压制零部件的制造方法和制造装置与流程

本发明涉及压制零部件的制造方法和制造装置。

背景技术：

汽车的车身壳体具有组合结构(承载式结构)。组合结构由彼此接合起来的许多骨架构件和成形面板构成。

例如前支柱、中心支柱、侧梁、上边梁、纵梁等公知为骨架构件。另外，例如罩脊(日文：フードリッジ)、前围板、前地板，后地板前侧板、后地板后侧板等公知为成形构件。

通过将前支柱加强件、中心支柱加强件、侧梁外加强件等构成构件与外面板、内面板这样的其他构成构件接合来组装前支柱、中心支柱、侧梁这样的具有闭合截面的骨架构件。

图14是表示骨架构件1的一个例子的说明图。

如图14所示，骨架构件1是利用点焊将构成构件2、3、4、5接合来组装的。构成构件2具有大致帽型的横截面形状。大致帽型的横截面形状具有顶板2a、左右一对纵壁2b、2b、以及与纵壁2b、2b相连的凸缘2c、2c。顶板2a在从与顶板2a正交的方向观察的俯视时具有倒l型的外形。

此外，也存在在上述俯视时与图14所示的构成构件2相反地具有l型的外形的构成构件。在以后的说明中，将在上述俯视时具有l型或倒l型的外形的零部件统称为“l型零部件”。通过具有l型零部件来作为构成要素，从而确保骨架构件1的强度和刚度。

图15是表示t型零部件6的一个例子的说明图。t型零部件6的顶板6a在从与顶板6a正交的方向观察的俯视时具有t型的外形。例如中心支柱加强件公知为t型零部件6。

t型零部件6与l型零部件2同样地具有大致帽型的横截面形状。大致帽型的横截面形状具有顶板6a、左右一对纵壁6b、6b、以及左右一对凸缘6c、6c。而且，y型零部件(参照后述的图13)公知为t型零部件6的变形。y型零部件的顶板6a在上述俯视时具有y型的外形。在以后的说明中，将l型零部件2、t型零部件6、还有y型零部件统称为“弯曲零部件”。

为了防止褶皱的产生，弯曲零部件通常是利用基于拉深成形的压制加工来制造的。

图16是表示基于拉深成形的压制加工的概略的说明图，图16的(a)表示成形开始前，图16的(b)表示成形完成时(成形下止点)。

如图16的(a)和图16的(b)所示，使用阴模7、冲头8、以及坯料保持件9对坯料10进行基于拉深成形的压制加工，成形出中间压制零部件12。

图17是表示利用基于拉深成形的压制加工制造的压制零部件11的一个例子的说明图，图18是表示作为压制零部件11的成形原材料的坯料10的说明图，图19是表示坯料10中的防皱压边区域10a的说明图，而且，图20是表示保持着压制加工后的状态的中间压制零部件12的说明图。

例如经由以下所列举的工序(i)～(iv)，从而利用基于拉深成形的压制加工来制造图17所示的压制零部件11。

(i)将图18所示的坯料10配置于阴模7和冲头8之间。

(ii)如图16的(a)和图16的(b)所示那样利用阴模7和坯料保持件9将坯料10的周围的防皱压边区域10a(图19的影线部)强压。由此，抑制坯料10向模具内的过量的流入。

(iii)通过如图16的(b)所示那样使阴模7和冲头8沿着阴模7和冲头8彼此靠近的压制方向(铅垂方向)相对地移动，利用拉深成形对坯料10进行压制加工，形成中间压制零部件12。

(iv)通过对中间压制零部件12的周围的防皱压边区域10a(作为不要部分的切除区域)进行切除(切边)，形成图17所示的压制零部件11。

如图17～20所示，在基于拉深成形的压制加工中，坯料10向模具内过量地流入的情况被坯料保持件9抑制。因此，由坯料10的过量的流入导致的中间压制零部件12中的褶皱产生被抑制。

不过，作为不要部分的切除区域在中间压制零部件12的周围不可避免地产生。因此，压制零部件11的成品率降低，压制零部件11的制造成本上升。

图21是表示中间压制零部件12中的压制不良(褶皱和裂纹)的产生状况的一个例子的说明图。

如图21所示，在中间压制零部件12中，在拉深成形的过程中坯料10易于向模具内过量地流入的α区域中容易产生褶皱，并且，在拉深成形的过程中板厚易于局部地减少的β区域中容易产生裂纹。

尤其是，当要对由延展性较小的高强度钢板形成的坯料10进行基于拉深成形的压制加工而制造弯曲零部件时，由于坯料10的延展性的不足，因此容易在中间压制零部件12产生褶皱、裂纹。

以往，为了防止中间压制零部件12中的褶皱、裂纹的产生，将延展性优异且强度比较低的钢板用作弯曲零部件的坯料10。因此，为了确保弯曲零部件所要求的强度，不得不加厚坯料10的板厚，无法避免弯曲零部件的重量的增加、制造成本的上升。

本申请人先前利用专利文献1公开了一种专利发明：即使使用由延展性较小的高强度钢板形成的坯料，也不产生褶皱、裂纹，能够成品率良好地利用弯曲成形对弯曲零部件进行压制加工。在本说明书中，将该专利发明的工法也称为“自由弯曲工法”。

以下，一边参照上述的图17和图22一边对该专利发明进行说明。图22是局部地表示由专利文献1公开的专利发明的概要的说明图。

由专利文献1公开的专利发明，通过对坯料进行基于冷态或热态的弯曲成形的压制加工，来制造压制零部件11。如图17所示，压制零部件11具有包括顶板11a、凸棱线11b、11b、纵壁11c、11c、凹棱线11d、11d、凸缘11e、11e的横截面形状(例如帽型的横截面形状)。

