专利名称：薄板冲压模具装置及冲压成型方法
技术领域：
本发明涉及薄板冲压模具装置及冲压成型方法，特别涉及在冲压加工时能够调节防皱装置的荷载分布的压模装置及成型方法。
背景技术：
控制防皱力的成型方法已经公开各种各样的发明，如日本特开平7-266100号公报(专利文献1)中公开了一种方法，通过预先求得加压材料的形状及机械性质、化学性质、电镀等层叠特性、油量等表面状态等物理量与获得预定的加压品质的适合的防皱荷载之间的关系，之后通过上述关系获取与实际的物理量相适应的适合的防皱荷载，然后用适合的防皱荷载进行冲压加工，来调节气缸中的气压。
并且，日本特开平9-38728号公报(专利文献2)中公开了一种方法，从成型初期到中期将拉深成型时的防皱力提高，防止褶皱的出现及成长，而在成型后期通过减压到适当的值以防止发生破裂现象及由材料的过剩注入导致的褶皱残留。并且，在日本特开平6-190464号公报(专利文献3)中公开了在具备使压力均匀的液压缸的模具缓冲装置中，通过控制流量调节阀的开度使液压缸内的油压暂时发生变化进而控制防皱荷载的发明。
专利文献1～3中虽然公开了控制防皱荷载的发明，但是对于材料特性的变动、模具的磨损、模具温度等等多种变动原因，难以预先求得合适的防皱荷载。特别是模具的润滑特性经常发生变化，每次都要测定所述特性，会明显地降低生产效率。
而用模具缓冲装置控制防皱荷载，有必要大幅改造加压装置，并且预先测定合适的防皱荷载也非常困难。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种装置，不需要预先求得适于各种变动因素的防皱荷载，可以即时求得防皱荷载并能进行合适的荷载设定的。
根据本发明，提供一种薄板冲压模具装置，具备有冲头、阴模、防皱模具、将上述冲头插入上述阴模内的冲头驱动构件、以及给上述防皱模具施加防皱荷载的防皱模具驱动构件，用上述冲头将薄板工件按入上述阴模内来加工工件，其特征在于，具备通过防皱模具驱动构件调节施加于上述防皱模具的防皱荷载的防皱荷载调节构件，测定作用于上述工件上的摩擦力的摩擦力测定构件和测定作用于上述冲头的冲压反力的冲压反力测定构件的至少任一构件，控制上述防皱荷载调节构件使上述摩擦力测定构件或上述冲压反力测定构件的测定值成为预定的值的控制构件。
根据本发明的其他特征，可以提供一种薄板的冲压成型方法，使用上述模具装置通过冲头将薄板工件按入阴模内加工工件，其特征在于，具备测定作用于上述工件的摩擦力或作用于上述冲头的冲压反力的至少一种力的测定阶段，以及调节防皱荷载或冲头速度使上述测定阶段所得测定值成为预定的值的阶段。
如果采用本发明，不管模具与工件之间的润滑性及表面形状等如何变化，都能给予适合的摩擦力，不管材料的特性如何不同或环境如何变化，都能获得良好的成型品。
图1是在防皱模具的表面上具有摩擦力测定构件的冲压模具装置的剖视图。
图2是在防皱模具表面及阴模台肩上具有摩擦力测定构件的冲压模具装置的剖视图。
图3由多个模具部件构成的防皱模具和摩擦力测定构件的俯视图。
图4是图1的阴模和防皱模具的一侧的放大剖视图。
图5是在防皱模具的表面及阴模台肩上具有温度传感器的冲压模具装置的剖视图。
图6是由多个模具部件构成的防皱模具和温度传感器的俯视图。
图7是图5的阴模和防皱模具的一侧的放大剖视图。
图8是在防皱模具的表面及阴模台肩上具有摩擦力测定构件，并且在冲头上具有冲压反力测定构件的冲压模具装置的剖视图。
图9是控制摩擦力的本发明实例的流程图。
图10是表示在适合图9的流程图所示控制方法的情况下防皱荷载或摩擦力与冲程的关系的曲线图。
图11是控制摩擦力的其他的本发明实例的流程图。
图12是表示在适合图11的流程图所示控制方法的情况下防皱荷载或摩擦力的时间履历的曲线图。
图13是控制温度的本发明实例的流程图。
图14是控制温度的其他的本发明实例的流程图。
图15是控制冲压反力的本发明实例的流程图。
图16是控制冲压反力的其他的本发明实例的流程图。
