CN106132577A - 弯曲冲压成形用模具 - Google Patents

Abstract

提出一种能够减少因弯矩产生的影响而得到圆度高的圆筒体的弯曲冲压成形用模具。弯曲冲压成形模具具有：左右一对的冲模(1)，其在两个部位支承板材(S)；和冲头(2)，其能够向与该冲模(1)接近、远离的方向移动，且在与冲模(1)的挟持下将板材(S)沿着其宽度方向依次按压而实施弯曲加工，在弯曲冲压成形模具中，冲头(2)由冲头前端部(2a)和冲头支承体(2b)构成，其中冲头前端部(2a)具有与板材(S)直接接触来将板材(S)按压成凹形状的加工面(K)，冲头支承体(2b)与该冲头前端部(2a)连结保持而支承该冲头前端部(2a)。并且，在冲头前端部(2a)上设有加工面(K)，该加工面(K)具有与冲头支承体(2b)的轴芯(q)一致的加工中心(O)，且由将冲头前端部的宽度方向上的中央区域处的半径设为最大半径的非均匀圆弧形成。

Description

弯曲冲压成形用模具

技术领域

本发明涉及适于通过三点弯曲冲压将板材沿着其进给方向依次按压来实施弯曲加工，由此高效地制造在例如管线管(line pipe)等中使用的大径且壁厚的钢管的弯曲冲压成形用模具。

背景技术

作为制造在管线管等中使用的大径且壁厚的钢管的技术，广泛普及有如下的所谓UOE成形技术：将具有规定的长度、宽度、板厚的钢板冲压加工成U字状，接着，在冲压成形为O字状后，通过焊接将其端部对接地接合，形成钢管，而且为了提高圆度，将其直径扩大(所谓扩管)。

但是，在上述UOE成形技术中，在对钢板冲压加工而将其成形为U字状、О字状的工序中需要高的冲压压力，因此处于不得不使用大型的冲压机械的状况。

因此，最近，在制造这种钢管时，进行了减少冲压压力的技术研究。

作为与该方面相关的现有技术，如下的弯曲冲压成形技术被实用化：预先对钢板的宽度方向上的端部实施弯曲加工(端部弯曲)，接着，在通过多次三点弯曲冲压将钢板成形为大致圆形后，进一步矫正形状而成为钢管。

图9是表示进行所述弯曲冲压成形的情况下的实施方式的一个例子的图。图中的附图标记101是配置在板材S的搬送路径内的冲模(die)。该冲模101由沿着板材S的搬送方向在两个部位支承板材S的左右一对的棒状部件101a、101b构成，能够根据要成形的钢管的尺寸而改变其相互间隔e。但是，在对一片板材S进行冲压成形来制造一根开式管的过程中，相互间隔e不会改变。

另外，附图标记102为能够向与冲模101接近、远离的方向移动的冲头。该冲头102由冲头前端部102a和冲头支承体102b构成，其中冲头前端部102a具有与板材S直接接触且将该板材S按压成凹形状的向下凸状的加工面K，冲头支承体102b与该冲头前端部102a的背面相连而支承该冲头前端部102a。通常，冲头前端部102a的最大宽度和冲头支承体102b的宽度(厚度)相等。另外，附图标记103是形成板材S的搬送路径的辊。

并且，在上述的适用了三点弯曲冲压的加工中，一般将加工时的载荷、产品形状纳入考虑而根据经验确定加工次数和所使用的工具(尤其是形状)(例如工具的加工宽度为120mm、加工次数为50～60次左右)。

然而，关于该弯曲加工方式，加工次数增大而难以进行高效的制造，作为为此所作的对策，例如在专利文献1中提出一种如下的方法：在钢板的宽度方向上的冲压成形时，在该钢板的宽度方向上的两端部分和中间的特定部分上，分别留存所期望的长度的直状部，且将直状部之间弯曲形成为圆弧部，并且对接缝部进行焊接而形成半成形圆钢管，在对该半成形圆钢管的整体进行加热后，使其成形面从与最终半径相对应的半圆状的多个成形辊之间通过而进行热成形，由此调整形状。

