沖壓成型方法以及沖壓成型部件的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明在成型為具有“コ”字形、帽形等剖面形狀且在長度方向上具有彎曲部分的部件形狀(1)時，能夠進一步抑制破裂、褶皺的產(chǎn)生。本發(fā)明是一種沖壓成型方法，將金屬板(6)成型為部件形狀(1)，部件形狀(1)至少具有頂面部(1A)以及與頂面部(1A)的左右兩側(cè)連續(xù)的側(cè)壁部(1B)，且具有“コ”字形或帽形的剖面，且在與上述剖面交叉的方向即長度方向上具有彎曲的1個或2個以上的彎曲部分(2a、2b)。本發(fā)明的沖壓成型方法具備：第一工序，在該第一工序中，對上述金屬板(6)的長度方向上的上述彎曲部分(2a、2b)的兩側(cè)或單側(cè)的板部分賦予與上述彎曲的方向?qū)?yīng)的面內(nèi)剪切變形；第二工序，在該第二工序中，將賦予了上述面內(nèi)剪切變形的板材沖壓成型為上述部件形狀(1)。
【專利說明】
沖壓成型方法從及沖壓成型部件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及成型為具有剖面呈"3"字形、帽形等至少具有頂面部與其寬度方向兩 側(cè)的側(cè)壁部的剖面形狀且在與該剖面交叉例如正交的方向即長度方向上具有彎曲的彎曲 部分的部件形狀的沖壓成型法、W及沖壓成型部件的制造方法。
[0002] 本發(fā)明尤其是設(shè)及在將由拉伸強度為590M化W上的高張力鋼板、侶合金板等延 性、蘭克福特值差的難成型部件構(gòu)成的金屬板成型為長度方向具有彎曲部分的部件形狀優(yōu) 選的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0003] 在汽車、家電等中使用的多數(shù)金屬部件是童工將平坦的金屬板變形為各種形狀而 制作的。在大量生產(chǎn)金屬部件的情況下，廣泛使用利用沖壓機與模具來使金屬板變形的沖 壓成型方法。通常，加工前的金屬板平坦，因此在將其變形為復雜的立體形狀的情況下，金 屬板伸縮為符合立體形狀的形狀。然而，部件形狀(立體形狀)越復雜，越難W將符合立體形 狀的伸縮賦予金屬板。特別在所使用的金屬板是拉伸強度為590MPaW上的高張力鋼板、侶 合金板等的情況下，或在是延性、蘭克福特值差的難成型部件的情況下，越處于向自由的立 體形狀的成應(yīng)變困難的趨勢。
[0004] 在沖壓成型時，在未將符合立體形狀的伸縮賦予金屬板的情況下，金屬板產(chǎn)生破 裂、權(quán)皺之類的成型不良。例如，在使金屬板變形為立體形狀時，在金屬板的長度不足導致 無法從周圍補充不足的部分的部位中，金屬板不得不伸長更長，其結(jié)果是，若金屬板超過自 身的延性地被拉伸，則產(chǎn)生破裂。另一方面，在變形為立體形狀時，在金屬板的長度必須收 縮的情況下，或在材料從周圍過量地流入的部位中，在成型后的沖壓成型部件容易產(chǎn)生權(quán) 皺。
[0005] 作為沖壓成型困難的部件形狀的例子，存在圖及圖2所示那樣的、剖面形狀呈 "3"字形、帽形且在與垂直于該剖面的剖面交叉的方向（部件的長度方向，W下有時簡稱為 長度方向）上具有彎曲部分的部件形狀。在由平坦的金屬板成型為運樣的復雜的部件形狀 的情況下，因在上述彎曲部分產(chǎn)生的拉伸變形、壓縮變形，導致在成型后的沖壓成型部件容 易產(chǎn)生破裂、權(quán)皺。
[0006] 運里，作為沖壓成型中抑制破裂、權(quán)皺的產(chǎn)生的方法，存在像拉延成型那樣通過利 用模具夾著金屬板來邊對金屬板施加張力邊進行成型的方法。在該方法中，若加強施加于 金屬板的張力，則金屬板難W向立體形狀部過量地流入，從而能夠防止權(quán)皺的產(chǎn)生。相反， 若減小施加至金屬板的張力，則金屬板容易向立體形狀部流入，從而能夠防止破裂的產(chǎn)生。
[0007] 而且，在專利文獻1中，提出使用稱為壓邊筋(bead)的凹凸形狀來在成型中途適當 地改變所需張力。另外，在專利文獻2中，提出通過提高金屬板的寬度方向的端部的剛性來 提高金屬板流入的阻力而抑制權(quán)皺的產(chǎn)生。
[000引專利文獻1:日本特開平9-29349號公報 [0009] 專利文獻2:日本特開2013-169578號公報
[0010] 在專利文獻1記載的方法中，為了改變施加至金屬板的張力，需要將控制可變壓邊 筋的按壓力的機構(gòu)設(shè)置于拉深成型裝置。因此，在專利文獻1記載的方法中，成型裝置的制 造成本變高。另外，一般地，高張力鋼板、侶合金等中表示拉深成型性的蘭克福特值差，因而 通過通常的拉深成型來成型復雜的立體形狀存在極限。
[0011] 另外，專利文獻2記載的方法通過在長度方向上彎曲的部件的凸緣部設(shè)置對抗收 縮變形的高剛性部來抑制因彎曲形狀形成的余料而在凸緣部產(chǎn)生的權(quán)皺。然而，專利文獻2 記載的方法對于在凸緣部W外的例如側(cè)壁部、頂面部產(chǎn)生權(quán)皺的情況不是有效的解決方 法。另外，上述余料是在欲使平坦的形狀的金屬板變形為彎曲的復雜的形狀時因金屬板的 一部分過量剩余而產(chǎn)生的。因此，在專利文獻2記載的方法中，若不僅考慮在凸緣部產(chǎn)生的 金屬板的過量或不足，還考慮在部件形狀整體產(chǎn)生的金屬板的過量或不足，則存在權(quán)皺、破 裂等成型不良有可能在其他部位產(chǎn)生的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明是著眼于上述點而完成的，其目的在于提供一項在成型為具有"3"字形、 帽形等剖面形狀且在長度方向上具有彎曲部分的部件形狀時能夠進一步抑制破裂、權(quán)皺的 產(chǎn)生的技術(shù)、。
