CN104203447B - 渐进成形方法 - Google Patents

Abstract

一种渐进成形方法，包括：将杆形工具压入工件内，并且在移动杆形工具时，一点点地拉伸工件，使得工件在成形之后的板厚相对于工件在成形之前的板厚减小的百分比在闭区间35％至40％的范围内。

Description

渐进成形方法

技术领域

本发明涉及渐进成形方法的技术。

背景技术

根据渐进成形方法，将杆形工具压入金属板(即，工件)内，并且在移动该杆形工具时，一点点地拉伸该工件，而不使用模具。渐进成形方法是公知的用于形成工件的方法，该渐进成形方法适于小批量生产(例如，参见日本专利申请公开No.2006-341262(JP2006-341242A))。

然而，例如，当对已经通过按压成形而形成(即，加工过)的工件执行渐进成形时，工件的前部与后部之间的应力分布平衡以改变而告终。结果，在渐进成形前后的工件的尺寸改变的量增大。因此，当执行渐进成形时，需要一种能够减小成形前后的工件的尺寸改变的量的成形方法。

发明内容

从而，本发明提供了一种渐进成形方法，该渐进成形方法能够减小成形前后的尺寸改变量。

本发明的一个方面涉及一种渐进成形方法，该渐进成形方法包括：将杆形工具压入金属板，并且在移动所述杆形工具时，一点点地拉伸所述金属板。在所述金属板在渐进成形之后的板厚相对于所述金属板在渐进成形之前的板厚减小的百分比在闭区间35％至40％的范围内。

杆形工具可以在杆形工具的先端部具有半球形状，并且先端部的半径、杆形工具的一次移动量、以及杆形工具的一次按压量之间的关系可以利用下面的表达式来表示：

$X=R-\sqrt{R^2-\frac{P^2}{4}}$

其中，R代表半径，P代表移动量，并且X代表按压量。

因此，本发明的金属板渐进成形方法能够减小成形前后的尺寸改变的量。

附图说明

下面将参考附图描述本发明的示例性实施例的特性、优点以及技术和工业重要性，其中，相同的标号表示相同的元件，并且其中

图1是根据本发明的一个示例性实施例的渐进成形设备的整体结构的框图；

图2是图示出根据本发明的示例性实施例的成形步骤的流程的流程图；

图3是示出减薄率(ironingratio)与尺寸改变量的关系的图。

图4是示出杆形工具的半径、移动量以及按压量之间的关系的截面框图；

图5是示出当存在倾斜时的杆形工具的半径、移动量以及按压量之间的关系的截面框图；

图6是示出成形时间t与工件的最小半径之间的关系的截面框图；

图7是示出渐进成形步骤的流程的框架形式的视图。

具体实施方式

现在将参考图1描述渐进成形设备100。图1是渐进成形设备100的截面框图。

首先，将描述渐进成形设备100的结构。渐进成形设备100将杆形工具(按压工具)10压入工件W内，并且在移动杆形工具10时，一点点地拉伸工件W。渐进成形设备100包括杆形工具10和支持装置20。

该示例性实施例的工件W是车辆的一部分，是由金属板形成的。如将在稍后所述地，在利用未示出的按压成形设备按压成形之后的最终阶段，利用渐进成形设备100来形成(即，加工)工件W。

将杆形工具10压入工件W内，并且在移动杆形工具10时，一点点地拉伸工件W。杆形工具10装接于未示出的数控(数字控制)机床。数控机床是根据数字控制操作的机床设备。利用数控机床，由X、Y、Z方向上的坐标值限定杆形工具10的操作，并且基于该信息，通过使用集成在机床工具中的伺服电机操作杆形工具10来形成工件W。

支持装置20支持由杆形工具10形成的工件W。支持装置20包括基座21、缓冲构件22、盖板23和装夹夹具24。

基座21是如下部件：工件W的将不成形加工的部分(在该示例性实施例中是工件W的缘部)放置在该基座21上。缓冲构件22布置在盖板23与工件W之间。盖板23按压工件W的将不成形加工的部分。通过将盖板23装夹于基座21，装夹夹具24向着工件W的将不成形加工的部分按压盖板23。

