冲头，用于在中空零件中形成相对的孔的设备和方法，以及由此形成的零件的制作方法

专利名称：冲头，用于在中空零件中形成相对的孔的设备和方法，以及由此形成的零件的制作方法
冲头，用于在中空零件中形成相对的孔的设备和方法，以及由此形成的零件发明领域本申请涉及冲头、用于在中空零件中形成相对的孔的设备和方法 以及由此形成的零件。发明背景在中空零件中有时需要相对的或对齐的孔，例如用于连接穿过其 中的机械紧固件。可以对该零件的内部加压，以辅助沖头在零件中产 生孔。例如，在用中空金属零件液压成形零件时，利用液压成形压力 来辅助沖头在零件中产生孔。这消除了对于用来在零件的内部无支承 区域中形成孔的二次操作(如钻孔或激光切割)的需要。在对液压成形零件的典型的冲压操作中，当冲头行进到接合材料 的前表面时，后表面由加压流体支承。 一旦冲头进一步推进穿过材料以剪切废料(slug)，加压流体继续对将作为废料而被移除的材料及其邻近的材料施加压力。在由冲头的切削刃施加到材料上的机械力以及由 加压流体施加到废料的邻近材料上的作用力下，该废料被剪切。零件中存在松散的废料会造成若干问题。许多情况下，零件内存 在松散或分离的废料一段时间可能没有被识别出，甚至在已将该零件 安装在成品中之后仍未被识别出。已开发了许多系统来收集由沖压操作所形成的废料。例如，参见1991年2月5日颁布并让与本申请的 受让人的美国专利No.4989482(Mason)。废料收集在要在零件中形成 相对的孔的应用中也是个难题。在美国专利No.5666840(Shah等人) 以及在2000年5月30日颁布并让与本申请的受让人的美国专利 No.6067830(Klages等人)中，描述了用于获得由这类操作所形成的废
料的方法的实例。 发明概述描述了 一种沖头、用于在中空零件中形成相对的孔的设备和方法 以及由此形成的零件。由于废料被向后折叠并保持在入口孔的周边附 近，故冲头在零件内刺穿或切开入口孔而没有剪切废料。沖头将环绕 着刺穿的入口孔的材料折弯或向后巻起，以获得所需大小的开口。该 沖头穿过零件的进一 步行进剪切了与入口孔相对的出口孔。本发明还提供了在单一的运动中使用单一的致动式沖头穿过开 口管部分或其它的中空零件而形成两个相对的孔的方法。相对的孔大 小不同，且入口孔比出口孔大。这些孔优选为圆形，但可以是任何所 需的形状。由较大入口孔所得到的废料材料沿着该孔的内缘保持在管 部分内，而较小的出口孔被刺穿或切开以形成从管部分和模腔中推出 的废料。根据本发明的 一个方面，提供了 一种用于在中空零件中形成相对 的孔的冲头。该零件由液压成形流体在内部加压。该沖头包括端部， 该端部适于刺穿入口孔并折弯环绕该入口孔的材料，以沿着该入口孔 的内缘形成残留的废料。该沖头具有比该零件的截面宽度更大的长 度，以便沖头穿过零件的进一步行进在零件内沖压出与入口孔相对的 出口孔。该沖头还可包括扩大部，该扩大部适于在端部之后进入入口孔，以通过如下方式来扩大入口孔剪切材料以形成较大的孔，以及 朝向零件的内部折弯此废料材料。根据本发明的另 一个方面，提供了 一种用于在中空零件中形成相 对的孔的沖头。该零件由液压成形流体在内部加压。该沖头包括端部， 该端部具有切削刃和部分地环绕该沖头延伸的边缘巻起面。该切削刃 适于在零件内刺穿入口孔，且该端面折弯环绕着入口孔的材料以沿着 入口孔的内缘形成残留的废料。该边缘巻起面适于剪切该材料，以生 成较大的孔并将该残留的废料折弯到零件内。该冲头具有比零件的截
面更大的长度，以便冲头穿过零件的进一 步行进在零件内冲压出与入 口孔相对的出口孔。该冲头还可包括扩大部，该扩大部适于在端部之 后进入入口孔。该扩大部具有至少一个边纟彖巻起面，该边缘巻起面适 于通过朝向零件的内部折弯该废料和环绕入口孔的其它材料来进一步地扩大入口孑L。根据本发明的又一个方面，提供了 一种用于在中空零件中形成相 对的孔的冲头。该零件由液压成形流体在内部加压。该冲头包括端部， 该端部具有端面、切削刃和从该端面以锐角向外延伸的成角度表面。 该切削刃适于在零件内刺穿入口孔，且该端面折弯环绕入口孔的材料 以沿着入口孔的内缘形成残留的废料。该成角度表面至少部分地环绕 冲头延伸，以朝向零件的内部折弯该废料。该沖头具有比零件的截面 更大的长度，以便冲头穿过零件的进一 步行进在零件内沖压出与入口 孔相对的出口孔。该冲头还可以具有连接到端部上的扩大部。该扩大 部包括位于冲头的相对侧上的第一成角度表面和第二成角度表面。该 第一成角度表面和第二成角度表面至少部分地环绕冲头并以锐角向 外延伸。该第一成角度表面和第二成角度表面适于通过进一步朝向零 件的内部折弯该废料和环绕入口孔的其它材料来扩大入口孔。根据本发明的又一个方面，提供了 一种用于在中空零件中形成具 有不同尺寸的相对的孔的方法。该零件由液压成形流体在内部加压。 该方法包括如下步骤在零件内刺穿入口孔；执行第一巻起步骤，在 该步骤中朝向零件的内部折弯环绕入口孔的材料，以形成位于入口孔 附近并朝向零件内部延伸的残留的废料；和在零件中形成与入口孔相 对的出口孑L。该出口孔小于入口孔。该方法还可包括执行第二巻起步 骤的步骤，在第二巻起步骤中，在形成出口孔的步骤之前，进一步朝 向零件的内部折弯该残留的废料和环绕入口孔的其它材料。根据本发明的又一个方面，提供了一种中空金属零件。该中空金 属零件包括具有相对的入口孔和出口孔的中空金属主体。该入口孔比 出口孔大。该中空金属主体包括环绕入口孔延伸的巻起的边缘部。该 巻起的边缘部朝向零件的内部延伸。 一对二次残留的废料沿着该巻起 的边缘部的边缘连接。这一对废料位于巻起的边缘部的相对侧，且第 一残留的废料沿着这些二次残留的废料中的一个废料的边缘连接。当结合附图查看本发明的具体实施例的下列描述时，本发明的其 它方面和特征对于本领域普通技术人员而言将变得显而易见。附图简述现在将参看附图，附图通过实例示出了本发明实施例，且在附图中

图1为从根据本发明的一个实施例的冲头上方所取的透视图； 图2为从图1的冲头的相反侧的上方所取的透视图； 图3为图1的沖头的俯^L图； 图4为图1的冲头的侧视图；图5A至图5F为图1的沖头在冲压操作的渐进阶段中的正视图； 图6为使用根据本发明的一个实施例的冲头所形成的中空金属零 件的内部的透视图；和图7为图6的中空金属零件的内部的俯^L图。在不同的附图中使用相似的标号来表示相似的构件。实施例的详细描述简要地参看图5A至图5F，将描述适于使用本发明的液压成形设 备100的一部分。该设备100包括结合以形成模腔106的下模102和 上模104，在模腔106中对模腔表面使管状的金属零件液压成形。通 过以所需压力将适当的液压流体108输送至管状金属零件的内部，实 现了管状金属零件的液压成形，结果形成如图所示的液压成形零件 110。现在参看图l至图4，图中示出了根据本发明的冲头IO的一个实 施例。沖头10典型地用来在内部加压零件的平坦壁部中形成相对的
孔。虽然本实施例描述为应用到平坦壁部上，但沖头10还可用在弯曲的壁部上。沖头10尤其适于在由液压成形流体108在内部对液压 成形零件加压的液压成形过程中，在该零件中冲压具有不同大小的、相对的入口孔和出口孑L。冲头IO具有中心纵向轴线12。沖头10由工具钢制成并具有绕其 轴线12同心地形成的三个主体部，包括端部14、扩大部16和f务整部 18。主体部形状通常为圓柱状的并具有用于形成圆形入口孔和出口孔 的圓柱状外表面，但冲头10因直径从顶部向底部增加而通常不具有 恒定的直径。主体部在要求非圆形孔形状的应用中可具有不同的形 状。端部14适于在零件内剌穿入口孔而没有完全地剪切废料。而是 废料被沿着入口孔的内缘而残留。扩大部16通过剪切和折弯或向后 巻起环绕入口孔的材料(包括残留的废料)来扩大入口孔。修整部18通 过对入口孔提供巻起的边缘部来修整入口孔的冲压操作。任选的是， 修整部18通过进一步地折弯或远离入口孔向后巻起材料来进一步地 扩大该孔，以降低环绕入口孔的材料妨碍机械紧固件的后续操作的风 险。冲头10具有大于零件截面的长度(例如冲程距离)，以便冲头10 穿过该零件的进一步行进在零件中形成与入口孔相对的出口孔。扩大 部16和修整部18具有比端部14的截面面积更大的截面面积。在紧 靠入口孔的向后折弯的材料的存在不妨碍后续操作的情况下，沖头10 可以不必包括》务整部18。端部14具有端面20、锐利的切削刃22以及部分地环绕冲头10 延伸的边缘巻起面24。切削刃22适于刺穿入口孔。当沖头穿过零件 行进时，端面20接合并按压在零件上，强行地将环绕着所刺穿入口 孔的材料折弯或巻起，以沿着该入口孔的内缘形成与零件成一体的废 料。冲头10的行进朝向零件的内部折弯或巻起废料。边缘巻起面24 适于接合并强行地朝向零件的内部折弯或向后巻起废料，并清理行进
