HUP9903610A2

HUP9903610A2 - Hydroforming die assembly and method for pinch-free tube forming

Info

Publication number: HUP9903610A2
Application number: HU9903610A
Authority: HU
Inventors: James M. Cross; Frank A. Horton; Andreas G. Janssen
Original assignee: Cosma International Inc.
Priority date: 1997-08-21
Filing date: 1997-08-21
Publication date: 2000-02-28
Also published as: HUP9903610A3

Abstract

A hidrőfőrmáló szerszám-összeállítás szerszámszerkezetekből áll,amelyek együttműködnek és egy szerszámüreget képeznek, amelybe egy csőalakú, fém nyersdarab helyezhető be. Az első szerszámszerkezetmőzgatható, hőgy a szerszámüreget lezárja és ha ez megtörtént, akkőraz első és másődik szerszámszerkezet mőzgatható, hőgy a szerszámüregkeresztmetszetét csökkentse, és ezáltal a szerszámüregben lévő csőalakú fém nyersdarabőt defőrmálja. ŕA hydroforming tool assembly consists of tool assemblies that work together to form a tool cavity into which a tubular metal blank can be inserted. The first tool structure can be annealed to close the die cavity and if this is done, then the first and second tool structures can be annealed to reduce the cross-section of the die cavity and thereby deform the tubular metal blank in the die cavity. ŕ

Description

89460-12020 KH89460-12020 KH

HIDROFORMÁLÓ SZERSZÁMÖSSZEÁLLÍTÁS, VALAMINT ELJÁRÁS FÉM CSŐ HIDROFORMÁLÁSÁRAHYDROFORMING TOOL ASSEMBLY AND METHOD FOR HYDROFORMING A METAL TUBE

A találmány tárgya hidroformáló szerszámösszeállítás, különösen pedig olyan hidroformáló szerszámösszeállítás, amely megakadályozza, hogy a hidroformálásra kerülő csőalakú fém nyersdarab a szerszámösszeállítás összezárása folyamán beékelődjön.The invention relates to a hydroforming tool assembly, and more particularly to a hydroforming tool assembly that prevents a tubular metal blank being hydroformed from becoming wedged during the closing of the tool assembly.

Hidroformáló eljárások általánosan ismertek csőalakú fém nyersdarabok csővé alakításánál, amely csőnek előre meghatározott alakja van. Általában a hidroformáló eljárás során a csőalakú fém nyersdarabot behelyezik a hidroformáló szerszámüregbe és nagynyomású közeget visznek be a nyersdarab belsejébe, hogy létrehozzák a nyersdarab expandálását kifelé, a szerszámüreget határoló felületekkel összhangban. Pontosabban, a csőalakú fém nyersdarab hosszanti szembenfekvő végei le vannak zárva és nagynyomású vizet vezetnek be egy hidroformáló kapun vagy dugattyún keresztül, amely a cső egyik végét lezárja. A csőben lévő folyadékot szokásos nyomásfokozóval helyezik nyomás alá.Hydroforming processes are generally known for forming tubular metal blanks into tubes having a predetermined shape. Typically, in a hydroforming process, a tubular metal blank is placed in a hydroforming die cavity and a high-pressure fluid is introduced into the interior of the blank to cause the blank to expand outwardly in accordance with the surfaces defining the die cavity. More specifically, the longitudinally opposite ends of the tubular metal blank are closed and high-pressure water is introduced through a hydroforming gate or piston that closes one end of the tube. The fluid in the tube is pressurized by a conventional pressure booster.

Általában a szerszámösszeállítás egy alsó szerszámfelet és egy felső szerszámfelet tartalmaz. A felső szerszámfél lefelé mozog, hogy együttműködjön az alsó szerszámféllel és hogy a kettő között lezárt szerszámüreg képződjön. A csőalakú fém nyersdarabot az alsó szerszámfélbe helyezik be, mielőtt a felső szerszámfelet lesüllyesztenék, hogy a szerszámüregben lévő nyersdarabot lezárja.Typically, the tool assembly includes a lower tool half and an upper tool half. The upper tool half moves downward to cooperate with the lower tool half to form a sealed tool cavity between the two. The tubular metal blank is inserted into the lower tool half before the upper tool half is lowered to seal the blank in the tool cavity.

Sok alkalmazásnál a csőalakú nyersdarabot, amelynek általában körkeresztmetszete van, egy csőalakú résszé hidroformálják, amelynek doboz vagy négyszögletes keresztmetszete van, amit a szerszámüreg határoz meg. Mivel a csőalakú nyersdarab keresztmetszete lényegesen kisebb, mint a szerszámüre-2get meghatározó felületek keresztmetszetének kerülete, gyakran kívánatos, hogy a csőalakú nyersdarabot a szerszámüregen belül kissé összenyomják vagy deformálják, amikor a felső szerszámfelet lesüllyesztik, hogy az a szerszámüreget lezárja. Az az óhaj, hogy a csőalakú nyersdarabot a szerszámüregen belül kissé deformálják, mielőtt a csövet nyomás alá helyeznék expanzió céljából, részben abból származik, hogy a csőalakú nyersdarab keresztmetszetének kerületét közelebb hozzák a szerszámüreget meghatározó felületek által meghatározott keresztmetszet kerületéhez és így csökkentsék annak szükségességét, hogy a nyersdarab anyagát meg kelljen nyújtani a hidroformáló művelet nyomás alá helyezési fázisában. Azonkívül, ha egy olyan csőalakú nyersdarabot hozunk létre, amelynek keresztmetszetének kerülete jobban megközelíti a szerszámüreget, az megkönnyíti a nyersdarab expanzióját a szerszámüreg kemény sarkaiba.In many applications, a tubular blank, which is generally circular in cross-section, is hydroformed into a tubular section having a box or rectangular cross-section defined by the mold cavity. Since the cross-section of the tubular blank is significantly smaller than the perimeter of the cross-section of the surfaces defining the mold cavity, it is often desirable to slightly compress or deform the tubular blank within the mold cavity when the upper mold half is lowered to close the mold cavity. The desire to slightly deform the tubular blank within the mold cavity before the tube is pressurized for expansion arises in part from the desire to bring the cross-sectional perimeter of the tubular blank closer to the cross-sectional perimeter defined by the surfaces defining the mold cavity and thus reduce the need to stretch the blank material during the pressurization phase of the hydroforming operation. In addition, creating a tubular blank with a cross-sectional perimeter that more closely approximates the mold cavity facilitates expansion of the blank into the hard corners of the mold cavity.

