CN105682819A - 帽型截面部件的制造装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种帽型截面部件的制造装置(500)，其具备：冲模(502)，其具有对原料金属板(601)夹持加压的成型面；坯料支架(505)，其与冲模(502)相向配置、对原料金属板(601)夹持加压的成型面被作成与冲模(502)的成型面对应的成型面；衬垫(503)，其配置在形成于冲模(502)的开口处、具有对原料金属板(601)夹持加压的成型面；和冲头(504)，其与衬垫(503)相向配置、对原料金属板(601)夹持加压的成型面被作成与衬垫(503)的成型面对应的成型面。另外，帽型截面部件的制造装置(500)具备加压限制装置(508)，其对成型了的弯曲部件(501)在脱模时在衬垫(503)与坯料支架(505)之间被加压进行限制。

Description

帽型截面部件的制造装置
技术领域
本发明涉及制造作成帽型截面的部件的帽型截面部件的制造装置。
背景技术
作为构成汽车车身的骨架的结构部件，已知例如如前纵梁那样作成帽型截面的形状的压制成型部件(在本说明书中也称为“帽型截面部件”)。另外，这样的帽型截面部件通过对作为原料的金属板(例如钢板)实施压制加工(拉深加工)等来形成(例如参照日本特开2003-103306号公报、日本特开2004-154859号公报、日本特开2006-015404号公报以及日本特开2008-307557号公报)。
发明内容
发明所要解决的课题
然而，在通过对金属板实施拉深加工来形成帽型截面部件的情况下，在脱模时将帽型截面部件尽可能不变形地取出是重要的。
考虑到上述事实，本发明的目的在于得到在脱模时能够抑制帽型截面部件变形的帽型截面部件的制造装置。
用于解决课题的手段
解决上述课题的帽型截面部件的制造装置具备：冲模，其具有对金属板的两侧部分加压的成型面并且具有开口；冲头，其与上述冲模的开口相向配置并且在合模时配置在上述开口内、具有对上述金属板的中央部分加压的成型面；衬垫，其配置在形成于上述冲模的开口内、在合模时将上述金属板的中央部分加压夹持在与上述冲头之间的成型面被作成与上述冲头的成型面对应的成型面；支架，其与上述冲模相向配置、在合模时将上述金属板的两侧部分加压夹持在与上述冲模之间的成型面被作成与上述冲模的成型面对应的成型面；和加压限制装置，其对成型了的截面帽形状的帽型截面部件在脱模时在上述衬垫与上述支架之间被加压进行限制。
解决上述课题的帽型截面部件的制造装置利用冲头和衬垫使金属板的中央部分夹持，并且利用冲模和支架使金属板的两侧部分夹持，使支架以及冲模、与冲头以及衬垫沿上下相对移动，由此形成截面帽形状的帽型截面部件。然后，成型了的帽型截面部件在脱模时在衬垫与支架之间被加压的情况通过加压限制装置得到限制，在该状态下，将帽型截面部件从模具(支架、冲模、冲头以及衬垫)中取出。因此，在脱模时帽型截面部件变形得到抑制。
发明效果
根据本发明的帽型截面部件的制造装置，具有在脱模时能够抑制帽型截面部件变形这样的优异的效果。
附图说明
图1A为示出被作成帽型截面的弯曲部件的一个例子的立体图。
图1B为从上方看图1A所示的弯曲部件的俯视图。
图1C为图1A所示的弯曲部件的正视图。
图1D为从一方的端部看图1A所示的弯曲部件的侧视图。
图2为用于说明与凹状弯曲部和凸状弯曲部对应的部位的棱线的与图1A对应的弯曲部件的立体图。
图3A为示出成型前的原料金属板的立体图。
图3B为示出拉深面板的立体图。
图4为示出在拉深面板中易产生裂纹、褶皱的部位的与图3B对应的立体图。
图5为分解示出帽型截面部件的制造装置的重要部分的分解立体图。
图6A为示出图5所示的帽型截面部件的制造装置的加工开始时的阶段的截面图。
图6B为示出在图5所示的帽型截面部件的制造装置中、在冲模以及衬垫、与支架以及冲头之间原料金属板被夹持和约束的阶段的截面图。
图6C为示出从图6B所示的阶段至压入了冲头的阶段的截面图。
图6D为示出从图6C所示的阶段至进一步压入冲头、并且冲头相对于冲模被完全压入的状态的截面图。
图7为分解示出另一帽型截面部件的制造装置的分解立体图。
图8A为示出图7所示的帽型截面部件的制造装置的加工开始时的阶段的截面图。
图8B为示出在图7所示的帽型截面部件的制造装置中的、在冲模以及衬垫、与支架以及冲头之间原料金属板被夹持和约束的阶段的截面图。
图8C为示出从图8B所示的阶段至压入了冲头的阶段的截面图。
图8D为示出从图8C所示的阶段至进一步压入冲头、并且冲头相对于冲模被完全压入的状态的截面图。
图9A为示出用于说明在将冲头完全压入至冲模、将原料金属板成型成弯曲部件后，从模具取出弯曲部件时可产生的不良情况的模具的截面图。
图9B为示出从图9A所示的状态至使冲头相对于冲模后退的阶段下的模具的截面图。
图9C为示出从图9B所示的状态至使冲头相对于冲模完全后退的阶段下的模具的截面图。
图10A为示出使冲头完全地压入至冲模的状态的模具的截面图。
图10B为示出从图10A所示的状态至使冲头相对于冲模后退的阶段下的模具的截面图。
