CN105451908B - 板材的成型方法、以及预成型形状的设定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够实现成品率的提高与成型性的提高的双方的板材的成型方法。该板材(1)的成型方法是在对板材(1)施加塑性变形而成型为预成型形状之后使该板材(1)从该预成型形状进行塑性变形而形成为最终形状。对于上述最终形状中的多处位置的截面，以使得同一截面位置处的、上述预成型形状的截面线长L1相对于上述最终形状的截面线长L0的比率(L1/L0)分别收敛于预先设定的允许值的范围的方式决定所述预成型形状。

Description

板材的成型方法、以及预成型形状的设定方法
技术领域
本发明涉及对板材在多个阶段实施拉伸成型等塑性变形而使之形成为最终形状的技术。
背景技术
在通过冲压成型使板材形成为最终形状的情况下，成品率的提高、成型性的提高是重要的课题。
一般情况下，为了提高成品率，优选在成型时尽可能减小材料流入模具内的量，并形成为与拉伸成型接近的成型条件。但是，若材料的流入量过小，则在成型时因模具内的材料变得不足而导致板厚变得过薄，从而出现产生裂纹的不良情况。另一方面，若为了避免裂纹而进行主要包括拉深的成型，则导致成品率的降低。为了应对这种不良情况，以往做出了各种努力。
专利文献1中公开了如下方法：在冲压成型初始阶段形成不对毛坯件造成约束的范围，由此减小余料而提高成品率。另外，专利文献2中公开了如下方法：能够将冲压模具的局部区域作为单独的可动冲头(punch)而进行驱动，并预先将毛坯引入模具内，然后利用上述可动冲头进行成型，由此避免成型不良的情况。
专利文献1：日本特开2007－118021号公报
专利文献2：日本特开2007－326112号公报
在专利文献1的方法中，虽然与现有的方法相比能够减小余料，但依然需要余料。另外，由于专利文献1的方法为拉深成型，因此在成品率、期望度的改善(promise ofimprovement)方面存在界限。
另外，在专利文献2的方法中，虽然能够避免成型不良的情况，但由于是拉深成型，因此成品率有所降低。
发明内容
本发明着眼于上述这样的问题点，其目的在于提供能够提高成品率与成型性的双方的板材的成型方法、以及预成型形状的设定方法。
众所周知，一般情况下，若在进行冲压成型时分为多个成型工序而在多个阶段进行冲压成型，则成型性得到提高。其原因在于：与通过一次的成型工序进行成型直至形成为最终形状为止的情况相比，在通过多个成型工序阶段性地进行成型的情况下，形变不会集中于一处位置，形变更容易在板材整体分散。但是，对于冲压加工的最终阶段之前的预成型阶段的模具形状而言，其依赖技术人员的经验的部分较大，从而并未确立形状的决定方法。
为了同时解决成品率的提高、成型性的提高的双方的需求，发明人们进行了用于有效地进行预成型的调查研究。本发明人们的见解如下：只要能够在预成型阶段获得与最终形状同等程度的截面线长，便能够在最终成型时以与预成型时几乎相同的形变分布获得最终形状。
[第一方式]
为了解决上述课题，本发明的一个方式的板材的成型方法是在对板材施加塑性变形而成型为预成型形状之后，使该板材从该预成型形状进行塑性变形而形成为最终形状，所述板材的成型方法的特征在于，针对上述最终形状中的多处位置的截面，以使得同一截面位置处的、上述预成型形状的截面线长相对于上述最终形状的截面线长的比率分别收敛于预先设定的允许值的范围的方式决定上述预成型形状。
另外，本发明的一个方式的预成型形状的设定方法是在对板材施加塑性变形而成型为预成型形状之后使该板材从该预成型形状进行塑性变形而形成为最终形状时的上述预成型形状的设定方法，其特征在于，针对上述最终形状中的多处位置的截面，以使得同一截面位置处的、上述预成型形状的截面线长相对于上述最终形状的截面线长的比率分别收敛于预先设定的允许值的范围的方式决定上述预成型形状。
这里，多处位置的截面的位置例如设定为格子状、辐射状。
[第二方式]
为了解决上述课题，本发明的一个方式的板材的成型方法的特征在于，在对板材施加塑性变形而成型为预成型形状之后，当使该板材从该预成型形状进行塑性变形而形成为最终形状时，将内侧基准点设定于上述最终形状的成型区域内，并且将多个外侧基准点设定于上述成型区域的外周轮廓线上，针对上述最终形状，设定将对应于上述内侧基准点的第一内侧点与对应于各上述外侧基准点的各第一外侧点分别独立地连结的多个截面线，求出以预先设定的设定比率对该设定的各截面线进行分割的各分割点，将相邻的分割点彼此连结而获得的连续环状的线的长度设为第一线长，在上述预成型形状中，以上述设定比率对将对应于上述内侧基准点的第二内侧点与对应于各上述外侧基准点的各第二外侧点连结的多个截面线进行分割的各分割点中的、将相邻的分割点彼此连结而获得的连续环状的线的长度设为第二线长，在该情况下，以使得上述第二线长相对于上述第一线长的比率收敛于预先设定的允许值的范围的方式决定上述预成型形状。
