CN115151354A

CN115151354A - 拉深加工品的制造装置及制造方法

Info

Publication number: CN115151354A
Application number: CN202280002798.6A
Authority: CN
Inventors: 济藤友明; 首藤祥史
Original assignee: Japan Technology Management Co ltd
Current assignee: Ningbo Motong Composite Materials Co ltd
Priority date: 2021-04-09
Filing date: 2022-04-08
Publication date: 2022-10-04
Also published as: JP2022161582A; WO2022163873A1; JP2022161898A

Abstract

本发明的目的在于，提供保持制作精度且大幅实现了低价格化的除皱板。本说明书中公开一种除皱板3，其用于通过冲压成型使得被加工件4成型为所需形状的拉深加工品的冲压加工机，该冲压成型利用包括设置有型腔1的第一模具100以及设置有型芯2的第二模具200的一对模具，其中，由具有沿着型腔1和型芯2的对置面的各拐角部外周在2个方向上延伸的臂的多个除皱板片31、32、33、34构成除皱板3，并将除皱板3配置于被拉深加工的拐角部。

Description

拉深加工品的制造装置及制造方法

技术领域

本发明涉及通过冲压成型而使得被加工件成型为所需形状的拉深加工品的制造装置及制造方法。

背景技术

利用冲压机的拉深加工通常利用包括具有型腔的第一模具(也称为凹状模具、冲模)以及具有型芯(或者冲头)的第二模具(凸状模具)的上下一对模具。

除了以往进行的使得金属板形成为被加工件(半成品或工件)的冲压成型以外，拉深加工在使得纤维强化复合树脂(所谓的FRP)形成为被加工件的冲压成型中也得到广泛应用。

在被加工件为纤维强化复合树脂或该纤维强化复合树脂与金属的复合体的情况下，通常采用使得环氧树脂、酚醛树脂、聚酯树脂等热固性树脂、热塑性树脂含浸于玻璃纤维、碳纤维等强化纤维材料而形成为半固化状态的中间材料(预成型料)。利用冲压机对该预成型料进行加热、加压而按需制造加工品。

纤维强化复合树脂的利用冲压机的拉深加工中，随着型芯进入型腔，强化纤维材料被向拉深空间(型腔与型芯之间的间隙)拉入。

该拉入在加工品的拐角部分较为显著，其导致该强化纤维材料产生局部的无定形拉伸应变或间隔伸缩，强化纤维材料密度发生变化，引起树脂的偏置而使得加工品的侧壁等产生褶皱，有时纤维发生断裂。这使得加工品的强度产生局部偏差，导致整体强度降低等不良情况，构成成型品的品质劣化、产生次品的原因。

为了避免上述不良情况，以往利用称为“除皱板”的被加工件保持夹具。除皱板是环绕被加工件(以下假设为预成型料)的外缘的框状板体(画框状的板体)，还具有作为将被加工件保持于模具的规定位置的半成品保持件的功能。

图7是对已知的拉深加工机的一例进行说明的示意图，图7(a)是包括具有型腔1的第一模具以及具有型芯2的第二模具的拉深加工机的侧视图，图7(b)是将图7(a)的第一模具和被加工件去除而俯视观察第二模具的主要部分俯视图。

该拉深加工机包括如上所述的一对模具，在第二模具200设置的型芯2上升而进入在第一模具100设置的型腔1，对作为被加工件4的预成型料进行拉深加工。

并且，沿着所述第二模具200的型芯2的外周以环绕的方式设置有除皱板3。

图7所示的形式的拉深加工机固定于机座(冲压机的基座)7，第二模具200相对于第一模具100而上升，第二模具200的型芯2压入于第一模具100的型腔1。应予说明，还具有使得一对模具上下颠倒的形式。

如图7(b)中所示的俯视形状，除皱板3由一块画框状板体构成，且设置成能够沿着在第二模具200设置的型芯2的外缘而环绕上升、下降。除皱板3通常由与模具相同体系的金属板构成。

在拉深加工时，将被加工件(例如预成型料)4载放于除皱板3的上方(图7(a)所示的状态)。该除皱板3能够利用伸缩部件5而升降，在第二模具200上升开始之前或第二模具上升开始的同时使其上升，将被加工件4夹持于第一模具100的下表面与第二模具200的上表面(对置面)之间。

接下来，利用加压机构6使第二模具200朝大箭头方向进一步上升，使型芯2压入于型腔1，由此将被加工件4拉深加工为规定的形状。

除皱板3也是进行被加工件4的保持和对位的单元，不过，拉深加工中，其主要作用在于，使被加工件的拉深工序中产生的被加工件的周边部分的组织适当地向型腔与型芯之间移动，主要避免侧壁产生褶皱或因厚度减小而断裂。

