CN108655247B - 冲压成型品的制造方法和汽车用下臂 - Google Patents

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Abstract

冲压成型品(10)包含在两端各具有第1端部(11a)和第2端部(11b)的主体部(11)和自主体部(11)的弯曲部向弯曲的外侧突出的突起部(12)。在主体部(11)的顶板部(13a)的表面，在比突起部(12)的根部靠第1端部(11a)侧的区域设有槽部(15)。从主体部(11)的第1端部(11a)到突起部(12)的第1纵壁部(14a)具有连接主体部(11)和突起部(12)的拐角部(16)。比拐角部(16)靠主体部(11)侧的部分和比拐角部(16)靠突起部(12)侧的部分所成的角度是锐角。冲压成型品的制造方法包含不成型顶板部(13a)的表面形状中的槽部(15)的形状且成型第1纵壁部(14a)的第1工序和成型顶板部(13a)的表面形状中的槽部(15)的形状的第2工序。

Description

冲压成型品的制造方法和汽车用下臂
本申请是申请日为2015年4月6日、申请号为201580018812.1(国际申请号为PCT/JP2015/001919)、发明名称为“冲压成型品的制造方法和汽车用下臂”的申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种利用冲压加工由原材料金属板制造冲压成型品(例：汽车用下臂)的方法。此外，本发明还涉及一种利用该制造方法制造的汽车用下臂(以下也简称作“下臂”)。
背景技术
在汽车中，车轮借助悬架装置(悬架)安装在车身上。构成该悬架装置的构件之一是下臂。下臂的一端部借助悬架装置的框架(具体地讲是悬架构件)安装在车身上。在下臂的另一端部安装有车轮(具体地讲是转向盘)。从轻量化的方面考虑，下臂期望采用冲压成型品。
图1和图2是示意地表示作为下臂而形成的冲压成型品的形状例的立体图。这些图中的图1表示第1例的冲压成型品，图2表示第2例的冲压成型品。图1和图2所示的冲压成型品10包含主体部11和突起部12。主体部11在俯视时沿着长度方向以L字形或者弓形弯曲地延伸。主体部11的两端中的一个端部(以下也称作“第1端部”)11a是安装于汽车车身的端部。以下，将该第1端部11a也称作“车身安装用端部”。另一个端部(以下也称作“第2端部”)11b是安装于汽车车轮的端部。以下，将第2端部11b也称作“车轮安装用端部”。另外，在图1和图2中用附图标记“W”表示与车轮连结的一侧，用附图标记“B”表示与车身连结的一侧。
突起部12自主体部11的弯曲部向弯曲的外侧突出。图1和图2表示在主体部11的长度方向的大致中间设有突起部12的方式。突起部12是与主体部11的第1端部11a一同安装在汽车车身上的部分。
主体部11和突起部12的截面形状均为槽形。也就是说，主体部11和突起部12分别包括顶板部13a和13b、纵壁部14a、14b及14c。纵壁部14a～14c分别自顶板部13a和13b的两侧部延伸。在主体部11的顶板部13a的表面设有沿着主体部11的长度方向延伸的槽部15。
在图1所示的第1例的冲压成型品10的情况下，槽部15设在主体部11的顶板部13a的表面中的、比突起部12的根部靠第1端部(车身安装用端部)11a侧的区域。也就是说，槽部15设在从突起部12的根部附近到第1端部11a的附近的区域。该槽部15随着靠近第1端部11a去而变深。因此，槽部15的底面是倾斜面。另外，也存在不使槽部的底面倾斜而将槽部的深度设为恒定的情况。
在图2所示的第2例的冲压成型品10的情况下，槽部15以通过突起部12的根部的方式设在主体部11的顶板部13a的表面中的、从第1端部(车身安装用端部)11a到第2端部(车轮安装用端部)11b的区域。
纵壁部14a～14c中的、从主体部11的第1端部(车身安装用端部)11a到突起部12的纵壁部14a具有连接主体部11和突起部12的弯状的拐角部16。以下，将该纵壁部14a也称作“第1纵壁部”。利用该第1纵壁部14a、顶板部13a和13b形成棱线部17(参照图1和图2中的粗线部)。该棱线部17中的与拐角部16重合的部分为圆弧状。在棱线部17中，成为比拐角部16靠主体部11侧的部分和成为比拐角部16靠突起部12侧的部分所成的角度是锐角。
另外，以下，将从主体部11的第1端部(车身安装用端部)11a到主体部11的第2端部(车轮安装用端部)11b的纵壁部14也称作“第2纵壁部”。将从主体部11的第2端部(车轮安装用端部)11b到突起部12的纵壁部14c也称作“第3纵壁部”。
通过对原材料金属板实施冲压加工而成型这样形状的冲压成型品10。根据需要对微小的倒角部(R部)这样的、利用冲压加工无法成型的部位实施再修整加工，由此进行形状精加工或者形状固定。此外，为了对最终形状进行精加工，根据需要实施修整加工、开孔加工、焊接加工等。
在制造冲压成型品的下臂的情况下，对原材料金属板实施的成型形态的主体是延伸凸缘成型(日文：伸びフランジ成形)。与延伸凸缘成型相关的以往技术存在下述的方式。
