TWI590946B - Press forming apparatus and press forming method - Google Patents

Description

加壓成形裝置及加壓成形方法 發明領域

本發明是關於一種以拉深加工從平板狀且金屬製的被加工材成形出例如，帽形橫截面的成形品的加壓成形裝置及加壓成形方法。更詳而言之，是關於一種在加壓成形時除了衝頭及成形模外還將墊體和壓料板一起使用的情況中，在不使用鎖定機構下，就可以防止在使衝頭和成形模分開時發生被加工材變形的加壓成形裝置及加壓成形方法。

發明背景

汽車的車體構成零件(例如，樑(member)類和柱(pillar)類、地板通道等的車體結構零件)可藉由將平板狀且金屬製的被加工材加壓成形為帽形截面而製作。

圖1A、圖1B為顯示帽形截面的成形品之一例的模式圖，圖1A為側視圖，圖1B是1A的線I-I的截面圖。帽形截面的成形品10具有，腹板(web)部10a、從腹板部10a的其中一邊之側延伸的第1縱壁部10b、從第1縱壁部10b進一步延伸的第1凸緣部10c、從腹板部10a的另一邊之側延伸的第2縱壁部10b，以及從第2縱壁部10b進一步延伸的第2凸緣部 10c。

在圖1A、圖1B之例中，是在成形品10的腹板部10a，於長邊方向的前段部和後段部設有傾斜度。像這樣成形品10有時候截面邊長的總和在長邊方向上會有很大的變化。在此，所謂的「截面邊長的總和」是指，針對腹板部10a、第1及第2縱壁部10b，及第1及第2的凸緣部10c，將各截面邊長總和而得者。

又，成形品10的縱壁部10b為，和其中一邊的凸緣部10c垂直，另一邊則從和凸緣部10c垂直的狀態傾斜，兩側的傾斜度有很大的差異。像這樣有時候成形品10的截面形狀會形成為非對稱。

圖2A、圖2B為顯示帽形截面的成形品之一例的模式圖，圖2A為側視圖，圖2B是圖2A中的線Ⅱ-Ⅱ的截面圖。再者，對和圖1A、圖1B的帽形截面的成形品相同的構成元件，是以相同符號標記，並省略其說明。

於圖2A、圖2B所示者，是在成形品10的腹板部10a，於長邊方向的前段部和後段部設有傾斜度，而在成形品10的下表面也同樣地設有傾斜度，而使截面邊長的總和在長邊方向上沒有變化之例。又，其為成形品10的截面形狀呈現對稱之例。

圖3A、圖3B為顯示帽形截面的成形品之一例的模式圖，圖3A為平面圖，圖3B是圖3A的線Ⅲ-Ⅲ的截面圖。再者，對和圖1A、圖1B的帽形截面的成形品相同的構成元件，是以相同符號標記，並省略其說明。

於圖3A、圖3B所示者，是成形品10整體往其中一側邊彎曲之例。

再者，圖1A、圖1B、圖2A、圖2B、圖3A、圖3B所示之帽形截面的成形品10，雖然是使凸緣部10c沿長邊方向的全長連續延伸而設置，但是，也有在長邊方向的局部設置凸緣部10c的情況。

這種帽形截面的成形品10，可以藉由使用了衝頭及成形模的加壓成形而製作，並且此時會將墊體和壓料板一起使用。

圖4A~圖4C為模式地顯示在加壓成形時將墊體和壓料板一起使用的情況之加工流程的截面圖，並將圖4A為被加工材之挾持、限制時，圖4B為押入時，圖4C為到達下死點後的衝頭和成形模之分開操作開始時之情形各自顯示。圖4A~圖4C所示為，在上模座從上死點下降到下死點時在被加工材上成形出腹板部10a、縱壁部10b及凸緣部10c的情況。

在圖4A~圖4C中顯示被加工材50和加壓成形裝置具備的模具20。模具20是，以成形模41，和面對衝頭31配置的墊體42構成上模座40，並以衝頭31，和配置在衝頭31附近的壓料板32構成下模座30。

下模座30的衝頭31具有，對應腹板部10a之形狀的前端面31a，以及對應縱壁部10b之形狀的外側面31b。另一方面，上模座40的成形模41具有凹部，其內側面41a為對應於衝頭之外側面31b的形狀。

又，成形模41的凹部中配置有墊體42，墊體42透過墊體用加壓機構(例如，彈簧或氣缸)43裝設於成形模41上。像這樣被裝設的墊體42，可在加壓方向上滑動。墊體42的前端面(與衝頭的前端面31a相面對之面)為對應衝頭之前端面31a的形狀。另一方面，在衝頭31的兩側配置有壓料板32，壓料板32被支撐成可藉由壓料板用加壓機構(例如，彈簧、油壓缸、氣缸)33在加壓方向上滑動。在此，所謂的加壓方向是指，加壓成形時衝頭31和成形模41相對地移動的方向，在圖4A~圖4C所示的模具20中，是將上下方向作為加壓方向。