的冲头IO。在所示实施例中，端面20以锐角成角度或渐缩或成斜面。 端面20的成角度可有助于折弯或向后巻起环绕剌穿的入口孔的材料。如图l至图4所示，边缘巻起面24由从端面20以锐角向外径向 延伸的斜面或成角度即渐缩的表面形成。在端面20成角度的位置处， 边缘巻起面24以不同于端面20的角度定位。边缘巻起面24部分地 环绕沖头10的端面20延伸。扩大部16包括位于沖头10的相对侧上并部分地环绕沖头10延 伸的两个边缘巻起面26和28。边缘巻起面26和28适于在端部14之 后进入入口孔，以通过朝向零件的内部折弯或向后巻起环绕入口孔的 废料和其它材料来扩大入口孔。边缘巻起面26和28的作用形成沿着 扩大的入口孔的内缘的两个二次残留的废料。该二次废料在沖头10 的相对侧位于入口孔的周边边缘附近。在所示实施例中，边缘巻起面26和28邻近分别由标号32和标 号34所指示的第一阶梯状部和第二阶梯状部。第一阶梯状部32邻近 端部14并包括第一成角度即渐缩的端面36。第二阶梯状部34邻近第 一阶梯状部32并包括第二成角度即渐缩的端面38。第一成角度端面 36从端部14以锐角向外径向地延伸。第二成角度端面38从端部14 以锐角向外径向地延伸。第一成角度端面36和第二成角度端面38相对于彼此与垂直于中 心纵向轴线12的不同平面相交。如图1和图2所示，第一成角度端 面36和第二成角度端面38均位于距端部14 一定轴向距离处。第二 成角度端面38距端部14的距离比第一成角度端面36距端部14的距 离更远。第一边缘巻起面26和第二边缘巻起面28位于冲头10的相对侧 上。第一边缘巻起面26与在沖头10相同侧上的端部14的边缘巻起 面24对齐。因此，第二边缘巻起面28定位在相对于边缘巻起面24 和边缘巻起面26的冲头10的相对侧上。在其它的实施例中，边缘巻 起面26可以不必与边缘巻起面24对齐且边缘巻起面26和边缘巻起
面28可以不必定位成;f皮此相对。如图1至图4所示，端面36和端面38中的一个或两者可以以4兌 角成角度即渐缩。在这样的实施例中，第一阶梯状部32的端面36的 角度不同于边缘巻起面26的角度。同样地在这样的实施例中，第二 阶梯状部34的端面38的角度也不同于边缘巻起面28的角度。端面 36和端面38的成角度可有助于折弯或向后巻起环绕入口孔的废料材 料。在所示的实施例中，扩大部16均匀地分成第一阶梯状部32和第 二阶梯状部34,使得端面36和端面38的表面面积近似相等。如以下 将更详细描述的那样，此构造产生通常为半圆柱形的废料。其它的构 造将产生不同形状的废料。修整部18具有至少一个边缘巻起面30,其适于在扩大部16之后 进入入口孔用以提供带有巻起的边缘部的入口孔。任选的是，修整部 18可构造成通过进一步地朝向零件的内部折弯或向后巻起(多个)废料 和环绕入口孔的其它材料来进一步地扩大入口孔。在所示的实施例 中，边缘巻起面30为完全环绕冲头10延伸的倒圓的或凸圆形的表面。 然而，在其它的实施例中，边缘巻起面30可仅部分地环绕沖头10延 伸且可具有不同的形状。在一些实施例中，边缘巻起面30为以锐角 向外径向延伸的成角度即渐缩的表面。边缘巻起面30还可以是圆锥 形轮廓的表面。再次参看图5A至图5F，现在将描述使用冲头10的示范性冲压 操作。冲头10安装在液压成形设备100中，以便在下模102中的孔 112内滑动。孑L 112延伸到模腔106的表面上。冲头10的基体(未示 出)适于通过常规方法与适当的沖头操作装置如液压缸相连接。该冲头 操作装置在液压成形过程中以用于孔成形操作的常规方式来操作。冲 头10的外表面适于在零件110和冲头IO之间提供密封接触，该密封 接触足以在冲头10穿过零件IIO行进时在该零件110内保持液压成 形流体108的内部压力。如本领域技术人员将懂得的那样，冲头10
