专利名称：扭梁的制造方法及扭梁的制作方法
技术领域：
本发明涉及扭梁(torsion beam)的制造方法及扭梁，详细而言，涉及将原形态为圆管(circular tube)的管体成形加工成剖面大致U字状或大致V字状而形成扭梁的扭梁的制造方法及通过该制造方法制造的扭梁。
背景技术：
作为有关扭梁的制造方法的背景技术，可列举专利文献1及2。专利文献1中，将通过通常的制管方法(将轧制钢板(rolled steel plate)的轧制方向(rolling direction)设为管轴方向(tube axis direction)的制管方法)制造的管体的一部分沿径方向压扁而制成扭梁时，可能在压扁的部位的剖面的周方向的端部(以后由于与兔子的耳朵的形状相似，所以称作耳部)的内周表面产生沿管轴方向(长度方向)延伸的褶皱(wrinkle)，该褶皱成为疲劳龟裂产生(fatigue crack initiation)的起点(source)，为了解决损害扭梁的耐久性(endurance)的问题，作为供于径方向的压扁加工的管体，提案有，使用以轧制钢板的轧制方向相对于上述管体的轴方向大致成直角的方式制管的管体、及/或在制管的前或后将管体内周沿相对于该管体的轴方向大致成直角的方向进行研磨。专利文献2中，作为提高车辆部件(car parts)的变形强度(deformationstrength)及疲劳强度(fatigue strength)的热处理方法(heat treatment method),提案有，将钢材在不产生塑性变形(plastic deformation)的范围内进行扭转(torsion),且在该状态下对作用有拉伸应力(tensile stress)的部位施加热处理，在冷却后解除(release)扭转。由此，可以容易地使所赋予的压缩残余应力(compressive residualstress)的方向与在使用时作用的应力的方向相一致，且可以抑制应变(strain)的产生而提高尺寸精度(dimensional accuracy)。专利文献1 日本特开2005-289258号公报专利文献2 日本特开2002-275538号公报上述背景技术中，认为作为提高扭梁的疲劳龟裂产生的危险部位(high riskpart)即耳部的疲劳强度的手段有效。在将该管体的一部分沿径方向压扁而将剖面成形为大致U字状(以后称作剖面大致U字状)时，耳部主要受到沿周方向折弯的加工，因此，在耳部的管内面沿周方向产生拉伸侧的残余应力，其成为疲劳特性(fatiguecharacteristics)的降低的主要原因。专利文献1的技术中，为着眼于成为疲劳龟裂产生的起点的管内表面的褶皱的技术，但不能成形为产生褶皱的这种小的曲率半径(curvatureradius)的耳形状，如果设计为稍大的曲率半径的耳部形状，则能够避免褶皱发生。耳部的管内面的拉伸残余应力的降低手段在提高疲劳特性方面至为重要。但是，专利文献1的技术中，需要使轧制钢板的轧制方向相对于上述管体的轴方向大致成直角、及/或将管体内周在相对于该管体的轴方向大致成直角的方向沿管周方向进行研磨，相比通常的情况，制管长度的限制大，或往往附加研磨工序等，因此，存在在生产性(productivity)、成本(cost)的方面不利的课题。另外，专利文献2的技术中，相比通常的情况，需要附加扭转、热处理的工序，因此，同样存在在生产性、成本方面不利的课题。
发明内容
本发明为解决所述课题，提供一种几乎不导致在生产性及成本方面的不利而可提高扭梁的疲劳龟裂产生的危险部位即耳部的疲劳强度的发明，其主旨如下。(1) 一种扭梁的制造方法，其特征在于，在对管体进行成形加工而制造扭梁时，将所述管体的一部分沿径方向压扁而成形为剖面大致U字状或剖面大致V字状(以后称作剖面大致V字状)后，通过进行以所述管体的底线(bottom line)为弯曲内侧(inner sideof bending)的弯曲，对耳部沿管长度方向赋予2 6 %的拉伸侧的弯曲应变(bendingstrain)。(2)在所述(1)的基础上，提供一种扭梁的制造方法，其特征在于，使用在上模的水平部(以后称作上型水平部)(horizontal portion)的两端连结向上方倾斜的锥部(以后称作上倾锥部(upward taper portion))而构成的船底型形状(ship bottom shape)的可升降的上模(upper die)、可升降地配置于该上模的两端侧的上夹具(upper clamp)、及在下模的水平部(以后称作下型水平部)的两端连结向下方倾斜的锥部(以后称作下倾锥部)(downward taper portion))而构成的固定的下模，由所述上模和所述下模将所述管体的一部分沿径方向压扁而成形为剖面大致U字状或剖面大致V字状后，由所述上夹具和所述下模的下倾锥部夹压两管端部，施加以底线为弯曲内侧的弯曲，通过该弯曲对所述被压扁的部分和没有被压扁的部分的边界部分(逐渐变形的部分，以后称作渐变部)的耳部沿管长度方向赋予2 6%的拉伸侧的弯曲应变。