沖壓成形模具以及沖壓成形件的制造方法
【專利摘要】一種沖壓成形模具，其具備凸模、凹模和防皺模具，在防皺模具的第一面具有承受用于使防皺模具在沖壓成形末期彈性變形的反作用力的受壓部，在凸模的板部具有防皺力增大部，該防皺力增大部向所述受壓部突出且在被向沖壓方向壓入時產(chǎn)生向其相反方向的所述反作用力。
【專利說明】沖壓成形模具以及沖壓成形件的制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及金屬板材用的沖壓成形模具以及使用該沖壓成形模具沖壓成形出的 沖壓成形件的制造方法。特別是，涉及用于降低在沖壓成形后產(chǎn)生的回彈（springback) 以確保良好的形狀凍結(jié)性的沖壓成形模具以及沖壓成形件的制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 通過使用鋼板和/或鋁合金板材等金屬板材進行沖壓成形，能夠形成各種形狀的 構(gòu)件。因此，汽車的車輛用構(gòu)件等多使用沖壓成形件。
[0003] 在沖壓成形件中，在對金屬板材進行沖壓成形后產(chǎn)生的被稱為回彈的、由沖壓成 形件的角度變化和/或翹曲引起的尺寸精度不良（形狀凍結(jié)不良）成為問題。
[0004] 該回彈由在沖壓成形期間被導(dǎo)入到金屬板材的殘余應(yīng)力引起，導(dǎo)致在沖壓成形結(jié) 束后沖壓成形件發(fā)生彈性恢復(fù)變形。在被導(dǎo)入到金屬板材的該殘余應(yīng)力在金屬板材的板厚 方向和/或面內(nèi)方向上不均勻地分布的情況下，容易產(chǎn)生回彈。
[0005] 為了降低回彈并改善沖壓成形件的尺寸精度，有效的作法是在沖壓成形末期增大 針對處于沖壓成形期間的坯料的防皺力。
[0006] 然而，為了在沖壓成形的過程中增大防皺力，一般需要具備使用伺服閥等可變模 具緩沖裝置的沖壓成形裝置。
[0007] 對這樣的問題，在專利文獻(xiàn)1中公開了在沖壓成形模具中配設(shè)有彈簧等彈性體的 沖壓成形模具。在該沖壓成形模具中，即使不具備可變模具緩沖裝置也能夠在沖壓成形末 期增大防皺力。
[0008] 在專利文獻(xiàn)2中公開了將配設(shè)于沖壓成形模具的彈簧設(shè)為盤簧的沖壓成形模具。 在該沖壓成形模具中，通過使用即便是低行程也能夠產(chǎn)生高載荷的盤簧，即使不具備可變 模具緩沖裝置，也能夠進一步增大在沖壓成形末期要增大的防皺力。
[0009] 在專利文獻(xiàn)3中公開了將防皺模具分割為角部與直邊部的沖壓成形模具。在該沖 壓成形模具中，能夠按每個沖壓成形的部位增減防皺力。
[0010] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0011] 專利文獻(xiàn)
[0012] 專利文獻(xiàn)1:日本國特開2002-321013號公報
[0013] 專利文獻(xiàn)2:日本國特開2004-344925號公報
[0014] 專利文獻(xiàn)3:日本國特開2003-94119號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 發(fā)明要解決的課題
[0016] 在專利文獻(xiàn)1所公開的沖壓成形模具中，即使要增大防皺力的部位為整個防皺部 中的一部分區(qū)域，也需要增大整個防皺部的防皺力。也即是，為了抑制沖壓成形件的回彈， 需要增大配設(shè)于沖壓成形模具的彈簧、或者增多彈簧的數(shù)量。但是，在沖壓成形模具內(nèi)能夠 配設(shè)彈簧的空間是有限的。因此，在將高張力鋼和/或高強度鋁合金等回彈較大的金屬板 材作為坯料而進行沖壓成形時，難以充分地增大防皺力。
