漸進(jìn)成形方法
【專利摘要】一種漸進(jìn)成形方法，包括：將桿形工具壓入工件內(nèi)，并且在移動桿形工具時(shí)，一點(diǎn)點(diǎn)地拉伸工件，使得工件在成形之后的板厚相對于工件在成形之前的板厚減小的百分比在閉區(qū)間35％至40％的范圍內(nèi)。
【專利說明】漸進(jìn)成形方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及漸進(jìn)成形方法的技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)漸進(jìn)成形方法，將桿形工具壓入金屬板(即，工件)內(nèi)，并且在移動該桿形工具時(shí)，一點(diǎn)點(diǎn)地拉伸該工件，而不使用模具。漸進(jìn)成形方法是公知的用于形成工件的方法，該漸進(jìn)成形方法適于小批量生產(chǎn)(例如，參見日本專利申請公開N0.2006-341262 (JP2006-341242A))。
[0003]然而，例如，當(dāng)對已經(jīng)通過按壓成形而形成(即，加工過)的工件執(zhí)行漸進(jìn)成形時(shí)，工件的前部與后部之間的應(yīng)力分布平衡以改變而告終。結(jié)果，在漸進(jìn)成形前后的工件的尺寸改變的量增大。因此，當(dāng)執(zhí)行漸進(jìn)成形時(shí)，需要一種能夠減小成形前后的工件的尺寸改變的量的成形方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]從而，本發(fā)明提供了一種漸進(jìn)成形方法，該漸進(jìn)成形方法能夠減小成形前后的尺寸改變量。
[0005]本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種漸進(jìn)成形方法，該漸進(jìn)成形方法包括:將桿形工具壓入金屬板，并且在移動所述桿形工具時(shí)，一點(diǎn)點(diǎn)地拉伸所述金屬板。在所述金屬板在漸進(jìn)成形之后的板厚相對于所述金屬板在漸進(jìn)成形之前的板厚減小的百分比在閉區(qū)間35%至40%的范圍內(nèi)。
[0006]桿形工具可以在桿形工具的先端部具有半球形狀，并且先端部的半徑、桿形工具的一次移動量、以及桿形工具的一次按壓量之間的關(guān)系可以利用下面的表達(dá)式來表示:
I p2"
[0007]X = R-J1R ■—
M 4
[0008]其中，R代表半徑，P代表移動量，并且X代表按壓量。
[0009]因此，本發(fā)明的金屬板漸進(jìn)成形方法能夠減小成形前后的尺寸改變的量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]下面將參考附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例的特性、優(yōu)點(diǎn)以及技術(shù)和工業(yè)重要性，其中，相同的標(biāo)號表示相同的元件，并且其中
[0011]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的漸進(jìn)成形設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)的框圖；
[0012]圖2是圖示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的成形步驟的流程的流程圖；
[0013]圖3是示出減薄率(ironing rat1)與尺寸改變量的關(guān)系的圖。
[0014]圖4是示出桿形工具的半徑、移動量以及按壓量之間的關(guān)系的截面框圖；
[0015]圖5是示出當(dāng)存在傾斜時(shí)的桿形工具的半徑、移動量以及按壓量之間的關(guān)系的截面框圖；
[0016]圖6是示出成形時(shí)間t與工件的最小半徑之間的關(guān)系的截面框圖；
[0017]圖7是示出漸進(jìn)成形步驟的流程的框架形式的視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018]現(xiàn)在將參考圖1描述漸進(jìn)成形設(shè)備100。圖1是漸進(jìn)成形設(shè)備100的截面框圖。
[0019]首先，將描述漸進(jìn)成形設(shè)備100的結(jié)構(gòu)。漸進(jìn)成形設(shè)備100將桿形工具(按壓工具)10壓入工件W內(nèi)，并且在移動桿形工具10時(shí)，一點(diǎn)點(diǎn)地拉伸工件W。漸進(jìn)成形設(shè)備100包括桿形工具10和支持裝置20。
[0020]該示例性實(shí)施例的工件W是車輛的一部分，是由金屬板形成的。如將在稍后所述地，在利用未示出的按壓成形設(shè)備按壓成形之后的最終階段，利用漸進(jìn)成形設(shè)備100來形成(即，加工)工件W。
