CN106660099A - 成形材料制造方法以及该成形材料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种既能避免凸缘部变得过厚，并能实现成形材料的轻量化、原材料金属板的缩小化，还能得到凸缘部的板厚均匀化、高精度的平坦度的成形材料制造方法以及该成形材料。本发明通过进行成形加工来制造成形材料，该成形加工包括至少一次拔长加工、在该拔长加工之后进行的至少一次拉深加工、以及在该拉深加工之后进行的至少一次压印加工。拔长加工中使用的凸模(31)的后端侧的宽度比前端侧的宽度宽。通过将凸模(31)与原材料金属板一同压入压凹孔(30a)，对原材料金属板的相当于凸缘部的区域进行减薄拉深加工。

Description

成形材料制造方法以及该成形材料
技术领域
本发明涉及制造成形材料的成形材料制造方法以及该成形材料，其中，该成形材料具有筒状的躯干部和形成于该躯干部的端部的凸缘部。
背景技术
例如，如下述的非专利文献1等所示，通过进行拉深加工，而进行成形材料的制造，该成形材料具有筒状的躯干部和形成于该躯干部的端部的凸缘部。由于在拉深加工中通过拉长原材料金属板而形成躯干部，所以躯干部的板厚变得比原材料板厚更薄。另一方面，由于金属板的相当于凸缘部的区域随着躯干部的形成而整体收缩，所以凸缘部的板厚变得比原材料板厚更厚。
例如作为下述的专利文献1等中所示的电机壳体，有时会使用如上所述的成形材料。在这种情况下，躯干部作为防止向电机壳体外漏磁的屏蔽材料的性能受到期待。此外，根据电机的结构，躯干部作为定子的后磁轭的性能也受到期待。作为屏蔽材料或后磁轭的性能，躯干部越厚越好。因此，如上所述，在通过拉深加工制造成形材料时，考虑到因拉深加工而产生的板厚的减少量，要选定比躯干部的所需板厚更厚的原材料金属板。另一方面，凸缘部多用于将电机壳体安装到安装对象上。因此，期待凸缘部具有一定的强度。
而且，在将成形材料安装于底盘、控制板等对象构件时，有时追求成形材料与对象构件之间有良好的密接性(气密性)。在这种情况下，对于成形材料的凸缘部，期待凸缘部的板厚均匀、具有高精度的平坦度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-51765号公报
非专利文献
非专利文献1：村川正夫、另外三人著“塑性加工的基础”，初版，产业图书株式会社，1990年1月16日，P.104～107
发明内容
发明所要解决的问题
在如上所述的现有的成形材料制造方法中，由于通过进行拉深加工来制造具有筒状的躯干部和形成于该躯干部的端部的凸缘部的成形材料，所以凸缘部的板厚变得比原材料板厚更厚。因此，有时会超出满足凸缘部的期望性能的板厚，使得凸缘部变得过厚。这意味着成形材料会变得过重，对于追求电机壳体等的轻量化的适用对象来说是无法忽视的。
此外，为了使凸缘部的板厚变得均匀，或者为了使凸缘部的平坦度为高精度，可以考虑通过冲压加工来按压凸缘部，从而进行薄壁化。但是，通过现有的成形材料制造方法制造出的成形材料的凸缘部的板厚随着朝向外周部而逐渐变厚，因此靠近板厚较厚的外周部一侧优先被薄壁化，难以使凸缘部整体的板厚均匀。此外，对于像这样通过冲压加工而使凸缘部薄壁化而言，需要大输出的冲压机，因此会受到所使用的冲压机的制约。
本发明是为了解决上述的问题而完成的发明，其目的在于，提供一种既能避免凸缘部变得过厚，并能实现成形材料的轻量化、原材料金属板的缩小化，还能得到凸缘部的板厚均匀化、高精度的平坦度的成形材料制造方法以及该成形材料。
