旋壓成型方法
【專利摘要】在旋壓成型方法中，使用在周緣部（93）上設(shè)置有向厚度方向突出的環(huán)狀的突起（95）的板材（9），在使板材旋轉(zhuǎn)的同時，局部加熱板材的變形對象部位，并且向變形對象部位按壓加工工具以使板材變形。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以增大板材的周緣部的熱容量。借助于此，加熱板材的周緣部附近時，可以防止周緣部變成高溫。其結(jié)果是，可以抑制板材的周緣部的變形。
【專利說明】
旋壓成型方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及使板材旋轉(zhuǎn)的同時成型為所希望的形狀的旋壓成型方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，已知使板材旋轉(zhuǎn)的同時向該板材按壓加工工具以使該板材變形的旋壓成型裝置。像這樣的旋壓成型裝置通常具有安裝于旋轉(zhuǎn)軸的型芯(成型模具)，借由加工工具將板材按壓在型芯上以此進(jìn)行成型。
[0003]近年來，提出了對板材局部加熱的同時進(jìn)行旋壓成型的旋壓成型裝置。例如，專利文獻(xiàn)I中，作為鈦合金用旋壓成型裝置，公開了將板材中的被趕棒(加工工具)按壓在型芯上的部位通過高頻感應(yīng)加熱進(jìn)行加熱的旋壓成型裝置。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn):
專利文獻(xiàn):
專利文獻(xiàn)1:日本特開2011 — 218427號公報。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明要解決的問題
然而，在加熱板材的情況下，隨著加熱位置靠近板材的周緣部，從加熱位置向徑向外側(cè)的熱傳導(dǎo)范圍(傳導(dǎo)距離)變小。因此，加熱板材的周緣部附近時，不僅加熱位置而且周緣部也變成高溫，可能會因該熱造成周緣部的剛性降低而周緣部發(fā)生變形。像這樣的周緣部的變形例如會引起板材和加熱器的接觸。
[0006]因此，本發(fā)明的目的在于提供加熱板材的周緣部附近時能夠抑制板材的周緣部的變形的旋壓成型方法。
[0007]解決問題的手段
為了解決上述問題，本發(fā)明的旋壓成型方法的特征在于，使用在周緣部上設(shè)置有向厚度方向突出的環(huán)狀的突起的板材，在使所述板材旋轉(zhuǎn)的同時，局部加熱所述板材的變形對象部位，并且向所述變形對象部位按壓加工工具以使所述板材變形。
[0008]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可以增大板材的周緣部的熱容量。借助于此，加熱板材的周緣部附近時，可以防止周緣部變成高溫。其結(jié)果是，可以抑制板材的周緣部的變形。
[0009]也可以是，例如，將所述突起的寬度設(shè)為所述板材的厚度的m倍，且將所述突起的高度設(shè)為所述板材的厚度的η倍時，滿足0.l^mXn^lo
[0010]也可以是，在從所述板材的成型開始位置至所述突起上的成型結(jié)束位置的成型區(qū)域，進(jìn)行所述變形對象部位的加熱以及加工工具向所述變形對象部位的按壓。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以將板材以至外周面附近成型為所希望的形狀。而且，借由突起確保周緣部的剛性，因此即使是外周面附近也可以進(jìn)行高精度的成型。
[0011 ]也可以是，例如通過感應(yīng)加熱對所述板材的變形對象部位進(jìn)行加熱。
[0012]也可以是，使用加熱器來進(jìn)行所述板材的變形對象部位的加熱，所述加熱器包括:在所述板材的旋轉(zhuǎn)方向上延伸，且沿著所述板材的雙圓弧狀的線圈部;和與所述線圈部之間形成與所述板材隔開的段差的一對引線部。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，即使突起從板材向與加熱器相同一側(cè)突出，也可以在突起的內(nèi)側(cè)使線圈部接近板材。
[0013]也可以是，所述突起與所述板材一體地設(shè)置。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以利用突起得到周緣部形成為筒狀的成型品作為具有最終形狀的成型品。
[0014]也可以是，所述突起為獨立于所述板材的構(gòu)件，且與所述板材接合。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以將板材自身的成本控制為較低。
