用于使空心体成形的设备的制作方法

本实用新型涉及一种用于空心体成形的设备，该空心体优选呈管状，具有空心体壁、由空心体壁限界的空心体内部以及垂直于空心体横截面走向的空心体轴线，该设备具有

·成形模具，该成形模具具有模具开口以及设置在模具开口上的成形部件，

·轴向空心体支座，

·进给驱动装置，借助于该进给驱动装置能够使成形模具和轴向空心体支座以轴向成形运动朝向彼此运动，其中，在成形过程中成形模具安置在要成形的空心体上并且通过成形部件在空心体的外侧上嵌接到空心体壁中，其中，在成形过程中，成形模具和轴向空心体支座在使空心体成形的情况下能够以轴向成形运动沿着空心体轴线朝向彼此运动，并且其中，在成形过程中，轴向空心体支座通过空心体基于在空心体的加载部位上通过成形模具的嵌接到空心体壁中的成形部件进行的加载而沿轴向方向受压力加载并且空心体通过轴向空心体支座沿轴向空心体支座的轴向压力加载的相反方向受支撑，以及

·内部支撑体，该内部支撑体配属于空心体内部并且该内部支撑体在成形过程中布置在空心体内部中并且沿空心体轴线的径向方向支撑空心体壁。

背景技术：

这种类型的现有技术由实际应用已知。例如在制造用于机动车的实施为空心轴的转向轴时，空心柱形的转向轴坯件通过所谓的轴向模具在部分长度上设有外齿部，该外齿部的齿沿转向轴坯件和之后转向轴的轴线方向延伸。在此，作为造型工具使用具有模具开口的成形模具，该模具开口在其周边上设有造型齿部。在成形模具上的造型齿部的经由齿的齿顶所测量的内直径小于转向轴坯件的用于制造外齿部要成形的部分长度的直径。因此，在实施为成形模具相对于转向轴坯件沿转向轴坯件的轴向方向的运动的轴向成形运动中，由成形模具的造型齿部通过转向轴坯件的相关部分长度的成形产生转向轴的期望的外齿部。在轴向成形运动期间，转向轴坯件在远离成形模具的纵向端部上支撑在沿转向轴坯件的纵向方向的刚性轴向止挡上。在此，一方面由于通过成形模具对转向轴坯件沿轴向方向起作用的加载，并且另一方面由于以下情况，即基于转向轴坯件的成形轴坯件的导致轴坯件拉伸的材料在用于转向轴坯件的成形模具和轴向止挡之间堆积，因此转向轴坯件对轴向止挡进行加载。在由成形模具在成形过程期间沿轴向方向施加到转向轴坯件上的压力的作用下，在一侧通过成形模具并且另一侧通过刚性轴向止挡加载的转向轴坯件示出一定的侧向弯曲的趋势。为了防止转向轴坯件的这种弯曲，在成形过程期间在转向轴坯件的内部布置有芯轴，该芯轴沿径向方向支撑转向轴坯件的壁以防止弯曲。

尤其在相互的组合中，转向轴坯件的通过成形模具的轴向力加载和转向轴坯件的由加工决定的拉伸导致转向轴坯件或转向轴在用于转向轴坯件的成形模具和轴向止挡之间的区域中的压缩。

技术实现要素：

本实用新型的任务是，尤其在薄壁的、优选管状的空心体成形时要避免这种压缩，并且尤其确保具有质量高的加工结果的功能可靠的成形过程。

根据本实用新型，该任务通过用于使优选管状的空心体成形的设备解决，该空心体具有空心体壁、由空心体壁限界的空心体内部以及垂直于空心体横截面走向的空心体轴线，该设备具有

