CN101111325A - 涂装钢板的成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供涂装钢板的成形方法，即由涂装后的钢板(21)成形容器半体(10)的方法。在第一拉深工序中所成形的第一成形体(26)的外周部上形成第一平坦部(27)，在第二拉深工序中用压边器(33)按压第一平坦部(27)的同时，形成剖面L字状部(36)，因此在纵部(38)上不发生折皱。由于在修整工序中切除凸缘部(46)的外侧的不用部分(44)，所以凸缘部的宽度变窄。由于在弯曲工序中对宽度狭窄的凸缘部进行弯曲，使得其与上述纵部共面，因此不会产生折皱。

Description

涂装钢板的成形方法

技术领域

本发明涉及利用涂装后的钢板成形由燃料箱的上半体构成的容器半体的方法。

背景技术

图9表示以往的普通的燃料箱100。该燃料箱100是这样一体化的容器：将底箱101、内底箱102和顶箱103相互重合，对该接合部分104进行卷边接缝加工。

如图10所示，在接合部分104中，底箱101的外周端部105呈仅朝直径外方弯曲的凸缘状。另一方面，在将顶箱103的外周端部107卷在内底箱102的外周端部106上的状态下，成为两外周端部106、107卷在底箱101的外周端部105上的结构。因此，顶箱103的外周端部107比其他的外周端部105、106都长。

接着，根据图11A和图11B，对用于形成如图10所示的接合部分104的卷边接缝加工进行说明。另外，加工是在上下颠倒、即顶箱103在下而底箱101在上的状态下实施。

在图11A中，在模具111上放置着顶箱103的外周端部107，在该外周端部107上放置着内底箱102的外周端部106，此外，在该外周端部106上放置着底箱101的外周端部105，并且如箭头A所示使冲头112下降。利用设在冲头112的下底面的凹部113使顶箱103的外周端部107如箭头B所示弯曲。

在图11B中，将半成品放置在另一模具114上，然后使另一冲头115如箭头C所示下降，将外周端部105～107像箭头D那样加固弯曲。接着上下颠倒过来，从而得到图10的接合部分104。

此后，将半成品移向涂装生产线，实施涂装，成为成品。即，由于按照卷边接缝加工→涂装工序的顺序进行作业，所以工序数变多。此外，容器的移动时间是不可或缺的。即，如果按照卷边接缝加工→涂装工序的顺序进行作业则加工成本提高。

降低加工成本的方法之一是已公知的这样的技术：将预先在钢板上实施了涂装的涂装钢板作为初始原料，通过对该涂装后的材料进行塑性加工来制造容器。但是，如果涂装后的钢板在塑性加工中出现大的折皱，则有时涂膜会发生龟裂，涂装会剥落。

作为其对策，例如在日本特开2004-298906中已公知了这样的方法：为使涂装不剥落而对涂装钢板将要进行塑性加工之类的涂装金属板实施的拉深加工方法。

关于上述拉深加工方法，预先在各种条件下对涂装钢板进行拉深加工并且确认涂膜剥离状态，同时以涂装前的原金属板作为坯料在与所述加工条件相同的条件下实施成形模拟试验，根据两结果推断发生涂膜剥落的最小变形，在涂装金属板拉深加工时，通过调节切角量和拉深加工条件来使涂膜容易剥离处的变形达不到所述发生涂膜剥落的最小变形，从而防止涂膜剥落。

在上述成形模拟试验中，在对未形成涂膜的金属板进行拉深加工时，通过利用计算机进行的模拟试验、具体而言进行CAE(computer aidedengineering：计算机辅助工程)解析，从而对在各部位产生的变形进行推断。

