[发明专利]多级管件液压成形工艺

说明书

技术领域

本发明总体涉及管件液压成形工艺，更具体地说，涉及用于使管件，例如用在翻车保护系统结构中的管件液压成形的方法。

背景技术

有时需要由可锻金属(包括但不限于钢、铝等等)制成的具有特定的横截面轮廓管状结构以便用于特别限定的应用中。然而，这种用作管状坯件的管件通常由供应商出售，其具有标准的圆形(或其他形状的)横截面。因此，为了用于特定应用中，必须使管件形成所需的横截面。此外，在许多情况下，特别是将这种管件用于结构应用的情况下，管件的结构完整性不被所需的横截面成形操作破坏或削弱是十分重要的。

可以使用诸如这些的管状结构的一些非限制性应用包括汽车工业和自行车工业。其他非限制性实例包括形成移动机械(例如运土机械、挖掘型机械、采矿机械等等)的驾驶室机架。就移动机械的驾驶室机架而言，这些机架可以由可以焊接在一起的几十个单独管件组成，以便形成所需的驾驶室机架形状，以及向驾驶室机架提供满足不同尺寸和强度要求的部分。在诸如这些的应用中，为了使驾驶室机架足够坚固使得它在翻车期间可以为驾驶室中的人提供保护，所使用的管件的结构完整性是此较重要的。

已经发现，液压成形特别适用于作为将延性金属的管状坯材塑成和形成用于上述应用的轻质的、结构结实和坚固的管段的相对节省成本的方式。具体而言，通常可用此传统形成的管件高的硬度对重量此以及此传统形成的管件低的单位成本来制造液压成形的管状结构。已经发现，几乎所有能够冷成形的金属，包括铝、黄铜、碳钢和不锈钢、铜以及高强度合金都可以进行液压成形。

更具体地说，在传统的管状液压成形工艺中，空心毛坯管件可以放置到半个阴模模具内部，使得当与互补的模具部分结合时，其具有预期的所得部分的横截面形状。当模具闭合时，管件的端部通常被轴向冲压机密封，并且管件中填满了增压液压流体。然后内部液压压力导致管件向模具膨胀。一段时间后，将压力释放，这允许从管件释放部分流体。然后将管件端部开封，这允许剩余的液压流体流出，打开半模，并且可以移出所得的液压成形零件。

过去已经发现传统的液压成型工艺，例如本液压成型工艺是有用的，因为它们通常能够以此其他技术高的硬度对重量此和此其他技术低的单位成本形成零件。然而，现有技术的管状液压成形工艺确实具有一些缺点。

具体地说，当液压成形具有较大壁厚的管件和/或具有相对较窄的圆角半径的弯头时，已经发现，传统的低压液压成形工艺不足以获得所需的成品管件的横截面。相反地，已经发现，传统的高压液压成形工艺能导致成品的横截面的不合要求的变薄，从而削弱了所得零件的结构完整性。此外，不管是否已经使用了传统低压液压成形方法或高压液压成形方法，回弹性(由弹性回复导致的卸载后变形零件的尺寸变化)都是个问题。

在这点上，名称为“Method of Forming a Flanged Tubular Member in Hydroforming(利用液压成形形成带凸缘的管状构件的方法)”的美国公开号2010/0186477A1公开了一种管件液压成形方法，据此使用低压和高压液压成形工艺的组合来产生最终具有凸缘的零件。然而，不认为此公开案中公开的方法能够解决壁部分变薄以及回弹的问题，其可能在需要最终零件具有相当高的结构完整性的情况下尤其成问题。此外，此公开案中公开的两步法要求使用两个单独的模具，这增加了零件成形工艺的成本和复杂性，并且具体来说涉及其上具有凸缘的成品管状零件。

发明内容

本发明涉及一种使用液压成形工艺由管状坯件形成具有所需横截面的成品管件的方法。

具体地说，根据本发明用于使具有所需横截面的成品管件由管状坯料液压成形的本方法的一个实施例可包括以下步骤：(1)至少部分地关闭围绕布置在模具中的管状坯料的模具的模具部分；(2)在第一压力下将液压流体引入到管状坯料中；(3)第一次基本上关闭围绕管状坯料的模具部分以形成第一中间形式管件；(4)在至少最初维持第一中间形式管件内的液压流体的压力以允许第一中间形式管件的横截面至少部分展开的同时通过使模具部分相对彼此移离以在其间形成间隙来部分地打开模具；以及(5)第二次基本上关闭围绕第一中间形式管件的模具部分。本发明的实施例所包括的任选的步骤包括在必要时重复步骤4和步骤5(视应用而定)并且在步骤3或步骤5之后增加液压流体的流体压力。