图10C为示出从图10B的状态至使冲头相对于冲模完全后退的阶段下的模具的截面图。
图11A为示出使冲头完全地压入至冲模的状态的模具的截面图。
图11B为示出从图11A的状态至使冲头相对于冲模后退的阶段下的模具的截面图。
图11C为示出从图11B的状态至使冲头相对于冲模完全后退的阶段下的模具的截面图。
图12A为示出包括用于将弯曲部件从模具不变形地取出的加压限制装置的模具的成型结束时的状态的说明图。
图12B为示出加压限制装置发挥功能的状态的模具的说明图。
图12C为示出加压限制装置发挥功能的状态的模具的说明图。
图12D为示出包括加压限制装置的模具的脱模结束时的状态的说明图。
图13A为示出包括用于将弯曲部件从模具不变形地取出的加压限制装置的模具的成型结束时的状态的说明图。
图13B为示出加压限制装置发挥功能的状态的模具的说明图。
图13C为示出加压限制装置发挥功能的状态的模具的说明图。
图13D为示出包括加压限制装置的模具的脱模结束时的状态的说明图。
图13E为与示出加压限制装置发挥功能的状态的模具的图12C及图13C对应的说明图。
图14A为示出包括用于将弯曲部件从模具不变形地取出的加压限制装置的模具的成型结束时的状态的说明图。
图14B为示出加压限制装置发挥功能的状态的模具的说明图。
图14C为示出在加压限制装置发挥功能的状态下使冲模上升的过程的模具的说明图。
图14D为示出包括加压限制装置的模具的脱模结束时的状态的说明图。
图15A为示意地示出在纵壁产生的应力的弯曲部件的立体图。
图15B为示出在纵壁产生的剪切褶皱的弯曲部件的立体图。
图15C为示出在纵壁产生的剪切褶皱的弯曲部件的侧视图。
图16A为示出用于说明用来防止剪切褶皱的产生的各部分的尺寸等的帽型截面部件的制造装置的截面图。
图16B为示出用于说明用来防止剪切褶皱的产生的各部分的尺寸等的弯曲部件的截面的截面图。
图16C为示出用于说明用来防止剪切褶皱的产生的各部分的尺寸等的帽型截面部件的制造装置的截面图。
图16D为示出用于说明用来防止剪切褶皱的产生的各部分的尺寸等的弯曲部件的截面的截面图。
图17A为示出通过图5所示的帽型截面部件的制造装置制造的弯曲部件的立体图。
图17B为从上方看图17A所示的弯曲部件的俯视图。
图17C为图17A所示的弯曲部件的侧视图。
图17D为从一方的端部看图17A所示的弯曲部件的正视图。
图18为示出表1中的间隙b的模具的截面图。
图19A为示出通过本发明的实施方式的帽型截面部件的制造装置制造的另一弯曲部件的立体图。
图19B从上方看图19A所示的弯曲部件的俯视图。
图19C为图19A所示的弯曲部件的侧视图。
图19D为从一方的端部看图19A所示的弯曲部件的正视图。
图20A为示出通过本发明的实施方式的帽型截面部件的制造装置制造的又一弯曲部件的立体图。
图20B为从上方看图20A的弯曲部件的俯视图。
图20C为图20A的弯曲部件的侧视图。
图20D为从底面侧看图20A的弯曲部件的立体图。
图21A为示出通过本发明的实施方式的帽型截面部件的制造装置制造的再一弯曲部件的立体图。
图21B为从上方看图21A所示的弯曲部件的俯视图。
图21C为图21A所示的弯曲部件的侧视图。
图21D为从左侧看图21A所示的弯曲部件的正视图。
图22A为示出通过本发明的实施方式的帽型截面部件的制造装置制造的又一弯曲部件的立体图。
图22B为从上方看图22A的弯曲部件的俯视图。
图22C为图22A的弯曲部件的侧视图。
图22D为从左侧看图22A的弯曲部件的正视图。
图23A为示出通过本发明的实施方式的帽型截面部件的制造装置制造的再一弯曲部件的立体图。
图23B为从上方看图23A的弯曲部件的俯视图。
图23C为图23A的弯曲部件的侧视图。
图23D为从底面侧看图23A的弯曲部件的立体图。
图24A为示出通过本发明的实施方式的帽型截面部件的制造装置制造的又一弯曲部件的立体图。
图24B为从上方看图24A的弯曲部件的俯视图。
图24C为图24A的弯曲部件的侧视图。
图24D为从底面侧看图24A的弯曲部件的立体图。
图25A为示出实施预加工前的原料金属板的立体图。
图25B为示出实施了预加工的原料金属板的立体图。
图25C为示出由实施了预加工的原料金属板成型而得到的弯曲部件的立体图。
图25D为示出将图25C所示的弯曲部件进行了修整的状态的立体图。
具体实施方式
针对本发明的实施方式的帽型截面部件的制造装置进行说明。以下，首先针对帽型截面部件的构成进行说明，接着针对帽型截面部件的制造装置进行说明。
(帽型截面部件的构成)
图1A～图1D及图2中示出通过用本实施方式的帽型截面部件的制造装置500(参照图5)实施拉深加工而制造的作为帽型截面部件的弯曲部件10。如这些图所示那样，弯曲部件10具备沿长边方向延伸的顶板11、和从顶板11的短边方向的两侧分别朝向顶板11的厚度方向的一侧弯曲延伸的纵壁12a、12b。另外，弯曲部件10具备从纵壁12a的与顶板11相反侧的一端朝向远离纵壁12b的一侧弯曲延伸的向外的凸缘13a、和从纵壁12b的与顶板11相反侧的一端朝向远离纵壁12a的一侧弯曲延伸的向外的凸缘13b。
