CN106029248B - 冲压成形方法及冲压产品的制造方法以及冲压成形装置 - Google Patents

Abstract

提供一种能够进行形成为帽形或コ形的横截面形状且沿长度方向弯曲的产品的尺寸精度良好的成形的冲压成形方法。冲压成形方法中，首先，使比成形的产品的沿长度方向的长度长的坯料的两端相互靠近至产品的两端间的距离，接下来，在该两端靠近的状态下，将与产品的直线部对应的坯料的部分先于与产品的弯曲部对应的坯料的部分而朝向帽形或コ形的横截面形状进行冲压成形并进行限制，由此使与产品的弯曲部对应的坯料的部分的长度相对于该弯曲部的长度剩余，接下来，在该长度剩余的状态下，将与产品的弯曲部对应的坯料的部分成形为帽形或コ形的横截面形状并冲压成形为弯曲的长度方向形状，由此向与产品的弯曲部对应的坯料的部分赋予长度方向的压缩应力。

Description

冲压成形方法及冲压产品的制造方法以及冲压成形装置

技术领域

本发明涉及使用了金属板的帽形或コ形的横截面形状的产品的冲压成形，尤其是涉及从纵壁方向(侧方)观察下沿长度方向弯曲的产品的冲压成形方法及作为冲压产品的制造方法以及这些方法所使用的冲压成形装置即冲压成形模具。

背景技术

在金属板的冲压成形中，脱模后的成形品会产生由弹性恢复引起的回弹变形，以此为起因的产品尺寸精度有时会成为问题。尤其是在近年来的汽车构造产品中，为了实现车身轻量化而薄壁的高张力钢板或铝合金板的使用增加，在这些材料中，回弹变形大，尺寸精度不良比较明显。

作为产品横截面的尺寸精度不良，存在纵壁的角度变化或壁翘曲，作为产品整体，存在扭转、弯曲、弯曲返回，针对各个不良现象提出了较多的对策技术。弯曲返回是在沿长度方向具有弯曲的产品中，在冲压成形后，弯曲返回，即曲率半径相对于目标的曲率半径变大的不良现象。弯曲返回在壁高度低且截面刚性低的产品中显著发生。

因此，例如专利文献1中，作为帽形横截面形状的产品的弯曲返回对策，公开了通过使纵壁高度比帽头部曲率半径与凸缘部曲率半径之差小来抑制弯曲返回的技术。然而，在该技术中，产品形状受限制，因此无法适用于全部的产品形状。

另外，在专利文献2中公开了如下的技术：在冲压成形的中途，使圆弧状弯曲部的顶部向与鼓出方向相反的方向呈凹形状地加压变形，减少顶部的拉伸残留应力，由此抑制弯曲返回。然而，在该技术中，由于如实施例所示那样在圆弧状弯曲部的顶部成形凹形状，因此不仅产品形状受到限定，而且在不需要凹形状的情况下也需要之后的矫形工序那样的形状矫正工序。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-063462号公报

专利文献2：日本特开2010-207906号公报

发明内容

发明要解决的课题

如上所述，在现有技术中为了抑制弯曲返回而不得不制约产品形状。因而，本发明解决上述课题，其目的在于提供一种能够抑制形成为帽形或コ形的横截面形状且从纵壁方向(侧方)观察下沿长度方向弯曲的产品的弯曲返回的冲压成形方法及作为冲压产品的制造方法以及使用于这些方法的冲压成形装置即模具冲压成形模具。

用于解决课题的方案

本发明者为了实现上述的目的而进行了仔细研究的结果是，想到了使用比产品形状的沿着弯曲部的长度方向长度稍长的坯料，仅向作为弯曲返回的主要原因的曲率部导入压缩应力的冲压成形方法及冲压成形装置，并得到了若使用上述冲压成形方法及冲压成形装置进行冲压成形则能够大幅抑制弯曲返回的见解。

