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TW201836732A - 杯狀構造體的製造方法 - Google Patents

杯狀構造體的製造方法 Download PDF

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TW201836732A
TW201836732A TW107111565A TW107111565A TW201836732A TW 201836732 A TW201836732 A TW 201836732A TW 107111565 A TW107111565 A TW 107111565A TW 107111565 A TW107111565 A TW 107111565A TW 201836732 A TW201836732 A TW 201836732A
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増山武比古
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日商瑪帝克股份有限公司
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Abstract

為了在確保素材之周緣部之被按壓的端面之平坦性並防止毛邊發生的狀態下，利用鍛造來製造杯狀構造體。 　　異形品(1)之製造方法係具備裝設步驟、鍛造步驟及取出步驟，裝設步驟係將素材(9)裝設於衝模(口部衝模(21)、成形衝模(22))；鍛造步驟，係在利用成形衝頭(31)將素材(9)之端面(91)之周緣部(911)的內側部分(912)按壓的同時，使素材(9)之端面(91)之周緣部(911)與衝頭套筒(32)抵接，並在利用成形衝頭(31)之對向端面(311)將素材(9)的一部分往逃逸孔(26)壓出而形成之突起部(4)的下方確保有空間(S)的狀態下，將異形品(1)進行整形；取出步驟，係利用衝頭套筒(32)將異形品(1)之周緣部(8)壓出，藉此將異形品(1)從成形衝頭(31)取出。

Description

杯狀構造體的製造方法
本說明書所揭示的技術，是關於利用鍛造之杯狀構造體的製造方法。
以往，作為鋁材等所構成的有底筒狀殼體，日本特開2014-27516號公報(下述專利文獻1)所記載者是已知的。該有底筒狀殼體，整體是成為大致圓筒狀，且在其側面設有2個開口部。這樣的有底筒狀殼體，一般是利用切削加工來形成。
[專利文獻1] 　　日本特開2014-27516號公報
[發明所欲解決之問題]
上述般的有底筒狀殼體是杯狀構造體之一例，要將杯狀構造體藉由鍛造來形成的情況，是在衝模(dies)裝入素材後，利用衝頭(punch)將素材按壓，藉此進行成形。然而，被衝頭壓入衝模的內部後之素材，在封閉空間變得無處可逃，素材之一部分可能進入衝模和套筒(sleeve)之間而發生毛邊。此外，在杯狀構造體般之異形品的情況，衝頭之壓力難以均等地施加。因此，是以壓力最不容易施加而成為端面充填不足(underfill)的部位為基準來設定整體的壓力，因此整體的壓力容易變高，毛邊變得容易發生。如此般，利用鍛造來製造杯狀構造體並不容易。 [解決問題之技術手段]
