CN109070175A - 汽车用零件的制造方法及汽车用零件 - Google Patents

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Abstract

汽车用零件的制造方法具备：成型工序，通过冲压加工使由金属材料或包含金属和树脂的复合材料形成的中空管的一部分从管外方向管内方越过上述中空管的轴心而变形，成型上述中空管的一部分变形为凹状的变形部；和变形工序，使上述变形部构成的闭截面中的残留应力高的部位进行面外变形。

Description

汽车用零件的制造方法及汽车用零件
技术领域
本发明涉及汽车用零件的制造方法及汽车用零件。
背景技术
将中空管(单管)从管外方向管内方压扁的冲压加工和通过冲压加工得到的塑性加工品被作为汽车用零件广泛使用。以下，作为汽车用零件的代表例而以扭力梁为例进行说明。
扭力梁式悬架装置由扭力梁和拖曳臂等构成。在该扭力梁中有板扭力梁和管扭力梁。在管扭力梁的轴向的端部，设置有与拖曳臂接合的管端接合部。此外，在管扭力梁的轴向的中央附近，为了确保车体的侧倾刚度而设置有截面形状被成型为V字或U字状的扭力部。为了得到该扭力部的截面形状，在管扭力梁的制造方法中，用冲压加工将单管沿着轴向从管外方向管内方压扁(例如，日本特开2011－635号公报)。
扭力梁由于在使用中在从路面受到的外力下变形而疲劳，所以需要研究不疲劳破坏的材料/形状/工序。此外，从燃耗提高的观点而要求扭力梁的轻量化，兼顾疲劳特性提高和轻量化是重要的。这些解决技术提出了各种各样，大体上分可以集中在以下4点。
(1)关于通过避免应力集中及局部变形而疲劳特性提高的扭力梁的形状的技术(例如，日本特开2007－76410号公报，日本特开2013－52740号公报)。
(2)在成型后淬火而提高材料强度、不将残留应力除去而使疲劳特性提高的技术(例如，日本特开2001－321846号公报)。
(3)将成型时的残留应力用退火除去而使疲劳特性提高的技术(使用在退火时表面不软化的材料。例如，日本特开2009－155730号公报)
(4)关于能够降低残留应力的成型方法的技术(例如，日本特开2013－91433号公报)。
发明内容
发明要解决的课题
上述中的(1)的技术限于能够兼顾零件刚性和轻量化的形状，适用范围较窄。(2)、(3)的技术需要热处理，在品质管理和生产成本方面有问题。因此，从扭力梁的成本降低和全球供应性的观点，要求不热处理而使疲劳特性提高的技术。此外，如果不仅是降低管内表面的拉伸残留应力、而能够压缩残留应力，则由于有将在管内表面上已发生的疲劳龟裂闭合的作用，所以疲劳特性提高。因而，还要求有产生压缩残留应力而提高疲劳特性的技术。所以，本发明者们以(4)的观点来指引新技术的开发。
本发明者们在日本特开2013－91433号公报中，之前开发了在将扭力梁成型后通过将残留应力高的部位扩管而使拉伸残留应力降低的方法。但是，在该方法中，有可能不能使扭力梁的疲劳特性充分地提高。
考虑到上述事实，本发明的目的是提供一种即使在成型后不进行淬火或退火、也能够降低变形部的管内表面的拉伸残留应力而使变形部的疲劳特性提高的汽车用零件的汽车用零件的制造方法及汽车用零件。
用来解决课题的手段
本发明的一技术方案的汽车用零件的制造方法具备：
成型工序，通过冲压加工使由金属材料或包含金属和树脂的复合材料形成的中空管的一部分从管外方向管内方越过上述中空管的轴心而变形，成型上述中空管的一部分变形为凹状的变形部；和变形工序，使上述变形部构成的闭截面中的残留应力高的部位进行面外变形。
本发明的另一技术方案的汽车用零件具备：筒状部，由金属材料或包含金属和树脂的复合材料形成；变形部，具有第1变形部和第2变形部，所述第1变形部被设置在上述筒状部的轴向的一侧，周壁的一部分相对于上述筒状部从管外方向管内方越过上述筒状部的轴心而变形为凹状，所述第2变形部将上述筒状部与第1变形部相连，从上述筒状部朝向上述第1变形部而变形量逐渐变化；凸状或凹状的面外变形部，在上述第2变形部的与上述筒状部的轴向正交的闭截面中，分别形成在相互对置的部分处。
发明效果
根据本发明的汽车用零件的制造方法及汽车用零件，能够提供一种即使在成型后不进行淬火或退火、也能够得到能够降低变形部的管内表面的拉伸残留应力而使变形部的疲劳特性提高的汽车用零件的汽车用零件的制造方法及汽车用零件。