但是，在上述加工方法中，首先，由于需要进行原金属板的模拟试验(CAE模拟试验)，所以发生了解析成本。

此外，由于对拉深加工的条件进行调整，以便达不到发生涂膜剥离的最小变形，所以每次的拉深量必然变小，可能导致拉深工序数显著增加。其结果是加工时间和加工工时增大。

就是说，在上述加工方法中，由于解析成本和加工工时增大，存在导致加工成本增大的问题。

因此，期待一种能够以低成本由涂装钢板成形容器半体的技术。

发明内容

本发明提供一种涂装钢板的成形方法，该成形方法是由涂装钢板来成形容器半体的方法，该涂装钢板的成形方法具有以下工序：准备在一面或者两面实施了涂装的平板状的涂装钢板的工序；第一拉深工序，用第一压边器按压所述涂装钢板的外周部分，同时拉深所述涂装钢板的中央部，从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体；第二拉深工序，用第二压边器按压位于所述第一平坦部的外侧的周缘部，同时将位于第一平坦部内侧的部分拉深成剖面L字状部，从而得到具有在该剖面L字状部的外侧所残留的第二平坦部的第二成形体；修整工序，在所述第二平坦部内将位于外侧的不用部分切除，得到第三成形体；以及弯曲工序，对由所述不用部分被切除的第二平坦部的残部所构成的凸缘部进行弯曲，使所述凸缘部与所述剖面L字状部的纵部共面。

因此，在本发明方法中，剖面L字状部中的纵部是在第二拉深工序中用压边器按压涂装钢板的同时形成的。因此，在纵部上不会发生折皱。并且，凸缘部的宽度狭窄。在弯曲工序中对宽度狭窄的凸缘部进行弯曲的那部分上不会发生折皱。因此，不需要复杂的模拟试验，且工序数也不会显著增加。

另外，由于在修整工序中切除第二平坦部的不用部分，因此能够抑制弯曲工序中的变形量，能够减小残余应力，且能够得到无变形的优质容器半体。

因此，根据本发明方法，能够以低成本由涂装钢板成形容器半体。

附图说明

图1是利用本发明方法所成形的燃料箱的上半体构成的容器半体的剖面图，

图2是图1所示的容器半体立体图，

图3是表示本发明方法的准备工序和第一拉深工序的图，

图4是表示本发明方法的第二拉深工序的图，

图5是表示本发明方法的修整工序的图，

图6是表示本发明方法的弯曲工序的图，

图7A～图7D是表示在容器半体的四个拐角部上的弯曲的实施例和比较例的图，

图8A和图8B是表示在拐角部的剖面L字状部的纵部的半径Rr和凸缘部的宽度W的关系的坐标图，

图9是现有的燃料箱的剖面图，

图10是图9的10部分的放大图，

图11A和图11B是表示现有的卷边接缝加工的图。

具体实施方式

以下，参照附图，对用于实施本发明的最佳方式进行详细的说明。另外，容器半体与种类无关，本发明是以燃料箱的上半体为例进行以下说明的。

图1和图2表示由燃料箱的上半体所构成的容器半体10。该容器半体10是投入卷边接缝工序前的塑性加工品，在弯曲主体部11的下端部上具有锷部12和从该锷部12向下方下降的下降部13(相当于图11A的参考编号107)。参考编号14是进油口。

如图2所示，燃料箱的容器半体10是矩形容器的上半体，四角具有圆弧部15。

接着，基于图3～图6对由涂装后的钢板成形所述容器半体10的方法进行说明。

图3表示准备工序和第一拉深工序。预先准备在一面或两面上进行了涂装的钢板21。将该涂装钢板21切割为适当的大小。

涂装钢板21一般由制钢厂等的钢材制造生产线制造而成，在其厚度为0.4～2.0mm的碳素钢钢板的两面(或者一面)上形成有厚度为10～100μm的涂膜。

为了进行第一拉深工序，准备第一拉深加工装置25，该第一拉深加工装置25具有第一凹模(雌型)22、第一凸模(雄型)23和第一压边器24。

利用第一压边器24和第一凹模22将平板状的涂装钢板21强力挟持。接着，使涂装钢板21与第一凹模22一起向下，通过第一凸模23拉深涂装钢板21的中央部分(位于靠第一压边器24内侧的部分)。将以上的工序称为第一拉深工序。