·成形模具，该成形模具具有模具开口以及设置在模具开口上的成形部件，

·轴向空心体支座，

·进给驱动装置，借助于该进给驱动装置能够使成形模具和轴向空心体支座以轴向成形运动朝向彼此运动，其中，在成形过程中成形模具安置在要成形的空心体上并且通过成形部件在空心体的外侧上嵌接到空心体壁中，其中，在成形过程中成形模具和轴向空心体支座能够以轴向成形运动在使空心体成形的情况下沿着空心体轴线朝向彼此运动，并且其中，在成形过程中轴向空心体支座通过空心体基于在空心体的加载部位上通过成形模具的嵌接到空心体壁中的成形部件进行的加载而沿轴向方向受压力加载，并且空心体通过轴向空心体支座沿轴向空心体支座的轴向压力加载的相反方向受支撑，以及

·内部支撑体，该内部支撑体配属于空心体内部并且该内部支撑体在成形过程中布置在空心体内部中并且沿空心体轴线的径向方向支撑空心体壁，

其中，内部支撑体构成用于空心体的支撑体侧轴向附加支座，其中，在成形过程中用于空心体的支撑体侧轴向附加支座布置在空心体的加载部位的沿着空心体轴线远离轴向空心体支座的一侧上，并且，在空心体通过轴向空心体支座支撑的同时，支撑体侧轴向附加支座沿轴向空心体支座的轴向压力加载的相反方向支撑空心体。

在本实用新型的情况中，内部支撑体作为用于待成形的空心体的轴向附加支座使用，该内部支撑体还用于在成形过程沿径向方向支撑空心体壁。在成形过程期间，内部支撑体在一部位上支承空心体，该部位沿着空心体轴线布置在空心体通过成形模具的尤其构造为造型齿部的成形部件沿轴向方向抵着轴向空心体支座受压力加载的部位的远离轴向空心体支座的一侧上。作为轴向附加支座的内部支撑体与轴向空心体支座一样沿着待成形的空心体由成形模具所施加的压力加载的相反方向支撑待成形的空心体。由此，由成形模具沿轴向方向施加到待成形的空心体上的力分配到轴向空心体支座和支撑体侧轴向附加支座上并且轴向空心体支座以及待成形的空心体在成形模具和轴向空心体支座之间布置的部分受压力平衡。

由于通过支撑体侧轴向附加支座的轴向支撑，在成形过程期间，除了从成形模具指向轴向空心体支座的压力之外，与该压力相反指向的拉力附加地作用到空心体上。所述拉力引起，空心体的在成形过程期间通过成形模具的嵌接到空心体壁中的成形部件挤出的材料的至少一部分不持续地在成形模具和轴向空心体支座之间堆积，而是替代地类似于穿过成形模具被拉出并且因此达到远离轴向空心体支座的一侧的部位，在该部位上空心体通过成形模具的成形部件朝着轴向空心体支座的方向受压力加载。在此，根据本实用新型的成形设备的内部支撑体可以至少部分地防止空心体的由于成形过程而挤出的材料径向向内移位到空心体内部中。

总体而言，防止空心体在成形模具和轴向空心体支座之间的区域中的压缩并且确保空心体的具有质量高的成形结果的功能可靠的成形。根据本实用新型的设备尤其适用于薄壁空心体的成形，所述薄壁空心体由于其相对较小的壁刚性特别倾向于由加工决定的变形。与空心体壁的壁厚无关地，可以加工管状空心体、即其长度大于横截面的空心体，但也可以加工其他类型的空心体。为了空心体的成形所实施的轴向成形运动可以通过以下方式产生，在轴向空心体支座位置固定的情况下使成形模具的成形部件沿着空心体轴线运动或者在成形模具的成形部件位置固定的情况下使轴向空心体支座沿着空心体轴线运动，或者通过以下方式产生，使成形模具的成形部件和轴向空心体支座沿轴向方向运动。

本实用新型的特定实施类型由下面得出。

在根据本实用新型的成形设备上，待成形的空心体通过支撑体侧轴向附加支座优选形状锁合地受支撑。为了该目的，支撑体侧轴向附加支座通过内部支撑体的支座面形成，该支座面沿空心体轴线的横向方向延伸并且在成形过程期间与空心体壁的相应伸入到空心空间内部的突出部共同作用。

