挤压成型的中空型材、其成形装置及成形方法

专利名称：挤压成型的中空型材、其成形装置及成形方法
技术领域：
本发明涉及一种挤压成型的中空型材、其成形装置及成形方法。
背景技术：
目前，为了制作中空构件即具有壁厚不同的部位的中空构件，例如，
如专利文献1所公示，在中空构件上组装与其分体的构件。如图13所示， 在该专利文献中公示的中空构件80是将增强体82嵌合在从铝合金的挤压 型材截出来的整体的中空构件的中空状基部81上，由此，中空构件80的 中央部分构成为壁厚。另外，该中空构件80作为车辆用门的导杆被使用。 专利文献实开平7—23617号公报
如目前的公示所示，为了制作具有壁厚不同的部分的中空构件80，要 嵌合分体的构件，故不能避免制造工时增加。而且，该中空构件80在嵌 合增强体82时，增强体82的位置容易偏差，从而使中空构件80的质量 稳定有限。
由于目前的中空构件80是组装分体的构件的构成，故难以制造厚度 逐渐不同的构件。如果要制造厚度逐渐不同的构件，在组装了分体的构件 后，需要进行切削等的二次加工。因此，制作这样构成的构件的工艺不得 不变复杂。

发明内容
因此，本发明以消除所述的不适为目的。本发明的另一个目的在于提 供一种挤压成型的中空型材，能够以少的制造工时制作，并且质量稳定。
为了实现所述的目的，本发明提供一种形成为中空状的中空型材，其 中，该中空型材是挤压成形的型材，垂直于挤压方向的截面内的一方向的 宽度沿挤压方向为一定的平行部、和所述一方向的宽度沿挤压方向不同的 倾斜部一体形成。


图1是本发明实施方式的中空型材的立体图2是从上述中空型材截出来的一部分部材的纵剖面图3是概略地表示上述中空型材的成形装置的主要部分的截断立体
图4是设于上述成形装置上的可动模具的立体图； 图5是用于说明上述成形装置进行挤压成形中空型材的状态的图， (a)表示挤压第一平行部时，(b)表示挤压与之连续的第一倾斜部时， (c)还表示挤压与之连续的第二平行部时，(d)还表示挤压与之连续的 第二倾斜部时，(e)还表示挤压与之连续的第一平行部时。
图6是表示挤压上述中空型材时的挤压时间经过和挤压长度的关系的 特性图7是相当于本发明的其它实施方式的中空型材的图1的图； 图8是相当于本发明的其它实施方式的中空型材的图2的图； 图9相当于概略地表示该中空型材的成形装置的主要部分的图3的
图IO是设置于该成形装置上的可动模具的立体图； 图11是从本发明的其它实施方式的中空型材被分割出来的分割材料 的立体图12是从本发明的其它实施方式的中空型材被分割出来的分割材料 的立体图13是表示目前的中空构件的立体图。
具体实施例方式
下面，参照附图详细说明用于实施本发明的最佳方式。
图1表示本发明的挤压成型的中空型材的一实施方式。本实施方式的
挤压成型的中空型材(以下，简称中空型材)IO通过挤压成形而成形，图
1中的箭头A表示挤压方向。
中空型材10的垂直于沿挤压方向延伸的筒轴12 (参照图2)的截面形成为矩形环状的角筒状。而且，中空型材10的内孔14形成为矩形状， 该内孔14的高度以及宽度在挤压方向整体为一定。
中空型材10具备平行部21、 22和倾斜部25、 26。这些倾斜部25、 26和平行部21、 22设有都若干个，并交错形成以使它们在挤压方向上排 列。平行部21、 22为宽度以及高度在挤压方向一定的部位，即在宽度方 向对置的侧面17平行，并且在高度方向上对置的侧面18成平行的部位。 另外，这里所说的宽度是指图1以及图2的左右方向的宽度。这里所说的 高度是指图l的上下方向，即图2的进深方向的宽度。
