專利名稱：液壓同步?jīng)_孔裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液壓沖孔技術(shù)，更具體地說，涉及一種液壓同步?jīng)_孔裝置及方法。
背景技術(shù)：
采用液壓成形技術(shù)制造的空心變截面構(gòu)件具有質(zhì)量輕、剛度好、完整性好、疲勞壽命高、后續(xù)焊接量少、制造成本低等優(yōu)點(diǎn)，在汽車等行業(yè)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。液壓成形技術(shù)可采用管材制造出沿構(gòu)件軸線截面形狀復(fù)雜多變的空心構(gòu)件，如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)托架、散熱器支架、底盤構(gòu)件、車身框架、座椅框架、排氣管件等。液壓成形構(gòu)件上往往需加工出數(shù)個(gè)至十余個(gè)孔，其用途包括裝配孔、定位孔、電泳涂漆孔等。由于液壓成形的管狀構(gòu)件截面封閉、軸線和截面形狀復(fù)雜，往往無法在構(gòu)件內(nèi)部置入剛性凹模，因此，如采用普通沖孔方法由管件外側(cè)直接沖孔，將在管件外壁孔口周圍造成較大范圍較深的塌陷，對產(chǎn)品剛度和使用壽命造成不利影響。德國、美國等國家在某些液壓成形件采用了激光切割制孔，但是激光切割設(shè)備投資較大，且構(gòu)件在液壓成形后移到激光切割機(jī)上需二次裝卡定位，再逐一切孔，工序繁多、生產(chǎn)效率低。因此，在液壓成形零件上的孔多采用液壓沖孔方法，即在液壓成形后，保持管件內(nèi)部液體壓力不變，以高壓液體作為支撐凹模，以多個(gè)沖頭同時(shí)由管外進(jìn)行沖孔，可同步?jīng)_出多個(gè)孔。液壓沖孔既可提高生產(chǎn)效率、又可滿足孔間位置精度和零件表面平整度要求，確保零件的剛度和使用壽命。但是，在現(xiàn)有的液壓沖孔時(shí)，需在液壓成形模具中安裝多個(gè)沖孔液壓缸，驅(qū)動(dòng)沖頭實(shí)施沖孔，為保證沖孔力要求，沖孔液壓缸具有一定的直徑尺寸，而當(dāng)兩個(gè)孔相距較近，尤其是當(dāng)兩個(gè)孔均處于彎曲軸線零件的彎曲內(nèi)側(cè)時(shí)，由于受空間位置的限制，無法同時(shí)布置二個(gè)沖孔液壓缸，因此仍然只有采用鉆孔或激光切割制孔的方式，從而降低了生產(chǎn)效率、增加生產(chǎn)成本,也喪失了液壓沖孔的優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種液壓同步?jīng)_孔裝置及方法，適用于彎曲構(gòu)件內(nèi)側(cè)相鄰兩孔的液壓同步?jīng)_孔。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一方面，一種液壓同步?jīng)_孔裝置包括液壓成形模具，包括蓋合在一起的上、下模，設(shè)于模內(nèi)的彎曲的成形管腔，開設(shè)于模具內(nèi)且與管腔內(nèi)側(cè)軸向相通的兩個(gè)沖頭導(dǎo)孔；沖孔機(jī)構(gòu)，包括分設(shè)于兩個(gè)沖頭導(dǎo)孔內(nèi)的沖頭、設(shè)于模具外側(cè)的液壓缸、連接于液壓缸一端并伸入模具內(nèi)分別與兩沖頭相連的連桿機(jī)構(gòu)。所述的連桿機(jī)構(gòu)包括主連桿、第一副連桿、搖桿和第二副連桿，主連桿與一沖頭相固定連接；第一副連桿一端與主連桿鉸接，另一端與搖桿鉸接；搖桿呈“7”字形，另兩端分別與模具、第二副連桿鉸接；第二副連桿另一端與另一沖頭相鉸接。