在本实用新型的优选构型中，设置有用来准备用于基于成形模具的轴向成形运动所实施的成形过程的空心体壁的设备。空心体壁在成形模具的轴向成形运动开始之前借助于用于准备空心体壁的设备设有伸入到空心体内部中的突出部，在该突出部上空心体在轴向成形运动期间通过支撑体侧轴向附加支座沿着空心体支座的压力加载的相反方向受支撑。在内部支撑体上的支座面和空心体壁的伸入到空心体内部的突出部可以垂直于空心体轴线地走向，但例如也可以与空心体轴线成锐角地走向。

在本实用新型的另外的优选构型中，使空心体壁在轴向成形运动之前通过空心体壁的成形设有伸入到空心体内部的突出部。为了该目的，进行准备的成形设备设置为用于准备空心体壁的设备。

在此，尤其设置为，空心体壁的在空心体壁上伸入到空心体内部中的并且在成形过程期间在支撑体侧轴向附加支座上沿轴向方向受支撑的突出部借助于成形单元的进行准备的成形设备制成，该成形单元除了用于加工空心体的外侧的成形模具的成形部件之外附加地包括用于制成指向到空心体内部的壁突出部的进行准备的成形设备。成形单元和轴向空心体支座以优选连续的轴向工作行程沿着空心体轴线朝向彼此运动。轴向工作行程包括第一轴向成形行程，在该第一轴向成形行程中借助于进行准备的成形设备在空心体壁上制成伸入到空心体内部中的突出部。在尤其连续地紧接着第一轴向成形行程的第二轴向成形行程中，空心体借助于成形模具的成形部件在该空心体的外侧上成形。

根据本实用新型可能的是，空心体已经在第一轴向成形行程期间在支撑体侧轴向附加支座上沿轴向方向受支撑。无论如何，在第二轴向成形行程期间存在这种支撑。

根据本实用新型的成形设备的情况下，芯轴设置为内部支撑体，该芯轴能够借助于优选马达驱动的芯轴驱动装置沿着空心体轴线调位到空心体内部的功能位置中，在该功能位置中芯轴沿空心体轴线的径向方向支撑空心体并且同时构成用于空心体的支撑体侧轴向附加支座。芯轴的横截面这样测定，使得该横截面允许芯轴在空心体内部的轴向运动并且芯轴同时可以实施附属于该芯轴的支撑功能。

在根据本实用新型的实施方式中，为了根据本实用新型的成形方法的特别的功能可靠性和特别高质量的结果，轴向空心体支座在其轴向压力加载的方向上可伸缩地构造。在此，对于轴向空心体支座设置控制设备，借助于该控制设备可以根据轴向空心体支座的轴向压力加载的量值控制轴向空心体支座在轴向压力加载的方向上存在的伸缩性。通过轴向空心体支座沿着空心体轴线的所控制的、由过载决定的移位，可靠地防止过强的压应力和可能与此相关的待成形的空心体在成形模具和轴向空心体支座之间的不期望的压缩。然而，轴向空心体支座足够支撑待成形的空心体，由此可以实施成形模具和支撑在轴向空心体支座上的空心体的、用于空心体成形所需的相对运动。轴向空心体支座沿着空心体轴线的移位能够在整个成形过程期间、但也可以仅在成形过程的一部分期间实现。根据本实用新型，尤其可以考虑，轴向空心体支座在用于制成空心体壁的配属于支撑体侧轴向附加支座的突出部的轴向成形行程期间和/或在空心体外侧成形的开始阶段沿轴向方向是刚性的。

考虑不同的参数作为用于控制轴向空心体支座的在轴向空心体支座的轴向压力加载的方向上存在的伸缩性的基础。

在根据本实用新型的结构类型中，轴向空心体支座沿着空心体轴线的伸缩性的控制与力有关地进行。设置用于控制轴向空心体支座的伸缩性的优选数字化的控制设备具有力测量设备，借助于该力测量设备可以测量压力的量值，轴向空心体支座基于成形过程沿轴向方向被加载以该压力。根据所测量的压力量值控制轴向空心体支座的在轴向空心体支座的轴向压力加载的方向上存在的伸缩性。在超过空心体或轴向空心体支座的压力加载的尤其凭经验限定的极限值的情况下，轴向空心体支座在压力加载的方向上移位，直至压力加载的量值下降到允许的水平。在数字化控制设备中可以在成形过程开始之前储存空心体或轴向空心体支座的压力加载的极限值。作为力测量设备例如考虑传统的力传感器，该力传感器的测量值被分析处理并且转化成轴向空心体支座的伸缩性的合适控制。