但是，上述专利文献1所公开的方法存在如下的问题：冲压成形后的成形体具有接近四边形的形状，必须另行设置用于矫正形状的工序(热工序)，若包含加热所花费的热能的消耗量则会导致制造成本显著上升。

另外，该方法在为了兼具强度、韧性和焊接性而将经过加工热处理工序制造的板材用作原板的情况下，也有可能损害其特性。

另一方面，在专利文献2中提出一种如下的方法：缓和在作为上工具发挥功能的冲头、与支承该冲头的曲板(与上述冲头支承体相当)的连接部中作用的应力，同时减少三点弯曲冲压中的加工次数。

根据上述专利文献2，该冲头的加工宽度比曲板的宽度宽，因此与上图9所示那样的冲头的情况相比，能够减少三点弯曲冲压中的加工次数。另外，该冲头相对于曲板而旋转自如地安装，因此，由于在该曲板上除因旋转部的摩擦而产生的小弯矩以外不会作用有其他载荷，所以具有减轻施加于设备的载荷的优点。但是，由于旋转支承部比曲板的宽度小，所以担心大的面压作用于该部位而引起该旋转支承部的磨耗和变形，而有可能在早期阶段无法维持旋转功能。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-324255号公报

专利文献2：日本特开2004-82219号公报

发明内容

如上述那样，在现有技术中，不容易单纯地扩大在弯曲冲压成形中使用的冲头的加工宽度，为了在扩大冲头的加工宽度的同时避免对冲头前端部与冲头支承体的连接部施加过大的载荷，充分地增大冲头支承体的宽度(厚度)是有用的。

但是，近年来，从谋求提高弯曲冲压成形后的工序中的精度的观点考虑，要求减小在弯曲冲压成形中使用的冲头的冲头支承体的宽度(厚度)。

另外，在通过弯曲冲压成形将板材成形为圆筒状而形成管体的情况下，从原理上说，在使作为被成形材的管体从冲头分开时，即使将该管体沿其长度方向拔出，也无法使在管体中彼此相对的板端部的相互间隔小于冲头支承体的宽度(厚度)。

在这样的将板材成形为圆筒状且彼此相对的板端部没有焊接而具有间隙的状态下的管体(以下将这样的管体也称为开式管)中，在对彼此相对的板端部(以下将这样的部位也称为接缝部)进行焊接时，需要从管体的外部施加力来使管体变形、并使彼此相对的板端部相互对接而消除间隙。在此，在弯曲冲压成形中，板端部中的间隙越小，则使该板端部相互对接所需的力就可以越小，并且也难以产生圆度降低等形状不良。像这样在弯曲冲压成形中，对在扩大冲头的加工宽度的同时极力抑制冲头支承体的宽度(厚度)增加的技术的要求提高。

因此，本发明的目的在于提出一种在通过三点弯曲冲压由板材制造钢管时，能够不引起加工工具的磨耗和变形、不损害产品品质地高效地实施弯曲加工的弯曲冲压成形用模具。

本发明为一种弯曲冲压成形用模具，具有：冲模，其沿着板材的进给方向隔开间隔地配置，且在两个部位支承该板材；和冲头，其能够向与该冲模接近、远离的方向移动，且将支承在上述冲模上的上述板材沿着其进给方向依次按压而实施弯曲加工，上述弯曲冲压成形用模具的特征在于，上述冲头具有与上述板材直接抵接来按压上述板材的冲头前端部、和与该冲头前端部的背面连结保持来支承该冲头前端部的冲头支承体，在上述冲头前端部上设有加工面，该加工面具有与上述冲头支承体的轴芯一致的加工中心，且由将其宽度方向上的中央区域处的半径设为最大半径的非均匀圆弧形成。

