CN102215997B - 筒状部件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供与由旋压所进行的不均匀厚度成形相比可实现(i)可减少设备费用、(ii)可提高生产性、(iii)可提高外观品质中的至少一个的筒状部件的制造方法。本发明的筒状部件的制造方法具有：(a)将筒状坯料4的轴方向一个端部弯曲以形成弯曲部8的工序；(b)使用具备冲头26、侧面为凹凸面24的模具22与按压部件23的拉深装置20，将筒状坯料4用弯曲部8卡挂止动于模具2，接着，用按压部件23与模具22夹压弯曲部8，接着，用冲头26与模具22对筒状坯料4的弯曲部8以外的部分进行拉深加工而制作厚度不均匀的筒状部件10的工序。

Description

筒状部件的制造方法
技术领域
本发明涉及筒状部件的制造方法，尤其涉及由筒状坯料来制造厚度不均匀的筒状部件的筒状部件的制造方法。
背景技术
以往，作为由厚度均匀的板状坯料制造的厚度不均匀的筒状部件的一例，专利文献1公开了在汽车用厚度不均匀的车轮轮辋中所使用的圆筒状部件。在专利文献1的汽车用厚度不均匀的轮辋的制造方法中，由厚度均匀的板状坯料来制作厚度均匀的圆筒状坯料，通过旋压(flow turning，spinning等)使该圆筒状坯料成为厚度不均匀的圆筒状部件，对该厚度不均匀的圆筒状部件进行辊轧成形使其显现轮辋形状，从而制造汽车用厚度不均匀的轮辋。
但是，使用旋压的厚度不均匀的筒状部件的制造方法存在以下问题：
(i)旋压，其所使用的设备价格高。
在旋压中，必须使相对于心轴按压筒状坯料的辊在坯料轴方向与坯料厚度方向这两个方向上移动，所以与冲头的进给方向为一个方向即可的拉深装置等的设备相比，设备价格高达数倍。
此外，因以下的原因，难以考虑使用拉深装置使筒状坯料成为不均匀的厚度。
(a)由于冲头不在与坯料轴方向正交的方向上移动，所以不能使坯料的板厚成为不均匀的厚度。在能使冲头在与坯料轴方向正交的方向上移动的装置中，使板厚成为不均匀的厚度的加工需要很大的加压力，导致机构复杂、价格高。
(b)此外，在具备模具与冲头的拉深装置中安装坯料以通过拉深加工使其厚度不均匀时，由于坯料的材料进入模具的凹部，因此在成型后不能将坯料从模具取下。
(c)另外，在具备模具与冲头的拉深装置中安装坯料以通过拉深加工使其厚度不均匀的成形中，就如圆筒状坯料那样没有冲头会卡挂的底板的坯料而言，坯料被冲头拉入在成形中相对于模具移动，存在难以进行高精度成形的可能性。
(ii)旋压的生产性低。
旋压与使用拉深装置的成形相比，生产性约为1/3。如果在一个轮辋生产线上设置分支部在该分支部分支出三条子生产线，并在各子生产线上各设置一个旋压设备，则解决了生产性的问题，但是，产生了旋压设备变为三套、设备费用变为三倍而且设置旋压设备的设置空间需要三倍等问题，因此难以采用。
(iii)旋压的成形辊的成形痕迹残留在坯料上，外观品质下降。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特表2004-512963号公报。
发明内容
发明所要解决的问题
本发明的目的在于提供与现有的旋压所进行的不均匀厚度成形相比可实现(i)可减少设备费用、(ii)可提高生产性、(iii)可提高外观品质中的至少一个的筒状部件的制造方法。
用于解决问题的技术方案
实现上述目的的本发明如下。
(1)一种筒状部件的制造方法，包括拉深加工工序，该工序中使用具备冲头和与该冲头相对侧的侧面为凹凸面的模具的减薄拉深装置，对筒状坯料进行减薄拉深加工，制作厚度不均匀的筒状部件。
(2)在(1)记载的筒状部件的制造方法中，在所述拉深加工工序中，将所述筒状坯料放置于所述模具，使所述拉深装置工作以使所述冲头相对于所述模具移动，伴随着由所述模具的凹凸面与所述冲头所产生的所述筒状坯料的直径与板厚的变化，对所述筒状坯料进行拉深加工以制作所述厚度不均匀的筒状部件。
(3)在(1)记载的筒状部件的制造方法中，所述凹凸面通过在所述模具的与所述冲头相对侧的侧面的轴方向上在所述模具上设置至少一个使所述模具与所述冲头的间隔比所述筒状坯料的厚度小的凸部而形成。
(4)在(1)记载的筒状部件的制造方法中，在所述拉深加工工序中，在制作厚度不均匀的筒状部件之后，在轴方向上对该筒状部件施加力使该筒状部件在半径方向上变形，从所述模具取下所述筒状部件。
