环状构件的制造方法 【技术领域】
本发明涉及一种环状构件的制造方法。
背景技术
以往，如图9所示的环状构件1是通过如下方法制造的，即从图11中的(a)、(b)所示的具有规定板厚的基材2，通过冲压装置呈单列或多列冲切多个圆环状的环状构件1。
但是，在所述以往的制造方法中，环状构件1的重量相对于基材2的重量的比率、即成品率较差，这样增大了环状构件1的成本。
其理由是因为造成边框废料(skeleton)S1以及冲孔废料(slug)S2相对于环状构件10的比例为较高的下料。另外，所述“边框废料”是指冲切多个环状构件10而残留下的框状的废料(scrap)，另外，所述“冲孔废料”是指进行多个环状构件10的冲切时，由冲压机(punch)冲切而除去的多个废料。
因此，提出了图12中的(a)、(b)所示的环状构件的成形方法(例如参照专利文献1)。
所述专利文献1中记载的环状构件的成形方法包括：使长圆环状的基材的宽度在防止其发生变形的状态下连续弯曲而制成圆形状的工序；使所述呈圆形状的基材形成为正圆状的工序。
即，如图12中的(a)所示，设置有：可自由旋转及移动的内辊103、外辊104，其相向而置并夹持着长圆环状的基材100的短径侧的一侧的宽度，并使长圆环状的基材100可以滑动；能够自由移动的一对弯曲辊105；通过使内辊103、外辊104向箭头F或与箭头F相反的方向旋转，而将长圆环状的基材1 00向箭头L或与箭头L相反的方向送出，同时使一对弯曲辊105向箭头G方向推压，由此依次对基材100的直线状部分进行曲率加工而形成为圆形状的基材101。
接下来，如图12中的(b)所示，使大径内辊106外嵌在内辊103上，该大径内辊106能够与该内辊103同时旋转，且该大径内辊106与形成为圆形状的基材101内接，通过使大径内辊106和外辊103、104沿着箭头F或与箭头F相反的方向旋转，能够获得成形为正圆状的环状构件102。
根据这样的环状构件的成形方法，从长圆环状的基材100获得圆形状的基材101，因此，能够获得将边框废料以及冲孔废料相对于正圆状环状构件102的比率抑制为比图11所说明的边框废料S1以及冲孔废料S2相对于环状构件1的比率低的下料，能够提高环状构件102的重量相对于基材重量的比率，即提高成品率，从而降低环状构件102的成本。
专利文献1：JP特开昭62-203633号公报。
【发明内容】
发明要解决的问题
但是，在所述专利文献1所记载的环状构件地成形方法中，呈圆形状的基材101上残存的小曲率半径的圆弧状部107受到大径内辊106向箭头K方向的大推压力作用而从其内侧被推压扩开。这样，当小曲率半径的圆弧状部107从内侧被推压扩开时，会在圆弧状部107的曲率半径小的径向内侧区域产生大的“延展”现象而使壁厚变薄，导致应力集中。因此，在使呈圆形状的基材101成形为正圆状的环状构件102的过程中，在圆弧状部107的径向内侧区域可能产生龟裂，这样降低了作为正圆状的环状构件102与长圆环状的基材100的比率的成品率，从而导致成本升高。
本发明是为解决这样的问题而提出的，其目的在于提供一种环状构件的制造方法，能够提高作为环状构件重量与基材重量的比率的成品率，从而降低成本，并且能够提高作为环状构件与纵长环状坯件的比率的成品率。
用于解决问题的手段
为了易于理解本发明的内容而参照图3、图4所附的附图标记来说明本发明，本发明的环状构件的制造方法，用于从具有一对圆弧状部(3d)和一对连接部(3b、3c)的纵长环状的坯件(3)获得环状构件，该一对圆弧状部(3d)在纵长方向上的两端相向而设；该一对连接部(3b、3c)在与纵长方向垂直的横向上的两侧相向而设，用于将所述一对圆弧状部(3d)的末端之间相互连接起来，其特征在于，使所述一对连接部(3b、3c)分别从所述坯件(3)的内侧向外扩开，并且对所述一对圆弧状部(3d)分别从外侧向内侧推压而使该一对圆弧状部(3d)分别被推压扩开，从而成形为环状构件。
