CN108778550B - 面板状成形品的制造方法 - Google Patents

面板状成形品的制造方法 Download PDF

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Abstract

该面板状成形品的制造方法具有：准备工序，准备由拉伸强度为390MPa以上980MPa以下的金属板构成的坯材；以及压力成形工序，使用压力加工装置，以冷态对上述坯材实施压力加工，将上述坯材成形为面板状成形品；在上述压力成形工序中，使坯料保持器、第1冲头及第2冲头相对于模子相对地移动，将上述第1冲头及上述第2冲头向上述坯材压入，相比由上述第1冲头进行的向上述坯材的压入，由上述第2冲头进行的向上述坯材的压入先完成。

Description

面板状成形品的制造方法
技术领域
本发明涉及面板状成形品的制造方法。更详细地讲，涉及适合于汽车用门内面板的面板状成形品的制造方法。
本申请基于2016年3月16日在日本提出的特愿2016－052766号主张优先权，这里引用其内容。
背景技术
汽车的门主要将门内面板与门外面板组合而制造。在汽车的门上，安装车窗、车窗驱动装置、音响扬声器及把手等。为了容纳它们，在门内面板与门外面板之间需要空间。因此，例如在门内面板上设置纵壁部。此外，当汽车的门被关闭时，需要用门将车内密闭。因此，例如在门内面板的纵壁部上设置阶差部。通过纵壁部的阶差部与车体的柱等对置，确保车内的密闭性。
在汽车的侧门等中使用的门内面板将钢板等金属板压力加工而成形。通常，由于门内面板的形状较复杂，所以当将金属板成形为门内面板时有使金属板较大地变形的情况。在此情况下，有在成形的门内面板上发生破裂或褶皱等的情况。因此，作为门内面板的材料而使用加工性较高的金属板。由于加工性高的金属板强度较低，所以由该金属板成形的门内面板的强度也变低。因而，在门内面板上安装腰线加强件或门防撞梁等加强部件的情况较多。
这里，在专利文献1～4中，公开了一种将金属板压力加工来制造B柱等的汽车部件的方法。
具体而言，在专利文献1中，公开了以下的技术：将具有纵壁部的第1成形体及第2成形体焊接，通过将该焊接成形体用热加压或辊压而加工，使每单位重量的承载性能提高。
此外，在专利文献2中，公开了以下的技术：预先求出在成形中发生的壁翘曲的曲率与褶皱推压力的关系，通过基于该关系施加褶皱推压力以使壁翘曲的曲率变小，成形出尺寸精度较高的高强度钢板的台形部件。
此外，在专利文献3中，公开了以下的技术：通过使压力加工装置的模子及保持器连动而将被加工板压力加工，防止成形途中的被加工板的断裂或褶皱的发生，并确保成形结束后的成形品的尺寸精度。
此外，在专利文献4中，公开了在进行热压力成形时、通过控制模子与保持器的间隔来抑制成形品的褶皱的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013－189173号公报
专利文献2：日本特开2001－38426号公报
专利文献3：日本特开2011－147970号公报
专利文献4：日本特开2011－50971号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，专利文献1～4中公开的方法是将金属板成形为成形难度较低的形状的方法。因此，在通过专利文献1～4中公开的方法成形门内面板那样的成形难度较高的形状(邻接的各纵壁部具有阶差部的形状)的情况下，有发生破裂或褶皱等的成形不良的情况。
此外，通常，热压力成形与冷压力成形相比成形性较高，所以能够对高强度的钢板在抑制成形不良发生的同时进行压力成形。但是，在进行热压力成形的情况下，需要导入热压力成形用的设备，设备费等的成本增大。因此，用冷压力成形高精度地加工高强度钢板的技术意义较大。
本发明是鉴于上述情况而做出的，目的是提供一种在将金属板压力加工而成形为成形难度较高的形状时、能够抑制破裂或褶皱等成形不良发生的面板状成形品的制造方法。
用来解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明采用以下的技术手段。
(1)有关本发明的一技术方案的面板状成形品的制造方法，是制造面板状成形品的方法，该面板状成形品具有多边形的顶板部、从上述顶板部的边中的至少2个以上的邻接的边延伸的纵壁部和设在上述纵壁部中的邻接的纵壁部的组的至少1组各纵壁部上的阶差部，该面板状成形品的制造方法具有：准备工序，准备由抗拉强度为390MPa以上980MPa以下的金属板构成的坯材；以及压力成形工序，以冷态对上述坯材实施压力加工，将上述坯材成形为上述面板状成形品；在上述压力成形工序中使用压力加工装置，所述压力加工装置具有：模子，具有被造形出上述面板状成形品的形状的模刻印部；第1冲头，与上述模子对置，并且具有被造形出上述顶板部的形状的前端面；第2冲头，与上述第1冲头的外侧邻接且与上述模子对置，并且具有被造形出上述阶差部的形状的前端面；以及坯料保持器，与上述第2冲头的外侧的至少一部分邻接，并且与上述模子对置；将上述坯材配置到上述模子与上述坯料保持器、上述第1冲头及上述第2冲头之间，使上述坯料保持器、上述第1冲头及上述第2冲头相对于上述模子相对地移动，将上述第1冲头及上述第2冲头向上述坯材压入；相比由上述第1冲头进行的向上述坯材的压入，由上述第2冲头进行的向上述坯材的压入先完成。