本說明書所揭示之杯狀構造體的製造方法，是使用鍛造衝壓裝置進行製造，前述鍛造衝壓裝置係具備衝模、成形衝頭及衝頭套筒，前述衝模，係設有衝模孔且從前述衝模孔往下方相連地設置口徑比前述衝模孔小的逃逸孔，在前述衝模孔收容作為呈有底的圓筒狀之杯狀構造體的起始材料之素材；前述成形衝頭，係將在前述衝模孔所收容之前述素材之周緣部的內側部分按壓；前述衝頭套筒，係設置於前述成形衝頭的外周且將前述素材之周緣部按壓； 　　該杯狀構造體的製造方法係具備裝設步驟及鍛造步驟，前述裝設步驟，係將前述素材裝設於前述衝模；前述鍛造步驟，係利用前述成形衝頭將前述素材之周緣部的內側部分按壓，且使前述素材之周緣部與前述衝頭套筒抵接，並在利用前述成形衝頭將前述素材的一部分往前述逃逸孔壓出而形成之突起部的下方確保有空間的狀態下整形為前述杯狀構造體。
如此，在鍛造步驟中，除了利用成形衝頭之按壓還進行利用衝頭套筒之按壓，因此可利用衝頭套筒將素材的周緣部確實地壓入，能夠防止當利用成形衝頭進行整形後在杯狀構造體的周緣部發生毛邊。此外，雖然素材的一部分被成形衝頭往逃逸孔壓出而形成了突起部，因為在突起部之下方確保有空間，縱使將整體的壓力設定成較高，仍可防止起因於素材無處可逃所造成之毛邊發生。
本說明書所揭示之杯狀構造體的製造方法亦可為以下所述般。 　　前述衝模孔係具有開設於前述衝模之開口， 　　前述素材之端面係通過前述衝模孔之前述開口而露出外部。 　　前述成形衝頭係具有與前述素材之端面相對向之對向端面，利用前述對向端面將前述素材之端面之周緣部的內側部分按壓。 　　前述成形衝頭係用於將前述素材之端面之周緣部的內側部分按壓，前述衝頭套筒係用於與前述素材之端面之周緣部抵接，且使利用前述成形衝頭之按壓和利用前述衝頭套筒之抵接同時進行。 　　前述鍛造衝壓裝置係具備從背側進入前述衝模的前述逃逸孔之脫模銷，在前述鍛造步驟，是在前述突起部的背端和前述脫模銷的端面之間確保前述空間。 　　如此，可利用讓脫模銷進入的孔作為逃逸孔，不須對既有的衝模做大幅變更就能防止毛邊發生。此外，當然在取出步驟中，能夠利用脫模銷將杯狀構造體從衝模取出。
在前述鍛造步驟，使前述衝頭套筒進入前述衝模孔，藉此將前述素材之端面之周緣部按壓。 　　依據這樣的構成，能夠利用衝頭套筒和衝模將素材的周緣部進行整形。 　　可進一步具備取出步驟，在取出步驟，係利用前述衝頭套筒將前述杯狀構造體的周緣部壓出，藉此將前述杯狀構造體從前述成形衝頭取出。 [發明效果]
依據本說明書所揭示之杯狀構造體的製造方法，能夠在確保素材之周緣部之被按壓的端面之平坦性並防止毛邊發生的狀態下，利用鍛造來製造杯狀構造體。
＜實施形態＞ 　　參照圖1至圖10的圖式來說明實施形態。本實施形態所製造之異形品1構成為，例如作為汽車之距離測定用感測器所使用之超音波感測器的杯狀殼體。如圖7所示般，異形品1係具備：呈大致圓筒狀且在上方開口之筒部2、設置於筒部2的下端部之段差部3、及從段差部3之下端部往下方突出之突起部4。圖7所示的異形品1乃是中間製品，最後，筒部2之下側部分會被切削而形成為圖10所示之杯狀的異形品1A。另一方面，如圖1所示般，作為異形品1的起始材料之素材9乃是呈大致圓柱狀之鋁合金熱處理材製的實心體(無貫通孔之塊體)，素材9的上下表面不一定要是平面狀，可為任意形狀。
如圖8所示般，在筒部2的內部設有呈橫向較長之大致橢圓形狀之有底的凹部5，在俯視下，凹部5形成為縱向比橫向短之扁平形狀。在凹部5的內壁當中之縱向對置的位置，凹設有呈圓弧狀凹陷之缺口部6。如圖9所示般，該缺口部6設置成面對凹部5之開口部7且在上方開口的形態。