[0015]發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，加熱板材的周緣部附近時能夠抑制板材的周緣部的變形。
【附圖說明】
[0016]圖1中的圖1A和圖1B是用于說明根據(jù)本發(fā)明一實施形態(tài)的旋壓成型方法的圖；
圖2是執(zhí)行所述旋壓成型方法的旋壓成型裝置的概略結(jié)構(gòu)圖；
圖3中的圖3A和圖3B分別是背側(cè)加熱器的剖視圖和俯視圖；
圖4是變形例的板材的剖視圖；
圖5是代替的旋壓成型裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0017]根據(jù)本發(fā)明一實施形態(tài)的旋壓成型方法將圖1A所示的板材9成型為如圖1B所示的最終形狀(具有錐部的形狀)。板材9如圖1B所示具有最終形狀為朝向內(nèi)側(cè)的背面9a和最終形狀為朝向外側(cè)的表面％。
[0018]本實施形態(tài)的旋壓成型方法由圖2所示的旋壓成型裝置I執(zhí)行。旋壓成型裝置I在使板材9旋轉(zhuǎn)的同時局部加熱板材9中的變形對象部位92，并向變形對象部位92按壓加工工具10而使板材9變形。
[0019]本實施形態(tài)中，變形對象部位92的局部加熱通過使用了背側(cè)加熱器4A的感應(yīng)加熱來進(jìn)行。背側(cè)加熱器4A隔著板材9配置在加工工具10的相反側(cè)。
[0020]旋壓成型裝置I包括:使板材9旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸21、安裝于旋轉(zhuǎn)軸21且支持板材9的中心部91的支承治具22、和與支承治具22—起夾持板材9的固定治具31。上述變形對象部位92是指與旋轉(zhuǎn)軸21的軸心20僅相距規(guī)定距離R的部位。另外，如圖1A和IB所示，旋轉(zhuǎn)軸2的軸心20與板材9的中心軸90—致。
[0021]如圖2所示，旋轉(zhuǎn)軸21的軸向(軸心20延伸的方向)在本實施形態(tài)中為鉛垂方向。但是，旋轉(zhuǎn)軸21的軸向也可以是水平方向或傾斜方向。旋轉(zhuǎn)軸21的下部支持于基臺11，借由圖略的馬達(dá)使旋轉(zhuǎn)軸21旋轉(zhuǎn)。
[0022]板材9例如是平坦的圓形的板。本實施形態(tài)中，如圖1A所示，在板材9的中心設(shè)置有圓形的開口 94。開口 94例如利用于對支承治具22的定位。但是，板材9無需一定設(shè)置有開口
94ο板材9的材質(zhì)沒有特別限定，例如為鈦合金。
[0023]在板材9的周緣部93設(shè)置有向厚度方向突出的環(huán)狀的突起95。本實施形態(tài)中，突起95以從背面9a向下突出的形式與板材9 一體地設(shè)置。但是，突起95也可以以從表面9b向上突出的形式設(shè)置?；蛘?，突起95也可以設(shè)置于板材9的背面9a和表面9b兩者上。又，本實施形態(tài)中，突起95具有矩形的截面形狀。但是，突起95的截面形狀不限于此，例如也可以為梯形或半圓狀等。
[0024]突起95是用于增大板材9的周緣部93的熱容量的構(gòu)件。將突起95的寬度D與板材9的厚度T的比率設(shè)為m(D=mXT)，且將突起95的高度H與板材9的厚度T的比率設(shè)為n(H=nXT)時，突起95形成為滿足0.1 fmXnf I的結(jié)構(gòu)是理想的。在此，板材9的厚度T以及突起95的寬度D和高度H是將板材9成型之前的尺寸。因為mXn小于0.1時，無法有效增大周緣部93的熱容量，mXn超過I時，容易引起材料的浪費、突起95與其周圍的干擾等。
[0025]如圖1B所示，從板材9的成型開始位置Pl至成型結(jié)束位置P2的成型區(qū)域A在本實施形態(tài)中不與突起95重合。更詳細(xì)而言，成型結(jié)束位置P2與突起95的內(nèi)側(cè)側(cè)面位于在旋轉(zhuǎn)軸21的軸向上延伸的同一圓筒面上。成型區(qū)域A是進(jìn)行變形對象部位92的加熱以及加工工具10向變形對象部位92的按壓的區(qū)域，該成型區(qū)域A形成為斜坡狀。但是，也可以是成型結(jié)束位置P2位于突起95上，成型區(qū)域A與突起95部分重合。在該情況下，突起95僅設(shè)置于加工工具1所接觸的板材9的表面9b的相反側(cè)的背面9a是理想的。
[0026]如圖2所示，支承治具22具有包含于由板材9的成型開始位置PU參照圖1B)規(guī)定的圓的尺寸。即，板材9不會被按壓于支承治具22的朝向徑向外方的側(cè)面而變形。但是，也可以代替支承治具22而使用側(cè)面是相對于板材的成型面的型芯。
