CN110114160A - 金属板上的带翻边的扁平孔的加工方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种简便的带翻边的扁平孔的加工方法，不论扁平孔的大小、其周缘的翻边的高度如何，都能够自由度较高且广泛地应用。该方法包括：第一工序，在该第一工序中，将与按压方向正交的截面为扁平的突出冲头在金属板的表面上按压，形成所述截面为扁平的突出部；第二工序，在该第二工序中，将与所述按压方向正交的截面为扁平的穿孔冲头在所形成的突出部的底面上按压，在该部分形成平面的扁平的孔部；以及第三工序，在该第三工序中，将翻边冲头在所形成的孔部的周缘部分按压，通过将该部分拔起而形成翻边，突出冲头以及穿孔冲头分别具有：与所述按压方向平行且位于所述截面的长度方向(以下称为长径方向)上的两端的一对侧面(2a、4a)；以及与所述按压方向平行且位于所述截面的宽度方向(以下称为短径方向)上的两端的一对侧面(2b、4b)，翻边冲头(7)的所述截面的长径方向上的两端的侧面间隔7n与突出冲头(2)的所述截面的所述长径方向上的两端的侧面间隔2n之差7n‑2n设定为、比翻边冲头(7)的所述截面的短径方向上的两端的侧面间隔7m与突出冲头(2)的所述截面的短径方向上的侧面间隔2m之差7m‑2m小，即(7n‑2n)＜(7m‑2m)。

Description

金属板上的带翻边的扁平孔的加工方法
技术领域
本发明涉及在车辆等中的热交换器用的集管板等金属板上加工带翻边的扁平孔的方法。
背景技术
通常的热交换器构成为在冷却水等流体的入口侧罐与出口侧罐之间设置有芯部。芯部具有层叠的多个扁平管以及配置于该多个扁平管之间的多个翅片，各扁平管的两端部在插入了形成于各罐的集管板的带翻边的扁平孔的状态下被钎焊固定。一般而言，集管板、扁平管以及翅片通过对铝材等金属板进行加工而制成。
集管板的扁平孔一般通过冲压加工而形成。具体地说，以使金属板的一面从上方接触于形成有扁平的空隙部的模具(基础工具)的表面的方式进行配置，并在该状态下将翻边加工用的扁平的冲头(冲孔工具)的前端部从金属板的另一面朝向所述空隙部按压(冲压)，由此在金属板上加工出带翻边的扁平孔。
然而，在通过冲压加工来加工带翻边的扁平孔时，在扁平孔的曲率半径较小的长径方向上的两前端部产生较大的应力，因此，在该部分处的翻边部分引起裂纹等局部损伤的概率较高。图6示出产生这样的裂纹现象的例子。在图6的例子中，在金属板1上通过冲压加工所形成的扁平孔9的周缘整体形成有同一高度的翻边8，但在其长径侧的前端部的一方产生了裂纹部14。若产生上述那样的裂纹部14，则部件彼此的钎焊品质不稳定，产品的耐老化性能也不稳定。进而有时会引起流体从该部分泄露等不良现象。
在专利文献1公开了解决上述问题的方法。
在该翻边加工方法中，在金属板的形成扁平孔的区域的长度方向上的两端部分分别预先形成直径比扁平管的厚度(壁厚)小的下孔。各下孔通过小孔形成用的冲头进行穿孔。接下来，利用翻边加工用的冲头对两个下孔所夹者的部分冲压加工，从而加工出带翻边的扁平孔。然后，在作为金属板的集管板的两端部固定罐主体的缘部而形成罐，并将扁平管的前端部插入于形成有翻边的扁平孔。
