專利名稱：由金屬板制成軸的成形方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由金屬板制成與金屬板成為一體的軸的軸成形方法。
近年來，在金屬板上設(shè)置軸時(shí)，是把由其他工序加工的軸通過鉚接固定到金屬板上或者通過點(diǎn)焊等設(shè)置在金屬板上。
下面，對現(xiàn)有技術(shù)的在金屬板上形成軸的方法進(jìn)行說明。
圖17是用現(xiàn)有技術(shù)的鉚接固定方式在金屬板上形成軸的方法的示意圖。該方法中，在要設(shè)置軸11的金屬板10上加工出孔，然后鉚接固定經(jīng)過其他工序加工的軸。圖18是用現(xiàn)有技術(shù)的點(diǎn)焊方式在金屬板上形成軸的方法的示意圖。該方法通過點(diǎn)焊把經(jīng)過其他工序加工的軸13固定到要設(shè)置軸13的金屬板12上。
另外，日本特開平6-26737號公報(bào)揭示了一種形成軸部的成形方法，如圖19所示，利用第一工具22從一面沖壓板材21，在單面上形成孔，并在另一面上形成突出部24之后，讓第二工具23的下表面23a從孔側(cè)接觸，通過擠壓使受擠壓部分的多余量朝突出部移動，使突出部24更加突出，再次用第一工具22推壓，使突出部24的高度增加，由此形成軸部。
進(jìn)一步，作為軸狀物的成形方法，公知的有如圖20所示的前方擠壓加工法及圖21所示的后方擠壓加工法。
但是，在通過上述現(xiàn)有技術(shù)的鉚接固定或點(diǎn)焊形成軸的方法中，由于是用其他工序加工軸之后，把軸固定到金屬板上，因而帶來了成本高的問題。另外，在鉚接固定時(shí)，鉚接壓力會引起金屬板變形，結(jié)果，很難得到金屬板與軸的垂直度；而在點(diǎn)焊時(shí)，由于焊接面積小，不能得到充分的強(qiáng)度。
再者，在特開平6-26737號公報(bào)所記載的方法中，由于工具的擠壓力始終作用在板材與突出部的邊界部，很難保證突出部的高度，而且要得到突出部相對板材的垂直度或外徑精度也是很困難的，并且還會帶來加工工序數(shù)目繁多的問題。
還有，前方擠壓加工、后方擠壓加工的任一種情況都是通過對板材料進(jìn)行加工形成軸狀物的方法，因此，不能形成從平板上突出的一體的軸。
本發(fā)明就是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題而提出的，其目的是提供一種能在金屬板的任一位置垂直地形成與該金屬板為一體的軸成形方法。
本發(fā)明的由金屬板制成軸的成形方法包括通過對金屬板壓力加工而進(jìn)行半沖壓或前方擠壓加工的第一工序；在由前述第一工序所得到的保持在沖模中的前述金屬板的突出部上壓入沖頭，以與前述沖頭壓入的方向相反的方向?qū)η笆鐾怀霾窟M(jìn)行后方擠壓，由此使突出部伸長成軸狀的第二工序。
另外，本發(fā)明的特征是，在數(shù)個(gè)位置處一起形成同一高度的軸。
本發(fā)明的另一特征是，將在第二工序中讓突出部伸長形成軸的方向、與在另一工序中對金屬板沖壓的方向互為反向的方式進(jìn)行順序加工。
根據(jù)上述構(gòu)成，通過對金屬板進(jìn)行壓力加工，并進(jìn)行前方擠壓加工形成突出部后，用沖頭、沖模對該突出部進(jìn)行后方擠壓加工而形成軸，因而，能在金屬板的任意位置上，以最少的工序數(shù)目形成與金屬板為一體的、能充分保證長度精度、外徑精度及垂直度等的軸。
另外，通過在數(shù)個(gè)位置一起形成同一高度的軸，借助第二工序的后方擠壓加工，使數(shù)個(gè)同一高度的軸伸長，這樣，即使金屬板從沖模表面向上浮起時(shí)，也能消除向上浮動量的參差不齊或金屬板的傾斜。
進(jìn)一步，由于在第二工序中，軸的伸長方向與另一工序中在金屬板上進(jìn)行沖壓加工的方向互為反向，因此當(dāng)順序加工過程中對金屬板進(jìn)行后方擠壓時(shí)，沖模面與金屬板之間不會產(chǎn)生間隙，使其他工序中的沖壓加工很容易進(jìn)行。
圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的金屬板制成的軸成形方法的第一工序前狀態(tài)的示意圖。
圖2是表示在第一工序中形成突出部的狀態(tài)的示意圖。
圖3是表示第二工序中的沖頭、沖模及金屬板的關(guān)系的示意圖。
圖4是表示第二工序結(jié)束后的狀態(tài)的示意圖。
圖5(a)是表示突出部體積的示意圖，(b)是表示軸的體積的示意圖。
圖6是表示沖頭壓入量與SPCC材料的偏移率關(guān)系的示意圖。
圖7是表示沖頭壓入量與高強(qiáng)度鋼材料偏移率關(guān)系的示意圖。
圖8是表示金屬板突出部的外徑與沖模內(nèi)徑的關(guān)系的示意圖。
圖9是表示金屬板突出部高度與沖模深度的關(guān)系的示意圖。
圖10是表示第一工序中的沖頭與沖模尺寸關(guān)系的示意圖。
圖11是表示第一工序中的沖頭壓入量與突出部高度的關(guān)系的示意圖。
圖12是表示第二工序中的沖頭與沖模尺寸關(guān)系的示意圖。
圖13是表示第二工序中的沖頭壓入量的示意圖。
圖14是表示加工結(jié)束后的軸尺寸的示意圖。
圖15(a)是表示順序加工中的軸伸長方向與另一工序的沖壓加工方向相同情況的說明圖。
圖15(b)是表示順序加工中的軸伸長方向與另一工序的沖壓加工方向相反的說明圖。
圖16是表示階梯軸加工狀態(tài)的示意圖。
圖17是表示用現(xiàn)有技術(shù)的鉚接固定設(shè)置軸的方法的示意圖。
圖18是用現(xiàn)有技術(shù)的點(diǎn)焊設(shè)置軸的方法的示意圖。
圖19是表示公知例中現(xiàn)有技術(shù)的軸成形方法的示意圖。
圖20是前方擠壓加工的說明圖。
圖21是后方擠壓加工的說明圖。
下文參照


本發(fā)明的實(shí)施例。
在圖1中，1是需要突出地設(shè)置軸的金屬板。2是通過壓力加工對金屬板進(jìn)行半沖壓或進(jìn)行前方擠壓時(shí)所使用的沖頭，該前方擠壓即沿著與該沖頭2移動方向相同的方向移動材料。3是通過壓力加工與沖頭2一起對金屬板1進(jìn)行半沖壓或進(jìn)行前方擠壓時(shí)所使用的沖模。圖2中所示的4是通過半沖壓或前方擠壓而得到的金屬板1的突出部。圖3中的5是把突出部4的材料朝后方擠壓時(shí)所使用的沖頭。6是與沖頭5一起使用的把突出部4朝后方擠壓時(shí)所使用的沖模。圖4中的7是通過后方擠壓而與金屬板加工成一體的軸。
下文說明具有以上構(gòu)成的、加工與金屬板1成一體的軸的工序。首先，利用沖頭2并通過壓力加工對形成軸7所需體積的材料進(jìn)行半沖壓或前方擠壓。接著，通過沖頭5與沖模6壓縮該經(jīng)過半沖壓或前方擠壓的金屬板1的突出部4，進(jìn)行后方擠壓，加工軸7。這時(shí)，由于突出部4的材料被轉(zhuǎn)換成軸7，且軸7朝沖頭5的移動方向伸長，因而，圖4的金屬板1處在從沖模6的上表面向上浮起的狀態(tài)。
上述一連串的工序，首先在第一工序的前方擠壓工序中，如圖5(a)、(b)所示，必須通過前方擠壓使形成軸所需體積的材料突出。該前方擠壓加工利用與銷直徑相同的沖模，確定與銷高度相符合的沖頭直徑和壓入量。這時(shí)，當(dāng)銷的高度低時(shí)，由于加工后通過前方擠壓而突出的體積少，所以可以讓沖頭與沖模的直徑相同。這是因?yàn)樗怀龅捏w積與由沖頭擠入的體積相同的緣故。若銷軸比較高，由于突出的體積變多，則必須選用大于沖模直徑的沖頭。
但是，這時(shí)的沖頭壓入量不能是原來的突出量。一定會產(chǎn)生材料向其它方向的移動(下稱偏移)。圖6示出了t=1.2的SPCC材料的偏移量，圖7示出了t=0.8的高強(qiáng)度鋼材料的偏移量。沖模的直徑為φ2。從圖6可以清楚地看出，沖頭直徑大時(shí)，材料的偏移量也大。沖頭的直徑為φ4時(shí)，壓入量的約一半材料向周圍偏移。另外還可以看出，沖頭直徑相同時(shí)，壓入量越大，材料的偏移越少。
根據(jù)這些數(shù)據(jù)，可確定銷成形時(shí)所需要的沖頭直徑和壓入量。