在由上述结构构成的弯曲冲压成形用模具中，优选如下作为用于解决本发明的技术课题的具体方法：

1)非均匀圆弧由连续圆弧或不连续圆弧构成，

2)非均匀圆弧由渐开曲线构成，

3)在非均匀圆弧由连续圆弧或不连续圆弧构成的情况下，使该连续圆弧、不连续圆弧由主圆弧和副圆弧构成，其中，主圆弧具有与要加工的圆筒体的内径相对应的半径，且具有以上述加工中心为界而左右同等的加工长度(接触长度)，副圆弧与该主圆弧的宽度端缘相连，且具有比主圆弧的半径小的半径，而且

4)非均匀圆弧中的主要有助于弯曲加工的圆弧具有小于板材的进给量的0.90倍的加工长度，

5)在连续圆弧、不连续圆弧中，主圆弧具有小于板材的进给量的0.90倍的加工长度。

发明效果

根据由上述结构构成的本发明的弯曲冲压成形用模具，由于在冲头前端部上设有加工面，其中该加工面具有与上述冲头支承体的轴芯一致的加工中心，且由将冲头前端部的宽度方向上的中央部中的半径设为最大半径的非均匀圆弧构成，所以即使板材的弯曲范围增大，加工面的宽度端也不会与板材强烈地接触，而能够抑制引起冲头的变形或损伤那样的过大的弯矩的产生，而且，由于能够一次性加工与以往相比宽幅的板材，所以能够以较少的加工次数得到圆度高的钢管。另外，也不需要对板材进行加热那样的工序，而能够保持原样地维持在板材(原板)的制造工序中得到的强度、韧性、焊接性等特性。

另外，根据本发明的弯曲冲压成形用模具，由于使非均匀圆弧为将具有不同半径的至少两个圆弧组合而成的连续圆弧或不连续圆弧，所以在弯曲加工时冲头的加工面的宽度端不会与板材强烈地接触。因此，能够避免引起冲头的变形或损伤的过大的弯矩产生。另外，能够比较简单地形成加工面。

另外，根据由上述结构构成的弯曲冲压成形用模具，通过使非均匀圆弧由渐开曲线构成，而能够容易地形成冲头的加工面。

而且，根据本发明的弯曲冲压成形用模具，使连续圆弧、不连续圆弧由主圆弧和副圆弧构成，其中主圆弧具有与要加工的钢管的内径相对应的半径，且具有以上述加工中心为界而左右同等的加工长度，副圆弧与该主圆弧的宽度端缘相连，具有比该主圆弧的半径小的半径，因此能够在板材的未变形部和已变形部中减小从板材与冲头的接触开始点到冲头中心为止的距离之差而减小作用于冲头的力的不平衡，从而能够将冲头的加工宽度确保得宽、且避免极度的载荷施加于冲头前端部与冲头支承体的连接部。

根据由上述结构构成的本发明的弯曲冲压成形用模具，使形成有非均匀圆弧的加工面的、形成着主要有助于弯曲加工的圆弧的区域的加工长度小于板材的进给量的0.90倍，由此在冲头中不会产生过大的弯矩，因此冲头的寿命被延长，而能够长期进行稳定的弯曲加工，而且，能够提高钢管的圆度。尤其是，在使非均匀圆弧为连续圆弧或不连续圆弧、且使该连续圆弧或不连续圆弧由主圆弧和副圆弧构成的结构中，由于该主圆弧主要有助于弯曲加工，所以通过使形成有该主圆弧的区域的加工长度小于板材的进给量的0.90倍，而能够抑制过大的弯矩产生。

