提高構件分支孔強度的方法、構件的分支孔、有分支孔的構件的製作方法
2023-05-15 07:47:41
專利名稱：提高構件分支孔強度的方法、構件的分支孔、有分支孔的構件的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於提高高壓流體所用構件，如形成柴油機燃機噴射系統的燃油噴射系統部件，例如一燃油噴射泵、一燃油噴射噴嘴、一燃油噴射管、和一公共管路，燃油壓力儲壓系統所用的一噴射泵、一噴嘴、一噴管和回油管，壓力容器等類似物，的受重複壓力作用的一分支孔部分的疲勞強度的方法，本發明還涉及按此方法形成的高壓流體所用構件上的分支孔部分及帶有內置滑塊的高壓流體所用構件，從而提高高壓流體所用構件，如形成一柴油機燃油噴射系統所用的燃油噴射系統部件，如一燃油噴射泵和一燃油噴射噴嘴，和一燃油壓力儲壓系統所用的一噴射泵、一噴射噴嘴等等，的分支孔部分處的抗重複壓力作用的疲勞強度。
通常，由形成於一高壓流體所用構件的較厚部分上以便連通這種形式的高壓流體所用構件的中空部分的分支孔所形成的一分支孔部分，或一高壓流體所用的，並帶有一個具有一分支孔構件的通道的內置滑塊的構件的流體通道是如此構造成的，即在一中空部件或具有一圓形部分的內表面所形成的一流體通道(此後稱作一中空部件)上鑽出一分支孔以便與分支孔構件的一通道連通。
但是，在此種結構中，分支孔僅簡單地在中空部件上鑽出，該中空部件具有一高壓流體所用構件的完整的圓形部分，該構件具有一完整的圓形部分與一分支孔構件的通道相通，當重複內部高壓作用在高壓流體所用構件的中空部件上時，在高壓流體所用構件的中空部件上的分支孔的出口的開口部分處產生了最大拉應力，因此，由於重複壓力的作用很容易以開口端部件作為起點發生金屬疲勞所導致的開裂，這進一步會增加漏油可能性。
作為一種改善因重複壓力的作用而產生的疲勞強度的方法，經試驗在包括分支孔出口部位的中空部件的內周表面上形成一環形槽，或在分支孔的出口上形成一凹坑，對於前一種情況，有必要採用機械加工來精確形成包括分支孔出口的環形槽，而這種工作需要大量時間，因此極不適應現有的大批量生產，而且不但有可能損壞所需加工的部分，也有可能損壞其它內周表面。另一方面，對於後一情況，鑑於上述凹坑通過電化學加工的方法形成，所以其適於上述大量生產，但是，實際應力集中在高壓流體所用構件的中空部件上的分支孔的出口的開口端部，因此即使按這種方法加工，但也不見得對提高疲勞強度有多少效果。
為了解決高壓流體所用構件上的常用分支孔部分所存在的問題提出了本發明，而且本發明的一個目的是提供一種方法來提高高壓流體所用構件上的分支孔部分處抵抗重複壓力作用的疲勞強度，按照該方法，高壓流體所用構件的中空部件一側上的分支孔的出口的開口端部處產生的最大應力值被降低，從而進一步提高了內壓疲勞強度；並提供一種由該方法在一高壓流體所用構件上形成一分支孔，一高壓流體所用構件帶有一個具有一分支孔的內置滑塊。
為了達到上述目的，根據本發明的第一實施例，提供了一種用於提高一高壓流體所用構件中的受重複壓力作用的一分支孔部分處的疲勞強度的方法，其特徵在於在一帶有一中空部分的高壓流體所用構件上形成一與該中空部分相通的分支孔的同時，從外向裡衝壓該高壓流體所用構件以形成一個有殘餘壓應力駐留在中空部分一側的內周表面上的部分，接下來在該部分上鑽一通向中空部分的分支孔以使殘餘壓應力至少存在於分支孔的周向邊緣。
根據本發明的第二實施例，提供了一種用於提高一高壓流體所用構件上的受重複壓力作用的一分支孔部分處的疲勞強度的方法，其特徵是在具有一中空部分的高壓流體所用構件上形成一與該中空部分相通的分支孔時，在高壓流體所用構件上鑽一通向該構件內周表面的分支孔的同時，從外向裡衝壓該高壓流體所用構件的分支孔部分以使殘餘壓應力駐留在中空部分一側的內周表面的周向邊緣的至少一部分上。
再有，根據本發明的第三實施例，提供了一種用於提高一高壓流體所用構件上的受重複壓力作用的一分支孔部分處的疲勞強度的方法，其特徵是在具有一中空部分的高壓流體所用構件上形成一與該中空部分相通的分支孔時，高壓流體所用構件被由外裡衝壓形成一有殘餘壓應力存留於中空部分一側的內周表面上的部分，與此同時，衝出一通向中空部分的分支孔，從而使殘餘壓應力駐留在分支孔的周向邊緣。
根據本發明的第四實施例，提供了一種用於提高一高壓流體所用構件上的受重複壓力作用的一分支孔部分處的疲勞強度的方法，其特徵是在具有一中空部分的高壓流體所用構件上形成一與該中空部分相通的分支孔時，高壓流體所用構件被從外向裡略微偏離要設置分支孔的一部分衝壓使殘餘壓應力存在於分支孔的周向邊緣上。
再有，根據本發明的第五實施例，提供了一種用於提高一高壓流體所用構件上的受重複壓力作用的一分支孔部分處的疲勞強度的方法，其特徵是在具有一中空部分的高壓流體所用構件上形成一與該中空部分相通的分支孔時，至少在直徑方向上的兩個部分上將該高壓流體所用構件從外向裡擠壓得略微偏離要設置分支孔的一部分。
