具有彎曲形狀的無凸緣閉截面結構零件的制造方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發明提供一種由2張金屬板制造出在零件長度方向上具有彎曲及焊接部的異形截面形狀的無凸緣閉截面結構零件的方法及裝置。在現有技術中，無法同時使異形截面化和彎曲進展。設置與零件(10)長度方向彎曲對應的板長度方向彎曲，對于使板寬兩端部與零件焊接部(11)對應的2張金屬板(1a、1b)，以在零件截面內的非焊接彎曲部(12)所對應的板部位附加折痕(2)的方式進行沖壓成形，接著，以使其凸面側成為外側的方式上下重合，并將寬度的左端彼此、右端彼此分別沿長度方向焊接而形成焊接部(11)，將得到的閉截面結構體利用左右一對旋轉輥(40a、40b)或進而利用下方的旋轉輥(40c)進行引導、搬運，并通過所述旋轉輥的輥間隔的變更或進而通過所述旋轉輥的升降，以所述折痕及所述焊接部為起點進行立體化而形成目標形狀的零件。
【專利說明】具有彎曲形狀的無凸緣閉截面結構零件的制造方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及具有彎曲形狀的無凸緣閉截面結構零件的制造方法及裝置。尤其是涉及以往在汽車、家電、其他領域中，對于通過將個別成形而成的二體接合來進行閉截面化而制造的零件，有利地賦予以輕量化、碰撞特性、剛性性能提高為目的的彎曲形狀且零件全長的異形截面形狀的、具有彎曲形狀的無凸緣閉截面結構零件的制造方法及裝置。
【背景技術】
[0002]在專利文獻I中記載了如下的技術:對高張力鋼板進行輥成形而制造具有一定截面形狀的成形體，然后對該成形體進行高頻淬火，而且在其長度方向(與截面正交的方向)上具有一定曲率地呈圓弧狀地進行彎曲加工(掃描成形)來制造作為車輛用沖擊吸收用具的保險杠加強件。
[0003]在專利文獻2中記載了如下的技術:輥成形裝置設有以夾持金屬薄板的搬運路徑的方式配置的一對旋轉輥及其下方配置的旋轉輥，一對旋轉輥的輥間隔可變，在其下方配置的旋轉輥能夠升降，作為利用該裝置的零件制造方法，在將長條的金屬薄板的一部分在一對旋轉輥間搬運時，使一對旋轉輥的輥間隔變化，并且以使搬運的金屬薄板局部地變形的方式使設置在下方的旋轉輥升降，由此制造在長度方向上不具有同一截面的輥成形零件。
[0004]在先技術文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本特開2008-120227號公報
[0007]專利文獻2:日本特開2007-30023號公報
【發明內容】
[0008]發明要解決的課題
[0009]在專利文獻I的技術中，在通過一般性的輥成形而成形出具有一定截面形狀的閉截面零件之后，進行高頻淬火，進而通過3個彎曲塊施加曲率，制造出彎曲閉截面零件。然而，對于零件長度方向的截面形狀不一定的零件無法成形。而且曲率施加方向僅局限于二維方向。
[0010]專利文獻2的技術是如下所述的成形技術，除了具有一對旋轉輥的一般性的輥成形之外，還通過在一對旋轉輥的下方附隨有用于使截面形狀在零件長度方向上變化的旋轉輥的成形裝置，能夠在零件長度方向上使截面形狀變化，但是無法同時施加向長度方向的彎曲形狀。
[0011]如以上那樣，在現有技術中，使截面形狀(詳細而言與零件長度方向正交的方向即零件寬度方向的截面形狀)在零件長度方向上變化的異形截面化和施加零件長度方向的彎曲(或者進而扭轉)的三維形狀施加不可能同時進展，因此必須將零件各截面的異形化和三維形狀施加設為個別的成形工序，相應地花費成本。而且，在為了輕量化而以高強度鋼板為原料時，在零件各截面的異形化后的彎曲加工中容易發生成形不良。
[0012]用于解決課題的方案
[0013]
【發明者】們為了解決上述的課題而仔細進行研究，其結果是，發現了在零件各截面的異形化和三維形狀施加同時進展的成形工序中，由2張金屬板能制造出在零件長度方向上具有彎曲的異形截面形狀的無凸緣閉截面結構零件，從而作出了本發明。
[0014]S卩，本發明如以下所述。
[0015](1) 一種無凸緣閉截面結構零件的制造方法，由2張金屬板來制造在零件長度方向上具有彎曲及焊接部的異形截面形狀的無凸緣閉截面結構零件，其特征在于，具有:
