专利名称：高压液压成形压机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液压成形设备，它只需要较少的资金投入就可以取得管状部件的高压液压成形。具体地，本发明涉及对用于在要膨胀的管件内提供高内压的常规的单独的“增压器”设备的替换。
常规的液压成形使用低压(例如重力)液压成形流体，当模腔关闭在管件上但在轴向缸体配合以及管坯进入模腔中之前液压成形流体从一供给箱供给用于快速预注管坯。
现有技术的缺点可以通过提供一种设备来克服，其中此设备使用来自一水箱的液压成形流体提供相对较小量的水以在管坯封闭并准备膨胀后增强管坯中的压力。此较小量的水供至一双功能缸体，此缸体用于将管件压入模腔以及从此工具的一侧增强模腔内的流体压力。通过用向管坯提供液压压力以及用于成形的内流体压力的一双功能缸体替代目前的增压器，整个设备的成本大大降低。
根据本发明，水在较低压力下供给用于膨胀管坯的侧压头或液压缸体组件。侧压头组件使用相同的液压动力源施加需要膨胀管件的压力以及需要向内挤压管件的相对端以保持生成的产品的所需壁厚的压力。这样，就不需要单独的增压器。
本发明最好还使用相同的液压动力源也用来当一上模具结构位于其降下位置时向上模具结构施加一向下的压力，以在挤压过程中抵抗内模腔压力。
本发明的一个目的是提供一种用于液压成形-管状金属毛坯的设备，包括具有限定一模腔的内模表面的模具结构，所述模腔构造和设置成容接管状金属毛坯；液压成形流体源；液压驱动管端配合结构，构造和设置成配合并基本密封所述模腔中的管状金属毛坯的相对端部，所述管端配合结构可以移动以纵向挤压管状金属毛坯，所述管端配合结构构造和设置成从所述液压成形源体源容接液压成形流体并具有一液压成形流体供给出口，通过此出口液压成形流体可以供至管状金属毛坯的一内部；液压驱动压力增压结构，可以移动以挤压所述供至管状金属毛坯内部的液压成形流体，并从而膨胀毛坯的一直径，直到管状金属毛坯的外表面基本上与所述内模表面一致；以及一单独的液压动力源，构造和设置成可以向所述液压驱动压力增压结构和所述液压驱动管端配合结构提供受压力作用的液压流体，所述单独的液压动力源向所述液压驱动压力增压结构提供所述受压力作用的液压流体以移动所述压力增压结构，并从而挤压供至管状金属毛坯内部的液压成形流体并膨胀管状金属毛坯的直径，以使其外表面与所述内模表面一致，所述单独的液压动力源向所述液压驱动管端配合结构提供所述受压力作用的液压流体以使所述管端配合结构可以纵向挤压管状金属毛坯并使直径膨胀的管坯的金属材料纵向向内流动，从而补充直径膨胀的管坯的壁厚并保持其壁厚处于一预定范围中。
本发明的另一个目的是提供一种用于液压成形一管状金属毛坯的设备，包括具有限定一模腔的内模表面的模具结构，所述模腔构造和设置成容接管状金属毛坯；液压成形流体源；液压驱动管端配合结构，构造和设置成配合并基本密封所述模腔中的管状金属毛坯的相对端部，所述管端配合结构可以移动以纵向挤压管状金属毛坯，所述管端配合结构构造和设置成所从述液压成形源体源容接液压成形流体并具有一液压成形流体供给出口，通过此出口液压成形流体可以供至管状金属毛坯的一内部；液压驱动压力增压结构，可以移动以挤压所述供至管状金属毛坯内部的液压成形流体，并从而膨胀毛坯的一直径，直到管状金属毛坯的外表面基本上与所述内模表面一致；以及一单独的液压动力源，构造和设置成可以向所述液压驱动压力增压结构和所述液压驱动管端配合结构提供受压力作用的液压流体，所述单独的液压动力源向所述液压驱动压力增压结构提供所述受压力作用的液压流体以移动所述压力增压结构，并从而挤压供至管状金属毛坯内部的液压成形流体并膨胀管状金属毛坯的直径，以使其外表面与所述内模表面一致，所述单独的液压动力源向所述液压驱动管端配合结构提供所述受压力作用的液压流体以使所述管端配合结构可以纵向挤压管状金属毛坯并使直径膨胀的管坯的金属材料纵向向内流动，从而补充直径膨胀的管坯的壁厚并保持其壁厚处于一预定范围中。
本发明的设备不很复杂，也不笨拙，而且比常规的现有设备成本较低。
图1是根据本发明原理的一液压成形压机设备的一示意图；图2是与图1相似的一示意图，但示出了与要液压成形的管件的相对端配合的管端配合结构；图3是本发明的液压侧压头组件和模具结构的剖视图；图4是与图3相似的一示意图，但示出了与要液压成形的管状毛坯的相对端配合的管端配合结构；图5是与图4相似的一示意图，其中阀打开以开始挤压要液压成形的管件；图6是与图5相似的一视图，但示出要液压成形的管件的初始挤压状态，并且其中上模具结构位于一降低的位置；图7是与图6相似的一视图，但示出管状毛坯的完全膨胀状态以及液压侧压头组件向内的运动以保持正在成形的部分的壁厚；图8示出图7的后续步骤，其中在一液压成形操作完成后外压力回到其在侧压头组件中的初始位置；图9是根据本发明原理的一液压成形压机设备的第二实施例的一放大的局部示意图，并示出处于打开位置的压机；图10是在图9中局部示出的完整的液压成形压机设备的一示意图，并示出了处于打开位置的压机；图11是与图10相似的一示意图，但示出了落下的压机压头和关闭了的模具；图12是与图11相似的一示意图，但示出了配合的侧缸体和开始的快速充注；图13是与图12相似的一示意图，但示出了当流体被挤压时侧缸体向内压在管状毛坯端部上；图14是与图13相似的一示意图，但示出了一膨胀的液压成形的管件；