Egy másik probléma, amely a csőalakú nyersdarab deformációja folyamán felmerül a szerszámüreg bezárásakor az a lehetőség, hogy a deformált csőalakú nyersdarab beékelődhet az alsó és felső szerszámfelek közé, amikor a szerszámüreget lezárják. Ennek a problémának az egyik megoldását adja az US 4 829 803 sz. szabadalmi leírásban ismertetett elrendezés, amelynél a csőalakú nyersdarabot nyomás alá kell helyezni, jóval azelőtt, hogy a felső szerszámfelet lesüllyesztenék és a nyersdarab külső felületét eléggé le kell simítani ahhoz, hogy a csőalakú nyersdarabban lévő belső nyomás, mielőtt a felső szerszámfelet lezárnák, legalább ahhoz elegendő legyen, hogy legyőzze a súrlódó erőket, amelyet a szerszámszakaszok zárásukkor a nyersdarabra fejtenek ki. Ez a megoldás kritikus súlyt helyez a csőalakú nyersdarabban lévő belső nyomásra és a különböző súrlódó felületek simaságára. Azonkívül mivel a szerszámösszeállítás a csövet deformálja mielőtt a szerszámüreg le lenne zárva, a beékelődés problémája változatlanul felmerülhet.Another problem that arises during the deformation of the tubular blank during the closing of the mold cavity is the possibility that the deformed tubular blank may become wedged between the lower and upper mold halves when the mold cavity is closed. One solution to this problem is the arrangement described in U.S. Patent No. 4,829,803, in which the tubular blank must be pressurized well before the upper mold half is lowered and the outer surface of the blank must be smoothed sufficiently so that the internal pressure in the tubular blank, before the upper mold half is closed, is at least sufficient to overcome the frictional forces exerted on the blank by the mold sections as they close. This solution places critical importance on the internal pressure in the tubular blank and the smoothness of the various frictional surfaces. Furthermore, since the tool assembly deforms the tube before the tool cavity is closed, the problem of wedging can still occur.

Egy más megoldást ad az US 5 339 667 sz. szabadalmi leírás, amelynél ugyancsak a csőalakú nyersdarabot deformálják a szerszámüreg bezárásaAnother solution is given in US Patent No. 5,339,667, in which the tubular blank is also deformed to close the mold cavity.

-3©lőtt. Ennél tehát ismét felmerül a beékelődés veszélye a szerszámüreg lezárásakor. Azonkívül ez a szabadalom egy olyan szerszámüreget ismertet, amelynek nagyon speciális alakja van, hogy figyelembe vegye a csőalakú nyersdarab beékelődésének veszélyét. így tehát ezzel az eljárással csak korlátozott alakú csövek állíthatók elő.-3© shot. Here again the risk of jamming arises when closing the mold cavity. Furthermore, this patent describes a mold cavity which has a very special shape to take into account the risk of jamming the tubular blank. Thus, only tubes of limited shape can be produced with this method.

Az US 5 239 852 sz. szabadalmi leírás ismét más javaslatot ad a probléma megoldására. Ennél két szerszámszerkezetet kell egymáshoz közelíteni nagyon nagy pontossággal, annak érdekében, hogy biztosítsák, hogy a szerszámüreg mindegyik oldalfala a szembenlévö szerszámszerkezet lezáró felületeivel szoros kapcsolatba kerül. Ezenfelül ez a szerkezet a szerszámszerkezetek pereme és sarka között nagyon hegyes szöget képez. A sarok, amely ilyen hegyesszögnél képződik, a szerszámszerkezet gyenge pontját képezi, amely hosszas használat esetén töréshez vagy repedéshez vezethet.US 5,239,852. Patent specification again provides a different solution to the problem. In this case, two tool structures must be brought close together with great precision in order to ensure that each side wall of the tool cavity comes into close contact with the closing surfaces of the opposing tool structure. In addition, this structure forms a very acute angle between the edge and the corner of the tool structures. The corner, which is formed at such an acute angle, constitutes a weak point in the tool structure, which can lead to breakage or cracking in the event of prolonged use.

A találmány feladata, hogy a fent leírt nehézségeket kiküszöbölje.The invention aims to overcome the difficulties described above.

Ezt a feladatot a találmány értelmében egy olyan szerszámösszeállítással valósítjuk meg, amely legalább három különálló szerszámszerkezetet alkalmaz és ezek együttműködve képeznek egy szerszámüreget, amelybe a fémből lévő csőalakú nyersdarabot be lehet helyezni.This object is achieved according to the invention by a tool assembly which employs at least three separate tool structures which cooperate to form a tool cavity into which the tubular blank made of metal can be inserted.

A találmányt részletesebben a rajzok alapján ismertetjük, amelyek a találmány szerinti szerszámösszeállítás példaként! kiviteli alakját tüntetik fel.The invention will be described in more detail with reference to the drawings, which show an exemplary embodiment of the tool assembly according to the invention.

Az 1. ábra a hidroformáló szerszámösszeállítást mutatja perspektivikusan, szétszedett állapotban.Figure 1 shows the hydroforming tool assembly in perspective, disassembled.

A 2. ábra a hidroformáló szerszámösszeállítás egyik hosszanti végének felülnézete, amelynél a felső szerszámszerkezet felemelt vagy nyitott helyzetben van.Figure 2 is a top view of one longitudinal end of the hydroforming tool assembly with the upper tool structure in a raised or open position.

A 3. ábra a 2. ábrához hasonló felülnézet, amelynél azonban a felső szerszámszerkezet kezdeti zárt helyzetében van, mielőtt a felső szerszámszerkezet teljesen lesüllyesztett vagy zárt helyzetbe kerülne.Figure 3 is a top view similar to Figure 2, but showing the upper tool assembly in its initial closed position before the upper tool assembly is fully lowered or closed.

-4A 4. ábra az 1. ábra 4-4 vonala mentén vett metszet, amelyen az elemek teljesen összeszerelt állapotban láthatók, és a felső szerszámszerkezet felemelt vagy nyitott helyzetben van, mint a 2. ábrán.-4A Figure 4 is a sectional view taken along line 4-4 of Figure 1, showing the elements fully assembled and the upper tooling structure in a raised or open position as in Figure 2.

Az 5. ábra a 4. ábrához hasonló metszet, azonban a hidroformáló eljárás következő lépését mutatja, amikor a felső szerszámszerkezet kezdeti, zárt helyzetben van, mint a 3. ábrán.Figure 5 is a section similar to Figure 4, but shows the next step of the hydroforming process when the upper tool structure is in an initial, closed position, as in Figure 3.

A 6. ábra az 5. ábrához hasonló keresztmetszet, azonban a következő hidroformáló lépést mutatja, amikor a felső szerszámszerkezet teljesen lesülylyesztett helyzetben van és a hidroformálásra kerülő, csőalakú nyersdarab egy kissé már deformálva van vagy össze van zúzva a szerszámüreget képező szerszámszerkezetek egymás felé való elmozdulása következtében.Figure 6 is a cross-section similar to Figure 5, but shows the next hydroforming step, when the upper tool structure is in a fully lowered position and the tubular blank to be hydroformed is already slightly deformed or crushed due to the movement of the tool structures forming the tool cavity towards each other.

A 7. ábra a 6. ábrához hasonló keresztmetszetet mutat, azonban az eljárás következő lépésében, amikor a nyomás alatti folyadék kitágítja a csőalakú nyersdarabot a szerszámüreg alakjának megfelelően.Figure 7 shows a cross-section similar to Figure 6, but in the next step of the process, when the pressurized fluid expands the tubular blank to the shape of the mold cavity.

A 8. ábra az 1. ábra 8-8 vonala mentén vett hosszanti metszet, amelynél az elemek teljesen össze vannak szerelve és egy csöalakú nyersdarab van behelyezve az alsó szerszámösszeállításba és a csőalakú nyersdarab szembenfekvő végeivel egy hidraulikus dugattyú kapcsolódik, a felső szerszámszerkezet pedig felemelt helyzetben van.Figure 8 is a longitudinal section taken along line 8-8 of Figure 1 with the elements fully assembled and a tubular blank inserted into the lower tool assembly and a hydraulic piston connected to opposite ends of the tubular blank, and the upper tool assembly in a raised position.

