拉伸成形品的制造装置以及制造方法

拉伸成形品的制造装置以及制造方法
【专利摘要】本发明提供一种能够提高在利用锁紧压边筋约束坯料的同时进行的拉伸成形中的材料的成品率的、拉伸成形品的制造装置以及制造方法。拉伸成形品的制造装置包括：具有彼此相对的约束面的冲模以及压料圈；冲头，其在利用所述冲模以及所述压料圈这两者的所述约束面约束了板材的坯料的周缘部的状态下，通过将所述坯料的成形区域向所述冲模侧相对地压入，从而进行所述坯料的成形区域的拉伸成形；锁紧压边筋，其以彼此相似的形状设于所述冲模以及所述压料圈各自的所述约束面，从所述冲模以及所述压料圈各自的外轮廓朝向中央部地具有第1面、与所述第1面交叉的第2面、以及与所述第2面交叉的第3面，并且所述第1面具有多个凹凸部。
【专利说明】
拉伸成形品的制造装置以及制造方法
技术领域
[0001] 本发明涉及拉伸成形品的制造装置以及制造方法。具体而言，本发明涉及在利用 冲模以及压料圈约束坯料的周缘部以使坯料不流入成形区域的状态下将坯料在冲头与冲 模之间进行拉伸加工的拉伸成形品的制造装置以及制造方法。
【背景技术】
[0002] 薄板的冲压成形通常大致分成弯曲成形、拉伸成形（日文：張出L成形）以及拉深 成形（日文:絞^成形)这三种。弯曲成形是指如下方法:不对坯料的周缘部进行约束，通过使 用冲模和冲头来进行弯曲加工，对坯料进行成形。相对于此，拉伸成形以及拉深成形是如下 方法:在利用冲模和压料圈约束了坯料的周缘部的状态下，将冲头压靠于坯料的位于中央 部的成形区域，从而对坯料进行成形。
[0003] 图13是表示拉伸成形的情形的说明图。如图13所示，在拉伸成形中，在主要设于坯 料1的周缘部的被约束部la被设于冲模2以及压料圈3的作为锁紧压边筋的一形态的梯形压 边筋2a、3a约束了的状态下冲头4相对于冲模2相对地压入。由此，以坯料1的周缘部实质上 未朝向坯料1的与产品部相当的成形区域lb流入(移动）的方式对坯料1进行拉伸，拉伸成形 品被成形。例如，通常，汽车部件中的车门外板、罩外板、顶板这样的具有比较单纯的形状的 大型的部件是通过拉伸成形制造的。
[0004] 相对于此，在拉深成形中，在主要设于坯料的周缘部的被约束部被设于冲模以及 压料圈的拉深压边筋约束了的状态下冲头相对于冲模相对地压入。在拉深成形中，在成形 过程中，从坯料的周缘部朝向坯料的与产品部相当的成形区域流入的坯料的量被拉深压边 筋按照每个部位恰当地控制。由此，控制成形性以使产品不产生裂纹、褶皱等。例如，通常， 汽车部件的侧围外板（日文:甘<1"^、°氺少7夕夕一)等具有比较复杂的形状的部件是通过 拉深成形制造的。
[0005]如此，在拉伸成形中所用的锁紧压边筋、在拉深成形中所用的拉深压边筋均用于 对坯料所承受的张力进行调整，以便在坯料的成形区域(产品部)不产生裂纹、褶皱、过大的 面应变这样的成形不良。不过，拉伸成形是使坯料从坯料的周缘部向成形区域实质上未流 入的成形，而拉深成形是使坯料从坯料的周缘部向成形区域流入的成形。因而，在拉伸成形 中所用的锁紧压边筋实质上不使坯料从坯料的周缘部向成形区域流入，这点与在拉深成形 中所用的控制坯料的流入量的拉深压边筋不同。
[0006] 迄今为止，作为为了使坯料不向成形区域流入而设于冲模和压料圈并对坯料周缘 部进行约束的压边筋，通常公知有图13所示那样的梯形压边筋。梯形压边筋的截面是大致 梯形形状，利用梯形角部的弯曲变形的变形阻力以及反弯曲变形的变形阻力、由分别设于 冲模2以及压料圈3的各压边筋2a、3a与坯料1之间的接触所产生的摩擦阻力对坯料1进行约 束，以使坯料1不向成形区域流入。
[0007] 图14是表示拉伸成形所用的坯料1的一个例子的说明图，该坯料1具有被压边筋约 束的被约束部la和与坯料1中的产品部(后门外板)相当的成形区域lb。图14是在从一张坯 料1制造两张后门外板的情况下的坯料1的例子。
[0008] 如图14所例示那样，坯料1中的被约束部la的外周部lc与被约束部la-起沿着裁 切线id被切断而被切下扔掉。因此，在确保拉伸成形所需的坯料约束力的基础上，只要能够 将外周部1C、被约束部la尽可能设定得较小，就使整个坯料1的大小相应变小。由此，拉伸成 形中的材料成品率得以提高。尤其是，由于拉伸成形如上所述那样用于比较大型的部件的 成形，因此由坯料1的小型化带来的材料使用量的减少量即材料成品率的提高效果较大。
[0009] 图15~图17是表示使用通常的具有梯形压边筋2a、3a的模具来进行拉伸成形的情 况下的、梯形压边筋2a附近的情形的说明图。图15是表示利用冲模2以及压料圈3约束坯料1 之前和之后的情形的立体图。图16是表示坯料1的包括被约束部la、外周部lc以及裁切线Id 在内的梯形压边筋2a、3a附近的剖视图。图17是表示坯料1的包括被约束部la、外周部lc以 及裁切线Id在内的、梯形压边筋2a、3a附近的俯视图。此外，在图15~图17中，产品的内外的 边界由虚线表示，长度L1的区域是坯料1的被压边筋2a、3a约束的压边筋相当部，是通常被 扔掉的部分。
