用于在中空体构件中获得开口的方法以及设置有利用所述方法获得的一个或更多个开口的中空体构件

摘要

本发明涉及一种用于在具有纵向延伸部和腔(6)的中空体构件(3)中获得开口的方法，并且涉及一种设置有利用上述方法获得的一个或更多个开口(8、9)的中空体构件(3)，该方法包括以下步骤：a.预设置保持模具(12)，该保持模具(12)包括与所述中空体构件(3)反向成形的座部(7)、以及具有第二排出端(19)和与所述座部(17)连通的第一端(18)的排出通道(13)；b.将中空体构件(13)插入并定位在座部(17)中，使得所述第一端(18)与中空体构件(3)的在其上获得开口(8)的壁部相对应地设置；c.在所述腔(6)内产生足以使所述壁部(16)变形以达到将壁部(16)与中空体构件(3)分离以形成所述开口(8)的程度的逐渐增大的压力，并沿排出通道(13)排出该壁部(16)。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在中空体构件中获得开口的方法，并涉及一种 具有纵向延伸部并且设置有利用上述方法获得的一个或更多个开口的 中空体构件；该中空体构件可以包括：具有圆筒形或多边形截面的管， 并因此在一端或两端处敞开；流体连接器螺栓，并因此在一端处敞开并 在相对端处由螺栓头部封闭住；或类似构件。利用于此的方法获得的开 口可以既设置在基本上横向于中空体构件的纵向延伸部的轴线上，又设 置在轴向方向上。

背景技术

目前众所周知的方法是借助于机械加工工艺在内部中空的圆筒形 构件中设置一个或更多个开口，这些机械加工工艺通常为铣削、钻孔或 冲孔操作，这些操作所具有的缺点在于需要后续的再启动操作以消除在 这种操作期间不可避免地形成的切削毛刺，具体地说，是由于切削方向 是从这种构件的外部朝向内部进行这一事实形成在该圆筒形构件的内 壁上的切削毛刺。由于需要工具以在圆筒形构件内进行操作，后续的再 启动以及表面精加工操作因此是很困难的。对于使这种开口的边缘尽可 能光滑且平整的要求主要归因于需要避免金属颗粒可能的后续分离，如 果中空构件要在气动回路或液压回路中使用，则这些金属颗粒会损坏回 路中的其它部件；另外，在将中空体构件用在流体回路中的情况下，开 口边缘上的任何不连续性都会阻碍流体的平滑流动，由此产生引起相当 大的压降、或至少引起该回路的不规则操作的湍流。

一种众所周知的方法也包括通过冲孔操作在圆筒形构件上形成开 口。在以本申请人的名义的意大利专利申请No.PN2008A000095中提供 了通过在内部中空的圆筒形构件中冲孔而形成开口的一个示例，该专利 申请涉及制造用于流体、尤其是油的连接器螺栓，该连接器螺栓在本领 域中以术语“班卓琴”称之，该连接器螺栓设置有内部流体通道腔并由 已知的材料变形工序、例如冷锻来形成；圆筒形壁上的开口从外部利用 通孔冲孔工艺以在冲孔区域中切掉废料(slug)，其中，内部腔通过该开 口与外部环境连通或与液压回路连通，该废料自发地落到螺栓中的腔 内。

然而，在所述专利申请中所述的工序并非没有缺点：首先，需要附 加的再启动工序，以消除在圆筒形壁内的废料的切削毛刺，这具有已经 在上文中指出的困难。

此外，为了确保废料与壁完全分离，需要减小螺栓的圆筒形壁的厚 度，由此也降低了螺栓在冲孔步骤期间的机械强度；事实上，该方法为 了避免由于减小了的壁厚而引起永久变形的风险，提供了壁加强构件， 该壁加强构件被插入到螺栓腔中以充当一种“砧”；然而，该加强构件 由于明显的原因而不能被插到该冲孔区域，并且因此引起螺栓中的永久 变形的风险仍然存在。

