冲压成型方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及将高强度钢板成型为沿着长度方向具有弯曲部的最终成型品的冲压 成型方法。尤其，本发明涉及抑制由残余应力引起最终成型品翘曲及扭曲的冲压成型方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，考虑到汽车的燃料费提高、碰撞安全性提高，尤其，在骨架部件中使用拉 伸强度高的高强度钢板或铝合金。拉伸强度高的原材料无需加厚原材料的板厚，也可提高 碰撞性能，因而有利于轻量化。
[0003] 然而，由于材料的高强度化，冲压成型时由残余应力引起的最终成型品的翘曲及 扭曲变大，确保最终成型品的形状精度成为问题。
[0004] 在无法确保最终成型品的形状精度的情况下，当组装于车辆时，在与对方部件之 间发生间隙，在间隙量大的情况下，发生组装不良。因此，最终成型品需要严格的形状精度。 并且，最终成型品的弯曲部的曲率小的部件即弯曲部的曲率半径为50~2000mm的情况下， 尤其需要高的形状精度。弯曲部的形状为圆弧或曲率连续地发生变化的曲面。在最终成型 品存在多个该弯曲部的情况下，由最终成型品的面内应力引起的最终成型品的长度方向的 翘曲及扭曲大。因此，更难确保最终成型品的精度。
[0005] 作为以往一般的形状精度不良对策，根据最终成型品的试制或过去的经验，采用 的方法是，预测回弹发生量，将模具形状最终形成为与最终成型品的形状不同的形状，以使 最终成型品满足规定的尺寸。并且，近年来，在试制最终成型品之前，根据最终形状，基于有 限元法进行回弹等的冲压成型分析，从而制作模具，减少试制的模具修正次数。
[0006] 但是，在基于试错法的模具设计中，考虑充分减少翘曲及扭曲的模具形状，存在直 到确立成型条件为止的时间长的问题。并且，由于是通过试错法设计模具，因而模具修正费 用高，存在阻碍最终成型品的低成本化的问题。
[0007] 作为提高最终成型品的形状精度的对策，公开有通过向最终成型品附加加强筋， 来抑制最终成型品的翘曲及扭曲的技术（专利文献1)。并且，公开有在拉模和压坯料环的 保持面之间，局部按压坯料，从而在坯料上成型加强筋，以使纵壁部的张力增加，从而确保 最终成型品的形状精度的技术（专利文献2)。
[0008] 在专利文献1及专利文献2中所公开的技术中，向最终成型品附加加强筋来改良 产品形状，从而抑制回弹。因此，可适用的最终成型品的形状受限，从而存在无法通用的问 题。
[0009] 在专利文献3中公开有可提高具有顶板部、纵壁部及凸缘部的帽形截面形状的冲 压成型品的形状精度的冲压成型方法。在专利文献3中所记载的冲压成型方法中，将金属 板冲压成型为在纵壁部和凸缘部之间具有锥形部的中间成型品，再对该中间成型品的锥形 部和凸缘部进行冲压成型来取得最终成型品。
[0010] 但是，在专利文献3中所公开的冲压成型方法中，提高最终成型品的纵壁部和凸 缘部的角度的精度，并改善凸缘部的平坦度，而不是抑制最终成型品整体的翘曲或扭曲。
[0011] 在专利文献4中公开有提高具有顶板部及纵壁部并具有弯曲部的最终成型品的 形状精度的冲压成型方法。在专利文献4中所记载的冲压成型方法中，将金属板弯曲加工 为具有顶板部和纵壁部的弯曲角度比最终成型品大的弯曲量的中间产品之后，进行返回到 最终成型品的弯曲角度的弯曲加工。
[0012] 但是，在专利文献4的冲压成型方法中，虽然在金属板为软钢板等拉伸强度不高 的金属板的情况下，可抑制最终成型品的翘曲或扭曲，但在金属板为高强度钢板等拉伸强 度高的金属板的情况下，却不能抑制最终成型品的翘曲或扭曲。并且，最终成型品具有凸缘 部，且截面形状呈帽形的情况下，在弯曲部的内侧的凸缘部容易残留拉伸应力，因而存在最 终成型品的翘曲及扭曲变得更大的问题。
[0013] 现有技术文献
[0014] 专利文献
[0015] 专利文献1:日本特开2004-25273号公报
[0016] 专利文献2:日本特开11-290951号公报
[0017] 专利文献3:日本特开2006-289480号公报
[0018] 专利文献4:日本特开2004-195535号公报
【发明内容】
[0019] 发明所要解决的问题
[0020] 本发明的目的在于，提供一种冲压成型方法，当冲压成型高强度钢板时，无需在最 终成型品设置加强筋等，也可减少由残留于弯曲部的内侧的拉伸应力引起的最终成型品的 翘曲及扭曲。
[0021] 用于解决问题的手段
[0022] 本发明人发现当从高强度钢板冲压成型出具有顶板部、纵壁部及凸缘部、且沿着 长度方向具有最小曲率半径为50~2000mm的至少一个弯曲部的最终成型品时，为了减小 最终成型品的翘曲及扭曲，需要进行如下处理。