[0010] 梯形压边筋2a、3a是通过使四个梯形角部2a- l、2a - 2、3a- l、3a - 2的弯曲变形 阻力以及反弯曲变形阻力产生而欲获得拉伸成形所足够的坯料约束力的构件。在量产成形 时，为了不破坏梯形压边筋2a，另外，为了使梯形角部2a - l、2a - 2的弯曲变形阻力以及反 弯曲变形阻力在各角部独立地产生，需要使截面直边部2a - 3的长度一定程度变长。因此， 不可避免地使梯形压边筋2a、3a向与裁切线Id正交的方向的压边长度L1变长。因而，在梯形 压边筋2a、3a中，难以缩短压边长度L1而使坯料1小型化。
[0011] 在专利文献1中公开了如下拉深成形方法:在具有冲模、冲头以及压料圈的拉深成 形装置中，在利用压料圈和相对模保持着材料的状态下对材料进行拉深成形，该压料圈在 防皱面形成有拉深筋，该拉深筋具有相对于平行于材料的拉深轮廓线非平行的连续的筋部 分。
[0012] 在专利文献2中公开了如下方法：在具有冲模、冲头以及压料圈的拉深成形装置 中，设置有:可动模面，其构成模面部，并相对于冲模主体可动；以及可动压料圈，其与可动 模面相对，并相对于压料圈主体可动，将可动模面以及可动压料圈设为朝向冲模的成形凹 部从外向内进退自由，通过随着坯料的压入而将可动模面以及可动压料圈从外向内驱动， 模口挤痕不进入产品部分且成品率良好地进行拉深成形。
[0013] 在专利文献3中公开了一种冲压用模具装置，该冲压用模具装置在形成一个模具 中的压边筋的同时在另一个模具中的与压边筋相对的部位形成用于收纳压边筋的压边筋 收纳部而进行拉深、拉伸加工，其中，在压边筋的顶端部设置有各自的突出高度朝向侧方递 减的台阶部，并且在压边筋收纳部的内部设置有与该台阶部相应的台阶状凹部，通过在彼 此之间夹持着坯料材的情况下在坯料材的缘部形成与台阶部相对应的凹凸，从而在应用于 载荷能力较低的冲压机械的情况下，也能够防止褶皱的产生。
[0014] 在专利文献4中公开了一种拉深筋，该拉深筋是设于拉深模的防皱面的筋，由纵壁 部和截面呈波型的波形部构成，该波形部与该纵壁部连续设置地形成。
[0015] 现有技术文献
[0016] 专利文献
[0017] 专利文献1:日本特开平9一29348号公报
[0018] 专利文献2:日本特开平9一225552号公报
[0019] 专利文献3:日本特开平8 -267154号公报
[0020] 专利文献4:日本特开2007 - 245188号公报

【发明内容】

[0021] 发明要解决的问题
[0022] 专利文献1所记载的方法是如下方法:使用截面是梯形形状且俯视呈波形状的压 边筋将材料锁紧，以使材料不从压边筋的外侧流入压边筋的内侧。在该专利文献1所记载的 方法中，利用梯形角部的弯曲变形的变形阻力以及反弯曲变形的变形阻力、压边筋对坯料 的表面压力以及与波形状相应的伸缩变形阻力来约束坯料。在专利文献1所记载的方法中， 通过使材料延伸到比被压边筋约束的部分靠外侧的区域，可增大材料的压边筋通过阻力。 因而，在专利文献1所记载的方法中，在拉深轮廓处被切断而扔掉的部分变多，无法提高材 料成品率。
[0023] 专利文献2所记载的方法虽然以提高材料的成品率为目的，但以伴随着材料的流 入而进行的拉深成形为对象。因而，专利文献2所记载的方法无法提高不伴随着材料流入的 拉伸成形中的材料的成品率。
[0024] 专利文献3所记载的方法不可避免地增加在与材料的流入方向正交的方向上的压 边筋长度，因此无法提高拉伸成形中的材料的成品率。
[0025] 专利文献4所记载的拉深筋虽然是以抑制原材料的流入来提高钢材的成品率为目 的的筋，但意图是在拉深成形所用的拉深压边筋。因而，专利文献4所记载的拉深筋不是在 拉伸成形所用的锁紧压边筋中防止原材料的流入来提高材料的成品率的压边筋。
[0026] 本发明是鉴于上述问题而做成的，本发明的目的在于提供一种能够提高在利用锁 紧压边筋约束坯料的同时进行的拉伸成形中的材料的成品率的拉伸成形品的制造装置以 及制造方法。
[0027] 用于解决问题的方案
[0028] 在解决上述问题时，根据本发明所具有的观点可提供一种拉伸成形品的制造装 置，该拉伸成形品的制造装置包括:具有彼此相对的约束面的冲模以及压料圈；冲头，其在 利用所述冲模以及所述压料圈这两者的所述约束面约束了板材的坯料的周缘部的状态下， 通过将所述坯料的成形区域向所述冲模侧压入，从而进行所述坯料的成形区域的拉伸成 形;锁紧压边筋，其以彼此相似的形状设于所述冲模以及所述压料圈各自的所述约束面，从 所述冲模以及所述压料圈各自的外轮廓朝向中央部地具有第1面、与所述第1面交叉的第2 面、与所述第2面交叉的第3面，并且所述第1面具有多个凹凸部。
[0029] 也可以是，在从所述冲模的外轮廓或所述压料圈的外轮廓朝向所述中央部来观察 所述多个凹凸部时，所述多个凹凸部具有梯形形状、矩形形状以及三角形形状中的任一形 状或将它们组合而成的形状。
[0030] 也可以是，所述多个凹凸部具有彼此交叉的第4面以及第5面，所述第4面以及所述 第5面与所述第2面交叉，并且所述第4面以及所述第5面中的至少一个面与所述第1面交叉。
[0031] 也可以是，所述多个凹凸部具有彼此相对的所述第4面以及第6面、与所述第4面以 及所述第6面交叉的所述第5面，所述第4面、所述第5面以及所述第6面与所述第2面交叉，并 且所述第4面、所述第5面以及所述第6面中的至少一个面与所述第1面交叉。