另外，本发明的一个方式的预成型形状的设定方法是在对板材施加塑性变形而成型为预成型形状之后，使该板材从该预成型形状进行塑性变形而形成为最终形状的板材的成型中的上述预成型形状的设定方法，其特征在于，将内侧基准点设定于上述最终形状的成型区域内，并且将多个外侧基准点设定于上述成型区域的外周轮廓线上，针对上述最终形状，设定将对应于上述内侧基准点的第一内侧点与对应于各上述外侧基准点的各第一外侧点分别独立地连结的多个截面线，求出以预先设定的设定比率对该设定的各截面线进行分割的各分割点，将相邻的分割点彼此连结而获得的连续环状的线的长度设为第一线长，在上述预成型形状中，以上述设定比率对将对应于上述内侧基准点的第二内侧点与对应于各上述外侧基准点的各第二外侧点连结的多个截面线进行分割的各分割点中的、将相邻的分割点彼此连结而获得的连续环状的线的长度设为第二线长，在该情况下，以使得上述第二线长相对于上述第一线长的比率收敛于预先设定的允许值的范围的方式决定上述预成型形状。
根据本发明的一个方式，能够通过预成型阶段而获得与最终形状同等程度的截面线长，其结果，能够在最终成型时以与预成型时几乎相同的形变分布而获得最终形状。由此，能够提供能够实现成品率的提高与成型性的提高的双方的板材的成型方法、以及预成型形状的设定方法。
本发明特别是在拉伸成型的情况下有效。
例如，通过在成型中采用冲压成型且应用本发明，在进行冲压成型时，能够使拉伸成型的成型变得容易、且能够实现高成品率。
在使用冲头与冲模(die)进行拉伸成型的情况下，若进行一次的成型而形成为最终形状，则材料在冲头底部因摩擦阻力而几乎不产生形变，与此相对，在冲头肩部、冲模肩部，材料变得过薄，产生裂纹的可能性增高。与此相对，预先通过预成型阶段而将形变向最终形状的冲头底部引入，由此能够相仿地提高最终成型阶段的成型性。
此外，优选向整体均匀地引入形变，因此优选利用使得液压膨胀(bulge)加工等中的形变容易变得均匀的成型法而进行预成型，但也可以通过通常的冲压加工而进行预成型。
附图说明
图1是对基于本发明的实施方式所涉及的成型工序进行说明的示意图。
图2是关于第一实施方式的图，且是对预成型形状的决定方法进行说明的图。
图3是关于第一实施方式的图，且是示出获得截面线形的多处位置的截面的位置的第一例的俯视图。
图4是关于第一实施方式的图，且是示出获得截面线形的多处位置的截面的位置的第二例的俯视图。
图5是关于第一实施方式的图，且是示出实施例1的最终形状的图。
图6是关于第一实施方式的图，且是示出实施例1的预成型形状的图，图6(a)是基于现有方法的形状例，图6(b)是基于本发明的方法的形状例。
图7是关于第一实施方式的图，且是示出实施例2的最终形状的图。
图8是关于第一实施方式的图，且是示出实施例2的预成型形状的图。
图9是关于第二实施方式的图，且是对预成型形状的决定方法进行说明的图。
图10是关于第二实施方式的图，且是示出内部基准点以及外部基准点的设定例的俯视图。
图11是关于第二实施方式的图，且是对最终形状中的连续环状的线(第一连续环状的线)的设定进行说明的图。
图12是关于第二实施方式的图，且是示出成为预成型形状中的连续环状的线(第二连续环状的线)的位置的图。
图13是关于第二实施方式的图，且是示出实施例的最终形状的图。
图14是关于第二实施方式的图，且是示出实施例的最终形状中的连续环状的线(第一连续环状的线)的俯视图。
图15是关于第二实施方式的图，且是示出实施例的预成型形状中的连续环状的线(第二连续环状的线)的俯视图。
具体实施方式
接下来，参照附图对本发明的实施方式进行说明。本发明并不限定于以下的实施方式。
[第一实施方式]
图1是对本实施方式中的成型工序进行说明的示意图。
如图1所示，本实施方式的成型包括如下两个阶段的成型工序：使板材1(毛坯)进行塑性变形而形成为预成型形状的预成型工序；以及使在预成型工序中形成为预成型形状的板材1进行塑性变形而形成为产品的最终形状的正式成型工序。此外，预成型工序本身也可以由多个阶段的预成型工序构成。
预成型工序例如通过使用用于成型为上述预成型形状的预成型用模具的冲压成型而进行。模具例如具备冲头以及冲模的组合。
同样，正式成型工序也通过使用用于成型为上述最终形状的正式成型用模具的冲压成型而进行。模具例如具备冲头以及冲模的组合。
上述各冲压成型例如为拉伸成型。
在本实施方式中，在上述预成型工序之前，具有根据上述最终形状而求得预成型用模具的形状、即预成型形状的处理。此外，在预成型形状决定之后，制造预成型用模具以便形成为该预成型形状。
