具有特征线的外板面板的制造方法和制造装置与流程

文档序号:20886822发布日期:2020-05-26 17:35阅读:153来源:国知局
具有特征线的外板面板的制造方法和制造装置与流程

本发明涉及具有特征线的外板面板的制造方法和制造装置。



背景技术:

例如车门外面板、挡泥板面板、侧面板、发动机罩外面板和后门外面板等作为汽车的车身的外板面板是已知的。近年来,作为用于实现具有较高的外观设计性的外型设计的一个方法,大多采用在外板面板特别是车身侧面的外板面板设置鲜明的特征线的方法。

特征线是由外板面板的至少两个面夹住而形成的凸状的棱线(弯折面)。另外,特征线鲜明是指所述弯折面的曲率半径较小,例如为10mm以下,或者所述两个面的延长面所成的两个角中较小的角的角度即夹角较小,例如为150°以下。

已知的是,若通过由拉深成形或胀形成形实现的冲压加工来在外板面板设置特征线,则会发生外板面质量缺陷即线偏移。

图14的a和图14的b是示意性地随时间变化说明线偏移的发生状况的剖视图。图14的a表示成形初始,图14的b表示成形完成时。图14的b中的两个黑圆点标记表示作为弯折面的特征线4a的两个圆角末端。在图14的a和图14的b中,坯料3表示其板厚方向的中心位置。

如图14的a和图14的b所示,使用冲头1、坯料保持件(未图示)和冲模2对坯料3进行由拉深成形或胀形成形实现的冲压加工,来制造具有特征线4a的外板面板4。

如图14的a所示,在成形初始,在设于冲头1的特征线成形用的凸部1a与坯料3初次接触的坯料初始碰触部,产生局部且微小的凹陷部即初始弯曲部(也称为弯曲倾向部)3a。该初始弯曲部3a是在成形完成时应成为特征线的弯折面的部分。

在胀形成形或拉深成形中,向冲头1和冲模2流入的坯料流入量根据坯料3的部位而不同。因此,不可避免地产生对构成特征线的至少两个面分别作用的张力的差。随着冲压加工的进展,初始弯曲部3a因该张力的差而自凸部1a移动而偏移。因此,初始弯曲部3a在成形完成时作为凹处4a-2而残留,该凹处4a-2大致沿着在外板面板4a实际成形的特征线4a-1附近。

这样,线偏移是成形初始产生的初始弯曲部3a在成形过程中自本来应处的位置移动而偏移并在成形完成时还残留的现象。在线偏移的程度即在成形过程中产生的初始弯曲部3a的移动量较大的情况下,在完成车辆的外板面板的高光检查(日文:ハイライト面検査)中,在线偏移的产生部发现高光弯折(日文:ハイライト折れ),成为外板面质量缺陷。

在上述那样特征线鲜明的情况下,特别容易发生线偏移。近年来,大多采用使整个车身带有鲜明的特征线的外型设计。因此处于容易发生线偏移的状况。

另外,线偏移存在以下倾向:在拉伸强度为440mpa以上的高强度钢的坯料中不易发生线偏移,而在拉伸强度为270mpa、340mpa左右的低碳钢的坯料中容易发生线偏移。

例如在具有特征线的车门外面板的胀形成形中,作为线偏移对策,使设于模具的防止材料流入用的加强筋的高度、间隔等根据模具的部位而不同。但是未能获得充分的线偏移抑制效果。

而且,线偏移是通过完成车辆的检察员的目测来进行感官评价的。因此,在线偏移的检查中不可避免地含有误差。因此,本申请人通过专利文献1提出了一种定量地评价线偏移的方法。

该方法首先基于外板面板的截面轮廓求出曲率(截面轮廓的二阶导数)的分布,从而求出曲率的二阶导数(截面轮廓的四阶导数)。然后,求出在线偏移产生部出现的曲率的二阶导数的峰值下的值h[mm-3]以及对应于峰值的位置与特征线设计值的圆角末端的位置之间的偏移宽度l[mm],将线偏移量作为评价参数s=l×|h|1/3而定量地求出。利用该评价参数s进行的线偏移量的定量评价结果表示出与由检察员进行的感官评价结果较高的关联。

在专利文献2中公开了一种使用冲头、具有第1冲模和第2冲模的分割冲模以及坯料保持件进行具有特征线的后侧外面板的冲压成形的方法。

该方法利用第1冲模和冲头在坯料冲压成形包含特征线的部分。接着,在保持着利用第1冲模和冲头对成形得到的特征线进行约束的状态下,利用第2冲模和冲头冲压成形坯料的其余部分。这样,在抑制线偏移的同时成形特征线。

在专利文献3中公开了一种使用包括冲头、冲模和坯料保持件的冲压模具自坯料冲压成形具有鲜明的特征线的外板面板的方法。

在该方法中,在与冲头的特征线成形用的凸部相对的冲模的特征线成形用的凹部处的最里侧的谷线部设有由弹性体构成的衬层。另外,在冲头最靠近冲模的成形下止点一边使衬层弹性变形一边成形坯料。由此,减小在成形下止点处的坯料中的弯矩的分布,抑制线偏移的发生。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:国际公开第2016/021685号手册

专利文献2:日本特开2008-100240号公报

专利文献3:日本特开2015-96271号公报



技术实现要素:

发明要解决的问题

在由专利文献2公开的发明中,若增大由第2冲模产生的对特征线的约束力,则在进行特征线以外的部分的成形时,坯料的移动受到抑制。因此,在特征线以外的部分,产生坯料的挠曲、流入不足,从而容易发生成形缺陷。在成形以三维弯曲的形状的特征线的情况下,特别容易发生该成形缺陷。

另外,在由专利文献2公开的发明中,需要使用具有第1冲模和第2冲模的分割冲模,因此模具成本上升。

而且,在由专利文献2公开的发明中,第1冲模和第2冲模之间的分割线(分割面)可能在成形得到的后侧外面板的表面出现。因此,有可能发生与因线偏移而引起的外板面质量缺陷不同的外板面质量缺陷。

由专利文献3公开的发明使设于冲模的特征线成形用凹部处的最里侧的谷线部的衬层在成形下止点弹性变形,从而抑制线偏移的发生。因此,能够可靠地抑制初始弯曲部在成形下止点及其附近的移动。但是无法抑制初始弯曲部在成形下止点及其附近以外的移动,即初始弯曲部在成形过程中的移动。因此不能获得充分的线偏移抑制效果。

本发明是鉴于现有的技术所具有的以上的问题而完成的,目的在于在通过冲压加工制造具有特征线的外板面板时,在不伴有模具成本的大幅增加、成形缺陷的前提下,抑制或实质性地消除线偏移。

用于解决问题的方案

为了抑制线偏移,(i)使所产生的初始弯曲部消失和(ii)使所产生的初始弯曲部在成形过程中不移动是有效的。本发明人根据这样的观点反复进行了专心研究,结果关于(ii)项得出以下列出的见解a~d,完成了本发明。

(a)拉深成形或胀形成形所使用的冲头具有在从成形开始到成形完成的期间对坯料施加较高的表面压力的高表面压力产生部和对坯料施加比高表面压力产生部施加于坯料的表面压力低的表面压力的低表面压力产生部。

例如,特征线成形用的凸部、冲头肩圆角部是高表面压力产生部,除特征线成形用的凸部和冲头肩圆角部以外的冲头顶部、冲头纵壁部是低表面压力产生部。

通过局部地提高冲头的高表面压力产生部及其周边区域与坯料之间的静摩擦系数,使得在冲压成形时,冲头的该区域与坯料之间的摩擦力增加。由此,初始弯曲部在特征线的成形过程中不易移动。

例如,通过提高冲头的特征线成形用的凸部与坯料之间的静摩擦系数,能够抑制初始弯曲部的附近的移动,另外通过提高冲头肩圆角部与坯料之间的静摩擦系数,能够抑制包含初始弯曲部在内的坯料整体的移动。

由此,能够抑制或实质性地消除具有特征线的外板面板中的线偏移的发生。

(b)作为提高冲头的高表面压力产生部及其周边区域与坯料之间的动摩擦系数的方法,例示下述(b1)项和(b2)项。

(b1)在冲头的高表面压力产生部及其周边区域设置维氏硬度为700hv以上的颗粒。

(b2)在冲头的高表面压力产生部及其周边区域通过适当的方法设置突起。

(c)为了防止破坏要成形的外板面板的外表面的外观设计性(美观性),对与作为外板面板的非外观设计面的内表面接触的冲头实施在(b1)项和(b2)项中例示的方法。

(d)在冲压成形时,坯料的特征线成形部并不被冲头和冲模强有力地约束。因此,防止在特征线以外的部分发生坯料的挠曲、流入不足这样的成形缺陷。

本发明如以下列出的那样。

(1)一种具有特征线的外板面板的制造方法,在该方法中,使用冲头、坯料保持件和与所述冲头和坯料保持件相对的冲模,对配置在所述冲头和坯料保持件与所述冲模之间的坯料进行由拉深成形或胀形成形实现的冲压加工,从而制造具有由两个面夹着的弯折面即特征线的外板面板,其中,