补充地或替代地，在根据本实用新型的成形设备的情况下，为了与力相关的控制，用于轴向空心体支座所设置的控制设备具有位移测量设备，借助于该位移测量设备可以测量成形模具和轴向空心体支座相对彼此实施的轴向成形运动的瞬时量值。根据所测量的轴向成形运动的瞬时量值，通过控制设备控制轴向空心体支座沿着空心体轴线存在的伸缩性。

根据本实用新型，尤其可以凭经验确定，在作用到轴向空心体支座和支撑在其上的空心体上的压力的哪个量值的情况下和/或在轴向成形运动的哪个瞬时量值的情况下轴向空心体支座沿着空心体轴线占据哪个位置。要考虑的尤其是待加工的空心体的相关的材料特性。

为了实现轴向空心体支座沿着空心体轴线的伸缩性，根据本实用新型提供不同的可行性方案。例如可以考虑以下轴向空心体支座，该轴向空心体支座在其通过成形过程决定的沿着空心体轴线的压力加载的作用下或多或少剧烈地变形。

根据本实用新型，在成形设备上对于轴向空心体支座设置有伺服驱动装置，借助于该伺服驱动装置可以使轴向空心体支座沿着空心体轴线相对于成形模具调位。轴向空心体支座沿着空心体轴线的受控制的伸缩性通过以下方式实现，用于轴向空心体支座的控制设备例如与力有关和/或与位移有关地控制伺服驱动装置并且受控制的伺服驱动装置使轴向空心体支座沿着空心体轴线相对于成形模具调位。

在本实用新型的另外的有利构型中，用于轴向空心体支座的伺服驱动装置构造为活塞-缸驱动装置。

根据本实用新型，在此尤其可以使用活塞-缸驱动装置的活塞或缸直接作为轴向空心体支座。特别有利的是使用短行程缸，该短行程缸可以沿着空心体轴线实施最大20至25毫米的行程。由于短行程缸的相应行程，轴向空心体支座也可以一起执行在成形模具和轴向空心体支座之间的由于成形过程产生的空心体的拉伸。如果空心体以确定的量值拉伸，那么通过操纵短行程缸使成形模具和轴向空心体支座的沿着空心体轴线存在的间距以相应的量值增大。

设置为用于轴向空心体支座的伺服驱动装置的活塞-缸组件可以承担多重功能。这样活塞-缸组件例如可以用作为伺服驱动装置来适配轴向空心体支座的沿着空心体轴线存在的伸缩性并且还用于将待成形的空心体供应给成形设备。可以考虑用于轴向空心体支座的伺服驱动装置的其他结构类型。例如也考虑用于轴向空心体支座的受控制的主轴驱动装置、尤其是空心主轴驱动装置。

附图说明

下面参照示例性的示意图详细阐释本实用新型。

附图1示出成形设备1，该成形设备在制造空心的凸轮轴时使用并且在此用于在呈轴坯件2形式的空心体上通过轴向成形制成外齿部。

具体实施方式

成形设备1包括具有模具开口4的成形模具3、轴向空心体支座5、导向轴套6、芯轴组件7以及仅暗示出的进给驱动装置8。

模具开口4在它的周边上设有用作为成形部件的造型齿部10的齿9。在成形设备1的示出的运行状态中，成形模具3沿着轴坯件2的空心体轴线11占据以下位置，在该位置中造型齿部10的沿着空心体轴线11延伸的齿9还没有嵌接到轴坯件2的设置为空心体壁的壁12中。

