CN109414745B - 冲压部件的制造方法及制造装置 - Google Patents

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Abstract

经过第1工序、第2工序以及第3工序，不产生褶皱、裂纹地制造L型冲压部件，在该第1工序中，利用坯料保持件(73)和冲模(71)夹持并保持拉伸强度为1180MPa以上的坯料(8)中的要成形为弯曲部外侧的部分，并且利用垫板(74)和冲头(72)夹持并保持坯料(8)中的要成形为顶板(11)的部分，在该第2工序中，通过利用弯曲模(75)弯曲成形弯曲部(1a)的内侧的纵壁(14)、凹棱线(17)以及凸缘(15)，从而在坯料(8)中的要成形为冲压部件(1)的弯曲部(1a)的内侧的凸缘(15)的部分的附近形成一个或两个以上的用于增加坯料(8)的向要成形为弯曲部(1a)的内侧的凸缘(15)的部分流入的流入量的材料流入促进部，在该第3工序中，使冲模(71)向配置有坯料保持件(73)的方向移动而拉深成形弯曲部(1a)的外侧的纵壁(12)、凹棱线(16)以及凸缘(13)。

Description

冲压部件的制造方法及制造装置
技术领域
本发明涉及冲压部件的制造方法及制造装置。具体而言，本发明涉及具有帽形截面并且具有在俯视时沿着长度方向弯曲的弯曲部而在局部或整体具有字母L形的形状的冲压部件的制造方法及制造装置。
背景技术
汽车的车身由对坯料(在之后的说明中以坯料是钢板的情况为例)进行冲压成形而得到的多个骨架构件形成。上述的骨架部件是用于确保汽车的碰撞安全的极为重要的部件。作为骨架构件，例如已知有下纵梁、横梁、前柱等。
骨架构件大多在其局部或整体具有帽形截面。帽形截面由顶板、两个纵壁、两个凹棱线以及两个凸缘形成。两个纵壁在顶板的两侧与顶板相连。两个凹棱线分别与两个纵壁相连。两个凸缘分别与两个凹棱线相连。为了实现碰撞安全性能的提高和车身的重量的减轻，要求骨架构件具有较高的强度。
图16是表示具有帽形截面并且具有在俯视时和侧视时沿着长度方向笔直地延伸的形状的骨架构件0的一个例子(例如下纵梁)的立体图。图17是具有帽形截面的作为骨架构件的一个例子的前柱0-1的说明图，图17的(a)是立体图，图17的(b)是俯视图。并且，图18是表示具有帽形截面并且具有在俯视时沿着长度方向弯曲的弯曲部而具有字母L形的形状的部件(在本说明书中也称为“L型冲压部件”)1的立体图。
在本说明书中，“俯视”是指从与构件中的最宽的平面状的部分即顶板正交的方向观察骨架构件。具体而言，表示从图17的(a)中的空心箭头方向观察骨架构件0-1，表示从图17的(b)中的与纸面正交的方向观察骨架构件0-1。
图16所例示的骨架构件0具有沿着长度方向大致笔直地延伸的形状。相对于此，如图17的(a)、图17的(b)所示，前柱0-1具有在俯视时沿着长度方向弯曲的弯曲部而具有字母L形的形状。
如图18所示，前柱0-1在其下部0-2具有帽形截面，并且包含在俯视时沿着长度方向弯曲为字母L形的形状。具体而言，前柱0-1具有由顶板11、在顶板11的两侧与顶板11相连的两个纵壁12、14、分别与两个纵壁12、14相连的两个凹棱线16、17以及分别与两个凹棱线16、17相连的两个凸缘13、15形成的帽形的截面。此外，前柱0-1具有沿着长度方向弯曲的弯曲部1a而在局部具有在俯视时弯曲为字母L形的形状。
骨架构件0具有沿着长度方向大致笔直地延伸的形状，因此能够主要通过对坯料进行弯曲成形来制造骨架构件0。骨架构件0的截面的周长在长度方向上未大幅变化。因此，对于骨架构件0而言，即使坯料由伸长性较低的高强度钢板形成，也不易在冲压加工时产生裂纹、褶皱，成形比较容易。
在专利文献1中公开了一种弯曲成形具有帽形截面的冲压部件的方法。专利文献1所公开的方法用于制造虽然具有帽形截面但是具有沿着长度方向大致笔直地延伸的形状的冲压部件。
图19是表示利用弯曲成形制造出的L型冲压部件1的立体图。
若利用专利文献1所公开的方法弯曲成形图18所示的L型冲压部件1，则如图19所示，在弯曲部1a的外侧的凸缘部(A部)产生褶皱。因此，通常利用拉深成形的冲压加工来成形L型冲压部件1。在拉深成形中，为了控制坯料的流入量而抑制褶皱的产生，除了冲模和冲头之外，还使用坯料保持件来成形坯料。
图20是表示L型冲压部件2的说明图，图20的(a)是立体图，图20的(b)是俯视图。图21是表示拉深成形的情况下的坯料3的形状和坯料3中的防皱按压区域B的俯视图。图22的(a)～图22的(d)是表示用于拉深成形的模具的构造和拉深成形的过程的剖视图。并且，图23是拉深成形后的拉深板5的立体图。
例如，为了利用拉深成形来成形图20所示的L型冲压部件2，如图22的(a)～图22的(d)所示，使用冲模41、冲头42以及坯料保持件43。
首先，如图22的(a)所示，将坯料3配置于冲头42及坯料保持件43与冲模41之间。
接着，如图22的(b)所示，利用坯料保持件43和冲模41夹持并强有力地保持坯料3的周围的防皱按压区域B(图21中的阴影部)。接着，如图22的(c)所示，使冲模41向冲头42的方向相对地移动。
然后，如图22的(d)所示，最终利用冲模41将坯料3按压于冲头42而加工坯料3。这样，成形图23所示的拉深板5。
在拉深成形时，坯料3的周围的防皱按压区域B被坯料保持件43和冲模41夹持并强有力地保持。因此，坯料3中的防皱按压区域B的内侧的区域在成形时以承载了张力的状态被拉长。
由此，能够抑制褶皱的产生地成形拉深板5。切除成形后的拉深板5的周围的多余的部分，制造图20的(a)和图20的(b)所示的L型冲压部件2。
采用利用拉深成形的冲压加工，能够成形L型冲压部件2所具有的复杂的形状。然而，如图21所示，需要在坯料3的周围设置较大的防皱按压区域B。因此，在将坯料3成形为拉深板5之后，作为多余的部分而被切断并去除的部分增加，材料的利用率降低而导致制造成本上升。
此外，在成形该拉深板5的过程中，同时成形图20的(a)所示的纵壁2-2、2-4。因此，在成形的过程中，坯料3中的要成形为顶板2-1的部分不怎么流入，如图22的(b)～图22的(d)所示，通过坯料3从顶板2-1的两侧流入而成形纵壁2-2、2-4。
特别是，拉深板5中的在俯视时弯曲为字母L形的弯曲部5a的内侧的凸缘(图23中的D部)成为所谓的被称为凸缘伸长成形(日文：伸びフランジ成形)的成形状态。由此，在坯料3由伸长性较低的高强度钢板形成的情况下产生裂纹。特别是，拉伸强度为590MPa以上的高强度钢板的伸长较少，因此无法在D部不产生裂纹地加工。
另一方面，图20的(a)中的弯曲部2a的外侧的纵壁2-2与顶板2-1结合的角部(图23中的C部)呈向外侧大幅突出的形状，因此坯料3大幅伸长，由此，在伸长性较低的高强度钢板的情况下产生裂纹。
更详细地进行说明。图24是用于说明拉深成形中的材料的流入的俯视图。
在成形拉深板5时，同时成形弯曲部1a的外侧的纵壁12和内侧的纵壁14。因此，坯料3中的要成形为顶板11的部分不怎么流入，如图24所示，通过材料从顶板11的两侧流入而成形纵壁12、14。
特别是，坯料3中的要成形为弯曲部1a的内侧的部分(图23、图24中的D部)从弯曲部1a的内侧向外侧移动，沿着弯曲部1a的径向大幅伸长。是被称为“凸缘伸长成形”的成形状态。因此，在伸长性较低的高强度钢板产生裂纹。
另一方面，图23中的C部具有在弯曲部1a的外侧的角部向外侧大幅突出的形状，因此坯料3大幅伸长。由此，与D部同样，在伸长性较低的高强度钢板的情况下在C部也产生裂纹。
根据以上的理由，以往不能将由伸长性较低的高强度钢板，特别是拉伸强度为590MPa以上的高强度钢板形成的坯料3用作L型冲压部件2的原材料，而是使用由伸长性优异的强度比较低的钢板形成的坯料3。因此，为了确保预定的强度，必须增加坯料3的板厚，违背了对于车身的重量的减轻的要求。