所述的主連桿與第一副連桿之間的夾角范圍為5° 85°。所述的兩沖頭導(dǎo)孔的軸線夾角范圍為30° 90°。另一方面，一種液壓同步?jīng)_孔方法，用以對液壓成形彎曲構(gòu)件的內(nèi)側(cè)相鄰兩孔進(jìn)行同步?jīng)_孔，包括以下步驟A.制作一液壓成形模具，將該模具設(shè)計(jì)為蓋合在一起的上、下模，并在模內(nèi)設(shè)有彎曲的成形管腔；B.在模具內(nèi)開設(shè)與管腔內(nèi)側(cè)軸向相通的兩個(gè)沖頭導(dǎo)孔；C.在模具的管腔內(nèi)進(jìn)行彎曲構(gòu)件的液壓成形；D.采用沖孔機(jī)構(gòu)，通過其液壓缸帶動(dòng)兩桿機(jī)構(gòu)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)沖頭沿各自相應(yīng)的 沖頭導(dǎo)孔對彎曲構(gòu)件進(jìn)行同步?jīng)_孔。在步驟D中，將連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為包括主連桿、第一副連桿、搖桿和第二副連桿，主連桿與一沖頭相固定連接；第一副連桿一端與主連桿鉸接，另一端與搖桿鉸接；搖桿呈“7”字形，另兩端分別與模具、第二副連桿鉸接；第二副連桿另一端與另一沖頭相鉸接；當(dāng)液壓缸驅(qū)動(dòng)主連桿帶動(dòng)其中一沖頭進(jìn)行沖孔的同時(shí)，通過主連桿連帶第一副連桿、搖桿和第二副連桿，實(shí)現(xiàn)另一沖頭的同步?jīng)_孔。將所述的主連桿與第一副連桿之間的夾角范圍設(shè)計(jì)為5° 85°。在步驟B中，將所述的兩沖頭導(dǎo)孔的軸線夾角范圍設(shè)計(jì)為30° 90°。在上述技術(shù)方案中，本發(fā)明的液壓同步?jīng)_孔裝置及方法包括液壓成形模具、沖孔機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)，通過特殊結(jié)構(gòu)的連桿機(jī)構(gòu)能夠?qū)⒉贾迷谀＞叩某尚喂芮粡澢鷥?nèi)側(cè)的兩個(gè)沖孔頭與單獨(dú)的液壓缸相連，并通過液壓缸能夠驅(qū)動(dòng)兩個(gè)沖孔頭同時(shí)進(jìn)行液壓成型沖孔，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，并且也不受空間影響。


圖I是本發(fā)明的液壓成形沖孔裝置的立體圖；圖2是本發(fā)明的成形管腔的俯視圖；圖3是本發(fā)明的沖孔機(jī)構(gòu)及下模的俯視圖；圖4是本發(fā)明的沖孔機(jī)構(gòu)的受力分析圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。請參閱圖I、圖3所示，本發(fā)明的液壓同步?jīng)_孔裝置10主要包括液壓成形模具11和沖孔機(jī)構(gòu)12，其中，液壓成形模具11包括蓋合在一起的上、下模111、112，設(shè)于模內(nèi)的彎曲的成形管腔113，開設(shè)于模具11內(nèi)且與管腔113內(nèi)側(cè)軸向相通的兩個(gè)沖頭導(dǎo)孔114a、114ba、114b，在此需要說明的是，一般當(dāng)彎曲構(gòu)件I的彎曲內(nèi)側(cè)相鄰兩沖孔的軸線夾角范圍在30° 90°之間，采用現(xiàn)有的沖孔裝置或方式已無法適用于該有限空間，而只能采用本發(fā)明的沖孔裝置10，因此，上述兩沖頭導(dǎo)孔114a、114b的軸線夾角a范圍設(shè)計(jì)在相應(yīng)的30。 90。之間。而沖孔機(jī)構(gòu)設(shè)于管腔113內(nèi)側(cè)，包括分設(shè)于兩個(gè)沖頭導(dǎo)孔114a、114b內(nèi)的沖頭121a、121b、設(shè)于模具11外側(cè)的液壓缸122、連接于液壓缸122 —端并伸入模具11內(nèi)分別與兩沖頭121相連的連桿機(jī)構(gòu)。請結(jié)合圖2所示，在此，可定義離所述的成形管腔113彎曲部分圓點(diǎn)較遠(yuǎn)的沖頭導(dǎo)孔為主孔114a(左側(cè))，較近的沖頭導(dǎo)孔為副孔114b (右側(cè))，設(shè)于主孔114a內(nèi)的沖頭為主沖頭121a，另一個(gè)為副沖頭121b。所述的連桿機(jī)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)包括主連桿123、第一副連桿124、搖桿125和第二副連桿126，主連桿123與主沖頭121相固定連接，并使得液壓缸122、主連桿123和主沖頭121處于同一直線上；第一副連桿124一端與主連桿123鉸接，另一端與搖桿125鉸接；搖桿125呈“7”字形，另兩端分別與模具
