专利名称：冲压成形用模具及冲压成形方法
技术领域：
本发明涉及一种冲压成形技术，更具体来说，涉及改善冲压成形品的产品拐角部 产生的裂纹或折皱的冲压成形用模具及使用该模具的冲压成形方法。
背景技术：
以往，在冲压成形中，容易在冲压成形品的袋状拐角部分产生裂纹或折皱，产生了 裂纹或折皱的产品被作为废料。因此进行了如下的考虑，即在冲压成形用模具的制作前， 实施模具面的造型研究或模拟评价等，制作在产品中不产生裂纹或折皱的模具。但是，当在模具制作后进行冲压成形品的试制时，经常会有不按事前研究那样进 行的情况。这样，在实际中经常要修改所制作的模具并对症治疗地加工成不会产生裂纹或折 皱的模具，在该模具的修改中要花费很多时间或费用。这里，对于使用以往的冲压成形用模具的冲压成形方法，使用图4 图9进行说 明。而且，在图4、图8、图9中，表示的是透过作为上模具的阴模32的俯视，为了说明的方 便，省略阴模32的图示。如图4及图5所示，用虚线表示的拉深轮廓21在俯视中，是在作为下模具的冲头 33与压料圈34的交界部分上呈现的交界线。另外，用双点划线表示的产品分型线22是在 成为冲压成形的对象的材料构件中，作为产品残留的部分与切掉的部分的交界线。也就是 说，比产品分型线22靠近内侧的材料部分作为产品被残留，比产品分型线22靠近外侧的材 料部分被切掉而作为废料。此外，利用由拉深轮廓21与材料构件外形线23包围的范围(图4中所示的斜线 部分)的折皱推压面3 和缓冲垫面3 形成夹持部37。夹持部37在对图4中所示的斜 线部分的材料构件(坯料)35施加流入阻力的同时夹持材料构件35。如图5、图6所示，以往的冲压成形用模具31由阴模32、冲头33、压料圈34等构 成。在所谓被称作缓冲垫拉深的冲压方式中，首先，在图5(a)所示的第一状态下，在 压料圈34上放置薄板状的材料构件35。然后，在图5(b)所示的第二状态下，通过从上方取下阴模32，而利用形成于阴模 32上的折皱推压面3 和形成于压料圈34上的缓冲垫面34a (即夹持部37)来夹持材料构 件35的边缘部35a。然后，在图6 (a)所示的第三状态下，在用夹持部37夹持材料构件35的边缘部3 的同时，与从阴模32受到的推压力对应地降下缓冲垫面34a。此后，在图6(b)所示的第四状态下，在形成于冲头33上的凸部33a面对形成于阴 模32上的凹部32b的状态下，推压材料构件35。这样，由夹持部37夹持的材料构件35就 会在向着箭头Bl及B2的方向流入到由凸部33a及凹部32b形成的空隙部36的同时，沿着 凸部33a或凹部32b的形状发生塑性变形。这里，发生塑性变形的材料构件35在图7中以符号Ml及M2表示的部位被弯曲，并且延伸长度L。通过像这样加工材料构件35，就可以制 成立体的产品。如图4及图8所示，以往的冲压成形用模具中，由折皱推压面3 和缓冲垫面3 形成而夹持材料构件35的边缘部35a的夹持部37构成为连续地包围拐角部35b的周围的 近似L字形。在成形拐角部35b的工序中，如图8所示，材料构件35的流入从2个方向的侧面 (即图8中所示的R侧和S侧)向拐角凹部32c集中，这样拐角部3 外侧的边缘部3 (更 具体来说是图8中所示的包围部T的范围)被向压缩方向推压(所谓的压缩成形)。其结果，如图9所示，在拐角部3 外侧的边缘部35a(即图8及图9中所示的包 围部T的范围)中产生厚度增加的现象。这样，该边缘部35a(包围部T)的厚度增加成为流入阻力增加的原因，从而成为在 拐角部3 周边(更具体来说是图9中所示的包围部U的范围)产生裂纹或折皱的原因。