(5)在(1)记载的筒状部件的制造方法中，所述凹凸面是通过在所述模具的与所述冲头相对侧的侧面的周方向上在所述模具上设置至少一个使所述模具和所述冲头的间隔比所述筒状坯料的厚度小的凸部而形成的。
(6)在(1)记载的筒状部件的制造方法中，在所述拉深加工工序之前，具有将所述筒状坯料的轴方向一个端部向与该筒状坯料的轴方向相交的方向弯曲以在所述筒状坯料上形成弯曲部的工序，在所述减薄拉深加工工序中将所述弯曲部在轴方向上卡挂止动于所述模具而进行所述拉深加工。
(7)在(6)记载的筒状部件的制造方法中，在所述拉深加工工序中，将所述筒状坯料的所述弯曲部在轴方向上卡挂止动于所述模具并且用所述模具与按压部件夹压，并对所述筒状坯料的所述弯曲部以外的至少一部分进行所述拉深加工。
(8)在(1)记载的筒状部件的制造方法中，在所述拉深加工工序之前，具有由厚度均匀的平板状坯料制作所述筒状坯料的筒状坯料制作工序。
(9)在(1)记载的筒状部件的制造方法中，在所述拉深加工工序之后，具有将所述厚度不均匀的筒状部件辊轧成形为汽车用车轮轮辋形状的辊轧成形工序。
发明的效果
根据上述(1)的筒状部件的制造方法，由于通过拉深加工将筒状坯料成形为厚度不均匀的筒状部件，所以不需要现有的用于旋压的设备和工序。其结果是，上述(i)、(ii)、(iii)的伴随旋压所产生的问题分别如下述的(i)、(ii)、(iii)那样被解决。
(i)现有的旋压设备，在本发明中由拉深的模具、冲头、减薄拉深装置代替，与旋压设备费用相比，拉深的模具、冲头、拉深装置的合计费用较低，因此与现有情况相比可降低设备费用。
(ii)在坯料的厚度不均匀化中，现有的旋压工序，在本发明中被由拉深装置所进行的拉深加工工序代替，因此与旋压相比可将使筒状坯料厚度不均匀化的时间缩短到约1/3，从而可提高生产性。如果在一条轮辋生产线上设置使圆筒状坯料的板厚厚度不均匀化的工序的情况下，代替现有的旋压而使用应用了拉深装置的拉深成形，则仅靠设置一套应用了拉深装置的拉深设备就解决了现有的对于一条轮辋生产线必须设置三套旋压设备的问题，可解决成本及设备设置空间方面的问题。
(iii)由于用冲头与模具所进行的拉深来代替旋压，因此在厚度不均匀的筒状部件上不会残留旋压的成形辊的成形痕迹，维持外观品质。
根据上述(2)的筒状部件的制造方法，由于使冲头相对于模具移动，并拉深加工筒状坯料来制作厚度不均匀的筒状部件，所以冲头相对于模具的相对移动仅是轴方向移动不伴随半径方向移动，可将拉深装置用于冲头相对于模具的一个方向的冲程移动。其结果是，可实现成形时间的缩短，且可实现成形设备的成本下降。
根据上述(3)的筒状部件的制造方法，由于凹凸面是通过在模具的与冲头相对侧的侧面的轴方向上在模具上设置至少一个使模具与冲头的间隔比筒状坯料的厚度小的凸部而形成的，所以可制作厚度在轴方向上变化的筒状部件。
根据上述(4)的筒状部件的制造方法，在制作厚度不均匀的筒状部件之后，对该筒状部件施加轴方向的力使该筒状部件在半径方向上变形，从 模具取下筒状部件，所以无需在周方向上分割模具，可使用一体模具。其结果是，与使用在周方向上被分割了的模具的情况相比，不需要使分割模具在半径方向上移动的机构，可将设备费用维持得较低。进而，不会有在拉深加工后的筒状部件上残留咬入分割模具的接合部的飞边的情况，因而不需要进行飞边去除加工。
根据上述(5)的筒状部件的制造方法，由于凹凸面是通过在模具的与冲头相对侧的侧面的周方向上在模具上设置至少一个使模具与冲头的间隔比筒状坯料的厚度小的凸部而形成的，所以可制作厚度在周方向上变化的筒状部件。
根据上述(6)的筒状部件的制造方法，在拉深加工工序中将弯曲部在轴方向上卡挂止动于模具而进行拉深加工，所以可抑制坯料因冲头而被拉入并在成形中相对于模具移动，且可进行高精度的成形。
根据上述(7)的筒状部件的制造方法，由于在进行拉深加工时由模具与按压部件夹压弯曲部，所以可抑制筒状坯料整体向冲头推压的轴方向偏移。
根据上述(8)的筒状部件的制造方法，在拉深加工工序之前，具有由厚度均匀的平板状坯料制作筒状坯料的筒状坯料制作工序，所以可制作厚度均匀的筒状坯料。
根据上述(9)的筒状部件的制造方法，在拉深加工工序之后，具有将厚度不均匀的筒状部件辊轧成形为汽车用车轮轮辋形状的辊轧成形工序，所以可制作厚度不均匀的轻量的汽车用车轮轮辋。
附图说明