[0013] 為了解決上述課題，本發(fā)明的一方式是一種沖壓成型方法，將金屬板成型為部件 形狀，該部件形狀至少具有頂面部W及與該頂面部的左右兩側(cè)連續(xù)的側(cè)壁部，且具有"3" 字形或帽形的剖面，且在與上述剖面交叉的方向即長度方向上具有1個或2個W上的彎曲的 彎曲部分。本發(fā)明的一方式的特征在于，具備:第一工序，在上述第一工序中，對上述金屬板 的長度方向上的上述彎曲部分的兩側(cè)或單側(cè)的板部分賦予與上述彎曲的方向?qū)?yīng)的面內(nèi) 剪切變形;和第二工序，在上述第二工序中，將賦予了上述面內(nèi)剪切變形的板材沖壓成型為 上述部件形狀。
[0014] 另外，本發(fā)明的另一方式是一種沖壓成型部件的制造方法，將金屬板成型為部件 形狀來制造沖壓成型部件，該部件形狀至少具有頂面部W及與該頂面部的左右兩側(cè)連續(xù)的 側(cè)壁部，且具有"3"字形或帽形的剖面，且在與上述剖面交叉的方向即長度方向上具有1個 或2個W上的彎曲的彎曲部分。本發(fā)明的另一方式的特征在于，具備:第一工序，在上述第一 工序中，對上述金屬板的長度方向上的上述彎曲部分的兩側(cè)或單側(cè)的板部分賦予與上述彎 曲的方向?qū)?yīng)的面內(nèi)剪切變形;和第二工序，在上述第二工序中，將賦予了上述面內(nèi)剪切變 形的板材沖壓成型為上述部件形狀。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明，在第一工序中對金屬板預(yù)先賦予面內(nèi)剪切變形之后，通過第二工序 沖壓成型為目的部件形狀。
[0016] 由此，抑制彎曲部分中的過量的材料的移動的結(jié)果是，在成型為具有"3"字形、帽 形等剖面且在與剖面交叉的長度方向上具有彎曲部分的復雜的部件形狀時，能夠抑制破 裂、權(quán)皺的產(chǎn)生。
【附圖說明】
[0017] 圖1是表示基于本發(fā)明的實施方式所所設(shè)及的部件形狀的圖，其中，（a)是俯視圖， (b)是側(cè)視圖，（C)是從長度方向且斜上觀察的立體圖。
[0018] 圖2是表示圖1中的各剖視圖的圖，其中，（a)是A-A剖視圖，（b)是B-B剖視圖，（c)是 C-C剖視圖。
[0019] 圖3是對權(quán)皺、破裂的成型不良進行說明的側(cè)視圖。
[0020] 圖4是對金屬板的長度的過量或不足進行說明的圖，其中，（a)表示不進行第一工 序的情況，（b)表示實施了第一工序的情況。
[0021 ]圖5是表示第一工序中使用的模具的示意圖。
[0022] 圖6是對第一工序中示出的模具進行說明的圖。
[0023] 圖7是表示模具與金屬板的關(guān)系的俯視圖。
[0024] 圖8是表示沖頭的肩部的外形的其他例子的圖。
[0025] 圖9是表示通過第一工序的拉深成型的金屬板的成型品的圖，其中，（a)是從板寬 方向觀察的圖，（b)是從長度方向觀察的圖。
[0026] 圖10是表示金屬板狀的格子AA的變形的圖，其中，（a)是對成型前的格子的狀態(tài)進 行說明的圖，（b)是對成型后的格子的狀態(tài)進行說明的圖。
[0027] 圖11是表示金屬板被強烈拉伸的部位的從長度方向觀察的圖。
[0028] 圖12是對金屬板因拉伸力而受到的變形進行說明的圖，其中，（a)表示成型前的狀 態(tài)，（b)表示成型后的狀態(tài)。
[0029] 圖13是表示權(quán)皺的圖，其中，（a)是從板寬方向觀察的圖，（b)是從長度方向觀察的 圖。
[0030] 圖14是外形的變形例。
[0031] 圖15是外形的變形例。
[0032] 圖16是外形的變形例。
[0033] 圖17是外形的變形例。
[0034] 圖18是表示在第二工序中的成形加工中使用的模具的示意圖。
[0035] 圖19是表示第二工序中的成型狀態(tài)的圖。
[0036] 圖20是表示在第二工序中的拉延成型中使用的模具的示意圖。
[0037] 圖21是對變形例進行說明的圖。
【具體實施方式】
[0038] 接下來，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。
[0039] 筆者們對所使用的金屬板是延性、蘭克福特值差的高張力鋼板、侶合金板那樣的 難成型部件，也成型為圖及圖2所示的部件形狀1(沖壓成型部件)地進行制造時，能夠在 部件形狀1不產(chǎn)生破裂、權(quán)皺地進行成型的沖壓方法，進行了下述研究。
[0040] 目P，在將平坦的金屬板通過1次沖壓成型來成型為圖1那樣的部件形狀1的情況下， 在長度方向的各彎曲部分產(chǎn)生圖3所示的拉伸變形、壓縮變形，成為破裂、權(quán)皺的產(chǎn)生原因。 若W相鄰的彎曲部分2a、2b之間的側(cè)壁部A為基準，對成為引起圖3的成型不良的原因的拉 伸變形、壓縮變形進行考慮，則像圖4(a)那樣在側(cè)壁部A的周邊產(chǎn)生金屬板的長度的過量或 不足。若能夠預(yù)先使金屬板變形W便不產(chǎn)生上述的金屬板的過量或不足，則不會產(chǎn)生成型 不良。因此，發(fā)明人們想到材料像圖4(b)的那樣從金屬板的長度過量的部位朝向不足的部 位移動即可。即，想到預(yù)先對側(cè)壁部A的金屬板賦予板面內(nèi)的剪切變形（面內(nèi)剪切變形）即 可。另外，在頂面部ΙΑ產(chǎn)生上述那樣的現(xiàn)象的情況下，預(yù)先對頂面部ΙΑ賦予上述那樣的面內(nèi) 剪切變形即可。