再有，根據本發明的第六實施例，提供了一種用於提高一高壓流體所用構件上的受重複壓力作用的一分支孔部分處的疲勞強度的方法，其特徵是在具有一中空部分的高壓流體所用構件上形成一與該中空部分相通的分支孔時，高壓流體所用構件被從外向裡衝壓以形成一部分，在該部分殘餘壓應力保持在一比用於在中空部分一側的內周表面上設置分支孔所佔區域大的範圍內，而後在該部分的中心鑽一分支孔。
再有，根據本發明的第七實施例，提供了一高壓流體所用構件的分支孔部分，其特徵是在具有一中空部分的高壓流體所用構件上鑽有一與該中空部分相通的分支孔，該分支孔的內周邊緣部分具有殘餘壓應力。
再有，根據本發明的第八實施例，提供了一種帶有一內置滑塊並具有一分支孔的高壓流體所用構件，在一高壓流體所用構件中，包括一位於軸向內部的中空部分和一與設置在軸向周壁部上的至少一個凸出部分內的中空部分相通的分支孔，在中空部分中設置有一個滑塊，其特徵是衝壓力由一外加力系統施加在凸出部分的軸向上，使分支孔的一流體通道的開口端部的至少一部分凸出，而後再去掉該凸出的部分以形成一完整的圓形內周表面。
再有，根據本發明的第九實施例，提供了一種帶有一內置滑塊並具有一分支孔的高壓流體所用構件，在一高壓流體所用構件中包括一位於軸向內部的中空部分和一與通過焊接或釺焊固定在軸向周邊部的至少一個套管接頭內的中空部分相通的分支孔，在中空部分內有一滑塊，其特徵是衝壓力由一種外加力系統施加在套管接頭的軸向上，使分支孔的一流體通道的開口端部的至少一部分凸出，而後再去掉該凸出的部分以形成一完整的圓形內表面。
也即，本發明採用了上述方法，其中一至六實施例作為一種在一高壓流體所用構件的中空部分內的一分支孔的出口的開口端部的周邊上產生殘餘壓應力的方法，在該方法中所得殘餘壓應力駐留在一與高壓流體所用構件的一中空部分上的一分支孔構件的一通道相通的分支孔的出口的開口端部的周邊上。因此在將分支孔構件置於連接狀態時高壓流體所用構件的中空部分內的高內壓力，(如果條件允許)也即由施加於高壓流體所用構件的壁厚部分的徑向力而在分支孔下端的內周邊緣部分上產生的應力，被殘餘壓應力抵銷，從而降低了分支孔下端內周邊緣部上產生的最大拉應力值。
再有，為了不會防礙置於中空部分內的一滑塊的滑動，當衝壓力從外面施加在高壓流體所用構件上以使中空部分一側的內周表面變形並凸出後，通過切削或磨削去掉該凸出的部分以形成一完整的圓內表面。
在此情況下，作為一種將衝壓力從外向裡施加於高壓流體所用構件的方法，例如，所用方法為一種如下的方法，在該方法中，高壓流體所用構件固定在一下模上，通過一衝頭或杆從高壓流體所用構件的外側向內沿徑向施加壓力。
如上所述，根據本發明，殘餘壓應力被生成並存在於高壓流體所用構件的中空部分一側的分支孔部分上的一分支孔的開口端部的周邊上，因此在該分支孔下端的內周邊緣上產生的拉應力被殘餘壓應力抵銷從而使其得到有效的抑制，這樣就可以提高高壓流體所用構件的分支孔部分處的內壓力疲勞強度。
圖1是具有一分支孔的高壓流體所用構件的本發明第一實施例的局部放大剖面圖。
圖2是用來解釋用於提高疲勞強度的本發明的方法的一個實施例的剖面圖，(a)是壓力作用之後鑽一分支孔之前的圖，(b)是鑽一分支孔之後的圖。
圖3是用來解釋用於提高疲勞強度的本發明的方法的另一實施例的剖面圖，(a)是鑽一分支孔之後的圖，(b)是表示鑽一分支孔後施加壓力時的情形的圖。
圖4是圖1的縱向剖面圖。
圖5是用來解釋用於提高疲勞強度的本發明的方法的另一實施例的圖，該圖是一幅示意性的平面圖，該平面圖示出了一種所施加壓力略微偏離設置有一分支孔部分的方法。
圖6是用來解釋用於提高疲勞強度的本發明的方法的另一實施例的圖，該圖也是一幅平面圖，該平面圖示出了一種用於提高疲勞強度的本發明的方法，該圖同時示出了一種用於將壓力施加於略微偏離設置有一分支孔的部分的兩個徑向部分上的方法。
圖7是一幅用於描述一用於提高疲勞強度的本發明的方法的另一實施例的圖，該圖示意性地示出了一種用於以如此方式施加壓力的方法，按照該方法壓縮力在一比設置有一分支孔的區域大的範圍內產生。
圖8是一幅用於描述一用於提高疲勞強度的本發明的方法的另一實施例的圖，該圖示意性地示出了一用於按如此方式施加壓力的方法的另一實施例，按照該方法壓縮力在一比設置有一分支孔的區域大的範圍內產生。
圖9是本發明高壓流體所用構件的另一實施例的縱剖視圖。
圖10是一實施例的橫剖視圖，在該實施例中具有一分支孔的高壓流體所用構件應用於一本發明的內置滑塊型構件上。
圖11示出了圖10所示實施例中的由外加力系統施加衝壓力的方式，(A)是一凸出部分的橫剖視圖，其中一些部分被切去，其示出了一種由一衝頭進行衝壓的方法，該衝頭的衝壓表面形成為一倒凹面形，(B)是一凸出部分的橫剖視圖，其示出了一種在凸出部分的內底平面上設置一環狀凸塊並由一衝頭衝壓的方法，該衝頭的衝壓表面是平的，(C)是一凸出部分的橫剖視圖，其示出了一種將凸出部分的內底部製成一凹形並由一衝頭衝壓的方法，衝頭的衝壓表面是一曲面，如一球面，一橢圓面，或類似形狀，(D)是一凸出部分的橫剖視圖，其示出了一種使凸出部分的內底部凸出呈圓錐形並用一衝頭衝壓的方法，衝頭的衝壓表面是平的，(E)是一橫剖視圖，其示出了一種在凸出部分的內底部分的中央提供一直徑與一分支孔直徑相同的底孔並由一衝頭衝壓的方法，衝頭的衝壓表面上帶有一個凸塊，該凸塊具有合適的直徑以便能配合裝入底孔中。