Az 1. ábrán a 10 hidroformáló szerszámösszeállítás szétszedett állapotban perspektivikus nézetben látható. A 10 hidroformáló szerszámösszeállítás általában egy mozgatható 12 felső szerszámszerkezetből, egy mozgatható 14 alsó szerszámszerkezetből, egy 16 rögzített szerszámszerkezetből és egy rögzített 18 alapból áll, amelyhez a 16 rögzített szerszámszerkezet hozzá van erősítve, továbbá több, a kereskedelemben kapható 20 nitrogén rugóhengerből, amelyek segítségével a 14 alsó szerszámszerkezetet mozgathatóan lehet a rögzített 18 alapra erősíteni. A 12 felső szerszámszerkezet, a 14 alsó szerszámszerkezet és a 16 rögzített szerszámszerkezet együttműködik, hogy maguk között egy hosszanti üreget képezzenek, amelynek lényegében doboz alaFigure 1 shows a perspective view of a hydroforming tool assembly 10 in an exploded state. The hydroforming tool assembly 10 generally comprises a movable upper tool assembly 12, a movable lower tool assembly 14, a fixed tool assembly 16, and a fixed base 18 to which the fixed tool assembly 16 is attached, and a plurality of commercially available nitrogen spring cylinders 20 for movably attaching the lower tool assembly 14 to the fixed base 18. The upper tool assembly 12, the lower tool assembly 14, and the fixed tool assembly 16 cooperate to define a longitudinal cavity between them, which is substantially box-shaped.

-5kú keresztmetszete van és amelyet az 5. és 7. ábrákkal kapcsolatban fogunk részletesen ismertetni. Célszerűen a 12 felső szerszámszerkezet, a 14 alsó szerszámszerkezet, a 16 rögzített szerszámszerkezet és a rögzített 18 alap megfelelő acélból, mint például P-20 acélból készült.-5kú cross-section and will be described in detail in connection with Figures 5 and 7. Preferably, the upper tool structure 12, the lower tool structure 14, the fixed tool structure 16 and the fixed base 18 are made of a suitable steel, such as P-20 steel.

Amint az 1. ábrán látható, a 12 felső szerszámszerkezetnek egy pár 31 támasztó tartománya van a két szembenfekvő végénél. A 31 támasztó tartományok úgy vannak kialakítva és elhelyezve, hogy a 12 felső szerszámszerkezet szembenfekvő hosszanti végeinél felső 26 szorítóelemeket fogadjanak be. A 26 szorítóelemek a 12 felső szerszámszerkezettel az egyes 31 támasztó tartományokban több 20 nitrogén rugóhenger segítségével vannak összekötve, amelyek lehetővé teszik a 26 szorítóelemek és a 12 felső szerszámszerkezet közötti függőleges viszonylagos elmozdulást. így például amint a 2. ábrán látható, a 27 nitrogén rugóhengerek a 26 szorítóelemeket a 12 felső szerszámszerkezettől kis közzel elválasztva, rugalmasan terhelt állapotban tartják.As shown in FIG. 1, the upper tool assembly 12 has a pair of support regions 31 at opposite ends. The support regions 31 are configured and positioned to receive upper clamping members 26 at opposite longitudinal ends of the upper tool assembly 12. The clamping members 26 are connected to the upper tool assembly 12 at each support region 31 by a plurality of nitrogen spring cylinders 20 which allow vertical relative movement between the clamping members 26 and the upper tool assembly 12. For example, as shown in FIG. 2, the nitrogen spring cylinders 27 maintain the clamping members 26 in a resiliently loaded state, separated by a small gap from the upper tool assembly 12.

A 14 alsó szerszámszerkezetnek hasonló 33 támasztó tartományai vannak szembenfekvő hosszanti végeinél, amelyek úgy vannak kialakítva és elhelyezve, hogy az alsó 28 szorítóelemeket hasonló módon fogadják be. Az alsó 28 szorítóelemeknek hosszanti irányban nyúló, általában íves vagy félköríves, felfelé mutató 34 felületük van. A 34 felületek úgy vannak kialakítva és elhelyezve, hogy a 14 alsó szerszámszerkezetbe behelyezett csőalakú 40 nyersdarab alsó oldalával kapcsolódjanak és azt alátámasszák. Mivel az alsó 28 szorítóelem mindegyik íves 34 felülete hosszanti irányban befelé nyúlik a 10 hidroformáló szerszámösszeállítás középső része felé, ezek egy lényegében négyszögletes vagy doboz alakú U alakú 36 felületbe mennek át.The lower tooling structure 14 has similar support regions 33 at opposite longitudinal ends thereof, which are configured and positioned to receive the lower clamping members 28 in a similar manner. The lower clamping members 28 have longitudinally extending, generally arcuate or semi-circular, upwardly directed surfaces 34. The surfaces 34 are configured and positioned to engage and support the underside of a tubular blank 40 inserted into the lower tooling structure 14. As each arcuate surface 34 of the lower clamping member 28 extends longitudinally inwardly toward the central portion of the hydroforming tool assembly 10, they merge into a substantially rectangular or box-shaped U-shaped surface 36.

A felső 26 szorítóelemek lényegében azonosak az alsó 28 szorítóelemekkel, de annak tükörképei. Részletesebben, mint ahogyan az az 1-3. ábrákon látható, mindegyik felső 26 szorítóelemnek egy íves vagy félköríves hosszanti, de lefelé mutató 38 felülete van, amely átmegy egy fordított doboz alakú U alakú 39 felületbe. A 26 szorítóelemeknek az íves 38 felülete együttműködik azThe upper clamping elements 26 are substantially identical to the lower clamping elements 28, but are mirror images thereof. In more detail, as shown in Figures 1-3, each upper clamping element 26 has an arcuate or semi-circular longitudinal but downwardly directed surface 38 which merges into an inverted box-shaped U-shaped surface 39. The arcuate surface 38 of the clamping elements 26 cooperates with the

-6alsó 28 szorítóelem egyik megfelelő 34 felületével, hogy egy hengeres szorítófelületet képezzen, amely megfogja és tömítően kapcsolódik a csőalakú 40 nyersdarab ellentétes végeivel, amikor a 12 felső szerszámszerkezet kezdetben le van süllyesztve (lásd 3. ábra).-6 with a corresponding surface 34 of the lower clamping member 28 to form a cylindrical clamping surface which grips and seals the opposite ends of the tubular blank 40 when the upper tooling assembly 12 is initially lowered (see FIG. 3).

Amint a 4. ábrán látható keresztmetszetből kitűnik, a felső 31 támasztó tartományok között a 12 felső szerszámszerkezet egy hosszanti 37 csatornát képez, amelynek lényegében fordított U alakú keresztmetszete van. A 37 csatornát egymástól közzel elhelyezett, hosszanti irányban nyúló, egymással párhuzamos, függőleges 43 oldalfelületek és egy, közöttük hosszanti irányban futó, lényegében vízszintes 66 felület határolja.As can be seen from the cross-section in Figure 4, between the upper support regions 31, the upper tool structure 12 defines a longitudinal channel 37 having a substantially inverted U-shaped cross-section. The channel 37 is defined by spaced apart, longitudinally extending, mutually parallel, vertical side surfaces 43 and a substantially horizontal surface 66 extending longitudinally therebetween.

