CN108202087A - 变厚度金属板的制造方法、压制部件的制造方法及加工机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及变厚度金属板的制造方法、压制部件的制造方法及加工机。在变厚度金属板的制造方法中，首先，通过将具有恒定板厚度的金属板切割成预定形状来制造割板。接着，通过使用包括一对工作辊的加工机对割板进行轧制来制造变厚度金属板。此处，所述一对工作辊中的一个工作辊的半径在周向方向和轴向方向上变化。因此，通过使用加工机对割板进行轧制而制造的变厚度金属板具有在与板厚度方向正交的两个不同方向上变化的板厚度。

Description

变厚度金属板的制造方法、压制部件的制造方法及加工机
技术领域
本发明涉及变厚度金属板的制造方法、由变厚度金属板制造压制部件的方法、以及用于制造变厚度金属板的加工机。
背景技术
在日本特许申请公报No.2015-033719中描述的变厚度钢板的制造方法中，两级轧机的一对工作辊中的至少一个工作辊形成为使得半径在周向方向上变化。将钢板(金属板)插入所述一对工作辊之间并且进行轧制，并且因此制造出板厚度局部变化的变厚度钢板(变厚度金属板)。
发明内容
然而，变厚度钢板的上述制造方法仅可以在与板厚度方向正交的一个方向(仅钢板的进给方向)上改变钢板的板厚度。因此，从允许在设定板厚度变化方面有更大的灵活性的角度来看，存在改进的空间。
本发明提供了一种变厚度金属板的制造方法、一种压制部件的制造方法以及一种加工机，其允许在设定变厚度金属板的板厚度变化方面有更大的灵活性。
本发明的第一方面涉及一种变厚度金属板的制造方法，该制造方法包括：通过将金属板切割成预定形状来制造割板；以及通过使用加工机经由轧制和锻造中的至少一者对割板进行加工来制造板厚度在与板厚度方向正交的两个不同方向上变化的变厚度金属板，其中，加工机包括第一工作辊和半径在旋转轴线的周向方向和轴向方向上变化的第二工作辊。
根据本发明的第一方面，首先，通过将金属板(例如钢板)切割成预定形状来制造割板。接着，通过使用包括一对工作辊(第一工作辊和第二工作辊)的(单个)加工机经由轧制和锻造中的至少一者对割板进行加工来制造变厚度金属板。此处，加工机的第二工作辊的半径在旋转轴线的周向方向和轴向方向上变化。因此，通过使用加工机对割板进行加工而制造的变厚度金属板具有在与板厚度方向正交的两个不同方向上变化的板厚度。因此，根据第一方面，允许在设定变厚度金属板的板厚度变化方面有更大的灵活性。
在本发明的第一方面中，加工机可以设置有：第一支承辊和第二支承辊，该第一支承辊布置在第一工作辊的与第二工作辊相反的一侧并且与第一工作辊接触，该第二支承辊布置在第二工作辊的与第一工作辊相反的一侧并且与第二工作辊接触。在制造变厚度金属板时，通过使第一工作辊在第一工作辊的具有恒定半径的区域与第一支承辊接触的范围内沿正反方向旋转并且使第二工作辊在第二工作辊的具有恒定半径的区域与第二支承辊接触的范围内沿正反方向旋转来对割板进行加工。
根据该第一方面，加工机包括一对支承辊(第一支承辊和第二支承辊)，使得可以防止或抑制所谓的拱起。此外，为了使用加工机对割板进行加工，第一工作辊在第一工作辊的具有恒定半径的区域与第一支承辊接触的范围内沿正反方向旋转，并且第二工作辊在第二工作辊的具有恒定半径的区域与第二支承辊接触的范围内沿正反方向旋转。可以防止在第一工作辊或第二工作辊的半径变化的区域与对应的支承辊接触时发生的不稳定行为，使得所述一对工作辊可以稳定地(平稳地)旋转。因此，所述一对工作辊可以高精度地给予待加工的板的板厚度变化。
本发明的第二方面涉及一种变厚度金属板的制造方法，该制造方法包括：通过将金属板切割成预定形状来制造割板；以及通过使用第一加工机和第二加工机经由轧制和锻造中的至少一者对割板进行顺序地加工来制造板厚度在与板厚度方向正交的两个不同方向上变化的变厚度金属板，第一加工机包括第一工作辊和半径在旋转轴线的周向方向或轴向方向上变化的第二工作辊，第二加工机包括形状与第一加工机的工作辊(第一工作辊和第二工作辊)不同的一对工作辊。