接着，将描述渐进成形设备100的操作。工件W的将不成形加工的部分由支持装置20固定地支持，并且通过利用数控机床控制的杆形工具10一点点地拉伸工件W。

将参考图2描述成形步骤S100的流程。图2是图示出成形步骤S100的流程的流程图。

成形步骤S100是本发明的示例性实施例的成形方法。在成形步骤S100中，形成工件W。成形步骤S100包括按压成形步骤S110至S130,以及渐进成形步骤S150。在成形步骤S100之后，执行切割步骤S200和机械加工步骤S300等。

在按压成形步骤S110、S120和S130中，利用一对模具将工件W按压成形。按压成形包括弯曲和拉升等。在该示例性实施例中，多个按压成形步骤包括第一按压成形步骤S110、第二按压成形步骤S120以及第三按压成形步骤S130，但是不限于此。

渐进成形步骤S150是本发明的渐进成形步骤的示例。在渐进成形步骤S150中，利用上述的渐进成形设备100形成工件W。在渐进成形步骤S150中，将杆形工具10压入工件W内，并且在移动杆形工具10时，一点点地拉伸工件W。

渐进成形步骤S150不仅包括在成形步骤S100中的将工件W成形为预期的最终形状的成形加工，而且包括用于将在多个步骤S110至S130中形成的形状恢复到初始形状(即，成形之前的形状)的成形加工。

这里，值得注意的是：渐进成形步骤S150作为成形步骤S100的最终步骤，即，在完成所有的按压成形步骤S110至S130之后执行。

接着，将参考图3描述渐进成形步骤S150的减薄率n。图3是图示出减薄率n与尺寸改变的量(在下文中简称为尺寸改变量)ΔT之间的关系的图。

减薄率n是在渐进成形前后的板厚减小的百分比，并且能够利用渐进成形之前的板厚T0和渐进成形之后的板厚T在下面的表达式中表达：

$n=\frac{T0-T}{T0}\×100$

尺寸改变量ΔT表示渐进成形之后的平板相对于渐进成形之前的平板的弯曲角度。当水平轴表示减薄率n并且垂直轴表示尺寸改变量ΔT时，减薄率n与尺寸改变量ΔT之间的关系示出在减薄率n变为35％至40％处具有拐点的二次曲线。尺寸改变量ΔT从该拐点开始随着减薄率n减小而增加，并且尺寸改变量ΔT从该拐点开始随着减薄率n增加而增加。换句话说，当减薄率n接近35％至40％时，尺寸改变量ΔT最小。

在该示例性实施例的渐进成形步骤S150中，工件W形成为使得减薄率n落入闭区间35％至40％(35％≤n≤40％)的范围内。因此，能够使工件W的尺寸改变量ΔT尽可能小。

接着，将参考图4描述杆形工具10的半径R、移动量P以及按压量X之间的关系。图4是在渐进成形步骤S150的流程中，在杆形工具10的移动方向(即，水平方向)上的截面图。

这里，由圆柱状杆形构件形成杆形工具10，并且杆形工具10的压入工件W内的先端部形成为半球状。杆形工具10的半径R是形成为半球状的先端部的半径。并且，杆形工具10的按压量X是杆形工具10的先端部压入工件W内的量。即，杆形工具10的按压量X影响工件W成形之后的表面完成度。

在该示例性实施例的渐进成形步骤S150中，当渐进成形设备100在水平方向上移动时，杆形工具10移动，使得满足下面的杆形工具10的半径R、移动量P以及按压量X之间的关系表达式：

$X=R-\sqrt{R^2-\frac{P^2}{4}}$

在该示例性实施例中，杆形工具10的半径R和一次移动量P设定成使得按压量X将小于等于4.0(μm)。因此，在渐进成形步骤S150中，能够使工件W的完成的表面的饰纹良好。