[0041] 目Ρ，發(fā)現(xiàn):根據(jù)目的部件形狀1所具有的長度方向的彎曲的方向，預(yù)先實施使金屬 板產(chǎn)生面內(nèi)剪切變形的工序之后，通過成形加工、拉延成型等一般沖壓成型法對目的部件 形狀1進行成型，由此能夠抑制彎曲部分處的過量的材料的移動。由此，在成型為具有"3" 字形、帽形等剖面且在長度方向具有彎曲部分的部件形狀1時，能夠抑制相對于部件形狀1 的破裂、權(quán)皺的產(chǎn)生。
[0042] 運樣，根據(jù)本發(fā)明進行沖壓加工，由此即便在通過沖壓加工來成型長度方向上Ξ 維彎曲的汽車部件等部件時，也能夠抑制W往存在產(chǎn)生的可能性的破裂、皺權(quán)。本發(fā)明特別 適于使用590MPaW上的高張力鋼板、侶合金板等難成型部件作為金屬板來進行成型的沖壓 成型部件的制造。
[00創(chuàng)。沖壓方法"
[0044] 沖壓成型后的部件形狀1(沖壓成型部件)成為至少具有頂面部1AW及與頂面部1A 的左右寬度方向兩側(cè)連續(xù)的側(cè)壁部1B的剖面呈"3"字形的剖面形狀、或者成為在側(cè)壁部1B 的外周具有凸緣部1C的帽形的剖面形狀。而且，上述的部件形狀1在與上述剖面(板寬方向） 交叉的方向即長度方向的一處或兩處W上具有彎曲部分。
[0045] 在本實施方式中，作為成型后的目的部件形狀1，例舉成型為圖及圖2那樣的、 剖面呈帽形且長度方向具有兩處彎曲部分2a、2b的部件形狀1的情況為例進行說明。即，本 實施方式的部件形狀1是剖面呈帽形且長度方向具有兩處、即具有頂面部1A凸彎曲（屈曲） 的部分2a和頂面部1A凹彎曲（屈曲）的部分化的情況。其中，彎曲部分可W是一處，也可W是 Ξ處。另外，也可W是兩處，也可W是其相鄰的兩處彎曲部分均向同一方向彎曲的形狀。
[0046] 而且，本實施方式的沖壓成型方法具備如下第一工序和第二工序兩道工序。
[0047] 在第一工序中，相對于平坦的金屬板6(參照圖5、圖6)，對金屬板6的長度方向上的 上述彎曲部分2a、2b的兩側(cè)或單側(cè)的板部分賦予與上述彎曲的方向?qū)?yīng)的面內(nèi)剪切變形。 如上所述，本實施方式的長度方向的彎曲主要是向頂面部1A的板厚方向彎曲的形狀的情 況，因此第一工序中賦予上述面內(nèi)剪切變形的部分是左右的側(cè)壁部1B。另外，在本實施方式 中，例示對彎曲部分的長度方向單側(cè)賦予面內(nèi)剪切變形的情況，但也可W對彎曲部分的長 度方向兩側(cè)賦予面內(nèi)剪切變形。
[0048] 運里，在目的部件形狀1中的長度方向的彎曲為向?qū)挾确较颍▊?cè)壁部1B的板厚方 向）彎曲的形狀的情況下，W對頂面部1A賦予面內(nèi)剪切變形的方式來實施成型即可。即，根 據(jù)沿著長度方向的向?qū)挾确较虻膹澢姆较騺磉m當?shù)貨Q定賦予面內(nèi)剪切變形的板部分即 可。
[0049] 第一工序的成型例如通過拉深成型來進行。
[0050] 在第二工序中，通過成形加工、拉延成型等一般的沖壓方法來將第一工序中實施 了上述面內(nèi)剪切變形的板材沖壓成型為目的部件形狀1。
[0化1 ] ''第一工序"
[0052]在第一工序中，如圖5、圖6所示，使用具備剖面呈圓形的圓柱狀的沖頭3和開口有 供該沖頭3通過的沖?？?a的沖模4的模具。沖?？?a的形狀與沖頭3為相同形狀。沖?？?a 的開口部為沖模4的肩部。
[0053] 如圖7所示，上述沖頭3的肩部3a的沿著周向的外形（圖5、圖6中的沖頭3的上端面 的外周輪廓形狀)為圓形，該圓的直徑大于金屬板6的板寬。此外，根據(jù)金屬板6的加工條件， 沖頭3的肩部3a的圓的直徑可W為與金屬板6的板寬相同的程度的尺寸或小于板寬。
[0054] 而且，首先，將金屬板6設(shè)置于沖模4之上。此時，如仰視圖即圖7所示，W上述沖頭3 中的圓形形狀的上端面的中屯、位于金屬板6的寬度方向中央且沖頭3的肩部3a所抵接的金 屬板6的板部分在目的形狀中成為凸側(cè)的彎曲部分2a的位置的方式進行調(diào)整。另外，在位于 沖?？?a的外周的金屬板部分之上設(shè)置防皺部件5,使該防皺部件5處于按壓位于沖頭3的 通過位置的外周的金屬板6的狀態(tài)。防皺部件5對金屬板6的按壓設(shè)定為金屬板6能夠伴隨著 沖頭3的上升朝向沖頭3側(cè)不產(chǎn)生權(quán)皺地移動的程度的引導狀態(tài)。
[0055] 接著，使沖頭3上升來實施拉深成型。優(yōu)選沖頭3的上升量設(shè)定為上述長度方向上 的兩個彎曲部分2a、2b之間的長度。
[0056]由此，對成為凸的彎曲部分2a施加凸方向的彎曲，并且對成為凹的彎曲部分化施 加凹方向的彎曲。并且，如后所述，伴隨著沖頭3的上升，連續(xù)地朝向長度方向?qū)ξ挥诔蔀橥?的彎曲部分2a與成為凹的彎曲部分化之間且成為側(cè)壁部1B的部分依次施加沿著彎曲方向 的剪切變形。
[0057] 在該本實施方式中，W沖頭3的上端面中屯、位置為邊界，將金屬板6成型為左右對 稱的形狀，并在該沖頭3的上端面中屯、位置沿板寬方向切斷(修剪(trim))，從而分割為兩個 沖壓成型部件。在從成為凸的彎曲部分2a開始長度方向左側(cè)(與成為凹的彎曲部分2a、2b相 反的方向）的長度比沖頭3的半徑長的情況下，作為沖頭3,使用圖8所示的、剖面呈楠圓形形 狀（圖8(a))或左右的圓弧之間具有矩形部分的形狀（圖8(b))等其他剖面形狀的沖頭，由此 來確保從成為凸的彎曲部分2a至長度方向左側(cè)為止的長度即可。即，對本實施方式而言，在 沖頭3的外形中，沖頭3與金屬板6抵接來施加彎曲的部分W外的外形形狀不存在任何限制。