平行部具有第一平行部21、和与该第一平行部21宽度不同的第二平 行部22。第二平行部22与第一平行部21的宽度不同，但与第一平行部 21的高度相同。第一平行部21和第二平行部22在挤压方向上交错形成。 本实施方式的第一平行部21比第二平行部22的宽度宽。
上述倾斜部具有第一倾斜部25和第二倾斜部26。第一倾斜部25和第 二倾斜部26向侧面17倾斜的方向相反。即，第一倾斜部25向侧面17倾 斜，以使宽度沿挤压方向变小。换言之，第一倾斜部25向侧面17倾斜， 以使两侧面17、 17沿挤压方向彼此靠近。与此相反，第二倾斜部26向侧 面17倾斜，以使宽度沿挤压方向加大。换言之，第二倾斜部26向侧面17 倾斜，以使两侧面17、 17沿挤压方向彼此离远。即，第一倾斜部25为挤 压成形为宽度从第一平行部21的宽度到第二平行部22的宽度逐渐变窄的 部位，第二倾斜部26为挤压成形为宽度从第二平行部22的宽度到第一平 行部21的宽度逐渐变宽的部位。
倾斜部25、 26形成为相对于包含筒轴12的平面28对称的形状。该 平面28为与平行部21、 22的宽度方向两侧的侧面17平行的平面。而且， 倾斜部25、 26向侧面17倾斜，以使与上述平面28垂直的方向的宽度在 该平面28的两侧各自沿挤压方向不同，倾斜部25、 26夹住该平面28，两 侧的宽度各自沿挤压方向变化。而且，倾斜部25、 26的厚度变化率在平 面28的两侧也彼此相同。
这些第一倾斜部25和第二倾斜部26具有相同的高度，两平行部21、 22也为相同的高度。而且，除中空型材10的端部的外面中，在高度方向 上对置的一对侧面18、 18分别形成为平面状，另一方面，另一方的对置面(在宽度方向上对置的一对侧面17、 17)分别形成为凹凸状。
中空型材10由轻金属组成。具体地说，作为中空型材10的原材料使
用JIS6000系或JIS7000系的铝合金。
中空型材10能够通过切断而分割成多个。图1中的假想线29表示该 分割线。该被分割开的各部分材料16在两端部配置有第二平行部22，在 中央部配置有第一平行部21。因此，该部分材料16的两端部的宽度窄、 中央部的宽度宽。该部分材料16，例如能够作为在汽车的车门上作为补强 材配设的门梁使用。
下面，参照图3说明用于成形中空型材10的成形装置30。同图是概 略地表示成形装置30的主要部分的图。
成形装置30具备容器32、杆34、固定模具36、 一对可动模具38、 38。容器32中装填坯段(图中省略)，通过杆34挤压该容器32内的坯段。
固定模具36固定在容器32的挤压侧端部，在该固定模具36上设有 在挤压方向上贯通的成形孔40。该成形孔40垂直于挤压方向的截面形成 为大致矩形状，成形孔40在该截面内的一方向(图3的Y方向)的宽度 沿挤压方向形成为一定。即，在Y方向上对置一对的内面为平行的平面。 另一方面，成形孔40垂直于上述截面内的Y方向的方向(图3的X方向) 的宽度沿挤压方向逐渐变宽，在X方向上对置的内面作为倾斜状的平面形 成。
成形孔40中设有用于引导可动模具38、 38的导向槽42、 42。该导向 槽42、 42设置在成形孔40的Y方向的端部，形成有二个导向槽42、 42， 以使之与各可动模具38、 38相对应。而且，两导向槽42、 42向挤压方向 倾斜配置，以使两者的间隔沿挤压方向扩大。两导向槽42、 42分别向相 对于挤压方向倾斜相同的角度。