用于解决问题的方案
本发明的成形材料制造方法通过对原材料金属板进行至少三次成形加工，制造具有筒状的躯干部和形成于该躯干部的端部的凸缘部的成形材料，在至少三次成形加工中，包括至少一次拔长加工、在该拔长加工之后进行的至少一次拉深加工、以及在该拉深加工之后进行的至少一次压印加工，拔长加工使用包括具有压凹孔的凹模和凸模的金属模来进行，通过使凸模的后端侧的宽度比前端侧的宽度宽，使得凸模压入凹模的压凹孔的状态下，与前端侧相比，后端侧处的凹模与凸模之间的间隙窄，通过在拔长加工中将凸模与原材料金属板一同压入压凹孔，对原材料金属板的相当于凸缘部的区域进行减薄拉深加工，压印加工将通过拉深加工而形成的凸缘部夹入压模与承模之间进行压缩。
此外，本发明的成形材料通过对原材料金属板进行至少三次成形加工而制得，该成形材料具有筒状的躯干部和形成于该躯干部的端部的凸缘部，该成形材料在至少三次成形加工中，进行至少一次拔长加工、在该拔长加工之后进行的至少一次拉深加工、以及在该拉深加工之后进行的至少一次压印加工而制成，在拔长加工中对原材料金属板的相当于凸缘部的区域进行减薄拉深加工，并且在压印加工中使凸缘部被压缩于压模与承模之间，由此使得凸缘部的板厚比躯干部的周壁的板厚薄。
此外，本发明的成形材料通过对原材料金属板进行至少三次成形加工而制得，该成形材料具有筒状的躯干部和形成于该躯干部的端部的凸缘部，该成形材料在至少三次成形加工中，进行至少一次拔长加工、在该拔长加工之后进行的至少一次拉深加工、以及在该拉深加工之后进行的至少一次压印加工而制成，在拔长加工中对原材料金属板的相当于凸缘部的区域进行减薄拉深加工，并且在压印加工中使凸缘部被压缩于压模与承模之间，由此使得凸缘部的板厚比原材料金属板的板厚薄。
发明效果
根据本发明的成形材料制造方法以及该成形材料，由于通过在拔长加工中将凸模与原材料金属板一同压入压凹孔，从而对原材料金属板的相当于凸缘部的区域进行减薄拉深加工，并且进行将凸缘部夹入压模与承模之间进行压缩的压印加工，因此能避免凸缘部变得过厚，能使成形材料轻量化，并且能得到凸缘部的板厚均匀化、高精度的平坦度。此外，由于通过进行减薄拉深加工而使凸缘部的板厚变薄，因此能大幅降低压印加工所需要的冲压能力，能期待以比现有的冲压机更小输出的冲压机进行加工。本方案对追求电机壳体等的轻量化的适用对象而言尤其有用。
附图说明
图1是表示通过基于本发明的实施方式1的成形材料制造方法制造的成形材料的立体图。
图2是沿着图1的II-II线的剖面图。
图3是表示制造图1的成形材料的成形材料制造方法的说明图。
图4是表示图3的拔长加工中使用的金属模的说明。
图5是表示基于图4的金属模的拔长加工的说明图。
图6是更详细地表示图4的凸模的说明图。
图7是表示图3的第一拉深加工中使用的金属模的说明图。
图8是表示基于图7的金属模的第一拉深加工的说明图。
图9是表示图3的压印加工中使用的金属模的说明图。
图10是表示改变了减薄拉深率的情况下第一中间体的板厚的差异的图表。
图11是表示图10的板厚测定位置的说明图。
图12是表示由图10的各个第一中间体制成的成形材料的板厚的图表。
图13是表示图12的板厚测定位置的说明图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。
实施方式1