作为公开了与这种除皱板相关的现有技术的文献，例如，除了专利文献1、专利文献2等专利文献以外，还具有大量的普通文献。

专利文献1公开了纤维强化复合材料成型品的冲压成型装置及方法，其利用具有凹状部(型腔)的上模以及具有凸状部(型芯)的下模，且具备在下模的外周配置的除皱板。

另外，专利文献2为具有凹状模具(相当于称为冲模的上述上模)、凸状模具(相当于称为冲头的上述下模)、以及除皱板的通用冲压机，且公开了通过向上述模具注入高压液体而避免板材的拉深加工中的成型品产生褶皱或断裂的方法及装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第6587771号公报

专利文献2：日本特开平07－144234号公报

发明内容

关于拉深加工，特别是在拐角部的凹形状部(型腔)和凸形状部(型芯)组合的拉深部分容易产生强化纤维的拉入、由此引起的纤维间的偏置、切断、树脂层的膜厚减小等不良情况。如果仅是拉深加工机中利用的除皱板(也称为抗皱板)，则有时会由除皱板和上模夹入，据此，有可能阻碍被加工件的拉入而无法获得精度高的加工品。

除皱板的主要功能是：避免上述被加工件的构成材料的过大拉入而实现适当的拉入。

本发明的目的在于，提供关于上述以往的具备除皱板的制造装置而更容易将被加工件拉入的方法。

为了达成上述目的，关于本发明的拉深加工品的制造装置及制造方法，其特征在于，利用配置于除皱板的上方的至少1个隔离件。

本发明的代表性的结构如下。

本发明是一种除皱板3，其用于通过冲压成型使得被加工件4成型为所需形状的拉深加工品的冲压加工机，该冲压成型利用包括具有型腔1的第一模具100以及具有型芯2的第二模具200的一对模具，其中，该除皱板3采用下述结构。

[1]一种制造装置，其是通过冲压成型使得被加工件成型为所需形状的拉深加工品的制造装置，该冲压成型利用包括具有型腔的第一模具以及具有型芯的第二模具的上下一对模具，

其特征在于，所述制造装置具备：

除皱板，该除皱板配置于相对于所述型芯的与所述被加工件接触的面垂直的面的周围；以及

隔离件，该隔离件配置于所述除皱板的上方，且具有与被加工件相同的厚度或者大于被加工件的厚度的厚度。

[2]一种制造方法，其是基于通过冲压成型使得被加工件成型为所需形状的拉深加工品的制造装置的拉深加工品的制造方法，该冲压成型利用包括具有型腔的第一模具、以及具有型芯的第二模具的上下一对模具，

其特征在于，所述制造装置具备：

至少1个隔离件，该隔离件配置于所述除皱板的上方，

所述制造方法包括：

将所述被加工件配置于所述除皱板的上方的工序；

使所述第二模具与所述除皱板一同上升并使所述型芯的相对于所述被加工件接触的面与所述被加工件接触的工序；

一边将所述被加工件向所述型芯与所述型腔之间拉入、一边使所述第二模具进一步上升并对所述被加工件进行加压的工序；以及

使所述第二模具下降而获得拉深加工品的工序。

[3]根据[2]所述的制造方法，其特征在于，所述被加工件为热塑性树脂、热固性树脂、包含热塑性树脂或热固性树脂的纤维强化复合树脂、或者这些树脂与选自铝、高强度钢以及钛中的金属的复合材料。

[4]根据[2]所述的制造方法，其特征在于，所述被加工件为层叠体。

[5]根据[2]所述的制造方法，其特征在于，所述除皱板由在所述型芯的外侧配置的多个除皱板片构成，所述除皱板片分别具有一者相对于另一者呈直角延伸的一对臂。

[6]根据[2]所述的制造方法，其特征在于，所述隔离件的厚度与所述被加工件的厚度相同或者大于所述被加工件的厚度。

本发明并未限定性地解释为上述结构以及后述的实施方式中说明的实施例的结构，当然只要未脱离本发明的技术思想便可以进行各种变形。

发明效果

根据上述[1]及[2]的结构，通过设置除皱板，能够避免纤维间的偏置、切断、树脂层的膜厚减小，从而能够抑制产生褶皱、断裂(成型品的缺口、开裂)。进而，由于利用隔离件，所以，能够防止由除皱板和上模过度夹入，更容易拉入被加工件。

关于上述[1]及[2]的结构，如果是上述[3]的被加工件(热塑性树脂、热固性树脂、包含热塑性树脂或热固性树脂的纤维强化复合树脂、或者这些树脂与选自铝、高强度钢以及钛中的金属的复合材料)，则特别有用。当对这些材料进行冲压加工时，容易形成波浪状，一旦形成波浪状，则材料难以拉入型腔与型芯之间，不过，如果是本结构，则能够抑制形成波浪状，从而能够使材料容易地拉入。

