冲压成型方法以及冲压成型部件的制造方法

文档序号:10493556
冲压成型方法以及冲压成型部件的制造方法
【专利摘要】本发明在成型为具有“コ”字形、帽形等剖面形状且在长度方向上具有弯曲部分的部件形状(1)时,能够进一步抑制破裂、褶皱的产生。本发明是一种冲压成型方法,将金属板(6)成型为部件形状(1),部件形状(1)至少具有顶面部(1A)以及与顶面部(1A)的左右两侧连续的侧壁部(1B),且具有“コ”字形或帽形的剖面,且在与上述剖面交叉的方向即长度方向上具有弯曲的1个或2个以上的弯曲部分(2a、2b)。本发明的冲压成型方法具备:第一工序,在该第一工序中,对上述金属板(6)的长度方向上的上述弯曲部分(2a、2b)的两侧或单侧的板部分赋予与上述弯曲的方向对应的面内剪切变形;第二工序,在该第二工序中,将赋予了上述面内剪切变形的板材冲压成型为上述部件形状(1)。
【专利说明】
冲压成型方法从及冲压成型部件的制造方法
技术领域
[0001] 本发明设及成型为具有剖面呈"3"字形、帽形等至少具有顶面部与其宽度方向两 侧的侧壁部的剖面形状且在与该剖面交叉例如正交的方向即长度方向上具有弯曲的弯曲 部分的部件形状的冲压成型法、W及冲压成型部件的制造方法。
[0002] 本发明尤其是设及在将由拉伸强度为590M化W上的高张力钢板、侣合金板等延 性、兰克福特值差的难成型部件构成的金属板成型为长度方向具有弯曲部分的部件形状优 选的技术。
【背景技术】
[0003] 在汽车、家电等中使用的多数金属部件是童工将平坦的金属板变形为各种形状而 制作的。在大量生产金属部件的情况下,广泛使用利用冲压机与模具来使金属板变形的冲 压成型方法。通常,加工前的金属板平坦,因此在将其变形为复杂的立体形状的情况下,金 属板伸缩为符合立体形状的形状。然而,部件形状(立体形状)越复杂,越难W将符合立体形 状的伸缩赋予金属板。特别在所使用的金属板是拉伸强度为590MPaW上的高张力钢板、侣 合金板等的情况下,或在是延性、兰克福特值差的难成型部件的情况下,越处于向自由的立 体形状的成应变困难的趋势。
[0004] 在冲压成型时,在未将符合立体形状的伸缩赋予金属板的情况下,金属板产生破 裂、權皱之类的成型不良。例如,在使金属板变形为立体形状时,在金属板的长度不足导致 无法从周围补充不足的部分的部位中,金属板不得不伸长更长,其结果是,若金属板超过自 身的延性地被拉伸,则产生破裂。另一方面,在变形为立体形状时,在金属板的长度必须收 缩的情况下,或在材料从周围过量地流入的部位中,在成型后的冲压成型部件容易产生權 皱。
[0005] 作为冲压成型困难的部件形状的例子,存在图及图2所示那样的、剖面形状呈 "3"字形、帽形且在与垂直于该剖面的剖面交叉的方向(部件的长度方向,W下有时简称为 长度方向)上具有弯曲部分的部件形状。在由平坦的金属板成型为运样的复杂的部件形状 的情况下,因在上述弯曲部分产生的拉伸变形、压缩变形,导致在成型后的冲压成型部件容 易产生破裂、權皱。
[0006] 运里,作为冲压成型中抑制破裂、權皱的产生的方法,存在像拉延成型那样通过利 用模具夹着金属板来边对金属板施加张力边进行成型的方法。在该方法中,若加强施加于 金属板的张力,则金属板难W向立体形状部过量地流入,从而能够防止權皱的产生。相反, 若减小施加至金属板的张力,则金属板容易向立体形状部流入,从而能够防止破裂的产生。
[0007] 而且,在专利文献1中,提出使用称为压边筋(bead)的凹凸形状来在成型中途适当 地改变所需张力。另外,在专利文献2中,提出通过提高金属板的宽度方向的端部的刚性来 提高金属板流入的阻力而抑制權皱的产生。
[000引专利文献1:日本特开平9-29349号公报 [0009] 专利文献2:日本特开2013-169578号公报
[0010] 在专利文献1记载的方法中,为了改变施加至金属板的张力,需要将控制可变压边 筋的按压力的机构设置于拉深成型装置。因此,在专利文献1记载的方法中,成型装置的制 造成本变高。另外,一般地,高张力钢板、侣合金等中表示拉深成型性的兰克福特值差,因而 通过通常的拉深成型来成型复杂的立体形状存在极限。
[0011] 另外,专利文献2记载的方法通过在长度方向上弯曲的部件的凸缘部设置对抗收 缩变形的高刚性部来抑制因弯曲形状形成的余料而在凸缘部产生的權皱。然而,专利文献2 记载的方法对于在凸缘部W外的例如侧壁部、顶面部产生權皱的情况不是有效的解决方 法。另外,上述余料是在欲使平坦的形状的金属板变形为弯曲的复杂的形状时因金属板的 一部分过量剩余而产生的。因此,在专利文献2记载的方法中,若不仅考虑在凸缘部产生的 金属板的过量或不足,还考虑在部件形状整体产生的金属板的过量或不足,则存在權皱、破 裂等成型不良有可能在其他部位产生的课题。

【发明内容】