[0017] 在專利文獻(xiàn)2所公開的沖壓成形模具中，在用于增大防皺力的彈簧使用能夠通過 低行程得到高載荷的反作用力的盤簧。因此，在需要增大防皺力的沖壓成形末期，能夠通過 很小的行程有效地增大防皺力。然而，該沖壓成形模具也同樣，即使要增大防皺力的部位為 整個防皺部中的局部區(qū)域，也需要增大整個防皺部的防皺力。因此，在將近年來持續(xù)高強度 化的金屬板材作為坯料進行沖壓成形時，即使使用盤簧、防皺力的增大也不夠充分。
[0018] 在專利文獻(xiàn)3所公開的沖壓成形模具中，為了抑制在成為收縮凸緣變形區(qū)域的沖 壓成形件的角部起皺（回彈），增大沖壓成形初期的防皺力。另外，為了避免在該角部產(chǎn)生 斷裂，減小沖壓成形期間的防皺力。另外，為了在該角部消除形狀凍結(jié)不良，在沖壓成形的 下止點（沖壓成形結(jié)束點）即刻之前再次增大防皺力。然而，在該沖壓成形模具中，為了在 整個防皺部中的局部區(qū)域改變防皺力而將防皺模具設(shè)為分割型。通過將防皺模具設(shè)為分割 型，不需要較大的彈簧力就可僅在必要的區(qū)域提高防皺力。但是，一般而言，分割模具與一 體型的模具相比較，存在涉及模具的制造、維護管理、修理更換以及壽命等的諸多問題。因 此，由于采用分割模具，沖壓成形件的制造工序的管理變得復(fù)雜，而且有時沖壓成形件的制 造成本會上升。因此，在對汽車的車輛用構(gòu)件等進行沖壓成形的量產(chǎn)工序中，強烈希望使用 非分割型的一體型防皺模具并在整個防皺部中的一部分區(qū)域改變防皺力。再者，從沖壓模 具的構(gòu)造以及沖壓成形件的形狀的觀點出發(fā)，所謂一體型的防皺模具即為由難以再進一步 分割的最小構(gòu)件數(shù)構(gòu)成的防皺模具之意。
[0019] 另外，專利文獻(xiàn)3所公開的沖壓成形模具是金屬板材的拉深加工用的沖壓成形模 具，不適于對高強度的金屬板材進行沖壓成形。具體地說，在專利文獻(xiàn)3所公開的沖壓成形 模具中，主要將鋼板拉深加工成深筒狀。因此，通過該沖壓成形模具得到的沖壓成形件的形 狀，與主要對高強度的金屬板材進行沖壓成形所得的沖壓成形件的形狀不同。在以高強度 的金屬板材為坯料的沖壓成形中，多數(shù)實施用于得到縱長方向的兩端開口的形狀（截面帽 形狀）的沖壓成形件的拉深彎曲加工。在這樣的對高強度的金屬板材進行拉深彎曲加工的 情況下，產(chǎn)生與將金屬板材拉深加工成深深的筒狀的情況不同的問題。
[0020] 在將金屬板材成形為深筒狀的拉深加工中，沖壓成形件的拉深角部成為收縮凸緣 變形區(qū)域。另一方面，在將高強度的金屬板材成形為縱長方向的兩端開口的形狀（例如，車 身部件）的拉深彎曲加工中，沖壓成形件的角部的一部分（例如，與彎曲部的內(nèi)側(cè)接觸的 凸緣部）成為伸展凸緣變形區(qū)域。在這里，所謂收縮凸緣變形即為在板材面內(nèi)的2個軸上 同時產(chǎn)生伸展和收縮的變形之意，所謂伸展凸緣變形即為在板材面內(nèi)的2個軸上同時產(chǎn)生 伸展的變形之意。也即是，在通過專利文獻(xiàn)3所公開的沖壓成形模具拉深加工出的沖壓成 形件中，不存在如車身部件等那樣成為伸展凸緣變形區(qū)域的角部。而且，在該拉深加工出的 沖壓成形件中，產(chǎn)生收縮凸緣變形的凸緣部的板厚不變或者增大。與此相對，在拉深彎曲加 工出的沖壓成形件中，產(chǎn)生伸展凸緣變形的凸緣部的板厚顯著減小。在沖壓成形期間板厚 顯著減小的區(qū)域，難以將防皺力向坯料傳遞，其結(jié)果，容易引起沖壓成形件的壁翹曲（壁子 *9 )和/或縱壁的波紋（)等尺寸精度不良。在這里，所謂拉深加工即為得到?jīng)]有 產(chǎn)生伸展凸緣變形的區(qū)域、在與沖頭的進行方向（沖壓方向）成直角的方向的兩端沒有開 口部的容器狀（筒狀）沖壓成形件的沖壓成形（加工）之意。另外，所謂拉深彎曲加工即 為得到具有產(chǎn)生伸展凸緣變形的區(qū)域、在縱長方向（施加防皺力的凸緣部延伸的方向）的 兩端具有開口部的車身部件狀的沖壓成形件的沖壓成形（加工）之意。強烈要求開發(fā)出一 種沖壓成形模具，其中在將高強度的金屬板材沖壓成形成車身部件等的制造工序中，不但 在收縮凸緣變形區(qū)域而且在成為該伸展凸緣變形區(qū)域的部位也能夠抑制回彈。