圖12是一橫剖視圖，該圖示出了按照圖10所示實施例的製造方法施加衝壓力的同時衝出一分支孔的方法。
圖13是示出圖10所示實施例的一修改形式的橫剖視圖。
圖14是示出圖10所示實施例的另一修改形式的橫剖視圖。
圖15是帶有一內置滑塊的本發明高壓流體所用構件的另一實施例的橫剖視圖。
圖16是圖15所示實施例的一修改形式的橫剖視圖。
圖17是帶有一內置滑塊的本發明高壓流體所用構件的又一實施例的橫剖視圖。
圖18是圖17所示實施例的一修改形式的橫剖視圖。
圖19是帶有一內置滑塊的本發明高壓流體所用構件的又一實施例的橫剖視圖。
圖20是圖19所示實施例的一修改形式的橫剖視圖。
下面將參照附圖描述本發明。
首先，在圖1至9中，附圖標記1代表一個用於高壓流體的構件，該構件是柴油機燃油噴射系統中所用的燃油噴射部件的一個構件，這些燃油噴射部件，例如包括一燃油噴射泵、一燃油噴射噴嘴、及一燃油噴射管、一個共用管路、燃油壓力儲壓系統的一噴射泵、一噴嘴、一噴射管、一回油管、和一壓力容器。
由基本呈圓形的內周表面所形成的中空部件1-1設置在高壓流體所用的上述構件1的內部，一用於將一分支孔構件(圖中未示)與中空部件1-1相連通的分支孔1-2被以如此方式鑽出，以穿過高壓流體所用構件的壁厚部分，產生殘餘壓應力的一分支孔2形成於中空部件1-1一側的基本繞分支孔1-2出口的開口端部的周邊上，尤其是當產生殘餘壓應力的分支孔2通過以如此方式凸出而形成，其在中空部件1-1上基本呈圓形並至少大體是平的時，其效果是很顯著的。
下面將參照附圖描述一種用於提高一高壓流體所用構件1上的受重複壓力作用的分支孔部分2處的疲勞強度的本發明的方法。
按照圖2所示方法，本發明用於高壓流體的構件1具有一通過機械加工例如通過鑽或類似工藝在該構件1上形成的中空部件1-1及一相對較厚的壁厚部分。該壁厚部分通過一種衝壓方法由一衝頭或杆從外面沿徑向向內衝壓以形成分支孔部分2，此時殘餘壓應力在中空部件1-1一側產生，較理想的是如此形成該分支孔部分2，即此時殘餘壓應力通過使中空部件1-1一側凸出形成大體為圓形並至少是平的形狀(見圖2(a)所示)而產生。
此時，儘管並未對壓力進行特別限制，但是最好其有一定限度，在該限度內至少高壓流體所用構件1的中空部件1-1的內周表面是一略平的面。由一採用衝頭或類似物的衝壓方法所產生的壓力，可在分支孔部分2的周邊產生殘餘壓應力，並且特別地中空部件1-1的內周表面變得略平，並且當壓力被施加時，會產生一塑性變形部分和彈性變形部分，當壓力消除後恢復量上存在差別，因此產生變形，從而在分支孔部分2的周邊上產生了較高的殘餘壓應力。
接下來，通過一鑽頭或類似物(見圖2(B))大體在所形成分支孔部分2的中央部分鑽一分支孔1-2，該分支孔1-2具有一出口。
在上述實施例中，首先，高壓流體所用構件的壁厚部件通過一衝壓方法由一衝頭或類似物從外面徑向向內衝壓以便在高壓流體所用構件與後面所形成分支孔1-2相對應的中空部分1-1一側上產生殘餘壓應力，尤其是，如果分支孔部分2由中空部分1-1一側凸出形成，並且大體為圓形而且至少基本是平的，那麼就可以顯著地產生殘餘壓應力。而後，按這樣的方式對該分支孔部分進行鑽孔，即使大體在分支孔部分2的中央部分的出口穿過高壓流體所用構件1的壁厚部分，因此高壓流體所用構件的中空部分1-1的高內壓力，及(如果條件要求)當分支孔構件處於連接狀態時由施加於高壓流體所用構件的壁厚部分上的徑向力而在分支孔1-2的下端的內周邊部產生的應力，可被殘餘壓應力抵消到大大低於在分支孔1-2的下端的內周邊部產生的最大拉應力值。
一種用於提高抗重複壓力作用的疲勞強度的本發明的方法，不僅可由圖2所示的方法實現，而且可由圖3所示方法實現。
按照圖3，如前所述，首先，由一鑽頭或類似工具以這樣的方法，即鑽穿具有一中空部分1-1的高壓流體所用構件1的壁厚部分(見圖3(a))而鑽出一分支孔1-2。
而後，按照一與上述相同的衝壓方法從外面沿徑向向內以這樣的方法衝壓該壁厚部分，以形成一個殘餘壓應力形成於該中空部分1-1的一側上的分支孔部分2，並使分支孔1-2的出口基本處於中央；而且特別地，如果中空部分1-1一側凸出以形成大體為圓形且至少是平的的部分，就可能形成一產生了顯著的殘餘壓應力(見圖3(b)及圖4)的分支孔部分2。
通過與上述相同的圖3所示方法，高壓流體所用構件的中空部分1-1的內壓力，及(如果條件要求)當分支孔構件處於連接狀態時由施加於高壓流體所用構件1的壁厚部分上的徑向力而在分支孔1-2下端的內周邊部產生的應力，可被殘餘壓應力抵消到大大低於在分支孔1-2下端的內周邊部產生的最大拉應力值。
儘管圖2所示實施例採用了一種方法，該方法包括如下兩步驟先用一衝頭或類似工具從外面徑向向內衝壓高壓流體所用構件的壁厚部分以形成一分支孔部分2，然後鑽一分支孔1-2，但圖3所示實施例採用了另一種方法，該方法包括如下兩步驟先用一鑽頭或類似工具鑽一分支孔，而後再由一種衝壓方式衝壓該部分，可用一衝頭或類似工具對該分支孔同時進行衝壓或衝孔。該方法可通過採用一具有一與分支孔1-2相同直徑的衝頭部件或杆件和一直徑較大的並用於產生殘餘壓應力的部分，具體說是一變形部分，的衝頭部件或杆件來實施。
