本發(fā)明涉及沖壓成形用的坯料、由該坯料制造成的成形品、用于制造該坯料的模具、以及該坯料的制造方法。

背景技術：

在制造在汽車、家電產(chǎn)品以及建筑構造物等中使用的構件的過程中，通過沖壓成形等塑性加工將坯料(原材料)成形成預定的形狀。在大量生產(chǎn)上述坯料的情況下，通過例如剪切加工將金屬板切斷成預定的形狀。

圖1中示意性地表示通過剪切加工切斷金屬板之際的形態(tài)。如圖1的(a)所示，在對金屬板1進行剪切加工之際，首先，將金屬板1載置于陰模2之上。之后，如圖1的(b)所示，使沖頭3向大致垂直于金屬板1的表面的方向(箭頭d所示的方向)移動而切斷金屬板1。

圖2是表示通過剪切加工切斷后的金屬板的剪切加工面的一個例子的概略剖視圖。如圖2所示，金屬板1的剪切加工面4例如包括塌角部4a、剪切面4b和斷裂面4c。剪切面由于剪切加工而大幅度塑性變形。此外，在圖2所示的例子中，由于剪切加工，在金屬板1的背面?zhèn)犬a(chǎn)生了飛邊(毛刺)5。

如上所述，剪切加工面具有由于剪切加工而大幅度塑性變形的剪切面。因此，與通過切削加工和磨削加工形成的加工面相比，剪切加工面難以進行拉伸變形，而易于產(chǎn)生拉伸折邊裂紋(在剪切加工和切削加工等加工后的沖壓加工中，由于加工面拉伸而在該加工面產(chǎn)生的裂紋)。以下，使用附圖來說明拉伸折邊裂紋。

圖3是用于說明拉伸折邊成形的圖，圖3的(a)是表示拉伸折邊成形前的金屬板的立體圖，圖3的(b)和圖3的(c)是表示拉伸折邊成形后的金屬板的立體圖。

參照圖3的(a)，通過剪切加工切斷金屬板6，在外周緣形成有剪切加工面6a。另外，在金屬板6的外周緣設置有具有在俯視時呈大致l字狀的周緣的凹部6b。凹部6b的周緣包括直線部6c、彎曲部6d和直線部6e。在圖3的(a)中，長度x1、長度y1和長度z1分別表示直線部6c、彎曲部6d和直線部6e的長度。

參照圖3的(a)和圖3的(b)，在對凹部6b的周緣部分以產(chǎn)生面外變形的方式實施了拉伸折邊成形的情況下，直線部6c和直線部6e的長度x1、z1不變化，但彎曲部6d的長度成為比長度y1大的長度y2。即，在彎曲部6d處剪切加工面6a拉伸變形。由此，有時在彎曲部6d處會產(chǎn)生拉伸折邊裂紋。

參照圖3的(a)和圖3的(c)，在對凹部6b的周緣部分以產(chǎn)生面內變形的方式實施了拉伸折邊成形的情況下，直線部6c和直線部6e的長度x1、z1不變化(或大致不變化)，但彎曲部6d的長度成為比長度y1大的長度y3。即，在彎曲部6d處剪切加工面6a拉伸變形。由此，有時在彎曲部6d處會產(chǎn)生拉伸折邊裂紋。

上述那樣的拉伸折邊裂紋的產(chǎn)生尤其是在通過沖壓成形來制造家電用和汽車用的各種零部件之際成為問題。近年來，要求上述那樣的零部件進一步的輕量化，大多使用了具有780mpa級鋼板以上的強度的薄鋼板。因此，尤其期望的是，抑制在對上述那樣的高強度鋼板進行沖壓成形之際產(chǎn)生拉伸折邊裂紋。不過，公知的是拉伸折邊裂紋也在低強度的鋼板中產(chǎn)生，無論鋼板的強度如何，都需要防止拉伸折邊裂紋。因此，迄今為止提出了很多抑制剪切加工面上的拉伸折邊裂紋的產(chǎn)生的技術。

例如，在專利文獻1所公開的沖裁用工具中，在沖頭的切刃部的頂端部設置有凸狀的彎曲刃。在利用具有上述的結構的沖頭切斷被加工材料之際，能夠利用彎曲刃對由切刃部切斷的部分施加拉伸應力。在該情況下，能夠利用上述拉伸應力促進由于切刃部和陰模肩而在被加工材料產(chǎn)生的龜裂的進展。由此，被加工材料不壓縮而由切刃部切斷，因此，能夠改善沖孔的擴孔性。其結果，認為能夠抑制剪切加工面上的拉伸折邊裂紋的產(chǎn)生。

專利文獻2所公開的剪床剪切刃具有主剪切刃和相對于主剪切刃向刃的行進方向突出的頂端部突起。在利用具有上述的結構的剪床剪切刃切斷被加工板之際，能夠利用頂端部突起對由主剪切刃切斷的部分施加張力。由此，在專利文獻2的剪床剪切刃中也可獲得與上述專利文獻1的沖頭同樣的效果。

現(xiàn)有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2005-095980號公報

專利文獻2：日本特開2006-231425號公報

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

如上所述，專利文獻1和2所記載的技術對抑制拉伸折邊裂紋是有效的。然而，本發(fā)明人經(jīng)各種研究，結果得知：在使用專利文獻1和2的技術切斷了的被加工材料中，易于以除了實施拉伸折邊成形的部分以外的部分為起點產(chǎn)生疲勞破壞。具體而言，在使用專利文獻1和2的技術切斷了的被加工材料中，剪切加工面中的斷裂面的比例變大。斷裂面一般具有許多龜裂。本發(fā)明人經(jīng)各種研究，結果得知：易于以在斷裂面形成的上述的龜裂為起點產(chǎn)生疲勞破壞。因此，在通過專利文獻1和2的技術切斷了的被加工材料中存在疲勞強度降低這樣的問題。

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠在沖壓成形時抑制拉伸折邊裂紋的產(chǎn)生且能夠抑制疲勞強度的降低的坯料、對該坯料進行沖壓成形而獲得的沖壓成形品、用于制造該坯料的模具、以及該坯料的制造方法。

