成型裝置及成型方法與流程

1.本發明的一實施方式涉及一種成型裝置及成型方法。


背景技術：

2.以往，已知有用于被加熱的金屬材料的成型的成型裝置。例如，下述專利文獻1中公開了一種成型裝置，其具備：成型模具，具有彼此成對的下型及上型；氣體供給部，向保持在成型模具之間的金屬管材料內供給氣體；及加熱部，通過通電加熱對該金屬管材料進行加熱。
3.以往技術文獻
4.專利文獻
5.專利文獻1：日本特開2009-220141號公報


技術實現要素：

6.發明要解決的技術課題
7.在上述以往技術的成型裝置的成型模具中，為了形成成型物的轉角部，有時會具有角部。這樣的角部由彼此正交的成型面形成。金屬材料通過分別與彼此正交的成型面接觸而形成為與該角部相對應的形狀。但是，成型物的轉角部的圓角的直徑(角r)的大小由材料的特性和成型條件決定，因此存在難以使圓角的直徑比其更小的問題。
8.本發明的一實施方式是為了消除這樣的問題而完成的，本發明的一實施方式的目的在于提供一種能夠減小成型物的轉角部的圓角的直徑的成型裝置及成型方法。
9.用于解決技術課題的手段
10.本發明的一實施方式所涉及的成型裝置為利用成型模具對被加熱的金屬材料進行成型的成型裝置，其中，剖視觀察時，成型模具具有由彼此交叉的第1成型面及第2成型面形成的角部，第2成型面相對于第1成型面能夠相對移動，在成型時，第2成型面在角部與金屬材料接觸之前的階段朝向按壓金屬材料的按壓方向移動。
11.剖視觀察時，上述成型裝置的成型模具具有由彼此交叉的第1成型面及第2成型面形成的角部。因此，在成型時，金屬材料沿著成型模具的角部而變形從而成為具有轉角部的形狀。在此，第2成型面相對于第1成型面能夠相對移動。即，形成角部的其中一個面(即，第2成型面)能夠朝向按壓金屬材料的按壓方向移動。在成型時，第2成型面在角部與金屬材料接觸之前的階段朝向按壓金屬材料的按壓方向移動。在角部與金屬材料接觸之前的階段，在相當于轉角部的部位中，并未完成淬火，其處于容易變形的狀態。因此，第2成型面在淬火之前能夠深入金屬材料的與轉角部相對應的部位。由此，能夠使成型物的轉角部的圓角的直徑(角r)的大小小于由材料的特性和成型條件決定的大小。由此，能夠減小成型物的轉角部的圓角的直徑。
12.成型模具可以具有：第1模具，具有第1成型面，并且在成型時其移動受到限制；及第2模具，具有第2成型面，并且相對于第1模具能夠相對移動。此時，在成型時，第2模具相對
于移動受到限制的第1模具能夠朝向按壓方向移動。由此，第2成型面相對于第1成型面朝向按壓方向移動，從而能夠進入到金屬材料的轉角部。
13.成型模具可以在金屬材料的兩側具有一對第2模具。此時，成型模具能夠減小金屬材料兩側的轉角部的圓角的直徑。
14.成型模具可以具備：第1主模具及第2主模具，具有第1成型面，并且彼此相對；第1雙動模具，具有第2成型面，并且相對于第1主模具能夠相對移動；及第2雙動模具，具有第2成型面，并且相對于第2主模具能夠相對移動。此時，能夠由第1主模具及第2主模具在金屬材料上形成凸緣部，并且能夠減小金屬材料的轉角部的圓角的直徑。
15.本發明的一實施方式所涉及的成型方法為利用成型模具對被加熱的金屬材料進行成型的成型方法，其中，剖視觀察時，成型模具具有由彼此交叉的第1成型面及第2成型面形成的角部，第2成型面相對于第1成型面能夠相對移動，在成型時，使第2成型面在角部與金屬材料接觸之前的階段朝向按壓金屬材料的按壓方向移動。
16.根據該成型方法，能夠獲得與上述成型裝置相同的作用效果。
17.本發明的一實施方式所涉及的成型裝置為利用成型模具對被加熱的金屬材料進行成型的成型裝置，其中，剖視觀察時，成型模具具有由彼此交叉的第1成型面及第2成型面形成的角部，第2成型面相對于第1成型面能夠相對移動，在成型時，第2成型面在利用角部對金屬材料的與轉角部相對應的部位進行淬火之前的階段朝向按壓金屬材料的按壓方向移動，由此在金屬材料上形成轉角部。