由一採用衝頭或類似工具的衝壓系統沿徑向從外面向內衝壓高壓流體所用構件的壁厚部分以形成一產生殘餘壓應力的分支孔部分2，按照這種方式，就有可能採用上述實施例之外的圖5-8所示的方法。
也就是說，圖5示出了一種在形成與具有一中空部分1-1的高壓流體所用構件1的中空部分相連通的分支孔1-2時，通過一種採用一衝頭或杆的衝壓方法對高壓流體所用構件1進行衝壓使其略微偏離設置有一分支孔1-2的部分，以便在分支孔3-1周邊部分的局部(尤其是易於成為開裂發生起始點的那一部分)產生殘餘壓應力的方法。在圖5中，附圖標記3-1示出了一衝頭或杆衝壓的範圍，附圖標記3-2示出了殘餘壓應力產生的範圍。
圖6示出了一種在直徑方向上至少兩個從設置有分支孔1-2的部分略微偏離一點的部分處從外向內衝壓高壓流體所用構件1的方法，此時藉助於用衝頭或杆從外面衝壓該高壓流體用構件1的方法而從外面形成與具有一中空部分的高壓流體所用構件1上的中空部分相通的分支孔，從而在上述分支孔周邊部分徑向上的至少兩個部分中產生壓應力。在這裡，與前述一樣，徑向的這兩部分是易於成為開裂發生起始點的部分。
圖7示出了一種方法，按照該方法在用衝頭或杆從外面衝壓高壓流體所用構件1形成與具有中空部分1-1的高壓流體所用構件上的中空部分相通的分支孔1-2時，由一直徑比分支孔1-2的直徑小的衝頭或杆形成壓應力存在的部分，具體地說是形成一變形部分，以便在該部分的中央鑽一分支孔，在該部分上壓應力存在區域比設置一分支孔所需區域大。
圖8示出了一種方法，按照該方法在用衝頭或杆從外面衝壓高壓流體所用構件1形成與具有中空部分1-1的高壓流體所用構件上的中空部分相通的分支孔1-2時，由一直徑比分支孔1-2的直徑大的衝頭或杆形成一個壓應力保持於比設置一分支孔的區域更寬的範圍內的部分，具體地說是形成一變形部分，以便在該部分的中央鑽一分支孔。
儘管上述實施例是用來解決沿基本垂直相交中空部分1-1中心軸的方向鑽分支孔1-2這樣一個例子的，但是，本發明並不限於以上方式，如圖9所示，還可將分支孔1-2與中空部分1-1的中心軸線成一定角度設置。這時，由一衝頭或類似工具按一理想角衝壓高壓流體所用構件1的壁厚部分就足夠了，更具體地說，如果形成了一變形部分，那麼殘餘壓應力的存在就會變得很顯著，從而使分支孔部分2的表面與中心軸也有一角度。
在通過從外面用一衝頭或杆衝壓高壓流體所用構件1的方法形成一壓應力存在於高壓流體所用構件1的中空部分的內周表面上的部分時，如果該壓應力存在部分未變形，那麼可在高壓流體所用構件的該中空部分中裝一個整體的滑塊。相反，下面將參照圖10-20描述一如果在中空部分的內周表面一側形成一變形的凸出部分時怎樣將滑塊裝入高壓流體所用構件的例子。
在圖10-20中，附圖標記1、11、21、31、41代表一帶有一個內置滑塊的高壓流體所用構件(以下簡稱為「一高壓流體所用構件」)，該構件是用來形成一柴油機燃油噴射系統的燃油噴射系統部件例如一燃油噴射泵、一燃油噴射噴嘴等等的一個構件，3代表一衝頭，4代表一下模。
所述帶有一內置滑塊的高壓流體所用構件1被做成中心柱的內部具有一個由作為一流體通道1-1』的圓形內周表面所形成的中空部分和一個或多個間隔設置於軸向外壁上的整體凸出部分1-4。如果帶有整體凸出部分1-4的高壓流體所用構件1，首先在粗加工工序(切削工序)中，用一端銑刀切削高壓流體所用構件1的凸出部分1-4在其上形成一具有指定直徑和指定深度的底孔1-5。按照圖10所示的方法，完成粗加工後，在一衝壓工序中，高壓流體所用構件1上的凸出部分1-4的鄰近部分被一下模4固定。如圖所示，該下模由一局部下凹的金屬模形成，該下模具有一彎曲表面4-1，該彎曲表面4-1的半徑與高壓流體所用構件1的外周表面的曲率半徑大體一致，高壓流體所用構件1固定在下模4上時，其下半圓基本與下模4接合。這樣做是為了獲得足夠的衝壓效果。當高壓流體所用構件1固定在下模4上後，用一裝在衝壓裝置上的直徑比凸出部分1-4上的底孔1-5的直徑小的衝頭3對凸出部分的內底部1-6施加衝壓力。這時，不對衝壓力作特別的限定，但是其大小可以使凸出部分內底部正下方的高壓流體所用構件的流體通道1-1的內周表面略微凸出形成一扁平部分1-9。通過衝頭3的衝壓，高壓流體所用構件的流體通道1-1的內周表面變得有些平了，在施加衝壓力時，產生了一塑性變形部分和一彈性變形部分，因此當撤走衝壓力後，由於恢復量與變形量間存在差別而導致的變形產生了殘餘應力。
接下來，在一精加工工序中，採用機械加工或類似工藝去掉由於衝頭3施加衝壓力而變平的向內凸出部分2以形成一完整的圓內表面，而後成形一與高壓流體所用構件1的流體通道1-1相通的分支孔1-2，作為一承壓表面1-3的該分支孔1-2與流體通道相通的圓周表面是圓形的並通向外面，然後再在凸出部分的底孔1-5的內周表面上加工出一內螺紋1-7。在前面的粗加工工序中預先形成該內螺紋1-7也是允許的。
