冲压成型方法_2

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翘曲、扭曲及折痕产生的影响的图。
[0051]图13为用于说明a a2的正负方向的图。
[0052] 图14示出a 2+0大于90°时的图1的(a)部分中的I-I线上的最终成型品的截 面。
【具体实施方式】
[0053] 图1为示出具有顶板部、纵壁部及凸缘部的、沿着长度方向具有曲率半径为50~ 2000mm的一个弯曲部的最终成型品的一例的图。图1的(a)部分为立体图,图1的(b)部 分为图1的(a)部分所示的沿着I-I线的剖视图。图1的(a)部分中,附图标记1表示最 终成型品。
[0054] 最终成型品1具有顶板部2、纵壁部3a、3b、凸缘部4a、4b。纵壁部3a及凸缘部4a 为弯曲部10的内侧,纵壁部3b及凸缘部4b为弯曲部10的外侧。纵壁部3a和凸缘部4a 在交叉部5a交叉。纵壁部3b和凸缘部4b在交叉部5b交叉。
[0055] 图1的(b)部分示出图1的(a)部分中的沿着I-I线的截面形状。由实线表示的 截面为第二成型工序之后的截面,即,最终成型品1的截面。将第二成型工序之后的凸缘部 4a的位置设为L3。并且,由虚线表示截面为第一成型工序之后的凸缘部4a的截面。将第 一成型工序之后的凸缘4a的位置设为L2。
[0056] 关于纵壁部3a和凸缘部4a的交叉部5a上的弯曲部的一个位置r,如图1的(b) 部分所示地定义该弯曲部的位置r的曲率中心0、连接该曲率中心0和位置r的线段L1。
[0057] 有关曲率中心0,考虑围绕弯曲部的位置r的曲率中心轴Lo的微小范围A 0。定 义经过线段L1的包括微小范围A 0的微小平面S1。微小平面S1构成包括线段L1和与曲 率中心轴Lo垂直的轴Lo'的水平面的一部分。此外,方便起见,水平面作为基准面处于水 平状态。以下由图1的(a)部分中的沿着I-I线的截面,即,图1的(b)部分所示的截面进 行说明。图1的(b)部分所示的截面为包括将纵壁部3a与凸缘部4a之间的交叉部5a和 弯曲部10的曲率中心0连接起来的水平线H在内的、与作为原材料的钢板垂直的平面。
[0058] 最终成型品1以如下方式成型。首先,对于作为原材料的钢板,在交叉部5a对凸 缘部4a进行弯曲加工,直到凸缘部4a相对于水平线H的角度成为a i。将上述弯曲加工作 为第一成型工序。接着,在交叉部5a对经过第一成型工序之后的凸缘部4a进行追加弯曲 加工,直到凸缘部相对于水平线H的角度成为a 2。将上述追加弯曲加工作为第二成型工 序。即,在第一成型工序中,将作为原材料的钢板成型为中间产品,并在第二成型工序中,进 一步对该中间产品的凸缘部4a进行追加弯曲加工,从而取得最终成型品1。
[0059] 当第一成型工序结束时,在弯曲部10的内侧的纵壁部3a及凸缘部4a残留有拉伸 应力。该拉伸残余应力成为回弹的原因。于是,在第一成型工序之后,接着进行追加弯曲加 工(第二成型工序),来使纵壁部3a与凸缘部4a之间的交叉部5a发生压缩塑性变形。其 结果,减少第一成型工序结束时的拉伸残余应力,从而可抑制最终成型品1的翘曲及扭曲。
[0060] 在图1的(b)部分所示的截面中,弯曲部10的曲率半径&(_)由该截面中的纵 壁部3a与凸缘部4a之间的交叉部5a定义。其中,将第一成型工序结束时的凸缘部4a前 端的曲率半径设为&(_)。将第二成型结束时即最终成型品的凸缘部4a前端的曲率半径 设为R 2 (mm)。并且,将凸缘部4a的长度设为b (mm)。这种情况下,成为
[0061] Rx= R〇-bcos a x
[0062] R2= R〇-bcos a2
[0063] 此外,将&、&、&设为微小范围A0中的曲率半径。因此,弯曲部10可作为曲率 连续地发生变化的自由曲面。
[0064]此时,施加于凸缘4a的前端部的应变ei如下表示。
[0065] e 1= (R:-
[0066] = b (cos a2-cos a:) / (R〇 -bcos aJ
[0067] 根据上述£l,通过第一成型工序成型的纵壁部3a和凸缘部4a所形成的角a :为 如下。
[0068] acos _ 1 {(bcos a2- e 凡)/b (1 - e ) }
[0069] 因此,从aglja2的追加弯曲角0为如下。
[0070] |3 =a「a2
[0071] = cos 1 {(bcos a2 - e jRg) / (b (1 - e :)} - a2... (A)
[0072] 其中,施加于凸缘4a的前端部的应变e在拉伸强度小于440MPa的钢板(例如, 软钢板等)的情下为e 1= 〇 T/E(其中,〇T为钢板的拉伸强度(MPa),E为钢板的杨氏模 量(MPa))。
[0073] 但是,在用作冲压成型的原材料的钢板的拉伸强度为440~1600MPa的情况下,即 高强度钢板(高张力钢板)的情况下,存在h小于〇 T/E的现象。