[0032]也可以是，在所述多个凹凸部具有三角形形状的情况下，将所述三角形形状设为1 节时的所述多个凹凸部的节距处于5mm~50mm的范围内，且所述凹凸部的面的立起角度（日 文:立上角度)处于10度~40度的范围内。
[0033] 也可以是，在所述多个凹凸部具有梯形形状或矩形形状的情况下，将凸形状以及 凹形状这1组设为1节时的所述多个凹凸部的节距处于5mm~50mm的范围内，且所述凹凸部 的高度处于1. 〇_~1〇. 〇_的范围内。
[0034] 另外，为了解决上述问题，根据本发明的另一观点可提供一种拉伸成形品的制造 方法，该拉伸成形品的制造方法包括如下工序:利用在与板材的坯料的周缘部相当的位置 设置有锁紧压边筋的冲模以及压料圈这两者的约束面约束板材的坯料的周缘部的工序，该 锁紧压边筋从所述冲模以及所述压料圈各自的外轮廓朝向中央部地具有第1面、与所述第1 面交叉的第2面以及与所述第2面交叉的第3面，并且，所述第1面具有多个凹凸部，该锁紧压 边筋设为彼此相似的形状;在利用所述冲模以及所述压料圈约束了所述坯料的周缘部的状 态下，通过利用冲头将所述坯料的成形区域向所述冲模侧压入来对所述坯料进行拉伸成形 的工序。
[0035] 发明的效果
[0036]根据本发明，能够提高在利用锁紧压边筋约束坯料的同时进行的拉伸成形中的材 料的成品率。
【附图说明】
[0037]图1是用于对本发明的实施方式的拉伸成形品的制造装置的结构进行说明的立体 图。
[0038] 图2是表示在利用本发明的实施方式的锁紧压边筋约束坯料之前和之后的情形的 立体图。
[0039] 图3是表示锁紧压边筋、坯料的外周部以及裁切线的剖视图。
[0040] 图4是表示锁紧压边筋、坯料的外周部以及裁切线的俯视图。
[0041 ]图5是表示利用别的锁紧压边筋约束坯料之前和之后的情形的立体图。
[0042] 图6是表示别的锁紧压边筋、坯料的外周部以及裁切线的剖视图。
[0043] 图7是表示别的锁紧压边筋、坯料的外周部以及裁切线的俯视图。
[0044]图8是表示实施例中的评价1的试验次序的说明图。
[0045] 图9是表示实施例中的评价1的结果的图表。
[0046] 图10是用于对由锁紧性能的判定的不同引起的坯料的流入痕差别进行说明的照 片。
[0047] 图11是表示在实施例的评价3中制造出的拉伸成形品的坯料的概略形状的主视 图。
[0048] 图12是表示实施例的评价3中制造出的拉伸成形品的各部分尺寸的立体图。
[0049]图13是表示拉伸成形的情形的说明图。
[0050] 图14是表示拉伸成形所用的坯料的一个例子的说明图。
[0051] 图15是在使用了具有以往的梯形压边筋的模具的拉伸成形中约束坯料之前和之 后的情形的立体图。
[0052]图16是表示以往的梯形压边筋附近的剖视图。
[0053]图17是表示以往的梯形压边筋附近的俯视图。
【具体实施方式】
[0054] 以下，参照附图对本发明的优选的实施方式详细地进行说明。此外，在本说明书以 及附图中，通过对实质上具有相同功能构成的构成要素标注相同的附图标记，省略重复说 明。在以后的说明中，以拉伸成形品是车门外板的情况为例进行说明，但拉伸成形品并不限 于车门外板。本发明也可同样应用于罩外板、顶板等其他拉伸成形品。
[0055] <1.拉伸成形品的制造装置>
[0056]图1是表示本实施方式的拉伸成形品的制造装置10的结构的概略说明图。图1是将 制造装置10-部分省略并且简化表示制造装置10的立体图。如图1所示，制造装置10具有冲 模11、压料圈12以及冲头13。在图1中，还料14的轮廓用双点划线表示。
[0057] (1一1.基本构成）
[0058] 冲模11具有对坯料14进行约束的约束面11a。约束面11a具有在成形时用于收纳冲 头13的冲头收纳部和沿着坯料14的周缘部的外侧设置的楔状筋15。楔状筋15是锁紧压边筋 的一个形态。为了容易观察附图，在图1中，冲模11以及楔状筋15通过单点划线简化表示。楔 状筋15的详细内容一边参照图2-边随后论述。另外，在图1中，省略了冲头收纳部。
[0059] 坯料14具有:成形区域14b，其位于中央部且与成为产品（在图1所示的例子中是后 门外板)的部分相当;被约束部14a，其被冲模11和压料圈12约束；以及裁切线14d。被约束部 14a以及外周部14c在裁切线14d处被切断而被扔掉。此外，在图1中，省略了裁切线14d。
[0060] 楔状筋15也可以配置于坯料14的整周。或者，也可以是，在坯料14具有可实施伴随 着材料流入的拉深成形的部位、可实施不伴随材料流入的拉伸成形的部位的情况下，仅在 可实施拉伸成形的部位配置有楔状筋15。在该情况下，能够在可实施拉深成形的部位设置 公知的拉深成形用的各种拉深压边筋。
[0061] 压料圈12与冲模11相对地配置。压料圈12具有用于收纳冲头13的冲头收纳部以及 与冲模11的约束面11 a协作而约束坯料14的约束面12a。在约束面12a，沿着坯料14的周缘部 设置有楔状筋16。楔状筋16配置于与设置于冲模11的楔状筋15相对应的位置。楔状筋16的 详细内容一边参照图2-边随后论述。
