CN116917060A - 翻边加工方法、翻边加工用模具、翻边加工装置以及翻边加工品 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及翻边加工方法、翻边加工用模具、翻边加工装置以及翻边加工品。翻边加工方法为,对成型有底孔的金属零件成型包括立起部以及弯曲部的翻边加工部,其特征在于,包括:预成型工序,使底孔扩径,并且使底孔的边缘部相对于金属零件朝向金属零件的底孔周边的第1范围中的金属零件的厚度方向的第1方向相对移动,将第1范围成型为整体朝向第1方向从金属零件立起的预成型部;以及正式成型工序,使预成型部朝向与第1方向相反的第2方向变形,成型为预成型部的外径侧的第2范围在第1方向上成为与第1范围相同的高度、且比第2范围靠预成型部的内径侧的第3范围的一部分成为立起部以及弯曲部的一部分。
Description
技术领域
本发明涉及翻边加工方法、翻边加工用模具、翻边加工装置以及翻边加工品。
本申请基于2021年2月24日向日本提出的特愿2021-027954号并主张优先权,将其内容援用于此。
背景技术
存在对设置于作为被加工材的金属零件、金属板的底孔实施翻边加工而成型为大致圆筒状的翻边加工部的技术。在该翻边加工中,将底孔的周缘部挤出而将其一部分成型为圆筒状,成型为翻边加工部。翻边加工部的圆筒状的凸缘(立起部)经由弯曲部与其周缘部的金属零件、金属板的一部分连接。该翻边加工部被要求疲劳特性、尺寸精度。例如,在专利文献1中公开了如下技术:通过压印加工对翻边加工部的端部施加压缩应力,由此缓和拉伸残留应力,抑制由于压缩应力局部地集中于构成翻边加工部的根部的弯曲部的弯曲的内侧面而在内侧面产生的褶皱、裂纹。此外,作为翻边加工的技术,还提出有专利文献2所记载那样的进行阶段性成型的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2018-051609号公报
专利文献2:日本专利第5636846号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而,翻边加工部也被采用为车辆的行走部分零件。尤其是下臂、拖拽臂这样的车辆的行走部分零件被要求疲劳特性,但根据翻边加工的方法的不同,在翻边加工部的弯曲部的内侧容易产生拉伸残留应力。当对在翻边加工部的弯曲部的内侧产生了拉伸残留应力的状态下的零件施加疲劳负荷时,有时在翻边加工部会产生变形。此外,根据翻边加工的方法的不同,一般已知在该弯曲部的内侧会产生几十μm左右的微小裂纹(弯曲内裂纹),有时需要扩大弯曲部的曲率半径这样的形状变更。
本发明是鉴于上述问题而完成的,其目的在于提供能够抑制在翻边加工部的弯曲部产生裂纹的翻边加工方法、翻边加工用模具、翻边加工装置以及翻边加工品。
(1)本发明的一个方式的翻边加工方法为,使用翻边加工用模具对成型有底孔的金属零件成型包括立起部以及弯曲部的翻边加工部,其特征在于,
上述翻边加工用模具包括:
第1冲模,具备第1冲模孔以及与上述第1冲模孔的轴线垂直的第1支承面;
第2冲模,具备第2冲模孔以及与上述第2冲模孔的轴线垂直的第2支承面;
支架,具备与上述第1支承面以及上述第2支承面对置的第3支承面,在与上述第1冲模以及上述第2冲模之间夹持上述金属零件;以及
冲头,具备轴部,设置成能够沿着上述第1冲模孔的上述轴线以及上述第2冲模孔的上述轴线移动,
上述第1支承面、上述第2支承面以及上述第3支承面相互平行地配置,
上述第2冲模孔的直径小于上述第1冲模孔的直径,并且上述第2支承面的外径小于上述第1冲模孔的直径,
上述翻边加工方法包括:
预成型工序,使上述底孔扩径,并且使上述底孔的边缘部相对于上述金属零件朝向上述金属零件的上述底孔周边的第1范围中的上述金属零件的厚度方向的第1方向相对移动,将上述第1范围成型为整体朝向上述第1方向从上述金属零件立起的预成型部;以及
正式成型工序,使上述预成型部朝向与上述第1方向相反的第2方向变形,成型为上述预成型部的外径侧的第2范围在上述第1方向上成为与上述第1范围相同的高度、且比上述第2范围靠上述预成型部的内径侧的第3范围的一部分成为上述立起部以及上述弯曲部的一部分,
上述弯曲部的外径小于上述预成型部的外径,并且,
在与上述第1方向平行且通过上述底孔的中心的截面中,上述弯曲部的最大的曲率半径小于上述预成型部的最小的曲率半径,
在上述第1冲模的上述第1支承面与上述支架的上述第3支承面之间夹持上述金属零件,使上述冲头朝向上述第1方向相对于上述第1冲模相对移动而使上述冲头插通上述第1冲模孔,由此在上述冲头与上述第1冲模之间成型上述预成型部,
在上述第1支承面与上述第3支承面之间夹持有上述金属零件的状态下,使上述第2冲模朝向上述第2方向相对于上述支架相对移动而使上述第2冲模的一部分插通在上述冲头与上述第1冲模之间,由此在上述第2冲模与上述冲头以及上述支架之间成型上述翻边加工部,
当将上述第1冲模孔的半径与上述第2冲模孔的半径之差设为U,将上述冲头的上述轴部的直径设为P,将上述金属零件的上述底孔的直径设为A时,满足下述式1,
当将上述金属零件的上述底孔的边缘部的高度设为t,将上述第1方向上的上述弯曲部的外表面的高度设为h时,满足下述式2,
0.5×(P-A)/2<U<20×(P-A)/2 ……式1
0.2<h/t<0.6 ……式2。
(2)本发明的一个方式的翻边加工方法,使用包括一组预成型模具以及一组正式成型模具的翻边加工用模具,对成型有底孔的金属零件成型包括立起部以及弯曲部的翻边加工部,其特征在于,
上述一组预成型模具包括:
第1冲模,具备第1冲模孔以及与上述第1冲模孔的轴线垂直的第1支承面;
第1支架,具备与上述第1支承面对置且与上述第1支承面平行地配置的第1支架支承面,在与上述第1冲模之间夹持上述金属零件;以及
第1冲头,具备第1轴部,设置成能够沿着上述第1冲模孔的上述轴线移动,
上述一组正式成型模具包括:
第2冲模,具备第2冲模孔以及与上述第2冲模孔的轴线垂直的第2支承面;
第2支架,具备与上述第2支承面对置且与上述第2支承面平行地配置的第2支架支承面,在与上述第2冲模之间夹持上述金属零件;以及
第2冲头,具备第2轴部,设置成能够沿着上述第2冲模孔的上述轴线移动,
上述翻边加工方法包括:
预成型工序,使上述底孔扩径,并且使上述底孔的边缘部相对于上述金属零件朝向上述金属零件的上述底孔周边的第1范围中的上述金属零件的厚度方向的第1方向相对移动,将上述第1范围成型为整体朝向上述第1方向从上述金属零件立起的预成型部;以及
正式成型工序,使上述预成型部朝向与上述第1方向相反的第2方向变形,成型为上述预成型部的外径侧的第2范围在上述第1方向上成为与上述第1范围相同的高度、且比上述第2范围靠上述预成型部的内径侧的第3范围的一部分成为上述立起部以及上述弯曲部的一部分,
上述弯曲部的外径小于上述预成型部的外径,并且,
在与上述第1方向平行且通过上述底孔的中心的截面中,上述弯曲部的最大的曲率半径小于上述预成型部的最小的曲率半径,
在上述第1冲模的上述第1支承面与上述第1支架的上述第1支架支承面之间夹持上述金属零件,使上述第1冲头朝向上述第1方向相对于上述第1冲模相对移动而使上述第1冲头插通上述第1冲模孔,由此在上述第1冲头与上述第1冲模之间成型上述预成型部,
使成型有上述预成型部的上述金属零件从上述预成型模具分离,
接着,以成型有上述预成型部的上述金属零件成为上述第1方向侧的方式在上述第2支架的上述第2支架支承面上载放成型有上述预成型部的上述金属零件,
朝向上述第1方向将上述第2冲头***扩径后的上述底孔,使上述第2冲模朝向上述第2方向相对于上述第2支架相对移动,使上述第2冲头插通在上述第2冲模孔中,由此在上述第2冲模与上述第2冲头以及上述第2支架之间成型上述翻边加工部,
上述第2冲模孔的直径为上述第1冲模孔的直径以下,
当将上述金属零件的上述底孔的边缘部的高度设为t,将上述第1方向上的上述弯曲部的外表面的高度设为h时,满足下述式2,
0.2<h/t<0.6 ……式2。
(3)在上述(2)所记载的翻边加工方法中也可以为,
当将上述第1冲模孔的半径与上述第2冲模孔的半径之差设为U,将上述第2冲头的上述第2轴部的直径设为Ps,将上述金属零件的上述底孔的直径设为A时,满足下述式5,
0.5×(Ps-A)/2<U<20×(Ps-A)/2 ……式5。
(4)在上述(2)或者(3)所记载的翻边加工方法中也可以为,
朝向上述第1方向将上述第2冲头***扩径后的上述底孔,接着,使上述第2冲模朝向上述第2方向相对于上述第2支架相对移动。
(5)在上述(2)或者(3)所记载的翻边加工方法中也可以为,
使上述第2冲模朝向上述第2方向相对于上述第2支架相对移动,接着,朝向上述第1方向将上述第2冲头向扩径后的上述底孔***。
(6)在上述(2)至(5)的任一个所记载的翻边加工方法中也可以为,
上述第1冲头的上述第1轴部的直径小于上述第2冲头的上述第2轴部的直径。
(7)在上述(2)至(6)的任一个所记载的翻边加工方法中也可以为,
上述预成型部与上述第2冲模的初始接触位置为,在与上述第1方向平行且通过上述底孔的中心的截面中,处于上述第2冲模孔的第2冲模肩的具有曲率的部位的表面长度的从上述第2冲模孔的内壁侧到7/8的范围内。
(8)在上述(1)至(7)的任一个所记载的翻边加工方法中也可以为,
上述金属零件的抗拉强度为780MPa以上。
(9)在上述(1)至(8)的任一个所记载的翻边加工方法中也可以为,
当将上述金属零件的上述底孔的边缘部的高度设为t,将上述立起部的开口侧端部的厚度设为tb时,满足下述式4,
tb/t<0.9 ……式4。
(10)在上述(1)至(9)的任一个所记载的翻边加工方法中也可以为,
在上述预成型工序之前,还包括对上述金属零件成型上述底孔的底孔成型工序。