(3)在所述⑴或⑵的基础上，提供一种扭梁的制造方法，其特征在于，预先将所述管体的管长度方向中央部成形为剖面形状为倒三角形(inverted triangle)的形状(以后称作剖面大致▽形状)，并且进行对管端沿剖面大致V字形状成形部的底成为下凸的方向赋予翘曲变形的预成形(preshaping)后，使用在上型水平部的两端连结上倾锥部而构成的船底型形状的可升降的上模、可升降地配置于该上模的两端侧的上夹具、及在下型水平部的两端连结下倾锥部而构成的固定的下模，由所述上模和所述下模将所述管体的一部分沿径方向压扁而成形为剖面大致U字状或剖面大致V字状后，由所述上夹具和所述下模的下倾锥部夹压两管端部，施加以底线为弯曲内侧的弯曲，通过该弯曲对渐变部的耳部沿管长度方向赋予2 6%的拉伸侧的弯曲应变。(4)在所述(1)的基础上，提供一种扭梁的制造方法，其特征在于，使用在上型水平部的两端连结上倾锥部而构成的船底型形状的可升降的上模、可升降地配置于该可动上模的两端侧的上夹具、在下型水平部的两端连结垂直部的可升降的下模、及固定配置于该下模的两端侧的下夹具，由所述上模和所述下模将所述管体的一部分沿径方向压扁而成形为剖面大致U字状或剖面大致V字状，并且通过利用所述上模和所述下夹具的3点弯曲沿管中央部成为下凸的方向施加翘曲变形后，由所述上夹具和所述下夹具夹压两管端部，并且在管中央部夹压状态下使所述上下模相对于所述下夹具上升，施加以底线为弯曲内侧的弯曲，通过该弯曲对渐变部的耳部沿管长度方向赋予2 6%的拉伸侧的弯曲应变。(5)在所述⑴的基础上，提供一种扭梁的制造方法，其特征在于，使用在上型水平部的两端连结上倾锥部而构成的船底型形状的可升降的上模、可升降地配置于该上模的两端侧的上夹具、在下型水平部的两端连结垂直部而构成的固定的下模、及配置于该下模的两端侧的翘曲促进用旋转模具，由所述上模和所述下模将所述管体的一部分沿径方向压扁而成形为剖面大致U字状或剖面大致V字状，并且通过利用所述上模和设为向上旋转状态的所述翘曲促进用旋转模具的3点弯曲，沿管中央部成为下凸的方向施加翘曲变形后，通过所述上夹具和设为向下的旋转状态的所述翘曲促进用旋转模具夹压两管端部，施加以底线为弯曲内侧的弯曲，通过该弯曲对渐变部的耳部沿管长度方向赋予2 6%的拉伸侧的弯曲应变。(6)在所述⑴或⑵的基础上，提供一种扭梁的制造方法，其特征在于，使用在上型水平部的两端连结上倾锥部而构成的船底型形状的可升降的上模、可升降地配置于该上模的两端侧的上夹具、在下型水平部的两端连结下倾锥部而构成的固定的下模、及配置于该下模的两端侧的带有前端渐细锥面的翘曲促进用进退模具，由所述上模和所述下模将所述管体的一部分沿径方向压扁而成形为剖面大致U字状或剖面大致V字状，并且通过利用所述上模和前进的所述翘曲促进用进退模具的3点弯曲，沿管中央部成为下凸的方向施加翘曲变形后，将所述上模开放而使所述翘曲促进用进退模具后退，接着，由上下模夹压管中央部，并且由所述上夹具和所述下倾锥部夹压两管端部，施加以底线为弯曲内侧的弯曲，通过该弯曲对渐变部的耳部沿管长度方向赋予2 6%的拉伸侧的弯曲应变。(7)在所述⑴或⑵的基础上，提供一种扭梁的制造方法，其特征在于，使用在上型水平部的两端连结上倾锥部而构成的船底型形状的可升降的上模、在该上模的两端侧可与该上模连动且相对于该上模可进退地配置的上夹具、及在下型水平部的两端连结下倾锥部而构成的固定的下模，在使所述上夹具后退的状态下由所述上模和所述下模将所述管体的一部分沿径方向压扁而成形为剖面大致U字状或剖面大致V字状，并且沿管中央部成为下凸的方向施加翘曲变形后，使所述上模上升且使所述上夹具前进，接着，使所述上模下降，由上下模夹压管中央部，并且由所述上夹具和所述下倾锥部夹压两管端部，施加以底线为弯曲内侧的弯曲，通过该弯曲对渐变部的耳部沿管长度方向赋予2 6%的拉伸侧的弯曲应变。(8)在所述(1) (7)中任一项的基础上，提供一种扭梁的制造方法，其特征在于，至少在成形加工的最终即保持在施加以底线为弯曲内侧的弯曲的状态后至去载之前的阶段，对管内附加液压。(9)在所述⑴的基础上，提供一种扭梁的制造方法，其特征在于，在对管体进行成形加工而形成笔直的部件形状的扭梁时，使用在上型水平部的两端连结上倾锥部而构成的船底型形状的可升降的上模、可升降地配置于该上模的两端侧的上夹具、下型水平部在管长以上的长度范围内的固定的下模，在使所述上夹具上升的状态下由所述上模和所述下模将所述管体的一部分沿径方向压扁而成形为剖面大致U字状或剖面大致V字状，并且沿管中央部成为下凸的方向施加翘曲变形后，由所述上夹具和所述下模夹压两管端部，施加以底线为弯曲内侧的弯曲，通过该弯曲对渐变部的耳部沿管长度方向赋予2 6%的拉伸侧的弯曲应变，在上述这样的工序中，至少在成形加工的最终即保持在施加以底线为弯曲内侧的弯曲的状态后至去载之前的阶段，对管内附加液压(fluid pressure) 0(10) 一种扭梁，是通过上述(1) (9)中任一项所述的制造方法由管坯制造的扭
