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一种高速液压成型车架构件的方法，包括：提供一个空心管构件以及一个具有一内模腔的冲模。该管形构件布置在该模腔内部并且充满流体。在流体生成一个冲击波，从而使该管形构件增生成型，以向外展开与该模腔的形状相符。该冲击波可以由淹没在流体内部的一对电极之间的电弧放电来产生。管形构件的端部可以在扩展过程中输送到模腔内，以在该变形的管形构件上提供相对一致的壁厚。

1.  一种高速液压成型车架构件的方法，所述方法包括如下步骤：
a.提供一个具有一内模腔的冲模；
b.提供一个管形构件；
c.将所述管形构件布置在所述模腔内部；
d.在所述管形构件中充满流体；以及
e.在所述流体内部形成一个冲击波，以展开所述管形构件与模腔的形状相符，从而形成一个车架构件。

2.  根据权利要求1的方法，进一步包括在扩展所述管形构件过程中将所述管形构件一端输送到所述模腔中的步骤。

3.  根据权利要求1的方法，其中所述冲击波通过在所述流体内部放出电弧来产生。

4.  根据权利要求1的方法，其中所述冲击波通过在与所述流体连通的一个流体缸内部迅速地推动活塞来产生。

5.  根据权利要求4的方法，其中所述活塞通过电磁场来推动。

通过高速液压成型制造车架构件的方法
技术领域
本发明大体上涉及车架构件，特别涉及一种通过高速液压成型方法制造车架构件的改进的方法。
背景技术
一种车辆，例如汽车或轻型卡车，在其主要结构部件中包括车体，发动机，驱动轮系以及悬挂系统。该车辆进一步还包括作为其它部件的平台的车架。车体和发动机叠加在车架上面，而驱动轮系和悬挂系统悬挂在其下面。
车架一般包括两个长条形以及平行的纵大梁，其间具有多个伸展的横向构件将它们相互连接在一起。横向构件通常垂直于该纵大梁并且相互平行。
在过去，车架构件，例如纵大梁都是由开口槽结构构件(即，具有不连续的横断面形状的结构构件，例如C形或帽子形的槽构件)加工以及固定在一起形成车架组件来制造的。这样的开口槽结构构件加工成所要求的结构并且固定在一起相对比较容易并且便宜。然而近来已经发现，希望用闭合槽结构构件(即，具有连续的截面形状的结构构件，例如管状的或箱形的槽形构件)来形成大量的车架构件。一般说来，同比重量而言闭合槽结构构件比开口槽结构构件强度更高并且刚度也更强。由此及其他原因，近来已经发现液压成型在车架构件制造领域是可以被接受的。
液压成型是一种众所周知的方法，其利用加压流体使空心构件变形成所需的形状。首先将空心构件布置在液压成型设备的两个活动半模部分之间，当其合拢的时候所形成的模腔使该空心构件具有了一个期望的最终形状。虽然模腔通常稍微比成型之前的空心构件本身大，但是两个半模部分的闭合在有些情况下会引起空心构件的一些机械变形。然后，在空心构件中充满加压流体，通常为一种相对不可压缩的液体，例如水。流体压力以一种相对缓慢的速率增加到一定的程度，使空心构件向外展开与模腔一致。从而使空心构件变形成为了想要的工件的最终形状。
虽然通过过去的液压成型方法制造车架构件已经可以令人满意了，但是管形构件的截面扩展是有限的。这特别对于比钢更难成型的金属来说是成立的，例如铝和镁。这样一来，需要有一种通过液压成型工序制造管状金属车架构件的方法，其允许使金属的扩展能力更大。
发明内容
本发明涉及一种通过高速液压成型制造车架构件的改进的方法。提供一个空心管构件，置于一个冲模内。该冲模具有一内模腔，其大小形状与该高速液压成形车架构件最终想要的形状相匹配。然后在管形构件中充满流体，例如水或油。在流体生成一个冲击波，从而使该管形构件迅速地向外展开与该模腔的形状相符。
冲击波可以利用电冲击波发生器来产生。该电冲击波发生器可以包括一个电容器组，其与浸没在流体内部的一对电极电连接。该电极间隔一个相对小的距离。电能聚集在电容器中，然后迅速地放电，在电极之间形成一个电弧。电弧迅速地汽化周围的流体并产生一个高压脉冲或冲击波，其通过流体以比较高的速度扩散。
冲击波还可以通过机械冲击波发生器来产生。一个机械冲击波发生器可以包括一个液压缸，其中布置有一个活塞电枢。液压缸中充满与管形构件内部连通的流体。一个电磁体通电后迅速地在朝向管形构件的方向加速活塞电枢，从而在流体中产生一个冲击波。
