[发明专利]控制液压成形过程中的流体压力

说明书

技术领域

本发明总体涉及在模具中液压成形工件，并且更具体地涉及在自动化液压成形操作期间控制工件内的流体压力的量值。

背景技术

液压成形是模具成形过程的特殊类型，其使用高压的液压流体来促使韧性工件接触模具的内表面。液压成形是将金属(如铝)塑造成产品(特别是具有复杂形状的产品)的低成本高效益的方法。例如，在汽车工业中，液压成形被用于制造车辆的坚固、轻质、刚性的一体式车身结构。

为了使用自动化过程将金属液压成形为车架滑轨(frame rail)，将中空管状金属工件置于具有所希望的车架滑轨形状的阴模内。高压水流入金属工件内，并且模具包围工件。之后，水压增加到非常高的量值从而导致工件抵靠模具扩展直到其符合模具的形状。之后打开模具，将液压成形的车架滑轨从模具中移除，并且对另一个工件重复该操作。

通过液压成形可以容易地制造出难以或不可能按照标准固态模具冲压法制造的具有凹度的复杂形状。与传统冲压或冲压且焊接的部件相比，液压成形的部件经常可被制成具有更高的比刚度和更低的单位成本。

需要准确且可靠地控制整个操作期间工件内水的填充压力和成形压力从而使得工件在操作的每个阶段均被施加最优压力，其中该最优压力随成形部件的材料的物理性质、形状和尺寸而改变。

发明内容

一个实施例的设想是液压成形包含高压流体的工件，该实施例包括：模具，所述工件在该模具内成形；控制压力源；处于低压的箱；以及阀，该阀包括可移位控制元件，该可移位控制元件交替地在打开状态和闭合状态间运动，其响应于由所述控制压力源施加到所述控制元件的第一力和与所述第一力相反地作用于所述控制元件的所述工件内的流体压力施加到所述控制元件的第二力的相对量值相应地打开和闭合液压地连接所述工件和所述箱内的流体的通路。

实施例的一个优点是使用单级比例减压阀在液压成形过程中提供准确、可变的填充流体压力和成形流体压力。该单级比例减压阀简化了液压回路，消除了从液压成形过程的填充阶段转变到成形阶段期间来自系统的震动，并且包括便宜、商业化的液压汽缸以控制水压。

相对于两级控制阀而言，单级阀具有较少的液压组件并且只需较低的成本。单级比例减压阀不需要往复阀，只包括单一的压力腔，不产生往复阀在多个压力腔之间转换时的压降特征，并且避免了往复阀转换以及在往复后恢复油压所需的任何延时。

水压以一定斜率(along a ramp)从填充压力增加到成形压力，从而不需要方向阀将油流从小型(小孔径)汽缸重新引导到大型(较大孔径)汽缸。

附图说明

图1是示出了用于操作和控制液压成形过程的液压系统的示意图；以及

图2是用于图1所示的液压成形过程中的减压阀的横截面。

具体实施方式

图1所示的用于液压成形工件12的系统10包括具有两个部件14、16的模具，所述两个部件14、16打开从而允许未成形的工件被插入模具中或从模具中移除，并且所述两个部件14、16闭合从而在模具内成形工件。工件12可以是具有开口端18、20的金属管，所述开口端18、20被分别连接到加压水源和用于控制工件内的压力的阀。压力机17打开和闭合模具部件14、16。工件12的内部通过其第一端18和低压管路22与填充泵24连通，该填充泵24将水从贮液器26中抽出且由电机28驱动。安全减压阀30将管路22中的压力保持在参考压力以下。工件12的内部通过其第一端18和高压管路32与成形泵34连通，该成形泵34将水从贮液器26中抽出且由电机36驱动。第二安全减压阀38将管路32内的压力保持在第二参考压力以下。止回阀40、42分别阻止从工件12向泵24、34的流动。

工件12的内部通过其第二端20和高压管路44与单级比例填充/成形压力控制阀60连通，该阀60通过响应于控制压力交替地打开和闭合与低压换水箱或贮液器46的连接来调节管路44和工件12内的压力。高压控制压力源48通过高压油管路50与阀60的汽缸76连通。与管路50连通的液压比例减压阀48调节管路50内的压力，该压力作为可变控制压力被供应给汽缸76。液压比例减压阀48包括螺线管52，该螺线管52响应于由电子控制器54所产生且在管路56上被传送给螺线管的电子控制信号，从而产生供应给汽缸76的可变控制压力。