固定模具36具有基部44，其设置在成形孔40的内侧；成形部46， 其在成形孔40内从该基部44的下游侧端部向下游延伸。具体地说，基部 44设置在成形孔40的上游侧部(图4的上侧部)，该基部44与固定模具 36整体形成，以使之架设于在成形孔40的Y方向上对置的一对内面间。 通过该基部44将成形孔40的入口侧部分开成二个孔。
孔成形部46配置在成形孔40内的下游侧部。孔成形部46在垂直于挤压方向的截面形成为矩形状，并且形成为朝向挤压方向稍微变细的突起
状。而且，孔成形部46的周围为空间。由此，入口侧通过基部44分开成 二个的成形孔40在不存在基部44的出口侧变成一个。
可动模具38、 38如图4所示设有二个，它们形成为彼此对称的形状。 各可动模具38形成为平板状，并具有滑接面48和成形面50。另外，各可 动模具38以与挤压方向正交的姿势分别配设在固定模具36的成形孔40 内，嵌入到固定模具36的导向槽42中。而且，两可动模具38、 38配置 成在孔成形部46的长度范围内的位置在X方向上对置。该两可动模具38、 38之间的间隙由于孔成形部46的存在而成矩形环状。在该状态下，可动 模具38的其滑接面48能够在成形孔40的导向面52上滑动。而且，可动 模具38沿导向槽42移动，从而能够向相对于挤压方向倾斜的方向移动。
滑接面48以与向相对于挤压方向的导向面52的倾斜角相同的角度向 成形面50倾斜。两可动模具38、 38的成形面50、 50分别在挤压方向上 平行配置，并且彼此对置，坯段通过该两成形面50、 50间，中空型材IO 被挤压。
可动模具38、 38通过图示省略的驱动机构在孔成形部46的长度范围 内沿挤压方向驱动。该驱动机构的构成为 一边维持两可动模具38、 38 在垂直于挤压方向的方向上对置的状态， 一边使两可动模具38、 38同时 移动。由此，能够笔直地挤压成型的中空型材10。
为了通过该成形装置30成形中空型材10，首先，在容器32内装填由 铝合金组成的坯段，通过杆34在成形孔40内挤压该坯段。此时，坯段从 图3的上侧向成形孔40内供给，向下方挤压。
挤压时，如图5 (a)所示，如果两可动模具38、 38位于导向槽42、 42的下游侧部的位置，并彼此远离的状态固定，则宽度大的第一平行部 21由成形孔40挤压。另外，如图5 (b)所示，当在挤压中通过驱动机构 使两可动模具38、 38向上游侧移动时，可动模具38、 38之间的间隔逐渐 变窄，随之，被挤压的中空型材10的宽度逐渐变窄。这样，成形第一倾 斜部25。此时，中空型材10的内孔14通过孔成形部46成形，因此内孔 14的截面形状维持一定。另一方面，由于中空型材10的宽度逐渐变窄， 所以第一倾斜部25成形为其璧厚逐渐变薄。其后，如图5 (c)所示，当可动模具38、 38固定在导向槽42、 42 的上游侧部时，中空型材10以一定的宽度被挤压。此时，宽度窄的第二 平行部22被挤压。另外，如图5 (d)所示，当本次使两可动模具38、 38 向下游侧移动时，可动模具38、 38之间的间隔将逐渐变大。因此，随之 中空型材IO的宽度逐渐变大。这样，成形第二倾斜部26。其后，当可动 模具38、 38固定在导向槽42、 42的下游侧部时，如图5 (e)所示，再次 挤压第一平行部21。通过重复这些动作，可挤压成形图1所示的中空型材 10。