Amint az 1., 2. és 3. ábrákból látható, a 14 alsó szerszámszerkezet szembenfekvő hosszanti végeinek, amelyek a 33 támasztó tartományt határozzák meg, lényegében U alakú keresztmetszetük van. Azonban amint a 4. ábrából látható, a 14 alsó szerszámszerkezetben egy központi 42 nyílás van az U alakú hosszanti végek között. A 14 alsó szerszámszerkezet belső függőleges 41 felületei határozzák meg és veszik körül a központi 42 nyílást mind a négy oldalán. Pontosabban, egy pár hosszanti irányban nyúló, oldalsó 41 felület képezi a 42 nyílás oldalait. Ezek a 41 felületek függőlegesek, párhuzamosak és egymás felé néznek, mint ahogyan az a 4-7. ábrákon látható. Ugyanakkor, bár nem ábrázoltuk, de könnyen elképzelhető, hogy egy pár keresztirányú oldalsó 41 felület képezi a 42 nyílás hosszanti végeit, amelyek ugyancsak függőlegesek, párhuzamosak és egymás felé néznek. Az is könnyen belátható, hogy a négy 41 felület képezi a 42 nyílást, amely felülnézetben négyszög alakú.As can be seen from Figures 1, 2 and 3, the opposed longitudinal ends of the lower tool structure 14, which define the support region 33, have a substantially U-shaped cross-section. However, as can be seen from Figure 4, the lower tool structure 14 has a central opening 42 between the U-shaped longitudinal ends. The inner vertical surfaces 41 of the lower tool structure 14 define and surround the central opening 42 on all four sides. More specifically, a pair of longitudinally extending lateral surfaces 41 form the sides of the opening 42. These surfaces 41 are vertical, parallel and facing each other, as shown in Figures 4-7. However, although not shown, it is readily conceivable that a pair of transverse lateral surfaces 41 form the longitudinal ends of the opening 42, which are also vertical, parallel and facing each other. It is also easy to see that the four surfaces 41 form the opening 42, which is rectangular in plan view.

Visszatérve az 1. ábrára, látható, hogy a rögzített 18 alap lényegében egy négyszögletes fém tuskó és hogy a 16 rögzített szerszámszerkezet a 18 alap felső 46 felületére van erősítve, több 44 csavar segítségével. A 16 rögzített szerszámszerkezet egy hosszúra nyújtott szerkezet, amely a rögzített 18 alap felső 46 felületének lényegében legnagyobb részén, általában a rögzített 18 alap keresztirányú közepe mentén végigér. A 16 rögzített szerszámszerkeReturning to Figure 1, it can be seen that the fixed base 18 is essentially a rectangular metal billet and that the fixed tool assembly 16 is secured to the upper surface 46 of the base 18 by means of a plurality of screws 44. The fixed tool assembly 16 is an elongated structure extending over substantially the majority of the upper surface 46 of the fixed base 18, generally along the transverse center of the fixed base 18. The fixed tool assembly 16

-7 zet a rögzített 18 alapból felfelé kiáll és lényegében függőleges 52 oldalfelületei vannak a szembenfekvő hosszanti oldalain, amelyek közül az 1. ábrán csak az egyik látható. A 16 rögzített szerszámszerkezetnek a szembenfekvő hoszszanti végeinél lényegében függőleges 54 végfelületei vannak, amelyek közül ugyancsak egy látható az 1. ábrán. A 16 rögzített szerszámszerkezet úgy van kialakítva és elhelyezve, hogy a 14 alsó szerszámszerkezetben lévő 42 nyílásban helyezkedjen el, úgy, hogy a 42 nyílást meghatározó függőleges 41 felületek és a 16 rögzített szerszámszerkezet függőleges 52 oldalfelületei és 54 végfelületei között minimális rés legyen. A 16 rögzített szerszámszerkezet azonkívül egy felső, általában vízszintes, hosszanti irányban nyúló 56 felületet tartalmaz, amely úgy van kialakítva és elhelyezve, hogy a 12 felső szerszámszerkezet hosszanti irányban nyúló 66 felületétől távolságban helyezkedjen el.-7 extends upwardly from the fixed base 18 and has substantially vertical side surfaces 52 on opposite longitudinal sides, only one of which is shown in FIG. 1. The fixed tool assembly 16 has substantially vertical end surfaces 54 at opposite longitudinal ends, one of which is also shown in FIG. 1. The fixed tool assembly 16 is configured and positioned to be located in an opening 42 in the lower tool assembly 14 such that there is a minimal gap between the vertical surfaces 41 defining the opening 42 and the vertical side surfaces 52 and end surfaces 54 of the fixed tool assembly 16. The fixed tool assembly 16 also includes an upper, generally horizontal, longitudinally extending surface 56 which is configured and positioned to be spaced from the longitudinally extending surface 66 of the upper tool assembly 12.

Előnyösen az előbb említett 41 felületek, a felső 56 felület és a 16 rögzített szerszámszerkezet 43 oldalfelületei, valamint a 12 felső szerszámszerkezet alsó 66 felülete közötti együttműködés egy 60 szerszámüreget alkot, amelynek teljes hossza mentén lényegében doboz alakú keresztmetszete van, amint az az 5. és 6. ábrákból kitűnik, és így egy hidroformáló részt képez, amelynek teljes hossza mentén lényegében zárt doboz keresztmetszete van. A 16 rögzített szerszámszerkezetnek a felső 56 felülete és a 12 felső szerszámszerkezetnek az alsó 66 felülete képezik a 60 szerszámüreg alsó és felső szerszámfelületeit. Amint az 1. ábrán látható, bár a 16 rögzített szerszámszerkezetnek a felső 56 felülete általában vízszintes, és valójában a szembenfekvő hosszanti végeinél lényegében vízszintes és általában párhuzamos 62 felületrészei vannak, azonban azok között egy íves, lefelé mutató 64 felületrész helyezkedik el.Preferably, the cooperation between the aforementioned surfaces 41, the upper surface 56 and the side surfaces 43 of the fixed tool structure 16, and the lower surface 66 of the upper tool structure 12 forms a tool cavity 60 having a substantially box-shaped cross-section along its entire length, as seen in FIGS. 5 and 6, thereby forming a hydroforming portion having a substantially closed box-shaped cross-section along its entire length. The upper surface 56 of the fixed tool structure 16 and the lower surface 66 of the upper tool structure 12 form the lower and upper tool surfaces of the tool cavity 60. As shown in FIG. 1, although the upper surface 56 of the fixed tool structure 16 is generally horizontal, and in fact has substantially horizontal and generally parallel surface portions 62 at its opposite longitudinal ends, there is an arcuate, downwardly directed surface portion 64 therebetween.