根据这样的结构，由于从纵长环状的坯件(3)获得环状构件，因此，与图11所示的情况相比，能够成为将边框废料以及冲孔废料相对于环状构件的比率抑制得较低的下料，能够提高环状构件的重量相对于基材重量的比率、即成品率。
另外，通过使一对连接部(3b、3c)分别从该坯件(3)的内侧向外扩开，同时还使一对圆弧状部(3d)分别从外侧向内侧被推压扩开，从而将纵长环状的坯件(3)成形为环状构件，因此，能够极力抑制纵长环状的坯件(3)的纵长方向两端的圆弧状部(3d)的径向内侧区域发生“延展”现象，从而避免径向内侧区域的壁厚发生局部性变薄，减缓径向内侧区域的应力集中。其结果是，能够防止坯件(3)的纵长方向两端的圆弧状部(3d)产生龟裂，并能够提高环状构件相对于纵长环状的坯件(3)的比率、即成品率。
另外，为了易于理解本发明的内容而参照图3～图6所附的附图标记来说明本发明，本发明的环状构件制造方法，用于从具有一对圆弧状部(3d)和一对连接部(3b、3c)的纵长环状的坯件(3)获得环状构件，该一对圆弧状部(3d)在纵长方向上的两端相向而设；该一对连接部(3b、3c)在与纵长方向垂直的横向上的两侧相向而设，用于将所述一对圆弧状部(3d)的末端之间相互连接起来，其特征在于，使所述一对连接部(3b、3c)分别从所述坯件(3)的内侧向外扩开而成形为拱起连接部(3B、3C)，并且对所述一对圆弧状部(3d)分别从外侧向内侧推压而使该一对圆弧状部(3d)分别被推压扩开，而成形为曲率半径大于所述圆弧状部(3d)的曲率半径的扩大圆弧状部(3D)；接着，对所述一对扩大圆弧状部(3D)分别从外侧向内侧推压而使该一对扩大圆弧状部(3D)被推压扩开，而成形为曲率半径比所述扩大圆弧状部(3D)的曲率半径更大的扩大圆弧状部(3E)；并且，一边限制所述一对拱起连接部(3B、3C)分别向横向外侧扩开，一边将所述一对拱起连接部(3B、3C)成形为曲率半径小于所述拱起连接部(3B、3C)的曲率半径的拱起连接部(3F、3F)，由此成形为环状构件。
根据这样的结构，由于从纵长环状的坯件(3)获得环状构件，因此，与图11所示的情况相比，能够成为将边框废料以及冲孔废料相对于环状构件的比率抑制得较低的下料，能够提高环状构件的重量相对于基材重量的比率、即成品率
另外，将纵长环状的坯件(3)成形为环状构件时，首先，使一对连接部(3b、3c)分别从坯件(3)的内侧向外扩开而成形为拱起连接部(3B、3C)，同时还将一对圆弧状部(3d)分别从外侧向内侧推压扩开而成形为扩大圆弧状部(3D)，因此，能够极力抑制纵长环状的坯件(3)的纵长方向两端的圆弧状部(3d)的径向内侧区域出现“延展”现象，且能够避免径向内侧区域的壁厚局部性变薄的发生，减缓在径向内侧区域产生应力集中，防止坯件(3)的纵长方向两端的圆弧状部(3d)发生龟裂。
进而，通过将所述一对扩大圆弧状部(3D)分别从外侧向内侧推压扩开，而成形为曲率半径比所述扩大圆弧状部(3D)的曲率半径更大的扩孔圆弧状部(3E)，同时，一边限制所述一对拱起连接部(3B、3C)分别向横向外侧扩开，一边成形为曲率半径小于所述拱起连接部(3B、3C)的曲率半径的拱起连接部(3F、3F)，从而成形为环状构件(1)，因此，能够防止纵长环状的坯件(3)的圆弧状部(3d)产生龟裂，并提高环状构件(1)相对于纵长环状的坯件(3)的比率、即成品率。
特别是经过第一工序和第二工序来成形环状构件(1)，其中，所述第一工序是，使坯件(3)的连接部(3b、3c)成形为拱起连接部(3B、3C)，并且使圆弧状部(3d)成形为扩大圆弧状部(3D)；第二工序是，使扩大圆弧状部(3D)成形为曲率半径比其曲率半径更大的扩大圆弧状部(3E)，并且使拱起连接部(3B、3C)成形为曲率半径小于其曲率半径的拱起连接部(3F、3F)，因此，这样能够使厚壁物的纵长环状的坯件(3)也能够成形为呈圆环状或接近圆环状的多角形状等的环状构件，可避免圆弧状部(3d)的径向内侧区域的壁厚变薄，避免产生龟裂。