在挤压成形时，杆34维持一定速度进行移动。因此，如平行部21、 22的挤压时所示，在两可动模具38、 38之间的间隙一定的情况下，如图 6中的符号B所示，中空型材10的挤压速度为一定。因此，能够根据挤 压时间运算中空型材10的挤压长度。因此，能够基于挤压时间控制开始 移动可动模具38、 38的时机。在该情况下，例如，图6表示设第一平行 部21的挤压长度为La、 Le，设第二平行部22的挤压长度为Lc。
另一方面，如在挤压倾斜部25、 26时所示，在使可动模具38、 38逐 渐移动的情况下，根据其移动量变化挤压量(参照图6的符号C)。该情 况下，根据可动模具38、 38的移动量运算挤压长度，因此，对与可动模 具38、 38的移动量相对应的每段经过时间At的挤压长度AL进行积分， 由此能够得到倾斜部25、 26的挤压长度。由此，能够控制使可动模具38、 38停止的时机而得到需要的挤压长度。例如，图6表示设第一倾斜部25 的挤压长度为Lb，设第二倾斜部26的挤压长度为Ld。在挤压第一倾斜部 25时，挤压成型的中空型材10的速度逐渐加大，与此相反，在挤压第二 倾斜部时，挤压速度逐渐减小。
如上所述，本实施方式的中空型材10沿挤压方向宽度不同的倾斜部 25、 26与宽度一定的平行部2K 22通过挤压成形而整体形成。因此，与 通过焊接、嵌合等组装分体的构件不同，可减少工时，且能够减少尺寸偏 差。另外，由于该中空型材10通过挤压成形而进行成形，所以不用对沿 挤压方向宽度逐渐不同的形状的构件进行切削等的二次加工就能够进行 制作。而且，倾斜部25、 26为只在垂直于挤压方向的截面内的一方向的 宽度沿挤压方向变化的形状，因此，即使在通过挤压成形制作中空型材10的情况下，也能够抑制成形装置30的复杂化。
另外，本实施方式的中空型材10形成为相对于上述平面28为对称的 形状，因此，即使对上述平面28从哪一侧作用负荷，也能够发挥同样的 特性。因此，该中空型材10在负荷作用方向不确定的部位使用是有效的。
另外，本实施方式的成形装置30在挤压成形时使可动模具38、 38移 动，由此能够成形沿挤压方向宽度不同的中空型材IO。而且，该成形装置 30可使可动模具38、 38向相对于挤压方向倾斜的方向移动地构成，因此， 如使可动模具向与挤压方向正交的方向移动的构成所示，不需要对可动模 具施加上限力。因此，能够减少固定模具36以及可动模具38、 38之间的 滑动面的磨耗。
另外，本实施方式的成形装置30能够通过改变可动模具38、 38的移 动速度，而改变中空型材10的宽度变化率，因此能够提高中空型材10的 设计的自由度。
本发明不限于上述实施方式，在记载于特许请求的范围的发明的范围 内，可进行适宜的变更。例如，中空型材IO也能够相对于包含筒轴12的 平面形成非对称的形状。例如，如图7以及图8所示，在中空型材10的 宽度方向上对置的一对侧面17、 17中，也可以一侧形成为凹凸状，另一 侧形成为平面状。在该状态下，倾斜部25、 26夹住上述平面28—侧的宽 度沿挤压方向变化，同时，另一侧的宽度沿挤压方向为一定。由于该中空 型材10相对于上述平面28形成非对称的形状，所以按照负荷作用的方向 发挥的特性不同。因此，该中空型材10相对于来自特定的方向的负荷， 能够进行特别强的设计。因此，在负荷作用的方向确定的部位使用时是有 效的。
为了成形该状态的中空型材10而使用图9所示的成形装置30。该成 形装置30设于固定模具36的成形孔40中的二个导向槽42、 42中的一方 与上述实施方式的构成相同，另一方面，另一方的导向槽42与挤压方向 平行形成。另外，还如图10所示， 一对可动模具38、 38中，作为一方的 可动模具38使用与上述实施方式的形状相同的可动模具，与此相反，另 一方(图10的左侧)的可动模具38的滑接面48和成形面50平行形成， 在置于导向槽42、 42的状态下，这些滑接面48及成形面50与挤压方向平行。在该情况下，也可以做成如下构成，即替代嵌入与挤压方向平行的