A 2. ábrán a 10 hidroformáló szerszámösszeállítás egyik végének elölnézete látható, amikoris a 12 felső szerszámszerkezet nyitott vagy felemelt helyzetben van. Ebben a helyzetben a 10 hidroformáló szerszámösszeállítás lehetővé teszi, hogy egy csőalakú 40 nyersdarabot helyezzünk be a 14 alsó szerszámszerkezetbe. A 40 nyersdarab egy közbenső részén előnyösen elő vanFigure 2 shows a front view of one end of the hydroforming tool assembly 10 with the upper tool assembly 12 in the open or raised position. In this position, the hydroforming tool assembly 10 allows a tubular blank 40 to be inserted into the lower tool assembly 14. The blank 40 is preferably provided with an intermediate portion

-8hajlítva mielőtt a 14 alsó szerszámszerkezetbe be lenne helyezve. A 40 nyersdarab előhajlított alakja általában a szembenfekvő 56, 66 felületek íves alakját követi. Az 1., 4., és 5. ábrákból látható, hogy a hidroformálásra kerülő csőalakú 40 nyersdarab az alsó 28 szorítóelem segítségével fel van függesztve úgy, hogy kissé a 16 rögzített szerszámszerkezet felső 56 felülete fölött helyezkedjék el amikor a 40 nyersdarabot először helyezzük be a 10 hidroformáló szerszámösszeál I ításba.-8bent before being inserted into the lower tooling assembly 14. The pre-bent shape of the blank 40 generally follows the curved shape of the opposing surfaces 56, 66. It can be seen from Figures 1, 4, and 5 that the tubular blank 40 to be hydroformed is suspended by the lower clamp 28 so as to be positioned slightly above the upper surface 56 of the fixed tooling assembly 16 when the blank 40 is first inserted into the hydroforming tooling assembly 10.

Amikor a 40 nyersdarabot behelyeztük a 14 alsó szerszámszerkezetbe, akkor a 40 nyersdarab szembenfekvő végei az alsó 28 szorítóelem megfelelő 36 felületein nyugszanak, a 14 alsó szerszámszerkezet szembenfekvő végeinél, amint az a 8. ábrán látható. Előnyösen a 36 felületek úgy vannak kialakítva és elhelyezve, hogy a csőalakú 40 nyersdarab megfelelő szembenfekvő végeinek alsó részeivel kölcsönös illeszkedést képezzenek. Következésképpen a 12 felső szerszámszerkezetet úgy süllyesztjük le, hogy a felső 26 szorítóelemek, amelyeket a 27 nitrogén rugóhengerek tartanak nyújtott helyzetben — amint az a 2. ábrán látható — a csőalakú 40 nyersdarab megfelelő szembenfekvő végeinek felső részével kölcsönös illeszkedést képezzenek. Ezen a ponton a csőalakú 40 nyersdarab szembenfekvő két vége a 26 és 28 szorítóelemek közé van befogva, mielőtt a 12 felső szerszámszerkezetet lesüllyesztenénk teljesen zárt helyzetbe.When the blank 40 is inserted into the lower tooling assembly 14, the opposing ends of the blank 40 rest on corresponding surfaces 36 of the lower clamping member 28 at the opposing ends of the lower tooling assembly 14, as shown in FIG. 8. Preferably, the surfaces 36 are configured and positioned to form a reciprocal fit with the lower portions of the corresponding opposing ends of the tubular blank 40. Consequently, the upper tooling assembly 12 is lowered so that the upper clamping members 26, which are held in an extended position by the nitrogen spring cylinders 27, as shown in FIG. 2, form a reciprocal fit with the upper portions of the corresponding opposing ends of the tubular blank 40. At this point, the two opposing ends of the tubular blank 40 are clamped between the clamping elements 26 and 28 before the upper tool assembly 12 is lowered to a fully closed position.

Ezen a ponton a csöalakú 40 nyersdarab lényegében mereven van a helyében tartva, hogy a 8. ábrán látható 59 hidroformáló hengereket teleszkópszerűen és tömítően be lehessen illeszteni a csőalakú 40 nyersdarab mindkét végébe anélkül, hogy a csövet lényegesen mozgatni kellene, és anélkül, hogy a 12 felső szerszámszerkezetet teljesen le kellene süllyeszteni a teljesen zárt vagy lesüllyesztett helyzetébe. Az 59 hidroformáló hengerek előnyösen előtöltik a csőalakú 40 nyersdarabot F hidraulikus közeggel, azonban nem helyezik azt nyomás alá, mielőtt vagy miközben a 12 felső szerszámszerkezetet folyamatosan lefelé süllyesztjük. F hidraulikus közegként előnyösen vizet alkalmaAt this point, the tubular blank 40 is substantially rigidly held in place so that the hydroforming cylinders 59 shown in FIG. 8 can be telescopically and sealingly inserted into both ends of the tubular blank 40 without substantially moving the tube and without completely lowering the upper tool assembly 12 to its fully closed or lowered position. The hydroforming cylinders 59 preferably pre-charge the tubular blank 40 with hydraulic fluid F, but do not pressurize it before or while the upper tool assembly 12 is continuously lowered downward. The hydraulic fluid F is preferably water.

-9zunk. Bár az előtöltö művelet előnyös abból a célból, hogy a ciklusidőt csökkenti és simább körvonalú részeket eredményez, a találmány szerinti megoldásnál azt irányozza elő, hogy a 12 felső szerszámszerkezetet teljesen le lehet süllyeszteni, mielőtt bármilyen közeget töltenénk be a csőalakú 40 nyersdarabba.Although the pre-filling operation is advantageous in terms of reducing cycle time and producing smoother contoured parts, the present invention contemplates that the upper tool assembly 12 may be fully lowered before any medium is loaded into the tubular blank 40.

Amint a 4. ábrán látható, a 12 felső szerszámszerkezet egy pár, oldalirányban egymástól közzel elhelyezett, párhuzamos 70 peremet tartalmaz, amelyek a 66 felület szembenfekvö oldalaiból lefelé nyúlnak ki és a 12 felső szerszámszerkezet teljes hossza mentén végigérnek. Amikor a 12 felső szerszámszerkezetet tovább süllyesztjük lefelé, a felső 26 szorítóelemnek a 40 nyersdarabbal és alsó 28 szorítóelemmel való kezdeti kapcsolódása után, a 27 nitrogén rugóhengerek össze vannak nyomva és a 70 peremek kapcsolatba kerülnek a 14 alsó szerszámszerkezet felső 72 felületeivel a 42 nyílás ellentétes oldalainál úgy, hogy lezárják a 60 szerszámüreget, amint az az 5. ábrán látható. A 70 peremek robusztus lezárást képeznek, ami igen nagy nyomásnak, 10000 atmoszféra feletti nyomásnak is ellen tud állni a 60 szerszámüregben. Előnyös lehet ugyanilyen peremek létesítése a 72 felületen a 42 nyílás szembenfekvö hosszanti oldalánál, amelyek együttműködnek a 70 peremekkel. Mindenesetre, mivel a 10 hidroformáló szerszámösszeállítás három vagy esetleg több 12 felső szerszámszerkezetet, 14 alsó szerszámszerkezetet és 16 rögzített szerszámszerkezetet alkalmaz ahhoz, hogy a 60 szerszámüreget kialakítsa, a találmány szerinti 10 hidroformáló szerszámösszeállítást nem kell ellátni olyan felületekkel, amelyeknek vékony keresztmetszete van, amely megsérülhet vagy széttörhet több hidroformáló művelet után.As shown in FIG. 4, the upper tool assembly 12 includes a pair of laterally spaced parallel flanges 70 extending downwardly from opposite sides of the surface 66 and extending along the entire length of the upper tool assembly 12. As the upper tool assembly 12 is further lowered downwardly, after the initial engagement of the upper clamp member 26 with the blank 40 and the lower clamp member 28, the nitrogen spring cylinders 27 are compressed and the flanges 70 engage the upper surfaces 72 of the lower tool assembly 14 on opposite sides of the opening 42 to seal the tool cavity 60, as shown in FIG. 5. The flanges 70 form a robust seal capable of withstanding very high pressures, in excess of 10,000 atmospheres, in the tool cavity 60. It may be advantageous to provide similar flanges on the surface 72 on the opposite longitudinal side of the opening 42, which cooperate with the flanges 70. In any case, since the hydroforming tool assembly 10 utilizes three or more upper tool structures 12, lower tool structures 14, and fixed tool structures 16 to form the tool cavity 60, the hydroforming tool assembly 10 of the present invention need not be provided with surfaces having a thin cross-section that may be damaged or broken after multiple hydroforming operations.

