CN104870118B - 冲压部件、其制造方法以及制造装置 - Google Patents

冲压部件、其制造方法以及制造装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及冲压部件、其制造方法以及制造装置。提供一种技术，将抗拉强度为500～1800MPa的金属板作为原材料，不产生褶皱、裂纹而成品率良好地制造具有帽形截面并且在长度方向上弯曲为L字状的冲压部件。通过衬垫(74)将金属原材料的顶板部按压于冲头(72)而夹持，通过压料圈(73)将成为L字状弯曲的外侧的部分按压于冲模(71)而夹持，使弯曲模(75)移动，成型原材料金属板的L字状弯曲的内侧的纵壁部分和与L字状弯曲的内侧的纵壁相连的凸缘部，维持通过压料圈(73)将原材料金属板按压于冲模(71)而夹持的状态使其朝配置有压料圈(73)的方向移动，成型L字状帽形截面形状的L字状弯曲的外侧的纵壁部和与L字状弯曲的外侧的纵壁相连的凸缘部。

Description

冲压部件、其制造方法以及制造装置
技术领域
本发明涉及具有帽形截面并且在长度方向上在俯视时弯曲为L字状的冲压部件、其制造方法以及制造装置。
背景技术
汽车的车身的骨架构造由对金属板(在以下的说明中将原材料金属板为钢板的情况作为例子)进行冲压成型而成的多个骨架部件构成。这些骨架部件是对于确保汽车的碰撞安全来说极其重要的部件。作为骨架部件，已知有下边梁、横梁、前支柱等。
骨架部件具有由顶板部、与顶板部的两侧相连的两个纵壁、以及与两个纵壁分别相连的两个凸缘部构成的帽形截面形状。骨架部件大多在其一部分或者全部具有该帽形截面形状。为了实现碰撞安全性能的提高以及车身的轻量化，而期望骨架部件高强度化。
图19是具有帽形截面并且在俯视时以及侧视时在长度方向上具有笔直的形状的骨架部件0的一例的立体图。图20是具有帽形截面的骨架部件的一例即前支柱0-1的说明图，图20A是立体图，图20B是俯视图。并且，图21是表示具有帽形截面并且具有在长度方向上在俯视时弯曲为L字状的形状的部件1的立体图。另外，在本说明书中“在俯视时”意味着：从与部件的面积最大的平面状的部分即顶板部正交的方向(在图20A中为空白箭头方向，在图20B中为与纸面正交的方向)观察骨架部件0-1。
在具有帽形截面的骨架部件中、下边梁等骨架部件0，如图19所例示的那样，在长度方向上具有大致笔直的形状。与此相对，前支柱0-1具有图20A、图20B所示那样的形状。即，前支柱0-1在其下部0-2侧包括图21所示的具有帽形截面并且在长度方向上在俯视时弯曲为L字状的形状。
在这些部件中，骨架部件0在长度方向上具有大致笔直的形状，因此主要通过弯曲成型来制造。骨架部件0的截面的周长在长度方向上不会较大地变化，因此即便由延展性较低的高强度钢板构成，在冲压加工时也难以产生裂纹、褶皱，容易进行成型。
例如，在专利文献1中公开了对具有帽形截面的冲压部件进行弯曲成型的方法。专利文献1所公开的方法，制造具有帽形截面并且在长度方向上具有大致笔直的形状的冲压部件。
图22是表示通过弯曲成型制造的、具有帽形截面并且具有在长度方向上弯曲为L字状的形状的冲压部件1的立体图。
当通过专利文献1所公开的方法对图21所示的具有帽形截面并且在长度方向上弯曲为L字状的部件1进行弯曲成型时，如图22所示，在弯折部1a外侧的凸缘部(A部)产生褶皱。因此，一般通过拉深成型的冲压加工来成型部件1。在拉深成型中，为了控制原材料金属板的流入量而抑制褶皱的产生，而使用冲模、冲头以及压料圈对原材料钢板进行成型。
图23是表示要进行成型的在长度方向上弯曲为L字状的部件2的说明图，图23A是立体图，图23B是俯视图。图24是表示拉深成型的情况下的原材料钢板3的形状和原材料钢板3中的防皱压边区域B的俯视图。图25A～图25D是表示用于拉深成型的模具构造和拉深成型的过程的截面图。并且，图26是拉深成型后的拉深面板5的立体图。
例如，为了通过拉深成型对图23所示的、在长度方向上在俯视时弯曲为L字状的部件2进行成型，如图25A～图25D所示，使用冲模41、冲头42以及压料圈43进行成型。
首先，如图25A所示，将图24所示的原材料钢板3配置于冲头42以及压料圈43与冲模41之间。接着，如图25B所示，通过压料圈43和冲模41强力地按压原材料钢板3周围的防皱压边区域B(图24的影线部)。接着，如图25C所示，使冲模41相对地朝冲头42的方向移动。然后，如图25D所示，最终通过冲模41将原材料钢板3按压于冲头42而对原材料钢板3进行加工，由此成型为图26所示的拉深面板5。