日本特开2011－230189号公报(专利文献1)公开了加热钢板而温冲压加工的技术。在专利文献1的技术中，作为钢板使用析出强化型的高强度钢板，以200mm/s以上的平均成型速度冲压加工被加热到了预定的温度T的钢板。此时，钢板的加热温度T和钢板的软化温度TL满足TL－100≤T≤TL的关系。在专利文献1中记载有：由此，即使在将冲压加工困难的高强度钢板作为原材料的情况下，也能够不降低生产率地制造冲压成型品。
日本特开2009－160655号公报(专利文献2)公开了用于制造带凸缘(纵壁部)的冲压成型品的技术。在专利文献2的技术中，作为原材料金属板，使用由与平坦状的基体相对应的基体用坯料部和在该基体用坯料部的凹状外周缘上弯曲成型的凹状凸缘用坯料部构成的坯料。凹状坯料部包括发生延伸凸缘变形的凸状凸缘用坯料部和与其相邻的相邻凸缘用坯料部。凸状凸缘用坯料部的外周缘在预定范围内成型。在专利文献2中记载有：由此，能够将在冲压成型品的凸状凸缘部产生的拉伸的应力集中分散到其两端部，能够抑制延伸凸缘裂纹。
日本特开平6－87039号公报(专利文献3)公开了在孔的周缘成型筒状部的内缘翻边加工的技术。在专利文献3的技术中，在第1工序中，将拉深圆角半径设定得较大地进行拉深加工。接着，在第2工序中，对在第1工序中成型的拉深部实施再修整加工，然后在该加工末期对拉深部的底部整体冲孔。由此，利用底部的冲孔使剩余的拉深部的纵壁部原封不动地成为筒状的内缘翻边部，不需要延伸凸缘成型。在专利文献3中记载有：因此，即使将拉深圆角半径设定得较大而将拉深高度扩大到加工极限，也不会产生裂纹等成型上的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011－230189号公报
专利文献2：日本特开2009－160655号公报
专利文献3：日本特开平6－87039号公报
发明内容
发明要解决的问题
以往，按顺序经过下述的第1工序和第2工序制造冲压成型品的下臂。在第1工序中，利用冲压加工对原材料金属板实施拉深成型。在第2工序中，利用冲压加工对在第1工序中拉深成型而成的金属板实施弯曲成型。
图3A～图3C和图4A～图4C是用于针对作为下臂而形成的冲压成型品说明以往方法的制造工序的一个例子的立体图。这些图中的图3A～图3C表示制造图1所示的第1例的冲压成型品10的情况，图4A～图4C表示制造图2所示的第2例的冲压成型品10的情况。此外，图3A和图4A表示各个原材料金属板的形状。图3B和图4B表示各个第1工序后的金属板的形状。图3C和图4C表示经过各个第2工序得到的冲压成型品的形状。另外，为了得到图3C和图4C所示的形状的冲压成型品10，有时也在第2工序的前工序或者后工序中进行修整加工。
图5和图7是示意地表示在以往方法的第1工序中使用的模具的形状例的立体图。图6和图8示意地表示在以往方法的第2工序中使用的模具的形状例的立体图。这些图中的图5和图6表示制造图1所示的第1例的冲压成型品的情况，图7和图8表示制造图2所示的第2例的冲压成型品的情况。
在制造图1所示的第1例的冲压成型品10的情况下，在第1工序中，如图5所示，上模40a使用冲模41a。下模50a使用与上模40a成对的冲头51a和压料圈52a。如图7所示，制造图2所示的第2例的冲压成型品10的情况也同样。另外，为了容易理解结构，在图5和图7中，关于冲模41a，表示其顶端部(与金属板抵接的面)的形状，关于压料圈52a，表示其顶端部(与金属板抵接的面)的形状。
在制造图1所示的第1例的冲压成型品10的情况下，在第2工序中，如图6所示，上模40b使用冲模41b和推料板42b。下模50b使用与上模40b成对的冲头51b。如图8所示，制造图2所示的第2例的冲压成型品10的情况也同样。另外，为了容易理解结构，在图6和图8中，关于冲模41b，表示其顶端部(与金属板抵接的面)的形状，关于推料板42b，表示其顶端部(与金属板抵接的面)的形状。
如图3A、图3B及图5所示，在制造图1所示的第1例的冲压成型品10的情况下，在以往的第1工序中，通过利用冲模41a、冲头51a以及压料圈52a对原材料金属板21实施冲压加工，在整个区域的范围内成型顶板部的表面形状。由此，槽部15全部成型。与此相配合，纵壁部中的从主体部的第1端部(车身安装用端部)到突起部的纵壁部(第1纵壁部)14a成型。此时，在利用压料圈52a和冲模41a保持第1纵壁部14a的外侧的状态下，对原材料金属板21进行加工。该第1工序中的成型方式是拉深成型。如图4A、图4B及图7所示，制造图2所示的第2例的冲压成型品10的情况也同样。
如图3B、图3C及图6所示，在制造图1所示的第1例的冲压成型品10的情况下，在以往方法的第2工序中，利用冲模41b、推料板42b以及冲头51b对第1工序后的金属板22实施冲压加工。由此，剩余的纵壁部、即第2纵壁部14b和第3纵壁部14c成型。此时，为了防止金属板22的错位，在利用推料板42b和冲头51b保持金属板22的顶板部的区域的状态下对金属板22进行加工。该第2工序中的成型方式是弯曲成型。如图4B、图4C及图8所示，制造图2所示的第2例的冲压成型品10的情况也同样。
在利用这样的以往方法制造冲压成型品时，有在第1工序或第2工序中发生断裂的情况。在第1工序或第2工序中，在延伸凸缘变形的部分22c(以下也称作“延伸凸缘变形部”)发生该断裂。延伸凸缘变形部22c是第1纵壁部14a中的、连接主体部和突起部的拐角部16和该拐角部16的外侧区域22h(参照图3B和图4B中的斜线部)。
