CN108698105B - 冲压成型品的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种即使在使用了高强度材料的情况下,也能够不使模具复杂地,大幅度地减小侧视时的回弹、即弯曲反弹和弯曲反弹的材料强度敏感度的冲压成型品的制造方法。在将金属板冲压成型为制品形状来制造,该制品形状中,顶板部(1)与凸缘部(2)经由侧壁部(3)沿宽度方向连续并且具有上述顶板部(1)以及上述凸缘部(2)沿长边方向朝上述顶板部(1)侧凸起或者凹陷地弯曲的帽形剖面,在将金属板冲压成型为制品形状来制造时,具有:冲压成型为具有将上述顶板部(1)以及凸缘部(2)分别以比上述制品形状的曲率半径小的第二曲率半径沿长边方向弯曲的帽形剖面的部件形状,来制造中间部件的第一工序;以及将上述中间部件冲压成型为上述制品形状的第二工序。

Description

冲压成型品的制造方法
技术领域
本发明涉及将金属板成型为具有顶板部以及凸缘部沿长边方向朝顶板部侧凸出或者凹陷地弯曲的顶板部以及凸缘部的帽形剖面部件的冲压成型品的制造方法。
背景技术
近年来,为了兼顾汽车车身的碰撞安全性提高和轻型化,针对车身构造部件的高强度材料的应用正在发展。高强度材料由于屈服强度、拉伸强度高,所以在进行冲压成型方面,回弹等的成型不良成为课题。
作为用于车身构造部件的冲压成型品之一,例如可举出B柱外部那样的、具有沿着长边方向以规定的曲率半径弯曲的顶板部以及凸缘部的帽形剖面部件。在冲压成型为这样的部件的情况下,在成型下止点,在顶板部产生拉伸应力并且在凸缘部产生压缩应力,通过上述应力差而产生回弹(弯曲反弹)。在相对于这样的部件应用了高强度材料的情况下,产生上述下止点处的应力差变大,回弹增加这样的课题。并且,在高强度材料中材料强度的偏差变大,所以尺寸精度的偏差也变大,即材料强度敏感度较大。
作为针对上述课题的现有技术存在专利文献1~3所记载的冲压成型方法。
在专利文献1所记载的方法中,相对于具有在长边方向弯曲的顶板部、及从顶板部的沿着长边方向的两端朝向弯曲内侧延伸的两个侧壁部的成型品,改变前工序的顶板部的曲率及顶板部与侧面部所成的角度。由此,在专利文献1所记载的方法中,减小在后工序中产生的应力,抑制回弹。
在专利文献2所记载的方法中,在经过多次冲压成型工序而完成最终冲压成型品形状的金属板冲压成型工序中,在成型后的形状中在具有规定的曲率的脊线附近将残余拉伸应力产生的部位在前工序中以比最终形状小的曲率半径成型,将残余压缩应力产生的部位在前工序中以比最终形状大的曲率半径成型。由此在专利文献2所记载的方法中,抵消残余应力,减小回弹。
专利文献3所记载的方法是生成预计了冲压成型时产生的弯曲的模具的方法,使用该预计形状来进行冲压成型由此减小回弹。
专利文献1:日本特开2011-206789号公报
专利文献2:日本特开2007-190588号公报
专利文献3:日本特开2007-286841号公报
然而,在专利文献1所记载的方法中,在侧视时仅改变了顶板部的曲率半径,所以凸缘部产生的应力未被改善。特别是,相对于回弹量变大的高强度材料未充分地抑制回弹,无法减小材料强度敏感度。
在专利文献2所记载的方法中,根据压缩应力或者拉伸应力产生的区域,使改变的曲率的大小趋势变化,所以模具的设计变得复杂。
专利文献3所记载的方法无法使冲压下止点处的残余应力为0,所以材料强度敏感度没有减小。
发明内容
本发明正是鉴于上述那样的课题而完成的,提供一种即使在使用了高强度材料的情况下,也能够不使模具变得复杂地,大幅度地减小侧视时的回弹、即弯曲反弹与弯曲反弹的材料强度敏感度的冲压成型品的制造方法。