实施该第一拉深工序的结果是得到由虚线表示的第一成形体26。将由于第一压边器24按压而成的平坦的部位称为第一平坦部27。该第一成形体26呈帽子形状。

包含上述第一平坦部27的第一成形体26从第一拉深加工装置25取下，向接下来说明的第二拉深加工装置移动。

图4表示第二拉深工序。准备第二拉深装置30，该第二拉深装置30具有第二凹模31、第二凸模32和第二压边器33。

并且，将第一凸模26设置在第二凸模32上，利用第二压边器32和第二凹模31将第一平坦部27的周缘部34强力挟持。

接着，使第一成形体26的周缘部34与第二凹模31一起向下，如虚线所示那样进行拉深。

将以上的工序称为第二拉深工序。实施该第二拉深工序的结果是，能够得到包含虚线所示的部分的第二成形体35。将该第二成形体35从第二拉深加工装置30取下，向接下来说明的修整加工装置移动。

图5表示修整工序。准备修整加工装置40，该修整加工装置40包含支撑模41、修整刀具42和按压部件43。

第二成形体35含有由横部37和纵部38构成的剖面L字状部36，且形成有从纵部38的下端朝外方延伸的第二平坦部39。第二平坦部39是通过由如图4所示的第二压边器33挟持而得到的平坦部。

并且，第二成形体35的第二平坦部39放置在支撑模41上，利用按压部件43进行按压，同时用修整刀具42将从支撑模41挤出的第二平坦部39的不用部分44切除。将以上的工序称为修整工序。实施该修整工序的结果是，得到如实线所示的第三成形体45。切除了不用部分44的第二平坦部39成为凸缘部46。

将包含该凸缘部46的第三成形体45从修整加工装置40取下，向接下来说明的弯曲加工装置移动。

图6表示弯曲工序。准备弯曲加工装置50，该弯曲加工装置50包含支撑模51、弯曲部件52和按压部件53。

并且，将如实线表示的第三成形体45放置在支撑模51上，用按压部件53按压横部37，利用弯曲部件52将凸缘部46弯曲约90°，从而使凸缘部46与纵部38成为同一平面，即共面。将以上的工序称为弯曲工序。弯曲工序的结果是，能够得到纵部38和凸缘部46共面的第四成形体54。该第四成形体54相当于如图1所示的燃料箱的容器半体10。

接着，为了便于理解本发明，对比如图7A～图7D所示的本实施例和比较例进行说明。图7A和图7B是本实施例，图7C和图7D是比较例。图7A是沿图6的7-7线的剖面图，是如图2所示的圆弧部15的部分。

如图7A所示，以半径Rr成形纵部38，宽度W的凸缘部46从该纵部38向半径外方突出。

该横部37的外缘的周长L1能够通过直径×π×(1/4)求得，通过计算L1＝2×Rr×π×(1/4)＝π·Rr/2得到π·Rr/2。

凸缘部46的外缘的周长L2是通过计算L2＝2×(Rr+W)×π×(1/4)＝π·(Rr+W)/2，得到π·(Rr+W)/2。

如图7B所示，如果通过弯曲工序如虚线那样使凸缘部46弯曲成与纵部38共面，则在弯曲工序前后，凸缘部46的外缘的周长会从L2变化为L1。如果计算L2-L1＝{π·(Rr+W)/2}-(π·Rr/2)＝π·W/2求得π·W/2，若所求得的π·W/2被凸缘部46的压缩变形吸收，则不发生折皱。由于在本实施例中将宽度W设定为能够利用凸缘部46吸收的程度，因此不会产生涂膜剥落那样的有害的折皱。

接着，对比较例进行说明，该比较例是通过拉深加工、修整加工和弯曲加工，即以省略了本发明的第二拉深工序的工序进行成形的。

图7C是表示比较例的经过拉深工序和修整工序的成形体。该成形体具有将如图7B所示的横部37、纵部38和凸缘部46合计后的大宽度的锷部120。

图7D表示以周长L1(半径Rr的圆弧)将锷部120折弯的状态。通过该弯曲工序，能够得到与图7B相同的部件。如果锷部120的外缘的周长为L3，则在弯曲工序的前后，周长L3变化为周长L1。

在图7C中，锷部120内的弯折部分的宽度成为图7B的纵部38和凸缘部46的总和，为了使说明变得简单，将纵部38和凸缘部46的总和假定为凸缘部46的2倍，即2×W。周长L3能够通过计算L3＝π·(Rr+2W)/2求得。