根据本发明的第二方面，首先，通过将金属板(例如钢板)切割成预定形状来制造割板。接着，通过使用第一加工机和第二加工机经由轧制和锻造中的至少一者对割板进行顺序地加工来制造变厚度金属板，第一加工机包括第一工作辊和半径在旋转轴线的周向方向或轴向方向上变化的第二工作辊，第二加工机包括形状与第一加工机的工作辊不同的所述一对工作辊。此处，第一加工机的所述一对工作辊与第二加工机的所述一对工作辊彼此不同。当通过第一加工机和第二加工机对割板进行顺序地加工时，可以制造出板厚度在与板厚度方向正交的两个不同方向上变化的变厚度金属板。因此，根据第二方面，允许在设定变厚度金属板的板厚度变化方面有更大的灵活性。
在第二方面中，在制造变厚度金属板时，割板进给到第一加工机中的方向可以被改变成与割板进给到第二加工机中的方向不同的方向。
根据该第二方面，为了制造变厚度金属板，割板进给到第一加工机中的方向被改变成与割板进给到第二加工机中的方向不同的方向。因此，改变进给方向可以改变割板的板厚度变化的方向，使得允许在设定变厚度金属板的板厚度变化方面有更大的灵活性。
在第二方面中，第一加工机可以包括第一支承辊和第二支承辊，该第一支承辊布置在第一工作辊的与第二工作辊相反的一侧并且与第一工作辊接触，该第二支承辊布置在第二工作辊的与第一工作辊相反的一侧并且与第二工作辊接触。在制造变厚度金属板时，通过使第一工作辊在第一工作辊的具有恒定半径的区域与第一支承辊接触的范围内沿正反方向旋转并且使第二工作辊在第二工作辊的具有恒定半径的区域与第二支承辊接触的范围内沿正反方向旋转来对割板进行加工。
根据该第二方面，第一加工机设置有一对支承辊(第一支承辊和第二支承辊)，使得可以防止或抑制所谓的拱起。此外，为了使用第一加工机对割板进行加工，第一工作辊在第一工作辊的具有恒定半径的区域与第一支承辊接触的范围内沿正反方向旋转，并且第二工作辊在第二工作辊的具有恒定半径的区域与第二支承辊接触的范围内辊沿正反方向旋转。可以防止在第一工作辊和第二工作辊的半径变化的区域与对应的支承辊接触时发生的不稳定行为，使得所述一对工作辊可以稳定地(平稳地)旋转。因此，所述一对工作辊可以高精度地给予割板板厚度变化。
本发明的第三方面涉及一种压制部件的制造方法，该制造方法包括：通过第一方面或第二方面的变厚度金属板的制造方法来制造局部加工的变厚度金属板；以及通过对变厚度金属板的未加工部分执行冷压弯曲来制造压制部件。
根据第三方面，通过第一方面或第二方面的变厚度金属板的制造方法来制造变厚度金属板。因此，第三方面可以提供与第一方面和第二方面相同的操作优点。接着，通过对变厚度金属板的未加工部分执行冷压弯曲来制造压制部件。在该压制部件的加工部分的板厚度已经被减小的同时，其屈服强度已经由于加工硬化而提高。因此，根据第三方面，可以制造强度局部增强的轻质压制部件。
本发明的第四方面涉及一种加工机，该加工机包括第一工作辊和半径在旋转轴线的周向方向和轴向方向上变化的第二工作辊。
包括与第一方面中描述的加工机相同的构造的第四方面的加工机可以应用于第一方面的变厚度金属板的制造方法。因此，第四方面可以提供与第一方面相同的操作优点。
在第四方面中，第二工作辊可以包括：第二辊主体，该第二辊主体的半径在旋转轴线的周向方向和轴向方向上是恒定的；以及第二凸轮，该第二凸轮以可拆卸方式安装在第二辊主体的外周表面的一部分处。
根据该第四方面，通过将第二凸轮安装在半径于旋转轴线的周向方向和轴向方向上恒定的第二辊主体的外周表面的一部分处来形成半径在旋转轴线的周向方向和轴向方向上变化的第二工作辊。由于第二凸轮以可拆卸方式安装在第二辊主体上，因而可以通过更换第二凸轮来给予割板任意的板厚度变化。此外，可以在维护期间单独地更换第二凸轮，这有助于提高可维护性。
在第四方面中，第一工作辊的半径可以在旋转轴线的周向方向和轴向方向上变化。
在第四方面中，第一工作辊可以包括：第一辊主体，该第一辊主体的半径在旋转轴线的周向方向和轴向方向上是恒定的；以及第一凸轮，该第一凸轮以可拆卸方式安装在第一辊主体的外周表面的一部分处。
如上所述，本发明的变厚度金属板的制造方法、压制部件的制造方法及加工机允许在设定变厚度金属板的板厚度变化方面有更大的灵活性。
附图说明
下面将参照附图对本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义进行描述，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且在附图中：
