CN108602106A - 压制装置和压制成型品的制造方法 - Google Patents

压制装置和压制成型品的制造方法 Download PDF

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Abstract

压制成型品的制造方法具备第1工序和第2工序。在第1工序中，使用冲头(13)和第1冲模(11)而在坯料(S)压制成型凹部(8)。冲头(13)具备与压制成型品的整体形状相对应的形状。第1冲模(11)具备至少与凹部的形状相对应的形状。在第2工序中，使用冲头(13)和第2冲模(12)而在坯料(S)压制成型纵壁部(5)和棱线部。第2冲模(12)配置于第1冲模(11)的旁边。第2冲模(12)具备至少与纵壁部(5)和棱线部的形状相对应的形状。第1工序在第2工序之后结束。压制成型品的制造方法能够制造耐疲劳性优异的压制成型品。

Description

压制装置和压制成型品的制造方法
技术领域
本发明涉及用于利用压制成型来从原材料金属板制造压制成型品(例：汽车用下臂)的压制装置及其制造方法。
背景技术
在汽车中，车轮借助悬架装置(悬架)安装于车身。构成该悬架装置的构件之一是下臂。汽车用下臂(以下，也简称为“下臂”)的一端部借助悬架装置的框架(具体而言是悬架件)安装于车身。在下臂的另一端部安装有车轮(具体而言是轮子)。
在图1中示出下臂的一个例子。图1所示的压制成型品1包括主体部2和突起部3。主体部2是L字形状或弓形状。主体部2的两端中的、一个端部(以下，也称为“第1端部”)2a是要安装于汽车车身的端部。另一个端部(以下，也称为“第2端部”)2b是要安装于汽车车轮的端部。此外，在图1中，要与车轮连结的一侧以附图标记“WH”表示，要与车身连结的一侧以附图标记“B”表示。
突起部3向主体部2的弯曲的外侧突出。在图1中，在主体部2的长度方向的大致中间(换言之，第1端部2a与第2端部2b的大致中间)设有突起部3。突起部3也是要安装于汽车车身的部分。
主体部2和突起部3的截面形状均是槽形。也就是说，主体部2和突起部3分别具备顶板部4和两个纵壁部，该两个纵壁部是纵壁部5a、5b以及5c中的两个。纵壁部5a在压制成型品1的主体部2的第1端部2a与主体部2的第2端部2b之间延伸。纵壁部5b在主体部2的第1端部2a与突起部3之间延伸。纵壁部5c在主体部2的第2端部2b与突起部3之间延伸。以下，纵壁部表示图1中的纵壁部5a，附图标记为5。如图1所示，纵壁部5向突起部3侧弯曲(以下，也简称为“向内侧弯曲”)。顶板部4借助棱线部6与纵壁部5相连。棱线部6向顶板部4侧弯曲。顶板部4包括缘部7和凹部8。缘部7与棱线部6相邻。凹部8沿着缘部7。另外，凹部8具有底面8b和内壁面8c。凹部8的底面8b具有端部8a。
在图1中，凹部8设于主体部2的顶板部4的表面的直到突起部3、第1端部2a以及第2端部2b的附近为止的区域。
这样的形状的压制成型品1是对原材料金属板(坯料)进行压制成型而制造的。对于与压制成型有关的现有技术，存在下述的现有技术。
在日本特开2007-144507号公报(专利文献1)中公开有一种形状冻结性优异的压制成型品的制造方法。在成型压制成型品的纵壁部之际，纵壁部受到弯曲、弯曲恢复变形，因此，纵壁部易于翘曲(易于回弹)。为了消除该翘曲，在专利文献1的制造方法中，纵壁部被成型成波板形状。在专利文献1中记载有如下内容：由此，纵壁部的翘曲(回弹)被抑制。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-144507号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在将专利文献1所记载的制造方法应用到下臂所代表那样的汽车的车身底部部件(悬架零件)等的制造的情况下，所成型的零件的性能(包括耐疲劳性)有时降低。尤其是，车身底部部件由于汽车的行驶时的振动而被施加反复载荷，因此，需要耐疲劳性。
图2A～图2C是表示使用于下臂的压制成型品的、通常的制造工序的一个例子的剖视图。对制造图1所示的压制成型品1的情况进行说明。图2A是表示通常的制造方法中的、压制成型前的阶段的图。图2B是表示通常的制造方法中的、压制成型中的阶段的图。图2C是表示通常的制造方法中的、压制成型结束时的阶段的图。
在制造图1所示的压制成型品1的情况下，如图2A所示，使用第1冲模101和第2冲模102作为上模，使用与上模相对的冲头103作为下模。第1冲模101和第2冲模102配置于上部保持件104的下侧。冲头103被支承于下部保持件105。上部保持件104安装于未图示的滑块。
最初，如图2A所示，将由金属板等构成的坯料S配置于冲头103的预定的位置。坯料S具备通过预先压制成型所成型的凹部106。坯料S具备与作为最终产品的压制成型品的凹部相同的形状的凹部。之后，未图示的滑块下降，第1冲模101和第2冲模102也下降。
接着，如图2B所示，首先，利用第1冲模101和冲头103夹持坯料S的凹部106。之后，如图2C所示，滑块进一步下降，由第2冲模102和冲头103进行的成型结束。即，在由第1冲模101和冲头103约束着坯料S的凹部106的状态下，利用第2冲模102和冲头103成型纵壁部107，获得压制成型品100。
图3是图2C中的压制成型品的棱线部附近的放大图。在第2冲模102到达了成型下止点时，在压制成型品100的棱线部108的背侧(图3中的冲头103侧)产生压缩应力。若第1冲模101和第2冲模102起模、约束被解除，则复原力向图3中的箭头的方向起作用，压制成型品100欲恢复成成型前的形状(以下，也将该现象称为回弹)。若由复原力导致的位移量(以下，称为回弹量)较大，则在压制成型品100的棱线部108的背侧，替代压缩应力而产生拉伸应力并残存(以下，将残存的拉伸应力也称为残留拉伸应力)。具有残留拉伸应力的压制成型品若被反复施加载荷，则在具有残留拉伸应力的部分易于产生龟裂。即，若压制成型品具有残留拉伸应力，则耐疲劳性降低。尤其是，具有向图1所示的内侧弯曲的纵壁部5的下臂的耐疲劳性易于降低。其原因在于，向内侧弯曲的纵壁部5的成型是拉伸折边成型，因此，在成型下止点处在棱线部6的背侧(截面的内侧)易于产生压缩应力，回弹量易于变大。
在将专利文献1的制造方法应用到下臂等压制成型品的制造的情况下，棱线部的残余应力未被充分地降低。因此，在专利文献1的制造方法中，在抑制导致上述的压制成型品的耐疲劳性的降低的回弹方面并不充分。
而且，专利文献1所记载的制造方法以具有恒定截面的零件为对象。因此，即使适用于例如下臂那样的、具有具备凹部的顶板部和沿着零件长度方向弯曲的纵壁部(棱线部)的零件，也无法确保优异的耐疲劳性。
本发明是鉴于上述的实际情况而做成的。本发明的目的在于提供用于制造抑制了耐疲劳性的降低的压制成型品的压制装置及其制造方法。
用于解决问题的方案
本发明的实施方式的压制装置具备冲头、第1冲模以及第2冲模。冲头具有：顶面；侧面；以及冲头肩，其将顶面和侧面相连。冲头肩向顶面侧弯曲。在顶面形成有凹部。第1冲模与冲头的凹部相对地配置。第1冲模具有与凹部相对应的形状的凸部。与凹部相对应的形状的凸部意味着将凹部的形状翻转而成的凸部。严密而言，凸部比凹部小坯料的厚度的量。第2冲模配置于第1冲模的旁边。第2冲模具有与冲头的冲头肩和侧面相对应的凹形状。与冲头的冲头肩和侧面相对应的凹形状意味着将冲头的冲头肩和侧面的形状翻转而成的形状。在压制成型中，在第2冲模到达了成型下止点之后，第1冲模到达成型下止点。为此，压制装置对第1冲模和第2冲模的运动进行机械控制或电控制。
