CN111032243B

CN111032243B - 冲压成形品的制造方法

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Publication number: CN111032243B
Application number: CN201880051164.3A
Authority: CN
Inventors: 飞天隼佑; 新宫丰久; 山崎雄司
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2017-08-07
Filing date: 2018-07-25
Publication date: 2021-10-01
Anticipated expiration: 2038-07-25
Also published as: MX2020001509A; WO2019031248A1; EP3666409A1; EP3666409A4; EP3666409B1; JP6708182B2; KR102295122B1; KR20200024274A; US20200376532A1; US11260443B2; CN111032243A; JP2019030886A

Abstract

提供一种模具不会变得复杂，能够减少沿长度方向的在宽度方向上的回弹的冲压成形品的制造方法。是将金属板冲压成形而制造成产品形状(1)的制造方法，所述产品形状(1)是具有在顶板部(1A)的宽度方向两侧连接有侧壁部(1B)的截面形状并具有沿长度方向在宽度方向上弯曲的弯曲部的形状。包括：第一工序(10B)，对于弯曲部，将弯曲凸侧(WA)的沿长度方向的线长成形为比产品形状(1)的线长短，并将弯曲凹侧(WB)的沿长度方向的线长成形为比产品形状(1)的线长长，从而制造中间部件；及第二工序(10C)，对于中间部件，将弯曲凸侧(WA)的线长成形为比第一工序(10B)中的线长长，并将弯曲凹侧(WB)的线长成形为比第一工序(10B)中的线长短。

Description

冲压成形品的制造方法

技术领域

本发明涉及冲压成形品的制造方法，将高强度材料等的金属板成形为如下产品形状的部件：具有帽形截面或コ字形截面等那样在顶板部的宽度方向两侧连接有侧壁部的截面形状并具有沿长度方向在宽度方向上弯曲的弯曲部。

需要说明的是，弯曲部沿长度方向也可以存在2个以上。在该情况下，在相邻的弯曲部间也可以存在直线部。

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量化而高强度材料向车身构造部件的适用不断进展。然而，高强度材料由于屈服强度、抗拉强度高，因此在进行冲压成形方面，回弹等成形不良成为大的课题之一。

作为在车身构造部件中使用的冲压成形品之一，可列举例如A柱上部那样的具有在俯视观察下沿长度方向以规定的曲率半径在产品宽度方向上弯曲的顶板部及凸缘部的帽形截面部件。在冲压成形为这样的部件的情况下，在成形下止点处，在弯曲凸侧(弯曲的凸侧)产生压缩应力并在弯曲凹侧(弯曲的凹侧)产生拉伸应力，由于上述的应力差而产生向产品宽度方向的回弹。在将由高强度材料构成的金属板通过冲压成形制造成这样的部件形状的情况下，前述的下止点处的应力差增大，产生上述回弹增加这样的课题。此外，在高强度材料中，材料强度的偏差变大，因此尺寸精度的偏差也变大，即存在材料强度敏感性差这样的课题。

作为针对上述的课题的现有技术，存在专利文献1～2记载的冲压成形方法。

在专利文献1记载的方法中，提出了如下方案：关于为大致帽形截面且沿长度方向在宽度方向上弯曲的部件，在前工序中弯曲加工后的大致帽形截面的仅前端侧凸缘部向消除残留应力的方向进行弯曲返回。由此，记载了减少在后工序中产生的应力而抑制回弹的情况。

在专利文献2记载的方法中，提出了如下方案：通过成形出为コ字形或帽形的截面且具有沿长度方向在宽度方向上弯曲的形状的部件的方法，对于弯曲部中的至少1个弯曲部，将弯曲部整体在前工序中成形为具有比产品形状大的曲率半径的弯曲形状的中间部件，进而在后工序中，成形为比前工序中的曲率半径小的曲率半径。由此，记载了消除残留应力并减少回弹的情况。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-174124号公报

专利文献2：日本特开2010-64138号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在专利文献1记载的方法中，在通过后工序进行弯曲返回时需要复杂的机构的模具。

另外，在专利文献2记载的方法中，在前工序中通过增大弯曲部整体的曲率半径来减少应力，但是在弯曲内侧(弯曲部的凹侧)的延伸凸缘成形部位，由于在前工序中增大成形形状的曲率半径而在后工序中线长多余，难以充分地消除应力，而且无法机械性地进行前工序中的曲率半径的设计。

本发明鉴于上述那样的课题而作出，其目的在于提供一种即便在使用高强度材料的情况下，模具也不会变得复杂，能够较大地减少沿长度方向的在宽度方向上的回弹的冲压成形品的制造方法。