[0016]第一工序，對于設置與零件長度方向彎曲對應的板長度方向彎曲并使板寬兩端部與零件焊接部對應的2張金屬板進行沖壓成形，以對在零件截面內的非焊接彎曲部所對應的板部位附加折痕；
[0017]第二工序，將所述沖壓成形后的2張金屬板以使其凸面側成為外側的方式上下重合，并將寬度的左端彼此、右端彼此分別沿長度方向焊接而形成焊接部，由此形成閉截面結構體；以及
[0018]第三工序，利用左右一對旋轉輥或進而利用下方的旋轉輥引導、搬運所得到的閉截面結構體，并通過所述旋轉輥的輥間隔的變更或進而通過所述旋轉輥的升降，以所述折痕及所述焊接部為起點進行立體化而形成目標形狀的零件。
[0019](2) 一種無凸緣閉截面結構零件的制造裝置，由2張金屬板來制造在零件長度方向上具有彎曲及焊接部的異形截面形狀的無凸緣閉截面結構零件，其特征在于，具有:
[0020]沖壓成形機，對于設置與零件長度方向彎曲對應的板長度方向彎曲并使板寬兩端部與零件焊接部對應的2張金屬板進行沖壓成形，以對在零件截面內的非焊接彎曲部所對應的板部位附加折痕；
[0021]焊接機，將所述沖壓成形后的2張金屬板以使其凸面側成為外側的方式上下重合，并將寬度的左端彼此、右端彼此分別沿長度方向焊接而形成焊接部，由此形成閉截面結構體；以及
[0022]輥成形機，利用左右一對旋轉輥或進而利用下方的旋轉輥引導、搬運所得到的閉截面結構體，并通過所述旋轉輥的輥間隔的變更或進而通過所述旋轉輥的升降，以所述折痕及所述焊接部為起點進行立體化而形成目標形狀的零件。
[0023]發明效果
[0024]根據本發明，使截面形狀變化，并通過1次的成形能夠施加零件長度方向及其垂直方向的彎曲即三維形狀，能夠實現由于模具數量削減、組裝工序削減引起的制造工序簡化的效果，由此大幅降低成本。
[0025]而且，主要能夠通過彎曲加工得到規定的形狀，因此以超高張力鋼板為原料的零件制造變得容易，能夠實現無凸緣化引起的進一步輕量化。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1是關于本發明的制造工序的說明圖。
[0027]圖2是表示零件的目標形狀的1例的概略立體圖。
[0028]圖3是表示實施例及比較例的零件制造要領的概略圖。
[0029]圖4是關于六邊形截面零件的制造工序的說明圖。
[0030]圖5是表示六邊形截面零件的目標形狀的1例的概略立體圖。
[0031]圖6是表示六邊形截面零件的制造要領的概略圖。
【具體實施方式】
[0032]圖2是表示本發明的制造對象的零件(具有彎曲形狀的無凸緣閉截面結構零件)10的1例的概略立體圖。
[0033]在圖2的例子中，截面形狀(寬度方向截面形狀的意思，以下相同)呈四邊形，在長度方向上具有彎曲，且在長度方向的始端部和終端部的截面形狀不同(即，為異形)。為如下形狀，四邊形截面的始端部的一邊長為30mm,終端部的一邊長為20mm,長度方向全長(長度方向兩端間的最短距離)為300mm，彎曲的曲率半徑在始端側為400mm且在終端側為400_，彎曲的方向在零件長度方向中央部(距長度方向兩端為150_的位置)進行左右反轉。而且，處于四邊形的對角位置的二對頂點中的一對成為焊接部11，另一對成為非焊接彎曲部12。凸緣不存在。
[0034]圖1是關于本發明的制造工序的說明圖。在此，以制造圖2的零件的情況為例進行說明。圖2的例子的零件是圖3(a)所示的實施例1的零件。
[0035]在圖3中，在2張金屬板la、lb中，為了表示與零件長度方向彎曲對應的板長度方向彎曲，作為與零件10的焊接部11對應的寬度端側的2條彎曲線，在金屬板la中設置彎曲線(Β) (B)，在金屬板lb中設置彎曲線且作為與非焊接彎曲部12對應的寬度內側的1條彎曲線，在金屬板la中設置彎曲線(A)，在金屬板lb中設置彎曲線(A’)。
[0036](第一工序)
[0037]第一工序是預成形工序。使用具有沖頭3和模4的沖壓成形機20，對于金屬板1，以在零件四邊形截面的4個頂點中的與非焊接彎曲部12對應的寬度內側的彎曲線㈧(A’)的部位附加折痕2的方式進行沖壓成形。以附加上述折痕2的方式設計沖頭3和模4的模具形狀。需要說明的是，折痕2的部位的板寬方向的曲率半徑在板的全長上成為一定的值。
[0038](第二工序)