图1是表示根据本发明的实施方式1的成形材料制造方法而制造的成形材料1的立体图。如图1所示，通过本实施方式的成形材料制造方法制造的成形材料1具有躯干部10和凸缘部11。躯干部10是具有顶壁100、以及从顶壁100的外缘延伸出来的周壁101的筒状的部分。顶壁100根据使用成形材料1的朝向有时也称为底壁等的其它称呼。虽然图1中示出了躯干部10具有剖面正圆形，但躯干部10例如也可以设计成剖面椭圆形或方筒形等其它的形状。还能对顶壁100进一步施加加工，形成例如从顶壁100进一步凸出的凸起部等。凸缘部11为形成于躯干部10的端部(周壁101的端部)的板部。
接着，图2为沿着图1的II-II线的剖面图。如图2所示，凸缘部11的板厚t11设计成比躯干部10的周壁101的板厚t101薄。这是由于如下面详细说明的那样，会对原材料金属板2(参照图3)的相当于凸缘部11的区域进行减薄拉深加工。需要说明的是，凸缘部11的板厚t11是指从周壁101与凸缘部11之间的下侧台肩部Rd的下端到凸缘部11的外端之间的凸缘部11的板厚的平均值。同样，周壁101的板厚t101是指从下侧台肩部Rd的上端到上侧台肩部Rp的下端之间的周壁101的板厚的平均值。
接着，图3是表示制造图1的成形材料1的成形材料制造方法的说明图。本发明的成形材料制造方法通过对平板状的原材料金属板2进行至少三次成形加工来制造成形材料1。在至少三次成形加工中，包括至少一次拔长加工、在该拔长加工之后进行的至少一次拉深加工、和在拉深加工之后进行的至少一次压印加工。本实施方式的成形材料制造方法通过一次拔长加工、三次拉深加工(第一～第三拉深加工)和一次压印加工来制造成形材料1。作为原材料金属板2能使用冷轧钢板、不锈钢钢板、以及电镀钢板等各种金属板。
接着，图4是表示图3的拔长加工中使用的金属模3的说明图，图5是表示基于图4的金属模3的拔长加工的说明图。如图4所示，拔长加工中使用的金属模3包括凹模30、凸模31以及缓冲垫32。在凹模30中设置有一同压入凸模31和原材料金属板2的压凹孔30a。缓冲垫32以与凹模30的外端面对置的方式配置于凸模31的外周位置。如图5所示，在拔长加工中，原材料金属板2的外缘部没有被凹模30以及缓冲垫32完全限制，原材料金属板2的外缘部拔长至脱离凹模30和缓冲垫片32的限制的位置。也可以将整个原材料金属板2与凸模31一同压入压凹孔30a进行拔长。
接着，图6是更详细地表示图4的凸模31的说明图。如图6所示，拔长加工中使用的凸模31的后端侧311的宽度w311设计成比凸模31的前端侧310的宽度w310宽。另一方面，使压凹孔30a的宽度沿着凸模31插入压凹孔30a的方向实际均匀。换句话说，凹模30的内壁实际上与凸模31的插入方向平行地延伸。
即，如图6所示，在凸模31压入压凹孔30a的状态下，比起凸模31的前端侧310，凸模31的后端侧311处的凹模30与凸模31之间的间隙c30-31窄。凸模31的后端侧311处的间隙c30-31设定为比进行拔长加工之前的原材料金属板2的板厚还窄。由此，通过在拔长加工中将凸模31与原材料金属板2一同压入压凹孔30a，从而对原材料金属板2的外缘部即相当于凸缘部11的区域进行减薄拉深加工。通过减薄拉深加工，减少相当于凸缘部11的区域的板厚(降低壁厚)。
需要说明的是，在凸模31的前端侧310与后端侧311之间，设置有由凸模31的宽度连续变化的倾斜面构成的宽度变化部31a。宽度变化部31a配置成在拔长加工中将凸模31与原材料金属板2一同压入压凹孔30a时，在宽度变化部31a与凹模30的内壁之间，与原材料金属板2的相当于下侧台肩部Rd(参照图2)的区域相接触。