在採用這種構成的模具20之加壓成形中，是將平板狀且金屬製的被加工材50配置在成形模41和衝頭31之間。當在該狀態下使上模座40從上死點降下後，墊體42會抵接被加工材50而使墊體用加壓機構43收縮。藉此，可透過墊體用加壓機構43的復原力將墊體42推壓在被加工材50上，而可如圖4A所示，使被加工材50的寬邊方向之中間部受到墊體42和衝頭31挾持。

又，成形模41透過被加工材50抵接於壓料板32而使壓料板用加壓機構33收縮。藉此，可透過壓料板用加壓機構33的復原力將壓料板32推壓在被加工材50上，而使被加工材50之寬邊方向的外緣部受到壓料板32和成形模41約束限制。

在此，藉由墊體42和衝頭31形成的對中間部的挾持，及藉由壓料板32和成形模41形成的對外緣部的約束限 制的時間點，可因應成形品的形狀而被適當設定。並有例如，將藉由墊體42和衝頭31形成的對中間部的挾持，和藉由壓料板32和成形模41形成的對外緣部的約束限制同時進行的情形。又，有以墊體42和衝頭31挾持中間部後，再以壓料板32和成形模41約束限制外緣部的情形。此外，也有藉由壓料板32和成形模41挾持外緣部後，再藉由墊體42和衝頭31約束限制中間部的情形。

在被加工材50的寬邊方向之中間部被挾持，且外緣部受到約束限制的狀態下，可如圖4B所示，使上模座40進一步地降下。藉此，就可以使衝頭31和成形模41相對地移動以將被加工材50和衝頭31一起押入成形模41的凹部，並藉由在被加工材50施加拉深加工以進行加壓成形。

加壓成形時，由於是將被加工材50和衝頭31一起押入成形模41的凹部，所以被加工材50的兩端位置會朝向成形模41的凹部移動。因此，受到壓料板32和成形模41約束限制的被加工材50的約束限制長度L會隨著加壓成形的進行而變短(參照圖4A及圖4B)。

並且，當上模座40到達下死點後，可藉由衝頭31的前端面31a和墊體42加工完成腹板部10a，並可藉由衝頭31的外側面31b和成形模41加工完成縱壁部10b。又，可藉由壓料板32和成形模41加工完成凸緣部10c。其結果為，可將被加工材50成形為帽形截面。如圖4C所示，藉由在上模座40已到達下死點的狀態下使上模座40上昇，就可以將衝頭31和成形模41相對地移動而分開。

這種將墊體42和壓料板32一起使用的加壓成形，是以墊體42挾持被加工材50的寬邊方向的中間部。藉此，在被加工材50上成形出腹板部10a、縱壁部10b及凸緣部10c的過程(以下，也簡稱為「成形過程」)中，在成形品的形狀為非對稱的形狀的情況中，例如，縱壁部10b之傾斜度於兩側明顯不同時，就可以減輕在腹板部10a產生非期望的過度位移的情形。又，透過以墊體42和壓料板32挾持、約束限制的效果，就可以減輕在腹板部10a和縱壁部10b和凸緣部10c、腹板部10a和縱壁部10b的交界附近、凸緣部10c和縱壁部10b的稜線部周邊形成皺紋的情形，特別是在成形出截面邊長的總和在長邊方向有較大的變化的形狀，及在側視圖和頂視圖看為彎曲之形狀(參照圖2、圖3)的成形品時是有效的。

在將墊體和壓料板一起使用的加壓成形中，關於墊體，有採用抵接於所成形的腹板部10a的全部的墊體之情況，及採用抵接於所成形的腹板部10a的局部的墊體之情況。前者的情況，其腹板部10a是藉衝頭的前端面和墊體而被加工完成，而後者的情況，其腹板部10a主要是藉衝頭的前端面、墊體及成形模而被加工完成。

又，成形模41，有如圖4A~圖4C所示以單一構件構成的情況，也有如圖5所示由複數個構件構成的情況。

圖5為模式地顯示採用由複數個構件所構成的成形模之加壓成形的被加工材的挾持、約束限制時的截面圖。圖5中所示為，被加工材50和加壓成形裝置具備的模具20。模 具20和圖4A~圖4C所示的模具為相同的基本構成，然而，具有凹部的成形模41是採用由複數個構件所構成的成形模。成形模41是以，形成凹部其中一邊之內側面41a的第1區塊411、形成凹部另一邊之內側面41a的第2區塊411，及固定第1區塊411及第2區塊411的板塊412所構成。墊體42則是透過墊體用加壓機構43而被裝設在板塊412。

經加壓成形好的帽形截面成形品，可適當地施加修邊(trimming)等加工以完工成製品。此時，也有透過切斷等從帽形截面成形品將凸緣部10c除去，而形成由腹板部10a、第1縱壁部10b及第2縱壁部10b所構成的製品之情況。

將墊體和壓料板一起使用的加壓成形，即使對於帽形截面成形品在長邊方向的局部設置凸緣部10c的情況，也可經由適當地變更被加工材的形狀而適用。又，不限於帽形截面，並可以將只在其中一側設置凸緣部10c的成形品應用至加壓成形的情況。所謂只在其中一側設置凸緣部10c的成形品，由腹板部10a、第1縱壁部10b、第2縱壁部10b及第1凸緣部10c所構成之成形品將可符合。或者，由腹板部10a、第1縱壁部10b、第2縱壁部10b及第2凸緣部10c所構成之成形品將可符合。