图17是内置了油压室的防皱荷载调节构件的放大剖视图。
具体实施例方式
下面将参照图例进行详细说明。
图1表示的是本发明第1实施方式中的冲压模具装置的剖视图。在防皱模具3的表面上安装有组装了摩擦力测定构件4的模具装置，通过防皱模具驱动构件5根据检测出的摩擦力控制防皱力。图4为表示图1的阴模2和防皱模具3的一侧的扩大图，是组装有摩擦力测定构件4的模具装置的剖视图。
本实施方式的模具装置具备冲头1和与冲头1相对配置的阴模2，通过冲头1将由薄板构成的工件6按入阴模2内，成型该工件6。并且，为了防止在工件6成型过程中在工件6上出现褶皱，而与阴模2相对配置有防皱模具3，使工件6夹在阴模2和防皱模具3之间。
并且，在上述模具装置中设置有例如液压缸14、5作为用来将冲头1及防皱模具3驱动进阴模2的冲头驱动构件及防皱模具驱动构件。液压缸14、5从例如可变容量油压泵13、12供给油压作为冲头速度调节构件及防皱荷载调节构件的油压源，可变容量油压泵13、12由控制装置11进行控制。
随着冲头1的上升，周边被防皱模具3和阴模2夹住的工件6在摩擦力的作用下拉伸周边，同时被拉入阴模2的空腔内，成型为沿冲头1的形状。此时，如果张力过大则材料有可能断裂，而如果张力过小则容易出现褶皱，不能成型沿下模的形状。因此，为了得到良好的产品形状，必须设定适合的防皱荷载。而作用于材料的张力是在工件6与冲头1和阴模2之间产生摩擦力的原因，为了改变表面压力与摩擦力的关系即摩擦系数，一般改变润滑油的特性或冲头及阴模的表面粗度，或是加上波纹。但是，摩擦系数受温度、表面压力、表面性状等影响而时刻发生变化，因此必须每次都调节防皱装置的压力。
对此，通过采用图1所示的结构，用摩擦力测定构件4直接测定工件6与防皱模具3和阴模2之间的摩擦力，并将测定结果反馈给控制装置11，从而可以控制从可变容量油压泵13、12提供给液压缸14、5的油压，使测定的摩擦力达到预定的值。这样，在本实施方式中，冲头速度和防皱模具负载可以进行调节，但通过调节冲头速度和防皱荷载中的至少一个，不论摩擦系数如何变化，也总能给材料付与合适的张力。
另外，作为冲头驱动构件及防皱模具驱动构件的液压缸14、5为单一的例子，也可以将液压缸换成气缸或是电动机。
本发明第2实施方式的冲压模具装置的剖视图如图2所示。在图2中，与图1所示实施方式中相同的构成要素都采用相同的参照符号，这里就不再重复说明。
在该例子中，在阴模2的台肩上安装有组装了摩擦力测定构件4的模具装置，根据检测出的摩擦力通过防皱模具驱动构件5控制防皱力。虽然在图2中不仅在阴模台肩部，而且在防皱模具3的表面上也组装有摩擦力测定构件4，但也可以只在阴模台肩部组装摩擦力测定构件4。
并且，如图3如示，如果用多个模具部件3a形成防皱模具3，则可以用摩擦力测定构件4测定各模具部件3a的摩擦力。
并且，通过在各个模具部件3a中都配置有液压缸5作为驱动构件，并能够单独进行控制，而能够适当地调节防皱力的分布。
本发明第3实施方式的防皱模具如图3所示。在图3中，与图1所示实施方式中相同的构成要素都采用相同的参照符号，这里就不再重复说明。
在本实施方式中，防皱模具3由多个模具部件3a构成，对多个模具部件3a的每一个都设置摩擦力测定构件4。
下面用图4说明直接测定摩擦力的原理。工件6被一对模具，即阴模2和平板7夹住，平板7用例如螺栓等以能够沿图中左右方向弹性变形的状态与防皱模具3固定。并且，在平板7和防皱模具3之间夹有作为摩擦力测定构件的变形测定元件4。变形测定元件4可以用压电元件或变形仪构成。当工件6沿箭头方向(图面向左)滑动时，变形元件4中就会发生剪切变形。而如果变形元件4使用压电元件或变形仪，则可以容易地将变形作为电压取出，可以测出摩擦力。
图3表示只在防皱模具3的一面测定摩擦力的情况，但在例如工件6的表面背面和一对阴模2及防皱模具3的表面性状不一样的情况下，通过在工件6的上下面测定摩擦力能够进一步提高测定精度。
作为平板7的材料，可以使用结构用碳素钢或工具钢。