图1是示出了在根据本发明的实施方式的变厚度金属板(变厚度钢板)的制造方法中的单步轧制过程的立体图；
图2是示出了该单步轧制过程的侧视图；
图3是示出了在根据本发明的实施方式的变厚度钢板的制造方法中的多步轧制过程的第一步骤的立体图；
图4是示出了在根据本发明的实施方式的变厚度钢板的制造方法中的多步轧制过程的第二步骤的立体图；
图5是示出了在根据本发明的实施方式的变厚度钢板的制造方法中的多步轧制过程的第三步骤的立体图；
图6是已经通过现有技术的变厚度钢板的制造方法轧制的待轧制材料(变厚度钢板)的立体图；
图7是示出了对已经通过现有技术的变厚度钢板的制造方法轧制的变厚度钢板执行冲裁的示例的平面图；
图8是示出了在根据本发明的实施方式的切割过程中的冲裁的示例的立体图；
图9是根据本发明的实施方式的通过冲裁被组合切割的坯料的立体图；
图10是示出了根据实施方式进行轧制的坯料的图像的立体图；
图11是示出了根据本发明的实施方式的加工机的修改示例的侧视图；
图12是使用通过根据本发明的实施方式的变厚度钢板的制造方法制造的变厚度钢板作为材料而制造的中立柱加强件的正视图；
图13是沿着图12的线XIII-XIII截取的截面图；
图14是中立柱加强件的立体图；
图15是使用通过根据本发明的实施方式的变厚度钢板的制造方法制造的变厚度钢板作为材料而制造的前立柱下部部分的正视图；以及
图16是使用通过根据本发明的实施方式的变厚度钢板的制造方法制造的变厚度钢板作为材料而制造的前底板的立体图。
具体实施方式
在下文中，将使用图1至图16对根据本发明的实施方式的变厚度金属板的制造方法、压制部件的制造方法及加工机进行描述。根据该实施方式的变厚度金属板的制造方法是用于制造下述变厚度钢板(变厚度金属板)的方法：该变厚度钢板例如用作用于构成车辆的车身的一部分的车身组件(压制部件)的材料，并且该方法具有切割过程和轧制过程(加工过程)。在下文中，根据该实施方式的变厚度金属板的制造方法将被称为变厚度钢板的制造方法。
在切割过程中，通过压制加工等将具有恒定板厚度的钢板(金属板)切割成预定形状(在该示例中为矩形形状)，并且因此制造出图1和图3中示出的坯料B(割板、待加工的板或待轧制的板)。坯料B的形状不限于矩形形状，而是可以为任意形状。此外，根据该实施方式的变厚度钢板的制造方法不仅适用于钢板，而且适用于具有塑性的其他金属板。
接着，在轧制过程中，使用轧机(加工机)对坯料B进行轧制(坯料B可以通过轧制和锻造中的至少一者来加工)，并且因此制造出变厚度钢板TB1(见图1和图2)或变厚度钢板TB2(见图5)。存在两种类型的轧制过程：图1和图2中示出的单步轧制过程(单步加工过程)和图3至图5中示出的多步轧制过程(多步加工过程)，并且可以采用这些过程中的任一过程。下面将对这两种类型的轧制过程进行描述。
单步轧制过程
在图1和图2中示出的单步轧制过程中，通过(单个)轧机10对坯料B进行轧制以制造变厚度钢板TB1。轧机10是两级轧机，并且包括一对大致圆柱形的工作辊12，所述一对大致圆柱形的工作辊12以一个工作辊位于另一工作辊的上方的方式布置成处于彼此平行的位置。工作辊12由壳体(未示出)以可旋转的方式支撑，并且工作辊12构造成由驱动单元(未示出)驱动成彼此同步地旋转。在工作辊12之间设置有指定的间隙(比坯料B的板厚度小的间隙)。为了便于描述，图1和图2示出了彼此的距离比实际中大的工作辊12。这同样适用于图3至图5。
如图1和图2中所示，在每个工作辊12的外周表面(加工表面)中形成有凹部12A(成型表面)，凹部12A给予坯料B板厚度变化(变厚度形状)。替代地，凹部12A可以仅在工作辊12中的一个工作辊中形成。此外，成型表面可以是突起部而非凹部12A。凹部12A形成为呈与待通过单步轧制过程制造的变厚度钢板TB1的目标形状相对应的形状。目标形状是与待使用变厚度钢板TB1制造的压制部件(车辆的车身组件)所需的板厚度变化(变厚度形状)相对应的形状。
