CN105358269B

CN105358269B - 冲压成形方法及冲压成形装置

Info

Publication number: CN105358269B
Application number: CN201480036579.5A
Authority: CN
Inventors: 澄川智史; 石渡亮伸; 平本治郎
Original assignee: NKK Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2013-06-27
Filing date: 2014-04-14
Publication date: 2017-10-20
Anticipated expiration: 2034-04-14
Also published as: JP2015027698A; US10286436B2; KR101779688B1; EP3015185A1; EP3015185B1; MX370005B; US20160121384A1; WO2014208181A1; JP5664810B1; EP3015185A4; MX2015017646A; KR20160010599A; CN105358269A

Abstract

本发明的冲压成形方法的特征在于，包括：第一成形工序，通过模(3)和冲头(5)将冲头底部(31a)及纵壁部(31b)直至第一下止点为止成形为产品形状，并且对于外侧凸缘部(31c)及内侧凸缘部(31d)进行成形，以使外侧凸缘部(31c)的长度方向的线长比产品形状的凸缘部的线长短，使内侧凸缘部(31d)的长度方向的线长比产品形状的凸缘部的线长长；及第二成形工序，通过模和凸缘成形用模(7)将在第一成形工序中成形后的外侧凸缘部(31c)及内侧凸缘部(31d)直至第二下止点为止成形为产品形状，通过一次的冲压成形来进行第一成形工序和第二成形工序。

Description

冲压成形方法及冲压成形装置

技术领域

本发明涉及成形出具有沿长度方向延伸的槽形状部(trench shaped portion)且在形成该槽形状部的一对纵壁部(side wall portion)的至少一方具有沿着长度方向弯曲的凸缘部的产品形状的成形品的冲压成形(press forming)方法及冲压成形装置。

背景技术

冲压成形是通过向作为其对象物的材料(坯料(blank))按压模具(tool of pressforming)而将模具的形状转印加工(form)于坯料的方法。在冲压成形中，在从模具取出了冲压成形品之后，产生由于该冲压成形品内的残留应力(residual stress)进行弹性恢复(elastic recovery)而引起的形状不良、所谓回弹(springback)，冲压成形品的形状(shape of press formed part)与所希望的形状不同的问题屡屡发生。

回弹产生何种程度主要受到材料的强度(strength)的较大的影响。最近，尤其是以汽车行业为中心，从汽车车身的轻量化(weight reduction of automotive body)的观点出发而车身零件(automotive body parts)使用高强度的钢板(high-strength steelsheet)的倾向变强，伴随着这样的材料的高强度化而回弹产生的程度变大。因此，为了使回弹后的形状接近于设计形状，在生产现场，必须通过熟练者对模具进行多次修正，反复进行试错，其结果是，生产期间变得长期化。因此，可以说开发出能够有效地减少回弹的方法是汽车的开发期间或削减成本方面至关重要的课题。

在回弹的减少中，作为其发生原因的应力(stress)的控制必要且不可或缺。作为控制应力而减少回弹的结构，例如有专利文献1记载的“薄钢板的冲压成形用模具装置”。专利文献1记载的方法是在碰撞成形(crash forming)帽形截面零件(hat-shaped sectionpart)时，通过在凸缘部(flange portion)设有凸边(bead)的模具进行冲压成形的方法。在该方法中，在即将为下止点(bottom dead center)之前将坯料锁定于凸边而向坯料的纵壁部赋予拉伸变形(tensile deformation)，由此能够消除作为纵壁部的翘曲(curl)的原因的板厚方向的应力差(stress difference)。

而且，作为另一例，在专利文献2中提出了通过在设于冲头的外周的坯料支架设有凹陷的模具来进行成形的方法。该方法在成形中，坯料端部进入坯料支架的凹陷，当成形进一步进展时，坯料端部卡挂于凹陷内壁而成为受限制的状态。因此，坯料不会向外流出，因此在即将为下止点之前能够向坯料的纵壁部赋予面内压缩应力(in-plane compressivestress)，能够消除板厚方向的应力差。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4090028号公报

专利文献2：日本特开2010-99700号公报

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1记载的方法中，在成形后的零件的凸缘部残留有凸边形状，因此在组装工序中，在与其他零件的焊接时可能会产生不良情况。因此，需要将凸边形状残存的部分切除或者增加坯料长度以免凸边形状进入到产品内。

而且，专利文献1、2记载的方法是针对由于回弹而在某截面产生的形状变化的对策。然而，在实际的零件中，多是扭转(torsion)或弯曲(bending)这样的产生于零件整体的三维性的回弹成为问题的情况，专利文献1、2记载的方法无法成为针对这样的问题的充分的对策。

本发明为了解决上述那样的课题而作出，其目的在于提供一种不改变产品形状而减少扭转或弯曲这样的三维性的回弹的冲压成形方法及冲压成形装置。

用于解决课题的方案

本发明的冲压成形方法对于具有沿长度方向延伸的槽形状部且在形成该槽形状部的一对纵壁部中的至少一方具有沿长度方向弯曲的凸缘部的产品形状的成形品进行成形，其特征在于，包括：第一成形工序，通过模(die)和冲头将所述槽形状部直至第一下止点为止成形为所述产品形状，并且对于受到收缩凸缘变形的凸缘部或受到延伸凸缘变形的凸缘部中的至少一方进行成形，以使受到收缩凸缘变形的凸缘部的长度方向的线长比所述产品形状的凸缘部的线长短，使受到延伸凸缘变形的凸缘部的长度方向的线长比所述产品形状的凸缘部的线长长；及第二成形工序，通过所述模和凸缘成形用模将在所述第一成形工序中成形后的所述凸缘部直至第二下止点为止成形为产品形状，通过一次的冲压成形来进行所述第一成形工序和所述第二成形工序。

