伸展凸緣的極限應(yīng)變確定方法和可否沖壓成型判定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在沖壓成型品(press formed part)的剪切邊緣(sheared edge)上產(chǎn)生的伸展凸緣(stretch flange)的極限應(yīng)變(limit strain)確定方法、以及使用了該伸展凸緣的極限應(yīng)變確定方法的可否沖壓成型判定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]沖壓成型品(例如，車輛用的沖壓成型品)通過(guò)使用了模具(die)的沖壓成型加工而量產(chǎn)成型。這種沖壓成型加工幾乎伴隨著伸展凸緣成型(stretch flange forming)。在伸展凸緣成型中，存在如下情況:因成型規(guī)格(成型制品形狀、或者沖壓用模具形狀等)而導(dǎo)致在沖壓成型中途，板緣(sheet edge)達(dá)到破裂極限而產(chǎn)生裂紋(crack)。因此，適當(dāng)?shù)某尚鸵?guī)格很重要。為了選定適當(dāng)?shù)某尚鸵?guī)格而需要根據(jù)成型規(guī)格判定在實(shí)際成型時(shí)板緣是否達(dá)到破裂極限。然而，因伸展凸緣成型而導(dǎo)致板緣的變形的方式在各部分不同，無(wú)法一樣地規(guī)定。因此，在判斷可否成型這方面，需要任何變形方式都可以應(yīng)用的統(tǒng)一的指標(biāo)。
[0003]作為這種統(tǒng)一的指標(biāo)的求出方法，例如存在通過(guò)組合材料試驗(yàn)和基于有限元素法(FHVhFinite Element Method)的解析(FEM解析(finite element analysis))而進(jìn)行的方法，例如在專利文獻(xiàn)1、2中公開。在專利文獻(xiàn)I中公開的方法中，通過(guò)在各種工具條件和孔徑條件下進(jìn)行擴(kuò)孔試驗(yàn)(hole expans1n test)等(參照?qǐng)D19。圖19(a)是圓錐沖頭(conical punch)擴(kuò)孔試驗(yàn)，圖 19(b)是圓筒沖頭(flat bottomed cylindrical punch)擴(kuò)孔試驗(yàn))來(lái)測(cè)量破裂極限(材料試驗(yàn))，通過(guò)FEM解析計(jì)算孔緣(hole edge)的破裂極限應(yīng)變(伸展凸緣極限應(yīng)變)與從孔緣沿徑向(radical direct1n)的應(yīng)變梯度(straingradient)，根據(jù)計(jì)算出的伸展凸緣極限應(yīng)變與徑向應(yīng)變梯度之間的關(guān)系來(lái)求出伸展凸緣極限應(yīng)變線圖來(lái)作為指標(biāo)。圖20示出這里求出的伸展凸緣極限應(yīng)變線圖的一例。
[0004]并且，在專利文獻(xiàn)2公開的方法中，根據(jù)考慮了從具有不同曲率的圓弧的板緣形狀的試驗(yàn)片的側(cè)彎試驗(yàn)得到的破裂極限板緣應(yīng)變與圓弧狀板緣的徑向和切線方向雙方的應(yīng)變梯度的關(guān)系式，求出材料的伸展凸緣成型極限，進(jìn)行與實(shí)際部件的FEM成型解析結(jié)果之間的比較。
[0005]現(xiàn)有專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本專利第4935713號(hào)公報(bào)
[0008]專利文獻(xiàn)2:日本特開2011-140046號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明要解決的課題