凹部12A仅形成在每个工作辊12的外周表面在周向方向上的一部分处。因此，每个工作辊12的半径在设置有凹部12A的周向区域处比在未设置凹部12A的其他周向区域处小。凹部12A的深度在每个工作辊12的在轴向方向上的中央部分处较大，并且每个工作辊12的半径在该较深区域处甚至更小。因此，每个工作辊12具有在周向方向和轴向方向两者上均变化的半径。工作辊12构造成被驱动成在始终保持竖向对称的旋转位置的情况下同步地旋转(见图1和图2中的箭头R)。凹部12A的上述形状仅是示例并且可以适当地改变。
在使用具有以上构造的轧机10进行的单步轧制过程中，将坯料B插入轧机10的工作辊12之间并且进行轧制(见图1和图2中的箭头RM)，从而将工作辊12的加工表面的形状压印在坯料B上。因此，制造出板厚度在与板厚度方向(图1中的箭头Z的方向)正交的两个不同方向(图1中的箭头X和箭头Y的方向)上变化的变厚度钢板TB1(见图1和图2)。
多步轧制过程
另一方面，多步轧制过程包括图3至图5中示出的多个步骤(在该示例中为第一步骤至第三步骤)，并且通过使用多个(在该示例中为三个)轧机20、30、40对坯料B进行顺序地轧制来制造变厚度钢板TB2。轧机20包括与轧机10基本相同的构造，并且轧机20包括一对工作辊22，所述一对工作辊22包括在其外周表面中形成的凹部22A。轧机30包括与轧机10基本相同的构造，并且轧机30包括一对工作辊32，所述一对工作辊32包括在其外周表面中形成的凹部32A。轧机40包括与轧机10基本相同的构造，并且轧机40包括一对工作辊42，所述一对工作辊42包括在其外周表面中形成的凹部42A。替代地，仅工作辊22中的一个工作辊中可以形成有凹部22A。替代地，仅工作辊32中的一个工作辊中可以形成有凹部32A。替代地，仅工作辊42中的一个工作辊中可以形成有凹部42A。此外，可以在外周表面上设置突起部来代替凹部22A、32A、42A。工作辊22、32、42与工作辊12在形状上不同。此外，成对的工作辊22、32、42的形状彼此不同。
具体地，在第一步骤中使用的轧机20(见图3)包括半径分别在周向方向上变化的工作辊22。凹部22A形成在每个工作辊22的外周表面(加工表面)中。凹部22A仅形成在工作辊22的外周表面在周向方向上的一部分处，并且凹部22A形成为沿着工作辊22的轴向方向呈恒定形状。
在第二步骤中使用的轧机30(见图4)包括半径分别在轴向方向上变化的工作辊32。凹部32A形成在每个工作辊32的外周表面(加工表面)中。凹部32A形成在工作辊32的外周表面在轴向方向上的中央部分处，并且凹部32A形成为沿着工作辊32的周向方向呈恒定形状。
在第三步骤中使用的轧机40(见图5)包括半径分别在周向方向上变化的工作辊42。凹部42A形成在工作辊42的外周表面(加工表面)中。凹部42A仅形成在工作辊42的外周表面在周向方向上的一部分处，并且凹部42A形成为沿着工作辊42的轴向方向呈恒定形状。
在使用具有以上构造的轧机20、30、40的多步轧制过程中，首先，在图3中示出的第一步骤中，将坯料B插入轧机20的工作辊22之间并且进行轧制(见图3中的箭头RM)，从而将工作辊22的加工表面的形状压印在坯料B上。接着，在图4中示出的第二步骤中，将已经经受第一步骤的坯料B1插入加工机30的工作辊32之间并且进行轧制(见图4中的箭头RM)，从而将工作辊32的加工表面的形状压印在坯料B1上。
接着，在图5中示出的第三步骤中，首先，将已经经受第二步骤的坯料B2转动90度，如在平面图中观察到的那样(见图5中的箭头T)。然后，将坯料B2插入轧机40的工作辊42之间并且进行轧制(见图5中的箭头C和箭头RM)。因此，制造出板厚度在与板厚度方向(图5中的箭头Z的方向)正交的两个不同方向(图5中的箭头X和箭头Y的方向)上变化的变厚度钢板TB2(见图5)。在该实施方式中，由于坯料B1在第三步骤之前经受第二步骤，因而制造出板厚度在与板厚度方向正交的两个不同方向上变化的坯料B2(变厚度钢板)。因此，可以省略第三步骤。
在以上多步轧制过程中，坯料B2在第三步骤中如在平面图中观察到的那样被转动90度，从而使坯料B2进给到轧机40中的方向被改变成与坯料B、B1进给到轧机20、30中的方向不同的方向。坯料B2的进给方向指的是在用轧机40对坯料B2进行轧制期间坯料B2在平面图中相对于轧机40的取向。坯料B、B1的进给方向指的是在用轧机20、30对坯料B、B1进行轧制期间坯料B、B1在平面图中相对于轧机20、30的取向。轧制加工在多步轧制过程中的分配和组合可以任意地改变。
