弯曲冲压成形用模具制造技术

提出一种能够减少因弯矩产生的影响而得到圆度高的圆筒体的弯曲冲压成形用模具。弯曲冲压成形模具具有：左右一对的冲模(1)，其在两个部位支承板材(S)；和冲头(2)，其能够向与该冲模(1)接近、远离的方向移动，且在与冲模(1)的挟持下将板材(S)沿着其宽度方向依次按压而实施弯曲加工，在弯曲冲压成形模具中，冲头(2)由冲头前端部(2a)和冲头支承体(2b)构成，其中冲头前端部(2a)具有与板材(S)直接接触来将板材(S)按压成凹形状的加工面(K)，冲头支承体(2b)与该冲头前端部(2a)连结保持而支承该冲头前端部(2a)。并且，在冲头前端部(2a)上设有加工面(K)，该加工面(K)具有与冲头支承体(2b)的轴芯(q)一致的加工中心(O)，且由将冲头前端部的宽度方向上的中央区域处的半径设为最大半径的非均匀圆弧形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及适于通过三点弯曲冲压将板材沿着其进给方向依次按压来实施弯曲加工，由此高效地制造在例如管线管(line pipe)等中使用的大径且壁厚的钢管的弯曲冲压成形用模具。
技术介绍
作为制造在管线管等中使用的大径且壁厚的钢管的技术，广泛普及有如下的所谓UOE成形技术：将具有规定的长度、宽度、板厚的钢板冲压加工成U字状，接着，在冲压成形为O字状后，通过焊接将其端部对接地接合，形成钢管，而且为了提高圆度，将其直径扩大(所谓扩管)。但是，在上述UOE成形技术中，在对钢板冲压加工而将其成形为U字状、О字状的工序中需要高的冲压压力，因此处于不得不使用大型的冲压机械的状况。因此，最近，在制造这种钢管时，进行了减少冲压压力的技术研究。作为与该方面相关的现有技术，如下的弯曲冲压成形技术被实用化：预先对钢板的宽度方向上的端部实施弯曲加工(端部弯曲)，接着，在通过多次三点弯曲冲压将钢板成形为大致圆形后，进一步矫正形状而成为钢管。图9是表示进行所述弯曲冲压成形的情况下的实施方式的一个例子的图。图中的附图标记101是配置在板材S的搬送路径内的冲模(die)。该冲模101由沿着板材S的搬送方向在两个部位支承板材S的左右一对的棒状部件101a、101b构成，能够根据要成形的钢管的尺寸而改变其相互间隔e。但是，在对一片板材S进行冲压成形来制造一根开式管的过程中，相互间隔e不会改变。另外，附图标记102为能够向与冲模101接近、远离的方向移动的冲头。该冲头102由冲头前端部102a和冲头支承体102b构成，其中冲头前端部102a具有与板材S直接接触且将该板材S按压成凹形状的向下凸状的加工面K，冲头支承体102b与该冲头前端部102a的背面相连而支承该冲头前端部102a。通常，冲头前端部102a的最大宽度和冲头支承体102b的宽度(厚度)相等。另外，附图标记103是形成板材S的搬送路径的辊。并且，在上述的适用了三点弯曲冲压的加工中，一般将加工时的载荷、产品形状纳入考虑而根据经验确定加工次数和所使用的工具(尤其是形状)(例如工具的加工宽度为120mm、加工次数为50～60次左右)。然而，关于该弯曲加工方式，加工次数增大而难以进行高效的制造，作为为此所作的对策，例如在专利文献1中提出一种如下的方法：在钢板的宽度方向上的冲压成形时，在该钢板的宽度方向上的两端部分和中间的特定部分上，分别留存所期望的长度的直状部，且将直状部之间弯曲形成为圆弧部，并且对接缝部进行焊接而形成半成形圆钢管，在对该半成形圆钢管的整体进行加热后，使其成形面从与最终半径相对应的半圆状的多个成形辊之间通过而进行热成形，由此调整形状。但是，上述专利文献1所公开的方法存在如下的问题：冲压成形后的成形体具有接近四边形的形状，必须另行设置用于矫正形状的工序(热工序)，若包含加热所花费的热能的消耗量则会导致制造成本显著上升。另外，该方法在为了兼具强度、韧性和焊接性而将经过加工热处理工序制造的板材用作原板的情况下，也有可能损害其特性。另一方面，在专利文献2中提出一种如下的方法：缓和在作为上工具发挥功能的冲头、与支承该冲头的曲板(与上述冲头支承体相当)的连接部中作用的应力，同时减少三点弯曲冲压中的加工次数。根据上述专利文献2，该冲头的加工宽度比曲板的宽度宽，因此与上图9所示那样的冲头的情况相比，能够减少三点弯曲冲压中的加工次数。另外，该冲头相对于曲板而旋转自如地安装，因此，由于在该曲板上除因旋转部的摩擦而产生的小弯矩以外不会作用有其他载荷，所以具有减轻施加于设备的载荷的优点。但是，由于旋转支承部比曲板的宽度小，所以担心大的面压作用于该部位而引起该旋转支承部的磨耗和变形，而有可能在早期阶段无法维持旋转功能。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2005-324255号公报专利文献2：日本特开2004-82219号公报
技术实现思路
