生产多维吹塑体的方法和实现该方法的装置 本发明涉及一种用来生产具有多维尺度的吹塑体的方法和实现该方法的装置。
已知有可能用吹塑法制出具有复杂形状的不对称零件，该零件例如具有一条轴线首先在第一维上定向，然后在第二维上定向，最后在第三维上定向，这样就包括多维尺寸，该零件例如为汽车的强制通风导管。
模制这些零件的最简单的方法是先挤压一个很大的管状坯件，其直径须大到足够覆盖所要模制零件的整个轮廓。在这种情况下，虽然模制出来的零件要比作为其坯料地管状坯件的直径小得多；因此废料率很高，可达300-1000％。这便带来严重问题，因为不仅须将废料重新磨碎、混合并净化，带来明显的负担，而且在所有这些处理过程中，材料的质量会显著恶化，因此很多产品只用新料，不用再生废料。另外，在这种方式下多少可以满意地完成的吹塑体的两个对置边上必然形成热密封接缝，这种接缝取决于各种难以控制的模制参数，并特别取决于模型的形状，但对完成的吹塑体总是构成一个严重的脆弱因素。最后，显然需要有一台比只是模制同一直径的笔直零件的机械大好几倍的机械。这样，机械、材料、物料消耗、电力等所需的费用便会急剧地上升。
Battenfeld Fisher和Krupp Kautex曾开发一种系统，其中挤压出来的管状坯件被放置在一个模型内，该模型能被一系列机器人化的机械装置拆开，这些机械装置能使仍在塑性状态下的管状坯件变形，使它适应模型的形状。采用这种方式，虽然一开始便可将废料问题解决，但必需采用极其昂贵的模具。特别是，模块式的模具是非常昂贵的，因为它是由各种各样的零件组成的，当管状坯件被机械装置弯曲成所需形状时，上述这些零件必须逐渐闭合。
Placo公司曾开发一种系统，其中模具组合件可移动，使它能遵循一条与所要生产零件的最终形状相当的预先设定的路径移动。在这种情况下，模具组合件的移动也是十分复杂的并且非常昂贵的。另外，由于巨大的移动质量，惯性问题便会发生使过程缓慢下来。缓慢不仅会明显地限制生产率，而且会对这种型式的生产产生内在问题。如果时间过长，在吹塑前设置在半模内的挤压出的管状坯件会趋于冷却，而且会不均匀地冷却。这样显然会发生问题，特别是对于容易速冷的薄壁零件。人们应该在事实上考虑到模具会被冷却并且是由金属材料制成的；因此，它是一个良好的导热体。以这种方式，在吹塑过程中，管状坯件的较冷部分肯定不会有较热部分那样的膨胀率，因此较冷部分将维持一个较大的厚度，而较热部分则会受到相当大的拉伸，并相应地减少厚度，以致使完成的物体脆弱。另外，较难制出小的曲率半径。最后，每一次操作都要调节机械使模具组合件的移动速率与管状坯件的下降速率同步，这是个难题。
IHI和Sumitomo曾研制过一种机械，其中管状坯件是在模型已闭合时利用吸引被拉入到模内的。这种系统只能在某些有利的条件下才能工作。另外，在插入管状坯件时必须小心不要让管状坯件粘住在模壁上。
德国专利申请DE 4 305 735.7号曾说明一种系统，其中在挤压的同时，有一移动框架使管状坯件成为所需的形状；然后将该框架转移到一个封闭的区域并打开该框架，使管状坯件放置到一个半模上。但要完成这个过程，必需使框架的移动速率与该管的下降速率同步。这需要有专业人员每次在模制一个不同零件时加以干预。所有由此而引起的问题是不好解决的。再者，管状坯件必须遵循一条倒圆的曲线，因为挤压头是垂直的。这条曲线在编程时必须考虑进去。另外，需制出小的曲率半径较为困难。
因此本发明的宗旨是要克服上述这些缺点而提供一种方法和装置，以便能模制出具有多轴线的零件而所用设备为简单而便宜的。
一个目的是要不用高级电子控制。
另一个目的是要能够模制出具有任何长度的零件而不发生问题。
另一个目的是只移动那些重量和尺寸都有限的零件，以便限制费用并确保高速。
另一个目的是当模具必须更换时有一个低的转换费用。
另一个目的是要制出小的曲率半径，即使是在管子刚性较高的条件下。
再一个目的是要能够使用所有的现存的传统吹塑模而不需任何特殊修改。
按照本发明的方法，上述这些宗旨和目的都可以达到。该方法包括下列阶段(步骤)：
