塗裝鋼板的成形方法

2023-07-25 20:02:51

專利名稱：：塗裝鋼板的成形方法
技術領域：
：本發明涉及利用塗裝後的鋼板成形由燃料箱的上半體構成的容器半體的方法。
背景技術：
：圖9表示以往的普通的燃料箱100。該燃料箱100是這樣一體化的容器將底箱101、內底箱102和頂箱103相互重合，對該接合部分104進行巻邊接縫加工。如圖10所示，在接合部分104中，底箱IOI的外周端部105呈僅朝直徑外方彎曲的凸緣狀。另一方面，在將頂箱103的外周端部107巻在內底箱102的外周端部106上的狀態下，成為兩外周端部106、107巻在底箱101的外周端部105上的結構。因此，頂箱103的外周端部107比其他的外周端部105、106都長。接著，根據圖IIA和圖IIB，對用於形成如圖IO所示的接合部分104的巻邊接縫加工進行說明。另外，加工是在上下顛倒、即頂箱103在下而底箱101在上的狀態下實施。在圖11A中，在模具111上放置著頂箱103的外周端部107，在該外周端部107上放置著內底箱102的外周端部106，此外，在該外周端部106上放置著底箱101的外周端部105，並且如箭頭A所示使衝頭112下降。利用設在衝頭112的下底面的凹部113使頂箱103的外周端部107如箭頭B所示彎曲。在圖11B中，將半成品放置在另一模具114上，然後使另一衝頭115如箭頭C所示下降，將外周端部105107像箭頭D那樣加固彎曲。接著上下顛倒過來，從而得到圖10的接合部分104。此後，將半成品移向塗裝生產線，實施塗裝，成為成品。即，由於按照巻邊接縫加工一塗裝工序的順序進行作業，所以工序數變多。此外，容器的移動時間是不可或缺的。即，如果按照巻邊接縫加工一塗裝工序的順序進行作業則加工成本提高。降低加工成本的方法之一是已公知的這樣的技術將預先在鋼板上實施了塗裝的塗裝鋼板作為初始原料，通過對該塗裝後的材料進行塑性加工來製造容器。但是，如果塗裝後的鋼板在塑性加工中出現大的折皺，則有時塗膜會發生龜裂，塗裝會剝落。作為其對策，例如在日本特開2004—298906中已公知了這樣的方法為使塗裝不剝落而對塗裝鋼板將要進行塑性加工之類的塗裝金屬板實施的拉深加工方法。關於上述拉深加工方法，預先在各種條件下對塗裝鋼板進行拉深加工並且確認塗膜剝離狀態，同時以塗裝前的原金屬板作為坯料在與所述加工條件相同的條件下實施成形模擬試驗，根據兩結果推斷髮生塗膜剝落的最小變形，在塗裝金屬板拉深加工時，通過調節切角量和拉深加工條件來使塗膜容易剝離處的變形達不到所述發生塗膜剝落的最小變形，從而防止塗膜剝落。在上述成形模擬試驗中，在對未形成塗膜的金屬板進行拉深加工時，通過利用計算機進行的模擬試驗、具體而言進行CAE(computeraidedengineering:計算機輔助工程)解析，從而對在各部位產生的變形進行推斷。但是，在上述加工方法中，首先，由於需要進行原金屬板的模擬試驗(CAE模擬試驗)，所以發生了解析成本。此外，由於對拉深加工的條件進行調整，以便達不到發生塗膜剝離的最小變形，所以每次的拉深量必然變小，可能導致拉深工序數顯著增加。其結果是加工時間和加工工時增大。就是說，在上述加工方法中，由於解析成本和加工工時增大，存在導致加工成本增大的問題。因此，期待一種能夠以低成本由塗裝鋼板成形容器半體的技術。