导向轴套6通过导向开口14的与空心体轴线11同轴地走向的壁13围绕轴坯件2的外凸缘15。轴向空心体支座5在轴坯件2的与成形模具3相对置的纵向端部上在端侧上贴靠在轴坯件2的外凸缘15上。

芯轴组件7的设置为内部支撑体的芯轴16在轴坯件2的空心体内部17中沿着空心体轴线11运动到以下位置中，在该位置中芯轴16的锥形支座面18与轴坯件2的壁12的沿沿径向方向向内伸出的突出部19稍微间隔开。与空心体内部17相同，芯轴16具有圆形的横截面。芯轴16的直径稍微小于空心体内部17的直径。

强烈示意性示出的是芯轴驱动装置20以及设置用于轴向空心体支座5的伺服驱动装置21，借助于该芯轴驱动装置已使芯轴16沿着空心体轴线11运动到示出的位置中，该伺服驱动装置具有数字化控制设备22。在示出的示例情况中，芯轴驱动装置20、用于轴向空心体支座5的伺服驱动装置21和用于成形模具3的进给驱动装置8分别是传统的液压驱动装置。可以考虑另外的驱动装置结构类型，如一个或多个主轴驱动装置。

在当前情况下，在成形设备1旁边的、在轴坯件2的壁12上的突出部19以单个工序制成。外齿部在轴坯件2上被加工到壁12的长度区段23中，该长度区段比壁12的布置在一方面壁12的长度区段23和另一方面轴坯件2的外凸缘15之间的长度区段24具有更大的壁厚度。

与所示出的情况不同，在成形设备的相应构型中存在以下可能性，在一个工序中产生伸入到轴坯件的内部中的壁突出部并且紧接着使轴坯件设有外齿部。

为了产生在轴坯件2上的所期望的外齿部，成形模具3由所示出的情况出发借助于进给驱动装置8以在附图中沿着空心体轴线11的成形方向(箭头25)的轴向成形运动向右并且在此相对于轴向空心体支座5和支撑在轴向空心体支座上的轴坯件2运动。在成形模具3的轴向运动的第一阶段中，成形模具3的造型齿部10由于轴坯件2在附图中左侧的纵向端部的锥形形状还没有嵌接到轴坯件2的壁12中。在成形模具3相对于轴坯件2继续相对运动的情况下设置在成形模具3上的造型齿部10的齿9在轴坯件2的外侧上与轴坯件2的壁12的长度区段23嵌接。

在成形模具3的轴向运动的第一阶段中，在该第一阶段中成形模具3的造型齿部10还没有加载轴坯件2，借助于芯轴驱动装置20使芯轴16在轴坯件2的空心体内部17中沿成形方向25的相反方向运动，直至锥形支座面18贴靠在轴坯件2的壁12的突出部19上。因此，在成形模具3的造型齿部10开始嵌接到轴坯件2的壁12中并且与此有关地开始通过成形模具3的造型齿部10以朝着轴向空心体支座5的方向作用的压力加载轴坯件2时，轴坯件2已经轴向地支撑在芯轴16的锥形支座面18上。

由通过成形模具3沿轴向方向施加到轴坯件2上的压力一方面导致轴向空心体支座5通过轴坯件2的轴向压力加载。另一方面，轴坯件2在由成形模具3沿轴向方向施加到轴坯件2上的压力的作用下沿轴向方向抵着沿空心体轴线11静止的芯轴16上的锥形支座面18受挤压。相应地，在芯轴16上的锥形支座面18针对轴坯件2构造除了轴向空心体支座5之外附加设置的支撑体侧轴向附加支座。此外，芯轴16沿空心体轴线11的径向方向支撑轴坯件2的壁12以抵抗侧向弯曲并且也抵抗压缩。

在附图中，在轴坯件2通过成形模具3的造型齿部10加载的部位左边，轴坯件2的壁12沿轴向方向受到拉力，而在所提到加载部位的右边出现轴坯件2的壁12通过成形模具的轴向压力加载并且由此出现轴向空心体支座5通过轴坯件2的轴向压力加载。芯轴16的锥形支座面18在壁12的突出部19上支撑轴坯件2，所述支撑的部位相对于成形模具3的造型齿部10沿轴向方向以压力加载轴坯件2的加载部位逆着成形方向25移位并且位于所提到的加载部位的沿着空心体轴线11远离轴向空心体支座5的一侧上。