此时，原材料钢板3周围的防皱压边区域B被压料圈43和冲模41强力地按压。因此，在成型的过程中在原材料钢板3的防皱压边区域内侧的区域中，原材料钢板3在负载有张力的状态下被拉伸。因此，能够在抑制褶皱的产生的同时进行成型。成型后的拉深面板5为，其周围的不需要部分被切除，制造出图23A以及图23B所示的部件2。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-015404号公报
发明内容
发明要解决的课题
以往，通过如上述那样通过拉深成型来进行冲压成型，将原材料钢板成型为图26所示的拉深面板5，对拉深面板5周围的不需要部分进行修整而除去，由此制造冲压部件1的这种形状。
在该拉深成型法中，能够对在长度方向上在俯视时弯曲为L字状的部件2所具有的复杂的形状进行成型。但是，如图24所示，在原材料钢板3的周围需要较大的防皱压边区域。因此，在将原材料钢板3成型为拉深面板之后，作为不需要部分进行修整而除去的部分变多，材料的成品率降低而制造成本上升。
此外，在对该拉深面板5进行成型的过程中，图23A所示的纵壁22、24同时成型。因此，在成型的过程中成型为顶板部21的部分的原材料钢板3几乎不移动，而如图25B～图25D所示，从顶板部21的两侧流入材料而成型纵壁22、24。尤其是，拉深面板5中的在俯视时弯曲为L字状的弯曲部5a内侧的凸缘部(图26的D部)，成为被称作所谓的放边成型的成型状态，在延展性较低的高强度钢板中会产生裂纹。尤其是抗拉强度为590MPa以上的高强度钢板的拉伸较少，因此难以不产生D部的裂纹地进行加工。
另一方面，弯曲部2a外侧的纵壁22与顶板部21汇合的角部(图26的C部)为较大地伸出的形状，因此原材料钢板3被较大地拉伸，在延展性较低的高强度钢板中还是会产生裂纹。
更详细地说明。图27是对拉深成型的材料的流动进行说明的俯视图。
在对拉深面板5进行成型时，同时对弯曲部1a的外周侧、内周侧的纵壁12、14进行成型，因此成型为顶板部11的部分的原材料钢板几乎不移动，而如图27所示，通过从顶板部11的两侧流入材料来进行成型。
尤其是，成型为弯曲部1a的内周侧的部分(图26、27的D部)的原材料钢板3，从弯曲部1a的曲率的内侧朝外侧移动，在弯曲部1a的半径方向上较大地拉伸，成为被称作所谓的放边成型的成型状态。因此，在延展性较低的高强度钢板中会产生裂纹。
另一方面，图26的C部具有在弯曲部1a的外周侧的角部较大地伸出的形状，因此原材料钢板被较大地拉伸，与D部相同，在延展性较低的高强度钢板中会产生裂纹。
因此，以往，在长度方向上弯曲为L字状的部件中，难以使用由延展性较低的高强度钢板、尤其是抗拉强度为590MPa以上的高强度钢板构成的原材料钢板3，而将延展性优异的比较低强度的钢板用作为原材料钢板3。因此，为了确保规定的强度而需要增加板厚，这与车身轻量化的要求相反。
本发明的目的在于提供一种技术，能够对抗拉强度为200～1600MPa的原材料金属板、尤其是由抗拉强度为590MPa以上的高强度钢板构成的原材料金属板进行冲压成型，而不产生褶皱、裂纹且成品率良好地制造冲压部件，该冲压部件通过具有帽形截面并且具有在俯视时朝长度方向弯曲的弯曲部而具有L字状帽形截面形状。
用于解决课题的手段
本发明如以下所列那样。
(1)一种冲压部件的制造方法，通过对原材料金属板进行冲压加工而成型为如下的冲压部件：通过具有由顶板部、与该顶板的两侧相连的两个纵壁以及与该两个纵壁分别相连的两个凸缘构成的帽形形状的截面并且具有在俯视时朝长度方向弯曲的弯曲部而具有L字状帽形截面形状的冲压部件，或者在其一部分具有该L字状帽形截面形状的冲压部件，在该冲压部件的制造方法中，
在冲头以及压料圈、与衬垫、冲模以及弯曲模之间配置原材料金属；
通过上述衬垫将该原材料金属板中的成型为上述顶板部的部分按压于上述冲头而进行夹持，并且通过上述压料圈将上述原材料金属板中的比成型为上述顶板部的部分靠上述弯曲部的外侧的部分按压于该冲模而进行夹持；
使上述弯曲模朝配置有上述冲头的方向相对地移动而对上述原材料金属板进行加工，由此对上述弯曲部的内周侧的纵壁以及与该纵壁相连的凸缘部进行成型；
之后，在维持通过该压料圈将上述原材料金属板按压于该冲模而进行夹持的状态的同时，使上述冲模和上述压料圈相对于该原材料金属板朝配置有该压料圈的方向相对地移动而对上述原材料金属板进行加工，由此对上述弯曲部的外周侧的纵壁以及与该纵壁相连的凸缘部进行成型，由此对上述冲压部件进行成型。