形成为在沖头操作期间防止液压成形流体108从零件110的内部漏出 或使得泄漏最少，以便产生入口孔和出口孔而没有液压成形流体108 的显著损耗。如图5A所示，冲头10的端部14最初定位在^t腔106的外侧， 与液压成形零件110的平坦壁部相对。然后沖头10朝向零件110行 进。如图5B所示，切削刃22接合零件110并刺穿从沖头10的尖端 或远端开始的入口孔。当冲头IO进一步地行进时，端面20接合并按 压在零件110上，强行地折弯或巻起环绕所刺穿入口孔的材料，以沿 着该入口孔的内缘形成残留的、与零件IIO形成一体的初始废料。当 冲头10进一步行进时，边缘巻起面24接合零件110并朝向零件110 的内部强行地折弯或巻起废料(由于在边缘巻起面24所处位置处的端 面20上缺少切削刃22),远离并清理入口孔。边缘巻起面24的形状 允许在没有从零件110完全地剪切该废料的情况下将废料折弯成不妨 碍行进的冲头10，并允许该废料沿着零件110的内缘与该零件保持形 成一体。废料材料的大小根据待形成的入口孔的大小而变化。如图5C所示，当冲头IO进一步行进到零件110内时，扩大部16 接合零件110。第一成角度端面36首先接合环绕入口孔的其它材料， 朝向零件no的内部强行地折弯或巻起其它材料。已经朝向零件110的内部折弯或巻起的其它材料形成了两个二次残留的废料中的第一 个二次残留的废料。如图5D所示，当冲头IO进一步行进到零件110内时，第一成角 度端面36接合由端部14和环绕入口孔的其它材料所形成的初始残留 的废料，将其进一步朝向零件110的内部强行地折弯或巻起。当冲头 IO进一步行进时，第二成角度端面38在沖头10的相对侧上接合环绕 入口孔的材料(与成角度端面36相比)，朝向零件110的内部强行地折 弯或巻起该材料。已经由成角度端面38朝向零件110的内部折弯或 巻起的该材料形成了两个二次残留的废料中的第二个二次残留的废 料。
如图5E所示，当冲头IO进一步行进到零件110内时，边缘巻起 面26进一步接合初始废料和二次废料中的第一个二次废料，进一步 朝向零件110的内部强行地折弯或巻起这些废料，远离并清除入口孔。 同时，边缘巻起面28进一步接合两个二次残留的废料中的第二个二 次残留的废料，朝向零件110的内部强行地折弯或巻起该废料，远离 并清除入口孔。在本实施例中，第一个二次残留的废料和第二个二次 残留的废料位于入口孔的相对侧上。初始废料和两个二次残留的废料中的第一个二次残留的废料位 于入口孔的相同侧上。如图5F所示，沖头具有超过零件110的截面的长度和冲程距离， 这允许端部14冲压穿过零件110的相对侧产生较小的出口孔(例如穿 过叶状模槽(die button))。当冲头10进一步行进到零件110内时，切 削刃22接合零件110的相对侧并且干净地剪切出与入口孔相对的出 口孔。环绕出口孔的材料未显著地变形，以致环绕出口孔的零件110 的内表面大体保持平坦。扩大部16和/或修整部18相对于端部14的 较大直径导致形成比出口孔更大的入口孔。在冲头不包括修整部的实 施例中，扩大部16相对于端部14的较大直径导致形成比出口孔更大 的入口孔。出口废料被推挤到从模腔106的表面延伸的上模104中的 孑L114内。使用常规方法可以从孔114移除出口废料。如本领域技术人员将懂得的那样，冲头IO产生相对干净的出口 孔，该出口孔很少或不需要在焊接、钎焊或其它制造使用之前对零件 110进行显著的清洁或修整机加工。这种干净的出口孔允许将螺母或 其它紧固件焊接或钎焊在出口孔内或零件110的内表面上的出口孔周 围。此外，入口孔的较大直径对诸如焊接的操作提供了对出口孔的较 为容易的加工靠近。现在参看图6和图7，将要描述利用根据本发明的一个实施例的 沖头在中空金属零件内所形成的孑L。图6和图7显示零件110的内部， 示出了零件110入口侧的内表面206。零件110包括具有平坦壁部的