在此，在將墊體和壓料板一起使用的加壓成形中，於將被加工材完工成預定形狀後使衝頭和成形模分開時，會有在被加工材上產生變形的疑慮。當使衝頭31和成形模41分開時，從為了約束限制被加工材50而將壓料板32推壓向被加工材50的情形來看，可以透過壓料板32讓加工 材50的凸緣部10c在圖4C以虛線箭形符號表示的方向上被按壓。另一方面，從為了挾持被工材50而將墊體42推壓向被加工材50的情形來看，可以透過墊體42讓被加工材50的腹板部10a在圖4C以實線箭形符號表示的方向上被按壓。其結果為，已成形好的被加工材50會產生變形。

為了防止像這樣在使衝頭和成形模分開時被加工材產生變形的情形，在過去會使用鎖定機構。尤其是汽車的車體構成零件的情況，由於以墊體和壓料板挾持、約束被加工材的推壓力通常極大，並在2英噸力(tonf)以上，因此在使衝頭和成形模分開時的被加工材的變形將不可避免，故鎖定機構便成為是必要的。

關於將墊體和壓料板一起使用的加壓成形，在過去以來有各種提案被作出，例如，專利文獻1以及專利文獻2。

在專利文獻1中提出的方案為，設有可在上模座的衝頭和下模座的成形模分開時將下模座側的墊體(緩衝材，cushion)暫時約束限制的鎖定機構的拉深模具。該拉深模具的鎖定機構是由凸輪傳動器(cam driver)、母凸輪構件及子凸輪構件所構成，並以機械式的方式將下模座的墊體約束限制住以延遲上升的時間點。藉此，和利用油壓約束限制墊體而進行控制的情況相比，形成為可以防止時間點的紊亂，並可以防止被加工材的變形。

又，在專利文獻2提出的方案為，以衝頭及壓料板構成下模座，同時以成形模及墊體構成上模座之模具， 且為內部設有鎖定機構的模具。該鎖定機構可在墊體和成形模間於成形模到達下死點時將墊體約束限制於成形模，同時於成形模通過下死點後，且上昇至預定長度時，將墊體之往成形模的約束限制解除。在該實施例中，為了實現鎖定機構而使用了凸輪。這種專利文獻2的鎖定機構，由於可以防止被加工材的變形，同時可以適用於自送聯製壓機(transfer press)裝置，因而形成為可提高生產性。

先前技術文獻 專利文獻

專利文獻1：日本專利特開平成4-190931號公報

專利文獻2：日本專利特開昭63-242423號公報

專利文獻3：日本專利2004-154786號公報

發明概要

如前述所知，在加壓成形中，藉由將墊體和壓料板一起使用，即使在進行截面形狀為非對稱之成形品的加壓成形的情況中，也可以減輕腹板部10a產生非預期的過度位移的情形。又，對截面邊長的總和在長邊方向有變化的情況，和在側視圖和頂視圖看為彎曲的情況，也可減輕在腹板部和縱壁部、腹板部和縱壁部10b交界附近之稜線部之周邊、凸緣部、凸緣部和縱壁部之交界附近形成皺紋的情形。然而，使衝頭和成形模分開之時仍有在已完工成預定形狀的被加工材上發生變形的疑慮，為了防止這種情形將 使用鎖定機構。

當使用鎖定機構時，理論上可防止在使衝頭和成形模分開時於被加工材上發生變形的情形。然而，當透過氣缸和油壓缸的控制而實現鎖定機構時，會有使鎖定機構作動的時間點紊亂的情形，並會在該情況中於已加壓成形的被加工材上發生變形。又，有每單位時間可加壓成形的成形品數量減少，生產性降低的可能性。

另一方面，利用專利文獻1之使用凸緣的鎖定機構，可以防止因時間點紊亂所造成的變形，利用專利文獻2之使用凸緣的鎖定機構，則可以提高生產性。然而，使用凸緣的鎖定機構，會使模具和加壓裝置的構造複雜化而增加設備成本和維修成本，並有模具尺寸會大型化的顧慮。

又，關於加壓成形方法，在專利文獻3中揭示，將表面工具和成形模面(die face)的至少一部分隔著預定間隔相面對配置之構成。在專利文獻3的加壓成形中，是藉將板材挾在公模和母模之間以轉印形狀之時進行，隨著使公模和母模相配合以開始彎曲板材，藉由將板材的自由端部從成形模面遠離，並透過表面工具以將這個自由端部和成形模面的距離保持在預定範圍，同時將板材拉進公模和母模之間，以一邊對通過成形模邊緣部的板材賦與大致固定的彎曲塑性應變一邊進行成形。

然而，專利文獻3的加壓成形方法是未進行防皺加壓的加壓成形，亦即其為藉由彎曲加工以成形出成形品的加壓成形方法，和如本發明之，為了防皺加壓而使用壓 料板的加壓成形，亦即藉由拉深加工以成形出成形品的加壓成形方法，是不同的。