图15是与图14相似的一示意图，但示出了在完成液压成形循环后升起的压机压头；以及图16是一放大的纵向剖视图，基本示出了模具半块和图15所示的横向设置的缸体。
如图1所示，液压成形设备10包括一液压成形模具结构12，模具结构12包括一上模部14和一下模部16。下模部16安装在一刚性基底18上。
从图1可以理解，上模部14由一上液压压头20支承，上液压压头20控制上模部14的垂直运动。更具体地。上压头20受液压致动，以使上模部14的重量可以垂直向下移动上模部14而在一液压成形操作开始时与下模部16共同工作。另外，在上模部14降下后，上压头20向上模部14施加一向下的液压力，以便在上、下模部14、16之间的模腔中形成的高压工况下保持上模部14与下模部16协作。
一液压泵组件22构造和设置成可以经液压流体管路24向上压头20提供受到压力作用的液压流体，以保持上模部14与下模部协作抵抗如上所述由模腔压力工况形成的相反的力。一伺服阀26设置在流体管路24中以调节液压泵组件22和上压头20之间的流体流动。
液压泵组件22还在模具结构12相对的纵端与一对侧压头组件28和30相连。侧压头组件28、30包括各自的压头腔32和34，以及各自的管端配合结构36和38。管端配合结构36从侧压头腔32向外突出，而管端配合结构38从侧压腔34向外突出。
如图2所示，管端配合结构36可以从压头腔32向内移动并与由下模部16支承的一管件T的一端配合并保持密封。管端配合结构38可以从压头腔34向内移动并构造和设置成可以配合并密封管件T的另一端。管端配合结构36将基于由液压泵组件22通过三个如图所示单独的液压流体管路40、42和44向侧压头组件28提供的液压流体相对于压头室32向内和向外移动。伺服阀46、48和50分别设在流体管路44、42和40中，用于控制在泵组件22和侧压头组件28之间的流体流动。
同样，侧压头组件30连在液压泵组件22上用于控制管端配合结构38的运动。如图所示侧压头组件30由三个单独的液压流体管路52、54和56连在液压泵组件22上。伺服阀58、60和62分别设置在流体管路52、54和56中，用于控制在泵组件22和侧压头组件30之间的流体流动。
液压成形设备10进一步包括一构造和设置成可以保持一预定量水的上水箱80。水箱80由流体管路82连在侧压头组件28的管端配合结构36上。一伺服阀84设置在流体管路82中并当管端配合结构36配合并密封管件T的端部时控制进入管端配合结构36中的水流。而管端配合结构36则向管件T内部供水。
液压成形设备10进一步包括一下水箱90，下水箱90由水管92与管端配合结构38相连。一伺服阀94设置在水管92中控制从管端配合结构38流向下水箱90的水流。
如图2所示在管端配合结构36、38与管件T的相对端部配合后，阀84打开，水流从上水箱80通过管端配合结构36、再经过管件T流入管端配合结构38中。
一排出管96以下模部16连在下水箱90上。在一个液压成形操作后，排出管96将下模部16中所有剩余的水排入下水箱90中。一伺服阀98设在排出管96中控制流向下水箱90的水流。
在一次液压成形操作之后，收集在下水箱90中的水通过回管100被送回上水箱80。一简易的正位移泵102设置在回管100中以将水从下水箱90经过回管100泵至上水箱80。一伺服阀设置在回管100中以调节从下水箱流至上水箱80的液体流动。
液压成形设备10可在图3中更详细地描述。如图所示，侧压头组件28的压头腔32中设有管端配合结构36和一增压结构110。如图所示，管端配合结构36包括一主体112和一端盖114。更具体地，主体包括一管状套筒部116和一径向向外延伸的法兰部118，法兰部118从套筒部116的后端径向向外延伸。法兰部118的外周边119以与压头腔32的一圆柱形内侧面120可滑动密封的关系设置。同样，套筒部116的一外圆柱面122设置成在通常限定压头腔32中的一开口的配合面128上可密封地滑动，通过此开口管端配合结构36伸出。
端盖114包括一环形凸缘部130，用适当的紧固件132紧固和密封在套筒部116的圆形远端上，凸缘部130设置在压头腔32外。端盖114进一步包括一与凸缘部130一体形成并在相对于套筒部116向外的方向中轴向延伸的细长管状部134。管状部134具有一通常为圆柱形的外表面136，外表面136构造和设置成当上模部14关闭时外表面136与上模部14的一弧形上模表面部138以及下模部16的一弧形下模表面140形成一周向密封。
