冲压成型方法及冲压成型模具与流程

本发明涉及冲压成型(pressforming)方法及冲压成型模具(toolofpressforming)，特别涉及一种在挤压成型(crashforming)中抑制褶皱(wrinkles)的产生的冲压成型方法及冲压成型模具。

背景技术：

近年来，为了对应环境问题而使车身轻量化(weightreductionofautomotivebody)，越来越多地将高强度钢板(high-strengthsteelsheet)用于汽车部件(automotivepart)。在汽车部件的制造中，多采用制造成本较低的冲压成型。但是，高强度钢板与强度较低的钢板相比延展性差。因此，在通过板料固定装置(blankholder)控制板料(blank)的端部并施加压边力(blankholderforce)的深拉成型(deepdrawing)中，在板料的端部附近会产生较大的应变(strain)而容易导致材料的断裂(materialfracture)。因此，在高强度钢板中，多数情况下应用以不使用板料固定装置的弯折加工(bendingdeformation)为主体的挤压成型。但是，在挤压成型中施加给钢板的拉伸力较弱。因此，因部件形状导致的过剩材料(excessmetal)容易成为褶皱产生的直接要因，难以获得目标形状的冲压成型制品。

专利文献1公开了利用冲压加工来制造l形制品的制造方法。依据该方法，通过使用防皱压板(pad)来进行冲压加工，能够避免l形制品的顶壁(upperwall)处褶皱的产生、以及延伸法兰成型(stretchflangeforming)中的断裂(fracture)。

专利文献2公开了能够不使在纵壁(sidewall)产生褶皱地制造在角部具有圆弧状部位的部件的方法。该方法包括制造不成型出圆弧状部位的中间成型制品(preformedpart)的步骤、以及从由该步骤制成的中间成型品拉伸成型出圆弧状部位从而将角部完成的步骤，通过在未到圆弧状部位的部分设置从法兰部(flangeportion)的边缘侧开始的1个以上的缺口，能够避免褶皱的产生。

专利文献3公开了将金属板(metalsheet)素材弯折加工成帽形截面(hat-shapedcrosssection)，并在弯折加工完成之后立即对金属板素材的纵壁部施加压缩力(compressivestress)的冲压模具(toolofpressforming)。

专利文献1：国际公开第2012/070623号

专利文献2：日本特公平6-47135号公报

专利文献3：日本特开2005-254279号公报

技术实现要素：

在冲压成型时抑制褶皱产生的现有方法中，有如下方法：使用与冲压机(pressformingmachine)不同动力的防皱压板机构，预先对会产生褶皱的部位施加压板负荷(load)，由此能够防止因多余材料导致的板料的屈曲(buckling)。但是，尽管该方法可以适用于在冲压成型初期能够由凸模(punch)和压板夹持的部件上面，但该机构却无法适用于相对于冲压机的驱动方向(冲压成型方向)具有倾斜角的斜壁部(inclinedwallportion)。

专利文献1中记载的基于冲压加工的l形制品的制造方法是，由凸模和压板夹压板料，维持压板的高度不变，由此抑制l形制品的上壁弯曲部(archedportion)附近产生褶皱。但是，这种方法仅能够抑制在制品上壁产生褶皱，而无法适用于抑制在冲压成型制品的斜壁部产生褶皱。

专利文献2中记载的方法因部件的制造至少需要两个工序而在生产率上存在缺陷。此外，在专利文献2记载的方法中，需要在板料设置缺口(incision)，因此存在形状与原本要得到的制品形状显著不同的问题。

专利文献3中记载的冲压模具，通过以能够滑动(sliding)的方式安装于上模的悬挂滑块(suspendedslider)，使凹模(die)的上压弯叶片(bendingblade)在横向上移动，夹持冲压成型制品的纵壁部的上半部并且挤压下半部来压缩纵壁部。然而，在本申请要处理的具有沿着长度方向弯曲的斜壁部的部件的冲压成型中，在弯曲加工的过程中上述斜壁部的弯曲曲率(curvature)发生变化。因此，必须使上述冲压模具的上压弯叶片的形状与弯曲加工过程中的弯曲曲率相应地变化。但是，在专利文献3记载的冲压模具中，无法使上压弯叶片的形状在弯曲加工过程中发生变化。因此，无法利用专利文献3记载的冲压模具来制造具有弯曲成凸出状的斜壁部的冲压成型制品。