上述[1]及[2]的结构对于上述[4]中记载的层叠体较为有用。层叠体的情况下，例如假设使得纤维强化复合树脂的预成型料重叠，因层叠而使得被加工件变厚，从而难以拉入。不过，通过设置隔离件，能够使拉入容易度提高，因此，即便是层叠体，也能够制造精度高的拉深加工品。

关于上述[1]及[2]的结构，通过采用上述[5]的除皱板，能够以低成本制作除皱板，且能够抑制被加工件的过大拉入。例如，非加工件为金属的情况下，关于角部成型，虽然该部分因延展性减薄而能够形成所需形状，但是，该减少的金属向其他部分移动，因此，金属板因增多的金属而形成波浪状。形成波浪状的材料(具有凹凸的材料)结果并未拉入模具内。因此，被加工件为金属的情况下，希望遍及周围(360°)地设置除皱板，以使加工品不会出现凸凹。另一方面，被加工件为纤维强化复合树脂(CFRP)的情况下，角部的纤维均等地聚集而成型，因此，限定于形成角部的部分的范围，除此以外的部分形成波浪状的情形较少，所以，无需遍及周围地设置除皱板。倒是仅在角部附近的4点部分配置抗皱板时，被加工物不会受到过度挤压，容易获得精度高的纤维强化复合成型品。

另外，根据上述(6)的结构，与除皱板接触的部分的被加工件不会受到来自第一模具的压力，因此，容易拉入，并且，还能够应对较厚的被加工件。

附图说明

图1是应用了除皱板3及隔离件8的实施例1的制造装置的示意图。

图2是实施例1的制造装置中将被加工件4配置于除皱板3的上方的示意图。

图3是表示实施例1的制造装置中第二模具与被加工件4接触并开始变形的示意图。

图4是表示实施例1的制造装置中第一模具及第二模具最接近被加工件4并以规定形状的状态进行加热、加压的状态的示意图。

图5是表示实施例1的制造装置中使第二模具下降而获得拉深加工品的状态的示意图。

图6是在型芯的4个角部的外侧以除皱板片的形式配备除皱板3的实施例2的制造装置的示意图。

图7是未设置隔离件的以往的制造装置的示意图。

具体实施方式

以下，参照实施例的附图，对本发明的实施方式进行详细说明。

实施例

实施例1

图1是应用了用于本发明所涉及的冲压加工机的除皱板的实施例1的拉深加工品的制造装置(拉深加工机)的示意图，图1(a)是包括具有型腔1的第一模具以及具有型芯2的第二模具的拉深加工机的侧视图，图1(b)是将图1(a)的第一模具和被加工件去除并俯视观察第二模具的主要部分俯视图。

该拉深加工机与图7中说明的拉深加工机相同，包括一对模具，在第二模具200设置的型芯2上升而进入在第一模具100设置的型腔1，对作为被加工件4的预成型料的层叠体进行拉深加工。

本实施例中，在第二模具200的型芯2的外周配置有矩形的除皱板3，沿着矩形的除皱板3的外周的直线部分，在除皱板3的上方具备4个长方体的隔离件8。

(除皱板)

除皱板3以能够与第二模具200一同升降的方式配备于第二模具200。除皱板3借助由弹簧机构构成的伸缩部件5而与第二模具200连接。

在第二模具200开始上升之前，将被加工件4载放于除皱板3的面的上方并使第二模具200上升，由此实施拉深加工。

因此，除皱板3具有可供被加工件4配置的平面，并且，在该平面的中央附近具有能够使得第二模具200的型芯2逐渐上升的孔。

(隔离件)

实施例1的拉深加工机中，在除皱板3的可供被加工件4配置的平面上设置隔离件8。隔离件8沿着除皱板3的外缘而配置于除皱板3的上方，在各边设置4个长方体的隔离件8。应予说明，隔离件的位置只要为除皱板3的平面上即可，并未特别限定，可以根据被加工件4的大小、形状进行变更。可以使其在成型时活动而实施。

(被加工件)

利用实施例1的拉深加工机能够拉深加工的材料(被加工件4的材料)并未特别限定，除了板状的铁、铝、高强度钢、钛等金属单质以外，还能举出纤维强化复合树脂、热塑性树脂、热固性树脂、这些树脂与金属(铝、高强度钢、钛)的复合材料，也可以对这些材料层叠而得的材料进行拉深加工。应予说明，作为纤维强化复合树脂、热塑性树脂、热固性树脂、复合材料的材料，可以采用预成型料。预成型料容易操作，从而为优选。

关于纤维强化复合树脂的纤维，能举出：玻璃纤维、碳纤维、有机纤维等。

(拉深加工品的制造方法)

