CN107427884A - 冲压成型(press forming)方法及冲压成型模具(tool of press forming) - Google Patents

Abstract

本发明提供一种冲压成型方法，是利用凹模和凸模挤压成型出冲压成型制品的冲压成型方法，该冲压成型制品至少具有顶板部及通过连接部与该顶板部相连的纵壁部，且在俯视时该纵壁部的整体或者一部分向冲压成型制品的外侧弯曲成凸出状。在该冲压成型方法中，使板料的前端部一直与凹模的纵壁成型部接触。而且，凹模的纵壁成型部以除了该接触以外不进行对板料的前端部的限制的状态，来将冲压成型制品的纵壁部成型。

Description

冲压成型(press forming)方法及冲压成型模具(tool of press forming)

技术领域

本发明涉及金属板(metal sheet)的冲压成型方法及冲压成型模具，特别涉及一种在挤压成型(crash forming)中抑制褶皱(wrinkles)的产生的冲压成型方法及冲压成型模具。

背景技术

近年来，为了对应环境问题而使车身轻量化(weight reduction of automotivebody)，越来越多地将高强度钢板(high-strength steel sheet)用于汽车部件(automotive parts)。在汽车部件的制造中，多采用制造成本较低的冲压成型，但由于高强度钢板比起低强度的钢板延展性(ductility)差，在通过板料固定装置(blank holder)控制板料(blank)的前端部并施加压边力(blank holder force)的深拉成型(deep drawing)中，在板料的前端部附近会产生较大的应变(strain)从而容易导致材料的断裂(fractureof sheet)。

因此，在这种情况下，应用以不使用板料固定装置的弯折加工(bendingdeformation)为主体的冲压成型即挤压成型的情况就较多。但是因为在挤压成型中施加给板料的拉伸力(tension)较弱，所以因部件形状而导致的过剩材料(excess metal)容易成为褶皱产生的直接原因，难以获得所需形状的冲压成型制品。

专利文献1公开了利用冲压加工来制造L形制品的制造方法。依据该方法，通过使用防皱压板(pad for suppressing wrinkles)来进行冲压加工，能够避免L形制品的顶壁(top portion)处褶皱的产生、以及延伸法兰成型(stretch flange forming)中的断裂(fracture)。

专利文献2公开了能够不使在纵壁(side wall portion)产生褶皱地制造在角部具有圆弧状部位的部件的方法。该方法包括制造不成型出圆弧状部位的中间成型制品的步骤、以及从由该步骤制成的中间成型品拉伸成型出圆弧状部位从而将角部完成的步骤，通过在未到圆弧状部位的部分设置从法兰部的边缘侧开始的1个以上的缺口(incision)，能够避免褶皱的产生。

专利文献3公开了将金属板素材(steel blank sheet)弯折加工成帽形截面(hat-shaped cross section)，并在弯折加工完成之后立即对金属板素材的纵壁部施加压缩力(compressive stress)的冲压模具(tool of press forming)。

专利文献1：WO2012/070623号

专利文献2：日本特公平6-47135号公报

专利文献3：日本特开2005-254279号公报

发明内容

作为抑制冲压成型时产生褶皱的方法，有使用动力与冲压机不同的防皱压板装置，事先给会产生褶皱的部位施加压板压力(padding force)，从而防止由过剩材料导致的板料的屈曲(buckling)的方法。但是，尽管该方法可以适用于在冲压成型初期能够由凸模(punch)与压板夹持的部件上面(top portion of part)，却不能适用于相对于冲压机的驱动方向具有较大倾斜角度的部件纵壁(side wall portion of part)。

专利文件1记载的通过冲压加工制造L形制品的制造方法，是用凸模及压板将板料夹压，并维持压板的高度不变来抑制顶壁弯曲部分(curved portion)附近的褶皱的方法，但其只能抑制制品顶壁处产生褶皱，并不能适用于会在纵壁上产生褶皱的挤压成型部件。

专利文件2记载的方法由于部件的制造需要至少两个步骤所以生产效率较差，并且由于需要在板料设置缺口，所以存在部件形状会与本来应该得到的形状不同的问题。

专利文件3记载的冲压模具通过能够滑动(sliding)地安装在上模的悬挂滑块(suspended slider)来使凹模(die)的上压弯叶片(bending blade) 横向移动，将纵壁部的上半部分夹持并挤压下半部分来将纵壁部压缩。但是，本发明涉及的对具有相对于长度方向而向外侧弯曲的纵壁部的部件进行的冲压成型中，在弯折加工过程中由于纵壁部的弯曲的曲率(curvature)是变化的，因此需要使上述冲压模具的上压弯叶片的形状与弯折加工过程中的弯曲的曲率相应地变化，然而，专利文献3的冲压模具中，不能在弯折加工过程中改变上压弯叶片的形状。因此，专利文献3中记载的冲压模具无法制造具有在俯视时向外侧弯曲成凸出状的纵壁部的冲压成型制品。