附图说明
图1是作为第1实施方式的汽车用零件的扭力梁的立体图。
图2是将图1所示的扭力梁从下方观察的仰视图。
图3是图2的3－3线剖视图。
图4是图2的4－4线剖视图。
图5是将图1所示的扭力梁的截面上下反转而观察的立体图。
图6A是用来将中空管冲压加工的模具的剖视图。
图6B是表示将中间成型品在轴向上压缩的状态的模具的侧剖视图。
图7是表示将图6A所示的中空管冲压加工的状态的模具的剖视图。
图8是由图7的箭头8X表示的部分的放大图。
图9是表示将图7所示的模具进行了开模的状态的模具的剖视图。
图10是由图9的箭头10X表示的部分的放大图。
图11是用来将中间成型品液压成型加工的模具的剖视图。
图12是表示将图11所示的模具闭模的状态的模具的剖视图。
图13是由图12的箭头13X表示的部分的放大图。
图14是表示一边使液压作用于图12所示的中间成型品的内部、一边将中间成型品在轴向上压缩的状态的模具的剖视图。
图15是由图14的箭头15X表示的部分的放大图。
图16是表示将图15所示的模具开模的状态的模具的剖视图。
图17是由图16的箭头17X表示的部分的放大图。
图18是用来将中间成型品液压成型加工的第2实施方式的模具的剖视图。
图19是表示一边将图18所示的模具闭模一边将中间成型品冲压加工的状态的模具的剖视图。
图20是由图19的箭头20X表示的部分的放大图。
图21是表示一边使液压作用于图20所示的中间成型品的内部、一边将中间成型品在轴向上压缩的状态的模具的剖视图。
图22是由图21的箭头22X表示的部分的放大图。
图23是表示将图22所示的模具开模的状态的模具的剖视图。
图24是由图23的箭头24X表示的部分的放大图。
图25A是表示使用本发明的制造方法将中空管冲压加工时的残留应力变高的部位处的应力状态的应力分布图。
图25B是表示在图25A所示的部位、将被冲压的中空管的应力释放时的释放应力的应力分布图。
图25C是表示在图25A所示的部位、弹性变形恢复后的中间成型品(冲压加工后的中空管)的应力状态的应力分布图。
图26A是表示使用比较例的制造方法使液压作用于中间成型品的内部而将中间成型品成型时的残留应力变高的部位处的应力状态的应力分布图。
图26B是表示在图26A所示的部位、将液压作用的中间成型品释放时的释放应力的应力分布图。
图26C是表示在图26A所示的部位、弹性变形恢复后的完成品(扭力梁)的应力状态的应力分布图。
图27A是表示使用比较例的制造方法使液压作用于中间成型品的内部而将中间成型品成型时的残留应力变高的部位处的应力状态的应力分布图。
图27B是表示在图27A所示的部位、将液压作用的中间成型品释放时的释放应力的应力分布图。
图27C是表示在图27A所示的部位、弹性变形恢复后的完成品(扭力梁)的应力状态的应力分布图。
图28是本发明的实施例1的第2变形部的解析模型的说明图。
图29是本发明的实施例11的第2变形部的解析模型的说明图。
具体实施方式
[第1实施方式]
以下，对第1实施方式的汽车用零件的制造方法(以下，适当省略记作“制造方法”)进行说明。
首先，对用本实施方式的制造方法制造的汽车用零件进行说明，接着，对在本实施方式的制造方法中使用的制造装置进行说明。然后，对本实施方式的制造方法进行说明。
用本实施方式的制造方法制造的汽车用零件，是将用由金属材料或金属和树脂形成的复合材料构成的中空管(单管)20通过冲压加工及液压成型加工(液压成型)而形成的扭力梁22。扭力梁22被用在汽车的悬架装置(图示省略)中，是将左右的拖曳臂23连结的零件。另外，用本实施方式的制造方法制造的汽车用零件并不限定于扭力梁。
<汽车用零件>
如图1及图2所示，扭力梁22具备由金属材料或包含金属和树脂的复合材料形成的筒状部24、设置在该筒状部24的轴向的一侧的扭力部26(变形部的一例)、和设置在扭力部26的后述的第2变形部34上的面外变形部28。
(筒状部24)
如图2及5所示，筒状部24分别被设置在扭力梁22的轴向两侧。换言之，在筒状部24的轴向的中间部分设置有扭力部26。该筒状部24被做成了大致矩形筒状。此外，筒状部24被做成将左右的拖曳臂23接合的管端接合部。
(扭力部26)
如图2所示，扭力部26是用来确保扭力梁22的车体的侧倾刚度的部分。该扭力部26是通过用后述的冲压加工使中空管20的一部分从管外方向管内方越过筒状部24的轴心CL变形、从形成筒状部24上的管外方朝向管内方变形的部分。