在顶板11与纵壁12a、12b之间分别形成有沿弯曲部件10的长边方向延伸的棱线14a、14b。另外，在纵壁12a、12b与向外的凸缘13a、13b之间分别形成有沿弯曲部件10的长边方向延伸的凹线15a、15b。
棱线14a、14b与凹线15a、15b大致平行地延伸设置。即，纵壁12a、12b各自的从向外的凸缘13a、13b起的高度沿弯曲部件10的长边方向大致恒定。
如图2所示，在顶板11的部分处，在帽型的横截面的外侧、即顶板11的外表面侧形成有弧状弯曲的凸状弯曲部11a，在顶板11的其他部分处，在帽型的横截面形状的内侧、即顶板11的内表面侧形成有弧状弯曲的凹状弯曲部11b。在凸状弯曲部11a、凹状弯曲部11b中，顶板11与纵壁12a、12b所成的棱线14a、14b也在与凸状弯曲部11a、凹状弯曲部11b对应的部位16a、16b及17a、17b处为弧状弯曲。此处“弧状”不限于完全的圆的一部分，例如也可以为椭圆、双曲线、正弦曲线等其他曲线的一部分。
通过对作为图3A所示的金属板的矩形形状的原料金属板201实施拉深加工，形成图3B所示的拉深面板301，将该拉深面板301的不要部分进行修整，由此可形成以上说明的弯曲部件10。
然而，在经过拉深加工制造被作成帽型截面的弯曲部件10的情况下，如图4所示，在将拉深面板301成型的阶段，在拉深面板301的凹状弯曲部的顶板301a以及凸状弯曲部的凸缘301b处材料易于产生多余褶皱。为了抑制褶皱的产生，已知有效的是通过提高坯料支架的加压力、或者在坯料支架处追加形成拉延筋的部位等，从而提高成型过程中的原料金属板201的周围的约束，抑制原料金属板201向坯料支架内流入。
然而，认为：如果强化原料金属板201向坯料支架内流入的抑制，则拉深面板301的凸状弯曲部的顶板301c、凹状弯曲部的凸缘301d、长边方向的两个端部301e、301e等各部中的板厚大幅减小，在原料金属板201为拉伸性特别低的材料(例如高张力钢)的情况下，这些各部中会产生裂纹。
因此，为了通过利用拉深成型的压制成型来不产生褶皱和裂纹地制造构成车身骨架的一部分的前纵梁等那样的被作成帽型截面的弯曲部件，使用拉伸性低的高强度材料作为原料金属板201较为困难，不得不使用拉伸性高的低强度材料。
然而，通过使用本实施方式的帽型截面部件的制造装置500经过后述的弯曲部件的制造工序，能够抑制上述褶皱、裂纹的产生。
(帽型截面部件的制造装置的构成)
在图5中示出用于制造作为帽型截面部件的弯曲部件501而使用的帽型截面部件的制造装置500的分解立体图。另外，弯曲部件501的构成为与上述弯曲部件10(参照图1A)大致相同的构成。另外，图6A为示出图5所示的制造装置的加工开始时的截面图，图6B为示出在图5所示的制造装置中、在冲模502以及衬垫503、与支架505以及冲头504之间原料金属板601被夹持和约束的阶段的截面图，图6C为示出从图6B所示的阶段至压入冲头504的阶段的截面图，进一步，图6D为从图6C所示的阶段至进一步压入冲头504、并且冲头504相对于冲模502被完全压入的状态的截面图。
如图5所示那样，帽型截面部件的制造装置500具备：冲模502，其具有包括弯曲部件501的纵壁501a、501b以及向外的凸缘501d、501e各自的外表面侧的形状的形状；衬垫503，其具有包括顶板501c的外表面侧的形状的形状；冲头504，其按与冲模502以及衬垫503相向的方式配置、并具有包括弯曲部件501的顶板501c、纵壁501a、501b各自的内表面侧的形状的形状；和作为支架的坯料支架505，其具有包括向外的凸缘501d、501e的内表面侧的形状的形状。
如图6A～图6D所示那样，冲模502配置于冲头504的上方侧，在该冲模502的短边方向(纸面左右方向)的中央部分，形成有冲头504侧开放的开口502a。另外，冲模502的开口502a的内壁被作成包括弯曲部件501的纵壁501a、501b(参照图5)的外表面的形状的成型面。进而，冲模502的短边方向的两侧部分处的坯料支架505侧的端面被作成包括弯曲部件501的向外的凸缘501d、501e的纵壁501a、501b(参照图5)侧的面的形状的成型面。另外，在形成于冲模502的开口502a的停止端(上端)处，固定有后述的衬垫加压装置506。进而，冲模502与例如气垫、油压装置、弹簧、电驱动装置等移动装置509连接。然后，通过移动装置509动作，冲模502可以沿上下方向移动。
衬垫503配置在形成于冲模502的开口502a内，该衬垫503例如与气垫、油压装置、弹簧、电驱动装置等衬垫加压装置506连接。另外，衬垫503的冲模502侧的面被作成包括弯曲部件501的顶板501c(参照图5)的外表面的形状的成型面。然后，通过衬垫加压装置506动作，衬垫503被朝向冲头504侧按压，使得原料金属板601的短边方向(纸面左右方向)的中央部分601a被加压夹持在衬垫503与冲头504之间。