6梁，其特征在于，由该扭梁的渐变部的耳部的耳垂形状(ear lobule shape)的成形范围的最大主应力的最大值定义的残余应力σ相对于所述管坯的屈服应力YS被抑制在50%以下。对于在扭梁成形时因主要受到周方向的折弯加工而产生的耳部的板厚方向的残余应力分布(residual stress distribution)而言，通过在下面工序中进行以底线为腹侧(也称作弯曲内侧)的弯曲加工，耳部2的内外表面均沿长度方向作用有拉伸侧的应变，故而发生变化，可减少内表面的拉伸残余应力。根据本发明，可以降低扭梁的耳部2的拉伸残余应力，并且可以进行加工硬化(work hardening)，从而疲劳强度提高。作为工序，是仅在通常的压扁工序后附加可以称为轻度的2 6%的弯曲的工序，制管长度的限制与通常的情况相同，由于也不附加研磨(grind)、扭转(torsion)、热处理的工序，所以生产性及成方面的不利减小至可以忽视的程度。
图1是表示通过本发明(1)制造笔直的部件形状的扭梁的情况的1例的概略侧面图；图2是表示通过本发明(1)制造弯曲部件形状的扭梁的情况的1例的概略侧面图；图3是图1或图2的A-A剖面图(A-A向视)；图4是表示研究了赋予扭梁的耳部2的拉伸侧的弯曲应变和基于疲劳试验的耐久寿命的关系的结果的1例的图表；图5是表示本发明(1)的另一实施方式的1例的概略侧面图；图6是表示本发明O)的实施方式的1例的概略图；图7是表示通过本发明( 对耳部的渐变部7赋予拉伸侧的弯曲应变的样子的说明图；图8是表示本发明(3)的预成形(第一工序)的实施方式的1例的概略图；图9是表示本发明(3)的预成形(第一工序)后的成形(第二工序)的实施方式的1例的概略图；图10是表示本发明(4)的实施方式的1例的概略图；图11是表示本发明(5)的实施方式的1例的概略图；图12是表示本发明(6)的实施方式的1例的概略图；图13是表示本发明(6)的实施方式的1例(接着图12)的概略图；图14是表示本发明(7)的实施方式的1例的概略图；图15是表示本发明(9)的实施方式的1例的概略图；图16是表示本发明(9)的实施方式的另一例的概略图；图17是表示弯曲矫直(以底线3为弯曲内侧的弯曲加工)方法及弯曲应变和残余应力的测定方法的说明图；图18是表示残余应力比率Y与根据去载前的形状几何学地算出的拉伸侧的弯曲应变ε a及去载后的残余塑性弯曲应变￡b的关系的曲线图。
具体实施例方式在通过本发明(1)制造笔直的部件形状的扭梁的情况下，例如图1所示，在第一工序(图1(a))中，将原形态为圆管的管体1的一部分沿径方向压扁而成形为截面大致U字状(图3)。此时，也同时进行以底线3为背侧(弯曲外侧)的弯曲(弯曲半径R)。而且，在第二工序(图1(b))中，进行以底线3为腹侧(弯曲内侧)的弯曲(弯曲半径R)，形成笔直的部件形状的扭梁。第一工序的弯曲以在第二工序的弯曲(从弯曲部件形状向笔直的部件形状弯回)中对耳部2赋予2 6%的拉伸TS侧的弯曲应变的方式进行。另一方面，对底线3赋预压缩CP侧的弯曲应变。即，以相对于扭梁的部件高度h根据该h和第一工序的弯曲半径R通过下面的式(1)定义的耳部的拉伸TS侧的弯曲应变ε为2 6%的方式设定第一工序的弯曲半径R。[数学式1]ε = -^―^ χ 100(%) - · · .(1)另一方面，在通过本发明(1)制造弯曲部件形状的扭梁的情况下，例如图2所示，在第一工序(图2(a))将原形态为圆管的管体1的一部分沿径方向压扁而成形为剖面大致U字状(图3)。此时，底线3不弯曲而为笔直。而且，在第二工序(图2(b))中，进行以底线3为腹侧(弯曲内侧)的弯曲，形成弯曲部件形状的扭梁。第二工序的弯曲以对耳部2赋予2 6%的拉伸TS侧的弯曲应变的方式进行。另一方面，对底线3赋预压缩CP侧的弯曲应变。即，以相对于扭梁的部件高度h根据该h和第二工序的弯曲半径R通过下面的式(2)定义的耳部2的拉伸TS侧的弯曲应变ε为2 6%的方式设定第二工序的弯曲半径R0[数学式2]ε = ~^― χ 100(%) . ·. -(2)
