校準(zhǔn)液壓成型的管狀部件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及校準(zhǔn)液壓成型的管狀部件，并公開了一種用于制造液壓成型的部件的設(shè)備和方法，所述設(shè)備和方法首先液壓成型管狀坯料，以形成初始成型的部件。通過夾持件將所述初始成型的部件夾持在校準(zhǔn)工具中。將所述初始成型的部件連接到電流源，使電流脈動通過所述初始成型的部件，以減小所述初始成型的部件中的內(nèi)部應(yīng)力并減小回彈，從而使所述初始成型的部件形成為目標(biāo)形狀。
【專利說明】校準(zhǔn)液壓成型的管狀部件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及在將液壓成型的部件夾持在以目標(biāo)形狀保持該部件的工具中時(shí)使直流脈動通過該部件。
【背景技術(shù)】
[0002]使DC電流脈動通過以目標(biāo)形狀夾持到面上的金屬板坯料以消除回彈的想法從對于與DC電流的疊加脈沖相結(jié)合地進(jìn)行的拉伸試驗(yàn)的觀察中獲得。通過使DC電流脈動來提高由鋁合金制成的金屬板部件的可成型性的想法從該試驗(yàn)中獲得。該構(gòu)思在第7，516，640號美國專利 S.Golovashchenko, A.Krause, J.Roth 的“Method and apparatus for forminga blank as a portion of the blank receives pulses of direct current，，(譯為:用于在坯料的一部分接收直流脈沖時(shí)成型坯料的設(shè)備和方法)中公開。在分析應(yīng)力-應(yīng)變拉伸試驗(yàn)曲線時(shí)觀察到，當(dāng)電流通過還料傳播時(shí)應(yīng)力減小。
[0003] 申請人:是第IPC0M000167243D號防御性公布，題目為“Calibration of shapedistortion of stamped or heat treated parts by propagating pulses of DCcurrent"(譯為:通過傳播DC電流的脈沖來校準(zhǔn)沖壓部件或熱處理部件的變形)的防御性公布的作者。該防御性公布公開了沖壓坯料在從沖壓模具釋放之后，通常由于回彈導(dǎo)致形狀改變。通過使DC電流通過板形坯料傳播，可修正板形坯料的形狀。
[0004]車輛的減重要求導(dǎo)致更廣泛地采用由超高強(qiáng)度鋼和鋁合金制成的部件。與補(bǔ)償?shù)吞间撝械幕貜椣啾?，這些材料中的回彈更難補(bǔ)償。為了開發(fā)用于鋁制金屬板或高強(qiáng)度鋼的補(bǔ)償回彈的模具，在一些情況下可能需要10次或更多次模面再切割。
[0005]近來，開發(fā)了多種回彈補(bǔ)償數(shù)學(xué)算法來計(jì)算模面幾何尺寸。解決回彈問題的另一方法是在沖壓循環(huán)結(jié)束時(shí)拉伸坯料以減小坯料內(nèi)部的彎矩。然而，該方法限制了拉拔工藝的深度，其中，該深度本來就已經(jīng)由超高強(qiáng)度鋼和鋁合金的不足的可成型性所限制。如果材料特性從卷到卷改變，或者如果在模具壽命期間由于模具磨損導(dǎo)致模具幾何尺寸發(fā)生改變，則拉伸坯料后成型和算法的使用不會令人滿意。
[0006]液壓成型的構(gòu)件不能像金屬板部件那樣拉伸以消除回彈。用于消除液壓成型的管狀部件中的回彈的主要方法是過度彎曲管以補(bǔ)償回彈。然而，該方法受到由于材料含量、材料厚度及其他因素的變化導(dǎo)致的制造可變性的影響。
[0007]通過將由金屬板沖壓的坯料夾持到目標(biāo)形狀并使通過電容器的高壓放電產(chǎn)生的脈沖電流傳播通過夾持到金屬板坯料的絕緣金屬線圈來校準(zhǔn)從金屬板沖壓的坯料的想法在第 7, 540, 180 號美國專利 S.Golovashchenko, V.Dmitriev, P.Canfield, A.Krause,C.Maranville 的“Apparatus for electromagnetic forming with durability andefficiency enhancements”(譯為:用于耐用性和效率提高的電磁成型的設(shè)備)中體現(xiàn)。