18.在成型時，第2成型面在對金屬材料的與轉角部相對應的部位進行淬火之前的階段朝向按壓金屬材料的按壓方向移動。在進行淬火之前的階段，金屬材料的與轉角部相對應的部位處于容易變形的狀態。因此，第2成型面在淬火之前能夠深入金屬材料的與轉角部對應的部位。由此，能夠使成型物的轉角部的圓角的直徑(角r)的大小小于由材料的特性和成型條件決定的大小。由此，能夠減小成型物的轉角部的圓角的直徑。
19.發明效果
20.根據本發明的一實施方式，提供一種能夠減小成型物的轉角部的圓角的直徑的成型裝置及成型方法。
附圖說明
21.圖1是本發明的實施方式所涉及的成型裝置的概略圖。
22.圖2是表示由噴嘴密封了金屬管材料時的狀態的剖視圖。
23.圖3是成型模具的剖視圖。
24.圖4是表示成型模具的角部的狀態的放大圖。
25.圖5是變形例所涉及的成型裝置的成型模具的剖視圖。
26.圖6是變形例所涉及的成型裝置的成型模具的剖視圖。
具體實施方式
27.以下，參考附圖對本發明的優選實施方式進行說明。另外，在各附圖中，對相同部分或相應部分標注相同的符號，并省略重復說明。
28.圖1是本實施方式所涉及的成型裝置1的概略圖。如圖1所示，成型裝置1是通過吹
塑成型來成型出具有空心形狀的金屬管(成型物)的裝置。在本實施方式中，成型裝置1設置于水平面上。成型裝置1具備成型模具2、驅動機構3、保持部4、加熱部5、流體供給部6、冷卻部7及控制部8。另外，在本說明書中，金屬管是指成型裝置1成型完成后的空心物品，金屬管材料40(金屬材料)是指成型裝置1成型完成之前的空心物品。金屬管材料40是可淬火鋼類的管材料。并且，有時將水平方向上的進行成型時的金屬管材料40的延伸方向稱為“長度方向”，將與長度方向正交的方向稱為“寬度方向”。
29.成型模具2是將金屬管材料40成型為金屬管的模具，其具備在上下方向上彼此相對的下側模具11(第1模具)及上側模具12(第2模具)。下側模具11及上側模具12由鋼鐵制塊構成。下側模具11經由模座等固定于基臺13上。上側模具12經由模座等固定于驅動機構3的滑動件上。
30.驅動機構3是使下側模具11及上側模具12中的至少一個移動的機構。在圖1中，驅動機構3具有僅使上側模具12移動的結構。驅動機構3具備：滑動件21，其使上側模具12朝向下側模具11及上側模具12彼此合攏的方向移動；作為致動器的回拉缸22，產生將上述滑動件21拉向上側的力量；作為驅動源的主缸23，使滑動件21下降并進行加壓；及驅動源24，對主缸23賦予驅動力。
31.保持部4是保持配置于下側模具11與上側模具12之間的金屬管材料40的機構。保持部4具備：下側電極26及上側電極27，其在成型模具2的長度方向上的一端側保持金屬管材料40；及下側電極26及上側電極27，其在成型模具2的長度方向上的另一端側保持金屬管材料40。長度方向兩側的下側電極26及上側電極27從上下方向夾持金屬管材料40的端部附近從而保持該金屬管材料40。另外，在下側電極26的上表面及上側電極27的下表面形成有與金屬管材料40的外周面形狀相對應的形狀的槽部。在下側電極26及上側電極27上設置有未圖示的驅動機構，因此下側電極26及上側電極27能夠分別獨立地向上下方向移動。
32.加熱部5對金屬管材料40進行加熱。加熱部5是對金屬管材料40進行通電從而對該金屬管材料40進行加熱的機構。加熱部5在金屬管材料40在下側模具11與上側模具12之間且金屬管材料40與下側模具11及上側模具12分開的狀態下對該金屬管材料40進行加熱。加熱部5具備上述的長度方向兩側的下側電極26及上側電極27、以及使電流經由這些電極26、27流向金屬管材料的電源28。另外，加熱部也可以配置于成型裝置1的前工序，從而在外部進行加熱。
33.流體供給部6是用于向保持在下側模具11與上側模具12之間的金屬管材料40內供給高壓流體的機構。流體供給部6向被加熱部5加熱而成為高溫狀態的金屬管材料40供給高壓流體，以使金屬管材料40膨脹。流體供給部6設置于成型模具2的長度方向上的兩端側。流體供給部6具備：噴嘴31，從金屬管材料40的端部的開口部向該金屬管材料40的內部供給流體；驅動機構32，使噴嘴31相對于金屬管材料40的開口部進退移動；及供給源33，經由噴嘴31向金屬管材料40內供給高壓流體。驅動機構32在流體供給時及排氣時使噴嘴31以確保密封性的狀態緊貼于金屬管材料40的端部(參考圖2)，而在其他時間則使噴嘴31與金屬管材料40的端部分開。另外，流體供給部6也可以供給高壓空氣或惰性氣體等氣體作為流體。并且，流體供給部6與具有使金屬管材料40向上下方向移動的機構的保持部4及加熱部5可以設為同一裝置。