11、第二副連桿126鉸接；第二副連桿126另一端與副沖頭121相鉸接。
關(guān)于主連桿123和第一副連桿124之間的夾角范圍0取值，請結(jié)合圖4所示，假設(shè)液壓缸122作用在主沖頭121上產(chǎn)生的推力為F5，沖制主孔114a所需沖孔力F2，第一副連桿124所受的推力為F14，不計(jì)摩擦的影響，則有F5 = F2+F14 cos 9設(shè)搖桿125所受的推力為F15，根據(jù)搖桿125所受力矩的平衡關(guān)系，有F14L3 = F15L4,其中，L3為F14的力臂長度，L4為F15的力臂長度，因此，F(xiàn)15 = (F5-F2) L3/ (L4 cos 0 )由于液壓沖孔時(shí)，主沖頭121和副沖頭121的運(yùn)動(dòng)距離很小，在5 IOmm范圍內(nèi)，第一副連桿124與副沖頭121的軸線接近于平行，因此，可以認(rèn)為副沖頭121上獲得的推力F9(即主孔114b的沖孔力)約等于F15。因此，可以得到主孔114b的沖孔力F9與主沖頭121的沖孔力F2和主沖頭121上的推力F5之間的關(guān)系為F3 = (F5-F2) L3/ (L4 cos 0 )可見，當(dāng)主孔114a所需沖孔力F2—定時(shí)，通過調(diào)整力臂L3、L4和角度0的數(shù)值，可以調(diào)整主孔114b的沖孔力F9與主孔114a的沖孔力F2之間的大小關(guān)系，滿足主孔114a與主孔114b對不同的沖孔力的要求。經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)和計(jì)算，根據(jù)主孔114a和主孔114b的相對位置變化，主連桿123 (即主沖頭121)與第一副連桿124的夾角0取值范圍在5° 85°之間。該液壓同步?jīng)_孔裝置10的工作原理如下先通過液壓成形模具11進(jìn)行彎曲構(gòu)件I液壓成形，成形時(shí)，液壓缸122不動(dòng)作，使主沖頭121和副沖頭121的端部與模具11的管腔113內(nèi)壁平齊，確保構(gòu)件I液壓成形。當(dāng)液壓成形完成，保持構(gòu)件I內(nèi)的液體壓力不變，液壓缸122開始動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)主兩桿帶動(dòng)主沖頭121沿主孔114a向模具11的管腔113內(nèi)移動(dòng)一定的距離，對管腔113內(nèi)的構(gòu)件I進(jìn)行沖孔，與此同時(shí)，主連桿123的前移依次連帶第一副連桿124、搖桿125和第二副連桿126，并帶動(dòng)副沖頭121沿主孔114b對管腔113內(nèi)的構(gòu)件I進(jìn)行沖孔，從而只采用單個(gè)液壓缸122便能夠?qū)崿F(xiàn)一次對彎曲構(gòu)件I內(nèi)側(cè)相鄰兩孔的進(jìn)行同步?jīng)_孔，從而提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種液壓同步?jīng)_孔裝置，其特征在于， 包括 液壓成形模具，包括蓋合在一起的上、下模，設(shè)于模內(nèi)的彎曲的成形管腔，開設(shè)于模具內(nèi)且與管腔內(nèi)側(cè)軸向相通的兩個(gè)沖頭導(dǎo)孔； 沖孔機(jī)構(gòu)，包括分設(shè)于兩個(gè)沖頭導(dǎo)孔內(nèi)的沖頭、設(shè)于模具外側(cè)的液壓缸、連接于液壓缸一端并伸入模具內(nèi)分別與兩沖頭相連的連桿機(jī)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求I所述的液壓同步?jīng)_孔裝置，其特征在于 所述的連桿機(jī)構(gòu)包括主連桿、第一副連桿、搖桿和第二副連桿，主連桿與一沖頭相固定連接；第一副連桿一端與主連桿鉸接，另一端與搖桿鉸接；搖桿呈“7”字形，另兩端分別與模具、第二副連桿鉸接；第二副連桿另一端與另一沖頭相鉸接。
