CN108698104B - 冲压成型品的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供冲压成型品的制造方法，针对具有沿长度方向弯曲的顶板部及凸缘部、和在凸缘部的长度方向端部的纵壁部的部件，制造形状冻结性优异的冲压成型品。在将金属板冲压成型为下述制品形状而进行制造时，在预成型为凸缘部(2)的长度方向端部与纵壁部(6)的连续部分的线长短于制品形状的线长的形状后，冲压成型为目标制品形状，所述制品形状为：顶板部(1)与凸缘部(2)介由侧壁部(3)而在宽度方向上连续，并且顶板部(1)及凸缘部(2)以沿着长度方向而向顶板部(1)侧凸出的方式弯曲，宽度方向的尺寸大于顶板部(1)的突出部(5)与顶板部(1)的长度方向端部相连续，还具有与凸缘部(2)的长度方向端部相连续、向顶板部(1)侧立起且上端与突出部(5)相连续的纵壁部(6)。

Description

冲压成型品的制造方法

技术领域

本发明涉及将金属板冲压成型为帽形剖面(其具有沿长度方向弯曲的顶板部及凸缘部)的制品形状从而制造冲压成型品的技术，并且涉及在将金属板冲压成型为下述制品形状的情况中有效的技术，该制品形状在凸缘部的长度方向端部具有向顶板部侧立起的纵壁部。

背景技术

近年来，为了同时实现汽车车身的碰撞安全性提高和轻质化，针对车身结构部件，590MPa以上的高张力钢的应用正不断推进。由于590MPa以上的高张力钢的屈服强度、拉伸强度高，因此在进行冲压成型后，回弹(spring back)等成型不良成为课题。

作为车身结构部件中使用的冲压成型品的一种，有B柱外部件(pillar outer)。这样的部件为下述帽形剖面部件，其具备顶板部及凸缘部、和纵壁部，上述顶板部及凸缘部在长度方向上具有以规定的曲率半径向顶板部侧弯曲的弯曲部分，上述纵壁部在长度方向端部侧将顶板部与凸缘部连接，并且帽形剖面部件形成帽形剖面(其中，上述弯曲部分与上述纵壁部相对地延伸)。在将金属板简单地冲压成型为这种帽形剖面部件的情况下，在模具的成型下止点处，顶板部中产生拉伸应力，并且凸缘部中产生压缩应力，由于其应力差而产生回弹(圆弧回弹(camber back))。在将由高张力钢形成的金属板应用于成型上述部件的情况下，上述下止点处的应力差变大，存在回弹增加这样的课题。

作为抑制这种回弹的以往技术，有专利文献1、专利文献2中记载的技术。

专利文献1中记载的冲压成型方法是成型为在长度方向的面内具有弯曲形状的冲压成型品的方法。专利文献1中记载的冲压成型方法中，关于冲压成型品中形成的多个弯曲部中的至少一个弯曲部，在第1成型工序中，预先以曲率半径小于最终制品的曲率半径的方式进行成型，在第2成型工序中，以曲率半径大于第1成型工序中得到的部件的曲率半径的方式进行成型。由此，专利文献1中，通过利用第2成型工序中产生的应力将第1成型工序中产生的应力消除，从而抑制回弹。

专利文献2中记载的冲压成型方法是成型为剖面为“コ”字型或帽形、且在长度方向上具有弯曲形状的冲压成型品的方法。在专利文献2中记载的冲压成型方法中，在第1成型工序中，以与制品形状相同的曲率、且宽度小于制品形状的方式进行成型，在第2成型工序中，以大于第1成型工序中的宽度、且不改变曲率半径的方式进行成型。由此，专利文献2中，通过利用第2成型工序中产生的应力将第1成型工序中产生的应力消除，从而抑制回弹。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-221289号公报

专利文献2：日本特开2010-64139号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，对于专利文献1中记载的冲压成型方法而言，在第1成型工序中，以线长(length)长于制品形状的线长的方式进行成型。因此，对于专利文献1中记载的冲压成型方法而言，无法适用于冲压成型为在长度方向上弯曲的帽形剖面部件时产生压缩应力的凸缘区域，无法抑制回弹。

另外，对于专利文献2中记载的冲压成型方法而言，第1成型工序与第2成型工序的宽度不同。因此，第2成型工序中残留有在第1成型工序中进行成型时的冲头肩的折痕(bending tendency)，可能对张开量(日文：開き量)造成不良影响。

本发明是鉴于上述以往的问题点而作出的，目的在于提供冲压成型品的制造方法，针对具有沿长度方向弯曲的顶板部及凸缘部、和位于凸缘部的长度方向端部的纵壁部的部件，可制造形状冻结性优异的冲压成型品。