2R-h本发明(1)中，通过将对耳部2赋予的拉伸TS侧的弯曲应变设为2 6%，可以不产生形状不良地有效地降低耳部2的拉伸残余应力，且可以进行加工硬化，提高疲劳强度。例如，图4表示的是下述结果之一例，对原形态为拉伸强度780MPa、外径101. 6mm、壁厚3. 4mm、长度1200mm的圆管的管体实施图1所示的第一工序(图1(a))和第二工序(图1(b))的加工，此时，改变耳部2的拉伸TS侧的弯曲应变的水准，制造笔直的部件形状的扭梁，对于该制造的扭梁，进行模拟推定为安装于小型车(compact car)的扭梁所承受的重复应力负荷状态的疲劳试验，研究耐久寿命(endurance lifetime)(次数)。根据图4可知，在弯曲应变为2 6%的范围内耐久寿命大幅提高。与之相对，弯曲应变小于2%时，缺乏耐久寿命的提高效果，另一方面，弯曲应变超过6%时，产生形状不良(defective shape),耐久寿命大幅降低，并且变为不能制造。另外，在实施本发明(1)时，第二工序的弯曲加工的区域BW例如根据情况也可以不对管长度方向整体实施，也可以仅对图5(a)、图5(b)所示的疲劳龟裂产生的危险部位FC(例如压扁部和非压扁部的边界部，之后称为渐变部7A)实施。上述第二工序的弯曲加工的区域BW不仅限于上述疲劳龟裂产生的危险部位FC，也可以根据需要对这以外的部位赋予。该疲劳龟裂产生的危险部位中最危险部位FC为渐变部7A的耳部7，所以在本发明(1)中，优选以最终至少对渐变部7A的耳部7沿长度方向赋予2 6%的拉伸TS侧的弯曲应变的方式进行成形加工。本发明(2) (7)是为了最终对渐变部7A的耳部7赋予2 6%的拉伸TS侧的弯曲应变，而基于使用模具的更具体的成形加工的扭梁的制造方法。据此，在从管坯向扭梁的成形中，即使在管体内不附加液压，也能够降低疲劳危险部位的残余应力。另外，本发明⑶在本发明⑴ (7)中任一发明的基础上，在成形加工中在管体内附加液压，由此，可提供降低残余应力并且高尺寸精度(长度方向的翘曲、扭转、面的变形少)扭梁产品。另外，本发明(9)提供一种适合成形为笔直的部件形状的情况的并用液压负荷的成形方法。另外，本发明(10)提供一种扭梁，在由本发明(1) (9)中任一发明的制造方法制造的产品中，限制渐变部7A的耳部7的残余应力，且扭转疲劳特性优异。对本发明(2)进行说明。本发明O)中，在对管体进行成形加工来制造扭梁时，例如图6(a_l)及图6(a_2)(安置管)所示，使用在上型水平部41的两端连结上倾锥部42而构成的船底型形状的可升降的上模4、可升降地配置于上模4的两端侧的上夹具6、在下型水平部51的两端连结下倾锥部52而构成的固定的下模5，如图6(b-l)及图6(b-2)(上模压扁)所示，在由上模4和下模5将管体1的一部分沿径方向压扁而成形为剖面大致V字状(也可以为剖面大致U字状)后，如图6 (c)(两管端压扁)所示，由上夹具6和下模5的下倾锥部52夹压两管端部，施加以底线3为弯曲内侧的弯曲，通过该弯曲(也称作弯曲矫直。以下相同)，对图7所示的渐变部7A的耳部7沿管长度方向赋予2 6%的拉伸TS侧的弯曲应变。图7是表示通过本发明对渐变部7A的耳部7赋予拉伸TS侧的弯曲应变的情况的说明图，图6(b-l)及图6(b-2)的上模压扁的阶段与图7(a)对应，经过图6(c)的两管端压扁的阶段的图6(d)的管取出(回弹(springback)后)的阶段与图7(b)相对应。渐变部7A的耳部7在图7(a)中为上翘曲的状态，在图7(b)中为大致平坦状态，因此，最终进行以底线3为弯曲内侧的弯曲，由此赋予拉伸侧的弯曲应变。在向剖面大致V字状的成形(V字挤压；图6(b_l)及图6(b_2))的成形初期(耳部形成阶段)产生的渐变部7A的耳部7的壁厚方向的残余应力分布主要通过受到周方向的折弯加工而产生，但通过在成形最终(图6(c))进行以底线3为弯曲内侧的弯曲加工，对渐变部7A的耳部7的内外表面均沿长度方向作用拉伸TS侧的应变，所以发生变化，可减少渐变部7A的耳部7的内表面的拉伸残余应力。对本发明(3)进行说明。本发明(3)中，在对管体进行成形加工而制造扭梁时，例如图8所示，作为第一工序，预先将管体1的管长度方向中央部成形(▽型预压)为剖面大致▽形状，并且对管端进行沿V底中央部为凸的方向赋予翘曲变形的预成形。该第一工序使用图8(a)所示的▽型预压用上模8和▽型预压用下模9，但通过使▽型预压用下模9的长度方向中央的V底部比长度方向两端的半圆底部仅低成形后间隙S ( > 0)(图8(c)、(d))，通过一次挤压结束▽型预压及翘曲变形的加工。剖面大致▽形状的底部也可以代替本例的大致V形而设为大致U形。
