液压机械延展设备.pdf

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1、10申请公布号CN102039342A43申请公布日20110504CN102039342ACN102039342A21申请号201010509817322申请日2010101812/581,29620091019USB21D35/00200601B21D22/22200601B21D26/1220060171申请人福特环球技术公司地址美国密歇根州72发明人谢尔盖费奥多罗维奇戈洛瓦先科74专利代理机构北京市德恒律师事务所11306代理人陆鑫熊须远54发明名称液压机械延展设备57摘要本发明公开了一种液压机械成型设备，其可包括电动液压成型室，其中蓄电电路可以通过电极放电以改进坯料中可成型的细节程度。

2、。液压机械成型设备可包括处于延展室入口处的液体室，以在坯料延展进入延展室时减少摩擦。延展室可具有与冲压机一前一后协同地移动的可移动底壁，以减少延展室内的液体量，并无需在液压机械成型周期期间将液体泵入和泵出延展室。30优先权数据51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书6页附图5页CN102039344A1/2页21一种成型坯料的机器设备，包括液压成型设备，包括容纳在坯料固定器内的冲压机、容纳液体并具有坯料接收表面的延展室；设在容器内的电动液压成型室；以及在所述冲压机将所述坯料延展进入所述容器之后在所述延展室内的液体中被驱动的电动液压放电系统，其中，驱动所。

3、述放电系统使所述坯料依据所述冲压机成型。2根据权利要求1所述的机器设备，其特征在于，在所述延展室内设有多个电动液压成型室，且在每个所述电动液压成型室内设有一对电极，其中，所述电动液压放电系统通过每个所述电动液压成型室内的每对电极放电，以使所述坯料的部分依据所述冲压机成型。3根据权利要求1所述的机器设备，其特征在于，在所述液体和所述坯料之间的所述延展室内具有空气，所述空气在所述冲压机成型所述坯料时从所述延展室排出，直至所述坯料成型为与所述液体接触。4根据权利要求1所述的机器设备，其特征在于，所述冲压机设有通过冲压机内的一组真空通道抽真空的真空源，用于在驱动所述电动液压放电系统之前从模具表面中的凹。

4、处去除空气。5根据权利要求1所述的机器设备，其特征在于，所述延展室设有液体通道，通过所述液体通道可从所述延展室排空液体。6根据权利要求1所述的机器设备，其特征在于，所述延展室包括形成主液体腔室的下部环，所述主液体腔室容纳所述液体的第一部分；以及外围液体环室，在所述坯料通过所述冲压机成型进入打开的模具中时，所述下部环的坯料接收表面内侧和所述坯料形成所述外围液体环室，其中，所述液体的第二部分在压力下供给所述外围液体环室，以在所述坯料成型进入所述延展室的区域内支撑所述坯料。7一种液压成型机械设备，包括上部设备，其包括具有模具表面的冲压机和坯料固定器，所述坯料固定器在所述冲压机相对于所述坯料固定器相对。

5、移动时容纳所述冲压机；下部设备，其包括下部环和第二腔室，所述下部环具有坯料接收表面并形成有容纳第一体积液体的第一腔室，在所述坯料通过所述冲压机成型进入打开的模具中时，所述下部环的坯料接收表面内侧与所述坯料形成可与所述第一腔室独立的所述第二腔室，其中，第二体积液体在压力下供给所述第二腔室，以在所述坯料成型进入所述打开的模具中时支撑所述坯料。8根据权利要求7所述的机械设备，其特征在于，所述冲压机在所述模具表面和所述第一腔室内的液体之间成型所述坯料。9根据权利要求7所述的机械设备，其特征在于，进一步包括设在所述延展室内的电动液压成型室；以及在所述冲压机将所述坯料延展进入所述下部环之后在容纳于所述电动。