在以往方法的第1工序中，通过使用压料圈52a，促进材料从顶板部向延伸凸缘变形部22c流入，谋求减少延伸凸缘变形。但是，即使应用这样的对策，也有在延伸凸缘变形部22c发生断裂的情况。
在这一点上，在所述专利文献1的技术中，为了提升延伸凸缘性，作为钢板使用析出强化型的高强度钢板，进行温冲压加工。但是，在该技术中，由于需要用于加热钢板的工序，因此，与冷冲压加工相比较，生产率下降。
在所述专利文献2的技术中，通过使原材料金属板的形状适当化，将在延伸凸缘变形的部位产生的应力集中分散，抑制延伸凸缘裂纹。但是，利用原材料形状的适当化的应力集中的分散存在极限，针对延伸凸缘变形部的断裂的抑制不充分。
在所述专利文献3的技术中，利用内缘翻边加工。利用该内缘翻边加工成型的拉深部是轴对称的圆筒状。另一方面，下臂的延伸凸缘变形部并不是轴对称的形状。因此，即使利用拉深加工促进材料流入，也有延伸凸缘变形部发生断裂的情况。
本发明即是鉴于上述实际情况而完成的。本发明的目的在于提供一种这样的冲压成型品的制造方法：在制造比照汽车用下臂的形状的冲压成型品时，能够减少延伸凸缘变形部的延伸凸缘变形，在延伸凸缘变形部抑制断裂。并且，本发明的目的在于提供一种在延伸凸缘变形部抑制了断裂的高强度的汽车用下臂。
用于解决问题的方案
本发明的一个实施方式的冲压成型品的制造方法用于由原材料金属板制造冲压成型品。
所述冲压成型品包含在俯视时沿着长度方向弯曲且在两端各自具有第1端部和第2端部的主体部和自所述主体部的弯曲部向弯曲的外侧突出的突起部。
所述主体部和所述突起部各自包括顶板部和分别自所述顶板部的两侧部延伸的纵壁部。
在所述主体部的所述顶板部的表面设有沿着所述主体部的长度方向的槽部。
所述纵壁部中的从所述主体部的所述第1端部到所述突起部的所述纵壁部具有连接所述主体部和所述突起部的拐角部。
在利用所述顶板部和从所述主体部的所述第1端部到所述突起部的所述纵壁部形成的棱线部中，比所述拐角部靠所述主体部侧的部分和比所述拐角部靠所述突起部侧的部分所成的角度是锐角。
所述冲压成型品的制造方法包含第1工序和第2工序。
在所述第1工序中，通过对所述原材料金属板实施冲压加工，成型所述顶板部的表面形状中的比所述主体部的所述弯曲部靠所述第2端部侧的表面形状，并且，成型从所述主体部的所述第1端部侧到所述突起部的所述纵壁部。
在所述第2工序中，通过对所述第1工序后的所述原材料金属板实施冲压加工，成型所述顶板部的表面形状中的比所述主体部的所述弯曲部靠所述第1端部侧的表面形状。
在上述制造方法中，可以采用下述结构。
所述冲压成型品的所述槽部以通过所述突起部的根部的方式设在所述主体部的所述顶板部的表面中的、从所述第1端部到所述第2端部的区域。
在所述第1工序中，成型所述槽部中的所述第2端部侧的部分。
在所述第2工序中，成型所述槽部中的所述第1端部侧的部分。
在该制造方法的情况下，优选的是，在所述第1工序中，以所述拐角部中的位于最靠所述第2端部侧的点为中心地描画半径为所述主体部的长度的35％的圆时，所述槽部的所述第2端部侧的部分的一部分或者全部位于该圆内。
此外，在上述制造方法中，可以采用下述结构。
所述冲压成型品的所述槽部设在所述主体部的所述顶板部的表面中的比所述突起部的根部靠所述第1端部侧的区域。
在所述第1工序中，不成型所述槽部。
在所述第2工序中，成型所述槽部。
在上述任一个制造方法中，可以采用下述结构。
所述冲压成型品是汽车用下臂。
所述主体部的所述第1端部和所述突起部安装在汽车的车身上。
所述主体部的所述第2端部安装在汽车的车轮上。
本发明的一个实施方式的汽车用下臂利用冲压加工由原材料金属板成型。
所述下臂包含在俯视时沿着长度方向弯曲且在两端各自具有车身安装用端部和车轮安装用端部的主体部和自所述主体部的弯曲部向弯曲的外侧突出的车身安装用的突起部。
所述主体部和所述突起部各自包括顶板部和分别从所述顶板部的两侧部延伸的纵壁部。
在所述主体部的所述顶板部的表面设有沿着所述主体部的长度方向的槽部。
所述纵壁部中的从所述主体部的所述车身安装用端部到所述突起部的所述纵壁部具有连接所述主体部和所述突起部的拐角部。
在利用所述顶板部和从所述主体部的所述车身安装用端部到所述突起部的所述纵壁部形成的棱线部中，比所述拐角部靠所述主体部侧的部分和比所述拐角部靠所述突起部侧的部分所成的角度是锐角。
拉伸强度TS[MPa]为440MPa以上。
所述纵壁部中的所述拐角部的最大高度Hmax[mm]满足下述的算式(1)。
Hmax＞－0.0103×TS+26.051…(1)
发明的效果
本发明的冲压成型品的制造方法在制造比照汽车用下臂的形状的冲压成型品时，通过经过第1工序和第2工序，能够减少延伸凸缘变形部的延伸凸缘变形，在延伸凸缘变形部处抑制断裂。并且，本发明的汽车用下臂为高强度，在延伸凸缘变形部处抑制了断裂。
附图说明
图1是示意地表示第1例的冲压成型品的立体图。
图2是示意地表示第2例的冲压成型品的立体图。
图3A是用于针对第1例的冲压成型品说明以往方法的制造工序的一个例子的立体图，表示原材料金属板的形状。
图3B是用于针对第1例的冲压成型品说明以往方法的制造工序的一个例子的立体图，表示第1工序后的金属板的形状。