本发明鉴于上述问题而完成，其目的在于提供一种冲压成型方法及冲压成型模具，其在冲压成型制品的冲压成型中，不需要在板料设置缺口，并且通过一个工序成型出上述斜壁部，从而能够抑制在该斜壁部产生褶皱，其中，上述冲压成型制品包括顶板部(topportion)、以及与该顶板部的至少一侧相连且在前端没有法兰的斜壁部，在俯视时该斜壁部的整体或一部分在冲压成型制品的长度方向上向上述斜壁部侧弯曲成凸出状。

本发明涉及一种冲压成型方法，其用于通过凹状的凹模和凸状的凸模来成型出冲压成型制品，该冲压成型制品包括顶板部、以及与该顶板部的至少一侧相连且在前端没有法兰的斜壁部，在俯视时该斜壁部的整体或一部分在冲压成型制品的长度方向上向上述斜壁部侧弯曲成凸出状，上述冲压成型方法包括：第一步骤，在使上述凹模的凹模肩部(shoulderportion)与板料中相当于上述斜壁部的部位抵接的状态下使上述凹模向上述凸模侧相对移动来进行挤压成型；第二步骤，由上述凹模和上述凸模夹持上述板料中比相当于上述斜壁部的部位位于端部侧的部位；以及第三步骤，在夹持上述端部侧的部位的状态下使上述凹模向上述凸模侧相对移动到成型下止点(bottomdeadcenter)为止，来成型出上述斜壁部。

本发明涉及的冲压成型方法在上述发明中，至少在上述第一步骤中，包括用压板压住上述板料中相当于上述顶板部的部位的步骤。

本发明涉及一种冲压成型模具，其用于成型出冲压成型制品，该冲压成型制品包括顶板部、以及与该顶板部的至少一侧相连且在前端没有法兰的斜壁部，在俯视时该斜壁部的整体或一部分在冲压成型制品的长度方向上向上述斜壁部侧弯曲成凸出状，上述冲压成型模具具备：凸模，其包括：用于载置板料来成型出上述顶板部的顶板成型部、用于成型出上述斜壁部的斜壁成型部、以及与该斜壁成型部相连的凸模侧卡止部(lockingportion)；以及凹模，其包括：与上述凸模的斜壁成型部协同动作来成型出上述冲压成型制品的斜壁部的斜壁成型部、以及与该斜壁成型部相连的凹模侧卡止部，上述凸模侧卡止部及上述凹模侧卡止部分别是与冲压成型方向平行的平行壁，能够在成型下止点前夹持上述板料中比相当于上述斜壁部的部位位于端部侧的部位。

本发明涉及的冲压成型模具在上述发明中，具备：压板，其与上述凸模协同动作来压住上述板料中相当于上述顶板部的部位的至少一部分。

根据本发明涉及的冲压成型方法及冲压成型模具，在冲压成型制品的冲压成型中，不需要在板料设置缺口，并且能够通过一个工序成型出上述斜壁部，从而能够抑制在该斜壁部产生褶皱，其中，该冲压成型制品包括顶板部、以及与该顶板部的至少一侧相连且在前端没有法兰的斜壁部，在俯视时该斜壁部的整体或一部分在冲压成型制品的长度方向上向上述斜壁部侧弯曲成凸出状。

附图说明

图1是本发明的实施方式涉及的冲压成型模具的说明图。

图2是本发明涉及的冲压成型制品的立体图。

图3是现有形状的冲压成型模具的说明图。

图4是用于说明使用现有形状的冲压成型模具进行挤压成型而得到的冲压成型制品的问题的图。

图5是用于说明本发明的实施方式涉及的冲压成型方法的说明图。

图6是在实施例中作为对象的冲压成型制品的立体图。

图7是在实施例中使用的本发明例的冲压成型模具的立体图。

图8是表示在实施例中使用本发明例的冲压成型模具进行成型时的成型过程的图。

图9是在实施例中使用本发明例的冲压成型模具进行成型而得到的冲压成型制品的立体图。

图10是在实施例中使用现有形状的冲压成型模具进行成型而得到的板料的立体图。

符号说明

1冲压成型模具

3凸模

3a顶板成型部

3b斜壁成型部

3c凸模侧卡止部

5凹模

5b斜壁成型部

5c凹模侧卡止部

7压板

9板料

11冲压成型模具(现有形状)