另一个严重的缺点在于如下风险：废料或多个废料不能一直被确实 消除，或者更为严重地，废料没有与壁完全分离，因此会发生如下情况： 废料将会被携带在循环流体流中，从而在回路中产生严重的风险，如可 能会堵塞该回路。

自然，设置特定的附加装置或附加的操作工序以确保废料的排出或 分离，并补偿可能由减小了的螺栓壁厚所引起的任何变形是可能的；然 而，这种装置和/或操作工序导致螺栓的生产成本增加，使得该方法在 经济方面可能不再是较为实用的。

发明内容

本发明的主题的主要任务是设想出一种在中空体构件中形成开口 的方法，如具有纵向延伸部并设置有通过同一方法形成的一个或更多个 开口的中空体构件，该方法能够解决由上述众所周知的方法所产生的问 题。

在上述任务的范围内，本发明的目的是研发如下方法：该方法无需 在中空体构件的环绕开口的内壁上进行后续再启动或精加工操作。

另一个目的是设想出一种方法，凭借该方法，可以在开口上获得尽 可能光滑且平整的边缘，除了在外壁上进行任何容易实现的表面精加工 操作之外，无需另外的加工工艺。

再一个目的是设想出如下方法：该方法不会导致由于开口的形成而 在中空体构件的壁上、尤其是在内壁上形成毛刺。

另外的目的是设想出如下方法：在该方法中，无需损害中空体构件 的强度以便于开口的形成。

另一个目的是设想出如下方法：该方法用于确保被去除的壁部被完 全地并且平整地与圆筒形壁分离以形成开口，并确保它们从中空体构件 被彻底并且安全地排出。

另外的目的是设想出如下方法：在该方法中，在中空体构件上形成 开口无需使用相对于这些通常提供的装置而言的专用装置或附加设备， 并由此不涉及由这种装置和/或设备所产生的附加制造成本。

一个并非不重要的目的是设想一种用于在中空体构件中获得开口 的方法，以及一种设置有利用所述方法获得的一个或更多个开口的中空 体构件，该方法以富有竞争力的成本实现上述目标与目的并可以通过常 见的且已知的设备、机器以及装备来实现。

上述目标和目的以及将在下文中进一步讨论的其它方面将通过如 在权利要求1中所限定的一种用于在中空体构件中获得开口的方法来 实现。

附图说明

从以下对于具体但非排它性的实施方式进行的描述，根据本发明的 方法的另外的特征和优点将变得明白，其中，该实施方式参照附图仅作 为示例示出而不带有限制性的目的，附图中：

图1在轴向剖视图中示出了设置有通过根据本发明的方法获得的一 个或更多个横向开口的中空体构件，其中，根据本发明的方法作为示例 应用于用于流体的连接器；

图2在立体图中示出了图1的中空体构件，该中空体构件作为示例 包括设置有横向于纵向轴线设置的一个或更多个开口的内部中空的圆 筒形螺栓；

图3示意性地示出了根据本发明的方法的一个步骤；

图4a到图4d示意性地示出了根据本发明的方法的步骤的顺序；

图5是图4d的放大详图；

图6a到图6d示出了可以通过本发明的方法在中空体构件中获得的 开口的一些可能的形状；

图7示出了可以通过本发明的方法沿中空体构件获得的开口的不同 配置；

图8a到图8b分别在剖视图、主视图、侧视图和立体图中示出了设 置有能够通过根据本发明的方法获得的开口的中空体构件的其它形式；

图9a到图9d在类似于前述视图的视图中示出了设置有能够通过根 据本发明的方法获得的开口的中空体构件的另一种不同的形式；

图10示意性地示出了本发明的方法用以在中空体构件的纵向延伸 部处获得轴向定向的开口的应用；

图11示出了应用于中空体构件的不同形式的如在之前图10中所示 的方法。

具体实施方式

尽管所理解的是，根据本发明的方法通常可应用以获得可以包括具 有圆筒形或多边形截面的管的中空体构件，其中，该中空体构件沿其纵 向延伸部可具有直径不同的截面，并且在一端或两端开口且适用于不同 应用的范围，但是，为了便于公开，下列说明部分地涉及图1中所示的 应用示例，其中，中空体构件是具有圆筒形截面的螺栓。