图3C是用于针对第1例的冲压成型品说明以往方法的制造工序的一个例子的立体图，表示经过第2工序得到的冲压成型品的形状。
图4A是用于针对第2例的冲压成型品说明以往方法的制造工序的一个例子的立体图，表示原材料金属板的形状。
图4B是用于针对第2例的冲压成型品说明以往方法的制造工序的一个例子的立体图，表示第1工序后的金属板的形状。
图4C是用于针对第2例的冲压成型品说明以往方法的制造工序的一个例子的立体图，表示经过第2工序得到的冲压成型品的形状。
图5是针对第1例的冲压成型品示意地表示在以往方法的第1工序中使用的模具的形状例的立体图。
图6是针对第1例的冲压成型品示意地表示在以往方法的第2工序中使用的模具的形状例的立体图。
图7是针对第2例的冲压成型品示意地表示在以往方法的第1工序中使用的模具的形状例的立体图。
图8是针对第2例的冲压成型品示意地表示在以往方法的第2工序中使用的模具的形状例的立体图。
图9A是用于说明第1实施方式的制造工序的一个例子的立体图，表示原材料金属板的形状。
图9B是用于说明第1实施方式的制造工序的一个例子的立体图，表示第1工序后的金属板的形状。
图9C是用于说明第1实施方式的制造工序的一个例子的立体图，表示经过第2工序得到的冲压成型品的形状。
图10是示意地表示在第1实施方式的第1工序中使用的模具的形状例的立体图。
图11A是用于说明第2实施方式的制造工序的一个例子的立体图，表示原材料金属板的形状。
图11B是用于说明第2实施方式的制造工序的一个例子的立体图，表示第1工序后的金属板的形状。
图11C是用于说明第2实施方式的制造工序的一个例子的立体图，表示经过第2工序得到的冲压成型品的形状。
图12是示意地表示在第2实施方式的第1工序中使用的模具的形状例的立体图。
图13A是表示在第1工序中延伸凸缘变形部的材料的流动状态的俯视图，表示以往方法的情况。
图13B是表示在第1工序中延伸凸缘变形部的材料的流动状态的俯视图，表示比较方法的情况。
图13C是表示在第1工序中延伸凸缘变形部的材料的流动状态的俯视图，表示第2实施方式的情况。
图14是表示原材料金属板的拉伸强度和冲压加工的极限成型高度之间的关系的图。
具体实施方式
本发明人等为了达到上述目的进行各种解析和试验，反复进行了深入研究。其结果得到了下述的见解。若在利用冲压加工制造比照下臂的形状的冲压成型品、即包含主体部和突起部且在顶板部的表面设有槽部的冲压成型品时，在第1工序中使模具的形状适当化，则进一步促进材料向延伸凸缘变形部流入。由此，延伸凸缘变形部的延伸凸缘变形减少，能够抑制延伸凸缘变形部的断裂。其结果，能够制造在延伸凸缘变形部抑制了断裂的冲压成型品(下臂)。
具体地讲，无论槽部的设置范围如何，在第1工序中，都不成型顶板部的表面形状中的比主体部的弯曲部靠第1端部侧的表面形状，而成型比主体部的弯曲部靠第2端部侧的表面形状，然后成型从主体部的第1端部侧到突起部的纵壁部即可。然后，在第2工序中，成型顶板部的表面形状中的比主体部的弯曲部靠第1端部侧的表面形状即可。在冲压成型品是下臂的情况下，第1端部是车身安装用端部，第2端部是车轮安装用端部。
例如，在制造仅在比主体部的弯曲部靠第1端部侧的区域设有槽部的冲压成型品的情况下，在第1工序中不成型该槽部，而在第2工序中成型该槽部。此外，在制造在从第1端部到第2端部的区域设有槽部的冲压成型品的情况下，在第1工序中成型该槽部中的第2端部侧的部分，在第2工序中成型该槽部中的剩余部分(第1端部侧的部分)。
以下，参照附图说明本发明的实施方式。在此，例示冲压成型品是下臂的情况。
[第1实施方式]
图9A～图9C是针对作为下臂而形成的冲压成型品说明第1实施方式的制造方法的制造工序的一个例子的立体图。这些图中的图9A表示原材料金属板的形状。图9B表示第1工序后的金属板的形状。图9C表示经过第2工序得到的冲压成型品的形状。第1实施方式的制造方法以制造图1所示的第1例的冲压成型品10的情况为对象。如图1和图9C所示，该冲压成型品10的槽部15仅设在主体部11的顶板部13a的表面中的、比突起部12的根部靠第1端部(车身安装用端部)11a侧的区域。另外，为了得到图9C所示的形状的冲压成型品10，也有时在第2工序的前工序或者后工序中进行修整加工。
图10是示意地表示在第1实施方式的制造方法的第1工序中使用的模具的形状例的立体图。在第1工序中，如图10所示，上模40c使用冲模41c。下模50c使用与上模40c成对的冲头51c和压料圈52c。另外，为了容易理解结构，在图10中，关于冲模41c，表示其顶端部(与金属板抵接的面)的形状，关于压料圈52c，表示其顶端部(与金属板抵接的面)的形状。
在第2工序中，与以往方法的第2工序同样地使用所述图6所示的模具。也就是说，如所述图6所示，上模40b使用冲模41b和推料板42b。下模50b使用与上模40b成对的冲头51b。
如图9A、图9B及图10所示，在第1工序中，通过利用冲模41c、冲头51c以及压料圈52c对原材料金属板21实施冲压加工，成型顶板部的表面形状中的比主体部的弯曲部靠第2端部侧的表面形状。在第1实施方式中作为对象的冲压成型品10中的、第2端部11b侧的顶板部13a的表面不存在槽部15(参照图1)。因此，如图9B所示，不成型槽部15。与此相配合，成型纵壁部中的从主体部的第1端部(车身安装用端部)到突起部的纵壁部(第1纵壁部)14a。此时，在利用压料圈52c和冲模41c保持着第1纵壁部14a的外侧的状态下，对原材料金属板21进行加工。该第1工序中的成型方式是拉深成型。