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其次，例如图9所示，作为第二工序，使用在上型水平部41的两端连结上倾锥部42而构成的船底型形状的可升降的上模4、可升降地配置于上模4的两端侧的上夹具6、在下型水平部51的两端连结下倾锥部52而构成的固定的下模5 (图9 (a-Ι)及图9 (a-2)(安置管))，在由上模4和下模5将管体1的一部分沿径方向压扁而成形为剖面大致V字状(也可以为剖面大致U字状)后(图9 (b-Ι)及图9 (b-2)(上模压扁))，由上夹具6和下模5的下倾锥部52夹压两管端部，施加以底线3为弯曲内侧的弯曲(图9 (c)(两管端压扁))，通过该弯曲(弯曲矫直)，在图7所示的渐变部7A的耳部7沿管长度方向赋予2 6%的拉伸TS侧的弯曲应变。图9(b_l)及图9(b_2)的上模压扁的阶段与图7(a)相对应，经过图9(c)的两管端压扁的阶段的图9(d)的管取出(回弹后)的阶段与图7(b)对应。渐变部7A的耳部7在图7(a)中为上翘曲状态，在图7(b)中为大致平坦状态，因此，通过最终进行以底线3为弯曲内侧的弯曲，赋予拉伸侧的弯曲应变。在向剖面大致V字状的成形(V字挤压；图9(b_l)及图9(b_2))的成形初期(耳部形成阶段)产生的渐变部7A的耳部7的壁厚方向的残余应力分布主要通过受到周方向的折弯加工而产生，但通过在成形最终(图9(c))进行以底线3为弯曲内侧的弯曲加工，对渐变部7A的耳部7的内外表面均沿长度方向作用拉伸侧的应变，故而发生变化，可减少渐变部7A的耳部7的内表面的拉伸残余应力。由于在本发明( 中挤压工序有两个，所以相比挤压工序有一个的情况，在制造相同扭梁(总计加工量相同)时，使用模具数增加，但各工序的挤压载荷降低。对本发明(4)进行说明。本发明(4)中，在对管体进行成形加工而制造扭梁时，例如图10所示，使用在上型水平部41的两端连结上倾锥部42而构成的船底型形状的可升降的上模4、可升降地配置于上模4的两端侧的上夹具6、在下型水平部101的两端连结垂直部103而构成的可升降的下模10、固定配置于下模10的两端侧的下夹具11 (图10 (a-Ι)及图10 (a-2)(安置管))，由上模4和下模10将管体1的一部分沿径方向压扁而成形为剖面大致V字状(也可以为剖面大致U字状)，并且通过进行利用上模4和下夹具11的3点弯曲，沿管中央部向下凸的方向施加翘曲变形(图10(b-l)及图10(b-2) (V字挤压成形(上模下降、下模上升))后，将两管端部由上夹具6和下夹具11夹压，并且使上下模4、10在管中央部夹压状态下相对于下夹具11上升，施加以底线3为弯曲内侧的弯曲(图10 (c)(上下模上升、管端夹具下降))，通过该弯曲(弯曲矫直)，对图7所示的渐变部7A的耳部7沿管长度方向赋予2 6%的拉伸TS侧的弯曲应变。图10(b-l)及图10 (b-2)的V字挤压成形阶段与图7(a)相对应，结束图10(c) (d)的阶段的管取出(回弹后)的阶段与图7(b)对应。渐变部7A的耳部7在图7(a)为上翘曲状态，在图7(b)为大致平坦状态，因此，通过最终进行以底线3为弯曲内侧的弯曲，赋予拉伸TS侧的弯曲应变。在V字挤压成形(图10(b-l)及图10(b_2))的成形初期(耳部形成阶段)产生的渐变部7A的耳部7的壁厚方向的残余应力分布主要通过受到周方向的折弯加工而产生，通过在成形最终(图10(c)及(d))进行以底线3为弯曲内侧的弯曲加工，对渐变部7A的耳部7的内外表面均沿长度方向作用拉伸TS侧的应变，故而发生变化，可减少内表面的拉伸残余应力。本发明(4)中，可通过下模10的升降调整管长度方向的弯曲量，因此，相比使用固定的下模5的情况，可以扩大对渐变部7A的耳部7赋予的拉伸侧的弯曲应变量的控制范围。对本发明(5)进行说明。本发明( 中，在对管体进行成形加工而制造扭梁时，例如图11所示，使用在上型水平部41的两端连结上倾锥部42而构成的船底型形状的可升降的上模4、可升降(可与上模4连动且可独立于上模4升降)地配置于上模4的两端侧的上夹具6、在下型水平部51的两端连结垂直部53而构成的固定的下模5、及配置于下模5的两端侧的翘曲促进用旋转模具12，安置管体1 (图11 (a)(安置管))，由上下模4、5将管体1的一部分沿径方向压扁而成形为剖面大致U字状或剖面大致V字状，并且通过上模4和设为向上旋转状态的翘曲促进用的旋转模具12的3点弯曲，在管中央部成为下凸的方向上施加翘曲变形(图11(b)(上模压扁+翘曲促进模具旋转))，之后，由上夹具6和设为向下旋转状态的翘曲促进用的旋转模具12夹压两管端部，施加以底线3为弯曲内侧的弯曲，通过该弯曲(弯曲矫直)，对渐变部7A的耳部7沿管长度方向赋予2 6%的拉伸侧的弯曲应变(图11 (c)(两管端压扁+翘曲促进模具旋转))。该例中，在去载回弹后，以得到笔直的部件形状的方式进行成形(图11(d)(上模、两管端夹具释放后，管取出))。图11(a)中，4A为上模升降驱动单元(液压缸等)，6A为上夹具升降驱动单元(液压缸等)(后面的图中也相同)。