(11)本发明的一个方式的翻边加工用模具,用于对成型有底孔的金属零件成型包括立起部以及弯曲部的翻边加工部,其特征在于,包括:
第1冲模,具备第1冲模孔以及与上述第1冲模孔的轴线垂直的第1支承面;
第2冲模,具备第2冲模孔以及与上述第2冲模孔的轴线垂直的第2支承面;
支架,具备与上述第1支承面以及上述第2支承面对置的第3支承面,在与上述第1冲模以及上述第2冲模之间夹持金属零件;以及
冲头,具备轴部,设置成能够沿着上述第1冲模孔的上述轴线以及上述第2冲模孔的上述轴线移动,
上述第1支承面、上述第2支承面以及上述第3支承面相互平行地配置,
上述第2冲模孔的直径小于上述第1冲模孔的直径,并且,
上述第2支承面的外径小于上述第1冲模孔的直径。
(12)本发明的一个方式的翻边加工装置,其特征在于,
具备上述(11)所记载的翻边加工用模具,并且具备能够使上述第1冲模、上述第2冲模、上述支架以及上述冲头相互相对移动的驱动机构。
(13)本发明的一个方式的翻边加工品,具有包括立起部及弯曲部的翻边加工部以及包括上述弯曲部的周边区域,其特征在于,
在包括上述翻边加工部的轴线且与上述轴线平行的截面中,当将上述弯曲部的外表面的曲率半径设为R时,
当将从上述弯曲部与上述周边区域被连接的上述弯曲部的R止端向上述周边区域侧在与上述轴线垂直的方向上分离R、从成型有上述立起部的一侧的面向与上述轴线平行的方向分离0.2mm的位置a处的上述翻边加工品的硬度设为Hva,
将从上述弯曲部的R止端向上述周边区域侧在与上述轴线垂直的方向上分离R的3倍、从成型有上述立起部的一侧的面向与上述轴线平行的方向分离上述周边区域中的上述翻边加工品的厚度的1/4的位置b处的上述翻边加工品的硬度设为Hvb时,
满足下述式7,并且,
在上述周边区域具有压痕,当将上述立起部的高度设为Us时,上述压痕位于从上述弯曲部的R止端起为0.5×Us以上且20×Us以下的范围内,当将上述周边区域中的上述翻边加工品的厚度设为ts时,与上述轴线平行的方向上的上述压痕的最大的高度或者深度超过ts/20且小于ts/3,
Hva/Hvb>1.03 ……式7。
(14)在上述(13)所记载的翻边加工品中也可以为,
上述Hva为由以上述位置a为中心且一边的长度为上述翻边加工品的厚度的1/6的正方形规定的上述截面上的范围内测定出的硬度的平均硬度,并且,
上述Hvb为由以上述位置b为中心且一边的长度为上述翻边加工品的厚度的1/6的正方形规定的上述截面上的范围内测定出的硬度的平均硬度。
(15)在上述(13)或者(14)所记载的翻边加工品中也可以为,
当将上述周边区域中的上述翻边加工品的厚度设为ts,将与上述轴线平行的方向上的上述弯曲部的外表面的高度设为h时,满足下述式8,
0.2<h/ts<0.6 ……式8。
(16)在上述(13)至(15)的任一个所记载的翻边加工品中也可以为,
当将上述周边区域中的上述翻边加工品的厚度设为ts,将上述立起部的开口侧端部的厚度设为tb时,满足下述式9,
tb/ts<0.9 ……式9。
(17)在上述(13)至(16)的任一个所记载的翻边加工品中也可以为,
在上述弯曲部的上述截面中,不存在距表面的深度为20μm以上的裂纹。
(18)在上述(13)至(17)的任一个所记载的翻边加工品中也可以为,
是在车辆中使用的下臂、拖拽臂以及上臂中的任一个。
发明的效果
根据本发明,能够提供能够抑制在翻边加工部产生裂纹的翻边加工方法、翻边加工用模具、翻边加工装置以及翻边加工品。
附图说明
图1是用于表示翻边加工部的弯曲部的压缩应变与弯曲内裂纹的状态的概要截面图。
图2是用于说明在翻边加工的成型过程中被加工材(金属零件)***的状态的概要截面图。
图3的(A)~(C)是用于说明以往的翻边加工的成型过程的概要平面图。
图4的(A)~(C)分别是用于说明图3的(A)~(C)的翻边加工的成型过程的概要截面图。
图5是用于说明第1实施方式的翻边加工用模具的概要截面图。
图6是用于说明通过翻边加工用模具夹持了金属零件的状态的概要截面图。
图7是用于说明预成型后的翻边加工用模具与成型有预成型部的金属零件的概要截面图。
图8是用于说明正式成型后的翻边加工用模具与翻边加工品的概要截面图。
图9的(A)~(C)是用于说明第1实施方式的翻边加工方法的成型过程的概要平面图。
图10的(A)~(C)分别是用于说明图9的(A)~(C)的状态下的翻边加工的成型过程的概要截面图。
图11是用于说明第2实施方式的翻边加工用模具的预成型模具的概要截面图。
图12是用于说明第2实施方式的翻边加工用模具的正式成型模具的概要截面图。
图13是用于说明第2实施方式的预成型后的预成型模具与成型有预成型部的金属零件的概要截面图。
图14是用于说明在第2实施方式的正式成型模具上载放了成型有预成型部的金属零件的状态的概要截面图。
图15是用于说明在第2实施方式的正式成型模具中从图14的状态起将第2冲头***到扩径后的底孔中的状态的概要截面图。
图16是用于说明在第2实施方式的正式成型模具中从图15的状态起使第2冲模相对于第2支架相对移动而成型了翻边加工部的状态的概要截面图。
图17是用于说明在第2实施方式的正式成型模具中从图14的状态起使第2冲模相对于第2支架相对移动而使预成型部变形后的状态的概要截面图。
图18是用于说明第3实施方式的翻边加工品的概要截面图。
图19是用于说明第3实施方式的翻边加工品所具有的压痕的概要截面图。
具体实施方式
本发明人发现,在翻边加工的成型过程中,由于在弯曲部的内侧表面产生的压缩应变而产生凹凸,由此产生上述那样的弯曲内裂纹。图1是用于表示翻边加工部的弯曲部的压缩应变与弯曲内裂纹的状态的概要截面图。在图1中示出了以通过翻边加工部11的轴线cb且与轴线cb平行的平面对翻边加工品10进行截面观察的状态,且仅示出了以轴线cb为中心的翻边加工部11的单侧的端面。如图1所示,翻边加工品10的翻边加工部11具有弯曲部12以及立起部13。在该弯曲部12的外表面12a上,在成型过程中在图中箭头方向上产生压缩应变,以由于该压缩应变而产生的凹凸为起点而产生弯曲内裂纹CR。
本发明人发现,在翻边加工部的弯曲部的曲率半径相对于被加工材的板厚极小且被加工材为高强度材料的情况下,有时会产生弯曲内裂纹,由于在成型过程中在弯曲部的内侧表面上材料***的部位而产生该弯曲内裂纹。
在图2中示出了用于说明翻边加工的成型过程中的被加工材***的状态的概要截面图。图2是表示在翻边加工的成型过程中,通过冲模20与支架30夹持被加工材M,通过冲头40使被加工材M变形而成型弯曲部12的状态的图。如图2中例示的那样,在与翻边加工部的弯曲部的曲率半径对应的冲模肩21的曲率半径较小的情况下,尤其是在成型过程的初始阶段,在与冲模肩21接触的弯曲部12的外表面12a上产生***部BP。由于在这样的***部BP产生压缩应变,因此可能成为上述那样的弯曲内裂纹的产生原因。因此,本发明人研究了用于抑制成为压缩应变的原因的这种材料***的方法。
以下,举例对本发明的实施方式进行说明,但显而易见本发明并不限定于以下说明的例子。在以下的说明中,有时例示具体的数值、材料,但只要能够得到本发明的效果,则也可以应用其他数值、材料。此外,以下的实施方式的各构成要素能够相互组合。
[第1实施方式]
本实施方式的翻边加工方法是使用翻边加工用模具对成型有底孔的金属零件成型包括立起部以及弯曲部的翻边加工部的方法,上述翻边加工用模具包括:第1冲模,具备第1冲模孔以及与上述第1冲模孔的轴线垂直的第1支承面;第2冲模,具备第2冲模孔以及与第2冲模孔的轴线垂直的第2支承面;支架,具备与第1支承面以及第2支承面对置的第3支承面,在与第1冲模以及第2冲模之间夹持金属零件;以及冲头,具备轴部,设置成能够沿着第1冲模孔的轴线以及第2冲模孔的轴线移动,第1支承面、第2支承面以及第3支承面相互平行地配置,第2冲模孔的直径小于第1冲模孔的直径,并且第2支承面的外径小于第1冲模孔的直径,翻边加工方法包括:预成型工序,使底孔扩径,并且使底孔的边缘部相对于金属零件朝向金属零件的底孔周边的第1范围中的金属零件的厚度方向的第1方向相对移动,将第1范围成型为整体朝向第1方向从金属零件立起的预成型部;以及正式成型工序,使预成型部朝向与第1方向相反的第2方向变形,成型为预成型部的外径侧的第2范围在第1方向上成为与第1范围相同的高度、且比第2范围靠预成型部的内径侧的第3范围的一部分成为立起部以及弯曲部的一部分。
在上述翻边加工方法中,其特征在于,弯曲部的外径小于预成型部的外径,并且在与第1方向平行且通过底孔的中心的截面中,弯曲部的最大的曲率半径小于预成型部的最小的曲率半径,在第1冲模的第1支承面与支架的第3支承面之间夹持金属零件,使冲头朝向第1方向相对于第1冲模相对移动而使冲头插通第1冲模孔,由此在冲头与第1冲模之间成型预成型部,在第1支承面与第3支承面之间夹持了金属零件的状态下,使第2冲模朝向第2方向相对于支架相对移动而使第2冲模的一部分插通在冲头与第1冲模之间,由此在第2冲模与冲头以及支架之间成型翻边加工部,当将第1冲模孔的半径与第2冲模孔的半径之差设为U,将冲头的轴部的直径设为P,将金属零件的底孔的直径设为A时,满足下述式1,当将金属零件的底孔的边缘部的高度设为t,将第1方向上的弯曲部的外表面的高度设为h时,满足下述式2,
0.5×(P-A)/2<U<20×(P-A)/2 ……式1
0.2<h/t<0.6 ……式2。
在由上述构成形成的翻边加工方法中,包括在底孔周边朝向一个方向成型预成型部的预成型工序、以及使预成型部朝向与一个方向相反侧变形而成型翻边加工部的立起部以及弯曲部的正式成型工序,弯曲部的外径小于预成型部的外径,并且在与第1方向平行且通过底孔的中心的截面中,弯曲部的最大的曲率半径小于预成型部的最小的曲率半径,由此能够抑制在翻边加工部的弯曲部产生裂纹。