如图6、图9B及图9C所示，在第2工序中，与以往方法的第2工序同样，通过利用冲模41b、推料板42b以及冲头51b对第1工序后的金属板22实施冲压加工，成型顶板部的表面形状中的比主体部的弯曲部靠第1端部侧的表面形状。由此，如图9C所示，成型槽部15。与此相配合，成型剩余的纵壁部、即第2纵壁部14b和第3纵壁部14c。此时，为了防止金属板22的错位，在利用推料板42b和冲头51b保持着金属板22的顶板部的区域的状态下，对金属板22进行加工。该第2工序中的成型方式是弯曲成型。
在此，在以往方法中，像上述那样，在第1工序中，与槽部15一同成型第1纵壁部14a。此时，主体部的顶板部中的比突起部的根部靠第2端部(车轮安装用端部)侧的区域的材料进入到槽部15和延伸凸缘变形部22c这两者中(参照所述图3B中的虚线箭头)。材料进入到该槽部15，因此向延伸凸缘变形部22c进入的材料减少。
相对于此，在第1实施方式中，在第1工序中不成型槽部15，而成型第1纵壁部14a。此时，主体部的顶板部中的比突起部的根部靠第2端部(车轮安装端部)侧的区域的材料仅进入到延伸凸缘变形部22c(参照图9B中的虚线箭头)。由于这样材料不会进入槽部15，因此，进一步促进材料进入延伸凸缘变形部22c。其结果，延伸凸缘变形部22c的延伸凸缘变形减少，能够抑制延伸凸缘变形部的断裂。因而，能够制造在延伸凸缘变形部抑制了断裂的冲压成型品(下臂)。
像上述那样，利用第1实施方式的制造方法抑制延伸凸缘变形部处的断裂是借助第1工序中的材料的进入而成的。该抑制断裂的原理对于第2工序而言也是同样的。
采用第1实施方式的制造方法，像上述那样，延伸凸缘变形部处的延伸凸缘变形减少。因此，即使在原材料金属板使用高张力钢板的情况下，也能够抑制延伸凸缘变形部处的断裂。此外，能够进一步提高纵壁部、特别是成为延伸凸缘变形部的第1纵壁部的拐角部的成型高度，提高冲压成型品(下臂)的设计自由度。
在原材料金属板使用高张力钢板的情况下，拉伸强度大于440MPa时，延伸凸缘变形部处的断裂变得显著。在这一点上，采用第1实施方式的制造方法，即使在例如使用拉伸强度为440MPa以上的高张力钢板的情况下，也能够抑制延伸凸缘变形部处的断裂。因此，第1实施方式的制造方法对于使用拉伸强度为440MPa以上的高张力钢板的情况特别有用。由此，能够得到在延伸凸缘变形部处抑制了断裂的高强度且高刚性的冲压成型品(下臂)。
上述第1实施方式的制造方法能够如下地变更。
可以在第1工序和第2工序中的任一个工序中成型从主体部的第1端部(车身安装用端部)到主体部的第2端部(车轮安装用端部)的纵壁部(第2纵壁部)14b。此外，若接着第2工序设置利用另外的模具实施冲压加工的后工序，则也可以在该后工序中成型第2纵壁部14b。从在第1工序中进一步促进材料向延伸凸缘变形部22c流入的方面考虑，优选在第2工序或者其后工序中成型第2纵壁部14b。
可以在第1工序和第2工序中的任一个工序中成型从主体部的第2端部(车轮安装用端部)到突起部的纵壁部(第3纵壁部)14c。此外，若接着第2工序设置利用另外的模具实施冲压加工的后工序，则也可以在该后工序中成型第3纵壁部14c。从在第1工序中进一步促进材料向延伸凸缘变形部22c流入的方面考虑，优选在第2工序或者其后工序中成型第3纵壁部14c。
在第2工序中，作为与冲头成对的上模，可以省略推料板。利用冲模和冲头进行这种情况下的冲压加工。但是，在这种情况下，为了成型槽部15，需要在冲模上设置与槽部15相对应的凸部。此外，为了防止在冲压加工时金属板错位，优选设置导销。
然而，在第2工序中使用推料板42b时，相比于第2纵壁部14b和第3纵壁部14c的成型，率先进行槽部15的成型。由此，促进材料从用于成型为第2纵壁部14b的部位朝向槽部15流入。其结果，材料从延伸凸缘变形部22c的流出进一步减少，因此，延伸凸缘变形部22c的延伸凸缘变形进一步减少，能够进一步抑制延伸凸缘变形部22c处的断裂。因此，在第2工序中优选使用推料板。
第1工序和第2工序既可以连续，也可以根据需要在第1工序和第2工序之间追加另外的工序(例如：冲孔工序、修整工序等)。
修整加工并不是必需的。其原因在于，若适当地设定原材料金属板的轮廓形状，则能够将经过第1工序和第2工序得到的冲压成型品的形状形成为成品形状。
[第2实施方式]
图11A～图11C是针对作为下臂而形成的冲压成型品说明第2实施方式的制造方法的制造工序的一个例子的立体图。这些图中的图11A表示原材料金属板的形状。图11B表示第1工序后的金属板的形状。图11C表示经过第2工序得到的冲压成型品的形状。图12是示意地表示在第2实施方式的制造方法的第1工序中使用的模具的形状例的立体图。第2实施方式的制造方法以制造图2所示的第2例的冲压成型品10的情况为对象。如图2和图11C所示，该冲压成型品10的槽部15以通过突起部12的根部的方式设在主体部11的顶板部13a的表面中的、从第1端部(车身安装用端部)11a到第2端部(车轮安装用端部)11b的广泛的区域。