本发明鉴于上述情况而完成，其目的在于提供一种冲压成型方法及冲压成型模具，能够在对具有纵壁部的冲压成型制品进行的挤压成型中，不必在板料设置缺口，并且能够以一个步骤将纵壁部成型，且能够抑制在纵壁部产生褶皱，其中，上述纵壁部在俯视时向冲压成型制品的长度方向的外侧弯曲成凸出状。

为了解决上述问题，达成目的，本发明涉及一种冲压成型方法，其是不具有法兰部的冲压成型制品的冲压成型方法，是利用凹模和凸模挤压成型出冲压成型制品的冲压成型方法，该冲压成型制品至少具有顶板部(top portion)及通过连接部与该顶板部相连的纵壁部(side wall portion)，且在俯视时该纵壁部的整体或者一部分向该冲压成型制品的外侧弯曲成凸出状，上述冲压成型方法使板料的前端部一直与上述凹模的纵壁成型部接触，且在上述纵壁成型部中不由上述凹模进行该接触以外的限制，在此状态下将上述纵壁部成型。

此外，本发明涉及一种冲压成型方法，其是在上述发明中，上述板料的前端部为从上述板料的前端起至4倍板厚的距离的范围。

此外，本发明涉及一种冲压成型模具，其是用于上述发明中的任一个中记载的冲压成型方法中使用的冲压成型模具，其包括凸模和凹模，上述凹模的纵壁成型部的截面形状为在纵壁成型中能使板料的前端部一直与上述纵壁成型部接触的形状。

此外，本发明涉及一种冲压成型模具，其是在上述发明中，上述纵壁成型部的截面形状为在纵壁成型中能使上述板料的前端起至4倍板厚的距离的范围一直与上述纵壁成型部接触的形状。

此外，本发明涉及一种冲压成型模具，用于挤压成型出冲压成型制品，上述冲压成型制品不具有法兰部，且至少具有顶板部及通过连接部与该顶板部相连的纵壁部，在俯视时该纵壁部的整体或者一部分向冲压成型制品的外侧弯曲成凸出状，上述冲压成型模具包括：凸模，其具有承载板料的顶板成型部、与该顶板成型部相连且沿着上述冲压成型制品的上述弯曲的凸模肩部、以及与上述凸模肩部相连的纵壁成型部；以及凹模，其具有相对于该凸模移动来将上述冲压成型制品的上述纵壁部成型的纵壁成型部，其中该凹模的上述纵壁成型部的截面形状为：在以上述顶板成型部上作为上述弯曲的曲率半径(radiuscurvature)的中心的点为原点、水平方向为X轴且铅直方向为Y轴的XY坐标系中由下式表示的曲线为最适曲线、任意的X坐标位置的上述最适曲线的切线的倾斜角度为最适倾斜角度时，由上述X坐标位置的切线(tangential)相对于水平方向的倾斜角度为上述最适倾斜角度以上的曲线表示的形状，

其中，

pr为凸模半径(mm)；

R为凸模肩部的曲率半径(mm)；

br为板料半径(mm)；

t为板料的板厚(mm)；

θ为板料对凸模肩部的卷绕角度，且0≤θ≤π/2(rad)。

本发明涉及的冲压成型方法及冲压成型模具，起到不必在板料设置缺口，就能够抑制褶皱的产生，且以一个步骤简单地将在俯视时向冲压成型制品的外侧弯曲成凸出状的纵壁部成型的效果。

附图说明

图1为表示用于说明本发明实施方式1涉及的冲压成型方法的冲压成型模具、且是实施方式2涉及的冲压成型模具的一个构成示例的截面图。

图2为表示本发明涉及的冲压成型制品的一个示例的立体图。

图3为表示使用现有的冲压成型模具成型的冲压成型制品的一个示例的立体图。

图4为说明冲压成型中板料的前端部的形变特性(deformation behavior) 的图。

图5为表示本发明涉及的凹模的纵壁成型部为平坦的倾斜面的冲压成型模具的一个示例的截面图。

图6为说明现有的冲压成型模具的图。

图7为说明用于本发明实施方式2涉及的冲压成型方法的冲压成型模具的截面形状的图。

图8为说明本发明实施方式2的冲压成型中的板料的前端的轨迹的图。

图9为说明本发明实施方式2中的板料的形变与凹模的纵壁成型部相对于水平方向的倾斜角度的图。

图10为表示板料的前端的轨迹与最适曲线的计算结果的一个示例的图。

图11为示例性地表示本发明实施方式2中的冲压成型模具的凹模的纵壁成型部的立体图。

图12-1为说明本发明实施方式2中的纵壁成型部的容许截面形状的例1 的图。

图12-2为说明本发明实施方式2中的纵壁成型部的容许截面形状的例2 的图。

图12-3为说明本发明实施方式2中的纵壁成型部的容许截面形状的例3 的图。

图13-1为说明本发明实施方式2中的纵壁成型部的容许截面形状的另一个示例的图。

图13-2为说明本发明实施方式2中的纵壁成型部的不可容许截面形状的一个示例的图。

图14-1为说明本发明实施方式2中的板料的尺寸的一个示例的图。

图14-2为说明本发明实施方式2中的板料的尺寸的另一个示例的图。

图15为说明实施例1及实施例3中作为对象的冲压成型制品的图。

图16为说明用于将实施例2中作为对象的冲压成型制品成型的板料的形状的图。

符号说明

1 冲压成型模具

3 板料

5 凸模

5a 顶板成型部

5b 凸模肩部

5c 纵壁成型部

7 压板

9 凹模

9a 纵壁成型部

11 冲压成型制品

13 顶板部

14 连接部(connecting portion)