接着，图7是表示图3的第一拉深加工中使用的金属模4的说明图，图8是表示基于图7的金属模4的第一拉深加工的说明图。如图7所示，第一拉深加工中使用的金属模4包括凹模40、凸模41以及拉深隔离片42。在凹模40中，设置有供通过上述的拔长加工而形成的第一中间体20连同凸模41一并压入的压凹孔40a。拉深隔离片42以与凹模40的外端面对置的方式配置于凸模41的外周位置。如图8所示，在第一拉深加工中，对第一中间体20的相当于躯干部10的区域进行拉深加工，并且由凹模40以及拉深隔离片42限制第一中间体20的外缘部，从而形成凸缘部11。需要说明的是，隔离片42的目的是用于防止产生拉深褶皱，在不产生褶皱的情况下也可以省略。
虽未做图示，但图3的第二以及第三拉深加工能用公知的金属模来实施。在第二拉深加工中，进一步对通过第一拉深加工而形成的第二中间体21(参照图3)的相当于躯干部10的区域进行拉深加工。第三拉深加工相当于精加工工序，对通过第二拉深加工而形成的第三中间体22(参照图3)的相当于躯干部10的区域进行减薄拉深加工。
在第一～第三拉深加工中，在相当于凸缘部11的区域产生收缩，在该区域产生增厚。但是，通过在拔长加工中预先充分减少相当于凸缘部11的区域的板厚，能在最终的成形材料1中，使凸缘部11的板厚t11比躯干部10的周壁101的板厚t101薄。拔长加工中，相当于凸缘部11的区域的板厚的减少量能通过变更拔长加工中使用的金属模3的凸模31的后端侧311处的间隙c30-31而适当地调节。
图9是表示图3所示的凸缘部的压印加工中使用的金属模的说明图。需要说明的是，在图9中，隔着中央的点划线示出了压印加工的前后的状态。如图9所示，金属模含有用于压印的压模50(上模)和承受该压模50的承模51(下模)。压模50设有与最终制品的凸缘形状对应的台阶。通过拉深加工而形成的第四中间体23的凸缘部11被夹入压模50与承模51之间接受按压，由此，作为制品所需的凸缘区域被压缩，被薄壁化。需要说明的是，凸缘部11中未通过压印加工被压缩的部分在压印加工之后被切料。
凸缘部11为通过拉深加工而形成自原材料金属板2的外缘部的部位。由于通过本发明的成形材料制造方法而制造出的中间体20～22在对原材料金属板2进行拔长加工时，相当于凸缘部11的区域就通过减薄拉伸加工而减少了板厚，因此通过本发明的成形体制造方法制造出的成形体1的凸缘部11比通常的成形体的凸缘部的板厚薄。因此，即使使用与现有的冲压机相比输出小的冲压机，也能进行压印加工。需要说明的是，压印加工是指，将从几吨到根据情况为超过100吨的高压施加于被加工材料的压缩加工。一般来说，有时也通过压印加工而在被加工材料上附加图案，但本实施方式的压印加工可以不在凸缘部11上附加图案。
接着，列举实施例。本发明人以对普通钢的冷轧钢板实施了Zn-Al-Mg电镀的厚度1.8mm、直径116mm的圆形板为原材料金属板2，在以下的加工条件下进行了拔长加工。在此，使用了在钢板的两面实施了Zn-Al-Mg合金电镀，并且电镀的附着量为每一面90g/m2的钢板。
·相当于凸缘部11的区域的减薄拉深率：-20～60％
·金属模3的曲率半径：6mm
·压凹孔30a的直径：70mm
·凸模31的前端侧310的直径：65.7mm
·凸模31的后端侧311的直径：65.7～68.6mm
·宽度变化部31a的形状：倾斜面
·宽度变化部31a的位置：相当于下侧台肩部Rd的区域