第2实施方式以所述第1实施方式的结构为基础。以下，适当地省略与第1实施方式重复的说明。
如图11A、图11B及图12所示，在第1工序中，通过利用冲模41c、冲头51c以及压料圈52c对原材料金属板21实施冲压加工，成型顶板部的表面形状中的比主体部的弯曲部靠第2端部侧的表面形状。由此，如图11B所示，形成槽部15中的第2端部(车轮安装用端部)11b侧的部分(以下也称作“第2端部侧槽部分”)22a。与此相配合，成型纵壁部中的从主体部的第1端部(车身安装用端部)到突起部的纵壁部(第1纵壁部)14a。
在第2工序中，与以往方法的第2工序同样地使用所述图8所示的模具。如图8、图11B及图11C所示，在第2工序中，通过利用冲模41b、推料板42b以及冲头51b对第1工序后的金属板22实施冲压加工，成型顶板部的表面形状中的比主体部的弯曲部靠第1端部侧的表面形状。由此，如图11C所示，成型槽部15的剩余部分(以下也称作“第1端部侧槽部分”)。与此相配合，成型剩余的纵壁部、即第2纵壁部14b和第3纵壁部14c。
在此，说明利用第2实施方式的制造方法抑制延伸凸缘变形部22c处的断裂的原理。
图13A～图13C是表示第1工序中延伸凸缘变形部的材料的流动状态的俯视图。这些图中的图13A表示以往方法的情况。图13B表示比较方法的情况。图13C表示第2实施方式的情况。在这些图中表示第1工序后的金属板22中的延伸凸缘变形部22c和其周边的形状。另外，用双点划线表示原材料金属板的形状。
在以往方法中，如图13A所示，在第1工序中成型从第1端部到第2端部的槽部15的全部。因此，在第2工序中用于成型为第3纵壁部的部分的外缘22f(参照图13A中的粗线部)向槽部15侧和延伸凸缘变形部22c侧移动。也就是说，在以往方法的第1工序中，材料向图13A中的施加了斜线的箭头所示的方向流动，材料流入到延伸凸缘变形部22c。
另一方面，第1纵壁部的外缘22g(参照图13A中的粗线部)向槽部15侧移动。因此，在以往方法的第1工序中，材料向图13A中的施加了交叉影线的箭头所示的方向流动，材料自延伸凸缘变形部22c流出。材料自该延伸凸缘变形部22c流出，因此延伸凸缘变形部22c处的变形增大，在此发生断裂。
如图13B所示，比较方法是在第1工序中不成型槽部15的参考的方法。在该比较方法中，材料向延伸凸缘变形部22c流入时，在图13B中的由虚线包围的区域发生剪切变形。由于该剪切变形的变形阻力较大，因此，阻碍材料向延伸凸缘变形部22c流入。其结果，在第2工序中用于成型为第3纵壁部的部分的外缘22f(参照图13B中的粗线部)向延伸凸缘变形部22c侧移动，但该外缘22f的移动量与以往方法相比有所减少。也就是说，材料向延伸凸缘变形部22c的流入减少。
另一方面，第1纵壁部的外缘22g(参照图13B中的粗线部)向内侧移动。但是，在比较方法的第1工序中，由于不成型槽部，因此，该外缘22g的移动量与以往方法相比有所减少。因此，采用比较方法，与以往方法相比，材料自延伸凸缘变形部22c的流出减少。
这样，在比较方法中，与以往方法相比，材料沿图13B中的施加了斜线的箭头所示的方向向延伸凸缘变形部22c的流入减少。并且，材料沿图13B中的施加了交叉影线的箭头所示的方向自延伸凸缘变形部22c的流出减少。其结果，延伸凸缘变形部22c处的变形进一步增大，在此断裂的发生变得显著。
相对于此，在第2实施方式中，如图13C所示，在第1工序中仅成型槽部中的第2端部侧槽部分22a。在这种情况下，材料流入到第2端部侧槽部分22a和延伸凸缘变形部22c。通过材料流入到第2端部侧槽部分22a，防止像比较方法那样发生剪切变形，促进材料向延伸凸缘变形部22c流入。因此，在第2工序中用于成型为第3纵壁部的部分的外缘22f(参照图13C中的粗线部)与以往方法同样地向槽部15侧和延伸凸缘变形部22c侧移动。也就是说，在第2实施方式的第1工序中，材料向延伸凸缘变形部22c的流入维持在与以往例相同程度。
另一方面，第1纵壁部的外缘22g(参照图13C中的粗线部)向内侧移动。但是，在第2实施方式的第1工序中，由于仅成型第2端部侧槽部分22a，因此，该外缘22g的移动量与以往方法相比有所减少。因此，采用第2实施方式，与以往方法相比，材料自延伸凸缘变形部22c的流出减少。
这样，在第2实施方式中，与以往方法相比，材料沿图13C中的施加了斜线的箭头所示的方向向延伸凸缘变形部22c的流入维持在相同程度。此外，材料沿图13C中的施加了交叉影线的箭头所示的方向向延伸凸缘变形部22c的流出减少。其结果，延伸凸缘变形部22c的延伸凸缘变形减少，能够抑制在此发生断裂。
在第2实施方式的情况下，在第1工序中，如图13C所示，在以位于成为延伸凸缘变形部的第1纵壁部的拐角部中的最靠第2端部(车轮安装用端部)侧的点22d为中心地描画圆C时，优选为第2端部侧槽部分22a的一部分或者全部位于该圆C内。在此，圆C的半径[mm]是主体部11的长度[mm]的35％。如所述图2所示，主体部11的长度是从第1端部(车身安装用端部)11a到第2端部(车轮安装用端部)11b的直线距离[mm]。在测量主体部11的长度的过程中，作为第1端部11a和第2端部11b各自的位置，分别采用主体部11的顶板部13a的宽度方向的中央点P1和P2。