热处理
接着，将对用于变厚度钢板TB1、TB2的热处理进行描述。在该实施方式中，通过使利用以上轧制过程(单步轧制过程或多步轧制过程)制造的变厚度钢板TB1、TB在随后的压制过程中弯曲而使变厚度钢板TB1、TB成形为预定形状。然而，变厚度钢板TB1、TB2的轧制部分处已经发生加工硬化，这代表了稍后将进行的塑性成形的困难条件。因此，该实施方式是基于对已经经受轧制过程的变厚度钢板TB1、TB2进行热处理的前提。
具体地，例如，轧制过程之后的压制过程是热压过程。在热压过程中，在压制加工之前通过高频感应加热等将变厚度钢板TB1、TB2加热至预定温度。在该加热期间，因轧制(变厚度加工)而产生的加工硬化被消除。
例如，在轧制过程之后的压制过程是冷压过程的情况下，在冷压过程之前额外地执行对变厚度钢板TB1、TB2进行退火的退火过程。在该退火过程中，加工硬化被消除。因此，虽然添加退火过程增加了过程的数目，但是退火过程使变厚度钢板TB1、TB2可用作普通的冷压部件。
根据该实施方式的变厚度钢板TB1、TB2不限于经受上述热处理的那些变厚度钢板。也就是说，可以通过保持加工硬化状态并利用增强的屈服强度来局部地提高根据该实施方式的变厚度钢板TB1、TB2的强度。因此，与例如增大整个变厚度钢板的板厚度以提高强度的情况相比，可以实现变厚度钢板的厚度和重量的减小。
操作和优点
接着，将对该实施方式的操作和优点进行描述。
根据该实施方式的变厚度钢板的制造方法，在切割过程中，通过将具有恒定板厚度的钢板切割成预定形状来制造坯料B。接着，执行轧制过程。轧制过程是单步轧制过程或多步轧制过程。当轧制过程是单步轧制过程时，通过使用包括所述一对工作辊12的单个轧机10对坯料B进行轧制来制造变厚度钢板TB1。此处，轧机10的每个工作辊12具有在周向方向和轴向方向上变化的半径。因此，通过使用轧机10对坯料B进行轧制而制造的变厚度钢板TB1具有在与板厚度方向正交的两个不同方向上变化的板厚度。因此，该制造方法与在背景技术的部分中描述的变厚度钢板的制造方法(在下文中被简称为现有技术的变厚度钢板的制造方法)相比允许在设定板厚度变化方面有较大的灵活性。
另一方面，当轧制过程是多步轧制过程时，通过使用分别包括半径在周向方向或轴向方向上变化的工作辊22、32、42的多个轧机20、30、40对坯料B进行顺序地轧制来制造变厚度钢板TB2。此处，所述多个轧机20、30、40的成对的工作辊22、32、42的形状彼此不同。由于通过所述多个轧机20、30、40对坯料B进行顺序地轧制，因而可以制造出板厚度在与板厚度方向正交的两个不同方向上变化的变厚度钢板TB2。因此，该制造方法与现有技术的变厚度钢板的制造方法相比允许在设定板厚度变化方面有较大的灵活性。
如上所述，根据该实施方式，无论轧制过程是单步轧制过程还是多步轧制过程，均可以制造出板厚度在与板厚度方向正交的两个不同方向(在与板厚度方向正交的平面内的任意方向)上变化的变厚度钢板TB1或TB2。因此，使用变厚度钢板TB1或TB2制造的车身组件的板厚度可以在诸如车辆的上下方向或车辆的前后方向之类的任意方向上变化。因此，可以确保车身所需的强度和刚度，并且还可以减轻车身的重量，从而提高车辆的燃料效率和运动性能。
在单步轧制过程中，仅通过使用单个轧机10对坯料B进行轧制来制造变厚度钢板TB1。因此，该过程简化了制造过程并且有助于降低成本。另一方面，在多步轧制过程中，通过使用所述多个轧机20、30、40对坯料B进行顺序地轧制来制造变厚度钢板TB2。因此，对坯料B进行轧制所需的加工力可以在轧机20、30、40当中分配。因此，可以更容易地确保轧机20、30、40的耐久性。
此外，在多步轧制过程中，坯料B进给到作为所述多个轧机20、30、40中的一个轧机的轧机40中的方向被改变成与坯料B进给到其他轧机20、30中的方向不同的方向。因此，改变进给方向可以改变坯料B的板厚度变化的方向，使得允许在设定板厚度变化方面有甚至更大的灵活性并且可以使变厚度钢板TB2产生复杂的形状。
