CN109093326B - 金属构件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属构件的制造方法，该方法包括在金属板的第一部分中通过使切削刃在沿着第一表面的方向上移动来在与金属板的厚度方向垂直的第一表面上执行第一刨削。在金属板中，通过第一刨削来将第一部分的厚度减小为小于的第二部分的厚度。
Description
技术领域
本发明涉及金属构件的制造方法。
背景技术
为了节约能源，需要进一步减轻用于车辆的构件的重量。因此，回顾了将所需强度相对较低的区域的厚度减小为小于其他区域的厚度的加工技术。日本未审查专利申请公布No.2014-166641(JP2014-166641A)公开了一种通过使用轧机轧辊来部分地减小板的厚度的技术。
发明内容
图19至24是示出根据本发明将要解决的问题的金属构件的制造方法的示意图。图中所示的右手xyz坐标系是用于描述组成元件的位置关系的示例。
图19是示出板状金属构件的外观的示例的立体图，该板状金属构件的所需强度比较低的区域的厚度被减小为小于其他区域的厚度。图20是沿图19中的线XX-XX截取的截面图。如图19和图20所示，金属构件501的薄部分502形成于金属构件501的中央部分处，其中，薄部分502的厚度小于金属构件501的其他区域的厚度。也就是说，薄部分502的厚度t2小于其他部分503的厚度t1(t2<t1)。如图21所示，考虑通过使用一对轧机轧辊510对金属构件501的薄部分502执行加工。也就是说，作为原材料的金属板的中央部分被夹在轧机轧辊510之间，并且中央部分的厚度减小。但是，当由轧机轧辊510加工薄部分502时，如图22所示，产生了板厚逐渐变化的渐变区域504。已知当板厚减小1mm(即，厚度差(t1-t2)为1mm)时，渐变区域504的长度L约为100mm。渐变区域504的厚度大于目标厚度t2。因此，当由轧机轧辊510加工金属构件501时，减轻的重量是不足的。
图23是示出通过锻造加工板状金属构件的制造方法的立体图，该板状金属构件的所需强度相对较低的区域的厚度被减小为小于其他区域的厚度。图24是沿图23中的线XXIV-XXIV截取的截面图。如图23和图24所示，金属构件601的中央部分处的薄部分602通过使用压模610锻造而形成。在这种做法中，施加到压模610的压力荷载需要比拉伸加工所需的荷载大得多。因此，加工设备变大，因此通过锻造形成薄部分在节能方面不是优选的。另外，由于在锻造之后薄部分602的硬度提高(加工硬化)，所以薄部分602的延展性降低。因此，在锻造之后需要额外的处理，例如退火和除氧化皮。由于在进行锻造的部分处的回弹变大，所以不容易通过锻造精确地形成期望的形状。
本发明提供一种金属构件的制造方法，其中，金属板的某区域的厚度减小为小于其他区域的厚度，同时抑制加工硬化。
本发明的一个方面涉及金属构件的制造方法。该制造方法包括通过在金属板的第一部分中沿着第一表面的方向上移动切削刃来在金属板的与金属板的厚度方向垂直的第一表面上执行第一刨削。在金属板中，通过第一刨削将第一部分的厚度减小为小于的第二部分的厚度。
根据本发明的该方面，在金属板中，通过在金属板的第一部分中在垂直于厚度方向的第一表面上执行第一刨削，第一部分的厚度小于第二部分的厚度。另外，在执行第一次刨削的部分处，很少产生加工硬化。因此，金属板的某区域的厚度可以减小为小于金属板的其他区域的厚度，同时抑制加工硬化。
根据本发明的该方面的制造方法可以进一步包括通过压模冲压第一表面，使得在金属板的第一表面和第二表面上分别形成凹部和凸部，第一表面和第二表面垂直于金属板的厚度方向。可以通过使切削刃在沿着金属板的第二表面的方向上移动来执行第一刨削以去除形成在第二表面上的凸部，使得凹部所处的第一部分的厚度变得小于第二部分的厚度。根据本发明的该方面，可以使金属板的某区域的厚度减小为小于金属板的其他区域的厚度，同时抑制加工硬化。
根据本发明的该方面的制造方法可以进一步包括通过压模冲压第一表面，使得在金属板的第一表面和第二表面上分别形成凹部和凸部，第一表面和第二表面垂直于金属板的厚度方向。可以通过使切削刃在沿着金属板的第一表面的方向上移动来执行第一刨削，使得第一表面具有与凹部的底部相同的平面。根据本发明，可以使金属板的某区域的厚度减小为小于金属板的其他区域的厚度，同时抑制加工硬化。
根据本发明的该方面的制造方法可以进一步包括通过使切削刃在沿着与金属板的厚度方向垂直的第二表面的方向上移动来在金属板的第一部分中在与金属板的厚度方向垂直的第二表面上执行第二刨削。
根据本发明，能够根据设计条件形成相对较薄的薄部分，并且能够有效地实现金属构件的重量减轻。