13凸模

13b斜壁成型部

15凹模

15b斜壁成型部

21冲压成型模具(本发明例)

23凸模

23a顶板成型部

23b斜壁成型部

23c凸模侧卡止部

25凹模

25b斜壁成型部

25c凹模侧卡止部

41冲压成型制品

43顶板部

45斜壁部

47连接部

49褶皱

具体实施方式

如图2所示，本发明的实施方式涉及的冲压成型方法是通过具有凸状的凸模和凹状的凹模的冲压成型模具将冲压成型制品41成型的方法，该冲压成型制品41包括顶板部43、以及与顶板部43的至少一侧相连且在前端没有法兰的斜壁部45，在俯视时斜壁部45的整体或一部分沿着冲压成型制品41的长度方向而向斜壁部45侧弯曲成凸出状。作为用于该冲压成型方法的上述冲压成型模具的一个示例，有图1所示的冲压成型模具1。

下面，在说明本实施方式涉及的冲压成型方法及冲压成型模具1之前，首先对本发明中作为成型对象的冲压成型制品41进行说明。另外，在以下的说明中，对相同的结构要素标注相同的符号。

冲压成型制品

如图2所示，在本实施方式中，作为冲压成型的目标形状的冲压成型制品41包括顶板部43、以及与顶板部43的至少一侧相连且在前端没有法兰的斜壁部45，在俯视时斜壁部45的整体或一部分沿着冲压成型制品41的长度方向而向斜壁部45侧弯曲成凸出状。斜壁部45通过连接部47与顶板部43相连，相对于在将冲压成型制品41成型时使凹模5向凸模3侧相对移动的方向(冲压成型方向)具有倾斜角θ。

在使用图3所示的现有形状的冲压成型模具11要挤压成型出图2所示的冲压成型制品41时，有时如图4所示，当冲压成型制品41的斜壁部45的倾斜长度s为某个值以上时，收缩形变(shrinkdeformation)集中于斜壁部45的前端，在斜壁部45产生褶皱49。在这样的产生褶皱49的情况下，会进行使冲压成型制品41的凸状的弯曲曲率、与顶板部43相连的连接部47的凸模肩半径、或斜壁部45的倾斜长度s变小等对部件形状的改变。

冲压成型模具

如图1所示，本实施方式涉及的冲压成型模具1具备：凸模3，其包括用于载置板料9来成型出顶板部43的顶板成型部3a、用于成型出斜壁部45的斜壁成型部3b、以及与斜壁成型部3b相连的凸模侧卡止部3c；以及凹模5，其包括与凸模3的斜壁成型部3b协同动作来成型出冲压成型制品41的斜壁部45的斜壁成型部5b、以及与斜壁成型部5b相连的凹模侧卡止部5c。

凸模侧卡止部3c及凹模侧卡止部5c分别是与冲压成型方向(冲压机的驱动方向)平行的平行壁，能够在成型下止点前夹持上述板料中比相当于上述斜壁部的部位位于端部侧的部位。这里，通过将凸模侧卡止部3c与凹模侧卡止部5c之间的间隙设为板料9的板厚程度，在成型途中由凸模侧卡止部3c和凹模侧卡止部5c能够协同动作而夹持板料9中比相当于斜壁部45的部位位于端部侧的部位。此外，在夹持上述端部侧的部位的状态下直到成型下止点为止进行成型，由此能够得到抑制了在斜壁部45产生褶皱的目标形状的冲压成型制品41。

冲压成型方法

本实施方式涉及的冲压成型方法例如使用图1所示的冲压成型模具1进行成型，包括：第一步骤，使凹模5向凸模3侧相对移动来进行挤压成型；第二步骤，夹持板料9中比相当于斜壁部45的部位位于端部侧的部位；以及第三步骤，在夹持上述端部侧的部位的状态下使凹模5进一步向凸模3侧相对移动到成型下止点为止，来成型出冲压成型制品41的斜壁部45。下面，参照图5，对上述各步骤进行详细说明。

第一步骤

第一步骤是将板料9载置于凸模3的顶板成型部3a，使凹模5(例如凹模肩部)在与板料9中相当于斜壁部45的部位抵接的状态下向凸模3侧相对移动，来进行板料9的挤压成型的步骤(图5的(a)至(b))。