端盖114的终端是一喷嘴部144，从管状部134向外突出。喷嘴部144基本为圆管形，并且外径比管状部134小。一径向延伸的环形凸缘部146设置在管状部134和喷嘴部144之间的过渡处。凸缘部146构造和设置成可以在一个液压成形过程中与设置模具结构12中的管件T的一端密封配合。喷嘴部144具有一构造和设置成可以装入管件T的一端中的圆柱形外表面148。最好表面148可以与管件T的内壁在所述一端形成干涉配合。
一纵向孔150通过端盖114延伸并构造和设置成可以将液体从管端配合结构36中通向管件T的内部。
增压结构110具有一通常为盘形的具有一环形外周边的底部160，外周边以与压头腔32的内表面120可滑动密封的方式设置。一实心圆柱形中间块部162与底部160一体形成并且直径小于底部160。一实心圆柱形前部164与中间部162一体形成并且直径小于中间部162。前部164从中间块部162伸入外压头36的套管部116的内部中。前部164的外表面具有一通常为圆柱形的外表面，此外表面以与套管部116的通常为圆柱形的配合内表面可滑动密封的方式设置。
在前部164和中间块部162之间的过渡处是一个径向延伸的环形凸缘表面168。凸缘表面168对管端配合结构36起一后挡块的作用。
在图3中，管端配合结构36和增压结构110示出在压头腔32中最靠后的位置。
可以理解侧压头组件30基本与侧压头组件28相同，除了用于压头组件30的下水箱90的连接与用于压头组件28的上水箱80的连接不同。这样，在图中，对两个压头组件28和30相似的部件用相同的附图标记表示。
下面将描述设备的工作过程。如图4所示，在将管件T放入下模具结构16后，伺服阀46打开并提供受到压力作用下的液压流体使其从液压泵组件22经过流体管路44进入通常位于腔32中的管端配合结构36的法兰部118和增压结构110的底部160之间的一中间室170中。同样，打开伺服阀62使液压泵组件22可以提供液压流体经过流体管路56进入侧压头组件30中的中间室170中。当以这种方式向侧压头组件28和30提供流体时，管端配合结构36和38彼此相对向内运动使每个凸缘部146配合和密封管件T的相对端部。
接下来如图5所示，伺服阀84打开使水可以从上水箱80经过流体管路82进入设置在管端配合结构36内部中位于增压结构110和端盖114之间的增压室174中。流体经过管端配合结构36的孔150进入管件T中，并随后通过相对的外压头38中的150进入外压头38的前室174中。在充注管件T的此过程中，伺服阀94首先打开并接着使流体可以流至下水箱90。当液体通过管件T时，基本上所有的气泡从管件T中被清除。然后，关闭伺服阀94而挤压管件T至一预定程度。
如图6所示，在管件T充满液体后，上模部14降至下模部16上以形成一闭合的模腔190，最好在其之间具有一盒形横截面的形状。
当降至上模部14上时，关闭连接管端配合结构36的伺服阀84和连接管端配合结构38的伺服阀94。随后，打开伺服阀48和60，两压力作用下的液压流体由液压泵组件22提供经过液压管路42和54以挤压设置在与侧压头组件28和30相连的增压结构110后面的后室194。提供在后室194中的液体使增压结构110彼此相对向内移动以移动增压结构室174中的水通过流体供给出口150进入管件T。如图所示，将包含在增压室174中的不可压缩的水压入管件T中使得管件T的直径开始膨胀。
如图7所示，增压结构110继续受迫彼此相对向内移动以移动增压室174中的水并进一步扩大管件T的直径。伺服阀46和62保持打开并使受压液压流体可以继续从泵组件22通过液压管路44和56流动，以挤压侧压头组件28和30的中间室170。在压力下供入中间室170中的流体使管端配合结构36和38彼此纵向并向内相对移动并抵住管件T的相对端。以此方式外压头36和38的运动使形成管件T的金属材料(最好是钢)可以沿管件的长度流动，这样管件的直径可以在某些区域扩大10％左右，而液压成形的管件T的壁厚最好保持在原始管坯壁厚的±10％的范围中。
更具体地，使用2,000至3,500大气压之间的流体压力扩张管件。根据应用场合，最好还可以使用2,000与10,000大气压之间的压力，但也可以使用更高的压力。
在管件T形成所需的形状后，相应于模腔的形状泵22减小对流体管路42、44和56的挤压。于是打开阀50和58使压力作用下的液压流体可以从液压泵组件22通过流体管路40和52流动。结果，如图所示液压流体在压力作用下供至设置在管端配合结构36和38的法兰部118前面的返回室200。返回室200的挤压在各个压头腔32和34中向外驱动管端配合结构36和38，以便如图8所示移动管端配合结构36和38与管件T的相对端部脱开。
当管端配合结构36和38在压头腔32和34中被向外驱动时，法兰部118与增压结构110的向前面向的法兰面168配合并向外驱动增压结构110。最好增压结构和管端配合结构到达它们的初始位置，这从图3和图8之间的比较中可以理解。
