用于细长的空心件的轴向成形的装置和方法 本发明涉及一种用于细长的空心件的轴向成形的装置和方法。
从广为公开的现有技术中得知，管子在它们的端部可在一个过程中扩展或者减小它们的直径。然而在这种情况中管子或者细长的空心件是在两个彼此分开进行的工作程序中成形的。这些过程或者是在不同的机器上进行，或者要求一个装配过程，为的是能使用相应需要的成套模具。
面对这种背景情况，因此本发明的任务是至少部分地解决参考现有技术所描述的问题，特别是提供一种用于细长的空心件的轴向成形的装置和方法，以用扩展和缩小方法在一道过程中制造出工件，这样就可节省第二套模具、节省加工时间、装配时间、也节省机器时间。
这个任务用一种按照权利要求1的特征的装置和通过一种按照权利要求3的方法得以完成。在从属权利要求中对本发明的另一些有利的方案和本发明的一种优选的应用进行了说明。需要指了的是那些在从属权利要求中单个列出的特征可以任意的技术上合理的方式彼此组合，并且确定本发明的另一些方案。此外在说明书中对在权利要求中所说明的特征更加详细地准确表述和说明，其中，也对本发明的另一些优选的实施例进行了说明。
现在这个任务通过一种用于细长的空心件的轴向成形的装置得以完成。这个装置至少包括：
-一个用于将细长的空心件(2)导引穿过的缩小阴模；
-一个用于沿轴线方向挤压细长的空心件穿过缩小阴模的阳模；
-一个扩张顶头，和
-用于限制阳模轴向移动的装置，
其中，阳模和扩张顶头可在同一轴线上运动，并且扩张顶头设置在阳模的内部。
其中根据本发明的装置适合用于制造细长的空心件，特别是管子，其中，这些工件也可以具有结构，这些结构可以是已存在的，或者是通过挤压穿过缩小阴模，和/或借助扩张顶头扩展产生的。因此，由于阳模和扩张顶头同向运动，所以特别是在一个第一段中可将空心件缩小到一个第一直径，并且在一个第二段中将其扩展到一个第二直径。
优选地这个阳模在这种情况中也可按照一种圆柱或者一种类似的空心体的形式设计，并且具有一个中心轴线。这个中心轴线通常和移动轴线是一致的。现在(至少)一个所谓的扩张顶头和这个轴线同心和/或平行设置。这个扩张顶头在阳模的一个相应的空腔中延伸。优选地阳模和扩张顶头彼此共轴设计。在“移入”状态时这个扩张顶头以有利的方式从阳模中伸出，这样，在第一成形过程中这个扩张顶头就形成了细长的空心件的一个预支承的径向支撑件。为了使阳模和扩张顶头作相对运动，可以设置单独的或者共用地驱动单元。这些驱动单元借助一个控制装置(必要时可使用传感器)运行。用于限制阳模轴向移动的装置可采用不同结构的或者控制技术的方案，这样，例如可以设置马达、挡块、进给限制器、制动器、止动鼻、阻尼器，或者类似装置，为的是在一个规定的时刻(和/)或行程使阳模停下来。
为了达到较高的变形度，无论是工件的容器还是缩小阴模都设计成是可加热的，这样，工件原则上(并且优选地)可冷成形，但是在必要时也可半热或者热成形。在半热成形时应至少越过兰脆性范围(约400℃)，其中优选地可在700-800℃以上的范围内加工。从至少1100℃温度起进行热成形。因此也特别建议将扩张顶头和/或阳模，和/或缩小阴模，和/或用于延伸空心件的容器设计成可加热的。
根据该装置的一个改进方案建议，扩张顶头可独立于阳模地运动。因此工件可分成任意长的第一段和第二段。在这种情况中阳模如此程度地挤压空心件穿过缩小阴模，直到达到第一段的预定的长度。在阳模运动的同时，或者在它移动之后扩张顶头继续移动，这样，从工件的端部开始-该端部与阳模，或者说是与扩张顶头连接-在第二段的预定的长度上扩展工件。在这种情况中不必如此程度强制地挤压扩张顶头，即工件填满扩张顶头和缩小阴模之间的空隙，而是可在此之前已经停止移动。通过这一措施在第一段和第二段之间出现了一个中间段。这个中间段基本上和原来的工件的形状对应。然而通过填满扩张顶头和缩小阴模之间的空隙可如此程度地精整第一段和第二段之间的过渡，即必要时将工件压入到规定的壁结构中，并且因此可进一步地变形。
此外，本文开头所提出的任务通过一种根据本发明的用于细长的空心件的轴向成形的方法得以完成，其中，通过阳模和扩张顶头的同向的运动，在一个第一过程期间在一个第一段将空心件缩小到一个第一直径，并且在一个第二过程期间在一个第二段中将空心件扩展到一个第二直径。
也就是说在本方法的一个改进的方案中在第一过程期间阳模和扩张顶头在容器的内部并行地运动，以便对细长的空心件进行定位，其中，阳模将细长的空心件挤压到一个缩小阴模中。这样，在此例如在第一过程中阳模沿着轴线方向纵向地朝着缩小阴模运行，其中，扩张顶头可将阳模或者应成形的空心件固定所希望的位置中。在这种情况中用所要求的力挤压工件(空心件)，使其(部分地)穿过缩小阴模，其中，同时在缩小阴模和工件的接触区域减小工件以前的(原来的)直径。