[0062] 冲头13以与冲模11的冲头收纳部相对的方式配置于压料圈12的冲头收纳部。冲头 13在成形时相对于冲模11相对地压入。由此，坯料14的成形区域14b被拉伸成形，成形区域 14b被成形成车门外板。
[0063] 冲模11、压料圈12、冲头13的材质、功能可以与作为这种冲模、压料圈、冲头公知的 材质、功能相同，对本领域技术人员来说是众所周知的，因此省略与冲模11、压料圈12、冲头 13有关的进一步的说明。
[0064] (1 一 2 ·锁紧压边筋(楔状筋））
[0065]设于冲模11的楔状筋15以及设于压料圈12的楔状筋16以使位置和形状彼此相对 应的方式设置。在成形时，坯料14的被约束部14a被楔状筋15、16夹持而被约束，以便坯料14 不会流入成形区域14b。
[0066]图2~图4是表不拉伸成形时的、楔状筋15、16的情形的说明图。图2是表不约束还 料14之前和之后的情形的立体图。图3是表示楔状筋15、16、坯料14的外周部14c以及裁切线 14d的剖视图。图4是表示楔状筋15、坯料14的外周部14c以及裁切线14d的俯视图。长度L1的 区域是由楔状筋15、16约束的部分且是通常被扔掉的部分。
[0067]此外，在以下的说明中，主要对设于冲模11的楔状筋15进行说明。设于压料圈12的 楔状筋16的位置以及形状与楔状筋15的位置以及形状相对应，因此，可通过适当换用另一 词语读出来理解。
[0068] 如图2以及图3所示，楔状筋15具有从冲模11的外轮廓朝向中央部(从图3中的左侧 朝向右侧)地包括第1面15 - 1、第2面15 - 2以及第3面15 - 3的台阶形状。即，第1面15 - 1、第 2面15 - 2以及第3面15 - 3从压料圈12以及冲模11的外轮廓朝向中央部地形成台阶。第2面 15 - 2与第1面15 - 1交叉(在图不的例子中是正交）。第3面15 - 3与第2面15 - 2交叉(在图不 的例子中是正交）。
[0069] 如图2以及图4所示，楔状筋15的第1面15 - 1具有由第4面15 -4、第5面15 -5以及 第6面15 - 6构成的多个凹凸部。第5面15 - 5与第4面15 - 4交叉。第6面15 - 6与第5面15 - 5 交叉并且与第4面15 - 4相对。即、第4面15 - 4与第6面15 - 6彼此相对。
[0070] 第4面15 - 4、第5面15 - 5以及第6面15 - 6朝向楔状筋15的延伸方向，即朝向与从 冲模11的外轮廓朝向中央部的方向正交的方向按照第4面15 - 4、第5面15 - 5、第6面15 - 6 以及第5面15 - 5的顺序连续地形成。由此，在第1面15 - 1上，凹凸形状朝向楔状筋15的延伸 方向交替地排列。在与第2面15 - 2平行的截面中，楔状筋15的第4面15 - 4、第5面15 - 5以及 第6面15 - 6形成大致四边形的三个边。在图示例子中，形成梯形的三个边，但也可以形成长 方形的三个边。
[0071]能够适当设定该四边形的高度、节（日文：匕°〇、第4面15 - 4的立起角度以及第6 面15 - 6的立起角度、第4面15 - 4与第5面15 - 5或第6面15 - 6与第5面15 - 5所成的角部的 曲率半径。不过，若四边形的高度过低或节过大，则存在难以获得凹凸形状反弯曲成平面状 时的变形阻力（以下也称为"反弯曲变形阻力"。）的增大效果而坯料约束力降低的情况。另 外，若四边形的高度过高，则在约束坯料14时坯料14有可能断裂。另外，若第4面15 - 4以及 第6面15 - 6的立起角度过小，则存在难以获得反弯曲变形阻力的增大效果而坯料约束力降 低的情况。
[0072]考虑这些点，在设为楔形状呈四边形（包括梯形以及矩形）的楔状筋15的情况下， 优选将四边形的凸形状和凹形状设为1组的每1节的间隔处于5mm~50mm的范围内，且四边 形的高度处于1. 〇mm~10.0mm的范围内。此外，在楔形状为梯形等情况的节距是指，以梯形 的高度的二分之一的位置为基准，将梯形的凸形状和凹形状这1组设为1节时的节距。
[0073]另外，关于第2面15 - 2的高度，若第3面15 - 3与第5面15 - 5之间的差距过小，则无 法使凹凸部的坯料14的弯曲变形与第2面15 - 2和第3面15 - 3的边界处的弯曲变形各自独 立产生，而有可能无法获得反弯曲变形阻力的增大效果。另外，若该差距过大，则坯料14的 材料成品率有可能降低。因而，优选该差距处于1.5mm~8.0mm的范围内。
[0074] 设于压料圈12的楔状筋16的第4面16 - 4、第5面16 - 5、第6面16 - 6分别配置于与 设于冲模11的楔状筋15的第4面15 - 4、第5面15 - 5、第6面15 - 6相对应的位置。因而，在利 用冲模11和压料圈12约束坯料14的状态下，楔状筋15的第4面15 - 4、第5面15 - 5、第6面 15 - 6分别隔着还料14与楔状筋16的第4面16 - 4、第5面16 - 5、第6面16 - 6相对。