另外，如果将拐角部35b的曲率半径设定得较小，则流入阻力的增加就会变得更 为明显，因此无法增大曲率半径，从而也成为设计受到限制的原因。因此，为了减少在冲压成形品的袋状拐角部分上产生的裂纹或折皱，已知有如下 技术，即改进作为模具的构成部件的阴模，除了设于该阴模的折皱推压面的压边筋以外， 在拐角部分的折皱推压面上也配设凹部/凸部，由此来增加对流入到袋状拐角部分的材料 的折皱产生的阻力，并减少裂纹或折皱的产生。例如，在日本特开平8-25097号公报中公开 有该技术。但是，该以往技术中，在冲压成形品的拉深深度大的情况下，存在无法充分地抑制 裂纹或折皱的产生的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供无论拉深深度的大小如何都能够减少在冲压成形品的拐 角部分上产生的裂纹或折皱的冲压成形用模具、以及使用该模具的冲压成形方法。作为本发明的第一方式的冲压成形用模具是如下的冲压成形用模具，即具备具 有凹部和形成于该凹部周围的折皱推压面的阴模；具有与上述凹部对应的凸部的冲头；具 有与上述折皱推压面对应的缓冲垫面的压料圈，由上述折皱推压面和上述缓冲垫面来形成 夹持部，在利用该夹持部夹持材料构件的同时对该材料构件进行冲压成形，上述夹持部被 与上述凹部的拐角部连通的开放部分割为第一夹持部和第二夹持部。另外，在本发明的冲压成形用模具中，优选为在上述第一夹持部及第二夹持部的 上述开放部侧，作为上述冲头与上述压料圈的交界线即拉深轮廓，分别形成圆弧部。另外，在本发明的冲压成形用模具中，优选为上述圆弧部分别朝向上述材料构件 的末端侧沿相互背离的方向弯曲。作为本发明的第二方式的冲压成形方法是使用如下的冲压成形用模具，在利用夹 持部夹持材料构件的同时进行冲压成形的冲压成形方法，该冲压成形用模具具备具有凹 部和形成于该凹部周围的折皱推压面的阴模；具有与上述凹部对应的凸部的冲头；具有与 上述折皱推压面对应的缓冲垫面的压料圈，并由上述折皱推压面和上述缓冲垫面形成上述 夹持部，上述夹持部被与上述凹部的拐角部连通的开放部分割为第一夹持部和第二夹持部，该冲压成形方法中，利用上述第一夹持部及第二夹持部来夹持上述材料构件。另外，在本发明的冲压成形方法中，优选为在上述第一夹持部及第二夹持部的上 述开放部侧，作为上述冲头与上述压料圈的交界线即拉深轮廓，分别形成圆弧部。另外，在本发明的冲压成形方法中，优选为上述圆弧部分别朝向上述材料构件的 末端侧沿相互背离的方向弯曲，并利用上述圆弧部对位于上述开放部的上述材料构件施加 流入阻力。根据本发明的第一方式涉及的冲压成形用模具，能够缓解材料构件的流入集中于 拐角部的情况。这样，就能够减少裂纹或折皱的产生。另外，由于位于开放部的材料构件的 约束变松，因此能够很容易地应对深拉深。此外，如果将材料构件的流入阻力最佳化，则还能够改善冲压成形产品的壁厚减少率。另外，根据本发明的冲压成形用模具，能够将对材料构件施加的流入阻力最佳化， 而使材料向拐角部的流入分散。另外，根据本发明的冲压成形用模具，能够对位于开放部的材料构件施加流入阻 力。根据本发明的第二方式涉及的冲压成形方法，能够缓解材料构件的流入集中于拐 角部的情况。这样，就能够减少裂纹或折皱的产生。另外，由于位于开放部的材料构件的约 束变松，因此能够很容易地应对深拉深。此外，如果将材料构件的流入阻力最佳化，则还能够改善冲压成形产品的壁厚减少率。另外，根据本发明的冲压成形方法，能够将对材料构件施加的流入阻力最佳化，而 使材料向拐角部的流入分散。另外，根据本发明的冲压成形方法，能够调整位于开放部的材料构件的流入量。