对于上述预成型形状的决定方法而言，将上述最终形状中的沿着板材1的板厚方向的截面设定于多处位置，使同一截面位置处的、上述预成型形状的截面线长相对于上述最终形状的截面线长的比率分别收敛于预先设定的允许值的范围，由此决定上述预成型形状。即，对于预成型形状的决定而言，对最终形状与预成型形状的各截面线长进行比较，使得二者的截面线长的比率分别收敛于预先设定的允许值的范围，由此决定上述预成型形状。
此外，“沿着板材1的板厚方向”的方向相当于冲压方向。
图2中示出基于其最终形状的预成型形状的决定方法的处理例。
即，针对板材1设定两个以上的截面的位置(处理A)。优选以至少从最终形状中的截面形状的曲率陡峭的特征位置通过的方式设定截面位置。能够将由此设定的截面的个数抑制为较少。
图3中示出多处位置的截面的位置的第一设定例。
即，图3所示的例子是从沿着成型前的板材1的板厚方向(俯视时与成型的拉伸方向对应)的方向观察多处位置的截面的位置，将(n+m)个截面的位置设定成n×m的格子状(网孔状)的情况的例子。后文中对设定位置进行叙述。此外，成型区域的外周轮廓线相当于最终形状的外形线。
接下来，针对最终形状，分别求出上述设定的多处位置处的截面线长(处理B)。最终形状的截面线长L0例如使用CAE(计算机辅助工程：Computer Aided Engineering)进行最终形状的成型模拟而获得。另外，最终形状的截面线长L0可以通过实际地进行冲压成型而制造最终形状的产品，并利用光学测定法等对截面线长L0进行测定而获得。但是，截面线长L0的获得方法并不限定于此，只要采用公知的方法即可。
接下来，以使得预成型形状中的、与在上述最终形状中设定的截面位置相同的位置处的截面线长L1形成为与上述获得的对应的截面线长相当的截面线长的方式，分别确定各截面位置处的截面线长L1(处理C)。在该时刻，各截面位置处的截面线长L1例如设定于后述的允许值的范围。
与截面线长相当的截面线长是指上述预成型形状中的截面线长相对于最终形状中的截面线长的比率处于预先设定的允许值的范围的情况下的截面线长。在本实施方式中，上述预先设定的允许值的范围是(L1/L0)为0.8倍以上1.2倍以下的范围。若设为该条件，则在同一截面中设定为最终形状的截面线长与预成型形状的截面线长接近相同。
接下来，通过使确定的各截面位置的截面线长L1的条件全部都满足而确定预成型形状(处理D)。
这里，在上述的处理A中，对上述截面线长进行求解的截面位置越多则精度越高。虽然截面位置的选取方式自由，但优选采用至少两处位置以上的截面位置。
这里，考虑将成型前的板材1的板厚方向设为Z轴、且将与该Z轴正交的方向设为X轴及Y轴的直角坐标系。此时，X轴及Y轴形成为沿着成型前的板材1的面的方向。
而且，在图3所示的第一设定例中，与XZ平面平行且隔开规定间隔地在n处位置设定截面位置，并且与YZ平面平行且隔开规定间隔地在m处位置设定截面位置。n、m大于或等于1。
若将该n、m的值设定为大于或等于2，则从成型前的板材1的板厚方向观察时，截面位置设定为格子状(网孔状)。此外，格子状无需是正交的格子状。剖切位置只要俯视下在相互交叉的至少两个方向上设定、且在各方向上使用多处位置的截面形状即可。另外，在成型前的板材1的板厚方向与冲压方向不平行的情况下，优选设定为各截面的面方向也不与Z轴平行、而是与冲压方向平行。
此外，如上所述，优选地，选择从上述最终形状中的曲率以预先设定的程度以上的程度而急剧地变化的多处位置通过的截面。另外，确定截面的线可以不是直线，但设定为直线较为简便。
另外，在上述两个方向上的截面位置处决定预成型形状的情况下，例如，在基于曲率变化的程度相对较小的方向上的截面线形而临时决定预成型形状的形状之后，利用另一个方向上的截面线形进行修正，由此决定最终的预成型形状的形状。
对于最终形状与预成型形状的截面线长的比率而言，如上所述，优选为0.8倍以上1.2倍以下的范围，更优选为0.9倍以上1.1倍以下的范围。能够确认到：通过调整为0.8倍以上1.2倍以下的范围，能够大幅减少裂纹的产生、在产品表面的褶皱的产生。由于确认到若至少处于该范围内则确保了高成品率，因此规定为该值。
这里，图3所示的例子为将多处位置的截面设定为格子状的例子。多处位置的截面的设定并不限定于此。
接下来，图4中示出多处位置的截面的位置的设定的第二设定例。
本例是将多处位置的截面的位置设定为辐射状的例子。即，从沿着冲压方向的方向(沿着成型前的板材的板厚方向的方向)观察，将内部设定点P0设定于上述最终形状的成型区域内，设定从该内部设定点P0通过、且沿互不相同的方向延伸的多条线CA1～CA8，并将上述多处位置的截面设定于上述设定的多条线的位置处。
图4中举例示出了多条线为8条的情况，但也可以是8条以外。不过，截面数量优选为8个截面以上。另外，在要求的精度相同的情况下，设定为辐射状的情况与设定为格子状的情况相比，截面数量得到抑制。