[0075]此外，在以上的说明中，以设为楔状筋15、16的第1面15 - 1、16 - 1位于比第3面 15 - 3、16 - 3靠下方的位置的台阶形状的情况为例，但台阶形状也可以是反过来。即、也可 以设为楔状筋15、16的第1面15 -1、16 - 1位于比第3面15 - 3、16 - 3靠上方的位置的台阶形 状。
[0076] (1 一 3 ·锁紧压边筋(楔状筋）的变形例）
[0077] 图5~图7是表示拉伸成形所使用的别的楔状筋17、18作为锁紧压边筋的变形例的 说明图。图5是表示约束坯料14之前和之后的情形的立体图。图6是表示楔状筋17、18、坯料 14的外周部14c以及裁切线14d的剖视图。图7是表示楔状筋17、坯料14的外周部14c以及裁 切线14d的俯视图。长度L1的区域是由楔状筋17、18约束的部分且是通常被扔掉的部分。
[0078] 此外，以下，与前述的说明同样地主要对设于冲模11的楔状筋17进行说明。在该例 子中，设于压料圈12的楔状筋18的位置以及形状与楔状筋17的位置以及形状相对应，因此， 可通过适当换用另一词语读出来理解。
[0079] 如图5以及图6所示，楔状筋17具有从冲模11的外轮廓朝向中央部(从图6中的左侧 朝向右侧)地包括第1面17 - 1、第2面17 - 2以及第3面17 - 3的台阶形状。即，第1面17 - 1、第 2面17 - 2以及第3面17 - 3从压料圈12以及冲模11的外轮廓朝向中央部地形成台阶。第2面 17 - 2与第1面17 - 1交叉(在图不的例子中是正交）。第3面17 - 3与第2面17 - 2交叉(在图不 的例子中是正交）。
[0080] 如图5以及图7所示，楔状筋17的第1面17 - 1具有朝向楔状筋17的延伸方向，即朝 向与从冲模11的外轮廓朝向中央部的方向正交的方向、第4面17 - 4和第5面17 - 5交替地连 续形成的多个凹凸部。由此，在第1面17 - 1处，凹凸形状朝向楔状筋17的延伸方向交替地排 列。在与第2面17 - 2平行的截面中，楔状筋17的第4面17 - 4和第5面17 - 5形成三角形的两 个边。
[0081] 能够适当设定该三角形的高度、节、第4面17 - 4的立起角度以及第5面17 - 5的立 起角度、第4面17 - 4与第5面17 - 5所成的角部的曲率半径。不过，若三角形的高度过低、节 过大，则存在难以获得反弯曲变形阻力的增大效果而坯料约束力降低的情况。另外，若第4 面17 - 4以及第5面17 - 5的立起角度过小，则存在三角形的节变大而结果导致难以获得反 弯曲变形阻力的增大效果而坯料约束力降低的情况。另外，若第4面17 - 4以及第5面17 - 5 的立起角度较大、三角形的高度变得过高，则有可能在约束坯料14时坯料14断裂，或在坯料 14产生褶皱。
[0082]考虑这点，在为楔形状呈三角形的楔状筋17的情况下，优选三角形的节距处于5mm ~50mm的范围内，且第4面17 - 4的立起角度以及第5面17 - 5的立起角度处于10度~40度的 范围内。此外，楔形状为三角形时的节距是指三角形的底边的长度。
[0083]另外，关于第2面17 - 2的高度，若第3面17 - 3与三角形的顶点之间的差距过小，则 无法使凹凸部的坯料14的弯曲变形与第2面17 - 2以及第3面17 - 3的边界处的弯曲变形各 自独立地产生，而有可能无法获得反弯曲变形阻力的增大效果。另外，若该差距过大，则坯 料14的材料成品率有可能降低。因而，优选该差距处于1.5mm~8.0mm的范围内。
[0084]设于压料圈12的楔状筋18的第4面18 - 4和第5面18 - 5分别配置于与设于冲模11 的楔状筋17的第4面17 - 4和第5面17 - 5相对应的位置。因而，在利用冲模11和压料圈12约 束坯料14的状态下，楔状筋18的第4面18 - 4以及第5面18 - 5分别隔着坯料14与楔状筋17的 第4面17 - 4以及第5面17 - 5相对。
[0085]此外，在以上的说明中，以设为楔状筋17、18的第1面17 - 1、18 - 1位于比第3面 17 - 3、18 - 3靠下方的位置的台阶形状的情况为例，但台阶形状也可以是反过来。即、也可 以设为楔状筋17、18的第1面17 -1、18 - 1位于比第3面17 - 3、18 - 3靠上方的位置的台阶形 状。
[0086] <2.拉伸成形品的制造方法>
[0087] 接着，对使用了本实施方式的拉伸成形品的制造装置的拉伸成形品的制造方法与 锁紧压边筋的作用一并进行说明。在以下的例子中，以冲模11以及压料圈12分别具有图2~ 图4所示的楔状筋15、16的情况为例，适当参照图1~图4进行说明。冲模11以及压料圈12分 别具有图5~图7所示的楔状筋17、18的情况也可同样地理解。
[0088] 在本实施方式的拉伸成形品的制造方法中，拉伸成形的整体的工序自身能够设为 与以往公知的拉伸成形同样的工序。简单地进行说明，首先，坯料14以对位的方式载置于压 料圈12上。接下来，通过使冲模11向压料圈12侧相对地移动，坯料14的周缘部被设有楔状筋 15的冲模11的约束面11a以及设有楔状筋16的压料圈12的约束面12a约束。