下面对本发明的第4实施方式的冲压模具装置进行说明。图5是具有温度传感器10作为摩擦力测定构件的冲压模具装置的剖视图。虽然在图5中不仅在阴模台肩部上，而且在防皱模具3的表面上也安装有温度传感器10，但如果安装在防皱模具3的表面和阴模2的台肩部的至少一个地方具有温度传感器的模具，根据测出的温度来控制通过液压缸5调节防皱荷载或调节冲头速度中的至少一个，则不管摩擦系数如何变化，都能给材料付予适合的张力，因此能够得到本发明的效果。
温度传感器最好使用热电偶，这样比较经济。
下面用图7说明温度传感器。图7是图5的阴模2和防皱模具3的一侧的放大剖视图。温度传感器10夹在平板7和防皱模具3之间。在冲压成型之际，平板7上的摩擦力大的地方加工发热也大，反之摩擦力小的地方加工发热也小。因此，可以根据由温度传感器10测定的温度变化来推定摩擦力。也就是说，平板7上的温度高时，摩擦力变大，会阻碍材料的流入，因此会出现材料断裂的情况；而温度低时，摩擦力变小，不能抑制材料的流入，因此会出现产生褶皱及形状不良等问题。由此，通过用温度传感器10直接测定成型时平板7上的温度，能够得到本发明的效果。
并且，如图6所示，如果防皱模具3由多个模具部件3a构成，对于每个模具部件3a都可以通过温度传感器10测定其温度。并且，在各个模具部件3a上都设置有液压缸5，可以单独进行控制，所以可以适宜地调节防皱力的分布。
虽然在图5的构成中用温度传感器10作为图2所示的摩擦力测定构件4，但摩擦力测定构件4也可以组合使用变形测定元件4和温度传感器10。
下面将参照图8对本发明的第5实施方式的拥有冲压反力测定构件的冲压模具装置进行说明。在图8中，与图1所示实施方式中相同的构成要素都采用相同的参照符号，这里就不再重复说明。
在用如图8所示的结构加工工件6时，上述摩擦力和工件6变形所需力的合力，即冲压反力作用在冲头上。在加工之际，冲压反力过大会导致材料发生断裂，而过小则会出现褶皱、形状不良等问题。因此，为了得到良好的产品形状有必要设定适合的冲压反力。但是，上述摩擦力会随着温度及表面形状的不同时刻发生变化，所以以摩擦力为成分的冲压反力也时刻发生变化。因此，为了使冲压反力为适当的值，为了改变表面力和摩擦力的关系即摩擦系数，一般都采用改变润滑油特性、冲头及阴模表面粗度，或是付与波纹等方法。
对此，如图8所示，通过用冲压反力测定构件9直接测定作用于冲头上的冲压反力，用液压缸14、5作为冲头驱动构件及防皱模具驱动构件调节冲头速度及防皱力使冲压反力成为预定的值，不管冲压反力如何变化总能进行适合的加工。
并且，即使在这种情况下，通过如图3所示用多个模具部件3a形成防皱模具3，并且在各个模具部件3a上设置作为防皱模具驱动构件的液压缸5，可以单独控制各个模具部件3a，可以适宜地调节防皱力的分布。
虽然在图8中不仅在冲压反力测定构件9上，而且还在防皱模具3的表面或阴模2的台肩部组装了摩擦力测定构件4，但防皱模具3的表面或阴模2台肩部的任一个以上的摩擦力测定构件4可以根据需要与冲压反力测定构件9组合使用。并且这种摩擦力测定构件还可以与温度传感器替换使用。
下面用图9所示的流程图对图1或图2所示模具装置的控制方法进行说明。在该例中，为了使由摩擦力测定构件4测定的摩擦力在加工预定范围内，在加工过程中至少要控制防皱荷载或冲头速度的任一个。
步骤101成型开始、此时i＝1。
步骤102该步骤进行使冲头的冲程前进ΔSi[mm]的处理。如i＝1时，因为S0＝0[mm]，所以S1＝ΔS1[mm]。ΔS1[mm]要在加工前决定。
步骤103该步骤进行测定冲程为Si[mm]的摩擦力Fmi[N]的处理。
步骤104该步骤比较103测定的摩擦力Fmi[N]与摩擦力控制目标值Fci[N](加工前预先设定)的大小。
步骤105如果步骤104中比较大小的结果为Fmi＞Fci，则如图中步骤105所示公式，根据测定值与目标值的摩擦力之差(Fmi-Fci)进行减小防皱荷载BHFi+1[N]，或是减小冲头冲程增量ΔSi+1[mm]的处理中的至少一个。