顶板11a向一个方向(图17中的箭头所示的方向)延伸而存在。凸棱线11b、11b与顶板11a的宽度方向(与一个方向正交的方向)的两端部分别相连。纵壁11c、11c与凸棱线11b、11b分别相连。凹棱线11d、11d与纵壁11c、11c分别相连。而且，凸缘11e、11e与凹棱线11d、11d分别相连。

而且，压制零部件11具有在与顶板11a正交的俯视时呈弯曲状的弯曲部13，由此，具有倒l型的外形。

在自由弯曲工法中，如图22所示，将坯料18配置于基于弯曲成形的压制成形机14的阴模15、压料垫16与冲头17之间。

(i)利用压料垫16以1.0mpa以上且小于32.0mpa的加压力对坯料18中的要成形为顶板11a的部分的局部(要成形为压制零部件11的弯曲部13的部分的附近)18a进行加压；或

(ii)以压料垫16与冲头17的间隙的距离满足{坯料18的板厚×(1.0～1.1)}的方式使压料垫16靠近或接触坯料18中的上述部分18a，

从而在抑制要成形为顶板11a的部分的局部18a处的面外变形的同时，进行以下说明的压制加工，从而制造压制零部件11。

在坯料18中的、要成形为顶板11a的延伸设置方向的端部11f的部分(相当于倒l型的底边部分)与坯料18中的、要成形为顶板11a的部分存在于同一平面上的状态下，使阴模15和冲头17向彼此接近的方向相对地移动。

由此，坯料18中的要成形为端部11f的部分(相当于倒l型的底边的部分)在阴模15的对顶板11a进行成形的部分之上进行面内移动(滑动)，与此同时，对弯曲部13的内周侧的纵壁11c、凹棱线11d以及凸缘11e进行成形。

如此一来，当对坯料18进行压制加工来制造具有弯曲部13的压制零部件11时，在压制加工之际，坯料18中的、要成形为顶板11a的延伸设置方向的端部11f的部分向坯料18中的要成形为纵壁11c的部分流入的流入量增加。

因此，根据自由弯曲工法，弯曲部13的内周侧的凸缘11e(在通常的基于拉深成形的压制加工中，由于板厚的减少而容易产生裂纹的部位)中的过量的拉伸应力被减轻，裂纹的产生被抑制。

另外，根据自由弯曲工法，在顶板11a(在通常的基于拉深成形的压制加工中，由于坯料18的过量的流入而容易产生褶皱的部位)中，坯料18也被拉伸，因此，褶皱的产生被抑制。

另外，根据自由弯曲工法，无需在通常的基于拉深成形的压制加工的之际必须在坯料18设置的防皱压边区域(切除区域)。因此，压制零部件11的成品率提高。

而且，自由弯曲工法是基于弯曲成形的压制加工。因此，在自由弯曲工法中坯料18所要求的延展性小于在基于拉深成形的压制加工中坯料所要求的延展性。因而，作为坯料18，可使用延展性比较低的高强度钢板，能够将坯料18的板厚设定得较小，能够谋求车辆的轻量化。

本申请人利用专利文献2公开了如下发明：在自由弯曲工法所使用的展开坯料中的、要成形为弯曲部13的内周侧的凸缘11e的部分的缘部设置有特定形状的余料部。

根据由专利文献2公开的发明，基于自由弯曲工法的弯曲部13附近的成形性进一步提高，能够在防止弯曲部13的内周侧的凸缘11e的裂纹同时，还抑制从坯料18中的要成形为顶板11a的部分向坯料18中的要成形为纵壁11c的部分流入过量的坯料18，还能够防止顶板11a的端部的裂纹。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2011/145679号说明书

专利文献2：国际公开第2014/185428号说明书

技术实现要素：

发明要解决的问题

本发明人为了进一步提高自由弯曲工法的成形性，反复进行了深入研究，结果新得到了如下见解：即使利用由专利文献1、2所公开的自由弯曲工法对坯料18进行压制加工，有时也无法在不产生成形不良的前提下制造压制零部件11。

作为这样的情况，可列举出例如满足如下条件中的至少一项的第1情况：

(a)坯料18由抗拉强度1180mpa以上的超高强度钢板形成；

(b)压制零部件11的高度(纵壁11c的向产品高度方向的投影距离)高达70mm以上；

(c)压制零部件11的凹棱线11d的曲率半径r1在侧视时小到10mm以下；以及

(d)压制零部件11中的弯曲部13的曲率半径r2在俯视时小到100mm以下，

或满足如下条件中的至少两项以上的第2情况：

(e)坯料18由抗拉强度1180mpa以上的超高强度钢板形成；

(f)压制零部件11的高度(纵壁11c的向产品高度方向的投影距离)是55mm以上；

(g)压制零部件11的凹棱线11d的曲率半径r1在侧视时是15mm以下；以及

(e)压制零部件11中的弯曲部13的内侧的曲率半径r2在俯视时是140mm以下。

在第1情况或第2情况下，即使使用自由弯曲工法，也会在弯曲部13的内周侧的凸缘11e产生裂纹。

本发明是为了解决由专利文献1、2公开的发明所具有的这些新的问题而做成的。本发明的目的在于提供一种即使在上述第1情况或第2情况下对坯料进行基于自由弯曲工法的压制加工也不会在弯曲部的内周侧的凸缘产生裂纹而能够制造弯曲零部件的、压制零部件的制造方法和制造装置。