参照附图，数字1指的是用于流体的连接器，该用于流体的连接器 包括支承支架2，该支承支架2上安装有中空体构件3，该中空体构件 3在该特定情况下包括螺栓，该螺栓包括局部螺纹本体4、头部5和腔 6，该腔6在本体4的一端7处朝外部敞开；这种螺栓在液压工程学领 域中被称之为“班卓琴螺栓”。螺栓3与支架2之间的连接借助于本体 4上的螺纹来实现，其中，本体4上的螺纹被旋拧在设置于容器2上的 内螺纹上。

通过将在下文中更为详细地描述的方法在本体4上形成有一个或更 多个通孔8、9，这些通孔横向于螺栓3的纵向延伸部设置，并适于使 腔6与外部环境连通或与流体循环管道连通。

螺栓3在被安装到支架2之前，被插入到内部中空的有眼螺栓10 中，该内部中空的有眼螺栓10设置有以数字11表示的管道部或用于管 道部的连接构件，该管道部或用于管道部的连接构件通过开口8、9与 腔6连通；这种类型的有眼螺栓在液压工程学领域被称之为“班卓琴”。

参照图3，用于在螺栓3中获得开口8、9的方法，更具体地说用于 在中空体构件中在至少一端处获得横向开口的方法执行如下：将中空体 构件3的要在其上形成横向开口的本体4插入到保持模具12的对应座 部17中；该座部17具有与本体4的截面-圆筒形或多边形-反向成形 的截面，该座部17设计成用于容置该本体4。保持模具12包括排出通 道13，该排出通道13具有第一端18和第二排出端19，在未插入中空 体构件3时，该第一端18与该座部17连通，该第二排出端19有利地 与外部环境连通。通道13的与座部17连通的第一端18定位于该中空 体构件3的一部分壁上，在该部分壁上要形成横向开口并且该部分壁的 截面基本对应于要形成的开口的形状；夹持构件14将中空体构件3阻 挡在模具12的座部17中。

中空体构件3的腔6至少部分填充有通过润滑和/或冷却回路引入的 不可压缩的流体、优选地为油，并且随后，通过开口端7插入活塞15； 这基本上形成了气缸-活塞系统，其中，气缸由中空体构件3的壁构成 并且压缩室由腔6限定。

在图4a到图4d中以简化的方式示意性地示出了该工序的步骤，在 下文中将参照图4a到图4d进行说明。在第一步骤(图4a)中，将中 空体构件3插入到设置有排出通道13的模具12的相关座部17中，该 排出通道13的第一端18对应于其上待形成横向开口的那部分壁定位。 一旦将中空体构件3定位并夹持在该座部17中，就利用不可压缩的流 体逐渐地填充腔6。随后将活塞15插入到腔6内(图4b)并且逐渐地 压缩包含在同一腔6中的流体，从而产生作用在该中空体构件3的内壁 上的逐渐增大的压力。该中空体构件3由于以此方式产生的挤压作用而 产生的变形被模具12中的座部17的除了其上待形成开口的壁部之外的 壁所阻止，在待形成开口的壁部处，由于排出通道13的存在而允许产 生变形。因此，该壁部开始变形，直到腔6内的流体的压力达到导致壁 部16突然分离的“爆裂”程度为止(图4c或图3)，其中，壁部16的 形状基本上对应于通道13的起初与中空体构件3相接触的第一端18的 截面形状。作为流体在压力作用下的推动作用的结果，将壁部16沿排 出通道13(图4d)朝向排出通道13的第二端19排出至中空体构件3 的外部。在第二端19使排出通道13与外部环境连通的优选的情况下， 如作为示例在附图中所示，将壁部16排出到模具12的外部。