如果是截面邊長的總和在長邊方向大致固定、截面形狀對稱，並且，在長邊方向上平直延伸之類的單純形狀的帽形截面之成形品，也可以做到藉由彎曲加工而成形。然而，如圖1A、圖1B、圖2A、圖2B、圖3A、圖3B所例示之，截面邊長的總和在長邊方向有變化、截面形狀呈現非對稱、在長邊方向上往任一方向彎曲之類的帽形截面的成形品，要以彎曲加工進行成形是困難的。

本發明是有鑒於這類的狀況而作成者，其目的為提供在加壓成形中，除了衝頭及成形模外還將墊體和壓料板一起使用時，可以在不使用鎖定機構的情形下，防止在使衝頭和成形模分開時的被加工材變形的加壓成形裝置及加壓成形方法。

用於解決上述課題之本發明的要點如下所述。

[1]一種加壓成形裝置，為可從平板狀且金屬製的被加工材透過拉深加工以成形出成形品之加壓成形裝置，該成形品具有，腹板部、在前述腹板部的其中一邊之側延伸的第1縱壁部、在前述腹板部的另一邊之側延伸的第2縱壁部，及從前述第1縱壁部至少在長邊方向的局部進一步延伸的第1凸緣部以及從前述第2縱壁部至少在長邊方向的局部進一步延伸的第2凸緣部中的至少其中一者。

其特徵在於，該加壓成形裝置包含，衝頭、配置在前 述衝頭的附近並可在加壓方向上滑動的壓料板、和前述衝頭成對設置的成形模，及面對前述衝頭配置並可在加壓方向上滑動的墊體。

前述衝頭具有分別對應前述成形品之前述腹板部、前述縱壁部及前述凸緣部的形狀之前端面、外側面及段差面。

在以前述墊體和前述衝頭挾持前述被加工材的寬邊方向之中間部，同時以前述壓料板和前述成形模約束限制前述被加工材的寬邊方向之外緣部的狀態下，藉由使前述衝頭和前述成形模在加壓方向上相對地移動，就可以使前述被加工材的寬邊方向之外緣部從前述壓料板和前述成形模之間拉出，並藉前述成形模和前述衝頭的段差面將前述凸緣部加工完成。

[2]如[1]中所記載的加壓成形裝置，該加壓成形裝置的特徵為包含，以不會使前述壓料板和前述成形模的間隔變成預定間隔以下的方式將間隔維持住的機構。

[3]如[2]中所記載的加壓成形裝置，該加壓成形裝置的特徵為，當將加工前的前述被加工材的板厚設為t時，前述預定間隔g為，t×0.5≦g≦t×1.5。

[4]一種加壓成形方法，其特徵在於，是使用加壓成形裝置將平板狀且金屬製的被加工材透過拉深加工以成形出成形品之加壓成形方法，該成形品具有，腹板部、在前述腹板部的其中一邊之側延伸的第1縱壁部、在前述腹板部的另一邊之側延伸的第2縱壁部，及從前述第1縱壁部至少在長邊方向的局部進一步延伸的第1凸緣部以及從前述第2縱 壁部至少在長邊方向的局部進一步延伸的第2凸緣部中的至少其中一者，該加壓成形裝置包含衝頭、配置在前述衝頭的附近並可在加壓方向上滑動的壓料板、和前述衝頭成對設置的成形模，及面對前述衝頭配置並可在加壓方向上滑動的墊體，且前述衝頭具有分別對應前述成形品之前述腹板部、前述縱壁部及前述凸緣部之形狀的前端面、外側面及段差面。該加壓成形方法包含：藉由前述墊體和前述衝頭挾持前述被加工材的寬邊方向之中間部，同時藉由前述壓料板和前述成形模約束限制前述被加工材的寬邊方向的外緣部之步驟；藉由使前述衝頭和前述成形模在加壓方向上相對地移動，使前述被加工材的寬邊方向之外緣部從前述壓料板和前述成形模之間拉出後，將前述腹板部、前述縱壁部，以及前述凸緣部加工完成之步驟，其中前述凸緣部是藉由前述成形模和前述衝頭的段差面加工完成；以及在加工完成前述腹板部、前述縱壁部以及前述凸緣部後，使前述衝頭和前述成形模相對地移動而分開之步驟。

根據本發明，衝頭具有對應凸緣部形狀的段差面，且在成形過程中可將被加工材的外緣部從壓料板和成形模間拉出，而可藉由衝頭的段差面和成形模將凸緣部加工完成。藉此，在使衝頭和成形模分開時，由於經加壓成形好的被加工材不會與壓料板抵接，故可防止其變形。像這樣就可以在不使用鎖定機構的情況下，防止在使衝頭和 成形模分開時的被加工材變形。因此，經由鎖定機構，而使生產性降低之問題、使模具和加壓裝置之構造複雜化之問題，以及使設備成本和維修成本增加之問題就不會產生。另外，也能適用於未設有鎖定機構之加壓裝置。