15 纵壁部

19 褶皱

21 冲压成型模具(现有技术)

29 凹模(现有技术)

29b 凹模肩部(现有技术)

31 冲压成型模具

39 凹模

39a 纵壁成型部

41 基本板料

43 小板料

51 冲压成型制品

53 顶板部

54 连接部

55 纵壁部

具体实施方式

以下，基于附图对本发明涉及的冲压成型方法及冲压成型模具的优选实施方式进行详细说明。另外，本发明并不限于下述实施方式。

实施方式1

本发明实施方式1涉及的冲压成型方法，是使用如图1所示的冲压成型模具1，挤压成型出如图2所示的不具有法兰部的冲压成型制品11的方法。详细而言，如图2所示，冲压成型制品11至少具有顶板部13、以及通过连接部14与顶板部13相连的纵壁部15，其中在俯视时纵壁部15的整体或者一部分向外侧弯曲成凸出状。本发明实施方式1涉及的冲压成型方法，是将如图2所示的冲压成型制品11如图1所示的那样用冲压成型模具1的凸模 5、压板7及凹模9来进行挤压成型的冲压成型方法，其使板料3的前端部一直与凹模9接触，且以在纵壁成型部9a中不由凹模9进行该接触以外的限制的状态来将冲压成型制品11的纵壁部15成型。以下，基于图2至图4 对通过本实施方式1涉及的冲压成型方法能够抑制纵壁部15的褶皱产生的理由进行详细说明。

如果用现有的挤压成型来制造如图2所示的具有在俯视时向外侧弯曲成凸出状的纵壁部15的冲压成型制品11的话，当冲压成型制品11的纵壁部15的高度在某个高度以上时，收缩形变(shrink deformation)会集中于纵壁部15的下端而产生褶皱19(参见图3)。该褶皱被认为是由于如下所述的机理所产生的。

在将在俯视时向外侧弯曲成凸出状的纵壁部15成型的挤压成型中，在相当于纵壁部15的下端的板料3(参见图1)的前端部不产生屈曲而形变成线性长度较短的情况下，该前端部的形变需要向面内方向的收缩形变能量以及板厚增加的形变能量。

然而，在板料3的前端部产生屈曲而以抑制线性长度的减少的方式向面外方向形变的情况下，如果向面内方向(in-plane direction)的收缩形变能量、板厚增加的形变能量及向面外方向(off-plane direction)的弯曲形变能量之和，小于该前端部不产生屈曲时的向面内方向的收缩形变能量与板厚增加的形变能量之和的话，该前端部会产生屈曲形变。其结果，纵壁部15的下端处会向外侧产生褶皱。

因此，将在本发明中作为目标形状的冲压成型制品11成型的情况下，通过如图1所示的那样将板料3的前端部通过凹模9以使其不向外侧扩张的方式挤压，能够抑制在外侧产生褶皱。

然而，在挤压板料3的前端部的外侧来成型的情况下，会担心该前端部向内侧产生弯曲(bent)。在图4中，图示出了冲压成型制品11的纵壁部15 的前端部处所用的板料3的水平截面(沿着与图3所示的顶板部13的平面平行的方向切开而得到的板料3的截面)。如图4中的状态S1所示的板料3 的前端部在成型过程中，要如图4中的状态S3所示的那样向面外方向的内侧产生形变，成为板料3的前端部向内侧弯曲的状态，则必须经过一次如图 4中的状态S2所示的那样线性长度稍微变短的状态。但是，从形变能量的观点看，如图4中的状态S2所示的那样变成向内侧弯曲而线性长度即使是稍微变短的状态的形变，与向面内方向的收缩形变相比，也很难产生。即，即使用凹模9来从外侧挤压板料3的前端部，板料3向内侧弯曲而产生褶皱的情况也极难发生。

如上所述，通过用凹模9以从外侧挤压板料3的前端部的方式与其接触，且在除该接触以外不进行限制的状态下将板料3的前端部成型，能够防止该前端部向外侧的形变，能够抑制在该前端部产生褶皱。另外，从成型过程中直至成型结束时为止，容易向外侧产生褶皱的状态会一直持续，因此需要使板料3的前端部一直与凹模9接触来从外侧挤压该前端部。