步骤106如果步骤104中比较大小的结果为Fmi＜Fci，则如图中步骤106所示公式，根据测定值与目标值的摩擦力之差(Fmi-Fci)进行增大防皱荷载BHFi+1[N]，或是增大冲头冲程增量ΔSi+1[mm]的处理中的至少一个。
步骤107如以上所示，在一次成型过程中，在进行反馈控制的同时进行加工，如果冲程S[mm]达到加工完成时的冲程Smax[mm]，则表示加工完成，如果没达到循环将会返回2之前。此时i的值将增加1。
具体的防皱荷载BHFi+1[N]或冲头冲程增量ΔSi+1[mm]的值将通过使用比例常数α、β、γ、δ的图示关系式算出。该循环将在冲头冲程Si[mm]达到成型结束时的冲头冲程Send[mm]之前不断重复。
如果每隔一定时间间隔Δt[sec]就进行一次上述控制，则冲头速度Vpi[mm/s]由ΔSi/Δt求得，所以可以通过冲头冲程增量来控制冲头速度。
图10表示使用这种控制方法时的摩擦力实测值Fm[N]和防皱荷载BHF[N]的冲头冲程履历的示例。由此我们可以看出，相当于摩擦力实测值Fm与摩擦力控制目标值Fc[SI单位]之差的BHF控制目标值发生变化，为了与其相符合BHF实测值在加工过程发生变化。
下面参照图11所示的流程图说明图1所示模具装置的控制方法的其他例子。其中下标字母j表示冲压加工工序中的成型次数。
步骤201第1次成型、j＝1步骤202测定第j次成型时的时间t[sec]中摩擦力履历Fmj(t)[N]。
步骤203任意分割第j次成型时的时间t[sec]，在将既定的摩擦力下限值设定为Fcl(t)[N]时，如果在各个微小时间t[sec]中Fmj(t)＞Fclj(t)，则对第(j+1)次成型时的该微小时间t的范围的BHFj+1(t)[N]或冲头速度Vpj+1(t)[mm/s]进行如图中公式所示那样根据测定值与既定下限值的摩擦力之差(Fmj(t)-Fclj(t))减小防皱荷载BHFj+1，或是减慢冲头速度Vpj+1(t)的处理中的至少一个处理。
步骤204如果将既定的摩擦力上限值作为Fcu(t)[N]时在各个微小时间t[sec]中Fmj(t)＜Fcuj(t)，则对于第(j+1)次成型时的微小时间t的范围内的BHFj+1(t)[N]或冲头速度Vpj+1(t)进行如图中公式所示那样根据测定值与既定上限值的摩擦力之差(Fmj(t)-Fcuj(t))增大防皱荷载BHFj+1[N]，或是加大冲头速度Vpj+1(t)[mm/s]的处理中的至少一个处理。
步骤205如以上所示，以第j次成型时的成型条件为基础预先设定第(j+1)次成型时的成型条件，如果j达到全部成型次数jmax，则表示成型结束，否则将返回2之前。
具体的防皱荷载BHFj+1(t)[N]或冲头速度Vpj+1(t)[mm/s]的值将通过使用比例常数α、β、γ、δ的图示关系式算出。之后使用这样得到的防皱荷载BHFj+1[N]或冲头速度Vpj+1(t)[mm/s]进行第j+1次的成型操作。该控制将在成型次数j达到最大成型次数jmax之前不断重复。
图12表示使用这种控制方法时的摩擦力实测值Fm[N]和防皱力BHF[N]的时间履历的示例。在摩擦力Fmj(t)[N]大于摩擦力上限值Fcuj(t)[N]，或摩擦力Fmj(t)[N]小于摩擦力下限值Fclj(t)[N]的t[sec]范围内，使BHF控制目标值从BHFj变化到BHFj+1，使用变化的BHF控制目标值BHFj+1进行第j+1次的加工。
下面参照图13所示流程图说明图5所示模具装置的控制方法的一例。在该示例中，在加工过程中控制防皱荷载或冲头速度中的至少一个使由温度传感器测定的温度在加工过程中预定的范围内。其中下标字母i表示成型过程中的控制次数。
步骤301成型开始，此时i＝1。
步骤302该步骤进行使冲头的冲程前进ΔSi[mm]的处理。例如i＝1时，因为S0＝0，所以S1＝ΔS1[mm]。ΔS1[mm]要预先在加工前决定。