用于解决问题的方案

本发明人为了解决上述问题反复进行了深入研究，结果，获得了以下所列举的见解a～d，完成了本发明。

(a)如参照图17和图22说明那样，在自由弯曲工法中，坯料18中的、要成形为顶板11a的延伸设置方向的端部11f的部分(相当于倒l型的底边的部分)朝向坯料18中的、要成形为弯曲部13的内周侧的纵壁11c的部分流入。由此，材料向坯料18中的、要成形为弯曲部13的内周侧的凸缘11e的部分供给。

因此，通过使坯料18中的、要成形为顶板11a的延伸设置方向的端部11f的部分向坯料18中的、要成形为弯曲部13的内周侧的纵壁11c的部分流入的流入量增加，能够防止弯曲部13的内周侧的凸缘11e处的裂纹的产生，可提高自由弯曲工法的成形极限。

(b)不过，在压制加工的之际，上述流入量的极限根据流入方向的截面的成形前后的凸缘11e的截面线长的变化量以几何学的方式决定。并且，该流入量的极限成为自由弯曲工法中的成形极限。

(c)在压制成形的之际，在坯料18中的、要成形为弯曲部13的内周侧的凸缘11e的部分的附近(期望的是坯料18中的、要成形为压制零部件11的区域的外侧的区域)，在该压制成形的同时对例如压边筋这样的材料流入促进部进行成形，从而能够增加上述流入量。

(d)通过将材料流入促进部的形状设为能够确保材料的流入方向(坯料18中的、要成形为弯曲部13的内周侧的凸缘11e的部分的变形的最大主应变方向)的截面线长差的形状，能够增加上述流入量，由此，能够提高自由弯曲工法中的成形极限。

本发明的方案如以下所列举那样。

(1)一种压制零部件的制造方法，在该压制零部件的制造方法中，在对配置于阴模及压料垫与冲头之间的坯料或预成形后的坯料进行压制加工来压制零部件制造之际，利用如下步骤来制造所述压制零部件，

基于弯曲成形的压制成形装置包括：阴模及压料垫；以及与该阴模及该压料垫相对地配置的冲头，

该压制零部件具有包括顶板、凸棱线、纵壁、凹棱线以及凸缘的横截面形状，并且，具有通过所述凸棱线、所述纵壁和所述凹棱线弯曲而使所述顶板的外形在与该顶板正交的俯视时呈l型、t型或y型的弯曲部，该顶板向一个方向延伸而存在，该凸棱线与该顶板中的正交于所述一个方向的方向的端部相连，该纵壁与该凸棱线相连，该凹棱线与该纵壁相连，该凸缘与该凹棱线相连，

所述步骤为：

利用所述压料垫以1.0mpa以上且小于32.0mpa的加压力对所述坯料中的要成形为所述弯曲部的所述顶板的局部的部分进行加压，或者以将所述压料垫与所述冲头之间的间隙保持在所述坯料的板厚以上且所述坯料的板厚的1.1倍以下的方式使所述压料垫靠近或接触所述坯料中的要成形为所述弯曲部的所述顶板的局部的部分；

在所述坯料的、要成形为所述顶板的所述一个方向的端部的部分与所述坯料的要成形为所述顶板的部分存在于同一平面上的状态下，通过使所述阴模和所述冲头向彼此靠近的方向相对地移动，使所述坯料中的要成形为所述顶板的一个方向的端部的部分在所述阴模的对所述顶板进行成形的部分之上进行面内移动(滑动)，与此同时对所述弯曲部的内周侧的所述纵壁、所述凹棱线以及所述凸缘进行成形，

其中，

利用所述压制加工，在所述坯料中的、要成形为所述压制零部件的所述弯曲部的内周侧的凸缘的部分的附近(例如仅凸缘、或者凸缘和凹棱线)设置一个或两个以上的材料流入促进部，该材料流入促进部使所述坯料中的要成形为所述端部的部分向所述坯料中的要成形为所述弯曲部的内周侧的凸缘的部分流入的流入量增加；并且

该材料流入促进部在与所述顶板正交的俯视时具有如下的截面形状：同与所述弯曲部的内周的中央位置相切的直线平行的截面的截面线长随着远离所述弯曲部的内周侧的凸缘而增加。

(2)根据方案1所述的压制零部件的制造方法，其中，满足如下条件中的至少一项：

所述坯料由抗拉强度1180mpa以上的超高强度钢板形成；

作为所述压制零部件的高度的、所述纵壁的向产品高度方向的投影距离是70mm以上；

所述压制零部件的所述凹棱线的曲率半径在侧视时是10mm以下；以及

所述压制零部件中的所述弯曲部的内周侧的曲率半径在所述俯视时是100mm以下的情况。

(3)根据方案1所述的压制零部件的制造方法，其中，

满足如下条件中的两项以上：

所述坯料由抗拉强度1180mpa以上的超高强度钢板形成；

作为所述压制零部件的高度的、所述纵壁的向产品高度方向的投影距离是55mm以上；

所述压制零部件的所述凹棱线的曲率半径在侧视时是15mm以下；以及

所述压制零部件中的所述弯曲部的内侧的曲率半径在所述侧视时是140mm以下。

(4)根据方案1～3中任一项所述的压制零部件的制造方法，其中，所述材料流入促进部设置于所述坯料中的、要成形为所述压制零部件的区域的外侧的区域。

(5)根据方案1～4中任一项所述的压制零部件的制造方法，其中，所述截面形状包括所述截面线长局部恒定的情况。

(6)根据方案1～5中任一项所述的压制零部件的制造方法，其中，所述材料流入促进部是朝向与所述压制零部件的所述顶板相同的一侧凸出的凸状压边筋、或朝向与所述压制零部件的所述顶板相反的一侧凸出的凹状压边筋。