只要第2端部侧槽部分22a的一部分或者全部位于圆C内，就能够在第1工序中更有效地促进由成型第2端部侧槽部分22a引起的材料向延伸凸缘变形部22c的流入。其结果，延伸凸缘变形部22c处的延伸凸缘变形进一步减少，能够进一步抑制在此发生断裂。从进一步增大该效果的方面考虑，圆C的半径优选为主体部11的长度的30％。
此外，在使第1工序中成型了的第2端部侧槽部分22a的一部分或者全部位于圆C内的情况下，该第2端部侧槽部分22a的端部22e也可以以圆C的中心点22d为基准地配置在第1端部侧和第2端部侧中的任一侧。但是，在第2端部侧槽部分22a的端部22e配置在第1端部(车身安装用端部)侧时，材料沿图13C中的施加了交叉影线的箭头所示的方向自延伸凸缘变形部22c的流出有可能增加。因此，第2端部侧槽部分22a的端部22e优选配置在比圆C的中心点22d靠第2端部(车轮安装用端部)侧的位置。
像上述那样，利用第2实施方式的制造方法抑制延伸凸缘变形部处的断裂是借助第1工序中的材料的流动而成的。该断裂抑制的原理对于第2工序而言也是同样的。
[冲压成型品]
采用上述本实施方式的制造方法，即使在原材料金属板使用拉伸强度为440MPa级的高张力钢板的情况下，也能够得到在延伸凸缘变形部处抑制了断裂的冲压成型品。因此，本实施方式的冲压成型品为高强度，在延伸凸缘变形部处抑制了断裂。该冲压成型品只要是比照下臂的形状，就不限定于该用途。
此外，采用本实施方式的制造方法，能够在延伸凸缘变形部处减少延伸凸缘变形。因此，能够进一步提高冲压成型品的纵壁部、特别是成为延伸凸缘变形部的第1纵壁部的拐角部的成型高度。
在此，关于冲压成型品的第1纵壁部中的拐角部的高度，表示调查了能够利用冲压加工成型的极限高度的结果。就本实施方式的制造方法和以往方法而言，分别针对拉伸强度不同的每种钢板调查了拐角部的极限成型高度。在该调查中利用了发明人等所进行的实际加工试验的实绩值和FEM解析的结果。
图14是表示原材料金属板的拉伸强度和冲压加工的极限成型高度之间的关系的图。图14表示代表性地使用了590MPa级钢板和980MPa级钢板的情况的结果。如图14所示，在本实施方式的制造方法和以往方法中的任一种情况下，拐角部的极限成型高度H[mm]均与钢板的拉伸强度TS[MPa]成比例地降低。特别是在以往方法的情况下，用下述的算式(A)表示拐角部的极限成型高度Hlim[mm]。
Hlim＝－0.0103×TS+26.051…(A)
另一方面，在本实施方式的制造方法的情况下，用下述的算式(B)表示拐角部的极限成型高度Hlim[mm]。
Hlim＝－0.0103×TS+29.051…(B)
根据上述式(A)和式(B)的关系，本实施方式的制造方法的极限成型高度与以往方法相比较增加3mm左右。也就是说，采用本实施方式的制造方法，能够使拐角部的成型高度高于用上述算式(A)表示的以往方法的极限成型高度。
因而，在本实施方式的冲压成型品中，成为延伸凸缘变形部的第1纵壁部的拐角部的最大高度Hmax[mm]也可以基于上述算式(A)而满足下述的算式(1)。不言而喻，本实施方式的冲压成型品也可以是拉伸强度为440MPa以上。
Hmax＞－0.0103×TS+26.051…(1)
【实施例】
为了确认本发明的效果，实施了利用FEM解析的下述实施例1和实施例2的试验。在实施例1和实施例2的任一个FEM解析中，均通过冲压加工原材料金属板来制作作为下臂而形成的冲压成型品，根据此时的延伸凸缘变形部的板厚减少率评价了延伸凸缘变形的程度。
[实施例1]
在实施例1的试验中，为了确认第1实施方式的效果，制作了所述图1所示的第1例的形状的冲压成型品。该冲压成型品的槽部仅设在主体部的顶板部的表面中的、第1端部侧的区域。此时，原材料金属板是板厚为2.6mm、拉伸强度为980MPa级的高张力钢板。
在本发明例1中，使用所述图10和图6所示的模具，利用所述图9A和图9B所示的第1工序以及所述图9B和图9C所示的第2工序对原材料金属板实施冲压加工。
另一方面，在以往例1中，使用所述图5和图6所示的模具，利用所述图3A和图3B所示的第1工序以及所述图3B和图3C所示的第2工序对原材料金属板实施冲压加工。除此之外的条件与本发明例1相同。
在本发明例1和以往例1的任一者中，对于第1工序和第2工序而言，均分别在工序的前后测量延伸凸缘部的板厚，求出延伸凸缘变形部的板厚减少率。此处的板厚减少率是在延伸凸缘变形部的区域中板厚最大程度减少了的位置的板厚减少率、即最大板厚减少率。
在以往例1中，在第1工序中成型槽部的全部。其结果，第1工序和第2工序的延伸凸缘变形部的板厚减少率分别为11.6％和33.5％。
相对于此，在本发明例1中，在第1工序中不成型槽部，而在第2工序中成型槽部的全部。第1工序和第2工序的延伸凸缘变形部的板厚减少率分别为8.0％和26.3％。也就是说，在本发明例1中，与以往例1相比延伸凸缘变形部的成型性上升。
据此可明确，采用第1实施方式，能够减少延伸凸缘变形部的延伸凸缘变形，能够抑制延伸凸缘变形部处的断裂。
[实施例2]
在实施例2的试验中，为了确认第2实施方式的效果，制作了所述图2所示的第2例的形状的冲压成型品。该冲压成型品的槽部设在主体部的顶板部的表面中的、从第1端部(车身安装用端部)到第2端部(车轮安装用端部)的广泛的区域。此时，原材料金属板是板厚为2.6mm、拉伸强度为980MPa级的高张力钢板。从主体部的第1端部到第2端部的直线距离、即主体部的长度为400mm。