(2)在上述(1)所记载的技术方案中，也可以是，在上述压力成形工序中，在由上述第2冲头进行的向上述坯材的压入完成时或其压入完成后，开始由上述第1冲头进行的向上述坯材的压入。
(3)在上述(1)所记载的技术方案中，也可以是，在上述压力成形工序中，在由上述第2冲头进行的向上述坯材的压入完成之前，开始由上述第1冲头进行的向上述坯材的压入。
(4)在上述(1)～(3)的任一项所记载的技术方案中，也可以是，当设从与上述坯料保持器对置的基准面开始到与上述第2冲头对置的阶差面为止的深度为d1(mm)，设从上述基准面开始到与上述第1冲头对置的模底面为止的深度为d2(mm)时，上述压力加工装置的上述模子的上述模刻印部满足d2≥40及d1/d2<0.8。
(5)在上述(1)～(4)的任一项所记载的技术方案中，也可以是，上述坯材是钢板。
(6)在上述(5)所记载的技术方案中，也可以是，上述钢板是特制坯料。
(7)在上述(1)～(6)的任一项所记载的技术方案中，也可以是，上述坯材在与上述顶板部对应的位置处具有开口部。
发明效果
根据本发明的上述各技术方案，在将金属板压力加工而成形为成形难度较高的形状时，能够抑制破裂或褶皱等的成形不良发生。
附图说明
图1是表示有关本发明的第1实施方式的门内面板的立体图。
图2是表示有关本发明的第1实施方式的压力加工装置的剖视图。
图3A是表示上述压力加工装置的剖视图，是表示成形初期的状态的图。
图3B是表示上述压力加工装置的剖视图，是表示成形中期的状态的图。
图3C是表示上述压力加工装置的剖视图，是表示成形末期的状态的图。
图4是表示以往的压力加工装置的部分剖视图，是表示成形途中的状态的图。
图5A是表示有关本发明的第2实施方式的压力加工装置的剖视图，是表示成形初期的状态的图。
图5B是表示上述压力加工装置的制造方法的接下来的剖视图。
图5C是表示上述压力加工装置的制造方法的接下来的剖视图，是表示成形中期的状态的图。
图5D是表示上述压力加工装置的制造方法的继续的剖视图，是表示成形末期的状态的图。
图6是表示第1冲头及第2冲头的动作定时与板厚减少率及曲率的关系的曲线图。
图7是表示有关上述第1实施方式的门内面板的变形例的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的各实施方式详细地进行说明。另外，在本说明书及附图中，对于实质上具有相同的功能结构的构成要素赋予相同的标号，并省略它们的重复说明。
(第1实施方式)
图1是表示有关本发明的第1实施方式的门内面板1(面板状成形品)的立体图。门内面板1是金属板，并且通过将具有开口部31的坯材S(参照图2)压力成形来制造。
坯材S的材质例如是铝、铝合金、钛、镁或钢等的金属。另外，作为坯材S，优选的是使用钢板。此外，作为坯材S，也可以使用多层钢板。
坯材S具有均匀的板厚，并且其板厚例如是0.6～1.8mm。此外，坯材S的抗拉强度优选的是390～980MPa，更优选的是590～980MPa，更加优选的是790～980MPa。
如图1所示，门内面板1具备：顶板部2，具有开口部3；纵壁部4，形成在该顶板部2的外缘上，并且具有阶差部5；以及凸缘部6，形成在该纵壁部4的外缘上。另外，门内面板1如上述那样由具有均匀的板厚的坯材S制造，所以门内面板1的板厚遍及全域为一定。但是，严格地讲，通过压力成形，发生板厚的稍稍的增减。
顶板部2的平面形状是五边形。另外，顶板部2的平面形状并不限于五边形，例如也可以是四边形。即，顶板部2的平面形状只要是多边形就可以。此外，在顶板部2的角部也可以设置R部。
另外，在图1中，用标号BL表示的顶板部2的一边在门内面板1被配置在汽车车体上时成为腰线BL。即，门内面板1以上述的一边BL位于车辆上侧的方式被配置在汽车车体上。并且，腰线BL成为车窗的出入口侧。因此，在腰线BL处不存在纵壁部。
纵壁部4从五边形的顶板部2的5个边中的、除了车辆上侧的边(腰线BL)以外的4个边2A、2B、2C及2D延伸。并且，从这4个边延伸的各纵壁部4相互邻接。另外，纵壁部4并不限于从上述4个边延伸的情况，只要从顶板部2的边中的至少2个以上的邻接的边延伸就可以。
