CN105722617B - 旋压成形装置及旋压成形方法 - Google Patents

Abstract

旋压成形装置（1）包括支持所应成形的板材（9）的中心部（91）的支承夹具（3）、和安装有支承夹具（3）的旋转轴（2）。又，旋压成形装置（1）包括通过诱导加热对板材（9）中变形对象部位（92）进行局部加热的加热器（6）、和按压变形对象部位（92）以使板材（9）变形的加工工具（7）。此外，旋压成形装置（1）包括夹持板材（9）中比变形对象部位（92）靠外的外侧部分的一对保持辊（81）、（82）。

Description

旋压成形装置及旋压成形方法

技术领域

本发明涉及旋转板材的同时成形为所需形状的旋压成形装置及旋压成形方法。

背景技术

以往，已知有在旋转板材的同时于该板材上按压加工工具从而使该板材变形的旋压成形装置。这样的旋压成形装置通常具有安装于旋转轴上的心轴（mandrel）（成形模具），通过加工工具将板材按压于心轴，以此进行成形。

近年提出了一种在局部加热板材的同时进行旋压成形的旋压成形装置。例如，专利文献1中，作为钛合金用的旋压成形装置公开了一种通过高频诱导加热对板材中被压舌板(Spatula)（加工工具）按压于心轴的部位进行加热的旋压成形装置。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1：日本特开2011－218427号公报。

发明内容

发明要解决的问题：

可是，本发明的发明人发现：通过诱导加热对板材进行局部加热的话，即使不使用心轴也可使板材在空气中进行与最终形状契合的变形。根据这样的观点，本申请的申请人在本申情之前的申请（特愿2012－178269号）中提出用支持板材的中心部的支承夹具进行旋压成形以取代心轴。该旋压成形中，板材的变形对象部位在远离支承夹具的位置处，被加热器加热的同时被加工工具按压。

使用心轴的情况下，板材的变形对象部位被加工工具按压在心轴上，因此板材的周缘部几乎不会变形。相对于此，在使用不通过加工工具按压板材的支承夹具、换言之不具有成形面的支承夹具的情况下，以变形对象部位在空中悬浮的状态进行板材的加工，因此板材的周缘部可能会变形。这样的板材周缘部的变形（例如，翘曲）可能会导致板材周缘部和加热器等周围的机器的碰触，或导致最终形状的精度（成形精度）的恶化等。

因此，本发明的目的是在使用支持板材的中心部的支承夹具的旋压成形中，抑制板材周缘部的变形。

解决问题的手段：

为解决所述技术问题，本发明的旋压成形装置，其特征在于具备：支持所应成形的板材的中心部的支承夹具；安装有所述支承夹具的旋转轴；通过诱导加热对所述板材中的变形对象部位进行局部加热的加热器；按压所述变形对象部位以使所述板材变形的加工工具；和夹持所述板材中比所述变形对象部位靠外的外侧部分的一对保持辊。

根据如上结构，可在比板材的变形对象部位靠外的外侧部分被一对保持辊夹持的状态下进行板材的加工，从而可抑制板材周缘部的变形。

也可以是所述一对保持辊夹持所述板材的周缘部，并在所述加工工具按压所述变形对象部位时，与所述加工工具一起在所述旋转轴的轴方向上移动。根据如上结构，作为使保持辊移动的单元可使用单轴的移动机构，以此可使结构简单。

也可以是所述一对保持辊的一方具有与所述板材的一面线接触的圆筒状形状，另一方具有与所述板材的另一面点接触、且朝远离所述旋转轴的方向缩径的锥状形状。根据如上结构，保持辊的一方与板材线接触，另一方与板材点接触，因此可稳定地保持板材的外侧部分，同时还可减小板材旋转所需的负荷。

也可以是所述加热器隔着所述板材配置于所述加工工具的相反侧。根据如上结构，无论加工中的板材的形状如何，均可使加热器位于最接近板材变形对象部位的位置，从而可适当地加热变形对象部位。

又，本发明的旋压成形方法，其特征在于，在一对保持辊夹持所应成形的板材中比变形对象部位靠外的外侧部分的状态下，通过诱导加热对所述变形对象部位进行局部加热，同时加工工具按压所述变形对象部位从而使所述板材变形。根据如上结构，可在比板材的变形对象部位靠外的外侧部分被一对保持辊夹持的状态下进行板材的加工，从而可抑制板材周缘部的变形。

发明效果：

根据本发明，可在使用支持板材的中心部的支承夹具的旋压成形中抑制板材周缘部的变形。

附图说明

图1是根据本发明一实施形态的旋压成形装置的概略结构图；

图2中图2A是加热器的俯视图；图2B是沿图2A的II－II线观察的剖面图；

图3是图1所示的旋压成形装置的要部的放大图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明一实施形态的旋压成形装置1。该压成形装置1具备旋转轴2；安装于旋转轴2的支承夹具3；和固定夹具4。支承夹具3支持所应成形的板材9的中心部91，固定夹具4与支承夹具3一起夹持板材9。此外，旋压成形装置1具备：通过诱导加热对板材9中从旋转轴2的轴心20远离规定距离R的变形对象部位92进行局部加热的加热器6；和按压变形对象部位92使板材9变形的加工工具7。