在本发明例2中，使用所述图12和图8所示的模具，利用所述图11A和图11B所示的第1工序以及所述图11B和图11C所示的第2工序对原材料金属板实施冲压加工。对得到的冲压成型品实施了修整加工。在第1工序中成型的第2端部侧槽部分22a的端部22e以成为延伸凸缘变形部的第1纵壁部的拐角部中的、位于最靠第2端部侧的点22d为基准地配置在比该基准点22d靠第2端部侧的位置。第2端部侧槽部分22a和基准点22d之间的最短距离d(参照所述图13C)为40mm。因此，在以基准点22d为中心地描画半径为主体部的长度(400mm)的35％的圆、即半径为140mm的圆时，是第2端部侧槽部分22a的一部分位于该圆内的状态。
另一方面，在以往例2中，使用所述图7和图8所示的模具，利用所述图4A和图4B所示的第1工序以及所述图4B和图4C所示的第2工序对原材料金属板实施了冲压加工。此外，在用于参考的比较例2中，在第1工序中不成型槽部，而在第2工序中成型槽部的全部。除此之外的条件与本发明例2相同。
在本发明例2、以往例2及比较例2的任一者中，对于第1工序、第2工序以及修整工序而言，均分别在工序的前后测量延伸凸缘部的板厚，求出延伸凸缘变形部的板厚减少率。此处的板厚减少率是在延伸凸缘变形部的区域中板厚最大程度减少了的位置的板厚减少率、即最大板厚减少率。在下述的表1中表示试验结果。
【表1】
表1
根据表1，表示了下述的内容。在以往例2中，在第1工序中成型了槽部的全部。其结果，第1工序、第2工序以及修整工序的延伸凸缘变形部的板厚减少率分别为17.9％、33.3％及24.9％。相对于此，在比较例2中，第1工序、第2工序以及修整工序的延伸凸缘变形部的板厚减少率均恶化。
在本发明例2中，在第1工序中成型槽部中的第2端部侧槽部分，在第2工序中成型剩余的第1端部侧槽部分。其结果，第1工序、第2工序以及修整工序的延伸凸缘变形部的板厚减少率分别是14.7％、26.5％及14.7％。也就是说，在本发明例2中，与以往例2相比延伸凸缘变形部的成型性上升。
据此可明确，采用第2实施方式，能够减少延伸凸缘变形部的延伸凸缘变形，能够抑制延伸凸缘变形部的断裂。
此外，本发明并不限定于上述实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变更是不言而喻的。
产业上的可利用性
本发明的冲压成型品的制造方法在制造比照汽车用下臂的形状的冲压成型品方面是有用的。特别是，本发明的制造方法在制造高强度且高刚性的下臂方面是有用的。
附图标记说明
10、冲压成型品(下臂)；11、主体部；
11a、主体部的第1端部(车身安装用端部)；
11b、主体部的第2端部(车轮安装用端部)；
12、突起部；
13a、主体部的顶板部；
13b、突起部的顶板部；
14a、从主体部的第1端部(车身安装用端部)到突起部的纵壁部(第1纵壁部)；
14b、从主体部的第1端部(车身安装用端部)到主体部的第2端部(车轮安装用端部)的纵壁部(第2纵壁部)；
14c、从主体部的第2端部(车轮安装用端部)到突起部的纵壁部(第3纵壁部)；
15、槽部；16、拐角部；
17、利用第1纵壁部和顶板部形成的棱线；
21、原材料金属板；22：第1工序后的金属板；
22a、槽部中的第2端部(车轮安装用端部)侧的部分(第2端部侧槽部分)；22c、延伸凸缘变形部；
22d、拐角部中的位于最靠第2端部(车轮安装用端部)侧的点；
22e、第2端部侧槽部分的端部；
22f、用于成型为第3纵壁部的部分的外缘；
22g、第1纵壁部的外缘；22h、拐角部的外侧区域；
40a～40c、上模；41a～41c、冲模；42b、推料板；
50a～50c、下模；51a～51c、冲头；
52a、52c、压料圈；B、车身侧；W、车轮侧。

Claims (1)

1.一种汽车用下臂，其利用冲压加工由原材料金属板成型，其中，
所述下臂包含在俯视时沿着长度方向弯曲且在两端各自具有车身安装用端部和车轮安装用端部的主体部和自所述主体部的弯曲部向弯曲的外侧突出的车身安装用的突起部，
所述主体部和所述突起部各自包括顶板部和分别从所述顶板部的两侧部延伸的纵壁部，
在所述主体部的所述顶板部的表面设有沿着所述主体部的所述长度方向的槽部，
所述纵壁部中的从所述主体部的所述车身安装用端部到所述突起部的所述纵壁部具有连接所述主体部和所述突起部的拐角部，
在利用所述顶板部和从所述主体部的所述车身安装用端部到所述突起部的所述纵壁部形成的棱线部中，比所述拐角部靠所述主体部侧的部分和比所述拐角部靠所述突起部侧的部分所成的角度是锐角，
拉伸强度TS为440MPa以上，
所述纵壁部中的所述拐角部的最大高度Hmax满足下述的算式(1)，
其中，拉伸强度TS的单位是Mpa，最大高度Hmax的单位是mm，
Hmax＞－0.0103×TS+26.051…(1)。
CN201810321352.5A 2014-04-11 2015-04-06 冲压成型品的制造方法和汽车用下臂 Active CN108655247B (zh)

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