这样，由于在门内面板1的顶板部2上形成有纵壁部4，所以在将门内面板1与门外面板组合时，在它们之间形成用来容纳车窗等的空间。
4个邻接的纵壁部4分别具有顶板部侧纵壁部4A、凸缘部侧纵壁部4B和将它们连接的阶差部5。具体而言，阶差部5从相对于顶板部2大致垂直地相连的顶板部侧纵壁部4A朝向外侧、并且与顶板部2大致平行地延伸。即，阶差部5的面相对于顶板部2的表面平行。并且，阶差部5的外缘连接在与凸缘部6大致垂直地相连的凸缘部侧纵壁部4B上。
另外，在图1中表示了4个邻接的纵壁部4具有阶差部5的情况。即，表示了邻接的纵壁部4的组有3个、该3组都具有阶差部5的情况。但是，具有阶差部5的纵壁部4的组数并不限于3组，只要邻接的纵壁部4的组中的至少1组具有阶差部5就可以。此外，在图1中，表示了在纵壁部4上设置1级阶差部5的情况，但阶差部5的级数并不限定于1级，也可以是多级。
顶板部2具有以将其周缘部保留的方式设置的五边形状的开口部3。开口部3的形状并不限于五边形，例如也可以是圆、椭圆或五边形以外的多边形等。并且，在门内面板1中，在开口部3安装着音响扬声器及把手等。
另外，门内面板1的顶板部2也可以不具有开口部3。但是，在将钢板压力成形而制造门内面板1的情况下，通过钢板的伸展凸缘变形来成形门内面板1的顶板部2。因此，在将具有开口部3的顶板部2成形的情况下，与将不具有开口部3的顶板部2成形的情况相比，钢板更容易伸展凸缘变形而不易发生成形不良。因而，从该观点看，门内面板1的顶板部2优选的是具有开口部3。
这里，如门内面板1那样，在相互邻接的纵壁部4设置阶差部5的面板状成形品由于成形的难度较高，所以在压力成形时容易发生破裂或褶皱等成形不良。因此，以往在将复杂的形状的成形品成形的情况下，作为材料而使用延展性较高的低强度钢板。低强度钢板是抗拉强度不到340MPa的钢板。结果，在面板状成形品的碰撞特性的提高方面有极限。为了使面板状成形品的碰撞特性提高，在由低强度钢板构成的门内面板上安装腰线加强件或门防撞梁等加强部件。但是，加强部件的安装的制造成本较高。
所以，本发明者们研究了将高强度(抗拉强度为390MPa以上)的坯材成形为成形难度较高的形状的方法。如果坯材的强度较高，则成形出的门内面板的强度也较高。由此，不将门内面板用腰线加强件等加强部件加强就足够。即，事实上将门内面板和腰线加强件等一体化。此外，即使是在门内面板上安装加强部件的情况，也使用比以往的加强部件廉价的材料(薄壁材或低强度材等)就能够满足碰撞特性。此外，能够使追加安装的加强部件的形状变得简单。因此，使用高强度的坯材例如从制造成本的观点看拥有优越性。
以下，对上述门内面板1的制造方法的一例进行说明。另外，在以下的制造方法中，例示通过由抗拉强度为390MPa以上的钢板构成的坯材S来制造门内面板1的情况。
[制造方法]
有关本实施方式的门内面板的制造方法具有准备工序和压力成形工序。在准备工序中，准备由钢板构成的坯材S。在压力成形工序中，将坯材S压力加工，将坯材S成形为门内面板1。
另外，在本实施方式中，由于将坯材S成形为具有开口部3的门内面板1，所以如图2所示，坯材S在与门内面板1的顶板部2对应的位置具有开口部31。
[压力加工装置10]
图2是表示用来制造有关本实施方式的门内面板1的压力加工装置10的剖视图。如图2所示，压力加工装置10作为上模而具备冲头11及坯料保持器14，作为下模而具备模子15。
冲头11具有与模子15对置的第1冲头12、和与该第1冲头12的外侧相邻且对置于模子15的第2冲头13。换言之，第1冲头12以其前端面12A与模子15的模底面16A对置的方式配置。此外，第2冲头13以其内面13B与第1冲头12的侧面12B对置且前端面13A与模子15的阶差面16B对置的方式配置。
并且，冲头11将坯材S向模子15的模刻印部16压入，将坯材S成形为门内面板1。因此，在第1冲头12的前端面12A上，被造形出门内面板1的顶板部2的形状。此外，在第2冲头13的前端面13A上，被造形出门内面板1的阶差部5的形状。
坯料保持器14与第2冲头13的外侧的至少一部分邻接而配置。坯料保持器14的前端面14A与模子15的基准面16C对置。并且，坯料保持器14将坯材S夹入到与模子15的基准面16C之间。
模子15具有模刻印部16。模刻印部16具有模底面16A、阶差面16B及基准面16C。模底面16A与第1冲头12的前端面12A对置。阶差面16B与第2冲头13的前端面13A对置。
第1冲头12、第2冲头13及坯料保持器14被安装在滑架(未图示)上的上模保持器17支承。在第2冲头13及坯料保持器14与上模保持器17之间设置有加压部件(未图示)。加压部件例如是油压缸、气缸、弹簧或橡胶等。
模子15被固定在安装于支承板(未图示)的下模保持器18上。
另外，压力加工装置10并不限于图2所示的结构，例如也可以将第1冲头12、第2冲头13及坯料保持器14分别安装到可单独运动的滑架上。