[0023] 在本发明中，将冲压成型的工序分为如下两个工序：
[0024] 1)第一成型工序，直到在包括将纵壁部与凸缘部之间的交叉部和弯曲部的曲率中 心连接起来的水平线且与高强度钢板垂直的平面内，凸缘部相对于上述水平线的角度成为 a :为止，在交叉部对凸缘部进行弯曲加工；以及
[0025] 2)第二成型工序，直到在上述平面内，凸缘部相对于上述水平线的角度成为a 2为 止，在交叉部对上述第一成型工序之后的凸缘部进行追加弯曲加工。
[0026] 此时，本发明人发现当由a「a 2表示的追加弯曲角0满足规定的范围时，最终 成型品的翘曲及扭曲减小。并且，本发明人发现即使在使用容易发生回弹的拉伸强度为 440~4600MPa的高强度钢板的情况下，通过使追加弯曲角0满足规定的范围，也能够抑制 成与使用拉伸强度小于440MPa的钢板的情况相同程度的翘曲量及扭曲量。
[0027] 本发明基于上述发现结果而提出，其要旨如下。
[0028](1)一种冲压成型方法，用于冲压成型出具有顶板部、纵壁部及凸缘部、且沿着长 度方向具有至少一个弯曲部的最终成型品，上述冲压成型方法的特征在于，包括：第一成型 工序，在使用拉伸强度为440~1600MPa的高强度钢板来形成顶板部、纵壁部、弯曲部及凸 缘部时，直到在包括将纵壁部与凸缘部的交叉部和弯曲部的曲率中心连接起来的水平线且 与上述高强度钢板垂直的平面内，凸缘部相对于上述水平线的角度成为a i为止，在交叉部 对凸缘部进行弯曲加工；以及第二成型工序，直到在上述平面内，凸缘部相对于上述水平线 的角度成为a 2为止，在交叉部对上述第一成型工序之后的凸缘部进行追加弯曲加工，在上 述平面内，将弯曲部的曲率半径设为& (mm)，将凸缘部的长度设为b (mm)，将表示应变的容 许值的数值设为ecr，将上述高强度钢板的杨氏模量及拉伸强度设为E(MPa)及〇T(MPa)， 关于a :及a 2，将凸缘部以上述水平线为起点向远离顶板部的方向旋转的方向设为正，设 €^>0、a ^彡 0、a「a 2>0,将 R。设为 50 ~2000mm，将 ecr 设为 0 ~0.023,此时，将 a「a 2即追加弯曲角0设在如下式1的范围和式2的范围内，
[0029][式1]
[0035] (2)根据上述（1)所述的冲压成型方法，其特征在于，上述弯曲部为圆弧或曲率连 续地变化的曲线。
[0036] (3)根据上述（1)或（2)所述的冲压成型方法，其特征在于，在上述第一成型工序 及上述第二成型工序中的至少一个工序中，将对置的模具中的一个模具分割为垫板和局部 成型模具，用垫板和上述对置的模具中的另一个模具按住钢板，用局部成型模具和上述对 置的模具中的另一个模具使钢板塑性变形。
[0037] 发明效果
[0038] 根据本发明，即使在使用高强度钢板的情况下，无需在最终成型品上设置加强 筋等，也能够抑制具有顶板部、纵壁部及凸缘部、且沿着长度方向具有曲率半径为50~ 2000mm的至少一个弯曲部的最终成型品的翘曲及扭曲。
【附图说明】
[0039] 图1为示出具有一个弯曲部的最终成型品的一例的图。
[0040] 图2示出对高强度钢板施加拉伸及压缩载荷时高强度钢板上所施加的应力变化。
[0041] 图3为示出具有两个弯曲部的最终成型品的图。
[0042] 图4为简要示出在第一成型工序中使用的模具中成型出弯曲部的部分的截面结 构的示意图。
[0043] 图5为简要示出当成型出宽度W为15~30mm的最终成型品时，在第一成型工序 中使用的模具中成型出弯曲部的部分的截面结构的示意图。
[0044] 图6为简要示出当成型出宽度W为15~30mm的最终成型品时，在第二成型工序 中使用的模具中成型出弯曲部的部分的截面结构的示意图。
[0045] 图7为示出具有弯曲部的曲率半径在700~1200mm的范围内连续发生变化的部 位和直线部的在长边俯视方向上缓慢弯曲的最终成型品的形状的图。
[0046] 图8为示出具有曲率半径为1000mm和700mm的弯曲部和直线部、还组合了曲率半 径在1200~2000mm的范围内连续发生变化的形状的、在长边俯视方向上缓慢弯曲的最终 成型品的图。
[0047] 图9为示出具有曲率半径为1000mm和700mm的弯曲部和直线部、还组合了曲率半 径在1200~2000mm的范围内连续发生变化的形状的、在长边俯视方向上缓慢弯曲的最终 成型品的图。此外，进行追加弯曲的范围为内侧凸缘的一部分。
[0048] 图10为示出具有曲率半径为1000mm的弯曲部和直线部、且在侧视方向上具有曲 率半径为3000mm的弯曲部和直线部的、在长边俯视方向上缓慢弯曲的最终成型品的图。
[0049] 图11为不出具有个弯曲部的最终成型品的一例的图。
[0050]图12为示出弯曲部10的曲率半径Rjmm)和施加于最终成型品的ei对最终成型 品的