图1是表示本发明实施例1的筒状部件的制造方法中的弯曲部形成工序、拉深加工工序的工序图。但是，本图通过改变冲头与模具的关系也可应用于本发明的实施例2。图1(a)表示筒状坯料。图1(b)表示形成了弯曲部的筒状坯料。左半部分表示剖面，右半部分表示外观。图1(c)表示拉深加工工序。左半部分表示拉深加工前，右半部分表示拉深加工后。图1(d)表示拉深加工工序后的厚度不均匀的筒状部件。左半部分表示剖面，右半部分表示外观。
图2是表示本发明实施例1的筒状部件的制造方法中的筒状坯料制作工序的工序图。但是，本图也可应用于本发明的实施例2。图2(a)表示将均匀厚度的板状坯料卷成筒状，并焊接了卷筒的端部的筒状坯料的制作工序。图2(b)表示将管状坯料切断为预定长度而得的筒状坯料的制作工序。
图3是表示本发明实施例1的筒状部件的制造方法中的辊轧成形工序的工序图。但是，本图也可应用于本发明的实施例2。图3(a)表示在上辊和下辊之间夹着厚度不均匀的筒状坯料进行辊轧成形的状态的侧视图。图3(b)表示在上辊和下辊之间夹着厚度不均匀的筒状坯料进行辊轧成形的状态的主视图。图3(c)表示在辊轧成形后成为轮辋形状的筒状部件。
图4是表示本发明实施例1的筒状部件的制造方法的拉深装置的剖视图。本图通过改变模具与冲头及按压部件的关系也可应用于本发明的实施例2。图4的左半部分表示将筒状坯料插入拉深加工前的模具中的状态，图4的右半部分表示拉深加工后。
图5是表示本发明实施例1的筒状部件的制造方法中的冲头、模具、筒状坯料的局部剖视图。图5的左半部分表示拉深加工前，图5的右半部分表示拉深加工后。
图6是从轴方向仅观察本发明实施例1的筒状部件的制造方法中的模具(外套模(out die))所见的剖视图。
图7是表示本发明实施例2的筒状部件的制造方法中的冲头、模具、筒状坯料的局部剖视图。图7的左半部分表示拉深加工前，图7的右半部分表示拉深加工后。
图8是从轴方向仅观察本发明实施例2的筒状部件的制造方法中的模具(内衬模(inner die)所见的剖视图。
具体实施方式
下面参照附图来说明本发明的筒状部件的制造方法。
图中，图1～图6可应用于本发明的实施例1，图7、图8可应用于本发明的实施例2。但是，图1、图4通过改变模具、冲头及按压部件的关系也可应用于本发明的实施例2，图2、图3也可应用于本发明的实施例2。对于在本发明的全部实施例中共用的部分，在本发明的全部实施例的范围内标以相同标记。
首先，参照图1～图8来说明在本发明的全部实施例中共用的部分。
如图1所示，本发明的筒状部件10的制造方法是由筒状坯料4制造厚度不均匀的筒状部件10(10A、10B)的方法。筒状坯料4的材料是金属，金属是例如钢、非铁金属(包括：铝、镁、钛及其合金)等。厚度不均匀的筒状部件10既可以是内周面与外周面的一方为凹凸面，另一方的面具有与轴心平行的直线状壁的部件10A，也可以如图3所示，是进一步对厚度不均匀的筒状部件10A进行辊轧成形而成的具有向轴正交方向弯曲的壁的部件10B。厚度不均匀的筒状部件10A是例如除了拉深加工后的弯曲部8之外(内周面或外周面)的部分与轴心平行的厚度不均匀的筒状部件，厚度不均匀的筒状部件10B是例如乘用车用、卡车、公共汽车用、工业车辆用的车轮轮辋。但是，厚度不均匀的筒状部件10B并不限于车轮轮辋。此外，厚度不均匀的筒状部件10(10A、10B)不限于剖面呈圆形的部件，也可以是例如剖面呈多边形的筒状部件或剖面呈椭圆形状的筒状部件。
如图1所示，本发明的筒状部件10的制造方法具有：(a)将筒状坯料4的轴方向一个端部弯曲以在筒状坯料4上形成弯曲部8的弯曲部形成工序；(b)使用具备冲头26、与冲头26相对侧的面为凹凸面24的模具22和按压部件23的拉深装置20，用弯曲部8将筒状坯料4在轴方向上卡挂止动于(挂于在)模具22，接着，使按压部件23相对于模具22移动以用按压部件23与模具22夹压筒状坯料4的弯曲部8，接着，使冲头26相对于模具22移动以对筒状坯料4的弯曲部8以外的部分的至少一部分进行拉深加工，从而制作厚度不均匀的筒状部件10(10A)的拉深加工工序。
另外，在图1中的表示拉深加工工序的(c)中，左半部分表示用按压 部件23与模具22夹压拉深加工前的筒状坯料4的弯曲部8的状态，右半部分表示使冲头26相对于模具22移动以对筒状坯料4进行拉深加工且使筒状坯料4成为厚度不均匀的筒状部件10(10A)的状态。
另外，在筒状坯料4为铸造品的情况等、从最初开始在筒状坯料4上便具有相当于弯曲部8的可与模具22接合止动的形状的情况下，不需要弯曲部形成工序。