通过该方法，开口8形成在该位置中并形成所需的形状，并且该开 口8横向于中空体构件3的纵向延伸部设置。作为第一缓慢变形步骤以 及后续的壁部16与中空体构件3在爆发性的“爆裂”中有效发生的突 然向外分离的结果，开口8朝向腔6翻转并因此朝向中空体构件3的内 部翻转的边缘如在图5中所示意性示出的那样是光滑的并且是圆形的， 而没有出现毛刺，该毛刺通常出现在利用切割壁部16的常规机械方法 形成的这种内缘上，由中空体构件3从外侧向内的切削方向所导致，并 且消除这种毛刺是很困难的。

存在于中空体构件3的外壁上的材料的任何毛刺可以通过简单的已 知表面精加工工序、例如滚筒抛光操作而被简单且快速地消除。

自然，上述方法可以被重复多次，以形成沿横向于圆筒形构件3的 纵向延伸部的轴线同轴地设置的更多个开口，如在图1和图2中示出的 螺栓中参照两个开口8和9所例示出的那样，或形成设置在不同横向轴 线上的更多个开口，如在图7中参照两个开口8′和9′所例示出的那样。

通过根据本发明的方法，由于开口的位置不必限制于如上所述的同 一轴线上或偏置轴线上的面对位置，而是形成如下开口同样是可能的： 这些开口各自的或共面的或在不同平面上的轴线相对于彼此以不同的 角度设置，因此，在开口沿中空体构件3的相互角度定位方面存在很大 的自由度。

在图3的简图中，中空体构件3在一端7处是敞开的而在相对端处 具有气密地封闭住允许流体进入的腔6的头部5。自然，根据本发明方 法也可以应用于在两端处敞开的中空体构件中获得一个或更多个开口； 在这种情况下，夹持构件同样必须起到气密地密封中空体构件的上端的 作用，或者可以设置适当的气密密封塞以应用于中空体构件的上端处。

图6a到图6d示出了利用上述方法可以获得的开口除了普通的圆形 之外的一些可能的形状；实际上，改变通道13的第一端18的截面就足 以获得形状与所述截面基本相同的开口了。

特别是在将开口用作用于流体通道的截面的情况下，该开口的一些 优选形状是矩形截面以及带有圆形边缘的正方形截面，如在图6b以及 图6d中所例示出的那样；实际上，对于相同的流阻截面而言，这些截 面使得具有更大的流率，并因此具有用于最佳流阻/流率比的截面值成 为可能。

根据本发明的方法的其它特征在于这一事实，即在本体4的一个或 更多个部分中形成咬口部(undercut)是极为容易的，这些咬口部优选 地与开口8和/或9相邻，如在图8a到图8d以及图9a到图9d中所例 示出的那样，否则这些咬口部就要利用复杂的插入模或成本高昂的切削 加工来获得。在图8a-8d的实施方式中以附图标记20A、20B、20C和 20D表示的这种咬口部以及在图9a-9d的实施方式中以数字21表示的 该咬口部可以包括在开口8和/或9周围突出的框架20A-20D、或沿周 向方向在本体4的周围突出并且优选地与开口8和/或9相邻的一个或 更多个环形脊部21，如在图9A-9D的实施方式中所示，或是其的部分 形式、组合形式或等效形式。这种咬口部的产生是通过座部17在模具 12中的适当成形来实现的，其中，凹入区域22将形成于优选地与排出 通道13的与座部17连通的第一端18相邻的一个或更多个区域处；照 这样，在变形步骤期间，由不可压缩的流体施加的压力也引起所述区域 的受控变形，直到它们与模具12中的座部17的对应的凹入区域22相 接触为止，这阻止了进一步的变形并因此避免引起本体4的与咬口部相 关的部分的分离。

