專利名稱：金屬管件的成型制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可易于成型出管件的外型輪廓，且確保尺寸的精準(zhǔn)度，更可大幅 降低工作氣體的壓力，以達(dá)到易于成型制作以及節(jié)省設(shè)備成本的管件的成型制作方法。
背景技術(shù)：
在汽車、機(jī)車、自行車以及航太等產(chǎn)業(yè)中，其產(chǎn)品的外型上或是需要組接作用的金屬 管件，在功能與美觀的考慮下，會(huì)在管件上成型出管徑呈漸縮或漸擴(kuò)等不規(guī)則變化的外型。請(qǐng)參閱圖1、圖2、圖3所示，是中國(guó)臺(tái)灣公告第M6225號(hào)「無(wú)縫車架的成型方法」 發(fā)明專利案，其是將一中空管體抽拉成一預(yù)定外型的粗胚管10，再將所述的粗胚管10放置 在一具有上、下模21、22的模具20中，而以所述的模具20的上、下模21、22進(jìn)行合模壓制出 部份外型，并進(jìn)行油壓成型，其是先推進(jìn)模具20 二側(cè)的側(cè)壓缸23、24，以密封粗胚管10的二 端，并在粗胚管10內(nèi)注入設(shè)定的油量，當(dāng)粗胚管10內(nèi)的油壓到達(dá)設(shè)定值時(shí)，所述的二側(cè)壓 缸23、24即開(kāi)始高速推進(jìn)一預(yù)設(shè)行程，且分別以二側(cè)壓缸23、24的增壓缸25 J6作增壓以 及推料補(bǔ)償，而利用油壓鼓脹成型粗胚管10的外型輪廓，接著將粗胚管10取出裁切一設(shè)定 的長(zhǎng)度，并進(jìn)行表面的研磨、拋光處理等后續(xù)加工，進(jìn)而可將粗胚管10制作成型為一車架； 然而，所述的成型方法在使用上仍有如下的不足所述的成型方法是利用油壓成型粗胚管10的外型輪廓，而必須在常溫狀態(tài)下進(jìn) 行作業(yè)，由于金屬材質(zhì)在常溫狀態(tài)下的延展率低，將使得粗胚管10的成型性不佳，而難以 成型出管徑變化較大或彎折處較小圓角的外型，進(jìn)而在管件的外型設(shè)計(jì)上受到限制。所述的成型方法是在常溫狀態(tài)下成型粗胚管10的外型輪廓，將使得粗胚管10產(chǎn) 生許多殘留應(yīng)力，而在成型后，極易發(fā)生不規(guī)則的回彈現(xiàn)象，而難以確保尺寸的精準(zhǔn)度，進(jìn) 而造成成型制作上的困擾。所述的成型方法是在常溫狀態(tài)下成型粗胚管10的外型輪廓，其雖在成型時(shí)，以增 壓缸25 J6作增壓以及推料補(bǔ)償，然而，金屬材質(zhì)在常溫狀態(tài)下，所能補(bǔ)償?shù)墓芰嫌邢?，?在成型后，將使得鼓脹處的管壁較薄，且使粗胚管10整體的管壁厚薄不均，進(jìn)而影響整體 的強(qiáng)度。所述的成型方法是在常溫狀態(tài)下成型粗胚管10的外型輪廓，若粗胚管10為一般 金屬材質(zhì)，其壓力值通常必須達(dá)到2000Bar，才足以使粗胚管10鼓脹變形，而對(duì)于一些高強(qiáng) 度特殊金屬材質(zhì)的粗胚管10而言，其壓力值甚至必須達(dá)到3，000 4，OOOBar,因此，其成型 所需的壓力相當(dāng)高，進(jìn)而使得成型設(shè)備的成本大幅提高。有鑒于此，本發(fā)明人遂以其多年從事相關(guān)行業(yè)的研發(fā)與制作經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)目前所面 臨的問(wèn)題深入研究，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期努力的研究與試作，終究研創(chuàng)出一種易于成型出管件外型輪 廓的金屬管件的成型制作方法，并以大幅改善習(xí)式的缺弊，此即為本發(fā)明的設(shè)計(jì)宗旨。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種金屬管件的成型制作方法，以