[0012] 本发明是着眼于上述点而完成的,其目的在于提供一项在成型为具有"3"字形、 帽形等剖面形状且在长度方向上具有弯曲部分的部件形状时能够进一步抑制破裂、權皱的 产生的技术、。
[0013] 为了解决上述课题,本发明的一方式是一种冲压成型方法,将金属板成型为部件 形状,该部件形状至少具有顶面部W及与该顶面部的左右两侧连续的侧壁部,且具有"3" 字形或帽形的剖面,且在与上述剖面交叉的方向即长度方向上具有1个或2个W上的弯曲的 弯曲部分。本发明的一方式的特征在于,具备:第一工序,在上述第一工序中,对上述金属板 的长度方向上的上述弯曲部分的两侧或单侧的板部分赋予与上述弯曲的方向对应的面内 剪切变形;和第二工序,在上述第二工序中,将赋予了上述面内剪切变形的板材冲压成型为 上述部件形状。
[0014] 另外,本发明的另一方式是一种冲压成型部件的制造方法,将金属板成型为部件 形状来制造冲压成型部件,该部件形状至少具有顶面部W及与该顶面部的左右两侧连续的 侧壁部,且具有"3"字形或帽形的剖面,且在与上述剖面交叉的方向即长度方向上具有1个 或2个W上的弯曲的弯曲部分。本发明的另一方式的特征在于,具备:第一工序,在上述第一 工序中,对上述金属板的长度方向上的上述弯曲部分的两侧或单侧的板部分赋予与上述弯 曲的方向对应的面内剪切变形;和第二工序,在上述第二工序中,将赋予了上述面内剪切变 形的板材冲压成型为上述部件形状。
[0015] 根据本发明,在第一工序中对金属板预先赋予面内剪切变形之后,通过第二工序 冲压成型为目的部件形状。
[0016] 由此,抑制弯曲部分中的过量的材料的移动的结果是,在成型为具有"3"字形、帽 形等剖面且在与剖面交叉的长度方向上具有弯曲部分的复杂的部件形状时,能够抑制破 裂、權皱的产生。
【附图说明】
[0017] 图1是表示基于本发明的实施方式所所设及的部件形状的图,其中,(a)是俯视图, (b)是侧视图,(C)是从长度方向且斜上观察的立体图。
[0018] 图2是表示图1中的各剖视图的图,其中,(a)是A-A剖视图,(b)是B-B剖视图,(c)是 C-C剖视图。
[0019] 图3是对權皱、破裂的成型不良进行说明的侧视图。
[0020] 图4是对金属板的长度的过量或不足进行说明的图,其中,(a)表示不进行第一工 序的情况,(b)表示实施了第一工序的情况。
[0021 ]图5是表示第一工序中使用的模具的示意图。
[0022] 图6是对第一工序中示出的模具进行说明的图。
[0023] 图7是表示模具与金属板的关系的俯视图。
[0024] 图8是表示冲头的肩部的外形的其他例子的图。
[0025] 图9是表示通过第一工序的拉深成型的金属板的成型品的图,其中,(a)是从板宽 方向观察的图,(b)是从长度方向观察的图。
[0026] 图10是表示金属板状的格子AA的变形的图,其中,(a)是对成型前的格子的状态进 行说明的图,(b)是对成型后的格子的状态进行说明的图。
[0027] 图11是表示金属板被强烈拉伸的部位的从长度方向观察的图。
[0028] 图12是对金属板因拉伸力而受到的变形进行说明的图,其中,(a)表示成型前的状 态,(b)表示成型后的状态。
[0029] 图13是表示權皱的图,其中,(a)是从板宽方向观察的图,(b)是从长度方向观察的 图。
[0030] 图14是外形的变形例。
[0031] 图15是外形的变形例。
[0032] 图16是外形的变形例。
[0033] 图17是外形的变形例。
[0034] 图18是表示在第二工序中的成形加工中使用的模具的示意图。
[0035] 图19是表示第二工序中的成型状态的图。
[0036] 图20是表示在第二工序中的拉延成型中使用的模具的示意图。
[0037] 图21是对变形例进行说明的图。
【具体实施方式】
[0038] 接下来,参照附图对本发明的实施方式进行说明。
[0039] 笔者们对所使用的金属板是延性、兰克福特值差的高张力钢板、侣合金板那样的 难成型部件,也成型为图及图2所示的部件形状1(冲压成型部件)地进行制造时,能够在 部件形状1不产生破裂、權皱地进行成型的冲压方法,进行了下述研究。
[0040] 目P,在将平坦的金属板通过1次冲压成型来成型为图1那样的部件形状1的情况下, 在长度方向的各弯曲部分产生图3所示的拉伸变形、压缩变形,成为破裂、權皱的产生原因。 若W相邻的弯曲部分2a、2b之间的侧壁部A为基准,对成为引起图3的成型不良的原因的拉 伸变形、压缩变形进行考虑,则像图4(a)那样在侧壁部A的周边产生金属板的长度的过量或 不足。若能够预先使金属板变形W便不产生上述的金属板的过量或不足,则不会产生成型 不良。因此,发明人们想到材料像图4(b)的那样从金属板的长度过量的部位朝向不足的部 位移动即可。即,想到预先对侧壁部A的金属板赋予板面内的剪切变形(面内剪切变形)即 可。另外,在顶面部ΙΑ产生上述那样的现象的情况下,预先对顶面部ΙΑ赋予上述那样的面内 剪切变形即可。