根据专利文献1的方法，预先去除了形成有下孔的金属板部分的金属，因此，在进行冲压加工时，形成于扁平孔的长径方向上的两端部的翻边的高度根据上述去除了的金属量而形成得比其以外的翻边的部分稍低。因此，可预想到在冲压加工时该部分产生的应力相应地略有减少，从而也避免如图6所示那样的裂纹现象。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3822958号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在专利文献1的方法中，下孔的直径被限制在比扁平管的厚度小的范围内，因此，在供扁平管插入的扁平孔的长径方向上的长度较大的情况下，或者在提高翻边的高度的情况下，会导致平行于扁平孔的长径方向的侧部处的翻边的高度与扁平孔的长径方向上的两端部处的翻边的高度之差极小。因此扁平孔的两端部处的裂纹避免效果也受到限制。
为此，本发明提供一种用于解决上述那样的以往的裂纹避免方法中的问题的新的带翻边的扁平孔的加工方法。
用于解决课题的手段
本发明的第一发明是一种金属板上的带翻边的扁平孔的加工方法，其是在金属板上加工带翻边的扁平孔的方法，所述金属板上的带翻边的扁平孔的加工方法的特征在于，包括：
第一工序，在该第一工序中，将与按压方向正交的截面为扁平的突出冲头2在金属板1的表面上按压，形成所述截面为扁平的突出部3；
第二工序，在该第二工序中，将与所述按压方向正交的截面为扁平的穿孔冲头4在所形成的突出部3的底面3a上按压，在该部分形成平面的扁平的孔部5；以及
第三工序，在该第三工序中，将翻边冲头7在所形成的孔部5的周缘部分按压，通过将该部分拔起而形成翻边8，
突出冲头2以及穿孔冲头4分别具有：
与所述按压方向平行且位于所述截面的长度方向(以下称为长径方向)上的两端的一对侧面2a、4a；以及
与所述按压方向平行且位于所述截面的宽度方向(以下称为短径方向)上的两端的一对侧面2b、4b，
翻边冲头7的所述截面的长径方向上的两端的侧面间隔7n与突出冲头2的所述截面的所述长径方向上的两端的侧面间隔2n之差7n-2n设定为，比翻边冲头7的所述截面的短径方向上的两端的侧面间隔7m与突出冲头2的所述截面的短径方向上的侧面间隔2m之差7m-2m小，即7n-2n＜7m-2m(技术方案1)。
本发明的第二发明以第一发明为基础，其中，金属板1是热交换器用的集管板10(技术方案2)。
发明效果
在第一发明中，如上所述，首先，通过第一工序在金属板的扁平孔形成区域形成突出部，接下来，通过第二工序在突出部形成扁平的孔部，最后，通过第三工序在孔部的周缘部形成翻边。因此，由于在形成翻边时突出加工和穿孔加工实质上已结束，因此，能够将翻边加工用的冲孔的按压力设定为翻边形成所需最小限的值。因此，与如以往方法那样、以同一冲头同时进行突出部形成、孔部形成以及翻边形成的情况相比，在翻边形成时，在该部分产生的应力显著地降低。
此外，在第一发明中，翻边冲头的与按压方向正交的横截面的长径方向上的侧面间隔与突出冲头的横截面的长径方向上的侧面间隔之差设定得比翻边冲头的短径方向上的侧面间隔与突出冲头的短径方向上的侧面间隔之差小。因此，在翻边加工时，间隔差较小的长径方向上的孔部的缘部扩张得更小并且形成较低的翻边，与此相比，间隔差较大的短径方向(宽度方向)上的孔部的缘部扩张得较大并且形成较高的翻边。因此，在翻边形成时，在该孔部的长径方向上的缘部产生的应力也随之减少。
结果是，在第一发明中，通过第一工序及第二工序进行的突出以及通过穿孔工序而得到应力降低、与通过第三工序而在长径方向上的缘部的翻边产生的应力降低的两个效果叠加，因此扁平孔的大小以及翻边的高度的自由度显著地提高。因此，即使在形成较大的扁平孔、形成较高的翻边的情况下，在翻边部分也不会产生裂纹现象，能够容易且可靠地形成带翻边的扁平孔。
因此，如上所述，不论扁平孔的大小、该周缘部的翻边高度如何，都能够自由度较高且广泛地应用，并且能够简便地加工带翻边的扁平孔。