在此增压结构110以及管端配合结构36和38的向外运动的过程中，阀48、46、60和62是打开的以使液压流体可以回流进入包含在液压泵组件22中的一液压流体腔中。
在管端配合结构36和38与管件T的相对端脱开后，保持在管端配合结构和管件T中的水通过排出管96经由打开的伺服阀98排出并进入下水箱90中。包含在下水箱90中的水在致动水泵102时通过回管100再循环至上水箱80中。
有利的是，由于本发明的侧压头组件28和30在管端配合结构36和38中使用增压结构110，则不需要提供一单独的昂贵的“增压器”装置用于提供高内压以膨胀管件。这种增压器通常在高压液压成形设备(即使用大于2,000大气压的液压膨胀压力的液压成形设备)中需要，并特别在高压液压成形操作中需要，其中一管件的相对端部与设备连接并向内受压以使金属材料沿管件的长度流动，从而在其膨胀过程中填满或保持管件的壁厚。通常，增压器与单独的侧压头件共同使用，而侧压头件只用于向内挤压管件的相对端部以产生上述材料的流动。
做为具有常规的增压器的一液压成形设备，本发明可以实现相同的所需功能，但成本相当低。在本发明中，水在最好由重力(或一简易的低压循环泵)提供的相对低压下供给至侧压头组件。侧压头组件然后利用相同的液压动力源(即液压泵22)施加需要膨胀管件的压力以及需要向内挤压管件相对端的压力，以保持所需的壁厚。
本发明另一个有利的特征是使用同前述相同的液压泵22，也用于在上模部14位于其降下的位置时向上模部14施加向下的压力。液压泵22在上模部14上施加一向下的力以在管件挤压过程中抵抗内模腔压力，并保持上模部14处于降下位置。另外，同常规设备相比，最终的设备不复杂并且不笨拙。
下面参见图9-16，根据本发明原理的一液压成形设备的第二实施例的一局部放大图通常表示为220。优选的设备包括五个主要组件一通常提供结构支撑并通常表示为222的框架组件，一通常表示为224的上压机组件，一通常表示为226的下压机组件，一通常表示为228的液压成形模具结构，以及一通常表示为230的液压管路组件。
具体参见图9，框架组件222包括一对压机侧框架件232，侧框架件232是平行的横向间隔开的细长竖直件，用于安装上压机组件224和下压机组件226。侧框架件232的上端具有一个穿过其顶部安装的顶板234。顶板234起支撑液压流体系统的部件的作用，这将在后面描述。
上压机组件224如下构造。一缸体安装台236在其端部固定到压机侧框架件232上。一压头缸体238通常在中心处设置在缸体安装台236上，压头缸体238具有一通过一垂直设置的活塞杆开口242伸入缸体安装台236中的压头活塞杆240。活塞杆240的一上部具有一扩大的外径，使杆240的上部可以与缸体238的内表面滑动密封的方式设置。由活塞杆240的上部限定的一腔体和缸体238的内表面限定一上压力室244。在所述上端部之下的活塞杆直径略减小并在杆240的圆柱形外表面以及缸体238的内表面之间限定一下压力室246。下压力室246由缸体238的底部的一径向向内延伸的部分在其下端以及由活塞杆240的直径较大的上部的环形下表面在其上端限定。一压力压头248固定安装在活塞杆240的下端上。压力头248水平延伸并不会占据两个框架件232之间很大的跨度。
下压机组件226包括一压机基座250，由一系紧螺栓254固定安装在压机基底250上的一右稳定支撑252以及由另一个系紧螺栓254固定安装在压机基座250上的一左稳定支撑256。压机基底250支撑一下半模260并为其他组件提供一基础。压机侧框架件232的下端在接近基底250的相对端部处固定安装在压机基底250上。右稳定支撑252和左稳定支撑256固定安装在压机基底的端部并通常从基底250向上和横向向外抬高，用于支撑液压驱动组件缸体274和292，这在下面将描述。
下面进一步参见图9所示的液压成形设备220，模具结构228(在图16中放大)包括一上半模258和一下半模260。缸体274和292安装在上述左、右稳定支撑上。半模258和260具各自的内表面264和274，它们共同一模腔262，模腔262限定其中要液压成形的管坯的尺寸和形状。上半模258的上部顶端固定在压机压头248的底面上。下半模260固定安装在压机基底250上。
下半模260同上半模258尺寸和形状基本相同，但内模表面264相对于下模腔表面270倒置。上和下工具夹具或夹紧机构266和277设置在上、下半模258、260中，它们共同协作在管坯T的每个纵端围绕地夹紧管坯T的外表面，并从而将管坯固定在闭合的模具中。在一个下工具夹具中设有一流体入口273，这将在下面详细描述。一对液压驱动组件274和292沿模腔以及工具夹具266和272的轴线设置并在压机侧框架件232外安装在稳定支撑252和256上，与所述管件轴线对齐并朝向管坯T的端部。