以下的說明，將圖8所示之異形品1的上表面當中之凹部5的外周側稱為周緣部8，周緣部8也包含缺口部6之外周側。此外，當將筒部2的內徑當中之橫向尺寸設為內徑R1，並將筒部2之內徑當中之縱向尺寸設為內徑R2的情況，內徑R1設定成比內徑R2大。因此，周緣部8當中之與凹部5鄰接的部分，是比與缺口部6鄰接的部分形成為更薄。
異形品1，是利用鍛造衝壓裝置10來對素材9實施冷鍛或溫鍛而製造出。如圖1所示般，該鍛造衝壓裝置10是由下側裝置20及上側裝置30所構成，下側裝置20係具備口部衝模21、成形衝模22及下側脫模銷23，上側裝置30係具備成形衝頭31、衝頭套筒32、銷保持具33及上側脫模銷34。藉由使上側裝置30相對於下側裝置20移動來進行異形品1的壓造。在本實施形態構成為，使上側裝置30相對於下側裝置20沿垂直方向移動。
口部衝模21載置於成形衝模22的上表面。在口部衝模21，以貫穿上下方向的方式設有可讓成形衝頭31進入之上側衝模孔24。上側衝模孔24係具有：開設於口部衝模21之開口241。素材9之端面91係通過上側衝模孔24之開口241而露出外部。上側衝模孔24之內徑，在上下方向是均一的。另一方面，在成形衝模22之上端部，以貫穿上下方向的方式設有越向下方內徑越小之段差狀的下側衝模孔25。下側衝模孔25之上端的內徑，是與上側衝模孔24之下端的內徑相同。
此外，在成形衝模22，從下側衝模孔25之下端部往下方相連地設有逃逸孔26。逃逸孔26的內徑，在上下方向是均一的，且比下側衝模孔25之下端部的內徑小。逃逸孔26構成為，可讓下側脫模銷23從下方(以開口241側為近前側時的背側)進入，下側脫模銷23之上端，除了取出異形品1時以外是位於逃逸孔26的下部。上側衝模孔24和下側衝模孔25和逃逸孔26互相連通，整體構成為呈段差狀之一個貫通孔。
成形衝頭31係具備：用於將異形品1之凹部5及缺口部6整形之主壓出部35、及比主壓出部35更大徑之保持具安裝部36。主壓出部35係具有：與素材9之端面(本實施形態為上端面)91相對向之對向端面(本實施形態為下端面)311。此外，素材9之端面91是由周緣部911及周緣部911之內側部分912所構成。成形衝頭31之對向端面311係用於將素材9之端面91之周緣部911的內側部分912按壓。成形衝頭31之保持具安裝部36，是被安裝於銷保持具33而固定住。另一方面，衝頭套筒32係設置於成形衝頭31的外周，且具備有：用於將異形品1之上表面之周緣部8整形之副壓出部37、及比副壓出部37更大徑之銷安裝部38。副壓出部37係用於與素材9之端面91之周緣部911抵接。利用成形衝頭31之對向端面311對內側部分912的按壓和利用衝頭套筒32之副壓出部37對周緣部911的抵接是同時進行。在銷保持具33之上表面配置有受壓板39，利用該受壓板39來抑制銷保持具33及保持具安裝部36往上方脫離。在銷安裝部38，讓複數個上側脫模銷34之下端部抵接。在素材9之壓造時，隨著成形衝頭31所進行之整形，衝頭套筒32會與素材9之端面91之周緣部911抵接，藉此往上方移動。如此，上側脫模銷34也被往上方頂起。另一方面，要將整形後之異形品1卸下時，藉由鍛造衝壓裝置10使上側脫模銷34往下方移動，藉此從成形衝頭31將異形品1卸下。