作为使板料3的前端部一直与凹模9接触来进行成型的方法，如后述实施方式2所示，有对凹模9的纵壁成型部9a的截面形状进行改进等方法。

另外，如图1所示的那样，本实施方式1是用压板7压住板料3的上表面来进行挤压成型的冲压成型方法，但即使是不用压板7压住板料3来成型的方法，只要在成型中使板料3的前端部一直与凹模9的纵壁成型部9a接触，且除了该接触以外不对板料3的前端部进行限制，就能够在冲压成型制品11的纵壁部15不产生褶皱地将纵壁部15成型。

另外，在成型中与凹模9的纵壁成型部9a接触的板料3的前端部，如后述实施例1所示，为从板料3的前端起至4倍板厚的距离的范围即可，在这种情况下，能够在纵壁部15不产生褶皱地将纵壁部15成型。

实施方式2

基于表示成型过程中的状态的图1，来对本发明实施方式2涉及的冲压成型模具1进行说明。本发明实施方式2涉及的冲压成型模具1，与上述实施方式1同样地，是用于将如图2所示的、至少具有顶板部13、以及通过连接部14与顶板部13相连的纵壁部15、且在俯视时纵壁部15的整体或者一部分向外侧弯曲成凸出状的冲压成型制品11成型的模具。如图1所示，冲压成型模具1包括：对平板状的板料3的下表面进行支承的凸模5、对由凸模5的顶板成型部(forming top portion)5a支承的板料3的上表面进行按压的压板7、以及其纵壁成型部9a与由凸模5和压板7夹持的板料3抵接来进行弯折加工的凹模9。

凸模

凸模5具有顶板成型部5a、从顶板成型部5a的端部起向斜下方延伸的凸模肩部(shoulder portion of punch)5b、以及从凸模肩部5b的下端侧起向下方延伸的纵壁成型部(forming wall portion)5c。顶板成型部5a对呈平面的板料3的下表面进行支承。此外，凸模肩部5b的截面形状为曲率半径是 R的圆弧。

压板

压板7与凸模5的顶板成型部5a相向配置并能够升降。通过将板料3 载置于凸模5的顶板成型部5a上，并使压板7向凸模5侧移动并进行按压，能够由凸模5及压板7将板料3夹持。

凹模

凹模9具有与板料3抵接并对板料3进行弯折加工来将冲压成型制品 11的纵壁部15成型的纵壁成型部9a。纵壁成型部9a的截面形状为如图1 所示的曲线。通过使纵壁成型部9a的截面形状为曲线，能够在成型中使板料3的前端部一直与纵壁成型部9a接触。或者如后所述，使用如图5所示的具有截面形状为直线的纵壁成型部39a的凹模39，也可以在成型中使板料 3的前端部一直与纵壁成型部39a接触。

接下来，基于图6至图9，对为了使板料3的前端部一直与凹模9接触所需要的凹模9的纵壁成型部9a的截面形状进行说明。另外在图6至图9 中，对与图1中相同或相当的部位标注相同的符号。

使用如图6所示的具有凸模5、压板7及凹模29的现有的冲压成型模具21来对具有顶板部、纵壁部及法兰部的冲压成型制品进行冲压成型的情况下，凹模肩部29的截面形状由该冲压成型制品中纵壁部与法兰部的连接部的截面形状来确定。

另一方面，使用现有的冲压成型模具21来对在本发明中作为对象的不具有法兰部的冲压成型制品11进行冲压成型的情况下，只要能够避免冲压成型后在冲压成型制品11产生的断裂或褶皱等成型缺陷(forming defect)，对凹模肩部29b的截面形状可以与冲压成型制品11成型后的制品形状无关地进行设定。

因此，着眼于上述这一点，对用于在成型中使板料3的前端一直与凹模 9接触的纵壁成型部9a的截面形状进行了探讨。首先，对如图7所示的那样，使凹模9的纵壁成型部9a为倾斜角度固定的倾斜面的情况进行探讨。

在使凹模9的纵壁成型部9a如图7所示的那样为倾斜角度固定的倾斜面的情况下，为使板料3的前端一直与凹模9接触而被成型，需要使形成凹模9的纵壁成型部9a的倾斜面相对于水平方向的倾斜角度θ₂为成型下止点处的板料3的前端附近即冲压成型制品11的纵壁部15相对于水平方向的倾斜角度θ₁以上。然而，如上述那样使倾斜角度固定的倾斜面的倾斜角度θ₂为板料3的前端附近处的倾斜角度θ₁以上的固定值(参见图7)的话，则为了对板料3进行弯折加工到成型下止点为止，纵壁部15接近铅直而需要使倾斜面的倾斜角度θ₂接近90度，不得不使凹模9的成型行程变得非常长。

另一方面，相当于冲压成型制品11的纵壁部15的板料3的前端相对于水平方向的倾斜角度在成型中是变化的。因此，本发明人发现，使纵壁成型部9a的截面形状为：以在成型中与板料3的前端和凹模9接触的位置相应地纵壁成型部9a相对于水平方向的倾斜角度变化的曲线所表示的截面形状，则可以不延长成型行程而使板料3的前端一直与纵壁成型部9a接触。