[0010]針對(duì)用于行走部件(suspens1n part)這樣的板厚比較厚且高強(qiáng)度的所謂的厚材料(thick sheet)，由于成型條件而沿板厚方向產(chǎn)生較大的應(yīng)變分布差。在板厚為2.0mm以上的厚物的情況下，其影響逐漸無(wú)法忽視。但是，在專利文獻(xiàn)I的技術(shù)中，沒有考慮板厚方向上的應(yīng)變分布的影響，而當(dāng)板厚變厚時(shí)，伸展凸緣極限應(yīng)變與徑向應(yīng)變梯度之間的關(guān)系的偏差變大，作為伸展凸緣極限應(yīng)變的指標(biāo)存在成為不充分的指標(biāo)的可能性。
[0011]本發(fā)明是為了解決上述的問題點(diǎn)而完成的，其目的在于，提供一種在對(duì)板厚較厚的金屬板進(jìn)行沖壓成型時(shí)也可以應(yīng)用的伸展凸緣應(yīng)變的極限應(yīng)變(伸展凸緣極限應(yīng)變)的確定方法、以及使用了該伸展凸緣的極限應(yīng)變確定方法的可否沖壓成型判定方法。
[0012]用于解決課題的手段
[0013]在本發(fā)明的伸展凸緣的極限應(yīng)變確定方法中，使用在施加了載荷(press load)時(shí)從金屬板端部朝向內(nèi)部方向的應(yīng)變梯度和與載荷方向(loading direct1n)交叉的金屬板的板厚方向(thickness direct1n)的應(yīng)變梯度，以滿足下式的關(guān)系的方式確定伸展凸緣極限應(yīng)變，
[0014]ε 01im= A〔a.Δ ε J Δ r+b.Δ ε θ/ At) +c
[0015]其中，ε 01iD1:伸展凸緣極限應(yīng)變(板緣正切方向)
[0016]Δ ε 0/ΔΓ:內(nèi)部方向的應(yīng)變梯度
[0017]Δ ε 0/At:板厚方向的應(yīng)變梯度
[0018]A、a、b:影響系數(shù)
[0019]c:應(yīng)變梯度為0(零)的情況下的極限應(yīng)變。
[0020]在本發(fā)明的伸展凸緣的極限應(yīng)變確定方法中，使用在施加了載荷時(shí)與載荷方向交叉的金屬板的板厚方向的應(yīng)變梯度，以滿足下式的關(guān)系的方式確定伸展凸緣極限應(yīng)變，
[0021]ε 01im= A (b.Δ ε J At) +c
[0022]其中，ε 01iD1:伸展凸緣極限應(yīng)變(板緣正切方向)
[0023]Δ ε 0/At:板厚方向的應(yīng)變梯度
[0024]A、b:影響系數(shù)
[0025]c:應(yīng)變梯度為O (零)的情況下的極限應(yīng)變。
[0026]本發(fā)明的可否沖壓成型判定方法是一種判定金屬材料(metal sheet)可否沖壓成型的方法，其包含如下工序:伸展凸緣極限應(yīng)變獲取工序，使用金屬材料，改變初始孔徑和擴(kuò)孔用沖頭形狀而進(jìn)行擴(kuò)孔試驗(yàn)，求出剪切邊緣處的伸展凸緣極限應(yīng)變；徑向應(yīng)變梯度檢測(cè)工序，求出所述擴(kuò)孔試驗(yàn)后的剪切邊緣近旁的初始孔的徑向應(yīng)變梯度；板厚方向應(yīng)變梯度檢測(cè)工序，求出所述擴(kuò)孔試驗(yàn)后的剪切邊緣近旁的板厚方向應(yīng)變梯度；以及判定工序，使用在所述伸展凸緣極限應(yīng)變獲取工序中得到的伸展凸緣極限應(yīng)變、在徑向應(yīng)變梯度檢測(cè)工序中得到的徑向應(yīng)變梯度以及在板厚方向應(yīng)變梯度檢測(cè)工序中得到的板厚方向應(yīng)變梯度，求出表示伸展凸緣極限應(yīng)變?chǔ)?eiim與將徑向應(yīng)變梯度和板厚方向應(yīng)變梯度相加后的值〔a.Δ ε e/Ar+b- Δ ε e/At)之間的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)式，使用該實(shí)驗(yàn)式判定可否進(jìn)行產(chǎn)生伸展凸緣應(yīng)變的沖壓成型。