接著，把經(jīng)過前方擠壓所得到的材料的突出部4嵌入沖模6中，通過由沖頭5擠壓的后方擠壓加工形成軸7。
這時(shí)，由于沖模6的直徑必須與軸7的直徑相同，所以，為了使材料的突出部4很容易地正好嵌入沖模6中，如圖8所示，最好讓材料突出部4的直徑A小于沖模6的直徑B。在最初的實(shí)驗(yàn)中，突出部分的直徑比后方擠壓的沖模直徑小0.01。但是，在該設(shè)定中，由于進(jìn)入沖模時(shí)要用力，所以順序加工用模具是不合適的。在此后進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中，制作使突出部分的直徑比后方擠壓的沖模直徑小0.05mm的突出部分，結(jié)果突出部分可很順利地進(jìn)入沖模中。因此，在順序加工用模具中形成銷時(shí)，前方擠壓的沖模直徑設(shè)定在比軸直徑小0.01mm到0.1mm比較合適，最好設(shè)定成小0.05mm。
作為該后方擠壓時(shí)的頭部，首先，為了讓材料的移動順利進(jìn)行，必須把沖頭的前端作成錐狀。
另外，為了讓金屬板從沖模的上面向上浮起，不能用脫模板擠壓材料。
進(jìn)一步地，把金屬板1的突出部4嵌入沖模6中時(shí)，如果沖模6上表面與金屬板之間有間隙，由于軸的基部最終要形成臺階，所以如圖9所示，沖模6的深度應(yīng)比材料突出部分的高度深0.05～0.1mm。
作為具體例子，對于金屬板1的板厚t=1.2的SPCC材料，可以進(jìn)行直徑φ1.99mm、高度3.4mm的加工。
這時(shí)，利用圖10所示的前方擠壓加工的沖頭2的直徑d2為φ3.0mm，沖模3的內(nèi)徑d3為φ1.94mm。另外，包括該前方擠壓加工的結(jié)果所形成的突出部4在內(nèi)的圖11中的材料各部的尺寸是，沖頭壓入量h為1.0mm，突出部4的直徑A為φ1.93mm、高度h4為1.87mm。
進(jìn)一步地，在突出部4的后方擠壓加工中，如圖12所示，沖頭5的直徑d5為φ1.4mm，沖模6的內(nèi)徑d6為φ1.99mm，沖模6的深度h6為1.90mm。另外，如圖13所示，沖頭5的壓入量h5為1.65mm。
以上結(jié)果所得到的圖14所示的軸7各部分的尺寸是，板厚t為1.2mm、高度h7為3.367～3.432mm、直徑d7為φ1.983～1.992mm。高度、直徑的誤差分別是0.07mm和0.01mm。另外，軸尖端的歪斜為0.00～0.05mm。
另外，使軸的高度變高的關(guān)鍵是通過前方擠壓使大多材料突出和使銷的側(cè)壁壁厚變薄。下文示出該高度界限的確認(rèn)結(jié)果。
使用t=1.2mm的SPCC材料，并用直徑φ4mm的前方擠壓的沖頭。當(dāng)用直徑φ5mm的沖頭時(shí)，材料的偏移量變多，突出部的基部發(fā)生材料的膨脹。另外在銷的側(cè)壁為0.1mm下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，由于強(qiáng)度不夠，從軸的基部發(fā)生折曲，所以該側(cè)壁應(yīng)做成0.2mm。其結(jié)果，銷的高度成為5.95mm。
通過以上實(shí)施例，應(yīng)把握下述各事項(xiàng)。
即是說，關(guān)于銷的歪斜，在下述實(shí)驗(yàn)中，為了在40mm×40mm的平板上形成φ2mm的軸，雖然可做到無大的歪斜，但是在大材料的場合，由于后方擠壓時(shí)材料上浮會引起向上的跳動(跳數(shù)上 がり)，所以要考慮銷的歪斜。因此應(yīng)把軸配置在數(shù)個(gè)位置，平衡良好地使材料向上跳動。
另外，在后方擠壓工序中，后方擠壓時(shí)，材料雖然向上跳動，但是，該跳動在軸的高度不同時(shí)，其向上跳動的量不同。因此，在后方擠壓的同一工序中，只能形成同一高度的軸。再者，在該工序中不能進(jìn)行其他加工(沖壓、彎曲等)，且最好沒有阻礙材料向上跳動的控制。