6、液压成型室内的液体中被驱动的电动液压放电系统，其中，驱动所述放电系统使所述坯料依据所述冲压机成型。10根据权利要求7所述的机械设备，其特征在于，进一步包括可在所述下部环中移动的底壁，其中，在所述下部环中和所述底壁上容纳有所述第一体积液体，坯料通过所述冲权利要求书CN102039342ACN102039344A2/2页3压机而贴合所述液体成型，以及在所述冲压机成型所述坯料时所述底壁在所述下部环中下降。权利要求书CN102039342ACN102039344A1/6页4液压机械延展设备技术领域0001本发明涉及延展金属板材坯料的液压机械延展设备和技术。背景技术0002液压机械延展是通过夹住金属板材。

7、坯料的边缘并由冲压机延展坯料的中间部分来成型金属板材的工艺。坯料下方的区域充满液体，例如水。液体使坯料依据冲压机表面成型。在坯料被夹住的边缘下方的液体使坯料的一部分提升从而使坯料进入模具腔室。在坯料凸缘下方的液体在坯料进入模具腔室时减少了摩擦。0003液压机械成型的一个主要优点是在一些应用中可不需要第二模具表面，因为液体为冲压机提供了反作用表面。在生产零部件时，由将要成型的最急局部半径确定所需压力。必须将最大压力施加在坯料整个表面上。其结果是，必须使用很大的压力来执行成型操作。0004为改进液压机械成型操作中所获得的明晰度或零件形状清晰度，可在液压机械成型设备中结合有第二模具。仅仅在延展操作几。

8、乎完成后与第二模具或下模具接触。通过冲压机驱使坯料与第二模具相接合来完成具有急弯和其他局部特征的成型区域。如果坯料的扯断伸长率处于将要成型的金属的常规成型极限图之内，液压机械延展工艺能够使坯料深度延展。可通过设置第二模具减少压力大小，因为在冲压机接合下模具时可形成精细的细节。0005这种方法的一个缺点在于，设置第二模具需要成本。另一缺点在于，为使拉模划痕DIEMARK和表面不完整性最小化，冲压机和下模具必须精确对齐。又一缺点在于，从设备两侧施加给坯料的摩擦力导致了应变分布的一致性变差。这种工艺的另一缺点在于，在该工艺的每次冲击中，必须向下模具腔室中泵入大量的液体且从下模具腔室中泵出大量的液体。。

9、泵送大量的液体进出模具会消耗大量时间和能量。0006虽然坯料无需在整个冲压延展操作期间支撑在液体表面上，液压机械成型的一个主要优点是，液体可用于在坯料延展进入下模具时减少下模具的上周边处的摩擦。0007新的成型技术逐渐发展用于成型先进高强度钢AHSS、超高强度钢UHSS以及难以成型的特殊铝合金。已经提出的一种改进这些金属的成型性的工艺是电动液压成型。然而，难以使用电动液压成型来进行深度延展，因为事实是随着电极和成型表面之间的距离增大，施加在坯料上的压力急剧减少。类似地，随着电动液压成型室的容量增大，能够用于成型坯料的压力减小。在使用这些先进材料成型浅薄的零件时，与电极的距离不成为主要问题。当坯。

10、料远离电极时，压力的减少降低了系统深度延展坯料的能力。0008申请人的发明用于解决上述问题以及下文所总结的问题。发明内容0009在本发明的一个实施例中公开了一种改进的液压机械成型设备，其带有至少一个，但优选为多个的电动液压成型室。利用该液压成型设备，将坯料与在深度延展腔内的液体撞击以对坯料进行深度延展。在电动机械深度延展操作末期，驱动电动液压放电系统使说明书CN102039342ACN102039344A2/6页5坯料依据液压机械成型设备的冲压机成型。由电动液压放电系统放出的电火花在液体中造成冲击波，从而在坯料中成型精细的细节区域。0010公开于多个实施例中的液压机械成型设备，其另一方面涉及在。