所述冲头在冲头顶部具备用于成形所述弯折面的凸部和冲头肩圆角部,

所述凸部和所述冲头肩圆角部中的至少一者在所述冲压加工时施加于所述坯料的表面压力比所述冲头的除所述凸部和所述冲头肩圆角部以外的剩余部在所述冲压加工时施加于所述坯料的表面压力高,

并且所述冲头的包含所述凸部和所述冲头肩圆角部中的至少一者的第1部分与所述坯料之间的静摩擦系数大于所述冲头的除所述第1部分以外的第2部分与所述坯料之间的静摩擦系数。

(2)在第1项所述的具有特征线的外板面板的制造方法的基础上,所述第1部分与所述坯料之间的静摩擦系数和所述第2部分与所述坯料之间的静摩擦系数的差为0.05以上。

(3)在第1项或第2项所述的具有特征线的外板面板的制造方法的基础上,所述静摩擦系数是由于所述凸部与所述坯料最初碰触而在该坯料产生的凹处在成形过程中移动的方向上的静摩擦系数。

(4)在第1项~第3项中任一项所述的具有特征线的外板面板的制造方法的基础上,所述凸部和所述冲头肩圆角部中的至少一者具有维氏硬度为700hv以上的颗粒。

(5)在第4项所述的具有特征线的外板面板的制造方法的基础上,所述冲头具备颗粒固装部,所述颗粒固装部具有保持所述颗粒的保持层,该颗粒固装部设于所述凸部和所述冲头肩圆角部中的至少一者。

(6)在第4项或第5项所述的具有特征线的外板面板的制造方法的基础上,所述颗粒的嵌入率为50%~80%,

其中,将所述嵌入率作为(所述保持层的高度/所述颗粒的平均粒径)×100(%)来计算。

(7)在第6项所述的具有特征线的外板面板的制造方法的基础上,所述颗粒的平均粒径为5μm~600μm。

(8)在第6项或第7项所述的具有特征线的外板面板的制造方法的基础上,所固装的所述颗粒的颗粒率为5%~20%,

其中,将所述颗粒率作为(所述颗粒的总体积/所述颗粒固装部的体积)×100(%)来计算。

(9)在第5项~第8项中任一项所述的具有特征线的外板面板的制造方法的基础上,根据作业条件将所述颗粒固装部更换为其他的颗粒固装部。

(10)在第4项~第9项中任一项所述的具有特征线的外板面板的制造方法的基础上,所述颗粒与所述坯料中的作为所述外板面板的内表面的非外观设计面接触。

(11)在第1项~第3项中任一项所述的具有特征线的外板面板的制造方法的基础上,所述凸部和所述冲头肩圆角部中的至少一者具有突起。

(12)在第11项所述的具有特征线的外板面板的制造方法的基础上,所述突起的高度为0.02mm~0.10mm。

(13)在第11项或第12项所述的具有特征线的外板面板的制造方法的基础上,所述突起与所述坯料中的作为所述外板面板的内表面的非外观设计面接触。

(14)一种具有特征线的外板面板的制造装置,其包括冲头、坯料保持件和与该冲头和坯料保持件相对的冲模,

对配置在所述冲头和坯料保持件与所述冲模之间的坯料进行由拉深成形或胀形成形实现的冲压加工,从而制造具有由至少两个面夹着的弯折面即特征线的外板面板,其中,

所述冲头在冲头顶部具备用于成形所述弯折面的凸部和冲头肩圆角部,

所述凸部和所述冲头肩圆角部中的至少一者在所述冲压加工时施加于所述坯料的表面压力比所述冲头的除所述凸部和所述冲头肩圆角部以外的剩余部在所述冲压加工时施加于所述坯料的表面压力高,

并且所述冲头的包含所述凸部和所述冲头肩圆角部中的至少一者的第1部分与所述坯料之间的静摩擦系数大于所述冲头的除所述第1部分以外的第2部分与所述坯料之间的静摩擦系数。