由于成形模具3沿成形方向25继续运动，通过成形模具3的造型齿部10越来越多地挤出轴坯件2的材料。在造型齿部10的齿中间空间中构造要制成的齿部的齿。此外，轴坯件2的由成形模具3的造型齿部10挤出的材料在成形模具3的指向轴向空心体支座5的一侧上堆积。轴坯件2的由成形模具3的造型齿部10挤出的材料的另一部分由于轴坯件2在附图中在成形模具3左侧的由加工决定的拉应力从成形模具3的右侧区域中穿过成形模具3拉到成形模具3的左侧区域中。

由于轴坯件2的朝着轴向空心体支座5指向的压力加载并且由于轴坯件2的所挤出的并且引起轴坯件的拉伸的材料在附图中在成形模具3的右侧的堆积，产生轴坯件2的在一方面轴坯件2的通过成形模具3的造型齿部10加载的部位和另一方面轴向空心体支座5之间的受压力加载的部分中的轴坯件2的不期望的压缩的危险。

为了避免轴坯件2的压缩，轴向空心体支座5在它的轴向压力加载的方向上是受控制得可伸缩的。为了该目的，使轴向空心体支座5借助于伺服驱动装置21沿着空心体轴线11在附图中向右调位。在此，轴向空心体支座5的调位运动的量值通过控制设备22限定，该控制设备相应地操控伺服驱动装置21。在当前情况下，控制设备22使用沿轴向方向作用到轴向空心体支座5上的压力作为用于控制伺服驱动装置21的参数，该压力借助于呈附图中画出的、传统结构类型的力传感器26的形式的力测量设备测量。

通过对轴向空心体支座5的在轴向空心体支座5的轴向力加载的方向上存在的伸缩性进行与力相关的控制而导致，轴坯件2的轴向力加载不超过储存在控制设备22中的并且表明轴坯件2的不期望的轴向压缩开始的极限值。同时这样设计轴向空心体支座5的在轴向空心体支座5的轴向力加载的方向上存在的伸缩性的控制，使得确保对于轴坯件2的成形所需的成形模具3和支撑在轴向空心体支座5上的轴坯件2的相对运动。

轴坯件2在成形模具3和轴向空心体支座5之间的区域中的拉伸通过以下方式平衡：轴向空心体支座5以相应测定的位移长度在附图中向右移位。轴坯件2的外凸缘15的与轴坯件2的拉伸有关的轴向运动受引导经过成形设备1的导向轴套6。

补充地或替代地，也可以考虑轴向空心体支座5的调位运动的位移控制。在该情况下，考虑成形模具3的轴向成形运动的借助于相应的位移测量设备确定的量值作为用于控制伺服驱动装置21的参数。随着轴向成形运动的量值增大，轴坯件2的与成形有关的朝着轴向空心体支座5的方向的压力加载也增大。与此相应地，取决于成形模具3的轴向成形运动的继续，借助于受控制的伺服驱动装置21在成形方向25使轴向空心体支座5调位。在当前示例情况下，在直至造型齿部10开始嵌接到轴坯件2的壁12中所实施的成形模具3的运动期间，轴向空心体支座5在成形模具3的运动方向上位置不变。

一旦成形模具3以造型齿部10达到轴坯件2的长度区段24中并且因此轴坯件2的长度区段23在它的整个长度上设有期望的外齿部时，成形过程结束。

在所述的示例情况中，借助于成形设备1加工轴坯件，在该轴坯件上仅在具有较大壁厚度的单个壁区段上产生外齿部。此外，成形设备1也适用于，使轴坯件在多个沿成形方向相继的、具有较大壁厚度的壁区段设有外齿部，其中，在彼此相邻的、具有较大壁厚度的壁区段之间设置具有较小壁厚度的壁区段。