[0041] 目Ρ,发现:根据目的部件形状1所具有的长度方向的弯曲的方向,预先实施使金属 板产生面内剪切变形的工序之后,通过成形加工、拉延成型等一般冲压成型法对目的部件 形状1进行成型,由此能够抑制弯曲部分处的过量的材料的移动。由此,在成型为具有"3" 字形、帽形等剖面且在长度方向具有弯曲部分的部件形状1时,能够抑制相对于部件形状1 的破裂、權皱的产生。
[0042] 运样,根据本发明进行冲压加工,由此即便在通过冲压加工来成型长度方向上Ξ 维弯曲的汽车部件等部件时,也能够抑制W往存在产生的可能性的破裂、皱權。本发明特别 适于使用590MPaW上的高张力钢板、侣合金板等难成型部件作为金属板来进行成型的冲压 成型部件的制造。
[00创。冲压方法"
[0044] 冲压成型后的部件形状1(冲压成型部件)成为至少具有顶面部1AW及与顶面部1A 的左右宽度方向两侧连续的侧壁部1B的剖面呈"3"字形的剖面形状、或者成为在侧壁部1B 的外周具有凸缘部1C的帽形的剖面形状。而且,上述的部件形状1在与上述剖面(板宽方向) 交叉的方向即长度方向的一处或两处W上具有弯曲部分。
[0045] 在本实施方式中,作为成型后的目的部件形状1,例举成型为图及图2那样的、 剖面呈帽形且长度方向具有两处弯曲部分2a、2b的部件形状1的情况为例进行说明。即,本 实施方式的部件形状1是剖面呈帽形且长度方向具有两处、即具有顶面部1A凸弯曲(屈曲) 的部分2a和顶面部1A凹弯曲(屈曲)的部分化的情况。其中,弯曲部分可W是一处,也可W是 Ξ处。另外,也可W是两处,也可W是其相邻的两处弯曲部分均向同一方向弯曲的形状。
[0046] 而且,本实施方式的冲压成型方法具备如下第一工序和第二工序两道工序。
[0047] 在第一工序中,相对于平坦的金属板6(参照图5、图6),对金属板6的长度方向上的 上述弯曲部分2a、2b的两侧或单侧的板部分赋予与上述弯曲的方向对应的面内剪切变形。 如上所述,本实施方式的长度方向的弯曲主要是向顶面部1A的板厚方向弯曲的形状的情 况,因此第一工序中赋予上述面内剪切变形的部分是左右的侧壁部1B。另外,在本实施方式 中,例示对弯曲部分的长度方向单侧赋予面内剪切变形的情况,但也可W对弯曲部分的长 度方向两侧赋予面内剪切变形。
[0048] 运里,在目的部件形状1中的长度方向的弯曲为向宽度方向(侧壁部1B的板厚方 向)弯曲的形状的情况下,W对顶面部1A赋予面内剪切变形的方式来实施成型即可。即,根 据沿着长度方向的向宽度方向的弯曲的方向来适当地决定赋予面内剪切变形的板部分即 可。
[0049] 第一工序的成型例如通过拉深成型来进行。
[0050] 在第二工序中,通过成形加工、拉延成型等一般的冲压方法来将第一工序中实施 了上述面内剪切变形的板材冲压成型为目的部件形状1。
[0化1 ] ''第一工序"
[0052]在第一工序中,如图5、图6所示,使用具备剖面呈圆形的圆柱状的冲头3和开口有 供该冲头3通过的冲模孔4a的冲模4的模具。冲模孔4a的形状与冲头3为相同形状。冲模孔4a 的开口部为冲模4的肩部。
[0053] 如图7所示,上述冲头3的肩部3a的沿着周向的外形(图5、图6中的冲头3的上端面 的外周轮廓形状)为圆形,该圆的直径大于金属板6的板宽。此外,根据金属板6的加工条件, 冲头3的肩部3a的圆的直径可W为与金属板6的板宽相同的程度的尺寸或小于板宽。
[0054] 而且,首先,将金属板6设置于冲模4之上。此时,如仰视图即图7所示,W上述冲头3 中的圆形形状的上端面的中屯、位于金属板6的宽度方向中央且冲头3的肩部3a所抵接的金 属板6的板部分在目的形状中成为凸侧的弯曲部分2a的位置的方式进行调整。另外,在位于 冲模孔4a的外周的金属板部分之上设置防皱部件5,使该防皱部件5处于按压位于冲头3的 通过位置的外周的金属板6的状态。防皱部件5对金属板6的按压设定为金属板6能够伴随着 冲头3的上升朝向冲头3侧不产生權皱地移动的程度的引导状态。
[0055] 接着,使冲头3上升来实施拉深成型。优选冲头3的上升量设定为上述长度方向上 的两个弯曲部分2a、2b之间的长度。
[0056]由此,对成为凸的弯曲部分2a施加凸方向的弯曲,并且对成为凹的弯曲部分化施 加凹方向的弯曲。并且,如后所述,伴随着冲头3的上升,连续地朝向长度方向对位于成为凸 的弯曲部分2a与成为凹的弯曲部分化之间且成为侧壁部1B的部分依次施加沿着弯曲方向 的剪切变形。