[0021] 鑒于上述實際情況，在本發(fā)明中，其目的在于提供一種沖壓成形模具以及使用該 沖壓成形模具沖壓成形出的沖壓成形件的制造方法，在該沖壓成形模具中，防皺模具不是 分割型而是一體型，并且即使以高強度的金屬板材為坯料進行沖壓成形，也能夠抑制在成 為伸展凸緣變形區(qū)域的部位發(fā)生回彈。也即是，在本發(fā)明中，其目的在于提供一種沖壓成形 模具以及沖壓成形件的制造方法，在該沖壓成形模具中，在不使用具備可變模具緩沖裝置 的沖壓成形裝置而使用一般的沖壓成形裝置、并且以高張力鋼和/或高強度鋁合金等容易 產(chǎn)生回彈的金屬板材為坯料進行沖壓成形時，通過在沖壓成形末期使針對坯料的防皺力充 分增大，能夠得到尺寸精度高的沖壓成形件。特別是，在本發(fā)明中，其目的在于提供一種沖 壓成形模具以及使用該沖壓成形模具得到的沖壓成形件的制造方法，該沖壓成形模具是對 金屬板材進行拉深彎曲加工的沖壓成形模具，并且能夠以高尺寸精度沖壓成形出除收縮凸 緣變形區(qū)域以外還具有伸展凸緣變形區(qū)域的沖壓成形件。
[0022] 用于解決課題的技術(shù)方案
[0023] 本
【發(fā)明者】們以車身部件等具有伸展凸緣變形區(qū)域的沖壓成形件為對象，對能夠?qū)?需要增大防皺力的部位高效地增大防皺力的模具構(gòu)造進行了銳意研宄。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在沖壓 成形模具的防皺模具的一部分設(shè)置有受壓部，另外在沖壓成形模具的凸模的一部分設(shè)置有 防皺力增大部的模具構(gòu)造。通過該構(gòu)成，通過在沖壓成形末期使該受壓部與該防皺力增大 部接觸、使防皺模具彈性變形而使其撓曲，從而能夠?qū)ε髁系囊龃蠓腊櫫Φ牟课痪植孔?加防皺力。而且，能夠大幅度降低車身部件等具有伸展凸緣變形區(qū)域的沖壓成形件的回彈。 在這里，所謂車身部件等具有伸展凸緣變形區(qū)域的部件，指的是縱長方向的兩端開口且為 截面帽型形狀的沖壓成形件。
[0024] 本發(fā)明的主旨如下。
[0025] (1)本發(fā)明的一個方式是一種沖壓成形模具，其具有：凸模，其具有用于向坯料轉(zhuǎn) 印形狀的沖頭部以及板部；凹模，其與所述凸模成對且與所述沖頭部相對；和防皺模具，其 具有與所述板部相對且在沖壓成形結(jié)束點與所述板部相接觸的第一面、與所述凹模相對且 與所述凹模一起保持所述坯料的第二面以及連接于所述第一面與所述第二面之間而與所 述沖頭部相對的第三面，所述防皺模具配置成在所述第三面與所述沖頭部之間有間隔；所 述沖壓成形模具的特征在于，具有：在所述防皺模具的所述第一面具有包括槽部的受壓部； 在所述板部的與所述第一面相對的面具有防皺力增大部，所述防皺力增大部朝向所述受壓 部突出且在沖壓成形末期在被向沖壓方向壓入時產(chǎn)生與所述沖壓方向反向的反作用力。
[0026] (2)在上述（1)所述的沖壓成形模具中，也可以：在以從所述沖壓成形模具除去所 述受壓部以及所述防皺力增大部后的情況為基準(zhǔn)，將沖壓成形件的凸緣部中板厚為最大的 區(qū)域設(shè)為板厚最大部、將所述板厚相對于所述板厚最大部大于〇%且為97%以下的區(qū)域設(shè) 為板厚減小部時，在沿所述沖壓方向觀察的情況下，所述受壓部與所述坯料中的與所述板 厚減小部相對應(yīng)的區(qū)域的一部分重疊。
[0027] (3)在上述（1)或者（2)所述的沖壓成形模具中，也可以：所述受壓部包括所述槽 部；在將所述槽部的位置的所述防皺模具的壁厚設(shè)為L且單位為mm、將除所述槽部外且與 所述坯料相接觸的位置的所述防皺模具的壁厚的最小值設(shè)為H且單位為_時，所述防皺模 具滿足下述的式A或式B;在將所述防皺力增大部的突出高度設(shè)為G且單位為mm、將從沖壓 成形開始點到所述沖壓成形結(jié)束點為止的沖壓行程距離設(shè)為PS且單位為mm時，所述防皺 力增大部的所述突出高度G滿足下述的式C。