34.圖2是表示由噴嘴31密封了金屬管材料40時的狀態的剖視圖。如圖2所示，噴嘴31
是能夠插入到金屬管材料40的端部的圓筒部件。噴嘴31以使該噴嘴31的中心線與基準線sl1一致的方式支承于驅動機構32。金屬管材料40側的噴嘴31的端部的供給口31a的內徑與膨脹成型后的金屬管材料40的外徑大致一致。在該狀態下，噴嘴31從內部的流路63向金屬管材料40供給高壓流體。
35.返回到圖1，冷卻部7是對成型模具2進行冷卻的機構。冷卻部7對成型模具2進行冷卻，由此，若膨脹后的金屬管材料40與成型模具2的成型面接觸，則能夠快速冷卻金屬管材料40。冷卻部7具備形成于下側模具11及上側模具12的內部的流路36及向流路36供給冷卻水并使其循環的水循環機構37。
36.控制部8是控制成型裝置1整體的裝置?？刂撇?控制驅動機構3、保持部4、加熱部5、流體供給部6及冷卻部7?？刂撇?重復進行用成型模具2對金屬管材料40進行成型的動作。
37.具體而言，控制部8例如控制機械臂等搬運裝置的搬運時機，將金屬管材料40配置在打開狀態的下側模具11與上側模具12之間?；蛘?，控制部8也可以等待操作者手動將金屬管材料40配置于下側模具11與上側模具12之間。并且，控制部8控制保持部4的致動器等，以便由長度方向上的兩側的下側電極26支承金屬管材料40，然后使上側電極27下降以夾住該金屬管材料40。并且，控制部8控制加熱部5對金屬管材料40進行通電加熱。由此，在金屬管材料40沿軸向流過的電流，由于金屬管材料40自身的電阻，金屬管材料40自身基于焦耳熱而發熱。
38.控制部8控制驅動機構3以使上側模具12下降而靠近下側模具11，從而使成型模具2閉模。另一方面，控制部8控制流體供給部6，利用噴嘴31密封金屬管材料40的兩端的開口部并且供給流體。由此，通過加熱而被軟化的金屬管材料40膨脹而與成型模具2的成型面接觸。而且，金屬管材料40成型為與成型模具2的成型面的形狀相同的形狀。若金屬管材料40與成型面接觸，則被冷卻部7冷卻的成型模具2會快速冷卻金屬管材料40，由此實施金屬管材料40的淬火。
39.參考圖3，對成型裝置1的成型模具2的詳細結構及成型步驟進行說明。如圖3中(a)所示，(從金屬管材料40的長度方向觀察的)剖視觀察時，成型模具2具有：一對側成型面51(第1成型面)，在旁側沿上下方向延伸；下成型面52，在下側橫向延伸；及上成型面53(第2成型面)，在上側橫向延伸。由此，剖視觀察時，成型模具2具有：角部54，由彼此交叉(在此為正交)的側成型面51及下成型面52形成；及角部56，由彼此交叉(在此為正交)的側成型面51及上成型面53形成。另外，在本實施方式中，下成型面52及上成型面53具有波形形狀。由此，金屬管41(圖3中(c))的下表面及上表面具有加固用的波形形狀。
40.模具11是在成型時其移動受到限制的模具。模具11未與驅動機構3等連接，而是固定于基臺13上。因此，模具11成為移動受到限制的狀態使得其無法移動。剖視觀察時，模具11具有凹狀形狀。因此，模具11具有由內部空間側的一對側面構成的側成型面51及由內部空間側的底面構成的下成型面52。
41.模具12是相對于模具11能夠相對移動的模具。如上所述，模具12能夠通過驅動機構3的驅動力而沿上下方向移動。模具12具有由內部空間側的下表面構成的上成型面53。通過采用這樣的結構，上成型面53相對于側成型面51能夠相對移動。
42.模具12設置于模具11的一對側成型面51之間。側成型面51的成型中并不使用的部
位也更向上方延伸。模具12被該部位引導從而能夠沿上下方向移動。模具12的兩側側面配置成與模具11的一對側成型面51大致接觸，并且沿著該側成型面51在上下方向上移動。并且，模具12的上成型面53遍及一對側成型面51之間的橫向上的整個區域而延伸。