此外，扭力部26具有第1变形部32(参照图3)、和将第1变形部32与筒状部24相连的第2变形部34(参照图4)。第1变形部32是周壁25的一部分相对于筒状部24从管外方向管内方越过轴心CL变形为凹状的部分。此外，第1变形部32沿着轴向而截面被设为一定。另一方面，第2变形部34是周壁25的一部分从筒状部24朝向第1变形部32从管外方向管内方变形量逐渐增加的部分。
此外，在本实施方式中，如图3所示，第1变形部32构成的闭截面为V字状。另外，第1变形部32构成的闭截面也可以是U字状或C字状。扭力部26的截面形状通过后述的冲压加工而形成。
(面外变形部28)
如图4及图5所示，面外变形部28在第2变形部34与的筒状部24的轴向正交的闭截面中分别形成在变形为凹状的相互对置的部分处。具体而言，面外变形部28分别形成于在V字状的开口端部附近相互对置的部分处。此外，本实施方式的面外变形部28是使周壁25以从管内方向管外方凸的方式面外变形的凸状部分。
<汽车用零件的制造装置>
接着，对本实施方式的汽车用零件的制造装置进行说明。
如图6A及图11所示，制造装置40是在将中空管20冲压加工而将中间成型品成型后、用来通过液压成型加工将扭力梁22成型的装置。制造装置40具备用来将中空管20的一部分冲压加工而成型中间成型品21的上模具44和下模具46。
上模具44具有将中空管20的一部分(在图6A及图7中是上侧部分)从管外方朝向管内方冲压而使其变形的冲压部44A、和形成有用来将扭力部26的V字状的开口端部成型的凹部44B的成型部44C。另外，本实施方式的制造装置40构成为，上模具44相对于下模具46(在本实施方式中向冲压方向(箭头P方向))下降，但本发明并不需要限定于该结构。例如，也可以是下模具46相对于上模具44上升的结构。此外，上模具44其冲压部44A能够相对于成型部44C在冲压方向上相对移动。
在下模具46上，形成有用来将扭力部26的顶部26A(在图6A及图7中是下侧部分)成型的凹部46A。
此外，制造装置40具备使上模具44和下模具46相对地移动的移动装置48、和使冲压部44A在冲压方向上移动的冲压装置50。
在本实施方式中，移动装置48被连接在上模具44上，构成为，使上模具44相对于下模具46移动(在图6A中朝向下方移动)。该移动装置48例如由油压式的缸等构成。
冲压装置50被连接在上模具44的冲压部44A上，构成为，使冲压部44A相对于上模具44的其他部分向冲压方向移动(在图4及图5中，朝向下方移动)。该冲压装置50例如由油压装置、电动驱动装置等构成。
此外，制造装置40具备用来通过液压成型加工使中间成型品的一部分弯回而成型面外变形部28的上模具45(参照图11)。
该上模具45如图11所示，具备与上模具44的冲压部44A、凹部44B及成型部44C分别同形状的冲压部45A、凹部45B及成型部45C。在该凹部45B中，在与扭力部26的面外变形部28对应的位置处形成有凹陷部45D。具体而言，在由凹陷部45D用上模具45和下模具46将中间成型品21推压的状态下，在凹部45B与第2变形部34的U字的开口端部之间出现间隙(参照图13)。
此外，制造装置40具备使上模具45和下模具46相对移动的移动装置49、和使冲压部45A在冲压方向上移动的冲压装置51。
另外，移动装置49及冲压装置51的结构分别是与移动装置48及冲压装置50同样的结构。此外，移动装置48、49、冲压装置50、51被控制装置47控制。
此外，制造装置40具备在由上模具45和下模具46限制了筒状部24的状态下向筒状部24的中空部注入液体的液体注入装置52、和将筒状部24在轴向上压缩(所谓的轴压)压缩装置54(参照图6B)。
液体注入装置52是经由将中间成型品21的轴向的两端部分别封闭的一对封闭模53(参照图6B)将液体向筒状部24的中空部注入的装置。由该液体注入装置52带来的液体的液压被设定为能使第2变形部34进行面外变形的大小。即，通过在由上模具45和下模具46限制了筒状部24的状态下、由液体注入装置52将流体注入到筒状部24的中空部中，第2变形部34的一部分朝向上模具44的凹陷部45D进行面外变形，形成面外变形部28。