10‧‧‧帽形橫截面的成形品

10a‧‧‧腹板部

10b‧‧‧縱壁部

10c‧‧‧凸緣部

20‧‧‧模具

21‧‧‧間隔塊

30‧‧‧下模座

31‧‧‧衝頭

31a‧‧‧前端面

31b‧‧‧外側面

31c‧‧‧段差面

32‧‧‧壓料板

33‧‧‧壓料板用加壓機構

40‧‧‧上模座

41‧‧‧成形模

41a‧‧‧內側面

411‧‧‧第1滑塊、第2滑塊

412‧‧‧平板塊

42‧‧‧墊體

43‧‧‧墊體用加壓機構

50‧‧‧被加工材

81‧‧‧虛線

h‧‧‧高度

w‧‧‧寬度

L‧‧‧約束限制長度

圖1A為顯示帽形截面的成形品之一例的模式圖，且為側視圖。

圖1B為顯示帽形截面的成形品之一例的模式圖，且為

圖1A的線I-I的截面圖。

圖2A為顯示帽形截面的成形品之一例的的模式圖，且為側視圖。

圖2B為顯示帽形截面的成形品之一例的模式圖，且為圖2A的線Ⅱ-Ⅱ的截面圖。

圖3A為顯示帽形截面的成形品之一例的模式圖，且為平面圖。

圖3B為顯示帽形截面的成形品之一例的模式圖，且為圖3A的線Ⅲ-Ⅲ的截面圖。

圖4A為模式地顯示在加壓成形時，將墊體和壓料板一起使用的情況之加工流程，且為被加工材的挾持、約束限制時的截面圖。

圖4B為模式地顯示在加壓成形時，將墊體和壓料板一起使用的情況之加工流程，且為押入時的截面圖。

圖4C為模式地顯示在加壓成形時，將墊體和壓料板一起使用的情況之加工流程，且為到達下死點後的衝頭和成 形模的分開操作開始時之截面圖。

圖5為模式地顯示使用了由複數個構件所構成的成形模的加壓成形之被加工材的挾持、約束限制時之截面圖。

圖6A為模式地顯示有關實施形態的加壓成形裝置及加壓成形方法之加工流程，且為被加工材的挾持、約束限制時之截面圖。

圖6B為模式地顯示有關實施形態的加壓成形裝置及加壓成形方法之加工流程，且為押入時之截面圖。

圖6C為模式地顯示有關實施形態的加壓成形裝置及加壓成形方法之加工流程，且為利用加壓成形將被加工材拉出時之截面圖。

圖6D為模式地顯示有關實施形態的加壓成形裝置及加壓成形方法之加工流程，且為上模座到達下死點時之截面圖。

圖7為在對應圖6A的其他位置上的截面圖。

圖8為顯示被加工材殘在在壓料板側而產生成形不均之例的平面圖。

用以實施發明之形態

以下，一邊參照附加圖式一邊說明用於實施本發明之形態。

圖6A~圖6D為將適用於本發明之實施形態的加壓成形裝置及加壓成形方法之加工流程模式地顯示的截面圖，並以圖6A為被加工材的挾持、約束限制時，圖6B為押入時， 圖6C為在加壓成形中將被加工材拉出時，圖6D為上模座到達下死點時的情形而分別顯示。

在本實施形態中，是以在腹板部10a設置傾斜度(參照圖1A、圖1B)，並以成形出截面形狀為對稱的成形品之加壓成形為例進行說明。

再者，於圖7顯示對應圖6A的其他位置之截面圖。圖6A和圖7表示不同的時間點，首先如圖7所示，為高度較高的衝頭31將被加工材50押入至成形模41的凹部，之後，如圖6A所示，變成高度較低的衝頭31將被加工材50押入至成形模41的凹部。藉此，變成可以在腹板部10a設置傾斜度。

在圖6A~圖6D中所顯示的是，上模座從上死點下降到下死點時，在被加工材上成形出腹板部10a、縱壁部10b及凸緣部10c的情況。在本實施形態中，對於對應於圖4A~圖4C中所說明的加壓成形裝置之構成元件者，是以相同的符號標記，並以和圖4A~圖4C之不同點為主進行說明。

於圖6A~圖6D顯示，被加工材50和加壓成形裝置具備的模具20。模具20是，以成形模41、與面對衝頭31而配置的墊體42構成上模座40，並以衝頭31、與配置在衝頭31的附近的壓料板32構成下模座30。

在此，在下模座30中，是讓衝頭31和壓料板32的交界位置位於成形模41的凹部外側。更具體地說，衝頭31除了具有對應腹板部10a的形狀之前端面31a，以及對應縱壁部10b的形狀之外側面31b外，還具有對應凸緣部10c的形狀之段差面31c。

藉此，可在使衝頭31和成形模41相對地移動以成形出凸緣部10c、縱壁部10b及腹板部10a的過程中，從壓料板32和成形模41間將被加工材50的寬邊方向之外緣部拉出。這個現象是藉由，將受到壓料板32和成形模41約束限制的被加工材50，隨著加壓成形的進行而和衝頭31一起押入成形模41的凹部，而使被加工材50的約束限制長度L變短而產生的。因為可以像這樣從壓料板32和成形模41之間將被加工材50的寬邊方向之外緣部拉出，所以可以藉由成形模41和衝頭的段差面31c在被加工材50上加工完成凸緣部10c。