冲头504通过在下冲模中与衬垫503沿上下方向相向的部位朝向衬垫503侧被作成凸状而形成，该冲头504的侧方处，固定有后述的坯料支架加压装置507。另外，冲头504的外表面被作成包括弯曲部件501的纵壁501a、501b以及顶板501c(参照图5)的内表面的形状的成型面。
坯料支架505与例如气垫、油压装置、弹簧、电驱动装置等作为支架加压装置的坯料支架加压装置507连接。另外，坯料支架505的冲模502侧的端面被作成包括与弯曲部件501的向外的凸缘501d、501e的纵壁501a、501b(参照图5)相反侧的面的形状的成型面。然后，通过坯料支架加压装置507动作，坯料支架505被朝向冲模502侧按压，使得原料金属板601的短边方向的两侧部分601b、601c被加压夹持。
接着，针对通过上述帽型截面部件的制造装置500压制原料金属板601的工序进行说明。
首先，如图6A所示那样，原料金属板601配置在冲模502以及衬垫503、与冲头504以及坯料支架505之间。
接着，如图6B所示那样，原料金属板601的中央部分601a、即原料金属板601的成型成顶板501c(参照图5)的部分通过衬垫503被按压至冲头504，在两者间被加压和夹持。进而，原料金属板601的两侧部分601b、601c、即原料金属板601的分别成型成纵壁501a、501b以及向外的凸缘501d、501e(参照图5)的部分通过坯料支架505被按压至冲模502，在两者间被加压和夹持。
另外，通过衬垫加压装置506以及坯料支架加压装置507动作，原料金属板601的中央部分601a以及两侧部分601b、601c以规定的按压力被加压和夹持。其结果，原料金属板601的中央部分601a以及两侧部分601b、601c形成为沿着加压弯曲面的弯曲形状的弯曲形状。
在该状态下，移动装置509动作，坯料支架505以及冲模502沿从冲模502向坯料支架505的方向(向下方侧)相对运动，由此弯曲部件501成型。另外，随着冲模502下降，衬垫加压装置506以及坯料支架加压装置507沿上下方向收缩。即使在衬垫加压装置506以及坯料支架加压装置507沿上下方向收缩时，原料金属板601的中央部分601a以及两侧部分601b、601c也以规定的按压力被加压。
如图6C所示那样，随着坯料支架505以及冲模502移动，被夹持在冲模502和坯料支架505之间的原料金属板601流入至冲头504与坯料支架505之间的开口502a内，形成纵壁501a、501b(参照图5)。
然后，如图6D所示那样，坯料支架505以及冲模502移动规定的距离，在纵壁501a、501b的高度成为规定的高度的时刻成型结束。
此处，在图6A～图6D所示的例子中，在冲头504以及衬垫503不移动的状态下，使坯料支架505以及冲模502移动，由此将弯曲部件501成型。然而，本发明不限定于此，也可以如下所述那样将弯曲部件501成型。
在图7中，示出用于制造弯曲部件501的另一实施方式的帽型截面部件的制造装置600。另外，图8A为示出图7所示的制造装置的加工开始时的阶段的截面图，图8B为示出在图7所示的制造装置的冲模602以及衬垫603、与支架605以及冲头604之间原料金属板601被夹持和约束的阶段的截面图，图8C为示出从图8B所示的阶段至压入了冲头604的阶段的截面图，图8D为示出从图8C所示的阶段至进一步压入冲头704、并且冲头604相对于冲模602被完全压入的状态的截面图。
帽型截面部件的制造装置600与图5以及图6A～图6D所示的帽型截面部件的制造装置500不同，坯料支架605以及冲头604设置在冲模602以及衬垫603的上方侧。在帽型截面部件的制造装置600中，在固定冲模602的同时，在坯料支架605也向冲模602被按压且不移动原料金属板601的状态下，使衬垫603以及冲头604移动(下降)，由此形成弯曲部件501。另外，在帽型截面部件的制造装置600和帽型截面部件的制造装置500中，模具的相对运动是相同的，使用帽型截面部件的制造装置500、600中的任意一方均能够将原料金属板601成型成弯曲部件501。
接着，针对在压制原料金属板601后、即在将弯曲部件501成型后、从帽型截面部件的制造装置500(模具)取出弯曲部件501的工序进行说明。
然而，如图9A～图9C所示那样，在将弯曲部件501从帽型截面部件的制造装置500(模具)脱模时，需要从图6D的状态将冲模502自冲头504向上方分离而在模具之间空出间隙。此时，如图9B以及图9C所示那样，衬垫503和坯料支架505分别通过衬垫加压装置506和坯料支架加压装置507被加压时，弯曲部件501在脱模时，从衬垫503和坯料支架505受到朝向互相相反的方向的加压力，因此由于该朝向相反方向的加压力，如图9C所示那样，弯曲部件501会变形、破坏。