在使凹模5与板料9抵接来进行挤压成型时，如图5的(b)所示，板料9与凸模3的斜壁成型部3b没有抵接，而产生挠曲(deflection)。该挠曲在板料9使用抗拉强度(tensilestrength)较高的钢板的情况下较大，在使用抗拉强度为980mpa等级(class)以上的高强度钢板的情况下尤其显著。

第二步骤

第二步骤是在进行挤压成型的第一步骤之后的成型下止点之前，由凸模侧卡止部3c和凹模侧卡止部5c协同动作来夹持板料9中比相当于斜壁部45的部位位于端部侧的部位的步骤(图5的(c))。如上所述，在第一步骤中板料9产生挠曲，因此板料9与凸模3的斜壁成型部3b并没有抵接，板料9的上述端部的部位由凸模侧卡止部3c和凹模侧卡止部5c夹持。

第三步骤

第三步骤是在由凸模侧卡止部3c及凹模侧卡止部5c夹持板料9的上述端部侧部位的状态下，使凹模5进一步向凸模3侧相对移动到成型下止点为止来得到冲压成型制品41的目标形状的步骤(图5的(d))。

通过在由凸模侧卡止部3c和凹模侧卡止部5c夹持板料9的上述端部侧部位的状态下进行成型，不会使板料9产生的挠曲在板厚方向上发生屈曲，而是通过凹模5的斜壁成型部5b和凸模3的斜壁成型部3b按压板料9来成型出斜壁部45(图2)。

下面，说明通过本发明的实施方式涉及的冲压成型方法及冲压成型模具1能够抑制在斜壁部45产生褶皱的理由。

如上所述，在使用图3所示的现有形状的冲压成型模具11而通过挤压成型来制造冲压成型制品41时，有时会如图4所示从斜壁部45的前端附近开始产生褶皱49。

该褶皱49是由于在成型过程中产生较大的压缩应变(compressivestrain)且不由周围材料限制的板料9的端部在板厚方向上发生屈曲而产生的。因此，可以考虑在成型过程中在板料9的端部在板厚方向上发生屈曲之前限制该端部在板厚方向上的面外变形(off-planedeformation)，由此能够抑制在斜壁部45产生褶皱49。

在本实施方式涉及的冲压成型模具1中，作为为了不在板厚方向上发生屈曲而对板料9中比相当于斜壁部45的部位位于端部侧的部位在板厚方向上进行限制的方式的形态，如图1及图5所示，可以有凸模3和凹模5分别具有作为与冲压成型方向平行的平行壁的凸模侧卡止部3c和凹模侧卡止部5c。

通过使凸模侧卡止部3c和凹模侧卡止部5c双方均为与冲压成型方向平行的平行壁，在第二步骤以后即使凹模5和凸模3的相对位置发生变化，凸模侧卡止部3c与凹模侧卡止部5c之间的间隙也能够保持不变地，直到成型下止点为止进行成型。

并且，通过将凸模侧卡止部3c与凹模侧卡止部5c之间的间隙设为板料9的板厚程度，由凸模侧卡止部3c和凹模侧卡止部5c夹持板料9的上述端部侧的部位来在板厚方向上进行限制，能够防止在板厚方向上发生屈曲。

由凸模侧卡止部3c和凹模侧卡止部5c夹持的板料9的上述端部侧的部位，能够通过整型(restrike)或修边(trim)等后级工序容易地去除。

另外，图1及图5中的冲压成型模具1具备用于压住板料9的上表面的压板7，但是在本发明的实施方式中也可以是不具备压板7来成型出冲压成型制品41的模具。在这种情况下，优选凹模5具备用于成型出冲压成型制品41的顶板部43的顶板成型部(未图示)。

但是，在本实施方式涉及的冲压成型方法中，优选冲压成型模具1具备压板7，且至少在第一步骤中用压板7压住板料9的上表面来进行成型。

这是为了，在成型过程中，由压板7压住载置于顶板成型部3a的板料9的上表面来防止板料9发生偏移(displacement)，由此使板料9中比相当于斜壁部45的部位位于端部侧的部位在冲压成型方向上的位置不发生变化，从而在第二步骤中能够由凸模侧卡止部3c和凹模侧卡止部5c在规定的位置可靠地夹持上述端部侧的部位。