即，本发明的冲压成形方法的主旨在于，

在由坯料冲压成形具有帽形或コ形的横截面形状并且具有如下所述长度方向形状的产品时，所述长度方向形状具有中间部的弯曲部和与弯曲部的左右相邻的直线部，

首先，使比成形的产品的沿长度方向的长度长的坯料的两端相互靠近至成形的产品的两端间的距离，

接下来，在该两端靠近的状态下，将与成形的产品的直线部对应的坯料的部分先于与成形的产品的弯曲部对应的坯料的部分而朝向帽形或コ形的横截面形状进行冲压成形并进行限制，由此使与成形的产品的弯曲部对应的坯料的部分的长度相对于该弯曲部的长度剩余，

接下来，在该长度剩余的状态下，将与成形的产品的弯曲部对应的坯料的部分成形为帽形或コ形的横截面形状并冲压成形为弯曲的长度方向形状，由此向与成形的产品的弯曲部对应的坯料的部分赋予长度方向的压缩应力。

而且，本发明的冲压产品的制造方法的主旨在于，

在由坯料冲压成形具有帽形或コ形的横截面形状并且具有如下所述长度方向形状的产品来制造作为冲压产品时，所述长度方向形状具有中间部的弯曲部和与弯曲部的左右相邻的直线部，

首先，使比成形的产品的沿长度方向的长度长的坯料的两端相互靠近至成形的产品的两端间的距离，

接下来，在该两端靠近的状态下，将与成形的产品的直线部对应的坯料的部分先于与成形的产品的弯曲部对应的坯料的部分而朝向帽形或コ形的横截面形状进行冲压成形并进行限制，由此使与成形的产品的弯曲部对应的坯料的部分的长度相对于该弯曲部的长度剩余，

接下来，在该长度剩余的状态下，将与成形的产品的弯曲部对应的坯料的部分成形为帽形或コ形的横截面形状并冲压成形为弯曲的长度方向形状，由此向与成形的产品的弯曲部对应的坯料的部分赋予长度方向的压缩应力。

并且，本发明的冲压成形装置在由坯料冲压成形具有帽形或コ形的横截面形状并且具有如下所述长度方向形状的产品时被使用，所述长度方向形状具有中间部的弯曲部和与弯曲部的左右相邻的直线部，所述冲压成形装置的特征在于，

所述冲压成形装置具有相对的上模及下模，

下模具有坯料保持部，该坯料保持部将比成形的产品的沿长度方向的长度长的坯料的两端在相互靠近至成形的产品的两端间的距离的状态下定位，

上模及下模中的一方具有与成形的产品的形状对应的形状的成形部，

上模及下模中的另一方具有与成形的产品的形状对应的形状并且具有成形部，该成形部被分割成弯曲部和在弯曲部的左右相邻处存在的直线部，

成形部的直线部为了比成形部的弯曲部先开始坯料的成形而比成形部的弯曲部接近上模及下模中的所述一方，且保持为能够伴随着反力压入。

发明效果

根据本发明的冲压成形方法及本发明的冲压产品的制造方法，在由坯料冲压成形具有帽形或コ形的横截面形状并且具有如下所述长度方向形状的产品时，所述长度方向形状具有中间部的弯曲部和与弯曲部的左右相邻的直线部，首先，使比成形的产品的沿长度方向的长度长的坯料的两端相互靠近至成形的产品的两端间的距离，接下来，在该两端靠近的状态下，将与成形的产品的直线部对应的坯料的部分先于与成形的产品的弯曲部对应的坯料的部分而朝向帽形或コ形的横截面形状进行冲压成形并进行限制，由此使与成形的产品的弯曲部对应的坯料的部分的长度相对于该弯曲部的长度剩余，接下来，在该长度剩余的状态下，将与成形的产品的弯曲部对应的坯料的部分成形为帽形或コ形的横截面形状并冲压成形为弯曲的长度方向形状，由此向与成形的产品的弯曲部对应的坯料的部分赋予长度方向的压缩应力，因此在冲压成形后，长度方向的拉伸应力由上述压缩应力抵消而几乎或完全不残留在该成形的产品的弯曲部，因此即使是壁高度低且截面刚性低的产品也能够有效地防止以长度方向的拉伸应力为起因的弯曲返回的产生，没有产品形状的制约，具有帽形或コ形的横截面形状并且具有中间部的弯曲部和其左右相邻的直线部的沿长度方向弯曲的产品能够尺寸精度良好地成形。