上述第二发明特别是在用于环境严峻的状态中的车辆用热交换器的集管板的情况下，发挥在耐老化性方面等优异的效果。
附图说明
图1是示出通过本发明中的3个工序所形成的金属板的各形状的局部立体图。
图2是说明基于本发明中的3个工序的加工方法的局部剖视图。
图3是通过图2的加工方法而形成了带翻边的扁平孔的集管板的局部立体图。
图4是图3的IV-IV剖视图。
图5是本发明的第二实施例的横剖视图，且是从与图4相同的方向观察的图。
图6是现有类型的翻边加工部的说明图。
具体实施方式
接下来，基于附图，对本发明的实施方式进行说明。图1是示出通过作为本发明的加工方法的特征的3个工序而形成的金属板的各形状的局部立体图。即图1的(A)是通过第一工序加工后的金属板的形状，图1的(B)是通过第二工序加工后的金属板的形状，图1的(C)通过第三工序加工后的金属板的形状。需要说明的是，图1的各图是从金属板的背面侧(与冲头的按压方向相反的方向侧的面)观察的图。
图2是说明基于本发明中的3个工序的加工方法的局部剖视图，图2的(A1)以及(A2)是第一工序，图2的(B1)以及(B2)是第二工序，图2的(C1)以及(C2)是第三工序。在这些的图中，(A1)(B1)(C1)是与各图中的突出冲头2、穿孔冲头4、翻边冲头7的按压方向F平行的剖视图，且是与按压方向F正交的截面的长径上的剖视图。另外，(A2)(B2)(C2)是从与各图中的突出冲头2、穿孔冲头4、翻边冲头7的按压方向F平行且与按压方向F正交的截面的短径上观察的剖视图。在此，长径是指，与按压方向F正交的截面包括扁平的椭圆状(需要说明的是，该椭圆状是指跑道状(由对置的一对平行部与将其两端间进行连结的一对圆弧部构成))，表示该椭圆的长径。另外，短径表示该椭圆的短径。
第一工序的图2的(A1)以及(A2)示出以下状态：将突出冲头2沿箭头所示的按压方向F在金属板1上按压，从而在金属板1上形成横截面为椭圆的突出部3，该突出冲头2的与该按压方向F正交的横截面为扁平的椭圆。横截面为椭圆的扁平的突出冲头2由冲压用的硬质金属制成，并具有：一对侧面2b，它们与按压方向F平行地延伸，位于椭圆的所述横截面的长径方向上的两端；以及一对侧面2a，它们位于短径方向上的两端。需要说明的是，在形成上述那样的突出部3时，只要在形成有比该突出部3的外周大的凹部的未图示的模具上载置金属板、并将突出冲头2压入该模具内即可。
在上述突出冲头2中，图2的(A1)所示的按压方向F的前端部(底部3a)是平坦的，在该前端部的底部的长径方向上的两端部形成有较小的圆弧部，并且其短径方向上的前端部(底部3a)如图2的(A2)所示那样整体形成为圆弧状。即，形成于金属板1的突出部3在底部3a的椭圆的长径方向上实质上是平坦的，且在底部3a的椭圆的短径方向上形成为圆弧状。需要说明的是，突出冲头2的按压力设定在为了在金属板1上形成突出部3所需的范围内。通过第一工序所形成的突出部3的形状如上述图1的(A)示出。
第二工序的图2的(B1)以及(B2)示出以下状态：将截面为扁平的椭圆的穿孔冲头4沿箭头所示的按压方向F在通过第一工序所形成的突出部3的底面3a上按压，从而在该部分形成扁平的椭圆的孔部5。与按压方向正交的横截面为扁平的椭圆的穿孔冲头4由冲压用的硬质金属制成，并具有：一对侧面4b，它们与按压方向平行地延伸，位于椭圆的长径方向上的两端；以及一对侧面4a，它们与一对侧面4b正交而位于椭圆的短径方向上的两端。在该穿孔工序中，能够将未图示的模具配置于除了穿孔部以外的突出部3的外周来进行该穿孔工序。