用于解決問題的方案

(1)本發(fā)明的一實施方式的坯料是通過對金屬板進行剪切加工而制造成的沖壓成形用的板狀的坯料，該坯料具有剪切加工面，該剪切加工面沿著板厚方向具有剪切面和斷裂面，且該剪切加工面在俯視時形成為環(huán)狀，在俯視時所述剪切加工面的邊緣具有彎曲成凹狀的彎曲部，所述彎曲部處的所述斷裂面的板厚方向上的長度的平均值比所述剪切加工面的整周上的所述斷裂面的所述板厚方向上的長度的平均值大。

在上述的坯料中，在彎曲部處斷裂面的板厚方向上的長度變大。換言之，于在沖壓成形時易于拉伸變形的部分，能夠縮小剪切面的比例。由此，彎曲部易于拉伸變形，因此，即使彎曲部進行拉伸折邊成形，也能夠抑制在彎曲部處產(chǎn)生拉伸折邊裂紋。另外，對于除了彎曲部以外的部分，與彎曲部相比，能夠縮小斷裂面的比例。換言之，能夠增大加工硬化后的剪切面的比例。由此，在除了彎曲部以外的部分，可獲得充分的疲勞強度。另一方面，對于彎曲部，斷裂面的比例較大。因此，在沖壓成形前的狀態(tài)下，彎曲部的疲勞強度降低。不過，在沖壓成形時產(chǎn)生由拉伸折邊成形導致的加工硬化，彎曲部的疲勞強度變高。其結果，不使疲勞強度降低，就能夠抑制拉伸折邊裂紋的產(chǎn)生。

(2)也可以是，在以所述彎曲部的所述剪切加工面的周向上的中心點或在俯視時所述彎曲部的曲率最大的點作為所述彎曲部的基準點的情況下，以該基準點為中心，所述周向的預定的長度的范圍內的所述斷裂面的所述板厚方向上的長度的平均值比所述剪切加工面的整周上的所述斷裂面的所述板厚方向上的長度的平均值大。

在該情況下，能夠抑制在彎曲部的中心部(位置上的中心部或曲率變大的部分)產(chǎn)生拉伸折邊裂紋。

(3)也可以是，所述預定的長度的范圍內的所述斷裂面的所述板厚方向上的長度的平均值比所述剪切加工面的整周上的所述斷裂面的所述板厚方向上的長度的平均值大出所述板厚的10％以上。

在該情況下，能夠充分地抑制在彎曲部的中心部產(chǎn)生拉伸折邊裂紋。

(4)也可以是，所述剪切加工面在所述板厚方向上還包括塌角部，該塌角部以將所述剪切面夾在中間的方式位于與所述斷裂面相反的一側，所述預定的長度的范圍內的所述塌角部的所述板厚方向上的長度的平均值是所述板厚的20％以下。

通過縮短塌角部的長度，能夠更可靠地抑制拉伸折邊裂紋的產(chǎn)生。

(5)也可以是，所述預定的長度是該坯料的板厚的50％的長度。

在該情況下，能夠更可靠地抑制在彎曲部的中心部產(chǎn)生拉伸折邊裂紋。

(6)也可以是，所述預定的長度是所述板厚的2000％的長度。

在該情況下，能夠抑制在彎曲部內的足夠的范圍內產(chǎn)生拉伸折邊裂紋。

(7)也可以是，所述預定的長度的范圍是曲率為5m^-1以上的部分。

在該情況下，于在沖壓成形時拉伸折邊變形變大的彎曲部處也能夠充分地防止拉伸折邊裂紋的產(chǎn)生。

(8)也可以是，所述金屬板具有通過沖孔加工形成的孔，所述剪切加工面形成于所述孔的邊緣。

在該情況下，即使是對通過沖孔加工形成的孔的周邊部進行拉伸折邊成形的情況下，也能夠防止在孔的邊緣產(chǎn)生拉伸折邊裂紋。另外，能夠抑制疲勞強度在孔的周邊降低。

(9)也可以是，所述金屬板具有通過沖裁加工形成的外周緣，所述剪切加工面形成于所述外周緣。

在該情況下，即使是通過沖裁加工對坯料的外周緣進行拉伸折邊成形的情況下，也能夠防止在該外周緣產(chǎn)生拉伸折邊裂紋。另外，能夠抑制疲勞強度在該外周緣的周邊降低。

(10)也可以是，所述彎曲部是在沖壓成形時進行拉伸變形的部分。

在該情況下，能夠在進行拉伸變形的部分防止拉伸折邊裂紋的產(chǎn)生，并且，能夠在其他部分可靠地防止疲勞強度的降低。

(11)本發(fā)明的另一實施方式的成形品是對上述的坯料實施沖壓成形而成的成形品。

上述的成形品的拉伸折邊裂紋被防止且具有充分的疲勞強度。

(12)本發(fā)明的另一實施方式的模具具有柱狀的沖頭和所述沖頭能夠插入的中空狀的陰模，通過使所述沖頭向預定方向移動而對載置到陰模上的金屬板進行剪切加工，其中，所述沖頭具有：底面，其外周緣成為切斷刃；以及外周面，其從所述外周緣沿著與所述預定方向平行的方向延伸，所述外周緣包括在俯視時彎曲成凸狀或凹狀的彎曲部，所述底面包括：平面部；以及缺口部，其設置成從該平面部向所述預定方向凹陷且在俯視時包含所述彎曲部。

在使用上述的模具來對金屬板進行剪切加工(沖孔加工或沖裁加工)的情況下，例如，使沖頭的底面壓入載置到陰模上的金屬板。由此，首先，平面部的外緣與金屬板的表面接觸，在該接觸部處，在金屬板形成剪切面。另外，在陰模與金屬板的背面接觸的接觸部中的、與平面部的外緣相對的部分，在金屬板形成剪切面。在沖頭的壓入量較小的時間點，金屬板的表面中的與缺口部相對的部分不與沖頭接觸，在該部分不形成剪切面。另外，在陰模與金屬板的背面接觸的接觸部中的、位于缺口部的下方的部分沒有施加較大的力，因此，在該部分也沒有形成剪切面。