A 70 peremeknek a 72 felülettel való kezdeti érintkezése után a 12 felső szerszámszerkezet folyamatos lefelé mozgása a 14 alsó szerszámszerkezetet is lefelé kényszeríti a 20 nitrogén rugóhengerek ellenében, amelyekre a 14 alsó szerszámszerkezet szerelve van. A 40 nyersdarab, amely végeinél fogva a 12 felső szerszámszerkezet és a 14 alsó szerszámszerkezet közé van beszoAfter the initial contact of the edges 70 with the surface 72, the continued downward movement of the upper tool assembly 12 also forces the lower tool assembly 14 downward against the nitrogen spring cylinders 20 to which the lower tool assembly 14 is mounted. The blank 40, which is sandwiched between the upper tool assembly 12 and the lower tool assembly 14 by its ends, is

-10rítva, ugyancsak lefelé mozog. A 14 alsó szerszámszerkezet kényszerű lefelé mozgása végbemehet azáltal, ha a 12 felső szerszámszerkezet súlyát használjuk fel, vagy ha egy hidraulikus rendszert alkalmazunk, amely a 12 felső szerszámszerkezetet lefelé kényszeríti. A 12 felső szerszámszerkezet és a 14 alsó szerszámszerkezet folytatja lefelé való mozgását, amíg ezt a mozgást le nem állítja az, hogy a 14 alsó szerszámszerkezet egy ütközővel kapcsolódik, amelyet a rögzített 18 alap képez. A 12 felső szerszámszerkezet és a 14 alsó szerszámszerkezet ezen folyamatos lefelé mozgása folyamán a 12 felső szerszámszerkezet 66 felülete is lefelé mozog a 16 rögzített szerszámszerkezet 56 felülete felé, úgy hogy a 60 szerszámüreg mérete csökken, ugyanakkor a 60 szerszámüregben a kerületi lezárás fennmarad. Esetlegesen a 40 nyersdarab alsó része is lefelé mozdul el és kapcsolódik a 16 rögzített szerszámszerkezet 56 felületével.-10, it also moves downward. The forced downward movement of the lower tool assembly 14 can be accomplished by utilizing the weight of the upper tool assembly 12 or by utilizing a hydraulic system that forces the upper tool assembly 12 downward. The upper tool assembly 12 and the lower tool assembly 14 continue their downward movement until this movement is stopped by the lower tool assembly 14 engaging a stop formed by the fixed base 18. During this continuous downward movement of the upper tool assembly 12 and the lower tool assembly 14, the surface 66 of the upper tool assembly 12 also moves downward toward the surface 56 of the fixed tool assembly 16, so that the size of the tool cavity 60 is reduced while maintaining the circumferential seal in the tool cavity 60. Optionally, the lower portion of the blank 40 also moves downward and engages the surface 56 of the fixed tool assembly 16.

Miután a 40 nyersdarab alsó része kapcsolódik az 56 felülettel, a 12 felső szerszámszerkezet és a 14 alsó szerszámszerkezet további lefelé mozgása a 40 nyersdarabot meghajolni kényszeríti. Amint a 6. ábrán látható, a 12 felső szerszámszerkezet és a 14 alsó szerszámszerkezet végül megáll a teljesen lesüllyesztett zárt helyzetben, és a 60 szerszámüreg eléggé kicsivé vált ahhoz, hogy a csöalakú 40 nyersdarabot kissé összetörje. A 40 nyersdarab összetörése úgy megy végbe, hogy a csőalakú 40 nyersdarabot egy olyan kerülettel láthatjuk el, amely jobban megfelel a doboz alakú 60 szerszámüreg végső keresztmetszete kerületének. Mivel a csöalakú 40 nyersdarab előre meg van töltve F hidraulikus közeggel az összetörés előtt, a csőben az összetörés folyamán képződő gyűrődések ki vannak küszöbölve és általában egy lágyan körvonalazott hidroformáit részt lehet kialakítani.After the bottom of the blank 40 engages the surface 56, further downward movement of the upper tool assembly 12 and the lower tool assembly 14 forces the blank 40 to bend. As shown in FIG. 6, the upper tool assembly 12 and the lower tool assembly 14 eventually stop in the fully lowered closed position, and the tool cavity 60 has become small enough to slightly crush the tubular blank 40. The crushing of the blank 40 is accomplished by providing the tubular blank 40 with a circumference that more closely matches the circumference of the final cross-section of the box-shaped tool cavity 60. Since the tubular blank 40 is prefilled with hydraulic fluid F prior to crushing, the wrinkles that form in the tube during crushing are eliminated and a generally smooth-contoured hydroformed portion can be formed.

Amint a 7. ábrán látható, miután a 12 felső szerszámszerkezet elért a teljesen lesüllyesztett helyzetbe, amikor a 14 alsó szerszámszerkezet kapcsolódik a rögzített 18 alappal úgy, hogy nem tud tovább mozogni, az összetört 40 nyersdarab belsejében lévő F hidraulikus közeget a hidraulikus rendszer nyomás aláAs shown in Figure 7, after the upper tool assembly 12 reaches the fully lowered position, when the lower tool assembly 14 engages with the fixed base 18 so that it cannot move further, the hydraulic fluid F inside the crushed blank 40 is pressurized by the hydraulic system.