即，在本发明中，通过衬垫将原材料金属板中的成型为顶板部的部分按压于冲头而进行夹持，并且通过压料圈将原材料金属板中的比成型为顶板部的部分更靠L字状的弯曲部的外侧的部分按压于冲模而进行夹持，同时使弯曲模朝配置有冲头的方向移动而对弯曲部的内周侧的纵壁以及凸缘部进行成型，之后，维持通过压料圈将原材料金属板按压于冲模而进行夹持的状态，并且使冲模和压料圈相对于原材料金属板朝配置有压料圈的方向移动，而对弯曲部的外周侧的纵壁以及凸缘部进行成型。
此时，在对弯曲部的内周侧的纵壁以及凸缘部进行成型的过程中，弯曲部的外周侧的纵壁以及凸缘未被成型，因此成型中的原材料金属板仅从弯曲部的内周侧被拉伸，原材料金属板中的成型为顶板部的部分朝弯曲部的内周侧流入。因此，与拉深成型的情况不同，原材料金属板中的成型为弯曲部的内周侧的部分，在成型的过程中几乎不从弯曲部的曲率的内周侧朝外周侧较大地移动。并且，由于原材料金属板的长度方向的前端朝弯曲部的内周侧流入，因此原材料金属板整体弯曲，在弯曲部的内周侧的凸缘部成为压缩倾向，因此成型时的弯曲部的内周侧的凸缘部的拉伸量与拉深成型相比大幅度减少。
此外，在弯曲部的内周侧的纵壁部以及凸缘部的成型过程中，顶板部和外周侧的凸缘部也朝弯曲部的内侧方向流入，因此成为残留了压缩应力的状态。因此，在对弯曲部的外周侧的纵壁以及凸缘部进行成型的过程中材料被较大地拉伸的、弯曲部的外周侧的纵壁与顶板部的汇合部即角部，也从残留了压缩应力的状态成型为伸出的形状，因此与从不存在压缩应力的状态进行成型的拉深成型的情况相比，所需要的材料的延展性变小。
因此，能够减小在进行了作为现有技术的拉深成型的情况下原材料金属板被较大地拉伸、而在使用高强度的金属板(例如抗拉强度为590MPa以上的高强度钢板)的情况下会产生裂纹的弯曲部的内周侧的凸缘部、以及弯曲部的外周侧的纵壁与顶板部的汇合部即角部的原材料金属板的拉伸，因此即便使用延展性较低的高强度的金属板也能够不产生裂纹地进行成型。
并且，弯曲部的内周侧的纵壁以及凸缘部通过弯曲模进行弯曲成型，因此在弯曲部的内周侧的部分、长度方向的前端部分，不需要在拉深成型时需要的防皱压边区域，因此能够相应地减小原材料金属板，能够减少在成型后进行修整而除去的部分，还能够进行材料成品率较高的成型。
(2)如(1)项所记载的冲压部件的制造方法，其中，上述冲头具有包含上述顶板部、上述纵壁、以及与位于上述L字状的弯曲部的内周侧的纵壁相连的上述凸缘部各自的板厚背面侧的形状在内的形状，上述压料圈具有包含与位于上述弯曲部的外周侧的纵壁相连的凸缘部的板厚背面侧的形状在内的形状，上述衬垫以与该压料圈对置的方式具有包含上述顶板部的板厚表面侧的形状在内的形状，上述冲模具有包含位于上述弯曲部的外周侧的纵壁以及与该纵壁相连的凸缘部各自的板厚表面侧的形状在内的形状，并且上述弯曲模具有包含位于上述弯曲部的内周侧的纵壁以及与该纵壁相连的凸缘部各自的板厚表面侧的形状在内的形状。
(3)如(1)项或(2)项所记载的冲压部件的制造方法，其中，上述原材料金属板为被预加工的金属板。
(4)如(1)项至(3)项任一项所记载的冲压部件的制造方法，其中，在上述冲压部件的成型后，将上述压料圈固定为相对于上述冲头不相对地移动，使上述压料圈不将所成型的该冲压部件按压于上述冲模而进行加压，使上述衬垫、上述冲模以及上述弯曲模相对于上述压料圈和上述冲头相对地分离，由此将上述冲压部件从模具中取出。
(5)如(1)项至(4)项任一项所记载的冲压部件的制造方法，其中，上述原材料金属板是板厚为0.8mm以上且3.2mm以下、并且抗拉强度为590MPa以上且1800MPa以下的高强度钢板。
(6)如(1)项至(5)项任一项所记载的冲压部件的制造方法，其中，在俯视时上述顶板部的宽度为30mm以上400mm以下，在侧视时上述纵壁的高度为300mm以下，并且在俯视时上述弯曲部的内周侧的曲率为5mm以上。
(7)一种冲压部件的制造装置，具备冲头以及压料圈、与该冲头以及压料圈对置地配置的衬垫、冲模以及弯曲模，对原材料金属板进行冲压加工，而成型为如下的冲压部件：通过具有由顶板部、与该顶板的两侧相连的两个纵壁以及与该两个纵壁分别相连的两个凸缘构成的帽形形状的截面并且具有在俯视时朝长度方向弯曲的弯曲部而具有L字状帽形截面形状的冲压部件，或者在其一部分具有该L字状帽形截面形状的冲压部件，在该冲压部件的制造装置中，
通过进行第一成型以及第二成型来对上述冲压部件进行成型，