此处,图3的(A)~(C)是用于说明以往的翻边加工的成型过程的概要平面图、且是从与金属零件1的表面交叉的方向俯视观察的图。图3的(A)表示具有底孔2的金属零件1。图3的(B)表示使底孔2的周缘部变形而使底孔2扩径的状态。图3的(C)表示翻边加工完成的翻边加工品100。图4的(A)~(C)分别是用于说明图3的(A)~(C)的翻边加工的成型过程的概要截面图,示出了通过底孔2的中心且与金属零件1的表面正交的轴ca或者通过要成型的翻边加工部110的轴线cb且与这些轴平行的截面。另外,一般情况下,通过底孔2的中心且与金属零件1的表面正交的轴ca与翻边加工部110的轴线cb一致。
在以往的翻边加工方法中,如图3以及图4所示,使设置于金属零件1的底孔2扩径并且使金属零件1的一部分弯曲而成型包括立起部120和弯曲部130的翻边加工部110。但是,根据翻边加工的方法的不同,有时在弯曲部130的内侧产生微小裂纹(弯曲内裂纹),有时需要扩大弯曲部130的曲率半径等那样的形状变更。在本实施方式的翻边加工方法中,能够抑制这样的翻边加工部的弯曲部产生裂纹。
以下,对本实施方式的翻边加工方法进行说明。在本实施方式中,对使用了图5所示那样的翻边加工用模具1000的翻边加工方法进行说明。
如图5所示,本实施方式中使用的翻边加工用模具具备:第1冲模1100,具备第1冲模孔1110以及与第1冲模孔1110的轴线cd1垂直的第1支承面1120;第2冲模1200,具备第2冲模孔1210以及与第2冲模孔1210的轴线cd2垂直的第2支承面1220;支架1300,具备与第1支承面1120以及第2支承面1220对置的第3支承面1320,在与第1冲模1100以及第2冲模1200之间夹持金属零件1;以及冲头1400,具备轴部1410,设置成能够沿着第1冲模孔1110的轴线cd1以及第2冲模孔1210的轴线cd2移动。
第1冲模1100的第1冲模孔1110的内壁面1111与第1支承面1120通过第1冲模肩面1130连接。第2冲模1200的第2冲模孔1210的内壁面1211与第2支承面1220通过第2冲模肩面1230连接。此外,第2支承面1220与冲模孔侧面1240连接。冲模孔侧面1240位于第2冲模孔1210的内壁面1211的外周侧。第2支承面1220的外径ro2为沿着第1冲模孔1110的轴线cd1的截面中的冲模孔侧面1240的直径。此处,在沿着第2冲模孔1210的轴线cd2的截面中的冲模孔侧面1240的形状为圆形状的情况下,冲模孔侧面1240的直径是该圆形状的直径。在沿着第2冲模孔1210的轴线cd2的截面中的冲模孔侧面1240的形状不为圆形状的情况下,将第2冲模孔1210的轴线cd2与冲模孔侧面1240之间的距离中的最大距离的2倍作为冲模孔侧面1240的直径。第2支承面1220与冲模孔侧面1240也可以经由棱线部(未图示)连接,但该棱线部的宽度可以较小。在图5等的例子中,第1冲模孔1110的轴线cd1与Z轴平行。图5等的Z轴、X轴以及Y轴相互正交。
大致圆筒状的冲头1400包括轴部1410,轴部1410的轴部侧面1411经由冲头肩面1430与顶面1420连接。
在翻边加工用模具1000中,第1支承面1120、第2支承面1220以及第3支承面1320相互平行地配置。此外,冲头1400的顶面1420也可以与第1支承面1120、第2支承面1220以及第3支承面1320平行地配置。
第1冲模孔1110的轴线cd1与第2冲模孔1210的轴线cd2一致。此外,支架1300的支架孔1310的轴线(未图示)与第1冲模孔1110的轴线cd1一致。此处,孔的轴线是指通过孔的边缘部所描绘的圆形状的中心且与孔的深度方向平行的线。此外,冲头1400的轴线(未图示)与第1冲模孔1110的轴线cd1一致。此处,冲头1400的轴线是指冲头的大致圆柱形状部的轴线。
在翻边加工用模具1000中,第2冲模孔1210的直径rd2小于第1冲模孔1110的直径rd1,且第2支承面1220的外径ro2小于第1冲模孔的直径rd1。
在沿着第1冲模孔1110的轴线cd1的截面中,第1冲模孔1110的内壁面1111、第2冲模孔1210的内壁面1211以及冲头1400的轴部侧面1411也可以分别为圆形状。在沿着第1冲模孔1110的轴线cd1的截面中,第2冲模1200的冲模孔侧面1240与支架1300的支架孔1310的内壁面可以为圆形状,也可以为其他形状。在沿着第1冲模孔1110的轴线cd1的截面中,第2冲模孔1210的内壁面1211的直径(第2冲模孔1210的直径)rd2大于冲头1400的轴部侧面1411的直径,第1冲模孔1110的内壁面1111的直径(第1冲模孔1110的直径)rd1大于第2冲模孔1210的内壁面1211的直径。此外,在沿着第1冲模孔1110的轴线cd1的截面中,第1冲模孔1110的内壁面1111的直径大于第2冲模1200的冲模孔侧面1240的直径的最大值。
在图5的例子中,支架1300与弹簧1500连接。例如,弹簧1500也可以在与支架1300所连接的一侧相反侧与模具的基座连接。此外,冲头1400可以在与朝向第1冲模1100以及第2冲模1200侧的顶面1420侧相反侧与模具的基座连接,也可以构成为能够移动。第1冲模1100、第2冲模1200以及支架1300也可以分别与驱动部(未图示)连接,并构成为能够独立地移动。
在以下,使用图6至图10对使用了上述翻边加工用模具1000的翻边加工方法进行说明。首先,在支架1300的第3支承面1320上载放作为被加工材的金属零件1。此时,优选载放成设置于金属零件1的底孔2的中心位于第1冲模孔1110的轴线cd1上。另外,在本实施方式的例子中,将图5等的Z轴的正方向设为铅垂方向进行说明,但并不限定于此。只要能够维持翻边加工用模具1000与金属零件1之间的位置关系,则第1冲模孔1110的轴线cd1也可以不与铅垂方向平行。
接着,如图6所示,在第1冲模1100的第1支承面1120与支架1300的第3支承面1320之间夹持金属零件1。
(预成型工序)
接着,在预成型工序中实施预成型。在预成型工序中,使底孔2扩径,并且使底孔2的边缘部2a相对于金属零件1朝向金属零件1的底孔2周边的第1范围3内的金属零件1的厚度方向的第1方向相对移动,将第1范围3成型为整体朝向第1方向从金属零件1立起的预成型部4。第1范围3是在金属零件1上确定的范围,通过使金属零件1的第1范围3变形而在金属零件1上成型预成型部4。在本实施方式中,第1方向是图5等的Z轴的负方向,后述的第2方向是Z轴的正方向。
此处,图9的(A)表示在与金属零件1的表面垂直的方向上俯视观察设置有底孔2的金属零件1的状态。底孔2由设置于金属零件1的边缘部2a划定,将底孔2的中心轴设为ch。图9的(A)~(C)表示从彼此相同的方向观察的状态。图10的(A)是以通过中心轴ch的面对图9的(A)的金属零件1进行截面观察的状态的图。图10的(A)~(C)表示从彼此相同的方向观察的状态。图9的(B)是表示使图9的(A)的金属零件1变形而得到的设置有预成型部4的金属零件1的图。图10的(A)是以通过中心轴ch的面对图9的(A)的金属零件1进行截面观察的状态的图。此处,金属零件1的厚度方向是与底孔2的中心轴ch平行的方向。此外,第1方向是在正式成型工序后的翻边加工品100中、翻边加工部110的立起部120的边缘部121(开口侧端部)所朝向的方向。
在本实施方式的翻边加工方法中,为了实施预成型,在翻边加工用模具1000中使冲头1400相对于第1冲模1100朝向第1方向相对移动而使冲头1400插通到第1冲模孔1110中,由此在冲头1400与第1冲模1100之间成型预成型部4。图7中示出了预成型后的翻边加工用模具1000和金属零件1。如图7所示,在预成型后的状态下,冲头1400被***到底孔2中,由此底孔2扩径,并且第1范围3被成型为整体朝向第1方向从金属零件立起的预成型部4。在图7的状态下,使第2冲模1200朝向第2方向移动,由此通过经由弹簧1600与第2冲模1200连接的第1冲模1100使支架1300向第2方向移动,弹簧1500收缩。
在本实施方式的例子中,使第1冲模1100朝向支架1300移动,但并不限定于此,也可以使支架1300朝向第1冲模1100移动。此外,在本实施方式的例子中,示出了使第1冲模1100与第2冲模1200同时移动的例子,但并不限定于此,第1冲模1100与第2冲模1200也可以构成为能够独立地移动。在图6等的例子中,第1冲模1100与第2冲模1200通过弹簧1600连接。因此,通过使第2冲模1200相对于支架1300相对移动,由此第1冲模1100也同时相对于支架1300相对移动。此外,在本实施方式中,在预成型中有时优选使底孔2的边缘部2a与第2冲模肩面1230接触,也有时优选使底孔2的边缘部2a与第2冲模肩面1230不接触。
(正式成型工序)
接着预成型工序,在正式成型工序中,使预成型部4朝向与第1方向相反的第2方向变形而成型为,预成型部4的外径侧的第2范围5在第1方向上成为与第1范围3相同的高度,且比第2范围5靠预成型部4的内径侧的第3范围6的一部分成为翻边加工部110的立起部120以及弯曲部130的一部分。
图9的(C)示出了从翻边加工部110的立起部120的边缘部121侧沿着翻边加工部的轴线cb俯视观察设置有翻边加工部110的翻边加工品100的状态。翻边加工部的轴线cb与底孔2的中心轴ch一致。
另外,如图9的(B)所示,在与底孔2的中心轴ch平行的方向的俯视观察中,预成型部4成为圆形状。第2范围5是预成型部4所包含的范围且是预成型部4的外径侧的范围。此外,第3范围6是预成型部4所包含的范围且是比第2范围5靠预成型部4的内径侧的范围。在通过中心轴ch的面的截面观察中,预成型部4的一方的表面位于比预成型前的第1范围3的一方的表面靠第1方向侧的位置。