a)挤压出一段前端封闭的管状坯件，将气体喷射到其内，并使该管状坯件与一成形单元接合，
b)在塑性状态下将成形的管状坯件放置在一高水平位的半模零件上，
c)使管状坯件自由降落到一个位置比高水平位半模零件低的低水平位半模零件上，
d)闭合半模并进行吹塑。
本发明还涉及一种可用来生产具有多维尺寸吹塑管状体的装置，该装置包括：一个用来在管状坯件放置到一个半模内以前使管状坯件成形的成形单元；一个在挤压过程中用来将气体喷射到管状坯件内的喷嘴；一个在挤压过程中用来运送管状坯件并使它与成形单元接合的运送装置。
参阅下面为本发明的方法和装置的多个实施例提供的、作为非限定性范例的附图，当可对本发明更为清楚，图中：
图1为本发明第一实施例的平面图；
图2为图1中装置的概略的前视图；
图3为图1中装置在方法的另一阶段时的前视图；
图4为图3中装置的平面图；
图5为图3中装置在方法的接续阶段时的部分剖开的前视图；
图6为图5中装置在方法的接续阶段时的部分剖开的前视图；
图7为图6中装置在方法的接续阶段时的透视图；
图8为图7中装置在方法的接续阶段时的部分剖开的前视图；
图9为按照本发明的装置的第二实施例的平面图；
图10为图9中装置在方法的接续阶段时的平面图；
图11为图10中装置在方法的接续阶段时的平面图；
图12为按照本发明的装置的第三实施例的平面图；
图13为图12中装置在方法的接续阶段时的平面图；
图14为按照本发明的装置的第四实施例的平面图；
图15为图14中装置的细节的前视图；
图16为按照本发明的装置的第五实施例的平面图；
图17为图16中装置的细节的部分剖开的前视图；
图18为按照本发明的装置的第六实施例的平面图；
图19为图18中装置的细节的前视图；
图20为图19中装置的细节在方法的接续阶段时的部分剖开的前视图；
图21为按照本发明的装置的第七实施例的平面图；
图22为图21中装置在方法的接续阶段时的平面图；
图23为图21中装置的细节的前视图；
图24为图22中装置在方法的接续阶段时的平面图；
图25为图24中装置的细节的前视图；
图26为图5中装置的另一个实施例；
图27为图5、6中装置的另一个实施例；
图28为图6中装置的另一个实施例；
图29为图8中装置的另一个实施例。
参阅图1到8，其中示出按照本发明的方法和装置。具体地说，在阶段(a)，管状坯件10在前端11被封闭，以便防止气体的逸出，该气体一般为空气，被喷射到管状坯件内以便使其管壁互相分开。事实上此时管状坯件仍然处在塑性状态，任何在管壁之间的接触都会立即导致管壁互相粘合。
在挤压终止时，用密封和切断夹钳24将管状坯件10切断并密封。这时成形单元12和13可在箭头14所示方向移动与管状坯件10接合。具体地说，成形单元的两个零件12和13都各能被至少一个促动缸16和17驱动。
在阶段(b)，被成形单元12和13(也可被加热)支承着的管状坯件10仍然处在高温和塑性状态下，并被放置在高水平位的半模零件15上。半模可由几个零件组成，可根据它们为了本发明的目的而离地的距离(高度)来辨认。具体地说，高水平位的半模零件15设在较高的水平位上，而低水平位半模零件18设在较低的水平位上。关于阶段(b)的说明可具体参照图5、6和7。
在阶段(c)，管状坯件10仍然处在塑性状态，但不再与成形单元12和13接合，而是搁置在升起的半模零件15上，管状坯件有一伸出部19如虚线所示，可由于重力而沿箭头9的方向自由下落到下面的半模零件18上，一直到抵达图中点划线所示的位置。关于阶段(c)的说明可具体参阅图7。
在阶段(d)，具体参阅图8，这时模具20的上部被闭合，插入一根针管使管状坯件被吹塑成形，一直到模型的空腔被完全充满为止。
成形单元12和13主要在两维上即在一个基本为水平的平面上动作。管状坯件10的部分19的下落发生在基本上为垂直的第三维上。
按照本发明的装置包括：用来使管状坯件10在放置到半模上以前成形的成形元件12和13；用来在挤压过程中将气体引入到管状坯件10内的喷嘴21；及用来在挤压过程中运送管状坯件10使它与成形单元12和13接合的运送装置22。成形单元12和13被能够在基本水平的平面上移动的零件促动。成形单元12和13是由两个形状互补并分别与管状坯件10两个对侧接合的零件12和13组成。