[0027]上述固定治具31安裝于加壓桿32，加壓桿32由支持部33可旋轉(zhuǎn)地支持。支持部33被驅(qū)動部34在上下方向上驅(qū)動。驅(qū)動部34安裝于在旋轉(zhuǎn)軸21的上方配置的框架12上。但是，也可以省略固定治具31而例如借由螺栓直接將板材9固定于支承治具22。
[0028]按壓板材9的變形對象部位92的加工工具10配置于板材9的上方，板材9成型為以容納支承治具22的形式向下開口的形狀。但是，也可以是加工工具10配置于板材9的下方，板材9成型為以容納固定治具31的形式向上開口的形狀。
[0029 ]加工工具1借由徑向移動機(jī)構(gòu)14在旋轉(zhuǎn)軸21的徑向上移動，并且借由軸向移動機(jī)構(gòu)13通過徑向移動機(jī)構(gòu)14在旋轉(zhuǎn)軸21的軸向上移動。軸向移動機(jī)構(gòu)13以橋接上述基臺11和框架12的形式延伸。加工工具1借由軸向移動機(jī)構(gòu)13向下按壓于板材9，同時借由徑向移動機(jī)構(gòu)14從成型開始位置Pl移動至成型結(jié)束位置P2。
[0030]本實施形態(tài)中，作為加工工具10，使用追隨板材9的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的輥。但是，加工工具10不限于輥，例如也可以是趕棒。
[0031]背側(cè)加熱器4A借由徑向移動機(jī)構(gòu)16在旋轉(zhuǎn)軸21的徑向上移動，并且借由軸向移動機(jī)構(gòu)15通過徑向移動機(jī)構(gòu)16在旋轉(zhuǎn)軸21的軸向上移動。軸向移動機(jī)構(gòu)15以橋接上述基臺11和框架12的形式延伸。
[0032]例如，背側(cè)加熱器4A上安裝有測量至板材9的變形對象部位92的距離的位移計(未圖示)。背側(cè)加熱器4A以使該位移計的測量值為一定的形式與加工工具10聯(lián)動而在旋轉(zhuǎn)軸21的軸向以及徑向上移動。
[0033]關(guān)于背側(cè)加熱器4A與加工工具10的相對位置，只要它們位于以旋轉(zhuǎn)軸21的軸心20為中心的大致同一圓周上，就沒有特別限定。例如，可以是背側(cè)加熱器4A在旋轉(zhuǎn)軸21的周向上與加工工具10相距180度。
[0034]如圖3A以及圖3B所示，背側(cè)加熱器4A包括:具有線圈部42以及一對引線部48的電通管41、和用于將在線圈部42周圍產(chǎn)生的磁通集中的磁芯45。線圈部42以及磁芯45構(gòu)成與板材9相向的加熱頭40。
[0035]線圈部42形成在板材9的旋轉(zhuǎn)方向上延伸、且沿著板材8的雙圓弧狀。線圈部42的打開角度(兩端部間的角度)例如為60?120度。一對引線部48形成為與線圈部42之間形成與板材9隔開的段差的結(jié)構(gòu)。更詳細(xì)而言，引線部48形成為從線圈部42的中央一開始先向下延伸后，向旋轉(zhuǎn)軸21的徑向外方彎折。
[0036]本實施形態(tài)中，線圈部42具有一個內(nèi)側(cè)圓弧部43、和與一對引線部48連接的兩個外側(cè)圓弧部44。但是，也可以是線圈部42具有與一對引線部48連接的兩個內(nèi)側(cè)圓弧部43和一個外側(cè)圓弧部44。又，突起95僅設(shè)置于板材9的表面9b時，也可以是引線部48從線圈部42的中央筆直地向旋轉(zhuǎn)軸21的徑向外方延伸。
[0037]磁芯45由從與板材9相反的一側(cè)覆蓋線圈部42的內(nèi)側(cè)圓弧部43的一個內(nèi)周側(cè)構(gòu)件46、和從與板材9相反的一側(cè)覆蓋線圈部42的外側(cè)圓弧部44的兩個外周側(cè)構(gòu)件47構(gòu)成。
[0038]電通管41內(nèi)流通有冷卻液。又，電通管41上施加有交流電壓。交流電壓的頻率沒有特別限定，優(yōu)選為5k?400kHz的高頻率。即，由背側(cè)加熱器4A進(jìn)行的感應(yīng)加熱優(yōu)選為高頻感應(yīng)加熱。
[0039]背側(cè)加熱器4A優(yōu)選為以使加熱頭40位于變形對象部位92的正下方的形式移動，變形對象部位92靠近成型結(jié)束位置P2后，可以如圖1B中實線所示，加熱頭40維持在突起95的內(nèi)側(cè)，也可以如圖1B中雙點劃線所示，加熱頭40移動至突起95的下方。
[0040]如上所述，本實施形態(tài)的旋壓成型方法中，使用周緣部93上設(shè)置有突起95的板材9，因此可以增大周緣部93的熱容量。借助于此，加熱板材9的周緣部93附近時，可以防止周緣部93變成高溫。其結(jié)果是，可以抑制板材9的周緣部93的變形。