发明的效果
根据本发明，通过能够将边框废料以及冲孔废料相对于环状构件的比率抑制得较低的下料，能够提高环状构件的重量相对于基材重量的比率、即成品率，从而能够降低环状构件的成本。并且，能够极力抑制纵长环状的坯件的圆弧状部的径向内侧区域发生“延展”现象，避免径向内侧区域的壁厚变薄，而不会使应力集中在径向内侧区域，因此，能够有利于使纵长环状的坯件的圆弧状部不发生龟裂现象，且提高环状构件相对于纵长环状的坯件的比率、即成品率。
【附图说明】
图1是表示从基材冲切坯件的工序的第一实施方式的俯视图。
图2是表示由图1的基材冲切成的坯件的俯视图。
图3是表示坯件被安置于第一模压加工装置中的状态下的实施方式的俯视图。
图4是表示通过第一模压加工装置成形的状态的环状构件的实施方式的俯视图。
图5是环状构件被安置于第二模压加工装置中的状态下的实施方式的俯视图。
图6是表示通过第二模压加工装置成形的状态下的环状构件的实施方式的俯视图。
图7是表示坯件的第二实施方式的俯视图。
图8是表示从基材冲切坯件的工序的其他实施方式的俯视图。
图9是表示环状构件的一实例的俯视图。
图10是表示坯件的第三实施方式的俯视图。
图11是表示从基材冲切坯件的以往的工序的俯视图；其中，(a)表示单列冲切，(b)表示并列冲切。
图12是专利文献1中所述的环状构件的成形方法的说明图。
附图标记的说明
1、1A 环状构件
3、27 纵长环状的坯件
3b、3c 连接部
3d 圆弧状部
3D、3E 扩大圆弧状部
3B、3C、3F拱起连接部
【具体实施方式】
下面根据附图对本发明的环状构件的制造方法的最佳实施方式进行说明。
如图1所示，一边将规定板厚的基材2如箭头P所示那样向该基材2的长度方向输送，一边由冲压装置沿着输送方向隔开规定的间隔成列的冲切多个纵长环状的坯件3。作为基材2，可以使用由铜、铝、铁、不锈钢等金属制的棒材通过轧制等而制成板状体的基材，或者使用起初即为板状体的基材。
如图2所示，在纵长环状的坯件3的内侧具有宽度尺寸为w1的小的纵长的孔3a，该纵长环状的坯件3具有：一对圆弧状部3d、3d，其在纵长方向的两端相向而设；一对直线状的连接部3b、3c，其在与纵长方向垂直的左右横向的两侧相向而设，用于将一对圆弧状部3d、3d的末端之间相互连接起来。
将该纵长环状的坯件3如图3所示那样设置在第一模压加工装置4中。第一模压加工装置4具有左右一对移动板5、前后一对成形外模8和前后一对引导板6。左右一对移动板5由引导板6引导且利用未图示的进退机构沿左右方向(箭头X1、X2方向)进退。在左右各移动板5的前端，向上突出设置有投影平面形状为背面呈凸圆弧形状的成形内模7，该左右成形内模7、7竖立设置在以与直线X相垂直的直线Y为基准而左右对称的位置，使得两内模的平坦正面相互合在一起，将所述合在一起的成形内模7、7的宽度尺寸w2设定为稍微小于该纵长的孔3a的宽度尺寸w1的大小，以使所述合在一起的成形内模7、7能够嵌入至坯件3的纵长的孔3a中。
前后一对成形外模8由引导板6引导且利用未图示的进退机构沿前后方向(箭头Y1、Y2方向)进退。在前后的各成形外模8的前端具有垂直向上突出设置且投影平面形状为圆弧状凹陷的推压面8a，将该推压面8a的曲率半径设定为大于纵长环状的坯件3中的圆弧状部3d的外周面的曲率半径的值。
前后一对成形外模8在直线Y上相互相向而设，且配置在以直线X为基准而前后对称的位置上，将两者相向的间隔设定为大于纵长环状的坯件3的纵长方向上的尺寸值，以使得能够容许纵长环状的坯件3的安置。