(7)根据方案1～6中任一项所述的压制零部件的制造方法，其中，所述材料流入促进部至少设置于所述坯料所存在的区域。

(8)根据方案1～7中任一项所述的压制零部件的制造方法，其中，所述材料流入促进部沿着与所述坯料的板厚方向平行的方向设置成台阶状。

(9)根据方案1～8中任一项所述的压制零部件的制造方法，其中，所述材料流入促进部具有将成形后的所述弯曲部中的所述凹棱线和所述凸缘的交汇点与成形开始时的所述坯料的端部连结而获得的外形。

(10)根据方案1～9中任一项所述的压制零部件的制造方法，其中，所述横截面形状是帽型的横截面形状，该帽型的横截面形状包括：顶板，其向一个方向延伸而存在；两个凸棱线，该两个凸棱线与该顶板中的正交于所述一个方向的方向的两端部相连；两个纵壁，该两个纵壁与该两个凸棱线分别相连；两个凹棱线，该两个凹棱线与该两个纵壁分别相连；以及两个凸缘，该两个凸缘与该两个凹棱线分别相连。

(11)一种压制零部件的制造装置，其具备：阴模及压料垫；以及冲头，其与该阴模及压料垫相对地配置，该压制零部件的制造装置对配置到所述阴模及压料垫与所述冲头之间的坯料或预成形后的坯料进行压制加工，来制造压制零部件，

该压制零部件具有包括顶板、凸棱线、纵壁、凹棱线以及凸缘的横截面形状，并且，具有通过所述凸棱线、所述纵壁和所述凹棱线弯曲而使所述顶板的外形在与该顶板正交的俯视时呈l型、t型或y型的弯曲部，该顶板向一个方向延伸而存在，该凸棱线与该顶板中的正交于所述一个方向的方向的端部相连，该纵壁与该凸棱线相连，该凹棱线与该纵壁相连，该凸缘与该凹棱线相连，其中，

该压制零部件的制造装置装置通过如下步骤来制造所述压制零部件：

所述压料垫以1.0mpa以上且小于32.0mpa的加压力对所述坯料中的要成形为所述弯曲部的所述顶板处的局部的部分进行加压；或者所述压料垫以将与所述冲头之间的间隙保持在所述坯料的板厚以上且所述坯料的板厚的1.1倍以下的方式靠近或接触所述坯料中的要成形为所述弯曲部的所述顶板的局部的部分；

在所述坯料中的、要成形为所述顶板的所述一个方向的端部的部分与所述坯料中的要成形为所述顶板的部分存在于同一平面上的状态下，所述阴模和所述冲头向彼此靠近的方向相对地移动，从而使所述坯料中的要成形为所述端部的部分在所述阴模的对所述顶板进行成形的部分之上进行面内移动，与此同时对所述弯曲部的内周侧的所述纵壁、所述凹棱线以及所述凸缘进行成形，

在该压制零部件的制造装置装置中，

所述阴模和所述冲头具备材料流入促进部形成机构，该材料流入促进部形成机构利用所述压制加工在所述坯料中的、要成形为所述压制零部件的所述弯曲部的内周侧的凸缘的部分的附近(例如仅凸缘、或者凸缘和凹棱线)设置一个或两个以上的材料流入促进部，该材料流入促进部使所述坯料中的要成形为所述端部的部分向所述坯料中的、要成形为所述弯曲部的内周侧的凸缘的部分流入的量增加；并且

所述材料流入促进部形成机构以在与所述顶板正交的俯视时同与所述弯曲部的内周的中央位置相切的直线平行的截面中的所述材料流入促进部的截面线长随着远离所述弯曲部的内周侧的凸缘而增加的方式设置所述材料流入促进部。

(12)根据方案11所述的压制零部件的制造装置，其中，满足如下条件中的至少一项：

所述坯料由抗拉强度1180mpa以上的超高强度钢板形成；

作为所述压制零部件的高度的、所述纵壁的向产品高度方向的投影距离是70mm以上；

所述压制零部件的所述凹棱线的曲率半径在侧视时10mm以下；以及

所述压制零部件中的所述弯曲部的内周侧的曲率半径在所述侧视时是100mm以下。

(13)根据方案11所述的压制零部件的制造装置，其中，满足如下条件中的两项以上；

所述坯料由抗拉强度1180mpa以上的超高强度钢板形成；

作为所述压制零部件的高度的、所述纵壁的向产品高度方向的投影距离是55mm以上；

所述压制零部件的所述凹棱线的曲率半径在侧视时是15mm以下；以及

所述压制零部件中的所述弯曲部的内侧的曲率半径在所述侧视时是140mm以下的情况。

(14)根据方案11～13中任一项所述的压制零部件的制造装置，其中，所述材料流入促进部形成机构将所述材料流入促进部设置于所述坯料中、要成形为所述压制零部件的区域的外侧的区域。

(15)根据方案11～14中任一项所述的压制零部件的制造装置，其中，所述截面形状包括所述截面线长局部恒定的情况。

(16)根据方案11～15中任一项所述的压制零部件的制造装置，其中，所述材料流入促进部是朝向与所述压制零部件的所述顶板相同的一侧凸出的凸状压边筋、或朝向与所述压制零部件的所述顶板相反的一侧凸出的凹状压边筋。

(17)根据方案11～16中任一项所述的压制零部件的制造装置，其中，所述材料流入促进部形成机构将所述材料流入促进部至少设置于所述坯料所存在的区域。

(18)根据方案11～17中任一项所述的压制零部件的制造装置，其中，所述材料流入促进部形成机构将所述材料流入促进部沿着与所述坯料的板厚方向平行的方向设置成台阶状。

(19)根据方案11～18中任一项所述的压制零部件的制造装置，其中，所述材料流入促进部形成机构将所述材料流入促进部设置为具有将成形后的所述弯曲部中的所述凹棱线和所述凸缘的交汇点与成形开始时的所述坯料的端部连结而获得的外形。