图1是表示利用本发明的一个实施方式涉及的冲压成形用模具得到的拐角部的 成形状态的局部示意图，(a)是局部俯视示意图，(b)是图1(a)中所示的A-A线剖面的局部 剖面示意图。图2是表示利用冲压成形用模具得到的拐角部的冲压成形状况的局部俯视示意 图。图3是表示材料构件小的情况下的利用冲压成形用模具得到的拐角部的冲压成 形状况的局部俯视示意图。图4是表示利用以往的冲压成形用模具得到的拐角部的成形状态的局部俯视示 意图。图5是说明利用以往的冲压成形用模具进行的冲压成形方法的局部示意图，(a) 表示第一状态，(b)表示第二状态。图6是说明利用以往的冲压成形用模具进行的冲压成形方法的局部示意图，(a) 表示第三状态，(b)表示第四状态。图7是表示利用以往的冲压成形用模具进行的冲压成形方法的材料构件的变形状况的局部剖面示意图。图8是表示利用以往的冲压成形用模具得到的拐角部的冲压成形状况的局部示 意图，(a)是局部俯视示意图，(b)是表示阴模的拐角部的局部立体图。图9是表示在利用以往的冲压成形用模具成形的冲压加工品的拐角部产生的不 良状况的局部俯视示意图。
具体实施例方式首先，使用图1 图3对使用了本发明涉及的冲压成形用模具的冲压成形方法进 行说明。而且，图1 (a)、图2、图3中，为了说明的方便，表示的是透过了作为上模具的阴模2 的俯视，省略阴模2的图示。另外，本实施例中，例示出与以往的冲压成形方法相同地采用 了所谓被称作缓冲垫拉深的冲压方式时的冲压成形方法，进行以下的说明。如图1(b)所示，本发明涉及的冲压成形用模具1具备作为上模具的阴模2、作为 下模具的冲头3和压料圈4等。本发明涉及的冲压成形方法中，首先在压料圈4上放置薄板状的材料构件(坯 料)5，通过从上方取下阴模2，而在用形成于阴模2上的折皱推压面加和形成于压料圈4 上的缓冲垫面4a(即夹持部14)夹持材料构件5的边缘部fe的同时，与从阴模2受到的推 压力对应地降下缓冲垫面如。此后，在形成于冲头3中的凸部3a面对形成于阴模2中的凹部2b的状态下，推压 材料构件5。这样，由夹持部14夹持的材料构件5在流入到由凸部3a及凹部2b形成的空 隙部6中的同时，沿着凸部3a或凹部2b的形状发生塑性变形(弯曲或延伸)，并加工成形 为立体的产品。而且，虽然在本实施例中示出了采用被称作缓冲垫拉深的冲压方式的例子，然而 并不是限定适用本发明的冲压成形方法中采用的冲压方式。本发明涉及的冲压成形方法中所采用的冲压成形用模具1中，拉深轮廓的设定方 法与以往不同，在该拉深轮廓的设定方法方面具有本发明的特征。如图1(a)所示，在冲压成形用模具1中，拉深轮廓10在俯视时是在冲头3与压料 圈4的交界部分上呈现的交界线。此外，拉深轮廓10在俯视时，被开放部15分割为第一拉 深轮廓IOa和第二拉深轮廓10b。也就是说，冲压成形用模具1作为拉深轮廓10，具有在俯 视时处于由开放部15分割的状态的第一拉深轮廓IOa和第二拉深轮廓10b。另外，产品分 型线11被设定为与以往相同。此外，在本实施方式涉及的冲压成形方法中，沿着各拉深轮 廓10a、10b设定飞边棱线12a、12b。所谓“飞边棱线”是表示与考虑到冲压性而在冲压时残 留的飞边部分的交界。第一拉深轮廓IOa是图1 (a)中所示的材料构件5的上边部分所设定的交界线，并 利用由第一拉深轮廓IOa和材料构件外形线13包围的范围的折皱推压面加和缓冲垫面如 来形成第一夹持部14a。另外，第二拉深轮廓IOb是图1 (a)中所示的材料构件5的右边部 分所设定的交界线，并利用由第二拉深轮廓IOb和材料构件外形线13包围的范围的折皱推 压面加和缓冲垫面如来形成第二夹持部14b。