因此，如图10A～图10C所示那样，在将原料金属板601成型成弯曲部件501后，在使得坯料支架505不与冲头504相对移动、并使得坯料支架505不将成型了的弯曲部件向冲模502按压的状态下，使冲模502和衬垫加压装置506自坯料支架505分离。如此，衬垫503对弯曲部件进行加压直到衬垫加压装置506伸至冲程末端为止，但衬垫加压装置506移动一定以上的距离并在衬垫加压装置506伸完至冲程末端后，衬垫503从冲头504分离。由此，在弯曲部件501不会自衬垫503和坯料支架505同时受到加压的情况下，能够将冲模502以及衬垫503、和坯料支架505以及冲头504分离，能够将弯曲部件501从模具不变形地取出。
作为另一实施方式，如图11A～图11C所示那样，在将原料金属板成型成弯曲部件501后，使得衬垫503不与冲模502相对移动、并使得衬垫503不将成型了的弯曲部件501向冲头504按压。在该状态下，将衬垫503和冲模502自坯料支架505以及冲头504分离时，坯料支架505对弯曲部件进行加压直到坯料支架加压装置507伸至冲程末端为止。然后，冲模502移动一定以上的距离并在坯料支架加压装置507伸完至冲程末端时，此后坯料支架505从冲模502分离。由此，在弯曲部件501不会自衬垫503和坯料支架505同时受到加压的情况下，能够将冲模502以及衬垫503、和坯料支架505以及冲头504分离，能够将弯曲部件501从模具取出。
作为又一实施方式，省略图示，是在将原料金属板成型成弯曲部件501后，使衬垫503不与坯料支架505相对移动、并且使衬垫503不将成型了的弯曲部件向冲头504按压。在该状态下，将衬垫503和冲模502以及坯料支架505自冲头504分离时，坯料支架505对弯曲部件501进行加压直至坯料支架加压装置507伸至冲程末端为止。然后，冲模502移动一定以上的距离并在坯料支架加压装置507伸完至冲程末端时，此后坯料支架505从冲模502分离。由此，在弯曲部件501不会自衬垫503和坯料支架505同时受到加压的情况下，能够将冲模502以及衬垫503、和坯料支架505以及冲头504分离，能够将弯曲部件501从模具取出。
这样地，为了防止在脱模时弯曲部件501的损伤，将如下的加压限制装置设于帽型截面部件的制造装置500即可，上述加压限制装置能够防止弯曲部件501自衬垫503和坯料支架505同时受到加压。
以下，针对设置于帽型截面部件的制造装置500的加压限制装置的具体的构成进行说明。
(加压限制装置的构成)
图12A～图12D所示的加压限制装置508包括下述而构成：图12B所示的支架侧限制部508-1，其安装于坯料支架505并机械地限制坯料支架505的合模方向(上下方向)上的动作；或者图12C所示的控制部508-2，其控制坯料支架加压装置507的冲程以及加压力中的至少一者。通过支架侧限制部508-1控制脱模时的坯料支架505向冲模502侧的移动、或者通过控制部508-2控制坯料支架加压装置507的冲程以及加压力中的至少一者，由此得以防止弯曲部件501自衬垫503和坯料支架505同时受到加压。由此，在弯曲部件501的损伤得到防止的状态下从模具取出弯曲部件501成为可能。
另外，防止弯曲部件501自衬垫503和坯料支架505同时受到加压是指超出作为产品允许的变形的限度而加压的情况。
支架侧限制部508-1作为一个例子为将坯料支架505固定至冲头504等作为固定工具的螺栓、栓销等。另外，可以通过手动操作该螺栓、栓销而将坯料支架505固定于冲头504等，也可以通过介由驱动器操作螺栓、栓销来将坯料支架505固定于冲头504。另外，控制部508-2作为一个例子为对调节坯料支架加压装置507的气压或油压的调压阀进行控制，或者对电驱动装置进行控制。
图13A～图13D所示的加压限制装置508包括下述而构成：图13B所示的衬垫侧限制部508-3，其安装于衬垫503并机械地限制衬垫503的合模方向(上下方向)上的动作；或者图13C所示的控制部508-4，其控制衬垫加压装置506的冲程以及加压力中的至少一者。通过衬垫侧限制部508-3限制脱模时的衬垫503向冲头504侧的移动，或者通过控制部508-4控制衬垫加压装置506的冲程以及加压力中的至少一者，由此防止弯曲部件501自衬垫503和坯料支架505同时受到加压。由此，在弯曲部件501的损伤得到防止的状态下从模具取出弯曲部件501成为可能。衬垫侧限制部508-3作为一个例子为将衬垫503固定至冲模502等作为固定工具的螺栓、栓销等。另外，可以通过手动操作该螺栓、栓销而将衬垫503固定于冲模502等，也可以通过介由驱动器操作螺栓、栓销来将衬垫503固定于冲模502。另外，控制部508-4作为一个例子为对调节衬垫加压装置506的气压或油压的调压阀进行控制，或者对电驱动装置进行控制。
另外，如图13E所示那样，通过在控制坯料支架加压装置507的冲程以及加压力中的至少一者的同时，控制衬垫加压装置506的冲程以及加压力中的至少一者，由此也可以防止弯曲部件501自衬垫503和坯料支架505同时受到加压。另外，为了进行上述控制，只要设置用于检测坯料支架加压装置507以及衬垫加压装置506的冲程以及油压等的传感器即可。另外，冲模502以及冲头504在成型后开模前、使坯料支架505或衬垫503与冲模502以及冲头504的开模冲程相比移动更多，由此也可以防止弯曲部件501自衬垫503和坯料支架505同时受到加压。