該構(gòu)思還在第6屆N UMISHEET國際會議(2005年，底特律)的會議記錄的第284-285頁S.Golovashchenko的“Springback calibration using pulsed electromagnetic field，，(譯為:使用脈沖式電磁場校準(zhǔn)反彈)中被解釋。[0008]上面描述的所有工作的目標(biāo)在于校準(zhǔn)由金屬板沖壓的坯料。在上面的公布和專利中沒有公開或解決與校準(zhǔn)液壓成型的鋁制管狀部件或高強(qiáng)度鋼管狀部件和消除液壓成型的鋁制管狀部件或高強(qiáng)度鋼管狀部件中的應(yīng)力相關(guān)的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]提出的方案的一方面在于通過將液壓成型的管狀部件坯料夾持到其目標(biāo)形狀，然后施加電流的脈沖以消除坯料內(nèi)的內(nèi)部應(yīng)力，從而校準(zhǔn)該部件的形狀?？稍诶煸囼?yàn)期間使用施加到樣品的DC脈沖來實(shí)施該過程。坯料布置在包括上模具和下模具的校準(zhǔn)模具內(nèi)。校準(zhǔn)模具可由導(dǎo)電率低的材料制造，或者該模具可具有導(dǎo)電率低的材料插入件，所述材料插入件裝配在模具內(nèi)面對坯料表面。坯料可通過局部插入件連接到電流源，所述局部插入件由導(dǎo)電性好的材料制造。當(dāng)模具關(guān)閉時(shí)坯料夾持到其目標(biāo)形狀，通過導(dǎo)電插入件施加校準(zhǔn)局部電脈沖。在坯料內(nèi)的內(nèi)部應(yīng)力集中的區(qū)域，局部施加這些脈沖。在校準(zhǔn)過程期間，夾持力防止模具打開。
[0010]根據(jù)本公開的一方面，公開了一種用于制造液壓成型的部件的方法，所述方法首先液壓成型管狀坯料，以形成初 始成型的部件。將所述初始成型的部件夾持在校準(zhǔn)工具中。將所述初始成型的部件連接到電流源，使電流脈動通過所述初始成型的部件，以減小所述初始成型的部件中的內(nèi)部應(yīng)力并減小回彈，從而使所述初始成型的部件形成為目標(biāo)形狀。
[0011]根據(jù)本公開的其他方面，將所述初始成型的部件連接到電流源的步驟還可包括:將所述初始成型的部件的第一端部連接到第一電連接器；將所述初始成型的部件的第二端部連接到第二電連接器。將所述初始成型的部件夾持在校準(zhǔn)工具中的步驟還可包括:夾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線部分，所述初始成型的部件的直線部分與所述初始成型的部件的第二部分相鄰，在液壓成型步驟期間，所述初始成型的部件的第二部分受到彎曲應(yīng)力。所述初始成型的部件的第一部分和第二部分可設(shè)置在第一電連接器和第二電連接器之間。將所述初始成型的部件夾持在校準(zhǔn)工具中的步驟還可包括:夾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線部分，所述初始成型的部件的直線部分與所述初始成型的部件的第一部分相鄰，在液壓成型步驟期間，所述初始成型的部件的第一部分受到彎曲應(yīng)力。
[0012]根據(jù)本公開的另一實(shí)施例，將所述初始成型的部件連接到電流源的步驟還可包括:在所述初始成型的部件的第一部分附近裝配分裂式線圈，在液壓成型步驟期間，所述初始成型的部件的第一部分受到彎曲應(yīng)力。分裂式線圈可連接到交流電流源。
[0013]根據(jù)本公開的另一方面，公開了一種用于液壓成型的管狀部件的校準(zhǔn)固定裝置。容納部限定用于容納所述部件的腔室，至少一個(gè)電極電連接到所述部件。夾持件將所述部件夾持在容納部中，以按照目標(biāo)形狀夾持所述部件。通過電極將電流提供給所述部件，以消除所述部件中的應(yīng)力并減小回彈。
[0014]根據(jù)公開的校準(zhǔn)固定裝置的其他方面，第二電極可電連接到所述部件，以從所述電極到第二電極產(chǎn)生流過所述部件的電流。所述校準(zhǔn)固定裝置還可包括:多個(gè)夾持件，將所述部件接合在所述電極和第二電極之間。所述電極可在第一管狀端部接觸所述部件，所述第二電極可在第二管狀端部接觸所述部件。所述多個(gè)夾持件可接合容納部中的所述部件的多個(gè)直線部分。