對使用這種加壓成形裝置的加壓成形方法之加工流程進行說明。

於加壓成形當中，將平板狀且金屬製的被加工材50配置在成形模41和衝頭31之間。

在此狀態下，以墊體42將被加工材50按壓在衝頭31上，並如圖6A所示，利用墊體42和衝頭31挾持被加工材50的寬邊方向之中間部。

又，以壓料板32將被加工材50按壓在成形模41上，並藉由壓料板32和成形模41約束限制被加工材50的寬邊方向之外緣部。

透過墊體42和衝頭31對中間部進行的挾持，及透過壓料板32和成形模41對外緣部進行的約束限制之時間點，也可以與以往相同地，因應成形品的形狀等而做適當設定。

並且，使衝頭31和成形模41相對地移動以將被加 工材50和衝頭31一起押入成形模41的凹部，並藉由對被加工材50實施拉深加工而進行加壓成形。在該成形過程中，如圖6B所示，將被加工材50和衝頭31一起押入成形模41的凹部，而使被加工材50的約束限制長度L變短，進而可如圖6C所示，將被加工材50的寬邊方向之外緣部從壓料板32和成形模41間逐漸地拉出。

使外緣部從壓料板32和成形模41之間拉出後，藉由使衝頭31和成形模41再進一步相對地移動，就可以透過衝頭的前端面31a和墊體42加工完成腹板部10a，同時透過衝頭的外側面31b和成形模41加工完成縱壁部10b。又，可透過衝頭的段差面31c和成形模41加工完成凸緣部10c。當上模座到達下死點時，如圖6D所示，會使衝頭31的前端面31a以及墊體42抵接(接觸)於形成在被加工材50上的腹板部10a，使衝頭31的外側面31b以及成形模41抵接於縱壁部10b，並使衝頭31的段差面31c以及成形模41抵接於凸緣部10c。

上模座到達下死點後，則使衝頭31和成形模41相對地移動而分開。在實施形態的加壓成形裝置及加壓成形方法中，已加工完成的被加工材50之凸緣部10c並未與壓料板32抵接，而是和衝頭的段差面31c及成形模41抵接。因此，不會有以壓料板32推壓已加壓成形好的被加工材50之凸緣部10c的情形，故可在使衝頭31和成形模41分開時防止被加工材50變形。

像這樣在實施形態的加壓成形裝置及加壓成形 方法中，可在不使用鎖定機構的情況下，防止已加壓成形好的被加工材在分開時產生變形的情形。因此，不會發生因為鎖定機構而導致生產性降低之問題、模具和加壓裝置的構造複雜化之問題，以及設備成本和維修成本增加之問題。此外，也可適用於未設有鎖定機構的加壓裝置。

在實施形態的加壓成形裝置及加壓成形方法中，如先前所述，可在成形過程中將被加工材50的寬邊方向之外緣部逐漸地從壓料板32和成形模41間拉出，此時，會有殘存在壓料板32側的被加工材50受到強大壓力按壓而發生成形變形不均之疑慮。例如，在位於成形模41的凹部兩側的被加工材50之寬邊方向的外緣部當中，當變成使其中一邊從壓料板32側拉出，並且使另一邊殘存在壓料板32側的狀態時，殘存在壓料板32側的被加工材50會受到強大的壓力按壓。藉此，會有殘存側的凸緣部10c和縱壁部10b的材料流入量變小之虞，並有在腹板部10a發生被加工材50向殘存側偏移之虞。如此進行會有所得到的成形品之形狀變形不均的顧慮。例如，在圖8中，虛線81是顯示衝頭31和壓料板32之間的位置交界，並顯示先將圖中左側的外緣部拉出，右側的外緣部則殘存在壓料板32側，因而導致材料偏向右側的狀態。

為了防止這種情形，宜設置以不會使壓料板32和成形模41的間隔變成預定間隔以下的方式，將間隔維持住的機構。亦即，宜設置將處在約束限制著被加工材50的寬邊方向之外緣部的狀態中的壓料板32和成形模41的間 隔，在已經使外緣部從壓料板32拉出的狀態中仍可維持住的機構。這種維持壓料板32和成形模41的間隔之機構可藉由，例如，在成形模41和壓料板32間配置間隔塊(distance block)21而實現。藉此，就算是在被加工材50的寬邊方向之外緣部的局部已從壓料板32和成形模41之間拉出的狀態下，由於間隔塊21夾在壓料板32和成形模41間，所以可以抑制殘存在壓料板32側的被加工材50受到必要以上的強大壓力按壓的情形。

也可將間隔塊21配置成，在被加工材50已拉出的狀態下，將壓料板32和成形模41的間隔設成加工前的被加工材50的板厚程度，以將成形的變形不均變小。所謂的將壓料板32和成形模41的間隔設成被加工材50的板厚程度是指，當將加工前的被加工材50的板厚(mm)設為t，並將被加工材50已拉出的狀態中的壓料板32和成形模41的間隔(單位：mm，參照圖6C)設為g時，是將間隔g設定成滿足t×0.5≦g≦t×1.5。

