如权利要求I所述的液压同步冲孔装置，其特征在于 所述的两冲头导孔的轴线夹角范围为30° 90°。
5.一种液压同步冲孔方法，用以对液压成形弯曲构件的内侧相邻两孔进行同步冲孔，其特征在于， 包括以下步骤 A.制作一液压成形模具，将该模具设计为盖合在一起的上、下模，并在模内设有弯曲的成形管腔； B.在模具内开设与管腔内侧轴向相通的两个冲头导孔； C.在模具的管腔内进行弯曲构件的液压成形； D.采用冲孔机构，通过其液压缸带动两杆机构，同时驱动两个冲头沿各自相应的冲头导孔对弯曲构件进行同步冲孔。
6.如权利要求5所述的液压同步冲孔方法，其特征在于 在步骤D中，将连杆机构设计为包括主连杆、第一副连杆、摇杆和第二副连杆，主连杆与一冲头相固定连接；第一副连杆一端与主连杆铰接，另一端与摇杆铰接；摇杆呈“7”字形，另两端分别与模具、第二副连杆铰接；第二副连杆另一端与另一冲头相铰接； 当液压缸驱动主连杆带动其中一冲头进行冲孔的同时，通过主连杆连带第一副连杆、摇杆和第二副连杆，实现另一冲头的同步冲孔。
7.如权利要求6所述的液压同步冲孔方法，其特征在于 将所述的主连杆与第一副连杆之间的夹角范围设计为5° 85°。
8.如权利要求5所述的液压同步冲孔方法，其特征在于 在步骤B中，将所述的两冲头导孔的轴线夹角范围设计为30° 90°。
全文摘要
本发明公开了一种液压同步冲孔装置，包括液压成形模具、冲孔机构和连杆机构，通过特殊结构的连杆机构能够将布置在模具的成形管腔弯曲内侧的两个冲孔头与单独的液压缸相连，并通过液压缸能够驱动两个冲孔头同时进行液压成型冲孔。本发明公开了一种液压同步冲孔方法。通过该同步冲孔装置及方法，能够提高生产效率，降低生产成本，并且也不受空间影响。
文档编号B21D28/28GK102728701SQ20111009410
公开日2012年10月17日 申请日期2011年4月14日 优先权日2011年4月14日
发明者苏海波, 蒋浩民, 陈新平, 齐军 申请人:宝山钢铁股份有限公司