在本实施方式的翻边加工方法中,在第1支承面1120与第3支承面1320之间夹持有金属零件1的状态下,使第2冲模1200朝向第2方向相对于支架1300相对移动而使第2冲模1200的一部分插通在冲头1400与第1冲模1100之间,由此在第2冲模1200与冲头1400以及支架1300之间成型翻边加工部110。图8中示出了正式成型后的翻边加工用模具1000和翻边加工品100。在图8的状态下,从图7的状态起使第2冲模1200进一步朝向第2方向移动,使弹簧1600收缩,由此第2冲模1200与支架1300成为比图7的状态更接近的状态。在如本实施方式的翻边加工用模具的构成那样,通过弹簧1600连接第1冲模1100与第2冲模1200的情况下,为了在预成型工序中使第1冲模1100与冲头1400相对移动,接着在正式成型工序中使第2冲模1200与冲头1400相对移动,需要使弹簧1600的反弹力大于弹簧1500的反弹力。但是,如上所述,第1冲模1100、第2冲模1200、支架1300以及冲头1400也可以构成为分别独立地移动。
如图8所示,在正式成型后的状态下,通过将第2冲模1200插通到第1冲模1100与冲头1400之间,由此使预成型部4向第2方向变形。由此,成型出包括立起部120和弯曲部130的翻边加工部110。
此处,在本实施方式的翻边加工方法中,预成型部4的外径是指,在与底孔2的中心轴ch平行的方向的俯视观察中、成型为圆形状的预成型部4的外径。预成型部4的外径也可以说是图9的(B)所示那样的预成型部4的边缘部4a划定的圆形状的外径。预成型部4的边缘部4a能够定义为与预成型前的第1范围3的一方的表面为相同高度的表面与位于比预成型前的第1范围3的一方的表面靠第1方向侧的表面之间的边界。在本实施方式的翻边加工方法中,通过预成型工序在包括边缘部4a及其附近的范围内产生后述的压痕(包括弯曲痕)。
在上述翻边加工方法中,弯曲部130的外径是指,在与翻边加工部110的轴线cb平行的方向的俯视观察中、成型为圆形状的弯曲部130的外径。弯曲部130的外径也可以说是图9的(C)所示那样的弯曲部130的边缘部130a划定的圆形状的外径。弯曲部130的边缘部130a能够定义为与预成型前的第1范围3的一方的表面为相同高度的表面与位于比预成型前的第1范围3的一方的表面靠第1方向侧的表面之间的边界。
在上述翻边加工方法中,弯曲部130的曲率半径是与第1方向平行且通过底孔2的中心的截面中的曲率半径。此处,第1方向与翻边加工部110的轴线cb一致。换言之,与第1方向平行且通过底孔2的中心的截面是与翻边加工部110的轴线cb平行且包含翻边加工部110的轴线cb的截面。弯曲部130可以在该截面中具有一定的曲率半径,也可以在弯曲部130内使曲率半径变化。弯曲部130的最大的曲率半径是指,弯曲部130的曲率半径中、在与第1方向平行且通过底孔2的中心的截面中成为最大的曲率半径。弯曲部130的表面中成为凹形状的表面、即位于翻边加工部110的外侧的表面的形状,与第2冲模1200的第2冲模肩面1230的形状对应。
同样,预成型部4可以在与第1方向平行且通过底孔2的中心的截面中具有一定的曲率半径,也可以在预成型部4内使曲率半径变化。预成型部4的最大的曲率半径是指,预成型部4的曲率半径中、在与第1方向平行且通过底孔2的中心的截面中成为最大的曲率半径。
在本实施方式的翻边加工方法中,通过包括预成型工序和正式成型工序,弯曲部的外径小于预成型部的外径、且在与第1方向平行且通过底孔的中心的截面中,弯曲部的最大的曲率半径小于预成型部的最小的曲率半径,由此能够抑制在弯曲部产生的压缩应变,能够抑制在翻边加工部的弯曲部产生裂纹。
此外,在本实施方式的翻边加工方法中,当将第1冲模孔1110的半径与第2冲模孔1210的半径之差设为U,将冲头1400的轴部的直径设为P,将金属零件1的底孔2的直径设为A时,满足下述式1。通过满足式1,在预成型工序中能够成型适当的预成型部4,在正式成型工序中能够抑制压缩应变集中。由于U小于20×(P-A)/2,因此能够确保第2冲模1200与金属零件1之间的接触面积,能够抑制***部而抑制弯曲内裂纹的产生。由于U超过0.5×(P-A)/2,因此正式成型工序中的第2冲模1200与金属零件1的预成型部4接触的距离变短,因此能够抑制***部而抑制弯曲内裂纹的产生。此处,第1冲模孔1110的半径与第2冲模孔1210的半径之差U使用第1冲模孔1110的直径rd1与第2冲模孔1210的直径rd2而表示为(rd1-rd2)/2。
0.5×(P-A)/2<U<20×(P-A)/2 ……式1
进而,在本实施方式的翻边加工方法中,当将金属零件1的底孔2的边缘部2a的高度设为t,将第1方向上的弯曲部130的外表面的高度设为h时,满足下述式2。
0.2<h/t<0.6 ……式2
h/t越小,越容易产生上述弯曲内裂纹。其原因在于,h/t越小,则相对于板厚来说翻边加工部110的弯曲部130的弯曲半径变得越小,弯曲内表层的压缩应变变得越大,越显著地形成***部。在h/t小于0.6的情况下,本实施方式的翻边加工方法的效果更显著地发挥。此外,在h/t为0.2以下的情况下,弯曲内的压缩应变过大,因此有可能无法抑制***部的形成而产生弯曲内裂纹,因此将h/t设为超过0.2。
此外,通过使h/t成为上述范围,由此具有能够增大立起部120的范围这样的优点。此处,所谓金属零件1的底孔2的边缘部2a的高度,换言之为底孔2的边缘部2a处的金属零件1的厚度(板厚)。底孔2的边缘部2a处的金属零件1的厚度也可以是使用千分尺、游标卡尺等测定器具对多个部位(例如5个部位)进行测定而得到的值的平均值。
此外,在本实施方式的翻边加工方法中也可以为,当将第1冲模孔1110的半径与第2冲模孔1210的半径之差设为U,将冲头1400的轴部的直径设为P,将金属零件1的底孔2的直径设为A,将金属零件1的底孔2的边缘部2a的高度设为t时,满足下述式3。
2.0×(P-A)/2/t<U<80×(P-A)/2/t ……式3
通过满足式3,能够将板厚t的幅度以及预成型工序中的金属零件1的举动考虑在内,进一步抑制弯曲内裂纹的产生。
本实施方式的翻边加工方法具有不实施模具的更换等就能够通过1个工序实施翻边加工这样的优点。
在本实施方式的翻边加工方法中,作为金属零件1,优选使用抗拉强度为780MPa以上的钢部件。作为金属零件1,更优选使用抗拉强度为980MPa以上的钢部件、抗拉强度为1180MPa以上的钢部件。从金属零件1中采集JIS Z 2201中记载的JIS5号拉伸试验片,按照JIS Z 2241:2011来进行拉伸试验,由此测定出金属零件1的抗拉强度。
在本实施方式的翻边加工方法中,金属零件的厚度优选为1.8~4.2mm,更优选为2.0~3.9mm。金属零件的厚度进一步优选为2.3~3.2mm。通过使金属零件的厚度成为这样的范围,能够确保所希望的刚性和轻量性。金属零件的厚度也可以为,使用千分尺、游标卡尺等测定器具,除了底孔、受到弯曲加工那样的不是平面的部位之外,对金属零件中是平面的多个部位(例如5处)进行测定而得到的值的平均值。
在本实施方式的翻边加工方法中也可以为,当将金属零件1的底孔2的边缘部2a的高度设为t,将立起部120的开口侧端部(边缘部121)的厚度设为tb时,满足下述式4。由此,具有能够增大立起部的范围这样的优点。厚度tb也可以是使用千分尺、游标卡尺等测定器具对多个部位(例如5个部位)进行测定而得到的值的平均值。
tb/t<0.9 ……式4
在本实施方式的翻边加工方法中也可以为,在预成型工序之前进一步包括在金属零件1上成型底孔2的底孔成型工序。
此外,根据本发明,提供一种用于第1实施方式的翻边加工方法的翻边加工用模具,其特征在于,具备:第1冲模,具备第1冲模孔以及与第1冲模孔的轴线垂直的第1支承面;第2冲模,具备第2冲模孔以及与第2冲模孔的轴线垂直的第2支承面;支架,具备与第1支承面以及第2支承面对置的第3支承面,在与第1冲模以及第2冲模之间夹持金属零件;以及冲头,具备轴部,设置成能够沿着第1冲模孔的轴线以及第2冲模孔的轴线移动,第1支承面、第2支承面以及第3支承面相互平行地配置,第2冲模孔的直径小于第1冲模孔的直径,且第2支承面的外径小于第1冲模孔的直径。此外,根据本发明,提供一种翻边加工装置,具备能够使在第1实施方式中说明的翻边加工用模具的第1冲模、第2冲模、支架以及冲头相互相对移动的驱动机构。
[第2实施方式]
本实施方式的翻边加工方法是对成型有底孔的金属零件成型包括立起部以及弯曲部的翻边加工部的方法,其特征在于,包括:预成型工序,使底孔扩径,并且使底孔的边缘部相对于金属零件朝向金属零件的底孔周边的第1范围中的金属零件的厚度方向的第1方向相对移动,将第1范围成型为整体朝向第1方向从金属零件立起的预成型部;以及正式成型工序,使预成型部朝向与第1方向相反的第2方向变形,成型为预成型部的外径侧的第2范围在第1方向上成为与第1范围相同的高度且比第2范围靠预成型部的内径侧的第3范围的一部分成为立起部以及弯曲部的一部分,弯曲部的外径小于预成型部的外径,在与第1方向平行且通过底孔的中心的截面中,弯曲部的最大的曲率半径小于预成型部的最小的曲率半径。
在本实施方式的翻边加工方法中,使用包括一组预成型模具以及一组正式成型模具的翻边加工用模具,上述一组预成型模具包括:第1冲模,具备第1冲模孔以及与第1冲模孔的轴线垂直的第1支承面;第1支架支承面,与第1支承面对置且与第1支承面平行地配置;第1支架,在与第1冲模之间夹持金属零件;以及第1冲头,具备第1轴部,设置成能够沿着第1冲模孔的轴线移动,上述一组正式成型模具包括:第2冲模,具备第2冲模孔以及与第2冲模孔的轴线垂直的第2支承面;第2支架支承面,与第2支承面对置且与第2支承面平行地配置;第2支架,在与第2冲模之间夹持金属零件;以及第2冲头,具备第2轴部,设置成能够沿着第2冲模孔的轴线移动,第2冲模孔的直径为第1冲模孔的直径以下。