如上述那样，在现有技术中，不容易单纯地扩大在弯曲冲压成形中使用的冲头的加工宽度，为了在扩大冲头的加工宽度的同时避免对冲头前端部与冲头支承体的连接部施加过大的载荷，充分地增大冲头支承体的宽度(厚度)是有用的。但是，近年来，从谋求提高弯曲冲压成形后的工序中的精度的观点考虑，要求减小在弯曲冲压成形中使用的冲头的冲头支承体的宽度(厚度)。另外，在通过弯曲冲压成形将板材成形为圆筒状而形成管体的情况下，从原理上说，在使作为被成形材的管体从冲头分开时，即使将该管体沿其长度方向拔出，也无法使在管体中彼此相对的板端部的相互间隔小于冲头支承体的宽度(厚度)。在这样的将板材成形为圆筒状且彼此相对的板端部没有焊接而具有间隙的状态下的管体(以下将这样的管体也称为开式管)中，在对彼此相对的板端部(以下将这样的部位也称为接缝部)进行焊接时，需要从管体的外部施加力来使管体变形、并使彼此相对的板端部相互对接而消除间隙。在此，在弯曲冲压成形中，板端部中的间隙越小，则使该板端部相互对接所需的力就可以越小，并且也难以产生圆度降低等形状不良。像这样在弯曲冲压成形中，对在扩大冲头的加工宽度的同时极力抑制冲头支承体的宽度(厚度)增加的技术的要求提高。因此，本专利技术的目的在于提出一种在通过三点弯曲冲压由板材制造钢管时，能够不引起加工工具的磨耗和变形、不损害产品品质地高效地实施弯曲加工的弯曲冲压成形用模具。本专利技术为一种弯曲冲压成形用模具，具有：冲模，其沿着板材的进给方向隔开间隔地配置，且在两个部位支承该板材；和冲头，其能够向与该冲模接近、远离的方向移动，且将支承在上述冲模上的上述板材沿着其进给方向依次按压而实施弯曲加工，上述弯曲冲压成形用模具的特征在于，上述冲头具有与上述板材直接抵接来按压上述板材的冲头前端部、和与该冲头前端部的背面连结保持来支承该冲头前端部的冲头支承体，在上述冲头前端部上设有加工面，该加工面具有与上述冲头支承体的轴芯一致的加工中心，且由将其宽度方向上的中央区域处的半径设为最大半径的非均匀圆弧形成。在由上述结构构成的弯曲冲压成形用模具中，优选如下作为用于解决本专利技术的技术课题的具体方法：1)非均匀圆弧由连续圆弧或不连续圆弧构成，2)非均匀圆弧由渐开曲线构成，3)在非均匀圆弧由连续圆弧或不连续圆弧构成的情况下，使该连续圆弧、不连续圆弧由主圆弧和副圆弧构成，其中，主圆弧具有与要加工的圆筒体的内径相对应的半径，且具有以上述加工中心为界而左右同等的加工长度(接触长度)，副圆弧与该主圆弧的宽度端缘相连，且具有比主圆弧的半径小的半径，而且4)非均匀圆弧中的主要有助于弯曲加工的圆弧具有小于板材的进给量的0.90倍的加工长度，5)在连续圆弧、不连续圆弧中，主圆弧具有小于板材的进给量的0.90倍的加工长度。专利技术效果根据由上述结构构成的本专利技术的弯曲冲压成形用模具，由于在冲头前端部上设有加工面，其中该加工面具有与上述冲头支承体的轴芯一致的加工中心，且由将冲头前端部的宽度方向上的中央部中的半径设为最大半径的非均匀圆弧构成，所以即使板材的弯曲范围增大，加工面的宽度端也不会与板材强烈地接触，而能够抑制引起冲头的变形或损伤那样的过大的弯矩的产生，而且，由于能够一次性加工与以往相比宽幅的板材，所以能够以较少的加工次数得到圆度高的钢管。另外，也不需要对板材进行加热那样的工序，而能够保持原样地维持在板材(原板)的制造工序本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种弯曲冲压成形用模具，具有：冲模，其沿着板材的进给方向隔开间隔地配置，且在两个部位支承该板材；和冲头，其能够向与该冲模接近、远离的方向移动，且将支承在所述冲模上的所述板材沿着其进给方向依次按压而实施弯曲加工，所述弯曲冲压成形用模具的特征在于，该冲头具有与所述板材直接抵接来按压所述板材的冲头前端部、和与该冲头前端部的背面连结来支承该冲头前端部的冲头支承体，在所述冲头前端部上设有加工面，该加工面具有与所述冲头支承体的轴芯一致的加工中心，且由将所述冲头前端部的宽度方向上的中央区域处的半径设为最大半径的非均匀圆弧形成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.31 JP 2014-072523;2015.03.09 JP 2015-046161.一种弯曲冲压成形用模具，具有：冲模，其沿着板材的进给方向隔开间隔地配置，且在两个部位支承该板材；和冲头，其能够向与该冲模接近、远离的方向移动，且将支承在所述冲模上的所述板材沿着其进给方向依次按压而实施弯曲加工，所述弯曲冲压成形用模具的特征在于，该冲头具有与所述板材直接抵接来按压所述板材的冲头前端部、和与该冲头前端部的背面连结来支承该冲头前端部的冲头支承体，在所述冲头前端部上设有加工面，该加工面具有与所述冲头支承体的轴芯一致的加工中心，且由将所述冲头前端部的宽度方向上的中央区域处的半径设为最大半径的非均匀圆弧形成。2.如权利要求1所述的弯曲冲压成形用...

【专利技术属性】
技术研发人员：堀江正之，安原勇，田村征哉，谷一宪司，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP