CN100429014C - 模压成形方法和模压成形设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种模压成形方法和模压成形设备，将要被模压成形的金属薄板坯料包括产品部(W1)和设置在产品部(W1)周围的夹持部(W2)。模压成形设备在利用上模(11)和下模(12)夹持夹持部(W2)的同时，在产品部(W1)上进行模压。通过使形成在下模(12)上的凹角部(6，8)和凸角部(3，5)与形成在上模(11)上的相应凹角部(7，9)和凸角部(2，4)啮合，提前在夹持部(W2)上模压成形包括交替布置有凹部(A，C)和凸部(B，D)的起伏部(W3)。因此，在不减小凹部(A，C)和凸部(B，D)的半径的情况下获得了优选的约束力，由此避免了薄板坯料的电镀表面被剥离。
Description
技术领域
本发明涉及在金属板模压成形时调节由形成在坯料上的起伏部引起的坯料约束力。
背景技术
在由垂直的成形模具的上下模夹持位于金属板外周上的夹持部的同时，通过朝金属板驱动冲头对金属板进行模压成形。在模压出位于环形夹持部内侧的产品部之后，通过从产品部的周边切掉夹持部来获得模压制品。
在模压成形过程中，尤其是在拉延模压或拉延成形过程中，周边金属板由于模压过程而朝产品部移动。这种现象被称为坯料流入。为了控制流入量，必须保持夹持部。由成形模具在夹持部上施加适当的夹持力，以抵消作用在由上下模夹持的金属板上的朝向中心的牵引力。
由成形模具施加在夹持部上的夹持力通过在夹持部上形成的被称为起伏部的凸部和凹部形成。采用设置在垂直的成形模具的上下模上的起伏模压部来形成该起伏部。在垂直的成形模具夹持该起伏部的同时或之后，使用冲头在产品部上进行模压操作。
由日本特许厅于1998年公布的JP10-005889A提出了一种在金属板的夹持部上形成起伏部的方法。根据该方法，在夹持部上形成横截面为梯形并且具有圆角的起伏部。在该现有技术的方法中，由成形模具的上下模在夹持部上形成称为起伏部的凸部和凹部。此外，在垂直的成形模具模压并且保持起伏部时，只有成形模具的凸部被布置成与金属板抵靠。除凸部之外的包括成形模具的凹部的部分不与金属板接触。
结果，即使在例如由于型芯的偏差而导致在垂直的成形模具的上下模之间的间隙不均匀时，也能够以不需要调节间隙的方式形成稳定的阻力或稳定的坯料流入量，该稳定的阻力在坯料通过起伏部时作用在坯料上。
如上述现有技术的方法所公开的那样，可通过起伏部的形状控制在拉延模压过程中在金属板通过起伏部时作用在金属板上的阻力。但是，起伏部的形状可能产生以下问题。
具体地说，在减小起伏部的曲率半径以增大坯料约束力时，金属板表面容易被起伏部的弯曲部分划擦。在具有电镀表面的金属板通过曲率半径小的起伏部时，电镀表面容易被剥离。由被剥离的电镀层产生的粉末附着在成形模具或金属板上，从而造成在模压之后的表面缺陷。
另一方面，当增大起伏部的曲率半径以防止电镀部分被剥离时，对产生起伏部的优选坯料约束力具有不利的影响。
可以设置两条起伏部，以获得优选的坯料约束力，但是起伏部的整个长度将由此变大，从而将增加模压成形的成本。
发明内容
因此，本发明的目的在于在不会导致起伏部长度增加或者金属板的电镀表面被剥离的情况下在起伏部上产生优选的约束力。
为了实现上述目的，本发明提供了一种薄板坯料的模压成形方法。该薄板坯料包括产品部和围绕着该产品部的夹持部。该方法包括：在上模和下模的啮合状态下夹持起伏部的同时，模压成形产品部，其中：上模设有交替布置的凸角部和凹角部，角部的总数量是四个；为了在夹持部形成起伏部，下模设有交替布置的凸角部和凹角部，以与上模啮合，起伏部包括交替布置到夹持部上的凹部和凸部；夹持部包括分别布置在起伏部的内、外侧的水平部；以及位于起伏部外侧的水平部布置在比位于起伏部内侧的水平部低的位置处。
本发明还提供了一种用于模压薄板坯料的模压设备，该薄板坯料包括产品部和围绕着产品部的夹持部，该设备在上模和下模的啮合状态下夹持起伏部的同时，模压成形产品部，其中：上模设有交替布置的凸角部和凹角部，其中角部的总数量是四个；为了在夹持部形成起伏部，下模设有交替布置的凸角部和凹角部，以与上模啮合，起伏部包括交替布置到夹持部上的凹部和凸部；夹持部包括分别布置在起伏部的内、外侧的水平部；以及位于起伏部外侧的水平部布置在比位于起伏部内侧的水平部低的位置处。
本发明的这些细节部分以及其它特征和优点将在说明书的其它部分中给出，并在附图中示出。
附图说明
图1为设置在由根据本发明的模压模具模压的金属板上的夹持部的剖视图。
图2A和2B为模压成形模具的示意性剖视图。
图3A和3B为作为模压成形产品实例的汽车发动机罩的俯视图，用于在采用根据本发明的夹持部时和在采用作为现有技术比较例的夹持部时定义坯料流入量的测量点。
图4为根据比较例的垂直的成形模具的起伏形成部的剖视图，示出了其尺寸和形状。
图5为示出了由根据本发明的成形模具形成的起伏部的坯料约束力的计算模型的图解。
图6为示出了在根据本发明的模压成形步骤的方框图。
图7为根据本发明的用于发动机罩的金属板坯料在拉延模压之前的剖视图。
图8为根据本发明通过切边切断夹持部的发动机罩的剖视图。
图9为通过切边从发动机罩上切断的夹持部的角部的透视图。
图10为通过切边切断的夹持部的平直部的透视图。
具体实施方式
参照附图中的图1，根据本发明的成形模具包括上模11和下模12。在该图中，在上模11和下模12合模时，模具11和12夹持着金属板坯料W的夹持部W2。上模11和下模12彼此相对，并且在它们之间具有与坯料W的厚度t对应的间隙。该成形模具为在模压成形的汽车发动机罩中所使用的模具。
现在参照图7，坯料W包括作为将要被模压的材料的产品部W1和设置在产品部W1的外周上的夹持部W2。图1是对应于图7左侧的夹持部W2的放大图。
因此，在图1中，产品部W1布置在该图的右侧，并且该图的左侧与坯料W的外周对应。
夹持部W2包括起伏部W3和设置在起伏部W3两侧的水平部W4和W5。起伏部W3包括交替布置的凹部A、凸部B、凹部C和凸部D，以形成两个相互连接的字母S。凹部A和凸部B通过平直部13连接。凸部B和凹部C通过平直部15连接。凹部C和凸部D通过平直部14连接。平直部15比在两侧的平直部13和平直部14长。
为了在坯料W上形成具有如上所述形状的夹持部W2，该成形模具的上模11设有模压水平部W5的水平面11A、模压凹部A的第一凸角部2、模压凸部B的第二凹角部7、形成凹部C的第三凸角部4、形成凸部D的第四凹角部9和模压水平部W4的水平面11B。
该成形模具的下模12包括模压水平部W5的水平面12A、模压凹部A的第一凹角部6、模压凸部B的第二凸角部3、形成凹部C的第三凹角部8、形成凸部D的第四凸角部5和模压水平部W4的水平面12B。从设置在下模12的最低位置处的水平面12A到设置在最高位置处的水平面12B的高度被定义为“h”。从上模11的水平面11A到水平面11B的高度也被定义为“h”。因此，在高度h的范围内形成起伏部W3。
与坯料W的平直部13对应的平面13A形成在上模11的第一凸角部2和第二凹角部7之间。与坯料W的平直部15对应的平面15A形成在第二凹角部7和第三凸角部4之间。与坯料W的平直部14对应的平面14A形成在第三凸角部4和第四凹角部9之间。
同样，与坯料W的平直部13对应的平面13B形成在下模12的第一凹角部6和第二凸角部3之间。与坯料W的平直部15对应的平面15B形成在第二凸角部3和第三凹角部8之间。与坯料W的平直部14对应的平面14B形成在第三凹角部8和第四凸角部5之间。
平直部13的斜度与平面13A、13B的斜度相等。平直部14的斜度与平面14A、14B的斜度相等。平直部15的斜度与平面15A、15B的斜度相等。
第一凸角部2的半径、第二凸角部3的半径、第三凸角部4的半径和第四凸角部5的半径分别表示为Ra、Rb、Rc和Rd。
下模12的平面13B和水平面12A的夹角大于或等于90度。下模12的平面14B和水平面12B的夹角也大于或等于90度。
在下面的说明书中，在该图中由平直部13的斜面和垂线所夹的角度被定义为θc。与平直部13对应的平面13A、13B具有与平直部13相同的斜度。在该图中由平直部14和垂线所夹的角度被定义为θd。角度θc也用作表示第一凸角部2的夹角。角度θd也用作表示第四凸角部5的夹角。
在下模12的第二凸角部3中，与平直部13对应的平面13B和与平直部15对应的平面15B的夹角θa小于90度。在下模12的第三凹角部8中，与平直部15对应的平面15B和与平直部14对应的平面14B的夹角θb也小于90度。
上述的上模11和下模12适合于供图2A所示的单动拉延成形模具20A或图2B中所示的双动拉延成形模具20B使用。换句话说，图2A中的单动拉延成形模具20A使用上模11作为上模21，并且使用下模12作为垫圈22。图2B中的双动拉延成形模具20B使用上模11作为坯料夹具24，并且使用下模12作为下模23。在图2A和2B中，构件25表示冲头。
下面，将对采用包括如上述的上模11和下模12的压力机来模压成形金属板坯料W的过程进行说明。
首先，将坯料W放置在下模12上的预定位置处。这时，坯料W的水平部W4由下模12的最高水平面12B支撑，并且下模12的水平面12A、第一凹角部6、第二凸角部3、第三凹角部8和第四凸角部5由还没有被模压的坯料W的夹持部W2覆盖。
然后，使上模11下降，直到水平面11A变成与坯料W的水平部W5接触。在从该位置进一步向下挤压上模11时，水平部W5向下挤压在水平面11A上。之后，上模11的第一凸角部2和第三凸角部4以及下模12的第二凸角部3和第四凸角部5分别与坯料W抵靠，并且在坯料W中产生弯曲变形。
最后，通过使上模11挤压至如图1所示的状态来完成起伏部W3的模压。这样，通过交替地形成在上模11和下模12上的多个凸角部2-5，使所模压的起伏部W3沿相反地方向交替地弯曲和变形。
换句话说，起伏部W3包括曲线附着在位于最内部周边上的第四凸角部5上的第一变形部、曲线附着在位于第一变形部外侧的第三凸角部4上的第二变形部、曲线附着在位于第二变形部外侧的第二凸角部3上的第三变形部、以及曲线附着在位于最外部周边上的第一凸角部2上的变形部。
在凹角部6-9和相应的凸角部2-5之间的间隙不总是必须等于坯料W的板厚t。例如，即使间隙大于板厚t，也具有曲线附着在每个凸角部2-5上的弯曲变形。结果，起伏部W3受到上模11和下模12约束。甚至优选的是，将该间隙设定为略大于板厚t。
位于图7所示的坯料W右侧的起伏部W3以相同的方式受到上模11和下模12约束。
这样，当位于产品部W1的外周上的起伏部W3受到上模11和下模12约束时，利用冲头25挤压产品部，以获得如图8所示的用于发动机罩的模压部W1A。图8示出了在夹持部W2被切断之后的模压部W1A。图9示出了在切边之后夹持部W2的角部形状。图10示出了在同一时刻夹持部W2的平直部的形状。
当在产品部W1上进行模压操作时，金属板坯料W被拖向中心。相反，在包围着产品部W1的夹持部W2处，曲线附着在凸角部2-5上的坯料W由于弯曲变形而受到约束力，但是，由于作用在坯料W上的牵引力的作用，坯料W同时朝产品部W1即图1中的右侧途经凸角部2-5而移动。
发明人已经将根据本发明采用坯料W模压的发动机罩和根据比较例采用坯料模压的发动机罩进行了比较，其中，在根据本发明的坯料W中起伏部W3由上模11和下模12形成并保持；在根据比较例的坯料中具有根据现有技术形成并保持的起伏部200。在图4中示出了起伏部200的形状和尺寸。
如图3A和3B所示设有10个测量点M1-M10，以测量相应坯料的流入量。
在表1中示出了10个测量点M1-M10在两种情况下的测量结果。
表1
| 检测点 | M1 | M2 | M3 | M4 | M5 | M6 | M7 | M8 | M9 | M10 |
| 比较例 | 0.104 | 0.390 | 5.808 | 10.150 | 7.113 | 0.426 | 0.082 | 2.624 | 8.671 | 3.879 |
| 本发明 | 0.096 | 0.224 | 0.206 | 0.192 | 0.172 | 0.193 | 0.089 | 0.195 | 0.230 | 0.161 |
单位：mm
如表1所示，在几乎所有测量点处，在采用根据本发明起伏部W3由上模11和下模12形成并保持的坯料W过程中的坯料流入量低于根据比较例形成并保持有起伏部200的坯料流入量，该起伏部200具有如图4所示的形状和尺寸。换句话说，已经表明，根据本发明起伏部W3由上模11和下模12形成并保持的坯料W具有更大的约束力。在将大于坯料W的约束力的牵引力施加到坯料W时，坯料W移动。因此，可以将该坯料约束力看作坯料牵引力。
在起伏部W3和起伏部200上的相应约束力理论上可在图5所示的模型中从凸角部的弯曲角θ1-θn和相应半径R1-Rn中算出。起伏部W3的约束力的计算结果为415牛顿/毫米(N/mm)，起伏部200的约束力的计算结果为363(N/mm)。
在本实施例中，凹部A、凸部B、凹部C、凸部D交替地形成在起伏部W3上。如图4所示的现有技术的起伏部200以凹部E、凸部F、凹部G、凸部H的顺序形成。换句话说，起伏部200不需要交替地形成凹部和凸部。本发明使用了上模11和下模12，以形成具有交替的凹部和凸部的起伏部W3。在产品部W1的模压过程中，上模11和下模12保持起伏部W3。因此，可以获得大约束力和小坯料流入量。
如图3A和3B所示的发动机罩W1A的模压加工是拉延成形工艺，该拉延成形工艺模压出产品的整个形状，并且包括拉延加工、膨胀加工和弯曲加工。
参照图6，通过在与上述拉延成形工艺对应的拉延成形步骤30之后进行切边步骤31和再模压步骤32，来完成这种类型的模压产品。在切边步骤31中，如图8所示在拉延步骤30之后将产品中没用的外周切掉。在再模压步骤32中，将在拉延成形步骤30中没有完全模压出的部分或包括在边缘上的凸缘模具的小弯曲部分模压成最终的形状。包括发动机罩W1A的成品被组装到发动机罩上并且沿着装配线输送，在装配线上，发动机罩W1A与作为加强构件的内罩组装在一起，以装配成发动机罩。此外，由切边步骤31或再模压步骤32产生的金属废料在输送装置33上被输送。
在拉延成形步骤30中，当在起伏部W3上的约束力过大时，则坯料的流入量变得过小。因此，存在着在夹持部W2内侧的水平部W4发生破裂或者产品部W1发生破裂的可能性。相反，当约束力不足时，坯料的流入量变得过大，由此，在夹持部W2上容易产生压力折痕。
观察到的在切边步骤31中由夹持部W2在废料上形成的印记表明，坯料在拉延步骤30中的行为。这些印记包括由上模11和起伏部W3的滑动或摩擦以及由下模12和起伏部W3的滑动或摩擦而产生的印记。观察到的由夹持部W2形成的废料表明，在切边步骤31中在起伏部W3形成的状态沿着整个外周延续。因此，可以确定在拉延成形步骤30中由上模11和下模12形成的模压条件是否合适。
发明人已经采用了一种模拟，以分析在起伏部W3上的约束力与半径Ra-Rd和角度θa-θd之间的关系，该半径Ra-Rd和角度θa-θd与形成在上模11中的第一凸角部2和第三凸角部4以及形成在下模12中的第二凸角部3和第四凸角部5相关。在表2至表5中示出了该模拟的结果。
表2
| θa(度) | 30.0 | 40.0 | 50.0 | 60.0 | 70.0 | 80.0 | 90.0 | 100.0 | 110.0 | 120.0 | 130.0 |
| θb(度) | 30.0 | 40.0 | 50.0 | 60.0 | 70.0 | 80.0 | 90.0 | 100.0 | 110.0 | 120.0 | 130.0 |
| θc(度) | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 |
| θd(度) | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 |
| Ra(mm) | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 |
| Rb(mm) | 30 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 |
| Rc(mm) | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 |
| Rd(mm) | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 |
| h(mm) | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 |
| 起伏部坯料长度(mm) | -0.7 | 1.0 | 0.5 | 11.8 | 16.0 | 24.5 | 60.2 | -23.3 | -22.3 | -12.6 | -8.9 |
| 平直部(mm) | -15.8 | -9.2 | -4.5 | -0.2 | 5.2 | 14.6 | 51.4 | -91.0 | -29.0 | -18.2 | -13.5 |
| 约束力(N/mm) | 228.8 | 215.3 | 202.7 | 190.7 | 180.0 | 169.8 | 160.3 | 151.4 | 143.2 | 135.5 | 128.2 |
表3
| θa(度) | 80.0 | 80.0 | 80.0 | 80.0 | 80.0 | 80.0 | 80.0 | 80.0 | 80.0 | 80.0 | 80.0 |
| θb(度) | 80.0 | 80.0 | 80.0 | 80.0 | 80.0 | 80.0 | 80.0 | 80.0 | 80.0 | 80.0 | 80.0 |
| θc(度) | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 |
| θd(度) | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 |
| Ra(mm) | 0.0 | 0.5 | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 2.5 | 3.0 | 3.5 | 4.0 | 4.5 | 5.0 |
| Rb(mm) | 0.0 | 0.5 | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 2.5 | 3.0 | 3.5 | 4.0 | 4.5 | 5.0 |
| Rc(mm) | 0.0 | 0.5 | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 2.5 | 3.0 | 3.5 | 4.0 | 4.5 | 5.0 |
| Rd(mm) | 0.0 | 0.5 | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 2.5 | 3.0 | 3.5 | 4.0 | 4.5 | 5.0 |
| h(mm) | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 |
| 起伏部坯料长度(mm) | 21.8 | 22.2 | 22.7 | 19.5 | 23.6 | 24.0 | 24.5 | 24.9 | 25.4 | 25.8 | 26.3 |
| 平直部(mm) | 21.8 | 20.6 | 19.4 | 14.6 | 17.0 | 15.8 | 14.6 | 13.4 | 12.2 | 11.0 | 9.9 |
| 约束力(N/mm) | 1723.0 | 790.4 | 446.7 | 326.0 | 256.6 | 211.6 | 180.0 | 156.6 | 138.6 | 124.3 | 112.7 |
表4
| θa(度) | 80.0 | 80.0 | 80.0 | 80.0 | 80.0 | 80.0 | 80.0 | 80.0 | 80.0 | 80.0 | 80.0 |
| θb(度) | 80.0 | 80.0 | 80.0 | 80.0 | 80.0 | 80.0 | 80.0 | 80.0 | 80.0 | 80.0 | 80.0 |
| θc(度) | 0.0 | 3.0 | 6.0 | 9.0 | 12.0 | 15.0 | 18.0 | 21.0 | 24.0 | 27.0 | 30.0 |
| θd(度) | 0.0 | 3.0 | 6.0 | 9.0 | 12.0 | 15.0 | 18.0 | 21.0 | 24.0 | 27.0 | 30.0 |
| Ra(mm) | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 |
| Rb(mm) | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 |
| Rc(mm) | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 |
| Rd(mm) | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 |
| h(mm) | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 |
| 起伏部坯料长度(mm) | 37.9 | 29.7 | 24.5 | 17.7 | 18.1 | 15.9 | 14.2 | 12.8 | 11.5 | 10.5 | 9.5 |
| 平直部(mm) | 27.4 | 19.5 | 14.6 | 8.2 | 8.9 | 7.0 | 5.6 | 4.5 | 3.6 | 2.8 | 2.2 |
| 约束力(N/mm) | 185.3 | 182.6 | 180.0 | 177.4 | 174.9 | 172.4 | 170.0 | 167.6 | 165.2 | 162.9 | 160.6 |
表5
| h(mm) | 1.0 | 2.0 | 3.0 | 4.0 | 5.0 | 6.0 | 7.0 | 8.0 | 9.0 | 10.0 | 11.0 |
| 起伏部坯料长度(mm) | 6.3 | 9.9 | 13.6 | 17.2 | 20.8 | 24.5 | 28.1 | 31.7 | 35.3 | 39.0 | 42.6 |
| 平直部(mm) | -3.5 | 0.1 | 3.7 | 7.4 | 11.0 | 14.6 | 18.2 | 21.9 | 25.5 | 29.1 | 32.8 |
在表2中第二凸角部3的夹角θa和第三凸角部4的夹角θb的变化示出了对约束力(N/mm)和起伏部W3的坯料长度的影响。更具体地说，示出了当在图1中的夹角θc和夹角θd、半径Ra-Rd以及高度h保持恒定的同时使夹角θa和夹角θb以10度的增量从30度开始增大时，坯料W的平直部15的长度(mm)、约束力(N/mm)和形成起伏部W3的坯料的长度(mm)。
夹角θc和夹角θd相等。
如表2所示，在夹角θa和夹角θb处于30度至60度的范围内时，周边长度和牵引力分别保持为优选值。但是，平直部15的长度取负值，这意味着不能形成平直部15。
换句话说，不能将半径为Rb的曲线与半径为Rc的曲线连接，并且图1的结构不能在几何上实现。平直部15的长度只有在夹角θa和夹角θb达到70度的值时才变为正值。在这些情况下，坯料长度(mm)和起伏部W3的约束力(N/mm)也取最佳值。但是，夹角θa和夹角θb的最佳值也相对于数值例如半径Rc和Rd以及高度h变化。
为了实现图1的几何结构并确保平直部15，不考虑半径Rc和Rd以及高度h所取数值，夹角θa和夹角θb所取的下限值为30度。当夹角θa和夹角θb超过90度时，起伏部W3的坯料长度(mm)取负值，并且约束力(N/mm)也显著降低。预期在该情况中的约束力(N/mm)与在比较例中作用在起伏部上的力相等。
上述要点表明，即使在将半径Ra和Rb设定为相对较大的数值时，优选的是将夹角θa和夹角θb设定在30度至90度的范围内，以获得足够的约束力。由于夹角θa和夹角θb在该范围中为锐角，所以，即使当半径Ra和Rb较大时，约束力也较大，并且起伏部W3的坯料长度保持在优选范围内。当半径Ra和Rb较大时，可以在坯料W包括具有电镀表面的金属板时防止电镀部分被剥离。
表3示出了第一凸角部2、第二凸角部3、第三凸角部4和第四凸角部5的半径Ra-Rd的变化对坯料长度和起伏部W3的约束力的影响。更具体地说，示出了当在图1中的夹角θa-θd和高度h保持恒定的同时使半径Ra-Rd以0.5mm的增量从0mm开始增大时，坯料W的平直部15的长度(mm)、约束力(N/mm)和形成起伏部W3的坯料长度(mm)。夹角θa-θd都是相等的。