發明內容本發明提供一種塗裝鋼板的成形方法，該成形方法是由塗裝鋼板來成形容器半體的方法，該塗裝鋼板的成形方法具有以下工序準備在一面或者兩面實施了塗裝的平板狀的塗裝鋼板的工序；第一拉深工序，用第一壓邊器按壓所述塗裝鋼板的外周部分，同時拉深所述塗裝鋼板的中央部，從而得到包含在所述外周部分上形成的第一平坦部的第一成形體;第二拉深工序，用第二壓邊器按壓位於所述第一平坦部的外側的周緣部，同時將位於第一平坦部內側的部分拉深成剖面L字狀部，從而得到具有在該剖面L字狀部的外側所殘留的第二平坦部的第二成形體；修整工序，在所述第二平坦部內將位於外側的不用部分切除，得到第三成形體；以及彎曲工序，對由所述不用部分被切除的第二平坦部的殘部所構成的凸緣部進行彎曲，使所述凸緣部與所述剖面L字狀部的縱部共面。因此，在本發明方法中，剖面L字狀部中的縱部是在第二拉深工序中用壓邊器按壓塗裝鋼板的同時形成的。因此，在縱部上不會發生折皺。並且，凸緣部的寬度狹窄。在彎曲工序中對寬度狹窄的凸緣部進行彎曲的那部分上不會發生折皺。因此，不需要複雜的模擬試驗，且工序數也不會顯著增加。另外，由於在修整工序中切除第二平坦部的不用部分，因此能夠抑制彎曲工序中的變形量，能夠減小殘餘應力，且能夠得到無變形的優質容器半體。因此，根據本發明方法，能夠以低成本由塗裝鋼板成形容器半體。圖1是利用本發明方法所成形的燃料箱的上半體構成的容器半體的剖面圖，圖2是圖1所示的容器半體立體圖，圖3是表示本發明方法的準備工序和第一拉深工序的圖，圖4是表示本發明方法的第二拉深工序的圖，圖5是表示本發明方法的修整工序的圖，圖6是表示本發明方法的彎曲工序的圖，圖7A圖7D是表示在容器半體的四個拐角部上的彎曲的實施例和比較例的圖，圖8A和圖8B是表示在拐角部的剖面L字狀部的縱部的半徑Rr和凸緣部的寬度W的關係的坐標圖，圖9是現有的燃料箱的剖面圖，圖10是圖9的IO部分的放大圖，圖IIA和圖11B是表示現有的巻邊接縫加工的圖。具體實施例方式以下，參照附圖，對用於實施本發明的最佳方式進行詳細的說明。另外，容器半體與種類無關，本發明是以燃料箱的上半體為例進行以下說明的。圖1和圖2表示由燃料箱的上半體所構成的容器半體10。該容器半體10是投入巻邊接縫工序前的塑性加工品，在彎曲主體部11的下端部上具有鍔部12和從該鍔部12向下方下降的下降部13(相當於圖11A的參考編號107)。參考編號14是進油口。如圖2所示，燃料箱的容器半體10是矩形容器的上半體，四角具有圓弧部15。接著，基於圖3圖6對由塗裝後的鋼板成形所述容器半體10的方法進行說明。圖3表示準備工序和第一拉深工序。預先準備在一面或兩面上進行了塗裝的鋼板21。將該塗裝鋼板21切割為適當的大小。塗裝鋼板21—般由制鋼廠等的鋼材製造生產線製造而成，在其厚度為0.42.0mm的碳素鋼鋼板的兩面(或者一面)上形成有厚度為10100Pm的塗膜。為了進行第一拉深工序，準備第一拉深加工裝置25，該第一拉深加工裝置25具有第一凹模(雌型)22、第一凸模(雄型)23和第一壓邊器24。利用第一壓邊器24和第一凹模22將平板狀的塗裝鋼板21強力挾持。接著，使塗裝鋼板21與第一凹模22—起向下，通過第一凸模23拉深塗裝鋼板21的中央部分(位於靠第一壓邊器24內側的部分)。將以上的工序稱為第一拉深工序。實施該第一拉深工序的結果是得到由虛線表示的第一成形體26。將由於第一壓邊器24按壓而成的平坦的部位稱為第一平坦部27。該第一成形體26呈帽子形狀。包含上述第一平坦部27的第一成形體26從第一拉深加工裝置25取下，向接下來說明的第二拉深加工裝置移動。圖4表示第二拉深工序。準備第二拉深裝置30，該第二拉深裝置30具有第二凹模31、第二凸模32和第二壓邊器33。並且，將第一凸模26設置在第二凸模32上，利用第二壓邊器32和第二凹模31將第一平坦部27的周緣部34強力挾持。接著，使第一成形體26的周緣部34與第二凹模31—起向下，如虛線所示那樣進行拉深。將以上的工序稱為第二拉深工序。實施該第二拉深工序的結果是，能夠得到包含虛線所示的部分的第二成形體35。