纵壁成型部9a相对于水平方向的倾斜角度变化的具体的截面形状是如下所述决定的。如图8所示，设凸模5的在与顶板成型部5a的水平方向平行的面内的凸模半径为pr(mm)、凸模肩部5b的曲率半径为R(mm)、板料3的在与顶板成型部5a的水平方向平行的面内的板料半径为br(mm)、板料3的板厚为t(mm)。在该情况下，从与凸模肩部5b抵接而被弯折加工的板料3与凸模肩部5b分离的点(图8中的点A)起至板料3的前端为止的距离L，将板料3对凸模肩部5b的卷绕角度θ(rad)作为参数(parameter)，可以由下式给出。

由此，成型中的板料3的前端位置的轨迹(locus)，能够在xy坐标系中通过如下式所示的点(x,y)进行表示，其中，该xy坐标系中以顶板成型部 5a上在水平方向上的弯曲的曲率半径中心的点作为原点O，以顶板成型部 5a的水平方向作为x轴，以顶板成型部5a的铅直方向作为y轴。

如图9所示，与板料3的前端处的板料3和纵壁成型部9a接触的部分平行的方向相对于水平方向的角度θ_B，等于板料3对凸模肩部5b的卷绕角度θ。由此，为了使凹模9的纵壁成型部9a为能一直与板料3的前端接触的截面形状，与板料3的前端接触的点(图9中为点B)处纵壁成型部9a相对于水平方向的倾斜角度需要总是在角度θ_B以上，板料3对凸模肩部5b的卷绕角度θ与倾斜角度需要满足下式(1)的关系。

θ≤φ…(1)

由此，在要使纵壁成型部9a的高度即成型行程尽可能短的情况下，只要满足倾斜角度最小即的条件即可。

因此，在以凸模5的顶板成型部5a上在水平方向上的上述弯曲的曲率半径中心的点作为原点O，以顶板成型部5a的水平方向作为X轴，以顶板成型部5a的铅直方向作为Y轴的XY坐标系中，若设纵壁成型部9a的表面的坐标为(X,Y)，则纵壁成型部9a的表面的坐标(X,Y)中，在倾斜角度等于卷绕角度θ的情况下，随着X分量的增加Y分量会减少，因此纵壁成型部9a的最适截面形状只要设定为满足下式的关系即可。

dY/dX＝-tanθ

根据上述内容，在上述XY坐标系中，纵壁成型部9a的最适截面形状，能够通过由下式所示的最适曲线来表示。

将上式进行整理，则表示纵壁成型部9a的最适截面形状的最适曲线如下式(2)所示。

图10中，作为一个示例，表示了取凸模半径pr＝80mm、凸模肩部5b 的曲率半径R＝5mm、板料半径br＝100mm、板料3的板厚t＝1.2mm，卷绕角度θ(rad)以π/180为单位在0≤θ≤π/2的范围内通过数值计算求得的板料3 的前端的轨迹及最适曲线。

这样，通过给式(2)中各参数赋值来求取最适曲线，能够确定纵壁成型部9a的最适截面形状。通过使纵壁成型部9a为最适截面形状，使板料3 的前端一直与纵壁成型部9a抵接，从而能够防止成型行程的增加。图11中，表示了具有由上述方法确定的最适截面形状的纵壁成型部9a的一个示例。

进而，在以上述XY坐标系中任意X坐标位置处的上述最适曲线的切线相对于水平方向的倾斜角度为最适倾斜角度时，纵壁成型部9a的截面形状只要是由该任意X坐标位置处的切线相对于水平方向的倾斜角度为上述最适倾斜角度以上的曲线表示的截面形状(以下，称为容许截面形状)，就在成型中总是满足式(1)的条件。因此，在成型中板料3的前端一直与纵壁成型部9a接触而被弯折加工，从而能够抑制在冲压成型制品的纵壁部产生褶皱。

图12-1至图12-3为表示满足式(1)的纵壁成型部9a的容许截面形状的示例的图。另外，使冲压成型开始时的板料3的前端必须与纵壁成型部 9a接触。

图12-1中，图示了纵壁成型部9a的容许截面形状的例1。该例1的容许截面形状为由倾斜角度固定的倾斜面表示的容许截面形状。该例1中，如图12-1所示，倾斜角度比最适倾斜角度大。图12-2中，图示了纵壁成型部9a的容许截面形状的例2。该例2的容许截面形状是对最适截面形状进行相似放大而得到的容许截面形状。如图12-2所示，在任意X坐标位置，表示该例2的容许截面形状的曲线相对于水平方向的切线的倾斜角度比最适倾斜角度大。图12-3中，图示了纵壁成型部9a的容许截面形状的例3。该例3的容许截面形状为由曲率半径较大的圆弧表示的容许截面形状。在该例3中，如图12-3所示，在任意X坐标位置处上述圆弧的切线的倾斜角度比最适倾斜角度大。

因此，在图12-1至图12-3中的任一情况下纵壁成型部9a的截面形状都满足式(1)的条件，因此能够使板料3的前端一直与纵壁成型部9a接触来进行弯折加工。

进而，只要纵壁成型部9a的截面形状在任意X坐标位置处均满足式(1) 的条件的话，即使是如图13-1所示由该任意X坐标位置处的切线相对于水平方向的倾斜角度(在图13-1中未图示)在中途变小的曲线表示的容许截面形状也可以。