另外，呈辐射状延伸的线无需以相等间隔进行设定。优选设定为从最终形状中曲率变化大的位置通过。
另外，在图4中举例示出了将从内部设定点P0通过的线的两端到达最终形状的成型区域的外周轮廓线的直线设为一条线的情况，但也可以如后述的图7所示那样以将内部设定点P0与最终形状的成型区域的外周轮廓线的一点连结的方式设定各线。在这种情况下，在图4的例子中，线达到16条。此外，“成型区域”表示预成型、或者正式成型后的冲压品中的包括产品表面、余料部等在内的积极地施加了塑性变形的区域。但是，不包括利用压边筋(bead)进行成型的部分。
另外，内部设定点P0优选设定于从沿着冲压方向的方向观察上述成型区域时的图心的位置。
这里，在上述说明中，以通过预成型工序与正式成型工序这两个阶段的成型工序而成型为最终形状的情况为例进行了说明。上述预成型工序也可以由两个阶段以上的临时成型工序构成。
在该情况下，优选地，针对上述最终形状中的多处截面位置而言，以使得同一截面位置处的、上述加工后的加工形状的截面线长相对于上述最终形状的截面线长的比分别收敛于上述允许值的范围的方式，分别针对每个上述临时成型工序而设定通过各上述临时成型工序进行加工后的加工形状。但是，只要成型为最终形状的一个阶段之前的预成型形状满足上述条件即可。
这里，本发明并不局限于汽车部件，能够应用于对板材1进行冲压成型的所有加工。另外，冲压成型的原材料并不局限于钢铁，对于不锈钢等铁合金能够应用，对于非铁材料、非金属材料也能够应用。
特别是对于目前为止有时难以应用的高张力材料等也能够应用。
[第二实施方式]
图1(与在第一实施方式的说明中使用的图1相同)是对本实施方式的成型工序进行说明的示意图。
如图1所示，本实施方式的成型包括如下两个阶段的成型工序：使板材1(毛坯)进行塑性变形而形成为预成型形状的预成型工序；以及使在预成型工序中形成为预成型形状的板材1进行塑性变形而形成为作为产品的最终形状的正式成型工序。此外，预成型工序本身也可以由多个阶段的预成型工序构成。
预成型工序例如通过使用用于成型为上述预成型形状的预成型用模具的冲压成型而进行。模具例如具备冲头以及冲模的组合。
同样，正式成型工序也通过使用用于成型为上述最终形状的正式成型用模具的冲压成型而进行。模具例如具备冲头以及冲模的组合。
上述各冲压成型例如设为拉伸成型。
在本实施方式中，在上述预成型工序之前，具有根据上述最终形状而求得预成型用模具的形状、即预成型形状的处理。此外，在预成型形状决定之后，制造预成型用模具以便形成为该预成型形状。
对于上述预成型形状的决定方法而言，将内侧基准点设定于上述最终形状的成型区域内，并且将多个外侧基准点设定于上述成型区域的外周轮廓线上，针对上述最终形状，设定从对应于上述内侧基准点的第一内侧点以及对应于各上述外侧基准点的各第一外侧点通过的多个截面线，求出以预先设定的设定比率对该设定的各截面线进行分割的各分割点，将相邻的分割点彼此连结而得到的连续环状的线的长度设为第一线长，在上述预成型形状中，以上述设定比率对将对应于上述内侧基准点的第二内侧点与对应于各上述外侧基准点的各第二外侧点连结的多个截面线进行分割的各分割点中的、将相邻的分割点彼此连结而得到的连续环状的线的长度设为第二线长，在该情况下，使得上述第二线长相对于上述第一线长的比率收敛于预先设定的允许值的范围，由此决定上述预成型形状。这里，对预成型形状的外侧点的设定方法进行叙述。将设定为最终形状的内侧基准点作为原点，将冲压方向设定为Z方向。而且，设定如下三维坐标：将与Z方向正交且从原点通过的两条正交的直线所指的方向设为X方向、Y方向。这样一来，各外侧基准点能够利用X、Y、Z的各坐标进行表述。接下来，在对预成型形状进行设计的空间内同样地设定X、Y、Z坐标，通过参照利用上述方法求出的各外侧基准点的坐标，能够获得预成型形状的设计空间中的外侧基准点。
即，在最终形状中，以第一内侧点为中心而设定等高线状(年轮状)的连续环状的线、且求出其第一线长，使得预成型形状中的与上述连续环状的线对应的连续环状的线的第二线长相对于上述第一线长的比率收敛于预先设定的允许值的范围，由此决定上述预成型形状。连续环状的线优选采用各形状的截面线。
图9中示出基于最终形状的预成型形状的决定方法的处理例。
首先，在步骤S10中，如图10所示，将内侧基准点A设定于成型前的板材1中的形成最终形状的成型区域内，并且将多个外侧基准点B1～B8设定于上述成型区域的外周轮廓线上。
内侧基准点A例如设定于成型前的板材1中的形成最终形状的成型区域的图心、对于成型为最终形状之后的板材1从沿着冲压方向的方向观察上述最终形状时的图心的位置。
多个外侧基准点B1～B8沿成型区域的外周轮廓线而设定于成型区域的外周轮廓线上。多个外侧基准点B1～B8无需以相等间隔进行设定。