发明的效果

采用本发明,在通过冲压加工制造具有特征线特别是鲜明的特征线的外板面板时,能够不伴有模具成本的大幅增加,而且能够抑制成形缺陷的发生,同时抑制或实质性地消除线偏移。

附图说明

图1是表示成形开始前的制造装置的一例的分解立体图。

图2是表示实施方式1的制造装置的结构的剖视图。

图3是设于冲头顶部的颗粒固装部的放大图。

图4是表示从下方仰视冲头而看到的状况的说明图。

图5是表示制造装置1的动作的说明图。

图6是表示制造装置1的动作的说明图。

图7是表示制造装置1的动作的说明图。

图8是示意性地表示其它方式的制造装置1的结构的剖视图。

图9的a是表示所设置的多个突起的排列的说明图,图9的b是表示突起的尺寸的说明图。

图10是表示因突起的有无而产生的公称表面压力与摩擦系数的关系的图表。

图11的a是表示在实施例1中设有颗粒的区域a的平面图,图11的b是图11的a的a-a剖视图。

图12是表示实施例1的结果的图表。

图13是表示实施例2的结果的图表。

图14的a和图14的b是示意性地说明线偏移的发生状况的剖视图。

具体实施方式

下面说明本发明。在以下的说明中,以外板面板为车门外面板的情况为例。本发明不限定于车门外面板,例如同样地也应用于挡泥板面板、侧面板、发动机罩外面板和后门外面板等外板面板。

图1是表示成形开始前的制造装置1的一例的分解立体图。

如图1所示,制造装置1包括冲头2、坯料保持件4和冲模3。

冲模3与冲头2和坯料保持件4相对地配置。冲头2、坯料保持件4和冲模3对配置在冲头2和坯料保持件4与冲模3之间的坯料(未图示)进行由拉深成形或胀形成形实现的冲压加工,从而制造车门外面板(未图示)。

坯料是金属制的坯料,例示为钢板。坯料不限定于钢板,也可以是工业用纯铝板、铝合金板、工业用纯钛板和钛合金板等。

车门外面板具备由至少两个面夹住的弯折面(棱线)即特征线。车门外面板可以具备多个特征线。

作为特征线,例示在与特征线正交的截面中例如棱线的曲率半径例如为10mm以下的鲜明的特征线,或者使形成棱线的两个面延长而得到的两个面所成的两个角度中的较小的角度即夹角例如为150°以下的鲜明的特征线。这些鲜明的特征线在冲压成形时容易发生线偏移,因此能够有利地获得本发明的效果。

冲头2具有高表面压力产生部。高表面压力产生部在从坯料的成形开始到成形完成的期间对坯料施加较高的表面压力。例如,特征线成形用的凸部2b和冲头肩圆角部2c中的至少一者为高表面压力产生部。冲头2也可以具有多个凸部2b。

冲头2具有低表面压力产生部。低表面压力产生部是冲头2中除高表面压力产生部以外的部分,是冲头顶部2a中除凸部2b和冲头肩圆角部2c以外的剩余部2d、冲头纵壁部2e。低表面压力产生部在从坯料的成形开始到成形完成的期间,对坯料施加比高表面压力产生部10施加于坯料的表面压力低的表面压力。

在制造装置1中,冲头2的包含凸部2b和冲头肩圆角部2c中的至少一者的第1部分的与坯料之间的静摩擦系数μ1比冲头2的除该第1部分以外的第2部分的与坯料之间的静摩擦系数μ2大。

因此,在第1部分与坯料之间产生的摩擦力增加。由此,第1部分能够抑制因与冲头2的初始碰触而在坯料产生的初始弯曲部在成形过程中自本来应处的位置移动而偏移,从而能够抑制或实质性地消除车门外面板中的线偏移。

具体而言,在提高了凸部2b的静摩擦系数的情况下,不仅在到达成形下止点的时刻显现出线偏移抑制效果,而且在从初始碰触至到达成形下止点的期间也显现出线偏移抑制效果。另外,由于作用于冲头肩圆角部2c的表面压力比特征线成形用的凸部2b的表面压力高,因此在提高了冲头肩圆角部2c的静摩擦系数的情况下,到达成形下止点的时刻的线偏移抑制效果比现有技术大。

因此,只要至少提高凸部2b和冲头肩圆角部2c中的至少一者的静摩擦系数μ1即可,但也可以包含凸部2b和冲头肩圆角部2c中的至少一者的附近区域在内地提高静摩擦系数μ1。

例如,(a)在凸部2b的情况下,提高特征线的100mm以内的范围或成形中的表面压力成为2mpa以上的范围的静摩擦系数μ1较好,(b)在冲头肩圆角部2c的情况下,提高成形中的表面压力成为2mpa以上的范围的静摩擦系数μ1较好。

第1部分与坯料之间的静摩擦系数μ1和第2部分与坯料之间的静摩擦系数μ2的差优选为0.05以上,更优选为0.10以上,进一步优选为0.15以上。由此,能够可靠地抑制具有特征线的外板面板中的线偏移。

