CN105980074B - 旋压成型方法 - Google Patents

Abstract

在旋压成型方法中，使用在周缘部（93）上设置有向厚度方向突出的环状的突起（95）的板材（9），在使板材旋转的同时，局部加热板材的变形对象部位，并且向变形对象部位按压加工工具以使板材变形。根据该结构，可以增大板材的周缘部的热容量。借助于此，加热板材的周缘部附近时，可以防止周缘部变成高温。其结果是，可以抑制板材的周缘部的变形。

Description

旋压成型方法

技术领域

本发明涉及使板材旋转的同时成型为所希望的形状的旋压成型方法。

背景技术

以往，已知使板材旋转的同时向该板材按压加工工具以使该板材变形的旋压成型装置。像这样的旋压成型装置通常具有安装于旋转轴的型芯（成型模具），借由加工工具将板材按压在型芯上以此进行成型。

近年来，提出了对板材局部加热的同时进行旋压成型的旋压成型装置。例如，专利文献1中，作为钛合金用旋压成型装置，公开了将板材中的被赶棒（加工工具）按压在型芯上的部位通过高频感应加热进行加热的旋压成型装置。

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

然而，在加热板材的情况下，随着加热位置靠近板材的周缘部，从加热位置向径向外侧的热传导范围（传导距离）变小。因此，加热板材的周缘部附近时，不仅加热位置而且周缘部也变成高温，可能会因该热造成周缘部的刚性降低而周缘部发生变形。像这样的周缘部的变形例如会引起板材和加热器的接触。

因此，本发明的目的在于提供加热板材的周缘部附近时能够抑制板材的周缘部的变形的旋压成型方法。

解决问题的手段

为了解决上述问题，本发明的旋压成型方法的特征在于，使用在周缘部上设置有向厚度方向突出的环状的突起的板材，在使所述板材旋转的同时，局部加热所述板材的变形对象部位，并且向所述变形对象部位按压加工工具以使所述板材变形。

根据上述结构，可以增大板材的周缘部的热容量。借助于此，加热板材的周缘部附近时，可以防止周缘部变成高温。其结果是，可以抑制板材的周缘部的变形。

也可以是，例如，将所述突起的宽度设为所述板材的厚度的m倍，且将所述突起的高度设为所述板材的厚度的n倍时，满足0.1≦m×n≦1。

也可以是，在从所述板材的成型开始位置至所述突起上的成型结束位置的成型区域，进行所述变形对象部位的加热以及加工工具向所述变形对象部位的按压。根据该结构，可以将板材以至外周面附近成型为所希望的形状。而且，借由突起确保周缘部的刚性，因此即使是外周面附近也可以进行高精度的成型。

也可以是，例如通过感应加热对所述板材的变形对象部位进行加热。

也可以是，使用加热器来进行所述板材的变形对象部位的加热，所述加热器包括：在所述板材的旋转方向上延伸，且沿着所述板材的双圆弧状的线圈部；和与所述线圈部之间形成与所述板材隔开的段差的一对引线部。根据该结构，即使突起从板材向与加热器相同一侧突出，也可以在突起的内侧使线圈部接近板材。

也可以是，所述突起与所述板材一体地设置。根据该结构，可以利用突起得到周缘部形成为筒状的成型品作为具有最终形状的成型品。

也可以是，所述突起为独立于所述板材的构件，且与所述板材接合。根据该结构，可以将板材自身的成本控制为较低。

发明效果

根据本发明，加热板材的周缘部附近时能够抑制板材的周缘部的变形。

附图说明

图1中的图1A和图1B是用于说明根据本发明一实施形态的旋压成型方法的图；

图2是执行所述旋压成型方法的旋压成型装置的概略结构图；

图3中的图3A和图3B分别是背侧加热器的剖视图和俯视图；

图4是变形例的板材的剖视图；

图5是代替的旋压成型装置的概略结构图。

具体实施方式

根据本发明一实施形态的旋压成型方法将图1A所示的板材9成型为如图1B所示的最终形状（具有锥部的形状）。板材9如图1B所示具有最终形状为朝向内侧的背面9a和最终形状为朝向外侧的表面9b。

本实施形态的旋压成型方法由图2所示的旋压成型装置1执行。旋压成型装置1在使板材9旋转的同时局部加热板材9中的变形对象部位92，并向变形对象部位92按压加工工具10而使板材9变形。

本实施形态中，变形对象部位92的局部加热通过使用了背侧加热器4A的感应加热来进行。背侧加热器4A隔着板材9配置在加工工具10的相反侧。

旋压成型装置1包括：使板材9旋转的旋转轴21、安装于旋转轴21且支持板材9的中心部91的支承治具22、和与支承治具22一起夹持板材9的固定治具31。上述变形对象部位92是指与旋转轴21的轴心20仅相距规定距离R的部位。另外，如图1A和1B所示，旋转轴2的轴心20与板材9的中心轴90一致。