-11 helyezi a csőalakú 40 nyersdarab egyik végén keresztül bármilyen ismert módon, például egy hidraulikus sűrítő vagy egy nagynyomású szivattyú segítségével. Egy más változatban a csőalakú 40 nyersdarab kiterjedése vagy hidroformálása elkezdődhet, mielőtt a 12 felső szerszámszerkezet teljesen lesüllyedne, azaz a 40 nyersdarab összetörése előtt. Pontosabban, a találmány azt is lehetővé teszi, hogy a 40 nyersdarab expanziója megkezdődjön közvetlenül azután, hogy a 12 felső szerszámszerkezetet lesüllyesztettük addig a pontig, amikor a 70 perem kapcsolódik a 14 alsó szerszámszerkezet vele együttműködő 72 felületével, amint az az 5. ábrán látható. Ha az expanzió ilyen korán megindul, akkor az egész hidroformáló eljárás ciklusidejét csökkenteni lehet. Azonkívül, mivel a 60 szerszámüregnek nagyobb keresztmetszete van, amikor a 26 szorítóelem és a 12 felső szerszámszerkezet először kapcsolódik a 14 alsó szerszámszerkezettel (lásd 5. ábra), összehasonlítva azzal az állapottal, amikor a 12 felső szerszámszerkezet és a 14 alsó szerszámszerkezet teljesen lesüllyesztett helyzetben van (lásd 6. ábra), a csőalakú 40 nyersdarabnak ez a korai expanziója lehetővé teszi, hogy a 40 nyersdarab sugárirányban terjedjen ki függőleges irányban, azaz ovális alakban, amire nincsen lehetőség ha a 12 felső szerszámszerkezet teljesen lesüllyesztett helyzetbe kerül. Ennek a megnövelt expanziós képességnek az eredményeképpen a csőalakú 40 nyersdarab keresztmetszetének kerülete közelebb kerülhet a 60 szerszámüreg végső keresztmetszetének kerületéhez és könnyebbé válik a 40 nyersdarabnak az expandálása a 60 szerszámüreg sarkaiba. Különösen mivel a csőalakú 40 nyersdarab kiterjed, amint az előzőekben említettük, hogy keresztmetszetének kerületéhez alkalmazkodjon, mielőtt a 40 nyersdarab a 66 felülettel kapcsolódik, a 40 nyersdarab expandálni tud a 60 szerszámüreg sarkaiba, anélkül, hogy a nyersdarab fémanyagának mozogni kellene, míg a 40 nyersdarab külső fémes felülete súrlódó kapcsolatban van a szerszám felső 56 felületével illetve az alsó 66 felületével. Ennek eredményeképpen a 60 szerszámüreg sarkaiban az expanzió könnyebben megy végbe és egy simább végdarab képződik.-11 is placed through one end of the tubular blank 40 by any known means, such as a hydraulic ram or a high-pressure pump. In another embodiment, the expansion or hydroforming of the tubular blank 40 may begin before the upper tool assembly 12 is fully lowered, i.e., before the blank 40 is crushed. More specifically, the invention also allows the expansion of the blank 40 to begin immediately after the upper tool assembly 12 has been lowered to the point where the flange 70 engages the mating surface 72 of the lower tool assembly 14, as shown in FIG. 5. If expansion is initiated this early, the cycle time of the entire hydroforming process may be reduced. Furthermore, since the tool cavity 60 has a larger cross-section when the clamping member 26 and the upper tool assembly 12 are first engaged with the lower tool assembly 14 (see FIG. 5) compared to when the upper tool assembly 12 and the lower tool assembly 14 are in the fully lowered position (see FIG. 6), this early expansion of the tubular blank 40 allows the blank 40 to expand radially in a vertical direction, i.e., into an oval shape, which is not possible when the upper tool assembly 12 is in the fully lowered position. As a result of this increased expansion capability, the cross-sectional perimeter of the tubular blank 40 can be brought closer to the final cross-sectional perimeter of the tool cavity 60 and it becomes easier to expand the blank 40 into the corners of the tool cavity 60. In particular, since the tubular blank 40 expands, as previously mentioned, to conform to the circumference of its cross-section before the blank 40 engages the surface 66, the blank 40 can expand into the corners of the tool cavity 60 without the metal material of the blank having to move, while the outer metal surface of the blank 40 is in frictional contact with the upper surface 56 and the lower surface 66 of the tool. As a result, expansion occurs more easily in the corners of the tool cavity 60 and a smoother end piece is formed.

-12A csőalakú 40 nyersdarab hidroformáló expanziója folyamán az F hidraulikus közeget nyomás alá helyezzük olyan mértékben, hogy a 40 nyersdarabot sugárirányban kifelé expandálja a 60 szerszámüreget meghatározó szerszámfelületekkel összhangban. Előnyösen a közegnyomás megközelítőleg 2000 és 3000 atmoszféra között lehet és a 40 nyersdarab úgy expandálódik, hogy egy hidroformáit része van, amelynek keresztmetszete 10 %-kal vagy többel nagyobb mint az eredeti 40 nyersdarabé. Azonkívül a csőalakú 40 nyersdarab szembenfekvő hosszanti végei hosszanti irányban befelé tolódnak el, egymás felé, hogy a cső falvastagságát feltöltsék, amint az az US 08/314 496 sz. szabadalmi leírásban ismertetve van. Miközben a 40 nyersdarab nyomás alá van helyezve és expandálódik, a 12 felső szerszámszerkezet folytatja kényszerű lefelé mozgását, például egy hidraulikus dugattyú segítségével, hogy fenntartsa a lezárt 60 szerszámüreg alakját, és a 40 nyersdarab nyomás alá helyezéséből származó, felfelé ható erőnek ellenálljon.-12 During the hydroforming expansion of the tubular blank 40, the hydraulic fluid F is pressurized to an extent that it expands the tubular blank 40 radially outwardly in accordance with the mold surfaces defining the mold cavity 60. Preferably, the fluid pressure is between approximately 2000 and 3000 atmospheres and the tubular blank 40 is expanded to have a hydroformed portion having a cross-sectional area 10% or more larger than that of the original tubular blank 40. In addition, the opposing longitudinal ends of the tubular blank 40 are displaced longitudinally inwardly toward each other to fill the wall thickness of the tube, as described in U.S. Patent No. 08/314,496. While the blank 40 is compressed and expanding, the upper tool assembly 12 continues its forced downward movement, for example by a hydraulic piston, to maintain the shape of the closed tool cavity 60 and to resist the upward force resulting from the compression of the blank 40.

Miután a 40 nyersdarabot hidroformáltuk, a 12 felső szerszámszerkezetet felemeljük. Mivel a hidroformáit részt kapcsolatba kényszerítettük a 60 szerszámüreget képező kerületi szerszámfelületekkel, ez a rész lényegében merev, kölcsönös illeszkedést képez a 12 felső szerszámszerkezet 41 felületével és 43 oldalfelületével. Ebben az esetben a 40 nyersdarab felfelé emelkedik a 12 felső szerszámszerkezettel együtt és abból ki kell húzni. Ebből a célból a 12 felső szerszámszerkezet egy 80 kidobószerkezettel van ellátva, amely az 1. ábrán látható. A 80 kidobószerkezet a 12 felső szerszámszerkezetben lévő támasztó tartományba illeszkedik és a 60 szerszámüreg részét képezi. A 80 kidobószerkezet függőleges irányban mozgatható a támasztó helyzetből kifelé a tényleges kidobó helyzetbe. A 80 kidobószerkezetet hidraulikus dugattyúval lehet mozgatni.After the blank 40 has been hydroformed, the upper tool structure 12 is lifted. Since the hydroformed portion has been forced into contact with the circumferential tool surfaces forming the tool cavity 60, this portion forms a substantially rigid, reciprocal fit with the surface 41 and the side surfaces 43 of the upper tool structure 12. In this case, the blank 40 rises upward together with the upper tool structure 12 and must be pulled out of it. For this purpose, the upper tool structure 12 is provided with an ejector mechanism 80, which is shown in Figure 1. The ejector mechanism 80 fits into a support region in the upper tool structure 12 and forms part of the tool cavity 60. The ejector mechanism 80 can be moved vertically from the support position outwardly to the actual ejector position. The ejector mechanism 80 can be moved by a hydraulic piston.

Hasonlóképpen a 14 alsó szerszámszerkezet is ellátható egy pár, a rajzon nem ábrázolt kidobószerkezettel, amely a 14 alsó szerszámszerkezetbe illeszkedik, hogy a 14 alsó szerszámszerkezetben lévő 42 nyílás 41 felületeitSimilarly, the lower tool assembly 14 may be provided with a pair of ejector assemblies, not shown in the drawing, which fit into the lower tool assembly 14 to engage the surfaces 41 of the opening 42 in the lower tool assembly 14.

-13határozza meg. A kidobószerkezet arra szolgál, hogy a hidroformáit részt kidobja, abban az esetben ha az a 14 alsó szerszámszerkezet belsejébe beékelődik vagy beszorul.-13. The ejector mechanism serves to eject the hydroformed part in the event that it becomes wedged or jammed inside the lower tooling mechanism 14.