通過進一步壓入沖頭，在金屬板的表面的與平面部的外緣接觸的接觸部產(chǎn)生龜裂。該龜裂沿著板厚方向進展，在金屬板的表面?zhèn)刃纬蓴嗔衙?。另外，在陰模與金屬板的背面接觸的接觸部中的、與平面部的外緣相對的部分，在金屬板產(chǎn)生龜裂。該龜裂沿著板厚方向進展，在金屬板的背面?zhèn)刃纬蓴嗔衙?。另一方面，缺口部也與金屬板的表面接觸，在該接觸部形成剪切面。另外，在陰模與金屬板的背面接觸的接觸部中的位于缺口部的下方的部分，也在金屬板形成剪切面。

通過進一步壓入沖頭，在金屬板的表面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)犬a(chǎn)生的上述的龜裂不僅沿著板厚方向，也朝向金屬板中的位于缺口部的下方的部分進展。由此，也在金屬板中的位于缺口部的下方的部分形成斷裂面。即，在缺口部被大幅度壓入金屬板之前，在位于缺口部的下方的部分形成斷裂面。因此，能夠使缺口部的下方的位置的斷裂面的板厚方向上的長度比其他部分的斷裂面的板厚方向上的長度大。

如上所述，對于由本發(fā)明的沖頭剪切加工了的金屬板中的、利用缺口部切斷了的部分，能夠增大斷裂面的板厚方向上的長度。因而，在沖壓成形時利用缺口部切斷進行拉伸折邊變形的部分，從而能夠防止拉伸折邊裂紋。另外，對于由平面部切斷了的部分，能夠縮短斷裂面的板厚方向上的長度，因此，能夠防止疲勞強度降低。

(13)本發(fā)明的又一實施方式的模具具有柱狀的沖頭和所述沖頭能夠插入的中空狀的陰模，該模具通過使所述沖頭向預定方向移動而對載置到陰模上的金屬板進行剪切加工，其中，所述陰模具有：中空狀的支承面，其用于支承所述金屬板且內周緣成為切斷刃；以及內周面，其從所述內周緣沿著與所述預定方向平行的方向延伸，所述內周緣包括在俯視時彎曲成凸狀或凹狀的彎曲部，所述支承面包括：平面部；以及缺口部，其設置成從該平面部向所述預定方向凹陷且在俯視時包含所述彎曲部。

在上述的模具中，在陰模設置有缺口部。在該情況下，也可獲得與在沖頭設置有缺口部的上述的模具同樣的效果。

(14)也可以是，所述缺口部的與所述預定方向平行的方向上的缺口深度是所述金屬板的板厚的0.1倍以上且0.7倍以下。

在該情況下，能夠使缺口部壓入金屬板的時刻相對于平面部壓入金屬板的時刻恰當?shù)匮舆t。由此，在利用缺口部切斷了的部分，能夠將斷裂面的板厚方向上的長度設為恰當?shù)拇笮　?/p>

(15)本發(fā)明的另一實施方式的坯料的制造方法是使用上述的模具來制造沖壓成形用的坯料的方法，其中，坯料的制造方法具備如下工序：將金屬板載置于所述模具的陰模上的工序；以及使用所述模具的沖頭來對載置到所述陰模上的金屬板進行剪切加工的工序。

在由上述的制造方法制造成的坯料中，對于由沖頭或陰模的缺口部切斷了的部分，能夠增大斷裂面的板厚方向上的長度。因而，通過由缺口部切斷在沖壓成形時進行拉伸折邊變形的部分，能夠防止拉伸折邊裂紋。另外，對于由沖頭或陰模的平面部切斷了的部分，能夠縮短斷裂面的板厚方向上的長度，因此，能夠防止疲勞強度降低。

(16)本發(fā)明的又一實施方式的坯料的制造方法是使用上述的模具來制造本發(fā)明的實施方式的坯料的方法，其中，該坯料的制造方法具備如下工序：將金屬板載置于所述模具的陰模上的工序；以及使用所述模具的沖頭來對載置到所述陰模上的金屬板進行剪切加工的工序，在進行剪切加工的所述工序中，通過利用所述沖頭所述缺口部或所述陰模的所述缺口部切斷所述金屬板的一部分，形成所述坯料的彎曲部的至少一部分。

根據(jù)上述的制造方法，能夠恰當?shù)刂圃毂景l(fā)明的實施方式的坯料。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，不使沖壓成形后的疲勞強度降低，就可獲得能夠在沖壓成形時抑制拉伸折邊裂紋的產(chǎn)生的坯料。

附圖說明

圖1是用于說明剪切加工的圖。

圖2是表示通過剪切加工切斷后的金屬板的剪切加工面的一個例子的概略剖視圖。

圖3是用于說明拉伸折邊成形的圖。

圖4是表示本發(fā)明的實施方式的坯料的概略立體圖。

圖5是表示本發(fā)明的實施方式的成形品的概略立體圖。

圖6是表示本發(fā)明的實施方式的坯料的圖。

圖7是表示坯料的彎曲部的放大俯視圖。

圖8是表示本發(fā)明的實施方式的模具的概略立體圖。

圖9是表示本發(fā)明的實施方式的模具的概略立體圖。

圖10是表示沖頭的概略圖。

圖11是用于說明坯料的制造方法的圖。

圖12是用于說明坯料的制造方法的圖。

圖13是用于說明坯料的制造方法的圖。

圖14是用于說明坯料的制造方法的圖。

圖15是用于說明坯料的制造方法的圖。

圖16是表示缺口部的其他結構的圖。

圖17是表示本發(fā)明的另一實施方式的模具的概略立體圖。

圖18是表示本發(fā)明的另一實施方式的坯料的概略立體圖。

圖19是表示用于制造圖18的坯料的模具的一個例子的概略立體圖。

圖20是表示試驗片的俯視圖。

圖21是比較例1的拉伸折邊部處的剪切加工面的照片。

圖22是實施例5的拉伸折邊部處的剪切加工面的照片。

圖23是用于說明拉伸折邊試驗的圖。

具體實施方式

以下，參照附圖對本發(fā)明的坯料、成形品、模具以及坯料的制造方法進行說明。此外，本發(fā)明的坯料并不限定于特定的材料。作為坯料的材料，能夠使用例如鋼等金屬材料。在使用鋼作為坯料的材料的情況下，鋼的種類并沒有特別限定。對坯料的厚度和強度也沒有特別限定，是能夠進行剪切加工的厚度和強度即可。