如图2所示，旋转轴21的轴向（轴心20延伸的方向）在本实施形态中为铅垂方向。但是，旋转轴21的轴向也可以是水平方向或倾斜方向。旋转轴21的下部支持于基台11，借由图略的马达使旋转轴21旋转。

板材9例如是平坦的圆形的板。本实施形态中，如图1A所示，在板材9的中心设置有圆形的开口94。开口94例如利用于对支承治具22的定位。但是，板材9无需一定设置有开口94。板材9的材质没有特别限定，例如为钛合金。

在板材9的周缘部93设置有向厚度方向突出的环状的突起95。本实施形态中，突起95以从背面9a向下突出的形式与板材9一体地设置。但是，突起95也可以以从表面9b向上突出的形式设置。或者，突起95也可以设置于板材9的背面9a和表面9b两者上。又，本实施形态中，突起95具有矩形的截面形状。但是，突起95的截面形状不限于此，例如也可以为梯形或半圆状等。

突起95是用于增大板材9的周缘部93的热容量的构件。将突起95的宽度D与板材9的厚度T的比率设为m（D＝m×T），且将突起95的高度H与板材9的厚度T的比率设为n（H＝n×T）时，突起95形成为满足0.1≦m×n≦1的结构是理想的。在此，板材9的厚度T以及突起95的宽度D和高度H是将板材9成型之前的尺寸。因为m×n小于0.1时，无法有效增大周缘部93的热容量，m×n超过1时，容易引起材料的浪费、突起95与其周围的干扰等。

如图1B所示，从板材9的成型开始位置P1至成型结束位置P2的成型区域A在本实施形态中不与突起95重合。更详细而言，成型结束位置P2与突起95的内侧侧面位于在旋转轴21的轴向上延伸的同一圆筒面上。成型区域A是进行变形对象部位92的加热以及加工工具10向变形对象部位92的按压的区域，该成型区域A形成为斜坡状。但是，也可以是成型结束位置P2位于突起95上，成型区域A与突起95部分重合。在该情况下，突起95仅设置于加工工具10所接触的板材9的表面9b的相反侧的背面9a是理想的。

如图2所示，支承治具22具有包含于由板材9的成型开始位置P1（参照图1B）规定的圆的尺寸。即，板材9不会被按压于支承治具22的朝向径向外方的侧面而变形。但是，也可以代替支承治具22而使用侧面是相对于板材的成型面的型芯。

上述固定治具31安装于加压杆32，加压杆32由支持部33可旋转地支持。支持部33被驱动部34在上下方向上驱动。驱动部34安装于在旋转轴21的上方配置的框架12上。但是，也可以省略固定治具31而例如借由螺栓直接将板材9固定于支承治具22。

按压板材9的变形对象部位92的加工工具10配置于板材9的上方，板材9成型为以容纳支承治具22的形式向下开口的形状。但是，也可以是加工工具10配置于板材9的下方，板材9成型为以容纳固定治具31的形式向上开口的形状。

加工工具10借由径向移动机构14在旋转轴21的径向上移动，并且借由轴向移动机构13通过径向移动机构14在旋转轴21的轴向上移动。轴向移动机构13以桥接上述基台11和框架12的形式延伸。加工工具10借由轴向移动机构13向下按压于板材9，同时借由径向移动机构14从成型开始位置P1移动至成型结束位置P2。

本实施形态中，作为加工工具10，使用追随板材9的旋转而旋转的辊。但是，加工工具10不限于辊，例如也可以是赶棒。

背侧加热器4A借由径向移动机构16在旋转轴21的径向上移动，并且借由轴向移动机构15通过径向移动机构16在旋转轴21的轴向上移动。轴向移动机构15以桥接上述基台11和框架12的形式延伸。

例如，背侧加热器4A上安装有测量至板材9的变形对象部位92的距离的位移计（未图示）。背侧加热器4A以使该位移计的测量值为一定的形式与加工工具10联动而在旋转轴21的轴向以及径向上移动。

关于背侧加热器4A与加工工具10的相对位置，只要它们位于以旋转轴21的轴心20为中心的大致同一圆周上，就没有特别限定。例如，可以是背侧加热器4A在旋转轴21的周向上与加工工具10相距180度。

如图3A以及图3B所示，背侧加热器4A包括：具有线圈部42以及一对引线部48的电通管41、和用于将在线圈部42周围产生的磁通集中的磁芯45。线圈部42以及磁芯45构成与板材9相向的加热头40。

线圈部42形成在板材9的旋转方向上延伸、且沿着板材9的双圆弧状。线圈部42的打开角度（两端部间的角度）例如为60～120度。一对引线部48形成为与线圈部42之间形成与板材9隔开的段差的结构。更详细而言，引线部48形成为从线圈部42的中央一开始先向下延伸后，向旋转轴21的径向外方弯折。