在进行机械控制的情况下，压制装置还具备：上部保持件，其配置于第1冲模和第2冲模的上侧；第1加压构件，其配置于上部保持件与第1冲模之间；以及第2加压构件，其配置于上部保持件与第2冲模之间。第2冲模的从凹形状延伸的与第1冲模相邻的缘位于比第1冲模的从凸部延伸的与第2冲模相邻的缘低的位置。因此，在压制成型中，在第2冲模到达了成型下止点之后，第1冲模到达成型下止点。
而且，也可以是，在上部保持件与第2加压构件之间配置有第1冲模的一部分。在该情况下，压制装置具备：上部保持件，其配置于第1冲模的上侧；第1加压构件，其配置于上部保持件与第1冲模之间；以及第2加压构件，其在第2冲模的上侧配置于第1冲模与第2冲模之间。第2冲模的从凹形状延伸的与第1冲模相邻的缘位于比第1冲模的从凸部延伸的与第2冲模相邻的缘低的位置。因此，在压制成型中，在第2冲模到达了成型下止点之后，第1冲模到达成型下止点。第1加压构件的加压力比第2构件的加压力大。其原因在于，若第2构件的加压力比第1加压构件的加压力大，则无法利用第1冲模进行压制成型。
在进行电控制的情况下，压制装置还具备负责第1冲模和第2冲模的移动的控制机构。控制机构在使第2冲模到达了成型下止点之后使第1冲模到达成型下止点。因此，在压制成型中，在第2冲模到达了成型下止点之后，第1冲模到达成型下止点。
本发明的实施方式的压制装置具备冲头、第1冲模、第2冲模以及第3冲模。冲头具有：顶面；侧面；以及冲头肩，其将顶面和侧面相连。冲头肩向顶面侧弯曲。在顶面形成有具有底面和内壁面的凹部。第1冲模与冲头的凹部中的至少内壁面相对地配置。第1冲模具有与凹部的内壁面相对应的形状的凸部。与内壁面相对应的形状的凸部意味着将内壁面的形状翻转而成的凸部。第2冲模配置于第1冲模的旁边。第2冲模具有与冲头的冲头肩和侧面相对应的凹形状。第3冲模配置于第1冲模的旁边。第3冲模隔着第1冲模配置于与第2冲模相反的一侧。在压制成型中，在第3冲模到达了成型下止点之后，第2冲模到达成型下止点。在第2冲模到达了成型下止点之后，第1冲模到达成型下止点。为此，压制装置对第1冲模、第2冲模以及第3冲模的运动进行机械控制或电控制。
在进行机械控制的情况下，压制装置还具备上部保持件、第1加压构件、第2加压构件以及第3加压构件。上部保持件配置于第1冲模、第2冲模以及第3冲模的上侧。第1加压构件配置于上部保持件与第1冲模之间。第2加压构件配置于上部保持件与第2冲模之间。第3加压构件配置于上部保持件与第3冲模之间。第3冲模的与第1冲模相邻的冲头侧的缘位于比第2冲模的从凹形状延伸的与第1冲模相邻的缘低的位置。第2冲模的从凹形状延伸的与第1冲模相邻的缘位于比第1冲模的从凸部延伸的与第2冲模相邻的缘低的位置。因此，在压制成型中，在第3冲模到达了成型下止点之后，第2冲模到达成型下止点。在第2冲模到达了成型下止点之后，第1冲模到达成型下止点。
而且，也可以在第2加压构件和第3加压构件中的至少一者与上部保持件之间配置有第1冲模的一部分。在该情况下，压制装置具备：上部保持件，其配置于第1冲模和第2冲模的上侧；第1加压构件，其配置于上部保持件与第1冲模之间；第2加压构件，其配置于第2冲模的上侧；以及第3加压构件，其配置于第3冲模的上侧。第2加压构件和第3加压构件中的至少一者配置于第1冲模的下侧。第3冲模的与第1冲模相邻的冲头侧的缘位于比第2冲模的从凹形状延伸的与第1冲模相邻的缘低的位置。第2冲模的从凹形状延伸的与第1冲模相邻的缘位于比第1冲模的从凸部延伸的与第2冲模相邻的缘低的位置。因此，在压制成型中，按照第3冲模、第2冲模、第1冲模的顺序到达成型下止点。第1加压构件的加压力比配置于第1冲模之下的第2加压构件和第3加压构件的加压力的合计大。其原因在于，若配置于第1冲模之下的第2加压构件和第3加压构件的加压力的合计比第1加压构件的加压力大，则无法利用第1冲模进行压制成型。
在进行电控制的情况下，压制装置还具备负责第1冲模、第2冲模以及第3冲模的移动的控制机构。控制机构在使第3冲模到达了成型下止点之后，使第2冲模到达成型下止点。之后，控制机构使第1冲模到达成型下止点。因此，在压制成型中，在第3冲模到达了成型下止点之后，第2冲模到达成型下止点。在第2冲模到达了成型下止点之后，第1冲模到达成型下止点。
本发明的实施方式的压制成型品的制造方法具备第1工序和第2工序。压制成型品具备：顶板部；纵壁部；以及棱线部，其将顶板部和纵壁部相连。棱线部向顶板部侧弯曲。在顶板部形成有凹部。在第1工序中，使用冲头和第1冲模而在坯料压制成型凹部。冲头具备与压制成型品的整体形状相对应的形状。第1冲模具备至少与凹部的形状相对应的形状。与凹部的形状相对应的形状意味着将凹部的形状翻转而成的凸部。顶板部的凹部被第1冲模的凸部成型。在第2工序中，使用冲头和第2冲模而在坯料压制成型纵壁部和棱线部。第2冲模配置于第1冲模的旁边。第2冲模具备至少与纵壁部和棱线部的形状相对应的形状。与纵壁部和棱线部的形状相对应意味着具备与纵壁部和棱线部的形状相仿的凹形状。第1工序在第2工序之后结束。
本发明的实施方式的压制成型品的制造方法具备第1工序和第2工序。压制成型品具备：顶板部；纵壁部；以及棱线部，其将顶板部和纵壁部相连。棱线部向顶板部侧弯曲。在顶板部形成有具有底面和内壁面的凹部。在第1工序中，使用冲头和第1冲模而在坯料压制成型至少内壁面。冲头具备与压制成型品的整体形状相对应的形状。第1冲模具备至少与凹部的内壁面的形状相对应的形状。在第2工序中，使用冲头和第2冲模而在坯料压制成型纵壁部和棱线部。第2冲模配置于第1冲模的旁边。第2冲模具备至少与纵壁部和棱线部的形状相对应的形状。在第1工序和第2工序中，使用冲头和第3冲模来夹持坯料。第3冲模具备与压制成型品的凹部的底面的至少一部分的形状相对应的形状。第1工序在第2工序之后结束。
发明的效果
本发明的压制装置和制造方法能够抑制压制成型品的耐疲劳性的降低。
附图说明
图1是示意性地表示作为下臂形成的压制成型品的形状例的立体图。
图2A是表示在通常的制造方法中压制成型前的阶段的图。
图2B是表示在通常的制造方法中压制成型中的阶段的图。
图2C是表示在通常的制造方法中压制成型结束时的阶段的图。
图3是图2C中的压制成型品的棱线部附近的放大图。
图4是表示第1实施方式的压制装置的剖视图。
图5A是表示在第1实施方式的第1工序和第2工序中压制成型前的阶段的图。
图5B是表示在第1实施方式的压制成型工序中压制成型中的阶段的图。
图5C是表示在第1实施方式的第1工序和第2工序中压制成型结束时的阶段的图。
图6是放大图5C中的下臂的棱线部的附近的剖视图。
图7A是表示在第2实施方式的第1工序和第2工序中压制成型前的阶段的图。
图7B是表示在第2实施方式的第1工序和第2工序中压制成型中的阶段的图。
图7C是表示在第2实施方式的第1工序和第2工序中压制成型结束时的阶段的图。
图8是表示使用了与图7A～图7C不同的坯料的第2实施方式的第1工序和第2工序的一个例子的剖视图。
图9是表示第3实施方式的压制装置的剖视图。
图10是图9中的冲头肩附近的放大图。
图11A是表示在第3实施方式的第1工序和第2工序中压制成型前的阶段的图。
图11B是表示在第3实施方式的第1工序和第2工序中压制成型中的阶段的图。
图11C是表示在第3实施方式的第1工序和第2工序中压制成型结束时的阶段的图。