另外，在本发明的冲压成形装置中，相对的上模及下模中的下模的坯料保持部将比成形的产品的沿长度方向的长度长的坯料的两端在相互靠近至成形的产品的两端间的距离的状态下定位，由定位了该两端的坯料，上模及下模中的一方及另一方的与成形的产品的形状对应的形状的成形部利用相互的接近移动而共同作用，冲压成形出具有帽形或コ形的横截面形状并且具有如下所述长度方向形状的产品，所述长度方向形状具有中间部的弯曲部和其左右相邻的直线部。

并且，此时，上模及下模中的所述另一方的成形部的被分割成弯曲部和在弯曲部的左右相邻处存在的直线部中的、比成形部的弯曲部接近上模及下模中的所述一方且保持为伴随着反力能够压入的直线部通过与上模及下模中的所述一方的成形部的直线部的共同作用而比成形部的弯曲部先开始坯料的成形，将与成形的产品的直线部对应的坯料的部分朝向帽形或コ形的横截面形状进行冲压成形并进行限制，由此使与成形的产品的弯曲部对应的坯料的部分的长度相对于该弯曲部的长度剩余，接下来，上模及下模中的所述另一方的成形部的弯曲部通过与上模及下模中的所述一方的成形部的弯曲部的共同作用，将该长度剩余的状态的与成形的产品的弯曲部对应的坯料的部分成形为帽形或コ形的横截面形状并冲压成形为弯曲的长度方向形状，向该坯料的部分赋予长度方向的压缩应力。

这里，保持为伴随着反力能够压入的情况除了利用金属弹簧或橡胶状弹性体等弹性构件进行保持的情况之外，也包括利用冲压机械的液压式、气压式或液压气压式的缓冲装置、气压弹簧等进行保持，伴随着上模的下降而向对方的按压力施加反力且被压入至后退极限位置，伴随着上模的上升而返回当初位置的情况。

因此，根据本发明的冲压成形装置，向与成形的产品的弯曲部对应的坯料的部分赋予长度方向的压缩应力，因此在冲压成形后，长度方向的拉伸应力由上述压缩应力抵消而几乎或完全不残留在该成形的产品的弯曲部，因此即使是壁高度低且截面刚性低的产品也能够有效地防止以长度方向的拉伸应力为起因的弯曲返回的产生，没有产品形状的制约，具有帽形或コ形的横截面形状并且具有中间部的弯曲部和其左右相邻的直线部的沿长度方向弯曲的产品能够尺寸精度良好地成形。

需要说明的是，在本发明的冲压成形方法及本发明的冲压产品的制造方法以及本发明的冲压成形装置中，坯料的长度方向长度L相对于成形的产品的沿长度方向的长度L0而超过1.05倍时，因压缩应力而发生压曲的可能性升高，因此坯料的长度方向长度L优选比成形的产品的沿长度方向的长度L0大且比1.05×L0小或与1.05×L0相等，即，L0<L≤1.05×L0。

附图说明

图1是示意性地表示本发明的冲压成形方法及本发明的冲压产品的制造方法以及本发明的冲压成形装置的适用产品的代表性的形状的侧视图及其A-A’位置处的横剖视图。

图2是示意性地表示冲压成形上述产品形状的通常的冲压成形模具的例子的横剖视图。

图3是示意性地表示通过上述冲压成形模具利用以往的方法冲压成形的弯曲产品的弯曲返回的说明图。

图4是示意性地表示实施本发明的冲压成形方法及本发明的冲压产品的制造方法的一实施方式的、本发明的冲压成形装置的一实施方式的冲压成形模具的结构的纵剖视图，(a)、(b)、(c)分别表示坯料的成形前、成形中及成形结束时(上模的下止点时)的状态。

图5是示意性地表示实施本发明的冲压成形方法及本发明的冲压产品的制造方法的另一实施方式的、本发明的冲压成形装置的另一实施方式的冲压成形模具的结构的纵剖视图，(a)、(b)、(c)分别表示坯料的成形前、成形中及成形结束时(上模的下止点时)的状态。