安装在左稳定支撑256上的一缸体274是一横向推力缸体。此缸体274包括安装在左稳定支撑256的顶面上的一前部件276和一后部件278，以及安装在前、后部件276、278之间的一圆柱形壁件280。前部件具有一中心开口，使一管端配合结构282可以通过此开口进行密封的滑动。管端配合结构282的后端281设在缸体274中并具有可相对于圆柱形壁件280的内表面密封滑动的一直径。管端配合结构282的再靠前的部分的直径比所述后端部的小，形成一个由管端配合结构282的外圆柱形侧表面、圆柱形壁件280的圆柱形内表面、管端配合结构282的后端的环形的朝内的表面以及缸体274的前部件276的环形向后的内表面限定的横向缸体室284。由缸体274的后部件278的朝前的内表面、圆柱形壁件280以及管端配合结构282的后端部281的后表面限定一后挤压室286。这些室284和286与液压流体管路相通，这将在下面介绍。超过缸体274的前部件276突出的管端配合结构282的一前端部直径略减小，而在活塞杆的此前部的前端上是一形为锥形头部288的管件配合部。锥形头部288构造和设置成可以容装在要液压成形的管坯T的开口端中。锥形头部288的后部最好具有一径向向外延伸的环形凸缘(未示出)，此凸缘紧靠管坯T的端边以使头部288可以在管件纵向向管件端部施加一很大的力。限定一流体出口289的一相对细的孔通过头端288形成并从管端配合结构282的向内延伸的部分中的一内室290延伸，以便当头部288以密封形式与管坯T的端部配合时可以将流体从室290导入管坯T中。
一液压驱动双缸体组件292位于液压成形压机基座250的相对侧面上并固定安装在右稳定支撑252的顶面上。双缸体组件292具有固定安装在右稳定支撑252上的一内壁294和一外壁296。一圆柱形壁件298安装在内壁294和外壁296之间以限定一圆柱形室。一液压驱动增压结构300和一液压驱动管端配合结构304设置在双缸组件292内部中。液压驱动增压结构300具有一与圆柱形壁件298的一内表面密封滑动方式设置的外端部299以及一具有一小直径的向内延伸部303。增压结构300的小直径的向内延伸部303以滑动密封方式穿过形成在一环形缸体隔块302中的一开口，隔块302大约沿圆柱形壁件298的纵轴设置在中间。在双缸体组件292中的液压驱动管端配合结构304是管状的并设置在缸体隔块302的里面。管端配合结构304具有一可相对于圆柱形壁298的内表面密封滑动的后端部311。具有减小的直径一主纵向圆柱形套筒部309向内延伸并以相对于形成在内壁294中的一开口密封滑动的方式通过此开口移动。形状为一锥形头部307的一管端配合部限定在圆柱形套筒部309的最内端上。头部具有一与上述头部288相似的结构。带有安装在其最内端上的高压密封件301的增压结构300的向内延伸部303滑动安装在压头结构304的圆柱形套筒309中。一增压器流体室306限定在增压结构300的高压密封件301内侧并位于压头结构304中。
头部307具有一限定一流体出口308的相对细的孔，出口308通过头部307形成从增压器室306和开口向内延伸通过锥形头部307的一最内部以使室306可以与相邻的管坯T的端部流体相通。
在液压驱动增压结构300的后端部299和双缸体292的外壁296之间限定一挤压室310。在增压结构300的外端部299的环形朝内的表面与缸体隔块302的朝外的表面之间限定一返回室312。在缸体隔块302朝内的表面与液压驱动管端配合结构304的外端部311的朝外的表面之间形成一管端配合结构压力室314。绕管端配合结构304的圆柱形套筒部309在压头管端配合结构304的外端部311和双缸体组件292的内壁294之间形成一管端配合结构返回室316。这些室具有接至流体管路的开口，这将在下面介绍。
在图9至16中所示的液压成形组件220包括一由流体管路、储液箱、泵和阀组成的液压管路组件230，这将在下面结合对本发明工作过程的描述详细介绍。
图9和图10示出液压成形模具结构228处于其打开位置。具体参见图10，在打开位置，压机压头248和上半模258抬起。为自来水和化学物质混合物的液压成形流体318贮存在一下储液箱过滤箱320中。此箱320具有一浮动阀322，阀322经过用来补偿蒸发或其他流体损失的管路324连在一水/化学物质混合装置上。流体318通过管路326由一水箱电机/水泵328泵至一安装在顶板324上的上重力进给箱330中。一上箱出口管路334连在水箱330上。一位于管路334上的关闭阀332在图9和图10中处于关闭位置，使上重力进给箱330可以经管路326被充注。
液压成形设备220包括一存放液压流体最好是油的液压流体储存箱338。表现为一高压液压泵340的一单独的液压动力源通过管路342抽取液压流体336，然后通过管路344将流体336泵至包括多个阀(1-8)的一控制阀组件346。在图10中第2号至第8号阀示出处于其关闭位置。在流体336经过控制阀组件346后，流体经管路344返回液压储存箱338，使液压泵和电机340可以以一种游滑轮模式工作。