[0058] 加工的平坦狀的金屬板6為圖7所示的長方形形狀的平板。在該實施方式的說明 中，作為說明時的坐標，W與沖頭3的上端面的中屯、對置的金屬板6的中央部為原點0、金屬 板6的長度方向為X軸、金屬板6的板寬方向為Y軸、板厚方向（沖頭3的行程方向）為Z軸來進 行說明。
[0059] 接下來，例示金屬板6W及拉深成型條件的一個例子。
[0060] 本實施方式的金屬板6為矩形，是寬度W=100mm、長度L = 800mm、板厚1.0mm的板 材，金屬板6的材質(zhì)為llSOMPa級冷社鋼板。沖頭3、沖模4W及防皺部件5均為圓筒形狀，沖模 孔4a的曲率半徑Rd(沖模肩的曲率半徑)為90mm，間隙化(沖頭3與沖模4的間隙（沖頭3的肩 半徑與沖?？?a的半徑的差））為與金屬板6的板厚相同的1.0mm，防皺部件載荷設(shè)定為假定 在金屬板6不產(chǎn)生權(quán)皺的lOtonf。
[0061] 而且，像上述那樣使沖頭3沿Z軸方向（在本實施方式中為上下方向）動作，由此被 沖模4與防皺部件5夾著的金屬板6的板部分邊通過沖模肩部連續(xù)地彎曲，邊沿X軸方向（沖 頭3側(cè)）W及Z軸方向移動并且向沖頭3與沖模4的間隙流入。此時，在沖頭3的肩部3a中，中央 側(cè)相對地突出，與此相對，金屬板6平坦，因此與沖頭3的肩部3a抵接的金屬板6部分中的寬 度方向中央偵U(第一載荷部)被強烈拉伸。另一方面，沖模4的肩部4b(沖?？?a的開口端部 外周）中，板寬方向左右側(cè)相對地向沖頭側(cè)突出，因此位于沖模4的肩部4b的板部分被彎曲， 并且在寬度方向兩側(cè)(第二載荷部)被強烈拉伸。因此，在成為側(cè)壁部的部分，沿連結(jié)第一載 荷部與第二載荷部的方向即沿相對于板寬w及長度方向兩方傾斜的傾斜方向進行拉伸，并 且進行拉深成型。此外，在該例中，根據(jù)沖頭3的移動，金屬板中的第二載荷部的位置(與沖 模肩部抵接的位置)向凹側(cè)的彎曲部分化側(cè)移動。
[0062] 運里，為了視覺上容易理解金屬板6在成型前后如何變形，如圖7所示，對加工前的 金屬板6的表面標上各塊呈正方形形狀的格子狀的記號。
[0063] 使用上述模具對矩形金屬板6進行拉深成型，在成型品的中央部(與沖頭3的中央 部抵接的部分)進行修剪，結(jié)果是，能夠不產(chǎn)生破裂、權(quán)皺等成型不良地獲得圖9那樣的成型 品。
[0064] 觀察該成型品的結(jié)果是，能夠確認:通過了沖模4的肩部的金屬板部分(兩個彎曲 部分2a、2b之間的部分)進行面內(nèi)剪切變形，特別是在像格子AA(參照圖9)那樣從板寬的中 央至端部之間，產(chǎn)生圖10所示的大的面內(nèi)剪切變形。另外，在該拉深成型中，與一般的拉深 成型不同，沖模4的肩部的曲線(外形）中的向周向的收縮變形不怎么產(chǎn)生，因此本實施方式 適于向拉深成型性(蘭克福特值)差的難成型部件的應(yīng)用。
[0065] 接下來，使用圖5~圖7所示的模具形狀對上述面內(nèi)剪切變形產(chǎn)生的理由詳細地進 行說明。
[0066] 在從ZY平面至沖頭3的肩部3a為止的距離在金屬板6的寬度方向上存在差別的情 況下，位于在X軸方向上相距YZ平面上最遠的位置的沖頭3的肩部的中央部(第一載荷部化） 強烈拉伸金屬板6。另一方面，若著眼于沖模4側(cè)，則位于在Y軸方向上相距YZ平面上最近的 位置的沖?？?a的肩部的外周側(cè)(第二載荷部Fb)強烈拉伸金屬板6。因此，對金屬板6而言， 中央部因沖頭3受到相對大的張力，板的寬度方向端部因沖模4受到相對大的張力。圖11表 示矩形金屬板6在第一工序成型中途因沖頭3與沖模4而受到張力的部位。其結(jié)果是，從防皺 部件5通過沖模4肩的金屬板6像圖12(a)那樣被從Ξ處拉伸，因此受到像圖8(b)那樣的變 形。
[0067] 運樣，在第一工序中，使用上述模具對金屬板6進行拉深成型，由此W在第一載荷 部化與第二載荷部Fb之間產(chǎn)生拉伸力的方式對至少成為側(cè)壁部1B的板位置賦予剪切變形， 上述第一載荷部化位于頂面部1A，上述第二載荷部Fb與該第一載荷部化在上述長度方向上 分離且位于比成為側(cè)壁部1B的位置更靠板寬方向外側(cè)的板部分。
[0068] 特別是在本實施方式中，伴隨著沖頭的移動，第二載荷部Fb的位置連續(xù)地移動，從 而即便在兩個彎曲部分2a、2b之間存在距離，也能夠更可靠地沿長度方向?qū)Π宀馁x予剪切 變形。
[0069] 在圖12所示的例子中，頂面部1A的寬度方向中央位置相當于第一載荷部化，第二 載荷部Fb位于寬度方向外端部即左右的凸緣部1C。該第一載荷部化與第二載荷部Fb被最強 烈地拉伸的結(jié)果是，相對于長度方向傾斜地施加拉伸載荷，因而在板產(chǎn)生面內(nèi)剪切變形。
[0070] 在該第一工序的成型中，優(yōu)選間隙化(參照圖7)為金屬板6的板厚的0.5倍W上且 1.5倍W下。若不足板厚的0.5倍，則金屬板6的表面被沖頭3的側(cè)面與沖?？?a的內(nèi)周面強 烈地減薄，從而容易產(chǎn)生破裂。另一方面，若大于板厚的1.5倍，則容易因剪切變形所造成的 板的應(yīng)變而在金屬板6的寬度方向端部附近產(chǎn)生圖13所示的權(quán)皺。而且，在作為下一工序的 第二工序中，難W除去該權(quán)皺的情況較多。但是，不需要將沿著沖頭3與沖模4的周向的間隙 整體規(guī)定在上述范圍內(nèi)。只要使至少圖13那樣的權(quán)皺容易產(chǎn)生的金屬板6的寬度方向端部 附近的間隙為板厚的0.5倍W上且1.5倍W下即可。