[0089] 在该状态下，通过使冲头13向冲模11侧相对地移动，坯料14的位于中央部的成形 区域14b被向冲模11侧相对地压入。此时，坯料14的被约束部14a被设于约束面11a、12a的楔 状筋15、16约束，使得坯料14不从坯料14的外缘部朝向成形区域14b流入。由此，坯料14没有 向成形区域14b流入的拉伸成形品被成形。
[0090] 此时，在约束坯料14时，例如，存在整体上需要200t左右的载荷的情况。因而，为了 在施加很大的载荷来约束坯料14的同时、也防止坯料14向成形区域14b流入，楔状筋15、16 的约束功能变得重要。
[0091 ]在本实施方式中，如图2~图4所示，楔状筋15、16具有从冲模11以及压料圈12各自 的外轮廓朝向中央部地包括第1面15 -1、16 - 1、第2面15 - 2、16 - 2以及第3面15 - 3、16 - 3 的台阶形状。第2面15 - 2、16 - 2与第1面15 - 1、16 - 1交叉。第3面15 - 3、16 - 3与第2面15 - 2、16 -2 交叉。
[0092] 第1面15 -1、16 - 1具有朝向楔状筋15、16的延伸方向并彼此相对的第4面15 - 4、 16 - 4以及第6面15 - 6、16 - 6。而且，第1面15 -1、16 - 1具有配置于第4面15 - 4、16 - 4以及 第6面15 - 6、16 - 6之间并与第4面15 - 4、16 - 4以及第6面15 - 6、16 - 6交叉的第5面15 - 5、 16-5〇
[0093] 通过楔状筋15、16如此构成，被楔状筋15、16约束了的坯料14的被约束部14a的与 从坯料14的外缘部朝向成形区域14b的方向正交的方向的截面成为非直线状。由此，被楔状 筋15、16约束了的坯料14的弯曲刚性提高，坯料14欲向成形区域14b侧流动时的反弯曲阻力 变大。
[0094] 另外，在坯料14的被约束部14a中，相当于楔状筋15、16的第1面15 -1、16 - 1与第2 面15 - 2、16 - 2之间的边界部分的角部中的、相对于相当于楔状筋15、16的第2面15 - 2、 16 - 2与第3面15 - 3、16 - 3之间的边界部分的角部成为非平行的部分的长度变长。由此，坯 料14欲向成形区域14 b侧流动时的反弯曲阻力也变大。
[0095] 因此，由模状筋15、16的第1面15 - 1、16 - 1、第2面15 - 2、16 - 2以及第3面15 - 3、 16 - 3形成的台阶的角部分处的弯曲的变形阻力以及反弯曲变形的变形阻力和楔状筋15、 16与坯料14之间的摩擦阻力相互作用，能够有效地防止坯料14从坯料14的外周部14c向成 形区域14b流入。
[0096]因而，即使在缩短了沿着从坯料14的外周部14c朝向成形区域14b的方向的、楔状 筋15、16的压边长度L1的情况下，也可确保拉伸成形所需的坯料约束力。如此一来，在本实 施方式中，能够与缩短坯料14中的、楔状筋15、16的压边长度L1相应地使坯料14的材料成品 率提尚。
[0097]实施例
[0098] 以下，对本发明的实施例进行说明。
[0099] (评价 1)
[0100] 在评价1中，使用具有在冲模以及压料圈形成有各形态的压边筋的坯料约束部的 材料滑动试验装置，按照后述的试验次序对各压边筋的坯料约束性能(坯料的锁紧力)进行 了评价。所使用的坯料(试验材料)是板厚为〇.7mm且通过依据JIS Z 2241的拉伸试验测定 的拉伸强度为340MPa级的合金化熔融镀锌钢板。
[0101] 在实施例1中，使用具有形成有图2~图4所示的楔状筋15、16的坯料约束部的材料 滑动试验装置，对楔状筋15、16的坯料约束性能(坯料的锁紧性能)进行了评价。在实施例2 中，除了使用具有形成有图5~图7所示的楔状筋17、18的坯料约束部的材料滑动试验装置 以外，设为与实施例1同样，并对楔状筋17、18的坯料约束性能进行了评价。
[0102] 在比较例1中，除了使用具有形成有图15~图17所示的、以往的梯形压边筋2a、3a 的坯料约束部的材料滑动试验装置以外，设为与实施例1同样，并对梯形压边筋2a、3a的坯 料约束性能进行了评价。另外，在比较例2中，除了使用具有形成有仅由图2、图5中的第1面 15 - 1、16 - 1、17 - 1、18 - 1是平坦状的台阶形状构成的台阶筋的坯料约束部的材料滑动试 验装置以外，设为与实施例1同样，并对台阶筋的坯料约束性能进行了评价。
[0103] [试验顺序]
[0104] 如图8所示，利用各制造装置的冲模61以及压料圈62将沿着压边筋的延伸方向的 每单位长度的按压力设为30kgf/mm，对板宽度60mm的坯料54进行约束。被冲模61以及压料 圈62这两者的约束面约束的坯料54的压边长度L1如以下那样。
[0105] 实施例1(楔状筋）：Ll=9.5mm
[0106] 实施例2(楔状筋）：Ll=9.0mm
[0107] 比较例1(梯形压边筋）：Ll = 19.0mm
[0108] 比较例2(台阶筋）：Ll=9.0mm