图12是表示第1实施方式的压制装置的变形例的剖视图。
图13是表示第3实施方式的压制装置的变形例的剖视图。
图14是表示第1实施方式的压制装置的变形例的剖视图。
图15是表示第3实施方式的压制装置的变形例的剖视图。
图16是表示第3实施方式的压制装置的变形例的剖视图。
具体实施方式
本实施方式的压制装置具备冲头、第1冲模以及第2冲模。冲头具有顶面、侧面以及冲头肩，该冲头肩将顶面和侧面相连。冲头肩向顶面侧弯曲。在顶面形成有凹部。第1冲模与冲头的凹部相对地配置。第1冲模具有与凹部相对应的形状的凸部。第2冲模配置于第1冲模的旁边。第2冲模具有与冲头的冲头肩和侧面相对应的形状的凹部。在压制成型中，在第2冲模到达了成型下止点之后，第1冲模到达成型下止点。为此，对第1冲模和第2冲模的运动进行机械控制或电控制。
在进行机械控制的情况下，压制装置还具备：上部保持件，其配置于第1冲模和第2冲模的上侧；第1加压构件，其配置于上部保持件与第1冲模之间；以及第2加压构件，其配置于上部保持件与第2冲模之间。第2冲模的从凹形状延伸的与第1冲模相邻的缘位于比第1冲模的从凸部延伸的与第2冲模相邻的缘低的位置。因此，在压制成型中，在第2冲模到达了成型下止点之后，第1冲模到达成型下止点。
而且，也可以是，在上部保持件与第2加压构件之间配置有第1冲模的一部分。在该情况下，压制装置具备：上部保持件，其配置于第1冲模的上侧；第1加压构件，其配置于上部保持件与第1冲模之间；以及第2加压构件，其在第2冲模的上侧配置于第1冲模与第2冲模之间。第2冲模的从凹形状延伸的与第1冲模相邻的缘位于比第1冲模的从凸部延伸的与第2冲模相邻的缘低的位置。因此，在压制成型中，在第2冲模到达了成型下止点之后，第1冲模到达成型下止点。第1加压构件的加压力比第2构件的加压力大。其原因在于，若第2构件的加压力比第1加压构件加压力大，则无法利用第1冲模进行压制成型。
在进行电控制的情况下，压制装置具备负责第1冲模和第2冲模的移动的控制机构。控制机构在使第2冲模到达了成型下止点之后使第1冲模到达成型下止点。因此，在压制成型中，在第2冲模到达了成型下止点之后，第1冲模到达成型下止点。
根据本实施方式的压制装置，由第1冲模进行的成型在由第2冲模进行的成型之后结束。也就是说，在第2冲模到达了成型下止点之后，第1冲模到达成型下止点。即，在成型了压制成型品的纵壁部之后，凹部被成型。由此，在坯料(被加工件)被第1冲模加工时，坯料被朝向冲头的凹部拉入。此时，坯料的材料从纵壁部侧向凹部侧流入。若材料向凹部侧流入，则拉伸方向的力被施加于压制成型品的棱线部的背侧，因此，压缩应力降低。其结果，纵壁部的回弹量减小，棱线部的背侧的残余应力与以往相比被降低。因而，抑制下臂1的耐疲劳性的降低。
在制造在与压制成型品的长度方向垂直的截面中观察时仅在单侧具有纵壁部的压制成型品的情况下，能够适用以下这样的压制装置。
本实施方式的压制装置具备冲头、第1冲模、第2冲模以及第3冲模。冲头具有顶面、侧面以及冲头肩，该冲头肩将顶面和侧面相连。冲头肩向顶面侧弯曲。在顶面形成有具有底面和内壁面的凹部。第1冲模与冲头的凹部中的至少内壁面相对地配置。第1冲模具有与凹部的内壁面相对应的形状的凸部。第2冲模配置于第1冲模的旁边。第2冲模具有与冲头的冲头肩和侧面相对应的形状的凹部。第3冲模配置于第1冲模的旁边，且隔着第1冲模配置于与第2冲模相反的一侧。在压制成型中，在第3冲模到达了成型下止点之后，第2冲模到达成型下止点。而且，在第2冲模到达了成型下止点之后，第1冲模到达成型下止点。为此，对第1冲模、第2冲模以及第3冲模的运动进行机械控制或电控制。
在进行机械控制的情况下，压制装置还具备：上部保持件，其配置于第1冲模和第2冲模的上侧；第1加压构件，其配置于上部保持件与第1冲模之间；第2加压构件，其配置于上部保持件与第2冲模之间；以及第3加压构件，其配置于上部保持件与第3冲模之间。第3冲模的与第1冲模相邻的冲头侧的缘位于比第2冲模的从凹形状延伸的与第1冲模相邻的缘低的位置。第2冲模的从凹形状延伸的与第1冲模相邻的缘位于比第1冲模的从凸部延伸的与第2冲模相邻的缘低的位置。因此，在压制成型中，按照第3冲模、第2冲模、第1冲模的顺序到达成型下止点。
而且，也可以是，在第2加压构件和第3加压构件中的至少一者与上部保持件之间配置有第1冲模的一部分。在该情况下，压制装置具备：上部保持件，其配置于第1冲模和第2冲模的上侧；第1加压构件，其配置于上部保持件与第1冲模之间；第2加压构件，其配置于第2冲模的上侧；以及第3加压构件，其配置于第3冲模的上侧。第2加压构件和第3加压构件中的至少一者配置于第1冲模的下侧。第3冲模的与第1冲模相邻的冲头侧的缘位于比第2冲模的从凹形状延伸的与第1冲模相邻的缘低的位置。第2冲模的从凹形状延伸的与第1冲模相邻的缘位于比第1冲模的从凸部延伸的与第2冲模相邻的缘低的位置。因此，在压制成型中，按照第3冲模、第2冲模、第1冲模的顺序到达成型下止点。第1加压构件的加压力比配置于第1冲模之下的第2加压构件和第3加压构件的加压力的合计大。其原因在于，若配置于第1冲模之下的第2加压构件和第3加压构件的加压力的合计比第1加压构件的加压力大，则无法利用第1冲模进行压制成型。
在进行电控制的情况下，压制装置具备负责第1冲模、第2冲模以及第3冲模的移动的控制机构。控制机构在按照第3冲模、第2冲模、第1冲模的顺序使第3冲模、第2冲模、第1冲模到达成型下止点的任何情况下，在从第3冲模到达成型下止点到第1冲模到达成型下止点为止的期间内，第3冲模均位于成型下止点。在从第2冲模到达成型下止点到第1冲模到达成型下止点为止的期间内，第2冲模位于成型下止点。
在上述的压制装置中，优选冲头肩的截面的曲率半径是2mm以上且10mm以下。优选冲头肩的最大弯曲半径是100mm以上且250mm以下。另外，优选冲头肩与冲头的凹部之间的宽度是15mm以下。优选冲头的凹部的深度是3mm以上且20mm以下。
本发明的实施方式的压制成型品的制造方法具备第1工序和第2工序。压制成型品具备：顶板部；纵壁部；以及棱线部，其将顶板部和纵壁部相连。棱线部向顶板部侧弯曲。在顶板部形成有凹部。在第1工序中，使用冲头和第1冲模而在坯料压制成型凹部。冲头具备与压制成型品的整体形状相对应的形状。第1冲模具备至少与凹部的形状相对应的形状。与凹部的形状相对应的形状意味着将凹部的形状翻转而成的凸部。顶板部的凹部被第1冲模的凸部成型。在第2工序中，使用冲头和第2冲模而在坯料压制成型纵壁部和棱线部。第2冲模配置于第1冲模的旁边。第2冲模具备至少与纵壁部和棱线部的形状相对应的形状。与纵壁部和棱线部的形状相对应意味着具备与纵壁部和棱线部的形状相仿的凹形状。第1工序在第2工序之后结束。
在制造在与压制成型品的棱线垂直的截面观察时仅在单侧具有纵壁部的压制成型品的情况下，能够适用以下这样的制造方法。
本发明的实施方式的压制成型品的制造方法具备第1工序和第2工序。压制成型品具备：顶板部；纵壁部；以及棱线部，其将顶板部和纵壁部相连。棱线部向顶板部侧弯曲。在顶板部形成有具有底面和内壁面的凹部。在第1工序中，使用冲头和第1冲模而在坯料压制成型至少内壁面。冲头具备与压制成型品的整体形状相对应的形状。第1冲模具备至少与凹部的内壁面的形状相对应的形状。在第2工序中，使用冲头和第2冲模而在坯料压制成型纵壁部和棱线部。第2冲模配置于第1冲模的旁边。第2冲模具备至少与纵壁部和棱线部的形状相对应的形状。在第1工序和第2工序中，使用冲头和第3冲模来夹持坯料。第3冲模具备与压制成型品的凹部的底面的至少一部分的形状相对应的形状。第1工序在第2工序之后结束。
在上述的制造方法中，也可以是，在第1工序之前，准备在与压制成型品的凹部相对应的区域具有比凹部的深度浅的下沉部的坯料作为坯料。
在上述的制造方法中，优选棱线部的截面的曲率半径是2mm以上且10mm以下。优选纵壁部的高度是17mm以上且35mm以下。优选棱线部的最大弯曲半径是100mm以上且250mm以下。优选顶板部中的棱线部与凹部之间的宽度是15mm以下。优选顶板部中的凹部的深度是3mm以上且20mm以下。
上述的制造方法特别适于汽车的车身底部部件的制造。
以下，参照附图具体地说明本发明的实施方式。
[第1实施方式]
[压制成型品]
参照图1对通过第1实施方式的制造方法制造的压制成型品进行说明。压制成型品1具备纵壁部5和顶板部4。纵壁部5在压制成型品1的主体部2的第1端部2a与主体部2的第2端部2b之间延伸，向内侧弯曲。顶板部4借助棱线部6与纵壁部5相连。在顶板部4，沿着与棱线部6相邻的缘部7形成有凹部8。这样的压制成型品1被应用于下臂。以下，例示将图1所示的下臂作为压制成型品1进行制造的情况。
[压制装置]
参照图4对在第1实施方式的制造方法中所使用的压制装置进行说明。
图4是第1实施方式的压制装置的剖视图。压制装置10具备冲头13作为下模，具备第1冲模11和第2冲模12作为上模。在冲头13形成有图1所示的下臂1的整体的形状。冲头13具备顶面14、侧面15以及冲头肩16。另外，顶面14也包括凹部17与冲头肩16之间的区域。在顶面14形成有图1所示的下臂1的顶板部4的形状。即，顶面14具有凹部17。在侧面15形成有图1所示的下臂1的纵壁部5的形状。冲头肩16将顶面14和侧面15相连。冲头肩16的轮廓是圆弧。冲头肩16形成有图1所示的下臂1的棱线部6的形状。冲头肩16向顶面14侧弯曲。即，冲头肩16成型下臂1的如图1所示那样向内侧(顶板部4侧)弯曲的棱线部6。
第1冲模11与冲头13的凹部17相对。第1冲模11具有与冲头13的凹部17相对应的形状的凸部18。即，凸部18的形状是凹部17进行凹凸翻转而成的形状。严密而言，凸部18比凹部17小坯料的厚度的量。总之，在第1冲模11形成有至少图1所示的下臂1的凹部8的形状。
第2冲模12配置于第1冲模11的旁边。第2冲模12具有与冲头13的冲头肩16和侧面15相对应的形状的凹形状19。即，凹形状19的形状是冲头肩16和侧面15进行凹凸翻转而成的形状。另外，严密而言，凹形状19的形状相对于冲头肩16和侧面15偏离了坯料的厚度的量。总之，在第2冲模12形成有至少图1所示的下臂1的纵壁部5和棱线部6的形状。
第1冲模11和第2冲模12配置于上部保持件20的下侧。在第1冲模11和第2冲模12这两者与上部保持件20之间分别设有第1加压构件61和第2加压构件62。第1加压构件61和第2加压构件62是液压缸、汽缸、弹簧、橡胶等。上部保持件20安装于未图示的滑块。冲头13被固定于下部保持件21。下部保持件21安装于未图示的垫板盘。第1加压构件61和第2加压构件62处于无负荷状态(上部保持件20抬起)时，第2冲模12的从凹形状19延伸的与第1冲模11相邻的缘位于比第1冲模11的从凸部18延伸的与第2冲模12相邻的缘低的位置。因此，上部保持件20下降，在第2冲模12到达了成型下止点之后，第1冲模11到达成型下止点。
压制装置10并不限定于图4所示的情况。对变形例进行说明。
图14是表示第1实施方式的压制装置的变形例的剖视图。与图4之间的不同点在于，第1冲模11位于第2冲模12的上侧，位于第2冲模的上侧的第2加压构件62位于第1冲模11与第2冲模12之间。第2冲模12与第1冲模11的从凸部18延伸的缘相邻，配置于第1冲模11的下侧。在该变形例中也是，在第1加压构件61和第2加压构件62处于无负荷状态(上部保持件20抬起)时，第2冲模12的从凹形状19延伸的与第1冲模11相邻的缘72位于比第1冲模11的从凸部18延伸的与第2冲模12相邻的缘71低的位置。因此，上部保持件20下降，在第2冲模12到达了成型下止点之后，第1冲模11到达成型下止点。
对另一变形例进行说明。压制装置10并不限定于图4所示的情况。
图12是表示第1实施方式的压制装置的变形例的剖视图。例如，第1冲模11和第2冲模12也可以分别安装于各自单独地可动的滑块。在该情况下，各自单独地可动的滑块是第1加压构件61和第2加压构件62。压制装置10还具备控制机构23。控制机构23是控制计算机，向第1加压构件61和第2加压构件62发出指示，负责第1冲模11和第2冲模12的移动。控制机构23使第2冲模12到达成型下止点。之后，使第1冲模11到达成型下止点。
[制造方法]
对使用上述的压制装置来制造图1所示的下臂1的方法进行说明。第1实施方式的制造方法包括准备工序、坯料配置工序、第1工序以及第2工序。以下，对各工序进行说明。
[准备工序]
在准备工序中，准备由金属板构成的坯料。坯料是例如通过对金属板进行冲裁加工(落料)而获得的。金属板是例如钢板、铝、铝合金等。在金属板是钢板的情况下，第1实施方式的制造方法对钢板的厚度t是1.8mm以上且6.0mm以下的情况特别有效。既可以像这样自己制作坯料，若有适当的形状的金属板被销售，则也可以将其购买来作为坯料。
[坯料配置工序]
在坯料配置工序中，将在准备工序中准备好的坯料配置于压制装置的第1冲模11与冲头13之间。此时，坯料的端部侧配置于压制装置的第2冲模12与冲头13之间。坯料的端部既可以位于压制装置的第2冲模12与冲头13之间，也可以从第2冲模12与冲头13之间伸出。
如上所述，在通常的下臂的制造方法中，在由第1冲模101和冲头103夹着凹部106的状态下，纵壁部107被第2冲模102成型(参照图2A～图2C)。具体而言，在成型纵壁部107之际，凹部106被第1冲模101和冲头103夹着。因此，在成型纵壁部107的过程中，材料难以向凹部106侧流入。在这样的通常的制造方法中，若制造具备具有凹部的顶板部和向内侧弯曲的纵壁部的下臂，则下臂的耐疲劳性降低。
因此，在第1实施方式的制造方法中，为了抑制下臂的耐疲劳性的降低，以由第1冲模的压入进行的成型在由第2冲模的压入进行的成型之后结束的方式进行压制成型。
[第1工序和第2工序]
图5A～图5C是关于作为下臂形成的压制成型品对第1实施方式的制造方法的第1工序和第2工序的一个例子进行说明的剖视图。图5A是表示在第1实施方式的第1工序和第2工序中压制成型前的阶段的图。图5B是表示在第1实施方式的第1工序和第2工序中压制成型中的阶段的图。图5C是表示在第1实施方式的第1工序和第2工序中压制成型结束时的阶段的图。
如图5A所示，将坯料S配置于压制装置10的预定的位置。之后，未图示的滑块下降，首先，纵壁部5被第2冲模12和冲头13成型(参照图5B)。
如图5B所示，在由第2冲模12进行的坯料S的加工结束了时，由第1冲模11进行的坯料S的加工未结束。因而，在坯料S中的、要成型成下臂1的凹部8的区域与冲头底面13a之间存在空间SP。从该状态起，滑块进一步下降，最终，凹部8被第1冲模11成型(参照图5C)。另外，随着该凹部8的成型，缘部7也被成型。
在坯料S被第1冲模11加工时，与存在该空间SP相应地，坯料S被朝向冲头13的底面13a拉入。此时，坯料S的材料从纵壁部5侧向凹部8侧流入(参照图5C)。若材料向凹部8侧流入，则拉伸方向的力施加于棱线部6的背侧，因此，压缩应力降低。随着压缩应力的降低，纵壁部5的复原力也变小，在起模后，纵壁部5的回弹量减小。若回弹量减小，则棱线部6的背侧的残余应力即使直接沿着压缩方向起作用，或者残余应力沿着拉伸方向起作用，也是微小的拉伸应力，残留拉伸应力能够比以往降低。因而，抑制下臂1的耐疲劳性的降低。