圖11示出了一些通過衝壓方法在高壓流體所用構件流體通道的開口端部的分支孔1-2的周面上形成殘餘壓應力的衝壓力施加方式，(A)是一種方法，按照該方法先在衝頭3的前端部上形成具有一三角形剖面的凹部3a，而後再由衝頭3對凸出部分1-4的底孔1-5的底部1-6施加衝壓力。如果使用這種方法，不僅可對底部的中央部分施加較大的衝壓力而且可對內周壁側施加較大的衝壓力，因此可以有效地獲得能在凸出部分的分支孔1-2的圓周上保持一相對較大範圍的殘餘壓應力。(B)是一種方法，按照該方法在凸出部分1-4的內底部1-6上設置一個環形凸塊1-6a，衝頭3衝壓該環形凸塊1-6a的上表面，衝壓後該環形凸塊1-6a的上表面變平以便與上述(A)方法一樣使殘餘壓應力在後來加工的分支孔1-2的周邊保持一相對較寬的範圍。(C)是一種方法，按照該方法凸出部分1-4的內底部製成一具有一倒三角形剖面的凹陷部1-6b，衝頭3衝壓該凹陷部1-6b形成的底部，衝頭3的衝壓表面是球形表面。在此方法中，由於衝頭3最先衝壓的是上述底部的斜面，因此使後來提供的分支孔1-2的周邊存在較大的殘餘應力。(D)是一種方法，按照該方法在凸出部1-4的內底部上設置有一具有一扇形剖面的凸塊1-6c，衝頭3衝壓該凸塊11-6c形成的底部，衝頭3的衝壓平面是平的。在此方法中，凸塊1-6c的扇形剖面的最頂端最先被衝頭3衝壓，因此底部的中央受較大衝壓力的作用。相應地，在這種情況下，在後來提供的分支孔1-2的周邊會保持有較大的殘餘壓應力。(E)是一種方法，按照該方法先在凸出部分1-4的內底部加工出一個具有一與後來要提供的分支孔1-2相同的直徑和一適當的深度的底孔1-6d，而後由衝頭3衝壓底部，該衝頭3的衝壓表面上帶有一個凸塊3b，該凸塊3b具有合適直徑以便可配合插入底孔1-6d並且其長度要比底孔的深度長。採用這種方法後，由於底孔1-6d被凸塊3b衝壓，因此衝壓力集中施加在後來設置分支孔1-2的地方，所以不可避免地殘餘壓應力會保持在分支孔1-2的周邊。在這樣的布置中，衝頭的形狀與凸出部分的內底部的形狀並不限於以上這些結合。
圖12示出一種衝出一分支孔的同時應用圖10所示實施例的製造方法中的衝壓力的方法的一個實施例，在該實施例中衝出分支孔1-2的同時用衝頭3衝壓底孔1-5的底部，該衝頭3具有一合適的直徑以便可以配合插入凸出部分1-4上設置的底孔1-5內，該衝頭3還帶有一個凸出部3C，該凸出部3C前端的直徑與分支孔1-2的直徑相同。按照該方法，底孔1-5的底部受到凸出部3C的衝壓，衝壓力集中施加在同時被衝出的分支孔1-2部分上，從而形成了一扁平部分1-9，因此在分支孔1-2的周圍不可避免地會存在有殘餘壓應力。
之後，在一精加工工序中，通過機加工除去衝頭3施加衝壓作用所形成的向內凸出的扁平部分1-9以形成一完整的圓內周表面，而後再在凸出部分1-4上形成一個與高壓流體所用構件1的流體通道1-1』相通的分支孔1-2，該分支孔1-2將其與流體通道相通的且為圓形並朝外面敞開的內周表面作為一個承壓表面1-3，接著再在凸出部分的底孔1-5的內周表面上機加工出一個內螺紋1-7。
作為一種通過衝壓方式施加衝壓力來產生殘餘壓應力的本發明方法，除可採用以上方式外還可採用圖13至14所示的方式。
在圖13中，首先將具有一凸出部分1-4的高壓流體所用構件1通過可拆卸模固定在下模4上，之後用配裝在衝壓裝置上的衝頭3對凸出部分的自由端部施加衝壓力。在衝頭3衝壓力的作用下高壓流體所用構件1的流體通道1-1』的內周表面略微凸出，形成一扁平部分1-9，並產生殘餘壓應力。然後，通過機加工除掉由於衝頭3實施衝壓力而向內凸出的高壓流體所用構件1的扁平部分，從而形成一完整的圓形內周面，並在凸出部分1-4上切削形成一具有設計直徑和設計深度的底孔1-5之後，再在凸出部分1-4上形成一與高壓流體所用構件1的流體通道1-1』相通的分支孔1-2，該分支孔1-2將其與流體通道相通的且為圓形並朝外面敞開的圓周表面作為一承壓面1-3，而後再在凸出部分的底孔1-5的內表面上機加工出一個內螺紋1-7，最後形成高壓流體所用構件1。
在圖14中，首先提供一個從凸出部分1-4的自由端部沿軸向延伸的並且直徑與在後提供的分支孔1-2的直徑相同且具有合適深度的分支孔1-2a，而後用衝頭3衝壓該底孔1-2a的內底部，該衝頭3要具有一合適的直徑以便能配合插入底孔1-2a內並具有一比所述底孔深度長的長度，因此，當衝頭3衝壓內底部1-2b時，衝壓力集中施加在後來提供的分支孔1-2的扁平部分1-9上，因此不可避免地也會使殘餘壓應力存留在分支孔1-2的周圍。之後，在圖14所示實施例中，用一鑽頭或類似工具切削底孔1-2a使其延伸到流體通道1-1』以此來形成分支孔1-2。而後，通過機加工除去高壓流體所用構件上的由於衝頭3施加衝壓力而形成的向內凸出的扁平部分1-9以形成一個完整的圓形內周表面。在通過切削而在凸出部分1-4上形成一具有設計直徑和設計深度的底孔1-5(見圖3)後，再在底孔1-5上形成一承壓表面1-3，接著在凸出部分的內周表面上機加工出一個內螺紋1-7，或者在凸出部分1-4的外端面上形成一承壓表面1-3以連接分支孔1-2，而在外周表面上機加工出一個外螺紋1-8。