模子15的模底面16A及第1冲头12的前端面12A成形门内面板1的顶板部2。模子15的阶差面16B及第2冲头13的前端面13A将门内面板1的阶差部5成形。模子15的基准面16C及坯料保持器14的前端面14A将门内面板1的凸缘部6成形。
在模子15中，优选的是设定从基准面16C到阶差面16B的深度d1和从基准面16C到模底面16A的深度d2，以使其满足d2≥40mm且d1/d2<0.8的条件。这里，深度d1及深度d2分别与图1所示的门内面板1的高度h1及高度h2对应。另外，高度h1是从凸缘部6到阶差部5的高度(从凸缘部6的外表面6A到阶差部5的外表面5A的距离：参照图1)，高度h2是从凸缘部6到顶板部2的高度(从凸缘部6的外表面6A到顶板部2的外表面2E的距离：参照图1)。
设定d1及d2以使其满足上述条件的理由是因为，在d2<40mm的情况下，容纳车窗等的空间变得过小，在d1/d2≥0.8的情况下，顶板部2与阶差部5的距离较近，所以车内的密闭性变低。
接着，对有关本实施方式的制造方法的各工序进行说明。
[准备工序]
在准备工序中，准备由钢板构成的坯材。有关本实施方式的制造方法在坯材S的抗拉强度是390MPa以上980MPa以下的情况下特别有效。在坯材的抗拉强度不到390MPa的情况下，成形的门内面板的碰撞特性变低，在坯材S的抗拉强度比980MPa大的情况下，坯材S的加工性变低，难以将成形难度较高的形状的门内面板成形。
此外，有关本实施方式的制造方法在钢板的厚度t是0.6mm以上1.8mm以下的情况下特别有效。这是因为，在厚度t不到0.6mm的情况下，成形的门内面板的碰撞特性较低，在厚度t比1.8mm大的情况下，从车体的轻量化的观点看优越性变低。
[压力成形工序]
图3A～图3C是表示压力加工装置10的剖视图，是用来说明有关本实施方式的压力成形工序的图。图3A表示由坯料保持器14和模子15将坯材S夹入的状态。图3B表示由第2冲头13进行的压入完成时的状态。图3C表示由第1冲头12进行的压入完成时的状态。
并且，将有关本实施方式的压力成形工序以冷态实施。
如图3A所示，坯材S被配置在压力加工装置10的模子15的正上方。并且，在将坯材S配置后，滑架(未图示)下降。由此，由坯料保持器14的前端面14A和模子15的基准面16C将坯材S夹入。
另外，由坯料保持器14和模子15进行的坯材S的挤入不需要在由冲头11进行的成形开始前完成，只要在第2冲头的成形完成之前进行就可以。
如果从图3A所示的状态起滑架进一步下降，则冲头11将坯材S压入，将坯材S拉入到模子15内。并且，如图3B所示，如果冲头11下降直到由第2冲头13和模子15将坯材挤入(直到第2冲头13碰到底部)，则由第2冲头13进行的坯材S的挤入完成。
这里，所谓“将坯材挤入”是指坯材被完全夹入到第2冲头13的前端面13A与模子15的阶差面16B之间，不再能够进一步压入。此外，所谓由各个冲头进行的“坯材的压入的完成”是指成为将坯材挤入的状态。
另外，图3B表示在使冲头11下降到第2冲头13的下死点以使第1冲头12的前端面12A及第2冲头13的前端面13A成为相同的高度的情况(使冲头11下降以使第1冲头12的前端面12A和第2冲头13的前端面13A维持同面的状态的情况)。即，在本实施方式中，在与由第2冲头13进行的向坯材S的压入完成的同时，开始由第1冲头12进行的向坯材S的压入。
因此，在图3B的状态下(由第2冲头13进行的向坯材S的压入完成时)，从模子15的基准面16C到第1冲头12的前端面12A的距离p1(mm)与深度d1(mm)相等。
此外，当由第2冲头13进行的向坯材S的压入完成时，第1冲头12的前端面12A的高度位置并不限定于与第2冲头13的前端面13A相同的高度位置。即，当第2冲头13的压入完成时，第1冲头12的前端面12A也可以处于比第2冲头13的前端面13A高的位置。即，也可以在由第2冲头13进行的向坯材S的压入完成后，开始由第1冲头12进行的向坯材S的压入。
但是，不论是哪种情况，由第1冲头12进行的压入都不比由第2冲头13进行的压入先完成。
在由第2冲头13进行的压入完成后，如图3C所示，第1冲头12进一步下降，将坯材S用第1冲头12压入。并且，通过第1冲头12下降到下死点，坯材S的加工完成，能够得到门内面板1。此时，坯材S中的被第2冲头13压入的部分被第2冲头13约束。由此，能够抑制在门内面板1的阶差部5发生褶皱。以下，对这一点进行说明。
[破裂及褶皱的抑制]
图4是表示使用以往的压力加工装置200将不具有开口部的坯材V压力加工的情况下的加工途中的状态的局部剖视图。另外，在图4中，放大表示以往的压力加工装置200的模子220的阶差面附近。