·压印加工：无、有(500kN)
·冲压油：TN-20
(减薄拉深率的评价)
在减薄拉深率为30％以下的情况(凸模31的后端侧311的直径为67.5mm以下的情况)下，毫无问题地进行了加工。另一方面，减薄拉深率大于30％且为50％以下的情况(凸模31的后端侧311的直径大于67.5mm且为68.2mm以下的情况)下，发现与凹模30的滑动部有轻微划痕。此外，在减薄拉深率超过50％的情况(凸模31的后端侧311的直径大于67.9mm的情况)下，产生了与凹模30的内壁的粘连、裂纹。由此可知，拔长加工中，相当于凸缘部11的区域的减薄拉深率优选为50％以下，进一步优选为30％以下。需要说明的是，减薄拉深率定义为{(减薄拉深加工前的板厚-减薄拉深加工后的板厚)/减薄拉深加工前的板厚}×100。此处，作为减薄拉深加工前的板厚，能使用原材料金属板的板厚的值。
接着，图10是表示改变了减薄拉深率的情况下第一中间体20的板厚的差异的图表。此外，图11是表示图10的板厚测定位置的说明图。在图10中示出了进行了减薄拉深率-20％的拔长加工的情况下的第一中间体20的板厚(试验体A、比较例)和进行了减薄拉深率30％的拔长加工的情况下的第一中间体20的板厚(试验体B)。如图10所示，在进行了减薄拉深率30％的拔长加工的情况下(试验体B)，相当于凸缘部11的区域(测定位置50～70)的板厚变得比原材料金属板2的板厚(1.8mm)更薄。另一方面，在减薄拉深率-20％的拔长加工的情况下(试验体A)，相当于凸缘部11的区域(测定位置50～70)的板厚变得比原材料金属板2的板厚(1.8mm)更厚。
接着，图12是表示由图10的各个第一中间体20(试验体A和试验体B)制造出的成形材料1的板厚的图表，图13是表示图12的板厚测定位置的说明图。
对于图12的试验体A(比较例)，对进行了不伴随减薄拉伸的拔长加工的第一中间体20(图10的试验体A)进行了拉深加工，并且未对凸缘部11进行压印加工。
对于图12的试验体B1(比较例)，对进行了伴随减薄拉伸的拔长加工的第一中间体20(图10的试验体B)进行了拉深加工，并且未对凸缘部11进行压印加工。
对于图12的试验体B2(发明例)，对进行了伴随减薄拉伸的拔长加工的第一中间体20(图10的试验体B)进行了拉深加工，并且对凸缘部11进行了压印加工。
如图12所示，第一中间体20的阶段的板厚的差异也原封不动地表现在成形材料1上。即，试验体A(比较例)在最终的成形材料1中，凸缘部11的板厚比成形材料的躯干部的板厚更大。
试验体B1(比较例)在最终的成形材料1中使凸缘部11的厚度薄。但是，凸缘部11的板厚并不均匀。
另一方面，可知试验体B2(发明例)的凸缘部11的板厚是均匀的。
需要说明的是，在使进行了伴随减薄拉深的拔长加工的成形材料1(试验体B1或试验体B2)和未进行伴随减薄拉深的拔长加工的成形材料1(试验体A)为同尺寸的情况下，试验体B1或B2的重量比试验体A的重量轻10％左右。
需要说明的是，当进行伴随减薄拉深的拔长加工时，原材料金属板2的相当于凸缘部11的区域被拉长。对于使进行了伴随减薄拉深的拔长加工的成形材料1(发明例)和未进行伴随减薄拉深的拔长加工的成形材料1(比较例)为同尺寸的处理，可以预先考虑到相当于凸缘部11的区域被拉长的量而使用小的原材料金属板2，或者将凸缘部11的多余部分切料。