此外,在本实施方式的翻边加工方法中,通过在第1冲模的第1支承面与第1支架的第1支架支承面之间夹持金属零件,使第1冲头朝向第1方向相对于第1冲模相对移动而使第1冲头插通到第1冲模孔中,由此在第1冲头与第1冲模之间成型预成型部,使成型有预成型部的金属零件从预成型模具分离,接着,以成型有预成型部的金属零件朝向第1方向侧的方式在第2支架的第2支架支承面上载放成型有预成型部的金属零件,朝向第1方向将第2冲头***到扩径后的底孔中,使第2冲模朝向第2方向相对于第2支架相对移动,使第2冲头插通在第2冲模孔中,由此在第2冲模与第2冲头以及第2支架之间成型翻边加工部,当将金属零件的底孔的边缘部的高度设为t,将第1方向上的弯曲部的外表面的高度设为h时,满足下述式2。
0.2<h/t<0.6 ……式2
在由上述构成形成的翻边加工方法中,包括:预成型工序,在底孔周边朝向一个方向成型预成型部;以及正式成型工序,使预成型部向与一个方向相反侧变形而成型翻边加工部的立起部以及弯曲部,弯曲部的外径小于预成型部的外径,在与第1方向平行且通过底孔的中心的截面中,弯曲部的最大的曲率半径小于预成型部的最小的曲率半径,由此能够抑制在翻边加工部的弯曲部产生裂纹。
以下,对本实施方式的翻边加工方法进行说明。另外,在本实施方式的翻边加工方法中,作为被加工材的金属零件1被成型成为翻边加工品100的过程中的金属零件1的形态也存在类似的方面,因此适当省略说明。此外,第1方向、第2方向、轴线等的定义也与第1实施方式相同。本实施方式的金属零件1的变形过程与在实施方式1中说明的图9的(A)~(C)以及图10的(A)~(C)所示的过程相同。
在本实施方式的翻边加工方法中,在预成型工序中使用图11所示那样的预成型模具2000。预成型模具2000中包括:第1冲模2100,具备第1冲模孔2110以及与第1冲模孔的轴线cd1’垂直的第1支承面2120;第1支架2300,具备与第1支承面2120对置且与第1支承面2120平行地配置的第1支架支承面2320,在与第1冲模2100之间夹持金属零件1;以及第1冲头2400,具备第1轴部2410,设置成能够沿着第1冲模孔2110的轴线cd1’移动。
此外,在本实施方式的翻边加工方法中,在正式成型工序中使用图12所示那样的正式成型模具3000。正式成型模具3000中包括:第2冲模3200,具备第2冲模孔3210以及与第2冲模孔3210的轴线cd2’垂直的第2支承面3220;第2支架3300,具备与第2支承面3220对置且与第2支承面3220平行地配置的第2支架支承面3320,在与第2冲模3200之间夹持成型有预成型部4的金属零件1;以及第2冲头3400,具备第2轴部3410,设置成能够沿着第2冲模孔3210的轴线cd2’移动。
此外,在本实施方式的预成型模具2000以及正式成型模具3000中,第2冲模孔3210的直径为第1冲模孔2110的直径以下。
在本实施方式的翻边加工方法中,首先,与第1实施方式相同,将设置有底孔的金属零件1载放于预成型模具2000。然后,在第1冲模2100的第1支承面2120与第1支架2300的第1支架支承面2320之间夹持金属零件1。
接着,为了实施预成型,在预成型模具2000中,使第1冲头2400朝向第1方向相对于第1冲模2100相对移动而使第1冲头2400插通于第1冲模孔2110,由此在第1冲头2400与第1冲模2100之间成型预成型部4。图13中示出了预成型后的预成型模具2000和金属零件1。
在实施预成型之后,使成型有预成型部4的金属零件1从预成型模具2000分离。在本实施方式的翻边加工方法中,通过预成型工序,在包括边缘部4a及其附近的范围中产生后述的压痕(包括弯曲痕)。
接着,如图14所示,以成型有预成型部4的金属零件1成为第1方向侧的方式,在正式成型模具3000的第2支架3300的第2支架支承面3320上载放金属零件1。
在本实施方式的翻边加工方法中,为了实施正式成型,朝向第1方向将第2冲头3400***到扩径后的底孔2中,使第2冲模3200朝向第2方向相对于第2支架3300相对移动,使第2冲头3400插通在第2冲模孔3210中,由此在第2冲模3200与第2冲头3400以及第2支架3300之间成型翻边加工部110。
在本实施方式的翻边加工方法中,当将金属零件1的底孔2的边缘部2a的高度设为t,将第1方向上的弯曲部130的外表面的高度设为h时,满足下述式2。
0.2<h/t<0.6 ……式2
h/t越小,越容易产生上述弯曲内裂纹。其原因在于,h/t越小,则相对于板厚来说翻边加工部110的弯曲部130的弯曲半径变得越小,弯曲内表层的压缩应变变得越大,越显著地形成***部。在h/t小于0.6的情况下,本实施方式的翻边加工方法的效果更显著地发挥。此外,在h/t为0.2以下的情况下,弯曲内的压缩应变变得过大,因此有可能无法抑制***部的形成而产生弯曲内裂纹,因此将h/t设为超过0.2。
此外,通过使h/t成为上述范围,由此具有能够增大立起部120的范围这样的优点。此处,所谓金属零件1的底孔2的边缘部2a的高度,换言之是底孔2的边缘部2a处的金属零件1的厚度(板厚)。底孔2的边缘部2a处的金属零件1的厚度,也可以是使用千分尺、游标卡尺等测定器具对多个部位(例如5个部位)进行测定而得到的值的平均值。
在本实施方式的翻边加工方法中也可以为,当将第1冲模孔2110的半径与第2冲模孔3210的半径之差设为U,将第2冲头3400的第2轴部3410的直径设为Ps,将金属零件1的底孔2的直径设为A时,满足下述式5。通过满足式5,在预成型工序中能够成型适当的预成型部4,在正式成型工序中能够抑制压缩应变集中。由于U小于20×(Ps-A)/2,因此能够确保第2冲模3200与金属零件1的接触面积,能够抑制***部而抑制弯曲内裂纹的产生。由于U超过0.5×(Ps-A)/2,因此正式成型工序中的第2冲模3200与金属零件1的预成型部4接触的距离变短,因此能够抑制***部而抑制弯曲内裂纹的产生。此处,第1冲模孔2110的半径与第2冲模孔3210的半径之差U,使用第1冲模孔2110的内壁面2111的直径rd1’以及第2冲模孔3210的内壁面3211的直径rd2’而表示为(rd1’-rd2’)/2。
0.5×(Ps-A)/2<U<20×(Ps-A)/2 ……式5
此外,在本实施方式的翻边加工方法中也可以为,当将第1冲模孔2110的半径与第2冲模孔3210的半径之差设为U,将第2冲头3400的第2轴部3410的直径设为Ps,将金属零件1的底孔2的直径设为A,将金属零件1的底孔2的边缘部2a的高度设为t时,满足下述式6。
2.0×(Ps-A)/2/t<U<80×(Ps-A)/2/t ……式6
通过满足式6,能够将板厚t的幅度以及预成型工序中的金属零件1的举动考虑在内,进一步抑制弯曲内裂纹的产生。
在本实施方式的翻边加工方法的正式成型工序中,能够如以下说明的那样通过两种方法来实施正式成型。
在本实施方式的翻边加工方法中,作为第1种方法,可以如图15所示,首先,朝向第1方向将第2冲头3400***到扩径后的底孔2中。在图15所示那样的状态下,通过使第2冲模3200朝向第2方向相对于第2支架3300相对移动,由此成为图16所示那样的状态,得到成型有翻边加工部110的翻边加工品100。
作为第2种方法,如图17所示,首先,使第2冲模3200朝向第2方向相对于第2支架3300相对移动。成型有预成型部4的金属零件1由第2冲模3200的第2支承面3220与第2支架3300的第2支架支承面3320按压,朝向第2方向变形。在该状态下,如图17所示,在底孔2的周边残留有通过预成型工序而成型的预成型部4的一部分。接着,通过朝向第1方向将第2冲头3400***到扩径后的底孔2中,由此成为图16所示那样的状态,得到成型有翻边加工部110的翻边加工品100。
在本实施方式的翻边加工方法中也可以为,第1冲头2400的第1轴部2410的直径小于第2冲头3400的第2轴部3410的直径。由此,具有能够提高立起部的高度这样的优点。另外,第1冲头2400的第1轴部2410的直径与第2冲头3400的第2轴部3410的直径也可以相同。
在本实施方式的翻边加工方法中也可以为,在与第1方向平行且通过底孔2的中心的截面中,预成型部4与第2冲模3200的初始接触位置处于第2冲模孔3210的第2冲模肩面3230的具有曲率的部位的表面长度的从第2冲模孔3210的内壁面3211侧到7/8的范围内。由此,在正式成型工序中,能够更有效地抑制压缩应变集中。
在本实施方式的翻边加工方法中也可以为,将在预成型工序中使用的第1冲头2400在正式成型工序中作为上述第2冲头3400加以利用。即,在实施预成型之后,也可以不使成型有预成型部4的金属零件1从第1冲头2400以及第1支架2300分离,而将第1冲模2100变更为第2冲模3200来实施正式成型。
本实施方式的翻边加工方法,由于不需要特殊构造的模具这一点而较优异。另外,在本实施方式的例子中,省略了与第1冲模2100、第2冲模3200、第1支架2300或者第2支架3300连接的弹簧的图示,但各模具可以与弹簧连接,能够采用与第1实施方式相同的构成。第1冲模2100、第2冲模3200、第1支架2300、第2支架3300也可以分别与驱动部(未图示)连接,构成为能够独立地移动。此外,第1冲头2400(或者第2冲头3400)也可以在与朝向第1冲模2100(或者第2冲模3200)侧的顶面2420(或者顶面3420)侧相反侧与模具的基座连接,也可以构成为能够移动。