在形成上述弯曲部8的工序之前，也可以具有如图2所示那样的由厚度均匀的平板状坯料2制作厚度均匀的筒状坯料4的筒状坯料制作工序。在筒状坯料制作工序中，如图2(a)所示，厚度均匀的平板状坯料(矩形坯料)2是通过利用例如卷为线圈状的厚度均匀的带状部件将带状部件直线状地拉出并按每个预定尺寸长度进行切断来依次制作的。接着，将平板状坯料2卷为筒状，使卷筒的两端部互相对接并通过闪光对焊、对焊(电阻焊)、电弧焊等来进行焊接，去除焊接部6的隆起和飞边，以制作均匀厚度筒状坯料4。
另外，在筒状坯料制作工序中，也可以如图2(b)所示，将管状坯料2’切断为预定尺寸长度以制作厚度均匀的筒状坯料4。
如图1(b)所示，在形成弯曲部8的情况下，在拉深加工工序之前，插入弯曲部8形成工序。弯曲部8的作用在于：在拉深加工工序中使得厚度均匀的筒状坯料4在轴方向上卡挂止动于模具22以进行定位，在拉深加工时使得筒状坯料4不会相对于模具22在轴方向上偏移。弯曲部8的角度可从筒状坯料4的轴方向向内侧或外侧在从0度到180度的范围内加工，角度越大越能防止拉深加工时的筒状坯料4相对于模具22在轴方向上偏移。但是，也可不形成弯曲部8而将厚度均匀的筒状坯料4直接送至拉深加工工序。
在拉深加工工序中，将厚度均匀的筒状坯料4(具有弯曲部8的筒状坯料4)用弯曲部8在轴方向上卡挂止动于模具22从而放置于模具22。然后，使拉深装置20工作以使按压部件23与冲头26相对于模具22仅在筒状坯料4的轴方向上相对移动(接近)。当使按压部件23和冲头26相对 于模具22移动时，按压部件23抵接于在模具22所放置的筒状坯料4的弯曲部8，由按压部件23与模具22夹压筒状坯料4的弯曲部8(由按压部件23将筒状坯料4的弯曲部8按压于模具22)，按压部件23停止。冲头26进一步相对于模具22仅在筒状坯料4的轴方向上相对移动(接近)，伴随着由模具22的凹凸面24与冲头26所产生的筒状坯料4的直径与厚度的变化，对筒状坯料4的弯曲部8以外的部分进行拉深加工。
在对筒状坯料4进行拉深加工时，筒状坯料4的轴方向长度在冲头26的移动方向上逐渐变长(伸长)。
另外，在进吧拉深加工所需的力小的情况下，也可以没有按压部件23。
拉深装置20包括例如图4所示的冲压机30。
冲压机30具有：架台32；安装于架台32的滑枕(RAM)驱动构件34；通过滑枕驱动构件34而上下移动的滑枕36；垫板38；坯料保持排出板40；和与坯料保持排出板40连接并向坯料保持排出板40施加坯料排出载荷的坯料保持排出板驱动构件42。模具22固定于垫板38或相对于垫板38固定的固定部件，冲头26固定于滑枕36或在滑枕36所固定的固定部件。当使滑枕驱动构件34工作(使冲压机30工作)以使滑枕36下降时，冲头26相对于模具22仅在筒状坯料4的轴方向上相对移动(接近)。
这里，冲压机30是滑枕驱动构件34为液压缸的液压式冲压机，此外，既可以是滑枕驱动构件34包括马达、曲柄轴和连杆等的机械式冲压机，也可以是滑枕驱动构件34包括伺服马达、滚珠螺杆等的伺服驱动冲压机。此外，坯料保持排出板驱动构件42可以是液压缸也可以是气压缸，还可以是使用电动马达等的升降机构。
固定侧是模具22，可动侧是冲头26。如图1(c)所示，模具22的与冲头26的突出部28相对侧的侧面为凹凸面。凹凸面24是具有与冲头26的突出部28的间隔(均匀厚度筒状坯料4的厚度方向的间隔)不一样的不同部分的面。模具22的凹凸面24，为了使其与冲头26的突出部28相对侧的侧面和冲头26的突出部28的间隔比厚度均匀的筒状坯料4的厚度小，(a)也可以如图5所示，通过在模具22的侧面的轴方向上设置至少一个 与相邻的部分(凹部24b)相比向冲头26的突出部28侧为凸的凸部24a而形成，(b)也可以如图6所示，通过在模具22的侧面的周方向上设置至少一个与相邻的部分(凹部24b)相比向冲头26的突出部28侧为凸的凸部24a而形成，(c)也可以通过上述(a)与上述(b)的组合来形成。
凸部24a的突出量由筒状部件10的各部分的目标厚度确定，在一个凸部24a中，可以使其一定也可以使其不同。此外，在设置多个凸部24a的情况下，各凸部24a的突出量由筒状部件10的各部分的目标厚度确定，各凸部24a的突出量可以相同也可以不同。凸部24a只要形成于模具22的与冲头26的突出部28相对侧的侧面的至少一部分即可。