该第一成型为，上述衬垫将上述原材料金属板中的成型为上述顶板部的部分按压于上述冲头而进行夹持，并且上述压料圈将上述原材料金属板中的比成型为上述顶板部的部分靠上述弯曲部的外侧的部分按压于上述冲模而进行夹持，上述弯曲模朝配置有上述冲头的方向相对地移动而对上述原材料金属板进行加工，由此对上述弯曲部的内周侧的纵壁以及与该纵壁相连的凸缘部进行成型，
该第二成型为，在进行了该第一成型之后，在维持上述压料圈将上述原材料金属板按压于上述冲模而进行夹持的状态的同时，使上述冲模和上述压料圈相对于该原材料金属板朝配置有该压料圈的方向相对地移动而对上述原材料金属板进行加工，由此对上述弯曲部的外周侧的纵壁以及与该纵壁相连的凸缘部进行成型。
(8)如(7)项所记载的冲压部件的制造装置，其中，具备锁止机构，在成型完成后的起模时，该锁止机构将上述压料圈固定为相对于上述冲头不相对地移动。
(9)如(7)项或(8)项所记载的冲压部件的制造装置，其中，具有：底盘座，将上述衬垫以及上述冲模支承为升降自如，并且与上述弯曲模一体地构成；以及冲模座，将该底盘座支承为进出自如。
(10)如(7)项或(8)项所记载的冲压部件的制造装置，其中，具有：底盘座，将上述冲模支承为升降自如，并且与上述弯曲模一体地构成；以及冲模座，将上述衬垫支承为升降自如，并且将上述底盘座支承为进出自如。
(11)一种冲压部件，具有由顶板部、与该顶板部的两侧相连的两个纵壁以及与该纵壁分别相连的两个凸缘部构成的帽形形状的截面，并且具有通过具有弯曲部而弯曲并在俯视时朝长度方向弯曲为L字状的形状，其中，
上述冲压部件是将板厚为0.8mm以上且3.2mm以下、并且抗拉强度为590MPa以上且1800MPa以下的高强度钢板作为原材料金属板的冲压成型体，
在俯视时上述顶板部的宽度为30mm以上400mm以下，在侧视时上述纵壁的高度为300mm以下，并且在俯视时上述弯曲部的内周侧的曲率为5mm以上，
板厚的减少率{(板厚最大值-板厚最小值)/板厚最大值}×100为15％以下。
(12)如(11)项所记载的冲压部件，其中，上述冲压部件是汽车车身的构造部件即A柱内板。
发明的效果
根据本发明，能够对由抗拉强度为200～1600MPa的原材料金属板、尤其是抗拉强度为590MPa以上的高强度材料构成的原材料金属板进行冲压成型，而不产生褶皱、裂纹且成品率良好地制造具有帽形截面并且在俯视时在长度方向上弯曲为L字状的冲压部件。
附图说明
图1中，图1A～图1E是表示本发明的模具构成和成型工序的截面图。
图2中，图2A～图2E是表示本发明的其他的模具构成和成型工序的截面图。
图3中，图3A是表示原材料金属板的成型前的形状的俯视图，图3B是表示原材料金属板的成型过程中的形状的俯视图。
图4是表示本发明的材料的流动的俯视图。
图5中，图5A～图5D是表示在本发明中使用的模具的一例的说明图。
图6中，图6A～图6D是表示在本发明中使用的模具的其他的一例的说明图。
图7中，图7A～图7D是表示在本发明中使用的模具的其他的一例的说明图。
图8是图7所示的模具的分解立体图。
图9中，图9A～图9C分别是表示在比较例1～3和实施例1～3中进行成型的冲压部件1的主视图、俯视图、右视图。
图10是表示在比较例1～3中使用的原材料金属板的形状的俯视图。
图11是表示在实施例1～3中使用的原材料金属板的形状的俯视图。
图12是表示在实施例1～3中使用的模具的构成的立体图。
图13中，图13A是表示在实施例4中使用的原材料金属板的形状的俯视图，图13B是冲压成型品的立体图。
图14中，图14A是表示在实施例5中使用的原材料金属板的形状的俯视图，图14B是冲压成型品的立体图。
图15是表示在实施例6中使用的原材料金属板的形状的俯视图。
图16中，图16A～图16C分别是表示在实施例6中成型的中间形状的主视图、俯视图、右视图。
图17中，图17A～图17C分别是表示在实施例6中成型的冲压部件的形状的主视图、俯视图、右视图。
图18是表示在实施例6中用于通过本发明进行成型的模具构成的立体图。
图19是具有帽形截面并且在俯视以及侧视时在长度方向上具有笔直的形状的骨架部件的一例的立体图。
图20是具有帽形截面的骨架部件即前支柱的说明图，图20A是立体图，图20B是俯视图。
图21是表示具有帽形截面并且在俯视时在长度方向上弯曲为L字状的形状的部件的立体图。
图22是表示通过弯曲成型来制造了具有帽形截面并且具有在长度方向上弯曲为L字状的形状的冲压部件的状态的立体图。
图23是表示要进行成型的在度方向上弯曲为L字状的部件的说明图，图23A是立体图，图23B是俯视图。