(坯料和成形品的結構)

圖4是表示本發(fā)明的一實施方式的坯料10的概略立體圖。參照圖4，板狀的坯料10具有俯視大致矩形形狀，在中央部具有孔10a。孔10a是通過剪切加工(例如沖孔加工)形成的。因此，在本實施方式中，在坯料10的中央部形成有在俯視時具有環(huán)形狀的剪切加工面。換言之，孔10a由環(huán)狀的剪切加工面形成。隨后論述坯料10的制造方法。

坯料10例如為了形成為汽車用或家電用等的零部件，被進行沖壓成形(翻邊加工或深拉深加工等)。具體而言，參照例如圖4和圖5，通過以孔10a為中心對坯料10實施拉伸折邊成形，制造具有凸緣部12a的成形品12。以下，更具體地說明坯料10。

圖6的(a)是表示坯料10的俯視圖，圖6的(b)是圖6的(a)的a-a線放大剖視圖。在圖6的(b)中，以箭頭x表示坯料10的板厚方向。在以下的說明中，將坯料10的板厚方向設為坯料10的上下方向。

參照圖6，坯料10具有彼此大致平行且相對于板厚方向垂直地延伸的表面10b和背面10c。剪切加工面14從坯料10的表面10b側沿著板厚方向依次具有塌角部14a、剪切面14b和斷裂面14c。在本實施方式中，在坯料10的背面10c側形成有飛邊16。在本實施方式中，將從坯料10的背面10c向下方突出的部分設為飛邊16。另外，在本實施方式中，將從孔10a的表面10b側的周緣到飛邊16的上端的部分設為剪切加工面14。因而，在本實施方式中，剪切加工面14的板厚方向上的長度與坯料10的板厚t(表面10b與背面10c之間的上下方向的距離)相等。

參照圖6的(a)，在俯視時，孔10a的周緣(剪切加工面14的內緣)具有多個直線部18和多個彎曲部20。在本實施方式中，孔10a的周緣(剪切加工面14的內緣)具有4個直線部18和4個彎曲部20。在俯視時彎曲部20在直線部18與直線部18之間呈凹狀彎曲。在本實施方式中，彎曲部20以凹陷成圓弧狀的方式彎曲。參照圖5和圖6的(a)，各彎曲部20是在拉伸折邊成形時拉伸變形的部分。此外，以彎曲部的曲率的符號改變的部位或曲率為零的部位為邊界來定義彎曲部的范圍。即，在俯視時求出了剪切加工面14的內緣的曲率的情況下，彎曲成凹狀的彎曲部的兩端是曲率的符號改變的點、或曲率為零的點。

圖7是表示坯料10的彎曲部20(圖6的(a)中以單點劃線包圍的部分)的放大俯視圖。此外，在圖7中，以箭頭y表示剪切加工面14的周向。

參照圖6的(b)和圖7，在坯料10中，彎曲部20處的斷裂面14c的板厚方向上的長度的平均值比剪切加工面14的整周上的斷裂面14c的板厚方向上的長度的平均值大。

彎曲部20處的斷裂面14c的板厚方向上的長度的平均值如以下那樣求出。首先，將彎曲部20沿著剪切加工面14的周向均等分割成5個區(qū)域。然后，在相鄰的區(qū)域的邊界部，對斷裂面14c的板厚方向上的長度進行測定。即，在彎曲部20中，沿著剪切加工面14的周向在位置不同的4個部位對斷裂面14c的板厚方向上的長度進行測定。之后，算出所測定的4個部位的長度的平均值而作為彎曲部20處的斷裂面14c的板厚方向上的長度的平均值。關于彎曲部20處的塌角部14a和剪切面14b的板厚方向上的長度的平均值，也能夠同樣地求出。

另外，剪切加工面14的整周上的斷裂面14c的板厚方向上的長度的平均值如以下那樣求出。首先，將剪切加工面14沿著周向以預定的寬度均等分割成多個區(qū)域。然后，在相鄰的區(qū)域的邊界部，對斷裂面14c的板厚方向上的長度進行測定。即，沿著剪切加工面14的周向在位置不同的多個部位對斷裂面14c的板厚方向上的長度進行測定。之后，算出所測定的多個部位的長度的平均值，作為剪切加工面14的整周上的斷裂面14c的板厚方向上的長度的平均值。此外，上述預定的寬度設定成，成為最接近將彎曲部20沿著上述周向等分割成5個區(qū)域的情況下的寬度的長度。關于剪切加工面14的整周上的塌角部14a和剪切面14b的板厚方向上的長度的平均值，也能夠同樣地求出。

參照圖7，優(yōu)選的是，以如下述那樣定義的基準點22為中心，剪切加工面14的周向的預定的長度的范圍r內的斷裂面14c(參照圖6的(b))的板厚方向上的長度的平均值比剪切加工面14的整周上的斷裂面14c的板厚方向上的長度的平均值大?；鶞庶c22定義為剪切加工面14的周向上的彎曲部20的中心點、或在俯視時彎曲部20的曲率最大的點。范圍r的上述預定的長度例如是坯料10的板厚的50％的長度、100％的長度、1000％的長度、或2000％的長度。另外，例如，也可以將彎曲部20中曲率為5m^-1以上的部分所持續(xù)的范圍定義為上述預定的長度的范圍r。該情況下的范圍r能夠通過利用曲度規(guī)測定彎曲部20的曲率來決定。