中空金属主体如管子。入口孔204限定在该零件内。出口孔(未示出) 限定在零件内与入口孔204相对。入口孔和出口孔通常为圆形，且入 口孔204具有比出口孔更大的直径。巻起的边缘部208环绕入口孔204沿其周边边缘延伸，且朝向零 件的内部延伸。圆柱状部209从巻起的边缘部208向内延伸。 一对废 料210连接到圆柱状部209的边缘212上并从该边缘212向内延伸。 废冲+ 210定位在圆柱状部209的相对侧上。废并+ 210为由如上所述的 扩大部16所形成的二次残留的废料的实例。在所示实施例中，冲头 10的形状导致废料210为半圆柱状的拱形部件。另外的废料214沿着 废料210中的一个废料的边缘216连接。废料214相当于如上所述由 端部14所形成的初始残留的废料。入口孔的面积与出口孔的面积比可表示为孔大小比。在一些实施 例中，孔大小比大于1.3:1。在一些实施例中，孔大小比处于1.3:1至 3:1之间。在一些实施例中，本发明提供了在单一的运动中使用单一的致动 式沖头穿过开口管部分或其它的中空零件而形成两个相对的孔的方 法。相对的孔大小可完全不同，且入口孔比出口孔大。在本实施例中， 孔是圆的，但也可以具有任何所需的形状。由较大入口孔所得到的废 料材料沿着入口孔的内缘保持在管部分内，而较小的出口孔被刺穿或 切开以形成从管部分和模腔中推出的废料。废料材料的大小根据入口 孔的大小以及相对的入口孔和出口孔的大小的差异而变化。对于较小 的比值，沿着入口孔残留的废料可能相对简单，且沖头可具有比图1 至图4所示冲头更为简单的设计，因为为了形成入口孔而需要移除的 材料会较少。根据本发明的另 一个实施例，提供了 一种用于在已经由液压成形 流体在内部加压的中空零件中形成具有不同大小的相对的孔的方法。 该方法包括如下步骤(i)在中空零件内刺穿入口孔而没有完全地剪切 废料；(ii)执行第一巻起步骤，在其中，向后巻起环绕入口孔的材料以 形成位于入口孔附近并朝向中空零件的内部延伸的残留的废料；(iii) 执行第二巻起步骤，在其中，进一步朝向中空零件的内部向后巻起残 留的废料和环绕入口孔的其它材料；和(iv)在中空零件中形成与入口孔 相对的出口孔。该入口孔比出口孔更大。在一些实施例中，形成出口孔的步骤包括冲压出口孔，以便从中 空零件的外部干净地剪切出口废料。可剪切该废料而不使环绕出口孔 的材料变形。该方法在冲头的单一冲程期间实行。在一些实施例中，在第二巻起步骤中，向后巻起残留的废料以及 环绕入口孔的其它材料，以便在中空零件内部中入口孔的相对侧形成 巻起的边缘部，且该边缘部部分地环绕该入口孔延伸。在一些实施例中，该方法包括在第二巻起步骤之后并在该零件中 冲压出口孔的步骤之前实行的第三巻起步骤。该第三巻起步骤包括进 一步朝向零件的内部向后巻起残留的废料和环绕入口孔的其它材料。在一些实施例中，在第三巻起步骤中向后巻起残留的废料和环绕入口 孔的其它材料，以形成完全地环绕入口孔延伸的巻起的边缘部。在一些实施例中，入口孔与出口孔的孔大小比大于1.3:1。在一些 实施例中，入口孔与出口孔的孔大小比处于1.3:1至3:1之间。在一些实施例中，本发明提供了 一种穿过成形才莫中的管子部分或 其它中空零件而形成大小完全不同的两个相对的孔的方法。该方法试 图相对于备选方案(如激光切割及其它的模内孔形成系统)来降低制造 成本(例如工具和零件成本)。该方法利用单一的冲头在单一的冲程中形成孔，从而不但降低了冲模成本和复杂性，而且将在冲模内所占据 的空间降至最小。另一个优点是降低了当为多个沖头单元切割多个安 装位置时出现的冲模削弱。此外，因为冲头分阶段地移除入口孔(即废 料)材料，所以与冲头的整个端面同时接触材料的常规冲头相比，减少 了在冲头沖程期间的任何时候材料被剪切的长度。这有助于利用较小 的冲头直径，这进一步地降低了工具成本。此益处适用于任何的液压 成形操作，尤其是那些使用更高压力的液压成形流体的操作。
在一些实施例中，本发明还试图通过沿着入口孔内缘保持入口废 料并将该入口废料折叠到中空零件的内侧中而不是完全地剪切废料， 从而提供改进的碎屑管理和加工效率。通过将废料材料保持在入口孔 附近，避免了另外的碎屑处理成本和对沖模构件、刀具或后续零件的 损害风险。在一些实施例中，本发明还试图提供改进的出口孔质量。通过利 用冲头锐利的切削刃来剪切出口孔，可冲压出比备选方法更为千净的 出口孔，在这些备选方法中，在剪切出口孔时剪切了入口废料并将其 保持在冲头的端面上，从而妨碍了出口孔的剪切。在一些实施例中，本发明还试图提高与公知方法相比可产生的入 口孔与出口孔的孔大小比。如果孔大小比太大，则环绕较大入口孔的材料将会破裂或裂开。这些破裂可能因应力集中所形成，该应力集中 可作为裂紋或裂痕传播并造成进一步的零件失效。