在根据本发明的该方面的制造方法中，切削刃可以具有弯曲部分形成在金属板的第一部分与第二部分之间的边界上的形状，并且弯曲部分沿着边界形成。
根据本发明，可以提供金属构件的制造方法，其中，金属板的某区域的厚度减小为小于金属板的其他区域的厚度，同时抑制加工硬化。
附图说明
下面将参照附图描述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，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是示意性地示出在根据实施方式1的金属构件的制造方法中使用的加工装置的结构的立体图；
图2是示意性地示出根据实施方式1的金属构件的制造方法的立体图；
图3是示意性地示出根据实施方式1的金属构件的制造方法的立体图；
图4是示出通过根据实施方式1的金属构件的制造方法制造的金属构件的薄部分的加工硬度的检测结果的图表；
图5是示出通过根据实施方式1的金属构件的制造方法获得的金属构件的修改示例的立体图；
图6是示出通过根据实施方式1的金属构件的制造方法获得的金属构件的另一修改示例的立体图；
图7是示出通过根据实施方式1的金属构件的制造方法获得的金属构件的又一修改示例的立体图；
图8是示出根据实施方式2的金属构件的制造方法的流程图；
图9是示出根据实施方式2的金属构件的制造方法的示意图；
图10是示出根据实施方式2的金属构件的制造方法的示意图；
图11是示出根据实施方式2的金属构件的制造方法的示意图；
图12是示出根据实施方式2的金属构件的制造方法的示意图；
图13是示出根据实施方式2的金属构件的制造方法的示意图；
图14是示出根据实施方式2的金属构件的制造方法的示意图；
图15是示出根据实施方式2的金属构件的制造方法的示意图；
图16是示出根据实施方式2的金属构件的制造方法的修改示例的示意图；
图17是示出根据实施方式2的金属构件的制造方法的修改示例的示意图；
图18是示出根据实施方式2的金属构件的制造方法的修改示例的示意图；
图19是示出根据本发明将要解决的问题的金属构件的制造方法的示意图；
图20是示出根据本发明将要解决的问题的金属构件的制造方法的示意图；
图21是示出根据本发明将要解决的问题的金属构件的制造方法的示意图；
图22是示出根据本发明将要解决的问题的金属构件的制造方法的示意图；
图23是示出根据本发明将要解决的问题的金属构件的制造方法的示意图；以及
图24是示出根据本发明将要解决的问题的金属构件的制造方法的示意图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述应用本发明的具体实施方式。但是，本发明不限于以下实施方式。另外，为了清楚地描述实施方式，下面的描述和附图被适当地简化。
实施方式1
将参照图1描述在根据实施方式1的金属构件的制造方法中使用的加工装置20的构型。具体地，加工装置20是冲压装置。图1是示意性地示出在根据实施方式1的金属构件的制造方法中使用的加工装置的构型的立体图。图1所示的右手xyz坐标系表是用于描述组成元件的位置关系的手段。
如图1所示，加工装置20具有切削刃21、滑动件22、主体23以及固定台24。滑动件22附接至主体23以能够在上下方向(X轴方向)上移动。切削刃21是用于刨削金属板30的刀具，并且附接至滑动件22的尖端。金属板30是由诸如铝、不锈钢、铁、钛和镁等的基础金属形成的板。固定台24用于固定金属板30，并且附接至主体23。为了将金属板30固定至固定台24，沿Z轴的正侧方向向金属板30施加压力F。
将参照图1至图3描述金属构件31的制造方法。图2和图3是示意性地示出金属构件31的制造方法的立体图。图2和图3所示的右手xyz坐标系与图1中的右手xyz坐标系相同。另外，为了便于描述，在图2和图3中，仅示出了加工装置20的切削刃21和固定台24，没有示出加工装置20的除了切削刃21和固定台24以外的其他组成元件。
如图1所示，金属板30设置成固定至固定台24，使得金属板30的厚度方向与Z轴方向匹配。也就是说，金属板30的第一表面30a和第二表面30b垂直于金属板30的厚度方向，第一表面30a位于Z轴方向的负侧，并且第二表面30b位于Z轴方向的正侧，并且第二表面30b面对固定台24。在其末端附接有切削刃21的滑动件22沿向下方向(X轴的负侧方向)相对于如上描述地设置的金属板30移动。