在专利文献2中公开了如下方法：在坯料中的要成形为字母L形的弯曲部的内侧的部分形成沿着板厚方向突出的余料部之后，对形成有该余料部的坯料进行冲压成形而压平余料部，从而制造L型冲压部件。
在专利文献2所公开的方法中，需要利用冲压成形来压平坯料中的沿着板厚方向突出的余料部。因此，在坯料是伸长性优异的强度比较低的钢板的情况下，能够不产生裂纹地成形，但在坯料是伸长性较低的高强度钢板，特别是拉伸强度为590MPa以上的高强度钢板的情况下，在冲压成形时不可避免地产生裂纹。
本发明的各发明人通过专利文献3公开了如下发明：即使对由拉伸强度为590MPa以上的高强度钢板形成的坯料3进行冲压成形，也能够不产生褶皱、裂纹且材料利用率较佳地制造L型冲压部件。如后述的图1的(a)～图1的(e)所示，在该发明中，经过下述第1工序～第3工序而制造L型冲压部件1。
第1工序：在将坯料8配置于冲头72及坯料保持件73与垫板74、冲模71及弯曲模75之间之后，利用垫板74和冲头72夹持并保持坯料8中的要成形为顶板11的部分，并且将坯料8中的比要成形为顶板11的部分靠弯曲部1a的外侧的部分夹持并保持于坯料保持件73与冲模71之间(参照图1的(a)和图1的(b))。
第2工序：在第1工序之后，使弯曲模75向配置有冲头72的方向相对地移动而加工坯料8，从而成形弯曲部1a的内侧的纵壁14、凹棱线17以及凸缘15(参照图1的(c))。
第3工序：在第2工序之后，在利用坯料保持件73和冲模71夹持并保持坯料8的状态下，使冲模71和坯料保持件73相对于坯料8向配置有坯料保持件73的方向相对地移动而加工坯料8，从而成形弯曲部1a的外侧的纵壁12、凹棱线16以及凸缘13(参照图1的(d))。然后，使垫板74、冲模71以及弯曲模75上升，从而取出成形后的冲压部件1(参照图1的(e))。
在第2工序中，虽然成形弯曲部1a的内侧的纵壁14、凹棱线17以及凸缘15，但是不成形弯曲部1a的外侧的纵壁12、凹棱线16以及凸缘13。因此，成形中的坯料8仅从弯曲部1a的内侧被拉伸，坯料8中的要成形为顶板11的部分向弯曲部1a的内侧流入。
因此，在第2工序中，与图22所示的拉深成形不同，坯料8中的要成形为弯曲部1a的内侧的部分在成形的过程中不怎么从弯曲部1a的内侧向外侧大幅移动。
并且，坯料8中的长度方向上的顶端向弯曲部1a的内侧流入，从而使坯料8的整体弯曲，因此弯曲部1a的内侧的凸缘15成为被压缩的状态。因此，成形时的弯曲部1a的内侧的凸缘15的伸长量与拉深成形相比大幅减少。
此外，在弯曲部1a的内侧的纵壁14、凹棱线17以及凸缘15的成形过程中，要成形为顶板11的部分和要成形为凸缘13的部分也向弯曲部1a的内侧流入，因此成为沿着长度方向收缩而残留有压缩应力的状态。
因此，作为弯曲部1a的外侧的纵壁12与顶板11的结合部的角部也自残留有压缩应力的状态成形。由此，与自无压缩应力的状态成形的拉深成形相比，所需要的坯料的伸长性较小即可。
因此，能够将坯料8中的在坯料8为高强度的金属板(例如拉伸强度为590MPa以上的高张力钢板)且对坯料8进行拉深成形的情况下产生裂纹的弯曲部1a的内侧的凸缘15和作为弯曲部1a的外侧的纵壁12与顶板11的结合部的角部的伸长抑制得较小。因此，即使使用伸长性较低的高强度的金属板作为坯料8，也能够无裂纹地成形。
并且，利用弯曲模75和冲头72弯曲成形弯曲部1a的内侧的纵壁14、凹棱线17以及凸缘15。因此，不必在要成形为弯曲部1a的内侧、长度方向上的顶端部分的部分设置在拉深成形的情况下必须设置的防皱按压区域。能够相应地缩小坯料8，也能够提高材料的利用率。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-015404号公报
专利文献2：日本特开昭64-66024号公报
专利文献3：国际公开第2014/106932号文献
发明内容
发明要解决的问题
本发明的各发明人为了进一步提高L型冲压部件的成形性而反复地深入研究，其结果表明：即使利用专利文献3所公开的第2工序对坯料8进行利用弯曲成形的冲压加工，有时也无法不产生成形不良地制造L型冲压部件1。
作为这样的情况，例如可列举出：
(a)坯料8由拉伸强度为1180MPa以上的超高张力钢板形成的情况；
(b)L型冲压部件1的高度(纵壁12、14的沿着产品高度方向投影的投影距离)高达70mm以上的情况；
(c)L型冲压部件1的凹棱线16、17的曲率半径R1小至10mm以下的情况；以及
(d)L型冲压部件1的弯曲部1a的在俯视时的曲率半径R2小至100mm以下的情况。
在上述的情况下，在专利文献3所公开的第2工序中，在弯曲部1a的内侧的凸缘15产生裂纹。
此外，在满足以下条件中的至少两者的情况下也是，在专利文献3所公开的第2工序中，在弯曲部1a的内侧的凸缘15产生裂纹：(e)坯料8由拉伸强度为1180MPa以上的超高张力钢板形成；L型冲压部件1的高度为55mm以上；L型冲压部件1的凹棱线16、17的曲率半径R1为15mm以下；以及L型冲压部件1的弯曲部1a的内侧的曲率半径R2为140mm以下。
本发明是为了提高专利文献3所公开的发明的成形极限并解决专利文献3的第2工序的新问题而完成的。本发明的目的在于，提供如下的制造方法及制造装置：在符合上述(a)～(e)中的任一者的情况下，即使进行基于上述第2工序的冲压加工，也能够不在弯曲部1a的内侧的凸缘15产生裂纹地制造L型冲压部件1。
用于解决问题的方案
本发明的各发明人为了解决上述问题而反复地深入研究，其结果得到以下列出的见解A～D，进而反复地研究而完成了本发明。
(A)在进行用于成形弯曲部1a的内侧的纵壁14的第2工序的成形时，坯料8中的要成形为顶板11的延伸设置方向上的端部的部位(位于字母L形的下方的部分)朝向要成形为弯曲部1a的内侧的纵壁14的部位流入。由此，坯料8向要成形为弯曲部1a的内侧的凸缘15的部位供给。
因此，通过提高坯料8中的要成形为顶板11的延伸设置方向上的端部的部位的向坯料8中的要成形为弯曲部1a的内侧的纵壁14的部位流入的流入量，能够抑制弯曲部1a的内侧的凸缘15处的裂纹，能够提高上述第2工序的成形极限。
(B)利用几何学方法，根据凸缘15的在坯料8的流入方向上的截面的截面周长的成形前后的变化量，决定坯料8的在冲压加工时能够向要成形为弯曲部1a的内侧的纵壁14的部位流入的极限量。该极限量成为用于成形弯曲部1a的内侧的纵壁14的第2工序的成形极限。
(C)通过在第2加工时的同时与坯料8中的要成形为L型冲压部件1的弯曲部1a的内侧的凸缘15的部分并列地(优选在坯料8中的要成形为冲压部件1的区域的外侧的区域)成形例如压筋这样的材料流入促进部，能够增加从坯料8中的要成形为顶板11的延伸设置方向上的端部的部位(位于字母L形的下方的部分)向坯料8中的要成形为弯曲部1a的内侧的凸缘15的部位流入的量。
(D)通过将材料流入促进部的形状设为能够确保材料流入方向(冲压部件1的弯曲部1a的内侧的凸缘15的变形的最大主应变方向)上的线长差的形状，能够增加材料的流入量，能够提高上述第2工序的成形极限。
本发明如下。
(1)一种冲压部件的制造方法，其是通过对配置于冲头及坯料保持件与垫板、冲模及弯曲模之间的坯料进行包含下述第1工序～第3工序在内的冲压加工而制造冲压部件的方法，该冲压部件具有由沿着长度方向延伸的顶板、在该顶板的两侧与该顶板相连的两个纵壁、分别与该两个纵壁相连的两个凹棱线以及分别与该两个凹棱线相连的两个凸缘形成的帽形截面，并且具有在与所述顶板正交的俯视时沿着长度方向弯曲的弯曲部而在局部或整体具有在所述俯视时呈字母L形的形状，其中，
冲压部件的制造方法满足下述条件1和条件2，