周长差(L3-L1)通过计算L3-L1＝{π·(Rr+2W)/2}-(π·Rr/2)＝π·W求得。周长差π·W是实施例的2倍，即使一半(π·W/2)被凸缘部46的内部变形吸收，如果剩余的π·W/2不被吸收，则会发生折皱，导致涂膜的剥离。

也就是说，省略第二拉深工序，在弯曲工序中，当一并形成纵部38和凸缘部46时，则成为使纵部38加上凸缘部46的宽度大的部位120弯曲。

由于宽度大，在马上就要进行弯曲加工的时刻，纵部38的基部周长L1和宽度大的部位120的前端部周长L3会显著不同。由于若进行弯曲加工，较长一方的前端部周长L3就会接近较短一方的基部周长L1，所以前端部的一部分收缩，剩余部分成为折皱。结果是折皱引起涂膜剥落。

接着，通过实验得到Rr和W的关系，所以对其结果进行说明。

准备拐角的半径Rr为30mm、45mm和60mm的模具，对涂装钢板实施第一拉深工序和第二拉深工序，并实施修整工序使得凸缘部46的宽度成为7mm～20mm，当实施弯曲工序时，检查是否发生了涂膜的剥离，如图1所示。

表1

		凸缘部的宽度W(mm)
								20	18	15	10	9	7
		拐角部半径Rr(mm)	30	×	×	×	×							○	○
45	×							×	×	○	○	○
			60	×	○	○	○						○	○

○～良好

×～不好

○表示良好，×表示不好(发生涂膜剥落)。将该结果坐标化表示为图8A。

根据图8A，能够确认以下情况：凸缘部的宽度W越小则结果越好，拐角半径Rr越大则结果越好。

由于表1的单位是mm，所以通过用拐角部的半径Rr除凸缘部的宽度W成为无量纲化，从而使本发明具有普遍意义。

例如，在表1中，当凸缘部的宽度W为7mm、拐角部的半径Rr为60mm时，通过计算7/60＝0.11，从而得到0.11。也同样计算其他的关系完成表2。

表2

		W
								20	18	15	10	9	7
		W/Rr	Rr＝30	×0.67	×0.60	×0.50	×0.33							○0.30	○0.23
Rr＝45	×0.44							×0.40	×0.33	○0.22	○0.20	○0.16
			Rr＝60	×0.33	○0.30	○0.25	○0.17						○0.15	○0.11

在该表2的以Rr为横轴，以W/Rr为纵轴的坐标中分布○、×，从而如图8B那样完成分布图。

在图8B的分布图中，在涂膜剥离的×与涂膜不剥离的○之间能够引出分区线。该分区线是W/Rr＝0.3、即30％的线。如果W/Rr在30％以下，则确认为涂膜不剥离，判明为能够得到良好的成形体。

在设计新燃料箱的上半体、即容器半体的情况下，由于也可以以W/Rr在30％以下的形式确定凸缘部的宽度W或拐角半径Rr，因此能够极其容易地决定容器体的形状。

在本实施例中，已对燃料箱的上半体、即容器半体进行了说明，在本发明中，也可以是燃料箱以外的容器半体。

产业上的可利用性

在以上说明的本发明中，能够利用于由涂装后的钢板来成形构成容器的容器半体的技术，特别适用于燃料箱的上半体、即容器半体的成形。

Claims (1)

1.一种涂装钢板的成形方法，该成形方法是由涂装钢板来成形容器半体的方法，

该涂装钢板的成形方法具有以下工序：

准备在一面或者两面实施了涂装的平板状的涂装钢板的工序；

第一拉深工序，用第一压边器按压所述涂装钢板的外周部分，同时拉深所述涂装钢板的中央部，从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体；

第二拉深工序，用第二压边器按压位于所述第一平坦部的外侧的周缘部，同时将位于第一平坦部内侧的部分拉深成剖面L字状部，从而得到具有在该剖面L字状部的外侧所残留的第二平坦部的第二成形体；

修整工序，在所述第二平坦部内将位于外侧的不用部分切除，得到第三成形体；以及

弯曲工序，对由所述不用部分被切除的第二平坦部的残部所构成的凸缘部进行弯曲，使得所述凸缘部与所述剖面L字状部的纵部共面。

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