压缩装置54如图6B所示，是使一方的封闭模(可动模)53A和另一方的封闭模(固定模)53B向中间成型品21的轴向接近移动而将中间成型品压缩的装置。
<汽车用零件的制造方法>
接着，对本实施方式的汽车用零件的制造方法进行说明。
(第1安设工序)
首先，如图6A所示，将由金属材料或包含金属和树脂的复合材料形成的中空管20安设到制造装置40的下模具46的凹部46A中。
(成型工序)
接着，如图7所示，使移动装置48动作而使上模具44下降。并且，通过将上模具44和下模具46闭模，在中空管20上成型出从管外方朝向管内方变形为凹状的扭力部26(包括第1变形部32及第2变形部34)。
这里，在由图7及图8的圆包围的部分(残留应力高的部分)的第2变形部34的管内表面I上，发生周向的压缩应力C。
在冲压加工后，如图9所示，使上模具44上升。此时，被冲压加工后的中空管20(中间成型品)产生弹性变形恢复，残留应力高的部分的应力状态如图10所示那样变化。即，在第2变形部34的管内表面I上残留有周向的拉伸应力T。
(第2安设工序)
接着，如图11所示，在将中间成型品留在下模具46的凹部46A中的原状下，将上模具44和上模具45替换。然后，使移动装置49动作而使上模具45下降。由此，中间成型品21被安设到在上模具45与下模具46之间形成的腔室内(参照图12)。
(变形工序)
接着，如图14及图15所示，使中间成型品21的第2变形部34构成的闭截面中的残留应力高的部位进行面外变形。具体而言，从液体注入装置52将液体注入到筒状部24的中空部中，通过液压使第2变形部34朝向上模具45的凹陷部45D进行面外变形。换言之，对筒状部24构成的闭截面内赋予压力(液压)，使变形为凹状的第2变形部34的残留应力高的部位向管外方进行面外变形。
此时，一边使液压作用于中间成型品21的中空部，一边用压缩装置54将筒状部24在轴向上压缩。换言之，由压缩装置54将筒状部24轴压。
如上述那样，使第2变形部34的管内表面I的拉伸残留应力高的部位向与冲压方向相反侧进行面外变形，即，通过弯回，能够使第2变形部34的管内表面I产生压缩应力。
并且，在中间成型品的液压成型加工完成后，从中间成型品21的中空部将液体排出。此外，将压缩装置54的动作停止。然后，如图16所示，使上模具45上升。
液压成型加工完成后的塑性加工品(扭力梁22)通过上模具45的上升而产生弹性变形恢复，残留应力高的部分的应力状态如图17所示那样变化。即，在第2变形部34的管内表面I上，残留有周向的压缩应力C。
接着，对本实施方式的作用效果进行说明。
首先，对由弹塑性材料构成的汽车用零件的壁厚内的应力分布进行说明。图25A～图25C是对中空管20仅进行了冲压加工的比较例1的扭力梁的应力分布图。在弯曲时，如图25A所示那样在管外表面O上拉伸，在管内表面I上发生压缩的弯曲应力，但在将弯曲荷重释放时发生弹性变形恢复，如图25B所示那样应力被释放，在弹性变形恢复后，如图25C所示那样在管外表面O上发生压缩、在管内表面I上发生拉伸的残留应力。这是从图25A的弯曲应力减去通过图25B的弹性变形恢复被释放的应力后的值。在该状态下，如上述那样疲劳特性恶化。另外，图中的符号C表示压缩应力，符号T表示拉伸应力。
因此，本发明者开发了如日本特开2013－91433号公报所示那样、在对中空管20实施冲压加工后使拉伸力在周向上作用的技术。图26A～图26C是采用了日本特开2013－91433号公报的技术的比较例2的扭力梁的应力分布图，如果用液压在周向上施加拉伸力而使其变形，则如图26A所示，壁厚内的弹性变形部位全部塑性变形而拉伸残留应力减小。然后，当将液压释放时发生弹性变形恢复，如图26B所示那样应力被释放，在弹性变形恢复后，如图26C所示那样管外表面O和管内表面I的残留应力成为零。因此，扭力梁的疲劳特性提高。但是，在该方法中，管内表面I的拉伸残留应力为压缩的情况较少，即使能得到压缩残留应力，也是－150MPa左右。
相对于此，在本实施方式中，在对中空管20实施冲压加工后，通过弯回，如图27A～图27C那样应力变化。具体而言，如图27A所示，壁厚内的弹性变形部位塑性变形而拉伸残留应力减小。然后，在将液压释放时发生弹性变形恢复，如图27B所示那样应力被释放，在弹性变形恢复后，如图27C所示那样在管内表面I上残留有压缩应力。此时，能够使管内表面I产生－300MPa左右的较大的压缩残留应力。因此，根据本实施方式的制造方法，能得到比较例2以上的疲劳特性提高效果。