本发明的冲压成形方法以上述发明为基础，其特征在于，所述第二成形工序中，在所述凸缘部的一部分与所述凸缘成形用模抵接的状态下，使所述模和所述冲头以将所述槽形状部保持于所述第一下止点的状态接近所述凸缘成形用模。

本发明的冲压成形方法以上述发明为基础，其特征在于，所述第二成形工序中，使所述模和所述冲头在将所述槽形状部保持于所述第一下止点的状态停止，使所述凸缘成形用模接近所述模侧。

本发明的冲压成形方法以上述发明为基础，其特征在于，在所述一对纵壁中的任一方的凸缘部应用第一成形工序和第二成形工序。

本发明的冲压成形方法以上述发明为基础，其特征在于，在所述一对纵壁的两方的凸缘部应用第一成形工序和第二成形工序。

本发明的冲压成形方法以上述发明为基础，其特征在于，在成形具有冲头底部的成形品的情况下，利用垫按压所述坯料中的相当于所述冲头底部的部位而进行所述第一成形工序及第二成形工序。

本发明的冲压成形装置对于具有沿长度方向延伸的槽形状部且在形成该槽形状部的一对纵壁部中的至少一方具有沿长度方向弯曲的凸缘部的产品形状的成形品进行成形，其特征在于，所述冲压成形装置具备：具有凹陷部和在该凹陷部的两侧的凸缘成形部的模；上部插入到该模的所述凹陷部的冲头；及与所述模的所述凸缘成形部协作来成形所述凸缘部的凸缘成形用模，所述冲头以相对于所述凸缘成形用模能够相对移动的方式设置，并且以在规定的压力作用时进行相对移动的方式支承于支承装置，通过所述支承装置将所述冲头相对于所述凸缘成形用模以规定高度进行支承，在此状态下将所述冲头的上部插入到所述模的所述凹陷部，而成形所述槽形状部，在通过所述模和所述冲头保持所述槽形状部的状态下，以比所述支承装置支承冲头的支承力大的力使所述模移动，通过所述模和所述凸缘成形用模来成形所述凸缘部。

本发明的冲压成形装置对于具有沿长度方向延伸的槽形状部且在形成该槽形状部的一对纵壁部中的至少一方具有沿长度方向弯曲的凸缘部的产品形状的成形品进行成形，其特征在于，所述冲压成形装置具备：具有凹陷部和在该凹陷部的两侧的凸缘成形部的模；上部插入到该模的所述凹陷部的冲头；及与所述模的所述凸缘成形部协作来成形所述凸缘部的凸缘成形用模，所述冲头以相对于所述凸缘成形用模能够相对移动的方式设置，并且以在规定的压力作用时进行相对移动的方式支承于支承装置，通过所述支承装置将所述冲头相对于所述凸缘成形用模以规定高度进行支承，在此状态下将所述冲头的上部插入到所述模的所述凹陷部，而成形所述槽形状部，在通过所述模和所述冲头保持所述槽形状部的状态下，使所述凸缘成形用模移动，通过所述模和所述凸缘成形用模来成形所述凸缘部。

本发明的冲压成形装置以上述发明为基础，其特征在于，在将所述冲头相对于所述凸缘成形用模的相对移动距离设为h、将所述产品形状的凸缘宽度设为L时，满足0.05<h/L<1.0的条件。

本发明的冲压成形装置以上述发明为基础，其特征在于，所述凸缘成形用模在所述一对纵壁中的任一方成形凸缘部。

本发明的冲压成形装置以上述发明为基础，其特征在于，所述凸缘成形用模在所述一对纵壁的两方成形凸缘部。

本发明的冲压成形装置以上述发明为基础，其特征在于，所述冲压成形装置具有与所述冲头协作来夹持所述坯料的一部分的垫。

发明效果

根据本发明，能够减小在凸缘部产生的残留应力，因此不改变产品形状而能够减少扭转、弯曲这样的三维性的回弹。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的冲压成形方法的说明图。

