冲压成型装置以及冲压成型方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及通过拉深加工从平板状、金属制的被加工材料成型例如帽形截面的成型品的冲压成型装置以及冲压成型方法。更详细地说，涉及在冲压成型中在冲头以及冲模的基础上还与压料圈一起使用衬垫的情况下，不使用锁止机构就能够防止使冲头与冲模分离时的被加工材料的变形的冲压成型装置以及冲压成型方法。
【背景技术】
[0002]通过将平板状、金属制的被加工材料冲压成型为帽形截面，由此能够制作汽车的车身构成部件(例如梁类、柱类、地板通道等车身骨架部件)。
[0003]图1A、图1B是表示帽形截面的成型品的一例的示意图，图1A是侧视图，图1B是图1A的1-Ι截面图。帽形截面的成型品10具有腹板部10a、朝腹板部10a的一方侧延伸的第1纵壁部10b、从第1纵壁部10b进一步延伸的第1凸缘部10c、朝腹板部10a的另一方侧延伸的第2纵壁部10b、以及从第2纵壁部10b进一步延伸的第2凸缘部10c。
[0004]在图1A、图1B的例子中，在成型品10的腹板部10a，在长度方向的前段部和后段部设置有倾斜。如此，有时成型品10的截面线长的合计在长度方向上较大地变化。此处，“截面线长的合计”是指对于腹板部10a、第1以及第2纵壁部10b、第1以及第2凸缘部10c将各截面线长进行了合计。
[0005]此外，成型品10的纵壁部10b的一方与凸缘部10c垂直，另一方从与凸缘部10c垂直的状态倾斜，在两侧倾斜较大地不同。如此，成型品10的截面形状有时成为非对称。
[0006]图2A、图2B是表不帽形截面的成型品的一例的不意图，图2A是侧视图，图2B是图2A的I1-1I截面图。另外，对于与图1A、图1B的帽形截面的成型品相同的构成要素赋予相同的符号并省略其说明。
[0007]图2A、图2B所示的例子为，在成型品10的腹板部10a，在长度方向的前段部和后段部设置有倾斜，但在成型品10的下表面也同样设置有倾斜，截面线长的合计在长度方向上不变化。此外，是成型品10的截面形状为对称的例子。
[0008]图3A、图3B是表不帽形截面的成型品的一例的不意图，图3A是俯视图，图3B是图3A的II1-1II截面图。另外，对于与图1A、图1B的帽形截面的成型品相同的构成要素赋予相同的符号并省略其说明。
[0009]图3A、图3B所示的例子为，成型品10整体朝一侧方弯曲。
[0010]另外，图1A、图1B、图2A、图2B、图3A、图3B所示的帽形截面的成型品10为，凸缘部10c遍及长度方向的全长而设置，但有时也在长度方向的一部分设置凸缘部10c。
[0011]能够通过使用了冲头以及冲模的冲压成型来制作这样的帽形截面的成型品10，此时与压料圈一起使用衬垫。
[0012]图4A?图4C是示意性地表示在冲压成型中与压料圈一起使用衬垫的情况下的加工流程的截面图，图4A表示被加工材料的夹持、约束时，图4B表示压入时，图4C表示到达下止点后的冲头与冲模的分离操作的开始时。在图4A?图4C中，表示在上模从上止点下降至下止点时被加工材料被成型出腹板部10a、纵壁部10b以及凸缘部10c的情况。
[0013]在图4A?图4C中表示被加工材料50、以及冲压成型装置所具备的模具20。模具20为，上模40由冲模41以及与冲头31对置配置的衬垫42构成，下模30由冲头31以及配置在冲头31的旁边的压料圈32构成。
[0014]下模30的冲头31具有与腹板部10a对应的形状的前端面31a、以及与纵壁部10b对应的形状的外侧面31b。另一方面，上模40的冲模41具有凹部，其内侧面41a为与冲头的外侧面31b对应的形状。
[0015]此外，在冲模41的凹部中配置有衬垫42，衬垫42经由衬垫用加压机构(例如弹簧、气缸)43安装于冲模41。如此安装的衬垫42能够沿着冲压方向滑动。衬垫42的前端面(与冲头的前端面31a对置的面)为与冲头的前端面31a对应的形状。另一方面，在冲头31的两侧配置有压料圈32，压料圈32由压料圈用加压机构(例如弹簧、液压缸、气缸)33支承为能够沿着冲压方向滑动。此处，冲压方向是指在进行冲压成型时冲头31与冲模41相对地移动的方向，在图4A?图4C所示的模具20中，上下方向成为冲压方向。