接下來說明，使用本實施形態的鍛造衝壓裝置10之異形品1的製造方法。首先，在裝設步驟，對於上側衝模孔24將素材9從上方插入，如圖1所示般，將素材9裝設成到達下側衝模孔25之約一半的深度。這時，在下側衝模孔25的底面和素材9的下表面之間確保著既定的空間。此外，素材9之端面91是位於上側衝模孔24之下端部。
裝設步驟之後是進行素材9的鍛造步驟。鍛造步驟是利用冷鍛或溫鍛來進行。
朝向在衝模孔24、25所收容的素材9，使成形衝頭31及衝頭套筒32下降。在下降操作的初期狀態，成形衝頭31之對向端面311是位於比衝頭套筒32之下端面稍後退的位置(上方位置)。因此，雖然衝頭套筒32會比成形衝頭31更早接觸素材9之端面91之周緣部911，但藉由衝頭套筒32不會使素材9發生塑性變形。亦即，本實施形態的衝頭套筒32，雖是與素材9之端面91之周緣部911抵接，但並沒有以讓素材9之端面91之周緣部911塑性變形的程度之力量按壓。如此般，衝頭套筒32不會將素材9之端面91按壓成使其塑性變形，能夠防止素材9之一部分往上方攀爬而發生毛邊。衝頭套筒32，是一邊讓未圖示之螺旋彈簧、碟形彈簧(disc spring)等的彈簧壓縮一邊相對於成形衝頭31往上方移動。在此期間，使成形衝頭31之對向端面311抵接於素材9之端面91之內側部分912而開始進行素材9的壓造。
當素材9的壓造開始進行而利用成形衝頭31使凹部5及缺口部6成為既定深度時，衝頭套筒32的前端(副壓出部37的端面)會抵接於素材9(製品)之端面91的周緣部911，而將其整形為異形品1之周緣部8。如圖3及圖5所示般，素材9之周緣部911係藉由衝頭套筒32的抵接而被整形為異形品1之周緣部8，素材9之周緣部911的內側部分912係藉由成形衝頭31之按壓而被整形為異形品1之凹部5及缺口部6。
如圖2及圖4所示般，雖然素材9的一部分通過逃逸孔26往下方流入而被整形為突起部4，但因為在突起部4的背端(下端)41和下側脫模銷23的端面(上端面)231之間確保有既定的空間S，可抑制素材9的一部分無處可逃時進入衝頭套筒32和口部衝模21之間而成為毛邊的發生原因。結果，如圖3及圖5所示般，使異形品1之周緣部8形成於由成形衝頭31和衝頭套筒32和口部衝模21所包圍的區域。如此般，當成形衝頭31及衝頭套筒32到達下死點時，素材9的壓造結束而形成為異形品1。這時，因為周緣部8之端面和凹部5之底面都被整形為平面，可不將其等藉由鍛造加工以外的切削加工來加工成平面，能夠大幅降低製造成本。
在鍛造步驟之後進行異形品1的取出步驟。如圖2及圖4所示般，異形品1之凹部5和缺口部6成為嵌合於成形衝頭31之下端部的狀態。若從此狀態讓下側脫模銷23往上方移動，下側脫模銷23之端面231會抵接於突起部4之背端41，而成為異形品1被往口部衝模21及成形衝模22之上方壓出後的狀態。在此同時或是馬上，讓上側脫模銷34往下方移動而使衝頭套筒32相對於成形衝頭31往下方移動，讓異形品1從成形衝頭31的下端部脫離。藉此，如圖6所示般，異形品1成為被載置於下側脫模銷23之端面231的狀態。然後，藉由切削加工將突起部4切削而獲得圖10所示的異形品1A。
在以上般之本實施形態，於鍛造步驟中，除了利用成形衝頭31之按壓以外還進行利用衝頭套筒32之抵接，因此利用衝頭套筒32可將素材9之周緣部911確實地壓入，能夠防止在利用成形衝頭31進行整形後於異形品1之周緣部8發生毛邊。此外，雖然素材9的一部分被成形衝頭31往逃逸孔26壓出而形成了突起部4，但因為在突起部4的下方可確保空間S，相較於不是異形品1的情況(亦即，在較低壓力下也能壓造之單純形狀的最終製品的情況)，縱使將整體的壓力設定成較高，仍可防止起因於素材9無處可逃之毛邊發生。