图24是表示拉深成型的情况下的原材料金属板的形状和原材料金属板中的防皱压边区域的俯视图。
图25中，图25A～图25D是表示用于拉深成型的模具构造和拉深成型的过程的截面图。
图26是所拉深成型的拉深面板的立体图。
图27是对拉深成型中的材料的流动进行说明的俯视图。
具体实施方式
对本发明的冲压部件、其制造方法以及制造装置依次进行说明。
1.冲压部件1
如在上述图21中所例示的形状那样，冲压部件1具有帽形截面并且具有在俯视时朝长度方向弯曲为L字状的弯曲部1a。
冲压部件1具有由顶板部11、与顶板部11的两侧相连的纵壁12、14、以及与纵壁12、14分别相连的凸缘部13、15构成的帽形形状的截面，并且通过利用弯曲部1a朝长度方向(图21中的两个箭头方向)弯曲而具有在俯视时为L字状的形状。
此外，冲压部件1由原材料金属板构成，该原材料金属板由在汽车用的骨架部件中普遍使用的、板厚为0.8mm以上且3.2mm以下、并且抗拉强度为590MPa以上且1800MPa以下的高强度钢板构成。为了确保作为汽车用的骨架部件的强度等性能，原材料金属板的抗拉强度优选为200MPa以上且1800MPa以下，但当抗拉强度为500MPa以上、进一步为590MPa以上时，能够减薄板厚并能够使部件轻量化，因此更优选，并且最优选为700MPa以上。
在使用该高强度钢板的情况下，当在俯视时顶板部11的宽度过宽时，在对弯曲部1a的内周侧的纵壁14以及凸缘部15进行成型时，原材料金属板的流入阻力变大，原材料金属板朝弯曲部1a的内周侧的流入变得不充分。因此，优选使顶板部11的宽度为400mm以下。另一方面，当顶板部11的宽度过窄时，由于必须减小气垫等衬垫的加压装置，因此变得无法确保充分衬垫的加压力。因此，顶板部11的宽度优选为30mm以上。
并且，当在侧视时纵壁12、14的高度过高时，在对弯曲部1a的内周侧的纵壁14以及凸缘部15进行成型时，原材料金属板的流入阻力变大，原材料金属板朝弯曲部1a的内周侧的流入变得不充分。因此，纵壁12、14的高度优选为300mm以下。
此外，当在俯视时弯曲部1a的内周侧的曲率过小时，在对弯曲部1a的内周侧的凸缘部15进行成型时，原材料金属板朝弯曲部1a的内周侧的流入变得不充分，因此在俯视时弯曲部1a的内周侧的纵壁14的曲率优选为5mm以上。
如此，在俯视时顶板部11的宽度优选为30mm以上且400mm以下，在侧视时纵壁12、14的高度优选为300mm以下，并且在俯视时弯曲部1a的内周侧的曲率优选为5mm以上。
并且，冲压部件1的板厚的减少率：{(板厚最大值-板厚最小值)/板厚最大值}×100为15％以下。至今尚不存在具有如此低的板厚减少率的冲压部件1。由于汽车车身的构造部件即冲压部件1的板厚减少率如此低，所以具有优异的碰撞安全性能，并且由抗拉强度为590MPa以上且1800MPa以下的高强度钢板构成，因此能够实现车身的轻量化。
2.冲压部件的制造方法以及制造装置
图1A～图1E是表示本发明的模具构成和成型工序的截面图。
在本发明中，为了对原材料金属板进行冲压成型而对冲压部件1进行成型，使用图1A～图1E所示的模具。
该模具具备冲头72以及压料圈73、和与冲头72以及压料圈73对置地配置的衬垫74、冲模71以及弯曲模75。
冲头72具有包含冲压部件1的顶板部11、位于弯曲部1a的内周侧的纵壁14以及凸缘部15各自的板厚背面侧的形状在内的形状。
压料圈73具有包含与位于弯曲部1a的外周侧的纵壁12相连的凸缘部13的板厚背面侧的形状在内的形状。
衬垫74以与压料圈73对置的方式具有包含顶板部11的板厚表面侧的形状在内的形状。
冲模71具有包含位于弯曲部1a的外周侧的纵壁12以及凸缘部13各自的板厚表面侧的形状在内的形状。
并且，弯曲模75具有包含位于弯曲部1a的内周侧的纵壁14以及凸缘部15各自的板厚表面侧的形状在内的形状。
图2A～图2E是表示本发明的其他的模具构成和成型工序的截面图。
与图1所示的模具之间的不同点在于：在冲头72上安装有后述的锁止机构76；以及弯曲模75安装于底盘座(未图示)。
锁止机构76由相对于冲头72进出自如地配置的销构成。锁止机构76在从成型开始到成型下至点为止(图2A～图2D)完全收纳于冲头72，在成型下至点朝压料圈73侧伸出而将压料圈73固定于冲头72。锁止机构76在起模时在将压料圈73固定于冲头72的状态下使冲模75、衬垫74以及底盘座上升而进行起模，由此防止所成型的冲压部件1由于衬垫压力而损伤。