[0057] 在该本实施方式中,W冲头3的上端面中屯、位置为边界,将金属板6成型为左右对 称的形状,并在该冲头3的上端面中屯、位置沿板宽方向切断(修剪(trim)),从而分割为两个 冲压成型部件。在从成为凸的弯曲部分2a开始长度方向左侧(与成为凹的弯曲部分2a、2b相 反的方向)的长度比冲头3的半径长的情况下,作为冲头3,使用图8所示的、剖面呈楠圆形形 状(图8(a))或左右的圆弧之间具有矩形部分的形状(图8(b))等其他剖面形状的冲头,由此 来确保从成为凸的弯曲部分2a至长度方向左侧为止的长度即可。即,对本实施方式而言,在 冲头3的外形中,冲头3与金属板6抵接来施加弯曲的部分W外的外形形状不存在任何限制。
[0058] 加工的平坦状的金属板6为图7所示的长方形形状的平板。在该实施方式的说明 中,作为说明时的坐标,W与冲头3的上端面的中屯、对置的金属板6的中央部为原点0、金属 板6的长度方向为X轴、金属板6的板宽方向为Y轴、板厚方向(冲头3的行程方向)为Z轴来进 行说明。
[0059] 接下来,例示金属板6W及拉深成型条件的一个例子。
[0060] 本实施方式的金属板6为矩形,是宽度W=100mm、长度L = 800mm、板厚1.0mm的板 材,金属板6的材质为llSOMPa级冷社钢板。冲头3、冲模4W及防皱部件5均为圆筒形状,冲模 孔4a的曲率半径Rd(冲模肩的曲率半径)为90mm,间隙化(冲头3与冲模4的间隙(冲头3的肩 半径与冲模孔4a的半径的差))为与金属板6的板厚相同的1.0mm,防皱部件载荷设定为假定 在金属板6不产生權皱的lOtonf。
[0061] 而且,像上述那样使冲头3沿Z轴方向(在本实施方式中为上下方向)动作,由此被 冲模4与防皱部件5夹着的金属板6的板部分边通过冲模肩部连续地弯曲,边沿X轴方向(冲 头3侧)W及Z轴方向移动并且向冲头3与冲模4的间隙流入。此时,在冲头3的肩部3a中,中央 侧相对地突出,与此相对,金属板6平坦,因此与冲头3的肩部3a抵接的金属板6部分中的宽 度方向中央侦U(第一载荷部)被强烈拉伸。另一方面,冲模4的肩部4b(冲模孔4a的开口端部 外周)中,板宽方向左右侧相对地向冲头侧突出,因此位于冲模4的肩部4b的板部分被弯曲, 并且在宽度方向两侧(第二载荷部)被强烈拉伸。因此,在成为侧壁部的部分,沿连结第一载 荷部与第二载荷部的方向即沿相对于板宽w及长度方向两方倾斜的倾斜方向进行拉伸,并 且进行拉深成型。此外,在该例中,根据冲头3的移动,金属板中的第二载荷部的位置(与冲 模肩部抵接的位置)向凹侧的弯曲部分化侧移动。
[0062] 运里,为了视觉上容易理解金属板6在成型前后如何变形,如图7所示,对加工前的 金属板6的表面标上各块呈正方形形状的格子状的记号。
[0063] 使用上述模具对矩形金属板6进行拉深成型,在成型品的中央部(与冲头3的中央 部抵接的部分)进行修剪,结果是,能够不产生破裂、權皱等成型不良地获得图9那样的成型 品。
[0064] 观察该成型品的结果是,能够确认:通过了冲模4的肩部的金属板部分(两个弯曲 部分2a、2b之间的部分)进行面内剪切变形,特别是在像格子AA(参照图9)那样从板宽的中 央至端部之间,产生图10所示的大的面内剪切变形。另外,在该拉深成型中,与一般的拉深 成型不同,冲模4的肩部的曲线(外形)中的向周向的收缩变形不怎么产生,因此本实施方式 适于向拉深成型性(兰克福特值)差的难成型部件的应用。
[0065] 接下来,使用图5~图7所示的模具形状对上述面内剪切变形产生的理由详细地进 行说明。
[0066] 在从ZY平面至冲头3的肩部3a为止的距离在金属板6的宽度方向上存在差别的情 况下,位于在X轴方向上相距YZ平面上最远的位置的冲头3的肩部的中央部(第一载荷部化) 强烈拉伸金属板6。另一方面,若着眼于冲模4侧,则位于在Y轴方向上相距YZ平面上最近的 位置的冲模孔4a的肩部的外周侧(第二载荷部Fb)强烈拉伸金属板6。因此,对金属板6而言, 中央部因冲头3受到相对大的张力,板的宽度方向端部因冲模4受到相对大的张力。图11表 示矩形金属板6在第一工序成型中途因冲头3与冲模4而受到张力的部位。其结果是,从防皱 部件5通过冲模4肩的金属板6像图12(a)那样被从Ξ处拉伸,因此受到像图8(b)那样的变 形。
[0067] 运样,在第一工序中,使用上述模具对金属板6进行拉深成型,由此W在第一载荷 部化与第二载荷部Fb之间产生拉伸力的方式对至少成为侧壁部1B的板位置赋予剪切变形, 上述第一载荷部化位于顶面部1A,上述第二载荷部Fb与该第一载荷部化在上述长度方向上 分离且位于比成为侧壁部1B的位置更靠板宽方向外侧的板部分。
[0068] 特别是在本实施方式中,伴随着冲头的移动,第二载荷部Fb的位置连续地移动,从 而即便在两个弯曲部分2a、2b之间存在距离,也能够更可靠地沿长度方向对板材赋予剪切 变形。