旋转轴2的轴方向（轴心20延伸的方向）为本实施形态的铅垂方向。不过，旋转轴2的轴方向为水平方向或倾斜方向亦可。旋转轴2的下部支持于基台11，基台11内配置有使旋转轴2旋转的马达（未图示）。旋转轴2的上表面平坦，该上表面上固定有支承夹具3。

板材9例如为平坦的圆形的板。不过，板材9的形状为多边形或椭圆形亦可。又，板材9无需必须整个面都连续平坦，例如可以是中心部91的厚度大于周缘部93的厚度，或者，整体或一部分被预先加工为锥状。板材9的材质无特别限定，例如为钛合金。

支承夹具3的尺寸应收纳于板材9中成形开始位置所限定的圆内。例如，支承夹具3为圆盘状时，支承夹具3的直径应小于板材9中成形开始位置所限定的圆的直径。又，不同于以往的心轴，板材9不会被支承夹具3中朝向径方向外侧的侧面按压而变形。

固定夹具4安装于加压杆51。加压杆51于上下方向被驱动部52驱动，以此通过固定夹具4将板材9按压于支承夹具3。例如，加压杆51及驱动部52为油压缸，驱动部52固定于在基台11上竖立的门型框架12上，驱动部52内有可旋转支持加压杆51的轴承。

另，加压杆51及驱动部52非必需。例如，固定夹具4通过螺栓或夹钳（clamp）等紧固构件与板材9一起固定于支承夹具3上亦可。或者，省略固定夹具4，例如通过螺栓直接将板材9固定于支承夹具3上亦可。

本实施形态中，按压板材9的变形对象部位92的加工工具7配置于板材9的上方，通过加工工具7将板材9加工为容纳支承夹具3的向下开口的形状。即，板材9的上表面为外表面，板材9的下表面为内表面。不过，也可以将加工工具7配置于板材9的下方，通过加工工具7将板材9加工为容纳固定夹具4的向上开口的形状。或者，为了使板材9凹凸，也可以在板材9的加工过程中将加工工具7的位置从板材9的上方变为下方或反之。

又，本实施形态中，加热板材9的变形对象部位92的加热器6配置于板材9的下方。换言之，加热器6隔着板材9位于加工工具7的相反侧。不过，加热器6还可以与加工工具7位于同一侧的方式配置于板材9的上方。

图1中，为方便说明而绘制了加热器6位于加工工具7正下方的布局图。不过，关于加热器6和加工工具7的相对位置，只要他们位于以旋转轴2的轴心20为中心的大致同一圆周上即可，并无特别限定。例如，可以使加热器6和加工工具7隔着旋转轴2彼此位于相反侧。

加热器6借助第一移动机构13在旋转轴2的轴方向及径方向上移动。加工工具7借助第二移动机构14在旋转轴2的轴方向及径方向上移动。随着板材9的加工的进行，变形对象部位92在旋转轴2的轴方向及径方向上推移，因此加热器6及加工工具7在板材9的加工过程中相互联动地移动。

本实施形态中使用追随板材9的旋转而旋转的辊作为加工工具7。不过，加工工具7不限于辊，例如为压舌板亦可。

加热器6如图2A及2B所示，具备：具有在旋转轴2的周方向上延伸的二重圆弧状的线圈部62的导线61；和用于汇集线圈部62周围产生的磁通量的磁芯65。更详细而言，线圈部62包含沿板材9相互平行、换言之与旋转轴2的径方向相互分离的一对圆弧部。磁芯65被省略图示的支持板支持。

导线61内流动的交流电流的频率并无特别限定，但优选5k～400kHz的高频率。即，加热器6进行的诱导加热优选为高频诱导加热。诱导加热中，通过表皮效应，变形对象部位92中与线圈部62对置的下表面变为最高温。例如，板材9的材质为钛合金时，变形对象部位92的下表面的温度为500～1000℃左右。

此外，本实施形态的旋压成形装置1具备一对保持辊81、82，该一对保持辊81、82从板材9的厚度方向的两侧夹持板材9中比变形对象部位92靠外的外侧部分。保持辊81、82只要位于不干涉加热器6及加工工具7的位置，则配置于任意位置均可。

本实施形态中，一对保持辊81、82夹持板材9的周缘部。即，一对保持辊81、82以按压板材9的厚度方向的方式夹持板材9的周缘部。而且，保持辊81、82借助第三移动机构15在加工工具7按压板材9的变形对象部位92时与加工工具7一起在旋转轴2的轴方向上移动。另，保持辊81、82的移动机构并未限定为一个，在每个保持辊81、82上分别设置亦可。