圖10-14所示實施例涉及高壓流體所用構件具有一整體凸出部分的情況，另一方面，下面將參照圖15和16描述一種用於製造具有一分體式凸出部分的高壓流體所用構件1的方法。
根據圖15所示的方法，首先在一粗加工工序中，先將一個或多個分體式凸出部分1-4』間隔地焊接或釺焊接在高壓流體所用構件11上。在分體式凸出部分1-4』的內周表面上機加工出一個內螺紋1-7』，接下來，在一衝壓工序中，靠近分體式凸出部分1-4』的高壓流體所用構件1被一下模4固定。高壓流體所作構件1固定在下模4上，且衝頭3對高壓流體所用構件的外周表面施加衝壓力，配裝在衝壓裝置上的該衝頭3的直徑比凸出部分1-4』的內徑小。這時的衝壓力大小可與上述設置一分支孔11-2處的內周表面略微凸出以形成一扁平部分1-9所需的衝壓力一致。通過衝頭3的衝壓力的作用，高壓流體所用構件的流體通道11-1的內周表面略微凸出形成一扁平部分1-9，這樣就在分支孔11-2的開口端部的周邊上產生了殘餘壓應力。之後，在一精加工工序中，除去高壓流體所用構件上的由於衝頭3施加衝壓力而形成的向內凸出的扁平部分1-9以形成一個完整的圓形內周表面，然後形成一與高壓流體所用構件11的流體通道11-1相通的分支孔11-2，該分支孔11-2將其與流體通道相通的且為圓形並朝外面敞開的圓周面作為一個承壓表面11-3。
按照圖16所示的方法，在一粗加工工序中，先在高壓流體所用構件11上形成一承壓表面，在將分體式凸出部分1-4』按這樣的方式焊接或釺焊在構件11上，即使其包圍承壓表面11-3後，再由衝頭3衝壓承壓表面11-3的底部的同時衝出一分支孔11-2，該衝頭3具有合適的直徑以便配合插入凸出部分1-4』並帶有一個凸出部3C，該凸出部3C前端的直徑與分支孔11-2的直徑相同。此時，與前述相同，承壓表面11-3的底部受到凸出部3C的衝壓，從而使衝壓力集中施加於同時被衝的分支孔11-2部分上，因此不可避免地也會有殘餘壓應力存留在分支孔11-2的周圍。而後通過機加工除去由於衝頭3施加衝壓力而形成的略微向內凸出的扁平部分1-9以形成一個完整的圓內周表面。
上述實施例示出了一用於高壓流體的構件的實施例，該構件的凸出部分上切削有一個內部螺紋(內螺紋)，另一方面，圖17和18所示實施例涉及高壓流體所用構件的凸出部分上加工出一外部螺紋(外螺紋)的情況。
也就是說，按照圖17所示實施例，該實施例中的高壓流體所用構件具有一整體凸出部分，首先在一粗加工工序(切削工序)中，通過切削如端銑在整體凸出部分21-3上形成一分支孔21-2a，而後在一衝壓工序中，整體凸出部分21-3的附近部分被一下模固定，衝頭3對分支孔21-2a的底部施加衝壓力。這時的衝壓力大小仍可與前述衝壓力大小相同，也即其大小可使高壓流體所用構件21的流體通道21-1在分支孔21-2a底部正下方的的內周表面略微凸出形成一扁平部分1-9。由於衝頭3的衝壓力作用，高壓流體所用構件21的流體通道21-1的內周表面輕微地凸出形成一扁平部分1-9，當施加衝壓時，產生了一塑性變形部分和一彈性變形部分，而當衝壓力消除後恢復量與原來的變形量之間存在差別，由此導致的變形產生了殘餘壓應力。此後，通過機加工除去扁平部分1-9以形成一完整的圓內周表面，並在分支孔21-2a的頂部形成一開向外面的承壓表面21-4，而後在分支孔21-1a的底部鑽出一個具有一設計孔徑的分支孔21-2與分支孔21-2a相通。
所有以上具有一整體凸出部分的高壓流體所用構件是如此製成的，即使得該高壓流體所用構件的流體通道的中心與整體凸出部分的分支孔的中心對齊，如圖10至17所示實施例所示，在這些整體凸出部分上切制有一外部螺紋(外螺紋)或一內部螺紋(內螺紋)，但是，不言自明，如日本申請第9-13141中所示，本發明可以應用到那些整體凸出部分的分支孔的中心在徑向偏離高壓流體所用構件的流體通道的高壓流體所用構件上。
圖18所示的實施例涉及高壓流體所用構件具有一分體式凸出部分的情況，在該實施例中，首先在一粗加工工序中，先將一個或多個分體式凸出部分31-3間隔地焊接或釺焊在一高壓流體所用構件31上。在該分體式凸出部分31-3上形成一分支孔31-2a，該分支孔以其呈圓形且向外敞開的周面作為一承壓表面31-4，而後在該凸出部分的外周面上機加工出一個外螺紋31-5。接下來，在一衝壓工序中，高壓流體所用構件31在分體式凸出部分31-3附近的部分被一下模4固定。
當高壓流體所用構件31被固定在下模4上後，由安裝在衝壓裝置上的其直徑比分體式凸出部分31-3內徑小的衝頭3對構件31的外周表面施加衝壓力。此時的衝壓力仍可與前述衝壓力相同，即其大小可使設置分支孔31-2處的內周表面輕微地凸出形成一扁平部分1-9。由於衝頭3衝壓力作用，高壓流體所用構件31的流體通道31-1的內周表面略微凸出形成一扁平部分1-9，從而在分支孔31-2的開口端部的周邊產生了殘餘壓應力。該扁平部分1-9與前述一樣，通過機加工去掉以形成一完整的圓內周表面。
下面將參照圖19和20描述用於一其內的凸出部分由一套管接頭形成的高壓流體所用構件的實施例。