衝模孔(上側衝模孔24)可具有開設於衝模(口部衝模21)之開口241，素材9之端面91通過衝模孔之開口241而露出外部。 　　成形衝頭31可具有與素材9之端面91相對向的對向端面311，利用對向端面311將素材9之端面91之周緣部911的內側部分912按壓。 　　成形衝頭31可用於將素材9之端面91之周緣部911的內側部分912按壓，衝頭套筒32可用於與素材9之端面91之周緣部911抵接，使利用成形衝頭31之按壓和利用衝頭套筒32之抵接同時進行。 　　鍛造衝壓裝置10可具備從背側進入衝模(成形衝模22)的逃逸孔26之脫模銷(下側脫模銷23)，在鍛造步驟，是在突起部4的背端41和脫模銷的端面231之間確保空間S。 　　如此般，可利用讓脫模銷進入的孔作為逃逸孔26，不須對既有的衝模做大幅變更就能防止毛邊發生。此外，當然在取出步驟中，能夠利用脫模銷將異形品1從衝模取出。
在鍛造步驟，可讓衝頭套筒32進入衝模孔，藉此將素材9之端面91之周緣部911按壓。 　　依據如此般的構成，可利用衝頭套筒32和衝模將素材9之周緣部911整形。
＜其他實施形態＞ 　　本說明書所揭示的技術，並不限定於依上述記載及圖式所說明的實施形態，也包含例如以下的各種態樣。 　　(1)在上述實施形態雖是例示設有缺口部6之異形品1，但亦可為僅設有凹部5之異形品。除此以外，亦可為例如具備有底的凹部之零件之周壁部分的厚度不均一之異形品。
(2)在上述實施形態雖是例示具備有口部衝模21及成形衝模22而構成之衝模，但將口部衝模21和成形衝模22一體化成單一衝模亦可。
(3)在上述實施形態雖是讓下側脫模銷23從下方進入逃逸孔26，但獨立於供下側脫模銷23進入的孔之外另外設置逃逸孔亦可。
(4)在上述實施形態雖是在口部衝模21之內部讓衝頭套筒32按壓素材9之周緣部911，但亦可在衝頭套筒32側設置上模，且在上模的內部將素材9之周緣部911按壓，亦可在成形衝模22的內部將素材9之周緣部911按壓。
(5)突起部4之剖面形狀並不限定為圓形，可為橢圓形、角形等的異形形狀。
(6)在上述實施形態雖將凹部5和缺口部6用1步驟同時加工，但亦可為凹部5和缺口部6的加工是用不同的步驟進行，整體是用2步驟進行加工。
(7)在上述實施形態，素材9雖使用鋁合金熱處理材，但亦可使用鋁材、鋁合金材，除了這些金屬材料以外，也能使用碳鋼、低合金鋼、銅、銅合金等之可塑性加工的金屬材料。
(8)上述實施形態，作為杯狀構造體的一例雖是說明周緣部8的厚度不均一之異形品1，但亦可以使用周緣部具有均一厚度之杯狀構造體(周緣部之外周面和內周面以同軸的方式配置之杯狀構造體)。
(9)在上述實施形態，突起部4雖是成為在上下方向具有同一外徑之圓柱狀，但亦可成為越向下方外徑越小之錐形狀的突起部。如此般，突起部之越下方壓力越容易施加，而逐漸使荷重變大，因此更容易利用成形衝頭31之對向端面311將凹部5之底面整形為平面。 　　(10)在上述實施形態，雖是藉由使上側裝置30相對於下側裝置20沿垂直方向移動來進行異形品1的壓造，但亦可將上側裝置30和下側裝置20配置成沿水平方向排列，藉由使上側裝置相對於下側裝置沿水平方向移動來進行異形品1的壓造。
1‧‧‧異形品(杯狀構造體)
1A‧‧‧異形品(杯狀構造體)
2‧‧‧筒部
3‧‧‧段差部
4‧‧‧突起部