4大幅改善現(xiàn)有方法中存在的上述不足。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種金屬管件的成型制作方法，其特征在于，包含有預(yù)成型手段是先提供一管材，并將所述的管材預(yù)先成型為管件粗胚；熱間氣體成型手段是先將管件粗胚預(yù)先加熱至適當(dāng)?shù)乃苄蜏囟龋僦萌氤尚湍?具中，接著進(jìn)行密封管件粗胚的二端，且在管件粗胚內(nèi)注入高壓氣體，當(dāng)高壓氣體的壓力到 達(dá)設(shè)定的壓力值時(shí)，推進(jìn)管件粗胚的二端作推料補(bǔ)償，以成型出管件粗胚的外型輪廓；后加工手段是對(duì)管件粗胚進(jìn)行后續(xù)加工，以制作成型出管件成品。其中在所述的預(yù)成型手段中，管材是以擴(kuò)管模具、縮管模具或彎管模具進(jìn)行初步 的擴(kuò)管、縮管或彎曲成型，以預(yù)先成型為管件粗胚。其中更包含在所述的預(yù)成型手段以及所述的熱間氣體成型手段間，將管件粗胚 進(jìn)行第一熱處理手段。其中所述的第一熱處理手段是將管件粗胚進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。其中在所述的預(yù)成型手段中，管材是利用彎管模具成型為概呈彎曲形狀的管件 粗胚，以使管件粗胚具有第一側(cè)端、第二側(cè)端以及彎弧段。其中在所述的熱間氣體成型手段中，成型模具是具有上模和下模，且在合模后形 成供置入成型管件粗胚的模穴，所述的模穴的一端設(shè)有以壓缸驅(qū)動(dòng)推進(jìn)的第一沖頭，另一 端則設(shè)有以另一壓缸驅(qū)動(dòng)推進(jìn)的第二沖頭。其中在所述的熱間氣體成型手段中，是先以二壓缸分別慢速推進(jìn)第一、二沖頭， 以進(jìn)行密封管件粗胚的第一側(cè)端以及第二側(cè)端。其中在所述的熱間氣體成型手段中，當(dāng)高壓氣體的壓力到達(dá)設(shè)定的壓力值時(shí)，以 二壓缸分別推進(jìn)第一、二沖頭，以作推料補(bǔ)償，而利用高壓氣體的壓力，使得管件粗胚在模 穴中鼓脹變形，以在管件粗胚的彎弧段成型出符合模穴的外型輪廓。其中在所述的熱間氣體成型手段中，是先將管件粗胚預(yù)先加熱至其材質(zhì)的再結(jié) 晶溫度，再置入成型模具中。其中在所述的熱間氣體成型手段中，成型模具是先加熱至設(shè)定的溫度值。其中在所述的熱間氣體成型手段中，注入管件粗胚內(nèi)的高壓氣體是空氣或惰性 氣體。其中在所述的熱間氣體成型手段中，當(dāng)高壓氣體的壓力到達(dá)設(shè)定的壓力值時(shí)，推 進(jìn)管件粗胚的二端作推料補(bǔ)償，并維持或增加所述的高壓氣體的壓力。其中在所述的后加工手段中，管件粗胚是以裁切方式去除二端的余料，并以研磨 以及拋光方式進(jìn)行表面處理，以符合管件所需的尺寸以及表面粗糙度。其中更包含在所述的熱間氣體成型手段以及所述的后加工手段間，將管件粗胚 進(jìn)行第二熱處理手段。其中所述的第二熱處理手段是淬火處理。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有的有益效果是本發(fā)明提供一種金屬管件的成型制作方法，其是以一管材預(yù)成型為一管件粗胚， 以進(jìn)行熱間氣體成型手段，所述的熱間氣體成型手段是先將管件粗胚預(yù)先加熱至適當(dāng)?shù)乃?型溫度后，再置入加熱至設(shè)定溫度值的成型模具中，接著進(jìn)行密封管件粗胚的二端，且在管
5件粗胚內(nèi)注入高壓氣體，當(dāng)高壓氣體的壓力到達(dá)設(shè)定的壓力值時(shí)，推進(jìn)管件粗胚的二端作 推料補(bǔ)償，以成型出管件粗胚的外型輪廓，接著再取出管件粗胚，并進(jìn)行后加工手段，即制 作成型出管件成品；如此，在成型時(shí)，即可易于成型出管件的外型輪廓，以符合各種外型設(shè) 計(jì)需求，而易于成型制作。本發(fā)明提供一種金屬管件的成型制作方法，其中，所述的熱間氣體成型手段是先 將管件粗胚預(yù)先加熱至適當(dāng)?shù)乃苄蜏囟群螅僦萌爰訜嶂猎O(shè)定溫度值的成型模具中，接著 進(jìn)行密封管件粗胚的二端，且在管件粗胚內(nèi)注入高壓氣體，當(dāng)高壓氣體的壓力到達(dá)設(shè)定的 壓力值時(shí)，推進(jìn)管件粗胚的二端作推料補(bǔ)償，以成型出管件粗胚的外型輪廓，而在成型后， 即可大幅減少回彈現(xiàn)象，確保尺寸精準(zhǔn)度。本發(fā)明提供一種金屬管件的成型制作方法，其中，所述的熱間氣體成型手段是先 將管件粗胚預(yù)先加熱至適當(dāng)?shù)乃苄蜏囟群?