[0109] 在距被具有各压边筋的冲模61以及压料圈62这两者的约束面约束的被约束部55 的端部为止的长度成为135mm的位置处，利用卡盘58夹持还料54。从该状态起使卡盘58移 动，将坯料54从冲模61以及压料圈62拉拔。此时，对拉拔长度进行各种变更而进行多次试 验，根据在各试验后的在坯料54产生的滑动痕迹对流入长度进行了评价。
[0110]在此，将流入长度约为1mm时定义为锁紧极限，即定义为作为锁紧压边筋的功能不 良。并且，对通过上述的试验获得的"拉拔力一流入长度的数据"进行插补，计算出锁紧极限 (流入长度= lmm)处的拉拔力即锁紧力而进行了评价。图9是表示评价结果的图表。在图9 中，将以往的梯形压边筋2a、3a的锁紧力设为100%，锁紧力以相对值表示。
[0111] 如图9所示，比较例1的梯形压边筋2a、3a虽然呈现较高的锁紧力，但冲模以及压料 圈的压边长度L1是19.0mm，难以缩短压边长度L1而使坯料54小型化。因而，比较例1的坯料 54的材料成品率较低。另外，比较例2的台阶筋的压边长度L1是9.0mm，虽然能够缩短压边长 度L1，但锁紧力变成70%左右。因而，比较例2无法确保拉伸成形所需的锁紧力。
[0112] 相对于此，实施例1、2的楔状筋15、16、17、18的压边长度L1分别是9.5mm、9.0mm，能 够与比较例2相同程度地缩短压边长度L1，并且锁紧力分别变成89%、85%。尤其是，实施例 1的楔状筋在具有第4面、第5面的同时还具有第6面，因此，确保了比实施例2的楔状筋高的 锁紧力。如此，实施例1、2的楔状筋15、16、17、18呈现拉伸成形所需的较高锁紧性能。另外， 实施例1、2的楔状筋15、16、17、18与以往的梯形压边筋相比能够大幅度减小压边长度1^1，因 此，能够大幅度提尚还料54的材料的成品率。
[0113] (评价 2)
[0114]在评价2中，在改变了图2~图4所示的楔状筋15、16以及图5~图7所示的楔状筋 17、18的形状的同时，并与评价1同样地使用卡盘来对坯料进行拉拔，分别评价了坯料约束 性能(坯料的锁紧力）、材料成品率、被约束部的外观以及对产品面的影响。所使用的坯料 (试验材料)与评价1同样地是板厚为0.7mm且通过依据JIS Z 2241的拉伸试验测定的拉伸 强度为340MPa级的合金化溶融镀锌钢板。表1表示楔状筋的形状以及评价结果。实施例3~9 以及比较例3~7是楔形状呈梯形(包括方形）的楔状筋15、16，实施例10~14以及比较例8~ 12是楔形状呈三角形的楔状筋17、18。
[0117]在比较例7、12中，"无台阶"表示的是未设置有图2以及图5中的第2面15 - 2、16 - 2、17 - 2、18 - 2以及第3面15 - 3、16 - 3、17 - 3、18 - 3而在平坦面形成有模状筋的形态。模 形状呈梯形的情况的楔节相当于以楔高度的二分之一的位置为基准而将梯形的凸形状以 及凹形状这1组设为1节时的节距。另外，楔形状呈三角形的情况的楔节相当于三角形的底 边的长度。在楔形状呈梯形的情况下，楔壁角度是指第4面15 - 4、16 - 4以及第6面15 - 6、 16 - 6的立起角度，在楔形状呈三角形的情况下，楔壁角度是指第4面17 - 4、18 - 4以及第5 面17 - 5、18 - 5的立起角度。
[0118] 图10表示锁紧性能的判定是〇的情况以及是X的情况各自的坯料的滑动痕迹。图 10中的上方所示的照片是从压料圈侧对锁紧性能的判定是X的情况的坯料进行拍摄而得 到的，图10中的下方所示的照片是从压料圈侧对锁紧性能的判定是〇的情况的坯料进行拍 摄而得到的。在锁紧判定是X的情况下，从第2面与第3面之间的边界的角部可在第3面侧看 到坯料的滑动痕迹。相对于此，在锁紧判定是〇的情况下，坯料上几乎看不到滑动痕迹。
[0119] 如表1所示，在楔形状为梯形的楔状筋的情况下，节距是80mm的比较例3、楔高度是 0.5mm的比较例4、楔壁角度是15度的比较例5以及无台阶的比较例7的锁紧性能降低，无法 确保拉伸成形所需的锁紧力。对于其中的比较例7,也看到了对产品面的影响。对于比较例 5,认为除受到楔壁角度变小的影响以外还一起受到楔节变大的影响。另外，在楔高度是 20.0_的比较例6中，被约束部的坯料断裂，无法进行锁紧力的评价，材料成品率也降低了。 [0120]另一方面，在楔形状为梯形的楔状筋的情况下，可知：只要节距处于5mm~50mm的 范围内、楔高度处于1 .〇_~10.0mm的范围内，就能够在确保拉伸成形所需的锁紧力的同时 还能够提尚还料的材料成品率。
[0121] 另外，在楔形状为三角形的楔状筋的情况下，楔壁角度为4度或者6度的比较例8、 9、11、12的锁紧性能降低，无法确保拉伸成形所需的锁紧力。另外，在楔高度是10.0mm的比 较例10中，楔壁角度成为45度，导致被约束部的坯料断裂或在坯料产生了褶皱，无法进行锁 紧力的评价，材料成品率也降低了。
[0122] 另一方面，在楔形状为三角形的楔状筋的情况下，可知：只要节距处于5mm~50mm 的范围内、楔壁角度处于10度~40度的范围内，就能够在确保拉伸成形所需的锁紧力的同 时还能够提尚还料的材料成品率。
[0123] (评价 3)
