[发明专利]爆炸成形装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有权利要求1和28的前序部分所述特征的装置及方法。

背景技术

存在用于形成工件的不同的装置及方法。例如，在液压成形过程中，管状工件充满通常为水的液体，并被密封上。通过升高液体压力，工件扩大并逐渐接近包围工件的成形导向装置的轮廓。在这种方法中，必须施加相对较大的力来使工件变形以及更长时间地保持应用成形模。为了获得满意的结果，必须精确控制力随时间变化的趋势。

液压成形还可以由爆炸能执行。这种广泛使用的方法利用诸如水等液体作为爆炸所形成的压力波的传递介质。将通常为金属板材的工件放在模具的型腔上，并将其下降到水槽中。工件下方的型腔中通常产生真空。通过将炸药放入水槽中然后点火，迫使金属板材进入模具中并因此获得最终的形状。该方法用在例如造船业中。该方法通常用来从平板制造出平坦的物体。

EP592068中描述了刚才提到的普通类型的无液体爆炸成形方法。为了制造凸轮轴，下半模装备有经过预润滑的凸轮。在将内部中空的凸轮轴插入到各个凸轮的开口中之后，将上半模放在下半模上。各个凸轮由经由半模中的特殊开口导向的支撑臂单独支撑。穿过模具的侧壁径向延伸到凸轮轴的密封件将闭合的模具的端部密封住。延伸到凸轮轴中的插塞状火花塞被旋入这些端部板之一中。在凸轮轴充满可燃气体之后，可燃气体经由火花塞点燃。因为凸轮轴内部的气压突然升高，所以凸轮轴扩大并压入各个凸轮的开口中。因此，这些凸轮被轴向连接及花键连接到凸轮轴上。

虽然没有采用任何液体便实现了该方法，但是该方法操作起来相对复杂和耗时。模具必须首先预装备有成品部件，然后凸轮轴必须精密配合地穿过各个凸轮的开口。然后必须精密配合地施加和安装侧面。必须提供气体供给线和火花塞。所有这些都是耗时的单个工步。无论在每个变形过程中还是已经设置了密封件都必须再次密封端部板或者侧面。然而，密封件是受到磨损的部分，这导致需要额外的成本。这种复杂的处理导致极其耗时，并因此导致成本极高。因此，该方法未在工业上获得认可。

本发明的主要目的在于对刚才提到的普通类型的方法及装置进行改进，以至于可以利用只需较少的单个工步的简单方法使管状工件成形，因此，在时间和成本方面是令人满意的。

发明内容

根据本发明，利用具有权利要求1所述特征的装置来实现上述目的。

爆炸空间经由插塞和固定在适当位置处的工件密封。通过插入插塞，工件优选进行塑性变形且紧固在插塞和成形模之间。因此，工件不仅保持在成形模中的适当位置处，而且使其自身用于密封爆炸空间。该过程可以在另一成形过程中重复。在各个成形过程中，随着新工件坯体及插塞的插入，新的密封也形成了。因为这种简单的处理将几个功能集成在一个工步中，所以可以实现较短的周期和有成本效益的工业生产。

在一个有利的实施方式中，当插入插塞后，插塞和成形模之间的自由间隔可以比工件坯体的材料厚度更小。通过插入插塞，工件产生变形，并且爆炸空间被密封起来。同时，工件紧固在插塞和成形模之间，并且固定在其位置处。

在本发明的另一个实施方式中，成形模可以具有用于限定模具最终形状的成形区以及至少一个用于保持工件的工件保持区。因此，可以对齐保持区以紧固和固定工件，同时完全对齐成形区以实现工件的良好成形。以后可以容易地将分开的保持区从成品部件分离。

在本发明的一个实施方式中，在工件保持区中，可以将成形模的型腔设计成锥形。锥形使得可以更容易地插入插塞，以及在成形过程之后更容易地松开插塞。

有利的是，可以根据成形模的工件保持区对插塞的面向工件的前端进行设计。如果插塞基本上与工件保持区的凹陷部相符合，则在插入插塞时可以实现优良密封。

在一个有利的实施方式中，插塞可以形成成形模内部的爆炸空间与气体供应装置、通风装置和/或点火装置之间的连接部。通过将几个功能集成在现有部件即插塞中，可以简化成形装置的操作。因此，通过插入插塞，不仅可以将工件密封住和同时固定住，而且将工件与气体供应装置相连。

在一个有利的实施方式中，可以于成形模中在限定模具的最终形状的成形区与保持工件的工件保持区之间设置分离刃。因此，变形的工件保持区将在成形过程中与最终成形的工件分离。

有利的是，可以在成形模中设置至少一个用于在工件中加工出孔的冲孔模。因此，工件在成形过程中就设有孔。由于在爆炸成形过程中温度和流速通常都较高，所以孔边缘的质量较高，基本上不会有毛刺。