在本實施方式中，范圍r內的斷裂面14c的板厚方向上的長度的平均值比剪切加工面14的整周上的斷裂面14c的板厚方向上的長度的平均值大出坯料10的板厚的10％以上。另外，在本實施方式中，范圍r內的塌角部14a的板厚方向上的長度的平均值是坯料10的板厚的20％以下。此外，范圍r內的斷裂面14c的板厚方向上的長度的平均值如以下那樣求出。首先，將范圍r內的剪切加工面14沿著周向均等分割成5個區(qū)域。然后，在相鄰的區(qū)域的邊界部，對斷裂面14c的板厚方向上的長度進行測定。即，在范圍r內，沿著剪切加工面14的周向在位置不同的4部位對斷裂面14c的板厚方向上的長度進行測定。之后，算出所測定的4個部位的長度的平均值，而作為范圍r內的斷裂面14c的板厚方向上的長度的平均值。關于范圍r內的塌角部14a和剪切面14b的板厚方向上的長度的平均值，也能夠同樣地求出。

(坯料和成形品的效果)

在坯料10中，在彎曲部20處斷裂面14c的板厚方向上的長度變大。換言之，對于在沖壓成形時易于拉伸變形的部分，能夠縮小剪切面14b的比例。由此，彎曲部20易于拉伸變形，因此，即使彎曲部20進行拉伸折邊成形，也能夠抑制在彎曲部20產(chǎn)生拉伸折邊裂紋。另外，對于除了彎曲部20以外的部分，與彎曲部20相比，能夠縮小斷裂面14c的比例。換言之，能夠增大加工硬化了的剪切面14b的比例。由此，在除了彎曲部20以外的部分，能夠獲得充分的疲勞強度。另一方面，對于彎曲部20，斷裂面14c的比例較大。因此，在沖壓成形前的狀態(tài)下，彎曲部20的疲勞強度降低。不過，在沖壓成形時產(chǎn)生由拉伸折邊成形導致的加工硬化，彎曲部20的疲勞強度變高。其結果，在沖壓成形后的成形品12中能夠獲得充分的疲勞強度。其結果，能夠抑制成形品12的疲勞強度降低且抑制在從坯料10制造成形品12之際產(chǎn)生拉伸折邊裂紋。

在坯料10中，例如范圍r內的斷裂面14c的板厚方向上的長度的平均值設定得比剪切加工面14的整周上的斷裂面14c的板厚方向上的長度的平均值大。在該情況下，能夠抑制在彎曲部20的中心部(位置上的中心部或曲率變大的部分)產(chǎn)生拉伸折邊裂紋。

在坯料10中，范圍r內的斷裂面14c的板厚方向上的長度的平均值比剪切加工面14的整周上的斷裂面14c的板厚方向上的長度的平均值大出坯料10的板厚的10％以上。由此，能夠充分地抑制在彎曲部20的中心部產(chǎn)生拉伸折邊裂紋。

在坯料10中，范圍r內的塌角部14a的板厚方向上的長度的平均值是坯料10的板厚的20％以下。由此，能夠更可靠地抑制拉伸折邊裂紋的產(chǎn)生。

在坯料10中，范圍r的上述預定的長度例如設定成坯料10的板厚的50％的長度。在該情況下，能夠更可靠地抑制在彎曲部20的中心部產(chǎn)生拉伸折邊裂紋。另外，范圍r的上述預定的長度例如也可以設定成坯料10的板厚的2000％的長度。在該情況下，能夠抑制在彎曲部20內的足夠的范圍內產(chǎn)生拉伸折邊裂紋。而且，范圍r例如也可以是曲率為5m^-1以上的部分。在該情況下，也能夠充分地防止在沖壓成形時拉伸折邊變形變大的彎曲部20產(chǎn)生拉伸折邊裂紋。

此外，在坯料10中，設置有多個彎曲部20，但在任意一個彎曲部20滿足本發(fā)明的要件即可。因而，多個彎曲部20中的某彎曲部20也可以不滿足本發(fā)明的要件。

(用于制造坯料的模具和坯料的制造方法)

以下，對用于制造上述的坯料10的模具和使用了該模具的坯料10的制造方法進行說明。

圖8和圖9是表示本發(fā)明的一實施方式的模具24的概略立體圖。參照圖8，模具24包括柱狀的沖頭26和具有沖頭26能夠插入的孔28a的中空狀的陰模28。詳細情況隨后論述，但參照圖8，在制造上述的坯料10之際，首先，將俯視矩形形狀的金屬板30載置于陰模28上。之后，參照圖8和圖9，使沖頭26沿著金屬板30的板厚方向(在圖8中箭頭z所示的方向)移動，以沖頭26的下端部插入孔28a的方式利用沖頭26壓入金屬板30的中央部。由此，金屬板30的中央部被切斷(剪切加工)，形成孔10a(參照圖4)。即，制造成上述的坯料10(參照圖4)。以下，具體地說明沖頭26和陰模28。此外，在以下的說明中，將對金屬板30進行剪切加工之際的沖頭26的移動方向(以箭頭z表示的方向)設為上下方向。另外，將相對于該上下方向垂直的方向設為側方。

圖10是表示沖頭26的概略圖，(a)是沖頭26的側視圖，(b)是沖頭26的仰視圖。

參照圖10，沖頭26具有底面32和從底面32的外周緣32a向上方延伸的外周面34。在沖頭26中，底面32的外周緣32a成為切斷刃。因此，外周緣32a以能夠形成孔10a(參照圖4)的方式與孔10a同樣地具有俯視大致矩形形狀。

參照圖10的(b)，底面32的外周緣32a包括在仰視(俯視)時彎曲成凸狀的多個(在本實施方式中是4個)彎曲部36。在本實施方式中，在大致矩形形狀的外周緣32a的4個角部分別設置有彎曲部36。