第1工序：利用所述垫板和所述冲头夹持并保持所述坯料中的要成形为所述顶板的部分，并且利用所述坯料保持件和所述冲模夹持并保持所述坯料中的要成形为比要成形为所述顶板的部分靠所述弯曲部的外侧的部分。
第2工序：在所述第1工序之后，使所述弯曲模向配置有所述冲头的方向相对地移动而对所述坯料进行利用弯曲成形的冲压加工，从而成形所述弯曲部的内侧的纵壁、与该纵壁相连的凹棱线以及与该凹棱线相连的凸缘。
第3工序：在所述第2工序之后，在利用该坯料保持件和该冲模夹持并保持所述坯料的状态下，使所述冲模和所述坯料保持件向配置有所述冲头的方向相对地移动而对所述坯料进行利用拉深成形的冲压加工，从而成形所述弯曲部的外侧的纵壁、与该纵壁相连的凹棱线以及与该凹棱线相连的凸缘。
[条件1]
利用所述第2工序，与所述坯料中的要成形为所述冲压部件的所述弯曲部的内侧的凸缘的部分并列地形成一个以上的材料流入促进部。其中，所述材料流入促进部用于增加所述坯料的向要成形为所述弯曲部的内侧的凸缘的部分流入的量。
[条件2]
所述材料流入促进部具有如下的截面形状：在与所述顶板正交的俯视时同与所述弯曲部的内侧的中央位置相切的直线平行且沿着与所述顶板正交的方向延伸的截面的截面周长随着远离所述冲压部件的所述弯曲部的内侧的凸缘而增加。
(2)根据技术方案1所述的冲压部件的制造方法，其中，冲压部件的制造方法满足下述条件3或条件4。
[条件3]
满足以下条件中的至少一者：所述坯料由拉伸强度为1180MPa以上的超高张力钢板形成；所述冲压部件的高度即所述纵壁的沿着产品高度方向投影的投影距离为70mm以上；所述冲压部件的所述凹棱线的曲率半径在侧视时为10mm以下；以及所述冲压部件的所述弯曲部的内侧的曲率半径在所述俯视时为100mm以下。
[条件4]
满足以下条件中的两者以上：所述坯料由拉伸强度为1180MPa以上的超高张力钢板形成；所述冲压部件的高度即所述纵壁的沿着产品高度方向投影的投影距离为55mm以上；所述冲压部件的所述凹棱线的曲率半径在侧视时为15mm以下；以及所述冲压部件的所述弯曲部的内侧的曲率半径在所述俯视时为140mm以下。
(3)根据技术方案1或2所述的冲压部件的制造方法，其中，所述材料流入促进部形成于所述坯料中的要成形为所述冲压部件的区域的外侧的区域。
(4)根据技术方案1～3中任一项所述的冲压部件的制造方法，其中，所述材料流入促进部的所述截面周长在局部恒定。
(5)根据技术方案1～4中任一项所述的冲压部件的制造方法，其中，所述材料流入促进部是沿着所述凸缘与所述顶板并列的并列方向从所述凸缘向朝向所述顶板的方向凸出的凸压筋或沿着所述凸缘与所述顶板并列的并列方向从所述顶板向朝向所述凸缘的方向凸出的凹压筋。
(6)根据技术方案1～5中任一项所述的冲压部件的制造方法，其中，所述材料流入促进部的所述截面周长阶段性地增加。
(7)根据技术方案1～6中任一项所述的冲压部件的制造方法，其中，所述材料流入促进部在垂直截面中具有通过将所述坯料中的要成形为所述弯曲部的内侧的凹棱线与所述凸缘的结合点的部位和所述坯料的缘部连结起来而得到的外形，该垂直截面包含同与所述第2工序结束时的所述弯曲部的内侧的中央位置相切的直线在水平面内正交的直线。
(8)根据技术方案1～7中任一项所述的冲压部件的制造方法，其中，在所述第3工序之后包含下述第4工序：
第4工序：将在利用所述第3工序得到的成形品的周围的局部残留的包含所述材料流入促进部的整体或局部在内的多余部分去除。
在上述的本发明的冲压部件的制造方法中，分别期望的是，
冲头具有包含顶板、位于弯曲部的内侧的纵壁、与该纵壁相连的凹棱线以及与该凹棱线相连的凸缘各自的板厚背面侧的形状在内的形状，
坯料保持件具有包含与位于弯曲部的外侧的纵壁相连的凹棱线和与该凹棱线相连的凸缘的板厚背面侧的形状在内的形状，
垫板具有以与坯料保持件相对的方式包含顶板的板厚表面侧的形状在内的形状，
冲模具有包含位于弯曲部的外侧的纵壁、与该纵壁相连的凹棱线以及与该凹棱线相连的凸缘各自的板厚表面侧的形状在内的形状，
弯曲模具有包含位于弯曲部的内侧的纵壁、与该纵壁相连的凹棱线以及与该凹棱线相连的凸缘各自的板厚表面侧的形状在内的形状。
在上述的本发明的冲压部件的制造方法中，坯料也可以是进行了预加工的金属板。
在上述的本发明的冲压部件的制造方法中，在冲压部件的第3工序结束之后，将坯料保持件以相对于冲头不相对地移动的方式固定，使坯料保持件不将成形后的冲压部件按压于冲模而加压，使垫板、冲模及弯曲模相对于坯料保持件及冲头相对地远离，从而从模具中取出冲压部件。
在上述的本发明的冲压部件的制造方法中，期望的是，坯料的板厚为0.8mm以上且3.2mm以下。
在上述的本发明的冲压部件的制造方法中，期望的是，在俯视时顶板的宽度为30mm以上且400mm以下，冲压部件的高度即纵壁的沿着产品高度方向投影的投影距离为300mm以下，并且冲压部件的弯曲部的内侧的曲率半径在俯视时为5mm以上。
(9)一种冲压部件的制造装置，其包括冲头及坯料保持件以及与该冲头及坯料保持件相对地配置的垫板、冲模及弯曲模，是通过对坯料进行包含下述第1工序～第3工序在内的冲压加工而制造冲压部件的制造装置，该冲压部件具有由沿着长度方向延伸的顶板、在该顶板的两侧与该顶板相连的两个纵壁、分别与该两个纵壁相连的两个凹棱线以及分别与该两个凹棱线相连的两个凸缘形成的帽形的截面，并且具有在与所述顶板正交的俯视时沿着长度方向弯曲的弯曲部而在局部或整体具有在所述俯视时呈字母L形的形状，其中，
冲压部件的制造装置满足下述条件1和条件2，
第1工序：所述垫板与所述冲头一同夹持并保持所述坯料中的要成形为所述顶板的部分，并且所述坯料保持件与所述冲模一同夹持并保持所述坯料中的要成形为比要成形为所述顶板的部分靠所述弯曲部的外侧的部分。
第2工序：在所述第1工序之后，所述弯曲模向配置有所述冲头的方向相对地移动而加工所述坯料，从而成形所述弯曲部的内侧的纵壁、与该纵壁相连的凹棱线以及与该凹棱线相连的凸缘。
第3工序：在所述第2工序之后，在所述坯料保持件与所述冲模一同夹持并保持所述坯料的状态下，所述冲模和所述坯料保持件相对于该坯料向配置有该坯料保持件的方向相对地移动而加工所述坯料，从而成形所述弯曲部的外侧的纵壁、与该纵壁相连的凹棱线以及与该凹棱线相连的凸缘，从而成形所述冲压部件。
[条件1]
所述弯曲模和所述冲头具备材料流入促进部形成机构，该材料流入促进部形成机构用于在所述第2工序中与所述坯料中的要成形为所述冲压部件的所述弯曲部的内侧的凸缘的部分并列地形成一个以上的材料流入促进部。其中，所述材料流入促进部用于增加所述坯料的向要成形为所述弯曲部的内侧的凸缘的部分流入的量。
[条件2]
所述材料流入促进部形成机构将所述材料流入促进部形成为，在与所述顶板正交的俯视时同与所述弯曲部的内周的中央位置相切的直线平行且沿着与所述顶板正交的方向延伸的截面的截面周长随着远离所述冲压部件的所述弯曲部的内侧的凸缘而增加。
(10)根据技术方案9所述的冲压部件的制造装置，其中，冲压部件的制造装置还满足下述条件3或条件4。
[条件3]
满足以下条件中的至少一者：所述坯料由拉伸强度为1180MPa以上的超高张力钢板形成；所述冲压部件的高度即所述纵壁的沿着产品高度方向投影的投影距离为70mm以上；所述冲压部件的所述凹棱线的曲率半径在侧视时为10mm以下；以及所述冲压部件的所述弯曲部的内侧的曲率半径在所述俯视时为100mm以下。
[条件4]
满足以下条件中的两者以上：所述坯料由拉伸强度为1180MPa以上的超高张力钢板形成；所述冲压部件的高度即所述纵壁的沿着产品高度方向投影的投影距离为55mm以上；所述冲压部件的所述凹棱线的曲率半径在侧视时为15mm以下；以及所述冲压部件的所述弯曲部的内侧的曲率半径在所述俯视时为140mm以下。