在高速液压成型过程期间也可以执行一个附加的端部输送的步骤。在端部输送期间，管形构件的一端或两端在扩展和变形的时候向模腔内推。端部输送有助于在变形过程中在管形构件的整个长度形成一个相对一致的壁厚。
通过参照附图对优选实施例的详细说明，本领域技术人员将会明了本发明的各种目的和优点。
图1是一个车架的示意透视图，其包括采用根据本发明的高速液压成型方法形成的部件构件。
图2是一个执行本发明的高速液压成型方法的设备的示意剖面图。
图3是显示在图2中的设备的示意剖面图，显示的是本发明的成型步骤。
图4是一个执行本发明的高速液压成型方法的设备的另一个实施例的示意剖面图。
现在参照附图，图1中显示的是一个车架，大体上由10表示。车架10由不同的部件构成，它们都可以通过根据本发明的高速液压成型方法来制造，下面将对此进行详细说明。该车架10包括一对相互隔开并且大体上平行伸展的纵大梁12。每个纵大梁12大体上为长条形的梁，其中具有好几个弯曲。多个横向构件14在纵大梁12之间伸展将它们连接在一起。每个横向构件14大体上为比纵大梁12相对短地梁的形式。横向构件14通常垂直于纵大梁12并且大体上相互平行。纵大梁12和那几个横向构件14可以由任何适当的材料制成，例如钢、铝、镁或其他合适的金属合金。
纵大梁12可以做成延伸整个车长的单一的构件。或者，纵大梁12可以形成为通过螺钉、铆钉、焊接或任何其它适当的紧固方式连接在一起的两个或多个部分，以形成所需长度的纵大梁12。纵大梁12的直线型的形状可以沿其长度变化，从大体上直的到具有一个或多个弯曲。该纵大梁12具有管状的或连续的横截面形状。通常，纵大梁12的横截面形状是矩形的或箱形的。纵大梁12的一个或多个部分可以具有一个截面形状，而其余的部分具有不同的截面形状。下面将对根据本发明的高速液压成型方法形成纵大梁12详细说明。
横向构件14可以通过焊接、铆接、螺钉或者其它合适的方法固定在纵大梁12上。横向构件14的形状可以根据若干因素来进行较大的变化。这些因素包括负载的种类，如果该负载存在的话可以是横向构件14支持和连接在纵大梁12上的位置处的负载。典型的横向构件14的截面形状包括矩形、正方形、圆形、C形或者H形。闭合槽和开口槽结构都被用在了制成横向构件14的过程中。横向构件14具有一个管状的横截面形状，其可以由根据本发明的高速液压成型方法来成型。
在图2和3中显示了一个成型设备，由20表示，用于执行本发明的高速液压成型方法。该设备20包括一个冲模22，其具有一对半模或模块。更准确地说，该冲模22可以包括一上模块24和一个下模块26。上模块24和下模块26可以在一个开启位置和一个关闭位置之间相互移动。在图2中，那一对模块24和26显示为关闭位置。同时，当上模块24和下模块26处于关闭位置的时候形成了一个封闭的内模腔28。而大多数液压成型设备20包括一个两件的组合式模具，应理解该液压成型设备20的主冲模22可以包括多个模块以实现所需的最终形状。此外，术语″上″和″下″被用于模块24和26的时候不是为了限制，而模块24和26可以反转或者甚至转向侧边对侧边。
高速液压成型过程使空心管构件30展开，使其与模腔28的形状相符。管形构件30位于模腔28内部，在上下模块24和26之间。模腔28的形状尺寸与高速液压成形产品，例如车架10的纵大梁12或者横向构件14最后想要的形状尺寸相匹配。通常，管形构件30具有基本上一致的壁厚，并且形成有基本上一致的外径，当然这并非是必要的。例如，管形构件30可以具有其它的闭合截面结构，例如正方形或者矩形。同时，管形构件30可以由如图所示的单块材料形成，或者可以由两个或多个通过焊接固定在一起的材料部分制造。为了描述本发明的方法中的步骤，空心管构件10可以看作具有一对端部32和一个中间部分34，其中中间部分34位于模腔28内部。管形构件30最好由相对刚性的但是可变形的材料，例如钢或者其它的金属材料形成。但是钢是优选的，其它适当的材料也可以使用，例如铝、镁或者任何适当的金属合金。