[0071] 此外，在下一工序W后的工序通過修剪加工除去金屬板6的寬度方向端部的情況 或最終制品形狀之中不包含該寬度方向端部的情況等、可W在金屬板6的寬度方向端部產(chǎn) 生權(quán)皺的情況下，不存在對間隙化的制約。
[0072] 在上述說明中，例示了沖模4的肩部的沿著周向的外形(特別是與金屬板6抵接的 部分的外形)為恒定的曲率半徑Rd的圓，沖頭3的肩部3a的外形(特別是與金屬板6抵接的部 分的外形)為恒定的曲率半徑化(化= Rd-Cl)的圓的情況。然而，并不限定于該形狀。
[0073] 例如，使用具有如下形狀的外形的沖頭3即可:沖頭3的肩部3a中的、供金屬板6的 中央部抵接的部分與供金屬板6的板寬方向端部抵接的部分在長度方向(X軸方向）上偏移、 即在長度方向上分隔。即，至沖頭3的肩部3a為止的、金屬板6的板寬方向的中央側(cè)部位置與 和上述金屬板6的板寬方向端部抵接的端緣部在上述長度方向(X軸方向）上分隔，作為沖頭 3的肩部的外形，形成為從上述中央側(cè)部位置越朝向上述端緣部，相距上述中央側(cè)部位置的 上述分隔量越大的輪廓形狀即可。順帶說一下，考慮上述分隔量越大、賦予的剪切變形越 大。
[0074] 如圖7所示，外形為能夠形成從ZY平面至和沖頭3的肩部抵接的部分下，也記作 邊界）的最短距離Dmin與最長距離Dmax的距離之差A(yù)D的形狀即可。因此，沖頭3的肩部的外 形可W為具有圖14~圖15那樣的直線部與曲線部雙方的外形、圖16那樣的楠圓形狀的外 形。另外，對外形而言，除此W外，也可W是拋物線、組合多個直線與曲線的形狀、S字、W字、 多邊形等。其中，優(yōu)選隨著從中央側(cè)部朝向端緣部而相距中央側(cè)部的長度方向的距離變長。 [007引另外，也可W是像圖17那樣曲線的中屯、軸位于沖模4側(cè)的外形的形狀。
[0076] 運里，若設(shè)在成為最短距離Dmin與最長距離Dmax的各自的邊界位置的板寬方向的 距離為AW(參照圖17)，則優(yōu)選AD與AW的比在0.01 < AD/AW< 10的范圍內(nèi)。若AD/AW小 于0.01，則AD相對于板寬過小，因此有可能無法將為了在下一工序成型部件形狀1而所需 的面內(nèi)剪切變形賦予金屬板6。另一方面，若AD/AW大于10,則形成邊界線的形狀急劇變化 的部位，因此金屬板6在該部位超過自身的延性而局部發(fā)生變形，容易產(chǎn)生破裂。更優(yōu)選Δ0 與AW的比在0.1< AD/AW<5的范圍內(nèi)。
[0077] 運里，在上述第一工序的例子中，例示了通過拉深成型來產(chǎn)生面內(nèi)剪切變形的情 況，但只要是對第一載荷部化與第二載荷部之間施加拉伸力的加工即可，第一工序的處理 并不限定于拉深成型。
[007引。第二工序"
[0079] 在第二工序中，在第一工序中像圖9那樣賦予了剪切變形之后，使用按照目的部件 形狀1的模具，W使目的部件形狀1彎曲變形的方式進行沖壓成型，從而形成沖壓成型部件。 良P，成型出部件的側(cè)壁部1B、凸緣部1C，從而成型為長度方向上彎曲的部件形狀1。
[0080] 該第二工序的沖壓成型中的彎曲變形的賦予方法不特別限制，但優(yōu)選使用作為一 般的沖壓成型法的圖18例示的成形加工的模具10、11、圖20例示的拉延成型的模具12~14、 或者使用凸輪機構(gòu)。
[0081] 運里，在圖18中，附圖標記10表示沖模，附圖標記11表示沖頭。在圖20中，附圖標記 12表示沖模，附圖標記13表示沖頭，附圖標記14表示防皺部件。
[0082] 另外，為了進一步抑制頂面部1A中的權(quán)皺的產(chǎn)生或固定沖壓成型部件，也可W使 用襯墊。即，也可W在利用沖頭的頭與襯墊夾持成為頂面部ΙΑ的部分進行約束的狀態(tài)下，實 施沖壓成型來制造沖壓成型部件。
[0083] 另外，例如沖頭底的寬度與側(cè)壁部1Β的高度設(shè)定為金屬板6的板寬W的1/4,側(cè)壁部 1Β的角度設(shè)定為80°，間隙化設(shè)定為與板厚相同即可。
[0084] 在第二工序中的利用模具的成型中，如圖19所示，能夠獲得不產(chǎn)生破裂、權(quán)皺地在 長度方向上彎曲的部件形狀1，并能夠確認:第一工序中產(chǎn)生面內(nèi)剪切變形的金屬板6的位 置位于側(cè)壁部Α。
[0085] 通過預(yù)先在第一工序中賦予的面內(nèi)剪切變形，能夠?qū)⒌诙ば蚝蟮脑趥?cè)壁部A的 周邊產(chǎn)生的金屬板6的過量或不足抑制得較小。因此，作為第二工序目的成型模具，不需要 進行復雜的構(gòu)造、成型，除成形加工之外，可W使用圖20的那樣的拉延成型模具。
[0086] 此外，為了制作剖面形狀呈字形且在長度方向上彎曲的部件形狀1，與金屬板 6的板寬W相對地延長第二工序目的模具的側(cè)壁部的高度與沖頭底部的寬度的合計長度即 可。
[0087] 運里，在第二工序中，不需要在同一時刻彎曲成型為目的部件形狀1。例如，可W在 進行了先彎曲凸側(cè)的彎曲部分2a的加工之后，錯開W彎曲凹側(cè)的彎曲部分2b的方式進行彎 曲加工等各彎曲部的加工的時刻而實施彎曲。
[0088] 運樣，通過錯開時刻，使材料的流動更順利，從而最終形狀的精度提高。
[0089] (變形例）