43.在成型時，上成型面53在角部56與金屬管材料40接觸之前的階段朝向按壓金屬管材料40的按壓方向(在此為朝向下方)移動。上成型面53在從流體供給部6向被加熱的金屬材料供給高壓流體而進行吹塑成型時朝向下方移動以壓縮金屬管材料40。另外，角部56與金屬管材料40接觸之前的階段是指：金屬管材料40中的與轉角部43相對應的部位與角部56接觸之前的階段。在該階段，與轉角部43相對應的部位處于并未與成型模具2接觸的狀態(例如，參考圖3中(b))，因此并未完成淬火，其處于容易變形的狀態。另外，在本說明書中，角部56是指：從側成型面51與上成型面53的交點距離5.0mm左右的窄范圍。因此，在圖3中(b)中，金屬管材料40的一部分與側成型面51及上成型面53接觸，但該狀態并不相當于金屬管材料40與角部56接觸的狀態。
44.根據如上所述的關系，在成型時，上成型面53如下移動。即，在對金屬管材料40的與轉角部43相對應的部位進行淬火之前的階段，上成型面53朝向按壓金屬管材料40的按壓方向移動，由此，在金屬管材料40上形成轉角部43。另外，若在金屬管材料40上形成了轉角部43，則成為該轉角部43與成型模具接觸的狀態。因此，對該轉角部43進行淬火。
45.若像圖3中(a)所示那樣在模具11的內部空間配置了金屬管材料40，則控制部8使模具12朝向下方下降以使其插入到模具11的內部空間。接著，控制部8一邊使模具12朝向下方下降一邊利用流體供給部6向金屬管材料40供給流體，由此進行吹塑成型。由此，如圖3中(b)所示，金屬管材料40膨脹，其一部分與各成型面51、52、53接觸。由此，金屬管材料40變形為與各成型面51、52、53相對應的形狀?？刂撇?繼續利用流體供給部6向金屬管材料40供給流體的同時使模具12進一步朝向下方下降。由此，如圖3中(c)所示，金屬管材料40成為與各成型面51、52、53的形狀相同的形狀，從而完成金屬管41。另外，控制部8在完成前的規定時刻使流體供給部6的壓力上升從而進行精加工成型。
46.接著，對本實施方式所涉及的成型裝置1的作用效果進行說明。
47.剖視觀察時，成型裝置1的成型模具2具有由彼此交叉的側成型面51及上成型面53形成的角部56。因此，在成型時，金屬管材料40沿著成型模具2的角部56而變形從而成為具有轉角部43的形狀。
48.在此，參考圖4中(c)及(d)，對比較例所涉及的成型裝置的成型模具進行說明。在比較例所涉及的成型裝置的成型模具中，形成角部156的側成型面151和上成型面153不會彼此相對移動，而是由一個模具構成。此時，金屬管41的轉角部43的圓角的直徑(角r)的大小由材料的特性和成型條件而大致唯一地決定，因此存在難以使圓角的直徑比其更小的問題。即，存在無法使轉角部43的圓角的直徑比圖4中(d)所示的狀態更小的問題。
49.相對于此，在本實施方式所涉及的成型裝置1的成型模具2中，上成型面53相對于側成型面51能夠相對移動。即，形成角部56的其中一個面(即，上成型面53)能夠朝向按壓金屬管材料40的按壓方向移動。如圖4中(a)所示，在成型時，上成型面53在角部56與金屬管材料40接觸之前的階段朝向按壓金屬管材料40的按壓方向移動。在角部56與金屬管材料40接觸之前的階段，在相當于轉角部43的部位，并未完成淬火，其處于容易變形的狀態。因此，上成型面53能夠在淬火之前深入金屬管材料40的與轉角部43相對應的部位。由此，如圖4中
(b)所示，能夠使金屬管41的轉角部43的圓角的直徑(角r)的大小小于由材料的特性和成型條件決定的大小。由此，能夠減小成型物的轉角部的圓角的直徑。
50.成型模具2具有：模具11，具有側成型面51，并且在成型時其移動受到限制；及模具12，具有上成型面53，并且相對于模具11能夠相對移動。此時，在成型時，模具12相對于移動受到限制的模具11能夠向按壓方向移動。由此，上成型面53相對于側成型面51朝向按壓方向移動，從而能夠進入到金屬管材料40的轉角部43。
51.成型方法是一種利用成型模具2對被加熱的金屬管材料40進行成型的成型方法，其中，剖視觀察時，成型模具2具有由彼此交叉的上成型面53及側成型面51形成的角部56，上成型面53相對于側成型面51能夠相對移動，在成型時，在角部56與金屬管材料40接觸之前的階段，使上成型面53朝向按壓金屬管材料40的按壓方向移動。