在表3中，当半径Ra-Rd处于从0mm至1.0mm的范围内时，认为虽然获得了优异的约束力(N/mm)，但是在起伏部W3中产生了裂纹。金属板坯料的特征在于，随着受到弯曲时曲率半径的变化而出现机械特性的大幅劣化。在曲率半径较小时，不能获得优选的模压特性。从表3中可以看出半径R的下限值为1mm而上限值为5mm，同时优选的范围可以限定为2-4mm。
从上面的分析中可以看出，虽然每个凸角部2-5的曲率半径Ra-Rd随着金属板坯料的类型或模压条件而变化，但是，最佳的曲率半径被认为在1mm至5mm的范围内。在提供了表2中的那些数据的模拟中，曲率半径Ra-Rd都被设定为相同的数值。但是，可以将曲率半径Ra-Rd设定为不同的数值。在坯料W是具有电镀表面的金属板时，将曲率半径Ra-Rd设定为合适的数值，可以防止电镀部分被剥离。此外，可以通过选择曲率半径Ra-Rd来获得优选的约束力。
表4示出了第一凸角部2的夹角θc和第四凸角部5的夹角θd的变化对起伏部W3的约束力(N/mm)和坯料长度(mm)的影响。更具体地说，示出了当在图1中的夹角θa和θb、半径Ra-Rd以及高度h保持恒定的同时使夹角θc和夹角θd以3度的增量从0度开始增大时，坯料W的平直部15的长度(mm)以及起伏部W3的约束力(N/mm)和坯料长度(mm)。
夹角θc和θd是相等的。
如图1所示，夹角θc为在垂线和平直部13之间的角度。第一凸角部2的实际夹角为通过将90度加上夹角θc所获得的数值。如图1所示，夹角θd为在垂线和平直部14之间的角度。第四凸角部5的实际夹角为通过将90度加上夹角θd所获得的数值。
以上确定关系使得角度θc和角度θd能够分别作为第一凸角部2和第四凸角部5的夹角的代表值。
根据表4，随着夹角θc和夹角θd从作为下限值的0度增大，起伏部W3的坯料长度减小，并且约束力降低。
从表4中可以看出，可以预计当夹角θc和夹角θd超过30度时约束力将大大降低。
实际上，可以假设夹角θc和夹角θd的上限值为30度。当该极限值被转换为第一凸角部2和第四凸角部5的实际夹角时，其取90-120度的数值。此外，夹角θc和夹角θd的优选范围在0度到10度的范围内。
夹角θc和夹角θd根据所需要的约束力进行设定。
表5示出了起伏部W3的高度h的变化对平直部15的长度(mm)和起伏部W3的坯料长度(mm)的影响。更具体地说，示出了当高度h以1mm的增量从1mm增大时，平直部15的长度(mm)和形成起伏部W3的坯料长度(mm)。虽然高度h影响了约束力，但是不可能从高度h的数值中直接计算出约束力。
从表5中可以看出，平直部15的长度(mm)和起伏部W3的坯料长度(mm)随着高度h增加而增加。因此，可以通过约束高度h的数值来减小起伏部W3的坯料长度(mm)，换句话说，可以通过约束高度h的数值来减小用于形成起伏部W3的坯料长度。
如上所示，本发明在起伏部W3上交替地形成凸部和凹部。因此，用来形成这些凸部和凹部的上模11和下模12的凸角部2-5的夹角θa-θd和半径Ra-Rd的适当设定确保了在起伏部W3上的足够约束力。这在坯料W是具有电镀表面的金属板时还可以防止电镀部分被剥离。
更具体地说，可以通过将半径Ra-Rd设定为较大值来防止电镀表面被剥离。可以通过将夹角θa-θd设定在几何结构许可的范围内来获得足够大的约束力。具体地说，通过将第二凸角部3的夹角θa和第三凸角部4的夹角θb设定在30度-90度的范围内，即使在半径Ra-Rb相对较大时也能够获得足够的约束力。
此外，通过将凸角部2-5的曲率半径Ra-Rd设定在1mm至5mm的范围内，可以确保该约束力以及防止起伏部W3破裂。此外，为了获得所需要的约束力，可以通过将第一凸角部2的夹角和第四凸角部5的夹角设定在90-120度的优选范围内来获得大范围的约束力数值。
通过选择位于夹持部W3的外周上的水平部相对于位于夹持部W3的内周上的水平部W5的高度h，可以使其适合于单动拉延成形模具20A和双动拉延成形模具20B。
申请日为2004年12月27日的日本专利申请No.2004-376183和申请日为2005年8月30日的日本专利申请No.2005-248915的内容通过引用被整体包含于此。