如图5C所示，若由第1冲模11进行的坯料S的加工结束，则凹部8被成型，获得图1所示的下臂1。
在此，参照图6来对第1冲模11与第2冲模12之间的分割线进行说明。
图6是放大图5C中的下臂的棱线部6附近的剖视图。在第1实施方式的下臂1中，棱线部6是指图6中的分界P1～分界P2的区域。分界P1是棱线部6与纵壁部5之间的分界。分界P2是棱线部6与缘部7之间的分界。分界P1和分界P2是棱线部6的轮廓。缘部7是指分界P2～分界P3的区域。分界P3是缘部7与凹部8之间的分界。此外，在图6中，示出凹部8的端部8a的轮廓是圆弧的情况。在该情况下，分界P3是端部8a的一端。
优选第1冲模11与第2冲模12之间的分割线设置于分界P2～分界P3之间。其理由如下所述。若第1冲模11与第2冲模12之间的分割线处于比分界P2靠外侧(纵壁部5侧)的位置，则第1冲模11的端部会变锋利。其结果，第1冲模11易于破损。另外，若第1冲模11与第2冲模12之间的分割线位于比分界P3靠内侧(凹部8侧)的位置，则在凹部8被第1冲模11成型之际，第2冲模12和冲头13的摩擦阻力变大。若第2冲模12和冲头13的摩擦阻力较大，则材料难以向凹部8侧流入。其结果，第2冲模12的端部变得锋利，第2冲模12易于破损。
[第2实施方式]
在第1实施方式中，对坯料S是平板的情况进行了说明。不过，并不限定于坯料S是平板的情况。例如，坯料S也可以是对金属板预备性地实施一工序或多个工序的压制成型而成的中间成型品。
第2实施方式在如下方面与第1实施方式不同：在准备工序中所准备的坯料S具有下沉部。第2实施方式的制造方法的其他的构成与第1实施方式相同。以下，适当省略与第1实施方式重复的说明。
[准备工序]
在第2实施方式的准备工序中，准备具有下沉部且由金属板构成的坯料S。下沉部是在第1工序和第2工序前预先通过对原材料金属板实施压制成型而成型的。第2实施方式的坯料S的下沉部比作为产品的压制成型品的凹部的深度浅。其原因在于，如后述那样，在坯料S与冲头底面之间设置有空间，在对凹部进行成型之际使材料流动。
图7A～图7C是关于作为下臂形成的压制成型品说明第2实施方式的制造方法的第1工序和第2工序的一个例子的剖视图。图7A是表示在第2实施方式的第1工序和第2工序中压制成型前的阶段的图。图7B是表示在第2实施方式的第1工序和第2工序中压制成型中的阶段的图。图7C是表示在第2实施方式的第1工序和第2工序中压制成型结束时的阶段的图。
如图7A所示，在第2实施方式中，在准备工序中所准备的坯料S具有下沉部9a。下沉部9a设于与下臂1的凹部8相对应的区域。下沉部9a的深度比凹部8的深度浅。下沉部9a被第1冲模11和冲头13成型成凹部8。在该情况下，在第1工序和第2工序中，由第1冲模11进行的坯料S的成型量较少。因而，在所成型的下臂1的凹部8难以产生裂纹等缺陷。即使是该情况下，如图7B所示，在由第2冲模12进行的成型结束了时，在坯料S的下沉部9a与冲头底面13a之间设置有空间SP。其原因在于，在第1冲模11对坯料S进行加工的期间内使材料从纵壁部5侧向凹部8侧流入(参照图7C)。
图8是表示使用了与图7A～图7C不同的坯料的第2实施方式的第1工序和第2工序的一个例子的剖视图。图8表示由第2冲模进行的压制成型结束了的阶段。图8所示的坯料S具有隆起部9b来替代上述下沉部9a。隆起部9b设于与下臂1的凹部8相对应的区域。隆起部9b的高度比凹部8的深度低。隆起部9b被第1冲模11和冲头13成型成凹部8。即使是该情况下，在坯料S的隆起部9b与冲头底面13a之间设置有空间SP。因而，与上述下沉部9a的情况同样地，在起模后，纵壁部5的回弹量减小，抑制下臂1的耐疲劳性的降低。下沉部9a的深度和隆起部9b的高度可考虑材料的强度、板厚、延展性等而适当设定。
[第3实施方式]
第3实施方式以第1实施方式为基础。不过，在第3实施方式中，压制成型品仅在单侧具有纵壁部这点与第1实施方式不同。另外，为了制造这样的压制成型品，还在第1实施方式的压制装置追加第3冲模，这点也与第1实施方式不同。利用第3实施方式的压制装置和制造方法制造的压制成型品例如是下臂的加强构件(加强件)、汽车的车身框架零件等。以下，对压制成型品是下臂的加强构件(以下，也简称为“加强构件”)的情况进行说明。
[压制成型品]
通过第3实施方式的制造方法制造的加强构件仅具有图1所示的下臂1的纵壁部5a。换言之，不存在图1所示的下臂1的纵壁部5b和5c。加强构件的其他结构与第1实施方式的下臂1的结构相同。即，第3实施方式的加强构件也与图1所示的下臂同样地具有向内侧弯曲的纵壁部和棱线部。第3实施方式的加强构件例如安装于图1所示的下臂的背侧。加强构件对图1所示的下臂的弯曲的棱线部6附近进行加强。若利用以往的制造方法制造这样的加强构件，则与上述的下臂同样地，加强构件的耐疲劳性易于降低。
[压制装置]
参照图9对在第3实施方式的制造方法中所使用的压制装置进行说明。
图9是第3实施方式的压制装置的剖视图。压制装置30具备冲头34作为下模，具备第1冲模31、第2冲模32以及第3冲模33作为上模。在冲头34形成有加强构件的整体的形状。冲头34具备顶面35、侧面36以及冲头肩37。在顶面35形成有加强构件的顶板部的形状。侧面36形成有加强构件的纵壁部的形状。冲头肩37将顶面35和侧面36相连。冲头肩37的轮廓是圆弧。冲头肩37形成有加强构件的棱线部的形状。冲头肩37沿着冲头34的延伸方向(加强构件的长度方向)向顶面35侧弯曲。因而，所成型的加强构件的棱线部向内侧(顶板部侧)弯曲。
图10是图9中的冲头肩附近的放大图。在此，侧面36是在分界P4～分界P5的区域。分界P4表示冲头34的侧面36的下端。分界P5是冲头34的侧面36与冲头肩37之间的分界。表示冲头肩37的轮廓的一端。分界P6是冲头肩37与顶面35之间的分界。冲头肩37是分界P5～分界P6的区域。分界P5和分界P6是冲头肩37的轮廓。顶面35表示从分界P6起靠第3冲模侧(图10中的左侧)的区域。
顶面35具有平坦部35a和凹部35b。平坦部35a是分界P6～分界P7的区域。分界P7是平坦部35a与凹部35b之间的分界。凹部35b还具有内壁面40和底面39。内壁面40是分界P7～P8的区域。内壁面40的两端部的轮廓是圆弧。即，分界P7和P8是内壁面40的端。另外，分界P8是内壁面40与底面39之间的分界。凹部35b的底面39是分界P8～冲头34的端的区域。
第1冲模31在压制方向上与冲头34的凹部35b中的至少内壁面40相对。第1冲模31具有与冲头34的凹部35b的内壁面40相对应的形状的凸部41。换言之，第1冲模31具有将冲头34的凹部35b凹凸翻转而成的凸部41。即，在第1冲模31形成有至少加强构件的内壁面8c(参照图1)的形状。在此，第1冲模31也可沿着压制方向与冲头34的平坦部35a相对。第1冲模31不沿着压制方向与冲头肩37相对。其原因在于，如上所述，第1冲模31的端部变得锋利，易于破损。另外，第1冲模31也可以沿着压制方向与冲头34的底面39相对。然而，第1冲模31不沿着压制方向与冲头34的底面39的整个区域相对。其原因在于，留出后述的第3冲模33夹持坯料S的区域。