为了解决课题,本发明的一个实施方式的冲压成型品的制造方法,将金属板冲压成型为制品形状来制造,该制品形状中,顶板部与凸缘部经由侧壁部沿宽度方向连续并且具有上述顶板部以及上述凸缘部沿长边方向朝上述顶板部侧凸起或者凹陷地弯曲的帽形剖面,在将金属板冲压成型为制品形状来制造时,具有:冲压成型为具有将上述顶板部以及凸缘部分别以比上述制品形状的曲率半径小的第二曲率半径沿长边方向弯曲的帽形剖面的部件形状,来制造中间部件的第一工序;以及将上述中间部件冲压成型为上述制品形状的第二工序。
根据本发明的一个实施方式,即使在对金属板使用了高强度材料的情况下,也能够不使模具复杂化地,大幅度地减小侧视时的回弹、即弯曲反弹和弯曲反弹的材料强度敏感度。由此,能够得到与作为目标的制品形状接近的高精度的帽形剖面弯曲形状的部件。即根据本发明的一个实施方式,能够提供一种形状冻结性以及材料强度敏感度优异的冲压成型品的制造方法。
其结果,根据本发明的一个实施方式,即使在材料强度存在偏差的情况下,也能够得到尺寸精度高的部件,提高成品率。并且,在使用帽形剖面形状的部件来作为车身构造部件时,能够容易地进行部件的组装。
附图说明
图1是对帽形剖面部件的回弹进行说明的简图。
图2是表示基于本发明的实施方式的制品形状的示意图,(a)是立体图,(b)是侧视图。
图3是表示基于本发明的实施方式的冲压成型品的制造方法的工序的图。
图4是有关线长的、弯曲部件的第一工序以及第二工序的侧视形状的概念图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式进行说明。
本发明冲压成型品是顶板部1的宽度方向两侧经由侧壁部3与凸缘部2连续的帽形剖面部件,若将由坯料构成的金属板冲压成型为以沿着长边方向朝顶板部1侧凸起的方式弯曲的帽形剖面部件,则如图1的(a)所示,在弯曲部分的顶板部1产生拉伸残余应力并且在凸缘部2产生压缩残余应力。而且,从冲压模具取出部件,上述应力被释放,由此产生如图1的(b)所示那样的回弹。此时,伴随着金属板的材料强度的增加,存在该残余应力增加,回弹量变大的趋势。即,若采用590MPa以上的高强度材料则回弹变大。
这里,如图2所示,对于作为本实施方式的目的的基于冲压成型的制品形状而言,主体部4是顶板部1与凸缘部2经由侧壁部3沿宽度方向连续并成为帽形剖面的部件,并且成为顶板部1以及凸缘部2以沿着长边方向朝顶板部1侧凸起的方式弯曲的形状。在图2中,例示了弯曲部分偏向左侧而被形成的情况。分别被形成于顶板部1以及凸缘部2的、沿着长边方向弯曲的曲率虽也可相同,但在本实施方式中设为不同。
另外,对于本实施方式的制品形状而言,在顶板部1的长边方向两端部分别连接有伸出部5。各伸出部5的宽度沿宽度方向的尺寸比顶板部1的宽度大,所以在俯视时制品形状的长边方向端部侧的顶板面成为L字形状或者T字形状。在图2中,例示出了T字形状。另外,在凸缘部2的长边方向端部连接有纵壁部6的下端部。该纵壁部6朝顶板部1侧立起,其上端与上述伸出部5连接。利用上述形状,相对于纵壁部6,具有弯曲部分的主体部4向垂直方向侧延伸。即,纵壁部6以在主体部4的长边方向对置的方式成为立起的形状。也可是纵壁部6仅存在于长边方向单侧的形状。
其中,在本发明的冲压成型品的制造方法中,即使是没有伸出部5以及纵壁部6的制品形状也能够应用。另外,即使是顶板部1以及凸缘部2沿着长边方向朝顶板部1侧凹陷的弯曲形状也能够应用。
如图3所示,本实施方式的冲压成型品的制造方法作为用于将平板状的金属板成型为上述制品形状的加工,具有第一工序和第二工序。通过将用于制造冲压成型品的冲压工序设为2个阶段的多工序,能够抑制制品的回弹等而提高尺寸精度。
这里,具有修整凸缘外周的修整加工(未图示)。修整加工也可在第一工序前实施,也可在第一工序与第二工序之间实施,也可在第二工序之后实施。在本实施方式中,对在第一工序的冲压加工之后实施修整加工的情况进行说明。在该情况下,中间部件成为被进行了凸缘外周的修整加工的状态的部件。