，再置入加熱至設(shè)定溫度值的成型模具中，接著 進(jìn)行密封管件粗胚的二端，且在管件粗胚內(nèi)注入高壓氣體，當(dāng)高壓氣體的壓力到達(dá)設(shè)定的 壓力值時(shí)，推進(jìn)管件粗胚的二端作推料補(bǔ)償，以成型出管件粗胚的外型輪廓，而在成型時(shí)， 即可充分補(bǔ)償鼓脹成型處的管料，而確保管件強(qiáng)度。本發(fā)明提供一種金屬管件的成型制作方法，其中，所述的熱間氣體成型手段是先 將管件粗胚預(yù)先加熱至適當(dāng)?shù)乃苄蜏囟群?，再置入加熱至設(shè)定溫度值的成型模具中，接著 進(jìn)行密封管件粗胚的二端，且在管件粗胚內(nèi)注入高壓氣體，當(dāng)高壓氣體的壓力到達(dá)設(shè)定的 壓力值時(shí)，推進(jìn)管件粗胚的二端作推料補(bǔ)償，以成型出管件粗胚的外型輪廓，而在成型時(shí)， 所須的工作氣體壓力較低，而節(jié)省設(shè)備成本。


圖1是中國(guó)臺(tái)灣公告第M6225號(hào)專利案的流程示意圖；圖2是中國(guó)臺(tái)灣公告第M6225號(hào)專利案的壓制動(dòng)作示意圖；圖3是中國(guó)臺(tái)灣公告第M6225號(hào)專利案的油壓成型動(dòng)作示意圖；圖4是本發(fā)明的制程示意5是本發(fā)明預(yù)成型手段的示意圖；圖6是本發(fā)明熱間氣體成型手段的示意圖；圖7是本發(fā)明熱間氣體成型手段的動(dòng)作示意圖(一)；圖8是本發(fā)明熱間氣體成型手段的動(dòng)作示意圖(二)；圖9是本發(fā)明熱間氣體成型手段的動(dòng)作示意圖(三)；圖10是本發(fā)明后加工手段的示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明10-粗胚管；20-模具；21-上模；22-下模；23-側(cè)壓缸；24-側(cè)壓 缸；25-增壓缸；26-增壓缸；30-管件；301-第一側(cè)端；302-第二側(cè)端；303-彎弧段；40-成 型模具；401-上模；402-下模；403-模穴；41-第一沖頭；42-第二沖頭；50-高壓氣體。
具體實(shí)施例方式為使貴審查委員對(duì)本發(fā)明有進(jìn)一步的深入了解，茲例舉一較佳實(shí)施例，并配合圖 式說(shuō)明如后請(qǐng)參閱圖4、圖5所示，本發(fā)明的金屬管件的成型方法，首先提供一金屬材質(zhì)的管材，并以所述的管材進(jìn)行預(yù)成型手段，以預(yù)先成型為一管件30粗胚，所述的管材是可以擴(kuò) 管模具、縮管模具或彎管模具進(jìn)行初步的擴(kuò)管、縮管或彎曲成型；在本實(shí)施例中，所述的管 材是利用彎管模具成型為一概呈彎曲形狀的管件30粗胚，以使管件30粗胚具有第一側(cè)端 301、第二側(cè)端302以及彎弧段303 ；接著將所述的管件30粗胚進(jìn)行第一熱處理手段，以增 加管件30粗胚的延展性；在本實(shí)施例中，其是將管件30粗胚進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。請(qǐng)參閱圖4、圖6所示，所述的管件30粗胚在第一熱處理手段后，接著進(jìn)行熱間氣 體成型手段，其是先將管件30粗胚預(yù)先加熱至適當(dāng)?shù)乃苄蜏囟?，在本?shí)施例，管件30粗胚 是加熱至其材質(zhì)的再結(jié)晶溫度，以降低其抗拉強(qiáng)度，而大幅增加管件30粗胚的延展性，并 將管件30粗胚置入加熱至設(shè)定溫度值的成型模具中，再將管件30粗胚的二端進(jìn)行密封，且 在管件30粗胚內(nèi)注入高壓氣體，當(dāng)高壓氣體的壓力到達(dá)設(shè)定的壓力值時(shí)，推進(jìn)管件30粗胚 的二端作推料補(bǔ)償，并維持或增加所述的高壓氣體的壓力，以成型出管件30粗胚的外型輪 廓；請(qǐng)參閱圖7所示，在本實(shí)施例中，其是以成型模具40進(jìn)行熱間氣體成型手段，所述的成 型模具40是具有上、下模401、402，且在合模后形成供置入成型管件30粗胚的模穴403，所 述的模穴403的一端設(shè)有以壓缸驅(qū)動(dòng)推進(jìn)的第一沖頭41，另一端則設(shè)有以另一壓缸驅(qū)動(dòng)推 進(jìn)的第二沖頭42，而先以二壓缸分別慢速推進(jìn)第一沖頭41以及第二沖頭42，以進(jìn)行密封管 件30粗胚的第一側(cè)端301以及第二側(cè)端302 ；請(qǐng)參閱圖8所示，當(dāng)管件30粗胚的第一側(cè)端 301以及第二側(cè)端302密封后，即開(kāi)始在管件30粗胚內(nèi)注入可為空氣或惰性氣體的高壓氣 體50 ；請(qǐng)參閱圖9所示，當(dāng)壓力到達(dá)設(shè)定的壓力值時(shí)，以二壓缸分別推進(jìn)第一沖頭41以及 第二沖頭42，以作推料補(bǔ)償，而利用高壓氣體50的壓力，使得管件30粗胚在模穴403中鼓 脹變形，以在管件30粗胚的彎弧段303成型出符合模穴403的外型輪廓。