(11)根据技术方案9或10所述的冲压部件的制造装置，其中，所述材料流入促进部形成机构将所述材料流入促进部形成于所述坯料中的要成形为所述冲压部件的区域的外侧的区域。
(12)根据技术方案9～11中任一项所述的冲压部件的制造装置，其中，所述材料流入促进部的所述截面周长在局部恒定。
(13)根据技术方案9～12中任一项所述的冲压部件的制造装置，其中，所述材料流入促进部是沿着所述凸缘与所述顶板并列的并列方向从所述凸缘向朝向所述顶板的方向凸出的凸压筋或沿着所述凸缘与所述顶板并列的并列方向从所述顶板向朝向所述凸缘的方向凸出的凹压筋。
(14)根据技术方案9～13中任一项所述的冲压部件的制造装置，其中，所述材料流入促进部形成机构至少设于在所述第1工序结束时所述坯料所接触的区域。
(15)根据技术方案9～14中任一项所述的冲压部件的制造装置，其中，所述材料流入促进部形成机构将所述材料流入促进部形成为，所述截面周长阶段性地增加。
(16)根据技术方案9～15中任一项所述的冲压部件的制造装置，其中，所述材料流入促进部形成机构将所述材料流入促进部成形为，在垂直截面中具有通过将所述坯料中的要成形为所述弯曲部的内侧的凹棱线与所述凸缘的结合点的部位和所述坯料的缘部连结起来而得到的外形，该垂直截面包含同与所述第2工序结束时的所述弯曲部的内侧的中央位置相切的直线在水平面内正交的直线。
(17)根据技术方案9～16中任一项所述的冲压部件的制造装置，其中，该冲压部件的制造装置具备在所述第3工序之后进行下述第4工序的装置，
第4工序：将在利用所述第3工序得到的成形品的周围的局部残留的包含所述材料流入促进部的整体或局部在内的多余部分去除。
在上述的本发明的冲压部件的制造装置中，期望的是，具备锁定机构，该锁定机构用于在成形完成后的脱模时将坯料保持件以相对于冲头不相对地移动的方式固定。
在上述的本发明的冲压部件的制造装置中，期望的是，具有将垫板和冲模支承为升降自如并且与弯曲模一体地形成的副基座和将副基座支承为出入自如的冲模基座。
在上述的本发明的冲压部件的制造装置中，期望的是，具有将冲模支承为升降自如并且与弯曲模一体地形成的副基座和将垫板支承为升降自如并且将副基座支承为出入自如的冲模基座。
发明的效果
根据本发明，即使在满足所述条件3或条件4的情况下进行专利文献3所公开的第2加工，也能够比专利文献3所公开的发明增加材料的流入量而提高成形极限，由此，能够在弯曲部的内侧的凸缘不产生裂纹而材料利用率较佳地制造L型冲压部件。
附图说明
图1的(a)～图1的(e)是概略地表示本发明的实施方式的制造装置的结构和成形工序的剖视图。
图2的(a)～图2的(e)是表示本发明的实施方式的另一个模具的结构例和成形工序的剖视图。
图2A是局部地表示本发明的实施方式的制造装置的结构例的说明图。
图2B是局部地表示用于成形利用本发明的实施方式的制造装置冲压成形后的中间成形品的弯曲部的内侧的纵壁的第2工序的一个例子的说明图。
图2C是表示本发明的实施方式的制造装置的材料流入促进部形成机构及凹棱线的形成部与坯料之间的位置关系的说明图。
图2D是表示未设有材料流入促进部形成机构的以往的冲头的与图2A中的A-A截面相当的截面的说明图。
图2E是表示本发明的实施方式的制造装置的材料流入促进部形成机构及凹棱线形成部与坯料之间的位置关系以及B截面、C截面、D截面的位置的说明图。
图2F是表示B截面、C截面、D截面处的冲头的凸缘形成部的截面周长差相较于以往的冲头的截面周长差的图表。
图2G是表示设有材料流入促进部形成机构的冲头的A-A截面的说明图。
图2H是表示本发明的实施方式的制造装置的材料流入促进部形成机构及凹棱线形成部与坯料之间的位置关系以及B截面、C截面、D截面的位置的说明图。
图2I是表示通过在弯曲模和冲头设置由凹部和凸部形成的材料流入促进部形成机构来防止坯料的a部处的裂纹的理由的说明图。
图2J的(a)～图2J的(f)是表示形成于冲头的各种材料流入促进部形成机构的结构要素的形状例的说明图。
图3的(a)是表示坯料的成形前的形状的俯视图，图3的(b)是表示坯料的成形过程中的形状的俯视图。
图4是表示本发明的实施方式的材料的流动的俯视图。
图5的(a)～图5的(d)是表示在本发明中使用的模具的一个例子的说明图。
图6的(a)～图6的(d)是表示在本发明中使用的模具的另一个例子的说明图。
图7的(a)～图7的(d)是表示在本发明中使用的模具的另一个例子的说明图。
图8是图7所示的模具的分解立体图。
图9的(a)～图9的(c)分别是表示在比较例1～7和本发明例1～7中成形的冲压部件的主视图、俯视图、右视图。
图10是表示在比较例1～7、本发明例1～7中使用的坯料的形状的俯视图。
图11是表示在比较例1～7中使用的模具的结构的立体图。
图12是表示在本发明例8、9中使用的坯料的形状的俯视图。
图13的(a)～图13的(c)分别是表示在本发明例8、9中成形的中间成形品的形状的主视图、右视图、俯视图。
图14的(a)～图14的(c)分别是表示在本发明例8、9中成形的冲压部件的形状的主视图、右视图、俯视图。
图15是表示在本发明例8、9中用于利用本发明进行成形的模具的结构的立体图。
图16是具有帽形截面并且具有在俯视时和侧视时沿着长度方向笔直地延伸的形状的骨架构件的一个例子的立体图。
图17是具有帽形截面的作为骨架构件的前柱的说明图，图17的(a)是立体图，图17的(b)是俯视图。
图18是表示L型冲压部件的立体图。
图19是表示利用弯曲成形制造出的L型冲压部件的立体图。
图20是表示L型冲压部件的说明图，图20的(a)是立体图，图20的(b)是俯视图。
图21是表示拉深成形的情况下的坯料的形状和坯料中的防皱按压区域的俯视图。
图22的(a)～图22的(d)是表示用于拉深成形的模具的构造和拉深成形的过程的剖视图。
图23是拉深成形后的拉深板的立体图。
图24是用于说明拉深成形的材料的流入的俯视图。
具体实施方式
依次说明利用本发明制造的L型冲压部件的一个例子和本发明的L型冲压部件的制造方法及制造装置的一个例子。
1.L型冲压部件1
如图18所例示的其形状那样，L型冲压部件1具有帽形截面和在俯视时沿着长度方向弯曲为字母L形的弯曲部1a。
帽形截面由顶板11、纵壁12、14、凹棱线16、17以及凸缘13、15形成。纵壁12、14在顶板11的两侧与顶板11相连。凹棱线16、17分别与纵壁12、14相连。凸缘13、15分别与凹棱线16、17相连。L型冲压部件1具有弯曲部1a而具有在俯视时呈字母L形的形状。
L型冲压部件1以由具有0.8mm以上且3.2mm以下的板厚和590MPa以上特别是1180MPa以上且1800MPa以下的拉伸强度的高张力钢板形成的坯料作为原材料。该高张力钢板通常用作汽车用的骨架构件。
为了确保作为汽车用的骨架构件的强度等性能，坯料的拉伸强度为200MPa以上，优选为1800MPa以下。特别是，在坯料的拉伸强度为500MPa以上，优选为590MPa以上，进而优选为1180MPa以上时，能够减薄坯料的板厚，能够减轻L型冲压部件1的重量。
在使用上述的高张力钢板作为坯料的情况下，若在俯视时顶板11的宽度过宽，则在成形弯曲部1a的内侧的纵壁14和凸缘15时，坯料8的流入阻力增大，坯料8的向弯曲部1a的内侧的流入变得不充分。因此，期望的是，在俯视时顶板11的宽度为400mm以下。另一方面，若在俯视时顶板11的宽度过窄，则必须缩小气垫等垫板74的加压装置，因此无法确保垫板74的加压力。因此，期望的是，顶板11的宽度为30mm以上。
若在侧视时纵壁12、14的高度即纵壁12、14的沿着产品高度方向投影的投影距离过高，则在成形弯曲部1a的内侧的纵壁14、凹棱线17以及凸缘15时，坯料8的流入阻力增大，坯料8的向弯曲部1a的内侧的流入变得不充分。因此，期望的是，纵壁12、14的高度为300mm以下。