步骤303该步骤进行测定冲程为Si[mm]的温度Tmi[℃]的处理。
步骤304该步骤比较303测定的温度Tmi[℃]与温度控制目标值Tci[℃](加工前预先设定)的大小。
步骤305如果步骤304中比较大小的结果为Tmi＞Tci，则进行例如图中步骤305所示公式那样的根据测定值与目标值的温度之差(Tmi-Tci)减小防皱荷载BHFj+1[N]，或是减小冲头冲程增量ΔSi+1[mm]的处理中的至少一个处理。
步骤306如果步骤304中比较大小的结果为Tmi＜Tci，则进行像图中步骤306所示公式那样的根据测定值与目标值的温度之差(Tmi-Tci)增大防皱荷载BHFj+1[N]，或是增大冲头冲程增量ΔSi+1[mm]的处理中的一个处理。
步骤307像上述那样，在一次成型过程中在进行反馈控制的同时进行加工，如果冲程S[mm]达到加工完成时的冲程Smax[mm]，便表示加工完成，如果没达到循环将会返回2之前。此时i的值将增加1。
具体的防皱荷载BHFi+1[N]或冲头冲程增量ΔSi+1[mm]的值将通过使用比例常数α、β、γ、δ的图示关系式算出。该循环将在冲头冲程Si[mm]达到成型结束时的冲头冲程Send[mm]之前不断重复。
如果每隔一定时间间隔Δt[sec]进行一次上述控制，则冲头速度Vpi[mm/s]可以由ΔSi/Δt求得，所以冲头速度可以由冲头冲程增量来控制。
下面参照图14所示流程图说明图5所示模具装置的控制方法的其他例子。其中下标字母j表示冲压加工工序中的成型次数。
步骤401第1次成型、j＝1步骤402测定第j次成型时的时间t[sec]中温度履历Tmj(t)[℃]。
步骤403任意分割第j次成型时的时间t[sec]，在将既定的温度下限值设定为Tcl(t)[℃]时，如果在各个微小时间t[sec]中Tmj(t)＞Tclj(t)，则对第(j+1)次成型时的微小时间t的范围内的BHFj+1(t)[N]或冲头速度Vpj+1(t)[N]进行像图中公式所示那样，根据测定值和既定下限值的温度之差(Tmj(t)-Tclj(t))减小防皱荷载BHFj+1或是减慢冲头速度Vpj+1(t)的处理中的至少一个处理。
步骤404在将既定的温度上限值设定为Tcu(t)时，如果在各个微小时间t[sec]中Tmj(t)＜Tcuj(t)，则对第(j+1)次成型时的微小时间t的范围的BHFj+1(t)[N]或冲头速度Vpj+1(t)[mm/s]进行像图中公式所示那样根据测定值和既定上限值的温度之差(Tmj(t)-Tcuj(t))增大防皱荷载BHFj+1[N]，或是加大冲头速度Vpj+1(t)[mm/s]的处理中的至少一个处理。
步骤405像上述那样，以第j次成型时的成型条件为基础预先设定第(j+1)次成型时的成型条件，如果j达到全部成型次数jmax，则表示成型结束，否则将返回2之前。
具体的防皱荷载BHFj+1(t)[N]或冲头速度Vpj+1(t)[mm/s]的值将通过使用比例常数α、β、γ、δ的图示关系式算出。在上次成型中预先测定的温度Tmj(t)[℃]大于温度上限值Fcuj(t)[℃]，或温度Tmj(t)[℃]小于温度下限值Tclj(t)[℃]的t[sec]范围中，使BHF控制目标值从BHFj(t)[N]变化到BHFj+1(t)[N]，或使冲头速度控制目标值从Vpj(t)[mm/s]变化到Vpj+1(t)[mm/s]，使用变化的BHF控制目标值BHFj+1(t)[N]或冲头速度控制目标值Vpj+1(t)[mm/s]进行第j+1次的成型。该控制将在成型次数j达到最大成型次数jmax之前不断重复。
下面再参照图15的流程图说明图9所示模具装置的控制方法的一例。在该示例中，为使冲压反力测定构件测定的冲压反力在加工过程中的预定范围内，在加工过程中控制防皱荷载或冲头速度中的至少一种。其中下标字母i表示成型过程中的控制次数。
步骤501成型开始，此时i＝1。
步骤502该步骤进行使冲头的冲程前进ΔSi[mm]的处理。例如i＝1时，因为S0＝0[mm]，所以S1＝ΔS1[mm]。ΔS1[mm]要在加工前决定。