附图说明

图1是表示本发明的弯曲冲压成形用模具的实施方式的图。

图2是示意地表示使用图1所示的弯曲冲压成形用模具来进行按压的情况下的板材的变形状态的图。

图3的(a)～(c)是表示弯曲冲压成形用模具的其他实施方式的图。

图4是表示基于弯曲冲压成形进行的弯曲加工的要领的图。

图5是示意地表示使用具有均匀圆弧的冲头来进行弯曲冲压成形的情况下的板材的变形状况的图。

图6是模具的有助于弯曲加工的加工长度n_i的说明图。

图7是表示在实施例中使用的冲头的具体尺寸的图。

图8的(a)是表示评价钢管的局部圆度时所使用的千分表的图，(b)是表示局部圆度的测定要领的图。

图9是表示遵照现有方法来进行弯曲冲压成形的情况下的实施方式的一个例子的图。

具体实施方式

以下，使用附图来更具体地说明本发明。

图1是表示本发明的弯曲冲压成形用模具的实施方式的图。

图中的附图标记1是配置在板材S的搬送路径内的冲模。该冲模1由沿着板材S的进给方向在两个部位支承板材S的左右一对的棒状部件1a、1b构成，其相互间隔e能够根据要成形的钢管的尺寸而改变。但是，在对一片板材S进行冲压成形来制造一根开式管的过程中，相互间隔e不会改变。

另外，附图标记2是能够向与冲模1接近、远离的方向移动的冲头。冲头2具有：冲头前端部2a，其具有与板材S直接接触而将该板材按压成凹形状的向下凸状的加工面K；和冲头支承体2b，其与该冲头前端部2a的背面相连而支承该冲头前端部2a。另外，附图标记3是形成板材S的搬送路径的辊。

关于上述冲头2的冲头支承体2b的具体构造，虽然没有图示，但其上端部与如液压缸那样的驱动机构连结，并能够通过该驱动机构而对冲头前端部2a付与按压力。

冲头支承体2b的宽度(厚度)根据作为被成形材的板材S的板厚、强度、和要成形的管体的形状而适当设计。另外，冲头支承体2b存在与板材S的端部接触的情况，因此能够在冲头支承体2b的表面上事先配备可更换的磨耗板。通过适当更换该磨耗板而能够不使冲头支承体2b磨耗地长时间使用，因此是优选的。

另外，关于冲头2的冲头前端部2a，其主要部分如图2所示，具有与冲头支承体2b的轴芯q一致的加工中心O，在设在其前端部的加工面K上，形成有将宽度方向上的中央区域处的半径r₁设为最大半径(其他部位具有比半径r₁小的半径r₂)的非均匀圆弧。

在此，在本发明中规定的非均匀圆弧是指由具有不同半径的至少两个圆弧组合而成的如图3的(a)～(c)所示的组合构成的圆弧，即由位于加工中心部O上的半径r₁的圆弧(以下将该圆弧称为主圆弧K₁)、和具有比该主圆弧K₁小的半径r₂的圆弧(以下将该圆弧称为副圆弧K₂)构成的圆弧。在图3中，(a)是在主圆弧K₁与副圆弧K₂的连接点上具有公共的切线(主圆弧K₁的切线与副圆弧K₂的切线所成的角度为0°的情况)的图，(b)是主圆弧K₁的切线与副圆弧K₂的切线成角度地相连的图(角度不为0°)，(c)是主圆弧K₁的切线与副圆弧K₂的切线所成的角度为0°但经由层差d而相连的图，以下将(a)所示那样的形态的圆弧称为连续圆弧(也包含如渐开曲线等那样具有公共的切线且半径逐渐变化的圆弧)，以下将(b)(c)所示那样的形态的圆弧称为不连续圆弧。此外，作为不连续圆弧也包含圆弧的半径逐渐变化的圆弧。

冲头2基本上如上述那样构成为具有冲头前端部2a和冲头支承体2b，但能够事先在冲头前端部2a与冲头支承体2b之间夹设未图示的间隔件(spacer)。通过事先夹设间隔件，例如在对冲头前端部2a向冲头支承体2b的安装角度进行微调整的情况下，通过仅调整间隔件的形状而不是调整冲头支承体2b自身就能够将该安装角度调整为恰当的角度。另外，在冲头前端部2a沿冲模1的长度方向分割的情况下，通过以单一的间隔件来保持被分割的多个冲头前端部2a，而能够提高保管冲头前端部2a的情况和将冲头前端部2a安装到冲头支承体2b上的情况下的处理效率。由于具有以上所述那样的优点，所以优选在冲头前端部2a与冲头支承体2b之间事先夹设未图示的间隔件。