图2是本发明的第一实施方式的冲压成形装置的主要部分的立体图。

图3是本发明的第一实施方式的冲压成形装置的主要部分的纵剖视图。

图4是本发明的第一实施方式的冲压成形方法的效果的机理的说明图。

图5是本发明的第一实施方式的冲压成形方法的效果的机理的说明图。

图6是本发明的第二实施方式的冲压成形方法的说明图。

图7是本发明的第三实施方式的冲压成形装置的主要部分的说明图。

图8是使用了图7的冲压成形装置的冲压成形方法的说明图。

图9是本发明的第四实施方式的冲压成形装置的主要部分的说明图。

图10是说明能够应用本发明的冲压成形品的形状的形态的说明图。

图11是本发明的实施例1的冲压成形品的产品形状的说明图。

图12是本发明的实施例1的冲压成形品的产品形状的说明图。

图13是本发明的实施例1的回弹量的评价方法的说明图。

图14是本发明的课题的说明图，是通过以往的冲压成形方法成形的冲压成形品的立体图。

图15是本发明的课题的说明图，是以往的冲压成形装置的模具的立体图。

图16是本发明的课题的说明图，是以往的冲压成形方法的说明图。

图17是本发明的课题的说明图，是通过以往的冲压成形方法成形的成形品的回弹的发生机理的说明图。

图18是本发明的课题的说明图，是通过以往的冲压成形方法成形的成形品的回弹的说明图。

图19是表示能够应用本发明的产品形状的一例的图。

图20是表示能够应用本发明的产品形状的一例的图。

图21是表示能够应用本发明的产品形状的一例的图。

图22是本发明的实施例3的冲压成形品的产品形状的说明图。

图23是本发明的实施例3的冲压成形装置的主要部分的立体图。

图24是作为本发明的实施例3的比较例的以往的冲压成形装置的模具的立体图。

图25是本发明的实施例3的回弹量的评价方法的说明图。

具体实施方式

本发明的发明者们为了解决上述课题，研究了在对成形品31进行碰撞成形时在成形品31产生的回弹的方式，该成形品31通过由图14所示的由冲头(punch)底部31a及纵壁部31b构成的槽形状部31e和凸缘部(外侧凸缘31c及内侧凸缘31d)形成，且该成形品31具有沿着长度方向弯曲的凸缘。

在以往的碰撞成形中，如图15的立体图、图16的剖视图所示，利用模103和冲头105夹入坯料23，由此对坯料23进行成形。图17是表示成形前后的坯料外形线的图。与弯曲曲率大的一侧(曲率半径小的一侧)的凸缘(以下，内侧凸缘31d)相当的外形线的曲率(curvature)由于通过成形使坯料流入而减小(曲率半径增大)，线长变长(A₀B₀→A₁B₁)。即，内侧凸缘31d成为延伸凸缘变形(stretch flange deformation)，在下止点处沿长度方向残存有拉伸应力(tensile stress)。

另一方面，在弯曲曲率小的一侧(曲率半径大的一侧)的凸缘(以下，外侧凸缘31c)，相反地，外形线的曲率由于通过成形使坯料流入而增大(曲率半径减小)，线长缩短(C₀D₀→C₁D₁)。即，外侧凸缘31c成为收缩凸缘变形(shrink flange deformation)，在下止点处沿长度方向残留有压缩应力(compressive stress)。

上述的残留应力在脱模(die release)时进行弹性恢复，在内侧凸缘31d处成为收缩变形(shrink deformation)，外侧凸缘31c成为延伸变形(stretch deformation)。其结果是，如图18所示，在成形品31产生成为弯曲曲率变大(曲率半径变小)那样的弯曲变形(bending deformation)的回弹。需要说明的是，在图18中，虚线表示回弹前的形状，实线表示回弹后的形状。

如以上所述，在具有沿长度方向弯曲的凸缘部的成形品中，凸缘部的残留应力在脱模时被释放，因此产生对成形品整体赋予弯曲变形的回弹。由此，在这样的成形品中，可以说凸缘部的残留应力的减少对于成形品的回弹减少来说非常重要。因此，本发明的发明者们考虑了在冲压成形过程中进行使凸缘部的线长比产品形状更大地变化、然后使凸缘部的线长返回产品形状的成形的情况作为减少凸缘部的残留应力的方法。

以下，说明根据上述的见解而想到的本发明的实施方式的冲压成形方法。

[第一实施方式]

本发明的第一实施方式的冲压成形方法是对具有图14所示的产品形状的成形品31进行成形的冲压成形方法，其特征在于，如图1所示，具备：第一成形工序(参照图1(a)～图1(c))，通过模3和冲头5将冲头底部31a及纵壁部31b直至第一下止点为止成形为成形品31的产品形状，并且对于外侧凸缘部31c及内侧凸缘部31d，以使外侧凸缘部31c的长度方向的线长比成形品31的凸缘部的线长短且内侧凸缘部31d的长度方向的线长比成形品31的凸缘部的线长长的方式进行成形；及第二成形工序(参照图1(d))，通过模3和凸缘成形用模7将在第一成形工序中成形后的外侧凸缘部31c及内侧凸缘部31d直至第二下止点为止成形为成形品31的产品形状，通过1次的冲压成形进行第一成形工序和第二成形工序。需要说明的是，成形品31具有沿着长度方向弯曲的凸缘，因此弯曲的圆弧的外侧凸缘部31c的弯曲曲率变小，内侧凸缘部31d的弯曲曲率变大。因此，外侧凸缘部31c对应于本发明的受到收缩凸缘变形的凸缘部，内侧凸缘部31d对应于本发明的受到延伸凸缘变形的凸缘部。

在详细说明上述冲压成形方法之前，基于图1～图3，概略说明用于实施上述冲压成形方法的冲压成形装置1。本发明的第一实施方式的冲压成形装置1具有：模3，具有沿着长度方向弯曲的凹陷部3a；冲头5，通过将上部插入到模3的凹陷部3a来成形冲头底部31a和纵壁部31b；凸缘成形用模7，与模3的凸缘成形部3b协作来成形内侧凸缘部31d及外侧凸缘部31c。以下，对各结构进行说明。