[0015]根據(jù)與校準(zhǔn)固定裝置相關(guān)的本公開的其他方面，所述電極可以是分裂式電極，所述分裂式電極分開以容納所述部件，所述分裂式電極在所述部件的選擇部分附近接合在一起。所述電極可在所述部件上的一定位置接合在一起，所述一定位置具有從在所述部件容納在容納部中之前發(fā)生的成型操作產(chǎn)生的高殘余應(yīng)力。
[0016]下面在基于附圖對示出的實(shí)施例進(jìn)行的詳細(xì)描述中，將更加全面地描述本公開的上述方面和其他方面。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是校準(zhǔn)工具的圖解剖視圖，該校準(zhǔn)工具具有與液壓成型的管狀部件接合的夾持件和分裂式線圈。
[0018]圖2是校準(zhǔn)工具的圖解剖視圖，該校準(zhǔn)工具具有與液壓成型的管狀部件的相對端部接合的兩個(gè)電極和與液壓成型的管狀部件接合的夾持件。 【具體實(shí)施方式】
[0019]參照附圖公開示出的實(shí)施例。然而，應(yīng)該理解到，公開的實(shí)施例僅僅意在成為示例，實(shí)施例可以以各種和可選的形式實(shí)施。附圖不一定按照比例繪制，可夸大或最小化一些特征以示出特定部件的細(xì)節(jié)。公開的具體結(jié)構(gòu)和功能性細(xì)節(jié)不應(yīng)該被解釋為限制，而僅僅作為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域的技術(shù)人員如何實(shí)踐公開的構(gòu)思的代表性基礎(chǔ)。
[0020]參照圖1，校準(zhǔn)固定裝置10或校準(zhǔn)工具被示出為容納液壓成型的管狀部件12。管狀部件12通過兩個(gè)中間夾持件16和兩個(gè)端部夾持件18保持在合適的位置。一對分裂式線圈20設(shè)置在固定裝置10上，管狀部件12插入到分裂式線圈20中。對于分裂式線圈的描述在第6，875，964號美國專利中公開，該專利通過引用被包含于此。
[0021 ] 當(dāng)部件以目標(biāo)形狀或設(shè)計(jì)形狀被夾持時(shí)，通過電流源22(例如，AC發(fā)生器或基于電容器的脈沖發(fā)生器)將AC電流提供給分裂式線圈20，以形成最終的液壓成型的部件12'。校準(zhǔn)固定裝置10可由鋼制成并與地絕緣，或者校準(zhǔn)固定裝置10可由絕緣插入件(例如，陶瓷插入件)制成。
[0022]參照圖2，校準(zhǔn)固定裝置30或校準(zhǔn)工具的可選實(shí)施例被示出為容納液壓成型的管狀部件32。管狀部件32通過多個(gè)夾持件36保持在合適的位置。夾持件36通常布置在液壓成型的管狀部件中殘余應(yīng)力小的區(qū)域，該區(qū)域總體上對應(yīng)于液壓成型的管狀部件32的直線部分38。正電極40和負(fù)電極42連接到液壓成型的管狀部件32的第一管狀端部46和第二管狀端部48。
[0023]當(dāng)部件以目標(biāo)形狀或設(shè)計(jì)形狀被夾持件36夾持時(shí)，通過電流源50 (例如，電池或電壓轉(zhuǎn)換器)將DC電流的脈沖提供給第一電極40和第二電極42，以形成最終的液壓成型的管狀部件32'。DC焊機(jī)可用作DC電流源。夾持件36可由絕緣材料(例如，陶瓷材料)制成。
[0024]雖然在上面描述了示例性實(shí)施例，但是這些實(shí)施例并不意在描述了公開的設(shè)備和方法的所有可能的形式。相反，在說明書中使用的詞語是描述性詞語而非限制性詞語，應(yīng)該理解的是，在不脫離要求保護(hù)的本公開的精神和范圍的情況下，可進(jìn)行各種改變。各個(gè)實(shí)施的實(shí)施例的特征可被結(jié)合，以形成公開的構(gòu)思的進(jìn)一步的實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1.一種制造液壓成型的部件的方法，所述方法包括: 液壓成型管狀坯料，以形成初始成型的部件； 將所述初始成型的部件夾持在校準(zhǔn)工具中； 將所述初始成型的部件連接到電流源； 使電流脈動通過所述初始成型的部件，以減小所述初始成型的部件中的內(nèi)部應(yīng)力并減小回彈，從而使所述初始成型的部件形成為目標(biāo)形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，將所述初始成型的部件連接到電流源的步驟還包括:將所述初始成型的部件的第一端部連接到第一電連接器；將所述初始成型的部件的第二端部連接到第二電連接器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，將所述初始成型的部件夾持在校準(zhǔn)工具中的步驟還包括:夾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線部分，所述初始成型的部件的直線部分與所述初始成型的部件的第二部分相鄰，在液壓成型步驟期間，所述初始成型的部件的第二部分受到彎曲應(yīng)力。