第一工序是关于,将平板状的金属板(坯料)冲压成型为具有将顶板部1以及凸缘部2分别以比上述制品形状的曲率半径小的第二曲率半径沿长边方向弯曲的帽形剖面的部件形状,来制造中间部件的工序。即使是金属板的材料强度是590MPa以上的钢板也能够应用。
顶板部1的第二曲率半径与凸缘部2的第二曲率半径被设定为大小不同的情况较多。
此时,优选使通过第一工序制造的、中间部件的顶板部1以及凸缘部2的长边方向的线长分别成为与制品形状的顶板部1以及凸缘部2的长边方向的线长相同的值。
为了形成为相同的线长,例如能够以改变连接凸缘部2与伸出部5的纵壁部6的线长的方式进行调整。
另外,优选顶板部1以及凸缘部2的各第二曲率半径分别用如下模具来进行成型,该模具将顶板部1以及凸缘部2的各第二曲率半径分别设定为在通过第一工序成型之后在中间部件产生的回弹后的曲率半径成为制品形状的曲率半径以下、优选是小于制品形状的曲率半径的值。
例如优选在将制品形状的顶板部1的沿着长边方向的顶板部1的曲率半径定义为R1o的情况下,以中间部件的回弹后的顶板部1的沿着长边方向的曲率半径R1'成为满足下述(1)式的值的方式,设定顶板部1的第二曲率半径的值。即在回弹后的中间部件,与制品形状相比较以成为回弹侧的曲率半径的方式进行设定。
0.70≤(R1'/R1o)<1.00····(1)
另外,优选在将制品形状的凸缘部2的沿着长边方向的曲率半径定义为R2o的情况下,以中间部件的回弹后的凸缘部2的沿着长边方向的曲率半径R2'成为满足下述(2)式的值的方式,设定凸缘部2的上述第二曲率半径的值。即在回弹后的中间部件,与制品形状相比较以成为回弹侧的曲率半径方式进行设定。
0.70≤(R2'/R2o)<1.00····(2)
这里,在第一工序的成型中只要应用拉延成型或者泡沫成型即可。
上述各中间部件产生的回弹后的各曲率半径可以通过由计算机进行CAE解析及其它的模拟解析并通过计算而求出,也可通过实际制作试验品并实测而求出。
而且,在本实施方式中,在第一工序的上述冲压成型后,实施凸缘外周的修整加工。对于修整加工而言只要采用剪切加工、激光切断加工等公知的加工方法即可。
第二工序是将通过第一工序制造出的中间部件成型为作为目标的制品形状的工序。在第二工序的成型中只要应用精压加工即可。
(动作及其它)
在本实施方式的冲压成型品的制造方法中,为了减小回弹,在第一工序中,以使顶板部1与凸缘部2的曲率半径分别比制品形状的曲率半径小的方式进行冲压成型,在第二工序中,以使通过第一工序得到的中间部件成为制品形状的曲率半径的方式进行冲压成型,来得到目标的成型形状的部件。
这里,在第一工序中,与第二曲率半径的值相对应,从模具打开后的中间部件的顶板部1以及凸缘部2的曲率半径也被假设有因回弹变得比在第一工序中使用的模具的曲率半径稍大的情况。优选以在该第一工序中已被成型的中间部件的回弹后的顶板部1以及凸缘部2的曲率半径是制品形状的曲率半径以下、优选比制品形状的曲率半径小的方式,设计第一工序的模具。
作为冲压加工的金属板虽以高强度材料为对象,但也可使用钢板、铝板等。另外,制品形状的顶板部1的沿着长边方向的曲率半径与凸缘部的沿着长边方向的曲率半径也可不同。
图4表示弯曲部件的第一工序以及第二工序的侧视形状的顶板部与凸缘部的各线长的概念图。
在第一工序中,在比制品形状短地成型了顶板部1的线长的情况下(L1>L1'),在第二工序的成型时,存在在顶板部1产生拉伸应力的可能性。另外,在第一工序中,在比制品形状长地成型了凸缘部的线长的情况下(L2<L2'),在第二工序的成型时,存在在凸缘部产生压缩应力的可能性。因此,优选第一工序的成型后与第二工序的成型后的顶板部1以及凸缘部的线长彼此相同或者大致相同。
在第一工序的成型中,以回弹后的中间部件的顶板部1与凸缘部2的各曲率半径成为制品形状的曲率半径以下的方式进行成型,所以在第二工序的精压成型中在顶板部1产生小的压缩应力,在凸缘部2产生小的拉伸应力。由此应力差减小、回弹量减小,并且在材料强度存在偏差的情况下,能够减小材料强度的敏感度。