如图5所示，在模具22侧面的轴方向上，一个凸部24a与和该一个凸部24a相比位于拉深加工时的冲头26的移动方向的前侧且与该一个凸部24a相邻的凹部24b，通过由不是与模具22的侧面的轴心正交的面的倾斜面构成的第一倾斜面24c1连接。这是因为，和与轴心正交的面的情况相比，在从坯料保持排出板40向筒状部件10A施加坯料排出载荷时，筒状部件10A难以卡挂于凸部24a，筒状部件10A易于从模具22脱离。此外，在模具22侧面的轴方向上，一个凸部24a与和该一个凸部24a相比位于将筒状部件10(10A)从模具22取下时坯料保持排出板40移动的方向的前侧且与该一个凸部24a相邻的凹部24b，通过由不是与模具22的侧面的轴心正交的面的倾斜面构成的第二倾斜面24c2连接。第一倾斜面24c1与第二倾斜面24c2相对于模具22侧面的轴方向的角度，优选使其平缓为60度以下，更优选使其平缓为45度以下。各第一倾斜面24c1的倾斜角度可以为一定，也可以逐渐变化。此外，各第二倾斜面24c2的倾斜角度可以为一定，也可以逐渐变化。
冲头26在向模具22移动时的前端部附近具有向模具22突出的突出部28，由突出部28拉深筒状坯料4。坯料保持排出板40，在厚度均匀的筒状坯料40的拉深加工时(拉深加工工序时)，为了使得筒状坯料4的与弯曲部8相反侧的端面相对于模具22在轴方向上会不偏移拉深加工所形成的预计的伸长量以上，而从与冲头26在拉深加工时移动的方向(推压筒状坯料 4的方向)相反的方向(筒状坯料4的轴方向)上承接(支承)筒状坯料4。另外，虽然在对筒状坯料4进行拉深加工时，筒状坯料4的轴方向长度逐渐变长，但是坯料保持排出板40的位置由坯料保持排出板驱动构件42控制，坯料保持排出板40随着筒状坯料4的轴方向长度的变化而后退，坯料保持排出板40能够以一定载荷或大体一定载荷在轴方向上在拉深加工中持续推压筒状坯料4。此外，既可以控制作用于坯料保持排出板40的载荷，也可以控制在轴方向上位移的量。
如图1(c)所示，在拉深加工工序中，在使冲头26下降以制作厚度不均匀的筒状部件10(10A)之后，在将冲头26从模具22拔出后或边拔出边向该筒状部件10(10A)施加来自坯料保持排出板40的轴方向的力，使该筒状部件10(10A)在半径方向上变形，从模具22取下筒状部件10(10A)。在筒状部件10(10A)是车轮轮辋用的部件的情况下，在从模具22取下筒状部件10(10A)时所需的筒状部件10(10A)的直径的变化率最大也就是百分之1.2左右，可在弹性变形区域内应对，并可用来自坯料保持排出板40的轴方向的力使筒状部件10(10A)在半径方向(筒状部件10(10A)的厚度方向)上弹性变形以将其从模具22取下。此外，即使在筒状部件10(10A)是车轮轮辋用的部件的情况下，也可以用来自坯料保持排出板40的轴方向的力使筒状部件10(10A)在半径方向上塑性变形以将其从模具22取下。
坯料保持排出板40将筒状部件10(10A)向与冲头26在拉深加工时移动的方向(推压筒状坯料4)相反方向推压。在取下筒状部件10(10A)时坯料保持排出板40推压筒状部件10(10A)的轴方向的力，为在轴方向上推压筒状部件10(10A)时使筒状部件10(10A)在半径方向上变形以取下筒状部件10(10A)所需的力以上，该力远小于冲头26在轴方向上推压(拉深)筒状坯料4的力。虽然要取下筒状部件10(10A)，但是不需要在周方向上分割模具22，所以模具22为非分割，而成为一体模具。
厚度不均匀的筒状部件10的厚壁部(不使厚度变薄的部分)在最终产品的使用状态下与较大的力所作用的部分(车轮轮辋的情况下，为弯曲部、 凸缘部)相对应，厚度不均匀的筒状部件10的薄壁部(使厚度变薄了的部分)在最终产品的使用状态下与较小的力所作用的部分(车轮轮辋的情况下，为弯曲部和凸缘部以外的部分)相对应。由此，在最终产品状态下，一边维持了必要的强度、刚性，一边实现了轻量化、材料的节约、成本的降低。
本发明的筒状部件10的制造方法，也可以在拉深加工工序之后，具有如图3所示，将厚度不均匀的筒状部件10(10A)辊轧成形为汽车用车轮轮辋形状的辊轧成形工序。厚度不均匀的汽车用车轮轮辋为厚度不均匀的筒状部件的一例10(10B)。
辊轧成形工序在对厚度不均匀的筒状部件10A的轴方向两端部进行扩口加工(省略图示)使其展开之后进行。在辊轧成形工序中，在下辊31与上辊32之间夹着筒状部件10A并使辊旋转，将筒状部件10A成形为筒状部件10B，显现出轮辋形状。然后，使用扩展器和/或收缩器来进行精整加工(接近正圆的加工以及轮辋剖面形状的整形加工)，最终成为轮辋形状。