期望的是，纵壁12、14的高度为70mm以上。其原因在于，若纵壁12、14的高度小于70mm，则利用专利文献3所公开的成形方法而不利用本发明就能够不产生凸缘15的裂纹地成形L型冲压部件1。
若L型冲压部件1的凹棱线16、17的曲率半径过小，则在成形弯曲部1a的内侧的凸缘15时，坯料8的向弯曲部1a的内侧的流入变得不充分。因此，期望的是，凹棱线16、17的曲率半径在侧视时为5mm以上。
期望的是，在俯视时弯曲部1a的内侧的纵壁14的曲率半径为100mm以下。其原因在于，若该曲率半径大于100mm，则利用专利文献3所公开的成形方法而不利用本发明就能够不产生凸缘15的裂纹地成形L型冲压部件1。
期望的是，凹棱线16、17的曲率半径为10mm以下。其原因在于，若凹棱线17的曲率半径大于10mm，则利用专利文献3所公开的成形方法而不利用本发明就能够不产生凸缘15的裂纹地成形L型冲压部件1。
期望的是，满足以下条件中的两者以上：坯料8由拉伸强度为1180MPa以上的超高张力钢板形成；L型冲压部件1的高度即纵壁12、14的沿着产品高度方向投影的投影距离为55mm以上；L型冲压部件1的凹棱线16、17的曲率半径在侧视时为15mm以下；以及L型冲压部件1的弯曲部1a的内侧的曲率半径在俯视时为140mm以下。其原因在于，在满足其中的任一者或均不满足的情况下，利用专利文献3所公开的成形方法而不利用本发明就能够不产生凸缘15的裂纹地成形L型冲压部件1。
并且，L型冲压部件1的板厚的减少率：{(板厚最大值－板厚最小值)/板厚最大值}×100％为15％以下。目前为止不存在具有这么低的板厚减小率的L型冲压部件1。作为汽车车身的构造构件的L型冲压部件1具有这么低的板厚减小率，因此通过使用拉伸强度为200MPa以上的钢板，优选为拉伸强度为590MPa以上的高张力钢板，进而优选为拉伸强度为1180MPa以上的超高张力钢板作为坯料，能够减小坯料的板厚，能够谋求具有优异的碰撞安全性能的L型冲压部件1的重量的减轻。另外，从实用的角度来看，L型冲压部件1的拉伸强度为1800MPa以下。
2.L型冲压部件1的制造方法及制造装置
图1的(a)～图1的(e)是概略地表示本发明的实施方式的制造装置的结构和成形工序的剖视图。
在本发明的实施方式中，为了对坯料8进行冲压成形而成形L型冲压部件1，使用图1的(a)～图1的(e)所示的模具。
该模具包括：冲头72及坯料保持件73；以及与冲头72及坯料保持件73相对地配置的垫板74、冲模71及弯曲模75。
冲头72具有包含L型冲压部件1的顶板11、弯曲部1a的内侧的纵壁14、凹棱线17以及凸缘15各自的板厚背面侧的形状在内的形状。
坯料保持件73具有包含弯曲部1a的外侧的纵壁12、凹棱线16以及凸缘13的板厚背面侧的形状在内的形状。
垫板74具有以与坯料保持件73相对的方式包含顶板11的板厚表面侧的形状在内的形状。
冲模71具有包含弯曲部1a的外侧的纵壁12和凸缘13各自的板厚表面侧的形状在内的形状。
并且，弯曲模75具有包含弯曲部1a的内侧的纵壁14、凹棱线17以及凸缘15各自的板厚表面侧的形状在内的形状。
图2的(a)～图2的(e)是表示本发明的实施方式的另一个模具的结构和成形工序的剖视图。
与图1所示的模具的不同点在于，在冲头72安装有后述的锁定机构76。
锁定机构76由相对于冲头72出入自如地配置的销形成。锁定机构76从成形开始到成形下止点为止(图2的(a)～图2的(c))完全收纳于冲头72。锁定机构76在图2的(d)所示的成形下止点向坯料保持件73侧移动而突出，将坯料保持件73固定于冲头72。
在脱模时，以锁定机构76将坯料保持件73固定于冲头72的状态使冲模71、垫板74及弯曲模75上升而进行脱模。这样，锁定机构76防止成形后的L型冲压部件1在垫板74的加压力的作用下发生损伤。
作为锁定机构76，也可以使用固定(保持)垫板74与弯曲模75及冲模71(拉深模)的处于成形完成后的成形下止点时的位置关系地进行脱模的机构。例如，例示出如下机构：
(a)将垫板74固定于弯曲模75，此外同时将冲模71(拉深模)固定于垫板74或弯曲模75地进行脱模；
(b)通过插入分隔件而固定坯料保持件73与垫板74的处于成形下止点时的间隔地进行脱模；
(c)固定(保持)垫板74与冲模71(拉深模)的处于成形下止点时的位置关系地进行脱模。
使用上述的模具将坯料成形为L型冲压部件1。
锁定机构76只要能够进行阻止冲压机侧的与冲压机的主体侧例如坯料保持件73相连的缓冲销的上升的控制，就能够阻止坯料保持件73的上升，因此锁定机构76也可以不设于冲头72等模具。
图2A是局部地表示本发明的实施方式的制造装置20的结构例的说明图。另外，在图2A～图2J中，对模具的结构要素和坯料标注与在图1、图2中标注的附图标记不同的附图标记，但为了便于说明，相同的模具的结构要素和坯料表示相同的结构。
如图2A所示，制造装置20包括弯曲模21、冲模22、坯料保持件27以及与弯曲模21及冲模22相对地配置的冲头23。
对于制造装置20而言，通过对配置于冲模22、弯曲模21及冲模垫板26与冲头23及坯料保持件27之间的坯料24或预成形后的坯料(省略图示)在冷冲压或热冲压的条件下进行冲压加工来制造具有图18所示的外形的L型冲压部件1或其中间成形品1-1。在本说明书中，“中间成形品”是指，去除后述的材料流入促进部之前的冲压成形品。通过自中间成形品去除材料流入促进部等多余部分而得到L型冲压成形品。
制造装置20适于在满足上述条件1或条件2的情况下使用。其原因在于，在满足上述条件1或条件2的情况下，若进行专利文献3中的第2加工，则会在得到的L型冲压部件1的弯曲部1a的内侧的凸缘15产生裂纹，因此能获得使用制造装置20的有效性。
图2B是局部地表示利用制造装置20冲压成形后的中间成形品1-1的一个例子的说明图。此外，图2C是表示制造装置20的材料流入促进部形成机构25及凹棱线形成部23b与坯料24之间的位置关系的说明图。
制造装置20进行利用专利文献3所公开的第2工序的弯曲成形的冲压加工，并且，如图2A、图2C所示，在弯曲模21、冲头23分别形成有作为材料流入促进部形成机构25的用于在坯料24形成材料流入促进部19的凹部21a、凸部23a。这样，材料流入促进部形成机构25由设于弯曲模21的凹部21a和设于冲头23的凸部23a形成。
如图2B所示，在制造装置20进行利用专利文献3所公开的第2工序的弯曲成形的冲压加工时，与坯料24中的要成形为L型冲压部件1的弯曲部1a的内侧的凸缘15的部分的附近并列地形成材料流入促进部19。
期望的是，如图2B、图2C所示，材料流入促进部形成机构25将材料流入促进部19形成于坯料24中的要成形为L型冲压部件1的区域(图2C中的阴影区域)的外侧的区域。由此，能够不在L型冲压部件1残留材料流入促进部19的痕迹。
然而，在容许在L型冲压部件1残留材料流入促进部19的痕迹的情况下，也可以将材料流入促进部19设置至坯料24中的要成形为L型冲压部件1的区域(图2C中的阴影区域)的内侧。
接着，详细地说明材料流入促进部形成机构25。
图2D是表示未设有材料流入促进部形成机构25的以往的冲头23-1的与图2A中的A-A截面相当的截面的说明图。
图2E是表示制造装置20的材料流入促进部形成机构25及凹棱线形成部23b与坯料24之间的位置关系以及B截面、C截面、D截面的位置的说明图。
图2F是表示B截面、C截面、D截面处的冲头23的凸缘形成部的截面周长差相较于以往的冲头的截面周长差的图表。在图2F中的图表的B截面、C截面、D截面中，左侧表示以往方法的情况，右侧表示本发明的实施方式的情况。此外，图2F中的图表的下方的截面表示坯料24的在B截面、C截面、D截面处的形状。
并且，图2G表示设有材料流入促进部形成机构25的冲头23的A-A截面。