根据上述，在本实施方式的制造方法中，在变形工序中，由于将第2变形部34构成的闭截面中的残留应力高的部位弯回，所以能够使第2变形部34的管内表面的拉伸残留应力降低。由此，即使在变形工序后不进行淬火或退火，也能够降低第2变形部34的管内表面I的拉伸残留应力而使扭力梁22的疲劳特性提高。
特别是，通过使面外变形部28的面外变形量H变大、即使弯回量变大，第2变形部34的管内表面I的拉伸残留应力成为零或压缩残留应力。通过第2变形部34的管内表面I的拉伸残留应力成为压缩残留应力，扭力梁22的疲劳特性提高。
此外，在本实施方式的制造方法中，从液体注入装置52将液体注入到中间成型品21的中空部中，通过液压使第2变形部34朝向上模具44的凹陷部45D进行面外变形。因此，与在制造装置40中设置使中间成型品21的第2变形部34从管内侧朝向管外方突出的部件的结构相比，能够以简单的结构(简单的模具形状)将面外变形部28成型。
进而，在本实施方式的制造方法中，一边使液压作用于中间成型品21的中空部，一边由压缩装置54将筒状部24在轴向上压缩。即，由于对筒状部24实施液压成型加工，所以能够将第2变形部34成型为沿着上模具44的凹陷部45D的形状。
在本实施方式的制造装置40中，做成了上模具44的冲压部44A能够在冲压方向上移动的结构，但并不限定于该结构。上模具45也可以是一体成品。在该结构的情况下，能够将冲压装置51省略。
在本实施方式的制造方法中，做成了在变形工序中一边使液压作用于中间成型品21的中空部、一边由压缩装置54将中间成型品21在轴向上压缩的结构，但并不限定于该结构。也可以做成仅由使液压作用于中间成型品21的中空部的结构使第2变形部34朝向凹陷部45D进行面外变形(弯回)的结构。
根据本发明，弯回的部位的弯回量只要是管内表面塑性变形之程度的形状就可以，其高度是壁厚的大约一半左右。在此情况下，不会因负荷时的应力集中等而使疲劳特性恶化。此外，在弯回的部位的管外表面上发生拉伸残留应力，但扭力梁负荷时的发生应力在管内表面更大，在管外表面即使发生稍稍的拉伸残留应力，疲劳特性也不恶化。
此外，在本发明中，从在扭力梁22中产生向管内表面I的压缩残留应力、并且避免扭力梁负荷时的应力集中的观点，优选的是使面外变形部28的变形量H、面外变形部28的曲率半径R为以下这样。这里，t是中空管的壁厚。
H≤5t
0.5t≤R≤10t(t是中空管的壁厚)
更优选的是，使面外变形部28的面外变形量H、面外变形部28的曲率半径R为以下这样。
H≤t
2t≤R≤5t
[第2实施方式]
以下，对第2实施方式的汽车用零件的制造方法(以下，适当省略记载为“制造方法”)进行说明。另外，对于与第1实施方式同样的结构赋予相同的附图标记，省略其说明。
首先，对用本实施方式的制造方法制造的汽车用零件进行说明，接着，对在本实施方式的制造方法中使用的制造装置进行说明。然后，对本实施方式的制造方法进行说明。
<汽车用零件>
如图23及图24所示，扭力梁72除了形成在扭力部26上的面外变形部74的结构以外，是与第1实施方式的扭力梁22同样的结构，所以省略说明。
(面外变形部74)
面外变形部74是使变形为凹状的第2变形部34以从管外方向管内方凹的方式进行了面外变形的凹状部分。
<汽车用零件的制造装置>
接着，对本实施方式的汽车用零件的制造装置进行说明。
如图6A及图18所示，制造装置76是在将中空管20冲压加工而将中间成型品成型后、用来通过液压成型将扭力梁72成型的装置。制造装置76具备用来将中空管20的一部分冲压加工而将中间成型品21成型的上模具44和下模具46。另外，上模具44和下模具的结构与第1实施方式是同样的，所以省略说明。
制造装置76具备用来通过液压成型加工将第2变形部34弯回而将后述的面外变形部74成型的上模具80。
上模具80具有将中空管20的一部分(在图18中是上侧部分)从管外方朝向管内方冲压而使其变形的冲压部80A、和形成有用来将扭力部26的V字状的开口端部成型的凹部80B的成型部80C。另外，本实施方式的上模具80其冲压部80A能够相对于成型部80C在冲压方向(箭头P方向)上移动。
此外，在冲压部80A上，在与扭力部26的面外变形部74对应的位置处形成有突部80D。