由成形后的筒状部件10(10B)所构成的轮辋从轴方向一端朝向另一端依次具有凸缘部10a、胎圈座部10b、侧壁部10c、凹下部10d、侧壁部10e、胎圈座部10f、凸缘部10g。省略图示的圆盘被嵌入于轮辋并进行焊接，而成为焊接型的车轮。在各部之间具有弯曲部。弯曲部和凸缘部10a、10g与其以外的部分相比在通常使用时产生的应力大，优选较厚。
在厚度均匀的筒状坯料4被成形为车轮轮辋的情况下，以往，不进行厚度均匀的直圆筒状坯料的基于拉深加工所实现的厚度不均匀化，而是以厚度均匀的直圆筒状坯料的原状，送至辊轧加工所进行的轮辋形状显现工序，或者，即使要使例如厚度均匀的直圆筒状坯料厚度不均匀化，如在现有技术中说明的那样既没有想到使用旋压加工以外的方法，实际上也没有使用。在本发明中，将拉深加工插入于筒状坯料4的制作工序和筒状部件10(10A)的辊加工工序之间，不依靠旋压加工地使筒状坯料4厚度不均匀化。
这里，说明在本发明全部实施例中共用的部分的作用。在本发明实施例中，通过拉深加工将厚度均匀的筒状坯料4成形为厚度不均匀的筒状部件10(10A)，所以不需要现有的用于旋压的设备和工序。其结果是，上述(i)、(ii)、(iii)的伴随旋压所产生的问题分别如下述的(i)、(ii)、(iii)那样被解决。
(i)现有的旋压设备，在本发明中由拉深的模具22、冲头26、拉深装置20(冲压机30)代替，与旋压设备费用相比，拉深的模具22、冲头26、拉深装置20(冲压机30)的合计费用较低，因此与以往相比能够降低设备费用。
(ii)在筒状坯料4的厚度不均匀化中，现有的旋压工序，在本发明中被由拉深装置20(冲压机30)所进行的拉深加工工序所代替，因此与旋压相比可将使筒状坯料4厚度不均匀化的时间缩短到约1/3，从而可提高生产性。如果在一条轮辋生产线上设置使圆筒状坯料的厚度不均匀化工序的情况下，代替现有的旋压而使用应用了拉深装置20(冲压机30)的拉深成形，则仅设置一套应用了拉深装置20(冲压机30)的拉深设备便可解决现有对于一条轮辋生产线必须设置三套旋压设备的问题，可解决成本及设备设置空间方面的问题。
(iii)由于用冲头26与模具22所进行的拉深来代替了旋压，因此在厚度不均匀的筒状部件10(10A)上不会残留旋压的成形辊的成形痕迹，保持外观品质。
由于使冲头26相对于模具22相对移动，并对筒状坯料4进行拉深加工来制作厚度不均匀的筒状部件10(10A)，所以冲头26相对于模具22的相对移动仅是轴方向移动而不存在半径方向移动，可将冲压机30用于冲头26相对于模具22的一个方向的冲程移动。其结果是，可实现成形时间的缩短化、成形设备的成本下降。
在制作厚度不均匀的筒状部件10(10A)之后，对筒状部件10(10A)施加轴方向的力使筒状部件10(10A)在半径方向上变形，从模具22取下筒状部件10(10A)，所以就模具22而言可使用周方向上未被分割的一体 模具。其结果是，与使用在周方向上被分割了的模具的情况相比，不需要使分割模具在半径方向上移动的机构，可将设备费用维持得较低。进而，在拉深加工后的筒状部件10(10A)不会残留咬入分割模具的接合部飞边，因而不需要进行飞边去除加工。
在拉深加工工序中将弯曲部8在轴方向上卡挂止动于模具22上而进行拉深加工，所以可抑制筒状坯料4整体向冲头26进行推压的轴方向偏移，且可进行高精度的成形。
此外，在拉深加工工序中，由按压部件23与模具22夹压筒状坯料4的弯曲部8，接着对筒状坯料4的弯曲部8以外的部分的至少一部分进行拉深加工，所以可抑制筒状坯料4整体向冲头26进行推压的轴方向偏移，且可进行高精度的成形。
由于边由坯料保持排出板40承接筒状坯料4的轴方向另一端边对筒状坯料4进行拉深加工，因此在拉深加工时可进一步抑制筒状坯料4整体向冲头26进行推压的轴方向偏移。此外，也易于进行由拉深加工所产生的筒状坯料4的伸长量的控制。
凹凸面24是通过在模具22的侧面的轴方向上设置至少一个使模具22与冲头26的间隔比厚度均匀的筒状坯料4的厚度小的凸部24a来形成的，所以可制作厚度在轴方向上变化的筒状部件10A。
凹凸面24是通过在模具22的侧面的周方向上设置至少一个使模具22与冲头26的间隔比厚度均匀的筒状坯料4的厚度小的凸部24a来形成的，所以可制作厚度在周方向上变化的筒状部件10A。
在拉深加工工序之后，具有将厚度不均匀的筒状部件10(10A)辊轧成形为汽车用车轮轮辋形状的辊轧成形工序，所以可制作厚度不均匀的轻量的汽车用车轮轮辋。