第2冲模32与第1实施方式的第2冲模12(图4参照)是同样的。即，第2冲模32配置于第1冲模31的旁边。第2冲模32具有与冲头34的冲头肩37和侧面36相对应的形状的凹形状42。换言之，第2冲模32具有将冲头34的冲头肩37和侧面36的凹凸翻转而成的形状的凹形状42。即，在第2冲模32形成有至少加强构件的纵壁部5和棱线部6(参照图1)的形状。
如图9所示，第3冲模33配置于第1冲模31的旁边。在此，第3冲模33隔着第1冲模31配置于与第2冲模32相反的一侧。在第3冲模33形成有与加强构件的凹部的底面的至少一部分的形状相对应的形状。第3冲模33与冲头34的底面39相对。第3冲模33与冲头34的底面39相对的区域并没有特别限定。第3冲模33与冲头34的底面39相对的区域可根据第1冲模31的大小适当设定。然而，第3冲模33不沿着压制方向与冲头34的内壁面40相对。如上所述，冲头34的内壁面沿着压制方向与第1冲模31相对。其原因在于，由此，第1冲模31能够在压制成型中使坯料的材料流入。
第1冲模31、第2冲模32以及第3冲模33配置于上部保持件43的下侧。在第1冲模31、第2冲模32以及第3冲模33这三者与上部保持件43之间分别设有第1加压构件61、第2加压构件62以及第3加压构件63。上部保持件43安装于未图示的滑块。冲头34固定于下部保持件44。下部保持件44与第1实施方式同样地安装于未图示的垫板盘。
在第1加压构件61、第2加压构件62和第3加压构件63处于无负荷状态(上部保持件43抬起)时，第3冲模33的与第1冲模31相邻的冲头34侧的缘73位于比第2冲模32的从凹形状42延伸的与第1冲模31相邻的缘72低的位置。缘彼此的高度之差比冲头34的平坦部35a与冲头34的底面39的高度之差大。在第1加压构件61、第2加压构件62以及第3加压构件63处于无负荷状态(上部保持件43抬起)时，第2冲模32的从凹形状42延伸的与第1冲模31相邻的缘72位于比第1冲模31的从凸部41延伸的与第2冲模32相邻的缘71低的位置。因此，上部保持件43下降，按照第3冲模33、第2冲模32、第1冲模31的顺序到达成型下止点。
压制装置30并不限定于图9所示的情况。对变形例进行说明。
图15是表示第3实施方式的压制装置的变形例的剖视图。与图9之间的不同点在于，第1冲模31位于第2冲模32的上侧，位于第2冲模32的上侧的第2加压构件62位于第1冲模31与第2冲模32之间。第2冲模32与第1冲模31的从凸部41延伸的缘71相邻，配置于第1冲模41的下侧。在该变形例中也是，在第1加压构件61、第2加压构件62和第3加压构件63处于无负荷状态(上部保持件43被抬起)时，第3冲模33的与第1冲模31相邻的冲头34侧的缘73位于比第2冲模32的从凹形状42延伸的第1冲模31相邻的缘72低的位置。缘彼此的高度之差比冲头34的平坦部35a与冲头34的底面39的高度之差大。在第1加压构件61、第2加压构件62以及第3加压构件63处于无负荷状态(上部保持件43抬起)时，第2冲模32的从凹形状42延伸的与第1冲模31相邻的缘72位于比第1冲模31的从凸部41延伸的与第2冲模32相邻的缘71低的位置。因此，上部保持件43下降，按照第3冲模33、第2冲模32、第1冲模31的顺序到达成型下止点。
图16是表示第3实施方式的压制装置的变形例的剖视图。作为另一个例子，也可以是，如图16所示，第1冲模31位于第3冲模33的上侧，位于第3冲模33的上侧的第3加压构件63位于第1冲模31与第3冲模33之间。
对另一变形例进行说明。压制装置30并不限定于图9所示的情况。
图13是表示第3实施方式的压制装置的变形例的剖视图。例如，第1冲模31、第2冲模32以及第3冲模33也可以分别安装于各自单独地可动的滑块。在该情况下，各自单独地可动的滑块是第1加压构件61、第2加压构件62以及第3加压构件63。压制装置30还具备控制机构24。控制机构24负责第1冲模31、第2冲模32和第3冲模33的移动。控制装置发出按照第3冲模33、第2冲模32、第1冲模31的顺序使第3冲模33、第2冲模32、第1冲模31到达成型下止点的指示。第1加压构件61、第2加压构件62以及第3加压构件63受到控制机构24的指示，使第1冲模、第2冲模以及第3冲模移动。
[制造方法]
对使用第3实施方式的压制装置来制造加强构件的方法进行说明。第3实施方式的制造方法以第1实施方式的制造方法为基础。第3实施方式的制造方法在如下方面与第1实施方式不同：在第1工序和第2工序中，在利用第3冲模压入着坯料的状态下利用第1冲模和第2冲模实施压制成型。在第3实施方式的制造方法中，准备工序与第1实施方式是同样的，因此，省略说明。以下，对第3实施方式的制造方法的第1工序和第2工序进行说明。
[第1工序和第2工序]
在第3实施方式中，制造如上述那样在截面观察中仅在单侧具有纵壁部的加强构件。因而，用于成型纵壁部的第2冲模仅配置于单侧。若利用这样的压制装置进行压制成型，则在第2冲模对坯料进行压制成型时，坯料未被约束。因此，在压制成型中坯料有时运动，第2冲模难以稳定地实施压制成型。因此，在第3实施方式中，在第1实施方式的压制装置追加第3冲模。并且，在利用该第3冲模约束了坯料的状态下，与第1实施方式同样地利用第1冲模和第2冲模对坯料进行压制成型，制造加强构件。由此，在制造仅在单侧具有纵壁部的加强构件的情况下，能够稳定地实施压制成型。另外，第1冲模能够在压制成型中使坯料的材料流入，能够抑制所成型的加强构件的耐疲劳性的降低。
图11A～图11C是对第3实施方式的制造方法的第1工序和第2工序的一个例子进行说明的剖视图。图11A是表示在第3实施方式的第1工序和第2工序中加工前的阶段的图。图11B是表示在第3实施方式的第1工序和第2工序中加工中的阶段的图。图11C是表示在第3实施方式的第1工序和第2工序中加工结束时的阶段的图。
如图11A所示，在将坯料S配置于压制装置30的预定的位置之后，未图示的滑块下降，首先利用第3冲模33和冲头34夹持坯料S。在此，在夹持坯料S之际，也可以利用第3冲模33和冲头34来对坯料S进行成型。
如图11B所示，在被第3冲模33约束着的状态下，利用第2冲模32和冲头34对坯料S进行压制成型。与第1实施方式同样地，在由第2冲模32进行的坯料S的加工结束了时，第1冲模31对坯料S的加工未结束。从该状态起滑块进一步下降，最终，加强构件50的凹部51被第1冲模31成型(参照图11C)。另外，随着该凹部51的成型，缘部52也被成型。由此，在第3实施方式中，也与第1实施方式同样地，在起模后，纵壁部的回弹量减小，抑制加强构件50的耐疲劳性的降低。
以上，对第3实施方式的下臂的加强构件的制造方法进行了说明。
以下，表示上述的第1～第3实施方式的压制装置的优选的形态。
[冲头肩的曲率半径]
优选冲头肩16的截面的曲率半径是2mm以上且10mm以下。在此，冲头肩16的截面是指图4所示那样的冲头肩16的与延伸方向(下臂的延伸方向)垂直的截面。若冲头肩16的曲率半径小于2mm，则在压制成型之际，被第2冲模12成型的纵壁部急剧地弯折。因此，在下臂的凹部被第1冲模11成型之际，材料难以从纵壁部侧向凹部侧流入。若冲头肩16的曲率半径比10mm大，则所成型的下臂的棱线部的曲率半径变大。由此，下臂的截面惯性矩较小，因此，下臂1的强度变得不充分。
[冲头肩的最大弯曲半径]
如图1所示，本实施方式的下臂1的纵壁部5向内侧弯曲。如上所述，纵壁部5通过拉伸折边成型而被加工。与纵壁部5相连的棱线部6弯曲。棱线部6的弯曲半径越小，在所成型的下臂1的棱线部6的背侧产生的残留拉伸应力越大，下臂1的耐疲劳性越易于降低。