[0090] 在上述說明中，記載了在第一工序中使用在XZ平面對稱的模具形狀的情況，但也 可W使用在XZ平面非對稱的模具形狀。在該情況下，如圖21(a)所示，能夠應(yīng)對頂面部1A沿 著長度方向在板寬方向上彎曲為S字形等的的情況。
[0091] 目P，在使用非對稱的模具的情況下，通過第一工序，在金屬板的側(cè)壁部1B、頂面部 1A，產(chǎn)生在XZ平面非對稱的面內(nèi)剪切變形。因此，在通過第二工序沖壓成型該金屬板的情況 下，起到容易成型出圖21那樣的在長度方向上扭曲的部件形狀的效果。運是因為:在圖21的 部件的情況下，為了在與頂面部1A連續(xù)的左側(cè)和右側(cè)的側(cè)壁部1B抑制破裂、權(quán)皺而所需的 金屬板的長度的過量或不足不同。因此根據(jù)該過量或不足來設(shè)定根據(jù)上述非對稱的模具即 可。
[0092] 另外，此時，在第一工序中，還可W對頂面部1A賦予與寬度方向的彎曲對應(yīng)的面內(nèi) 剪切。
[0093] (本實施方式的效果）
[0094] (1)-種沖壓成型方法，將金屬板6成型為部件形狀1，該部件形狀1至少具有頂面 部1AW及與頂面部1A的左右兩側(cè)連續(xù)的側(cè)壁部1B，且剖面呈"3"字形，且在與上述剖面交 叉的方向即長度方向上具有彎曲的1個或2個W上的彎曲部分2a、2b。具備:第一工序，在上 述第一工序中，對上述金屬板6的長度方向上的上述彎曲部分2a、2b的兩側(cè)或單側(cè)的板部分 賦予與上述彎曲的方向?qū)?yīng)的面內(nèi)剪切變形；W及第二工序，在上述第二工序中，將賦予了 上述面內(nèi)剪切變形的板材沖壓成型為上述部件形狀1。
[00M]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在第一工序中對金屬板6賦予沿著彎曲方向的面內(nèi)剪切變形之后，在 第二工序中沖壓成型為目的部件形狀1，從而制造沖壓成型部件。
[0096]通過預(yù)先賦予面內(nèi)剪切變形，能夠抑制彎曲部分2a、化中的過量的材料的移動。其 結(jié)果是，在成型為具有"3"字形、帽形等剖面且在與剖面交叉的長度方向上具有彎曲部分 2a、化的部件形狀時，能夠抑制破裂、權(quán)皺的產(chǎn)生。
[0097] (2)在部件形狀1的彎曲部分2a、2bW頂面部1A成為凸或成為凹的方式彎曲的情況 下，第一工序的面內(nèi)剪切變形賦予成為側(cè)壁部1B的板部分。
[0098] 在沿頂面部1A的板厚方向彎曲的情況下，主要在側(cè)壁部產(chǎn)生金屬板6的長度的過 量或不足。
[0099] 根據(jù)該結(jié)構(gòu)，對產(chǎn)生長度的過量或不足的側(cè)壁部預(yù)先賦予面內(nèi)剪切變形，從而在 成型為具有"3"字形、帽形等剖面且在與剖面交叉的長度方向上具有彎曲部分2a、2b的形 狀時，能夠抑制破裂、權(quán)皺的產(chǎn)生。
[0100] (3)在上述部件形狀1在長度方向上具有2個W上的彎曲部分2a、2b的情況下，在第 一工序中，對相鄰的彎曲部分2a、2b之間賦予上述面內(nèi)剪切變形。
[0101] 根據(jù)該結(jié)構(gòu)，對相鄰的彎曲部分2a、2b之間賦予上述面內(nèi)剪切變形，從而能夠一并 抑制兩處彎曲部中的破裂、權(quán)皺的產(chǎn)生。
[0102] (4)在第一工序中，W在第一載荷部化與第二載荷部即之間產(chǎn)生拉伸力的方式來 進行拉深成型使上述金屬板6產(chǎn)生上述剪切變形，上述第一載荷部化位于上述頂面部1A，上 述第二載荷部Fb與該第一載荷部化在上述長度方向上分離且位于上述側(cè)壁部1B或比該側(cè) 壁部1B更靠板寬方向外側(cè)的板部分。
[0103] 根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠向相對于板長度方向傾斜的方向輸入拉伸力，賦予面內(nèi)剪切變 形。
[0104] (5)在拉深成型中使用的沖頭3的肩部3a的外形為如下輪廓形狀:與上述金屬板6 的板寬方向的中央側(cè)部位置抵接的中央側(cè)部和與上述金屬板6的板寬方向端部抵接的端緣 部在上述長度方向上分隔，且隨著從上述中央側(cè)部朝向上述端緣部，從上述中央側(cè)部開始 的上述分隔量變大。
[0105] 此外，按照沖頭3的肩部的外形形狀，也將沖?？?a的外形形狀設(shè)定為相同形狀。
[0106] 根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠?qū)澢糠?a、2b賦予彎曲，并賦予所需的剪切變形。
[0107] (6)在將中央側(cè)部與上述端緣部的上述分隔量定義為Δ D、將上述中央側(cè)部與上述 端緣部的板寬方向的距離定義為A W的情況下，滿足0.01 < AD/AW< 10。
[0108] 若在該范圍內(nèi)，則能夠賦予剪切變形。
[0109] (7)使在第一工序中使用的沖頭3與沖模4之間的間隙為上述金屬板6的板厚的0.5 倍W上且1.5倍W下。
[0110] 根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠減少或抑制因拉深成型在板寬端部產(chǎn)生的權(quán)皺。
[0111] (8)沖頭3的肩部3a的上述外形在上述金屬板6的板寬方向中央側(cè)具備沿該金屬板 6的板寬方向延伸的平行部，上述中央側(cè)部位于該平行部的端部。