(20)根据方案11～19中任一项所述的压制零部件的制造装置，其中，所述横截面形状是帽型的横截面形状，该帽型的横截面形状包括：顶板，其向一个方向延伸而存在；两个凸棱线，该两个凸棱线与该顶板中的正交于所述一个方向的方向的两端部相连；两个纵壁，该两个纵壁与该两个凸棱线分别相连；两个凹棱线，该两个凹棱线与该两个纵壁分别相连；以及两个凸缘，该两个凸缘与该两个凹棱线分别相连。

发明的效果

根据本发明，与由专利文献1、2公开的自由弯曲工法相比，即使在上述第1情况或第2情况下对坯料进行基于自由弯曲工法的压制加工，也能够增加材料的流入量而提高成形极限，由此，能够在不在压制零部件的弯曲部的内周侧的凸缘产生裂纹的前提下制造压制零部件。

附图说明

图1是表示本发明的制造装置的构成例的说明图。

图2是局部地表示由本发明的制造装置压制成形出的压制零部件的一个例子的说明图。

图3是表示本发明的制造装置中的材料流入促进部形成机构及凹棱线形成部与坯料之间的位置关系的说明图。

图4是表示没有设置材料流入促进部形成机构的以往的冲头中的、相当于图1的a-a截面的截面的说明图。

图5是表示本发明的制造装置中的材料流入促进部形成机构及凹棱线形成部与坯料之间的位置关系、以及b、c、d截面的位置的说明图。

图6是表示b、c、d截面处的、冲头的凸缘形成部相对于以往的冲头的凸缘形成部的截面线长差的图表。

图7是表示设置有材料流入促进部形成机构的冲头的a-a截面的说明图。

图8是表示本发明的制造装置中的材料流入促进部形成机构及凹棱线形成部与坯料之间的位置关系、以及b、c、d截面的位置的说明图。

图9是表示通过在阴模和冲头设置由凹部和凸部形成的材料流入促进部形成机构从而防止坯料的a部处的裂纹的理由的说明图。

图10的(a)～图10的(f)是局部地表示设置于冲头的、作为各种的材料流入促进部形成机构的构成要素的凸部或凹部的形状例的说明图。

图11的(a)和图11的(b)均是表示由本发明制造的其他压制零部件的说明图。

图12是表示t型零部件的中间零部件(本发明例)的说明图。

图13是表示y型零部件的中间零部件(本发明例)的说明图。

图14是表示骨架构件的一个例子的说明图。

图15是表示t型零部件的一个例子的说明图。

图16是表示基于拉深成形的压制加工的概略的说明图，图16的(a)表示成形开始前，图16的(b)表示成形完成时(成形下止点)。

图17是表示由基于拉深成形的压制加工制造的压制零部件的一个例子的说明图。

图18是表示作为压制零部件的成形原材料的坯料的说明图。

图19是表示坯料中的防皱压边区域的说明图。

图20是表示保持着压制加工后的状态的中间压制零部件的说明图。

图21是表示中间压制零部件中的压制不良的产生状况的一个例子的说明图。

图22是局部地表示由专利文献1公开的专利发明的概要的说明图。

附图标记说明

11、压制零部件；11a、顶板；11e、凸缘；11f、端部；13、弯曲部；19、材料流入促进部；20、压制成形装置；21、阴模；22、压料垫；23、冲头；24、坯料；25、材料流入促进部形成机构。

具体实施方式

说明本发明的制造装置和制造方法。

在以后的说明中，以由本发明制造的压制零部件11是在与顶板11a正交的俯视时顶板11a具有倒l型的外形的l型零部件的情况为例。不过，本发明的制造对象并不限定于l型零部件，也包括其他弯曲零部件(t型零部件、y型零部件)。

另外，在以后的说明中，以压制零部件11和中间零部件11-1具有包括顶板11a、两个凸棱线11b、11b、两个纵壁11c、11c、两个凹棱线11d、11d以及两个凸缘11e、11e的帽型的横截面形状的情况为例。不过，本发明的制造对象并不限定于具有帽型的横截面形状的压制零部件11和中间零部件11-1，也包括具有后述的图11所示的横截面形状的压制零部件的中间零部件11-2、11-3。

1.本发明的制造装置20

图1是表示本发明的制造装置20的构成例的说明图。图2是局部地表示利用制造装置20压制成形出的压制零部件11的中间零部件11-1的一个例子的说明图。

如图1所示，制造装置20是基于使用了自由弯曲工法的弯曲成形的压制成形装置。

制造装置20具备阴模21、压料垫22、以及冲头23。冲头23与阴模21、压料垫22相对地配置。压料垫22能够与阴模21一起升降自如，并且按压坯料24的一部分。

制造装置20通过对配置到阴模21及压料垫22与冲头23之间的坯料(展开坯料)24或进行了作为轻度的加工(例如压花加工)的预成形的坯料(省略图示)以冷态或热态进行压制加工，来制造具有图2所示的外形的、压制零部件11的中间零部件11-1。

坯料24的板厚优选是0.6mm～2.8mm，更优选是0.8mm～2.8mm，更进一步优选是1.0mm～2.8mm。

压制零部件11或其中间零部件11-1具有帽型的横截面形状。帽型的横截面形状是包括顶板11a、两个凸棱线11b、11b、两个纵壁11c、11c、两个凹棱线11d、11d、以及两个凸缘11e、11e的形状。