对于使用由上述结构构成的模具并通过弯曲冲压来对板材S实施弯曲加工，只要将该板材S载置到冲模1上，以规定的进给量间歇地进给板材S，且以图4所示的要领在左右均从该宽度方向的缘部朝向中央部通过冲头2依次对该板材S进行三点弯曲加工即可。此外，图4是表示通过对预先实施了端部弯曲加工(后述)的板材S从左列的上向下、接着从中央列的上向下、再从右列的上向下地实施弯曲加工及板材S的进给来成形如右侧最下图所示那样的开式管的工序的图，在该图4中，对板材S或冲头2标注的箭头表示各个工序中的板材S或冲头2的移动方向。

然而，在以上述那样的要领对板材S实施弯曲加工的情况下(按压时)，板材S会以整体倾斜的状态与冲模1接触，若以冲头前端部2a的加工中心O为基准，则该板材S以左右不对称的状态进行变形。

若在这样的状态下逐步进行板材S的弯曲加工，则为了维持与冲头2及冲模1的接触状态，板材S与冲头2的宽度方向的中央(加工中心O)相比在未成形侧大幅倾斜(板材S相对于冲头的仿形角度增大)，如图5所示，冲头2与板材S接触的接触范围(弯曲加工范围)与已成形侧相比在未成形侧扩大。

冲头2在上述的接触范围的两端受到成形反作用力，因此当从冲头2的宽度方向的中心(加工中心O)到接触范围的两端为止的距离(L₃、L₄)产生差异时，在冲头前端部2a与冲头支承体2b的连接部中作用有弯矩M(＝P(L₃-L₄))。并且，尤其是在使用了具有由单一圆弧构成的加工面的冲头的三点弯曲加工中，作用有过大的弯矩，由此，担心会对冲头前端部2a和/或冲头支承体2b造成变形或引起损伤。

如图2所示，本发明的弯曲冲压成形用模具的加工面K由非均匀圆弧构成，而且，由于副圆弧K₂的半径比主圆弧K₁的半径小，所以与具有单一加工面的冲头相比能够使非对称范围变窄，因此，即使板材S的加工逐步进行下去，冲头2的宽度端部区域中的载荷也不会极端地增大，其结果为，能够抑制过大的弯矩产生。

在本发明中，为了通过弯曲冲压成形来得到圆度高的钢管，而使形成为加工面K的主圆弧K₁为具有以上述加工中心O为起点左右同等的接触长度的圆弧。

另外，虽然使主圆弧K₁和副圆弧K₂由连续圆弧或不连续圆弧构成，但圆弧的数量并没有特别限定。

另外，虽然加工面K的长度(周长)根据要加工的钢管的尺寸和/或按压次数来决定，但为了减少在冲头2中产生的弯矩且减少按压次数而实现高效的弯曲加工，优选加工面K的由主要有助于弯曲加工的圆弧形成的区域的加工长度小于板材的进给量(进给长度)的0.90倍(在将形成着主要有助于弯曲加工的圆弧的区域的加工长度设为n_i、将板材S的进给量设为δ的情况下，该加工长度n_i与板材S的进给量δ之比(n_i/δ)小于0.90倍)。在加工面K由主圆弧K₁和副圆弧K₂构成的冲头2中，主圆弧K₁主要有助于弯曲加工，因此使由主圆弧K₁形成的区域的加工长度小于板材的进给量δ的0.90倍。

在此，如图6所示，形成着主要有助于弯曲加工的圆弧的区域的加工长度n_i是指，在冲头2的加工面K中以加工中心O为中心设定作为目标的弯曲成形量(每次的弯曲角度)θ_i的情况下，与该作为目标的弯曲成形量θ_i的范围相对应的加工面K上的长度(圆弧的长度)。此外，对于作为目标的弯曲成形量θ_i，若使加工次数为N，则由于将要加工的板材弯曲加工成与端部弯曲合计为360°的管状，所以(360°-2×端部弯曲角度)/N成为每次的弯曲成形量的基准。