运送装置22基本上在水平方向上动作，按照图1到4所示的实施例，它由一条最好在水平面上工作的输送带构成。
半模15、18最好布置在挤压区的下面，这样就可不需在水平方向上移动管状坯件10。
最好，将挤压头23安排在水平方向上，这样管状坯件10就可立即处在适宜将它放置在半模的位置上。
上面说明的实施例是优选的，因为它在设备和实施方法上都特别简单而可靠。
最好，具体请参阅图26到29，成形单元12和13各具有两个零件40、41、42、43，其中一个零件可对另一个零件作相对运动。具体地说，侧向零件40、42在侧向上支承着管状坯件10，而后者又被促动装置16、17支承着。下置零件41、43在一个下面的区域内支承着管状坯件10。下置零件41、43能够相对于侧向零件40、42而移动，移动是由辅助促动装置40、42促成的，该装置例如可由一对气缸44，45构成。这个实施例也是比较好的，因为它可减少管状坯件10与成形单元12、13之间粘住的可能性，从而使操作十分可靠。图26到29还接续地示出侧向零件与下置零件之间相对运动的进展，从而使管状坯件能适当地定位在下面的半模15、18上。
按照另一个实施例，具体请参阅图9到11，运送装置25是由一个安排在管状坯件10的外面的拉夹构成的。在这种情况下，成形单元12、13甚至可在运送装置25接合以前就被闭合，如图所示。但为了减少摩擦，特别是对于复杂的形状，最好首先开动运送装置25，然后再开动成形单元12、13。
更一般地说，按照本发明，最好首先完全挤压出管状坯件，在挤压时不另外成形，然后在挤压结束时立即使它成形，最后将它转移到模型内。
作为替代方案，有一实施例在图中未示出但对本行业的技术人员来说很容易懂得，那就是使运送装置由一安排在管状坯件里面的推杆构成。具体说，该推杆设在挤压头23里面，在挤压时该推杆能推动管状坯件向前移动。按照这个实施例，管状坯件只能在笔直时才能被挤压，而成形元件12和13只有在挤压结束时才能接合管状坯件。
按照另一个实施例，具体请参阅图12和13，成形元件是由多个可移动的并行体26构成的，并行体所形成的外廓可随所接合的模板27而变。这个实施例的优点是能够迅速而又低费用改变外廓只要改变模板即可。
按照另一个实施例，具体请参阅图14-17，成形单元由多个具有垂直轴的机动滚轮28和29构成。在这种情况下，成形单元也是由两组互补的零件30和31、32和33构成的，当成形的管状坯件正好在模型之上时，这两组互补零件可彼此离开使管状坯件能被放置在半模零件15上，具体如图17所示。
按照另一个实施例，具体请参阅图18-20，成形单元由多个具有水平轴的机动滚轮34构成。在这种情况下，在滚轮34上面的成形的管状坯件10由多个夹头35夹住，夹头能承载管状坯件并将它放置在半模零件15上。
按照另一个实施例，具体请参阅图21-25，成形单元由一可使输送带22沿方向36移动的装置构成，该方向36基本上与挤压和/或推进管状坯件的方向37垂直。用于沿方向36移动的装置在图上没有示出，但可提供，例如可将输送带装在一对沿方向36延伸的齿条上，用液压马达移动齿条使它到达一个与管状坯件10所需弯曲程度相应的距离。采用这种方式，偏移和挤压可同时发生，这样就能制出管状坯件10所需的外廓。滚轮39可使管状坯件10精确地定位，因此它能跟随输送带的移动。一旦管状坯件10被成形，就可用夹头38将它夹住并放置在半模零件15上，如同以前结合图20已经说明过的那样。
如上所示，本发明可以有多种变化，但所有这些变化都在同一个发明构思的范围内。因此有可能将这些变型中的零件互相组合或用其他等价的装置来替代，以求达到本发明的目的。例如促动装置16、17可用滚珠螺杆、肘杆系统，或带齿输送带来制成，取代图中所示的活塞气缸单元。具体地说，经过观察发现，带齿输送带尤其值得推荐，因为它们具有较高的速率，没有噪声，并具有可控制性。