[0027]本發(fā)明的可否沖壓成型判定方法是一種判定金屬材料可否沖壓成型的方法，其包含如下工序:伸展凸緣極限應(yīng)變獲取工序，使用金屬材料，改變初始孔徑和與擴(kuò)孔用沖頭形狀而進(jìn)行擴(kuò)孔試驗(yàn)，求出剪切邊緣的伸展凸緣極限應(yīng)變；板厚方向應(yīng)變梯度檢測(cè)工序，求出所述擴(kuò)孔試驗(yàn)后的剪切邊緣近旁的板厚方向應(yīng)變梯度；以及判定工序，使用在所述伸展凸緣極限應(yīng)變獲取工序中得到的伸展凸緣極限應(yīng)變和在板厚方向應(yīng)變梯度檢測(cè)工序中得到的板厚方向應(yīng)變梯度，求出表示伸展凸緣極限應(yīng)變?chǔ)?eiim與板厚方向應(yīng)變梯度〔b.Δ ε JAt〕之間的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)式，使用該實(shí)驗(yàn)式判定可否進(jìn)行產(chǎn)生伸展凸緣應(yīng)變的沖壓成型。
[0028]發(fā)明效果
[0029]根據(jù)本發(fā)明，能夠通過(guò)得到伸展凸緣極限應(yīng)變和應(yīng)變梯度(徑向(內(nèi)部方向)應(yīng)變梯度以及板厚方向應(yīng)變梯度，或者板厚方向應(yīng)變梯度)之間的關(guān)系，高精度地預(yù)測(cè)板厚較厚的金屬板的沖壓成型中的伸展凸緣極限應(yīng)變。
【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式1(鋼種(steel grade)A)的擴(kuò)孔試驗(yàn)結(jié)果的一例的圖表，縱軸表示伸展凸緣極限應(yīng)變，橫軸表示將徑向的應(yīng)變梯度與板厚方向的應(yīng)變梯度疊加后的梯度。
[0031]圖2是本發(fā)明的實(shí)施方式I (鋼種B)的擴(kuò)孔試驗(yàn)結(jié)果的一例的圖表，縱軸表示伸展凸緣極限應(yīng)變，橫軸表示將徑向的應(yīng)變梯度與板厚方向的應(yīng)變梯度疊加后的梯度。
[0032]圖3是使圖1的橫軸為現(xiàn)有方法(徑向的應(yīng)變梯度)的圖表。
[0033]圖4是使圖2的橫軸為現(xiàn)有方法(徑向的應(yīng)變梯度)的圖表。
[0034]圖5是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式I的使用了圓筒沖頭的擴(kuò)孔試驗(yàn)進(jìn)行說(shuō)明的說(shuō)明圖。
[0035]圖6是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式I的使用了圓錐沖頭的擴(kuò)孔試驗(yàn)進(jìn)行說(shuō)明的說(shuō)明圖。
[0036]圖7是實(shí)施方式2 (鋼種C)所示的現(xiàn)有方法的擴(kuò)孔試驗(yàn)結(jié)果的一例的圖表，縱軸表示伸展凸緣極限應(yīng)變，橫軸表示徑向的應(yīng)變梯度。
[0037]圖8是使圖7的圖表的橫軸為板厚方向的應(yīng)變梯度的本發(fā)明方法的圖表。
[0038]圖9是使圖7的圖表的橫軸為將徑向的應(yīng)變梯度與板厚方向的應(yīng)變梯度疊加后的梯度的本發(fā)明方法的圖表。
[0039]圖10是實(shí)施方式2 (鋼種D)所示的現(xiàn)有方法的擴(kuò)孔試驗(yàn)結(jié)果的一例的圖表，縱軸表示伸展凸緣極限應(yīng)變，橫軸表示徑向的應(yīng)變梯度。
[0040]圖11是使圖10的圖表的橫軸為板厚方向的應(yīng)變梯度的本發(fā)明方法的圖表。
[0041]圖12是使圖10的圖表的橫軸為將徑向的應(yīng)變梯度與板厚方向的應(yīng)變梯度疊加后的梯度的本發(fā)明方法的圖表。
[0042]圖13是實(shí)施方式2 (鋼種E)所示的現(xiàn)有方法的擴(kuò)孔試驗(yàn)結(jié)果的一例的圖表，縱軸表示伸展凸緣極限應(yīng)變，橫軸表示現(xiàn)有方法(徑向的應(yīng)變梯度)。
[0043]圖14是使圖13的