作为锁止机构76，也可以使用对衬垫74与底盘座(弯曲模75)以及冲模75(拉深模)之间的位置关系进行固定(保持)而进行起模的机构。例如，(a)可以将衬垫74与底盘座固定，并同时将冲模75(拉深模)与衬垫74或者底盘座固定而进行起模；(b)可以通过插入间隔件来对压料圈73与衬垫74之间的间隔进行固定而进行起模；(c)可以对衬垫74与弯曲模75之间的位置关系进行固定(保持)而进行起模。对于底盘座将后述。
使用这些模具将原材料金属板成型为冲压部件1。
图3A是表示原材料金属板8的成型前的形状的俯视图，图3B是表示原材料金属板8的成型过程中的形状的俯视图。并且，图4是表示本发明的材料的流动的俯视图。
首先，如图1A所示，将具有图3A所示的形状的原材料金属板8，配置于冲头72以及压料圈73、与衬垫74、冲模71以及弯曲模75之间。
接着，如图1B所示，通过衬垫74将原材料金属板8中的成型为顶板部11的部分按压于冲头72而进行加压、夹持，并且通过压料圈73将原材料金属板8中的比成型为顶板部11的部分更靠弯曲部1a的外侧的部分按压于冲模71而进行加压、夹持。
接着，如图1C所示，使弯曲模75朝配置有冲头72的方向相对地移动，对原材料金属板8进行加工而对弯曲部1a的内周侧的纵壁部14以及凸缘部15进行成型，由此将原材料金属板8成型为图3B所示的形状。
此时，由于原材料金属板8仅被从弯曲部1a的内侧拉伸，因此由冲头72以及压料圈73与衬垫74以及冲模71夹持的部分，也朝弯曲部1a的内周侧流入而成型。
因此，与被从弯曲部1a的外侧和内侧的双方拉伸的拉深成型的情况(参照图27)不同，如图4所示，在弯曲部1a的内周侧的凸缘部(D部)，原材料金属板8在成型的过程中几乎不从弯曲部1a的曲率的内侧朝外侧较大地移动，并且原材料金属板8的长度方向的前端朝弯曲部1a的内周侧流动，由此原材料金属板8的整体弯曲。而且，成为其弯曲的内侧的、弯曲部1a内侧的凸缘部15(D部)成为压缩倾向。因此，与拉深成型相比，成型时的弯曲部1a的内周侧的凸缘部15(D部)的拉伸量大幅度减少。
并且，如图1D所示，在弯曲部1a内侧的纵壁部14和凸缘部15的成型结束之后，维持通过压料圈73将原材料金属板8按压于冲模71而进行加压、夹持的状态，并且使冲模71以及压料圈73相对于原材料金属板8朝配置有压料圈73的方向相对地移动，对原材料金属板8进行加工而对弯曲部1a的外周侧的纵壁12以及凸缘部13进行成型。如此，对图3所示的冲压部件1进行成型。
此时，在弯曲部1a的内周侧的纵壁部14以及凸缘部15的成型过程中，成型为顶板部11的部分以及凸缘部15也朝弯曲部1a的内周侧流入而成为在长度方向上收缩而残留了压缩应力的状态，因此在成型的过程中被较大地拉伸的弯曲部1a的外周侧的纵壁12与顶板11的汇合部即角部(图4的C部)，也从残留了压缩应力的状态成型为伸出的形状。因此，与从不存在压缩应力的状态成型的拉深成型的情况相比，所必要的材料的延展性变小。结果，即便将延展特性较低的高强度材料(例如590MPa以上的高强度钢板)用作为原材料金属板8，也能够抑制裂纹的产生而良好地进行成型。
此外，在弯曲部1a的内周侧的纵壁部14以及凸缘部15的成型时，通过弯曲模75进行弯曲成型，因此对于弯曲部1a的内周侧的部分、长度方向的前端部分，不需要在拉深成型时需要的防皱压边区域，因此能够减小原材料金属板8，能够进行材料成品率较高的成型。
最后，如图1E所示，在冲压部件1的成型结束之后，在从模具中取出成型后的冲压部件1时，例如通过锁止机构76将压料圈73固定为相对于冲头72不相对地移动，使压料圈73不将成型后的冲压成型品1按压于冲模71而进行加压，使衬垫74、冲模71以及弯曲模75相对于压料圈73和冲头72相对地分离而进行取出。由此，能够将成型后的冲压部件1不会由于被加压的衬垫74和压料圈73而变形损伤地取出。
以上是冲压部件的制造装置的概要，对模具的构造进行更详细的说明。
图5A～图5D是表示在本发明中使用的模具的一例的说明图。在图5～7中省略锁止机构76。
该模具为，使弯曲模75、冲模(拉深模)71以及衬垫74分别直接支承于冲模座77，并且分别相对于冲模座77单独地进行驱动。该模具由于未使用对弯曲模75、拉深模73进行支承的框架等，因此能够使整体小型化。
图6A～图6D是表示在本发明中使用的模具的其他的一例的说明图。
该模具成为通过底盘座75抱住衬垫74和冲模71(拉深模)的构造，通过与弯曲模为一体的底盘座75来承受衬垫74和冲模71(拉深模)的偏心载荷，由此与上述图5所示的模具例相比实现了向模具变形的改善。