在拉深成形中，宜利用壓料板32及成形模41以所期望的約束作用力將被加工材50的寬邊方向的外緣部約束限制，且宜為g=t×1.0。然而，在所設想的各種變形不均(板厚不均、特性不均、材料的設定位置不均，因溫度不均而導致的滑動和模具形狀的變形不均等)和局部增厚的情況，就算因為零件形狀等(零件高度的變化、傾斜)，而將約束限制稍微放寬，最好還是設成t×1.0≦g≦t×1.5左右，以抑制因各種變形不均因素造成的部分偏差等所產生的成形 不均為佳。另一方面，當變成g>t×1.5時，對被加工材50的約束作用力會變小，而會發生皺紋等。

本發明的加壓成形裝置及加壓成形方法，在成形過程中，被加工材的寬邊方向之外緣部拉出的位置以設定成距離加工開始位置20~99%的位置為宜，較佳是設定成50%~98%。

在此，作為模具，在例如，透過上模座從上死點移動到下死點而使用加壓成形之模具的情況，所謂的加工開始位置是指上模座接觸被加工材而可以開始進行加工之上模座的位置，而所謂的加工結束位置是指下死點。又，所謂的距離加工開始位置98%的位置是指，從加工開始位置到上模座的距離(mm)相對於從加工開始位置到下死點的距離(mm)為98%的位置。

當在成形過程中使被加工材的寬邊方向之外緣部拉出的位置太靠近加工開始位置時，由於無法充分發揮拉深加工的效果，所以會有例如，在縱壁部形成皺紋之虞。為了防止這種情形，宜將在成形過程中使被加工材拉出的位置，以不會產生皺紋等成形不良狀況的程度遠離加工開始位置設置，具體而言，以設成在距離加工開始位置20%以上者為宜，並以設成50%以上者為較佳。

另一方面，在成形過程中，使被加工材的寬邊方向之外緣部拉出的位置設成過於遠離加工開始位置時，會有由於加工不均而造成被加工材的一部分無法從壓料板拉出之虞。此時，在使衝頭和成形模分開時已加壓成形好的 被加工材將因受到壓料板的推壓而變形，而有變成製品不良的可能性。因此，在成形過程中，以將被加工材拉出的位置設成距離加工開始位置99%以下者為宜，並以設成98%以下者為較佳。

在成形過程中使被加工材的寬邊方向之外緣部拉出的位置，可以藉由變更從壓料板32之內側面到成形模41之內側面41a的距離d而調整。從壓料板32之內側面到成形模41之內側面41a的距離d，也可以因應所要求的凸緣部10c之寬度和成形後的彈性回復量(彈回(spring back)量)做適當的變更。例如，如圖1B所示，在成形品所要求的凸緣部10c之寬度w為20mm，縱壁部10b的高度h為100mm，並使用板厚1.4mm之590MPa等級之高強度鋼板作為被加工材50的情況下，宜將從壓料板32之內側面到成形模41之內側面41a的距離d設定成約27mm。

以上，雖然將本發明隨著各種實施形態一起進行了說明，但是本發明並非僅受限於這些實施形態中者，且在本發明的範圍內可做變更等。

在實施形態中，作為模具，雖然是使用以成形模及墊體構成上模座同時以衝頭及壓料板構成下模座的模具，但是本發明的加壓成形裝置及加壓成形方法，並不限於使用上述模具之實施形態。亦即，可以採用，作為模具，使用以衝頭及壓料板構成上模座同時以成形模和墊體構成下模座之模具的實施形態。

又，雖然說明了上模座於從上死點下降到下死點 時在被加工材上加壓成形出腹板部10a、縱壁部10b及凸緣部10c的實施形態，但是本發明的加壓成形裝置及加壓成形方法，只要使衝頭和成形模在加壓方向上相對地移動即可，並不侷限於上述之實施形態。

在本實施形態中，作為墊體，雖然是以使用可以抵接於所成形的腹板部10a的全部之類的墊體42為例進行說明，但是亦可採用使用抵接於所成形的腹板部10a的局部之類的墊體的實施形態。又，成形模並不限定於如圖6A~圖6D所示，以單一構件所構成的成形模，也可以採用如圖5所示，由複數個構件所構成的成形模。

本發明的加壓成形裝置及加壓成形方法，不受限於帽形截面的成形品，也可適用於加壓成形出只在其中一邊設有凸緣部10c之成形品的情況中。這個情況，雖然如圖6A~圖6D所示，可以使用在兩側具有段差面31c之衝頭31，但是也可以使用僅在設置凸緣部10c之側具有段差面之衝頭。又，即使是適用於帽形截面之成形品的情況，也不限於使凸緣部10c沿長邊方向之全長連續設置的情況，亦可適用於在長邊方向之局部設置凸緣部10c之情況。