步骤503该步骤进行测定冲程为Si[mm]时的冲头反作用力Pmi[N]的处理。
步骤504该步骤比较503测定的冲头反作用力Pmi[N]与冲头反力控制目标值Pci[N](加工前预先设定)的大小。
步骤505如果步骤504中比较大小的结果为Pmi＞Pci[N]，则进行像图中步骤505所示公式那样根据测定值与目标值的冲压反力之差(Pmi-Pci)减小防皱荷载BHFj+1[N]，或是减小冲头冲程增量ΔSi+1[mm]的处理中的至少一个处理。
步骤506如果步骤504中比较大小的结果为Pmi＜Pci[N]，则进行像图中步骤506所示公式那样的根据测定值与目标值的冲压反力之差(Pmi-Pci)增大防皱荷载BHFj+1[N]，或是增大冲头冲程增量ΔSi+1[mm]的处理中的至少一个处理。
步骤507像上述那样，在一次成型过程中，是在进行反馈控制的同时进行加工，如果冲程S达到加工完成时的冲程Smax[mm]，则表示加工完成，如果没达到循环将会返回2之前。此时i的值将增加1。
具体的防皱荷载BHFi+1[N]或冲头冲程增量ΔSi+1[mm]的值将通过使用比例常数α、β、γ、δ的图示关系式算出。该循环将在冲头冲程Si[mm]达到成型结束时的冲头冲程Send[mm]之前不断重复。
由于如果每隔一定时间间隔Δt[sec]就进行一次上述控制，则冲头速度Vpi[mm/s]可以由ΔSi/Δt求得，所以冲头速度可以由冲头冲程增量来控制。
下面参照图16所示流程图说明图9所示模具装置的控制方法的其他例子。其中下标字母j表示冲压加工工序中的成型次数。
步骤601第1次成型、j＝1步骤602测定第j次成型时的时间t[sec]中冲头反作用力履历Pmj(t)。
步骤603任意分割第j次成型时的时间t[sec]，在将既定的冲压反力下限值设定为Pcl(t)[N]时，如果在各个微小时间t[sec]中Pmj(t)＞Pclj(t)，则对第(j+1)次成型时的微小时间t的范围内的BHFj+1(t)[N]或冲头速度Vpj+1(t)[mm/s]进行像图中公式所示那样的根据测定值和既定下限值的冲压反力之差(Pmj(t)-Pclj(t))减小防皱荷载BHFj+1[N]，或是减慢冲头速度Vpj+1(t)[mm/s]的处理中的至少一个处理。
步骤604在将既定的冲压反力上限值设定为Pcu(t)[N]时，如果在各个微小时间t[sec]中Pmj(t)＜Pcuj(t)，则对第(j+1)次成型时的微小时间t的范围的BHFj+1(t)[N]或冲头速度Vpj+1(t)[mm/s]进行像图中公式所示那样根据测定值和既定上限值的温度之差(Tmj(t)-Tcuj(t))增大防皱荷载BHFj+1[N]，或是加大冲头速度Vpj+1(t)的处理中的至少一个处理。
步骤605像上述那样，以第j次成型时的成型条件为基础预先设定第(j+1)次成型时的成型条件，如果j达到全部成型次数jmax，则表示成型结束，否则将返回2之前。
具体的防皱荷载BHFj+1(t)[N]或冲头速度Vpj+1(t)[mm/s]的值将通过使用比例常数α、β、γ、δ的图示关系式算出。在上次成型中预先测定的冲压反力Pmj(t)[N]大于冲压反力上限值Pcuj(t)[N]，或冲压反力Pmj(t)[N]小于冲压反力下限值Pclj(t)[N]的t[sec]范围内，使BHF控制目标值从BHFj(t)[N]变化到BHFj+1(t)[N]，或使冲头速度控制目标值从Vpj(t)[mm/s]变化到Vpj+1(t)[mm/s]，使用变化的BHF控制目标值BHFj+1(t)[N]或冲头速度控制目标值Vpj+1(t)[mm/s]进行第j+1次的成型。该控制在成型次数j达到最大成型次数jmax之前不断重复。