图7A～图7D是表示在本发明中使用的模具的其他的一例的说明图，图8是该模具的分解立体图。
该模具通过将衬垫74组装于冲模座77、而不组装于底盘座75，由此能够避免衬垫74对底盘座75施加的载荷负担。由于仅从一体的弯曲模承受对底盘座施加的垂直方向的载荷，因此与上述图6所示的模具例相比实现了底盘座的模具变形的改善。
图5A～图5D、图6A～图6D、图7A～图7D所例示的模具，均是具有对于实施本发明的制造方法来说特别有效的构造的模具，但是由于抑制模具变形的构造对模具的成本、尺寸造成影响，因此对进行制造的部件的大小、形状、并且对所使用的原材料钢板的强度等进行酌量而对模具所需要的刚性进行考虑，而适当地决定使用具有哪种构造的模具即可。
实施例
图9A～图9C分别是表示在比较例1～3和实施例1～3中成型的冲压部件1的主视图、俯视图、右视图。图10是表示在比较例1～3中使用的原材料金属板8的形状的俯视图。图11是表示在实施例1～3中使用的原材料金属板8的形状的俯视图。并且，图12是表示在实施例1～3中使用的模具的构成的立体图。
表1中集中表示比较例1～3以及实施例1～6的结果。
在比较例1～3以及实施例1～3中，作为原材料金属板使用断裂强度为270、590、980MPa且板厚为1.2mm的钢板，作为制造方法通过作为现有技术的拉深成型法、本发明法，分别制造了图9A～图9C所示的形状的冲压部件1。
另外，图9～11中的数值的单位为mm。另外，表1中的材料成品率是成为部件的材料相对于原材料金属板的比例。
[表1]
○未产生裂纹，×产生裂纹
比较例1以及实施例1是将断裂强度为270MPa、延展性优异的低强度的钢板用作为原材料金属板而进行了冲压的例子，能够确认：双方都能够不产生裂纹地成型，但是与比较例1相比实施例1的材料成品率非常高、较为有利。
比较例2、3和实施例2、3是将延展性较低的高强度钢板用作为原材料金属板而进行了冲压的例子，在比较例2、3中产生裂纹而无法进行成型，但通过实施例2、3能够不产生裂纹而良好地进行成型。
图13A是表示在实施例4中使用的原材料金属板8的形状的俯视图，图13B是冲压成型品1的立体图。
实施例4是将图13A所示的形状的预加工后的断裂强度590MPa、板厚1.2mm的钢板用作为原材料金属板而成型了图13B所示的形状的冲压部件1的例子。能够确认：即便使用这种不是平板状的原材料金属板也能够良好地进行成型。
图14A是表示在实施例5中使用的原材料金属板8的形状的俯视图，图14B是冲压成型品1的立体图。
实施例5是将图14A所示的平板状的断裂强度590MPa、板厚1.2mm的钢板用作为原材料金属板而成型了图14B所示的形状的例子。虽然顶板部不平坦，但通过基于衬垫的加工来对顶板部进行加工，由此能够良好地进行成型。
图15是表示在实施例6中使用的原材料金属板的形状的俯视图，图16A～图16C分别是表示在实施例6中成型的中间形状的主视图、俯视图、右视图，图17A～图17C分别是表示在实施例6中成型的冲压部件1的形状的主视图、俯视图、右视图，图18是表示在实施例6中用于通过本发明来进行成型的模具构成的立体图。
实施例6是将延展性较低的抗拉强度为980MPa、板厚1.2mm的高强度钢板用作为原材料金属板而成型了图17A～图17C所示的复杂形状的例子。作为原材料金属板将图15所示的形状的原材料金属板，使用图18所示的构成的模具，通过本发明成型为图16A～图16C所示的中间形状，并且进行后加工，由此能够不产生裂纹以及褶皱而良好地成型图17A～图17C所示的形状的冲压部件1。
符号的说明：
1：冲压部件；1a：弯曲部；8：原材料金属板；11：顶板部；12：弯曲部的外周侧的纵壁；13：弯曲部的外周侧的凸缘部；14：弯曲部的内周侧的纵壁；15：弯曲部的内周侧的凸缘部；2：部件；21：顶板；22：L字状弯曲的外侧的纵壁；23：与L字状弯曲的外侧的纵壁相连的凸缘；24：L字状弯曲的内侧的纵壁；25：与L字状弯曲的内侧的纵壁相连的凸缘；3：原材料金属板；41：冲模；42：冲头；43：压料圈；5：拉深面板；6：拉深面板；71：冲模；72：冲头；73：压料圈；74：衬垫；75：弯曲模。

Claims (10)

1.一种冲压部件的制造方法，通过对原材料金属板进行冲压加工而成型为如下的冲压部件：通过具有由顶板部、与该顶板部的两侧相连的两个纵壁以及与该两个纵壁分别相连的两个凸缘构成的帽形形状的截面并且具有在俯视时朝长度方向弯曲的弯曲部而具有L字状帽形截面形状的冲压部件，或者在其一部分具有该L字状帽形截面形状的冲压部件，在该冲压部件的制造方法中，