[0074] 对上述现象进行说明。图2示出在拉伸强度为440~1600MPa的高强度钢板上即 将断裂之前为止施加拉伸载荷,之后施加压缩载荷时的高强度钢板上所负载的应力变化。
[0075] 拉伸强度为440~1600MPa的高强度钢板因包辛格效应而在应力逆转时,发生高 强度钢板再屈服所需的应力A 〇比通常的屈服应力小的早期屈服现象。由此,£1也减少。
[0076] 其中,e 1是为了减少成为回弹的原因的残留于弯曲部10的内侧的拉伸应力而施 加的压缩应变。压缩应变的下限为 ei=〇.5〇 T/E。另一方面,压缩应变的上限为£l = 0. 5 〇 T/E+ e cr。其中,e cr为在最终成型品1的凸缘部4a不发生折痕的应变的容许值。 ecr的范围通过实验求得,在0~0.023范围内。即,在最终成型品1中,£ 1在0.5 〇T/ E~(0.5 〇T/E)+ecr的范围内时,凸缘部4a不发生折痕。在第一成型工序中取得中间产 品的情况也相同。
[0077]若根据如上所述的(A)式,将ei的范围转换为追加弯曲角0的范围,则如下。
[0078] [式 3]
[0080] 图12为示出根据如上所述的不等式制作的弯曲部10的曲率半径R〇(mm)和压缩 应变h对最终成型品的翘曲、扭曲及折痕产生的影响的图。图12中,曲线(Curves) 1为 表示用作原材料的钢板的拉伸强度〇 :为390、490、590、710、980及1200MPa时各自的
[0081] [式 4]
[0083] 的曲线。
[0084]在图12中,根据ei的范围和曲线(Curvel)的上下区分为区域A~区域D。区域 A及区域B为ecr在0~0.023的范围内的区域,即, £1为〇. 5〇 T/E加上应变的容许值 e cr的值的区域。即,区域A和区域B的e i的上限值根据材料的〇 T而改变。在图12中, 代表性地由两个线示出〇T= 390MPa和1200MPa的值的情况下ecr = 〇. 023时的e1的 值。可以人为、为390~1200MPa的钢材的e:的值大致位于这两个线之间。因此,在区 域A及区域B中,中间产品及最终成型品在不发生折痕的情况下进行成型。另一方面,在区 域C及区域D中,ei大于0. 023,因而即使成型,在中间产品及最终成型品中还发生折痕。
[0085]其中,要想在不发生折痕的情况下取得翘曲及扭曲小的最终成型品,就需要在ei 为ecr的区域A及区域B中,使由a「a 2定义的追加弯曲角0满足规定的范围。以下, 关于追加弯曲角0的范围,分为区域A和区域B的情况进行说明。此外,a :及a^如图13 的(a)部分所示,将水平线H的位置作为起点,将凸缘部4a按从顶板部2分离的方向旋转 的方向作为正方向。相反,将水平线H的位置作为起点,将凸缘部4a按接近于顶板部2的 方向旋转的方向作为正方向。
[0086] 在图12的区域A中,当a丨> 〇, a 2彡〇, a「a 2> 〇,并将R。设为50~2000mm 时,需要使a厂a 2即追加弯曲角0满足以下式5的范围。
[0087][式 5]
[0090] 其中,如图12所示,若Ro大,或者,£l变大,则以下式6的值为负值。
[0091][式6]
[0093]从该值计算反余弦的值如上所述为a i,因而该值成为负值,意味着a :的值大于 90°。若\的值大于90°,则如图14所示,凸缘部4a和纵壁部3a所形成的角度为180° 以下,在图4所示的模具的情况下,不能拔出模具,无法制造出成型品。因此,区域A将以下 式7成为正值作为必要条件。
[0094][式7]

[0096]在该条件中,可求得从a i减去a 2的值即0的值。可将不发生褶皱的上限即e cr 的值设为0.023来求得0的上限值。并且,理论上,ecr可以为0,这种情况下,将£1的 值设为〇. 5 〇 T/E。由此,作为0的范围,在e # 〇 T/E至0. 5 〇 T/E+ e cr的范围中计算出 的值的范围内发生变化。
[0097] 本发明的加工方法为先进行小的弯曲加工之后,进而向相同方向弯曲的成型方 法,因而不会出现aiSO。并且,若最初就开始进行大的弯曲,则容易发生褶皱,因此不优 选。并且,若a2<〇,则由于凸缘部发生变形,凸缘部容易发生褶皱,因此不优选。并且,若 afa# 0,贝1J由于本发明为先进行小的弯曲加工之后,进而向相同方向弯曲的成型方法, 因而不会出现a厂a2彡〇。并且,a厂a2彡〇是在进行反向加工,且在第一成型加工时容 易发生裙皱,因而不优选。因此,设为a 〇、a2彡0、a厂a2> 〇。
[0098] 并且,若RQ小于50mm,则在第一成型工序结束时,残留于弯曲部10的内侧的纵壁 部3
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