导向槽42的可动模具38，使用在挤压方向具有与孔成形部46相同长度的
模具，该模具不沿挤压方向移动。
另外，如图11以及图12所示，被分割的部分材料16也可以形成为 宽度或高度中央部的第一平行部21比两端部的第二平行部22、 22小的形 状。
在此，下面说明本实施方式的概要。
本实施方式垂直于挤压方向的截面内的一方向的宽度沿挤压方向不 同的倾斜部与宽度一定的平行部通过挤压成形而整体形成，因此与通过悍 接、嵌合等组装另外的构件的中空型材不同，能够减少制造工时，而且能 够减少尺寸偏差。另外，由于中空型材成通过挤压成形而进行成形，所以 不用对宽度沿挤压方向逐渐不同的形状的中空型材进行切削等的二次加 工，而能够进行制作。而且，倾斜部为只是垂直于挤压方向的截面内的一 方向的宽度沿挤压方向变化的形状，因此，即使在通过挤压成形制作中空 型材的情况下，也能够抑制成形装置的复杂化。
本实施方式的挤压成型的中空型材的上述平行部和上述倾斜部沿挤 压方向交错形成。
上述倾斜部相对于包含沿挤压方向延伸的轴的平面形成对称的形状。 在该状态下，由于形成为相对于上述平面对称的形状，所以即使对于
上述平面从哪一侧作用负荷也能够发挥相同的特性。因此，该挤压成型的
中空型材在负荷作用的部位使用是有效的。
上述倾斜部也可以形成为相对于包含沿挤压方向延伸的轴的平面非
对称的形状。
该状态下，由于形成为相对于上述平面非对称的形状，所以根据负荷 的作用方向发挥的特性不同，可以对于来自特定方向的负荷进行特别强的 设计。所以，该中空型材10在负荷作用方向不确定的部位使用是有效的。
上述挤压成型的中空型材由轻金属组成。
本实施方式为上述挤压成型的中空型材的成形装置，其中，上述成形
装置具备固定模具，其设有成形孔，该成形孔具有在相对于挤压方向倾
斜的方向延伸的导向槽；可动模具，其沿上述导向槽可移动地配设。上述固定模具具有架设在上述成形孔的内面间的基部、和在成形孔内从该基 部的下游侧端部向下游延伸的孔成形部。上述可动模具以其与上述孔成形 部之间留有间隙的状态配设在上述成形孔内。
该成形装置在可动模具之间通过形成于孔成形部的周围的间隙挤压 为管状的中空型材。而且，在挤压成形时使可动模具移动，由此能够成形 中空型材，以使上述一方向的宽度与挤压方向不同。而且，该成形装置能 够使可动模具向相对于挤压方向倾斜的方向移动，因此，如在与挤压方向 正交的方向上使可动模具移动的构成所示，不需要在可动模具上施加上限 力。因此，本实施方式的成形装置能够减少固定模具以及可动模具间的滑 动面的磨耗。
该成形装置优选上述成形孔具有在挤压方向平行的一对对置平面，上 述导向槽形成为在该对置平面上沿向相对于挤压方向倾斜的方向延伸。
在该状态下，不论可动模具无有移动，均能够通过上述对置平面成形 与上述一方向正交的方向的宽度一定的平行面。而且，通过移动可动模具， 能够形成上述一方向的宽度在挤压方向不同的倾斜部。
本实施方式为上述挤压成型的中空型材的成形方法，使用上述成形装 置，其中，上述成形装置具备设有具有向相对于挤压方向倾斜的方向延 伸的导向槽的成形孔的固定模具、和沿上述导向槽可移动地配设的可动模 具，并且，在上述固定模具上设有架设在上述成形孔的内面间的基部、和 在成形孔内从该基部的下游侧端部向下游延伸的孔成形部，在上述可动模 具停止的状态下挤压上述平行部，另一方面， 一边使上述可动模具沿上述 导向槽移动， 一边挤压上述倾斜部。