11、模具腔室的入口处设置液体或加压气体环以减少摩擦的构思。液压机械成型设备包括上部设备，上部设备具有冲压机和坯料固定器。下部设备包括下部环，下部环具有坯料接收表面并形成有第一液体腔室。驱动冲压机进入第一液体腔室并将坯料压在第一液体腔室内的液体上。在坯料成型进入由下部环形成的延展腔室时，将第二体积的液体在压力下供给支撑坯料的第二液体腔室。0011根据改进的液压机械成型设备的另一方面，提供了该设备的一种下部设备，其带有可在下部环中移动的可移动底壁。液体容纳在下部环中底壁之上。坯料由上部设备的冲压机撞击下部设备中的液体而成型。底壁与冲压机一前一后地协同地移动，使得下部设备中的液体体积可保持相对恒定而无需。

12、重复填充和排空由下部设备形成的延展腔室。为减少摩擦，可如上所述在下部腔室的入口周围区域设置第二液体腔室。0012根据改进的液压机械成型设备的又一方面，包括上部设备，包括具有模具表面的冲压机和坯料固定器，坯料固定器在冲压机相对于坯料固定器相对移动时容纳冲压机；下部设备，包括具有坯料接收表面的下部环、可在下部环中移动的底壁、容纳于下部环中所述底壁之上的液体，在坯料由冲压机成型时，坯料固定器将坯料夹紧在坯料接收表面上，其中，坯料通过冲压机而贴合液体成型，以及所述底壁在冲压机成型坯料时在下部环中下降。0013优选地，液压机械成型设备进一步包括可与第一液体腔室独立的第二液体腔室，在坯料通过冲压机成型进入。

13、打开的模具中时，下部环的坯料接收表面内侧与坯料形成第二液体腔室，其中，在坯料成型进入打开的模具中时，第二体积液体在压力下供给支撑坯料的第二液体腔室。0014优选地，液压机械成型设备进一步包括设于容器中的电动液压成型室；以及在冲压机将坯料延展进入下部环之后在容纳于电动液压成型室内的液体中被驱动的电动液压放电系统，其中，驱动放电系统使坯料依据冲压机成型。0015本发明还公开了一种坯料成型方法，包括在具有延展冲压机的设备中对坯料进行液压机械成型，延展冲压机具有模具表面，当坯料夹紧在所述设备中时，模具表面使坯料与容纳于设备中的液体贴合而部分地成型；以及通过向液体中释放储存电荷，对坯料进行电动液压成型，。

14、以使得由冲压机部分成型后的坯料依据模具表面成型。0016优选地，其中在坯料贴合液体而成型之前，冲压机与坯料接合以对坯料进行成型，以及其中设备中坯料与液体之间的空气被排空。0017优选地，坯料成型方法进一步包括提供第二液体腔室，在坯料通过冲压机成型进入打开的模具中时，下部环的坯料接收表面内侧与坯料形成第二液体腔室；以及将第二体积液体供给第二液体腔室，以在液压机械成型步骤期间支撑坯料。0018本发明的又一方面包括成型坯料的机械设备，包括第一设备，包括具有成型表面的冲压机以及坯料固定器，在冲压机可相对于坯料固定器移动时，坯料固定器容纳冲压机；第二设备，包括具有坯料接收表面的下部环，下部环形成有延展室。

15、和流体室，流体室设于坯料接收表面的内侧，并且流体室由下部环和成型进入延展室时的坯料形成，向流体室提供流体，以在坯料成型进入延展室时支撑坯料。说明书CN102039342ACN102039344A3/6页60019优选地，流体是水。0020优选地，流体还可以是压缩空气。0021优选地，流体围绕延展室的外围设置。0022上述构思可应用于成型可分类成深度延展零件和浅延展零件的各种零件。而且，深度延展零件和浅延展零件均可具有较深的局部特征或较浅的局部特征。申请人的改进特别适合用于，在仅需要泵送较小量的液体进出下模具腔体的系统内成型具有局部较深特征的深度延展零件。然而，该系统也可用于，在需要泵送大量的液。