[0069] 在图12所示的例子中,顶面部1A的宽度方向中央位置相当于第一载荷部化,第二 载荷部Fb位于宽度方向外端部即左右的凸缘部1C。该第一载荷部化与第二载荷部Fb被最强 烈地拉伸的结果是,相对于长度方向倾斜地施加拉伸载荷,因而在板产生面内剪切变形。
[0070] 在该第一工序的成型中,优选间隙化(参照图7)为金属板6的板厚的0.5倍W上且 1.5倍W下。若不足板厚的0.5倍,则金属板6的表面被冲头3的侧面与冲模孔4a的内周面强 烈地减薄,从而容易产生破裂。另一方面,若大于板厚的1.5倍,则容易因剪切变形所造成的 板的应变而在金属板6的宽度方向端部附近产生图13所示的權皱。而且,在作为下一工序的 第二工序中,难W除去该權皱的情况较多。但是,不需要将沿着冲头3与冲模4的周向的间隙 整体规定在上述范围内。只要使至少图13那样的權皱容易产生的金属板6的宽度方向端部 附近的间隙为板厚的0.5倍W上且1.5倍W下即可。
[0071] 此外,在下一工序W后的工序通过修剪加工除去金属板6的宽度方向端部的情况 或最终制品形状之中不包含该宽度方向端部的情况等、可W在金属板6的宽度方向端部产 生權皱的情况下,不存在对间隙化的制约。
[0072] 在上述说明中,例示了冲模4的肩部的沿着周向的外形(特别是与金属板6抵接的 部分的外形)为恒定的曲率半径Rd的圆,冲头3的肩部3a的外形(特别是与金属板6抵接的部 分的外形)为恒定的曲率半径化(化= Rd-Cl)的圆的情况。然而,并不限定于该形状。
[0073] 例如,使用具有如下形状的外形的冲头3即可:冲头3的肩部3a中的、供金属板6的 中央部抵接的部分与供金属板6的板宽方向端部抵接的部分在长度方向(X轴方向)上偏移、 即在长度方向上分隔。即,至冲头3的肩部3a为止的、金属板6的板宽方向的中央侧部位置与 和上述金属板6的板宽方向端部抵接的端缘部在上述长度方向(X轴方向)上分隔,作为冲头 3的肩部的外形,形成为从上述中央侧部位置越朝向上述端缘部,相距上述中央侧部位置的 上述分隔量越大的轮廓形状即可。顺带说一下,考虑上述分隔量越大、赋予的剪切变形越 大。
[0074] 如图7所示,外形为能够形成从ZY平面至和冲头3的肩部抵接的部分下,也记作 边界)的最短距离Dmin与最长距离Dmax的距离之差AD的形状即可。因此,冲头3的肩部的外 形可W为具有图14~图15那样的直线部与曲线部双方的外形、图16那样的楠圆形状的外 形。另外,对外形而言,除此W外,也可W是抛物线、组合多个直线与曲线的形状、S字、W字、 多边形等。其中,优选随着从中央侧部朝向端缘部而相距中央侧部的长度方向的距离变长。 [007引另外,也可W是像图17那样曲线的中屯、轴位于冲模4侧的外形的形状。
[0076] 运里,若设在成为最短距离Dmin与最长距离Dmax的各自的边界位置的板宽方向的 距离为AW(参照图17),则优选AD与AW的比在0.01 < AD/AW< 10的范围内。若AD/AW小 于0.01,则AD相对于板宽过小,因此有可能无法将为了在下一工序成型部件形状1而所需 的面内剪切变形赋予金属板6。另一方面,若AD/AW大于10,则形成边界线的形状急剧变化 的部位,因此金属板6在该部位超过自身的延性而局部发生变形,容易产生破裂。更优选Δ0 与AW的比在0.1< AD/AW<5的范围内。
[0077] 运里,在上述第一工序的例子中,例示了通过拉深成型来产生面内剪切变形的情 况,但只要是对第一载荷部化与第二载荷部之间施加拉伸力的加工即可,第一工序的处理 并不限定于拉深成型。
[007引。第二工序"
[0079] 在第二工序中,在第一工序中像图9那样赋予了剪切变形之后,使用按照目的部件 形状1的模具,W使目的部件形状1弯曲变形的方式进行冲压成型,从而形成冲压成型部件。 良P,成型出部件的侧壁部1B、凸缘部1C,从而成型为长度方向上弯曲的部件形状1。
[0080] 该第二工序的冲压成型中的弯曲变形的赋予方法不特别限制,但优选使用作为一 般的冲压成型法的图18例示的成形加工的模具10、11、图20例示的拉延成型的模具12~14、 或者使用凸轮机构。
[0081] 运里,在图18中,附图标记10表示冲模,附图标记11表示冲头。在图20中,附图标记 12表示冲模,附图标记13表示冲头,附图标记14表示防皱部件。
[0082] 另外,为了进一步抑制顶面部1A中的權皱的产生或固定冲压成型部件,也可W使 用衬垫。即,也可W在利用冲头的头与衬垫夹持成为顶面部ΙΑ的部分进行约束的状态下,实 施冲压成型来制造冲压成型部件。
[0083] 另外,例如冲头底的宽度与侧壁部1Β的高度设定为金属板6的板宽W的1/4,侧壁部 1Β的角度设定为80°,间隙化设定为与板厚相同即可。
[0084] 在第二工序中的利用模具的成型中,如图19所示,能够获得不产生破裂、權皱地在 长度方向上弯曲的部件形状1,并能够确认:第一工序中产生面内剪切变形的金属板6的位 置位于侧壁部Α。