用于解决课题的手段

为解决上述课题，本发明的一个方式的特征在于，在将金属板冲压成型为下述制品形状而进行制造时，具有下述第1工序和第2工序，所述制品形状为：顶板部与凸缘部介由侧壁部而在宽度方向上连续，并且上述顶板部及上述凸缘部以沿着长度方向而向上述顶板部侧凸出的方式弯曲，突出部与上述顶板部的长度方向端部相连续，所述突出部的宽度方向的尺寸大于上述顶板部，所述制品形状还具有纵壁部，所述纵壁部与上述凸缘部的长度方向端部相连续并向上述顶板部侧立起、且纵壁部的上端与上述突出部相连续，

所述第1工序中，预成型为下述形状：上述凸缘部的长度方向端部与上述纵壁部的连续部分的线长短于上述制品形状中的线长；

所述第2工序中，在上述第1工序之后，冲压成型为作为目标的上述制品形状。

发明的效果

根据本发明的一个方式，通过在第1工序中预成型为将凸缘部的长度方向端部与纵壁部的连续部分的线长缩短的部件形状，从而能够降低沿长度方向弯曲的帽形剖面部件的回弹，因此能够得到具有下述制品形状的冲压成型品，所述制品形状是具有与目标部件形状接近的高精度的帽形剖面、且在长度方向上具有弯曲的形状，因此本发明的方法在形状冻结性方面优异。

结果，根据本发明的一个方式，可得到尺寸精度高的部件，并带来成品率的提高。此外，使用帽形剖面形状的部件作为车身结构部件时，能够容易地进行部件的组装。

附图说明

[图1]是对帽形剖面部件中的回弹进行说明的简图。

[图2]是示出基于本发明的实施方式所涉及的制品形状的示意图，(a)为立体图，(b)为侧视图。

[图3]是示出基于本发明的实施方式所涉及的冲压成型品的制造方法的工序的图。

[图4]是用于说明连续部分的、示出凸缘部与纵壁部的关系的从侧面观察时的概念图，(a)为整体图，(b)为该整体图中放大了连续部分的图。

[图5]是表示对第1工序之后的状态进行分析而得到的应力分布的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明涉及的实施方式进行说明。

若将由坯件形成的金属板冲压成型为帽形剖面部件(其为顶板部1的宽度方向两侧介由侧壁部3而与凸缘部2相连续、并且以顶板部1侧沿长度方向形成凸起的方式弯曲的部件)，则如图1(a)所示，在弯曲部分的顶板部1中产生拉伸残余应力，并且在凸缘部2中产生压缩残余应力。然后，将部件从冲压模具中取出，这些应力得以释放，由此发生如图1(b)所示那样的回弹。此时，伴随金属板的材料强度的增加，该残余应力增加，有回弹量变大的趋势。即，采用590MPa以上的高张力钢作为金属板时，回弹会变大。

本实施方式涉及的冲压成型品的制造方法中，在对平板状的金属板施以预成型(第1工序)后，进行主成型(main forming)的冲压成型(第2工序)，由此提高由冲压成型带来的形状冻结性。

此处，如图2所示，作为本实施方式目的的、利用冲压成型而制造的制品形状具有主体部4、和在该主体部4的长度方向端部形成的突出部5。

对于主体部4而言，其成为顶板部1与凸缘部2介由侧壁部3在宽度方向上连续的帽形剖面的部件，并成为顶板部1及凸缘部2以沿着长度方向而向顶板部1侧凸出的方式弯曲的形状。

另外，突出部5与顶板部1的长度方向两端部相连续地形成。与顶板部1的宽度相比，各突出部5的宽度在宽度方向上的尺寸更大，因此，在俯视下，制品形状的长度方向端部侧的顶面成为L字形状或T字形状。图2中示例了T字形状的情况。此外，纵壁部6的下端部与凸缘部2的长度方向端部相连续。该纵壁部6向顶板部1侧立起，且纵壁部6的上端与上述突出部5相连续。根据上述形状，相对于纵壁部6而言，具有弯曲部分的主体部4在垂直方向侧延伸。即，成为纵壁部6以与主体部4的长度方向相对的方式立起的形状。也可以为纵壁部6仅存在于长度方向单侧的形状。

需要说明的是，在L字形状的情况下，成为纵壁部6仅存在于宽度方向的单侧的结构；或成为一方的纵壁部6未与突出部5连接的结构。

此外，本实施方式的冲压成型品的制造方法中，作为用于将金属板成型为上述制品形状的加工，如图3所示具有预成型(第1工序)和主成型(第2工序)。通过使用于制造冲压成型品的冲压工序成为两阶段的多工序，能够抑制制品的回弹等，使尺寸精度提高。

此处，具有对凸缘外周进行修边的修边加工(未图示)。修边加工可以在第1工序之前实施，也可以在第1工序与第2工序之间实施，还可以在第2工序之后实施。本实施方式中，以在第1工序中的冲压加工后实施修边加工的情况进行说明。在该情况下，中间部件成为凸缘外周已进行修边加工的状态的部件。