然而，例如如图13-2所示，在纵壁成型部9a的截面形状为由在某个X 坐标位置X_A处的切线的倾斜角度比最适倾斜角度小的曲线所表示的截面形状的情况下，其不满足式(1)的条件。这样不满足式(1)的条件的截面形状，对纵壁成型部9a而言是无法允许的不可容许截面形状。当纵壁成型部9a的截面形状为不可容许截面形状时，板料3的前端以外的部位会与纵壁成型部9a接触。因此，具有如图13-2所示的截面形状的纵壁成型部 9a并不是优选的。但是，纵壁成型部9a的截面形状在纵壁成型中，只要是能使板料3的前端起至4倍板厚的距离的范围一直与纵壁成型部9a接触的形状，就能够抑制褶皱的产生。

另外，对于将半径比求取纵壁成型部9a的最适截面形状时所取的板料 (以下，称为“基本板料41”)的板料半径br小的板料(以下，称为“小板料 43”)进行成型的情况，也可以通过应用本发明涉及的冲压成型模具1来抑制褶皱的产生。以下，基于图14-1及图14-2对这一点进行说明。

如图14-1所示，在由冲压成型模具1进行的对基本板料41的成型中，以凸模5的顶板成型部5a的高度为基准的凹模9的移动距离Ls内，基本板料41对凸模肩部5b的卷绕角度为θ。此外，设基本板料41的前端与纵壁成型部9a接触的点(图14-1中的点A)处凹模9的切线相对于水平方向的倾斜角度为同样地，如图14-2所示，在由冲压成型模具1进行的对小板料43的成型中，凹模9向凸模5侧的移动距离Ls内，小板料43对凸模肩部5b的卷绕角度为θ’。此外，设小板料43的前端与纵壁成型部9a接触的点(图14-2中的点B)处凹模9的切线相对于水平方向的倾斜角度为

如图14-1及图14-2所示，对于任意的凹模9的移动距离Ls，小板料43 的卷绕角度θ’的值总是比基本板料41的卷绕角度θ小。而且，小板料43的前端与纵壁成型部9a接触的点处凹模9的切线的倾斜角度的值比卷绕角度θ’大。因此，在使用具有呈基于基本板料41确定的截面形状的纵壁成型部9a的凹模9来使小板料43成型的情况下，由于肯定满足式(1)的关系，所以能够在使小板料43的前端一直与纵壁成型部9a接触的状态下进行成型，从而能够抑制褶皱的产生。但是，由于从冲压成型开始时就使小板料 43与凹模9接触，因此需要使小板料43的半径比凸模半径大。

另外，凹模9的纵壁成型部9a的截面形状如上述那样确定的部位，可以仅限于作为抑制在冲压成型制品11的纵壁部15产生褶皱的对象的部位，也可以是纵壁部15整体。

进而，在俯视时向外侧弯曲成凸出状的纵壁部15的曲率半径在纵壁部 15整体中不是固定值的情况下，可以按如下方法来设计凹模9，即，按照弯曲的曲率半径相等的部位将纵壁部15分割，对每个分割出的部位，根据上述方法来确定凹模9的纵壁成型部9a的截面形状，并将具有像这样对每个分割部位分别确定的截面形状的纵壁成型部9a连接起来。

实施例1

本发明涉及的冲压成型方法及冲压成型模具，通过以使板料的从前端起至4倍板厚的距离的范围的前端部一直与凹模的纵壁成型部接触、且除该接触以外不会对板料前端部进行限制的状态来将冲压成型制品的纵壁部成型，能够抑制在俯视时该冲压成型制品向外侧弯曲成凸出状的纵壁部上产生褶皱。对此，进行了验证实验。以下，对该实验进行说明。

本实施例1的对象为，对如图15所示的具有通过连接部54与圆盘状的顶板部53相连的纵壁部55的冲压成型制品进行挤压成型的情况。冲压成型制品51的尺寸为，顶板部53的半径r为90mm，连接部54的曲率半径为 8mm。此外在冲压成型制品51的成型中使用的板料3，使用板厚t＝1.2mm、抗拉强度(tensile strength)590MPa等级的钢板A、或是板厚t＝1.6mm、抗拉强度590MPa等级的钢板B两种。并且，由于是将具有圆盘状的顶板部 53的冲压成型制品51成型，板料3也是圆盘形状，其半径(板料半径)在钢板A的情况下为105mm，钢板B的情况下为107mm。

对于上述规格的板料3，在使用截面如图1所示的本发明涉及的冲压成型模具1，通过挤压成型对冲压成型制品51进行冲压成型时，使凸模5的凸模半径为90mm，凸模肩部5b的曲率半径为8mm。凹模9的纵壁成型部 9a的截面形状为使式(2)中的各参数分别为pr＝90mm、R＝8mm、t＝1.2mm、且br为100-105mm中每隔1mm取值而确定的截面形状。