使第1部分的静摩擦系数μ1和第2部分的静摩擦系数μ2为由于凸部2b与坯料最初碰触而在坯料产生的初始弯曲部(凹处)在成形过程中移动的方向上的静摩擦系数,能够减小静摩擦系数μ1的提高范围,从而抑制冲头2的制造成本的上升,因此是优选的。

接下来说明用于提高第1部分与坯料之间的静摩擦系数μ1的方法1、2。

(方法1)

图2是表示制造装置1的结构的剖视图。在以下的方法1的说明中,以在冲头2的凸部2b设有颗粒的情况为例,但在冲头2的冲头肩圆角部2c设有颗粒的情况下,情形也是相同的。

制造装置1具有冲头2来作为上模,并且具有冲模3来作为与冲头2相对的下模。制造装置1在冲头2的侧方且是冲模3的上方的位置具有用于按压坯料s的坯料保持件4。冲头2由未图示的升降机构支承为升降自如。

图3是设于冲头顶部2a的颗粒固装部5的放大图。在图3中,为了易于理解颗粒固装部5的功能,而将颗粒固装部5的大小相对于冲头2夸张地表示。

如图3所示,颗粒固装部5具有颗粒5a和使颗粒5a固装于冲头2的保持层5b。如图2所示,颗粒固装部5在设于冲头2的状态下具有沿着冲头顶部2a的形状的凸起形状。

图4是表示从下方仰视冲头2而看到的状况的说明图。

如图4所示,冲头2具有沿着图2和图4的x方向延伸的形状。另外,颗粒固装部5也与冲头顶部2a的形状相匹配地具有沿着图2和图4的x方向延伸的形状。

颗粒固装部5设置为构成设于冲头顶部2a的凸部2b。凸部2b的位置与作为产品的车门外面板中的特征线的形成位置一致。

另一方面,在冲模3的上表面设有与冲头2的冲头顶部2a的形状对应的冲模凹部3a。冲模凹部3a的最下端的位置与作为产品的车门外面板中的特征线的形成位置一致。

当冲头顶部2a与坯料s接触时,形成初始弯曲部。然后,冲头顶部2a和冲模凹部3a在车门外面板形成特征线。

冲头2和冲模3的形状不限定于由图1~图4表示的形状,而是根据要制造的车门外面板的形状而适当地变更。例如,虽然图1~图4所示的制造装置1形成一条特征线,但在形成多条特征线的情况下,冲头部2a的特征线成形用凸部2b和冲模凹部3a的最下端也设置多个。

图5~图7是随时间变化表示实施方式的制造装置1的动作的说明图。在图5~图7中省略颗粒固装部5。

冲头2的相当于设有颗粒固装部5的部分的冲头2的一部分(以下称为“冲头装卸部6”)相对于冲头主体7装卸自如地安装于冲头主体7。

颗粒固装部5设于相对于冲头主体7装卸自如的冲头装卸部6的表面。因此,颗粒固装部5借助冲头装卸部6的装卸而装卸自如地配置于冲头2。

通过利用冲头装卸部6和冲头主体7构成冲头2,能够根据颗粒固装部5的颗粒5a的磨损状况、坯料s的硬度和特征线的形状等作业条件,容易地更换为例如设有颗粒固装部5的其他的冲头装卸部6、具有颗粒的种类等不同的颗粒固装部的其他的冲头装卸部6。

由此,与更换冲头2本身相比能够大幅地缩短更换时间,从而能够提高生产率。另外,使颗粒固装部5相对于冲头2装卸自如的结构不限定于以上说明的方式。

颗粒固装部5的颗粒5a只要是维氏硬度为700hv以上的颗粒即可,没有特别限定。与使用不具有颗粒固装部5的冲头来进行冲压成形的情况相比,通过将颗粒固装部5设于冲头2,能够提高冲压成形时的冲头2与坯料s之间的摩擦力。

由此,能够抑制坯料s的特征线成形部处的材料的移动。因此,在冲压成形的初始阶段形成的初始弯曲部的移动量减小,能够抑制或实质性地消除特征线的线偏移。

若颗粒5a的维氏硬度小于700hv,则在冲压成形时颗粒5a难以卡入到坯料s中,冲头2与坯料s之间的摩擦力不足。因此,颗粒5a的维氏硬度为700hv以上,优选为1500hv以上,进一步优选为2000hv以上。

颗粒5a根据坯料s的硬度来适当地选择。作为颗粒5a,例如使用熔融氧化铝(2100hv)、碳化硅(25000hv)、碳化硼(2750hv)、陶瓷(2800hv)和金刚石(9000hv)等。