[0124] 在评价3中，针对使用了楔状筋的情况和使用了以往的梯形压边筋的情况，分别对 坯料的材料成品率进行了评价。图11以及图12是表示在实施例以及比较例中制造出的拉伸 成形品的坯料以及成形品的概略形状的图。图11是拉伸成形品的坯料的主视图，图12是表 示拉伸成形品的各部分尺寸的立体图。该拉伸成形品是仿照车门外板来进行成形而成的成 形品。
[0125] 在实施例中，使用具有图2~图4所示的楔状筋15、16的冲模以及压料圈来进行拉 伸成形，制造出图11以及图12所示的拉伸成形品。另外，作为比较例，使用具有图15~图17 所示的以往的梯形压边筋的冲模以及压料圈来进行拉伸成形，制造出图11以及图12所示的 拉伸成形品。所使用的坯料均是板厚为0.7mm且通过依据JIS Z 2241的拉伸试验测定的拉 伸强度为340MPa级的合金化熔融镀锌钢板。在任一种情况下，坯料都使用了对拉伸成形不 带来阻碍的最小面积的坯料。
[0126] 对于被各锁紧压边筋约束的坯料的被约束部的压边长度L1，在实施例中是9.5_， 在比较例中是19.0mm。其结果，实施例中的坯料的面积约是1.372m 2，对此，比较例中的坯料 的面积是1.425m2。因而，在使用了实施例的楔状筋的情况下，与使用了比较例的梯形压边 筋的情况相比，拉伸成形中的材料的成品率提高了约4%。目前，处于拉伸成形中的材料的 成品率的提高达到了大概极限的状况，能够将材料的成品率提高约4%是极其显著的效果。
[0127] 附图标记说明
[0128] 10、制造装置；11、冲模；11a、约束面；12、压料圈；12a、约束面；13、冲头；14、坯料； 14a、被约束部；14b、成形区域；14c、外周部；14d、裁切线；15、16、17、18、楔状筋（锁紧压边 筋）；15 -1、16 -1、17 -1、18 -1、第1面；15 - 2、16 - 2、17 - 2、18 -2、第 2面；15 - 3、16 - 3、 17 -3、18 -3、第3面；15 -4、16 -4、17 -4、18 -4、第4面；15 -5、16 -5、17 -5、18 -5、第 5 面;15 - 6、16 - 6、第6面;54、坯料;55、被约束部;58、卡盘;61、冲模;62、压料圈。
【主权项】
1. 一种拉伸成形品的制造装置，其包括： 具有彼此相对的约束面的冲模以及压料圈； 冲头，其在利用所述冲模以及所述压料圈这两者的所述约束面约束了板材的坯料的周 缘部的状态下，通过将所述坯料的成形区域向所述冲模侧相对地压入，从而进行所述坯料 的成形区域的拉伸成形； 锁紧压边筋，其以彼此相似的形状设于所述冲模以及所述压料圈各自的所述约束面， 从所述冲模以及所述压料圈各自的外轮廓朝向中央部地具有第1面、与所述第1面交叉的第 2面以及与所述第2面交叉的第3面，并且所述第1面具有多个凹凸部。2. 根据权利要求1所述的拉伸成形品的制造装置，其中， 在从所述压料圈的外轮廓朝向所述中央部来观察所述多个凹凸部时，所述多个凹凸部 具有梯形形状、矩形形状以及三角形形状中的任一形状或将它们组合而成的形状。3. 根据权利要求1或2所述的拉伸成形品的制造装置，其中， 所述多个凹凸部具有彼此交叉的第4面以及第5面，所述第4面以及所述第5面与所述第 2面交叉，并且所述第4面以及所述第5面中的至少一个面与所述第1面交叉。4. 根据权利要求3所述的拉伸成形品的制造装置，其中， 所述多个凹凸部具有彼此相对的所述第4面以及第6面、与所述第4面以及所述第6面交 叉的所述第5面，所述第4面、所述第5面以及所述第6面与所述第2面交叉，并且所述第4面、 所述第5面以及所述第6面中的至少一个面与所述第1面交叉。5. 根据权利要求2或3所述的拉伸成形品的制造装置，其中， 在所述多个凹凸部具有三角形形状的情况下，将所述三角形形状设为1节时的所述多 个凹凸部的节距处于5mm~50mm的范围内，且所述凹凸部的面的立起角度处于10度~40度 的范围内。6. 根据权利要求2~4中任一项所述的拉伸成形品的制造装置，其中， 在所述多个凹凸部具有梯形形状或矩形形状的情况下，将凸形状以及凹形状这1组设 为1节时的所述多个凹凸部的节距处于5mm~50mm的范围内，且所述凹凸部的高度处于 1.0mm~10.0mm的范围内。7. -种拉伸成形品的制造方法，其包括如下工序： 将板材的坯料载置于冲模与压料圈之间的工序，冲模与压料圈在彼此相对的约束面设 置有设为彼此相似的形状的锁紧压边筋，该锁紧压边筋从外轮廓朝向中央部地具有第1面、 与所述第1面交叉的第2面以及与所述第2面交叉的第3面，并且所述第1面具有多个凹凸部； 利用所述冲模以及所述压料圈约束所述坯料的周缘部的工序； 在约束了所述坯料的周缘部的状态下，通过利用冲头将所述坯料的成形区域向所述冲 模侧相对地压入来对所述坯料进行拉伸成形的工序。
【文档编号】B21D25/04GK105828969SQ201480068739
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2014年12月10日
【发明人】西村隆, 西村隆一, 阪本赖史, 米林亮, 增尾佳彦, 中泽嘉明, 桥本浩二
【申请人】新日铁住金株式会社