請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D4所示，所述的管件30粗胚在熱間氣體成型手段后，接著再進(jìn)行第二 熱處理手段，以改變管件30粗胚的機(jī)械性質(zhì)；在本實(shí)施例，其是將管件30粗胚進(jìn)行淬火處 理，以提升管件30粗胚的機(jī)械強(qiáng)度。請(qǐng)參閱圖4、圖10所示，所述的管件30粗胚在第二熱處理手段后，接著再進(jìn)行后加 工手段，而對(duì)管件30粗胚進(jìn)行各種后續(xù)加工，以制作成型出管件30成品；在本實(shí)施例中，管 件30粗胚是以裁切方式去除二端的余料，并以研磨以及拋光方式進(jìn)行表面處理，以符合管 件30所需的尺寸以及表面粗糙度。如此，本發(fā)明的熱間氣體成型手段是在金屬材質(zhì)的管件粗胚加熱至適當(dāng)塑型溫度 的狀態(tài)下，成型出管件的外型輪廓，而利用金屬材質(zhì)在高溫狀態(tài)時(shí)，易于延展的特性以及較 低的抗拉強(qiáng)度，并搭配管件粗胚的二端推料補(bǔ)償，在制作時(shí)，不僅可易于成型出管件的外型 輪廓，以符合各種外型設(shè)計(jì)需求，且可減少回彈現(xiàn)象，以確保尺寸的精準(zhǔn)度，更可大幅降低 工作氣體的壓力，而達(dá)到易于成型制作以及節(jié)省設(shè)備成本的實(shí)用效益。以上說(shuō)明對(duì)本發(fā)明而言只是說(shuō)明性的，而非限制性的，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解， 在不脫離權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，可作出許多修改、變化或等效，但都將落 入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種金屬管件的成型制作方法，其特征在于，包含有預(yù)成型手段是先提供一管材，并將所述的管材預(yù)先成型為管件粗胚；熱間氣體成型手段是先將管件粗胚預(yù)先加熱至適當(dāng)?shù)乃苄蜏囟?，再置入成型模具中?接著進(jìn)行密封管件粗胚的二端，且在管件粗胚內(nèi)注入高壓氣體，當(dāng)高壓氣體的壓力到達(dá)設(shè) 定的壓力值時(shí)，推進(jìn)管件粗胚的二端作推料補(bǔ)償，以成型出管件粗胚的外型輪廓；后加工手段是對(duì)管件粗胚進(jìn)行后續(xù)加工，以制作成型出管件成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬管件的成型制作方法，其特征在于在所述的預(yù)成型手 段中，管材是以擴(kuò)管模具、縮管模具或彎管模具進(jìn)行初步的擴(kuò)管、縮管或彎曲成型，以預(yù)先 成型為管件粗胚。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬管件的成型制作方法，其特征在于更包含在所述的預(yù) 成型手段以及所述的熱間氣體成型手段間，將管件粗胚進(jìn)行第一熱處理手段。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的金屬管件的成型制作方法，其特征在于所述的第一熱處理 手段是將管件粗胚進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬管件的成型制作方法，其特征在于在所述的預(yù)成型手 段中，管材是利用彎管模具成型為概呈彎曲形狀的管件粗胚，以使管件粗胚具有第一側(cè)端、 第二側(cè)端以及彎弧段。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的金屬管件的成型制作方法，其特征在于在所述的熱間氣體 成型手段中，成型模具是具有上模和下模，且在合模后形成供置入成型管件粗胚的模穴，所 述的模穴的一端設(shè)有以壓缸驅(qū)動(dòng)推進(jìn)的第一沖頭，另一端則設(shè)有以另一壓缸驅(qū)動(dòng)推進(jìn)的第 二沖頭。