在该实施方式中，对可以切割成任意形状的坯料B(割板)进行轧制(变厚度加工)。因此，可以任意地设定坯料B进给到各个轧机中的方向(即，使坯料B的板厚度变化的方向)，而不限于上述多步轧制过程中的示例。因此，可以容易地加工车身组件等所需的复杂的变厚度形状。
此外，在该实施方式中，如上所述地对坯料B进行轧制，从而与现有技术的变厚度钢板的制造方法相比可以提高材料的成品率。具体地，在现有技术的变厚度钢板的制造方法中，如图6中所示，在作为待轧制材料的钢板(金属带)S围绕开卷卷轴R1和卷取卷轴R2卷绕的状态下对钢板S进行轧制(变厚度加工)，并且接着沿着图6中示出的冲裁线L1、L2对钢板S进行切割。此后，将切割钢板SB(见图7)切割成待制造的部件的形状P(见图6和图7)。因此，除非板厚度的分布关于部件形状P对称，否则不能进行组合加工。
更具体地，在对围绕开卷卷轴R1和卷取卷轴R2卷绕的钢板S进行轧制的情况下，例如，图6和图7中的阴影区域构成具有较大板厚度的厚板部分S1，而其他区域构成具有较小板厚度的薄板部分S2。多个厚板部分S1和多个薄板部分S2以规则的间距形成。因此，如果厚板部分S1关于部件形状P的布置如图6和图7中所示的那样不对称，则从一个钢板SB仅能够切割出一个部件，使得产生大量的废料SC(钢板SB的位于部件形状P外侧的部分)。因此，根据部件的形状，材料的成品率非常低并且制造成本较高。
在该实施方式中，相比之下，通过在轧制之前对钢板进行切割来制造坯料B，并且对坯料B进行轧制。因此，如图8和图9中所示，为了制造坯料B，可以在进行轧制之前从钢板SB切割(所谓的组合切割)出多个坯料B。此后，对已经切割出的坯料B进行轧制(见图10)。因此，可以显著地减少产生的废料SC的量，并且显著地提高材料的成品率，使得可以降低制造成本。图10示出了多步轧制过程的第一步骤。
此外，在该实施方式中，通过使用轧机(辊)进行轧制来制造变厚度钢板TB1、TB2，这与通过使用普通压机进行锻造来制造变厚度钢板的情况相比可以显著地减小所需的加工力。具体地，例如在使用普通压机时需要几万吨的加工力。相比之下，在使用轧机时，例如可以利用不大于压机所需的加工力的十分之一的加工力进行变厚度加工。替代性地，坯料B可以在通过轧机进行轧制之前被加热。因此，可以进一步降低加工力，并且可以给予坯料B更复杂的变厚度形状。
轧机10的修改示例
接着，将使用图11对根据该实施方式的轧机10、20、30、40的修改示例进行描述。与轧机10类似，该修改示例的轧机50包括一对工作辊52。然而，每个工作辊52包括半径在周向方向和轴向方向上恒定的圆柱形辊主体54、以及以可拆卸方式安装在辊主体54的外周表面的一部分处的凸轮56。每个凸轮56具有如从辊主体54的轴向方向观察到的大致半圆的弧形形状。凸轮56具有给予坯料B板厚度变化(变厚度形状)的形状。
轧机50还包括一对支承辊58，所述一对支承辊58从上侧和下侧支撑所述一对工作辊52。支承辊58布置成使得工作辊52位于支承辊58之间，并且支承辊58彼此对置。支承辊58布置成与所述一对工作辊52平行。每个支承辊58与工作辊52中的对应的一个工作辊的辊主体54的未安装凸轮56的侧面接触。在通过所述一对工作辊52对坯料B进行轧制期间，支承辊58防止或抑制所述一对工作辊52因来自坯料B(工件)的过大的反作用力而引起的弹性变形(挠曲)。因此，可以防止或抑制所谓的拱起。
为了使用轧机50对坯料B进行轧制，每个工作辊52在工作辊52的具有恒定半径的区域(在该示例中，辊主体54的外周表面的未安装凸轮56的区域)与支承辊58中的对应的一个支承辊接触的范围内像摆锤那样沿正反方向旋转(见图11中的箭头SW1和SW2)。
因此，当轧机50对坯料B进行轧制时，工作辊52在轧制期间持续地旋转不是绝对必要的。因此，正如轧机50那样，可以采用所述一对工作辊52的凸轮56(加工部件)的半分结构，并且可以通过使所述一对工作辊52像摆锤那样沿正反方向旋转来进行轧制。这可以防止在工作辊52的半径变化的区域与所述一对支承辊58彼此接触时发生的不稳定行为，使得所述一对工作辊52可以稳定地(平稳地)旋转。因此，所述一对工作辊52可以高精度地给予坯料B板厚度变化。
具体地，在公开了变厚度钢板的制造方法的JP 2015-033719A的图5中，示出了下述构造：在该构造中，为圆柱形工作辊31、32设置横截面形状与工作辊31、32不同的支承辊33、34，并且当工作辊31、32沿着支承辊33、34的形状上下移动时给予待轧制材料变厚度形状。然而，根据该构造，当这些辊在支承辊33、34的具有半径r4的区域的拐角(端部)处彼此接触时，工作辊31、32和支承辊33、34的旋转立刻变得非常不稳定。为此，将难以稳定地给予待轧制材料变厚度形状。在该方面，根据该修改示例，通过所述一对工作辊52的稳定旋转可以稳定地给予坯料B变厚度形状。
在轧机50中，通过将凸轮56安装在半径在周向方向和轴向方向上恒定的辊主体54的外周表面的一部分处来形成半径在周向方向和轴向方向上变化的工作辊52。由于凸轮56以可拆卸方式安装在辊主体54上，因而通过更换凸轮56可以给予坯料B任意的板厚度变化。此外，可以在维护期间单独地更换凸轮56，这有助于提高可维护性。
示例
接着，将利用图12至图16对使用根据该实施方式的变厚度钢板制造的车身组件(车架构件)的示例进行描述。在图12至图16中根据需要示出的箭头“前(FR)”、“上(UP)”和“外(OUT)”分别表示车辆的前侧、车辆的上侧和车辆宽度方向上的外侧。
图12至图14示出了使用根据该实施方式的变厚度钢板制造的中立柱加强件60。中立柱加强件60具有：侧壁60A；前壁60B和后壁60C，前壁60B和后壁60C分别从侧壁60A的前侧和后侧朝向车辆宽度方向上的内侧延伸；以及前凸缘60D和后凸缘60E，前凸缘60D和后凸缘60E分别从前壁60B和后壁60C在车辆宽度方向上的内侧的端部朝向相反两侧延伸。
在中立柱加强件60中，在侧壁60A、前壁60B和后壁60C的上部部分处设置有厚板部分62(见图12至图14中的阴影区域)，而其他部分具有较小的板厚度。更具体地，中立柱加强件60形成为使得板厚度在车辆的上下方向上朝向厚板部分62的两侧逐渐减小，并且前壁60B和后壁60C的板厚度在设置有厚板部分62的水平高度处朝向前凸缘60D和后凸缘60E逐渐减小(见图13和图14中的箭头A1至A3)。因此，增强了中立柱加强件60的对车厢进行保护的上部部分的强度，同时减小了中立柱加强件60的在车辆等的侧面碰撞的事件中吸收能量的下部部分以及强度不需要加强的前凸缘60D和后凸缘60E的厚度和重量。
类似地，图15示出了使用根据该实施方式的变厚度钢板制造的前立柱下部部分70。前立柱下部部分70具有：侧壁70A；前壁70B和后壁70C，前壁70B和后壁70C分别从侧壁70A的前侧和后侧朝向车辆宽度方向上的内侧延伸；以及前凸缘70D和后凸缘70E，前凸缘70D和后凸缘70E分别从前壁70B和后壁70C在车辆宽度方向上的内侧的端部朝向相反两侧延伸。在前立柱下部部分70中，在侧壁70A、前壁70B和后壁70C在上下方向上的中间部分处设置有厚板部分72(见图15中的阴影区域)，而其他部分具有较小的板厚度。前立柱下部部分70形成为使得板厚度从厚板部分72朝向车辆上下方向上的两侧逐渐减小，并且使得前壁70B和后壁70C的板厚度在设置有厚板部分72的水平高度处朝向前凸缘70D和后凸缘70E逐渐减小。前立柱下部部分70可以与中立柱加强件60提供相同的操作优点。
另一方面，图16示出了使用根据该实施方式的变厚度钢板制造的前底板80。在前底板80中，设置在车辆宽度方向上的中央部分处的底板通道80A朝向车辆的上侧凸起，并且位于底板通道80A在车辆宽度方向上的两侧的左底板部分80B和右底板部分80C形成为大致平板形状。在前底板80中，左底板部分80B和右底板部分80C在车辆前后方向上的中间部分(见图16中的阴影区域)构成与其他部分相比具有较小板厚度的薄板部分82。
前底板80对应于本发明中的压制部件，并且前底板80通过在不对变厚度钢板TB1或变厚度钢板TB2执行诸如退火之类的热处理的情况下对其执行冷压加工来制造。因此，薄板部分82、即通过根据该实施方式的变厚度钢板的制造方法轧制的部分在厚度被减小之后保持加工硬化状态。薄板部分82的屈服强度由于加工硬化而提高。根据前底板80，左底板部分80B和右底板部分80C在车辆前后方向上且往往缺乏强度的中间部分的强度由于加工硬化而提高，并且同时这些中间部分的板厚度被减小。因此，局部地提高了前底板80的强度并且减小了前底板80的重量。