另外，在本实施方式中，举例示出了在成型前的板材1中设定多个外侧基准点B1～B8的位置的情况，但优选在最终形成后的板材1中的成型区域的外周轮廓线(外形线)设定多个外侧基准点B1～B8的位置，并将与该位置对应的位置设定于成型前的板材1。
在最终形成后的板材1中的成型区域的外周轮廓线(外形线)设定多个外侧基准点B1～B8的位置，在该情况下，能够将外侧基准点B1～B8设定于更适当的位置。即，将外侧基准点B1～B8设定为从曲率变化大的截面位置(例如陡峭的位置)通过，在该情况下，能够减少外侧基准点B1～B8的个数、且提高精度。
外侧基准点的个数越多则精度越好。外侧基准点的个数优选为4个以上。
接下来，如示意性的俯视图即图11(a)那样，针对上述最终形状，设定与上述内侧基准点A对应的第一内侧点AF以及与各上述外侧基准点B1～B8对应的各第一外侧点BF1～BF8(步骤S20)，并设定将第一内侧点AF与各第一外侧点BF1～BF8连结的、最终形状中的截面线D1～D7的位置(步骤S30)。
接下来，在步骤S40中，如图11所示，针对各截面线D1～D7，设定以设定比率对各截面线的实际长度分别进行分割的分割点B11～B82。在本例中，设定有两种设定比率，因此针对各截面线D1～D7设定两个分割点B11～B82。设定越多的设定比率则精度越提高。但是，设定越多的设定比率则设计所需的计算成本、时间成本越大。优选为4个以上。
接下来，将从与每种设定比率对应的所有分割点B11～B82通过的、最终形状中的截面线决定为第一连续环状的线C1、C2。此时，例如，采用相邻的分割点B11～B82彼此间的最短距离的线。或者，也可以不将第一连续环状的线C1、C2设为截面线，而是设定为利用直线将相邻的分割点B11～B82彼此连结的连续环状的线。但是，在采用截面线的情况下精度较高。
接下来，在步骤S50中，对在步骤S40中决定的每种设定比率下的第一连续环状线的第一线长进行计算。在本例中求出两个第一线长。
最终形状的第一线长例如通过使用CAE进行最终形状的成型模拟而获得。另外，例如，也可以实际地进行冲压成型而制造最终形状的产品并通过光学测定法等来测定。
接下来，在步骤S60中，如图12所示，对于将成型前的板材1上的内侧基准点A(与第二内侧点相当)与各外侧基准点B1～B8连结的直线，将其设于预成型形状中的截面线D1～D7的位置，并以根据最终形状中所使用的设定比率对上述各直线进行分割而设定分割点B11～B82。而且，对于针对每种设定比率而利用直线将相邻的分割点B11～B82彼此连结的连续环状的线，将其位置确定为形成预成型形状中的第二连续环状的线的位置。
在步骤S70中，根据在步骤S50中求出的每种设定比率下的第一线长而求出每种设定比率下的第二线长。具体而言，针对每种设定比率，将第二线长设定为第一线长的0.8倍以上1.2倍以下的范围。
接下来，在步骤S80中，将在步骤S60中设定的预成型形状中的形成第二连续环状的线的位置的长度分别成为在步骤S70中设定的第二线长的形状设定为预成型形状。
此外，当决定多处位置处的形成第二连续环状的线的位置的长度时，例如，根据包括最终形状中曲率变化的程度相对较大的位置在内的位置而临时决定预成型形状的形状，然后对另一条第二连续环状的线的位置的长度进行修正，由此决定最终的预成型形状的形状。
这里，第二线长相对于第一线长的比率优选为0.6倍以上1.4倍以下，如上所述，更优选为0.8倍以上1.2倍以下的范围。最优选为0.9倍以上1.1倍以下的范围。若比率不足0.6倍，则在最终成型时线长不足，有可能产生裂纹、或者导致成品率降低。另外，若比率超过1.4倍，则在最终成型时线长过大，产生在产品表面出现褶皱的可能性。与此相对，确认到通过调整为0.8倍以上1.2倍以下的范围而能够大幅减少裂纹的产生、在产品表面的褶皱的产生。即，0.8倍以上1.2倍以下的范围中的边界值并非临界值。确认到只要至少处于该范围内就能确保高成品率，因此规定为该值。
这里，在上述说明中，以通过预成型工序与正式成型工序这两个阶段的成型工序而成型为最终形状的情况为例进行了说明。但上述预成型工序也可以由两个阶段以上的临时成型工序构成。
在该情况下，对于在各上述临时成型工序中进行加工之后的加工形状，以使得上述最终形状中的第一连续环状的线C1、C2、以及上述加工后的加工形状中的第二连续环状的线分别收敛于上述允许值的范围的方式，分别根据每个上述临时成型工序而设定。但是，只要成型为最终形状的一个阶段之前的预成型形状满足上述条件即可。
这里，本发明并不局限于汽车部件，能够应用于对板材1进行冲压成型的所有加工。另外，冲压成型的原材料并不局限于钢铁，对于不锈钢等铁合金能够应用，对于非铁材料、非金属材料也能够应用。
特别是对于目前为止有时难以应用的高张力材料等也能够应用。
实施例