该成形方法也可以通过改变上述可动模具的移动速度，使中空型材沿 挤压方向的变化率不同。
在该状态下，能够挤压成形倾斜部的上述一方向的宽度的变化率不同 的中空型材，因此能够提高中空型材的设计的自由度。
如上所述，根据本实施方式，能够以少的制造工时制作中空型材，而 且能够制作成质量稳定的挤压成型的中空型材。
权利要求
1. 一种挤压成型的中空型材，其是形成为中空状的中空型材，其特征在于，该中空型材是挤压成形的型材，垂直于挤压方向的截面内的一个方向的宽度沿挤压方向为一定的平行部、和所述一个方向的宽度沿挤压方向不同的倾斜部一体形成。
2、 如权利要求1所述的挤压成型的中空型材，其特征在于，所述平行部和所述倾斜部在挤压方向上交替形成。
3、 如权利要求1或2所述的挤压成型的中空型材，其特征在于，所 述倾斜部形成为相对于包含沿挤压方向延伸的轴的平面对称的形状。
4、 如权利要求1或2所述的挤压成型的中空型材，其特征在于，所 述倾斜部形成为相对于包含沿挤压方向延伸的轴的平面非对称的形状。
5、 如权利要求1 4中任一项所述的挤压成型的中空型材，其特征在 于，所述挤压成型的中空型材由轻金属构成。
6、 一种挤压成型的中空型材的成形装置，其为权利要求1 5中任一 项所述的挤压成型的中空型材的成形装置，其特征在于，所述成形装置具 备固定模具，其设有成形孔，该成形孔具有在相对于挤压方向倾斜的方 向上延伸的导向槽；可动模具，其可沿所述导向槽移动，所述固定模具具有架设在所述成形孔的内面间的基部、和在成形孔内 从该基部的下游侧端部向下游延伸的孔成形部，所述可动模具以其与所述孔成形部之间留有间隙的状态配设在所述 成形孔内。
7、 如权利要求6所述的挤压成型的中空型材的成形装置，其特征在于，所述成形孔具有与挤压方向平行的一对对置平面， 所述导向槽在该对置平面上，沿相对于挤压方向倾斜的方向延伸。
8、 一种挤压成型的中空型材的成形方法，是权利要求1 5中任一项所述的挤压成型的中空型材的成形方法，其特征在于，使用成形装置进行成形，该成形装置具备固定模具，该固定模具设 有成形孔，该成形孔具有在相对于挤压方向倾斜的方向上延伸的导向槽； 设置成可沿所述导向槽移动的可动模具，并且，在所述固定模具上设有架 设在所述成形孔的内面间的基部、和在成形孔内从该基部的下游侧端部向 下游延伸的孔成形部，在所述可动模具停止的状态下挤压所述平行部，另一方面， 一边使所 述可动模具沿所述导向槽移动， 一边挤压所述倾斜部。
9、如权利要求8所述的挤压成型的中空型材的成形方法，其特征在 于，通过改变所述可动模具的移动速度，使挤压方向上的宽度的变化率不 同。
全文摘要
本发明提供一种挤压成型的中空型材、其成形装置及成形方法，该挤压成型的中空型材以少的制造工序制作而成，且质量稳定。该挤压成型的中空型材为挤压成形的中空型材(10)。垂直于挤压方向的截面内的一方向的宽度沿挤压方向为一定的平行部(21)、(22)、和所述一方向的宽度沿挤压方向不同的倾斜部(25)、(26)整体地形成。该中空型材(10)由轻金属组成。
文档编号B21C23/08GK101304821SQ20068004183
公开日2008年11月12日 申请日期2006年11月21日 优先权日2005年12月6日
发明者辉 荣 申请人:株式会社神户制钢所