產業上之可利用性

本發明的加壓成形裝置及加壓成形方法，可以讓將墊體和壓料板一起使用的加壓成形，以高生產性並壓低設備成本而實施。因此，當將本發明的加壓成形裝置及加壓成形方法應用在帽形截面之汽車的結構零件之製造上時，對於難成形零件的成形性提升以及降低成本可以產生 很大的助益。

20‧‧‧模具

21‧‧‧間隔塊

30‧‧‧下模座

31‧‧‧衝頭

31a‧‧‧前端面

31b‧‧‧外側面

31c‧‧‧段差面

32‧‧‧壓料板

33‧‧‧加壓機構

40‧‧‧上模座

41‧‧‧成形模

41a‧‧‧內側面

42‧‧‧墊體

43‧‧‧加壓機構

50‧‧‧被加工材

d‧‧‧距離

L‧‧‧約束限制長度

Claims (4)

1. 一種加壓成形裝置，為可從平板狀且金屬製的被加工材透過拉深加工以成形出成形品的加壓成形裝置，該成形品具有：腹板部、在前述腹板部的其中一邊之側延伸的第1縱壁部、在前述腹板部的另一邊之側延伸的第2縱壁部、及從前述第1縱壁部至少在長邊方向的局部進一步延伸的第1凸緣部以及從前述第2縱壁部至少在長邊方向的局部進一步延伸的第2凸緣部中的至少其中一者，其特徵在於該加壓成形裝置包含：衝頭、配置在前述衝頭的附近並可在加壓方向上滑動的壓料板、和前述衝頭成對設置的成形模，及面對前述衝頭配置並可在加壓方向上滑動的墊體；前述衝頭具有：分別對應前述成形品之前述腹板部、前述縱壁部及前述凸緣部的形狀之前端面、外側面及段差面；前述成形模具有將前述平板狀之被加工材直接作成前述縱壁部之最終形狀的凹部，前述衝頭與前述壓料板的交界位置位於前述成形模的凹部，在以前述墊體和前述衝頭挾持前述被加工材的寬邊方向之中間部，並且以前述壓料板和前述成形模約束限制前述被加工材的寬邊方向之外緣部的狀態下，藉由使前述衝頭和前述成形模在加壓方向上相對地移動，在 將前述被加工材成形為前述縱壁部的最終形狀的過程中，使前述被加工材的寬邊方向之外緣部從前述壓料板和前述成形模之間拉出，並藉前述成形模和前述衝頭的段差面將前述凸緣部加工完成，前述衝頭對前述成形模的位置是自前述被加工材之拉深加工的加工開始位置到加工結束位置之20~99%的位置時，前述被加工材的寬邊方向之外緣部從前述壓料板與前述成形模之間拉出。
2. 如請求項1所述的加壓成形裝置，其中包含以不會使前述壓料板和前述成形模的間隔變成預定間隔以下的方式將間隔維持住的機構。
3. 如請求項2所述的加壓成形裝置，其中，當將加工前的前述被加工材的板厚設為t時，前述預定間隔g為t×0.5≦g≦t×1.5。
4. 一種加壓成形方法，是使用加壓成形裝置將平板狀且金屬製的被加工材透過拉深加工以成形出成形品之加壓成形方法，該成形品具有：腹板部、在前述腹板部的其中一邊之側延伸的第1縱壁部、在前述腹板部的另一邊之側延伸的第2縱壁部、及從前述第1縱壁部至少在長邊方向的局部進一步延伸的第1凸緣部以及從前述第2縱壁部至少在長邊方向的局部進一步延伸的第2凸緣部中的至少其中一者，該加壓成形裝置包含衝頭、配置在前述衝頭的附近並可在加壓方向上滑動的壓料板、和前述衝頭成對設置的成形模、及面對前述衝頭配置並可在加 壓方向上滑動的墊體，前述加壓成形方法之特徵在於：前述衝頭具有：分別對應前述成形品之前述腹板部、前述縱壁部及前述凸緣部之形狀的前端面、外側面及段差面，前述成形模具有將前述平板狀之被加工材直接作成前述縱壁部之最終形狀的凹部，前述衝頭與前述壓料板的交界位置位於前述成形模的凹部的外側，且該加壓成形方法包含：藉由前述墊體和前述衝頭挾持前述被加工材的寬邊方向之中間部，並且藉由前述壓料板和前述成形模約束限制前述被加工材的寬邊方向的外緣部之步驟；藉由使前述衝頭和前述成形模在加壓方向上相對地移動，在將前述被加工材成形為前述縱壁部的最終形狀的過程中，使前述被加工材的寬邊方向之外緣部從前述壓料板和前述成形模之間拉出後，將前述腹板部及前述縱壁部加工完成，並且藉前述成形模與前述衝頭之段差面將前述凸緣部加工完成之步驟；以及在加工完成前述腹板部、前述縱壁部以及前述凸緣部後，使前述衝頭和前述成形模相對地移動而分開之步驟，前述衝頭對前述成形模的位置是自前述被加工材之拉深加工的加工開始位置到加工結束位置之20~ 99%的位置時，前述被加工材的寬邊方向之外緣部從前述壓料板與前述成形模之間拉出。