由于用于冲压成型的板料3的板料半径为105mm，因此在为使式(2) 的板料3的板料半径为br＝105mm而求出的最适截面形状的纵壁成型部9a 的情况下，只有板料3的前端与纵壁成型部9a接触而被成型。另一方面，在为取比板料3的板料半径小的br而确定的截面形状的纵壁成型部9a的情况下，板料3的包含有从前端起向内侧进入的部位的前端部与纵壁成型部 9a接触而被成型。这里，板料3的板料半径与式(2)的br之间的差值越大，与纵壁成型部9a接触的上述前端部的范围也随之扩大。

表1显示了对钢板A及钢板B在上述条件下进行挤压成型，在冲压成型制品51的纵壁部55是否产生了褶皱、以及求出的与纵壁成型部9a接触的板料3的前端部的范围a的结果。

表1

根据表1，证实了钢板A及钢板B均具有以下效果，即，在板料3的前端部的范围a与板厚t的比为4.0倍以下的情况下，通过使板料3的前端部一直与凹模9的纵壁成型部9a接触来从外侧挤压，能够抑制在冲压成型制品51产生褶皱。即，基于式(2)来决定下述那样的纵壁成型部9a的截面形状，即，使从板料3的前端起至4.0倍板厚的范围的板料的前端部与纵壁成型部9a接触的纵壁成型部9a的截面形状，由此能够在通过挤压成型将具有向外侧弯曲成凸出状的形状的冲压成型制品51成型时抑制纵壁部55产生褶皱。

实施例2

本实施例2，是验证了使用如图1所示的本发明涉及的冲压成型模具1，通过挤压成型来将如图2所示的具有在俯视时向外侧弯曲成凸出状的纵壁部15的冲压成型制品11成型时，在纵壁部15是否产生褶皱的实施例。

冲压成型制品11的尺寸为，顶板部13与纵壁部15的连接部14的截面的曲率半径为5mm、顶板部13的在与水平方向平行的面内的弯曲的曲率半径为80mm。板料3为板厚1.2mm、抗拉强度980MPa等级的钢板。凹模9 的纵壁成型部9a的最适截面形状A基于冲压成型制品11的各尺寸，使式(2) 中的各参数分别为pr＝80mm、R＝5mm、t＝1.2mm、br＝100mm而确定。另外，如在实施方式2中所述的，板料半径比br＝100mm小而比凸模5的凸模半径pr大的板料3也属于本发明的范围。另外，如图16所示，板料3的板料半径为板料3的前端部处弯曲的曲率半径。

本实施例2的对象为，除了使用包括具有为上述最佳截面形状A的纵壁成型部9a的凹模9的冲压成型模具1(本发明例1)之外，还分别使用如图5所示的包括具有相对于水平方向的倾斜角度固定的纵壁成型部39a的凹模39的冲压成型模具31(本发明例2)、以及如图6所示的包括具有曲率半径固定(＝5mm)的凹模肩部29b的旧有形状的凹模29的冲压成型模具21 (比较例1)，来对板料半径不同的板料3进行挤压成型的情况。本实施例2 对上述各种情况下冲压成型制品11的冲压成型制品高度h进行改变，来探讨是否产生褶皱。另外，本发明例2中纵壁成型部39a相对于水平方向的倾斜角度为基于冲压成型制品11的纵壁部15相对于水平方向的倾斜角度能够取得的最大倾斜角度(＝87.7°)。本实施例2的结果如表2所示。

表2○：没有褶皱

×：产生了褶皱

如表2所示，本发明例1及本发明例2中，与板料半径无关地，在冲压成型制品11的纵壁部15均没有产生褶皱。特别是，在板料半径为100mm 的情况下，也能够不产生褶皱地将纵壁部15成型。参见表2可知，这些本发明例1及本发明例2的各个结果比使用现有的冲压成型模具21成型得到的比较例1效果更好。

此外，本发明例1中的成型行程为80mm，与此相对，本发明例2中的成型行程为470mm，通过使凹模9的纵壁成型部9a为最适截面形状A，实现了防止成型行程的增加。

根据上述内容，证实了通过使凹模的纵壁成型部为一直能与板料的前端部接触的截面形状，即使增高冲压成型制品的高度h也能够抑制在冲压成型制品11的纵壁部15产生褶皱。而且显示出，通过使凹模的纵壁成型部为最适截面形状，不需要大幅度地增加成型行程，就能够将冲压成型制品11的纵壁部15成型。

实施例3

本实施例3，是检验了使用本发明涉及的冲压成型模具1，通过挤压成型来将如图15所示的圆盘状的冲压成型制品51成型，是否会在冲压成型制品51的纵壁部55产生褶皱的实施例。