另外，压制零部件11或其中间零部件11-1具有弯曲部13。弯曲部13以在与顶板11a正交的俯视时顶板11a的外形成为倒l型的方式弯曲。

顶板11a向一个方向(图2、17中的箭头方向)延伸而存在。两个凸棱线11b、11b与顶板11a中的正交于一个方向的方向(即顶板11a的宽度方向)的两端部相连。两个纵壁11c、11c与两个凸棱线11b、11b分别相连。两个凹棱线11d、11d与两个纵壁11c、11c分别相连。而且，两个凸缘11e、11e与两个凹棱线11d、11d分别相连。

制造装置20被恰当地使用于如下情况：

第1情况，即满足如下条件中的一项以上的情况：坯料24由抗拉强度1180mpa以上的超高强度钢板形成；作为压制零部件11或其中间零部件11-1的高度的、纵壁11c的向产品高度方向的投影距离是70mm以上；压制零部件11或其中间零部件11-1的凹棱线11d的曲率半径r1在侧视时是10mm以下；以及压制零部件11或其中间零部件11-1中的弯曲部13的内周侧的曲率半径r2在俯视时是100mm以下，或者

第2情况，即满足如下条件中的至少两项以上的情况：坯料18由抗拉强度1180mpa以上的超高强度钢板形成；压制零部件11或其中间零部件11-1的高度(纵壁11c的向产品高度方向的投影距离)是55mm以上；压制零部件11或其中间零部件11-1的凹棱线11d的曲率半径r1在侧视时是15mm以下；以及压制零部件11或其中间零部件11-1中的弯曲部13的内侧的曲率半径r2在俯视时是140mm以下。

其原因在于，当在第1情况或第2情况下对坯料24进行基于通常的自由弯曲工法的压制加工时，在所获得的压制零部件11或其中间零部件11-1的弯曲部13的内周侧的凸缘11e会产生裂纹，因此，认识到使用制造装置20的意义。

压料垫22以1.0mpa以上且小于32.0mpa的加压力对坯料24中的、要成形为压制零部件11的弯曲部13处的顶板11a的局部的部分进行加压；或者压料垫22以将与冲头23之间的间隙的距离保持在坯料24的板厚×(1.0～1.1)的方式靠近或接触坯料24中的上述部分。

由此，压料垫22在抑制坯料24中的上述部分处的面外变形的同时，进行以下说明的压制加工，从而制造压制零部件11的中间零部件11-1。

即，在压制加工中，在坯料24中的、要成形为顶板11a的一个方向的端部11f的部分与坯料24中的要成形为顶板11a的部分存在于同一平面上的状态下使阴模21和冲头23向彼此靠近的方向相对地移动。

由此，坯料24中的要成形为端部11f的部分在阴模22中的对顶板11a进行成形的部分之上进行面内移动(滑动)，与此同时对弯曲部13的内周侧的纵壁11c、凹棱线11d和凸缘11e进行成形。

如此一来，制造压制零部件11的中间零部件11-1。

图3是表示制造装置20中的材料流入促进部形成机构25及凹棱线形成部23b与坯料24之间的位置关系的说明图。

制造装置20除了进行基于使用了由专利文献1、2等公开的自由弯曲工法的弯曲成形的压制加工之外，如图1、3所示，在制造装置20的阴模21设置有用于在坯料24设置材料流入促进部19的凹部21a，在冲头23设置有用于在坯料24设置材料流入促进部19的凸部23a，该凹部21a和凸部23a作为材料流入促进部形成机构25。材料流入促部形成机构25由设置于阴模21的凹部21a和设置于冲头23的凸部23a形成。

如图2所示，制造装置20在其压制加工之际利用材料流入促进部形成机构25在坯料24的、要成形为中间零部件11-1的弯曲部13的内周侧的凸缘11e的部分的附近(例如仅凸缘、或者凸缘和凹棱线)设置材料流入促进部19。

如图2、3所示，期望的是，材料流入促进部形成机构25将材料流入促进部19设置于坯料24的、要成形为压制零部件11的区域(图3的影线区域)的外侧的区域。由此，通过将中间零部件11-1的凸缘11e的外缘作为裁切线来进行切除，能够不在压制零部件11残留材料流入促进部19的痕迹。

在容许材料流入促进部19的痕迹残留于压制零部件11的情况下，也可以将材料流入促进部19设置到坯料24的、要成形为压制零部件11的区域(图3的影线区域)。

接着，更详细地说明材料流入促进部形成机构25。

图4是表示没有设置材料流入促进部形成机构25的以往的冲头23-1中的、相当于图1的a-a截面的截面的说明图。

图5是表示制造装置20中的材料流入促进部形成机构25及凹棱线形成部23b与坯料24之间的位置关系、以及b、c、d截面的位置的说明图。

图6是表示b、c、d截面处的、冲头23的凸缘形成部相对于以往的冲头的凸缘形成部的截面线长差(流入量)的图表。在图6的图表的b、c、d截面中，左侧表示以往工法的情况，右侧表示本发明工法的情况。另外，图6的图表之下的截面表示b、c、d截面处的坯料24的形状。

而且，图7是表示设置有材料流入促进部形成机构25的冲头23的a-a截面的说明图。

在上述第1情况或第2情况下，若使用以往的冲头23-1并利用自由弯曲工法对坯料24进行压制加工，则裂纹产生于图4所示的a部。

如图5、6所示，在本发明中，通过设置由凹部21a和凸部23a形成的材料流入促进部形成机构25，利用压制加工在中间零部件11-1设置材料流入促进部19。

图5、6中的b、c、d截面是在与顶板11a正交的俯视时同与弯曲部13的内周的中央位置(a部)相切的直线平行的材料流入方向的截面。b、c、d截面是要成形为弯曲部13的内周侧的凸缘11e的部分中的变形的最大主应变方向的截面。