在冲头以及压料圈、与衬垫、冲模以及弯曲模之间配置原材料金属板；
通过上述衬垫将该原材料金属板中的成型为上述顶板部的部分按压于上述冲头而进行夹持，并且通过上述压料圈将上述原材料金属板中的比成型为上述顶板部的部分靠上述弯曲部的外侧的部分按压于该冲模而进行夹持；
使上述弯曲模朝配置有上述冲头的方向相对地移动而对上述原材料金属板进行加工，由此对上述弯曲部的内周侧的纵壁以及与该纵壁相连的凸缘部进行成型；
之后，在维持通过该压料圈将上述原材料金属板按压于该冲模而进行夹持的状态的同时，使上述冲模和上述压料圈相对于该原材料金属板朝配置有该压料圈的方向相对地移动而对上述原材料金属板进行加工，由此对上述弯曲部的外周侧的纵壁以及与该纵壁相连的凸缘部进行成型，由此对上述冲压部件进行成型。
2.如权利要求1所述的冲压部件的制造方法，其中，
上述冲头具有包含上述顶板部、位于上述弯曲部的内周侧的纵壁以及与该纵壁相连的上述凸缘部各自的板厚背面侧的形状在内的形状，上述压料圈具有包含与位于上述弯曲部的外周侧的纵壁相连的凸缘部的板厚背面侧的形状在内的形状，上述衬垫以与该压料圈对置的方式具有包含上述顶板部的板厚表面侧的形状在内的形状，上述冲模具有包含位于上述弯曲部的外周侧的纵壁以及与该纵壁相连的凸缘部各自的板厚表面侧的形状在内的形状，并且上述弯曲模具有包含位于上述弯曲部的内周侧的纵壁以及与该纵壁相连的凸缘部各自的板厚表面侧的形状在内的形状。
3.如权利要求1或2所述的冲压部件的制造方法，其中，
上述原材料金属板为被预加工的金属板。
4.如权利要求1或2所述的冲压部件的制造方法，其中，
在上述冲压部件的成型后，将上述压料圈固定为相对于上述冲头不相对地移动，使上述压料圈不将所成型的该冲压部件按压于上述冲模而进行加压，使上述衬垫、上述冲模以及上述弯曲模相对于上述压料圈和上述冲头相对地分离，由此将上述冲压部件从模具中取出。
5.如权利要求1或2所述的冲压部件的制造方法，其中，
上述原材料金属板是板厚为0.8mm以上且3.2mm以下、并且抗拉强度为590MPa以上且1800MPa以下的高强度钢板。
6.如权利要求1或2所述的冲压部件的制造方法，其中，
在俯视时上述顶板部的宽度为30mm以上400mm以下，在侧视时上述纵壁的高度为300mm以下，并且在俯视时上述弯曲部的内周侧的曲率为5mm以上。
7.一种冲压部件的制造装置，具备冲头以及压料圈、与该冲头以及压料圈对置地配置的衬垫、冲模以及弯曲模，对原材料金属板进行冲压加工，而成型为如下的冲压部件：通过具有由顶板部、与该顶板部的两侧相连的两个纵壁以及与该两个纵壁分别相连的两个凸缘构成的帽形形状的截面并且具有在俯视时朝长度方向弯曲的弯曲部而具有L字状帽形截面形状的冲压部件，或者在其一部分具有该L字状帽形截面形状的冲压部件，在该冲压部件的制造装置中，
通过进行第一成型以及第二成型来对上述冲压部件进行成型，
该第一成型为，上述衬垫将上述原材料金属板中的成型为上述顶板部的部分按压于上述冲头而进行夹持，并且上述压料圈将上述原材料金属板中的比成型为上述顶板部的部分靠上述弯曲部的外侧的部分按压于上述冲模而进行夹持，上述弯曲模朝配置有上述冲头的方向相对地移动而对上述原材料金属板进行加工，由此对上述弯曲部的内周侧的纵壁以及与该纵壁相连的凸缘部进行成型，
该第二成型为，在进行了该第一成型之后，在维持上述压料圈将上述原材料金属板按压于上述冲模而进行夹持的状态的同时，使上述冲模和上述压料圈相对于该原材料金属板朝配置有该压料圈的方向相对地移动而对上述原材料金属板进行加工，由此对上述弯曲部的外周侧的纵壁以及与该纵壁相连的凸缘部进行成型。
8.如权利要求7所述的冲压部件的制造装置，其中，
具备锁止机构，在成型完成后的起模时，该锁止机构将上述压料圈固定为相对于上述冲头不相对地移动。
9.如权利要求7或8所述的冲压部件的制造装置，其中，
具有：底盘座，将上述衬垫以及上述冲模支承为升降自如，并且与上述弯曲模一体地构成；以及冲模座，将该底盘座支承为进出自如。
10.如权利要求7或8所述的冲压部件的制造装置，其中，
具有：底盘座，将上述冲模支承为升降自如，并且与上述弯曲模一体地构成；以及冲模座，将上述衬垫支承为升降自如，并且将上述底盘座支承为进出自如。
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