根据本发明的方法不限于获得设置在大致横向于中空体构件3的纵 向延伸部的轴线上的开口，如就这一点所述，而是还适用于获得轴向方 向设置的开口8，如在图10和图11中示意性示出的那样，其中，模具 12中的通道13相对于中空体构件3的纵向轴线而言为轴向定向而不是 横向定向。在该情况下，开口8在腔6的底部处获得而不是在构件3的 纵向壁上获得。如本领域技术人员将会明白的那样，该方法中的步骤在 不同的配置中同样是相同的，其中，已使用于指代相同构件的附图标记 保持不变，即使这些构件以不同的方式设置也是如此。

根据本发明的方法也可以便利地集成到用于生产中空体构件3的连 续生产线中的冷变形工艺中，该中空体构件3优选地为通过头部5在一 端处封闭腔6的这类中空体构件。该冷变形工艺可以包括：例如，拉拔 操作以获得所述构件3的内腔6；以及用于通过根据本发明的方法在腔 6中获得开口的后续操作；并且随后将适量的不可压缩流体加入到腔6 中，通过随后插入活塞15对腔6施加压力，这导致壁部16的变形和分 离以在构件3的本体4上形成开口，如已述。

根据以上说明，本发明是如何实现最初所针对的目的以及优点是明 白的：实际上，已经设想出了一种方法，用于在中空体构件中获得开口， 以及获得设置有利用所述方法获得的一个或更多个开口的中空体构件， 该方法能够克服由在本说明书的前述部分中提及的已知方法所产生的 缺点。

实际上，上述方法使得在中空体构件中形成开口，而无需在中空体 构件的环绕该开口的内壁进行后续的且费力的再启动或精加工操作成 为可能。另外，通过该方法获得的开口上的边缘的光滑度和平整度是最 佳的，并不需要除了对外壁进行任何简单可行的表面精加工之外的附加 机加工工艺。如已经示出的那样，实际上，由于中空体构件3的内壁的 初始变形工艺以及沿排出通道13推动壁部16的后续爆裂，利用根据本 发明的工序形成的开口的内缘优选地是圆形的并且没有毛刺。

根据本发明的方法的其它优点包括这一事实：未损害到中空体构件 3的强度，这是因为无需减少构件3的壁厚以使得形成开口或避免形成 毛刺更为容易。

本方法的一个另外的优点在于这一事实：确保了以彻底并且平整的 方式实现了壁部16的分离以及壁部16从中空体构件3上的排出，由此 消除了如下风险：这种壁部16的一部分保持附接于开口的边缘或同一 壁部16保持截留在中空体构件3的腔6中。

这里所指出的是，如何借助于主要包括保持模具12和夹持构件14 的简单设备来实现该方法，而无需使用与设计用于形成开口的装置相关 的专用装置或附加设备；本方法由此在经济方面并且在生产能力方面都 是有利的，这是因为本方法无需由专用装置和/或附加设备所产生的额 外的生产成本。

还指出的是，根据本发明的方法允许在开口的相互定位或形状方面 具有很大的自由度，这是因为仅通过改变通道13的第一端18的截面来 形成具有不同形状的开口是可能的，并且仅通过改变中空体构件3相对 于通道13的第一端18的位置来形成处于同一横向轴线上或更多个不同 轴线上面向彼此定位或相对于彼此成角度设置的开口。

根据本发明的方法的其它优点包括它的相对简单性、容易性以及经 济上的便利性，利用这些优点，形成优选地设置在开口8、9附近、否 则就要利用成本高昂并且复杂的工艺和设备来获得的咬口部20A、20B、 20C、20D、21是可能的。

本方法也可以容易地并且便利地集成到用于获得中空体构件3的连 续生产线中的冷变形工艺中，从而优化了生产周期而无需后续的再启动 操作，其中，该中空体构件3优选地为其中腔6通过头部5在一端处封 闭住的这类中空体构件。

自然，本发明能够在不偏离由独立权利要求1所限定的保护范围的 情况下对许多应用、变更或变型作出修改。

另外，用于实施本发明的材料和设备以及各个部件的形状和尺寸对 于具体要求而言都可以是最适当的。