在使用本发明的冲头2的弯曲冲压中，由于加工次数N通常为三次以上，所以每次的弯曲成形量的基准为在将端部弯曲角度假定为0°的情况下所计算的值即120°即可。因此，能够使冲头2的加工面K中的弯曲成形量为120°以下(以冲头2的加工中心O为基准相当于一侧为60°以下)，也可以进一步减小到90°以下(以冲头2的加工中心O为基准相当于一侧为45°以下)。

通常，在通过弯曲冲压成形将板材成形为管状的情况下，在弯曲冲压成形之前，对板材的板宽端部实施端部弯曲加工(也被称为卷边加工)。这是为了对与通过弯曲冲压成形对板宽中央部实施弯曲加工的情况相比相对难以弯曲的板宽端部确保高圆度而实施的。并且，通过与之后的弯曲冲压成形合计地实施360°的弯曲加工，来使板材成为管状，因此在弯曲冲压成形中，付与在端部弯曲中付与的量以外弯曲成形。弯曲冲压中的每次的弯曲成形量(角度)θ_i为(360°-2×端部弯曲角度)/N，另外，每次付与弯曲的范围为进给量(进给长度)。也就是说，通过按每个进给量付与弯曲成形量θ_i的弯曲来使板材成为管状。

此时，当板材沿着冲头2的加工面K时，在冲头2上转印弯曲成形量(中心角)θ_i的范围的形状而成为弯曲冲压后的形状。沿着该弯曲成形量θ_i的区间的加工面K的长度(周长(或圆弧长度))越接近板材的进给量，则被付与曲率的部分越宽，越能够确保高圆度。但是，当弯曲加工范围变大时，受到成形反作用力(加工反作用力)的位置从冲头2的加工面K的加工中心O远离，而具有冲头支承体2b与冲头前端部2a的连接部中的弯矩增大的不良情况。为了减轻这样的不良情况，在本发明中，使形成着主要有助于弯曲加工的圆弧的区域的加工长度n_i小于板材的进给量(长度)的0.90倍。

另外，在通过具有比产品的半径小的半径的冲头2来对板材S进行弯曲加工的情况下，板材S的弯曲部的曲率半径也减小。在该情况下，由于在作为被成形体的管体上也局部形成有曲率半径比其他部分小的弯曲成形部，因此若直接留存在产品上则其形状会变差。由于加工面K的副圆弧K₂的半径比主圆弧K₁的半径小，所以需要注意这样的不良情况的产生。因此，优选基于副圆弧K₂的弯曲加工范围以副圆弧K₂的中心角计为15°以下。

此外，当与板材接触的加工面的长度减短时，没有被付与曲率的(即平坦的)部分增多，而也有可能损害圆度，因此优选根据作为对象的产品的规格(强度、管厚、尺寸形状)来适当设定形成着主要有助于弯曲加工的圆弧的区域的加工长度(距离)n_i。

实施例

准备九片沿着板材S的进给方向的尺寸为3713mm、板厚为25.4mm、拉伸强度为745～757Mpa的钢板(钢种：API等级.X80)，通过曲率半径380mm的模具对各钢板的两端部以在215mm的范围内成为16.9度的角度的方式进行端部弯曲。

接着，将一侧的距钢板的中心(沿着进给方向的尺寸的中心)1492mm的位置作为加工开始点，并在进给间距为298mm/次、弯曲成形量为29.6°/次、冲压次数为五次的条件下从左右两侧朝向钢板的中心分别实施三点弯曲加工。

并且，对于实施了三点弯曲加工的钢板，进一步在其中心进行一次三点弯曲加工(合计十一次的弯曲加工)，在使钢板两端的对接部的间隔为125mm后，对该部位进行焊接来制造外径尺寸为1219mm的钢管，进行针对所得到的钢管的品质及作用于支承冲头前端部的冲头支承体的应力的调查。将其结果与使用具有由单一圆弧构成的加工面的冲头2来进行弯曲加工的情况下的结果一起示出到表1中。