此外，图14A～图14D所示的加压限制装置508包括下述而构成：作为连结部的隔块508-5，其在脱模时连结冲头504和坯料支架505，由此将冲头504与坯料支架505的位置关系固定；和插入至隔块508-5的锁销508-5a、508-5b。隔块508-5配置在不会在弯曲部件501的成型途中妨碍成型的位置(原位置)。然后，在弯曲部件501的成型结束后通过机械式、气动式、油压式、电动式等启动插入隔块508-5的锁销508-5a、508-5b，将该锁销508-5a、508-5b插入分别设置在衬垫503以及坯料支架505的插入孔中。由此，在脱模中，在坯料支架505的上升的同时将衬垫503推上，由此防止弯曲部件501自衬垫503和坯料支架505同时受到加压。由此，在弯曲部件501的损伤得到防止的状态下从模具取出弯曲部件501成为可能。另外，在脱模结束后，将锁销508-5a、508-5b从分别设置在衬垫503以及坯料支架505的未图示的插入孔中抽出，隔块508-5复归至当初的原位置。另外，在本实施方式中，衬垫503的一部分朝向冲模502的侧方侧伸出，使得锁销508-5a插入至该伸出的部分中。另外，该伸出的部分配置在模具的外侧。另外，可以使自衬垫503伸出的部分与隔块508-5连结一体化、仅将锁销508-5b插入至设置在坯料支架505的未图示的插入孔中。或者可以使坯料支架505与隔块508-5连结一体化、仅将锁销508-5a插入至设置在自衬垫503伸出的部分的未图示的插入孔中。
(本实施方式的作用以及效果、各种参数的优选值等)
接着，针对本实施方式的作用以及效果、各种参数的适宜值等进行说明。
如图12～图14所示那样，在本实施方式中，上述的加压限制装置508设置于帽型截面部件的制造装置500。因此，通过加压限制装置508防止成型了的弯曲部件501在脱模时被衬垫503以及坯料支架505同时加压，在该状态下，能够将弯曲部件501从模具(坯料支架505、冲模502、冲头504以及衬垫503)取出。
另外，在本实施方式中，通过图5～图6D所示的帽型截面部件的制造装置500形成弯曲部件501的纵壁501a、501b的期间，原料金属板601的成型成顶板501c的部分被衬垫503和冲头504加压及夹持。因此，如果加压力足够，则原料金属板601中的形成顶板501c的部分在成型过程中不会在其厚度方向上变形，能够抑制该部分褶皱的产生。另外，原料金属板601的成型成向外的凸缘501d、501e的部分也被坯料支架505和冲模502加压及夹持，因此如果加压力足够，则原料金属板601中的形成向外的凸缘501d、501e的部分不会在其厚度方向上变形，能够抑制该部分褶皱的产生。
然而，在上述加压力不足够的情况下，无法防止原料金属板601在其厚度方向上变形，原料金属板601的成型成顶板501c的部分和成型成向外的凸缘501d、501e的部分处会产生褶皱。将制成汽车车身的骨架的结构部件(例如前纵梁)中通常使用的板厚为0.8mm以上且3.2mm以下进而抗拉强度为200MPa以上且1600MPa以下的钢板通过图5～图6D所示的帽型截面部件的制造装置500成型的情况下，上述加压力优选为0.1MPa以上。
图15A中示出在弯曲部件501的纵壁501a、501b所产生的应力。另外，在图15B及图15C中示出在弯曲部件501的纵壁501a、501b所产生的剪切褶皱。
如图15A所示那样，可知：在弯曲部件501的纵壁501a、501b成型前后，原料金属板601的成型成纵壁501a、501b的部分伴随以剪切变形为主体的变形。通过伴随以剪切变形为主体的变形将弯曲部件501的纵壁501a、501b成型，纵壁501a、501b的板厚与原料金属板601的板厚相比减少得到抑制。由此，能够抑制在纵壁501a、501b产生褶皱和裂纹。
另外，在将纵壁501a、501b成型的期间，原料金属板601中的成型成纵壁501a、501b的部分在剪切变形的最小主形变方向上发生压缩变形。因此，冲模602与冲头604的间隙变大时，如图15B及图15C所示那样，在弯曲部件501的纵壁501a、501b产生剪切褶皱W。为了抑制该剪切褶皱W，在纵壁501a、501b成型的期间，减少冲模602与冲头604的间隙，使该间隙接近原料金属板601的板厚是有效的。
如图16A～图16D所示那样，纵壁501a、501b与顶板501c所成的内角θ需要为90°以上以使得在成型时不会变成模具的负角，但比90°大太多时成型初期的间隙变大，因此为90°以上且更接近90°的角度是有利的。另外，构成汽车车身的骨架的结构部件中通常使用的板厚为0.8mm以上且3.2mm以下、抗拉强度为200MPa以上且1600MPa以下的钢板中，将纵壁501a、501b的高度为200mm以下的部件成型的情况下，顶板501c与纵壁501a、501b所成的内角优选为90°以上且92°以下，另外，纵壁501a、501b成型结束时形成纵壁501a、501b的部分处，冲模502与冲头504的间隙b优选为原料金属板601的板厚的100％以上且120％以下。