進(jìn)一步，在順序加工用模具中進(jìn)行后方擠壓加工工序時(shí)，可以限制軸的方向。如圖15(a)所示，當(dāng)形成向下的軸30時(shí)，由于材料31在上部向上跳動，因而沖模面32與材料31之間產(chǎn)生間隙，在另一工序33中進(jìn)行沖壓等加工時(shí)，材料31上最終會產(chǎn)生撓曲，相反，在形成向上的軸34時(shí)，如圖15(b)所示，由于是向下擠壓材料31的，所以沖模面32與材料31之間不產(chǎn)生間隙，在另一工序35中可以很容易地進(jìn)行沖壓加工等。
另外，通過對本實(shí)施例所形成的軸7進(jìn)行后續(xù)加工，可以形成如圖16所示的帶階梯40的軸。
上文所述的本發(fā)明，通過對金屬板進(jìn)行壓力加工，并進(jìn)行前方擠壓加工形成突出部后，用沖頭、沖模對該突出部進(jìn)行后方擠壓加工而形成軸，因而，能在金屬板的任意位置上，以最少的工序數(shù)目形成與金屬板為一體的、能充分保證長度精度、外徑精度及垂直度等的軸。
另外，通過在數(shù)個(gè)位置形成同一高度的軸，借助第二工序的后方擠壓加工使數(shù)個(gè)同一高度的軸伸長，這樣，即使金屬板從沖模表面向上浮起時(shí)，也能消除向上浮動量的參差不齊及金屬板的傾斜。
進(jìn)一步地，由于在第二工序中，軸的伸長方向與另一工序中在金屬板上進(jìn)行沖壓加工的方向互為反向，因此當(dāng)順序加工過程中對金屬板進(jìn)行后方擠壓時(shí)，沖模面與金屬板之間不會產(chǎn)生間隙，使其他工序中的沖壓加工很容易進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.一種由金屬板制成軸的成形方法，包括由壓力加工對金屬板進(jìn)行半沖壓或前方擠壓加工的第一工序；對由前述第一工序所得到的、保持在沖模中的前述金屬板的突出部壓入沖頭，通過將前述突出部向前述沖頭壓入方向的相反方向進(jìn)行后方擠壓，由此使突出部伸長成軸狀的第二工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由金屬板制成軸的成形方法，其特征是，在第二工序中，用于保持突出部的沖模內(nèi)徑設(shè)定成比前述突出部的外徑大0.01mm～0.1mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由金屬板制成軸的成形方法，其特征是，在第二工序中，用于保持突出部的沖模的深度設(shè)定成比前述突出部的高度深0.05mm～0.1mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由金屬板制成軸的成形方法，其特征是，在第二工序中，利用尖端做成錐狀的沖頭對突出部進(jìn)行后方擠壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由金屬板制成軸的成形方法，其特征是，在數(shù)個(gè)位置處一起形成同一高度的軸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由金屬板制成軸的成形方法，其特征是，在第二工序中，以使突出部伸長形成軸的方向與在另一工序中對金屬板進(jìn)行沖切的方向互為反向的方式進(jìn)行順序加工。
全文摘要
本發(fā)明以在金屬板的任意位置上垂直地形成與該金屬板為一體的軸為目的,通過下述兩個(gè)工序,即通過對金屬板1壓力加工而進(jìn)行前方擠壓加工的第一工序;以及通過在由第一工序所得到的突出部上壓入沖頭并進(jìn)行后方擠壓而使突出部伸長成軸狀的第二工序,可以形成高精度的軸。
文檔編號B21J5/06GK1224375SQ96180385
公開日1999年7月28日 申請日期1996年9月6日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月6日
發(fā)明者井芹充博, 林崎和明, 日野豐 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社