如图4所示，在压力加工装置200中，冲头210的前端面210A及210B被一体地造形在冲头210上。因此，冲头210的前端面210A及210B同时到达模子220的模底面220A及阶差面220B。这里，前端面210A与前端面210B相比将坯材V压入的距离较长。因此，如图4所示，如果使冲头210下降，则首先前端面210A将坯材V压入。此时，坯材V的一部分V1不受冲头210的前端面210B及模子220的阶差面220B约束。
如图4所示，如果使冲头210下降，冲头210的前端面210A将坯材V压入，则坯材V被向模子220的模底面220A侧拉入。因此，坯材V的材料容易从被坯料保持器230和模子220夹着的区域向区域V1流入。在材料流入到区域V1的状态下，如果将区域V1压力加工，则在区域V1容易发生褶皱。并且，在区域V1发生了褶皱的状态下，如果将冲头210的前端面210A向坯材V压入，则由该褶皱阻碍材料从区域V1向区域V2的流入。结果，在与区域V2对应的门内面板1的顶板部侧纵壁部4A(参照图1)上容易发生破裂。特别在坯材的板厚较薄的情况下容易发生破裂。
相对于此，在有关本实施方式的门内面板的制造方法中，如上述那样，使用具有第1冲头12及第2冲头13的压力加工装置10(参照图2)。并且，将图1所示的门内面板1的顶板部2及阶差部5用相互分离的单独的冲头(第1冲头12、第2冲头13)成形。进而，由第2冲头13进行的压入比由第1冲头12进行的压入先完成。
通过这些，抑制来自其他部分的材料向被第2冲头13压入的坯材S的一部分的流入。因此，能够抑制由第2冲头13的压入带来的阶差部5的褶皱发生。此外，在坯材具有开口部的情况下(使用坯材S的情况下)，材料从顶板部向被第1冲头12压入的坯材S的部位流入。因而，在由坯材S制造门内面板1时，能够抑制阶差部5的褶皱发生及顶板部侧纵壁部4A的破裂发生。
另外，在本实施方式中，表示了使用具有开口部31的坯材S的情况(坯材S的开口部31相当于门内面板1的开口部3)。即，表示了将坯材S以其开口部31与模子15的模底面16A对置的方式载置到压力加工装置10上、通过使冲头11下降到下死点来制造在顶板部2具有开口部3的门内面板1的情况。
相对于此，例如在制造不具有开口部的门内面板1的情况下，只要将不具有开口部的坯材S压力加工就可以。
但是，在坯材S具有开口部的情况下(即，在制造具有开口部的门内面板的情况下)，通过伸展凸缘成形来成形顶板部2。具体而言，在第1冲头12加工坯材S时，开口部的外缘向开口部扩大的方向伸展。因此，在将第1冲头12压入时不易发生破裂。因为这样的观点，优选的是对具有开口部的坯材S进行压力加工。
(第2实施方式)
接着，对本发明的第2实施方式进行说明。
在上述的第1实施方式中，表示了使用压力加工装置10将坯材S压力加工的情况。相对于此，在本实施方式中，使用图5A～图5D所示的压力加工装置10’，将坯材S成形为门内面板1。另外，有关本实施方式的压力加工装置10’相对于有关上述第1实施方式的压力加工装置10，第1冲头12及第2冲头13的动作定时不同。
如图5C所示，在有关本实施方式的压力成形工序中，当由第2冲头13进行的向坯材S的压入完成时，第1冲头12的前端面12A位于比第2冲头13的前端面13A靠下方。具体而言，当由第2冲头13进行的向坯材S的压入完成时，从模子15的基准面16C到第1冲头12的前端面12A的距离p1(mm)变得比d1(mm)大。即，在有关本实施方式的压力成形工序中，在由第2冲头13进行的向坯材S的压入完成之前，开始由第1冲头12进行的向坯材S的压入(参照图5B)，并且当由第2冲头13进行的向坯材S的压入完成时(参照图5C)，由第1冲头12进行的向坯材S的压入没有完成。
并且，从图5C所示的状态，通过使第1冲头12进一步下降到下死点，坯材S被第1冲头12进一步压入，坯材S的压力加工完成(参照图5D)。
在有关本实施方式的制造方法中，与上述第1实施方式同样，在由第1冲头12进行的压入完成之前，第2冲头13将坯材挤入。因此，能够抑制阶差部5的褶皱发生及顶板部侧纵壁部4A的破裂发生。
此外，在有关本实施方式的制造方法中，在由第2冲头13进行的向坯材S的压入完成之前，开始由第1冲头12进行的向坯材S的压入。相对于此，在有关上述第1实施方式的制造方法中，当由第2冲头13进行的向坯材S的压入完成时，由第1冲头12进行的向坯材S的压入开始(参照图3B及图3C)。因此，有关本实施方式的制造方法与有关上述第1实施方式的制造方法相比，能够降低顶板部2的板厚减少率。
如果对这一点详细说明的话，则在上述第1实施方式的情况下，在由第1冲头12进行的向坯材S的压入时，在坯材S中的比被第2冲头13约束的部分靠内侧的部分(参照图3B)，不易从上述被约束的部分流入材料，所以门内面板1的顶板部2的板厚减少率变大。另一方面，在本实施方式的情况下，如图5C所示，在由第2冲头13将坯材S约束之前，第1冲头12将坯材S以某种程度压入，所以顶板部2的板厚减少率与上述第1实施方式的情况相比变小。因而，从在抑制阶差部5及顶板部侧纵壁部4A中的成形不良发生的同时抑制顶板部2的破裂发生的观点出发，本实施方式更加优选。