材料流入促进部19以b、c、d截面的截面线长随着远离弯曲部13的内周侧的凸缘11e而平缓地增加的方式设置。

材料流入促进部19的截面形状并不限定于随着远离中间零部件11-1的弯曲部13的内周侧的凸缘11e而单调地增加的形状，也可以局部地包括截面线长恒定的部分。

即，如图6所示，与没有设置材料流入促进部形成机构25的以往工法相比较，在本发明工法的材料流入促进部形成机构25中，以如下的方式设置：b、c、d截面处的、冲头23的凸缘形成部相对于以往的冲头的凸缘成形部的截面线长差(流入量)均增加，且c截面处的截面线长差(流入量)相比于b截面处的截面线长差(流入量)增加，并且d截面处的截面线长差(流入量)相比于c截面处的截面线长差(流入量)增加。

换言之，本发明中，将具有使各b、c、d截面的截面线长差(流入量)增加的形状的材料流入促进部形成机构25作为凹部21a设置于阴模21、并且作为凸部23a设置于冲头23。

例如，如图7所示，例示了如下的情况：材料流入促进部19设置为将成形后的弯曲部13处的凹棱线11d和凸缘11e的交汇点与成形开始时的坯料24的端部24a连接而获得的外形的凸部。

图8是表示制造装置20中的材料流入促进部形成机构25及凹棱线形成部23b与坯料24之间的位置关系、以及b、c、d截面的位置的说明图。

如以上说明那样，由材料流入促进部形成机构25造成的材料的流入量的变化差值从坯料24的a部起如在图8中以粗的箭头表示那样随着远离至b截面、c截面、以及d截面而增加。

此外，图4所示的坯料24的a部的裂纹是局部地产生坯料24的断裂耐力以上的周向的张力而引起的。因此，若对a部赋予截面线长差的变化，则a部的裂纹更容易产生。因而，在a部几乎不设置截面线长差的变化较佳。另外，设置截面线长差(流入量)的变化的区域设置到成形前的坯料24所存在的位置、即图7所示的端部24a即可。

接着，对材料流入促进部形成机构25的功能进行说明。

图9是表示通过在阴模21和冲头23设置由凹部21a和凸部23a形成的材料流入促进部形成机构25来防止坯料24在a部处的裂纹的理由的说明图。

坯料24在a部处的裂纹起因于坯料23的、位于a部的上部的凹棱线11d的沿着周向的较高的张力f。在本发明中，通过在阴模21和冲头23设置有材料流入促进部形成机构25而进行压制加工，使坯料24的比a部靠外侧处的流入量增加。

由此，来自a部的周围的坯料24的流入量增加，因此，坯料24向a部的流入量增加。即，利用材料流入促进部形成机构25使坯料24向坯料24中的要成形为弯曲部13的部分的流入量增加。坯料24中的要成形为弯曲部13的部分的变形的主应力方向虽然不会大幅度变化，但其变形量被减少。

如此一来，根据本发明，坯料24向坯料24中的、要成形为压制零部件11的弯曲部13的内周侧的凸缘11e的部分的流入量如在图9中以箭头所表示那样比没有设置材料流入促进部形成机构25的以往工法增加。

由此，能够降低坯料24中的、位于a部的上部的凹棱线11d的沿着周向的张力f，能够降低坯料24中的要成形为弯曲部13的部分的变形负荷，因此，防止坯料24在a部处的裂纹。

图10的(a)～图10的(f)是局部地表示设置于冲头23的、作为各种材料流入促进部形成机构25的构成要素的凸部23a或凹部23c的形状例的说明图。

如图10的(a)所示，作为设置于冲头23的材料流入促进部形成机构25的构成要素的凸部23a，能够使用参照图7进行了说明的、朝向与压制零部件11中的顶板11a相同的一侧凸出的凸部。

如图10的(b)所示，替代图10的(a)所示的凸部23a，也可以使用朝向与压制零部件11的顶板11a相反的一侧凸出的凹部23c。在该情况下，自不待言，在阴模21设置与凹部23c相对应的凸部。

如图10的(c)所示，在坯料24较小的情况下，在存在坯料24并与该坯料24接触的区域设置凸部23a即可。

如图10的(d)所示并且如上所述，在容许材料流入促进部19的痕迹残留于压制零部件11的情况下，也可以将作为材料流入促进部19的凸部23a跨坯料24的、要成形为压制零部件11的区域(图3的影线区域)地设置。

如图10的(e)所示，作为材料流入促进部形成机构25的构成要素，也可以设置两个以上独立的凸部23a。

而且，如图10的(f)所示，也可以将凸部23a沿着与坯料12的板厚方向平行的方向设置成台阶状。

如此，材料流入促进部形成机构25设置一个或两个以上材料流入促进部19，该材料流入促进部19使坯料24中的、要成形为中间零部件11-1的端部11f的部分向坯料24中的、要成形为中间零部件11-1的弯曲部13的内周侧的凸缘11e的部分流入的流入量增加。

图11的(a)和图11的(b)均是表示由本发明制造的其他压制零部件的中间零部件11-2、11-3的说明图。

在以上的说明中，以利用本发明制造图2所示的形状的中间零部件11-1的情况为例。不过，本发明并不限定于该情况，也被适用于制造图11的(a)所示的中间零部件11-2、图11的(b)所示的中间零部件11-3，即具有一个凸棱线11b、一个纵壁11c、一个凹棱线11d以及一个凸缘11e的中间零部件11-2、11-3的情况。

2.本发明的制造方法

在该制造方法中，基本上使用制造装置20并通过自由弯曲工法制造压制零部件11的中间零部件11-1。

优选的是，本发明的作为制造对象的压制零部件11满足上述第1情况或第2情况。其原因在于，满足第1情况或第2情况的压制零部件11在以往的自由弯曲工法中会在坯料24的a部产生裂纹。