第1工序为下述工序：除了使凸缘部2的长度方向端部与纵壁部6的连续部分的线长短于制品形状时的线长以外，预成型为与目标制品形状同样的部件形状。

此处，如图2所示，凸缘部2的长度方向端部存在于左右两侧的情况下，可以对两端部分别应用使上述线长缩短的预成型，也可以以仅在由主体部4的弯曲引起的应变的影响大的一侧的长度方向端部侧使线长缩短的方式实施预成型。

图4是示意性地示出侧视时的凸缘部2、纵壁部6及突出部5的轮廓的图。所谓连续部分，是表示凸缘部2与纵壁部6的连接部S及其前后的位置，连续部分中至少包含与连接部S相连续的凸缘部2的长度方向端部的一部分。

图4(b)中，以L2表示第1工序中成型后的连续部分，以L1表示对应位置的第2工序中成型后的连续部分。该例是下述情况的例子：在预成型时，通过使连接部S处的圆弧(曲率半径)增大而将连续部分的线长设定得较短。需要说明的是，图4(b)中，单点划线表示第2工序后的形状，图4(b)中以L1、L2表示连续部分的位置和长度(线长)。

第1工序中的预成型可利用例如拉深成型(日文：ドロー成形，drawing)、弯曲成型(日文：フォーム成形，crash forming)来实施。

另外，本实施方式中，在第1工序中的上述冲压成型后，实施凸缘外周的修边加工。修边加工中，可采用剪切加工、激光剪切加工等已知的加工方法。

第2工序是将第1工序中预成型得到的部件形状冲压成型为目标制品形状的主成型工序。第2工序中的向制品形状的成型例如可采用作为已知加工方法的整形加工(restrike processing)。

以上的冲压成型品的制造方法中，为了降低回弹，在第1工序中，将连接凸缘部2的长度方向端部与纵壁部6(其与该凸缘部2的端部相交)的连续部分的线长以短于制品中的线长的方式进行成型，在第2工序中，将第1工序中得到的部件形状成型为制品形状而制造目标冲压成型品。由此，在第2工序中对凸缘部2施加张力，从而使凸缘部2的压缩应力降低。结果，本实施方式中，制品形状的冻结性提高，能够抑制冲压成型后的回弹。

本实施方式的冲压成型品的制造方法适于作为金属板的、以590MPa以上的高张力钢为对象的情况，但金属板也可使用钢板、铝板等。

在预成型(第1工序)中使连续部分的线长短于制品形状时，具有抑制回弹的效果，该缩短的线长例如可利用下述方式求出。

通过计算机来实施利用冲压将金属板制成制品形状的模拟分析(应力分析等CAE分析)，由此求出在凸缘部2的弯曲部分中产生的长度方向压缩应力区域中的上述长度方向的线长Lo、和长度方向平均应变量εo。

图5中示出将金属板冲压成型为目标制品形状时的下止点处的、凸缘部2中产生的长度方向压缩应力分布的示意图。图5中，阴影位置为产生规定以上的压缩应力的区域。另外，长度方向压缩应力区域是在包括弯曲的顶点在内的压缩应力区域、并且是产生压缩应力的长度方向的区域。

而且，在将连续部分中的、制品形状时的线长定义为L1、将上述预成型后的线长定义为L2的情况下，优选的是，尽可能短地进行成型。线长缩短部分ΔL以ΔL＝Lo×εo表示。因此，例如，以满足下述(1)式的方式设定预成型中线长缩短的量。

L1-L2≥Lo×εo····(1)

优选的是，以满足下述(2)式的方式缩短线长。

(Lo×εo)≤L1-L2≤3×(Lo×εo)····(2)

此处，在ΔL(＝L1-L2)小于ΔLo的情况下，在第2工序中，未对凸缘部2施加充分的张力，因此压缩应力没有降低，可能无法充分抑制回弹。

另一方面，在ΔL大于3×ΔLo的情况下，在第2工序中，凸缘部2中产生的张力过大，可能发生裂纹。

此处，若考虑裂纹，则优选(Lo×εo)≤L1-L2≤3×(Lo×εo)的范围。

如上所述，根据本实施方式的冲压成型品的制造方法，通过预成型为将凸缘部2的长度方向端部与纵壁部6的连续部分的线长缩短的部件形状，从而能够降低在长度方向上弯曲的帽形剖面部件的回弹。因此，本实施方式的制造方法在形状冻结性方面优异，因为能够得到具有如下制品形状的冲压部件，所述制品形状为具有与目标部件形状接近的高精度的帽形剖面、且在长度方向上具有弯曲的形状。