实施例
接着，对为了确认本发明的作用效果而进行的实施例进行说明。
<实施例1>
设想使用有关上述第1实施方式的压力加工装置10及有关上述第2实施方式的压力加工装置10’的、具有开口部的坯材S(参照图2)的压力加工，进行各压力加工的解析。根据解析结果，评价通过各压力加工得到的门内面板的板厚减少率及曲率。这里，作为本发明例1，设想使用有关上述第1实施方式的压力加工装置10的压力加工。此外，作为本发明例2，设想使用有关上述第2实施方式的压力加工装置10’的压力加工。进而，作为比较例，设想使用图4所示的以往的压力加工装置200的压力加工。
[解析条件]
作为坯材，使用以下的表1所示的5种钢板。另外，如表1所示，这5种钢板的化学成分及抗拉强度相互不同。此外，这5种钢板的厚度为0.8mm。
考虑机械特性的应变速度依存性，第1及第2冲头相对于模子的移动速度设为相当于40mm/s。坯材相对于冲头、模子及坯料保持器的摩擦系数为0.4。在解析中，使用通用的FEM(有限要素法)软件(LIVERMORE SOFTWARE TECHNOLOGY社制，商品名“LS－DYNA”)。
[表1]
Figure GDA0002421253800000131
此外，为了验证门内面板的成形深度h2(mm)(参照图1)与本发明的作用效果的关系，使用2种深度尺寸不同的模子。具体而言，为了将成形深度较浅的门内面板(40<h2(mm)<80)成形，上述2种模子的一方的深度d2为75mm，深度d1为30mm。此外，为了将成形深度较深的门内面板(80<h2(mm)<120)成形，上述2种模子的另一方的深度d2为115mm，深度d1为30mm。即，使用上述一方的模子成形的门内面板其h2是75mm，h1是30mm。此外，使用上述另一方的模子成形的门内面板其h2是115mm，h1是30mm。
在本发明例1中，设定为，使第1冲头和第2冲头同时接触在坯材上。即，在本发明例1中，如图3B所示，当由第2冲头13进行的压入完成时，第1冲头12的前端面12A的高度位置与第2冲头13的前端面13A的高度位置相同。
另一方面，在本发明例2中，第1冲头12的前端面12A位于比第2冲头13的前端面13A靠下方。即，在本发明例2中，如图5C所示那样设定为，当由第2冲头13进行的压入完成时，第1冲头12的前端面12A位于比第2冲头13的前端面13A靠下方40mm。在比较例中，使用不分离而一体化的冲头。
[评价方法]
调查通过上述各压力成形的解析得到的门内面板的板厚减少率P(％)、以及上述门内面板的表面的曲率Q(1/mm)的分布。这里，板厚减少率P(％)根据压力成形前的板厚t1(mm)(坯材的板厚)及压力成形后的板厚t2(mm)而通过下述的式(1)求出。
P＝((t1－t2)/t1)×100…式(1)
此外，曲率Q(1/mm)根据门内面板的曲率半径r(mm)通过下述的式(2)求出。
Q＝1/r…式(2)
这里，式(2)的曲率半径r为与门内面板的表面垂直的多个截面的各自的门内面板的表面的曲率半径的绝对值。即，通过式(2)得到的曲率Q也为绝对值。另外，曲率在第1冲头要达到下死点的跟前1mm的状态下评价。
并且，根据得到的板厚减少率及曲率的分布，对板厚减少率及曲率分别求出最大值。并且，在板厚减少率的最大值比20％大的情况下，判断为在门内面板上发生了破裂。此外，在曲率的绝对值比0.01mm－1大的情况下，判断为在门内面板上发生了褶皱。
[解析结果]
在以下的表2及表3中表示解析结果。表2是使用深度d2为75mm、深度d1为30mm的模子成形门内面板的结果(相当于成形深度较浅的情况)。另一方面，表3是使用深度d2为115mm、深度d1为30mm的模子将门内面板成形的结果(相当于成形深度较深的情况)。
另外，在表2及表3中，在门内面板上发生了破裂(板厚减少率超过20％)或褶皱(曲率的绝对值超过0.01mm－1)的至少一方的情况下，判断为发生了成形不良，显示为“NG”。另一方面，在门内面板上没有发生破裂及褶皱这两者的情况下，判断为没有发生成形不良，显示为“OK”。
[表2]
抗拉强度 比较例 本发明例1 本发明例2
270MPa级 OK OK OK
390MPa级 NG OK OK
590MPa级 NG OK OK
780MPa级 NG OK OK
980MPa级 NG NG OK
[表3]
抗拉强度 比较例 本发明例1 本发明例2
270MPa级 OK OK OK
390MPa级 NG OK OK
590MPa级 NG OK OK