接着，将下述作为参数，针对有无发生在弯曲部件501处产生褶皱的验证结果进行说明：(1)纵壁501a、501b与顶板501c所成的角度，(2)模具间隙(相对于恒定的间隙b改变板厚t)，(3)对衬垫503施加的压力(衬垫压)，(4)对坯料支架505施加的压力(支架压)，(5)材料的抗拉强度。
图17A为示出弯曲部件501的立体图，图17B为从上方看图17A的弯曲部件501的俯视图，图17C为图17A的弯曲部件501的侧视图，图17D为示出沿图17C所示的A-A线切断的弯曲部件501的截面的截面图。另外，图18为模具的截面图。
另外，上述表1中的角度θ如图17D所示那样，为纵壁501a、501b与顶板501c所成的内角θ。此外，表1中的间隙b如图18所示那样，为衬垫503与冲头504之间、冲模502与冲头504之间、冲模502与坯料支架505之间的间隙。
表1中的例1～19均为本实施方式的一个例子，表1中的“稍有发生”表示产生了可允许程度的褶皱，(1)No.1～5为改变纵壁501a、501b与顶板501c所成的角度的情况下的实例，(2)No.6～9为改变模具间隙、更详细而言是相对于恒定的间隙b改变板厚t的情况下的实例，(3)No.10～13为改变对衬垫503施加的压力(衬垫压)的情况下的实例，(4)No.14～16为改变对坯料支架505施加的压力(支架压)的情况下的实例，(5)No.17～19为改变材料的抗拉强度的情况下的实例。在各个例子中验证所制造的弯曲部件处有无褶皱的产生。
如上述表所示那样，可知：在进行了验证的参数的范围内，在弯曲部件501处未产生作为产品不允许的褶皱。
(帽型截面部件的变形例)
接着，针对通过改变帽型截面部件的制造装置500的坯料支架505、冲模502、冲头504以及衬垫503的设定(形状等)而成型的帽型截面部件进行说明。
图19A～图19D所示的作为帽型截面部件的弯曲部件100的特征在于，在俯视图中弯曲成大致S字形状并且在侧视图中不弯曲。该弯曲部件100包括下述而构成：顶板102；纵壁104、106，其沿着顶板102的棱线102a、102b互相平行地延伸设置；和向外的凸缘108a、108b，其形成在纵壁104、106的前端。
如图19B所示那样，顶板102由在与图19B的纸面平行的平面内弯曲成大致S字状的平板构成，向外的凸缘108a、108b由相对于顶板102大致平行地延伸设置、弯曲成大致S字状的平板构成。进而，纵壁104、106由在该纵壁104、106的厚度方向上弯曲成大致S字状并且互相平行地配置的弯曲板构成。
如图20A～图20D所示那样，作为帽型截面部件的弯曲部件110的特征在于，在俯视图中弯曲成大致S字形状并且在侧视图中也弯曲成大致S字状。该弯曲部件110包括下述而构成：顶板112；纵壁114、116，其沿着顶板112的棱线112a、112b互相平行地延伸设置；和向外的凸缘118a、118b，其形成在纵壁114、116的前端。另外，顶板112由在该顶板112的厚度方向上弯曲成大致S字状的弯曲板构成。向外的凸缘118a、118b由相对于顶板112大致平行地延伸设置、与顶板112同样地在凸缘118a、118b的厚度方向上弯曲成大致S字状的弯曲板构成。纵壁114、116也由在该纵壁114、116的厚度方向上弯曲成大致S字状的弯曲板构成。
如图21A～图21D所示那样，作为帽型截面部件的弯曲部件120的特征在于，在侧视图中长边方向的中间部弯曲成弧状。该弯曲部件120包括下述而构成：顶板122；纵壁124、126，其沿着顶板122的棱线122a、122b互相平行地延伸设置；和向外的凸缘128a、128b，其在纵壁124、126的前端成型。
顶板122由在该顶板122的厚度方向上弯曲的弯曲板构成，向外的凸缘128a、128b由相对于顶板122大致平行地延伸设置的弯曲板构成。此外，纵壁124、126由与图21C的纸面平行的平板构成。
如图22A～图22D所示那样，作为帽型截面部件的弯曲部件130的特征在于，在侧视图中与图21A～图21D的弯曲部件120相反地弯曲。该弯曲部件130包括下述而构成：顶板132；纵壁134、136，其沿着顶板132的棱线132a、132b互相平行地延伸设置；和向外的凸缘138a、138b，其在纵壁134、136的前端成型。顶板132由在该顶板132的厚度方向上弯曲的弯曲板构成，向外的凸缘138a、138b由相对于顶板132大致平行地延伸设置的弯曲板构成。纵壁134、136由与图22C的纸面平行的平板构成。