具体实施方式

使用图2所示那样的与各产品形状对应的形状的由上模和下模构成的冲压成形模具，从平板状的坯料冲压成形图1所示的通常形成为帽形或コ形的横截面形状且在长度方向上弯曲的产品时，在产品的长度方向上，在弯曲的外侧产生拉伸应力，在内侧产生压缩应力，为了缓和该应力差而产生残留弯曲力矩，由此如图3所示，产生在脱模后如实线所示弯曲部的曲率半径相对于上模的下止点处的虚线所示的成形形状而变大的、被称为弯曲返回的现象。该现象是回弹变形的一种，在钢板中，钢板强度越高而返回量越变大。

作为减轻弯曲返回的方法之一，可考虑通过向弯曲部的外侧的拉伸应力产生部赋予压缩应力来减少残留弯曲力矩的方法。本发明涉及能够仅向需要压缩应力的赋予的部分即仅向弯曲部赋予压缩应力的冲压成形方法及冲压成形装置即冲压成形模具。

以下，基于附图，详细说明本发明的实施方式。图4是示意性地表示实施本发明的冲压成形方法及本发明的冲压产品的制造方法的一实施方式的、本发明的冲压成形装置的一实施方式的冲压成形模具的结构的纵剖视图，图4(a)、图4(b)、图4(c)分别表示坯料的成形前、成形中及成形结束时(上模的下止点时)的状态。

该实施方式的冲压成形模具成形出下述产品：如图1中的左侧表示侧面形状且如右侧表示A-A’截面(横截面)那样沿着长度方向具有中间部的弯曲部和其左右相邻的直线部并且具有帽形的横截面形状的产品，因而该实施方式的冲压成形模具的上模及下模的成形部的横截面形状如图2所示对应于产品的横截面形状而呈帽形。

该实施方式的冲压成形模具具备相对的上模和下模及与下模相邻的坯料安设台。下模被分割成与产品的弯曲部对应的下模3和与产品的该弯曲部的左右相邻的直线部对应的下模1、2，直线部的下模1、2通过与装配该冲压成形模具的未图示的通常的冲压机械的缓冲装置相连的缓冲销，保持为能够伴随着反力压入。需要说明的是，在图4所示的例子中，下模1、2设为由缓冲销支承的构造，但是设为基于金属弹簧或气压弹簧等的支承构造也没有问题。

该实施方式的冲压成形模具的动作如以下所述。首先，在上述冲压机械的垫板上经由未图示的基体板而安装坯料安设台及下模3，并且在该冲压机械的滑动件上安装上模，通过该滑动件的升降作动使上模相对于下模1～3能够升降移动，而且，通过与该冲压机械的缓冲装置相连并贯通垫板的缓冲销来抬起支承下模1、2。并且利用该滑动件使上模上升，然后如图4(a)所示，将平板状的坯料载置于坯料安设台。

坯料安设台的载置坯料的面为了使坯料向坯料安设台间的压入容易而优选在侧视观察下倾斜。而且，为了向坯料赋予压缩应力，使用的坯料的长度方向长度L需要比产品的帽形状的底部的沿着弯曲的长度方向长度L0长。然而，若过长，则成为压曲的原因，因此，这里设为L0<L≤1.05×L0。

在坯料安设台上载置了坯料之后，利用上述冲压机械的滑动件使上模下降而利用上模将坯料压入坯料安设台之间，然后，如图4(b)所示，利用上模、下模1及下模2实施坯料的与产品的直线部对应的两端部分的成形。此时，在与产品的弯曲部对应的坯料的中间部(下模3上的部分)产生长度方向的材料剩余。然后，如图4(c)所示，利用上模和下模1、2夹持坯料的两端部，并利用上模和下模3将坯料的产生材料剩余的中间部成形为产品的弯曲部。由此，能够向成形的产品的弯曲部在长度方向上赋予压缩应力。