將該第二成形體35從第二拉深加工裝置30取下，向接下來說明的修整加工裝置移動。圖5表示修整工序。準備修整加工裝置40，該修整加工裝置40包含支撐模41、修整刀具42和按壓部件43。第二成形體35含有由橫部37和縱部38構成的剖面L字狀部36，且形成有從縱部38的下端朝外方延伸的第二平坦部39。第二平坦部39是通過由如圖4所示的第二壓邊器33挾持而得到的平坦部。並且，第二成形體35的第二平坦部39放置在支撐模41上，利用按壓部件43進行按壓，同時用修整刀具42將從支撐模41擠出的第二平坦部39的不用部分44切除。將以上的工序稱為修整工序。實施該修整工序的結果是，得到如實線所示的第三成形體45。切除了不用部分44的第二平坦部39成為凸緣部46。將包含該凸緣部46的第三成形體45從修整加工裝置40取下，向接下來說明的彎曲加工裝置移動。圖6表示彎曲工序。準備彎曲加工裝置50，該彎曲加工裝置50包含支撐模51、彎曲部件52和按壓部件53。並且，將如實線表示的第三成形體45放置在支撐模51上，用按壓部件53按壓橫部37，利用彎曲部件52將凸緣部46彎曲約90。，從而使凸緣部46與縱部38成為同一平面，即共面。將以上的工序稱為彎曲工序。彎曲工序的結果是，能夠得到縱部38和凸緣部46共面的第四成形體54。該第四成形體54相當於如圖1所示的燃料箱的容器半體10。接著，為了便於理解本發明，對比如圖7A圖7D所示的本實施例和比較例進行說明。圖7A和圖7B是本實施例，圖7C和圖7D是比較例。圖7A是沿圖6的7—7線的剖面圖，是如圖2所示的圓弧部15的部分。如圖7A所示，以半徑Rr成形縱部38，寬度W的凸緣部46從該縱部38向半徑外方突出。該橫部37的外緣的周長L1能夠通過直徑X:nX(1/4)求得，通過計算Ll二2XRrXirX(1/4)=丌Rr/2得至lj丌Rr/2。凸緣部46的外緣的周長L2是通過計算L2二2X(Rr+W)X兀X(1/4)=兀(Rr+W)/2，得到兀(Rr+W)/2。如圖7B所示，如果通過彎曲工序如虛線那樣使凸緣部46彎曲成與縱部38共面，則在彎曲工序前後，凸緣部46的外緣的周長會從L2變化為L1。如果計算L2—Ll={3i*(Rr+W)/2}—(兀'Rr/2)=:i'W/2求得ir*W/2，若所求得的JiW/2被凸緣部46的壓縮變形吸收，則不發生折鈹。由於在本實施例中將寬度W設定為能夠利用凸緣部46吸收的程度，因此不會產生塗膜剝落那樣的有害的折鈹。接著，對比較例進行說明，該比較例是通過拉深加工、修整加工和彎曲加工，即以省略了本發明的第二拉深工序的工序進行成形的。圖7C是表示比較例的經過拉深工序和修整工序的成形體。該成形體具有將如圖7B所示的橫部37、縱部38和凸緣部46合計後的大寬度的鍔部120。圖7D表示以周長L1(半徑Rr的圓弧)將鍔部120折彎的狀態。通過該彎曲工序，能夠得到與圖7B相同的部件。如果鍔部120的外緣的周長為L3，則在彎曲工序的前後，周長L3變化為周長L1。在圖7C中，鍔部120內的彎折部分的寬度成為圖7B的縱部38和凸緣部46的總和，為了使說明變得簡單，將縱部38和凸緣部46的總和假定為凸緣部46的2倍，gP2XW。周長L3能夠通過計算L3-兀(Rr+2W)/2求得。周長差(L3—Ll)通過計算L3_L1={Jt(Rr+2W)/2)—(兀*Rr/2)=兀'W求得。周長差3r'W是實施例的2倍，即使一半(JtW/2)被凸緣部46的內部變形吸收，如果剩餘的JiW/2不被吸收，則會發生折皺，導致塗膜的剝離。也就是說，省略第二拉深工序，在彎曲工序中，當一併形成縱部38和凸緣部46時，則成為使縱部38加上凸緣部46的寬度大的部位120彎曲。