破裂点是在利用常 规加工和技术出现破裂时的孔大小比。破裂点根据材料可成形性而变化，但对于一些材料可出现低至1.3:1的比值。在一些实施例中，对 于给定材料本发明可以用来产生超过常规破裂点的孔大小比。在一些 实施例中，可产生处于1.3:1至3:1之间的孔大小比。在又一些其它实 施例中，可产生大于3:1的孔大小比。上述沖头为示范性的实施例，且可能有该沖头的许多变体。例如， 在一些实施例中冲头可以包括端部和扩大部，但可以不包括i奮整部。 在这样的情形中，冲头仍具有大于零件截面的长度，以便沖头穿过零 件的进一步行进允许冲头在零件中形成与入口孔相对的出口孔。尽管已描述了制造成用于刺穿圆形孔或圓孔的示范性的冲头，但 将要理解的是，本发明还可以应用来用于产生各种形状和大小的孔的沖头上，以及在液压成形零件的凸起壁区、凹入壁区和平坦壁区内应 用。例如，上述示范性的沖头形成有用于产生圆孔的圆柱状主体部。 然而，这些部分不必是圓柱状的，而是可具有用于产生非圓孔的其它 的周边形状或轮廓。
本发明可以以其它的特定形式实施而不脱离其并青神或本质特征。此，当前所讨论的实施例被认为是说明性的而非限制性的，而本发明 的范围由所附权利要求而非上述描述来指示，且因此意欲将落入权利 要求的意思和等同范围内的所有变化都包含在本发明的范围内。
权利要求
1. 一种用于在中空零件中形成相对的孔的冲头，所述零件由液压成形流体在内部加压，所述冲头包括端部，其适于刺穿入口孔并折弯环绕所述入口孔的材料，以沿着所述入口孔的内缘形成残留的废料，其中，所述冲头具有比所述零件的截面更大的长度，使得所述冲头穿过所述零件的进一步行进在所述零件内冲压出与所述入口孔相对的出口孔。
2. 根据权利要求1所述的冲头，其特征在于，所述冲头还包括 扩大部，其适于在所述端部之后进入所述入口孔，以通过朝向所述零件的内部进一步折弯所述废料来扩大所述入口孔。
3. 根据权利要求2所述的冲头，其特征在于，所述扩大部具有 比所述端部的截面面积更大的截面面积，使得所述入口孔具有比所述 出口孔的截面面积更大的截面面积。
4. 根据权利要求2所述的沖头，其特征在于，所述冲头还包括 修整部，所述修整部适于在所述扩大部之后进入所述入口孔，以进一 步地扩大所述入口孔并进一步地向所述零件的内部折弯所迷废料，所 述^f奮整部具有比所述扩大部的截面面积更大的截面面积。
5. —种用于在中空零件中形成相对的孔的沖头，所述零件由液 压成形流体在内部加压，所述沖头包括端部，其具有切削刃和部分地环绕所述冲头延伸的边缘巻起面，所述切削刃适于在所述零件中刺穿入口孔，所述端部折弯环绕所述入 口孔的材料以沿着所述入口孔的内缘形成残留的废料，所述边缘巻起 面适于朝向所述零件的内部折弯所述残留的废料，其中，所述沖头具有比所述零件的截面更大的长度，使得所述冲 头穿过所述零件的进一步行进在所述零件中沖压出与所迷入口孔相 对的出口孔。
6. 根据权利要求5所述的冲头，其特征在于，所述冲头还包括 扩大部，其适于在所迷端部之后进入所述入口孔，所迷扩大部具有至少一个边缘巻起面，所述边缘巻起面适于通过朝向所述零件的内 部折弯所述废料和环绕所述入口孔的其它材料来进一 步地扩大所述 入口孑L。
7. 根据权利要求6所述的冲头，其特征在于，所述扩大部具有 比所述端部的截面面积更大的截面面积，使得所述入口孔具有比所述 出口孔的截面面积更大的截面面积。
8. 根据权利要求6所述的沖头，其特征在于，所述扩大部包括巻起面，所述边缘巻起面适于通过朝向所述零件的内部折弯所述废料 和环绕所述入口孔的其它材冲+来扩大所述入口孔，以沿着所述入口孔 的内缘形成两个残留的废料，所述两个残留的废料在所述冲头的相对 侧之上位于所述入口孔附近。
9. 根据权利要求6所述的冲头，其特征在于，所述冲头还包括 具有至少一个边缘巻起面的修整部，所述至少一个边缘巻起面适于在所述扩大部之后进入所述入口孔，以进一步朝向所述零件的内部 进一步地扩大所述入口孔并折弯所述废料和环绕所述入口孔的其它 材料，所述修整部具有比所述扩大部的截面面积更大的截面面积。
10. 根据权利要求6所述的冲头，其特征在于，所述冲头还包括 具有至少一个边缘巻起面的修整部，所述至少一个边缘巻起面适于在 所述扩大部之后进入所述入口孔，以通过进一步朝向所述零件的内部 折弯两个残留的废料和环绕所述入口孔的其它材料来进一 步地扩大 所述入口孔，所述修整部具有比所述扩大部的截面面积更大的截面面 积。
11. 根据权利要求9所述的沖头，其特征在于，所述修整部完全 地环绕所述冲头延伸。
12. 根据权利要求10所述的沖头，其特征在于，所述^^整部完 全地环绕所述沖头延伸。
13.根据权利要求5所述的冲头，其特征在于，所述沖头的外表 面适于在所述零件和所述冲头之间提供密封接触，所述密封接触足以体的内部压力。
14. 一种用于在中空零件中形成相对的孔的冲头，所述零件由液 压成形流体在内部加压，所述沖头具有纵向轴线，所述冲头包括端部，其具有端面、切削刃以及从所述端面以锐角向外延伸的成 角度表面，所述切削刃适于在所述零件内刺穿入口孔，所述端面折弯 环绕所述入口孔的材料，以沿着所述入口孔的内缘形成残留的废料， 所述成角度表面至少部分地环绕所述冲头延伸，以朝向所述零件的内 部向后巻起所述废泮牛，其中，所述冲头具有比所述零件的截面更大的长度，使得所述冲 头穿过所述零件的进一步行进在所述零件内冲压出与所述入口孔相 对的出口孔。
15. 根据权利要求14所述的冲头，其特征在于，所述沖头还包括扩大部，其连接到所述端部上并包括位于所述冲头的相对侧之上 的第一成角度端面和第二成角度端面，所述第一成角度端面和所述第 二成角度端面以对于所述纵向轴线的锐角向外延伸，所述第一成角度 端面和所述第二成角度端面至少部分地环绕所述冲头延伸，且适于通的其它材料来扩大所述入口孔。
16. 根据权利要求15所述的沖头，其特征在于，所述扩大部具 有比所述端部的截面面积更大的截面面积，使得所述入口孔具有比所 述出口孔的截面面积更大的截面面积。
17. 根据权利要求15所述的沖头，其特征在于，所述冲头还包括 修整部，其连接到所述扩大部上并包括边缘巻起面，以通过进一材料来进一步地扩大所述入口孔，所述修整部具有比所述扩大部的截 面面积更大的截面面积。
18. 根据权利要求17所述的沖头，其特征在于，所述端部、所 述扩大部和所述修整部由包括圆柱状外表面的圆柱状主体部形成。
19. 根据权利要求15所述的沖头，其特征在于，所述第一成角 度端面和所述第二成角度端面为相对于彼此为阶梯状。
20. 根据权利要求15所述的沖头，其特征在于，所述第一成角 度端面和所述第二成角度端面均位于距所述端部一定距离处，所述第 二成角度端面距所述端部的距离比所述第一成角度端面距所述端部 的距离更大。
21. 根据权利要求15所述的冲头，其特征在于，所述第一成角 度端面和所述第二成角度端面中的一个成角度端面定位成比所述第 一成角度端面和所述第二成角度端面中的另一个成角度端面距所述 端部更远。
22. 根据权利要求14所述的冲头，其特征在于，所述端部的所 述端面是成角度的，所述端面以不同于所述端部的成角度表面的角度 而定位。
23. 根据权利要求17所述的冲头，其特征在于，所述边缘巻起 面为以锐角向外延伸的成角度表面，所述成角度表面至少部分地环绕 所述沖头延伸。
24. 根据权利要求17所述的冲头，其特征在于，所述边缘巻起 面为至少部分地环绕所述冲头延伸的凸起状表面。
25. 根据权利要求17所述的冲头，其特征在于，所述边缘巻起 面完全地环绕所述沖头延伸。
26. 根据权利要求15所述的冲头，其特征在于，所述扩大部包 括第一阶梯状部和第二阶梯状部，所述第一阶梯状部连接到所述端部上，所述第二阶梯状部连接到所述第一阶梯状部上，所述第一阶梯状 部包括所述第 一成角度端面和第一边缘巻起面，所述第二阶梯状部包 括所述第二成角度端面和第二边缘巻起面。
27. 根据权利要求26所述的沖头，其特征在于，所述第二成角 度端面的角度不同于所述第二边缘巻起面的角度。
28. 根据权利要求26所述的冲头，其特征在于，所述第一成角 度端面的角度不同于所述第一边缘巻起面的角度。
29. —种用于在中空零件中形成具有不同大小的相对的孔的方 法，所述零件由液压成形流体在内部加压，所述方法包括如下步骤在所述零件内刺穿入口孔；执行第一巻起步骤，在其中，向后巻起环绕所述入口孔的材料， 以形成位于所述入口孔附近并朝向所述零件的内部延伸的残留的废 料；和在所述零件中形成与所述入口孔相对的出口孔，所述出口孔比所 述入口孔小。
30. 根据权利要求29所述的方法，其特征在于，所述方法还包 括如下步骤在形成所述出口孔的步骤之前执行第二巻起步骤，在所述第二巻 起步骤中，进一步朝向所述零件的内部向后巻起所述残留的废料和环 绕所述入口孔的其它材料。
31. 根据权利要求29所述的方法，其特征在于，形成出口孔的 步骤包括剪切出口废料，所述出口废料从所述零件的内部移除。
32. 根据权利要求31所述的方法，其特征在于，以环绕所述出 口孔的所述零件的内表面大体保持平坦的方式来剪切所述出口废料。
33. 根据权利要求29所述的方法，其特征在于，所述方法在沖 头的单一沖程期间执行。
34. 根据权利要求30所述的方法，其特征在于，在所述第二巻 起步骤中，向后巻起所述残留的废料和环绕所述入口孔的其它材料，以形成位于所述入口孔的相对侧上、并部分地环绕所述入口孔延伸的 巻起的边缘部。
35. 根据权利要求30所述的方法，其特征在于，在所述第二巻 起步骤中，向后巻起所述残留的废料和环绕所述入口孔的其它材料， 以沿着所述入口孔的内缘形成两个残留的废料，所述两个残留的废料 在所述冲头的相对侧定位于所述入口孔附近。
36. 根据权利要求30所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述第二巻起步骤之后并在冲压所述出口孔的步骤之前执行 的第三巻起步骤，所述第三巻起步骤包括进一步朝向所述零件的内部 向后巻起所述残留的废料和环绕所述入口孔的其它材料。
37. 根据权利要求35所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述第二巻起步骤之后并在冲压所述出口孔的步骤之前执行 的第三巻起步骤，所述第三巻起步骤包括进一步朝向所述零件的内部 向后巻起所述两个残留的废料和环绕所述入口孔的其它材料。
38. 根据权利要求36所述的方法，其特征在于，所述入口孔与 所述出口孔的孔大小比大于1.3:1。
39. 根据权利要求36所述的方法，其特征在于，所述入口孔与 所述出口孔的孔大小比处于1.3:1至3:1之间。
40. 根据权利要求37所述的方法，其特征在于，所述第三巻起 步骤向后巻起所述两个残留的废料和环绕所述入口孔的其它材料，以 形成环绕所述入口孔延伸的巻起的边缘部。
41. 一种由根据权利要求1所述的冲头形成的中空金属零件。
42. —种由根据权利要求5所述的冲头形成的中空金属零件。
43. —种由根据权利要求14所述的沖头形成的中空金属零件。
44. 一种中空金属零件，包括具有相对的入口孔和出口孔的中空金属主体，所述入口孔比所述出口孔大，所迷中空金属主体包括环绕所述入口孔延伸的巻起的边缘部，所述巻起的边缘部朝 向所述零件的内部延伸；沿着所述巻起的边缘部的边缘连接的 一对二次残留的废料， 所述废料位于所述巻起的边缘部的相对侧；和沿着所述二次残留的废料中的一个二次残留的废料连接的第 一残留的废料。
45. 根据权利要求44所述的中空金属零件，其特征在于，所述 入口孔与所述出口孔的孔大小比大于1.3:1。
46. 根据权利要求44所述的中空金属零件，其特征在于，所述 入口孔与所述出口孔的孔大小比处于1.3:1至3:1之间。
47. 根据权利要求44所述的中空金属零件，其特征在于，所述 入口孔和所述出口孔是圓形的。
48. 根据权利要求47所述的中空金属零件，其特征在于，所述 第一残留的废料大体为圆形的，所述二次残留的废料形状为半圆柱 状。
全文摘要
一种冲头、用于在中空零件中形成相对的孔的设备和方法以及由此形成的零件。该冲头包括端部，该端部适于刺穿入口孔并折弯环绕该入口孔的材料，以沿着该入口孔的内缘形成残留的废料。该冲头还包括扩大部，该扩大部适于在端部之后进入入口孔，以通过朝向零件的内部折弯废料和其它材料来扩大入口孔。该冲头具有比零件的截面更大的长度，以便冲头穿过零件的进一步行进在零件内冲压出与入口孔相对的出口孔。
文档编号B26F1/14GK101400460SQ200680053749
公开日2009年4月1日 申请日期2006年11月1日 优先权日2006年1月12日
发明者D·J·邓, J·U·克尔霍, M·L·布利斯 申请人:多形态公司