上述穿孔冲头4的如图2的(B1)以及(B2)所示的按压方向F的前端部(底部)形成为平坦。需要说明的是，穿孔冲头4的按压力设定在为了在金属板1形成孔部5所需的范围内。
在本实施方式中，穿孔冲头4中的横截面的长径方向上的两端的一对侧面4b的侧面间隔4n、与所述突出冲头2中的横截面的长径方向上的两端的一对侧面2b的侧面间隔2n实质上相同，但穿孔冲头4中的短径方向上的两端的一对侧面4a的侧面间隔4m设定得比所述突出冲头2中的短径方向上的一对侧面2a的侧面间隔2m小。
因此，如图2的(B1)所示，孔部5的长径方向上的宽度3n与突出部3的长径方向上的宽度实质上相同，但如图2的(B2)所示，孔部5的短径方向上的宽度比突出部3的短径方向上的宽度小。其结果是，在突出部3的短径方向上的侧面3a的前端部残留有向短径方向的内侧弯曲的截面圆弧状的细长的突出带3b(图2的(B2))。需要说明的是，在图2的(B1)以及(B2)中，作为参考而示出在穿孔出孔部5时所切下的金属片6的侧截面的形状。在经过第一工序而在第二工序中所形成的带孔部5的突出部3的形状在所述图1的(B)中示出。
第三工序的图2的(C1)以及(C2)示出以下状态：将翻边冲头7沿箭头示出的按压方向F对通过第二工序所形成的孔部5的周缘部进行按压，并拔起该部分，由此在该周缘部形成翻边8。翻边冲头7由冲压用的硬质金属制成，并具有与按压方向F平行地延伸且彼此平行的一对长径方向上的两端的侧面7b、以及与按压方向F平行地延伸且彼此平行的一对短径方向上的两端的侧面7a。
翻边冲头7中的与按压方向F正交的横截面为扁平的椭圆的长径方向上的两端的一对侧面7b的侧面间隔7n与所述第一工序中的突出冲头2的横截面为扁平的椭圆的长径方向上的两端的一对侧面2b的侧面间隔2n之差7n-2n、设定得比翻边冲头7的短径方向上的两端的一对侧面7a的侧面间隔7m与所述突出冲头2的横截面的短径方向上的两端的一对侧面2a的侧面间隔2m之差7m-2m小(7n-2n＜7m-2m)。
这样设定的话，则在翻边加工时，所述间隔差较小的长径方向上的两端的孔部5的缘部扩张得较小并且形成较低的长径方向翻边8b，与此相比，所述间隔差较大的短径方向上的孔部5的缘部扩张得较大并且形成较高的短径方向翻边8a。
另一方面，在本实施方式的第二工序中，如上所述那样进行以下加工：在突出部3的横截面的长径方向上的两端的侧面的前端部形成有直线的残留部3c，且残存向突出部3的短径方向的内侧弯曲的截面圆弧状的细长的突出带3b残留(参照图2的(B2))。在翻边加工时，该圆弧状的突出带3b在翻边冲头7的按压力的作用下沿垂直方向塑性变形并拔起，因此，与从一开始垂直的情况相比，能够以较低的按压力形成翻边。
在翻边加工时，由于上述多个效果叠加的结果，横截面的长径方向上的两端的长径方向翻边8b较低，因此减少其产生的应力，可靠地在避免该部分的一部分产生裂纹现象。
通过第三工序，在扁平孔9的周缘部形成作为翻边8的较低的长径方向翻边8b以及较高的短径方向翻边8a，在所述图1的(C)中，示出了如此加工出的带翻边8的扁平孔9。
图3是通过图2的加工方法形成有带翻边的扁平孔的集管板的局部立体图，图4是图3的IV-IV剖视图。在作为金属板1的集管板10中，多个带翻边8的扁平孔9彼此平行地形成，在用图4中的单点划线示出的扁平管11的端部插入各扁平孔9的状态下将其彼此钎焊固定。
扁平管11的外周面与扁平孔9的内周面的接触面积因翻边8而增加，因此，能够充分地确保钎焊的固定强度。需要说明的是，在图4中，在集管板10中弯曲的两缘部固定有用单点划线示出的罐主体12，形成流体的入口侧或者出口侧的罐13。