并且，虽然冲头1采用与防皱模具装置3同样的分割构造，用液压缸对每个分割的冲头进行加压也可以，但由于模具装置操作复杂且设备昂贵，所以将冲头1一体化，并利用普通的外侧气缸施加均一压力，像例如图17所示那样将油压室8内置于用上述方法固定在冲头1的表面上并分割的防皱模具3内，通过分别调节压力，能够经济地控制每个被分割的防皱模具的防皱荷载。
实施例1以上述发明为基础，试作了图1所示的模具装置作为本发明实施例，并进行了使用了薄钢板的冲压成型。使用压电元件作为摩擦力测定构件4，平板7使用表面淬火的S45C。
表1表示所使用的钢板的特性。使用了板厚为1.2mm的合金熔融(热浸)镀锌钢板，并使用了2种改变了合金度的钢板。
表1
成型试验连续进行50mm×50mm矩形件拉深成型，并检查了此时的成型负载以及成型品有无断裂及摺皱现象出现。使用由100mm×100mm四方形材料，例如图2所示由8个模具部件3a构成的防皱模具进行成型试验。
表2表示连续进行100次成型试验的结果。
作为比较示例，表3表示使用没有防皱荷载调节构件的模具装置，并使防皱压力为一定时的结果。
表2
表3
使所有模具部件的摩擦力为一定(0.25[kN/模具])地成型的本发明例1中，将防皱荷载固定为20[kN](在假定摩擦系数为0.1的情况下，摩擦力合计为2[kN])的比较例1与将防皱荷载固定为40[kN](在假定摩擦系数为0.1的情况下，摩擦力合计为4[kN])的比较例2相比，成型荷载变动非常少，能够得到较好的成型结果。但是，合金度低的材料B随着成型次数的增大，会在模具上发生锌凝着现象，导致摩擦不均，在角部可以看到轻微的摺皱。因此，将材料流入较大的平行部的摩擦力降低至0.2[kN/模具]，而将角部的摩擦力提高至0.3[kN/模具]，在进行上述设定的成型实验的本发明例2中，无论什么材料，也不管进行多少次成型，都能得到较好成型结果。
实施例2以上述发明为基础，试作了图5所示模具装置作为本发明实施例，并进行了使用了薄钢板的冲压成型。使用热电偶作为温度传感器10，平板7使用表面淬火的S45C。
实验所使用的钢板与实施例1中使用的钢板相同。
成型试验连续进行50mm×50mm矩形件(方筒)拉深成型，并检查了此时的成型负载以及成型品有无断裂及摺皱现象出现。使用由100mm×100mm四方形材料(素板)，例如图6所示由8个模具部件3a构成的防皱模具进行成型试验。
表4表示连续进行100次成型试验的结果。
比较示例与实施例1中相同。
表4
使所有模具部件温度为一定(180[℃])地成型的本发明例3中，将防皱荷载固定为20[kN](在假定摩擦系数为0.1的情况下，摩擦力合计为2[kN])的比较例1与将防皱荷载固定为40[kN](在假定摩擦系数为0.1的情况下，摩擦力合计为4[kN])的比较例2相比，成型荷载变动非常少，能够得到较好的成型结果。但是，合金度低的材料B随着成型次数的增大，会在模具上发生锌凝着现象，导致温度不均，在角部可以看轻微的摺皱。因此，将材料流入较大的平行部的温度降低至150[℃]，而将角部的温度提高至200[℃]，在进行上述设定的成型实验的本发明例4中，无论什么材料，不管进行多少次成型都能够得到较好成型结果。
实施例3以上述发明为基础，试作了图8所示模具装置作为本发明实施例，并进行了使用了薄钢板的冲压成型。使用变形仪作为冲压反力测定构件9，平板7使用表面淬火的S45C。
实验所使用的钢板与实施例1中使用的钢板相同。
成型试验连续进行50mm×50mm矩形件拉深成型，并检查了此时的成型负载以及成型品有无断裂及摺皱现象出现。使用由100mm×100mm四方形材料(素板)，例如图3所示由8个模具部件3a构成的防皱模具进行成型试验。
表5表示连续进行了100次成型试验的结果。
比较示例与实施例1的相同。
表5
控制防皱装置的压力使冲压反力保持一定(65kN)而成型的本发明例5中，将防皱荷载固定为20[kN](在假定摩擦系数为0.1的情况下，摩擦力合计为2[kN])的比较例1与将防皱荷载固定为40[kN](在假定摩擦系数为0.1的情况下，摩擦力合计为4[kN])的比较例2相比，成型荷载变动非常少，能够得到较好的成型结果。但是，合金度低的材料B随着成型次数的增大，会在模具上发生锌凝着现象，导致冲压反力不均，在角部可以看轻微的摺皱。因此，将材料流入较大的加工初期的冲压反力降低至20kN，而将加工后期的冲压反力提高至70kN，在进行上述设定的成型实验的本发明例6中，无论什么材料，不管进行多少次成型都能够得到较好成型结果。