Magától értetődik, hogy az előzőekben elmondottak kizárólag példaként vannak ismertetve, és a találmányon számos változtatás eszközölhető anélkül, hogy a találmány tárgykörét elhagynánk. Például míg az ábrázolt kivitelnél három külön szerszám szerkezetet alkalmazunk, amelyek együttműködve képezik a szerszámüreget, magától értetődik, hogy négy vagy több szerszámszerkezet is alkalmazható.It is understood that the foregoing is given by way of example only and that many modifications may be made to the invention without departing from the scope of the invention. For example, while the illustrated embodiment employs three separate tool assemblies which cooperate to form the tool cavity, it is understood that four or more tool assemblies may be employed.

Claims

-14Patent claims

1. A hydroforming tool assembly comprising a first movable tool structure, a second movable tool structure and a fixed tool structure, the first movable tool structure, the second movable tool structure and the fixed tool structure cooperating to form a tool cavity into which a metal tube can be inserted, characterized in that relative movement between the first and second movable tool structures closes the tool cavity and after the tool cavity is closed, movement of the first movable tool structure relative to the fixed tool structure gradually reduces the cross-section of the tool cavity and thus deforms the metal tube inside the tool cavity.

2. A hydroforming tool assembly according to claim 1, characterized in that it has hydroforming gate elements which are configured and positioned to admit pressurized fluid into the interior of the metal tube and thereby cause the metal tube to expand outwardly in accordance with the surfaces defining the tool cavity.

3. A hydroforming tool assembly according to claim 1 or 2, characterized in that the hydroforming gate elements are capable of relative movement with respect to each other, so that the hydroforming gate elements compress the metal tube therebetween in a longitudinal direction and the metal material of the metal tube flows in a longitudinal direction and replenishes the wall thickness of the tube as it expands.

4. The hydroforming tool assembly of claim 1, wherein the fixed tool structure is received by an opening in the second movable tool structure, and the first tool structure engages with the second tool structure to close the tool cavity.

5. The hydroforming tool assembly of claim 4, wherein the second movable tool structure comprises a plurality of compressible springs.

-15 is mounted on the element, and the first movable tool structure is moved downwards to engage with the second tool structure to close the tool cavity, and further downward movement of the first movable tool structure after engagement also moves the second movable tool structure downwards, against the load of the spring elements, and the continuous downward movement of the first movable tool structure and the downward movement of the second movable tool structure reduce the cross-section of the tool cavity and thus the metal tube is deformed.

6. The hydroforming tool assembly of claim 5, wherein the compressible spring elements comprise nitrogen spring cylinders.

7. The hydroforming tool assembly of claim 5, further comprising a pair of opposed lower clamps mounted on the second movable tool assembly, the clamps being configured and positioned to engage the underside of the metal tube at two opposed longitudinal ends thereof, the lower clamps holding the metal tube suspended in an upward position relative to the fixed tool assembly before the first movable tool assembly is moved downwardly to engage the second movable tool assembly.

8. A hydroforming tool assembly according to claim 7, characterized in that the lower clamping members are mounted on the second movable tool structure by means of spring cylinders to allow relative movement between the lower clamping members and the second movable tool structure.

9. A tool assembly according to claim 7, characterized in that the lower clamping elements form a reciprocal fit with the opposite longitudinal ends of the metal tube.

10. The hydroforming tool assembly of claim 8, further comprising a pair of opposed clamping members mounted on the first movable tool structure and configured and positioned to engage the upper surface of the metal tube.

-16 at the opposing longitudinal ends when the first movable tool assembly is engaged with the second tool assembly and the opposing clamping members mounted on the first movable tool assembly cooperate with the lower clamping members mounted on the second movable tool assembly to grip the outer surface of the metal tube at the opposing ends thereof.

11. A hydroforming tool assembly comprising a first tool structure, a second tool structure and a third tool structure, the first tool structure, the second tool structure and the third tool structure cooperating with each other to form a tool cavity into which a metal tube can be inserted, the first tool structure being movable to close the tool cavity, characterized in that after the tool cavity is closed, the first and second tool structures are movable to reduce the cross-section of the tool cavity and deform the metal tube inside the tool cavity.

12. The hydroforming tool assembly of claim 11, wherein the second tool structure remains stationary when the first tool structure moves to close the tool cavity.

13. The hydroforming tool assembly of claim 12, wherein the third tool structure remains stationary as the first and second tool structures move to gradually reduce the cross-section of the tool cavity.

14. The hydroforming tool assembly of claim 11, further comprising hydroforming gate members configured and positioned to admit pressurized fluid into the interior of the metal tube, thereby causing the metal tube to expand outwardly in accordance with the surfaces defining the tool cavity.

15. The hydroforming tool assembly of claim 14, wherein the relative movement of the hydroforming gate members relative to each other compresses the metal tube therebetween in a longitudinal direction such that the metal tube

-17 metal material should flow longitudinally to replenish the wall thickness of the pipe as it expands.

16. The hydroforming tool assembly of claim 11, wherein the tool structure is received by an opening in the second movable tool structure, and the first tool structure engages the second tool structure to close the tool cavity.

17. The hydroforming tool assembly of claim 16, wherein the second tool structure is mounted on a plurality of compressible spring elements, and the first tool structure is moved downwardly into engagement with the second tool structure, such that continued downward movement of the first movable tool structure after engagement also moves the second tool structure downwardly against the action of the spring elements, and the continued downward movement of the first tool structure and the downward movement of the second tool structure reduce the cross-section of the tool cavity.

18. The hydroforming tool assembly of claim 17, wherein the compressible spring elements comprise nitrogen spring cylinders.

19. A method for hydroforming a metal tube, comprising: inserting the metal tube into a hydroforming tool assembly having three separate tool structures, the three tool structures cooperating to form a tool cavity, moving a first of the tool structures to close the tool cavity, then moving the first and second of the tool structures to reduce the cross-section of the tool cavity, and deforming the metal tube as a result of the reduction in the cross-section of the tool cavity.

20. The method of claim 19, characterized in that fluid pressure is created inside the metal tube prior to deforming the metal tube, thereby providing internal support for the metal tube as it is deformed.

21. A hydroforming tool assembly, characterized in that it has a lower tool assembly that forms a lower tool cavity portion into which a metal tube is inserted, the lower tool assembly defining side walls that form opposite sides of the lower tool cavity portion and a bottom wall that forms a bottom surface of the tool cavity portion, and an upper movable tool structure that has closing surfaces that are movable to engage the lower tool assembly at opposite sides of the lower tool portion to close the lower tool cavity portion and thereby form a closed cavity, and the lower tool assembly and the upper tool assembly cooperate with each other to reduce the size of the closed tool cavity to deform the metal tube therein.

The authorized person:

List of reference numbers

10 hydroforming 40 blank tooling 41 surface

12 upper tooling 42 openings

14 lower tool structure 43 side surface

16 fixed tooling 44 screws

18 base 46 surface

20 nitrogen spring cylinders 52 side surfaces

26 clamping elements 54 end surfaces

27 nitrogen spring cylinder 56 surface

28 clamping elements 59 hydroforming rollers

31 support areas 60 tool cavities

33 support area 62 surface area

34 surfaces 64 surface parts

36 surfaces 66 surfaces

37 channels 70 edges

38 surfaces 72 surfaces

39 surface 80 ejector