<模>

模3的凹陷部3a与冲头5的上部一起成形出由冲头底部31a和纵壁部31b构成的槽形状部31e(图14)。通过模3的凸缘成形部3b和凸缘成形用模7来成形内侧凸缘部31d及外侧凸缘部31c。

<凸缘成形用模>

凸缘成形用模7具有冲头5的下部能够上下移动地设置的冲头设置槽7a。在冲头设置槽7a设有能够进行冲头5的压缩的支承机构8。需要说明的是，支承机构8以在通过模3和冲头5成形冲头底部31a和纵壁部31b时(第一成形工序)未由作用于冲头5的按压力压缩的方式进行设定。需要说明的是，支承机构8可以应用弹簧、橡胶等弹性体(elastic body)、压力流体压(fluid pressure)工作缸等。

<冲头>

冲头5由凸条构成。如上所述，冲头5的下部能够上下移动地设置于凸缘成形用模7的冲头设置槽7a。当冲头5的下表面与冲头设置槽7a抵接时，如图1(d)所示，冲头5的纵壁部成形面最下端5a与凸缘成形用模7的冲头设置槽7a的槽壁上端6连续。在冲压成形开始时，冲头5的纵壁部成形面最下端5a以距凸缘成形用模7的冲头设置槽7a的槽壁上端6成为规定的高度的方式由支承机构8支承，该高度相当于冲头5的相对移动距离h。相对移动距离h通过改变支承机构8的长度而能够容易地变更。

详细说明使用了如以上那样构成的冲压成形装置1的本发明的第一实施方式的冲压成形方法。本发明的特征是在冲压成形中，通过仅使内侧凸缘部31d及外侧凸缘部31c的长度方向的线长稍微变化来缓和回弹的方面。着眼于这一点并基于图1及图4而详细地进行说明。

图4是说明从内侧凸缘31d和外侧凸缘部31c的冲压成形开始前到第一下止点进而第二下止点为止的线长的变化的说明图。在图4中，关于弯曲的内侧及外侧，放大表示由虚线的圆包围的部分。在各放大图中，虚线表示冲压成形前的坯料23的内侧端23a及外侧端23b，点线表示第一下止点处的内侧端23a及外侧端23b，并且实线表示第二下止点处的内侧端23a及外侧端23b。如图4所示，例如，冲压成形开始前的点A₀、点B₀分别在第一下止点处成为点A₁、点B₁，在第二下止点处成为点A₂、点B₂，线长如A₀B₀→A₁B₁→A₂B₂那样变化。

如图1(a)所示，坯料23载置于冲头5的上表面。冲头5以使距凸缘成形用模7的高度成为h的方式由支承机构8支承。

<第一成形工序>

首先，使模3移动(参照图1(b))而将冲头底部31a和纵壁部31b成形为产品形状(第一下止点，参照图1(c))(第一成形工序)。如上所述，在此期间，冲头5以不移动的方式由支承机构8支承。在成形纵壁部31b时，坯料23向内侧流入，由此坯料23的内侧端23a及外侧端23b如图1(b)及图1(c)的粗箭头所示，向冲头5侧移动。

当观察图4的弯曲的内侧的放大图时，在从成形开始到第一下止点期间(第一成形工序)，由于坯料23的流入而内侧端23a的线长A₀B₀成为线长A₁B₁，内侧端23a的线长拉伸而变长(延伸凸缘变形)。另一方面，在弯曲的外侧，如图4的放大图所示，由于坯料23的流入而外侧端23b的线长C₀D₀成为线长C₁D₁，外侧端23b的线长收缩而变短(收缩凸缘变形)。

<第二成形工序>

接下来，使模3的压下力比支承机构8对冲头5的支承力增强，使模3及冲头5为一体，在保持冲头底部31a及纵壁部31b的状态下移动。由此，通过模3的凸缘成形部3b和凸缘成形用模7将内侧凸缘部31d及外侧凸缘部31c成形为产品形状(第二下止点，参照图1(d))(第二成形工序)。此时，坯料23的内侧端23a及外侧端23b如图1(d)中的粗箭头所示向外方移动。

当观察图4的弯曲的内侧的放大图时，在第二下止点处，内侧端23a进行向外侧被压出(流出)的变形，因此内侧端23a的线长稍变短(A₁B₁→A₂B₂)，成为成形品31的产品形状的内侧凸缘部31d的线长。另一方面，在弯曲的外侧，外侧端23b的线长稍变长(C₁D₁→C₂D₂)。

这样，在内侧凸缘部31d，在第一成形工序中，暂时进行使线长比成形品31的产品形状变长的成形，在第二成形工序中进行返回成形品31的产品形状的线长的成形。另一方面，在外侧凸缘部31c，在第一成形工序中，暂时进行线长比成形品31的产品形状变短的成形，在第二成形工序中进行返回成形品31的产品形状的线长的成形。因此，在内侧凸缘部31d及外侧凸缘部31c，在第一成形工序中产生的应变(strain)在第二成形工序中稍返回，伴随于此，残留应力大幅减少。关于这一点，基于图5进行说明。图5是从凸缘部的成形开始到第二下止点为止的长度方向的应力-应变线图。如图5所示，通过第一成形工序在第一下止点的凸缘部蓄积大的残留应力。然而，从第一下止点到第二下止点通过使应变稍返回而残留应力大幅减少。这样，本发明利用了相对于些许的应变的返回而残留应力敏感地较大变化的特征。