也就是说，如图1 (a)、(b)所示，冲压成形用模具1利用折皱推压面加和缓冲垫面 4a，在拐角凹部2c附近将夹持部14分割为第一夹持部1 和第二夹持部14b而夹持材料构件5的边缘部fe。另外，在冲压成形用模具1中，以往形成为近似L字形，连续地夹持材料构件的拐 角部的周围地构成的夹持部(例如图4中所示的夹持部37) 14被开放部15分割为第一夹 持部1 及第二夹持部14b，在各夹持部14a、14b之间形成不约束材料构件5的开放部15。利用这种构成，将朝向拐角凹部2c的材料流入分散，由此在拐角凹部2c中材料构 件5的边缘部fe受到的压缩方向的推压力得到缓解，其结果，边缘部fe中的板厚增加得到 缓解。此外，通过缓解该边缘部fe中的板厚增加，而使流入阻力的增加得到抑制，边角 部中的裂纹或折皱的产生得到抑制。而且，虽然在本实施方式中，表示的是形成设定出各拉深轮廓10a、10b的边角部 的2边所成的夹角约为90度的例子，然而并非是由设定出拉深轮廓的2边所成的夹角来限 定本发明。例如，在将形成拐角部的2边构成锐角或钝角的产品冲压成形的情况下，也可以 适用本发明。如上所述，本发明涉及的冲压成形方法是使用如下的冲压成形用模具1，在利用夹 持部14夹持材料构件5的同时进行冲压成形的冲压成形方法，该冲压成形用模具1具备 具有凹部2b和形成于该凹部2b周围的折皱推压面加的阴模2 ；具有与凹部2b对应的凸 部3a的冲头3 ；具有与折皱推压面加对应的缓冲垫面如的压料圈4，该冲压成形用模具1 利用折皱推压面加和缓冲垫面如形成夹持部14，夹持部14被与凹部2b的拐角凹部2c连 通的开放部15分割为第一夹持部1 和第二夹持部14b，并利用第一夹持部1 及第二夹 持部14b来夹持材料构件5。利用这种构成，能够缓解材料构件5的流入集中于拐角凹部2c的情况。这样，能 够减少裂纹或折皱的产生。另外，由于位于开放部15的材料构件5的约束变松，因此能够 很容易地应对深拉深。此外，通过将材料构件5的流入阻力最佳化，还能够改善冲压成形产 品的壁厚减少率。另外，如图1及图2所示，各拉深轮廓10a、10b的形状在拐角凹部2c周边被设定 为圆弧形状。另外，该圆弧被设定为分别通往材料构件5的末端(材料构件外形线13)的 外侧。此外，在各拉深轮廓10a、10b中设定于材料构件5末端侧的圆弧部10c、10d在俯 视时，被沿相互背离的方向弯曲。具体来说，如图2中所示，形成于第一拉深轮廓IOa中的圆 弧部IOc朝向材料构件5的末端侧向逆时针(图2中所示的箭头P的方向)弯曲。另外， 形成于第二拉深轮廓IOb中的圆弧部IOd朝向材料构件5的末端侧向背离箭头P的方向的 顺时针(图2中所示的箭头Q的方向)弯曲。利用这种构成，即使是在位于开放部15的材料构件5中，形成于阴模2中的圆弧 (即，在各拉深轮廓10a、IOb的末端设定的圆弧部10c、IOd)也会成为流入阻力，能够限制开 放部15处的材料构件5的流入量。另外，通过调整末端的圆弧部10c、10d的形状(即圆弧 的半径)，也能够调整材料构件的流入量。具体来说，通过使圆弧部10c、IOd的半径更小，就 能够对材料构件5施加更大的流入阻力。如上所述，在冲压成形用模具1中，在第一夹持部Ha及第二夹持部14b的开放部 15侧，作为冲头3与压料圈4的交界线即各拉深轮廓10a、10b的一部分，分别形成圆弧部IOcUOd0利用这种构成，将对材料构件5施加的流入阻力最佳化，就能够使朝向拐角凹部 2c的流入的材料分散。另外，在冲压成形用模具1中，圆弧部10c、10d分别朝向材料构件5的末端侧，沿 相互背离的方向(即箭头P及箭头Q的方向)弯曲。