棱线部6被冲头13的冲头肩16和第2冲模12成型。冲头13的冲头肩16也与棱线部6的形状同样地向内侧(顶面侧)弯曲。优选弯曲的该冲头肩16的最大弯曲半径是100mm以上且250mm以下。其理由如下所述那样。若冲头肩16的最大弯曲半径小于100mm，则所成型的棱线部6和纵壁部5急剧地向内侧弯曲，因此，沿着棱线部6的方向的残留拉伸应力易于变大。若冲头肩16的最大弯曲半径比250mm大，则汽车的悬架件的配置场所受到限制，设计自由度变小。此外，在冲头肩16的曲率半径因位置而不同的情况下，冲头肩16的最大弯曲半径是指其中最大的曲率半径。
[冲头肩与冲头的凹部之间的宽度]
以图10所示的第3实施方式的压制装置为例而加以参照来对冲头肩与冲头的凹部之间的宽度进行说明。以下的关于冲头肩37与冲头34的凹部35b之间的宽度的限定也能够适用于第1实施方式和第2实施方式的压制装置。
优选冲头肩37与冲头34的凹部35b之间的宽度是15mm以下。冲头肩37与冲头34的凹部35b之间的宽度是指图10所示的分界P6与分界P7之间的距离。若冲头肩37和冲头34的凹部35b之间的宽度比15mm大，则第2冲模32和冲头34的摩擦阻力变大。因此，利用由第1冲模31进行的(未图示的)压制成型品的凹部的成型，材料难以向压制成型品的凹部侧流入。此外，冲头肩37与冲头34的凹部35b之间的宽度的下限并没有特别限定。冲头肩37与冲头34的凹部35b之间的宽度也可以是0。在该情况下，冲头肩37与冲头34的凹部35b平滑地相连。
[冲头的凹部的深度]
以图10所示的第3实施方式的压制装置为例而加以参照来对冲头的凹部的深度进行说明。以下的与冲头34的凹部35b的深度有关的限定也能够适用于第1实施方式和第2实施方式的压制装置。
优选冲头34的凹部35b的深度是3mm以上且20mm以下。冲头34的凹部35b的深度是指图10所示的冲头34的从平坦部35a到凹部35b的底面39的距离。若冲头34的凹部35b的深度小于3mm，则由第1冲模31进行的(未图示的)压制成型品的凹部的成型所引起的材料向压制成型品的凹部侧的流入量不充分。若冲头34的凹部35b的深度比20mm大，则第1冲模31的成型量较多，因此，坯料易于开裂。
以下，表示上述的第1～第3实施方式的压制成型品的制造方法的优选的形态。
[棱线部的曲率半径]
如图6所示，下臂的棱线部6的轮廓是圆弧。优选棱线部6的截面的曲率半径是2mm以上且10mm以下。在此，棱线部6的截面是指棱线部6的与下臂1的延伸方向垂直的截面。若棱线部6的曲率半径小于2mm，则纵壁部5急剧地弯折，因此，在凹部8被第1冲模11成型之际，材料难以从纵壁部5侧向凹部8侧流入。若棱线部6的曲率半径比10mm大，则下臂的截面惯性矩较小，因此，下臂1的强度变得不充分。
[纵壁部的高度]
优选图6所示的、纵壁部5的高度h是17mm以上且35mm以下。纵壁部5的高度h是指缘部7与纵壁部5的端部之间的距离。若纵壁部5的高度h小于17mm，则下臂1的截面惯性矩较小，因此，下臂1的强度变得不充分。若纵壁部5的高度比35mm高，则第2冲模12和冲头13的摩擦阻力较大，因此，在凹部8被第1冲模11成型之际，材料难以从纵壁部5侧向凹部8侧流入。
[棱线部的最大弯曲半径]
如图1所示，本实施方式的下臂1的棱线部6向内侧弯曲。棱线部6的弯曲半径越小，在所成型的下臂1的棱线部6的背侧产生的残留拉伸应力越大，下臂1的耐疲劳性越易于降低。优选弯曲的该棱线部6的最大弯曲半径是100mm以上且250mm以下。其理由如下所述那样。若棱线部6的最大弯曲半径小于100mm，则棱线部6急剧地向内侧弯曲，因此，沿着棱线部6的方向的残留拉伸应力易于变大。若棱线部6的最大弯曲半径比250mm大，则汽车的悬架件的配置场所被限制，设计自由度变小。此外，棱线部6的最大弯曲半径是指棱线部6的曲率半径，在棱线部6的曲率半径因位置而不同的情况下，是指其中最大的曲率半径。
[缘部的宽度]
优选缘部7的宽度W是15mm以下。如图6所示，缘部7的宽度W是指分界P2与分界P3之间的距离。若缘部7的宽度W比15mm大，则第2冲模12和冲头13的摩擦阻力变大。因此，在凹部8被第1冲模11成型之际，材料难以向凹部8侧。此外，缘部7的宽度W的下限并没有特别限定。缘部7的宽度W也可以是0。在该情况下，棱线部6与凹部8的端部8a平滑地相连。
[凹部的深度]
优选凹部8的深度D是3mm以上且20mm以下。如图6所示，凹部8的深度D是指从缘部7到凹部8的底面8b的距离。若凹部8的深度D小于3mm，则在凹部8被第1冲模11成型之际，材料向凹部8侧的流入量不充分。若凹部8的深度D比20mm大，则第1冲模11的成型量较多，因此，坯料S易于开裂。
在上述中，对通过本实施方式的制造方法制造的压制成型品是汽车用的下臂的情况进行了说明。不过，压制成型品并不限定于下臂。本实施方式的制造方法对具有凹部和向内侧弯曲的纵壁部且需要优异的耐疲劳性的压制成型品的制造是有效的。这样的压制成型品是例如汽车的车身底部部件。车身底部部件除了下臂之外，存在上臂等。
表示本实施方式的压制装置10具有第1冲模11和第2冲模12作为上模、具有冲头13作为下模的情况。然而，这些配置并没有特别限定。即，压制装置10也可以使第1冲模11和第2冲模12的配置与冲头13的配置上下翻转。总之，第1冲模11和第2冲模12设为相对于冲头13相对地移动的结构即可。
实施例
为了确认本发明的效果，实施了基于FEM分析的下述的试验。在FEM分析中，设想了如下内容：通过对原材料金属板进行压制成型，制造作为下臂形成的压制成型品。作为本发明例，设想了图7A～图7C所示的第2实施方式的制造方法。作为比较例，设想了图2A～图2C所示的通常的制造方法。即，本发明例在由第1冲模11进行的成型在由第2冲模12进行的成型之后结束这点与比较例不同。另外，在本发明例中，坯料S具有下沉部9a，而在比较例中，在坯料S具有预先成型好的凹部106，这点不同。除此之外的条件在本发明例和比较例中相同。在通过各制造方法制造成的压制成型品中，对施加于成型下止点处的压制成型品的棱线部的应力和起模后的压制成型品的残余应力进行了评价。
在本发明例和比较例中，制作了图1所示的形状的压制成型品。原材料金属板是板厚2.6mm、抗拉强度980MPa的钢板。成型好的压制成型品的棱线部的曲率半径是8mm。成型好的压制成型品的纵壁部的高度是23mm。成型好的压制成型品的棱线部的最大弯曲半径是160mm。
[分析结果]
在本发明例中，施加于起模后的棱线部的应力是拉伸应力，其最大值是50MPa。
在比较例中，施加于起模后的棱线部的应力是拉伸应力，其最大值是340MPa。
根据这些可清楚如下内容：根据本实施方式的制造方法，能够降低成型后的压制成型品的棱线部中的残留拉伸应力，能够抑制压制成型品的耐疲劳性的降低。
产业上的可利用性
本发明的压制成型品的制造方法对依据汽车用下臂的形状的压制成型品的制造是有用的。尤其是，本发明的制造方法对具有优异的耐疲劳性的下臂的制造是有用的。
附图标记说明
1、压制成型品(下臂)；2、主体部；3、突起部；5、纵壁部；6、棱线部；7、缘部；8、凹部；9a、下沉部；9b、隆起部；10、30、压制装置；11、31、第1冲模；12、32、第2冲模；33、第3冲模；13、34、冲头；13a、冲头底面；14、冲头顶面；15、冲头侧面；16、冲头肩；17、冲头的凹部；18、第1冲模的凸部；19、第2冲模的凹形状；20、上部保持件；21、下部保持件；61、第1加压构件；62、第2加压构件；63、第3加压构件；B、车身侧；WH、车轮侧；D、凹部的深度；h、纵壁部的高度；W、缘部的宽度；S、坯料；SP、坯料与冲头之间的空间。