如图3所示，当纵长环状的坯件3被设置在第一模压加工装置4中时，使以双点划线表示的上模9从上方下降。由此，使引导板6、左右一对成形内模7以及前后一对成形外模8各自的上表面被上模9的下表面推压，使坯件3和成形内模7以及成形外模8的上表面与上模9的下表面隔着极小间隙(容许滑动的小的间隙)而相对，以防止坯件3在上下方向上翘起。
在该状态下，使左右移动板5分别向着与坯件3的纵长方向垂直的左右横向的外侧(箭头X1方向)移动，同时，使前后的成形外模8分别向纵长方向的内侧(箭头Y1方向)移动。于是，左右成形内模7对纵长环状的坯件3的左右横向两侧的连接部3b、3c进行动作而从其内侧向外侧(箭头X1方向)推压，使得该连接部3b、3c以如图4所示那样大的曲率半径向箭头X1方向扩开，并且，前后的成形外模8对坯件3的纵长方向两端的圆弧状部3d进行动作而从坯件3的纵长方向的外侧向内侧(箭头Y1)推压，使得该圆弧状部3d以比图3的圆弧状部3d的曲率半径大的曲率半径而扩开。由此，制造出如图4所示呈椭圆环状的如下的环状构件1A，即，该环状构件1A具有：曲率半径大于图3的圆弧状部3d的曲率半径的一对扩大圆弧状部3D；与一对扩大圆弧状部3D接续且以较大的曲率半径拱起弯曲为圆弧状的一对拱起连接部3B、3C。
如上所述，由图1所示的基材2冲切多个纵长环状的坯件3，这些纵长环状的坯件3利用第一模压加工装置4进行成形，由此制造出图4所示的环状构件1A。因此，通过能够将图1的边框废料S1以及冲孔废料S2相对于环状构件1A的比率抑制得比边框废料S1以及冲孔废料S2相对于图11所说明的环状构件1的比率更低的下料，能够提高作为环状构件1重量相对于基材2重量的比率的成品率，从而降低环状构件1A的成本。
另外，通过对纵长环状的坯件3的左右横向两侧的连接部3b、3c进行从其内侧向左右横向的外侧(箭头X1方向)的推压以使其向如图4所示的箭头X1方向扩开，同时，还对其进行从坯件3的纵长方向的外侧向内侧的(箭头Y1方向)的推压以使其按比圆弧状部3d的曲率半径大的曲率半径扩开；这样能够极力抑制坯件3的圆弧状部3d中的曲率半径小的径向内侧区域发生“延展”现象，产生了结果是不但可以避免径向内侧区域薄壁化的发生甚至还能使圆弧状部3d厚壁化那样的材料的流动，这样减缓径向内侧区域的应力集中。其结果是，使圆弧状部3d不会发生龟裂现象，并能够提高环状构件1A相对于纵长环状坯件3的比率、即成品率。
使左右成形内模7从图4所示的第一模压加工装置4的状态进一步分别向箭头X1方向移动，以使坯件3的连接部3b、3c从其内侧扩开，并且，使前后的成形外模8向箭头Y1方向移动，以使坯件3的圆弧状部3d被推压扩开，由此能够成形为比图4观察到的环状构件1A更接近圆环状的形状。
在纵长环状的坯件3为厚壁物的情况下，或者使图4所示的环状构件1A更确实的成形为更接近圆环状的形状的情况下，进一步在之后的工序中将坯件3设置在图5所示的第二模压加工装置11中。
第二模压加工装置11具有前后一对成形外模12和左右一对限制模13。成形外模12由引导板14引导且利用未图示的进退机构而向前后方向(箭头Y1、Y2方向)进退，限制模13由引导板14引导且利用未图示的进退机构而向左右方向(箭头X1、X2方向)进退。
前后一对成形外模12具有：载置面12a和从载置面12a垂直向上突出设置且投影平面形状为圆弧状凹陷的推压面12b，将该推压面12b的曲率半径设定为大于图4所示的环状构件1A中的扩大圆弧状部3D的外周面的曲率半径，而形成为与图6所示的圆环状或近似于圆环状的多角形状的环状构件1的外周面一部分对应那样的圆弧状的推压面12b。另外，在左右一对限制模13上，在与相向的限制模相对一侧的端面上形成有投影平面形状呈圆弧状凹陷的限制面13a，将该限制面13a的曲率半径设定为小于图4所示的环状构件1A中的拱起连接部3B、3C的外周面的曲率半径的值，而形成为与图6所示的圆环状或近似于圆环状的多角形状的环状构件1的外周面一部分相对应那样的圆弧状的推压面12b。