根据本发明(5)，由于通过翘曲促进用旋转模具的旋转角度调整可容易地控制上翘曲量，所以可以与管尺寸、管材质无关地进行稳定的在线弯曲矫直。本发明中所说的在线弯曲矫直是指在扭梁成形工序中进行包含基于弯曲加工的矫直的加工。本发明(5)的在线弯曲矫直法不需要扭梁成形后的其它设备的后处理工序，可降低制造成本，所以是有利的。对本发明(6)进行说明。本发明(6)中，在对管体进行成形加工而制造扭梁时，例如图12(a)所示，使用在上型水平部41的两端连结上倾锥部42而构成的船底型形状的可升降的上模4、可升降(可与上模4连动且可独立于上模4升降)地配置于上模的两端侧的上夹具6、在下型水平部51的两端连结下倾锥部52而构成的固定的下模5、及配置于下模5的两端侧的带有前端渐细锥面的翘曲促进用的进退模具13。而且，如图12(a)(翘曲促进模具前进)所示，首先，使翘曲促进用的进退模具13向与下倾锥部52重叠的位置前进，安置管体1 (图12 (b)(安置管))。接着，由上模4和下模5将管体1的一部分沿径方向压扁而成形为剖面大致U字状或剖面大致V字状，并且通过上模4和上述前进的翘曲促进用的进退模具13的3点弯曲，沿管中央部成为下凸的方向施加翘曲变形(图12 (c)(上模压扁))。之后，开放上模4 (图13 (a))，使翘曲促进用进退模具13后退(图13 (b))，接着，由上下模4、5夹压管中央部，并且由上夹具6和下倾锥部52夹压两管端部，施加以底线3为弯曲内侧的弯曲，通过该弯曲(弯曲矫直)，对渐变部7A的耳部7沿管长度方向赋予2 6%的拉伸TS侧的弯曲应变(图13(c)(两管端压扁))。在该例中，去载回弹后以得到笔直的部件形状的方式成形(图13(d)(上模、两管端夹具释放后、管取出))。根据本发明(6)，通过翘曲促进用进退模具13的锥角度调整可以容易地控制上翘曲量，因此，可以与管尺寸、管材质无关地进行稳定的在线弯曲矫直。本发明(6)的在线弯曲矫直法不需要扭梁成形后的其它设备的后处理工序，可降低制造成本，故而是有利的。
对本发明(7)进行说明。本发明(7)中，在对管体进行成形加工而制造扭梁时，例如图14所示，使用在上型水平部41的两端连结上倾锥部42而构成的船底型形状的可升降的上模4、在上模4的两端侧与上模4可连动且相对于上模4可进退地配置的上夹具14、在下型水平部51的两端连结下倾锥部52而构成的固定的下模5。14A为上夹具进退驱动单元(液压缸等)。而且，在使上夹具14后退的状态下安置管体1 (图14 (a)(安置管))，由上模4和下模5将管体1的一部分沿径方向压扁而成形为剖面大致U字状或剖面大致V字状，并且沿管中央部成为下凸的方向施加翘曲变形(图14(b)(上模压扁))，之后，使上模4上升且使上夹具14前进(图14 (c))，接着，使上模4下降，由上下模4及5夹压管中央部，且由上夹具14和下倾锥部52夹压两管端部，施加以底线3为弯曲内侧的弯曲，通过该弯曲(弯曲矫直)，对渐变部7A的耳部7沿管长度方向赋予2 6%的拉伸TS侧的弯曲应变(图14(d)(第二次压扁(两管端)))。在该例中，在最终去载回弹后，以得到笔直的部件形状的方式进行成形(图14(e))。根据本发明(7)，上夹具由上模升降驱动单元兼任上下方向的压下/开放的驱动，由于该进退驱动时从管端部未承受反作用力，所以可以使上夹具进退驱动单元14A的功率(容量)比上述上夹具升降驱动单元6A(升降驱动时从管端部承受反作用力)小，可降低设备成本。对本发明(8)进行说明。本发明(8)中，在前项(1) (7)中任一项中，至少在成形加工的最终即保持在施加以底线为弯曲内侧的弯曲(弯曲矫直)的状态后至去载之前的阶段，对管内附加液压。在此，对管内附加液压的阶段可以仅为成形加工的最终，进而也可以对于最终增加最终以外的阶段，例如也可以在从成形加工开始前至弯曲矫直后的去载前的阶段(成形加工的全部阶段)附加液压。由此，可提供不仅降低残余应力，而且高尺寸精度(长度方向的翘曲、扭转、面的变形少)的扭梁产品。另外，据此，由于可以将去载后的回弹抑制为较小，所以在设计模具形状(die design)时，不需要对最终产品目标形状增加回弹引起的误差量，模具设计容易化。如后述的本发明(9)的实施方式(参照图15、图16)所示，用于对管内附加液压的液压附加单元可使用增压器(pressure booster) 20、给水阀(feedwater valve)21、密封用盖(seal cap)22、23、排气阀(air release valve) 24 等而构成。对本发明(9)进行说明。本发明(9)中，例如图15所示，在对管体1进行成形加工而形成笔直的部件形状的扭梁(图15(e)(密封、上模、夹具释放后，管取出))时，使用在上型水平部41的两端连结上倾锥部42而构成的船底型形状的可升降的上模4、可升降地配置于上模4的两端侧的上夹具6、及下型水平部51在管长以上的长度范围内的固定的下模5。 