此外，在该弯曲加工中，使用了前端部的半径为75mm、将棒状部件1a、1b的相互间隔e(中心之间的距离)设定成550mm的冲模。另外，冲头前端部使用宽度为400mm的冲头前端部，作为支承该冲头前端部的冲头支承体，如图7所示，使用主体部分的宽度(厚度)为100mm且在其前端部上具有固定、保持冲头前端部的宽度为400mm的承接部的冲头支承体，在设于该主体部分与承接部的连接部的半径为50mm的圆角(R)的端部(圆角的开始部位)上安装应变仪，通过该应变仪来测定作用于冲头支承体2b的应力。

另外，在表1的项目中加工面的形态为连续圆弧是指使用具有如下的加工面的冲头来进行弯曲加工的情况：主圆弧和副圆弧在距冲头前端部的加工中心O为角度15°的位置上使该主圆弧的切线与该副圆弧的切线所成的角度为0°地相连。加工面的形态为渐开线是指使用具有如下的加工面的冲头来进行弯曲加工的情况：根据渐开曲线，随着从冲头前端部的加工中心O远离而半径逐渐减小。在该渐开线的情况下，主圆弧的半径表示加工中心O处的半径的值(即半径的最大值)，另外副圆弧的半径表示从加工中心O离开弯曲成形量θ_i：29.6°的1/2的位置、即主要有助于弯曲加工的范围的半径的最小值。而且，加工面的形态为不连续圆弧是指使用具有如下的加工面的冲头来进行弯曲加工的情况：主圆弧和副圆弧在距冲头前端部2a的加工中心O为15°的位置上使该主圆弧的切线与该副圆弧的切线所成的角度具有6°之差地相连。

另外，在表1的作用于冲头支承体的应力相对于疲劳极限应力的比中，作用于冲头支承体的应力表示十一次的弯曲加工中的最大值。但是，在实施中应考虑的是作用于冲头支承体的应力相对于疲劳极限应力为何种程度的量。因此，在表1中，示出将作用于冲头支承体的应力除以该冲头支承体在社团法人日本钢构造协会编“钢构造的疲劳设计指针·解说”中的2×10⁶次应力重复数下的基本允许应力范围所得的值、即作用于冲头支承体的应力相对于基本允许应力范围的比。

冲头的评价中，将作用于冲头支承体的应力小于疲劳极限应力的情况、即作用于冲头支承体的应力相对于疲劳极限应力的比小于1的情况表示为◎(优)，将应力的比为1.25以下的情况表示为○(可)、将为1.25以上的情况表示为×(不可)。在此，将应力重复数为1×10⁶次以上的应力的比1.25设为阈值。此外，若为该阈值以下，则由于对于一根管作用10次(最后第11次形成为大致对称，基于弯曲产生的应力基本不会作用而不对疲劳寿命造成影响)的重复应力，所以能够承受1×10⁵根(在为标准的40ft长度的情况下相当于1219km)管的制造，在实用上没有问题。

而且，在表1中钢管的评价是针对局部圆度来实施的。局部圆度是使用例如图8的(a)所示那样的具有腿间距离为D的一对腿部4a、4b的千分表4，使该腿部4a、4b的腿端4c、4d与所得到的钢管的周面接触，并且进一步使主轴4e的前端所具有的测定元件(未图示)与钢管的周面接触，通过读取相对于作为钢管的目标形状的假想正圆的径向位移来测定的，表示该值越小则越接近正圆。在本实施例中，成为冲头和/或冲模所接触的部分和未接触的部分之间的形状的变动的评价指标。在此，使用腿间距离D为150mm的千分表，沿着钢管的周面的圆周方向来测定图8的(b)所示那样的局部圆度，求出测定出的局部圆度的最大值，将该值为作为钢管的代表性标准的API标准的API-2B的公差2.0mm以下的情况表示为◎(优)，将该值为API-5L的公差3.2mm以下的情况表示为○(良)，将为超过该公差3.2mm的值的情况表示为×(不可)。

[表1]