[0039]第二工序是寬度端部焊接工序。將所述預成形后的金屬板la、lb以其突出側(在第一工序中，通過彎曲成形來形成折痕2，成為凸面的一側)成為外側的方式上下重合而配置在焊接機30內，其外表面由上下的按壓夾具6a、6b按壓，將上下重疊的寬度的左端的彎曲線(Β) (B’)部位彼此、右端的彎曲線(Β) (B’)部位彼此分別沿長度方向焊接而形成焊接部11，成為閉截面結構體5。該焊接優選使用激光焊接、電弧焊接等進行。焊接裝置(未圖示)可以使用公知的激光焊接裝置等。
[0040](第三工序)
[0041]第三工序是輥成形工序。即，使在前工序中得到的閉截面結構體5通過輥成形機40。輥成形機40將閉截面結構體5由左右一對旋轉輥40a、40b或進而由下方的旋轉輥40c引導、搬運，并通過所述旋轉輥40a、40b的輥間隔的變更、或進而通過所述旋轉輥40c的升降，以所述折痕2及所述焊接部11為起點進行立體化而成為目標形狀的零件10。
[0042]旋轉輥的形狀設定為可將作為被加工材料的閉截面結構體的輥抵接部不產生位置錯動等地穩定地引導的形狀。圖1的40a、40b、40c的旋轉輥作為1例而示出V字形狀，但沒有限定于此。旋轉輥的輥間隔(對應于輥產生的從左右對閉截面結構體的按壓力)及旋轉輥的升降位置(對應于輥產生的從下方對閉截面結構體的頂起力)以能得到零件目標形狀的方式變化。該變化的方法可以預先通過理論解析或實驗來求出。而且，也可以進而將與下方的旋轉輥對應的旋轉輥也設置在上方，為了形成零件的目標形狀而使用。
[0043]需要說明的是，在該例子中，零件的目標形狀為無扭轉的形狀，因此為了實現該形狀，在圖3(a)中，分別通過2張金屬板1，關于寬度端側的2條彎曲線和寬度內側的I條彎曲線這總計3條彎曲線，使曲率半徑相同且使曲率中心點為同一直線上，但是在零件的目標形狀是具有扭轉的形狀的情況下，關于所述總計3條彎曲線，可以通過使曲率半徑不同或使曲率中心點不在同一直線上的任一方或兩方來實現具有扭轉的目標形狀。關于四邊形以外的形狀，第一?第三工序與四邊形狀的零件的情況同樣，能夠使用具有與該零件形狀對應的形狀的模具、旋轉輥等制造閉截面結構零件。
[0044]例如以圖5所示那樣的六邊形截面零件為制造對象時，非焊接彎曲部12比圖2的四邊形截面的情況增加2個。因此，對應于此，如圖6所示，將寬度內側的彎曲線㈧(A’)對于上側和下側的坯料，各設定2條。
[0045]并且，作為制造工序，對應于將四邊形截面變更為六邊形截面的情況，采用對圖1中使用的裝置構件施加變更而成的例如圖4所示那樣的工序。即，將第一工序(預成形工序)使用的模具形狀設為在圖6的彎曲線(A) (A’)的部位附加折痕2那樣的模具形狀。在第二工序(寬度端部焊接工序)中，將按壓夾具6設為與預成形后的坯料形狀一致的截面形狀。在第三工序(輥成形工序)中，將下方的旋轉輥40c的輥輪廓設為例如能夠進行六邊形的一邊部的穩定的引導的平底形狀。上述變更點以外與圖1同樣。由此，圖6下側所示的成形后形狀高精度且容易地實現。
[0046][實施例]
[0047]在實施例中，如下的各事項為共通事項。
[0048][零件目標形狀]截面在零件長度方向上為異形的四邊形(各角為直角)形狀，沒有凸緣，且在零件長度方向上具有S字形的彎曲的形狀。
[0049][原料金屬板]由拉伸強度為1180MPa的冷軋鋼板(板厚1.4mm)，將具有與零件目標形狀對應的S字形的彎曲的2個坯料A、B切出而作為原料。
[0050][焊接條件]激光焊接、激光輸出3.8kW、焊接速度2.5m/分鐘，激光焦點直徑2mm
[0051](實施例1)
[0052]如圖3 (a)所示，I個坯料Ia(坯料A)在寬度端側的2條彎曲線⑶⑶間的中央的位置設定應成為折痕2的彎曲線(A)，另I個坯料Ib (坯料B)在寬度端側的2條彎曲線(B’)(B’)間的中央的位置設定應成為折痕2的彎曲線(A’)。將這2個坯料A、B在第一工序中如前述那樣進行預成形而附加分別沿著彎曲線(A) (A’ )的折痕2，在第二工序中如前述那樣重合時，使坯料A為上側并使坯料B為下側，對上下面對的寬度端側的彎曲線(B)(B’ )部位進行激光焊接，將得到的閉截面結構體5在第三工序中如前述那樣進行輥成形，得到了零件10。