而且，安置管体1 (图15 (a))，在使上夹具6上升的状态下由上模4和下模5将管体1的一部分沿径方向压扁而成形为剖面大致U字状或剖面大致V字状，并且沿管中央部成为下凸的方向施加翘曲变形(图15 (b)(上模压扁))，之后，由上夹具6和下模5夹压两管端部，施加以底线3为弯曲内侧的弯曲，通过该弯曲(弯曲矫直)，对渐变部7A的耳部7沿管长度方向赋予2 6%的拉伸TS侧的弯曲应变(图15(c)(两管端压扁))，在上述这样的工序中，至少在成形加工的最终即保持在施加以底线3为弯曲内侧的弯曲(弯曲矫直)的状态后至去载之前的阶段(图15(d)(两管端密封后，管内液压负荷FP))，对管内附加液压。例如图15所示，液压附加FP单元可构成为如下方式，S卩，可经由给水阀21利用增压器20向将两管端的开口密封的密封用盖22、23的一方的盖22供给液体，且可从另一方的盖23经由排气阀对进行排气。在附加液压时，将盖22、23分别安装于两管端开口的一方和另一方并将它们密封，打开给水阀21，供给(液压负荷)由增压器20加压了的液体(例如水)，并且使排气阀M开闭(或设定为适当的开度)而进行排气(图15(d))。图15的例中，表示了仅在成形加工的最终附加液压的情况，但还可以进而对最终增加最终以外的阶段而进行液压附加。例如，作为本发明(9)的另一个实施方式，如图16所示，也可以在从成形加工开始前至弯曲矫直后的去载前的阶段(成形加工的全部阶段)附加液压。图16的例中，使用与图15相同的成形加工装置及液压附加单元，但在成形开始前预先将液压附加单元安装于管体1(图16(a)(安置管+两管端密封))，在附加液压的状态下进行成形加工(图16(b)(在管内液压附加状态下进行上模压扁)、图16(c)(在管内液压附加状态下进行两管端压扁))，直至去载前附加液压。根据本发明(9)，可提供不仅降低残余应力，而且高尺寸精度(长度方向的翘曲、扭转、面的变形少)的扭梁产品。另外，据此，由于可以将去载后的回弹抑制为较小，所以在设计模具形状时，不需要对最终产品目标形状增加回弹引起的误差量，从而模具设计容易化。另外，为了得到笔直的部件形状，使用具有直线状的下型底线的简单的形状的下模，因此，相比在下型水平部51的两端侧设有下倾锥部52的较复杂的形状的下模的情况，可以降低下模制作成本。对本发明(10)进行说明。本发明(10)是通过本发明⑴ (9)中任一项由管坯制造的扭梁，其中，由该扭梁的渐变部的耳部的耳垂形状的成形范围的最大主应力的最大值ο max定义的残余应力σ相对于所述管坯的屈服强度YS被抑制在50%以下。另一方面，现有的扭梁中，σ超过YS的50%。因此，根据本发明，可以提供比目前难以引起扭转疲劳的部件。渐变部的耳部7的耳垂形状的成形范围的最大主应力的最大值σ max可通过应变仪切出法(strain gauge cutout method)或X射线法0(ray method)等进行计测。管坯的屈服强度YS通过JIS12A号、JISll号等拉伸试验求得。本发明(10)中，由o、YS通过下式⑶定义的残余应力比率Y为Y彡50%。[数学式3]
权利要求
1.一种扭梁的制造方法，在对管体进行成形加工而制造扭梁时，将所述管体的一部分沿径方向压扁而成形为剖面大致U字状或剖面大致V字状后，通过进行以所述管体的底线为弯曲内侧的弯曲，对耳部沿管长度方向赋予2 6%的拉伸侧的弯曲应变。
2.如权利要求1所述的扭梁的制造方法，其中，使用在上型水平部的两端连结上倾锥部而构成的船底型形状的可升降的上模、可升降地配置于该上模的两端侧的上夹具、及在下型水平部的两端连结下倾锥部而构成的固定的下模，由所述上模和所述下模将所述管体的一部分沿径方向压扁而成形为剖面大致U字状或剖面大致V字状后，由所述上夹具和所述下模的下倾锥部夹压两管端部，施加以底线为弯曲内侧的弯曲，通过该弯曲对渐变部的耳部沿管长度方向赋予2 6%的拉伸侧的弯曲应变。
3.如权利要求1或2所述的扭梁的制造方法，其中，进行预先将所述管体的管长度方向中央部成形为剖面大致▽形状，并且对管端沿剖面大致V字形状成形部的底成为下凸的方向赋予翘曲变形的预成形后，使用在上型水平部的两端连结上倾锥部而构成的船底型形状的可升降的上模、可升降地配置于该上模的两端侧的上夹具、及在下型水平部的两端连结下倾锥部而构成的固定的下模，由所述上模和所述下模将所述管体的一部分沿径方向压扁而成形为剖面大致U字状或剖面大致V字状后，由所述上夹具和所述下模的下倾锥部夹压两管端部，施加以底线为弯曲内侧的弯曲，通过该弯曲对渐变部的耳部沿管长度方向赋予2 6%的拉伸侧的弯曲应变。