此外，冲压成形用模具1利用圆弧部 IOcUOd对材料构件5施加流入阻力。利用这种构成，就能够对位于开放部15的(即，未被各夹持部14a、14b夹持的) 材料构件5施加流入阻力，能够调整位于开放部15的材料构件5的流入量。另外，如图3所示，在为了改善材料构件5的材料利用率而实现材料构件5的小型 化的情况下，也可以很容易地适用本发明。这种情况下的拉深轮廓18与上述的拉深轮廓10不同，省略了在末端的圆弧部 18c、18d的近前部设置的倾斜部，可以设成由与产品分型线平行的拉深轮廓18a、18b直接 形成圆弧部18c、18d的构成的拉深轮廓18。产业上的可利用性本发明不仅可以应用于对金属制的材料构件的冲压成形加工，而且还可以应用于 对树脂或玻璃等各种材料构件的冲压成形加工。
权利要求
1.一种冲压成形用模具，具备具有凹部和形成于该凹部周围的折皱推压面的阴模；具有与上述凹部对应的凸部的冲头；具有与上述折皱推压面对应的缓冲垫面的压料圈，其中，由上述折皱推压面和上述缓冲垫面来形成夹持部，在利用该夹持部夹持材料构件的同时，对该材料构件进行冲压成形，该冲压成形用模 具的特征在于，上述夹持部被与上述凹部的拐角部连通的开放部分割为第一夹持部和第二夹持部。
2.根据权利要求1所述的冲压成形用模具，其特征在于，在上述第一夹持部及第二夹 持部的上述开放部侧，作为上述冲头与上述压料圈的交界线即拉深轮廓的一部分，分别形 成圆弧部。
3.根据权利要求2所述的冲压成形用模具，其特征在于，上述圆弧部分别朝向上述材 料构件的末端侧沿相互背离的方向弯曲。
4.一种冲压成形方法，使用如下的冲压成形用模具，并在利用夹持部夹持材料构件的 同时进行冲压成形，该冲压成形用模具具备具有凹部和形成于该凹部周围的折皱推压面 的阴模；具有与上述凹部对应的凸部的冲头；具有与上述折皱推压面对应的缓冲垫面的压 料圈，并由上述折皱推压面和上述缓冲垫面来形成上述夹持部，该冲压成形方法的特征在 于，上述夹持部被与上述凹部的拐角部连通的开放部，分割为第一夹持部和第二夹持部，利用上述第一夹持部及第二夹持部来夹持上述材料构件。
5.根据权利要求4所述的冲压成形方法，其特征在于，在上述第一夹持部及第二夹持 部的上述开放部侧，作为上述冲头与上述压料圈的交界线即拉深轮廓的一部分，分别形成 圆弧部。
6.根据权利要求5所述的冲压成形用模具，其特征在于，上述圆弧部分别朝向上述材 料构件的末端侧沿相互背离的方向弯曲，利用上述圆弧部，对位于上述开放部的上述材料构件施加流入阻力。
全文摘要
本发明提供一种不管拉深深度的大小都减少在冲压成形品的拐角部分产生的裂纹或折皱的冲压成形用模具以及使用该模具的冲压成形方法。使用如下的冲压成形用模具(1)，即其具备具有凹部(2b)和形成于凹部(2b)周围的折皱推压面(2a)的阴模(2)；具有与凹部(2b)对应的凸部(3a)的冲头(3)；具有与折皱推压面(2a)对应的缓冲垫面(4a)的压料圈(4)，其由折皱推压面(2a)和缓冲垫面(4a)来形成夹持部(14)，在利用夹持部(14)夹持材料构件(5)的同时对其进行冲压成形。冲压成形用模具(1)的夹持部(14)被与凹部(2b)的拐角凹部(2c)连通的开放部(15)分割为第一夹持部(14a)和第二夹持部(14b)，并利用第一夹持部(14a)和第二夹持部(14b)来夹持材料构件(5)。
文档编号B21D24/04GK102131598SQ20088010366
公开日2011年7月20日 申请日期2008年8月5日 优先权日2007年8月20日
发明者久保正男 申请人:丰田自动车株式会社