[0085] 通过预先在第一工序中赋予的面内剪切变形,能够将第二工序后的在侧壁部A的 周边产生的金属板6的过量或不足抑制得较小。因此,作为第二工序目的成型模具,不需要 进行复杂的构造、成型,除成形加工之外,可W使用图20的那样的拉延成型模具。
[0086] 此外,为了制作剖面形状呈字形且在长度方向上弯曲的部件形状1,与金属板 6的板宽W相对地延长第二工序目的模具的侧壁部的高度与冲头底部的宽度的合计长度即 可。
[0087] 运里,在第二工序中,不需要在同一时刻弯曲成型为目的部件形状1。例如,可W在 进行了先弯曲凸侧的弯曲部分2a的加工之后,错开W弯曲凹侧的弯曲部分2b的方式进行弯 曲加工等各弯曲部的加工的时刻而实施弯曲。
[0088] 运样,通过错开时刻,使材料的流动更顺利,从而最终形状的精度提高。
[0089] (变形例)
[0090] 在上述说明中,记载了在第一工序中使用在XZ平面对称的模具形状的情况,但也 可W使用在XZ平面非对称的模具形状。在该情况下,如图21(a)所示,能够应对顶面部1A沿 着长度方向在板宽方向上弯曲为S字形等的的情况。
[0091] 目P,在使用非对称的模具的情况下,通过第一工序,在金属板的侧壁部1B、顶面部 1A,产生在XZ平面非对称的面内剪切变形。因此,在通过第二工序冲压成型该金属板的情况 下,起到容易成型出图21那样的在长度方向上扭曲的部件形状的效果。运是因为:在图21的 部件的情况下,为了在与顶面部1A连续的左侧和右侧的侧壁部1B抑制破裂、權皱而所需的 金属板的长度的过量或不足不同。因此根据该过量或不足来设定根据上述非对称的模具即 可。
[0092] 另外,此时,在第一工序中,还可W对顶面部1A赋予与宽度方向的弯曲对应的面内 剪切。
[0093] (本实施方式的效果)
[0094] (1)-种冲压成型方法,将金属板6成型为部件形状1,该部件形状1至少具有顶面 部1AW及与顶面部1A的左右两侧连续的侧壁部1B,且剖面呈"3"字形,且在与上述剖面交 叉的方向即长度方向上具有弯曲的1个或2个W上的弯曲部分2a、2b。具备:第一工序,在上 述第一工序中,对上述金属板6的长度方向上的上述弯曲部分2a、2b的两侧或单侧的板部分 赋予与上述弯曲的方向对应的面内剪切变形;W及第二工序,在上述第二工序中,将赋予了 上述面内剪切变形的板材冲压成型为上述部件形状1。
[00M]根据该结构,在第一工序中对金属板6赋予沿着弯曲方向的面内剪切变形之后,在 第二工序中冲压成型为目的部件形状1,从而制造冲压成型部件。
[0096]通过预先赋予面内剪切变形,能够抑制弯曲部分2a、化中的过量的材料的移动。其 结果是,在成型为具有"3"字形、帽形等剖面且在与剖面交叉的长度方向上具有弯曲部分 2a、化的部件形状时,能够抑制破裂、權皱的产生。
[0097] (2)在部件形状1的弯曲部分2a、2bW顶面部1A成为凸或成为凹的方式弯曲的情况 下,第一工序的面内剪切变形赋予成为侧壁部1B的板部分。
[0098] 在沿顶面部1A的板厚方向弯曲的情况下,主要在侧壁部产生金属板6的长度的过 量或不足。
[0099] 根据该结构,对产生长度的过量或不足的侧壁部预先赋予面内剪切变形,从而在 成型为具有"3"字形、帽形等剖面且在与剖面交叉的长度方向上具有弯曲部分2a、2b的形 状时,能够抑制破裂、權皱的产生。
[0100] (3)在上述部件形状1在长度方向上具有2个W上的弯曲部分2a、2b的情况下,在第 一工序中,对相邻的弯曲部分2a、2b之间赋予上述面内剪切变形。
[0101] 根据该结构,对相邻的弯曲部分2a、2b之间赋予上述面内剪切变形,从而能够一并 抑制两处弯曲部中的破裂、權皱的产生。
[0102] (4)在第一工序中,W在第一载荷部化与第二载荷部即之间产生拉伸力的方式来 进行拉深成型使上述金属板6产生上述剪切变形,上述第一载荷部化位于上述顶面部1A,上 述第二载荷部Fb与该第一载荷部化在上述长度方向上分离且位于上述侧壁部1B或比该侧 壁部1B更靠板宽方向外侧的板部分。
[0103] 根据该结构,能够向相对于板长度方向倾斜的方向输入拉伸力,赋予面内剪切变 形。
[0104] (5)在拉深成型中使用的冲头3的肩部3a的外形为如下轮廓形状:与上述金属板6 的板宽方向的中央侧部位置抵接的中央侧部和与上述金属板6的板宽方向端部抵接的端缘 部在上述长度方向上分隔,且随着从上述中央侧部朝向上述端缘部,从上述中央侧部开始 的上述分隔量变大。
[0105] 此外,按照冲头3的肩部的外形形状,也将冲模孔4a的外形形状设定为相同形状。
[0106] 根据该结构,能够对弯曲部分2a、2b赋予弯曲,并赋予所需的剪切变形。
[0107] (6)在将中央侧部与上述端缘部的上述分隔量定义为Δ D、将上述中央侧部与上述 端缘部的板宽方向的距离定义为A W的情况下,满足0.01 < AD/AW< 10。