由表1可以明确，适合于本发明的冲头No.A～H在弯曲加工时施加于冲头支承体的应力的比为1.25以下，没有观察到冲头的变形或损伤。另外，通过冲头No.A～H的冲头而成形的钢管的局部圆度为2.3mm以下，确认到充分地满足API标准。

可以明确的是，尤其是在冲头前端部的加工面由连续圆弧形成(No.A、B、C、E、F)时，钢管的局部圆度为2.0mm以下，满足即使在API标准中也严格的2B标准，能够不用付加多余的工序地成形品质良好的钢管。

此外，判明了在对冲头前端部的加工面适用连续圆弧的情况下，使副圆弧的半径为最小的冲头No.A的接合部中的应力的比为0.87，是最小的，所述冲头支承体能够半永久地使用。

与此相对，在主要有助于弯曲加工的区域的加工长度(n_i)与板材的进给量(δ)之比(n_i/δ)为0.90的冲头No.I中，即使使其为非均匀圆弧的情况下，施加于冲头支承体的应力的比也较大，为1.30，担心冲头变形或损伤。

而且，可知在使用具有冲头前端部(该冲头前端部具有由单一圆弧构成的加工面)的冲头的弯曲加工中，在适用了具有半径为480mm的加工面的冲头No.J的情况下，施加于冲头支承体的应力的比增高，而担心冲头变形和/或损伤，另一方面，在适用了具有半径为455mm、420mm的加工面的冲头No.K、L的情况下，钢管的局部圆度具有劣化的倾向。

工业实用性

根据本发明，能够提供一种弯曲冲压成形用模具，能够抑制因过大的弯矩的产生而导致的冲头变形和/或损伤的影响，并能够长期稳定地且高效地成形圆度高的钢管。

附图标记说明

1、101 冲模

1a、101a 棒状部件

1b、101b 棒状部件

2、102 冲头

2a、102a 冲头前端部

2b、102b 冲头支承体

3、103 辊

4 千分表

4a 腿部

4b 腿部

4c 腿端

4d 腿端

4e 主轴

S 板材

e 相互间隔

K₁ 主圆弧

K₂ 副圆弧

r₁ 半径

r₂ 半径

O 加工中心

q 按压轴芯

Claims (6)

1.一种弯曲冲压成形用模具，具有：冲模，其沿着板材的进给方向隔开间隔地配置，且在两个部位支承该板材；和冲头，其能够向与该冲模接近、远离的方向移动，且将支承在所述冲模上的所述板材沿着其进给方向依次按压而实施弯曲加工，所述弯曲冲压成形用模具的特征在于，

该冲头具有与所述板材直接抵接来按压所述板材的冲头前端部、和与该冲头前端部的背面连结来支承该冲头前端部的冲头支承体，

在所述冲头前端部上设有加工面，该加工面具有与所述冲头支承体的轴芯一致的加工中心，且由将所述冲头前端部的宽度方向上的中央区域处的半径设为最大半径的非均匀圆弧形成。

2.如权利要求1所述的弯曲冲压成形用模具，其特征在于，

所述非均匀圆弧为将具有不同半径的至少两个圆弧组合而成的连续圆弧或不连续圆弧。

3.如权利要求1所述的弯曲冲压成形用模具，其特征在于，

所述非均匀圆弧由渐开曲线构成。

4.如权利要求2所述的弯曲冲压成形用模具，其特征在于，

所述连续圆弧或不连续圆弧由主圆弧和副圆弧构成，其中，所述主圆弧具有与要加工的钢管的内径相对应的半径，且具有以所述加工中心为界左右同等的加工长度，所述副圆弧与该主圆弧的宽度端缘相连，且具有比主圆弧的半径小的半径。

5.如权利要求1～3中任一项所述的弯曲冲压成形用模具，其特征在于，

所述非均匀圆弧的形成着主要有助于弯曲加工的圆弧的区域，具有小于所述板材的进给量的0.90倍的加工长度。

6.如权利要求4所述的弯曲冲压成形用模具，其特征在于，

所述连续圆弧或不连续圆弧的形成有主圆弧的区域，具有小于所述板材的进给量的0.90倍的加工长度。