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的金屬管件的成型制作方法，其特征在于在所述的熱間氣體 成型手段中，是先以二壓缸分別慢速推進(jìn)第一、二沖頭，以進(jìn)行密封管件粗胚的第一側(cè)端以 及第二側(cè)端。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的金屬管件的成型制作方法，其特征在于在所述的熱間氣體 成型手段中，當(dāng)高壓氣體的壓力到達(dá)設(shè)定的壓力值時(shí)，以二壓缸分別推進(jìn)第一、二沖頭，以 作推料補(bǔ)償，而利用高壓氣體的壓力，使得管件粗胚在模穴中鼓脹變形，以在管件粗胚的彎 弧段成型出符合模穴的外型輪廓。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬管件的成型制作方法，其特征在于在所述的熱間氣體 成型手段中，是先將管件粗胚預(yù)先加熱至其材質(zhì)的再結(jié)晶溫度，再置入成型模具中。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬管件的成型制作方法，其特征在于在所述的熱間氣體 成型手段中，成型模具是先加熱至設(shè)定的溫度值。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬管件的成型制作方法，其特征在于在所述的熱間氣體 成型手段中，注入管件粗胚內(nèi)的高壓氣體是空氣或惰性氣體。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬管件的成型制作方法，其特征在于在所述的熱間氣體 成型手段中，當(dāng)高壓氣體的壓力到達(dá)設(shè)定的壓力值時(shí)，推進(jìn)管件粗胚的二端作推料補(bǔ)償，并 維持或增加所述的高壓氣體的壓力。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬管件的成型制作方法，其特征在于在所述的后加工手 段中，管件粗胚是以裁切方式去除二端的余料，并以研磨以及拋光方式進(jìn)行表面處理，以符 合管件所需的尺寸以及表面粗糙度。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬管件的成型制作方法，其特征在于更包含在所述的熱 間氣體成型手段以及所述的后加工手段間，將管件粗胚進(jìn)行第二熱處理手段。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的金屬管件的成型制作方法，其特征在于所述的第二熱處 理手段是淬火處理。
全文摘要
本發(fā)明是一種金屬管件的成型制作方法，其是以一管材預(yù)成型為一管件粗胚，以進(jìn)行熱間氣體成型手段，所述的熱間氣體成型手段是先將管件粗胚預(yù)先加熱至適當(dāng)?shù)乃苄蜏囟群?，再置入加熱至設(shè)定溫度值的成型模具中，接著進(jìn)行密封管件粗胚的二端，且在管件粗胚內(nèi)注入高壓氣體，當(dāng)高壓氣體的壓力到達(dá)設(shè)定的壓力值時(shí)，推進(jìn)管件粗胚的二端作推料補(bǔ)償，以成型出管件粗胚的外型輪廓，接著再取出管件粗胚，并進(jìn)行后加工手段，即制作成型出管件成品；如此，在制作時(shí)，不僅可易于成型出管件的外型輪廓，以符合各種外型設(shè)計(jì)需求，且可減少回彈現(xiàn)象，以確保尺寸的精準(zhǔn)度，更可大幅降低工作氣體的壓力，而達(dá)到易于成型制作以及節(jié)省設(shè)備成本的實(shí)用效益。
文檔編號(hào)B21D31/00GK102069102SQ200910222619
公開(kāi)日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2009年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月19日
發(fā)明者莊志宇, 李政信, 許志鵬, 許昌裕, 邱黃正凱 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人金屬工業(yè)研究發(fā)展中心