在本实施方式的翻边加工方法中,作为金属零件1优选使用抗拉强度为780MPa以上的钢部件。作为金属零件1,更优选使用抗拉强度为980MPa以上的钢部件、抗拉强度为1180MPa以上的钢部件。通过从金属零件1中采集JIS Z 2201中记载的JIS5号拉伸试验片,按照JIS Z 2241:2011进行拉伸试验,由此测定金属零件1的抗拉强度。
在本实施方式的翻边加工方法中,金属零件的厚度优选为1.8~4.2mm,更优选为2.0~3.9mm。金属零件的厚度进一步优选为2.3~3.2mm。通过将金属零件的厚度设为这样的范围,能够确保所希望的刚性和轻量性。金属零件的厚度也可以为,使用千分尺、游标卡尺等测定器具,除了底孔、受到弯曲加工那样的不是平面的部位之外,对金属零件中是平面的多个部位(例如5个部位)进行测定而得到的值的平均值。
在本实施方式的翻边加工方法中也可以为,当将金属零件1的底孔2的边缘部2a的高度设为t,将立起部120的开口侧端部(边缘部121)的厚度设为tb时,满足下述式4。由此,具有能够增大立起部的范围这样的优点。厚度tb也可以是使用千分尺、游标卡尺等测定器具对多个部位(例如5个部位)进行测定而得到的值的平均值。
tb/t<0.9 ……式4
在本实施方式的翻边加工方法中也可以为,在预成型工序之前进一步包括在金属零件1上成型底孔2的底孔成型工序。
此外,根据本发明,提供一种用于第2实施方式的翻边加工方法的翻边加工用模具,其特征在于,包括:第1冲模,具备第1冲模孔以及与第1冲模孔的轴线垂直的第1支承面;第2冲模,具备第2冲模孔以及与第2冲模孔的轴线垂直的第2支承面;支架,具备与第1支承面以及第2支承面对置的第3支承面,在与第1冲模以及第2冲模之间夹持金属零件;以及冲头,具备轴部,设置成能够沿着第1冲模孔的轴线以及第2冲模孔的轴线移动,第1支承面、第2支承面以及第3支承面相互平行地配置,第2冲模孔的直径小于第1冲模孔的直径,并且第2支承面的外径小于第1冲模孔的直径。此外,根据本发明,提供一种翻边加工装置,具备能够使在第2实施方式中说明的翻边加工用模具的第1冲模、第2冲模、支架以及冲头相互相对移动的驱动机构。
[第3实施方式]
本实施方式的翻边加工品是具有包括立起部及弯曲部的翻边加工部以及包围弯曲部的周边区域的翻边加工品。在本实施方式的翻边加工品中,在包括翻边加工部的轴线且与轴线平行的截面中,当将弯曲部的外表面的曲率半径设为R时,将从弯曲部与周边区域被连接的弯曲部的R止端向周边区域侧在与轴线垂直的方向上分离R、从成型有立起部的一侧的面向与轴线平行的方向分离0.2mm的位置a处的翻边加工品的硬度设为Hva,将从弯曲部的R止端向周边区域侧在与轴线垂直的方向上分离R的3倍、从成型有立起部的一侧的面向与轴线平行的方向分离周边区域中的翻边加工品的厚度的1/4的位置b处的翻边加工品的硬度设为Hvb时,满足下述式7,并且,
在周边区域具有压痕,当将立起部的高度设为Us时,压痕位于从弯曲部的R止端起为0.5×Us以上且20×Us以下的范围内,当将周边区域中的上述翻边加工品的厚度设为ts时,与轴线平行的方向上的压痕的最大的高度或者深度超过ts/20且小于ts/3。
Hva/Hvb>1.03 ……式7
在由上述构成形成的翻边加工品中具有碰撞特性较高这样的优点。
此处,硬度Hva以及硬度Hvb能够通过JIS Z 2244中记载的方法测定。
图18是用于说明本实施方式的翻边加工品100的图,且是通过翻边加工部110的轴线cb且与翻边加工部110的轴线cb平行的截面的截面图。图18中仅示出了以轴线cb为中心的翻边加工部110的单侧。如图18所示,本实施方式的翻边加工部110包括圆筒状的立起部120和弯曲部130。立起部120在与立起部120的开口侧端部121相反侧的连接端部122与弯曲部130连接。
弯曲部130在前端部131与立起部120的连接端部122连接,经由与前端部131相反侧的基端部132与翻边加工品100的周边区域140连接。连接端部122与前端部131也可以是相同部位。弯曲部130从前端部131朝向基端部132扩径。在通过翻边加工部110的轴线cb且与翻边加工部110的轴线cb平行的截面中,弯曲部130平滑地弯曲。翻边加工部110的轴线cb是通过圆筒状的立起部120的长度方向的轴线的轴。
周边区域140是翻边加工品100中的包围弯曲部130的区域、且是与弯曲部130的基端部132连接的区域。虽然也取决于翻边加工品100的形状,但周边区域140更优选在与翻边加工部110的轴线cb正交的平面中,在翻边加工部110的径向上具有0.5~50.0mm左右的宽度。将周边区域140中的翻边加工品的厚度设为ts。厚度ts也可以是使用千分尺、游标卡尺等测定器具对周边区域140的多个部位(例如5个部位)进行测定而得到的值的平均值。
在本实施方式的翻边加工品中,Hva也可以是在包含翻边加工部的轴线且与轴线平行的截面中,在由以上述位置a为中心且一边长度为翻边加工品的厚度的1/6的正方形Sa规定的范围内测定出的硬度的平均硬度。此外,Hvb也可以是在包含翻边加工部的轴线且与轴线平行的截面中,在由以上述位置b为中心且一边长度为翻边加工品的厚度的1/6的正方形Sb规定的范围内测定出的硬度的平均硬度。这些各正方形位于如下位置:在包含翻边加工部的轴线且与轴线平行的截面中,至少一边与翻边加工部的轴线平行。即,在这些各正方形中,相互平行的两边与翻边加工部的轴线平行,与这些边正交的两边与翻边加工部的轴线垂直。正方形Sa以位置a为中心。即,从位置a到正方形Sa的各顶点的距离相等。正方形Sb与位置b之间的关系也相同。
从由这些各正方形规定的范围中得到3~11个样品,将其平均值作为平均硬度。此外,翻边加工品的厚度也可以是使用千分尺、游标卡尺等测定器具对周边区域140的多个部位(例如5个部位)进行测定而得到的值的平均值。
接着,参照图19对压痕进行说明。图19与图18相同,是本实施方式的翻边加工品100的局部截面图、且是通过翻边加工部110的轴线cb且与翻边加工部110的轴线cb平行的截面的截面图。图19中仅示出了以轴线cb为中心的翻边加工部110的单侧。如图19所示,在周边区域140中产生压痕150。如图19中例示的那样,在翻边加工品100的周边区域140中的双方的表面140a或者140b中的任一个表面都可能产生压痕150。
在对翻边加工品100实施了反复施加负荷的疲劳耐久试验时,有时在翻边加工部110的弯曲内侧部的位置(图19的弯曲部130的外周面130b)产生疲劳裂纹。其原因在于,由于在疲劳耐久试验中反复受到负荷,因此应力集中在翻边加工部的弯曲部130,该部位成为起点而变形。在受到负荷时,由于弯曲部130的角度变小或变大,因此在弯曲部130的内侧产生疲劳裂纹。与此相对,在周边区域140中,在从弯曲部的R止端起为0.5×Us以上且20×Us以下的范围内具有压痕150的情况下,在反复施加了负荷时,在这样的压痕150也产生应力,因此翻边加工部110的弯曲内侧(弯曲部130的外周面130b)的应力降低。即,对翻边加工部110施加的应力被分散。在压痕150也产生应力的理由在于,由于在压痕150产生朝向与翻边加工部110的轴线cb平行的方向(也可以是周边区域140的厚度方向)的凹凸,因此该凹凸成为变形的起点。根据这样的理由,由于存在压痕150而疲劳耐久性进一步提高。
压痕150是翻边加工品100的表面突出了规定高度的部位或者翻边加工品100的表面凹陷了规定深度的部位。如图19中例示的那样,压痕150的高度是指,从翻边加工品100的表面突出的一侧的翻边加工品100的表面(在图19的例子中为表面140a)到该突出部的顶部为止的与翻边加工部110的轴线cb平行的方向上的距离Lh。突出部的顶部是突出部中在与轴线cb平行的方向上最远离翻边加工品100的表面的部位。压痕150的深度是指,从翻边加工品100的表面凹陷的一侧的翻边加工品100的表面(在图19的例子中为表面140a)到该凹陷部的底部为止的与翻边加工部110的轴线cb平行的方向上的距离Ld。凹陷部的底部是凹陷部中在与轴线cb平行的方向上最远离翻边加工品100的表面的部位。翻边加工品100的周边区域140中的表面(140a、140b)是除了压痕150的范围之外的大致平面的部分。在本实施方式的翻边加工品100中,压痕150的高度或者深度中的最大值超过ts/20且小于ts/3。
通过使压痕150的最大的高度或者深度超过ts/20,由此能够充分地体现向压痕150的应力分散效果。此外,通过使压痕150的最大的高度或者深度小于ts/3,由此能够抑制从压痕150起的疲劳裂纹。另外,立起部120的高度Us是指从立起部120的开口侧端部121到连接端部122为止的沿着轴线cb的距离。弯曲部130的R止端是指弯曲部130的基端部132。从弯曲部130的R止端起为0.5×Us以上且20×Us以下的范围是指,在与轴线cb垂直且远离轴线cb的方向上距弯曲部130的R止端的距离为0.5×Us以上且距弯曲部130的R止端的距离为20×Us以下的范围,且是由以轴线cb为中心的同心圆包围的范围。此外,在与翻边加工部110的轴线cb平行的方向上,将翻边加工品100的表面突出或者凹陷了周边区域140中的翻边加工品的厚度ts的2%以上的部位设为压痕150。使用接触式或者非接触式的形状测定器来测定压痕150的高度Lh或者深度Ld。
压痕150更优选,在从与轴线cb平行的方向俯视时,在上述范围内形成为连续或者断续地描绘以轴线cb为中心的圆弧的形状。此外,压痕150在上述俯视中也可以为椭圆形状。
在本实施方式的翻边加工品中也可以为,当将周边区域140中的翻边加工品100的厚度设为ts,将与轴线cb平行的方向上的弯曲部130的外周面130b的高度设为h时,满足下述式8。
0.2<h/ts<0.6 ……式8