结果，根据本实施方式，可得到尺寸精度高的部件，并带来成品率的提高。此外，根据本实施方式，使用帽形剖面形状的部件作为车身结构部件时，能够容易地进行部件的组装。

实施例

为了对使用本发明涉及的冲压成型方法的冲压成型品的制造方法所带来的回弹抑制效果进行确认，实施基于有限元法(FEM)的冲压成型分析及回弹分析。

以下对其结果进行说明。

本实施例中，以下述情况作为对象：以图2所示的沿长度方向弯曲的帽形剖面部件作为目标制品形状来进行冲压成型。

需要说明的是，冲压成型中使用的金属板为板厚t＝1.4mm、拉伸强度为590MPa级～1470MPa级的钢板。

本实施例中，以第1工序中使用的模具的模头(die)的对连续部分进行成型的圆弧形状的曲率半径大于第2工序中使用的模具的模头的对连续部分进行成型的圆弧形状的曲率半径的方式进行设定，由此将第1工序中的线长缩短部分ΔL(＝L1-L2)变更为ΔLo或3×ΔLo中的任一者。

以往方法中，采用了下述条件：不进行第1工序，而仅利用第2工序将金属板冲压成型为制品形状。

表1中归纳示出了冲压成型条件及评价结果。

[表1]

由表1可知，对于作为以往方法的No.1～4而言，在不进行预成型、即不变更线长地实施冲压成型及回弹分析的情况下，对于1470MPa材料而言，产生了10.7mm的与制品形状的最大偏离量。

另一方面，对于作为本发明的例子的No.5～8而言，在于第1工序中将连续部分的线长缩短部分(L1-L2)变更为ΔLo、并实施冲压成型及回弹分析的情况下，对于1470MPa材料而言，最大回弹量降低至7.3mm。

此外，对于作为本发明的例子的No.9～12而言，在将第1工序中的线长缩短部分(L1-L2)变更为3×ΔLo、并实施冲压成型及回弹分析的情况下，对于1470MPa材料而言，最大回弹量降低至4.1mm。

由以上内容可知，通过采用基于本发明的预成型，回弹大幅降低。

以上，本申请主张优先权的、日本专利申请2016-027116(2016年2月16日提出申请)的全部内容通过参照成为本公开的一部分。

此处，参照有限数量的实施方式进行了说明，但本发明请求保护的范围并不限于此，对于本领域技术人员而言，基于上述的公开内容改变各实施方式是显而易见的。

附图标记说明

1 顶板部

2 凸缘部

3 侧壁部

4 主体部

5 突出部

6 纵壁部

L1、L2 连续部分的线长

Claims (6)

1.冲压成型品的制造方法，其特征在于，在将金属板冲压成型为下述制品形状而进行制造时，包括下述第1工序和第2工序，

所述制品形状为：顶板部与凸缘部介由侧壁部而在宽度方向上连续，并且所述顶板部及所述凸缘部以沿着长度方向而向所述顶板部侧凸出的方式弯曲，突出部与所述顶板部的长度方向端部相连续，所述突出部的宽度方向的尺寸大于所述顶板部，所述制品形状还具有纵壁部，所述纵壁部与所述凸缘部的长度方向端部相连续并向所述顶板部侧立起、且纵壁部的上端与所述突出部相连续，

所述第1工序中，预成型为下述形状：所述凸缘部的长度方向端部与所述纵壁部的连续部分的线长短于所述制品形状中的连续部分的线长；所述第2工序中，在所述第1工序之后，冲压成型为作为目标的所述制品形状。

2.如权利要求1所述的冲压成型品的制造方法，其特征在于，通过计算机来实施利用冲压将所述金属板制成所述制品形状的模拟分析，由此求出在所述凸缘部产生的长度方向压缩应力区域中的所述长度方向的线长Lo、和长度方向平均应变量εo，

在将所述制品形状中的所述连续部分的线长定义为L1、所述预成型后的所述连续部分的线长定义为L2的情况下，

在所述第1工序中，以满足下述(1)式的方式缩短线长，

L1-L2≥Lo×εo····(1)。

3.如权利要求2所述的冲压成型品的制造方法，其特征在于，在所述第1工序中，以满足下述(2)式的方式缩短线长，

(Lo×εo)≤L1-L2≤3×(Lo×εo)····(2)。

4.如权利要求1～3中任一项所述的冲压成型品的制造方法，其特征在于，利用拉深成型或弯曲成型来进行所述第1工序中的预成型，利用整形加工来进行之后的所述第2工序中的向制品形状的冲压成型。

5.如权利要求1～3中任一项所述的冲压成型品的制造方法，其特征在于，所述金属板是材料强度为590MPa以上的钢板。

6.如权利要求4所述的冲压成型品的制造方法，其特征在于，所述金属板是材料强度为590MPa以上的钢板。