需要说明的是，在多个扁平管11之间配置有彼此平行地层叠的翅片(未图示)，通过该多个扁平管11和翅片形成芯部。
另外，在上述的例子中，将集管板10的平面形成为平坦，但也可以将其形成为截面圆弧状。在该情况下，沿着该圆弧形成翻边部，且将该长径方向的两端的翻边部形成得比短径方向的两端的翻边部低。
图5示出该横截面概要图。在该例子中，集管板10的横截面形成为圆弧状。在该集管板10固定横截面圆弧状的罐主体12而形成罐13，芯部由层叠的多个扁平管11和配置于该多个扁平管11之间的未图示的翅片形成。而且，在该截面圆弧状的集管板10上形成有翻边8。该翻边8的高度在椭圆的孔的长径方向上的两端较低，且在该长径方向的中央较高。在形成上述那样的翻边8时，只要将翻边冲头7的形状设置成其平截面为扁平的、其长径方向上的纵截面外周形成为弧状、且翻边冲头7的长径方向上的中央的截面比长径方向上的两端高即可。然后，由这些各构件构成热交换器。
工业实用性
本发明的金属板上的带翻边的扁平孔的加工方法能够用于对车辆等中的热交换器用的集管板等金属板进行翻边加工。
附图标记说明：
1...金属板；
2...突出冲头；
2a...侧面；
2b...侧面；
2c...底面；
2n...侧面间隔；
2m...侧面间隔；
3...突出部；
3a...底面；
3b...突出带；
3c...残留部；
3n...宽度；
4...穿孔冲头；
4a...侧面；
4b...侧面；
4n...侧面间隔；
4m...侧面间隔；
5...孔部；
6...金属片；
7...翻边冲头；
7a...侧面；
7b...侧面；
7n...侧面间隔；
7m...侧面间隔；
8...翻边；
8a...短径方向翻边；
8b...长径方向翻边；
9...扁平孔；
10...集管板；
11...扁平管；
12...罐主体；
13...罐；
14...裂纹部；
F...按压方向。

Claims (2)

1.一种金属板上的带翻边的扁平孔的加工方法，其是在金属板上加工带翻边的扁平孔的方法，所述金属板上的带翻边的扁平孔的加工方法的特征在于，包括：
第一工序，在该第一工序中，将与按压方向正交的截面为扁平的突出冲头(2)在金属板(1)的表面上按压，形成所述截面为扁平的突出部(3)；
第二工序，在该第二工序中，将与所述按压方向正交的截面为扁平的穿孔冲头(4)在所形成的突出部(3)的底面(3a)上按压，在该部分形成平面的扁平的孔部(5)；以及
第三工序，在该第三工序中，将翻边冲头(7)在所形成的孔部(5)的周缘部分按压，通过将该部分拔起而形成翻边(8)，
突出冲头(2)以及穿孔冲头(4)分别具有：
与所述按压方向平行且位于所述截面的长度方向上的两端的一对侧面(2a、4a)，以下，将所述截面的长度方向称为长径方向；以及
与所述按压方向平行且位于所述截面的宽度方向上的两端的一对侧面(2b、4b)，以下，将所述截面的宽度方向称为短径方向，
翻边冲头(7)的所述截面的长径方向上的两端的侧面间隔7n与突出冲头(2)的所述截面的所述长径方向上的两端的侧面间隔2n之差7n-2n设定为，比翻边冲头(7)的所述截面的短径方向上的两端的侧面间隔7m与突出冲头(2)的所述截面的短径方向上的侧面间隔2m之差7m-2m小，即(7n-2n)＜(7m-2m)。
2.根据权利要求1所述的金属板上的带翻边的扁平孔的加工方法，其特征在于，
所述金属板(1)是热交换器用的集管板(10)。
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