应变的返回量通过冲头5的相对移动距离h和凸缘宽度来决定。若凸缘宽度相同，则相对移动距离h越大而应变的返回量越变大，残留应力的减少效果越大。即，在本发明中，冲头5相对于凸缘成形用模7的相对移动距离h给回弹量造成较大的影响，通过调节相对移动距离h能够在冲压成形的现场对回弹进行控制。这样，本发明与以往通过对模具进行修正，利用试错来减少回弹的手段相比，廉价得多且能够在短期间内减少回弹。需要说明的是，若应变的返回量过大，则使反方向的残留应力蓄积，因此需要适当的返回量。

因此，当将成形品31的凸缘宽度设为L(参照图14)时，凸缘宽度L与相对移动距离h之比(h/L)优选设定在0.05<h/L<1.0的范围内。这一点在后述的实施例中进行实际验证。

如以上所述，在本实施方式中，将在成形过程中暂时进入成形品的内侧的凸缘部的材料向成形品的外侧压回而使长度方向的应变稍返回，由此使残留应力减少。由此，不改变产品形状，而且，不产生破裂(fracture)或褶皱(wrinkles)等的成形不良，而能够减少回弹。

[第二实施方式]

在第一实施方式中，列举冲压成形装置1具有模3、冲头5及凸缘成形用模7的例子进行了说明，但是也可以如图6所示的冲压成形装置10那样，设置与冲头5协作而夹持坯料23的相当于冲头底部31a的部位的垫(pad)9，从第一成形工序开始时夹持坯料23。由此，在第一成形工序中能够可靠地防止坯料23的错动。需要说明的是，在图6的冲压成形装置10中，对于与图1的冲压成形装置1相同的结构，标注同一标号。

[第三实施方式]

在第一、第二实施方式中，说明了在内侧凸缘31d及外侧凸缘31c这两方施加应变的返回的例子，但是只要通过在内侧凸缘31d和外侧凸缘31c取得残留应力的平衡而作为成形品31整体来缓和回弹即可，也可以进行仅对于内侧凸缘部31d或外侧凸缘部31c的一方施加应变的返回那样的成形。例如，在仅对于内侧凸缘部31d施加应变的返回的情况下，如图7所示，使用具有外侧凸缘成形部11a的冲头11和具有内侧凸缘成形用模13的冲压成形装置15进行冲压成形。

冲头11与模3一起成形出冲头底部31a、纵壁部31b、外侧凸缘部31c。冲压成形装置15的其他的结构与冲压成形装置1相同，因此在图7中，对于同一结构，标注同一标号。

基于图8，说明使用了冲压成形装置15的冲压成形方法。首先，如图8(a)所示，载置坯料23，使模3移动(参照图8(b))。在第一下止点(参照图8(c))处，在内侧端23a成为延伸凸缘变形，在外侧端23b成为收缩凸缘变形。并且，在第二下止点(参照图8(d))处，内侧端23a的长度方向的线长稍变短，延伸凸缘变形缓和而拉伸应力大幅减少。这样，内侧凸缘部31d与外侧凸缘部31c的残留应力取得平衡，作为成形品31整体而缓和回弹引起的变形。

[第四实施方式]

与第三实施方式所示的情况相反，也可以仅对外侧凸缘部31c施加应变的返回。这种情况下，如图9所示，使用具有冲头17和外侧凸缘成形用模19的冲压成形装置21，该冲头17具有内侧凸缘成形部17a。冲头17与模3一起成形出冲头底部31a、纵壁部31b、内侧凸缘部31d。冲压成形装置21的其他的结构与冲压成形装置1相同，因此在图9中，对于同一结构标注同一标号。

这种情况下，在第一下止点处，在内侧凸缘部31d成为延伸凸缘变形，在外侧凸缘部31c成为收缩凸缘变形的点与上述第三实施方式相同。然后成形进展时，在第二下止点处，在外侧凸缘部31c而线长稍变长，收缩凸缘变形缓和而压缩应力大幅减少。这样，内侧凸缘部31d与外侧凸缘部31c的残留应力平衡，作为成形品31整体而缓和回弹变形。

需要说明的是，在上述第二成形工序中，作为成形内侧凸缘部31d及外侧凸缘部31c的方法的一例，说明了使模3和冲头5接近凸缘成形用模7的结构，但是也可以使模3和冲头5在第一下止点处停止，并使凸缘成形用模7接近模3侧。

而且，作为在本发明中得到效果的成形品的产品形状，只要是具有沿着长度方向弯曲的凸缘部且在形成槽形状部的一对纵壁的至少一方具有凸缘部的形状即可。图10示出能够应用本发明的成形品的产品形状的截面的多个例子，以下对各截面进行说明。图10(a)～图10(f)是具有向内侧及外侧这两方弯曲的凸缘部的成形品的产品形状的截面。图10(a)、(d)是纵壁成为垂直的成形品的产品形状的截面。图10(b)、(e)与上述的成形品31的产品形状的截面相同，是纵壁倾斜的成形品的产品形状的截面。图10(c)、(f)是两纵壁部倾斜而形成三角形的成形品的产品形状的截面。为了成形图10(c)、(f)的截面，也可以使用前端成为圆角的冲头。而且，如图10(g)～图10(i)所示，也可以是具有仅向图10(a)～图10(c)的内侧或外侧的任一方弯曲的凸缘部的结构。关于凸缘部的长度、高度位置或角度没有限制。而且，如图19(a)的成形品41及图19(b)的成形品43所示，可以是具有向内侧或外侧的任一方弯曲的凸缘部且另一方具有不弯曲的凸缘部的结构，也可以是成形品的产品形状整体不弯曲。