当滑动件22如上所述地移动时，如图2所示，切削刃21在沿着与金属板30的厚度方向垂直的第一面30a的方向上移动，因此，切削刃21作用在金属板30上，从而在金属板30的第一部分32a中的第一表面30a上执行第一刨削。第一刨削是由冲压装置执行的一种剪切，并且是刨削金属板的表面以使金属板变薄的加工(例如，将金属板刨削对应于板厚的5％或以下的量)。也就是说，通过第一次刨削，金属板30的第一部分32a中的第一表面30a被刨削成层状，因此第一部分32a的厚度变得小于第二部分32b的厚度。图3所示的废料32是从金属板30的第一部分32a中的第一表面30a削除的切屑。
在完成了金属板30的第一部分32a中的第一表面30a上的第一刨削的情况下，获得了图3所示的金属构件31。金属构件31具有相对较薄的薄部分31a(对应于图2中的金属板30的第一部分32a)和相对较厚的厚部分31b(对应于图2中的金属板30的第二部分32b)。即，薄部分31a的厚度t2比厚部分31b的厚度t1小(t2<t1)。
图4是示出通过根据实施方式1的金属构件的制造方法制造的金属构件31的薄部分31a的加工硬度的检测结果的图表。此处，横轴表示在厚度方向上与薄部分31a中的磨削表面相距的距离[mm]，纵轴表示硬度[Hv]。如图4所示，薄部分31a的磨削表面附近的微层的硬度稍高，但在薄部分31a的磨削表面附近的微层的后续层中不产生加工硬化。因此，不需要执行诸如退火、除氧化皮的附加处理以提高金属构件的特性。
利用根据实施方式1的金属构件的制造方法，能够使金属板的某区域的厚度减小为比金属板的其他区域的厚度更小，同时抑制加工硬化。
原则上，可以通过使用作为铣刀的一种的端铣刀在金属板的一部分中刨削垂直于厚度方向的表面来形成金属构件的薄部分。但是，通过使用端铣刀来精确地形成金属构件的薄部分并不容易，并且加工花费时间。在通过如实施方式1中的刨削形成金属构件的薄部分的情况下，与通过使用端铣刀来形成金属构件的薄部分的情况相比，可以大大缩短用于加工的时间。
在通过使用端铣刀来加工金属构件的薄部分的情况下，产生被称为切面的细切屑。由于切面很细小，所以当切面进入炉中时，切面可能由于炉中的热量产生的气流而飘浮，因此难以重新使用切面。在通过刨削加工金属构件的薄部分的情况下，如图3所示，由于作为切屑的废料32具有在一定程度上较大的尺寸，所以废料32是高度可重复使用的，而不会在废料32进入炉内时漂浮。
修改示例1
图5是示出通过根据实施方式1的金属构件的制造方法获得的金属构件的修改示例的立体图。图5所示的右手xyz坐标系与图1所示的右手xyz坐标系相同。如图5所示，根据修改示例1的金属构件41的第一表面41a和第二表面41b垂直于金属构件41的厚度方向，在第一表面41a和第二表面41b两者上执行第一刨削和第二刨削，并且因此在金属构件41中形成相对较薄的薄部分42a和相对较厚的厚部分42b。利用根据实施方式1的金属构件的制造方法，可以根据设计条件形成相对较薄的薄部分，并且可以有效地实现金属构件的重量减轻。
修改示例2
图6是示出通过根据实施方式1的金属构件的制造方法获得的金属构件的另一修改示例的立体图。图6所示的右手xyz坐标系与图1所示的右手xyz坐标系相同。如图6所示，根据修改示例2的金属构件51的第一表面51a和第二表面51b垂直于金属构件51的厚度方向，在第一表面51a和第二表面51b中的第一表面51a上执行第一刨削，并且因此在金属构件51中形成相对较薄的薄部分52a和相对较厚的厚部分52b。两个R部分55a、55b形成在薄部分52a与厚部分52b之间的边界上。用于形成金属构件51的切削刃121a具有与两个R部分55a、55b对应的R部分形成部121aA。利用根据实施方式1的金属构件的制造方法，可以根据设计条件形成相对较薄的薄部分，并且可以有效地实现金属构件的重量减轻。
修改示例3
图7是示出通过根据实施方式1的金属构件的制造方法获得的金属构件的又一修改示例的立体图。如图7所示，根据修改示例3的金属构件61具有相对较薄的多个薄部分62a、62aB、62aC和相对较厚的厚部分62b。R部分65a可以形成在薄部分62aA与薄部分62aB之间的边界上。薄部分62aA的板厚t2、薄部分62aB的板厚t3和薄部分62aC的板厚t4可以彼此不同。用于形成金属构件61的切削刃221a具有与相对较薄的薄部分62aA、62aB、62aC对应的形状。利用根据实施方式1的金属构件的制造方法，可以根据设计条件形成相对较薄的薄部分，并且可以有效地实现金属构件的重量减轻。
实施方式2