但是,在决定中间部件相对于制品形状的曲率改变量时,在第一工序中,在将回弹后的顶板部1的曲率半径设为R1'时,优选将其与制品形状的顶板部1的曲率半径R1o之比设定在0.70≤(R1'/R1o)<1.00的范围内。
同样,在将相对于制品形状的中间部件的凸缘部2曲率半径设为R2'时,优选将其与制品的凸缘部2的曲率半径R2o之比设定在0.70≤(R2'/R2o)<1.00的范围内。
这里,在(R1'/R1o)以及(R2'/R2o)小于0.7的情况下,有在第二工序的模具下止点,在顶板部1产生过度的压缩应力、在凸缘部2产生过度的拉伸应力,在冲压成型品产生较大的回弹的担心。相反,在(R1'/R1o)以及(R2'/R2o)大于1的情况下,有在第二工序的模具下止点,在顶板部1残余拉伸应力、在凸缘部2残余压缩应力,不能充分抑制回弹的可能性。
如上所述,根据本实施方式的冲压成型品的制造方法,即使对金属板使用了高强度材料的情况下,也能够不使模具复杂地,大幅度地减小侧视时的回弹、即弯曲反弹与弯曲反弹的材料强度敏感度。由此,能够得到具有与作为目标的制品形状接近的高精度的帽形剖面且在长边方向弯曲的形状的冲压成型品。这样,本实施方式的冲压成型品的制造方法在形状冻结性以及材料强度敏感度方面优异。
其结果,根据本实施方式,即使在材料强度存在偏差的情况下,也能得到尺寸精度高的部件,提高成品率。并且,在使用帽形剖面形状的部件来作为车身构造部件时,能够容易地进行部件的组装。
实施例
为了确认本发明的冲压成型品的制造方法的回弹抑制效果,进行了基于有限要素法(FEM)的冲压成型解析以及回弹解析。以下说明其结果。
在本实施例中将对在图2的(a)、(b)所示的长边方向弯曲的帽形剖面部件进行冲压成型的情况作为对象。
(现有方法)
在现有方法(No.1~No.4)中,在第一工序中不改变部件的曲率半径,实施冲压成型解析和回弹解析,测定了回弹前后的顶板部1以及凸缘部2的回弹量。
此外,在冲压成型中使用的金属板是板厚t=2.0mm、材料强度(拉伸强度)为590MPa级~1470MPa级的钢板。
此时,在将应用了980Mpa级材(材料强度980MPa的钢板)的条件作为基本条件的情况下,回弹前的顶板部1以及凸缘部2的曲率半径R1、R2分别是1655[mm]以及1596[mm],回弹后的顶板部1以及凸缘部2的曲率半径R1'、R2'分别是1875[mm]以及1793[mm]。
(本发明)
基于该结果,在基于本发明的例子(No.5~No.16)中,使第一工序的顶板部1以及凸缘部2各自的曲率半径倍率小于回弹前的曲率半径,进行了冲压成型解析。
使用上述制作出的第一工序的模具模型来实施冲压成型解析,进行了被成型至成型下止点的冲压成型品的脱模后的回弹解析。然后,实施在第二工序中将回弹后的成型品精压成型的成型解析,进行了被成型至成型下止点的冲压成型品的脱模后的回弹解析。
以应用了980MPa级材的条件为基本,对于曲率半径而言,将(R1'/R1o)以及(R2'/R2o)改变为0.7、0.8、0.9。另外,与回弹的制品形状的乖离量在冲床底座面成为最佳配合,通过与车辆上部的制品形状的Z方向乖离量来进行了评价。
表1集中表示冲压条件以及评价结果。
[表1]
(评价)
根据表1的No.1~4可知,若使第一工序的曲率半径与制品形状的曲率相同并实施冲压成型以及回弹的解析,则最大回弹量在1470MPa级材产生20.3mm。若比较590MPa级材与1470MPa级材的差则可知产生了10.6mm的差。
另一方面,在基于本发明的表1的No.5~8的情况下,若将第一工序的曲率半径改变为(R1'/R1o)=0.9以及(R2'/R2o)=0.9并实施冲压成型以及回弹的解析,则最大回弹量在1470MPa级材产生6.5mm产生。而且若比较590MPa级材与1470MPa级材的差则可知减小至7.6mm的差。