接着，说明本发明的各实施例的特有构成。
实施例1
在本发明的实施例1的筒状部件10的制造方法中，如图1、图5所示，模具22包括具有筒状孔22a与内周侧面22b的外套模，外套模的内周侧面 22b为凹凸面24。此外，冲头26包括在轴方向上进出外套模22的筒状孔22a的内冲头，在其外周侧面26e形成有突出部28。
如图5所示，在外套模22的内周侧面22b的上端部形成有将筒状坯料4的弯曲部8卡挂止动的凸缘承受部22c。使弯曲部8与凸缘承受部22c接触并卡挂止动，以将筒状坯料4放置于外套模22。
外套模22的设有凸部24a的部分的内径比拉深加工前的筒状坯料4的弯曲部8以外的部分的外径大。因此，可将拉深加工前的筒状坯料4容易地放置于外套模22。
内冲头26的突出部28的外径比拉深加工前的筒状坯料4的弯曲部8以外的部分的内径大。因此，可通过拉深加工将筒状坯料4按压于模具22以将模具22的凹凸面24的凹凸形状转印于筒状坯料4。
内冲头26的突出部28的外半径与外套模22的设有凸部24a的部分的内半径之差比拉深加工前的筒状坯料4的厚度小。因此，可通过拉深加工用凸部24a部分使筒状坯料4的厚度变薄。
当通过拉深装置20(冲压机30)使冲头26突入外套模22的筒状孔22a内时，冲头26的突出部28拉深筒状坯料4使筒状坯料4直径扩大，进而用外套模22的设有凸部24a的部分使筒状坯料4的厚度变薄。
在使外套模22的未设有凸部24a的部分的内半径和内冲头26的突出部28的外半径之差与拉深前的筒状坯料4的厚度相等或比该板厚大的情况下，不能通过拉深加工来使筒状坯料4的厚度变薄。也可使筒状坯料4的板厚变得更厚，可通过坯料保持排出板40承接筒状坯料4的控制来使其变得更厚。
在对筒状坯料4进行拉深加工时，筒状部件4整体将要在内冲头26推压筒状坯料4的轴方向上偏移，但是，通过筒状坯料4的弯曲部8卡挂止动于外套模22的凸缘承受部22c，用按压部件23与模具22夹压筒状坯料4的弯曲部8，坯料保持排出板40从与内冲头26的推压方向相反的方向承接筒状坯料4，从而可抑制筒状坯料4因内冲头26而在轴方向上偏移。其结果是，可抑制形成于筒状部件10的厚壁部与薄壁部的轴方向位置相对 于外套模22的凹凸面24的轴方向位置互相偏移。使用该筒状部件10(10A)进行辊轧成形而得的车轮轮辋10(10B)成为需要厚的部分厚而不需要厚的部分薄的轻量的车轮轮辋10(10B)。
在本发明实施例1的筒状部件10的制造方法中，模具22包括具有筒状孔22a与内周侧面22b的外套模，外套模22的内周侧面22b为凹凸面24，冲头26包括在轴方向上进出外套模22的筒状孔22a的内冲头，所以通过将外套模22固定于拉深装置20(冲压机30)下侧的垫板38侧，将内冲头26固定于拉深装置20(冲压机30)上侧的滑枕36侧，并使内冲头26相对于外套模22进行上下冲程，从而可在筒状部件10(10A)的制造中使用拉深装置20(冲压机30)。
实施例2
在本发明的实施例2的筒状部件10的制造方法中，如图7、图8所示，模具22包括具有外周侧面22e的内衬模，内衬模22的外周侧面22e为凹凸面24。此外，冲头26包括具有筒状孔26a与内周侧面26b的外冲头，在其内周侧面26b形成有突出部28。
内衬模22的外周侧面22e的上端部形成有将筒状坯料4的弯曲部8卡挂止动的凸缘承受部22d。使弯曲部8与凸缘承受部22d接触并卡挂止动，以将筒状坯料4放置于内衬模22。
内衬模22的设有凸部24a的部分的外径比拉深加工前的筒状坯料4的弯曲部8以外的部分的内径小。因此，可将拉深加工前的筒状坯料4容易地放置于内衬模22。
外冲头26的突出部28的内径比拉深加工前的筒状坯料4的弯曲部8以外的部分的外径小。因此，可通过拉深加工将筒状坯料4按压于模具22以使筒状坯料4带有凹凸。
外冲头26的突出部28的内半径与内衬模22的设有凸部24a的部分的外半径之差比拉深加工前的筒状坯料4的板厚小。因此，可通过拉深加工用凸部24a部分使筒状坯料4的板厚变薄。
当通过拉深装置20(冲压机30)使外冲头26向内衬模22侧移动且内 衬模22进入外冲头26的筒状孔26a内时，外冲头26的突出部28拉深筒状坯料4使筒状坯料4直径缩小，进而用内衬模22的设有凸部24a的部分使筒状坯料4的板厚变薄。