而且，在将成形品的长度方向设为x方向、将宽度方向设为y方向、将高度方向设为z方向(参照图19)时，在上述的第一～第四实施方式及图19的说明中，成形品是xy平面内的弯曲，但是作为本发明的对象的成形品并不局限于这样的弯曲的成形品，如图20及图21所示，也包括凸缘部向z方向弯曲的情况。图20(a)示出成形品整体在长度方向中央以向上凸出的方式弯曲的形状的一例(成形品71)，图20(b)示出在长度方向中央以向下凸出的方式弯曲的形状的一例(成形品73)。而且，图21(a)示出仅成形品的凸缘部在长度方向中央以向上凸出的方式弯曲的形状的一例(成形品81)，图21(b)示出仅成形品的凸缘部在长度方向中央以向下凸出的方式弯曲的形状的一例(成形品83)。

实施例1

关于本发明的冲压成形方法的作用效果进行了具体的实验，关于其结果，以下，基于图11～图13，并适当参照其他的图进行说明。首先，概略说明实验方法。实验使用冲压成形装置1在多个冲压成形条件下进行成形，将成形后的成形品的回弹量进行比较。成为成形对象的成形品31如图11及图12所示，是具有帽形截面的沿长度方向弯曲的形状，长度为1000mm，截面的高度为30mm，冲头底部31a的宽度为20mm，内侧凸缘部31d及外侧凸缘部31c的宽度都为25mm，零件宽度中央的长度方向弯曲曲率半径(radius of curvature)为1000mm。坯料23使用了厚度为1.2mm的980MPa级钢板。冲压机使用了1000tonf液压冲压机。

以下，详细说明冲压成形条件。本发明例1～本发明例7为了确认冲头5的相对移动距离h的影响，将相对移动距离h分别设为2.5、5、10、15、20、25、30mm这7个标准。本发明例1～本发明例7在第二成形工序中，将凸缘成形用模7固定，模3和冲头5在将冲头底部31a及纵壁部31b保持于下止点的状态下向下移动。而且，本发明例8设为在模3和冲头5将冲头底部31a及纵壁部31b保持于下止点而停止的状态下，凸缘成形用模7向上移动的成形方法。在本发明例1～本发明例8中，使用了图1～图3所示的冲压成形装置1。

比较例1使用冲压成形装置101(参照图15)，使用成形出冲头底部31a、纵壁部31b、凸缘部(内侧凸缘部31d及外侧凸缘部31c)的通常的冲头105(相对移动距离h＝0mm)进行了以往的碰撞成形(参照图16)。而且，为了确认利用垫9按压顶板部的情况的效果，实施了作为本发明例9而使用了图6所示的冲压成形装置10的本发明的附带有垫的碰撞成形(相对移动距离h＝10mm)和作为比较例2而使用了通常的冲头105(相对移动距离h＝0mm)及附带有垫的模的碰撞成形。垫压设为50tonf。

成形后的成形品的产品形状通过三维形状测定来测定。然后，在CAD(Computer-Aided Design)软件上以使长度方向中央的弯曲部与设计形状一致的方式进行了测定数据的位置对合之后，算出零件端的测定形状数据和设计形状数据的Y坐标差异(弯曲量Δy，参照图13)，将该弯曲量Δy作为回弹引起的弯曲变形的指标。弯曲量Δy若为正，则表示向弯曲曲率增大(曲率半径减小)的方向发生了弯曲变形的情况，若为负，则表示向弯曲曲率减小(曲率半径增大)的方向发生了弯曲变形的情况。并且，表示若绝对值小则回弹量少的情况。表1示出各冲压成形条件{相对移动距离h(mm)、h/L、垫的有无、凸缘部成形方法(模3及冲头5的向下移动或凸缘成形用模7的向上移动)}和通过各冲压条件成形的成形品31的弯曲量Δy(mm)。

[表1]

(表1)

观察表1的本发明例1～本发明例7可知，若相对移动距离h增大则弯曲量Δy与比较例1相比减小。而且，以h＝15mm而弯曲量Δy的正负反转。弯曲量Δy最小的成形条件在本发明例3(无垫的h＝10mm)中成为Δy＝1.2mm，与比较例1的以往的碰撞成形相比回弹大幅地减少。

而且，如本发明例8所示，即使在使凸缘成形用模7向上移动的情况下，也与使冲头5向下移动的情况(参照本发明例3)同样地能够确认到回弹的大幅改善。而且，从比较例2及本发明例9可知，即使在使用垫9的情况下也能够减少回弹。

实施例2

上述实施例1是向内侧凸缘部31d及外侧凸缘部31c这两方应用了使应变返回的成形的例子。在实施例2中，关于向内侧凸缘部31d或外侧的凸缘中的任一方应用了使应变返回的成形时的效果，进行了具体的实验，因此对其结果进行说明。