因此，根据该实施方式的冲压成形模具及使用了该冲压成形模具的该实施方式的冲压成形方法及冲压产品的制造方法，由于向与成形的产品的弯曲部对应的坯料的部分赋予长度方向的压缩应力，因此在冲压成形后，长度方向的拉伸应力由上述压缩应力抵消而几乎或全部未残留在该成形的产品即冲压产品的弯曲部，因此即使是壁高度低且截面刚性低的产品，也能够有效地防止以长度方向的拉伸应力为起因的弯曲返回的产生，没有产品形状的制约，具有帽形的横截面形状且具有中间部的弯曲部和其左右相邻的直线部的在长度方向上弯曲的产品能够尺寸精度良好地成形。

图5是示意性地表示实施本发明的冲压成形方法及本发明的冲压产品的制造方法的另一实施方式的、与先前的实施方式不同而分割了上模的构造的、本发明的冲压成形装置的另一实施方式的冲压成形模具的结构的纵剖视图，(a)、(b)、(c)分别表示坯料的成形前、成形中及成形结束时(上模的下止点时)的状态。

该实施方式的冲压成形模具的基本的考虑方法也与先前的实施方式相同，但是这里，上模被分割成与产品的直线部对应的上模1、2和与产品的弯曲部对应的上模3，具有向与产品的直线部对应的上模1、2装入了以伴随反力能够将上模1、2压入的方式保持的金属弹簧或气压弹簧的构造。

在利用该实施方式的冲压成形模具冲压成形图1所示形状的产品时，将该冲压成形模具与先前的实施方式同样地安装于冲压机械之后，如图5(a)所示，将平板状的坯料载置于坯料安设台，接下来，如图5(b)所示，利用上模1和上模2将坯料压入坯料安设台之间，利用下模和上模1及上模2，实施坯料的与产品的直线部对应的两端部分的成形。此时，在与产品的弯曲部对应的坯料的中间部产生长度方向的材料剩余，然后，如图5(c)所示，利用下模和上模3成形该中间部，由此能够向成形的产品的弯曲部在长度方向上赋予压缩应力。

因此，根据该实施方式的冲压成形模具及使用了该冲压成形模具的该实施方式的冲压成形方法及冲压产品的制造方法，由于向与成形的产品的弯曲部对应的坯料的部分赋予长度方向的压缩应力，因此在冲压成形后，也是长度方向的拉伸应力由上述压缩应力抵消而几乎或完全未残留在该成形的产品即冲压产品的弯曲部，因此即使是壁高度低且截面刚性低的产品也能够有效地防止以长度方向的拉伸应力为起因的弯曲返回的产生，没有产品形状的制约，具有帽形的横截面形状并且具有中间部的弯曲部和其左右相邻的直线部的在长度方向上弯曲的产品能够尺寸精度良好地成形。

需要说明的是，在图4及图5分别表示的实施方式中，在成形初期，与产品的直线部对应的坯料的部分不需要完全成形，只要在与产品的弯曲部对应的坯料的部分的成形中能限制与该直线部对应的部分即可。

以上，基于图示例进行了说明，但是本发明并不局限于上述的例子，根据需要在权利要求书的记载范围内能适当变更，例如，产品的横截面形状也可以不是具有凸缘部的帽形而是没有凸缘部的コ形。

并且，冲压成形模具也可以是，即使在下模被分割的情况下也能取代缓冲装置而利用金属弹簧或气压弹簧等保持与产品的直线部对应的下模部分的结构。

工业实用性

这样，根据本发明的冲压成形方法及本发明的冲压产品的制造方法以及本发明的冲压成形装置，向与成形的产品的弯曲部对应的坯料的部分赋予长度方向的压缩应力，因此在冲压成形后，长度方向的拉伸应力由上述压缩应力抵消而几乎或完全未残留在该成形的产品的弯曲部，因此即使是壁高度低且截面刚性低的产品也能够有效地防止以长度方向的拉伸应力为起因的弯曲返回的产生，没有产品形状的制约，具有帽形或コ形的横截面形状并且具有中间部的弯曲部和其左右相邻的直线部的在长度方向上弯曲的产品能够尺寸精度良好地成形。

Claims (7)