780MPa级 NG NG OK
980MPa级 NG NG OK
如表2所示，在本发明例1中，在将抗拉强度为980MPa的钢板压力加工的情况下，发生了成形不良(在门内面板1的顶板部2上发生了破裂)。另一方面，在将其他钢板(抗拉强度为270MPa、390MPa、590MPa、780MPa的钢板)压力加工的情况下，没有发生成形不良。此外，在本发明例2中，不论是将哪个钢板压力加工的情况，都没有发生成形不良。
相对于这些，在比较例中，虽然在将抗拉强度为270MPa的钢板压力加工的情况下没发生成形不良，但在将其他钢板(抗拉强度为390MPa、590MPa、780MPa、980MPa的钢板)压力加工的情况下发生了成形不良(在门内面板1的顶板部侧纵壁部4A发生了破裂，以及在阶差部5上发生了褶皱)。
根据表2所示的结果可以确认，本发明例1及2与比较例相比，即使是将更高强度的钢板压力加工的情况，也能够抑制顶板部侧纵壁部4A的破裂发生及阶差部5的褶皱发生。此外，如果将本发明例1与本发明例2进行比较，则能够确认本发明例2能够对更高强度的钢板在抑制顶板部2的破裂发生的同时进行压力加工。
如表3所示，在本发明例1中，在将抗拉强度为780MPa、980MPa的钢板压力加工的情况下，在顶板部2发生了破裂。相对于此，在本发明例2中，与表2的结果同样，不论使用哪个钢板都没有发生成形不良。
通过将表2及表3的结果进行比较可以确认，本发明例2与本发明例1相比，即使在成形深度较深的情况下也能够抑制成形不良发生。即可知在本发明例2中，能够适当地制造成形深度较深的门内面板1(顶板部2的高度h2超过80mm不到120mm)。
<实施例2>
接着，作为实施例2，使用有关上述第1实施方式的压力加工装置10和有关上述第2实施方式的压力加工装置10’，调查了第1冲头及第2冲头的动作定时与板厚减少率及曲率的关系。
[解析条件]
作为坯材，使用实施例1的表1中的抗拉强度为590MPa的钢板。另外，钢板的厚度为与实施例1的情况相同的0.8mm。
此外，准备1种与在实施例1中使用的模子不同尺寸的模子。具体而言，准备深度d1为30mm、深度d2为60mm的模子。
并且，在压力加工装置10及压力加工装置10’的各自中，在改变了第2冲头13碰到底的时间点(第2冲头13到达下死点的时间点)的第1冲头12的位置(从模子15的基准面16C到第1冲头12的前端面12A的距离p1：参照图3B及图5C)的条件下，制造出门内面板1。
除此以外的解析条件与实施例1的解析条件相同。
[评价方法]
使用上述式(1)，调查顶板部的板厚减少率的分布。并且，根据该分布，求出顶板部的板厚减少率的最大值。除此以外，与实施例1的评价方法相同。
[解析结果]
在图6中表示解析结果。在图6中，横轴表示p1相对于d1的比率p1/d1，纵轴表示板厚减少率(％)及曲率的绝对值(1/mm)。另外，板厚减少率(％)是顶板部的板厚减少率的最大值。
这里，p1/d1为1以下的标绘点表示使用压力加工装置10得到的结果。并且，p1/d1＝1的标绘点是以在由第2冲头13进行的压入完成时、第1冲头12的前端面12A的高度位置与第2冲头13的前端面13A的高度位置相同的条件(参照图3B)制造门内面板的情况下的结果。此外，p1/d1<1的标绘点是以在第2冲头13碰到底的时间点、第1冲头12的前端面12A的高度位置处于模子15的基准面16C及阶差面16B之间的条件(0<p1<d1)制造门内面板的情况下的结果。
此外，p1/d1>1的标绘点表示使用压力加工装置10’得到的结果。另外，如上述那样，在本实施例中，由于使用深度d1为30mm、深度d2为60mm的模子，所以p1/d1＝2的标绘点相当于第1冲头12及第2冲头13的压入同时完成的情况、即使用以往的压力加工装置200(参照图4)制造的情况。
如图6所示，以p1/d1＝1为边界，p1/d1越大，曲率越大。根据该结果可以确认，压力加工装置10(第1实施方式)与压力加工装置10’(第2实施方式)相比能够抑制褶皱的发生。
另一方面，以p1/d1＝1为边界，p1/d1越大，顶板部的板厚减少率越小。根据该结果可以确认，压力加工装置10’(第2实施方式)与压力加工装置10(第1实施方式)相比能够抑制顶板部的破裂发生。
进而，在1.1≤p1/d1≤1.7的情况下，板厚减少率是15％以下，并且曲率为0.01mm－1以下。即可知，通过将p1/d1设定在该范围中，能够抑制顶板部的破裂及阶差部的褶皱的两者。
以上，说明了本发明的各实施方式，但这些实施方式是作为例子提示的，本发明的范围并不仅限定于这些实施方式。这些实施方式能够以其他各种各样的形态实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种各样的省略、替换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围或主旨中，同样包含在权利要求书所记载的发明和其等价的范围中。