在满足上述条件1或条件2的情况下，若使用以往的冲头23-1利用用于成形弯曲部1a的内周侧的纵壁14的第2加工对坯料24进行冲压加工，则会在图2D所示的a部产生裂纹。
如图2E、图2F所示，在本发明的实施方式中，通过设置由设于弯曲模21的凹部21a和设于冲头23的凸部23a形成的材料流入促进部形成机构25，从而在冲压成形后的中间成形品1-1形成材料流入促进部19。
材料流入促进部19形成为B截面、C截面、D截面的截面周长随着远离弯曲部1a的内表面而逐渐增加。在此，B截面、C截面、D截面是随着远离L型冲压部件1的弯曲部1a的内侧的凸缘15而依次排列的沿着在与顶板11正交的俯视时同与弯曲部1a的内侧的弯曲周向上的中央位置(a部)相切的直线平行且与所述顶板正交的方向延伸的截面(材料流入方向截面：L型冲压部件1的弯曲部1a的内侧的凸缘15的变形的最大主应变方向截面)。该中央位置不限定于严格意义上的中央位置，只要处于包含弯曲周向上的严格意义上的中央位置在内的预定的区域内即可。
材料流入促进部19的截面形状不限定于随着远离L型冲压部件1的弯曲部1a的内侧的凸缘15而单调地增大的形状，也可以是截面周长在局部恒定。
如图2F所示，与未设有材料流入促进部形成机构25的以往的方法相比，在本发明的实施方式中，在B截面、C截面、D截面处，冲头23的凸缘形成部的截面周长差均大于以往的冲头的截面周长差。
并且，在本发明的实施方式中，将材料流入促进部形成机构25设为C截面的截面周长差大于B截面的截面周长差，并且，D截面的截面周长差大于C截面的截面周长差。
换言之，在本发明的实施方式中，在弯曲模21和冲头23设置凹部21a和凸部23a作为材料流入促进部形成机构25，该材料流入促进部形成机构25具有成为使B截面、C截面、D截面的截面线长差(流入量)增加的截面线长差的形状。
例如图2G所示，例示出材料流入促进部19形成为在垂直截面中具有将坯料24中的要成形为弯曲部1a的内侧的凹棱线17与凸缘15的结合点的部位和坯料24的缘部24a连结起来而得到的外形，该垂直截面包含同与第2工序结束时的弯曲部1a的内侧的中央位置相切的直线在水平面内正交的直线。
图2H是表示制造装置20的材料流入促进部形成机构25及凹棱线形成部23b与坯料24之间的位置关系以及B截面、C截面、D截面的位置的说明图。
如上所述，利用材料流入促进部形成机构25产生的材料的流入量的变化差值(图2F中的流入增加量(本发明方法的流入量相对于未设有材料流入促进部形成机构的以往方法的流入量而言的增加量))随着如图2H中的粗箭头所示那样远离坯料24的a部
Figure GDA0001924762020000231
而变大。另外，坯料24的a部处的变化差值更易于产生裂纹，因此基本上不在a部设置变化差值则较佳。此外，设有材料的流入量的变化差值的区域设置至在俯视时处于成形前的坯料24的端缘的位置即可。
接着，说明材料流入促进部形成机构25的功能。
图2I是表示通过在弯曲模21和冲头23设置由凹部21a和凸部23a形成的材料流入促进部形成机构25来防止坯料24的a部处的裂纹的理由的说明图。
坯料24的a部处的裂纹的原因是，坯料24中的位于a部的上部的凹棱线17的周向上的较高的张力F。在本发明的实施方式中，通过设置材料流入促进部形成机构25而进行冲压加工，从而使比a部靠外侧的材料的流入量增加。由此，材料从a部的周围流入的流入量增加，因此材料的向a部流入的流入量增加。
即，利用材料流入促进部形成机构25，使材料的向坯料24中的要成形为弯曲部1a的部分流入的流入量增加。因此，虽然该部分的变形的主应力方向未大幅变化，但是该部分的变形量减小。
这样，与未设有材料流入促进部形成机构25的情况相比，材料的向坯料24中的要成形为L型冲压部件1的弯曲部1a的内侧的凸缘15的部分流入的流入量增加。
因此，坯料24中的位于a部的上部的凹棱线17的周向上的张力F减小。由此，减小了坯料24中的要成形为弯曲部1a的部分的变形负载，防止了坯料24的a部处的裂纹。
图2J的(a)～图2J的(f)是表示形成于冲头23的各种材料流入促进部形成机构25的结构要素的形状例的说明图。
作为材料流入促进部形成机构25的设于冲头23的结构要素即凸部23a，能够使用如图2J的(a)所示那样的朝向与参照图2G说明的L型冲压部件1的顶板11相同的一侧凸起的凸部。
也可以使用如图2J的(b)所示那样的朝向与L型冲压部件1的顶板11相反的那一侧凸起的凹部23c来替代图2J的(a)所示的凸部23a。在该情况下，在弯曲模21形成与凹部23c相对应的凸部，这是不言而喻的。
在坯料24较小的情况下，如图2J的(c)所示，在坯料24所接触的范围形成凸部23a即可。
此外，如图2J的(d)所示并且如上所述，在容许在L型冲压部件1残留材料流入促进部19的痕迹的情况下，也可以以将材料流入促进部19设置至坯料24中的要成形为L型冲压部件1的区域(图2C中的阴影区域)的内侧的方式形成凸部23a。
如图2J的(e)所示，也可以设置两个以上的凸部23a。
并且，如图2J的(f)所示，凸部23a也可以沿着与坯料24的板厚方向平行的方向形成为台阶状。
这样，材料流入促进部形成机构25形成一个或两个以上的材料流入促进部19，该材料流入促进部19用于增加材料的从坯料24中的要成形为L型冲压部件1的长度方向端部1b的部位向坯料24中的要成形为L型冲压部件11的弯曲部1a的内侧的凸缘15的部分流入的流入量。
另外，在图2J的(a)～图2J的(f)中，为了明确结构要素，绘出凸部23a、凹部23c具有边缘，但实际上为了不妨碍材料的流入，将凸部23a的边缘、凹部23c的边缘设为平滑的圆角(曲线)，这是不言而喻的。
在本发明的实施方式中作为制造对象的L型冲压部件1满足前述的条件1或条件2，在利用以往的专利文献3所记载的方法的情况下，会在上述a部产生裂纹。
图3的(a)是表示坯料8的成形前的形状的俯视图，图3的(b)是表示坯料8的成形过程中的形状的俯视图。并且，图4是表示本发明的实施方式的材料的流动的俯视图。另外，在图3、图4中省略材料流入促进部19和材料流入促进部形成机构25。
如图1的(a)所示，将图3的(a)所示的形状的坯料8配置于冲头72及坯料保持件73与垫板74、冲模71及弯曲模75之间。
接着，如图1的(b)所示，利用垫板74和冲头72夹持坯料8中的要成形为顶板11的部分并对该部分进行加压和保持，并且利用坯料保持件73和冲模71夹持坯料8中的比要成形为顶板11的部分靠弯曲部1a的外侧的部分并对该部分进行加压和保持。
接着，如图1的(c)所示，使弯曲模75向配置有冲头72的方向相对地移动，加工坯料8而成形弯曲部1a的内侧的纵壁14、凹棱线17以及凸缘15，从而将坯料8成形为图3的(b)所示的形状。
此时，坯料8仅从弯曲部1a的内侧被拉伸，因此被冲头72及坯料保持件73与垫板74及冲模71夹持的部分也向弯曲部1a的内周侧流入而成形。
因此，与从弯曲部1a的外侧和内侧这两者拉伸的拉深成形的情况(参照图24)不同，如图4所示，在弯曲部1a的内侧的凸缘(D部)，坯料8在成形的过程中不怎么从弯曲部1a的内侧向外侧大幅移动，并且，坯料8的长度方向上的顶端向弯曲部1a的内侧流入，从而使坯料8的整体弯曲。而且，成为该弯曲的内侧的弯曲部1a的内侧的凸缘15(D部)被压缩。因此，成形时的弯曲部1a的内侧的凸缘15(D部)的伸长量与拉深成形相比大幅减小。
并且，如图1的(d)所示，在弯曲部1a的内侧的纵壁14、凹棱线17以及凸缘15的成形结束之后，在利用坯料保持件73和冲模71夹持坯料8并对其进行加压和保持的状态下，使冲模71和坯料保持件73相对于坯料8向配置有坯料保持件73的方向相对地移动，加工坯料8而成形弯曲部1a的外侧的纵壁12、凹棱线16以及凸缘13。这样，成形图18所示的L型冲压部件1。