另外,在基于本发明的表1的No.9~12的情况下,若将第一工序的曲率半径改变为(R1'/R1o)=0.8以及(R2'/R2o)=0.8并实施冲压成型以及回弹的解析,则最大回弹量在1470MPa级材产生3.1mm。而且若比较590MPa级材与1470MPa级材的差则可知减小到6.1mm的差。
另外,在基于本发明的表1的No.13~16的情况下,若将第一工序的曲率半径改变为(R1'/R1o)=0.7以及(R2'/R2o)=0.7并实施冲压成型以及回弹解析,则最大回弹量在1470MPa级材中产生1.2mm。而且若比较590MPa级材与1470MPa级材的差则可知减小到4.6mm的差。
以上,本申请主张日本专利申请2016-039383(2016年3月1日申请)为优先权,其全部内容作为参照而成为本发明的一部分。
这里虽参考有限数量的实施方式来进行了说明,但权利范围并不限于此,基于上述公开的各实施方式的改变对于本领域技术人员将是显而易见的。
附图标记说明
1…顶板部;2…凸缘部;3…侧壁部;4…主体部;5…伸出部;6…纵壁部;L1、L2…线长。

Claims (10)

1.一种冲压成型品的制造方法,其特征在于,
将金属板冲压成型为制品形状来制造,该制品形状中,顶板部与凸缘部经由侧壁部沿宽度方向连续并且具有上述顶板部以及上述凸缘部沿长边方向朝上述顶板部侧凸起或者凹陷地弯曲的帽形剖面,
在将金属板冲压成型为制品形状来制造时,具有:
冲压成型为具有将上述顶板部以及凸缘部分别以比上述制品形状的曲率半径小的第二曲率半径沿长边方向弯曲的帽形剖面的部件形状,来制造中间部件的第一工序;以及
将上述中间部件冲压成型为上述制品形状的第二工序,
将上述中间部件的上述顶板部以及凸缘部的长边方向的线长分别设定为与上述制品形状的上述顶板部以及凸缘部的长边方向的线长相同的值。
2.根据权利要求1所述的冲压成型品的制造方法,其特征在于,
上述顶板部以及凸缘部的上述各第二曲率半径分别设定为在通过上述第一工序成型之后在上述中间部件产生的回弹后的曲率半径成为上述制品形状的曲率半径以下的值。
3.根据权利要求1所述的冲压成型品的制造方法,其特征在于,
在将上述制品形状的顶板部的沿着长边方向的顶板部的曲率半径定义为R1o的情况下,以上述中间部件的回弹后的顶板部的沿着长边方向的曲率半径R1'成为满足下述(1)式的值方式,设定上述顶板部的上述第二曲率半径的值,
0.70≤(R1'/R1o)<1.00····(1)。
4.根据权利要求1或3所述的冲压成型品的制造方法,其特征在于,
在将上述制品形状的凸缘部的沿着长边方向的曲率半径定义为R2o的情况下,以上述中间部件的回弹后的凸缘部的沿着长边方向的曲率半径R2'成为满足下述(2)式的值方式,设定上述凸缘部的上述第二曲率半径的值,
0.70≤(R2'/R2o)<1.00····(2)。
5.根据权利要求1~权利要求3中任一项所述的冲压成型品的制造方法,其特征在于,
在第一工序的成型中应用拉延成型或者弯曲成型,在第二工序的成型中应用精压加工。
6.根据权利要求4所述的冲压成型品的制造方法,其特征在于,
在第一工序的成型中应用拉延成型或者弯曲成型,在第二工序的成型中应用精压加工。
7.根据权利要求1~权利要求3中任一项所述的冲压成型品的制造方法,其特征在于,
作成金属板的材料强度是590MPa以上的钢板。
8.根据权利要求4所述的冲压成型品的制造方法,其特征在于,
作成金属板的材料强度是590MPa以上的钢板。
9.根据权利要求5所述的冲压成型品的制造方法,其特征在于,
作成金属板的材料强度是590MPa以上的钢板。
10.根据权利要求6所述的冲压成型品的制造方法,其特征在于,
作成金属板的材料强度是590MPa以上的钢板。
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