4.如权利要求1所述的扭梁的制造方法，其中，使用在上型水平部的两端连结上倾锥部而构成的船底型形状的可升降的上模、可升降地配置于该可动上模的两端侧的上夹具、在下型水平部的两端连结垂直部而构成的可升降的下模、及固定配置于该下模的两端侧的下夹具，由所述上模和所述下模将所述管体的一部分沿径方向压扁而成形为剖面大致U字状或剖面大致V字状，并且通过利用所述上模和所述下夹具的3点弯曲沿管中央部成为下凸的方向施加翘曲变形后，由所述上夹具和所述下夹具夹压两管端部，并且在管中央部夹压状态下使上下模相对于所述下夹具上升，施加以底线为弯曲内侧的弯曲，通过该弯曲对渐变部的耳部沿管长度方向赋予2 6%的拉伸侧的弯曲应变。
5.如权利要求1所述的扭梁的制造方法，其中，使用在上型水平部的两端连结上倾锥部而构成的船底型形状的可升降的上模、可升降地配置于该上模的两端侧的上夹具、在下型水平部的两端连结垂直部而构成的固定的下模、及配置于该下模的两端侧的翘曲促进用旋转模具，由所述上模和所述下模将所述管体的一部分沿径方向压扁而成形为剖面大致U字状或剖面大致V字状，并且通过利用所述上模和设为向上旋转状态的所述翘曲促进用旋转模具的3点弯曲，沿管中央部成为下凸的方向施加翘曲变形后，由所述上夹具和设为向下的旋转状态的所述翘曲促进用旋转模具夹压两管端部，施加以底线为弯曲内侧的弯曲，通过该弯曲对渐变部的耳部沿管长度方向赋予2 6%的拉伸侧的弯曲应变。
6.如权利要求1或2所述的扭梁的制造方法，其中，使用在上型水平部的两端连结上倾锥部而构成的船底型形状的可升降的上模、可升降地配置于该上模的两端侧的上夹具、在下型水平部的两端连结下倾锥部而构成的固定的下模、及配置于该下模的两端侧的带有前端渐细锥面的翘曲促进用进退模具，由所述上模和所述下模将所述管体的一部分沿径方向压扁而成形为剖面大致U字状或剖面大致V字状，并且通过利用所述上模和前进的所述翘曲促进用进退模具的3点弯曲，沿管中央部成为下凸的方向施加翘曲变形后，将所述上模开放而使所述翘曲促进用进退模具后退，接着，由上下模夹压管中央部，并且由所述上夹具和所述下倾锥部夹压两管端部，施加以底线为弯曲内侧的弯曲，通过该弯曲对渐变部的耳部沿管长度方向赋予2 6%的拉伸侧的弯曲应变。
7.如权利要求1或2所述的扭梁的制造方法，其中，使用在上型水平部的两端连结上倾锥部而构成的船底型形状的可升降的上模、在该上模的两端侧可与该上模连动且相对于该上模可进退地配置的上夹具、及在下型水平部的两端连结下倾锥部而构成的固定的下模，在使所述上夹具后退的状态下由所述上模和所述下模将所述管体的一部分沿径方向压扁而成形为剖面大致U字状或剖面大致V字状，并且沿管中央部成为下凸的方向施加翘曲变形后，使所述上模上升且使所述上夹具前进，接着，使所述上模下降，由上下模夹压管中央部，并由所述上夹具和所述下倾锥部夹压两管端部，施加以底线为弯曲内侧的弯曲，通过该弯曲对渐变部的耳部沿管长度方向赋予2 6%的拉伸侧的弯曲应变。
8.如权利要求1 7中任一项所述的扭梁的制造方法，其中，至少在成形加工的最终即保持在施加以底线为弯曲内侧的弯曲的状态后至去载之前的阶段，对管内附加液压。
9.如权利要求1所述的扭梁的制造方法，其中，使用在上型水平部的两端连结上倾锥部而构成的船底型形状的可升降的上模、可升降地配置于该上模的两端侧的上夹具、及下型水平部在管长以上的长度范围内的固定的下模，在使所述上夹具上升的状态下由所述上模和所述下模将所述管体的一部分沿径方向压扁而成形为剖面大致U字状或剖面大致V字状，并且沿管中央部成为下凸的方向施加翘曲变形后，由所述上夹具和所述下模夹压两管端部，施加以底线为弯曲内侧的弯曲，通过该弯曲对渐变部的耳部沿管长度方向赋予2 6%的拉伸侧的弯曲应变，在上述这样的工序中，至少在成形加工的最终即保持在施加以底线为弯曲内侧的弯曲的状态后至去载之前的阶段，对管内附加液压。
10.一种扭梁，所述扭梁为通过权利要求1 9中任一项所述的制造方法由管坯制造的扭梁，其中，由该扭梁的渐变部的耳部的耳垂形状的成形范围的最大主应力的最大值定义的残余应力σ相对于所述管坯的屈服应力YS被抑制在50%以下。
全文摘要
本发明提供一种几乎不会导致生产性或成本方面的不利而可提高扭梁的疲劳危险部位即耳部的疲劳强度的发明。具体而言，在对管体(1)进行成形加工而形成扭梁时，将上述管体的一部分沿径方向压扁而成形为剖面大致U字状后，通过以底线(3)为腹侧的弯曲，对耳部(2)沿管长度方向赋予2～6％的拉伸侧的弯曲应变。
文档编号B21D53/88GK102387876SQ20108001617
公开日2012年3月21日 申请日期2010年3月31日 优先权日2009年4月1日
发明者中川欣哉, 丰田俊介, 佐藤昭夫, 园部治, 桥本裕二, 河端良和, 铃木孝司 申请人:杰富意钢铁株式会社