參照圖10的(a)、(b)，底面32包括平面部38和從平面部38向上方(與沖頭26的移動方向平行的方向)凹陷的多個缺口部40。參照圖10的(a)，各缺口部40在側視時具有矩形形狀。更具體而言，參照圖10的(a)、(b)，各缺口部40具有從平面部38向上方延伸的側壁部40a、40b、40c和設置成連接側壁部40a、40b、40c的上緣的頂部40d。側壁部40a、40b、40c設置為在仰視時形成大致u字形狀。在本實施方式中，側壁部40a和側壁部40b以彼此相對的方式設置，以連接側壁部40a的一端部和側壁部40b的一端部的方式設置有側壁部40c。頂部40d與平面部38大致平行地設置。參照圖10的(b)，各缺口部40形成為，在仰視(俯視)時包含彎曲部36的中心(頂點)。

參照圖10的(a)，優(yōu)選的是缺口部40的缺口深度d設定成金屬板30(參照圖9)的板厚的0.1倍以上且0.7倍以下。參照圖10的(b)，缺口部40的寬度w根據(jù)坯料10(參照圖6)的彎曲部20(參照圖6)的尺寸適當?shù)卦O定，但優(yōu)選的是設定成金屬板30的板厚的50％～2000％的大小，更優(yōu)選的是設定成100％～1000％的大小。另外，優(yōu)選的是，以在切斷金屬板30之際缺口部40的寬度方向上的中心線位于坯料10的彎曲部20的基準點22上的方式構成模具24。優(yōu)選缺口部40的長度l是金屬板30的板厚以上。

參照圖8，陰模28具有支承金屬板30的中空狀的支承面42和從支承面42的內周緣42a向下方延伸的內周面44。在陰模28中，支承面42的內周緣42a成為切斷刃。支承面42的內周緣42a具有與底面32的外周緣32a相似的形狀，具有與外周緣32a的多個彎曲部36相對應的多個彎曲部46。彎曲部46具有以與彎曲部36的形狀相對應的方式彎曲成凹狀的形狀。沖頭26與陰模28之間的間隙(即，外周緣32a與內周緣42a之間的間隙)例如設定成金屬板30的板厚的約10％的大小。

以下，參照附圖同時具體地說明由上述的模具24進行的坯料10的制造方法。圖11～圖15是表示制造坯料10之際的、沖頭26、陰模28和金屬板30的關系的概念圖。具體而言，圖11～圖15中的圖(a)是表示沖頭26的彎曲部36(參照圖8)附近的外周面34(參照圖8)、陰模28的彎曲部46(圖8)附近的內周面44(參照圖8)、以及金屬板30的位于彎曲部36(圖8)與彎曲部46(參照圖8)之間的部分的關系的概念圖。圖11～15中的圖(b)是表示沖頭26的平面部38、陰模28的支承面42、以及金屬板30的位于平面部38與支承面42之間的部分的關系的概念圖(相當于圖11的(a)的以b-b線表示的部分的概念圖)。圖11～15中的圖(c)是表示沖頭26的缺口部40、陰模28的支承面42以及金屬板30的位于缺口部40與支承面42之間的部分的關系的概念圖(相當于圖11的(a)的以c-c線表示的部分的概念圖)。此外，在圖11～15中的圖(a)中，為了使位置關系明確，在金屬板30標注剖面線。

參照圖8，如上述那樣，在制造坯料10之際，首先，將金屬板30載置在陰模28的支承面42上。之后，如圖11和圖12所示，使沖頭26移動，使沖頭26的平面部38壓入金屬板30。由此，利用平面部38的外緣，在金屬板30的表面?zhèn)刃纬杉羟忻?8(參照圖12)。另外，在陰模28與金屬板30的背面接觸的接觸部中的與平面部38的外緣相對的部分，利用陰模28的支承面42的內周緣42a形成剪切面50。如圖12的(a)、(c)所示，在沖頭26的壓入量較小的時間點，缺口部40的頂部40d不與金屬板30接觸。因此，在金屬板30中的、與缺口部40相對的部分沒有形成剪切面。另外，較大的力沒有施加于陰模28與金屬板30之間的接觸部中的、位于缺口部40的下方的部分，因此，在該部分也沒有形成剪切面。

如圖13的(a)、(b)所示，通過進一步壓入沖頭26，金屬板30的表面中的與平面部38的外緣接觸的接觸部產(chǎn)生龜裂52。另外，如圖13的(a)、(c)所示，缺口部40的頂部40d也與金屬板30的表面接觸。由此，在頂部40d與金屬板30接觸的接觸部，在金屬板30形成剪切面54。而且，如圖13的(a)～(c)所示，在陰模28的支承面42的內周緣42a與金屬板30接觸的接觸部，在金屬板30產(chǎn)生龜裂56。

通過使沖頭26進一步壓入，龜裂52、56沿著金屬板30的板厚方向進展，如圖14的(a)、(b)所示，在金屬板30的表面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)刃纬蓴嗔衙?8、60。如圖14的(a)、(c)所示，龜裂52、56(參照圖13)不僅沿著板厚方向發(fā)展，也朝向金屬板30與缺口部40接觸的接觸部那一側發(fā)展。由此，在缺口部40的下方也形成斷裂面58、60。即，在缺口部40被大幅度壓入金屬板30前，能夠在金屬板30中的位于缺口部40的下方的部分形成足夠大的斷裂面14c(參照圖6)。最后，通過如圖15所示那樣進一步壓入沖頭26，斷裂面58、60進一步發(fā)展，金屬板30的一部分被切斷。由此，坯料10完成。

(模具和使用了該模具的制造方法的效果)

在通過使用了模具24的上述的制造方法制造坯料10的情況下，在缺口部40被大幅度壓入金屬板30前，能夠在金屬板30中的位于缺口部40的下方的部分形成足夠大的斷裂面14c。由此，缺口部40的下方的位置的斷裂面14c的板厚方向上的長度能夠比其他部分的斷裂面14c的板厚方向上的長度大。因而，通過由缺口部40切斷在沖壓成形時進行拉伸折邊變形的部分，能夠防止拉伸折邊裂紋。另外，關于由平面部38切斷后的部分，能夠縮短斷裂面14c的板厚方向上的長度，因此，能夠防止疲勞強度降低。