此时，在弯曲部1a的内侧的纵壁14和凸缘15的成形过程中，要成形为顶板11的部分和要成形为凸缘13的部分也向弯曲部1a的内侧流入，因此沿着长度方向收缩而成为残留有压缩应力的状态。因此，作为在成形的过程中大幅伸长的弯曲部1a的外侧的纵壁12与顶板11的结合部的角部(图4中的C部)也成形为自残留有压缩应力的状态向外侧突出的形状。
因而，与自无压缩应力的状态成形的拉深成形的情况相比，所需要的材料的伸长性较小。其结果，即使使用伸长特性较低的高强度材料(例如590MPa以上的高张力钢板)作为坯料8，也能够抑制裂纹的产生而良好地成形。
在弯曲部1a的内侧的纵壁14和凸缘15的成形时，利用弯曲模75来进行弯曲成形，因此不必在弯曲部1a的内周侧的部分、长度方向上的顶端部分设置防皱按压区域。因此，能够缩小坯料8，能够以较高的材料利用率成形。
并且，如图2A～图2C所示，利用设于弯曲模21和冲头23的材料流入促进部形成机构25进行冲压加工，在中间成形品1-1形成至少一个的材料流入促进部19，该材料流入促进部19用于增加材料的向要成形为弯曲部1a的内侧的凸缘15的部分流入的流入量。
因此，根据本发明的实施方式，如参照图2I说明的那样，材料的向坯料24中的要成形为L型冲压部件1的弯曲部1a的内侧的凸缘15的部分流入的流入量增加。因此，能够减小坯料24中的位于a部的上部的凹棱线17的周向上的张力F，由此，防止了坯料24的a部处的裂纹。
最后，如图1的(e)所示，在L型冲压部件1的成形完成之后，在从模具中取出成形后的L型冲压部件1时，利用例如锁定机构76将坯料保持件73固定而不让其相对于冲头72相对地移动。
然后，使坯料保持件73不将成形后的L型冲压部件1按压于冲模71而不对成形后的L型冲压部件1加压地使垫板74、冲模71及弯曲模75相对于坯料保持件73及冲头72相对地远离，之后，取出该L型冲压部件1。由此，能够将成形后的中间成形品1-1在不在被加压的垫板74和坯料保持件73的作用下变形而损伤的前提下取出。
之后，通过使用适当的去除装置(例如切断装置这样的通常用作这种去除装置的装置)去除残留在取出来的中间成形品1-1的周围的局部的包含材料流入促进部19的整体或局部在内的多余部分，能够制造具有期望的形状的高强度的L型冲压部件1。
以上是L型冲压部件1的制造装置的概要，进而对模具的构造详细地进行说明。
图5的(a)～图5的(d)是表示在本发明中使用的模具的一个例子的说明图。在图5～图7中省略了锁定机构76。
在该模具中，弯曲模75、冲模(拉深模)71以及垫板74分别直接支承于冲模基座77，并且分别相对于冲模基座77独立地驱动。在该模具中，不使用用于支承弯曲模75、拉深模71的框架等，因此能够使整体小型化。
图6的(a)～图6的(d)是表示在本发明中使用的模具的另一个例子的说明图。
该模具具有利用副基座75来支承垫板74和冲模71(拉深模)的构造。通过利用与弯曲模一体的副基座75来承受垫板74和冲模71(拉深模)的偏心载荷，从而能够与图5的(a)～图5的(d)所示的模具相比改善模具的变形。
图7的(a)～图7的(d)是表示在本发明中使用的模具的另一个例子的说明图，图8是该模具的分解立体图。
在该模具中，通过将垫板74装入冲模基座77而不是副基座75，能够避免垫板74的载荷负担施加于副基座75。施加于副基座的垂直方向上的载荷仅来自于一体的弯曲模，因此能够与图6的(a)～图6的(d)所示的模具相比改善副基座的模具的变形。
图5的(a)～图5的(d)、图6的(a)～图6的(d)、图7的(a)～图7的(d)所例示的模具均是具有对于实施本发明的制造方法而言特别有效的构造的模具。然而，用于抑制模具的变形的构造会对模具的成本、尺寸产生影响。因此，考虑到要制造的部件的大小、形状乃至要使用的坯料的强度等并考虑到模具所需要的刚度，适当地决定使用具有哪种构造的模具即可。
实施例
图9的(a)～图9的(c)分别是表示在比较例1～7和本发明例1～7中成形的冲压部件1的主视图、俯视图、右视图。图10是表示在比较例1～7和本发明例1～7中使用的坯料8的形状的俯视图。并且，图11是表示在比较例1～7中使用的模具的结构的立体图。
在表1中归纳表示比较例1～7和本发明例1～9的结果。
[表1]
Figure GDA0001924762020000291
在比较例1～7和本发明例1～7中，分别使用拉伸强度为1180MPa且板厚为1.2mm的高张力钢板作为坯料并分别利用作为以往技术的拉深成形法、本发明法作为制造方法，制造图9的(a)～图9的(c)所示的形状的L型冲压部件1。
另外，在表1中的成形状态中，○表示不产生裂纹，×表示产生裂纹或产生缩颈。
在比较例1～7中，使用拉伸强度为1180MPa的坯料并使用拉深成形法，但均产生裂纹，无法成形图9的(a)～图9的(c)所示的形状的L型冲压部件1。相对于此，在本发明例1～7中，即使是在使用拉伸强度为1180MPa的坯料的情况下，也能够不产生裂纹地良好地成形L型冲压部件1。
图12是表示在本发明例8、9中使用的坯料的形状的俯视图，图13的(a)～图13的(c)分别是表示在本发明例8、9中成形的中间成形品的形状的主视图、右视图、俯视图，图14的(a)～图14的(c)分别是表示在本发明例8、9中成形的冲压部件1的形状的主视图、右视图、俯视图，图15是表示在本发明例8、9中用于利用本发明进行成形的模具的结构的一个例子的立体图。
本发明例8、9是使用伸长性较低的拉伸强度为1180MPa、1470MPa且板厚为1.2mm的高强度钢板作为坯料而成形图14的(a)～图14的(c)所示的复杂的形状的例子。
通过使用图15所示的结构的模具将图12所示的形状的坯料成形为图13的(a)～图13的(c)所示的形状的中间成形品，进而进行后加工，能够不产生裂纹和褶皱地良好地成形图14的(a)～图14的(c)所示的形状的冲压部件1。
附图标记说明
1、L型冲压部件；1a、弯曲部；8、坯料；11、顶板；12、弯曲部的外侧的纵壁；13、弯曲部的外侧的凸缘；14、弯曲部的内侧的纵壁；15、弯曲部的内侧的凸缘；16、弯曲部的内侧的凹棱线；17、弯曲部的外侧的凹棱线；2、部件；21顶板；22、弯曲为字母L形的外侧的纵壁；23、弯曲为字母L形的外侧的凸缘；24、弯曲为字母L形的内侧的纵壁；25、弯曲为字母L形的内侧的凸缘；3、坯料；41、冲模；42、冲头；43、坯料保持件；5、拉深板；6、拉深板；71、冲模；72、冲头；73、坯料保持件；74、垫板；75、弯曲模。

Claims (17)

1.一种冲压部件的制造方法，其是通过对配置于包括凸部或凹部的冲头及坯料保持件与垫板、冲模及包括与所述冲头的凸部对应的凹部或与所述冲头的凹部对应的凸部的弯曲模之间的坯料进行包含下述第1工序～第3工序在内的冲压加工而制造冲压部件的方法，该冲压部件具有由沿着长度方向延伸的顶板、在该顶板的两侧与该顶板相连的两个纵壁、分别与该两个纵壁相连的两个凹棱线以及分别与该两个凹棱线相连的两个凸缘形成的帽形截面，并且具有在与所述顶板正交的俯视时沿着长度方向弯曲的弯曲部而在局部或整体具有在所述俯视时呈字母L形的形状，其中，
冲压部件的制造方法满足下述条件1和条件2，
第1工序：利用所述垫板和所述冲头夹持并保持所述坯料中的要成形为所述顶板的部分，并且利用所述坯料保持件和所述冲模夹持并保持所述坯料中的要成形为比要成形为所述顶板的部分靠所述弯曲部的外侧的部分，
第2工序：在所述第1工序之后，使所述弯曲模向配置有所述冲头的方向相对地移动而对所述坯料进行利用弯曲成形的冲压加工，从而成形所述弯曲部的内侧的纵壁、与该纵壁相连的凹棱线以及与该凹棱线相连的凸缘，