16、体进出下模具腔体的系统内成型具有局部较深特征的深度延展零件。所公开的改进还可用于通过泵送较小量的液体进出下模具腔体，以成型具有较浅局部特征的深度延展零件。通过在下模具的腔体入口处设置液体环可以实现该例子中的改进。申请人的改进还可用于改进设有较深局部特征的浅薄延展零件且泵送较小量液体进出下模具腔体的具体应用。0023通过附图以及对所示实施例的下列详细描述，可以了解该改进的液压机械成型设备的这些和其他优点以及特征。附图说明0024图1为改进的液压机械成型设备的一个实施例的横截面示意图，显示了在开始延展操作之前冲压机与坯料相接合。0025图2为类似于图1的横截面示意图，显示了液压机械成型设备处于液压。

17、机械延展操作的中间位置处。0026图3为类似于图1的横截面示意图，显示了液压机械成型设备在完成电动液压成型步骤之后处于完全延展成型位置。0027图4为替代实施例的横截面示意图，显示了下部设备的底板被向上提升且冲压机刚刚开始与坯料接合。0028图5为与图4类似的示图，其处于液压机械延展操作的中间位置处。0029图6为与图4类似的示图，显示了冲压机处于完全延展位置，且电动液压成型设备放电以依据冲压机的表面来成型坯料。0030图7为液压机械成型设备另一实施例的横截面示意图，带有包括可移动底壁的下部设备，延展冲压机在开始延展操作之前与坯料相接合。0031图8为类似于图7的横截面示意图，显示了延展冲压机。

18、将板材延展进入延展室，在坯料延展进入下部设备时，下部设备的底壁与冲压机一前一后地协同地移动。0032图9为一个替代实施例的横截面示意图，其中填满了液体的液压机械成型设备设有多个电动液压成型室，冲压机刚刚开始接合坯料。具体实施方式0033参见图13，液压机械成型设备10包括上模具12和下模具14。如同本技术领域所已知的，上、下模具设置在液压机械成型设备中用于成型坯料16。0034上模具12包括具有成型表面20的冲压机18。驱动该成型表面20进入坯料16从而使坯料延展成为所需形状。在冲压机18内设有与真空源26流体流动连通的真空通道22。说明书CN102039342ACN102039344A4/6。

19、页70035夹环28也是上模具12的一部分。夹环28与坯料16相接合并将坯料16保持在下模具14所提供的支撑表面30上。支撑表面30在称之为延展边缘的外围区域与坯料16相接合。在坯料16延展成型时，延展边缘保持在夹环28和支撑表面30之间。0036下模具14由侧壁32和底壁34形成，其共同形成了延展室36。液体，例如水或包含防锈剂或润滑剂的水溶液，容纳在延展室36内。可通过形成在下模具14中的一个或多个填充/排空通道40为延展室36提供液体38。液体可通过填充/排空通道40补充。填充/排空通道40与液体源42其可为罐或其他蓄液池流体流动连通。0037在延展室36的入口处设有室44。室44中的液。

20、体可减少延展室36入口处的摩擦力。可通过与液体源48流体流动连通的填充/排空通道46为室44提供液体。0038在图13所示的实施例中，延展室仅仅部分装有液体。初期在延展室36中装有一定量的空气，其在冲压机18成型坯料16时从延展室36中排出，直至坯料16成型为与延展室36中的液体相接触。仅仅在接近延展冲击的末期时与延展室36中的液体相接触。液体用作电动液压成型的媒介。0039在底壁34中设有多个电动液压成型ELECTROHYDRAULICFORMING，EHF室50，每个EHF室50均包括一对电极52，其中至少一个电极与室绝缘。电极连接至蓄电电路54。EHF成型室50用于在冲压机18的成型表面。