由于存在各种各样的车身组件，在这些车身组件中，如上所述的局部引起的加工硬化预期具有有益效果，因而本发明是高度通用的。车身组件(车架部件)的板厚度通常根据其需要加强的部分来设定，使得不需要加强的其他部分的板厚度通常具有过大的板厚度。然而，使用根据本发明的变厚度钢板可以消除板厚度过大。因此，本发明是广泛地适用于车架部件以减轻车辆的重量的技术。
上面已经通过示出实施方式和一些示例对本发明进行了描述，但是在本发明的要旨的范围内可以利用对本发明做出的各种修改来实现本发明。应当理解的是，本发明的权利范围不限于以上实施方式。

Claims (10)

1.一种变厚度金属板的制造方法，所述制造方法的特征在于包括：
通过将金属板切割成预定形状来制造割板；以及
通过使用加工机经由轧制和锻造中的至少一者对所述割板进行加工来制造板厚度在与板厚度方向正交的两个不同方向上变化的变厚度金属板，所述加工机包括第一工作辊和半径在旋转轴线的周向方向和轴向方向上变化的第二工作辊。
2.根据权利要求1所述的变厚度金属板的制造方法，其特征在于，
所述加工机包括第一支承辊和第二支承辊，所述第一支承辊布置在所述第一工作辊的与所述第二工作辊相反的一侧并且与所述第一工作辊接触，所述第二支承辊布置在所述第二工作辊的与所述第一工作辊相反的一侧并且与所述第二工作辊接触，以及
在制造所述变厚度金属板时，通过使所述第一工作辊在所述第一工作辊的具有恒定半径的区域与所述第一支承辊接触的范围内沿正反方向旋转并且使所述第二工作辊在所述第二工作辊的具有恒定半径的区域与所述第二支承辊接触的范围内沿正反方向旋转来对所述割板进行加工。
3.一种变厚度金属板的制造方法，所述制造方法的特征在于包括：
通过将金属板切割成预定形状来制造割板；以及
通过使用第一加工机和第二加工机经由轧制和锻造中的至少一者对所述割板进行顺序地加工来制造板厚度在与板厚度方向正交的两个不同方向上变化的变厚度金属板，所述第一加工机包括第一工作辊和半径在旋转轴线的周向方向或轴向方向上变化的第二工作辊，所述第二加工机包括与所述第一加工机的所述第一工作辊和所述第二工作辊形状不同的一对工作辊。
4.根据权利要求3所述的变厚度金属板的制造方法，其特征在于，在制造所述变厚度金属板时，所述割板进给到所述第一加工机中的方向被改变成与所述割板进给到所述第二加工机中的方向不同的方向。
5.根据权利要求3或4所述的变厚度金属板的制造方法，其特征在于，
所述第一加工机包括第一支承辊和第二支承辊，所述第一支承辊布置在所述第一工作辊的与所述第二工作辊相反的一侧并且与所述第一工作辊接触，所述第二支承辊布置在所述第二工作辊的与所述第一工作辊相反的一侧并且与所述第二工作辊接触，以及
在制造所述变厚度金属板时，通过使所述第一工作辊在所述第一工作辊的具有恒定半径的区域与所述第一支承辊接触的范围内沿正反方向旋转并且使所述第二工作辊在所述第二工作辊的具有恒定半径的区域与所述第二支承辊接触的范围内沿正反方向旋转来对所述割板进行加工。
6.一种压制部件的制造方法，所述制造方法的特征在于包括：
通过根据权利要求1至5中的任一项所述的制造方法来制造局部加工的变厚度金属板；以及
通过对所述局部加工的变厚度金属板的未加工部分执行冷压弯曲来制造压制部件。
7.一种用于制造变厚度金属板的加工机，所述加工机的特征在于包括：
第一工作辊；以及
第二工作辊，所述第二工作辊的半径在旋转轴线的周向方向和轴向方向上变化。
8.根据权利要求7所述的加工机，其特征在于，所述第二工作辊包括：第二辊主体，所述第二辊主体的半径在旋转轴线的周向方向和轴向方向上是恒定的；以及第二凸轮，所述第二凸轮以可拆卸方式安装在所述第二辊主体的外周表面的一部分处。
9.根据权利要求7或8所述的加工机，其特征在于，所述第一工作辊的半径在旋转轴线的周向方向和轴向方向上变化。
10.根据权利要求9所述的加工机，其特征在于，所述第一工作辊包括：第一辊主体，所述第一辊主体的半径在旋转轴线的周向方向和轴向方向上是恒定的；以及第一凸轮，所述第一凸轮以可拆卸方式安装在所述第一辊主体的外周表面的一部分处。
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