[0016]在使用了这种构成的模具20的冲压成型中，将平板状、金属制的被加工材料50配置于冲模41与冲头31之间。当在该状态下使上模40从上止点下降时，衬垫42与被加工材料50抵接而衬垫用加压机构43收缩。由此，通过衬垫用加压机构43的复原力将衬垫42按压于被加工材料50，如图4A所示，被加工材料50的宽度方向的中间部由衬垫42与冲头31夹持。
[0017]此外，冲模41经由被加工材料50与压料圈32抵接而压料圈用加压机构33收缩。由此，通过压料圈用加压机构33的复原力将压料圈32按压于被加工材料50，被加工材料50的宽度方向的外缘部由压料圈32与冲模41约束。
[0018]此处，根据成型品的形状等来适宜设定衬垫42与冲头31对中间部的夹持、以及压料圈32与冲模41对外缘部的约束的定时。例如，有时同时进行衬垫42与冲头31对中间部的夹持、以及压料圈32与冲模41对外缘部的约束。此外，有时在通过衬垫42与冲头31夹持了中间部之后，通过压料圈32与冲模41约束外缘部。并且，有时在通过压料圈32与冲模41夹持了外缘部之后，通过衬垫42与冲头31约束中间部。
[0019]在被加工材料50的宽度方向的中间部被夹持、外缘部被约束的状态下，如图4B所示，使上模40进一步下降。由此，使冲头31与冲模41相对地移动而将被加工材料50与冲头31 —起向冲模41的凹部压入，对被加工材料50实施拉深加工，由此进行冲压成型。
[0020]在冲压成型时，被加工材料50与冲头31 —起被向冲模41的凹部压入，因此被加工材料50的两端位置朝向冲模41的凹部移动。因此，由压料圈32与冲模41约束的被加工材料50的约束长度L，随着冲压成型的进行而变短(参照图4A以及图4B)。
[0021]而且，当上模40到达下止点时，通过冲头31的前端面31a和衬垫42对腹板部10a进行精加工，通过冲头31的外侧面31b和冲模41对纵壁部10b进行精加工。此外，通过压料圈32与冲模41对凸缘部10c进行精加工。结果，被加工材料50被成型为帽形截面。如图4C所示，在上模40到达下止点的状态下使上模40上升，由此冲头31与冲模41相对地移动而分离。
[0022]这样的与压料圈32 —起使用衬垫42的冲压成型，通过衬垫42夹持被加工材料50的宽度方向的中间部。由此，在对被加工材料50成型腹板部10a、纵壁部10b以及凸缘部10c的过程(以下，也简称为“成型过程”)中，能够减少在成型品的形状为非对称的形状的情况、例如纵壁部10b的倾斜在两侧较大地不同的情况下在腹板部10a产生非意图的过度的位移。此外，通过由衬垫42、压料圈32进行夹持、约束的效果，能够减少在腹板部10a、纵壁部10b、凸缘部10c、腹板部10a与纵壁部10b的边界附近、凸缘部10c与纵壁部10b的棱线部的周边形成褶皱，尤其是在对截面线长的合计在长度方向上较大地变化的形状、在侧视、俯视中弯曲的形状(参照图2、图3)的成型品进行成型的情况下有效。
[0023]在与压料圈一起使用衬垫的冲压成型中，作为衬垫，存在使用与要成型的腹板部10a的全部抵接那样的衬垫的情况、以及使用与要成型的腹板部10a的一部分抵接那样的衬垫的情况。在前者的情况下，通过冲头的前端面和衬垫对腹板部10a进行精加工，在后者的情况下，主要通过冲头的前端面和衬垫以及冲模对腹板部10a进行精加工。
[0024]此外，冲模41有时如图4A?图4C所示那样由单一的部件构成、但也有时如图5所示那样由多个部件构成。
[0025]图5是示意性地表示使用了由多个部件构成的冲模的冲压成型的被加工材料的夹持、约束时的截面图。在图5中表示被加工材料50、以及冲压成型装置所具备的模具20。模具20的基本构成与图4A?图4C所示的模具相同，但作为具有凹部的冲模41，使用由多个部件构成的冲模。冲模41包括:形成凹部的一方的内侧面41a的第1块411 ;形成凹部的另一方的内侧面41a的第2块411 ;以及固定第1块411以及第2块411的板412。衬垫42经由衬垫用加压机构43安装于板412。
[0026]对所冲压成型的帽形截面的成型品适当实施修整等加工而精加工成产品。此时，有时通过切断等从帽形截面的成型品除去凸缘部10c，成为由腹板部10a、第1纵壁部10b以及第2纵壁部10b构成的产品。
[0027]在帽形截面的成型品中在长度方向的一部分设置凸缘部10c的情况下，通过适当变更被加工材料的形状，也能够应用与压料圈一起使用衬垫的冲压成型。此外，并不限定于帽形截面，也能够应用于对仅在一方