21、20上成型细节56，例如较深的局部特征。0040在坯料16的下侧上设有延展边缘密封件60，以密封室44内的液体。0041延展边缘密封件60可以是由弹性背衬部件背衬的金属密封件，从而提供双重密封，坯料可依据该金属密封件延展而不会破坏密封。密封件结构在申请人2009年9月21日提交的第12/563,487号在先待审专利申请中进行了披露，其公开内容在此以引用的方式并入本文中。0042具体参见图1，示出了液压机械成型设备10，其中，冲压机18与坯料16接触，坯料16在支撑表面30上被夹环28保持在适当位置。延展室36内的液体38仅仅部分填充了延展室36，且室44内没有液体。通过填充/排空通道40，可以。

22、将延展室36中的液面高度调节至所需的高度。0043参见图2，示出了冲压机18将坯料16延展进入延展室36。坯料在延展进入延展室36时，其与侧壁32接合并同时与侧壁形成密封。通过填充/排空通道46，从液体源48向室44中填充液体。当坯料16被延展进入延展室36时，室44中的液体减少摩擦。可替换地，室44可填充有压缩空气，其也可用作低摩擦媒介，以在坯料延展进入延展室时减少摩擦。0044参见图3，图中示出了冲压机18最大程度地伸进延展室36。在该位置，坯料16被驱使与容纳在延展室36内的液体相接合，从而使坯料部分成型进入冲压机18的成型表面20上形成的凹陷区域或细节区域56中。在该位置，由真空源26。

23、通过真空通道22抽真空，从而有助于液体依据模具表面对坯料成型。0045作为进一步的步骤，可通过使蓄电电路54通过位于EHF室50内的电极52放电而开始电动液压成型。电极52之间的放电电弧在液体中形成冲击波，从而驱动液体进入冲压机18的成型表面20上形成的较深局部特征。可同时放电或优选地可顺序放电，在顺序放电中，蓄电电路54通过每组电极52以不同的时间间隔放电。通过采用顺序放电，能够减少用于平衡EHF压力所需的压力吨位。说明书CN102039342ACN102039344A5/6页80046在图13的实施例中，可利用较深局部特征56深度延展零件。仅有少量的液体泵送进出延展室36。0047在其他所。

24、有附图中，相同的参考标号用于指代参见图13所描述的相应零件。0048参见图46，示出了液压机械成型设备10的替代实施例。在图46中所公开的额外部件包括具有EHF室50的可移动底壁66。可移动底壁66由驱动器68例如液压缸或其他压力驱动器移动。可移动底壁66支撑延展室36内的一定量的液体38。驱动器68移动底壁66以为延展室36提供一定量的液体，而液体的上表面与坯料16的下表面接合。0049参见图4，设备10显示为冲压机18与坯料16相接合，坯料保持在夹环28和支撑表面30之间。可移动底壁66在延展室36内提升，液体38的量保持为大致与坯料16的下表面接触。0050参见图5，设备10显示为冲压机。

25、18的成型表面20与坯料16相接合。底壁66的可移动底板部分地缩进延展室36。底壁66优选地与冲压机18一前一后地协同地移动，并可与限定开关、传感器或压力传感器互相配合。液体38在坯料16的底部施加力，从而使得坯料与成型表面20相接合。液体38从延展室36供应给室44。当坯料延展进入延展室36时，室44中的液体减少延展室36上部的摩擦力。密封件60将液体容纳在室44内。0051参见图6，冲压机18显示为完全延伸进入延展室36。真空源26通过真空通道22抽真空，从而从成型表面20和坯料16之间的区域去除空气。随后通过使蓄电电路54通过电极52放电而开始EHF成型工艺。当发生EHF放电时，冲击波通。

26、过液体38传送以驱使坯料进入形成于成型表面20上的细部56或较深局部特征。0052应理解的是，通过采用可移动底壁66，当冲压机延伸和收缩时就无需将大量的液体泵送进出延展室36。在图46的实施例中，可成型具有较深局部特征的深度延展零件。提供液体38以将坯料初步成型为与成型表面20相接合。液体38还可用作电动液压成型操作中的媒介。通过与液体源42流体流动连通的填充/排空通道40，可将液体38填满腔室或从中排空。0053参见图7和8，示出了液压机械成型设备10的另一个替代实施例。在图7和8的实施例中，设有可移动底壁72作为没有电动液压成型室的延展室36的底板。可移动底壁72可用于不需要电动液压成型操。