1.一种冲压成形方法，其特征在于，

在由坯料冲压成形具有帽形或コ形的横截面形状并且具有如下长度方向形状的产品时，所述长度方向形状具有中间部的弯曲部和与弯曲部的左右相邻的直线部，

首先，使比成形的产品的沿长度方向的长度长的坯料的两端相互靠近至成形的产品的两端间的距离，

接下来，在该两端靠近的状态下，将与成形的产品的直线部对应的坯料的部分先于与成形的产品的弯曲部对应的坯料的部分而朝向帽形或コ形的横截面形状进行冲压成形并进行限制，由此使与成形的产品的弯曲部对应的坯料的部分的长度相对于该弯曲部的长度剩余，

接下来，在该长度剩余的状态下，将与成形的产品的弯曲部对应的坯料的部分成形为帽形或コ形的横截面形状并冲压成形为弯曲的长度方向形状，由此向与成形的产品的弯曲部对应的坯料的部分赋予长度方向的压缩应力。

2.一种冲压产品的制造方法，其特征在于，

在由坯料冲压成形具有帽形或コ形的横截面形状并且具有如下长度方向形状的产品来制造作为冲压产品时，所述长度方向形状具有中间部的弯曲部和与弯曲部的左右相邻的直线部，

首先，使比成形的产品的沿长度方向的长度长的坯料的两端相互靠近至成形的产品的两端间的距离，

接下来，在该两端靠近的状态下，将与成形的产品的直线部对应的坯料的部分先于与成形的产品的弯曲部对应的坯料的部分而朝向帽形或コ形的横截面形状进行冲压成形并进行限制，由此使与成形的产品的弯曲部对应的坯料的部分的长度相对于该弯曲部的长度剩余，

接下来，在该长度剩余的状态下，将与成形的产品的弯曲部对应的坯料的部分成形为帽形或コ形的横截面形状并冲压成形为弯曲的长度方向形状，由此向与成形的产品的弯曲部对应的坯料的部分赋予长度方向的压缩应力。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

所述坯料的长度方向长度L比成形的产品的沿长度方向的长度L0大且比1.05×L0小或与1.05×L0相等。

4.一种冲压成形装置，所述冲压成形装置在由坯料冲压成形具有帽形或コ形的横截面形状并且具有如下长度方向形状的产品时被使用，所述长度方向形状具有中间部的弯曲部和与弯曲部的左右相邻的直线部，所述冲压成形装置的特征在于，

所述冲压成形装置具有相对的上模及下模，

下模具有坯料保持部，该坯料保持部将比成形的产品的沿长度方向的长度长的坯料的两端在相互靠近至成形的产品的两端间的距离的状态下定位，

上模及下模中的一方具有与成形的产品的形状对应的形状的成形部，

上模及下模中的另一方具有与成形的产品的形状对应的形状并且具有成形部，该成形部被分割成弯曲部和在弯曲部的左右相邻处存在的直线部，

成形部的直线部为了比成形部的弯曲部先开始坯料的成形而比成形部的弯曲部接近上模及下模中的所述一方，且保持为能够伴随着反力压入。

5.根据权利要求4所述的冲压成形装置，其特征在于，

所述上模具有与成形的产品的形状对应的形状的成形部，

所述下模具有与成形的产品的形状对应的形状并且具有成形部，该成形部被分割成弯曲部和在弯曲部的左右相邻处存在的直线部，

所述下模的成形部的直线部为了比所述下模的成形部的弯曲部先开始坯料的成形而比所述下模的成形部的弯曲部接近所述上模，且保持为能够利用缓冲装置压入。

6.根据权利要求4所述的冲压成形装置，其特征在于，

所述下模具有与成形的产品的形状对应的形状的成形部，

所述上模具有与成形的产品的形状对应的形状并且具有成形部，该成形部被分割成弯曲部和在弯曲部的左右相邻处存在的直线部，

所述上模的成形部的直线部为了比所述上模的成形部的弯曲部先开始坯料的成形而比所述上模的成形部的弯曲部接近所述下模，且保持为能够利用弹性构件压入。

7.根据权利要求4～6中任一项所述的冲压成形装置，其特征在于，

所述坯料的长度方向长度L比成形的产品的沿长度方向的长度L0大且比1.05×L0小或与1.05×L0相等。