[0021]將桿形工具10壓入工件W內(nèi)，并且在移動桿形工具10時(shí)，一點(diǎn)點(diǎn)地拉伸工件W。桿形工具10裝接于未示出的數(shù)控(數(shù)字控制)機(jī)床。數(shù)控機(jī)床是根據(jù)數(shù)字控制操作的機(jī)床設(shè)備。利用數(shù)控機(jī)床，由X、Y、Z方向上的坐標(biāo)值限定桿形工具10的操作，并且基于該信息，通過使用集成在機(jī)床工具中的伺服電機(jī)操作桿形工具10來形成工件W。
[0022]支持裝置20支持由桿形工具10形成的工件W。支持裝置20包括基座21、緩沖構(gòu)件22、蓋板23和裝夾夾具24。
[0023]基座21是如下部件:工件W的將不成形加工的部分(在該示例性實(shí)施例中是工件W的緣部)放置在該基座21上。緩沖構(gòu)件22布置在蓋板23與工件W之間。蓋板23按壓工件W的將不成形加工的部分。通過將蓋板23裝夾于基座21，裝夾夾具24向著工件W的將不成形加工的部分按壓蓋板23。
[0024]接著，將描述漸進(jìn)成形設(shè)備100的操作。工件W的將不成形加工的部分由支持裝置20固定地支持，并且通過利用數(shù)控機(jī)床控制的桿形工具10 —點(diǎn)點(diǎn)地拉伸工件W。
[0025]將參考圖2描述成形步驟SlOO的流程。圖2是圖示出成形步驟SlOO的流程的流程圖。
[0026]成形步驟SlOO是本發(fā)明的示例性實(shí)施例的成形方法。在成形步驟SlOO中，形成工件W。成形步驟SlOO包括按壓成形步驟SllO至S130，以及漸進(jìn)成形步驟S150。在成形步驟SlOO之后，執(zhí)行切割步驟S200和機(jī)械加工步驟S300等。
[0027]在按壓成形步驟S110、S120和S130中，利用一對模具將工件W按壓成形。按壓成形包括彎曲和拉升等。在該示例性實(shí)施例中，多個(gè)按壓成形步驟包括第一按壓成形步驟S110、第二按壓成形步驟S120以及第三按壓成形步驟S130，但是不限于此。
[0028]漸進(jìn)成形步驟S150是本發(fā)明的漸進(jìn)成形步驟的示例。在漸進(jìn)成形步驟S150中，利用上述的漸進(jìn)成形設(shè)備100形成工件W。在漸進(jìn)成形步驟S150中，將桿形工具10壓入工件W內(nèi)，并且在移動桿形工具10時(shí)，一點(diǎn)點(diǎn)地拉伸工件W。
[0029]漸進(jìn)成形步驟S150不僅包括在成形步驟SlOO中的將工件W成形為預(yù)期的最終形狀的成形加工，而且包括用于將在多個(gè)步驟SllO至S130中形成的形狀恢復(fù)到初始形狀(即，成形之前的形狀)的成形加工。
[0030]這里，值得注意的是:漸進(jìn)成形步驟S150作為成形步驟SlOO的最終步驟，即，在完成所有的按壓成形步驟SllO至S130之后執(zhí)行。
[0031]接著，將參考圖3描述漸進(jìn)成形步驟S150的減薄率η。圖3是圖示出減薄率η與尺寸改變的量(在下文中簡稱為尺寸改變量)AT之間的關(guān)系的圖。
[0032]減薄率η是在漸進(jìn)成形前后的板厚減小的百分比，并且能夠利用漸進(jìn)成形之前的板厚TO和漸進(jìn)成形之后的板厚T在下面的表達(dá)式中表達(dá):

Ti) — T
[0033]η =-X 100
TO
[0034]尺寸改變量AT表示漸進(jìn)成形之后的平板相對于漸進(jìn)成形之前的平板的彎曲角度。當(dāng)水平軸表示減薄率η并且垂直軸表示尺寸改變量Λ T時(shí)，減薄率η與尺寸改變量AT之間的關(guān)系示出在減薄率η變?yōu)?5%至40%處具有拐點(diǎn)的二次曲線。尺寸改變量AT從該拐點(diǎn)開始隨著減薄率η減小而增加，并且尺寸改變量△ T從該拐點(diǎn)開始隨著減薄率η增加而增加。換句話說，當(dāng)減薄率η接近35%至40%時(shí)，尺寸改變量AT最小。
[0035]在該示例性實(shí)施例的漸進(jìn)成形步驟S150中，工件W形成為使得減薄率η落入閉區(qū)間35%至40% (35%^ n ^ 40%)的范圍內(nèi)。因此，能夠使工件W的尺寸改變量Λ T盡可能小。
[0036]接著，將參考圖4描述桿形工具10的半徑R、移動量P以及按壓量X之間的關(guān)系。圖4是在漸進(jìn)成形步驟S150的流程中，在桿形工具10的移動方向(即，水平方向)上的截面圖。
[0037]這里，由圓柱狀桿形構(gòu)件形成桿形工具10，并且桿形工具10的壓入工件W內(nèi)的先端部形成為半球狀。桿形工具10的半徑R是形成為半球狀的先端部的半徑。并且，桿形工具10的按壓量X是桿形工具10的先端部壓入工件W內(nèi)的量。S卩，桿形工具10的按壓量X影響工件W成形之后的表面完成度。
[0038]在該示例性實(shí)施例的漸進(jìn)成形步驟S150中，當(dāng)漸進(jìn)成形設(shè)備100在水平方向上移動時(shí)，桿形工具10移動，使得滿足下面的桿形工具10的半徑R、移動量P以及按壓量X之間的關(guān)系表達(dá)式:
[0039]X = Jjl2.