此外，制造装置76具备使上模具80和下模具46相对地移动的移动装置49、和使冲压部80A在冲压方向上移动的冲压装置51。另外，移动装置49和冲压装置51是与第1实施方式相同的结构，所以省略说明。
此外，制造装置76具备在用上模具80和下模具46将筒状部24推压的状态下向中间成型品21的中空部注入液体的液体注入装置52、和将中间成型品21在轴向上压缩(所谓的轴压)的压缩装置54。另外，液体注入装置52和压缩装置54由于是与第1实施方式相同的结构，所以省略说明。
<汽车用零件的制造方法>
接着，对本实施方式的汽车用零件的制造方法进行说明。
另外，关于将中空管20的筒状部24向制造装置76的下模具46的凹部46A安设的第1安设工序及成型工序，由于与第1实施方式是同样的，所以省略说明。
(第2安设工序)
接着，如图18所示，在将中间成型品留在下模具46的凹部46A中的原状下，将上模具44和上模具80替换。然后，使移动装置49动作而使上模具80下降。并且，将中间成型品安设到在上模具80与下模具46之间形成的腔室内(参照图19及图20)。此时，由冲压部80A的突部80D将中间成型品21的第2变形部34冲压。
(变形工序)
接着，如图21及图22所示，使中间成型品21的第2变形部34构成的闭截面中的残留应力高的部位进行面外变形。具体而言，从液体注入装置52将液体注入到中间成型品21的中空部中，通过液压使筒状部24的变形为凹状的第2变形部34朝向冲压部80A的突部80D周边进行面外变形。换言之，对第2变形部34构成的闭截面内赋予压力(液压)，使第2变形部34的残留应力高的部位向管内方进行面外变形。
此时，一边使液压作用于中间成型品21的中空部，一边由压缩装置54将中间成型品21在轴向上压缩。换言之，由压缩装置54将筒状部24轴压。
如上述那样，使第2变形部34的管内表面I的拉伸残留应力高的部位向与冲压方向相反侧进行面外变形，即，通过弯回，能够使第2变形部34的管内表面I的拉伸残留应力降低。
并且，在中间成型品的液压成型完成后，从中间成型品21的中空部将液体排出。此外，将压缩装置的动作停止。然后，如图22所示，使上模具45上升。
另外，在第2实施方式中，除了能够使第1实施方式的模具形状变得简单的效果以外，还能够得到与第1实施方式同样的作用效果。
以下，表示本发明的实施例。
实施例
作为中空管而使用电缝钢管，通过本发明的制造方法将中空管加工为扭力梁。然后，研究是否能够不热处理而满足扭力梁的疲劳特性。为了不热处理而满足扭力梁的疲劳特性，需要使管内表面的残留应力成为－300MPa以下。
所以，将表1所示那样的单管(中空管)在多个加工条件下加工为扭力梁，对于扭力梁的残留应力高的部位调查壁厚减少率、最大残留应力、表层部残留应力、负荷时发生应力。结果如表1所示，本发明的实施例的哪个都与比较例相比最大残留应力减小并且表层部残留应力变得比－300MPa小。此外，壁厚减小率和负荷时的发生应力大致同样。由以上表明，通过本发明，没有热处理而满足扭力梁的疲劳强度。为了参考，将表1所示的条件1的解析模型表示在图28中，将条件11的解析模型表示在图29中。
[表1]
另外，如果设为0.5t≤H≤5t，t≤R≤10t(t是中空管的壁厚)，则能够对表层部可靠地赋予压缩残留应力，并且负荷时的发生应力不会增大而能够降低残留应力，在疲劳特性的提高方面是优选的。
如以上说明，根据本发明的中空管的汽车用零件的制造方法，能够制造不需要成型后的淬火或退火、适合作为汽车用的扭力梁等使用的、提高了疲劳特性的汽车用零件。另外，本发明的汽车用零件的制造方法并不限定于扭力梁的制造方法，当然对于扭力梁以外的汽车用零件也能够广泛地适用。
关于以上的实施方式，还公开以下的附记。
(附记1)
一种汽车用零件的制造方法，具备：成型工序，通过冲压加工使由金属材料或包含金属和树脂的复合材料形成的中空管的一部分从管外方向管内方越过上述中空管的轴心而变形，成型上述中空管的一部分变形为凹状的变形部；和变形工序，使上述变形部构成的闭截面中的残留应力高的部位进行面外变形。
(附记2)
如附记1所述的汽车用零件的制造方法，在上述变形工序中，对于上述变形部构成的闭截面内赋予压力，使上述残留应力高的部位向管外方进行面外变形。
(附记3)
如附记2所述的汽车用零件的制造方法，在上述变形工序中，一边对上述变形部构成的闭截面内赋予压力，一边将上述中空管在轴向上压缩。
(附记4)
如附记1所述的汽车用零件的制造方法，在上述变形工序中，将上述变形部构成的闭截面的上述残留应力高的部位从管外方推压，使其向管内方进行面外变形。
(附记5)
如附记4所述的汽车用零件的制造方法，在上述变形工序中，一边将上述变形部构成的闭截面的上述残留应力高的部位向管内方推压，一边将上述中空管在轴向上压缩。
(附记6)
如附记1～5中任一项所述的汽车用零件的制造方法，当设使上述变形部构成的闭截面的上述残留应力高的部位进行了面外变形的变形量为H，设面外变形后的部分的曲率半径为R，设上述中空管的壁厚为t时，满足0.5t≤H≤5t且t≤R≤10t。
(附记7)
如附记1～6中任一项所述的汽车用零件的制造方法，上述变形部具有通过冲压加工使上述中空管的一部分从管外方向管内方越过上述中空管的轴心而变形的第1变形部、和将上述第1变形部与上述中空管的其他部分相连并从上述其他部分朝向上述第1变形部而变形量逐渐变化的第2变形部；在上述变形工序中，使上述第2变形部构成的闭截面的上述残留应力高的部位进行面外变形。
(附记8)
如附记7所述的汽车用零件的制造方法，将上述中空管加工成被用在车辆的悬架装置中、上述第1变形部构成的闭截面为V字状、U字状或C字状的扭力梁。
(附记9)
一种汽车用零件，具备：筒状部，由金属材料或包含金属和树脂的复合材料形成；变形部，具有第1变形部和第2变形部，所述第1变形部被设置在上述筒状部的轴向的一侧，周壁的一部分相对于上述筒状部从管外方向管内方越过上述筒状部的轴心而变形为凹状，所述第2变形部将上述筒状部与第1变形部相连，从上述筒状部朝向上述第1变形部而变形量逐渐变化；凸状或凹状的面外变形部，在上述第2变形部的与上述筒状部的轴向正交的闭截面中，分别形成在相互对置的部分处。
(附记10)
如附记9所述的汽车用零件，是被用在车辆的悬架装置中、上述第1变形部构成的闭截面为V字状、U字状或C字状的扭力梁。
(附记11)
一种汽车用零件的制造方法，是对于由金属材料或用金属和树脂形成的复合材料构成的中空管赋予从外方朝向内方的变位而成型的汽车用零件的制造方法，其特征在于，在中空管的筒状部上成型从外方朝向内方变位的成型部；使上述成型部构成的闭截面中的残留应力高的部位向反方向进行面外变形，使上述成型部的残留应力减小。
(附记12)
如附记11所述的汽车用零件的制造方法，其特征在于，为了对上述成型部赋予上述面外变形，在上述残留应力高的对象部位的外方设置间隙，将由上述成型部构成的闭截面的内方冲压。
(附记13)
如附记11所述的汽车用零件的制造方法，其特征在于，为了对上述成型部赋予上述面外变形，在上述残留应力高的对象部位的外方设置间隙，一边将由上述成型部构成的闭截面的内方冲压，一边从上述成型部的管端部将材料轴压。
(附记14)
如附记11所述的汽车用零件的制造方法，其特征在于，为了对上述成型部赋予上述面外变形，将上述残留应力高的对象部位向内方推入，将由上述成型部构成的闭截面的内方冲压。
(附记15)
如附记11所述的汽车用零件的制造方法，其特征在于，为了对上述成型部赋予上述面外变形，一边将上述残留应力高的对象部位向内方推入而将由上述成型部构成的闭截面的内方冲压，一边从上述成型部的管端部将材料轴压。
(附记16)
如附记11～15中任一项所述的汽车用零件的制造方法，其特征在于，上述中空管的汽车用零件是在悬架装置中将左右的臂连结、在与车体的宽度方向正交的截面中为V字状或U字状的闭截面的扭力梁。
在此情况下，也在上述V字状或U字状的闭截面中，为了使残留应力高的部位向反方向进行面外变形，可以在作为疲劳强度提高的对象的上述V字状或U字状的闭截面的外方设置间隙，将上述闭截面的内方冲压。此外，为了赋予上述V字状或U字状的闭截面中的周向的拉伸应力，可以在作为疲劳强度提高的对象的上述V字状或U字状的闭截面的外方设置间隙，一边将上述闭截面的内方冲压，一边从上述成型部的管端部将材料轴压。
(附记17)
如附记16所述的汽车用零件的制造方法，其特征在于，在上述V字状或U字状的闭截面中，为了使残留应力高的部位向反方向进行面外变形，在作为疲劳强度提高的对象的上述V字状或U字状的闭截面的外方设置间隙，将上述闭截面的内方冲压。
(附记18)
如附记16所述的汽车用零件的制造方法，其特征在于，为了赋予上述V字状或U字状的闭截面的周向的拉伸应力，在作为疲劳强度提高的对象的上述V字状或U字状的闭截面的外方设置间隙，一边将上述闭截面的内方冲压，一边从上述成型部的管端部将材料轴压。
(附记19)
如附记16所述的汽车用零件的制造方法，其特征在于，在上述V字状或字状的闭截面中，为了使残留应力高的部位向反方向进行面外变形，将作为疲劳强度提高的对象的上述V字状或U字状的闭截面向内方推入，将上述闭截面的内方冲压。
(附记20)
如附记16所述的汽车用零件的制造方法，其特征在于，为了赋予上述V字状或U字状的闭截面的周向的拉伸应力，一边将作为疲劳强度提高的对象的上述V字状或U字状的闭截面向内方推入而将上述闭截面的内方冲压，一边从上述成型部的管端部将材料轴压。
根据附记11～附记20的汽车用零件的制造方法，能够降低在成型部的厚度方向上分布的周向的拉伸残留应力(压缩/拉伸应力)。结果，能够提高该制品的疲劳强度。进而，由于能够抑制在管内表面上产生较大的压缩残留应力，所以能够进一步提高疲劳强度。特别是如果将本发明应用到扭力梁的制造方法中，则能够提高其疲劳特性。
另外，本申请基于在2016年3月10日提出的日本专利申请第2016－046898号主张优先权，这里援引其全部内容。
将在本说明书中记载的全部的文献、专利申请及技术规格，以与具体且分别记述将各自的文献、专利申请、以及技术规格作为参照而援引的情况相同程度，作为参照而援引至本说明书中。

Claims (10)

1.一种汽车用零件的制造方法，其特征在于，具备：
成型工序，通过冲压加工使由金属材料或包含金属和树脂的复合材料形成的中空管的一部分从管外方向管内方越过上述中空管的轴心而变形，成型上述中空管的一部分变形为凹状的变形部；及
变形工序，使上述变形部构成的闭截面中的残留应力高的部位进行面外变形。
2.如权利要求1所述的汽车用零件的制造方法，其特征在于，
在上述变形工序中，对于上述变形部构成的闭截面内赋予压力，使上述残留应力高的部位向管外方进行面外变形。
3.如权利要求2所述的汽车用零件的制造方法，其特征在于，
在上述变形工序中，一边对上述变形部构成的闭截面内赋予压力，一边将上述中空管在轴向上压缩。
4.如权利要求1所述的汽车用零件的制造方法，其特征在于，
在上述变形工序中，将上述变形部构成的闭截面的上述残留应力高的部位从管外方推压，使其向管内方进行面外变形。
5.如权利要求4所述的汽车用零件的制造方法，其特征在于，
在上述变形工序中，一边将上述变形部构成的闭截面的上述残留应力高的部位向管内方推压，一边将上述中空管在轴向上压缩。
6.如权利要求1～5中任一项所述的汽车用零件的制造方法，其特征在于，
当设使上述变形部构成的闭截面的上述残留应力高的部位进行了面外变形的变形量为H，设面外变形后的部分的曲率半径为R，设上述中空管的壁厚为t时，满足0.5t≤H≤5t且t≤R≤10t。
7.如权利要求1～6中任一项所述的汽车用零件的制造方法，其特征在于，
上述变形部具有通过冲压加工使上述中空管的一部分从管外方向管内方越过上述中空管的轴心而变形的第1变形部、和将上述第1变形部与上述中空管的其他部分相连并从上述其他部分朝向上述第1变形部而变形量逐渐变化的第2变形部；
在上述变形工序中，使上述第2变形部构成的闭截面的上述残留应力高的部位进行面外变形。
8.如权利要求7所述的汽车用零件的制造方法，其特征在于，
将上述中空管加工成被用在车辆的悬架装置中、上述第1变形部构成的闭截面为V字状、U字状或C字状的扭力梁。
9.一种汽车用零件，其特征在于，具备：
筒状部，由金属材料或包含金属和树脂的复合材料形成；
变形部，具有第1变形部和第2变形部，所述第1变形部被设置在上述筒状部的轴向的一侧，周壁的一部分相对于上述筒状部从管外方向管内方越过上述筒状部的轴心而变形为凹状，所述第2变形部将上述筒状部与第1变形部相连，从上述筒状部朝向上述第1变形部而变形量逐渐变化；及
凸状或凹状的面外变形部，在上述第2变形部的与上述筒状部的轴向正交的闭截面中，分别形成在相互对置的部分处。
10.如权利要求9所述的汽车用零件，其特征在于，
是被用在车辆的悬架装置中、上述第1变形部构成的闭截面为V字状、U字状或C字状的扭力梁。
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