27、作的常规液压机械成型设备10。在该实施例中，可成型具有相对较浅局部特征的深度延展零件。0054如图7所示，可移动底壁72处于延伸位置处或最高位置处。在可移动底壁上72上方的腔室内设有一定量的液体38。通过如同以上参见图46所述的驱动器68，来移动底壁72。冲压机18示出为与坯料16相接合，坯料16的延展边缘夹紧在夹环28和支撑表面30之间。可移动底壁72上方的液体70，由坯料16下方的延展室36在延展室36的入口处提供。冲压机18和侧壁32之间的间隙，使得坯料16能够响应于液体70施加于坯料16下表面上的力而隆起，如图中虚线所示。0055参见图8，冲压机18正在将坯料延展进入延展室36。可通过。

28、连至真空源26的真空通道22抽真空，从而减少坯料在成型表面20的凹陷中成型时的阻力。在冲压机18将坯料16延展进入延展室36时，液压驱动器68朝下移动可移动底壁72。延展室36内的液体70驱使坯料与成型表面20一致。液体量可保持相对恒定。结果是，在驱动冲压机18冲压坯料16进入延展室36时，无需将大量液体从延展室36泵出。坯料内隆起部分内的液体70说明书CN102039342ACN102039344A6/6页9减少了坯料16延展进入延展室36时的摩擦。密封件60和62将液体密封在延展室36内。应理解的是，也可在可移动底壁72上或在液压机械成型设备10的其他关键密封区域中设置其他的密封。0056。

29、参见图9，示出了液压机械成型设备10的另一个实施例，其基本上与图13中所示的实施例类似，二者之间的主要不同在于，图9示出的液压机械成型设备中延展室36完全由液体38填满。而且，也没有如图13所示实施例中所设置的单独的液体室44。图9中的实施例可用于成型深度延展而且具有较深局部特征的零件。0057如图9所示，由于冲压机18施加给坯料的力，液体38可在冲压机18和夹环28之间的坯料上形成隆起。在该实施例中，在成型周期过程中，必须将相对大量的液体泵入延展室36中并从中排空。液体通过通道40从液体源42供给延展室36，并从延展室36排出至液体源42。除了将更大量的液体泵入和泵出延展室36以外，参见图1。

30、3所述的成型周期在图9的实施例中重复进行，且没有设置单独的腔室44来提供液体减少在延展室36入口处的摩擦。0058当成型周期在图9所示的初始接触后继续进行时，冲压机18将坯料16延展进入延展室36，同时在坯料16下方的液体导致坯料在夹环和冲压机18之间轻微地隆起。液体减少了延展室36入口处的摩擦。通过连接至真空源26的通道22将空气排空。蓄电电路图9中未示出，但类似于图1中所示通过设在电动液压成型室50内的电极52放电。放电产生电弧传送冲击波以使坯料16成型为较深延展的局部特征56。0059在图9所示的实施例中，实现了制造具有较深局部特征的深度延展零件的目的；然而，仍然保留了现有技术的液压机械。

31、成型设备关于在成型周期过程中需要将大量的液体泵入和泵出延展室的缺点。0060虽然已经示出和描述了本发明的多个实施例，其并非意味着这些实施例说明和描述了本发明的所有可能形式。相反的是，在说明书中所使用的词语为描述性的而非限定性的，且应理解的是，可作出多种变化而不背离本发明的主旨和范围。说明书CN102039342ACN102039344A1/5页10图1图2说明书附图CN102039342ACN102039344A2/5页11图3图4说明书附图CN102039342ACN102039344A3/5页12图5图6说明书附图CN102039342ACN102039344A4/5页13图7图8说明书附图CN102039342ACN102039344A5/5页14图9说明书附图CN102039342A。