颗粒5a经由保持层5b固装于冲头装卸部6的表面。固装颗粒5a的方法没有特别限定,能够举出电沉积涂装、熔接等。在电沉积涂装中,将冲头装卸部6浸渍于含有颗粒5a的液层中,对浸渍有冲头装卸部6的部分施加电压。

在使颗粒5a熔接的情况下,对颗粒5a的表面实施金属镀,将该颗粒5a直接焊接于冲头装卸部6的表面。在该情况下,焊料起到保持层5b的作用。

颗粒固装部5的宽度(图2和图4中的y方向的宽度)可以根据颗粒的种类、硬度、嵌入率或坯料s的钢种、硬度、特征线的形状等适当地确定,以便利用冲头2与坯料s之间的摩擦力来抑制线偏移。

<嵌入率>

颗粒固装部5中的颗粒5a的嵌入率优选为50%~80%。该嵌入率是保持层5b的高度h与颗粒5a的平均粒径d的比率,作为(保持层5b的高度h/颗粒5a的平均粒径d)×100(%)来计算。嵌入率是表示颗粒5a的自保持层5b突出的高度的指标。

若嵌入率小于50%,则颗粒5a的自保持层5b突出的高度增高,冲头2与坯料s之间的摩擦力提高。但是对各个颗粒5a的输入载荷增大。

由此,颗粒5a容易自保持层5b脱落,并且颗粒5a容易磨损。因此,为了提高颗粒固装部5的耐磨损性,嵌入率优选为50%以上,更优选为55%以上,进一步优选为60%以上。

另一方面,若嵌入率超过80%,则嵌设于保持层5b的颗粒5a的数量增加,无法充分地提高颗粒固装部5与坯料s之间的摩擦力。因此,嵌入率优选为80%以下,更优选为75%以下,进一步优选为70%以下。

说明保持层5b的高度h的测量方法。在图4所示的冲头2的平面图中,将凸部2b的全长设为w,将凸部2b的起始端位置设为0,将凸部2b的终止端位置设为w。此时,将自0.25w位置、0.50w位置、0.75w位置分别向凸部延伸方向(图4的x方向)离开±2.0mm的范围设为观察部位。

关于这些观察部位,制作与凸部2b垂直的截面的光学显微镜试样,观察0.25w位置、0.50w位置和0.75w位置的截面处的所述观察部位(向凸部延伸方向离开±2.0mm的范围)。在各观察部位处,各测量20个点的保持层5b的高度(与冲头表面垂直的方向),将保持层5b的高度作为共计60个点的平均值求出。

接下来说明颗粒5a的平均粒径的测量方法。在图4所示的冲头2的平面图中,将凸部2b的全长设为w,将凸部2b的起始端位置设为0,将凸部2b的终止端位置设为w。此时,在自0.25w位置、0.50w位置和0.75w位置分别向凸部延伸方向(图4的x方向)离开-2mm、-1mm、0mm、1mm、2mm的位置处,制作与凸部2b垂直的截面的光学显微镜试样,利用光学显微镜观察100倍~400倍的视野。

将这些观察部位的15个部位的截面处的颗粒5a的粒径的平均值设为颗粒5a的平均粒径。另外,关于各个颗粒5a的粒径,将长边和短边的平均值定义为粒径。不测量与所述观察部位重叠的颗粒5a的粒径,并且不作为值包含在内。

图4表示凸部2b在平面图中为直线的情况,但凸部2b也可以是三维的曲线。

<平均粒径>

颗粒5a的平均粒径优选为5μm~600μm。若颗粒5a的平均粒径小于5μm,则在有些颗粒5a与坯料s的硬度差、特征线的形状等作业条件下,冲头2与坯料s之间的摩擦力有可能不足。因此,颗粒5a的平均粒径优选为5μm以上,更优选为10μm以上,进一步优选为50μm以上。

另一方面,若颗粒5a的平均粒径超过600μm,则在有些颗粒5a与坯料s的硬度差、特征线的形状等作业条件下,有可能在坯料s的冲压成形时对于颗粒固装部5的各颗粒5a的输入载荷过大,而使颗粒5a容易自保持层5b脱落。因此,颗粒5a的平均粒径优选为600μm以下,更优选为500μm以下,进一步优选为400μm以下。

另外,在图4所示的冲头2中,凸部2b沿x方向呈直线状延伸,因此测量粒径的截面相互平行。但是,例如在凸部2b为曲线形状的情况或者为三维地弯曲的那样的形状的情况下,0.25w位置、0.50w位置和0.75w位置处的截面有时也相互交叉。