如前所述，在图10中压机压头处于打开或抬起位置，并由活塞杆240、压头缸体238以及缸体安装台236支撑。活塞杆240由正在打开的第1号阀以及由通过管路348泵入压机压头缸体238中的挤压室246中的液压流体336保持在其抬起位置。当上半模258抬起时，管坯T可以位于下半模260的下工具夹具272上。
在图11中可以看出同图10相比，由于流体已通过管路326泵来，则箱体330中的液压成形流体350的液体增高了。最终，当液压成形流体350到达其适当的水平时浮动阀352在上重力进给箱330中关闭水泵和电机328。控制阀组件346的1号液压阀是一三通阀，关闭至液压流体流动而打开至减压管路348。而且，打开1号阀可以通过将室246中收集的液压流体通过管路348向回流并排回至液压储存箱338而防止在活塞杆240向下运动过程中在室246内形成液压回压。第2号阀朝管路354打开并使340可以挤压压机压头缸体238的上室244。压机压头活塞杆240向下运动并迫使上半模关闭以在半模258、260之间夹紧管坯T。压机压头缸体238的室244中的液压压力在整个液压成形循环中都保持住，直到管坯T完全成形。
在图12中，管端配合结构304通过打开第7号阀而致动，从而液压流体可以向内通过管路381并挤压管端配合压力室314。这样会使管端配合结构304向闭合的半模258和260内的管坯T的一端运动，以封闭关闭的模具组件的此端同时保持与管坯T的此端间隔开，在液压成形设备的相对侧上，管端配合结构282通过打开4号阀而致动，以使液压流体通过管路358流动并流入挤压室286中。这样将管端配合结构282向内朝着管坯T的相对端压入关闭的半模258和260中。管端配合结构282向前移动以使管坯T的内径与其锥形头部288配合并封闭相邻的管坯T的端部。在设备的顶上，一阀332打开并使液压成形流体350可以在重力作用下从重力箱330快速通过管路334流动。液压成形流体通过一入口273进入闭合的模具并充满管坯T的内部，随后，管端配合结构304向内移动而且锥形头部307与管坯T配合以封闭其中空的内部。
水泵和电机360通过管路362从上重力箱330吸取液压成形流体并通过一弯曲管路364以及一高压关闭阀366将其泵出。液压成形流体从关闭阀366进入增压室306中。可以理解在另一优选实施例中，泵和电机360可以略去，而液压成形流体在重力作用下从箱体330进入室306。在低压下流体被迫从室306经过管端配合结构304顶上的流体出口308进入管件T。高压密封件301防止来自箱体330的液压成形流体350与来自箱体338的液压流体336混合。被迫通过流体出口308的液压成形流体增大管坯T中的压力。这样反过来会通过管端配合结构282的开口289逐出或排出在管坯T中的空气以及携带气泡的流体。这种流体和空气的混合物通过内室290流动并进入柔性高压管连接部370和371。然后液压成形流体通过一高压关闭阀372并经管路374进入下液压成形流体储存箱320中。控制阀组件346的3号和8号阀打开以分别防止在右和左横向压力缸体的室316和284中形成任何液压回压。
在图13中，在空气从管坯T内中被排出后高压关闭阀366和372关闭。5号阀打开使高压液压流体可以通过管路376进入增压器室310中。这样使增压器活塞杆300伸入增压器室306中，挤压液压成形流体通过管端配合横向活塞杆304中的开口308并进入管坯T中，当高压关闭阀366和372关闭时，液压成形流体压力增大并向模腔表面264和270压通管坯T的壁。7号阀在此打开以向室314提供压力，使管端配合活塞杆304向前。这样会将管坯材料T压入模腔262中。当4号阀再次向室286提供压力并挤压管端配合结构282以将管坯材料T压入模腔262中时相对的管端配合结构282向前移动。将管坯T的端部压入模腔262中使得金属材料向内流动，以当管件膨胀时保持其壁厚。最终部件的壁厚最好保持在初始毛坯壁厚的±10％内。
从图13中还可以看出，相对的活塞杆304和282继续将管坯材料压入模腔262中，同时增压器活塞杆300的前部303进一步伸入增压室306中。这样会增大增压器室306中的压力，挤压更多的管坯T中的液压成形流体通过主活塞杆304的前头部307中的开口308。管坯T中的液压成形流体到达大于50,000psi的压力。
参见图14，增压器活塞杆300继续向前运动直到通过一预置压力管坯T完全成形靠在液压成形模腔的腔表面264和270上。保持在管坯T端部上的横向挤压直到取得所需部件200的最终形状。图14示出到达其预置压力的增压器室306，表示完成液压成形循环。