首先，概略说明实验方法。使应变返回的成形在本发明例10～本发明例14中仅应用于内侧凸缘部31d，在本发明例15～本发明例19中仅应用于外侧凸缘部31c。在本发明例10～本发明例14中，使用了图7及图8所示的冲压成形装置15，在本发明例15～本发明例19中，使用了图9所示的冲压成形装置21。相对移动距离h在本发明例10～本发明例14中分别设为5、10、15、20、25mm，在本发明例15～本发明例19中也同样地分别设为5、10、15、20、25mm。而且，作为比较例3，进行了使用冲压成形装置101{通常的冲头105(相对移动距离h＝0mm)}(参照图15)的以往的碰撞成形(参照图16)。成形对象、液压冲压机及回弹的评价方法与实施例1相同。

表2示出各冲压成形条件{应用凸缘、相对移动距离h(mm)、h/L}和在各冲压条件下成形的成形品31的弯曲量Δy(mm)。

[表2]

(表2)

回弹量最小(弯曲量Δy的绝对值最小)的成形条件在应用于内侧凸缘部31d的例子中，本发明例12(h＝15mm)为Δy＝0.5mm，在应用于外侧凸缘部31c的例子中，本发明例17(h＝15mm)为Δy＝1.1mm，与比较例3的Δy＝7.3mm相比，回弹大幅减少。如以上所述，即便应用使应变返回的本发明的仅是内侧凸缘部31d及外侧凸缘部31c中的任一方，也能确认到高的回弹抑制效果。

实施例3

在上述实施例1及实施例2中，对于在xy平面内弯曲的产品进行了实验，但是在本实施例中，对于沿z方向(冲压方向)弯曲的产品进行了实验，因此对其结果进行说明。首先，概略说明实验方法。

本发明例20～本发明例24如图22(a)所示，对于成形品整体在长度方向中央以向上凸出的方式弯曲的成形品71应用了本发明，本发明例25～本发明例29如图22(b)所示对于在长度方向中央以向下凸出的方式弯曲的成形品73应用了本发明。成形品71及成形品73的长度为1000mm，长度方向曲率半径为1000mm，截面形状与实施例1及实施例2相同(参照图12)。使应变返回的成形应用于两侧的凸缘部。坯料材料及液压冲压机使用了与实施例1及实施例2相同的结构。

在本发明例20～本发明例24中，使用了图23(a)所示的冲压成形装置51，在本发明例25～本发明例29中，使用了图23(b)所示的冲压成形装置55。相对移动距离h在本发明20～本发明例24中分别设为5、10、15、20、25mm，在本发明25～本发明例29中分别设为5、10、15、20、25mm。而且，作为比较例4及比较例5，进行了使用图24(a)所示的冲压成形装置111(相对移动距离h＝0mm)和图24(b)所示的冲压成形装置113(相对移动距离h＝0mm)的通常的碰撞成形。

作为回弹的方式，在图22(a)所示的成形品71，如图25(a)所示那样产生+z方向的弯度变形(camber springback)，在图22(b)所示的成形品73中，如图25(b)所示产生-z方向的弯度变形。算出零件端的测定形状数据与设计形状数据的z方向差异(弯度(camber)量Δz)，将该弯度量作为回弹引起的弯度变形的指标。弯度量Δz若为正则表示零件端向上方(凸缘部的相反侧)进行了弯度变形，若为负则表示零件端向下方(凸缘部的相同侧)进行了弯度变形。并且，若绝对值小则表示回弹少。表3示出产品凸方向、各冲压成形条件{相对移动距离h(mm)、h/L}、在各冲压条件下成形的成形品71及成形品73的弯度量Δz(mm)。

[表3]

(表3)

在对于成形品71(向上凸出的产品)进行了研究的例子中，回弹量最小(弯度量Δz的绝对值最小)的成形条件在本发明例23(h＝20mm)中为Δz＝0.2mm，与比较例4的Δz＝13.5mm相比，回弹大幅减少。另一方面，在对于成形品73(向下凸出的产品)进行了研究的例子中，回弹量最小的成形条件在本发明例28(h＝20mm)中为Δz＝-0.4mm，与比较例5的Δz＝-15.0mm相比，回弹大幅减少。

如以上所述，不仅是在xy平面内弯曲的产品，对于沿z方向(冲压方向)弯曲的产品应用了本发明的情况下，也确认到了高的回弹抑制效果。

以上，说明了本发明的实施方式，但是本发明不受本实施方式的作为本发明的公开的一部分的记述的限定。即，基于本实施方式而通过本领域技术人员等作出的其他的实施方式、实施例及运用技术等全部包含于本发明的范畴。