在模具24中，缺口部40的缺口深度例如設定成金屬板30的板厚的0.1倍以上且0.7倍以下。在該情況下，能夠使缺口部40壓入金屬板30的時刻相對于平面部38壓入金屬板30的時刻恰當?shù)匮舆t。由此，在由缺口部40切斷了的部分，能夠將斷裂面14c的板厚方向上的長度設為恰當?shù)拇笮　?/p>

本發(fā)明的模具24僅局部地變更以往的沖頭的切斷刃(相當于底面32的外周緣32a的部分)的形狀就能夠進行制造。因此，與在沖頭設置突出部的情況(參照例如上述的專利文獻1)相比，能夠降低模具的制作成本。另外，在各種形狀的剪切加工工具中，也不用考慮整體的工具形狀就可以，因此，能夠容易地適用于批量生產(chǎn)現(xiàn)場。而且，在由于沖壓成形產(chǎn)生了拉伸折邊裂紋時，在沖頭中，能夠在與坯料的產(chǎn)生了上述裂紋的位置相對應的部分利用立銑刀等添加新的缺口部40。由此，能夠通過現(xiàn)場應對來解決拉伸折邊裂紋。出于這點，也能夠容易地適用于批量生產(chǎn)現(xiàn)場。對于后述的其他沖頭和具有缺口部的后述的陰模也是同樣的。

此外，優(yōu)選的是，預先進行數(shù)值計算或拉伸折邊試驗來確定坯料的剪切加工面中的易于產(chǎn)生拉伸折邊裂紋的部位。然后，可以以利用缺口部切斷上述確定好的部位的方式構成模具。在該情況下，能夠降低模具的制造成本和坯料的加工成本。

(模具的另一個例子)

在上述的實施方式中，對沖頭26具有側視呈矩形形狀的缺口部40的情況進行了說明，但缺口部的形狀并不限定于上述的例子。例如，如圖16的(a)所示，也可以在沖頭設置具有側視梯形形狀的缺口部62。此外，與缺口部40同樣地，缺口部62具有側壁部62a、62b、62c和頂部62d。側壁部62a、62b以在側視時越朝向上側、間隔慢慢地變窄的方式傾斜。此外，本發(fā)明人進行各種研究的結果，為了利用缺口部62使龜裂效率良好地進展，優(yōu)選側壁部62a、62b相對于鉛垂面的傾斜角度是30°以下。

另外，例如，如圖16的(b)所示，也可以在沖頭設置具有側視半圓形狀的缺口部64。另外，例如，如圖16的(c)所示，也可以在沖頭設置在平面部38與側壁部66a、66b的邊界部具有r部66c、66d的缺口部66。在該情況下，能夠防止缺口部66與平面部38之間的邊界部的損傷。此外，優(yōu)選的是r部66c、66d的曲率半徑是0.01mm～0.1mm。另外，例如，如圖16的(d)所示，也可以在沖頭設置在平面部38與側壁部68a、68b的邊界部具有倒角部68c、68d的缺口部68。在該情況下，也能夠防止缺口部68與平面部38之間的邊界部的損傷。

在上述的實施方式中，對具有多個缺口部40的沖頭26進行了說明，但也可以在陰模設置缺口部來替代在沖頭設置缺口部。

圖17是表示本發(fā)明的另一實施方式的模具24a的概略立體圖。圖17所示的模具24a與圖8所示的模具24不同的點在于，具有沖頭70來替代沖頭26這點和具有陰模72來替代陰模28這點。

沖頭70與沖頭26不同的點在于，不具有多個缺口部40(參照圖8)。陰模72與陰模28不同的點在于，在各彎曲部46具有呈與缺口部40的形狀同樣的形狀的缺口部74。省略詳細的說明，但在使用模具24a來制造坯料10的情況下，也可獲得與使用上述的模具24來制造坯料10的情況同樣的效果。

(坯料的另一個例子)

在上述的實施方式中，對具有通過沖孔加工形成的孔10a的坯料10進行了說明，但坯料的形狀并不限定于上述的例子。本發(fā)明也能夠適用于在外周緣形成剪切加工面的坯料，例如在外周緣具有通過沖裁加工形成的剪切加工面的坯料。

圖18是表示本發(fā)明的另一實施方式的坯料的概略立體圖。參照圖18，板狀且縱長狀的坯料76的長度方向的中央部具有比長度方向的兩端部細的形狀。坯料76例如是通過沖裁加工制造的，在外周緣具有在俯視時呈環(huán)形狀的剪切加工面78。在俯視時，剪切加工面78的外緣具有彎曲成凹狀的多個彎曲部80。省略詳細的說明，但剪切加工面78具有與坯料10的剪切加工面14的結構同樣的結構，彎曲部80具有與坯料10的彎曲部20的結構同樣的結構。因而，在坯料76中，也可獲得與上述的坯料10同樣的效果。

接著，對用于制造上述的坯料76的模具進行說明。

圖19是表示用于制造坯料76的模具的一個例子的概略立體圖。參照圖19，模具82包括柱狀的沖頭84和具有沖頭84能夠插入的孔86a的陰模86。

參照圖19，沖頭84具有底面88和從底面88的外周緣88a向上方延伸的外周面90。在沖頭84中，底面88的外周緣88a成為切斷刃。因此，外周緣88a具有與坯料76的形狀同樣的形狀。

底面88的外周緣88a包括在仰視(俯視)時彎曲成凹狀的多個(在本實施方式中是兩個：在圖19中僅圖示1個彎曲部92。)彎曲部92。與上述的底面32(參照圖10)同樣地，底面88包括平面部94和從平面部94向上方(與沖頭84的移動方向平行的方向)凹陷的多個(在本實施方式中是兩個。)缺口部96。省略詳細的說明，但缺口部96具有與上述的缺口部40、62、64、66或68的結構同樣的結構。缺口部96形成為，在仰視(俯視)時包含彎曲部92的中心(頂點)。