[关于第一实施方式的实施例]
(实施例1)
以下的实施例1是将对截面线长进行调整的截面的位置设定为格子状的例子。
通过多个阶段的冲压成型工序而制成图5所示的、模仿汽车的轮罩部件的最终形状。
作为板材1而使用板厚为0.7mm的软钢，将锁定件(lock bead)设置于产品形成部的外周侧，进行完全拉伸成型，并对本发明的效果进行了验证。
在图6(a)中示出用于比较的以往在一般情况下所形成的预成型形状。用于比较的预成型形状(图6(a))是未使用本发明的方法而是通过球头拉伸所获得的预成型形状。该用于比较的预成型形状成型为半球状的形状。
在图6(b)中示出通过本发明的方法而获得的预成型形状。该预成型形状以满足求出的截面线长的条件的方式而形成为中央部略微凹陷的形状。
这里，本发明的方法中的预成型形状的设定是利用解析模型进行最终形状的成型解析，并根据其结果而对预成型的冲头形状(预成型形状)进行计算。
解析模型的网孔尺寸设为5mm，模具设为刚体。成型解析利用LSDYNA ver9.7.1R5并通过动态显式算法(dynamic explicit method)而进行。对于用于获得预成型形状的截面而言，在上述的坐标系中，如图3所示，将XZ平面设为60个截面、且将YZ截面设为60个截面，从而共计设定120个截面。对于预成型形状的设计而言，在预成型形状的设计空间中采用上述坐标系，将在XZ平面、YZ平面上分别具备的60个截面的共计120个截面设定于与上述的120个截面相同的坐标位置，在每一个截面位置处，将预成型形状相对于最终形状的截面线长比设计为0.8以上1.2以下。此时，以使得基于用来比较的球头拉伸与本发明的预成型形状的俯视下的外形线一致的方式而进行形状的计算。
表1中示出实验结果。
[表1]
方法 裂纹 褶皱
现有方法(一次的成型) 产生 无
现有方法(球头预成型) 危险 产生
本发明方法 无 无
根据表1可知，在未进行预成型而是通过一次的成型而进行制造的情况下，形变集中于冲模肩部而产生裂纹。另外，在不使用本发明方法而对预成型形状进行设计的情况下，由于未考虑截面线长，因此，在冲头底部产生较大的褶皱，在冲头肩部产生缩颈(necking)。与此相对，确认到在使用本发明方法而决定预成型形状的情况下，并未产生褶皱、裂纹、缩颈等。这样，通过提供本发明方法，能够获得良好的结果。
(实施例2)
实施例2是将对截面线长进行调整的截面的位置设定为辐射状的例子。
在该实施例2中，对于使用了解析模型的最终形状而言，如图7所示，将内部设定点P0设定于从沿着冲压方向的方向观察上述最终形状时的图心的位置，从该内部设定点P0以辐射状设定多条线。虚线位置为多条线的位置。
接下来，基于设定的多条线的位置处的截面线长，在每个截面位置处，以使得预成型形状相对于最终形状的截面线长比达到0.8以上1.2以下的方式进行计算。基于其结果进行预成型而获得的形状如图8所示。虚线位置为截面线长位置。
这里，对于除截面位置的设定以外的板材、最终形状等，与上述实施例1同样地进行设定。
即使在该实施例2中，也确认到并未产生褶皱、裂纹、缩颈等。这样，通过提供本发明的该方法，也能够获得良好的结果。
[关于第二实施方式的实施例]
通过多个阶段的冲压成型工序而制成图13所示的、模仿汽车的轮罩部件的最终形状。
作为板材1而使用板厚为0.7mm的软钢，将锁定件(lock beat)设置于产品形成部的外周侧，进行完全拉伸成型，并对本发明的效果进行了验证。
将内侧基准点设定于最终形状的图心位置，将多个点配置于最终形状的成型区域的外周轮廓线(外形线)上，对于将内侧的基准点与上述多个点分别独立地连结的截面线而言，将分别对它们进行10等分的位置设定为分割点，根据分割位置而设定9条截面线(第一连续环状的线)(参照图14)。
接下来，将预成型形状设计为使得9个截面线位置的线长相对于最终形状达到0.8倍以上1.2倍以下。图15是该预成型形状的例子。
这里，本发明方法的预成型形状的设定是利用解析模型进行最终形状的成型解析，并根据其结果而对预成型的冲头形状(预成型形状)进行计算。
为了进行比较，还进行如下处理：不进行预成型，通过一次的成型而加工为最终形状。
表2中示出实验结果。
[表2]
方法 裂纹 褶皱
现有方法(一次的成型) 产生 无
本发明方法 无 无
根据表2可知，在不进行预成型而是通过一次的成型进行制造的情况下，形变集中于冲模肩部而产生裂纹。另外，在不使用本发明方法而对预成型形状进行设计的情况下，由于未考虑截面线长，因此，在冲头底部产生较大褶皱，在冲头肩部产生缩颈。
与此相对，确认到在使用本发明方法决定预成型形状的情况下，并未产生褶皱、裂纹、缩颈等。这样，通过提供本发明方法，也能够获得良好的结果。
附图标记说明：