此外，本实施方式涉及的冲压成型方法不限于使用凸模侧卡止部3c和凹模侧卡止部5c，只要在成型途中能够通过凸模3和凹模5来夹持板料9中比相当于斜壁部45的部位位于端部侧的部位，则也可以是其他形态。例如，也可以是凸模3或凹模5的相当于凸模侧卡止部3c或凹模侧卡止部5c的一部分在成型途中移动，来夹持成型途中的板料9的端部。

实施例

为了确认本发明涉及的冲压成型方法及冲压成型模具的作用效果，进行了验证实验。下面，对其结果进行说明。

如图6所示，在本实施例中，以冲压成型制品41作为对象，验证了在冲压成型制品41的斜壁部45是否产生褶皱，该冲压成型制品41包括顶板部43、与顶板部43的一侧相连的斜壁部45，在俯视时斜壁部45的整体或一部分沿着冲压成型制品41的长度方向而向斜壁部45侧弯曲成凸出状。

冲压成型制品41的尺寸是：连接顶板部43和斜壁部45的连接部47的凸模肩半径r为7mm，斜壁部45与冲压成型制品41的高度方向形成的倾斜角度θ为30°，斜壁部45的凸出状的弯曲的曲率半径为1600mm，长度方向上的长度l为830mm，使斜壁部45的倾斜长度s在20mm～40mm的范围内进行变更。冲压成型制品41的成型所使用的板料9使用了板厚为1.2mm、抗拉强度为980mpa等级的钢板。

分别使用图7所示的本发明涉及的冲压成型模具21(本发明例)、以及图3所示的现有形状的冲压成型模具11(现有例)来成型出冲压成型制品41，在各情况下使斜壁部45的倾斜长度s变更，来求证了是否产生褶皱。

如图7所示，本发明例中的冲压成型模具21具备：凸模23，其包括顶板成型部23a、斜壁成型部23b及凸模侧卡止部23c；以及凹模25，其包括凹模侧卡止部25c及斜壁成型部25b，凸模侧卡止部23c及凹模侧卡止部25c各自的位置与斜壁部45的倾斜长度s相应地变更，以夹持距板料9的前端1mm左右范围的端部。

图8示出了在使用本发明涉及的冲压成型模具21的情况(本发明例)下成型过程中的冲压成型模具21及板料9的形状，图9示出了直到成型下止点为止进行成型而得到的冲压成型制品41的形状。

此外，图10示出了在使用现有形状的冲压成型模具11的情况(现有例)下成型过程中的冲压成型模具11及板料9的形状的结果。

并且，在表1中示出了在使斜壁部45的倾斜长度s变更的情况下是否产生了褶皱的结果。另外，用×表示冲压成型后在斜壁部45的端部产生了褶皱的情况，用○表示没有产生褶皱的情况。

表1

在现有例中，在斜壁部45的倾斜长度s为35mm以上时，在斜壁部45产生了褶皱。如图10所示，尽管直到成型途中为止能够在板料9中相当于斜壁部45的部位不产生褶皱地进行成型，但是在成型下止点附近由凸模13的斜壁成型部13b和凹模15的斜壁成型部15b对板料9的挠曲进行按压的过程中产生了褶皱。

在本发明例中，由于在成型途中夹持板料9中比相当于斜壁部45的部位位于端部侧的部位(图8的(c)中的a)，所以即使斜壁部45的倾斜长度s为40mm，也能够在斜壁部45不产生褶皱地进行成型，得到比现有例更佳的结果。

以上，验证了：在成型途中由凸模侧卡止部23c和凹模侧卡止部25c夹持板料9中比相当于斜壁部45的部位位于端部侧的部位，并在夹持该端部侧的部位的状态下直到成型下止点为止进行成型，由此能够抑制在斜壁部45产生褶皱。

根据本发明，能够提供一种冲压成型方法及冲压成型模具，在冲压成型出冲压成型制品中，不需要在板料设置缺口，并且能够通过一个工序成型出上述斜壁部，从而能够抑制在该斜壁部产生褶皱，该冲压成型制品包括顶板部、以及与该顶板部的至少一侧相连且在前端没有法兰的斜壁部，在俯视时该斜壁部的整体或一部分在冲压成型制品的长度方向上向上述斜壁部侧弯曲成凸出状。