[0112] 根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠減少向板寬方向中央側(cè)部的拉伸力的施加，而能夠有效地抑制 在寬度方向中央側(cè)的權(quán)皺產(chǎn)生。
[0113] (9)在沖頭3的肩部3a的上述外形中，上述中央側(cè)部與上述端緣部之間的外形為直 線或圓弧狀。
[0114] 根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠施加面內(nèi)剪切力。
[0115] (10)平行部與成為上述頂面部1A的金屬板6位置抵接。
[0116] 根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠減少向頂面部ΙΑ的拉伸力的施加，能夠有效地抑制頂面部ΙΑ中 的權(quán)皺產(chǎn)生。
[0117] (11)在第二工序中，使用成形加工或者拉延成型來將賦予了上述面內(nèi)剪切變形的 板材沖壓成型為上述部件形狀1。
[0118] 由此，能夠成型為目的部件形狀1。
[0119] (12)在第二工序中，利用襯墊與沖頭3夾持上述金屬板6中的成為頂面部1Α的位 置，從而對金屬板6中的成為頂面部1Α的位置的在成型中途的移動進行約束。
[0120] 由此，能夠更可靠地抑制頂面部1Α中的權(quán)皺產(chǎn)生。
[0121] (13)目的部件形狀1的上述彎曲部分2a、2b具有頂面部1Α成為凸的彎曲部分2a、2b 和成為凹的彎曲部分2a、2b，在第二工序中，將相鄰的彎曲部分2a、2b之間沿上述長度方向 分割為多個部位，改變彎曲上述多個部位的時刻。
[0122] 根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠更可靠地沖壓成型為目的部件形狀1。
[0123] 例如，錯開時刻地進行凸側(cè)的彎曲部分2a、2b的成型與凹側(cè)的彎曲部分2a、2b的成 型，從而能夠高精度地進行加工。
[0124] 實施例
[0125] 接下來，對針對基于本發(fā)明的上述實施方式的沖壓成型的實施例進行說明。此外， 本發(fā)明并不限制于上述實施例。
[0126] 。應(yīng)用材料"
[0127] 作為金屬板6,使用590M化W上的高強度鋼板、侶合金板等延性、蘭克福特值差的 金屬板。
[01%] 具體而言，如表1所示，作為金屬板6,使用590MPa級鋼板和llSOMPa級鋼板。
[0129][表 1] rmr^nl
[0131] 對象部件為圖1的在長度方向上彎曲的部件形狀1，金屬板6的寬度W = 300mm，長度 L = 800mm，板厚為 1.0mm。
[0132] 而且，基于本發(fā)明的發(fā)明例與用于比較的比較例的成型法及其評價結(jié)果（可否成 型)分別如表2和表3所示。
[0133] [表 2]
[0134]
[0135] [表 3]
[0136]
[0137] 成型品的評價通過目視觀察來進行，利用◎.CXA.X運4個等級來評價。
[0138] 具體而言，產(chǎn)生破裂的情況下為"X"，不產(chǎn)生破裂但產(chǎn)生明顯的權(quán)皺的情況為 ，不產(chǎn)生破裂、權(quán)皺的情況為?"，不產(chǎn)生破裂、權(quán)皺且外觀特別優(yōu)良的情況為"◎"。此 夕h在第一工序的成型中產(chǎn)生破裂的情況下，判定為"X"，不實施第二工序。
[0139] 運里，比較例是僅一道工序的成型，是對通過拉延成型、成形加工而成型出的成型 品進行沖壓加工的情況，發(fā)明例是通過圖10所示的模具進行第一工序、通過圖14所示的模 具實施第二工序來形成目的成型品的情況。
[0140] 對圖14的第一工序的模具而言，優(yōu)選直線部的距離Wd在0<Wd<板寬W的范圍內(nèi)。 在Wd = 0的情況下，與圖6的模具相同。在Wd =板寬W的情況下，A D = 0，因此在金屬板6不產(chǎn) 生面內(nèi)剪切變形。另外，在對象部件的頂面部1A平坦的情況下，更優(yōu)選W第一工序的成型后 的金屬板6的中央部平坦的方式使頂面部1A的寬度與Wp相同。
[0141] 從表2、表3可知，在比較例中容易產(chǎn)生破裂或權(quán)皺，相對于此，在發(fā)明例中破裂、權(quán) 皺均未產(chǎn)生。
[0142] 運里，第一工序的處理通過圖15、圖16、圖17的模具也實施，但結(jié)果獲得與表2W及 表3相同的結(jié)果。
[0143] W上，本申請主張優(yōu)先權(quán)的日本國專利申請2013-263993 (2013年12月20日申請） 的全部內(nèi)容通過參照構(gòu)成本公開的一部分。
[0144] 運里，參照有限數(shù)量的實施方式進行了說明，但權(quán)利范圍并不限定于此，基于上述 公開的各實施方式的改變對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。
[0145] 附圖標記說明：
[0146] 1...部件形狀；1A...頂面部；1B...側(cè)壁部；1C...凸緣部；2a...彎曲部分（凸方 向）；化...彎曲部分(凹方向）；3...沖頭;3a...肩部;4...沖模;4a...沖?？?4b...肩部； 6...金屬板;CL...間隙;Dmax...最長距離;Dmin...最短距離;Fa...第一載荷部;Fb...第 二載荷部。
【主權(quán)項】