1…板材1(毛坯)；P0…内部设定点；A…内侧基准点；AF…内侧点；B11－B82…分割点；B1－B8…外侧基准点；BF1－BF8…外侧点；C1、C2…第一连续环状的线；D1－D7…截面线。

Claims (9)

1.一种板材的成型方法，在对板材施加塑性变形而成型为预成型形状之后，使该板材从该预成型形状进行塑性变形而形成为最终形状，
上述板材的成型方法的特征在于，
针对上述最终形状中的多处位置的截面，以使得相对于利用一个面进行剖切所得的上述最终形状中的截面线长的、利用同一面进行剖切所得的上述预成型形状中的截面线长的比率分别收敛于预先设定的允许值的范围的方式决定上述预成型形状，
从沿着成型前的上述板材的板厚方向的方向观察，将上述多处位置的截面的位置设定为格子状。
2.一种板材的成型方法，在对板材施加塑性变形而成型为预成型形状之后，使该板材从该预成型形状进行塑性变形而形成为最终形状，
上述板材的成型方法的特征在于，
针对上述最终形状中的多处位置的截面，以使得相对于利用一个面进行剖切所得的上述最终形状中的截面线长的、利用同一面进行剖切所得的上述预成型形状中的截面线长的比率分别收敛于预先设定的允许值的范围的方式决定上述预成型形状，
将内部设定点设定于上述最终形状的成型区域内，设定从该内部设定点通过、且沿互不相同的方向延伸的多条线，并在该设定的多条线的位置处设定上述多处位置的截面。
3.根据权利要求1所述的板材的成型方法，其特征在于，
上述预先设定的允许值的范围为0.8倍以上1.2倍以下的范围。
4.根据权利要求2所述的板材的成型方法，其特征在于，
上述预先设定的允许值的范围为0.8倍以上1.2倍以下的范围。
5.根据权利要求2所述的板材的成型方法，其特征在于，
上述内部设定点设定于从沿着成型前的上述板材的板厚方向的方向观察上述最终形状时的图心的位置。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的板材的成型方法，其特征在于，
上述预成型形状的成型经由两个阶段以上的临时成型工序而成型为上述预成型形状，
对于通过各上述临时成型工序进行加工后的各加工形状，针对上述多处位置的截面，以使得同一截面位置处的、上述加工后的加工形状中的截面线长相对于上述最终形状中的截面线长的比率分别收敛于预先设定的允许值的范围的方式决定通过各上述临时成型工序进行加工后的各加工形状。
7.根据权利要求1～5中任一项所述的板材的成型方法，其特征在于，
上述各成型为冲压成型。
8.一种预成型形状的设定方法，其是在对板材施加塑性变形而成型为预成型形状之后使该板材从该预成型形状进行塑性变形而形成为最终形状时的上述预成型形状的设定方法，
上述预成型形状的设定方法的特征在于，
针对上述最终形状中的多处位置的截面，以使得同一截面位置处的、上述预成型形状中的截面线长相对于上述最终形状中的截面线长的比率分别收敛于预先设定的允许值的范围的方式决定上述预成型形状，
将上述多处位置的截面的位置设定为格子状。
9.一种预成型形状的设定方法，其是在对板材施加塑性变形而成型为预成型形状之后使该板材从该预成型形状进行塑性变形而形成为最终形状时的上述预成型形状的设定方法，
上述预成型形状的设定方法的特征在于，
针对上述最终形状中的多处位置的截面，以使得同一截面位置处的、上述预成型形状中的截面线长相对于上述最终形状中的截面线长的比率分别收敛于预先设定的允许值的范围的方式决定上述预成型形状，
将上述多处位置的截面的位置设定为辐射状。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6133915B2 (ja) * 2015-02-09 2017-05-24 日新製鋼株式会社 ２次プレス加工性評価方法
JP6133965B1 (ja) * 2015-12-17 2017-05-24 日新製鋼株式会社 伸びフランジ性の評価方法
WO2018012406A1 (ja) 2016-07-15 2018-01-18 Ｊｆｅスチール株式会社 プレス品製造方法
JP6569837B1 (ja) 2017-11-15 2019-09-04 Ｊｆｅスチール株式会社 板材のプレス成形方法
WO2020008840A1 (ja) 2018-07-03 2020-01-09 Ｊｆｅスチール株式会社 金型形状の設計方法及びプレス部品の製造方法
CN111687269B (zh) * 2020-06-09 2021-04-27 安徽江淮汽车集团股份有限公司 后车门外板冲压工艺方法及汽车后车门外板
MX2023002216A (es) * 2020-09-02 2023-03-07 Jfe Steel Corp Metodo para producir componentes prensados, metodo para dise?ar troqueles, dispositivo de dise?o de formas de troqueles y troqueles.