虽然在上面已经参照本发明的某些实施例对本发明进行了说明，但是本发明并不限于上述实施例。本领域的技术人员在权利要求的范围内可以对上述实施例进行修改和变形。
例如，在上面的实施例中，起伏部W3包括两个交替布置的凹部A、C和凸部B、D。但是，本发明并不限于该数量的凹部或凸部。换句话说，可以将本发明应用于其中凹部或凸部的数量与上面的实施例不同的情况。
其中要求独占产权和特权的本发明的这些实施方案定义如下：
Claims (8)
1.一种用于模压成形薄板坯料(W)的模压成形设备，所述薄板坯料(W)包括产品部(W1)和围绕着所述产品部(W1)的夹持部(W2)，所述设备在上模(11)和下模(12)的啮合状态下夹持起伏部(W3)的同时，模压成形所述产品部(W1)，其中：
所述上模(11)设有交替布置的凸角部(2，4)和凹角部(7，9)，其中角部的总数量是四个；
为了在所述夹持部(W2)形成所述起伏部(W3)，所述下模(12)设有交替布置的凸角部(3，5)和凹角部(6，8)，以与所述上模(11)啮合，所述起伏部(W3)包括交替布置到所述夹持部(W2)上的凹部(A，C)和凸部(B，D)；
所述夹持部(W2)包括分别布置在所述起伏部(W3)的内、外侧的水平部(W4，W5)；以及
位于所述起伏部(W3)外侧的所述水平部(W5)布置在比位于所述起伏部(W3)内侧的所述水平部(W4)低的位置处。
2.根据权利要求1所述的模压成形设备，其特征在于，所述上模(11)包括与所述夹持部(W2)抵靠以形成所述凹部(A，C)的第一凸角部(2)和第三凸角部(4)；所述下模(12)包括与所述夹持部(W2)抵靠以形成所述凸部(B，D)的第二凸角部(3)和第四凸角部(5)。
3.根据权利要求2所述的模压成形设备，其特征在于，所述下模(12)还包括与所述第一凸角部(2)对应的第一凹角部(6)和与所述第三凸角部(4)对应的第三凹角部(8)；所述上模(11)包括与所述第二凸角部(3)对应的第二凹角部(7)和与所述第四凸角部(5)对应的第四凹角部(9)。
4.根据权利要求3所述的模压成形设备，其特征在于，所述上模(11)包括连接所述第一凸角部(2)和所述第二凹角部(7)的平面(13A)、连接所述第二凹角部(7)和所述第三凸角部(4)的平面(15A)、以及连接所述第三凸角部(4)和所述第四凹角部(9)的平面(14A)；所述下模(12)包括连接所述第一凹角部(6)和所述第二凸角部(3)的平面(13B)、连接所述第二凸角部(3)和所述第三凹角部(8)的平面(15B)、以及连接所述第三凹角部(8)和所述第四凸角部(5)的平面(14B)。
5.根据权利要求2所述的模压成形设备，其特征在于，所述第二凸角部(3)的夹角(θa)和所述第三凸角部(4)的夹角(θb)大于等于30度并且小于等于90度。
6.根据权利要求2所述的模压成形设备，其特征在于，所述第一凸角部(2)、所述第二凸角部(3)、所述第三凸角部(4)和所述第四凸角部(5)的相应半径(Ra-Rd)大于等于1mm并且小于等于5mm。
7.根据权利要求2所述的模压成形设备，其特征在于，所述第一凸角部(2)的夹角和所述第四凸角部(5)的夹角大于等于90度并且小于等于120度。
8.一种薄板坯料(W)的模压成形方法，所述薄板坯料(W)包括产品部(W1)和围绕着所述产品部(W1)的夹持部(W2)，所述模压成形方法包括：
在上模(11)和下模(12)的啮合状态下夹持起伏部(W3)的同时，模压成形所述产品部(W1)，其中：
所述上模(11)设有交替布置的凸角部(2，4)和凹角部(7，9)，其中角部的总数量是四个；
为了在所述夹持部(W2)形成所述起伏部(W3)，所述下模(12)设有交替布置的凸角部(3，5)和凹角部(6，8)，以与所述上模(11)啮合，所述起伏部(W3)包括交替布置到所述夹持部(W2)上的凹部(A，C)和凸部(B，D)；
所述夹持部(W2)包括分别布置在所述起伏部(W3)的内、外侧的水平部(W4，W5)；以及
位于所述起伏部(W3)外侧的所述水平部(W5)布置在比位于所述起伏部(W3)内侧的所述水平部(W4)低的位置处。
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