此处,高度h为,在通过翻边加工部110的轴线cb且与翻边加工部110的轴线cb平行的截面中,从立起部120的外周面120a与弯曲部130的外周面130b的接点O到弯曲部130的基端部132的外周面130b为止的距离、且是与轴线cb平行的方向的距离。弯曲部130的高度h优选为0.6~3.0mm,更优选为1.3~2.1mm。此外,作为厚度ts,也可以采用图18所示那样的弯曲部130的基端部132的板厚。
在本实施方式的翻边加工品中也可以为,当将周边区域140中的翻边加工品100的厚度设为ts,将立起部120的开口侧端部121的厚度设为tb时,满足下述式9。厚度tb也可以是使用千分尺、游标卡尺等测定器具对多个部位(例如5个部位)进行测定而得到的值的平均值。
tb/ts<0.9 ……式9
在本实施方式的翻边加工品中也可以为,在弯曲部130的截面中不存在距表面的深度为20μm以上的裂纹。由此,具有碰撞特性提高这样的优点。此处,表面是指弯曲部130的外周面130b。通过切断截面而用光学显微镜等进行观察,由此能够测定出裂纹的有无以及深度。
本实施方式的翻边加工品能够优选用作为在车辆中使用的下臂、拖拽臂以及上臂中的任一个。
本实施方式的翻边加工品也可以是通过上述第1实施方式或者第2实施方式的翻边加工方法制造出的翻边加工品。
此外,本发明的一个实施方式的翻边加工方法是用于制造通过第1实施方式的翻边加工方法制造出的第3实施方式的翻边加工品的翻边加工方法。此外,本发明的一个实施方式的翻边加工方法是用于制造通过第2实施方式的翻边加工方法制造出的第3实施方式的翻边加工品的翻边加工方法。
实施例
[实验例1]
在各实验例中,在抗拉强度为980MPa级、板厚为2.9mm的钢部件上设置直径40mm的底孔,通过各种方法对该底孔实施翻边加工,形成包括弯曲部以及立起部的翻边部。
在实施例1中,通过上述第1实施方式的方法实施了翻边加工。模具的各尺寸如下所述。
·冲头直径:50mm
·第1冲模孔径:65.2mm
·第2冲模孔径:55.2mm
·第1冲模的第1冲模肩面的曲率半径:5mm
在比较例1中,使用单一的模具通过以往的方法实施了翻边加工。模具的各尺寸如下所述。
·冲头直径:50mm
·冲模孔径:55.2mm
在比较例2中,通过第1实施方式的方法实施了翻边加工,但对于上述式1,作为第1冲模孔与第2冲模孔的冲模孔径之差的U为0.5×(P-A)/2以下。模具的各尺寸如下所述。
·冲头直径:50mm
·第1冲模孔径:57.2mm
·第2冲模孔径:55.2mm
·第1冲模的第1冲模肩面的曲率半径:5mm
在比较例3中,通过第1实施方式的方法实施了翻边加工,但对于上述式1,U为20×(P-A)/2以上。模具的各尺寸如下所述。
·冲头直径:50mm
·第1冲模孔径:160mm
·第2冲模孔径:55.2mm
·第1冲模的第1冲模肩面的曲率半径:5mm
在表1中示出了相对于h/t值的有无产生20μm以上裂纹的结果。将在翻边加工品的翻边加工部的弯曲部内侧(图18的弯曲部130的外周面130b)观察到20μm以上裂纹的实验例设为“×(bad)”,将未观察到20μm以上裂纹的实验例设为“○(good)”。对以翻边加工部的轴线所通过的平面切断的样品的截面进行研磨,通过光学显微镜进行观察,来判断有无产生裂纹。以翻边部的轴线cb为中心等间隔地采集12个样品,根据其中有无满足上述条件的样品来进行判定。此处,h是实施了翻边加工的翻边部的弯曲部的外表面的高度,t是钢部件的底孔的边缘部的高度。
[表1]
如表1所示,可知在通过本发明的翻边加工方法制作出的翻边加工品中,在h/t超过0.2且小于0.6的范围内,裂纹的产生得到抑制。
[实验例2]
在各实验例中,在抗拉强度为980MPa级、板厚为2.9mm、350mm×350mm大小的钢部件(钢板)上设置直径12mm的底孔,通过各种方法对该底孔实施翻边加工,形成包括弯曲部以及立起部的翻边部。翻边加工部的内径为25mm。将具有与翻边加工部的内径相当的外径的圆筒夹具***翻边部,通过激光焊接将翻边部的边缘整周与圆筒夹具接合,制作出试验片。将从翻边加工部立起一侧的钢板的表面到立起部的开口侧端部为止的高度设为5.0mm,将翻边加工部的弯曲部的外表面的高度设为1.0mm。即,立起部的高度Us为4.0mm。
在实施例1中,通过上述第1实施方式的方法实施了翻边加工。模具的各尺寸如下所述。
·冲头直径:25mm
·第1冲模孔径:40.2mm
·第2冲模孔径:30.2mm
·第1冲模的第1冲模肩面的曲率半径:5mm
在实施例1的翻边加工品中,当将立起部的高度设为Us时,翻边加工部周边的压痕在从弯曲部的R止端起为0.5×Us以上且20×Us以下的范围内具有最大的高度或者深度超过ts/20且小于ts/3的压痕。即,如表2所示,满足压痕的位置以及压痕的高度或者深度的条件,并满足本发明的要件。
在比较例1中,使用单一的模具通过以往的方法实施了翻边加工。模具的各尺寸如下所述。
·冲头直径:25mm
·冲模孔径:30.2mm
·冲模肩面的曲率半径:1.0mm
在比较例1的翻边加工品中未观察到压痕。
在比较例2中,通过上述第1实施方式的方法实施了翻边加工。模具的各尺寸如下所述。
·冲头直径:25mm
·第1冲模孔径:32.2mm
·第2冲模孔径:30.2mm
·第1冲模的第1冲模肩面的曲率半径:15mm
在比较例2的翻边加工品中,虽然观察到压痕,但压痕的最大的高度或者深度为ts/20以下。压痕位于从弯曲部的R止端起为0.5×Us以上且20×Us以下的范围内。即,如表2所示,虽然满足了压痕的位置的条件,但不满足压痕的高度或者深度的条件的下限值。
在比较例3中,通过上述第1实施方式的方法实施了翻边加工。模具的各尺寸如下所述。
·冲头直径:25mm
·第1冲模孔径:295mm
·第2冲模孔径:30.2mm
·第2冲模的第2冲模肩面的曲率半径:0.5mm
在比较例3的翻边加工品中,虽然观察到压痕,但压痕的最大的高度或者深度为ts/3以上。可以认为由于第1冲模的曲率半径较小而不满足压痕的高度或者深度的上限。此外,压痕位于比从弯曲部的R止端起为0.5×Us以上且20×Us以下的范围远离翻边加工部的一侧的位置。即,如表2所示,不满足压痕的位置条件的上限值,而且不满足压痕的高度或者深度的条件的上限值。
在比较例4中,通过上述第1实施方式的方法实施了翻边加工。模具的各尺寸如下所述。
·冲头直径:25mm
·第1冲模孔径:295mm
·第2冲模孔径:30.2mm
·第2冲模的第2冲模肩面的曲率半径:5mm
在比较例4的翻边加工品中,具有最大的高度或者深度超过ts/20且小于ts/3的压痕。但是,压痕位于比从弯曲部的R止端起为0.5×Us以上且20×Us以下的范围远离翻边加工部的一侧的位置。即,如表2所示,虽然满足压痕的高度或者深度的条件,但不满足压痕的位置的条件的上限值。
对于试验片的一个端部(边),在与翻边加工部的轴线平行的方向上以1Hz反复施加+2mm~-2mm的位移,计测此时的载荷。对各实验例的试验片实施该计测,评价在施加了20万次位移的时刻有无裂纹。
在表2中示出了相对于压痕条件的有无产生裂纹的结果。将施加了20万次位移的时刻的、在翻边加工品的翻边加工部的弯曲部内侧(图18的弯曲部130的外周面130b)观察到100μm以上裂纹的实验例设为“×(bad)”,将未观察到100μm以上裂纹的实验例设为“○(good)”。对以翻边加工部的轴线通过的平面切断的样品的截面进行研磨,通过光学显微镜进行观察,判断有无产生裂纹。相对于轴线cb等间隔地采集12个样品,通过目视确认来判定有无裂纹。
[表2]
压痕的位置 | 压痕的高度或深度 | 裂纹的有无 | |
实施例1 | 满足 | 满足 | ○ |
比较例1 | - | - | × |
比较例2 | 满足 | 不满足下限值 | × |
比较例3 | 不满足上限值 | 不满足上限值 | × |
比较例4 | 不满足上限值 | 满足 | × |
如表2所示,可知本发明的翻边加工品中的满足压痕的位置及高度的条件的翻边加工品的疲劳耐久性优异。
产业上的可利用性
在本发明中,能够提供能够抑制在翻边加工部产生裂纹的翻边加工方法、翻边加工用模具、翻边加工装置以及翻边加工品,因此产业上的可利用性较高。
符号的说明
1:金属零件;2:底孔;3:第1范围;4:预成型部;5:第2范围;6:第3范围;100:翻边加工品;110:翻边加工部;120:立起部;130:弯曲部;140:周边区域;150:压痕;1000:翻边加工用模具;1100:第1冲模;1111、2111:第1冲模孔的内壁面;1130、2130:第1冲模肩面;1200:第2冲模;1211、3211:第2冲模孔的内壁面;1230、3230:第2冲模肩面;1300:支架;1310、2310、3310:支架孔;1400:冲头;2000:预成型模具;3000:正式成型模具;cd:冲模孔的轴线;rd1、rd1’:第1冲模孔的直径;rd2、rd2’:第2冲模孔的直径;ro2:第2支承面的外径。
Claims (18)
1.一种翻边加工方法,使用翻边加工用模具对成型有底孔的金属零件成型包括立起部以及弯曲部的翻边加工部,其特征在于,
上述翻边加工用模具包括:
第1冲模,具备第1冲模孔以及与上述第1冲模孔的轴线垂直的第1支承面;
第2冲模,具备第2冲模孔以及与上述第2冲模孔的轴线垂直的第2支承面;
支架,具备与上述第1支承面以及上述第2支承面对置的第3支承面,在与上述第1冲模以及上述第2冲模之间夹持上述金属零件;以及
冲头,具备轴部,设置成能够沿着上述第1冲模孔的上述轴线以及上述第2冲模孔的上述轴线移动,
上述第1支承面、上述第2支承面以及上述第3支承面相互平行地配置,
上述第2冲模孔的直径小于上述第1冲模孔的直径,并且上述第2支承面的外径小于上述第1冲模孔的直径,
上述翻边加工方法包括:
预成型工序,使上述底孔扩径,并且使上述底孔的边缘部相对于上述金属零件朝向上述金属零件的上述底孔周边的第1范围中的上述金属零件的厚度方向的第1方向相对移动,将上述第1范围成型为整体朝向上述第1方向从上述金属零件立起的预成型部;以及