[0041]又，成型結(jié)束位置P2位于突起95上而成型區(qū)域A與突起95部分重合的情況下，可以將板材9以至外周面附近成型為所希望的形狀。而且，借由突起95確保周緣部93的剛性，因此即使是外周面附近也可以進(jìn)行高精度的成型。另外，成型結(jié)束位置P2位于突起95上的情況下，如圖1B中雙點劃線所示，將周緣部93成型時，背側(cè)加熱器4A的加熱頭40移動至突起95的下方，周緣部93與突起95—起被加熱。
[0042]又，本實施形態(tài)中，突起95與板材9一體地設(shè)置，因此可以利用突起95，從而如圖1B所示，得到周緣部形成為筒狀的成型品作為具有最終形狀的成型品。
[0043]此外，本實施形態(tài)中，背側(cè)加熱器4A的一對引線部48與線圈部42之間形成與板材9隔開的段差，因此，即使突起95從板材9向與加熱器相同的一側(cè)突出，也可以在突起95的內(nèi)側(cè)使線圈部42接近板材9。
[0044](其他實施形態(tài))
本發(fā)明不限于上述實施形態(tài)，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種變形。
[0045]例如，設(shè)置于板材9的背面9a和/或表面9b的突起95無需一定與板材9一體地設(shè)置。例如，也可以如圖4所示，突起95為獨立于板材9的構(gòu)件，且與板材9接合。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以將板材9自身的成本控制為較低。
[0046]又，變形對象部位92的局部加熱也可以通過使用了如圖5所示的表側(cè)加熱器4B的感應(yīng)加熱來進(jìn)行。表側(cè)加熱器4B相對于板材9配置于與加工工具10相同的一側(cè)，且形成為與背側(cè)加熱器4A相同的結(jié)構(gòu)。即，表側(cè)加熱器4B具有上述實施形態(tài)中說明的加熱頭40。
[0047]又，變形對象部位92的局部加熱也可以使用背側(cè)加熱器4A和表側(cè)加熱器4B兩者來進(jìn)行。在該情況下，為了避免與板材9以及突起95之間的干擾，可以借由分別的徑向移動機(jī)構(gòu)16以及軸向移動機(jī)構(gòu)15使背側(cè)加熱器4A和表側(cè)加熱器4B移動。此外，變形對象部位92的局部加熱也可以使用例如氣體燃燒器(gas burner)等來進(jìn)行。
[0048]工業(yè)應(yīng)用性
本發(fā)明在將由各種材料構(gòu)成的板材旋壓成型時有用。
[0049]符號說明
10 加工工具；
4A、4B加熱器；
42 線圈部；
48 引線部；
9 板材；
92變形對象部位；
93周緣部；
95突起。
【主權(quán)項】
1.一種旋壓成型方法，使用在周緣部上設(shè)置有向厚度方向突出的環(huán)狀的突起的板材，在使所述板材旋轉(zhuǎn)的同時，局部加熱所述板材的變形對象部位，并且向所述變形對象部位按壓加工工具以使所述板材變形。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋壓成型方法，其特征在于，將所述突起的寬度設(shè)為所述板材的厚度的m倍，且將所述突起的高度設(shè)為所述板材的厚度的η倍時，滿足0.1 ^mXn^lo3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的旋壓成型方法，其特征在于，在從所述板材的成型開始位置至所述突起上的成型結(jié)束位置的成型區(qū)域，進(jìn)行所述變形對象部位的加熱以及加工工具向所述變形對象部位的按壓。4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項所述的旋壓成型方法，其特征在于，通過感應(yīng)加熱對所述板材的變形對象部位進(jìn)行加熱。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的旋壓成型方法，其特征在于，使用加熱器來進(jìn)行所述板材的變形對象部位的加熱，所述加熱器包括:在所述板材的旋轉(zhuǎn)方向上延伸、且沿著所述板材的雙圓弧狀的線圈部;和與所述線圈部之間形成與所述板材隔開的段差的一對引線部。6.根據(jù)權(quán)利要求1?5中任一項所述的旋壓成型方法，其特征在于，所述突起與所述板材一體地設(shè)置。7.根據(jù)權(quán)利要求1?6中任一項所述的旋壓成型方法，其特征在于，所述突起為獨立于所述板材的構(gòu)件，且與所述板材接合。
【文檔編號】B21D22/14GK105980074SQ201580009496
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2015年3月27日
【發(fā)明人】壁義郎, 今村嘉秀, 坂根雄斗, 三上恒平, 巖崎勇人, 北野博
【申請人】川崎重工業(yè)株式會社