52.根據該成型方法，能夠獲得與上述成型裝置1相同的作用效果。
53.并且，在成型時，上成型面53在對金屬管材料40的與轉角部43相對應的部位進行淬火之前的階段朝向按壓金屬管材料40的按壓方向移動，由此在金屬管材料40上形成轉角部43。在進行淬火之前的階段，金屬管材料40的與轉角部43相對應的部位處于容易變形的狀態。因此，上成型面53在淬火之前能夠深入到金屬管材料40的與轉角部43相對應的部位。由此，能夠使金屬管41的轉角部43的圓角的直徑(角r)的大小小于由材料的特性和成型條件決定的大小。由此，能夠減小金屬管41的轉角部43的圓角的直徑。
54.本發明并不只限于上述實施方式。
55.在上述實施方式中，上側的角部56的上成型面53相對于側成型面51能夠移動，而下側的角部54的下成型面52則與側成型面51構成為一體。取而代之，也可以構成為如圖5所示下側的角部54的下成型面52相對于側成型面51能夠移動。具體而言，模具具備主模具11a及雙動模具11b。主模具11a是具有側成型面51且在成型時其移動受到限制的模具。雙動模具11b是具有下成型面52且相對于主模具11a能夠相對移動的模具。在成型時，下成型面52在角部54與金屬管材料40接觸之前的階段朝向按壓金屬管材料40的按壓方向移動。在此，下成型面52朝向按壓方向(即，朝向上方)移動。另外，雙動模具11b的動作除了下成型面52朝向按壓方向(即，朝向上方)移動以外與模具12的動作相同。此時，成型模具2成為在金屬管材料40的上下兩側具有一對能夠移動的模具的結構。由此，成型模具2能夠減小金屬管材料40的上下兩側的轉角部42、43的圓角的直徑。
56.在上述實施方式及圖5所示的變形例中，具有側成型面51的模具是在成型時其移動受到限制的模具。但是，具有側成型面51的模具的結構并不受特別限定。例如，也可以采用如圖6所示的成型模具102。成型模具102具備：主模具11a(第1主模具)及主模具12a(第2主模具)，具有側成型面51a、51b(第1成型面)，并且彼此相對；雙動模具11b(第1雙動模具)，具有下成型面52(第2成型面)，并且相對于主模具11a能夠相對移動；及雙動模具12b(第2雙動模具)，具有上成型面53(第2成型面)，并且相對于主模具12a(第2主模具)能夠相對移動。
57.主模具11a、12a中的在上下方向上彼此相對的面作為用于形成凸緣部44的凸緣成型面57而發揮作用。因此，主模具11a、12a的凸緣成型面57之間的空間成為副型腔sc。
58.例如，如圖6中(a)所示，控制部8利用流體供給部6向金屬管材料40供給流體，由此使金屬管材料40的一部分進入到主模具11a、12a之間的副型腔sc。此時，使雙動模具11b、12b朝向按壓方向移動。之后，進一步進行閉模，如圖6中(b)所示壓扁進入副型腔sc的部分
來形成凸緣部44。并且，控制部8使雙動模具11b、12b進一步按壓，由此減小轉角部42、43的圓角的直徑。由此，根據圖6所示的變形例，能夠由主模具11a、12a在金屬管41上形成凸緣部44，并且能夠減小金屬管41的轉角部42、43的圓角的直徑。
59.成型物的形狀并不只限定于上述實施方式所涉及的形狀，只要具有轉角部即可適用本發明。并且，在上述實施方式中，角部由彼此正交的成型面(成型面呈90
°
的角部)構成，但角部的角度并不受特別限定，可以適當變更。
60.另外，在上述實施方式中，以在staf用成型裝置中采用的模具為例進行了說明。但是，采用本發明所涉及的模具的成型裝置的種類并不受特別限定，可以是熱沖壓的成型裝置或其他成型裝置等。
61.符號說明
62.1-成型裝置，2-成型模具，11-模具(第1模具)，11a-主模具(第1模具、第1主模具)，11b-雙動模具(第2模具、第1雙動模具)，12a-主模具(第2主模具)，12b-雙動模具(第2模具、第2雙動模具)，40-金屬管材料(金屬材料)，41-金屬管(成型物)，42、43-轉角部，51-側成型面(第1成型面)，52-下成型面(第2成型面)，53-上成型面(第2成型面)，54、56-角部。