陰模86具有：支承金屬板(未圖示)的中空狀的支承面98；從支承面98的內周緣98a向下方延伸的內周面100。在陰模86中，支承面98的內周緣98a成為切斷刃。支承面98的內周緣98a具有與底面88的外周緣88a相似的形狀，具有與外周緣88a的多個彎曲部92相對應的多個彎曲部102。彎曲部102具有以與彎曲部92的形狀相對應的方式彎曲成凸狀的形狀。沖頭84與陰模86之間的間隙例如設定成金屬板的板厚的約10％的大小。

在模具82中，沖頭84也與上述的沖頭26同樣地具有缺口部96。由此，在模具82中也可獲得與上述的模具24同樣的效果。此外，與圖17的模具24a同樣地，也可以在陰模86的彎曲部102設置各缺口部來替代在沖頭84設置缺口部96。在該情況下，也可獲得與模具82同樣的效果。

實施例

以下，利用實施例更詳細地說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不限定于下述的實施例。

(第1實施例)

利用圖8所示的沖頭(缺口部的形狀是矩形。開口寬度：0～15mm，缺口部長度：0～沖頭底部整個區(qū)域，作為刀尖與缺口部的邊界線的角部呈r1.0的圓度)在板厚1.6mm的780mpa級的冷軋鋼板(被加工材料)形成與圖4所示的孔10a同樣的形狀的孔(30mm×30mm、彎曲部(r部)的曲率半徑為5mm)，制作成實施例1～12的坯料。而且，除了不具有缺口部這點之外，使用具有與圖8的沖頭的結構同樣的結構的沖頭來制作出比較例1的坯料。另外，利用專利文獻2所記載的沖頭制作出比較例2的坯料。陰模與沖頭之間的間隙設定成被加工材料的板厚的10％。

使用棱線彎曲的棱臺狀的翻邊用沖頭(未圖示)對如上述那樣制作成的坯料進行翻邊加工，形成了圖5所示那樣的凸緣部(翻邊部)(翻邊試驗)。在翻邊試驗中，對在剪切加工面產(chǎn)生裂紋的極限的翻邊高度進行測定，評價了拉伸折邊性。

為了調查剪切加工部的疲勞強度，如圖20所示那樣切出試驗片并實施了平面彎曲疲勞試驗。疲勞試驗片是通過切削加工切出來的。對切削加工部實施研磨加工而增加了平坦度。對剪切加工部(相當于由沖頭形成的孔的部分)沒有實施研磨加工。將施加于試驗片表層的應力的最大值(根據(jù)彎矩算出)設為評價值，將應力比設定成-1。對于疲勞強度，將達到了1000萬次壽命的時間點的斷裂極限的應力評價為疲勞極限。

將用于沖孔加工的沖頭的缺口部的結構和翻邊試驗的結果表示在表1中。另外，在表2中示出相當于拉伸折邊部的位置的剪切加工面中的塌角率、剪切面率以及斷裂面率和不相當于拉伸折邊部的位置的剪切加工面中的塌角率、剪切面率以及斷裂面率。在此，拉伸折邊部設為相當于在圖7中進行了說明的彎曲部20的部分(4個角部)。此外，用于參考，在圖21和圖22中示出比較例1和實施例5的拉伸折邊部處的剪切加工面的外觀照片。

[表1]

表1

[表2]

表2

作為翻邊試驗的結果，在缺口部的缺口深度相對于坯料的板厚的比例(％)處于10％～70％的范圍內的實施例2～12的坯料中，與比較例1的坯料相比，翻邊高度變高。另外，對于在剪切加工面的整周使斷裂面率提高了的比較例2的坯料，在剪切加工面的除了拉伸折邊成形部外的部分產(chǎn)生龜裂，疲勞強度降低了。另一方面，在實施例1～12的坯料中，在除了拉伸折邊成形部以外的部分也沒有產(chǎn)生龜裂，疲勞強度也沒有降低。

在本實施例中，使用了板厚1.6mm的780mpa級的冷軋鋼板，但本發(fā)明人實驗性地確認了如下內容：即使使用其他板厚和強度的鋼板，也可獲得同樣的效果。

(第2實施例)

使用圖19所示的沖頭84來對板厚1.6mm的590mpa級的冷軋鋼板(被加工材料)進行剪切加工，制作了具有與圖18所示的坯料76的形狀同樣的形狀的實施例1～12的坯料。而且，除了不具有缺口部這點之外，使用具有與圖19的沖頭84的結構同樣的結構的沖頭來制作出比較例1的坯料。陰模與沖頭之間的間隙設定成被加工材料的板厚的10％。

在圖23的(a)中示出拉伸折邊試驗的形態(tài)，在圖23的(b)中示出拉伸折邊加工品的形狀。如圖23的(a)所示，在拉伸折邊試驗中，將坯料108載置到支承于墊板104的陰模106。然后，利用沖頭110按壓坯料108，進行折邊成形，制作出圖23的(b)所示的拉伸折邊加工品112。

以拉伸折邊高度h1不同的各種條件(5mm、10mm、15mm、20mm和25mm)、即隨著拉伸折邊試驗而產(chǎn)生的剪切加工面上的塑性變形量不同的5個條件進行了拉伸折邊試驗。

將在剪切加工中使用的沖頭的缺口部的結構和拉伸折邊試驗的結果表示在表3中。另外，在表4中示出相當于拉伸折邊部的位置的剪切加工面上的塌角率、剪切面率以及斷裂面率和不相當于拉伸折邊部的位置的剪切加工面上的塌角率、剪切面率以及斷裂面率。

[表3]

表3

[表4]

表4

作為拉伸折邊試驗的結果，在實施例1～12的坯料中，在剪切加工面沒有產(chǎn)生拉伸折邊裂紋。另一方面，在比較例1的坯料中，產(chǎn)生了拉伸折邊裂紋。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種工具制作成本較低、可容易地適用于批量生產(chǎn)現(xiàn)場、且能在剪切加工面抑制拉伸折邊裂紋的剪切加工方法。因而，本發(fā)明在鋼材加工產(chǎn)業(yè)中可利用性較高。