[发明专利]冲头，用于在中空零件中形成相对的孔的设备和方法，以及由此形成的零件

说明书

发明领域

本申请涉及冲头、用于在中空零件中形成相对的孔的设备和方法以及由此形成的零件。

发明背景

在中空零件中有时需要相对的或对齐的孔，例如用于连接穿过其中的机械紧固件。可以对该零件的内部加压，以辅助冲头在零件中产生孔。例如，在用中空金属零件液压成形零件时，利用液压成形压力来辅助冲头在零件中产生孔。这消除了对于用来在零件的内部无支承区域中形成孔的二次操作(如钻孔或激光切割)的需要。

在对液压成形零件的典型的冲压操作中，当冲头行进到接合材料的前表面时，后表面由加压流体支承。一旦冲头进一步推进穿过材料以剪切废料(slug)，加压流体继续对将作为废料而被移除的材料及其邻近的材料施加压力。在由冲头的切削刃施加到材料上的机械力以及由加压流体施加到废料的邻近材料上的作用力下，该废料被剪切。

零件中存在松散的废料会造成若干问题。许多情况下，零件内存在松散或分离的废料一段时间可能没有被识别出，甚至在已将该零件安装在成品中之后仍未被识别出。已开发了许多系统来收集由冲压操作所形成的废料。例如，参见1991年2月5日颁布并让与本申请的受让人的美国专利No.4989482(Mason)。废料收集在要在零件中形成相对的孔的应用中也是个难题。在美国专利No.5666840(Shah等人)以及在2000年5月30日颁布并让与本申请的受让人的美国专利No.6067830(Klages等人)中，描述了用于获得由这类操作所形成的废料的方法的实例。

发明概述

描述了一种冲头、用于在中空零件中形成相对的孔的设备和方法以及由此形成的零件。由于废料被向后折叠并保持在入口孔的周边附近，故冲头在零件内刺穿或切开入口孔而没有剪切废料。冲头将环绕着刺穿的入口孔的材料折弯或向后卷起，以获得所需大小的开口。该冲头穿过零件的进一步行进剪切了与入口孔相对的出口孔。

本发明还提供了在单一的运动中使用单一的致动式冲头穿过开口管部分或其它的中空零件而形成两个相对的孔的方法。相对的孔大小不同，且入口孔比出口孔大。这些孔优选为圆形，但可以是任何所需的形状。由较大入口孔所得到的废料材料沿着该孔的内缘保持在管部分内，而较小的出口孔被刺穿或切开以形成从管部分和模腔中推出的废料。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于在中空零件中形成相对的孔的冲头。该零件由液压成形流体在内部加压。该冲头包括端部，该端部适于刺穿入口孔并折弯环绕该入口孔的材料，以沿着该入口孔的内缘形成残留的废料。该冲头具有比该零件的截面宽度更大的长度，以便冲头穿过零件的进一步行进在零件内冲压出与入口孔相对的出口孔。该冲头还可包括扩大部，该扩大部适于在端部之后进入入口孔，以通过如下方式来扩大入口孔：剪切材料以形成较大的孔，以及朝向零件的内部折弯此废料材料。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于在中空零件中形成相对的孔的冲头。该零件由液压成形流体在内部加压。该冲头包括端部，该端部具有切削刃和部分地环绕该冲头延伸的边缘卷起面。该切削刃适于在零件内刺穿入口孔，且该端面折弯环绕着入口孔的材料以沿着入口孔的内缘形成残留的废料。该边缘卷起面适于剪切该材料，以生成较大的孔并将该残留的废料折弯到零件内。该冲头具有比零件的截面更大的长度，以便冲头穿过零件的进一步行进在零件内冲压出与入口孔相对的出口孔。该冲头还可包括扩大部，该扩大部适于在端部之后进入入口孔。该扩大部具有至少一个边缘卷起面，该边缘卷起面适于通过朝向零件的内部折弯该废料和环绕入口孔的其它材料来进一步地扩大入口孔。

根据本发明的又一个方面，提供了一种用于在中空零件中形成相对的孔的冲头。该零件由液压成形流体在内部加压。该冲头包括端部，该端部具有端面、切削刃和从该端面以锐角向外延伸的成角度表面。该切削刃适于在零件内刺穿入口孔，且该端面折弯环绕入口孔的材料以沿着入口孔的内缘形成残留的废料。该成角度表面至少部分地环绕冲头延伸，以朝向零件的内部折弯该废料。该冲头具有比零件的截面更大的长度，以便冲头穿过零件的进一步行进在零件内冲压出与入口孔相对的出口孔。该冲头还可以具有连接到端部上的扩大部。该扩大部包括位于冲头的相对侧上的第一成角度表面和第二成角度表面。该第一成角度表面和第二成角度表面至少部分地环绕冲头并以锐角向外延伸。该第一成角度表面和第二成角度表面适于通过进一步朝向零件的内部折弯该废料和环绕入口孔的其它材料来扩大入口孔。