41‧‧‧背端
5‧‧‧凹部
6‧‧‧缺口部
8‧‧‧(異形品1之)周緣部
9‧‧‧素材
91‧‧‧端面
911‧‧‧周緣部
912‧‧‧內側部分
10‧‧‧鍛造衝壓裝置
21‧‧‧口部衝模
22‧‧‧成形衝模
23‧‧‧下側脫模銷
231‧‧‧端面
24‧‧‧上側衝模孔
241‧‧‧開口
25‧‧‧下側衝模孔
26‧‧‧逃逸孔
31‧‧‧成形衝頭
311‧‧‧對向端面
32‧‧‧衝頭套筒
37‧‧‧副壓出部
S‧‧‧空間
圖1係顯示裝設步驟之剖面圖。 　　圖2係顯示鍛造步驟之剖面圖。 　　圖3係將圖2的一部分放大之放大剖面圖。 　　圖4係顯示鍛造步驟之剖面圖，係與圖2的切斷面正交之切斷面的剖面圖。 　　圖5係將圖4的一部分放大之放大剖面圖。 　　圖6係顯示取出步驟之剖面圖。 　　圖7係異形品的前視圖。 　　圖8係異形品的俯視圖。 　　圖9係圖8之A-A線剖面圖。 　　圖10是形成為杯狀之異形品的前視圖。

Claims (7)

  1. 一種杯狀構造體的製造方法，該杯狀構造體是使用鍛造衝壓裝置進行製造，前述鍛造衝壓裝置係具備衝模、成形衝頭及衝頭套筒， 　　前述衝模，係設有衝模孔且從前述衝模孔往下方相連地設置口徑比前述衝模孔小的逃逸孔，前述衝模孔用以收容作為呈有底的圓筒狀之杯狀構造體的起始材料之素材； 　　前述成形衝頭，係將在前述衝模孔所收容之前述素材之周緣部的內側部分按壓； 　　前述衝頭套筒，係設置於前述成形衝頭的外周且將前述素材之周緣部按壓； 　　該杯狀構造體的製造方法係具備裝設步驟及鍛造步驟， 　　前述裝設步驟，係將前述素材裝設於前述衝模； 　　前述鍛造步驟，係在利用前述成形衝頭將前述素材之周緣部的內側部分按壓，且使前述素材之周緣部與前述衝頭套筒抵接，並在利用前述成形衝頭將前述素材的一部分往前述逃逸孔壓出而形成之突起部的下方確保有空間的狀態下整形為前述杯狀構造體。
  2. 如請求項1所述之杯狀構造體的製造方法，其中， 　　前述衝模孔係具有開設於前述衝模之開口， 　　前述素材之端面係通過前述衝模孔之前述開口而露出至外部。
  3. 如請求項1或請求項2所述之杯狀構造體的製造方法，其中， 　　前述成形衝頭係具有與前述素材之端面相對向的對向端面， 　　利用前述對向端面將在前述素材之端面中之周緣部的內側部分按壓。
  4. 如請求項1至請求項3中任一項所述之杯狀構造體的製造方法，其中， 　　前述成形衝頭係用於將在前述素材之端面中之周緣部的內側部分按壓，前述衝頭套筒係用於與在前述素材之端面中之周緣部抵接者，使利用前述成形衝頭所進行之按壓和利用前述衝頭套筒所進行之抵接同時進行。
  5. 如請求項1至請求項4中任一項所述之杯狀構造體的製造方法，其中， 　　前述鍛造衝壓裝置係具備從背側進入前述衝模的前述逃逸孔之脫模銷， 　　在前述鍛造步驟，是在前述突起部的背端和前述脫模銷的端面之間確保前述空間。
  6. 如請求項1至請求項5中任一項所述之杯狀構造體的製造方法，其中， 　　在前述鍛造步驟，藉由使前述衝頭套筒進入前述衝模孔而將在前述素材之端面中之周緣部按壓。
  7. 如請求項1至請求項6中任一項所述之杯狀構造體的製造方法， 　　其進一步具備取出步驟， 　　前述取出步驟，係利用前述衝頭套筒將前述杯狀構造體之周緣部壓出，藉此將前述杯狀構造體從前述成形衝頭取出。
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