特别有利的是空心件的直径的扩展和缩小的过程是依次地进行。如果据此在第一段上达到了所希望的直径的减小，则第一过程结束，并且优选地紧接着开始第二道过程，这样就产生了一种不间断的成形。
此外下述做法也被认为是有利的，即在第二过程期间只进行扩张顶头的轴向的移动，直到扩张顶头至少部分地延伸到缩小阴模中。也就是说现在这个阳模不继续移动，并且在容器中停止不动，而扩张顶头(在必要时还有成型芯)单独地朝缩小阴模方向纵向地继续移动。在这种情况中扩张顶头挤入到工件中，并且使工件如此程度地扩张，从而工件的圆周面和容器接触。
因此特别是阳模轴向地，扩张顶头径向地从内部给细长的空心件施加作用。优选地这在两个分开的过程中时间上依次进行的，然而在此过程缩小(第一过程)和扩展(第二过程)还是可组合起来。
此外，本发明也涉及到用在此介绍的装置所制造的，或者按照在此介绍的根据本发明的方法所制造的空心件用于在汽车中以传递转矩。其中，特别是可以考虑用作汽车中的传动链中的纵轴。
下面借助附图对本发明以及技术环境进行详细的说明。在此需要指出的是这些附图特别是示出了本发明的一些优选的实施方案，然而本发明并不局限于这些实施方案。
这些附图是：
图1：该装置的一个实施方案的横截面图。
图2：在减小工件直径期间的图1装置的横截面图。
图3：在接着的扩大直径期间的图1装置的截面图。
图4：具有纵轴的汽车的传动链的原理图。
本发明并不局限于所示出的实施例。而是在权利权利要求的范围内本发明可具有许多改型方案。因此特别是也可以使用非旋转对称的容器，缩小阴模、阳模或者扩张顶头，用以也制造非旋转对称的工件。此外工件可以是成形的或者按照已成形的缩小阴模，或者已成形的扩张顶头和一个相应适配的容器形状对工件进行加工。
图1简图示出了一个用于细长的空心件2的轴向成形的装置1的截面。其中，在过程开始时将空心件2置入或者插入到容器3中。在这种情况中阳模5和扩张顶头6不和空心件2作用，但已可在容器3中定位或者在其中被导向。在这种情况中扩张顶头6在阳模5的内部被导向，并且特别是可与阳模5无关地在同一轴线7上运动。
此外，该装置1还具有一个缩小阴模4。其设置阳模5和扩张顶头6的啮入口对面的在该装置1的端部。这个缩小阴模4特别是具有一个开口18。这个开口具有一个收缩的或者减小的横截面(例如按照一种锥体19或者斜边的方式)，其中，提供具有原始直径的工件(至少在应成形的区域中)，这个原始直径比缩小阴模的最小横截面要大。
为了达到工件的更高的变形度，装置可设计成是加热的或可加热的，以便能在更高的温度中成形。其中，可通过感应、热介质流过该装置1、电加热元件等将装置1的部件加热到相应的温度。此外，可将空心件已预先加热地装入到容器3中。此外也可将组即容器3、缩小阴模4、阳模5和扩张顶头的至少一个部件进行加热。
图2示出装置1的截面简图，其中，阳模5已和空心件2作用，并且将这个空心件压向缩小阴模4，这样，在第一段9中将空心件2的原始直径缩小到一个第一直径10。在这个第一过程中阳模5和扩张顶头6一起运动，并且一起挤压空心件2穿过缩小阴模4。
图3示出了一个用于细长的空心件2的轴向成形的装置1示意截面图，其中，现在扩张顶头6独立于阳模5地运动，并且在细长空心件2的一个第二段11中将工件2扩展到一个第二直径12。这个第二直径比工件的原始直径要大。在这种情况中阳模5在它的轴向移动中通过一个在此仅简图示出的进给限制器8(例如一个有相应控制的马达)使它停住。特别是扩张顶头6一直运动到以缩小阴模4止挡，这样，在空心件2的第一直径10和第二直径12之间达到一种精整的过渡。
为了取出工件2一方面打开容器3和缩小阴模4，另一方面可将缩小阴模4相对于容器3脱开，这样就可将已制成的空心件2沿着轴线7从容器3中取出来。同时也可将阳模5或扩张顶头6用作顶出装置。但特别是阳模5和扩张顶头6也可返回到原始位置，并且这个工件或者是通过打开的缩小阴模4取出，或者是通过打开的容器3取出。
图4还示出了如此制造的空心型材2在汽车13中使用的一个特别优选的应用领域。其中，这个空心型材在汽车13的传动链14中例如用作所谓的纵轴15，以便将由驱动装置产生的转矩传递到较远距离的车轮17上。
附图标记表
1 装置
2 空心件
3 容器
4 缩小阴模
5 阳模
6 扩张顶头
7 轴线
8 进给限制器
9 第一段
10 第一直径
11 第二段
12 第二直径
13 汽车
14 传动链
15 纵轴
16 驱动装置
17 车轮
18 开口
19 锥体