第3工序：在所述第2工序之后，在利用该坯料保持件和该冲模夹持并保持所述坯料的状态下，使所述冲模和所述坯料保持件向配置有所述冲头的方向相对地移动而对所述坯料进行利用拉深成形的冲压加工，从而成形所述弯曲部的外侧的纵壁、与该纵壁相连的凹棱线以及与该凹棱线相连的凸缘，
条件1是，利用所述第2工序中的所述利用弯曲成形的冲压加工，基于所述冲头的凸部和所述弯曲模的凹部或者基于所述冲头的凹部和所述弯曲模的凸部形成一个以上的材料流入促进部，同时形成所述弯曲部的内侧的所述纵壁和所述凸缘，所述材料流入促进部与所述坯料中的要成形为所述冲压部件的所述弯曲部的内侧的凸缘的部分并列地形成，
条件2是，所述材料流入促进部具有如下的截面形状：在与所述顶板正交的俯视时同与所述弯曲部的内侧的中央位置相切的直线平行且沿着与所述顶板正交的方向延伸的截面的截面周长随着远离所述冲压部件的所述弯曲部的内侧的凸缘而增加。
2.根据权利要求1所述的冲压部件的制造方法，其中，
冲压部件的制造方法还满足下述条件3或条件4，
条件3是，满足以下条件中的至少一者：所述坯料由拉伸强度为1180MPa以上的超高张力钢板形成；所述冲压部件的高度即所述纵壁的沿着产品高度方向投影的投影距离为70mm以上；所述冲压部件的所述凹棱线的曲率半径在侧视时为10mm以下；以及所述冲压部件的所述弯曲部的内侧的曲率半径在所述俯视时为100mm以下，
条件4是，满足以下条件中的两者以上：所述坯料由拉伸强度为1180MPa以上的超高张力钢板形成；所述冲压部件的高度即所述纵壁的沿着产品高度方向投影的投影距离为55mm以上；所述冲压部件的所述凹棱线的曲率半径在侧视时为15mm以下；以及所述冲压部件的所述弯曲部的内侧的曲率半径在所述俯视时为140mm以下。
3.根据权利要求1或2所述的冲压部件的制造方法，其中，
所述材料流入促进部形成于所述坯料中的要成形为所述冲压部件的区域的外侧的区域。
4.根据权利要求1或2所述的冲压部件的制造方法，其中，
所述材料流入促进部的所述截面周长在局部恒定。
5.根据权利要求1或2所述的冲压部件的制造方法，其中，
所述材料流入促进部是沿着所述凸缘与所述顶板并列的并列方向从所述凸缘向朝向所述顶板的方向凸出的凸压筋或沿着所述凸缘与所述顶板并列的并列方向从所述顶板向朝向所述凸缘的方向凸出的凹压筋。
6.根据权利要求1或2所述的冲压部件的制造方法，其中，
所述材料流入促进部的所述截面周长阶段性地增加。
7.根据权利要求1或2所述的冲压部件的制造方法，其中，
所述材料流入促进部在垂直截面中具有通过将所述坯料中的要成形为所述弯曲部的内侧的凹棱线与所述凸缘的结合点的部位和所述坯料的缘部连结起来而得到的外形，该垂直截面包含同与所述第2工序结束时的所述弯曲部的内侧的中央位置相切的直线在水平面内正交的直线。
8.根据权利要求1或2所述的冲压部件的制造方法，其中，
在所述第3工序之后包含下述第4工序，
第4工序：将在利用所述第3工序得到的成形品的周围的局部残留的包含所述材料流入促进部的整体或局部在内的多余部分去除。
9.一种冲压部件的制造装置，其包括冲头及坯料保持件以及与该冲头及坯料保持件相对地配置的垫板、冲模及弯曲模，是通过对坯料进行包含下述第1工序～第3工序在内的冲压加工而制造冲压部件的制造装置，该冲压部件具有由沿着长度方向延伸的顶板、在该顶板的两侧与该顶板相连的两个纵壁、分别与该两个纵壁相连的两个凹棱线以及分别与该两个凹棱线相连的两个凸缘形成的帽形的截面，并且具有在与所述顶板正交的俯视时沿着长度方向弯曲的弯曲部而在局部或整体具有在所述俯视时呈字母L形的形状，其中，
冲压部件的制造装置满足下述条件1和条件2，
第1工序：所述垫板与所述冲头一同夹持并保持所述坯料中的要成形为所述顶板的部分，并且所述坯料保持件与所述冲模一同夹持并保持所述坯料中的要成形为比要成形为所述顶板的部分靠所述弯曲部的外侧的部分，
第2工序：在所述第1工序之后，使所述弯曲模向配置有所述冲头的方向相对地移动而加工所述坯料，从而成形所述弯曲部的内侧的纵壁、与该纵壁相连的凹棱线以及与该凹棱线相连的凸缘，
第3工序：在所述第2工序之后，在所述坯料保持件与所述冲模一同夹持并保持所述坯料的状态下，所述冲模和所述坯料保持件相对于该坯料向配置有该坯料保持件的方向相对地移动而加工所述坯料，从而成形所述弯曲部的外侧的纵壁、与该纵壁相连的凹棱线以及与该凹棱线相连的凸缘，从而成形所述冲压部件，
条件1是，所述弯曲模和所述冲头具备材料流入促进部形成机构，该材料流入促进部形成机构用于与所述坯料中的要成形为所述冲压部件的所述弯曲部的内侧的凸缘的部分并列地形成一个以上的材料流入促进部，所述材料流入促进部形成机构具有设于所述冲头的凸部和设于所述弯曲模的凹部或者设于所述冲头的凹部和设于所述弯曲模的凸部，在所述第2工序中，通过利用弯曲成形的冲压加工，基于所述材料流入促进部形成机构的所述凸部和所述凹部形成一个以上的所述材料流入促进部，同时形成所述弯曲部的内侧的所述纵壁和所述凸缘，
条件2是，所述材料流入促进部形成机构将所述材料流入促进部形成为，在与所述顶板正交的俯视时同与所述弯曲部的内周的中央位置相切的直线平行且沿着与所述顶板正交的方向延伸的截面的截面周长随着远离所述冲压部件的所述弯曲部的内侧的凸缘而增加。
10.根据权利要求9所述的冲压部件的制造装置，其中，
冲压部件的制造装置还满足下述条件3或条件4，
条件3是，满足以下条件中的至少一者：所述坯料由拉伸强度为1180MPa以上的超高张力钢板形成；所述冲压部件的高度即所述纵壁的沿着产品高度方向投影的投影距离为70mm以上；所述冲压部件的所述凹棱线的曲率半径在侧视时为10mm以下；以及所述冲压部件的所述弯曲部的内侧的曲率半径在所述俯视时为100mm以下，
条件4是，满足以下条件中的两者以上：所述坯料由拉伸强度为1180MPa以上的超高张力钢板形成；所述冲压部件的高度即所述纵壁的沿着产品高度方向投影的投影距离为55mm以上；所述冲压部件的所述凹棱线的曲率半径在侧视时为15mm以下；以及所述冲压部件的所述弯曲部的内侧的曲率半径在所述俯视时为140mm以下。
11.根据权利要求9或10所述的冲压部件的制造装置，其中，
所述材料流入促进部形成机构将所述材料流入促进部形成于所述坯料中的要成形为所述冲压部件的区域的外侧的区域。
12.根据权利要求9或10所述的冲压部件的制造装置，其中，
所述材料流入促进部的所述截面周长在局部恒定。
13.根据权利要求9或10所述的冲压部件的制造装置，其中，
所述材料流入促进部是沿着所述凸缘与所述顶板并列的并列方向从所述凸缘向朝向所述顶板的方向凸出的凸压筋或沿着所述凸缘与所述顶板并列的并列方向从所述顶板向朝向所述凸缘的方向凸出的凹压筋。
14.根据权利要求9或10所述的冲压部件的制造装置，其中，
所述材料流入促进部形成机构至少设于在所述第1工序结束时所述坯料所接触的区域。
15.根据权利要求9或10所述的冲压部件的制造装置，其中，
所述材料流入促进部形成机构将所述材料流入促进部形成为，所述截面周长阶段性地增加。
16.根据权利要求9或10所述的冲压部件的制造装置，其中，
所述材料流入促进部形成机构将所述材料流入促进部成形为，在垂直截面中具有通过将所述坯料中的要成形为所述弯曲部的内侧的凹棱线与所述凸缘的结合点的部位和所述坯料的缘部连结起来而得到的外形，该垂直截面包含同与所述第2工序结束时的所述弯曲部的内侧的中央位置相切的直线在水平面内正交的直线。
17.根据权利要求9或10所述的冲压部件的制造装置，其中，
该冲压部件的制造装置具备在所述第3工序之后进行下述第4工序的装置，
第4工序：将在利用所述第3工序得到的成形品的周围的局部残留的包含所述材料流入促进部的整体或局部在内的多余部分去除。
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