如图23A～图23D所示那样，作为帽型截面部件的弯曲部件140包括下述而构成：顶板142；纵壁144、146，其沿着顶板142的棱线142a、142b互相平行地延伸设置；和向外的凸缘148a、148b，其在纵壁144、146的前端成型。顶板142由在该顶板142的厚度方向上弯曲成大致S字状的弯曲板构成。向外的凸缘148a、148b由相对于顶板142大致平行地延伸设置的大致S字状的弯曲板构成。纵壁144、146也由在该纵壁144、146的厚度方向上弯曲成大致S字状的弯曲板构成。这样，在本弯曲部件140中，凸缘148a、148b没有遍及纵壁144、146总长而延伸设置。即，纵壁144、146包括不具有凸缘148a、148b的部分。在图23A～图23D中，与从弯曲部件140的一方的端部沿着纵壁144、146的下边缘部的纵壁144、146的长度相比，凸缘148a、148b的长度为更短的长度。此外，凸缘148a为比凸缘148b长的尺寸。
如图24A～图24D所示那样，作为帽型截面部件的弯曲部件150的特征在于，在侧视图中弯曲成大致S字形并且在俯视图中随着朝向其长边方向的一侧逐渐宽度增加。该弯曲部件150包括下述而构成：顶板152；纵壁154、156，沿着顶板152的棱线152a、152b互相平行地延伸设置的纵壁154、156；和凸缘158a、158b，其形成在纵壁154、156的前端。顶板152由在该顶板152的厚度方向上弯曲成大致S字状的弯曲板构成。凸缘158a、158b由与顶板152大致平行地延伸设置的弯曲板构成。纵壁154、156分别由如图24C所示那样在侧视图中弯曲成大致S字状的平板构成。另外，顶板152的宽度随着朝向弯曲部件150的一侧的端部逐渐宽度扩大。此外，纵壁154和纵壁156随着朝向弯曲部件150的一侧的端部逐渐远离。
图25D所示的作为帽型截面部件的弯曲部件70的特征在于如下形成：对原料金属板实施预加工，将由此形成的预加工金属板压制加工，然后实施修整加工，从而形成。
通过在图25A所示的矩形形状的原料金属板72中形成图25B所示的多个凸状部74，由此形成预加工金属板72-1。接着，通过上述的帽型截面部件的制造装置500(参照图5)，对预加工金属板72-1实施压制加工，从而如图25C所示那样，形成包括作为产品不需要的部分的弯曲部件70-1。然后，通过将弯曲部件70-1的不需要的部分进行修整，从而形成图25D所示的弯曲部件70。
此处，如图25C所示那样，认为：在将具有凸状部74的预加工金属板72-1通过帽型截面部件的制造装置500(参照图5)成型时，通过衬垫503将顶板部分按压至冲头504，因此预加工的凸状部74会变形。因此，优选在衬垫503和冲头504处分别设置与凸状部74相当的形状，使得能够将凸状部74不变形地加压及夹持。
另外，在上述中，针对使用帽型截面部件的制造装置500(参照图5)将弯曲部件501等弯曲了的帽型截面部件成型的例子进行了说明，但本发明不限定于此。例如，也可以通过上述的帽型截面部件的制造装置500将沿着长边方向被作成固定的截面并且在侧视图和俯视图中不弯曲的帽型截面部件成型。
以上针对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限定于上述内容，在不脱离其主旨的范围内，可以除上述以外进行各种变形并实施是毋庸置疑的。
另外，在2013年9月24日提交的日本专利申请2013-197282号的公开内容通过参照将其整体纳入本说明书。

Claims (7)

1.一种帽型截面部件的制造装置，其具备：
冲模，其具有对金属板的两侧部分加压的成型面并且具有开口；
冲头，其与所述冲模的开口相向配置并且在合模时配置在所述开口内、具有对所述金属板的中央部分加压的成型面；
衬垫，其配置在形成于所述冲模的开口内、在合模时将所述金属板的中央部分加压夹持在与所述冲头之间的成型面被作成与所述冲头的成型面对应的成型面；
支架，其与所述冲模相向配置、在合模时将所述金属板的两侧部分加压夹持在与所述冲模之间的成型面被作成与所述冲模的成型面对应的成型面；和
加压限制装置，其对成型了的截面帽形状的帽型截面部件在脱模时在所述衬垫与所述支架之间被加压进行限制。
2.根据权利要求1所述的帽型截面部件的制造装置，其中，
所述加压限制装置包括支架侧限制部和衬垫侧限制部中的至少一者而构成，所述支架侧限制部在脱模时限制所述支架向所述冲模侧的移动，所述衬垫侧限制部在脱模时限制所述衬垫向所述冲头侧的移动。
3.根据权利要求1所述的帽型截面部件的制造装置，其中，
所述加压限制装置包括连结部而构成，所述连结部通过将所述衬垫与所述支架连结从而将所述衬垫与所述支架的位置关系固定。
4.根据权利要求2所述的帽型截面部件的制造装置，其中，
所述支架侧限制部为将所述支架固定于所述冲头的固定工具。
5.根据权利要求1所述的帽型截面部件的制造装置，其中，
所述支架被支架加压装置以上下方向上可移动的方式支撑，
所述加压限制装置为对所述支架加压装置的冲程以及加压力中的至少一者进行控制的控制部。
6.根据权利要求2所述的帽型截面部件的制造装置，其中，
所述衬垫侧限制部为将所述衬垫固定于所述冲模的固定工具。
7.根据权利要求1或5所述的帽型截面部件的制造装置，其中，
所述衬垫被衬垫加压装置以上下方向上可移动的方式支撑，
所述加压限制装置为对所述衬垫加压装置的冲程以及加压力中的至少一者进行控制的控制部。
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