如图5所示，使用左右限制模13夹着环状构件1A的拱起连接部3B、3C，并且在将该环状构件1的扩大圆弧状部3D及其附近部分载置于成形外模12的载置面12a上的状态下，将环状构件1A安置于第二模压加工装置11中时，使以双点划线表示的上模15从上方下降。由此，使环状构件1A和成形外模12以及限制模13的各个上表面与上模15的下表面隔着极小的间隙(用于容许滑动的小的间隙)而相对，以防止环状构件1A向上下方向翘起。
在该状态下，使成形外模12向箭头Y1方向移动。于是，成形外模12的推压面12b对环状构件1A的扩大圆弧状部3D进行从外侧向内侧的推压，使其以大的曲率半径扩开。由此，环状构件1A的两扩大圆弧状部3D的径向外表面被由成形外模12的凹陷为圆弧状的推压面12b从外侧向内推压，而使其沿着该推压面12b发生变形，如图6所示，从而成形为曲率半径比扩大圆弧状部3D曲率半径更大的扩大圆弧状部3E，这样在该扩大圆弧状部3E的径向外侧区域发生“延展”现象，而极力抑制了径向内侧区域发生“延展”现象，产生了结果是不仅可以避免径向内侧区域的壁厚变薄甚至可以使扩大圆弧状部3E厚壁化那样的材料的流动，减缓了径向内侧区域的应力集中，从而使两扩大圆弧状部3E不会产生龟裂。
另外，在使两扩大圆弧状部3E成形的同时，还使图5所示的环状构件1A的拱起连接部3B、3C向箭头X1方向扩开，但此时通过使拱起连接部3B、3C的外表面与限制模13的凹陷为圆弧状的限制面13a相抵接，以使环状构件1A向箭头X1方向多余的扩开受到限制，并沿着该限制面13a发生相应的变形，由此成形为曲率半径比图4所示的环状构件1A的拱起连接部3B、3C的曲率半径小的圆弧状的拱起连接部3F、3F，从而制造出使所述扩大圆弧状部3E与拱起连接部3F相接续的如图6和图9所示的圆环状的环状构件1。
在这样成形为圆环状的环状构件1时，能够极力抑制扩大圆弧状部3D以及拱起连接部3B、3C在径向内侧区域发生“延展”现象，避免径向内侧区域的壁厚变薄，而减缓径向内侧区域的应力集中。其结果是，能够制造出使扩大圆弧状部3D和拱起连接部3B、3C不产生龟裂的环状构件1，因此，能够提高环状构件1相对于纵长环状的坯件3的比率、即成品率。
在所述实施方式中，如图2所示，能够冲切为纵长孔3a的宽度尺寸w1较小的纵长环状的坯件3，并将该坯件3制造为环状构件，但是也能够如图7所示那样，冲切具有宽度尺寸w3比图2的宽度尺寸w1大很多的椭圆状的纵长孔27a的纵长环状的坯件27，且以与所述实施方式相同的步骤将该坯件27成形为环状构件。即使在该情况下，也能够与上述实施方式同样地提高环状构件相对于纵长环状的坯件27的比率、即成品率，从而能够降低环状构件的成本。
另外，在从规定宽度的基材2冲切多个纵长环状的坯件3、27时，如图8中的(a)、(b)所示，有效利用基材2的宽度方向两端面2a来形成纵长环状的坯件3、27的直线状连接部3b、3c的外端面，并且，使用冲压装置对基材2进行切断，由此能够在长度方向的两端部形成用于使一对直线状连接部3b、3c相互接续的一对圆弧状部3d。由此，能够成为将废料相对于纵长环状的坯件3、27的比率抑制为最低限度的下料。即，所述废料被削减为冲切纵长孔3a或椭圆状的纵长孔27a时由冲压机冲切除去的冲孔废料S1以及如图8中的(a)、(b)中用斜线所示那样的、沿长度方向排列而在从基材2切断开的纵长环状的坯件3之间或坯件27之间存在的鼓形的端板部2x。其结果是，能够进一步提高环状构件1的重量相对于基材2的重量的比率、即成品率。
在纵长环状的坯件3、27中，用于将一对圆弧状部3d、3d的末端之间相互连接起来的连接部3b、3c并不仅限于形成为如图2所示的直线状，也可以形成为例如像图10所示那样由弯曲线构成的非直线状。另外，纵长环状的坯件3、27也能够通过对金属制的棒材进行切断、冲切等冲压加工以及锻造等来获得，以替代如图1所示那样对板状体的基材2进行冲切来获得。