工业实用性

根据本发明，能够提供一种不改变产品形状而减少扭转或弯曲这样的三维性的回弹的冲压成形方法及冲压成形装置。

标号说明

1 冲压成形装置

3 模

3a 凹陷部

3b 凸缘成形部

5 冲头

5a 纵壁成形面最下端

6 槽壁上端

7 凸缘成形用模

7a 冲头设置槽

8 支承机构

9 垫

10 冲压成形装置

11 具有外侧凸缘成形部的冲头

13 内侧凸缘成形用模

15 冲压成形装置

17 具有内侧凸缘成形部的冲头

19 外侧凸缘成形用模

21 冲压成形装置

23 坯料

23a 内侧端

23b 外侧端

31 成形品

31a 冲头底部

31b 纵壁部

31c 外侧凸缘部

31d 内侧凸缘部

41 在内侧具有弯曲凸缘的成形品

43 在外侧具有弯曲凸缘的成形品

51 本发明的冲压成形装置

52 模

53 凸缘用成形模

54 冲头

55 本发明的冲压成形装置

56 模

57 凸缘用成形模

58 冲头

71 向上凸出的弯曲形状的成形品

73 向下凸出的弯曲形状的成形品

81 仅凸缘部向上凸出的弯曲形状的成形品

83 仅凸缘部向下凸出的弯曲形状的成形品

101 冲压成形模具

103 模

105 冲头

111 冲压成形模具

112 冲头

113 冲压成形模具

114 冲头

Claims

1.一种冲压成形方法，对于具有沿长度方向延伸的槽形状部且在形成该槽形状部的一对纵壁部中的至少一方具有沿长度方向弯曲的凸缘部的产品形状的成形品进行成形，所述冲压成形方法的特征在于，包括：

第一成形工序，将模和冲头的形状转印加工于坯料，将所述槽形状部直至第一下止点为止成形为所述产品形状，并且在对受到收缩凸缘变形的外侧凸缘部施加应变的返回时，以使所述受到收缩凸缘变形的外侧凸缘部的长度方向的线长比所述产品形状的外侧凸缘部的线长短的方式进行成形，在对受到延伸凸缘变形的内侧凸缘部施加应变的返回时，以使所述受到延伸凸缘变形的内侧凸缘部的长度方向的线长比所述产品形状的内侧凸缘部的线长长的方式进行成形；及

第二成形工序，通过所述模和凸缘成形用模将在所述第一成形工序中成形后的所述凸缘部直至第二下止点为止成形为产品形状，

通过一次的冲压成形来进行所述第一成形工序和所述第二成形工序。

2.根据权利要求1所述的冲压成形方法，其特征在于，

所述第二成形工序中，在所述凸缘部的一部分与所述凸缘成形用模抵接的状态下，使所述模和所述冲头以将所述槽形状部保持于所述第一下止点的状态接近所述凸缘成形用模。

3.根据权利要求1所述的冲压成形方法，其特征在于，

所述第二成形工序中，使所述模和所述冲头在将所述槽形状部保持于所述第一下止点的状态停止，使所述凸缘成形用模接近所述模侧。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的冲压成形方法，其特征在于，

在所述一对纵壁中的任一方的凸缘部应用第一成形工序和第二成形工序。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的冲压成形方法，其特征在于，

在所述一对纵壁的两方的凸缘部应用第一成形工序和第二成形工序。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的冲压成形方法，其特征在于，

在成形具有冲头底部的成形品的情况下，利用垫按压所述坯料中的相当于所述冲头底部的部位而进行所述第一成形工序及第二成形工序。

7.一种冲压成形装置，对于具有沿长度方向延伸的槽形状部且在形成该槽形状部的一对纵壁部中的至少一方具有沿长度方向弯曲的凸缘部的产品形状的成形品进行成形，所述冲压成形装置的特征在于，

所述冲压成形装置具备：具有凹陷部和在该凹陷部的两侧的凸缘成形部的模；上部插入到该模的所述凹陷部的冲头；及与所述模的所述凸缘成形部协作来成形所述凸缘部的凸缘成形用模，

所述冲头以相对于所述凸缘成形用模能够相对移动的方式设置，并且以在规定的压力作用时进行相对移动的方式支承于支承装置，

通过所述支承装置将所述冲头相对于所述凸缘成形用模以规定高度进行支承，在此状态下将所述冲头的上部插入到所述模的所述凹陷部，而成形所述产品形状的槽形状部，

在通过所述模和所述冲头保持所述产品形状的槽形状部的状态下，以比所述支承装置支承冲头的支承力大的力使所述模移动，通过所述模和所述凸缘成形用模来成形所述凸缘部。

8.一种冲压成形装置，对于具有沿长度方向延伸的槽形状部且在形成该槽形状部的一对纵壁部中的至少一方具有沿长度方向弯曲的凸缘部的产品形状的成形品进行成形，所述冲压成形装置的特征在于，

在通过所述模和所述冲头保持所述产品形状的槽形状部的状态下，使所述凸缘成形用模移动，通过所述模和所述凸缘成形用模来成形所述凸缘部。

9.根据权利要求7或8所述的冲压成形装置，其特征在于，

在将所述冲头相对于所述凸缘成形用模的相对移动距离设为h、将所述产品形状的凸缘宽度设为L时，满足0.05<h/L<1.0的条件。

10.根据权利要求7或8所述的冲压成形装置，其特征在于，

所述凸缘成形用模在所述一对纵壁中的任一方成形凸缘部。

11.根据权利要求7或8所述的冲压成形装置，其特征在于，

所述凸缘成形用模在所述一对纵壁的两方成形凸缘部。

12.根据权利要求7或8所述的冲压成形装置，其特征在于，

所述冲压成形装置具有与所述冲头协作来夹持坯料的一部分的垫。