在图15中，通过关闭5号阀并打开6号阀而抽回增压器活塞杆300，这样使液压流体压入前增压器室312中，从管坯中的液压成形流体去除特别高的压力。当3号阀打开时横向相对的管端配合结构282缩回，使泵340可以挤压管路378以及压力缸体274的室284。这样会使管端配合结构282的锥形头端288可以移出管坯T的端部。第4号阀为三通阀，在管端配合结构282收回的过程中打开4号阀可以对管路358和室286减压，以使液压流体从室286通过管路344排入箱体338中。当8号阀打开并挤压管路380以及缸体292的室316时在管坯T的相对端部进行相应的操作。这样使活塞杆304收回并从管坯T的端部去除活塞杆304前端的锥形面307。然后液压成形流体管坯T排出模具并进入一压机基座托架382，在此流体通过排出管374返回下储存箱320。在活塞304收回过程中7号三通阀打开使室314和管路381减压并通过管路344进入箱体338中。致动1号阀以沿管路348连接泵340与室246。挤压室246以收回压机压头缸体240。这样可以提升压机压头248并打开上半模258，使加工好的部件200(由管坯T液压成形形成)可以取出。重力进给阀332关闭，使液压成形流体可以被泵回上重力进给箱330中以开始下一个液压成形循环。
图16提供了表示图15中所示的液压成形操作阶段的一纵向放大图，并更清楚地示出模具组件228的部件。在图15和16中、部件200已形成而模具已打开。
可以理解本发明的管端配合结构可以只包括一单独的管端挤压部件，其中相对的管端配合部件是一固定的部件。这同上述实施例不同，在上述实施例中管端配合结构包括两个可以彼此相对移动的可动部件。
同样，压力增压结构可以只从管坯一管或从两端提供高压流体。
上述本发明减少了购买液压成形设备的原始成本的三分之一。它可减少操作和维修成本。
尽管本发明是参照有限数量的实施例而公开的，但在不偏离本发明实质和范围的前提下可以进行修改和改动。因此，后面的权利要求可以覆盖根据这里给出的原理和优点而进行的所有的修改、改动和替换。
权利要求
1.一种用于液压成形一管状金属毛坯的设备，包括一具有限定一模腔的内模表面的模具结构，所述模腔构造和设置成容接管状金属毛坯；一液压成形流体源；一液压驱动管端配合结构，构造和设置成配合并基本密封所述模腔中的管状金属毛坯的相对端部，所述管端配合结构可以移动以纵向挤压管状金属毛坯，所述管端配合结构构造和设置成从所述液压成形源体源容接液压成形流体并具有一液压成形流体供给出口，通过此出口液压成形流体可以供至管状金属毛坯的一内部；一液压驱动压力增压结构，可以移动以挤压所述供至管状金属毛坯内部的液压成形流体，并从而膨胀毛坯的一直径，直到管状金属毛坯的外表面基本上与所述内模表面一致；以及一单独的液压动力源，构造和设置成可以向所述液压驱动压力增压结构和所述液压驱动管端配合结构提供受压力作用的液压流体，所述单独的液压动力源向所述液压驱动压力增压结构提供所述受压力作用的液压流体以移动所述压力增压结构，并从而挤压供至管状金属毛坯内部的液压成形流体并膨胀管状金属毛坯的直径，以使其外表面与所述内模表面一致，所述单独的液压动力源向所述液压驱动管端配合结构提供所述受压力作用的液压流体以使所述管端配合结构可以纵向挤压管状金属毛坯并使直径膨胀的管坯的金属材料纵向向内流动，从而补充直径膨胀的管坯的壁厚并保持其壁厚处于一预定范围中。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述液压驱动管端配合结构包括一对设在所述模具结构相对侧上的可动的管端配合件。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述每个管端配合件具有一形成在其中的纵孔，而且所述压力增压结构包括一对设在所述模具结构的相对侧上的增压件，每个所述增压件安装在所述管端配合结构的一相连的一个所述孔中，每个所述增压件在相连的一个所述孔中限定一增压件，当所述管端配合件与管状金属毛坯的相对端配合时所述增压室通过所述流体支撑出口与所述模腔中的管状金属毛坯的内部流体相通，这样所述增压件的纵向向内的运动减小每个所述增压室的容积，从而挤压供至管状金属毛坯内部的液压成形流体并膨胀所述管状金属毛坯的直径面使其外部结构与所述内模表面一致。
4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述管端配合结构包括一对设置在所述模具结构的相对侧上的管端配合件，所述管端配合件中的一个具有形成在其中的纵向孔，所述单独的压力增压结构包括一设置在所述模具结构的所述相对侧中的一个上的单独的增压件，所述单独的增压件安装在所述管端配合件的所述纵向孔中，所述单独的增压件在所述管端配合件的所述一个的所述纵向孔中限定一增压室，当所述管端配合件与管状金属毛坯的相对端配合时所述增压室通过所述流体支撑出口与所述模腔中的管状金属毛坯的内部流体相通，这样所述增压件的纵向向内的运动减小每个所述增压室的容积，从而挤压供至管状金属毛坯内部的液压成形流体并膨胀所述管状金属毛坯的直径面使其外部结构与所述内模表面一致。