3.如權(quán)利要求2所述的液壓同步?jīng)_孔裝置，其特征在于 所述的主連桿與第一副連桿之間的夾角范圍為5° 85°。
4.如權(quán)利要求I所述的液壓同步?jīng)_孔裝置，其特征在于 所述的兩沖頭導(dǎo)孔的軸線夾角范圍為30° 90°。
5.一種液壓同步?jīng)_孔方法，用以對液壓成形彎曲構(gòu)件的內(nèi)側(cè)相鄰兩孔進(jìn)行同步?jīng)_孔，其特征在于， 包括以下步驟 A.制作一液壓成形模具，將該模具設(shè)計(jì)為蓋合在一起的上、下模，并在模內(nèi)設(shè)有彎曲的成形管腔； B.在模具內(nèi)開設(shè)與管腔內(nèi)側(cè)軸向相通的兩個(gè)沖頭導(dǎo)孔； C.在模具的管腔內(nèi)進(jìn)行彎曲構(gòu)件的液壓成形； D.采用沖孔機(jī)構(gòu)，通過其液壓缸帶動(dòng)兩桿機(jī)構(gòu)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)沖頭沿各自相應(yīng)的沖頭導(dǎo)孔對彎曲構(gòu)件進(jìn)行同步?jīng)_孔。
6.如權(quán)利要求5所述的液壓同步?jīng)_孔方法，其特征在于 在步驟D中，將連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為包括主連桿、第一副連桿、搖桿和第二副連桿，主連桿與一沖頭相固定連接；第一副連桿一端與主連桿鉸接，另一端與搖桿鉸接；搖桿呈“7”字形，另兩端分別與模具、第二副連桿鉸接；第二副連桿另一端與另一沖頭相鉸接； 當(dāng)液壓缸驅(qū)動(dòng)主連桿帶動(dòng)其中一沖頭進(jìn)行沖孔的同時(shí)，通過主連桿連帶第一副連桿、搖桿和第二副連桿，實(shí)現(xiàn)另一沖頭的同步?jīng)_孔。
7.如權(quán)利要求6所述的液壓同步?jīng)_孔方法，其特征在于 將所述的主連桿與第一副連桿之間的夾角范圍設(shè)計(jì)為5° 85°。
8.如權(quán)利要求5所述的液壓同步?jīng)_孔方法，其特征在于 在步驟B中，將所述的兩沖頭導(dǎo)孔的軸線夾角范圍設(shè)計(jì)為30° 90°。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種液壓同步?jīng)_孔裝置，包括液壓成形模具、沖孔機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)，通過特殊結(jié)構(gòu)的連桿機(jī)構(gòu)能夠?qū)⒉贾迷谀＞叩某尚喂芮粡澢鷥?nèi)側(cè)的兩個(gè)沖孔頭與單獨(dú)的液壓缸相連，并通過液壓缸能夠驅(qū)動(dòng)兩個(gè)沖孔頭同時(shí)進(jìn)行液壓成型沖孔。本發(fā)明公開了一種液壓同步?jīng)_孔方法。通過該同步?jīng)_孔裝置及方法，能夠提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，并且也不受空間影響。
文檔編號(hào)B21D28/28GK102728701SQ20111009410
公開日2012年10月17日 申請日期2011年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月14日
發(fā)明者蘇海波, 蔣浩民, 陳新平, 齊軍 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司