例如，在上述第1实施方式中，表示了4个邻接的壁部4(3组纵壁部4)具有阶差部5的情况。但是，如图7所示，也可以为3个邻接的纵壁部4(2组纵壁部4)具有阶差部5的门内面板。
此外，例如在上述第1实施方式中，说明了通过具有1个第1冲头12和1个第2冲头13的压力加工装置10制造门内面板1的情况。但是，例如也可以将第2冲头13分割为多个。即，也可以使用具有1个第1冲头和2个第2冲头的压力加工装置。
此外，例如在上述第1实施方式中，表示了压力加工装置10在上方具有冲头11及坯料保持器14、并且在下方具有模子15的情况。但是，也可以将冲头11及坯料保持器14和模子15的配置上下反转。即，压力加工装置10也可以为冲头11及坯料保持器14相对于模子15相对地移动的结构。
此外，例如在上述第1实施方式中，表示了门内面板1的顶板部2具有1个开口部3的情况。但是，门内面板1的顶板部2也可以具有多个开口部3。
此外，例如在作为在有关上述各实施方式的制造方法中使用的坯材S而使用钢板的情况下，也可以将该钢板作为特制坯料。特制坯料大体分为特制焊接坯料(以下也称作“TWB”)和特制轧制坯料(以下也称作“TRB”)。TWB是将板厚、抗拉强度等不同的多种钢板通过焊接(例如对接焊接)而一体化的。另一方面，TRB是在制造钢板时通过变更轧辊的间隔而使板厚变化的。如果使用该特制坯料，则由于能够仅将需要的部位高强度化，所以也能够减少板厚。此外，使用特制坯料的面板状成形品也能够应用在汽车用的门内面板中。由此，能够提高门内面板的碰撞特性，有望进一步实现轻量化。
此外，在上述各实施方式中，表示了作为面板状成形品而制造汽车用门内面板的情况。但是，并不仅限于上述用途，例如可以在车辆、施工机械或飞机等中使用。
标号说明
1：门内面板(面板状成形品)
2：顶板部
3：开口部
4：纵壁部
4A：顶板部侧纵壁部
4B：凸缘部侧纵壁部
5：阶差部
6：凸缘部
10：压力加工装置
12：第1冲头
13：第2冲头
14：坯料保持器
15：模子
BL：腰线
S：坯材

Claims (7)

1.一种面板状成形品的制造方法，制造面板状成形品，该面板状成形品具有多边形的顶板部、从上述顶板部的边中的至少2个邻接的边延伸的纵壁部和设在上述纵壁部中的邻接的纵壁部的组的至少1组各纵壁部上的阶差部，该面板状成形品的制造方法的特征在于，
具有：
准备工序，准备由抗拉强度为390MPa以上980MPa以下的金属板构成的坯材；以及
压力成形工序，以冷态对上述坯材实施压力加工，将上述坯材成形为上述面板状成形品；
在上述压力成形工序中使用压力加工装置，所述压力加工装置具有：
模子，具有被造形出上述面板状成形品的形状的模刻印部；
第1冲头，与上述模子对置，并且具有被造形出上述顶板部的形状的前端面；
第2冲头，与上述第1冲头的外侧邻接且与上述模子对置，并且具有被造形出上述阶差部的形状的前端面；以及
坯料保持器，与上述第2冲头的外侧的至少一部分邻接，并且与上述模子对置；
上述第1冲头、上述第2冲头以及上述坯料保持器分别可单独运动；
将上述坯材配置到上述模子与上述坯料保持器、上述第1冲头及上述第2冲头之间，使上述坯料保持器、上述第1冲头及上述第2冲头相对于上述模子相对地移动，将上述第1冲头及上述第2冲头向上述坯材压入；
相比由上述第1冲头进行的向上述坯材的压入，由上述第2冲头进行的向上述坯材的压入先完成。
2.如权利要求1所述的面板状成形品的制造方法，其特征在于，
在上述压力成形工序中，在由上述第2冲头进行的向上述坯材的压入完成时或其压入完成后，开始由上述第1冲头进行的向上述坯材的压入。
3.如权利要求1所述的面板状成形品的制造方法，其特征在于，
在上述压力成形工序中，在由上述第2冲头进行的向上述坯材的压入完成之前，开始由上述第1冲头进行的向上述坯材的压入。
4.如权利要求1～3中任一项所述的面板状成形品的制造方法，其特征在于，
当设从与上述坯料保持器对置的基准面开始到与上述第2冲头对置的阶差面为止的深度为d1，设从上述基准面开始到与上述第1冲头对置的模底面为止的深度为d2时，上述压力加工装置的上述模子的上述模刻印部满足d2≥40mm及d1/d2<0.8。
5.如权利要求1～3中任一项所述的面板状成形品的制造方法，其特征在于，
上述坯材是钢板。
6.如权利要求5所述的面板状成形品的制造方法，其特征在于，
上述钢板是特制焊接坯料或特制轧制坯料。
7.如权利要求1～3中任一项所述的面板状成形品的制造方法，其特征在于，
上述坯材在与上述顶板部对应的位置处具有开口部。
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