5.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述模具结构包括一可动上模部和一固定的下模部，所述上模部可以在与所述下模部限定所述模腔的一关闭位置以及一打开位置之间移动，以分别使管状金属毛坯可以设置在并从所述下模部上取下，所述单独的液压动力源向所述上模部提供所述液压流体以使所述上模部在其所述关闭和打开位置之间移动。
6.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述管端配合结构包括一具有一内腔的管端配合管件，而且所述压力增压结构包括一设置在所述管端配合管件中并可相对于所述管端配合管件移动的可动件。
7.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述液压成形流体源设置成比所述管端配合结构高，这样所述液压成形流体在重力作用下供给所述管端配合结构。
8.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述管端配合件包括一内腔，并且所述压力增压结构包括一设置在所述一个管端配合件中的可动件。
9.如权利要求1所述的设备，进一步包括一阀组件，连通所述液压成形流体源以及所述单独的液压动力源与所述压力增压结构以及所述管端配合结构，所述阀组件引导液压流体移动所述管端配合结构挤压所述管状金属毛坯的所述相对端并移动所述压力增压结构在所述管状金属毛坯中挤压液压成形流体，从而膨胀所述管状金属毛坯同时保持所述管状金属毛坯的壁厚在所述预定范围中，所述阀组件可以调节以在所述液压成形操作后引导所述液压流体移动所述管端配合结构离开所述管状金属毛坯的所述相对端部并移动所述压力增压结构挤压所述液压成形流体。
10.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述预定范围是原始管状金属毛坯壁厚的±10％。
11.一种用于液压成形一管状金属毛坯的设备，包括一具有限定一模腔的内模表面的模具结构，所述模腔构造和设置成容接管状金属毛坯；一液压成形流体源；一液压驱动管端配合结构，构造和设置成配合并基本密封所述模腔中的管状金属毛坯的相对端部，所述管端配合结构可以移动以纵向挤压管状金属毛坯，所述管端配合结构构造和设置成从所述液压成形源体源容接液压成形流体并具有一液压成形流体供给出口，通过此出口液压成形流体可以供至管状金属毛坯的一内部；以及，液压驱动压力增压结构，可以响应于液压流体压力移动以挤压所述供至管状金属毛坯内部的液压成形流体，并从而膨胀毛坯的一直径，直到管状金属毛坯的外表面基本上与所述内模表面一致；所述液压驱动管端配合结构响应于液压流体压力使所述管端配合结构可以纵向挤压管状金属毛坯并使直径膨胀的管坯的金属材料纵向向内流动，从而补充直径膨胀的管坯的壁厚并保持其壁厚处于一预定范围中。
12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，在所述管端配合结构与所述管状金属毛坯的相对端部配合之前所述液压成形流体源通过一第一路径提供所述液压成形流体充注所述管状金属毛坯，而且在所述管端配合结构与所述管状金属毛坯的相对端部配合后所述液压成形流体源通过与所述第一路径不同的一第二路径向所述管端配合结构提供所述液压成形流体并通过所述流体供给出口进入所述管状金属毛坯中。
13.如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述液压成形流体在重力作用下被迫通过所述第一路径并通过所述第二路径。
14.如权利要求13所述的设备，其特征在于，所述第二路径包括一用于方便液压成形流体流至所述管端配合结构的泵。
全文摘要
一种用于液压成形－管状金属毛坯的设备,具有一模具结构(12),一液压成形流体源,一液压驱动管端配合结构(36),一液压动压力增压结构(110)以及一单独的液压动力源(22)。管端配合结构(36)可以移动以纵向挤压管状金属毛坯(T)。管端配合结构容接液压成形流体并具有一液压成形液体供给出口,通过此出口液压成形流体可以供至管状金属毛坯的一内部。液压驱动压力增压结构(110)可以移动以挤压供至管状金属毛坯内部的液压成形流体,并从而膨胀毛坯的一直径,直至管状金属毛坯的外表面基本上与所述内模表面一致。液压动力源(22)向液压驱动压力增压结构提供受压力作用的液压流体以移动所述压力增压结构,并从而挤压供至管状金属毛坯内部的液压成形流体并膨胀管状金属毛坯的直径,以使其外表面与内模表面一致。单独的液压动力源(22)向液压驱动管端配合结构提供受压力作用的液压流体以使管端配合结构(36)可以纵向挤压管状金属毛坯并使直径膨胀的管坯的金属材料纵向向内流动,从而补充直径膨胀的管坯的壁厚并保持其壁厚处于一预定范围中。
文档编号B21D26/02GK1257436SQ98805482
公开日2000年6月21日 申请日期1998年4月16日 优先权日1997年4月16日
发明者费德里科·G·耶克尔, 弗兰克·A·霍顿, 阿瑟·L·李 申请人:科西马国际公司