如图15所示，冲压成型制品51具有顶板部53及纵壁部55。顶板部53 与纵壁部55通过曲率固定的圆弧状曲面即连接部54连续地相连。该纵壁部 55的高度相当于冲压成型制品51的高度(冲压成型制品高度h)。本实施例 3中，冲压成型制品51是将板厚1.2mm、抗拉强度590MPa等级的钢板作为板料3，使用截面如图1所示的冲压成型模具1来成型的。冲压成型制品51 的尺寸为，顶板部53的半径r为90mm，顶板部53与纵壁部55的连接部 54的曲率半径为8mm。

本实施例3中，凹模9的纵壁成型部9a的最适截面形状是基于冲压成型制品51的上述各尺寸，使式(2)中的各参数分别为pr＝80mm、R＝5mm、 t＝1.2mm而确定的。在此情况下，纵壁成型部9a的最适截面形状为br＝110mm 的最适截面形状B(本发明例3)与br＝105mm的最适截面形状C(本发明例4)2种，本实施例3中，对这两种纵壁成型部9a进行探讨。进而，本实施例3显示了通过与如图6所示的使用现有冲压成型模具21进行挤压成型的情况进行比较来检验本发明效果的示例。现有冲压成型模具21包括凹模肩部29b的曲率半径为8mm(比较例2)或2mm(比较例3)两种模具。

本实施例3的对象为，使用纵壁成型部9a为最适截面形状的冲压成型模具1(本发明例3或本发明例4)或是现有冲压成型模具21(比较例2或比较例3)，来对板料半径不同的板料3进行挤压成型的情况。本实施例3 对在得到的冲压成型制品51的纵壁部55是否产生了褶皱进行了确认。本实施例3的结果如表3所示。

表3○：没有褶皱

×：产生了褶皱

如表3所示，与凹模肩部29b的曲率半径为2mm的比较例3相比，曲率半径较大的比较例2防止褶皱的效果稍好，但使用具有为本发明例3、4 所示的最适截面形状B或最适截面形状C的纵壁成型部9a的冲压成型模具 1的话，即使是更大的板料半径，均能够不产生褶皱地将冲压成型制品51 的纵壁部55冲压成型。

根据上述内容，证实了通过使用本发明涉及的冲压成型模具，比起现有冲压成型模具能够显著地提升防止褶皱的效果。

如上所述，本发明涉及的冲压成型方法及冲压成型模具，对于冲压成型制品的挤压成型是有效的，特别适用于能够在抑制褶皱产生的同时以一个步骤简单地将在俯视时向冲压成型制品的外侧弯曲成凸出状的纵壁部成型的冲压成型方法及冲压成型模具。

Claims (5)

1.一种冲压成型方法，其是不具有法兰部的冲压成型制品的冲压成型方法，是利用凹模和凸模挤压成型出冲压成型制品的冲压成型方法，所述冲压成型制品至少具有顶板部及通过连接部与该顶板部相连的纵壁部，且在俯视时该纵壁部的整体或者一部分向冲压成型制品的外侧弯曲成凸出状，所述冲压成型方法的特征在于：

使板料的前端部一直与所述凹模的纵壁成型部接触，且在所述纵壁成型部中不由所述凹模进行该接触以外的限制，在此状态下将所述纵壁部成型。

2.根据权利要求1所述的冲压成型方法，其特征在于：

所述板料的前端部为从所述板料的前端起至4倍板厚的距离的范围。

3.一种冲压成型模具，用于权利要求1或2所述的冲压成型方法，其特征在于：

包括凸模和凹模，

所述凹模的纵壁成型部的截面形状为在纵壁成型中能使板料的前端部一直与所述纵壁成型部接触的形状。

4.根据权利要求3所述的冲压成型模具，其特征在于：

所述纵壁成型部的截面形状为在纵壁成型中能使所述板料的前端起至4倍板厚的距离的范围一直与所述纵壁成型部接触的形状。

5.一种冲压成型模具，用于挤压成型出冲压成型制品，所述冲压成型制品不具有法兰部，且至少具有顶板部及通过连接部与该顶板部相连的纵壁部，在俯视时该纵壁部的整体或者一部分向冲压成型制品的外侧弯曲成凸出状，所述冲压成型模具的特征在于，包括：

凸模，其具有承载板料的顶板成型部、与该顶板成型部相连且沿着所述冲压成型制品的所述弯曲的凸模肩部、以及与所述凸模肩部相连的纵壁成型部；以及

凹模，其具有相对于该凸模移动来将所述冲压成型制品的所述纵壁部成型的纵壁成型部，其中

该凹模的所述纵壁成型部的截面形状为：

在以所述顶板成型部上作为所述弯曲的曲率半径的中心的点为原点、水平方向为X轴且铅直方向为Y轴的XY坐标系中由下式表示的曲线为最适曲线、任意的X坐标位置的所述最适曲线的切线的倾斜角度为最适倾斜角度时，

由所述X坐标位置的切线相对于水平方向的倾斜角度为所述最适倾斜角度以上的曲线表示的形状，

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其中，

pr为凸模半径(mm)；

R为凸模肩部的曲率半径(mm)；

br为板料半径(mm)；

t为板料的板厚(mm)；

θ为板料对凸模肩部的卷绕角度，且0≤θ≤π/2(rad)。