这样的成形材料制造方法以及该成形材料1由于通过在拔长加工中将凸模31与原材料金属板2一同压入压凹孔30a中，从而对原材料金属板2的相当于凸缘部11的区域进行减薄拉深加工，所以能避免凸缘部11变得过厚，能使成形材料1轻量化。而且，在拉深加工后对凸缘部11进行压印加工，由此能得到高精度的薄壁板厚以及平坦度的凸缘部。本方案对于追求电机壳体等的成形材料的轻量化、原材料金属板的缩小化、高精度的薄壁凸缘部的适用对象而言尤其有用。
此外，由于拔长加工中的减薄拉深加工的减薄拉深率为50％以下，所以能避免粘连、裂纹的产生。
需要说明的是，虽然在实施方式中以只进行一次拔长加工为例进行了说明，但也可以在拉深加工之前进行二次以上拔长加工。通过进行多次拔长加工，能更可靠地使凸缘部11变薄。多次拔长加工在原材料金属板2较厚的情况下尤其有效。需要说明的是，即使在进行多次拔长加工的情况下，也优选使各次的减薄拉深率为50％以下，以避免粘连等。此外，通过使减薄拉深率为30％以下，还能避免划痕的产生。
此外，在实施方式中以进行三次拉深加工为例进行了说明，但拉深加工的次数也可以根据成形材料1的大小、所需的尺寸精度而适当地变更。

Claims (6)

1.一种成形材料制造方法，通过对原材料金属板进行至少三次成形加工，制造具有筒状的躯干部和形成于该躯干部的端部的凸缘部的成形材料，
在所述至少三次成形加工中，包括至少一次拔长加工、在该拔长加工之后进行的至少一次拉深加工、以及在该拉深加工之后进行的至少一次压印加工，
所述拔长加工使用包括具有压凹孔的凹模和凸模的金属模来进行，
通过使所述凸模的后端侧的宽度比前端侧的宽度宽，使得所述凸模压入所述凹模的压凹孔的状态下，与所述前端侧相比，所述后端侧处的所述凹模与所述凸模之间的间隙窄，
通过在所述拔长加工中将所述凸模与所述原材料金属板一同压入所述压凹孔，对所述原材料金属板的相当于所述凸缘部的区域进行减薄拉深加工，
所述压印加工将通过所述拉深加工而形成的凸缘部夹入压模与承模之间进行压缩。
2.根据权利要求1所述的成形材料制造方法，其中，所述减薄拉深加工的减薄拉深率为50％以下。
3.根据权利要求1或2所述的成形材料制造方法，其中，对在所述拔长加工中进行了减薄拉深加工的部位进行所述压印加工。
4.根据权利要求1至3的任一项所述的成形材料制造方法，其中，所述成形材料的凸缘部的板厚比所述原材料金属板的板厚小。
5.一种成形材料，通过对原材料金属板进行至少三次成形加工而制得，该成形材料具有筒状的躯干部和形成于该躯干部的端部的凸缘部，在所述至少三次成形加工中，包括至少一次拔长加工、在该拔长加工之后进行的至少一次拉深加工、以及在该拉深加工之后进行的至少一次压印加工，
在所述拔长加工中对所述原材料金属板的相当于所述凸缘部的区域进行减薄拉深加工，并且在所述压印加工中使所述凸缘部被压缩于压模与承模之间，由此使得所述凸缘部的板厚比所述躯干部的周壁的板厚薄。
6.一种成形材料，通过对原材料金属板进行至少三次成形加工而制得，该成形材料具有筒状的躯干部和形成于该躯干部的端部的凸缘部，在所述至少三次成形加工中，包括至少一次拔长加工、在该拔长加工之后进行的至少一次拉深加工、以及在该拉深加工之后进行的至少一次压印加工，
在所述拔长加工中对所述原材料金属板的相当于所述凸缘部的区域进行减薄拉深加工，并且在所述压印加工中使所述凸缘部被压缩于压模与承模之间，由此使得所述凸缘部的板厚比所述原材料金属板的板厚薄。
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