Claims (19)

1.一种压制装置，其中，该压制装置具备：
冲头，其具有顶面、侧面以及冲头肩，该冲头肩将所述顶面和所述侧面相连，所述冲头肩向所述顶面侧弯曲，在所述顶面形成有凹部；
第1冲模，其与所述冲头的所述凹部相对地配置，具备与所述凹部相对应的形状的凸部；
第2冲模，其配置于所述第1冲模的旁边，具有与所述冲头的所述冲头肩和所述侧面相对应的凹形状；
上部保持件，其配置于所述第1冲模和所述第2冲模的上侧；
第1加压构件，其配置于所述上部保持件与所述第1冲模之间；以及
第2加压构件，其配置于所述上部保持件与所述第2冲模之间，
所述第2冲模的从所述凹形状延伸的与所述第1冲模相邻的缘位于比所述第1冲模的从所述凸部延伸的与所述第2冲模相邻的缘低的位置。
2.根据权利要求1所述的压制装置，其中，
在所述上部保持件与所述第2加压构件之间配置有所述第1冲模的一部分。
3.一种压制装置，其中，该压制装置具备：
冲头，其具有顶面、侧面以及冲头肩，该冲头肩将所述顶面和所述侧面相连，所述冲头肩向所述顶面侧弯曲，在所述顶面形成有凹部；
第1冲模，其与所述冲头的所述凹部相对地配置，具有与所述凹部相对应的形状的凸部；
第2冲模，其配置于所述第1冲模的旁边，具有与所述冲头的所述冲头肩和所述侧面相对应的凹形状；以及
控制机构，其负责所述第1冲模和所述第2冲模的移动，在使所述第2冲模到达了成型下止点之后，使所述第1冲模到达成型下止点。
4.一种压制装置，其中，该压制装置具备：
冲头，其具有顶面、侧面以及冲头肩，该冲头肩将所述顶面和所述侧面相连，所述冲头肩向所述顶面侧弯曲，在所述顶面形成有具有底面和内壁面的凹部；
第1冲模，其与所述冲头的所述凹部中的至少所述内壁面相对地配置，具有与所述凹部的所述内壁面相对应的形状的凸部；
第2冲模，其配置于所述第1冲模的旁边，具有与所述冲头的所述冲头肩和所述侧面相对应的凹形状；
第3冲模，其配置于所述第1冲模的旁边，且隔着所述第1冲模配置于与所述第2冲模相反的一侧；
上部保持件，其配置于所述第1冲模、所述第2冲模以及所述第3冲模的上侧；
第1加压构件，其配置于所述上部保持件与所述第1冲模之间；
第2加压构件，其配置于所述上部保持件与所述第2冲模之间；以及
第3加压构件，其配置于所述上部保持件与所述第3冲模之间，
所述第3冲模的与所述第1冲模相邻的所述冲头侧的缘位于比所述第2冲模的从所述凹形状延伸的与所述第1冲模相邻的缘低的位置，
所述第2冲模的从所述凹形状延伸的与所述第1冲模相邻的缘位于比所述第1冲模的从所述凸部延伸的与所述第2冲模相邻的缘低的位置。
5.根据权利要求4所述的压制装置，其中，
在所述第2加压构件和所述第3加压构件中的至少一者与所述上部保持件之间配置有所述第1冲模的一部分。
6.一种压制装置，其中，该压制装置具备：
冲头，其具有顶面、侧面以及冲头肩，该冲头肩将所述顶面和所述侧面相连，所述冲头肩向所述顶面侧弯曲，在所述顶面形成有具有底面和内壁面的凹部；
第1冲模，其与所述冲头的所述凹部中的至少所述内壁相对地配置，具备与所述凹部的所述内壁面相对应的形状的凸部；
第2冲模，其配置于所述第1冲模的旁边，具备与所述冲头的所述冲头肩和所述侧面相对应的凹形状；
第3冲模，其配置于所述第1冲模的旁边，且隔着所述第1冲模配置于与所述第2冲模相反的一侧；以及
控制机构，其负责所述第1冲模、所述第2冲模以及所述第3冲模的移动，在使所述第3冲模到达了成型下止点之后，使所述第2冲模到达成型下止点，之后使所述第1冲模到达成型下止点。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的压制装置，其中，
所述冲头肩的截面的曲率半径是2mm以上且10mm以下。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的压制装置，其中，
所述冲头肩的最大弯曲半径是100mm以上且250mm以下。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的压制装置，其中，
所述冲头肩与所述冲头的所述凹部之间的宽度是15mm以下。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的压制装置，其中，
所述冲头的所述凹部的深度是3mm以上且20mm以下。
11.一种压制成型品的制造方法，其中
所述压制成型品具备：顶板部；纵壁部；以及棱线部，其将所述顶板部和所述纵壁部相连，所述棱线部向所述顶板部侧弯曲，在所述顶板部形成有凹部，
所述制造方法具备如下工序：
第1工序，在该第1工序中，使用冲头和第1冲模而在坯料压制成型所述凹部，该冲头具备与所述压制成型品的整体形状相对应的形状，该第1冲模具备至少与所述凹部的形状相对应的形状；以及
第2工序，在该第2工序中，使用所述冲头和第2冲模而在所述坯料压制成型所述纵壁部和所述棱线部，该第2冲模配置于所述第1冲模的旁边，具备至少与所述纵壁部和所述棱线部的形状相对应的形状，
所述第1工序在所述第2工序之后结束。
12.一种压制成型品的制造方法，其中，
所述压制成型品具备：顶板部；纵壁部；以及棱线部，其将所述顶板部和所述纵壁部相连，所述棱线部向所述顶板部侧弯曲，在所述顶板部形成有具有底面和内壁面的凹部，
所述制造方法具备如下工序：
第1工序，在该第1工序中，使用冲头和第1冲模而在坯料压制成型至少所述内壁面，该冲头具备与所述压制成型品的整体形状相对应的形状，该第1冲模具备至少与所述凹部的所述内壁面的形状相对应的形状；以及
第2工序，在该第2工序中，使用所述冲头和第2冲模而在所述坯料压制成型所述纵壁部和所述棱线部，该第2冲模配置于所述第1冲模的旁边，具备至少与所述纵壁部和所述棱线部的形状相对应的形状，
在所述第1工序和所述第2工序中，使用所述冲头和具备与所述压制成型品的所述凹部的所述底面的至少一部分的形状相对应的形状的第3冲模来夹持所述坯料，所述第1工序在所述第2工序之后结束。
13.根据权利要求11或12所述的压制成型品的制造方法，其中，
所述坯料在所述压制成型品的与所述凹部相对应的区域具有比所述凹部的深度浅的下沉部。
14.根据权利要求11～13中任一项所述的压制成型品的制造方法，其中，
所述棱线部的截面的曲率半径是2mm以上且10mm以下。
15.根据权利要求11～14中任一项所述的压制成型品的制造方法，其中，
所述纵壁部的高度是17mm以上且35mm以下。
16.根据权利要求11～15中任一项所述的压制成型品的制造方法，其中，
所述棱线部的最大弯曲半径是100mm以上且250mm以下。
17.根据权利要求11～16中任一项所述的压制成型品的制造方法，其中，
所述顶板部中的所述棱线部与所述凹部之间的宽度是15mm以下。
18.根据权利要求11～17中任一项所述的压制成型品的制造方法，其中，
所述顶板部中的所述凹部的深度是3mm以上且20mm以下。
19.根据权利要求11～18中任一项所述的压制成型品的制造方法，其中，
所述压制成型品是汽车的车身底部部件。
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