用于解决课题的方案

为了解决课题，本发明的一方案的冲压成形品的制造方法将金属板冲压成形而制造成如下产品形状：具有在顶板部的宽度方向两侧连接有侧壁部的截面形状，并具有沿长度方向在宽度方向上弯曲的弯曲部，在将金属板冲压成形而制造成上述产品形状时，所述冲压成形品的制造方法包括：第一工序，对于上述弯曲部，将弯曲的凸侧即弯曲凸侧的沿长度方向的线长成形为比上述产品形状的线长短，并将弯曲的凹侧即弯曲凹侧的沿长度方向的线长成形为比上述产品形状的线长长，从而制造中间部件；及第二工序，对于上述中间部件，将上述弯曲凸侧的线长成形为比上述第一工序中的线长长，并将上述弯曲凹侧的线长成形为比上述第一工序中的线长短。

发明效果

根据本发明的一方案的冲压成形品的制造方法，即便是在金属板中使用了高强度材料的情况下，模具也不会复杂化，能够较大地减少宽度方向上的回弹。由此，在本发明的一方案中，能够得到与作为目标的产品形状接近的高精度的帽截面弯曲形状等的具有顶板部及侧壁部的部件。即，根据本发明的一方案，能够提供在形状冻结性及材料强度敏感性上优异的冲压成形品的制造方法。

其结果是，根据本发明的一方案，即使在材料强度变动的情况下，也能得到高尺寸精度的部件，有助于成品率的提高。此外，例如使用帽截面形状的部件来形成车身构造部件时，能够容易地进行部件的组装。

附图说明

图1是表示产品形状的一例的立体图。

图2是表示为帽形截面且沿长度方向在宽度方向上弯曲的部件的例子和此时的回弹的从上方观察到的示意图。

图3是表示回弹的状态的顶板部的从上方观察到的示意图。

图4是表示基于本发明的实施方式的产品形状的图，(a)为立体图，(b)为剖视图。

图5是说明基于本发明的实施方式的冲压成形的工序的图。

图6是表示产品形状的另一例的图，(a)为俯视图，(b)为(a)的A-A剖视图。

图7是表示产品形状的另一例的图，(a)为俯视图，(b)为(a)的A-A剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图，说明本发明的实施方式。

以下所示的实施方式是例示用于将本发明的技术思想具体化的结构的方式，本发明的技术思想没有将构成部件的材质、形状、构造等特定为下述的情况。本发明的技术思想在权利要求书记载的权利要求规定的技术范围内，能够施加各种变更。

本实施方式设为对象的通过冲压成形而成形的产品形状1为例如图1所示那样的具有在顶板部1A的宽度方向两侧连接有侧壁部1B的截面形状并具有沿长度方向在宽度方向上弯曲的弯曲部的产品形状1。作为在顶板部1A的宽度方向两侧连接有侧壁部1B的截面形状的代表例，存在帽形截面、コ字形截面。在コ字形截面的情况下，侧壁部1B成为凸缘。

在具有顶板部1A与凸缘部1C经由侧壁部1B在宽度方向上连续的帽截面形状并沿长度方向在宽度方向上弯曲的产品形状1的情况下(参照图1)，在俯视观察下，顶板部1A及凸缘部1C成为沿长度方向弯曲的形状。

将由平板状的坯料构成的金属板冲压成形为这样的产品形状1时，如图2所示，在弯曲凸侧WA产生压缩应力并在弯曲凹侧WB产生拉伸应力，由于它们的应力差而产生向产品宽度方向的回弹。

并且，通过从冲压模具拆下部件而将上述的应力释放，产生图2中箭头S方向所示那样的向产品宽度方向的回弹，如图3所示长度方向两端部侧在产品宽度方向上位移。需要说明的是，为了便于理解，在图3中，仅图示出顶板部1A，实线表示回弹前的例子，单点划线表示回弹后的例子。

此时，伴随着金属板的材料强度的增加而该残留应力增加，存在宽度方向上的回弹量变大的倾向。即，如果采用590MPa以上的高强度材料，则回弹变大。

在此，作为通过本实施方式的冲压成形而制造的产品形状1，可设想图4所示那样的形状。该产品形状1是顶板部1A与凸缘部1C经由侧壁部1B在宽度方向上连续而成为大致帽形截面的部件，并且顶板部1A及凸缘部1C在俯视观察下沿长度方向在宽度方向上弯曲的帽形截面部件的情况的例子。沿长度方向的弯曲的曲率可以相同，但是在本实施方式中设为不同。

另外，图4所示的产品形状的例子中，在弯曲凸侧WA未设置与侧壁部1B连续的凸缘部，而且，在弯曲凹侧WB的侧壁部1B设置沿长度方向延伸的阶梯而弯曲凹侧WB的刚性升高。