本实施形态中，线圈部42具有一个内侧圆弧部43、和与一对引线部48连接的两个外侧圆弧部44。但是，也可以是线圈部42具有与一对引线部48连接的两个内侧圆弧部43和一个外侧圆弧部44。又，突起95仅设置于板材9的表面9b时，也可以是引线部48从线圈部42的中央笔直地向旋转轴21的径向外方延伸。

磁芯45由从与板材9相反的一侧覆盖线圈部42的内侧圆弧部43的一个内周侧构件46、和从与板材9相反的一侧覆盖线圈部42的外侧圆弧部44的两个外周侧构件47构成。

电通管41内流通有冷却液。又，电通管41上施加有交流电压。交流电压的频率没有特别限定，优选为5k～400kHz的高频率。即，由背侧加热器4A进行的感应加热优选为高频感应加热。

背侧加热器4A优选为以使加热头40位于变形对象部位92的正下方的形式移动，变形对象部位92靠近成型结束位置P2后，可以如图1B中实线所示，加热头40维持在突起95的内侧，也可以如图1B中双点划线所示，加热头40移动至突起95的下方。

如上所述，本实施形态的旋压成型方法中，使用周缘部93上设置有突起95的板材9，因此可以增大周缘部93的热容量。借助于此，加热板材9的周缘部93附近时，可以防止周缘部93变成高温。其结果是，可以抑制板材9的周缘部93的变形。

又，成型结束位置P2位于突起95上而成型区域A与突起95部分重合的情况下，可以将板材9以至外周面附近成型为所希望的形状。而且，借由突起95确保周缘部93的刚性，因此即使是外周面附近也可以进行高精度的成型。另外，成型结束位置P2位于突起95上的情况下，如图1B中双点划线所示，将周缘部93成型时，背侧加热器4A的加热头40移动至突起95的下方，周缘部93与突起95一起被加热。

又，本实施形态中，突起95与板材9一体地设置，因此可以利用突起95，从而如图1B所示，得到周缘部形成为筒状的成型品作为具有最终形状的成型品。

此外，本实施形态中，背侧加热器4A的一对引线部48与线圈部42之间形成与板材9隔开的段差，因此，即使突起95从板材9向与加热器相同的一侧突出，也可以在突起95的内侧使线圈部42接近板材9。

（其他实施形态）

本发明不限于上述实施形态，在不脱离本发明的主旨的范围内可以进行各种变形。

例如，设置于板材9的背面9a和/或表面9b的突起95无需一定与板材9一体地设置。例如，也可以如图4所示，突起95为独立于板材9的构件，且与板材9接合。根据该结构，可以将板材9自身的成本控制为较低。

又，变形对象部位92的局部加热也可以通过使用了如图5所示的表侧加热器4B的感应加热来进行。表侧加热器4B相对于板材9配置于与加工工具10相同的一侧，且形成为与背侧加热器4A相同的结构。即，表侧加热器4B具有上述实施形态中说明的加热头40。

又，变形对象部位92的局部加热也可以使用背侧加热器4A和表侧加热器4B两者来进行。在该情况下，为了避免与板材9以及突起95之间的干扰，可以借由分别的径向移动机构16以及轴向移动机构15使背侧加热器4A和表侧加热器4B移动。此外，变形对象部位92的局部加热也可以使用例如气体燃烧器（gas burner）等来进行。

工业应用性

本发明在将由各种材料构成的板材旋压成型时有用。

符号说明

10　 加工工具；

4A、4B　加热器；

42 　线圈部；

48　 引线部；

9　 板材；

92　 变形对象部位；

93　 周缘部；

95　 突起。

Claims (7)

1.一种旋压成型方法，使用在中心部被支承治具支持、且周缘部上与所述支承治具不接触的位置设置有向厚度方向突出的环状的突起的板材，在以使所述板材中的从成型开始位置至其径向外侧的成型结束位置的成型区域成型为锥状的形式使所述板材旋转的同时，局部加热所述板材的变形对象部位，并且向所述变形对象部位按压加工工具以使所述板材变形，所述成型开始位置位于从所述支承治具相离开的位置。

2.根据权利要求1所述的旋压成型方法，其特征在于，将所述突起的宽度设为所述板材的厚度的m倍，且将所述突起的高度设为所述板材的厚度的n倍时，满足0.1≦m×n≦1。

3.根据权利要求1或2所述的旋压成型方法，其特征在于，所述成型结束位置是突起上的位置。

4.根据权利要求1或2所述的旋压成型方法，其特征在于，通过感应加热对所述板材的变形对象部位进行加热。

5.根据权利要求4所述的旋压成型方法，其特征在于，使用加热器来进行所述板材的变形对象部位的加热，所述加热器包括：在所述板材的旋转方向上延伸、且沿着所述板材的双圆弧状的线圈部；和与所述线圈部之间形成与所述板材隔开的段差的一对引线部。

6.根据权利要求1或2所述的旋压成型方法，其特征在于，所述突起与所述板材一体地设置。

7.根据权利要求1或2所述的旋压成型方法，其特征在于，所述突起为独立于所述板材的构件，且与所述板材接合。