权利要求
1.一种薄板冲压模具装置，具有冲头、阴模、防皱模具、将上述冲头插入上述阴模内的冲头驱动构件、以及给上述防皱模具施加防皱荷载的防皱模具驱动构件，用上述冲头将薄板工件按入上述阴模内来加工工件，其特征在于，具备通过防皱模具驱动构件调节施加于上述防皱模具的防皱荷载的防皱荷载调节构件，测定作用于上述工件上的摩擦力的摩擦力测定构件和测定作用于上述冲头的冲压反力的冲压反力测定构件的至少任一构件，以及控制上述防皱荷载调节构件使上述摩擦力测定构件或上述冲压反力测定构件的测定值成为预定的值的控制构件。
2.如权利要求1所述的薄板冲压模具装置，其中，上述摩擦力测定构件被设置在阴模台肩部，测定上述工件与上述阴模之间的摩擦力。
3.如权利要求1所述的薄板冲压模具装置，其中，上述摩擦力测定构件被设置在上述防皱模具上，测定上述工件与上述防皱模具之间的摩擦力。
4.如权利要求1所述的薄板冲压模具装置，其中，防皱模具具备多个模具部件，在上述各模具部件上设置上述防皱模具驱动构件，能够独立控制各模具部件。
5.如权利要求4所述的薄板冲压模具装置，其中，上述摩擦力测定构件与上述各模具部件对应设置在阴模台肩部，测定上述工件与上述阴模之间的摩擦力。
6.如权利要求4所述的薄板冲压模具装置，其中，上述摩擦力测定构件被设置在上述各模具部件上，能够单独测定上述工件与上述各模具部件之间的摩擦力。
7.如权利要求1～6中的任一项所述的薄板冲压模具装置，其中，上述摩擦力测定构件具备压电元件或变形仪。
8.如权利要求1～6中的任一项所述的薄板冲压模具装置，其中，摩擦力测定构件具备温度传感器。
9.如权利要求8所述的薄板冲压模具装置，其中，温度传感器为热电偶。
10.一种薄板冲压成型方法，使用了权利要求1所述的模具装置，用冲头将薄板工件按入阴模内加工工件，其特征在于具备以下步骤测定作用于上述工件的摩擦力或作用于上述冲头的冲压反力的至少一种力的测定步骤，以及调节防皱荷载或冲头速度使由上述测定步骤得到的测定值成为预定的值的步骤。
11.如权利要求10所述的薄板冲压成型方法，其中，还具有用上述测定值，求得在上次成型过程中测定的摩擦力或冲压反力、与防皱荷载或冲头速度的任一关系的步骤；根据上述求得的关系，调节防皱荷载和冲头速度的任一个，使上述摩擦力或冲压反力测定值在预定的范围内。
12.如权利要求10或11所述的薄板冲压成型方法，其中，上述摩擦力测定构件配设在阴模台肩部。
13.如权利要求10或11所述的薄板冲压成型方法，其中，上述摩擦力测定构件配置在上述防皱模具上。
14.如权利要求10或11所述的薄板冲压成型方法，其中，上述摩擦力测定构件具备配置在阴模台肩部上的温度传感器，上述方法根据由上述温度传感器测定的温度变化来推定上述工件与上述阴模之间的摩擦力。
15.如权利要求10或11所述的薄板冲压成型方法，其中，上述摩擦力测定构件具备配置在上述防皱模具上的温度传感器，上述方法根据由上述温度传感器测定的温度变化来推定上述工件与上述阴模之间的摩擦力。
16.如权利要求10或11所述的薄板冲压成型方法，其中，防皱模具具备多个模具部件，上述各模具部件设置有上述防皱模具驱动构件，能够单独控制各个模具部件。
全文摘要
薄板冲压模具装置具有冲头(1)、阴模(2)、防皱模具(3)、安装在阴模与防皱模具之间的摩擦力测定构件(4)以及液压缸(5)。
文档编号B21D24/00GK1744958SQ20048000314
公开日2006年3月8日 申请日期2004年1月30日 优先权日2003年1月31日
发明者铃木规之, 山形光晴, 桑山卓也 申请人:新日本制铁株式会社