即，利用压料垫22以1.0mpa以上且小于32.0mpa的加压力对坯料24中的、要成形为压制零部件11的弯曲部13的顶板11a的局部的部分(图20中的影线部18a)进行加压，或者以将压料垫22与冲头23之间的间隙的距离保持在坯料24的板厚×(1.0～1.1)的方式使压料垫22靠近或接触坯料24中的、要成形为压制零部件11的弯曲部13的顶板11a的局部的部分(图20中的影线部18a)。

由此，在抑制要成形为顶板11a的局部的部分的面外变形的同时，进行以下说明的压制加工，从而制造压制零部件11的中间零部件11-1。

即，在压制加工中，在坯料24中的、要成形为顶板11a的一个方向的端部11f的部分与坯料24中的要成形为顶板11a的部分存在于同一平面上的状态下使阴模21和冲头23沿着彼此靠近的方向相对地移动。

由此，坯料24中的要成形为端部11f的部分在阴模21中的对顶板11a进行成形的部分之上进行面内移动(滑动)，与此同时对弯曲部13的内周侧的纵壁11c、凹棱线11d和凸缘11e进行成形。

利用该压制加工，设置于阴模21和冲头23的材料流入促进部形成机构25在坯料24中的、要成形为中间零部件11-1的弯曲部13的内周侧的凸缘11e的部分的附近至少设置一个材料流入促进部19。

根据本发明，如参照图9进行了说明那样，坯料24向坯料24中的、要成形为中间零部件11-1的弯曲部13的内周侧的凸缘11e的部分的流入量增加。因此，能够降低坯料24中的、位于a部的上部的凹棱线11d的沿着周向的张力f，由此，防止坯料24在a部处的裂纹。

在没有不要部分的情况下，利用制造装置20进行了基于自由弯曲工法的压制加工的中间零部件11-1直接成为作为最终产品的压制零部件11。另一方面，在中间零部件11-1具有不要部分的情况下，将凸缘11e的外缘部作为裁切线来对包括材料流入促进部19在内的不要部分进行切断(切边)，从而形成压制零部件11。

实施例1

通过使用了计算机的有限元法针对使用图1所示的制造装置20制造的图2所示的中间零部件11-1(本发明例)、以及使用图20所示的制造装置14制造的压制零部件(比较例)，分别分析了弯曲部13的周向的中央位置处的凹棱线11d和凸缘11e的交汇点a部处的最大板厚减少率。

进行了分析的中间零部件11-1和压制零部件的规格均如以下所列举那样。

·坯料24、18的抗拉强度：1180mpa以上，板厚：1.6mm

·中间零部件11-1、压制零部件的高度(纵壁11c的向产品高度方向的投影距离)：60mm

·中间零部件11-1、压制零部件的凹棱线11d的曲率半径r1：侧视时20mm

·中间零部件11-1、压制零部件的弯曲部13的内侧的曲率半径r2：俯视时100mm

在该分析中，以使用了有限元法的动态显式算法进行计算，将最大板厚减少率8％以下判定为没有上述交汇点处的裂纹，将超过13％判定为在上述交汇点处具有裂纹。

其结果，中间零部件11-1(本发明例)的上述交汇点a部处的最大板厚减少率是8％，判定为没有交汇点a部处的裂纹，而压制零部件(比较例)的上述交汇点a部处的最大板厚减少率是13％，判定为具有上述交汇点a部处的裂纹。

根据本发明，即使在上述第1情况或第2情况下对坯料24进行基于自由弯曲工法的压制加工，也不会在弯曲部13的内周侧的凸缘11e产生裂纹，能够制造l型零部件11-1。

实施例2

通过使用了计算机的有限元法针对使用图1所示的制造装置20制造的图2所示的中间零部件11-1(本发明例)、以及使用图20所示的制造装置14制造的压制零部件(比较例)，分析了弯曲部13的周向的中央位置处的凹棱线11d和凸缘11e的交汇点a部处的最大板厚减少率。

进行了分析的中间零部件11-1和压制零部件的规格和结果均汇总表示在表1中。

[表1]

在该分析中，以使用了有限元法的动态显式算法进行计算，在抗拉强度是980mpa的坯料24中，将最大板厚减少率：15％以上判定为没有上述交汇点a部处的裂纹，在抗拉强度是1180mpa的坯料24中，将最大板厚减少率：10％以上判定为没有上述交汇点处的裂纹。

如表1所示，根据本发明，即使在上述第1情况或第2情况对坯料24进行基于自由弯曲工法的压制加工，也不会在弯曲部13的内周侧的凸缘11e产生裂纹，能够制造l型零部件11-1。

实施例3

通过使用了计算机的有限元法针对使用了图1所示的制造装置20制造的图12所示的t型零部件的中间零部件30(本发明例)、以及图13所示的y型零部件的中间零部件31，分析了弯曲部的周向的中央位置处的凹棱线和凸缘的交汇点a部处的最大板厚减少率。

进行了分析的中间零部件30、31的规格和结果均汇总表示于表2中。此外，表2中的张开角度是指图12、13中的角度θ。

[表2]

在该分析中，以使用了有限元法的动态显式算法进行计算，在1180mpa的材料强度的情况下，将最大板厚减少率10％以上判定为没有上述交汇点处的裂纹。

如表2所示，根据本发明，即使在上述第1情况或第2情况下对坯料24进行基于自由弯曲工法的压制加工，也不会在弯曲部13的内周侧的凸缘11e产生裂纹，能够制造t型零部件的中间零部件30或y型零部件的中间零部件31。