1. 一種沖壓成型方法，其特征在于， 將金屬板成型為部件形狀，該部件形狀至少具有頂面部以及與所述頂面部的左右兩側(cè) 連續(xù)的側(cè)壁部，且具有"3"字形或帽形的剖面，且在與所述剖面交叉的方向即長度方向上 具有1個或2個以上的彎曲的彎曲部分， 具備： 第一工序，在上述第一工序中，對所述金屬板的所述長度方向上的所述彎曲部分的兩 側(cè)或單側(cè)的板部分賦予與所述彎曲的方向?qū)?yīng)的面內(nèi)剪切變形;和 第二工序，在上述第二工序中，將賦予了所述面內(nèi)剪切變形的板材沖壓成型為所述部 件形狀。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖壓成型方法，其特征在于， 所述部件形狀的所述彎曲部分以所述頂面部成為凸或成為凹的方式彎曲， 所述第一工序的所述面內(nèi)剪切變形賦予成為所述側(cè)壁部的板部分。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的沖壓成型方法，其特征在于， 所述部件形狀具有在所述長度方向上分離的2個以上的彎曲部分， 在所述第一工序中，對相鄰的彎曲部分之間賦予所述面內(nèi)剪切變形。4. 根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項所述的沖壓成型方法，其特征在于， 在所述第一工序中，在第一載荷部和第二載荷部之間輸入拉伸力來產(chǎn)生所述剪切變 形，所述第一載荷部位于所述頂面部，所述第二載荷部與該第一載荷部在所述長度方向上 分離且位于所述側(cè)壁部或比該側(cè)壁部更靠板寬方向外側(cè)的板部分。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的沖壓成型方法，其特征在于， 在所述第一工序中，通過拉深成型產(chǎn)生所述剪切變形， 在所述拉深成型中使用的沖頭的肩部的沿著周向的外形為如下輪廓形狀:與所述金屬 板的板寬方向的中央部側(cè)位置抵接的中央側(cè)部和與所述金屬板的板寬方向端部抵接的端 緣部在所述長度方向上分隔，且隨著從所述中央側(cè)部朝向所述端緣部，相距所述中央側(cè)部 的所述分隔量變大， 在所述拉深成型中使用的沖模肩部的外形為與所述沖頭的肩部的外形同樣的輪廓形 狀。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的沖壓成型方法，其特征在于， 在將所述中央側(cè)部與所述端緣部的所述分隔量定義為A D、將所述中央側(cè)部與所述端 緣部的板寬方向的距離定義為A W的情況下，滿足0.01 < Δ D/ Δ W < 10。7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的沖壓成型方法，其特征在于， 使在所述第一工序中使用的沖頭與沖?？字g的間隙為所述金屬板的板厚的0.5倍以 上且1.5倍以下。8. 根據(jù)權(quán)利要求5~7中任一項所述的沖壓成型方法，其特征在于， 所述沖頭的肩部的所述外形在所述金屬板的板寬方向中央側(cè)具備沿該金屬板的板寬 方向延伸的平行部，所述中央側(cè)部位于該平行部的端部。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的沖壓成型方法，其特征在于， 在所述沖頭的肩部的所述外形中，所述中央側(cè)部與所述端緣部之間的外形為直線或圓 弧狀。10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的沖壓成型方法，其特征在于， 所述平行部與成為所述頂面部的金屬板位置抵接。11. 根據(jù)權(quán)利要求1~10中任一項所述的沖壓成型方法，其特征在于， 在所述第二工序中，使用成形加工或拉延成型來將賦予了所述面內(nèi)剪切變形的板材沖 壓成型為所述部件形狀。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的沖壓成型方法，其特征在于， 在所述第二工序中，利用襯墊與沖頭挾持所述金屬板中的成為頂面部的位置來進行成 型，從而對所述金屬板中的成為所述頂面部的位置的在成型中途的移動進行約束。13. 根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的沖壓成型方法，其特征在于， 所述部件形狀的所述彎曲部分具有所述頂面部成為凸的彎曲部分和所述頂面部成為 凹的彎曲部分， 在所述第二工序的成型中，至少改變對成為凸的彎曲部分進行彎曲的時刻和對成為凹 的彎曲部分進行彎曲的時刻。14. 一種沖壓成型部件的制造方法，其特征在于， 將金屬板成型為部件形狀來制造沖壓成型部件，該部件形狀至少具有頂面部以及與所 述頂面部的左右兩側(cè)連續(xù)的側(cè)壁部，且具有"口"字形或帽形的剖面，且在與所述剖面交叉 的方向即長度方向上具有1個或2個以上的彎曲的彎曲部分， 具備： 第一工序，在上述第一工序中，對所述金屬板的所述長度方向上的所述彎曲部分的兩 側(cè)或單側(cè)的板部分賦予與所述彎曲的方向?qū)?yīng)的面內(nèi)剪切變形;和 第二工序，在上述第二工序中，將賦予了所述面內(nèi)剪切變形的板材沖壓成型為所述部 件形狀。
【文檔編號】B21D22/26GK105848801SQ201480069801
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2014年10月21日
【發(fā)明人】藤井祐輔, 新宮豐久, 飯塚榮治, 山崎雄司
【申請人】杰富意鋼鐵株式會社