<颗粒率>

颗粒固装部5的颗粒率优选为5%~20%。颗粒率成为表示在一定区域内的颗粒的密集度的指标,作为(颗粒固装部5中的颗粒5a的总体积/颗粒固装部5的体积)×100(%)来计算。

若颗粒率小于5%,则颗粒5a的数量过少,在有些颗粒5a与坯料s的硬度差、特征线的形状等作业条件下,冲头2与坯料s之间的摩擦力有可能不足。因此,颗粒固装部5的颗粒率优选为5%以上,更优选为8%以上,进一步优选为10%以上。

另一方面,若颗粒率超过20%,则颗粒固装部5中的颗粒5a的数量过多,在有些颗粒5a与坯料s的硬度差、特征线的形状等作业条件下,有可能容易在颗粒5a间发生堵塞。若在各颗粒5a间发生堵塞,则冲头2与坯料s之间的摩擦力不足。因此,颗粒固装部5的颗粒率优选为20%以下,更优选为10%以下,进一步优选为15%以下。

制造装置1如上所述地构成。接下来,对使用制造装置1的具有特征线的外板面板的制造方法进行说明。

首先在冲模3与垫板4之间配置坯料s。此时,以坯料s的在外观显露的面(外观设计面)和不在外观显露的面(非外观设计面)中的非外观设计面侧朝向冲头2侧的方式配置坯料s。

接着使冲头2下降。此时,冲头2的凸部2b与坯料s最初接触,从而在坯料s产生成为线偏移的原因的初始弯曲部。图5表示凸部2b与坯料s最初接触时。

然后,如图6所示使冲头2进一步下降。由此,在保持着包含凸部2b地设置的颗粒固装部5与坯料s接触的状态下,冲头2下降。因此,颗粒固装部5的颗粒5a卡入到坯料s中。

因而,与在使用不具有颗粒固装部5的以往的冲头的情况下获得的摩擦力相比,颗粒固装部5与坯料s之间的摩擦力提高。在该状态下,冲头2下降。

由此,坯料s的特征线成形部处的材料的移动得到抑制。其结果为,在冲压成形的初始阶段形成的初始弯曲部不易移动,从而抑制特征线的线偏移。

如图7所示,保持着该状态使冲头2移动至成形下止点,在坯料s形成特征线。冲头2的颗粒固装部5与坯料s的非外观设计面相接,因此不会在产品的外观上显露由于与颗粒5a的接触而导致的檐部。

这样,与以往相比,采用制造装置1,能够抑制在完成车辆的高光检查中被判定为车门外面板的外板面质量缺陷的线偏移。

另外,只在冲头2侧固装有颗粒5a,而不在冲模3侧设置颗粒5a。因此,在冲压成形时,不产生完全地约束坯料s的特征线成形部的较大的约束力。

由此,在特征线成形部以外的部分的冲压成形中,不易发生坯料的挠曲、流入不足这样的成形缺陷。因而,也能够制造车门外面板那样的具有三维地弯曲的形状的特征线的外板面板。

图8是示意性地表示其它方式的制造装置1的结构的剖视图。

在以上的说明中,以冲头2由冲头装卸部6和冲头主体7构成的方式为例。但是,也可以如图8所示,冲头装卸部6和冲头主体7一体地构成。在制造装置1中,例如在冲头顶部2a的表面粘贴或涂敷保持层5b,将颗粒5a以分散的方式固装于保持层5b而形成颗粒固装部5即可。

(方法2)

接下来说明方法2。方法2与方法1的不同之处在于,作为提高第1部分与坯料之间的静摩擦系数μ1的手段,使用突起8来代替方法1的颗粒5a。

在冲头2中的第1部分设有多个突起8。图9的a是表示所设置的多个突起8的排列的一例的说明图,图9的b是表示突起8的尺寸的一例的说明图。另外,图9的a和图9的b中的尺寸的单位为mm。

多个突起8可以用任意的手段形成,但为了抑制冲头的制造成本的上升,而期望例如通过对通常的冲头进行掩模处理后进行蚀刻来形成。

如图9的a所示,在第1部分以中心距离为0.80mm的间隔呈格子状地设有多个突起8。另外,如图9的b所示,在形成于第1部分的突起8形成有目标厚度为20μm的镀铬层9。突起8的高度的目标值为0.06mm,突起8的直径的目标值为0.11mm。镀铬层9提高突起8的硬度。

将这些突起8以与坯料s中的作为车门外面板的非外观设计面的内表面接触的方式设于冲头2的第1部分,从而能够防止车门外面板的作为外观设计面的外表面的外观质量的下降,同时能够抑制车门外面板中的线偏移。