接着，将参考图5描述杆形工具10的半径R、移动量P、按压量X以及倾斜角θ之间的关系。图5是在渐进成形步骤S150的流程中，在杆形工具10的移动方向(即，相对于水平方向倾斜θ的方向)上的截面图。

在该示例性实施例的渐进成形步骤S150中，当杆形工具10在相对于水平方向倾斜θ的方向上移动时，杆形工具10移动，使得满足下面的杆形工具10的半径R、一次移动量P、以及杆形工具10的一次按压量X的关系表达式：

$X=R-\sqrt{R^2-\frac{P^2}{4{\cos }^2\mathrm{\θ}}}$

在该示例性实施例中，杆形工具10的半径R、一次移动量P设定成使得按压量X小于等于4.0(μm)。因此，在渐进成形步骤S150中，能够使工件W的完成的表面的饰纹良好。

接着，将描述渐进成形步骤S150的效果。渐进成形步骤S150使得能够减小成形之后的尺寸改变量。即，通过形成工件W，使得减薄率n处于闭区间35％至40％(35％≤n≤40％)的范围内，能够使工件W的尺寸改变量ΔT尽可能小。

并且，利用渐进成形步骤S150，杆形工具10的半径R和移动量P设定成使得按压量X小于等于4.0(μm)。因此，能够使工件W的完成的表面的饰纹良好。

接着，将参考图6描述成形时间t、工件W的最小半径r、工具路径速度V以及工具路径总距离Y之间的关系。图6是在渐进成形步骤S150的流程中，在杆形工具10的移动方向(即，水平方向)上的截面图。

通常，由工件W的最小半径r设定杆形工具10的半径R。因此，当工件W的最小半径r小时，杆形工具10的半径R也小，所以杆形工具10的移动量P也需要小。这里，可以利用下面的表达式来表示成形时间t、工件W的最小半径r、工具路径速度V以及工具路径总距离Y之间的关系。在该表达式中，α是系数。

$t=\mathrm{\α}\frac{Y}{\mathrm{Vr}}$

接着，将参考图7描述渐进成形步骤S150的流程。图7是示出渐进成形步骤S150的框架格式的视图。

在渐进成形步骤S150中，利用如上所述的渐进成形设备100使工件W成形。

在步骤S151中，与渐进成形设备100一起，选择具有比由工件W的最小半径r确定的半径R2大的半径R1的杆形工具10A。在步骤S152中，利用渐进成形设备100，由具有半径R1的杆形工具10A执行渐进成形，直到工件W为最终形状的一半。

在步骤S153中，与渐进成形设备100一起，使用具有由工件W的最小半径r确定的半径R2的杆形工具10B替代杆形工具10A。在步骤S154中，与渐进成形设备100一起，利用具有半径R2的杆形工具10B执行渐进成形，直到工件W达到其最终形状。

现在，将描述渐进成形步骤S150的效果。该示例性实施例的渐进成形步骤S150使得能够缩短成形时间t。即，因为选择具有比由工件W的最小半径r确定的半径R2大的半径R1的杆形工具10A，并且执行渐进成形，直到工件为其最终形状的一半，能够缩短成形时间t。

Claims (2)

1.一种渐进成形方法，包括：

将杆形工具(10)压入金属板，并且在移动所述杆形工具(10)时，一点点地拉伸所述金属板，所述渐进成形方法的特征在于，

使得在所述金属板在渐进成形之后的板厚相对于所述金属板在渐进成形之前的板厚减小的百分比在闭区间35％至40％的范围内。

2.根据权利要求1所述的渐进成形方法，其中

所述杆形工具(10)在所述杆形工具(10)的先端部具有半球形状；并且

所述杆形工具(10)的先端部的半径、所述杆形工具(10)的一次移动量以及所述杆形工具(10)的一次按压量之间的关系可以通过表达式表示：

$X=R-\sqrt{R^2-\frac{P^2}{4}}$

其中，R代表杆形工具(10)的先端部的半径，P代表杆形工具(10)的一次移动量，并且X代表杆形工具(10)的一次按压量。