由於寬度大，在馬上就要進行彎曲加工的時刻，縱部38的基部周長Ll和寬度大的部位120的前端部周長L3會顯著不同。由於若進行彎曲加工，較長一方的前端部周長L3就會接近較短一方的基部周長L1，所以前端部的一部分收縮，剩餘部分成為折皺。結果是折皺引起塗膜剝落。接著，通過實驗得到Rr和W的關係，所以對其結果進行說明。準備拐角的半徑Rr為30mm、45mm和60mm的模具，對塗裝鋼板實施第一拉深工序和第二拉深工序，並實施修整工序使得凸緣部46的寬度成為7mm20mm，當實施彎曲工序時，檢查是否發生了塗膜的剝離，如圖l所示。表ltableseeoriginaldocumentpage9O表示良好，X表示不好(發生塗膜剝落)。將該結果坐標化表示為圖8A。根據圖8A，能夠確認以下情況凸緣部的寬度W越小則結果越好，拐角半徑Rr越大則結果越好。由於表l的單位是mm，所以通過用拐角部的半徑Rr除凸緣部的寬度W成為無量綱化，從而使本發明具有普遍意義。例如，在表1中，當凸緣部的寬度W為7mm、拐角部的半徑Rr為60mm時，通過計算7/60=0.11，從而得到O.ll。也同樣計算其他的關係完成表2。表2Wtableseeoriginaldocumentpage10在該表2的以Rr為橫軸，以W/Rr為縱軸的坐標中分布0、X，從而如圖8B那樣完成分布圖。在圖8B的分布圖中，在塗膜剝離的X與塗膜不剝離的O之間能夠引出分區線。該分區線是W/Rr=0.3、即30%的線。如果W/Rr在30X以下，則確認為塗膜不剝離，判明為能夠得到良好的成形體。在設計新燃料箱的上半體、即容器半體的情況下，由於也可以以W/Rr在30%以下的形式確定凸緣部的寬度W或拐角半徑Rr，因此能夠極其容易地決定容器體的形狀。在本實施例中，己對燃料箱的上半體、即容器半體進行了說明，在本發明中，也可以是燃料箱以外的容器半體。產業上的可利用性在以上說明的本發明中，能夠利用於由塗裝後的鋼板來成形構成容器的容器半體的技術，特別適用於燃料箱的上半體、即容器半體的成形。權利要求1、一種塗裝鋼板的成形方法，該成形方法是由塗裝鋼板來成形容器半體的方法，該塗裝鋼板的成形方法具有以下工序準備在一面或者兩面實施了塗裝的平板狀的塗裝鋼板的工序；第一拉深工序，用第一壓邊器按壓所述塗裝鋼板的外周部分，同時拉深所述塗裝鋼板的中央部，從而得到包含在所述外周部分上形成的第一平坦部的第一成形體；第二拉深工序，用第二壓邊器按壓位於所述第一平坦部的外側的周緣部，同時將位於第一平坦部內側的部分拉深成剖面L字狀部，從而得到具有在該剖面L字狀部的外側所殘留的第二平坦部的第二成形體；修整工序，在所述第二平坦部內將位於外側的不用部分切除，得到第三成形體；以及彎曲工序，對由所述不用部分被切除的第二平坦部的殘部所構成的凸緣部進行彎曲，使得所述凸緣部與所述剖面L字狀部的縱部共面。全文摘要本發明提供塗裝鋼板的成形方法，即由塗裝後的鋼板(21)成形容器半體(10)的方法。在第一拉深工序中所成形的第一成形體(26)的外周部上形成第一平坦部(27)，在第二拉深工序中用壓邊器(33)按壓第一平坦部(27)的同時，形成剖面L字狀部(36)，因此在縱部(38)上不發生折皺。由於在修整工序中切除凸緣部(46)的外側的不用部分(44)，所以凸緣部的寬度變窄。由於在彎曲工序中對寬度狹窄的凸緣部進行彎曲，使得其與上述縱部共面，因此不會產生折皺。文檔編號B21D22/26GK101111325SQ200580047708公開日2008年1月23日申請日期2005年12月27日優先權日2005年2月4日發明者木村靜雄,神山史朗,藤田健作申請人:本田技研工業株式會社