将参照图8至图15描述根据实施方式2的金属构件的制造方法。在根据实施方式2的金属构件的制造方法中使用的加工装置是与在参照图1描述的实施方式1中的加工装置基本上相同的冲压装置。图8是示出根据实施方式2的金属构件的制造方法的流程图。图9至图15是示出根据实施方式2的金属构件的制造方法的示意图。图9、图10以及图12至图14所示的右手xyz坐标系与图1中的右手xyz坐标系相同。另外，为了便于描述，在图10和图11中，仅示出了加工装置20的压模128和滑动件22，并且没有示出加工装置20的除了压模128和滑动件22以外的其他组成元件。另外，为了便于说明，在图13和图14中，仅示出了加工装置20的切削刃21，并且没有示出加工装置20的除切削刃21以外的其他组成元件。
如图8和图9所示，首先将压模128、129设置到加工装置20上(步骤S1)。具体地，压模128附接至滑动件22的末端，压模129设置在压模128的下方以便面向压模128，并且金属板130设置在压模129上。此处，金属板130的第一表面130a和第二表面130b垂直于金属板130的厚度方向，第一表面130a面对压模128，并且第二表面130b面对压模129。与压模128的外形对应的凹口面向压模128形成在压模129的表面的中央部分。
如图8和图10所示，在金属板130的第一表面上进行座部挤压，该表面垂直于金属板130的厚度方向(步骤S2)。具体地，滑动件22沿向下方向(X轴方向的负侧)移动，并且因此第一表面130a被压模128冲压。图11是沿着图10中的XI-XI线截取的剖视图。如图11所示，在金属板130中，在第一表面130a上形成凹部136，并且在第二表面130b上形成凸部135。
如图8和图12所示，将切削刃21设置到加工装置20上(步骤S3)。具体地，用切削刃21替换滑动件22的末端的工具，金属板130——其中，在第一表面130a上形成凹部136，并且在第二表面130b上形成凸部135——设置成固定至固定台24，使得金属板130的厚度方向与Z轴方向匹配。为了将金属板130固定在固定台24上，沿Z轴方向的正侧向金属板130施加压力F。
如图8和图13所示，切削刃21在沿着第二表面130b的方向上移动，并且由此通过第一刨削去除凸部135(步骤S4)。以这种方式，获得了图14所示的金属构件131。如图14所示，通过第一刨削除去的凸部135(参照图13)成为如切屑的废料132。由于废料132具有一定程度上较大的尺寸，因此废料132是高度可重复使用的，而不会在废料132进入炉内时漂浮。
图15是沿着图14中的线XV-XV截取的截面图。如图15所示，在通过第一刨削去除凸部135(参照图13)之后，获得了具有相对较薄(厚度t1)的薄部分132a和相对较厚(厚度t2)的厚部分132b的金属构件131(t2<t1)。
利用根据实施方式2的金属构件的制造方法，能够使金属板的某区域的厚度减小为比金属板的其他区域的厚度更小，同时抑制加工硬化。
修改示例4
图16至图18是示出根据实施方式2的金属构件的制造方法的修改示例的示意图。根据该修改示例的金属构件的制造方法的加工流程与图8所示的金属构件的制造方法的加工流程的区别仅在于步骤S4。也就是说，在图8中的步骤S4中，使切削刃21在沿着第二表面130b的方向上移动，由此通过第一刨削去除凸部135，但是如图16所示，切削刃21在沿着第一表面130a的方向上移动，从而执行第一刨削，使得第一表面130a具有与凹部136的底部相同的平面。以这种方式，获得了图17所示的金属构件231。如图17所示，由于作为切屑的废料232具有一定程度上较大的尺寸，因此废料232是高度可重复使用的，而不会在废料232进入炉内时漂浮。
图18是沿图17中的线XVIII-XVIII截取的截面图。如图18所示，在通过第一刨削去除第一表面130a上的除凹部136之外的部分之后，获得了具有相对较薄(厚度t5)的薄部分231a和相对较厚(厚度t6)的厚部分231b的金属构件231a(t5<t6)。
本发明不限于上述实施方式，并且可以在不脱离本发明的主旨的范围内适当地修改。
Claims (1)
1.一种金属构件的制造方法，所述制造方法包括：通过使切削刃在沿着金属板的与所述金属板的厚度方向垂直的第一表面的方向上移动来在所述金属板的第一部分的所述第一表面上执行第一刨削，
其中，在所述金属板中，通过所述第一刨削使所述第一部分的厚度减小为小于第二部分的厚度，
其特征在于，所述制造方法还包括：通过压模冲压所述第一表面，使得在所述金属板的所述第一表面和第二表面上分别形成凹部和凸部，所述第一表面和所述第二表面与所述金属板的所述厚度方向垂直，
其中，通过使所述切削刃在沿着所述金属板的所述第一表面的方向上移动来执行所述第一刨削，使得所述第一表面具有与所述凹部的底部相同的平面。
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