该高速液压成型方法包括：在管形构件30中充满流体，然后在流体内部产生一个冲击波展开管形构件30，下面将对此详细说明。相应地，设备20包括一对流体容器，大体上由36表示，其中装有用来充满管形构件30的流体源38。流体源38通过一对大体上用40表示的密封头与管形构件30内部流体连通。该密封头40有选择地连接在管形构件30的端部32上，而将流体封闭在管形构件30内部。
该设备20进一步包括一对电冲击波发生器，大体上由42表示，每个对应一个流体源38。该冲击波发生器42可以是任何可以在流体内部形成冲击波的适当的设备。在一个优选实施例中，该冲击波发生器42包括一个电容器组44，其与一对电极46电连接。该电极46浸没在装在流体容器36中的流体源38内部。电极46的端部48相互间隔一个很短的距离。开关50电连接在电容器组44和电极46之间，用于有选择地闭合或断开二者之间的电路。
虽然设备20显示，在管形构件30两头都具有一对容器36、密封头40以及冲击波发生器42，但是很清楚该设备20可以具有单个容器36、密封头40以及冲击波发生器42与管形构件30的一端32流体连通。在这种情况下，管形构件30另一端可以是密封或者削顶的。
在操作过程中，高速液压成型设备20最初设置为打开上下模块24和26，然后将管形构件30布置在内模腔28中。上下模块24和26然后被移到一个关闭位置，如图2和3所示。其次，管形构件30的端部32用一对密封头40密封起来，如图2所示。管形构件30然后被容器36中的流体源38充满。电能聚集在电容器组44中。在足够的能量已经保存在电容器组44中以后，开关50启动，闭合电容器组44和相应的电极46之间的电路。一个高电流电弧在电极46的端部48之间放电。电弧迅速地汽化周围的流体并产生一个高压脉冲或冲击波，其通过流体以比较高的速度扩散。该流体可以是任何适当的价质，只要允许冲击波的传播即可，例如水或油。冲击波通过向外展开中间部分34迅速地使管形构件30变形，以与模腔28的形状相符，如图3所示。
管形构件30在高速液压成型过程中的迅速变形或者扩展形成了一种增生的金属成型状态。该增生的金属成型状态允许管形构件30发生一个相对较大的伸长。这特别对具有相对低的金属可成形性的金属有利，例如其可以允许为铝和镁。高速液压成型方法较大的扩展能力可为车架部件，例如图1中所示的车架10的纵大梁12的成型设计提供较大的灵活性。
对于一些高速液压成型应用，可能需要在变形和扩展过程中对管形构件30端部32实行″端部输送″。在端部输送期间，管形构件30的一端或两端32在扩展和变形的时候向模腔28内推，如图3所示。因为管形构件30的端部32是向内移动的，变形的管形构件30的长度减少的同时管形构件30的宽度增加到与模腔28的形状相符。端部输送有助于在变形过程中在管形构件30的整个长度形成一个相对一致的壁厚。端部32可以通过任何适当的机构移动，例如通过与密封头40操作相连的液压传动机构(未显示)来移动。因为该方法包括高速液压成型，管形构件30的端部输送同样可以在高速下进行。
通过流体在管形构件20内部扩散的冲击波可以由其它方法来产生，例如通过机械致动器。图4中显示了一个，大体上由60表示。该机械冲击波发生器60包括一个充满流体，例如水或者油的液压缸62。一个活塞电枢64布置在液压缸62内部。活塞电枢64由一电磁体66驱动。该机械冲击波发生器60进一步包括一个密封头68，其具有与图2和3中的密封头40类似的功能。密封头封闭在冲模74内部的管形构件72的一端70，类似于图2和3中所示的冲模22。模腔74具有一个内模腔76，其与高速液压成形产品，例如图1中所示的车架10的纵大梁12或者横向构件14最后想要的形状和尺寸相匹配。
在操作过程中，电磁体66通电后迅速地在朝向管形构件72的方向加速活塞电枢64。活塞电枢64的急剧加速在装在液压缸62中的流体中形成了一个冲击波，使得管形构件72展开并与冲模74的内模腔76的形状相符。如果需要，机械冲击波发生器60可以包括一个端部输送设备来将管形构件72的端部70向模腔76内推。当然，一对机械冲击波发生器60可以布置在该管形构件72两端，以同时使管形构件72变形。
本发明的原理和操作方式已经根据专利法规的规定说明并且描述在了优选实施例中。然而，应理解本发明可以在不脱离其实质和范围的情况下在具体说明和描述之外进行实施。