正式成型工序,使上述预成型部朝向与上述第1方向相反的第2方向变形,成型为上述预成型部的外径侧的第2范围在上述第1方向上成为与上述第1范围相同的高度、且比上述第2范围靠上述预成型部的内径侧的第3范围的一部分成为上述立起部以及上述弯曲部的一部分,
上述弯曲部的外径小于上述预成型部的外径,并且,
在与上述第1方向平行且通过上述底孔的中心的截面中,上述弯曲部的最大的曲率半径小于上述预成型部的最小的曲率半径,
在上述第1冲模的上述第1支承面与上述支架的上述第3支承面之间夹持上述金属零件,使上述冲头朝向上述第1方向相对于上述第1冲模相对移动而使上述冲头插通上述第1冲模孔,由此在上述冲头与上述第1冲模之间成型上述预成型部,
在上述第1支承面与上述第3支承面之间夹持有上述金属零件的状态下,使上述第2冲模朝向上述第2方向相对于上述支架相对移动而使上述第2冲模的一部分插通在上述冲头与上述第1冲模之间,由此在上述第2冲模与上述冲头以及上述支架之间成型上述翻边加工部,
当将上述第1冲模孔的半径与上述第2冲模孔的半径之差设为U,将上述冲头的上述轴部的直径设为P,将上述金属零件的上述底孔的直径设为A时,满足下述式1,
当将上述金属零件的上述底孔的边缘部的高度设为t,将上述第1方向上的上述弯曲部的外表面的高度设为h时,满足下述式2,
0.5×(P-A)/2<U<20×(P-A)/2 ……式1
0.2<h/t<0.6 ……式2。
2.一种翻边加工方法,使用包括一组预成型模具以及一组正式成型模具的翻边加工用模具,对成型有底孔的金属零件成型包括立起部以及弯曲部的翻边加工部,其特征在于,
上述一组预成型模具包括:
第1冲模,具备第1冲模孔以及与上述第1冲模孔的轴线垂直的第1支承面;
第1支架,具备与上述第1支承面对置且与上述第1支承面平行地配置的第1支架支承面,在与上述第1冲模之间夹持上述金属零件;以及
第1冲头,具备第1轴部,设置成能够沿着上述第1冲模孔的上述轴线移动,
上述一组正式成型模具包括:
第2冲模,具备第2冲模孔以及与上述第2冲模孔的轴线垂直的第2支承面;
第2支架,具备与上述第2支承面对置且与上述第2支承面平行地配置的第2支架支承面,在与上述第2冲模之间夹持上述金属零件;以及
第2冲头,具备第2轴部,设置成能够沿着上述第2冲模孔的上述轴线移动,
上述翻边加工方法包括:
预成型工序,使上述底孔扩径,并且使上述底孔的边缘部相对于上述金属零件朝向上述金属零件的上述底孔周边的第1范围中的上述金属零件的厚度方向的第1方向相对移动,将上述第1范围成型为整体朝向上述第1方向从上述金属零件立起的预成型部;以及
正式成型工序,使上述预成型部朝向与上述第1方向相反的第2方向变形,成型为上述预成型部的外径侧的第2范围在上述第1方向上成为与上述第1范围相同的高度、且比上述第2范围靠上述预成型部的内径侧的第3范围的一部分成为上述立起部以及上述弯曲部的一部分,
上述弯曲部的外径小于上述预成型部的外径,并且,
在与上述第1方向平行且通过上述底孔的中心的截面中,上述弯曲部的最大的曲率半径小于上述预成型部的最小的曲率半径,
在上述第1冲模的上述第1支承面与上述第1支架的上述第1支架支承面之间夹持上述金属零件,使上述第1冲头朝向上述第1方向相对于上述第1冲模相对移动而使上述第1冲头插通上述第1冲模孔,由此在上述第1冲头与上述第1冲模之间成型上述预成型部,
使成型有上述预成型部的上述金属零件从上述预成型模具分离,
接着,以成型有上述预成型部的上述金属零件成为上述第1方向侧的方式,在上述第2支架的上述第2支架支承面上载放成型有上述预成型部的上述金属零件,
朝向上述第1方向将上述第2冲头***扩径后的上述底孔,使上述第2冲模朝向上述第2方向相对于上述第2支架相对移动,使上述第2冲头插通在上述第2冲模孔中,由此在上述第2冲模与上述第2冲头以及上述第2支架之间成型上述翻边加工部,
上述第2冲模孔的直径为上述第1冲模孔的直径以下,
当将上述金属零件的上述底孔的边缘部的高度设为t,将上述第1方向上的上述弯曲部的外表面的高度设为h时,满足下述式2,
0.2<h/t<0.6……式2。
3.根据权利要求2所述的翻边加工方法,其特征在于,
当将上述第1冲模孔的半径与上述第2冲模孔的半径之差设为U,将上述第2冲头的上述第2轴部的直径设为Ps,将上述金属零件的上述底孔的直径设为A时,满足下述式5,
0.5×(Ps-A)/2<U<20×(Ps-A)/2……式5。
4.根据权利要求2或3所述的翻边加工方法,其特征在于,
朝向上述第1方向将上述第2冲头***扩径后的上述底孔,接着,使上述第2冲模朝向上述第2方向相对于上述第2支架相对移动。
5.根据权利要求2或3所述的翻边加工方法,其特征在于,
使上述第2冲模朝向上述第2方向相对于上述第2支架相对移动,接着,朝向上述第1方向将上述第2冲头向扩径后的上述底孔***。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的翻边加工方法,其特征在于,
上述第1冲头的上述第1轴部的直径小于上述第2冲头的上述第2轴部的直径。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的翻边加工方法,其特征在于,
上述预成型部与上述第2冲模的初始接触位置为,在与上述第1方向平行且通过上述底孔的中心的截面中,处于上述第2冲模孔的第2冲模肩的具有曲率的部位的表面长度的从上述第2冲模孔的内壁侧到7/8的范围内。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的翻边加工方法,其特征在于,
上述金属零件的抗拉强度为780MPa以上。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的翻边加工方法,其特征在于,
当将上述金属零件的上述底孔的边缘部的高度设为t,将上述立起部的开口侧端部的厚度设为tb时,满足下述式4,
tb/t<0.9……式4。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的翻边加工方法,其特征在于,
在上述预成型工序之前,还包括对上述金属零件成型上述底孔的底孔成型工序。
11.一种翻边加工用模具,用于对成型有底孔的金属零件成型包括立起部以及弯曲部的翻边加工部,其特征在于,包括:
第1冲模,具备第1冲模孔以及与上述第1冲模孔的轴线垂直的第1支承面;
第2冲模,具备第2冲模孔以及与上述第2冲模孔的轴线垂直的第2支承面;
支架,具备与上述第1支承面以及上述第2支承面对置的第3支承面,在与上述第1冲模以及上述第2冲模之间夹持金属零件;以及
冲头,具备轴部,设置成能够沿着上述第1冲模孔的上述轴线以及上述第2冲模孔的上述轴线移动,
上述第1支承面、上述第2支承面以及上述第3支承面相互平行地配置,
上述第2冲模孔的直径小于上述第1冲模孔的直径,并且,
上述第2支承面的外径小于上述第1冲模孔的直径。
12.一种翻边加工装置,其特征在于,
具备权利要求11所述的翻边加工用模具,并且具备能够使上述第1冲模、上述第2冲模、上述支架以及上述冲头相互相对移动的驱动机构。
13.一种翻边加工品,具有包括立起部及弯曲部的翻边加工部以及包括上述弯曲部的周边区域,其特征在于,
在包括上述翻边加工部的轴线且与上述轴线平行的截面中,当将上述弯曲部的外表面的曲率半径设为R时,
当将从上述弯曲部与上述周边区域被连接的上述弯曲部的R止端向上述周边区域侧在与上述轴线垂直的方向上分离R、从成型有上述立起部的一侧的面向与上述轴线平行的方向分离0.2mm的位置a处的上述翻边加工品的硬度设为Hva,
将从上述弯曲部的R止端向上述周边区域侧在与上述轴线垂直的方向上分离R的3倍、从成型有上述立起部的一侧的面向与上述轴线平行的方向分离上述周边区域中的上述翻边加工品的厚度的1/4的位置b处的上述翻边加工品的硬度设为Hvb时,
满足下述式7,并且,
在上述周边区域具有压痕,当将上述立起部的高度设为Us时,上述压痕位于从上述弯曲部的R止端起为0.5×Us以上且20×Us以下的范围内,当将上述周边区域中的上述翻边加工品的厚度设为ts时,与上述轴线平行的方向上的上述压痕的最大的高度或者深度超过ts/20且小于ts/3,
Hva/Hvb>1.03……式7。
14.根据权利要求13所述的翻边加工品,其特征在于,
上述Hva为在由以上述位置a为中心且一边长度为上述翻边加工品的厚度的1/6的正方形规定的上述截面上的范围内测定出的硬度的平均硬度,并且,
上述Hvb为在由以上述位置b为中心且一边长度为上述翻边加工品的厚度的1/6的正方形规定的上述截面上的范围内测定出的硬度的平均硬度。
15.根据权利要求13或14所述的翻边加工品,其特征在于,
当将上述周边区域中的上述翻边加工品的厚度设为ts,将与上述轴线平行的方向上的上述弯曲部的外表面的高度设为h时,满足下述式8,
0.2<h/ts<0.6……式8。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的翻边加工品,其特征在于,
当将上述周边区域中的上述翻边加工品的厚度设为ts,将上述立起部的开口侧端部的厚度设为tb时,满足下述式9,
tb/ts<0.9……式9。
17.根据权利要求13至16中任一项所述的翻边加工品,其特征在于,
在上述弯曲部的上述截面中不存在距表面的深度为20μm以上的裂纹。
18.根据权利要求13至17中任一项所述的翻边加工品,其特征在于,
是在车辆中使用的下臂、拖拽臂以及上臂中的任一个。
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