如图9的a和图9的b中例示的那样,突起8满足高度:0.02mm~0.10mm、直径:0.05mm~0.15mm、密度:5×105个/m2~5×106个/m2、相邻的突起8的中心距离:0.5mm~1.0mm,这能够防止车门外面板的作为外观设计面的外表面的外观质量的下降,同时能够可靠地抑制外板面板中的线偏移,因此是期望的。

制作具有微小的突起8的滑动试验模具并进行平板滑动试验,测量了静摩擦系数。以下归纳示出滑动试验的条件。

·材料:板厚为0.7mm的低碳钢板

·突起8的形状:直径为0.11mm,高度为0.06mm

·突起8的配置:中心距离为0.7mm的间隔的格子状

·模具的形状:40mm×30mm,沿30mm方向拉出

·拉出条件:长度为300mm

·试验(公称)表面压力:根据fem解析设定在实际成形中产生的表面压力。

图10是表示根据突起8的有无的公称表面压力与静摩擦系数的关系的图表。

如图10的图表所示,在通常的平板模具(无突起)中,静摩擦系数μ2为0.10~0.15左右,相对于此,当设置微小的突起8时,静摩擦系数μ1增加至0.30左右。另外,如果突起8的高度相对于坯料的板厚t为5%以下,则能够防止车门外面板的作为外观设计面的外表面的外观质量的下降。

在以上的说明中,将上模的冲头2设为可动式并且将下模的冲模3设为固定式,但也可以将上模的冲头2设为固定式并将下模的冲模3设为可动式。另外,也可以将上模设为冲模3并将下模设为冲头2。

即,制造装置不限定于图1~图8所示的方式,利用颗粒5a、突起8提高了静摩擦系数的部位只要设于冲头2的包含冲头顶部2a的凸部2b和冲头肩圆角部2c中的至少一者的第1部分,就能够抑制挠曲、流入不足这样的成形缺陷的发生,同时能够抑制车门外面板的特征线的线偏移。

接下来,参照实施例进一步具体地说明本发明。

实施例1

在以下列出的模具条件和表1所示的方法1的条件下,制作了图11的a和图11的b所示的线偏移评价用冲头2,利用使用方法1的制造装置1对试验用材料(ts270mpa级合金化熔融镀锌钢板,板厚为0.7mm,长度为400mm,宽度为200mm)进行了冲压成形,使用专利文献1所记载的评价参数s=l×|h|1/3对线偏移量进行了定量评价。

[模具条件]

·bhf20吨

·冲压速度10mm/s

·有润滑

·冲头的第1部分:图11的a和图11的b中的区域a

·颗粒5a

[表1]

表1

结果在图12的图表中示出。由于使用偏移宽度l[mm]计算评价参数s值,因此s值小表示线偏移量小。

如图12的图表所示,若将作为以往例的平板的评价参数s值设为1,则在本发明例1、2中,评价参数s改善为0.9左右。

进而对本发明例1、2还通过目测进行了感官评价。在感官评价中也确认了本发明例1、2的线偏移得到抑制。

实施例2

使用将方法1置换为方法2的制造装置1,在表2所示的试验条件下进行了上述线偏移评价用模具的fem,使用专利文献1所记载的评价参数s=l×|h|1/3对线偏移量进行了定量评价。如在上文中说明的那样,如果是本领域技术人员,则能够通过适当地选择高度、直径、密度和相邻的突起的中心距离等来调整静摩擦系数。

[表2]

表2

在该fem解析中,通过形成突起8而局部地提高了冲头2的凸部2b附近和冲头肩圆角部2c的摩擦系数,求出坯料的与凸部2b产生的初始弯曲部的移动量(偏移量)。

在该解析中,静摩擦系数以0.10作为基准。

图13的a和图13的b是表示解析结果的图表。图13的a表示在凸部2b设有突起8的情况下的评价结果,图13的b表示在冲头肩圆角部2c设有突起8的情况下的评价结果。

如图13的a和图13的b的图表所示,若将基准的平板(静摩擦系数0.10)的评价参数s值设为1,则在提高了高表面压力部位的静摩擦系数的本发明例1~3中,评价参数s大幅地改善。

附图标记说明

1、制造装置;2、冲头;2a、冲头顶部;2b、凸部;2c、冲头肩圆角部;2d、剩余部;2e、冲头纵壁部;3、冲模;3a、凹部;4、坯料保持件;5、颗粒固装部;5a、颗粒;5b、保持层;6、冲头装卸部;7、冲头主体;8、突起;9、镀铬层;s、坯料。

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