在使内衬模22的未设有凸部24a的部分的外半径和外冲头26的突出部28的内半径之差与拉深前的筒状坯料4的板厚相等或比该板厚大的情况下，不能通过拉深加工来使筒状坯料4的厚度变薄，也存在可使筒状坯料4的板厚变得更厚的情况。
在对筒状坯料4进行拉深加工时，筒状部件4整体将要在外冲头26推压筒状坯料4的轴方向上偏移，但是，通过筒状坯料4的弯曲部8卡挂止动于内衬模22的凸缘承受部22d，用按压部件23(在图7中省略)与模具22夹压筒状坯料4的弯曲部8，坯料保持排出板40从与外冲头26的推压方向相反的方向承接筒状坯料4，从而可抑制筒状坯料4因外冲头26而在轴方向上偏移。其结果是，可抑制形成于筒状部件10的厚壁部与薄壁部的轴方向位置相对于内衬模22的凹凸面24的轴方向位置互相偏移。使用该筒状部件10(10A)进行辊轧成形而得的车轮轮辋10(10B)成为需要厚的部分厚而不需要厚的部分薄的轻量的车轮轮辋10(10B)。
在本发明实施例2的筒状部件10的制造方法中，模具22包括具有外周侧面的内衬模，内衬模22的外周侧面为凹凸面24，冲头26包括具有筒状孔26a与内周侧面的外冲头，所以通过将内衬模22固定于拉深装置20(冲压机30)下侧的垫板38侧，将外冲头26固定于拉深装置20(冲压机30)上侧的滑枕36侧，使外冲头26相对于内衬模22进行上下冲程，从而可在筒状部件10(10A)的制造中使用拉深装置20(冲压机30)。
附图标记说明：
2厚度均匀的平板状坯料 4厚度均匀的筒状部件
6焊接部 8弯曲部 10(10A、10B)厚度不均匀的筒状部件
20拉深装置 22模具(外套模、内衬模) 22a外套模的筒状孔
22b外套模的内周侧面 22c外套模的凸缘承受部
22d内衬模的凸缘承受部 22e内衬模的外周侧面
23按压部件 24凹凸面 24a凸部 24b凹部
26冲头(内冲头、外冲头) 26a外冲头的筒状孔
26b外冲头的内周侧面 26e内冲头的外周侧面
28突出部 30冲压机 32架台 34液压缸
36滑枕 38垫板 40坯料保持排出板 42液压缸

Claims (8)

1.一种筒状部件的制造方法，具有：
制作一个钢制的厚度均匀的没有底板的筒状坯料的筒状坯料制作工序；
将所述筒状坯料的轴方向一个端部向与该筒状坯料的轴方向相交的方向弯曲以在所述筒状坯料形成弯曲部的弯曲部形成工序；和
拉深加工工序，该工序中，使用具备冲头、与该冲头相对侧的侧面为凹凸面的模具和坯料保持排出板的拉深装置，将所述弯曲部在轴方向上卡挂止动于所述模具而在拉深加工时一边从与所述冲头移动的方向相反的方向由所述坏料保持排出板承接所述筒状坯料一边对所述筒状坯料的除所述弯曲部以外的至少一部分进行拉深加工，制作厚度不均匀的筒状部件；
上述各工序按上述顺序进行。
2.根据权利要求1所述的筒状部件的制造方法，其中：
在所述拉深加工工序中，将所述弯曲部在轴方向上卡挂止动于所述模具，使所述拉深装置工作以使所述冲头相对于所述模具移动，伴随着由所述模具的凹凸面与所述冲头所产生的所述筒状坯料的直径与板厚的变化，对所述筒状坯料进行拉深加工以制作所述厚度不均匀的筒状部件。
3.根据权利要求1所述的筒状部件的制造方法，其中：
所述凹凸面是通过在所述模具的与所述冲头相对侧的侧面的轴方向上在所述模具上设置至少一个使所述模具与所述冲头的间隔比所述筒状坯料的板厚小的凸部而形成的。
4.根据权利要求1所述的筒状部件的制造方法，其中：
在所述拉深加工工序中，在制作厚度不均匀的筒状部件之后，在轴方向上对该筒状部件施加力使该筒状部件在半径方向上变形，从所述模具取下所述筒状部件。
5.根据权利要求1所述的筒状部件的制造方法，其中：
所述凹凸面是通过在所述模具的与所述冲头相对侧的侧面的周方向上在所述模具上设置至少一个使所述模具与所述冲头的间隔比所述筒状坯料的板厚小的凸部而形成的。
6.根据权利要求1所述的筒状部件的制造方法，其中：
在所述拉深加工工序中，将所述筒状坯料的所述弯曲部在轴方向上卡挂止动于所述模具并且用所述模具与按压部件夹压，进行所述拉深加工。
7.根据权利要求1所述的筒状部件的制造方法，其中：
在所述拉深加工工序之前，具有由厚度均匀的平板状坯料制作所述筒状坯料的筒状坯料制作工序。
8.根据权利要求1所述的筒状部件的制造方法，其中：
在所述拉深加工工序之后，具有将所述厚度不均匀的筒状部件辊轧成形为汽车用车轮轮辋形状的辊轧成形工序。
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