对利用实施例1的拉深加工机的拉深加工方法进行说明。应予说明，本实施例中，作为被加工件4，利用碳纤维强化复合树脂(热固性树脂)的预成型料的层叠体。首先，如图1(a)那样，以不与隔离件8接触的方式将被加工件4载放于除皱板3的上方。然后，利用第二模具200的内部或外部配备的加热器(未图示)对被加工件4进行加热。

当将被加工件4加热至规定温度时，使第二模具200及其所具备的除皱板3上升，直至使得隔离件8与第一模具100(上模)接触为止(参照图2)。此时，被加工件4能够和隔离件8一同与第一模具100接触，也可以设定为使得被加工件4不与第一模具100接触。为了使被加工件4不与第一模具100接触，使隔离件8的高度高于被加工件4的高度。根据被加工件4容易向型腔1中拉入的观点，优选此时的被加工件4不与第一模具100接触。

在隔离件8与第一模具100接触之后，具有型芯2的第二模具200进一步上升。此时，伸缩部件5收缩，由此使得除皱板3及隔离件8维持该位置，仅有第二模具200(型芯2)进一步上升，将被加工件4向型腔1与型芯2之间拉入，一边使被加工件4变形一边进一步上升(参照图3)。

在型芯2进入型腔1中且对被加工件4进行加压的状态下，在规定的位置使第一模具的上升停止。在上升停止的位置，继续进行加热，以使其形成为所需形状的方式持续加压、加热。第二模具200停止的状态的时间为10秒钟至20分钟的范围。

实施必要的加压、加热之后，使加热停止，在冷却至规定温度之后，使第二模具200下降，取出拉深加工品。

实施例2

图6所示的实施例2为本发明的另一方案。实施例1涉及具备中心处具有供型芯2插入的孔的长方形的1个面的除皱板3，不过，实施例2是由俯视观察型芯2时的(参照图6(b))的近似长方形的4个角部30的外侧所配置的除皱板片31、32、33、34构成的除皱板。应予说明，还能够缩减获得除皱板片31、32、33、34的规定的制作精度的精加工作业，整体而言能够降低成本。

应予说明，本发明在比较大的模具的情况下容易体现出效果，例如，型芯的角部至角部的一条边(4条边中的一条)优选为1000mm以上，更优选为1500mm以上，进一步优选为2000mm以上。

即便将除皱板设为这样的多个除皱板片的情况下，通过在各除皱板片31、32、33、34的上平面的上方设置隔离件8，也能够与实施例1同样容易地拉入被加工件4。图6中，隔离件8的形状为L字型，不过，隔离件8的形状并未特别限定，还可以利用长方体或使得长方体弯曲成曲线状而得的形状等。

并且，型芯2采用了上方平面为对角部进行了倒角的大致长方形的型芯，不过，并不限定于大致长方形，本发明还能够应用于圆形、椭圆形等，这种情况下，可以在型芯的周围配备多个除皱板片(在除皱板片的上方配备隔离件)。

附图标记说明

1···型腔

2···型芯

3···除皱板

31、32、33、34···除皱板片

4···被加工件

5···伸缩部件

6···加压机构

7···机座

8···隔离件

100···第一模具

200···第二模具

Claims

1.一种制造装置，其是通过冲压成型使得被加工件成型为所需形状的拉深加工品的制造装置，该冲压成型利用包括具有型腔的第一模具以及具有型芯的第二模具的上下一对模具，

其特征在于，所述制造装置具备：

2.一种制造方法，其是基于通过冲压成型使得被加工件成型为所需形状的拉深加工品的制造装置的拉深加工品的制造方法，该冲压成型利用包括具有型腔的第一模具以及具有型芯的第二模具的上下一对模具，

其特征在于，所述制造装置具备：

至少1个隔离件，该隔离件配置于所述除皱板的上方，

所述制造方法包括：

将所述被加工件配置于所述除皱板的上方的工序；

使所述第二模具和所述除皱板一同上升并使所述型芯的和所述被加工件接触的面与所述被加工件接触的工序；

一边将所述被加工件拉入所述型芯与所述型腔之间、一边使所述第二模具进一步上升并对所述被加工件进行加压的工序；以及

使所述第二模具下降而获得拉深加工品的工序。

3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，

所述被加工件为热塑性树脂、热固性树脂、包含热塑性树脂或热固性树脂的纤维强化复合树脂、或者这些树脂与选自铝、高强度钢以及钛中的金属的复合材料。

4.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，

所述被加工件为层叠体。

5.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，

所述除皱板由在所述型芯的外侧配置的多个除皱板片构成，所述除皱板片分别具有一者相对于另一者呈直角延伸的一对臂。

6.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，

所述隔离件的厚度与所述被加工件的厚度相同或者大于所述被加工件的厚度。