[0053](實施例2)
[0054]如圖3 (b)所示，I個坯料Ia(坯料A)在比寬度端側的2條彎曲線⑶⑶間的中央靠左的位置設定應成為折痕2的彎曲線(A)，另I個坯料Ib (坯料B)在比寬度端側的2條彎曲線間的中央靠右的位置(相對于中央的位置而與所述靠左的位置對稱的位置)設定應成為折痕2的彎曲線(A’)。將這2個坯料A、B在第一工序中如前述那樣進行預成形而附加分別沿著彎曲線(A) (A’)的折痕2，在第二工序中如前述那樣重合時，使坯料A為上側，使坯料B為下側，將上下面對的寬度端側的彎曲線(Β) (B’ )部位進行激光焊接，將得到的閉截面結構體5在第三工序中如前述那樣進行輥成形，得到了零件10。
[0055](比較例)
[0056]將從與實施例相同的鋼板切出成與實施例不同的形狀的1個坯料作為原料，如以往那樣通過輥成形以使成形開始部分和成形結束部分成為異形的截面形狀的方式進行成形加工(異形截面化)，形成圖3(c)所示的無凸緣的中間形狀零件15，將其利用輥成形以三點彎曲的要領進行彎曲加工，得到了最終形狀零件16。
[0057]對于實施例和比較例，評價了可否成形。其結果是，在任意的實施例中，第一?第三工序全部能夠成形，且第三工序后的零件10實現目標形狀，斷裂、壓曲、皺紋等成形不良發生部位都不存在。另一方面，在比較例中，雖然在異形截面化后的中間形狀零件15沒有成形不良發生部位，但是在彎曲加工后的最終形狀零件16的圖示的部位產生了壓曲。
[0058]標號說明
[0059]1金屬板(a、b為2張中的任一方和另一方，也稱為還料)
[0060]2折痕(對應于彎曲線⑷(A’ ))
[0061]3 沖頭
[0062]4 模
[0063]5閉截面結構體
[0064]6按壓夾具(a、b為上和下)
[0065]10零件(本發明的制造對象的具有彎曲形狀的無凸緣閉截面結構零件)
[0066]11焊接部
[0067]12非焊接彎曲部
[0068]15比較例的中間形狀零件
[0069]16比較例的最終形狀零件
[0070]20沖壓成形機
[0071]30焊接機
[0072]40輥成形機
[0073]40a、40b 旋轉輥
[0074]40c旋轉輥
【權利要求】
1.一種無凸緣閉截面結構零件的制造方法，由2張金屬板來制造在零件長度方向上具有彎曲及焊接部的異形截面形狀的無凸緣閉截面結構零件，所述無凸緣閉截面結構零件的制造方法的特征在于，具有: 第一工序，對于設置與零件長度方向彎曲對應的板長度方向彎曲并使板寬兩端部與零件焊接部對應的2張金屬板進行沖壓成形，以對在零件截面內的非焊接彎曲部所對應的板部位附加折痕； 第二工序，將所述沖壓成形后的2張金屬板以使其凸面側成為外側的方式上下重合，并將寬度的左端彼此、右端彼此分別沿長度方向焊接而形成焊接部，由此形成閉截面結構體；以及 第三工序，利用左右一對旋轉輥或進而利用下方的旋轉輥引導、搬運所得到的閉截面結構體，并通過所述旋轉輥的輥間隔的變更或進而通過所述旋轉輥的升降，以所述折痕及所述焊接部為起點進行立體化而形成目標形狀的零件。
2.一種無凸緣閉截面結構零件的制造裝置，由2張金屬板來制造在零件長度方向上具有彎曲及焊接部的異形截面形狀的無凸緣閉截面結構零件，所述無凸緣閉截面結構零件的制造裝置的特征在于，具有: 沖壓成形機，對于設置與零件長度方向彎曲對應的板長度方向彎曲并使板寬兩端部與零件焊接部對應的2張金屬板進行沖壓成形，以對在零件截面內的非焊接彎曲部所對應的板部位附加折痕； 焊接機，將所述沖壓成形后的2張金屬板以使其凸面側成為外側的方式上下重合，并將寬度的左端彼此、右端彼此分別沿長度方向焊接而形成焊接部，由此形成閉截面結構體；以及 輥成形機，利用左右一對旋轉輥或進而利用下方的旋轉輥引導、搬運所得到的閉截面結構體，并通過所述旋轉輥的輥間隔的變更或進而通過所述旋轉輥的升降，以所述折痕及所述焊接部為起點進行立體化而形成目標形狀的零件。
【文檔編號】B21C37/15GK104364026SQ201280072365
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2012年4月13日 優先權日:2012年4月13日
【發明者】樋貝和彥, 山崎雄司, 新宮豐久 申請人:杰富意鋼鐵株式會社