在圖19所示的實施例中，首先在一粗加工工序中，用一圓柱形套管接頭42作為一連接配合裝置，並且該連接配合裝置的底端部直接焊接或釺焊在高壓流體所用構件41的外周壁上。之後，在一衝壓工序中，用一下模4將高壓流體所用構件41固定在套管接頭42安裝部分的附近。該下模4與前述相同由一剖面為具有一曲面4-1的凹形金屬模形成，該曲面4-1的半徑與高壓流體所用構件41的外周表面的曲率半徑基本上一致，高壓流體所用構件41如此地固定在下模4上，即其下半圓基本與下模接合。42-1是一螺紋表面。
高壓流體所用構件41固定在下模4上後，安裝在衝壓裝置(圖中略去)上的衝頭3沿套管42的中心軸線徑向向內對高壓流體所用構件41的外周表面施壓。此時的衝壓力大小仍可與前述衝壓力相同，即其大小可使高壓流體所用構件41的流體通道41-1的內周表面輕微地凸出形成一扁平部分1-9。由於衝頭的衝壓力，高壓流體所用構件41的流體通道41-1的內周表面略微凸出形成一扁平部分1-9，這樣就產生了殘餘壓應力。
而後，在一精加工工序中，通過機加工去掉該扁平部分1-9以形成一完整的圓形內周表面，之後在高壓流體所用構件由套管接頭42包圍的部分上形成一與該高壓流體所用構件41的流體通道41-1相通的分支孔41-2，該分支孔41-2以其與流體通道相通的呈圓形且向外面敞開的周面作為一承壓表面。
而後，圖20所示實施例用於採用一套管接頭42的情況，該套管接頭42的下端由高壓流體所用構件41伸出，及製造方法與圖19所示實施例的製造方法相同，在將帶有螺紋表面42』-1的套管接頭焊接或釺焊在高壓流體所用構件41的外周壁上後，在一衝壓工序中，由衝頭3沿所述套管接頭42』的中心軸線徑向向內衝壓高壓流體所用構件41的外周表面，從而使高壓流體所用構件41的流體通道41-1的內周表面輕微地凸出形成一扁平部分1-9並產生殘餘壓應力，此後，去掉該凸出的扁平部分1-9以使高壓流體所用構件41的流體通道41-1具有一完整的圓內表面，之後，再在構件被套管接頭42』包圍的部分上形成一該與高壓流體所用構件41的流體通道41-1相通的分支孔41-2，該分支孔41-2以其與該流體通道相通的呈圓形且向外面敞開的周面作為一承壓表面。
再有，在圖17至20所示的實施例中，圖11(A)-(E)所示的使用了一外壓力系統的衝壓力施加裝置也可以採用，不言自明，可以採用如圖12和16所示的衝出分支孔的同時施加衝壓力的方法。再有，作為一種用一衝頭或類似工具的方式來施加外壓力以產生殘餘壓應力的方法，很可能在衝壓會產生一點相對設置一分支孔的部分的偏離，因此至少應在分支孔的一部分內產生殘餘壓應力，也即，至少應在易成為一開裂起始點的分支孔下端內周邊部P處產生殘餘壓應力。
如上所述，本發明具有如下優點在分支孔下端內周邊部分上產生的拉應力可被殘餘壓應力抵銷掉從而使其得到有效的抑制，而且可以提高內壓力疲勞強度，因此耐用性能極佳，由於開裂導致的流體洩漏可被防止，從而呈現出一種可靠且穩定的性能。
再有，本發明帶有一內置滑塊的高壓流體所用構件具有如下優點在分支孔下端內周邊部分上產生的拉應力可被殘餘壓應力抵銷掉從而使其得到有效的抑制，而且可以提高內壓力疲勞強度，因此耐用性能極佳，由於開裂導致的流體洩漏可被防止，從而呈現出一種可靠且穩定的性能。
再有，根據本發明，極具好處的是只要在通常的製造工序中另加一道衝壓力施加工序就足夠了，不需要複雜的設備，也就幾乎不會由於增加工序而造成設備費用增加生產效率降低的問題，從而能以一較低的成本生產較高質量的高壓流體所用構件。
權利要求
1.一種用於提高一高壓流體所用構件上的一分支孔部分處的抗重複壓力作用的疲勞強度的方法，其中在形成一與具有一中空部分的高壓流體所用構件上的該中空部分相通的分支孔時，從外面向內衝壓該高壓流體所用構件以形成一部分，在該部分上有殘餘壓應力殘留在所述中空部分一側的內周面上，而後，在該部分上鑽出一通向該中空部分的分支孔以使所述殘餘壓應力存留在所述分支孔的周部邊緣。
2.如權利要求1所述的用於提高一高壓流體所用構件上的一分支孔部分處的抗重複壓力作用的疲勞強度的方法，其特徵在於所述高壓流體所用構件被從外向裡衝壓以使所述中空部分的內周表面變形，進而形成一遺留有殘餘壓應力的變形部分，而後再在該變形部分上鑽出一分支孔。
3.如權利要求2所述的用於提高一高壓流體所用構件上的一分支孔部分處的抗重複壓力作用的疲勞強度的方法，其特徵在於為了設置一內置滑塊，所述中空部分一側的內周表面略微變形以凸出形成一凸出部分，而後再除掉該凸出部分以形成一完整的圓形內周表面。
4.一種用於提高一高壓流體所用構件上的一分支孔部分處的抗重複壓力作用的疲勞強度的方法，其中在形成一與具有一中空部分的高壓流體所用構件上的該中空部分相通的分支孔時，在所述高壓流體所用構件上鑽出一通向所述構件的內周表面的分支孔的同時，從外向裡衝壓所述高壓流體所用構件的所述分支孔部分以使殘餘壓應力至少殘留在所述中空部分一側的所述內周表面上的所述分支孔的周向邊緣的一部分上。
5.如權利要求4所述的用於提高一高壓流體所用構件上的一分支孔部分處的抗重複壓力作用的疲勞強度的方法，其特徵在於所述高壓流體所用構件的分支孔部分被從外向裡衝壓從而使所述中空部分一側的內周表面變形。