[0108] 若在该范围内,则能够赋予剪切变形。
[0109] (7)使在第一工序中使用的冲头3与冲模4之间的间隙为上述金属板6的板厚的0.5 倍W上且1.5倍W下。
[0110] 根据该结构,能够减少或抑制因拉深成型在板宽端部产生的權皱。
[0111] (8)冲头3的肩部3a的上述外形在上述金属板6的板宽方向中央侧具备沿该金属板 6的板宽方向延伸的平行部,上述中央侧部位于该平行部的端部。
[0112] 根据该结构,能够减少向板宽方向中央侧部的拉伸力的施加,而能够有效地抑制 在宽度方向中央侧的權皱产生。
[0113] (9)在冲头3的肩部3a的上述外形中,上述中央侧部与上述端缘部之间的外形为直 线或圆弧状。
[0114] 根据该结构,能够施加面内剪切力。
[0115] (10)平行部与成为上述顶面部1A的金属板6位置抵接。
[0116] 根据该结构,能够减少向顶面部ΙΑ的拉伸力的施加,能够有效地抑制顶面部ΙΑ中 的權皱产生。
[0117] (11)在第二工序中,使用成形加工或者拉延成型来将赋予了上述面内剪切变形的 板材冲压成型为上述部件形状1。
[0118] 由此,能够成型为目的部件形状1。
[0119] (12)在第二工序中,利用衬垫与冲头3夹持上述金属板6中的成为顶面部1Α的位 置,从而对金属板6中的成为顶面部1Α的位置的在成型中途的移动进行约束。
[0120] 由此,能够更可靠地抑制顶面部1Α中的權皱产生。
[0121] (13)目的部件形状1的上述弯曲部分2a、2b具有顶面部1Α成为凸的弯曲部分2a、2b 和成为凹的弯曲部分2a、2b,在第二工序中,将相邻的弯曲部分2a、2b之间沿上述长度方向 分割为多个部位,改变弯曲上述多个部位的时刻。
[0122] 根据该结构,能够更可靠地冲压成型为目的部件形状1。
[0123] 例如,错开时刻地进行凸侧的弯曲部分2a、2b的成型与凹侧的弯曲部分2a、2b的成 型,从而能够高精度地进行加工。
[0124] 实施例
[0125] 接下来,对针对基于本发明的上述实施方式的冲压成型的实施例进行说明。此外, 本发明并不限制于上述实施例。
[0126] 。应用材料"
[0127] 作为金属板6,使用590M化W上的高强度钢板、侣合金板等延性、兰克福特值差的 金属板。
[01%] 具体而言,如表1所示,作为金属板6,使用590MPa级钢板和llSOMPa级钢板。
[0129][表 1] rmr^nl
[0131] 对象部件为图1的在长度方向上弯曲的部件形状1,金属板6的宽度W = 300mm,长度 L = 800mm,板厚为 1.0mm。
[0132] 而且,基于本发明的发明例与用于比较的比较例的成型法及其评价结果(可否成 型)分别如表2和表3所示。
[0133] [表 2]
[0134]
[0135] [表 3]
[0136]
[0137] 成型品的评价通过目视观察来进行,利用◎.CXA.X运4个等级来评价。
[0138] 具体而言,产生破裂的情况下为"X",不产生破裂但产生明显的權皱的情况为 ,不产生破裂、權皱的情况为?",不产生破裂、權皱且外观特别优良的情况为"◎"。此 夕h在第一工序的成型中产生破裂的情况下,判定为"X",不实施第二工序。
[0139] 运里,比较例是仅一道工序的成型,是对通过拉延成型、成形加工而成型出的成型 品进行冲压加工的情况,发明例是通过图10所示的模具进行第一工序、通过图14所示的模 具实施第二工序来形成目的成型品的情况。
[0140] 对图14的第一工序的模具而言,优选直线部的距离Wd在0<Wd<板宽W的范围内。 在Wd = 0的情况下,与图6的模具相同。在Wd =板宽W的情况下,A D = 0,因此在金属板6不产 生面内剪切变形。另外,在对象部件的顶面部1A平坦的情况下,更优选W第一工序的成型后 的金属板6的中央部平坦的方式使顶面部1A的宽度与Wp相同。
[0141] 从表2、表3可知,在比较例中容易产生破裂或權皱,相对于此,在发明例中破裂、權 皱均未产生。
[0142] 运里,第一工序的处理通过图15、图16、图17的模具也实施,但结果获得与表2W及 表3相同的结果。
[0143] W上,本申请主张优先权的日本国专利申请2013-263993 (2013年12月20日申请) 的全部内容通过参照构成本公开的一部分。
[0144] 运里,参照有限数量的实施方式进行了说明,但权利范围并不限定于此,基于上述 公开的各实施方式的改变对本领域技术人员而言是显而易见的。
[0145] 附图标记说明:
[0146] 1...部件形状;1A...顶面部;1B...侧壁部;1C...凸缘部;2a...弯曲部分(凸方 向);化...弯曲部分(凹方向);3...冲头;3a...肩部;4...冲模;4a...冲模孔;4b...肩部; 6...金属板;CL...间隙;Dmax...最长距离;Dmin...最短距离;Fa...第一载荷部;Fb...第 二载荷部。
【主权项】
1. 一种冲压成型方法,其特征在于, 将金属板成型为部件形状,该部件形状至少具有顶面部以及与所述顶面部的左右两侧 连续的侧壁部,且具有"3"字形或帽形的剖面,且在与所述剖面交叉的方向即长度方向上 具有1个或2个以上的弯曲的弯曲部分, 具备: 第一工序,在上述第一工序中,对所述金属板的所述长度方向上的所述弯曲部分的两 侧或单侧的板部分赋予与所述弯曲的方向对应的面内剪切变形;和 第二工序,在上述第二工序中,将赋予了所述面内剪切变形的板材冲压成型为所述部 件形状。2. 根据权利要求1所述的冲压成型方法,其特征在于, 所述部件形状的所述弯曲部分以所述顶面部成为凸或成为凹的方式弯曲, 所述第一工序的所述面内剪切变形赋予成为所述侧壁部的板部分。3. 根据权利要求1或2所述的冲压成型方法,其特征在于, 所述部件形状具有在所述长度方向上分离的2个以上的弯曲部分, 在所述第一工序中,对相邻的弯曲部分之间赋予所述面内剪切变形。4. 根据权利要求1~3中任一项所述的冲压成型方法,其特征在于, 在所述第一工序中,在第一载荷部和第二载荷部之间输入拉伸力来产生所述剪切变 形,所述第一载荷部位于所述顶面部,所述第二载荷部与该第一载荷部在所述长度方向上 分离且位于所述侧壁部或比该侧壁部更靠板宽方向外侧的板部分。5. 根据权利要求4所述的冲压成型方法,其特征在于, 在所述第一工序中,通过拉深成型产生所述剪切变形, 在所述拉深成型中使用的冲头的肩部的沿着周向的外形为如下轮廓形状:与所述金属 板的板宽方向的中央部侧位置抵接的中央侧部和与所述金属板的板宽方向端部抵接的端 缘部在所述长度方向上分隔,且随着从所述中央侧部朝向所述端缘部,相距所述中央侧部 的所述分隔量变大, 在所述拉深成型中使用的冲模肩部的外形为与所述冲头的肩部的外形同样的轮廓形 状。6. 根据权利要求5所述的冲压成型方法,其特征在于, 在将所述中央侧部与所述端缘部的所述分隔量定义为A D、将所述中央侧部与所述端 缘部的板宽方向的距离定义为A W的情况下,满足0.01 < Δ D/ Δ W < 10。7. 根据权利要求5或6所述的冲压成型方法,其特征在于, 使在所述第一工序中使用的冲头与冲模孔之间的间隙为所述金属板的板厚的0.5倍以 上且1.5倍以下。8. 根据权利要求5~7中任一项所述的冲压成型方法,其特征在于, 所述冲头的肩部的所述外形在所述金属板的板宽方向中央侧具备沿该金属板的板宽 方向延伸的平行部,所述中央侧部位于该平行部的端部。9. 根据权利要求8所述的冲压成型方法,其特征在于, 在所述冲头的肩部的所述外形中,所述中央侧部与所述端缘部之间的外形为直线或圆 弧状。10. 根据权利要求8或9所述的冲压成型方法,其特征在于, 所述平行部与成为所述顶面部的金属板位置抵接。11. 根据权利要求1~10中任一项所述的冲压成型方法,其特征在于, 在所述第二工序中,使用成形加工或拉延成型来将赋予了所述面内剪切变形的板材冲 压成型为所述部件形状。12. 根据权利要求11所述的冲压成型方法,其特征在于, 在所述第二工序中,利用衬垫与冲头挟持所述金属板中的成为顶面部的位置来进行成 型,从而对所述金属板中的成为所述顶面部的位置的在成型中途的移动进行约束。13. 根据权利要求11或12所述的冲压成型方法,其特征在于, 所述部件形状的所述弯曲部分具有所述顶面部成为凸的弯曲部分和所述顶面部成为 凹的弯曲部分, 在所述第二工序的成型中,至少改变对成为凸的弯曲部分进行弯曲的时刻和对成为凹 的弯曲部分进行弯曲的时刻。14. 一种冲压成型部件的制造方法,其特征在于, 将金属板成型为部件形状来制造冲压成型部件,该部件形状至少具有顶面部以及与所 述顶面部的左右两侧连续的侧壁部,且具有"口"字形或帽形的剖面,且在与所述剖面交叉 的方向即长度方向上具有1个或2个以上的弯曲的弯曲部分, 具备: 第一工序,在上述第一工序中,对所述金属板的所述长度方向上的所述弯曲部分的两 侧或单侧的板部分赋予与所述弯曲的方向对应的面内剪切变形;和 第二工序,在上述第二工序中,将赋予了所述面内剪切变形的板材冲压成型为所述部 件形状。
【文档编号】B21D22/26GK105848801SQ201480069801
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2014年10月21日
【发明人】藤井祐辅, 新宫丰久, 饭塚荣治, 山崎雄司
【申请人】杰富意钢铁株式会社
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