【權(quán)利要求】
1. 一種沖壓成形模具，其具備： 凸模，其具有用于向巧料轉(zhuǎn)印形狀的沖頭部W及板部； 凹模，其與所述凸模成對且與所述沖頭部相對；和 防皺模具，其具有與所述板部相對且在沖壓成形結(jié)束點與所述板部相接觸的第一面、 與所述凹模相對且與所述凹模一起保持所述巧料的第二面、W及連接于所述第一面與所述 第二面之間而與所述沖頭部相對的第=面，所述防皺模具配置成在所述第=面與所述沖頭 部之間有間隔； 所述沖壓成形模具的特征在于，具有： 在所述防皺模具的所述第一面具有包括槽部的受壓部； 在所述板部的與所述第一面相對的面具有防皺力增大部，所述防皺力增大部朝向所述 受壓部突出且在沖壓成形末期在被向沖壓方向壓入時產(chǎn)生與所述沖壓方向反向的反作用 力。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖壓成形模具，其特征在于： 在W從所述沖壓成形模具除去所述受壓部W及所述防皺力增大部后的情況為基準(zhǔn)，將 沖壓成形件的凸緣部中板厚為最大的區(qū)域設(shè)為板厚最大部、將所述板厚相對于所述板厚最 大部大于0%且為97% W下的區(qū)域設(shè)為板厚減小部時， 在沿所述沖壓方向觀察的情況下，所述受壓部與所述巧料中的與所述板厚減小部相對 應(yīng)的區(qū)域的一部分重疊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的沖壓成形模具，其特征在于： 所述受壓部包括所述槽部； 在將所述槽部的位置的所述防皺模具的壁厚設(shè)為L且單位為mm、將除所述槽部外且與 所述巧料相接觸的位置的所述防皺模具的壁厚的最小值設(shè)為H且單位為mm時，所述防皺模 具滿足下述的式1或式2 ; 在將所述防皺力增大部的突出高度設(shè)為G且單位為mm、將從沖壓成形開始點到所述沖 壓成形結(jié)束點為止的沖壓行程距離設(shè)為PS且單位為mm時，所述防皺力增大部的所述突出 高度G滿足下述的式3， 40《H《50 時，20《L《0. 8XH ? ? ?(式 1) 50. H《80 時，20《L《40 ? ? ?(式 2) 0. 02XPS+H-L《G《0. 3XPS+H-L. ? ?(式 3)
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的沖壓成形模具，其特征在于： 劃分所述受壓部的邊界的一部分為所述槽部。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的沖壓成形模具，其特征在于： 所述防皺力增大部具有賦予所述反作用力的彈性體。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的沖壓成形模具，其特征在于： 所述彈性體為盤黃、螺旋彈黃W及橡膠中的至少1種。
7. -種沖壓成形件的制造方法，是使用權(quán)利要求1或2所述的沖壓成形模具沖壓成形 出的沖壓成形件的制造方法，其特征在于，包含下述工序： 在將對巧料進行所述沖壓成形時的沖壓行程的成形開始位置設(shè)為100%、將所述沖壓 行程的成形結(jié)束位置設(shè)為0%時，在從所述沖壓行程為2 % W上且30% W下的位置到所述 成形結(jié)束位置為止的沖壓成形末期，增大針對處于所述沖壓成形期間的所述巧料的一部分 的防皺力。
【文檔編號】B21D5/01GK104470651SQ201280074661
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月19日
【發(fā)明者】吉田亨 申請人:新日鐵住金株式會社