6.如權利要求5所述的用於提高一高壓流體所用構件上的一分支孔部分處的抗重複壓力作用的疲勞強度的方法，其特徵在於所述為了設置一內置滑塊，所述中空部分一側的內周表面略微凸出形成一變形成的凸出部分，而後再除去該凸出部分以形成一完整的圓形內周表面。
7.一種用於提高一高壓流體所用構件上的一分支孔部分處的抗重複壓力作用的疲勞強度的方法，其中在形成一與具有一中空部分的高壓流體所用構件上的該中空部分相通的分支孔時，從外面向內衝壓該高壓流體所用構件以形成一部分，在該部分上有殘餘壓應力殘留於所述中空部分一側的內周面上，與此同時，在該部分上衝出一通向所述中空部分的分支孔以便使殘餘壓應力保留在該分支孔的周向邊緣。
8.如權利要求7所述的用於提高一高壓流體所用構件上的一分支孔部分處的抗重複壓力作用的疲勞強度的方法，其特徵在於在從外向裡衝壓所述高壓流體所用構件以使所述中空部分一側的內周表面變形並形成一殘留有殘餘壓應力的變形部分的同時，在所述變形部分上衝出一通向所述中空部分的分支孔。
9.如權利要求8所述的用於提高一高壓流體所用構件上的一分支孔部分處的抗重複壓力作用的疲勞強度的方法，其特徵在於為了設置一內置滑塊，在衝出所述分支孔時所述中空部分一側的內周表面略微凸出以形成一變形部分，之後，再除去該凸出部分以形成一完整的圓形內周表面。
10.一種用於提高一高壓流體所用構件上的一分支孔部分處的抗重複壓力作用的疲勞強度的方法，其中在形成一與具有一中空部分的高壓流體所用構件上的該中空部分相通的分支孔時，從外向裡略微偏離用於設置所述分支孔的一部分衝壓高壓流體所用構件以使殘餘壓應力殘留在所述分支孔的周向邊緣的一部分上。
11.一種用於提高一高壓流體所用構件上的一分支孔部分處的抗重複壓力作用的疲勞強度的方法，其中在形成一與具有一中空部分的高壓流體所用構件上的該中空部分相通的分支孔時，從外向裡略微偏離用於設置所述分支孔的一部分在直徑方向的至少兩個部分上衝壓高壓流體所用構件以使殘餘壓應力保留在所述分支孔的周向邊緣的直徑方向的兩個部分上。
12.一種用於提高一高壓流體所用構件上的一分支孔部分處的抗重複壓力作用的疲勞強度的方法，其中在形成一與具有一中空部分的高壓流體所用構件上的該中空部分相通的分支孔時，從外向裡衝壓高壓流體所用構件以便在所述中空部分一側的內周表面上形成一部分，在該部分上殘餘壓應力維持在一比設置所述分支孔所佔的區域大的範圍內，而後再在該部分的中心部分鑽出一分支孔。
13.如權利要求12所述的用於提高一高壓流體所用構件上的一分支孔部分處的抗重複壓力作用的疲勞強度的方法，其特徵在於所述高壓流體所用構件被從外向裡衝壓以使所述中空部分一側的內周表面變形並形成一變形部分，在該變形部分殘餘壓應力保持在一比設置所述分支孔所用區域大的範圍內，而後再在該變形部分的中心部分鑽出一分支孔。
14.如權利要求13所述的用於提高一高壓流體所用構件上的一分支孔部分處的抗重複壓力作用的疲勞強度的方法，其特徵在於為了設置一內置滑塊，所述中空部分一側的內周表面在一比所述分支孔區域大的範圍內凸出形成一變形凸出部分，接著去掉該凸出部分以形成一完整的圓形內周表面。
15.一高壓流體所用構件的分支孔部分，其特徵在於在一具有一中空部分的高壓流體所用構件上鑽有一與該中空部分相通的分支孔，殘餘壓應力存在於所述分支孔的內周邊緣中。
16.一種帶有一具有一分支孔的內置滑塊的高壓流體所用構件，包括一位於軸向內部的流體通道和一與該流體通道相通的分支孔，在軸向周壁部分上至少設置有一個凸出部分，在該流體通道內有一個內置滑塊，其特徵在於通過一外加力的方法沿所述凸出部分的軸向施加衝壓力使所述分支孔的一流體通道的開口端部的至少一部分凸出，之後，再去掉該凸出的部分以形成一完整的圓形內周表面。
17.一種帶有一具有一分支孔的內置滑塊的高壓流體所用構件，包括一位於軸向內部的流體通道和一與該流體通道相通的分支孔，至少一個套管接頭通過焊接或釺焊固定在軸向周壁部上，並在所述流體通道內有一個內置滑塊，其特徵在於通過一種外加力的方法將衝壓力施加在所述套管接頭的軸向使所述分支孔的一流體通道的開口端部的至少一部分凸出，而後再除去該凸出的部分以形成一完整的圓形內周表面。
全文摘要
一種具有較高質量並可用較低成本生產的高壓流體所用構件或帶有一內置滑塊的高壓流體所用構件,通過它在一分支孔的下端內周邊緣處產生的拉應力可被殘餘壓應力抵銷從而可有效抑制該拉應力,分支孔處的內壓力疲勞強度可望被提高,從而具有極好的耐久性,防止了開裂導致的流體洩漏,從而呈現出一種可靠且穩定的工作,達到此效果僅需在普通的工序中另外添加一道衝壓力施加工序就足夠了,不需要複雜的設備,因此幾乎不會產生由於工序數量增加而帶來的設置費用增加及生產率降低的問題。
文檔編號B21C37/15GK1195080SQ9810619
公開日1998年10月7日 申請日期1998年3月3日 優先權日1997年3月3日
發明者淺田菊雄, 臼井正佳, 渡邊榮司, 瀧川一儀, 草剃隆一 申請人:臼井國際產業株式會社