4.根據(jù)權(quán)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設(shè)置在第一電連接器和第二電連接器之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，將所述初始成型的部件連接到電流源的步驟還包括:在所述初始成型的部件的第一部分附近裝配分裂式線圈，在液壓成型步驟期間，所述初始成型的部件的第一 部分受到彎曲應(yīng)力。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，將所述初始成型的部件夾持在校準(zhǔn)工具中的步驟還包括:夾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線部分，所述初始成型的部件的直線部分與所述初始成型的部件的第一部分相鄰，在液壓成型步驟期間，所述初始成型的部件的第一部分受到彎曲應(yīng)力。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，分裂式線圈連接到交流電流源。
8.一種用于液壓成型的管狀部件的校準(zhǔn)固定裝置，所述校準(zhǔn)固定裝置包括: 容納部，與地電絕緣，限定用于容納所述部件的腔室； 電極，電連接到所述部件； 夾持件，用于將所述部件夾持在容納部中，以按照目標(biāo)形狀夾持所述部件， 其中，通過電極將電流提供給所述部件，以消除所述部件中的內(nèi)部應(yīng)力并減小回彈。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的校準(zhǔn)固定裝置，所述校準(zhǔn)固定裝置還包括:第二電極，電連接到所述部件，其中，所述電極和第二電極產(chǎn)生流過所述部件的電流。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的校準(zhǔn)固定裝置，所述校準(zhǔn)固定裝置還包括:多個(gè)夾持件，包括所述夾持件，其中，所述多個(gè)夾持件將所述部件接合在所述電極和第二電極之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的校準(zhǔn)固定裝置，其中，所述電極在第一管狀端部接觸所述部件，所述第二電極在第二管狀端部接觸所述部件，其中，電流是脈動的直流。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的校準(zhǔn)固定裝置，其中，所述多個(gè)夾持件接觸容納部中的所述部件的多個(gè)直線部分。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的校準(zhǔn)固定裝置，其中，所述電極是分裂式電極，所述分裂式電極分開以容納所述部件，所述分裂式電極在所述部件的選擇部分附近接合在一起，所述部件的選擇部分具有從在所述部件容納在容納部中之前發(fā)生的成型操作產(chǎn)生的高殘余應(yīng)力。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的校準(zhǔn)固定裝置，其中，電流是交流電。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的校準(zhǔn)固定裝置，其中，容納部和所述夾持件均由不導(dǎo)電的材料形成 。
【文檔編號】C21D10/00GK103710527SQ201310463917
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月8日
【發(fā)明者】謝爾蓋·費(fèi)多羅維奇·高洛瓦申科 申請人:福特全球技術(shù)公司