KR20230045052A (ko) 2020-09-02 2023-04-04 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 프레스 부품의 제조 방법, 금형의 설계 방법, 금형 형상 설계 장치 및, 금형

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101372024A (zh) * 2008-09-27 2009-02-25 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种拉深成形抛物线回转体的方法
JP2011206789A (ja) * 2010-03-29 2011-10-20 Kobe Steel Ltd プレス成形方法
CN102665957A (zh) * 2009-08-26 2012-09-12 丰田自动车株式会社 压制成形方法
WO2012161050A1 (ja) * 2011-05-20 2012-11-29 新日鐵住金株式会社 プレス成形方法及び車体部品

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0684183A3 (en) 1994-03-30 1996-11-20 Eberhard Jahn Method for manufacturing thin-walled boxes.
US7260972B2 (en) * 2004-03-10 2007-08-28 General Motors Corporation Method for production of stamped sheet metal panels
US8091201B2 (en) * 2005-06-30 2012-01-10 Middleville Tool & Die Co, Inc Stamped tubular member and method and apparatus for making same
JP2007098443A (ja) 2005-10-05 2007-04-19 Toyota Motor Corp プレス成形方法及びプレス成形装置
JP5041116B2 (ja) 2005-10-26 2012-10-03 いすゞ自動車株式会社 プレス成形品の成形方法およびプレス成形装置
JP2007326112A (ja) 2006-06-06 2007-12-20 Hiroshima Pref Gov プレス成形方法
JP5002411B2 (ja) 2007-10-24 2012-08-15 本田技研工業株式会社 モデル設計システム
US9522419B2 (en) * 2008-05-05 2016-12-20 Ford Global Technologies, Llc Method and apparatus for making a part by first forming an intermediate part that has donor pockets in predicted low strain areas adjacent to predicted high strain areas
US20090272171A1 (en) * 2008-05-05 2009-11-05 Ford Global Technologies, Llc Method of designing and forming a sheet metal part

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101372024A (zh) * 2008-09-27 2009-02-25 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种拉深成形抛物线回转体的方法
CN102665957A (zh) * 2009-08-26 2012-09-12 丰田自动车株式会社 压制成形方法
JP2011206789A (ja) * 2010-03-29 2011-10-20 Kobe Steel Ltd プレス成形方法
WO2012161050A1 (ja) * 2011-05-20 2012-11-29 新日鐵住金株式会社 プレス成形方法及び車体部品

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