又，本实施形态中，保持辊81、82中，配置于板材9的下方的保持辊81具有圆筒状的形状，配置于板材9的上方的保持辊82具有朝远离旋转轴2的方向缩径的锥状的形状（即，截面梯形的形状）。如图3所示，下侧的保持辊81的轴心83与板材9的周缘部93平行。因此，保持辊81与板材9的下表面线接触。另一方面，上侧的保持辊82的轴心84在α＜90°－θ的方向上延伸，其中，轴心84和板材9的周缘部93所形成的角度为α，保持辊82的直径较大的梢端面和周侧面所形成的角度为θ。换言之，保持辊82的轴心84从保持辊82的周侧面与板材9的上表面线接触的状态开始、以接近水平的方式倾斜。因此，保持辊82在直径较大的梢端面和周侧面之间的梢端周缘部处与板材9的上表面点接触。不过，保持辊82的轴心84沿水平方向延伸亦可，以使保持辊82的直径较大的梢端面和板材9的周缘部93所形成的角度为锐角的方式、与图3反向地倾斜亦可。

不过，保持辊81、82的形状不限于此。例如，与本实施形态相反亦可，即下侧的保持辊81具有锥状的形状，上侧的保持辊81具有圆筒状的形状。或者，双方的保持辊81、82具有圆筒状的形状或锥状的形状亦可。此外，保持辊81、82的一方或双方具有与板材9点接触的球状的形状亦可。

使用以上说明的旋压成形装置1时，可实行如下旋压成形方法：在一对保持辊81、82夹持板材9中比变形对象部位92靠外的外侧部分的状态下，通过诱导加热对变形对象部位92进行局部加热，同时在变形对象部位92上按压加工工具7从而使板材9变形。如此，本实施形态中，在保持辊81、82夹持板材9中比变形对象部位92靠外的外侧部分的状态下，执行板材9的加工，因此可抑制板材9的周缘部93的变形。

又，本实施形态中，保持辊81、82的一方与板材9线接触，另一方与板材9点接触，因此可稳定地保持板材9的外侧部分（本实施形态中的周缘部93），可减少板材9旋转所需的负荷。

此外，本实施形态中，加热器6隔着板材9配置于加工工具7的相反侧，因此无论加工中的板材9的形状如何，均可使加热器6位于最接近板材9变形对象部位92的位置。藉此，可适当地加热变形对象部位92。

（其他实施形态）

本发明不限于上述实施形态，可在不脱离本发明主旨的范围内进行各种变更。

例如，可以使保持辊81、82中至少一方以始终抵接板材9的变形对象部位92的稍微外侧部分的形式、也在旋转轴2的径方向上移动。此时，保持辊81、82依旧夹持板材9中比变形对象部位92靠外的外侧部分。不过，形成为如前述实施形态那样的、保持辊81、82夹持板材9的周缘部93的结构的话，可以使用单轴的移动机构作为使保持辊81、82移动的单元，可使结构简单。

工业应用性：

本发明在使各种素材制成的板材旋压成形时有用。

符号说明：

1 旋压成形装置；

2 旋转轴；

3 支承夹具；

6 加热器；

7 加工工具；

81、82 保持辊；

9 板材；

91 中心部；

92 变形对象部位；

93 周缘部。

Claims (5)

1.一种旋压成形装置，具备：

支持所应成形的板材的中心部的支承夹具；

安装有所述支承夹具的旋转轴；

通过诱导加热对所述板材中的变形对象部位进行局部加热的加热器；

按压所述变形对象部位以使所述板材变形的加工工具；和

夹持所述板材中比所述变形对象部位靠外且以旋转轴线为中心径向延伸的外侧部分的一对保持辊，

所述一对保持辊的至少一方具有与所述板材的一面线接触的圆筒状形状。

2.根据权利要求1所述的旋压成形装置，其特征在于，

所述一对保持辊夹持所述板材的周缘部，并在所述加工工具按压所述变形对象部位时，与所述加工工具一起在所述旋转轴的轴方向上移动。

3.根据权利要求1或2所述的旋压成形装置，其特征在于，

所述一对保持辊的一方具有与所述板材的一面线接触的圆筒状形状，另一方具有与所述板材的另一面点接触、且朝远离所述旋转轴的方向缩径的锥状形状。

4.根据权利要求1或2所述的旋压成形装置，其特征在于，

所述加热器隔着所述板材配置于所述加工工具的相反侧。

5.一种旋压成形方法，其特征在于，

在一对保持辊夹持旋转的所应成形的板材中比变形对象部位靠外且以旋转轴线为中心径向延伸的外侧部分的状态下，通过诱导加热对所述变形对象部位进行局部加热，同时加工工具按压所述变形对象部位从而使所述板材变形，

所述一对保持辊的至少一方具有与所述板材的一面线接触的圆筒状形状。