[0040]在該示例性實(shí)施例中，桿形工具10的半徑R和一次移動量P設(shè)定成使得按壓量X將小于等于4.0 ( μ m)。因此，在漸進(jìn)成形步驟S150中，能夠使工件W的完成的表面的飾紋良好。
[0041]接著，將參考圖5描述桿形工具10的半徑R、移動量P、按壓量X以及傾斜角Θ之間的關(guān)系。圖5是在漸進(jìn)成形步驟S150的流程中，在桿形工具10的移動方向(即，相對于水平方向傾斜Θ的方向)上的截面圖。
[0042]在該示例性實(shí)施例的漸進(jìn)成形步驟S150中，當(dāng)桿形工具10在相對于水平方向傾斜Θ的方向上移動時(shí)，桿形工具10移動，使得滿足下面的桿形工具10的半徑R、一次移動量P、以及桿形工具10的一次按壓量X的關(guān)系表達(dá)式:
[0043]X = R-JR2— ~
V 4cos-沒
[0044]在該示例性實(shí)施例中，桿形工具10的半徑R、一次移動量P設(shè)定成使得按壓量X小于等于4.0 ( μ m)。因此，在漸進(jìn)成形步驟S150中，能夠使工件W的完成的表面的飾紋良好。
[0045]接著，將描述漸進(jìn)成形步驟S150的效果。漸進(jìn)成形步驟S150使得能夠減小成形之后的尺寸改變量。即，通過形成工件W，使得減薄率η處于閉區(qū)間35%至40% (35%
^ 40% )的范圍內(nèi)，能夠使工件W的尺寸改變量Λ T盡可能小。
[0046]并且，利用漸進(jìn)成形步驟S150，桿形工具10的半徑R和移動量P設(shè)定成使得按壓量X小于等于4.0 ( μ m)。因此，能夠使工件W的完成的表面的飾紋良好。
[0047]接著，將參考圖6描述成形時(shí)間t、工件W的最小半徑r、工具路徑速度V以及工具路徑總距離Y之間的關(guān)系。圖6是在漸進(jìn)成形步驟S150的流程中，在桿形工具10的移動方向(即，水平方向)上的截面圖。
[0048]通常，由工件W的最小半徑r設(shè)定桿形工具10的半徑R。因此，當(dāng)工件W的最小半徑r小時(shí)，桿形工具10的半徑R也小，所以桿形工具10的移動量P也需要小。這里，可以利用下面的表達(dá)式來表示成形時(shí)間t、工件W的最小半徑r、工具路徑速度V以及工具路徑總距離Y之間的關(guān)系。在該表達(dá)式中，α是系數(shù)。
F
[0049]t = a —
h
[0050]接看，將參考圖7描述漸進(jìn)成形步驟S150的流程。圖7是示出漸進(jìn)成形步驟S150的框架格式的視圖。
[0051]在漸進(jìn)成形步驟S150中，利用如上所述的漸進(jìn)成形設(shè)備100使工件W成形。
[0052]在步驟S151中，與漸進(jìn)成形設(shè)備100—起，選擇具有比由工件W的最小半徑r確定的半徑R2大的半徑Rl的桿形工具10A。在步驟S152中，利用漸進(jìn)成形設(shè)備100，由具有半徑Rl的桿形工具1A執(zhí)行漸進(jìn)成形，直到工件W為最終形狀的一半。
[0053]在步驟S153中，與漸進(jìn)成形設(shè)備100—起，使用具有由工件W的最小半徑r確定的半徑R2的桿形工具1B替代桿形工具10A。在步驟S154中，與漸進(jìn)成形設(shè)備100 —起，利用具有半徑R2的桿形工具1B執(zhí)行漸進(jìn)成形，直到工件W達(dá)到其最終形狀。
[0054]現(xiàn)在，將描述漸進(jìn)成形步驟S150的效果。該示例性實(shí)施例的漸進(jìn)成形步驟S150使得能夠縮短成形時(shí)間t。即，因?yàn)檫x擇具有比由工件W的最小半徑r確定的半徑R2大的半徑Rl的桿形工具10A，并且執(zhí)行漸進(jìn)成形，直到工件為其最終形狀的一半，能夠縮短成形時(shí)間t。
【權(quán)利要求】
1.一種漸進(jìn)成形方法，包括: 將桿形工具壓入金屬板，并且在移動所述桿形工具時(shí)，一點(diǎn)點(diǎn)地拉伸所述金屬板，使得在所述金屬板在漸進(jìn)成形之后的板厚相對于所述金屬板在漸進(jìn)成形之前的板厚減小的百分比在閉區(qū)間35%至40%的范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漸進(jìn)成形方法，其中 所述桿形工具在所述桿形工具的先端部處具有半球形狀；并且所述先端部的半徑、所述桿形工具的一次移動量以及所述桿形工具的一次按壓量之間的關(guān)系可以通過表達(dá)式表示:

I x = R-f2-T 其中，R代表半徑，P代表移動量，并且X代表按壓量。
【文檔編號】B21D31/00GK104203447SQ201380016365
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月5日
【發(fā)明者】野野村潔, 黑住浩司, 井上孝次 申請人:豐田自動車株式會社