本实施方式的冲压成形品的制造方法包括通过冲压成形来制造中间部件的第一工序和通过冲压成形将中间部件成形为产品形状1的第二工序。

需要说明的是，具有对凸缘外周进行修整的修整加工(未图示)。修整加工可以在第一工序之前实施，也可以在第一工序与第二工序之间实施，还可以在第二工序之后实施。在本实施方式中，说明在第一工序的冲压加工之前实施修整加工的情况。在该情况下，中间部件成为进行了凸缘外周的修整加工后的状态的部件。

第一工序是如下工序：对于沿长度方向在宽度方向上弯曲的弯曲部，将弯曲的凸侧即弯曲凸侧WA的沿长度方向的线长成形为比产品形状1的线长短，并将弯曲的凹侧即弯曲凹侧WB的沿长度方向的线长成形为比产品形状1的线长长，从而制造中间部件。通过第一工序成形的中间部件的形状除了上述的线长以外成形为遵照产品形状1的形状。也可以适用通过第一工序加工的金属板的材料强度为590MPa以上的钢板。

第二工序是如下工序：对于中间部件，将弯曲凸侧WA的线长成形为比第一工序的线长长，并将上述弯曲凹侧WB的线长成形为比上述第一工序的线长短。

上述的线长的调整例如只要以顶板部1A与侧壁部1B之间的弯曲线位置1a、侧壁部1B与凸缘部1C的弯曲线位置1b的线长为代表来实施即可(参照图1)。

如图5所示，本实施方式的制造方法包括：设计工序10A，作为用于将平板状的金属板成形为上述的产品形状1的加工，利用计算机进行设为产品形状1的模拟解析，来设计第一工序10B后的冲压形状；第一工序10B，由与设计出的冲压形状对应的模具来对金属板进行成形；及第二工序10C，在第一工序10B后实施。

设计工序10A是如下工序：通过基于计算机的模拟解析，对于如上所述沿长度方向在宽度方向上弯曲的弯曲部，运算并设计将弯曲的凸侧即弯曲凸侧WA的沿长度方向的线长成形为比产品形状1的线长短并使弯曲的凹侧即弯曲凹侧WB的沿长度方向的线长比上述产品形状1的线长长的形状。并且，决定用于冲压成形为设计的形状的第一工序10B用的模具形状。

在设计工序10A中，如后所述，优选基于在弯曲部产生的应力区域的长度方向的线长和长度方向平均应变量来设计冲压形状。

例如，设计工序10A利用计算机进行通过1次的冲压成形将金属板形成为产品形状1的模拟解析，由此求出在弯曲部的弯曲凸侧WA产生的长度方向压缩应力区域的长度方向上的线长L1和长度方向平均应变量ε1。并且，设计工序10A在将弯曲凸侧WA的第一工序10B后的线长定义为L2的情况下，以满足下述(1)式的方式设定第一工序10B的线长。

0<L1-L2≤2×|L1×ε1|·····(1)

另外，例如，设计工序10A利用计算机进行通过1次的冲压成形将金属板形成为产品形状1的模拟解析，由此求出在弯曲部的弯曲凹侧WB产生的长度方向拉伸应力区域的长度方向上的线长L1’和长度方向平均应变量ε1’。并且，设计工序10A在将弯曲凹侧的第一工序10B后的线长定义为L2’的情况下，以满足下述(2)式的方式设定第一工序10B的线长。

0<L2’-L1’≤2×|L1’×ε1’|····(2)

在此，在(L1-L2)比2×|L1×ε1|大的情况下，在第二成形工序的成形下止点处，在弯曲凸侧产生过度的拉伸应力，可能会产生反向的回弹。而且，在(L2’-L1’)比2×|L1’×ε1’|大的情况下，在第二成形工序的成形下止点处，在弯曲凹侧产生过度的压缩应力，可能会产生反向的回弹。

在第一工序10B中，使用由设计工序10A决定的模具形状，对金属板进行冲压成形，来制造中间部件。

在此，第一工序10B的成形只要适用拉伸成形即可。

第二工序10C是如下工序：如上所述，对于中间部件，将弯曲部的弯曲凸侧WA的线长成形为比第一工序10B的线长长，将弯曲凹侧WB的线长成形为比第一工序10B的线长短。

在此，在将第一工序10B的弯曲凸侧的线长定义为L2的情况下，优选以第二工序10C中的模具的弯曲凸侧WA的线长L3成为满足下述(3)式的值的方式设定第二工序10C的弯曲凸侧WA的线长。

L2<L3≤1.01×L2····(3)

另外，在将第一工序10B中的弯曲凹侧WB的线长定义为L2’的情况下，优选以第二工序10C中的模具的弯曲凹侧WB的线长L3’成为满足下述(4)式的值的方式设定第二工序10C的弯曲凹侧WB的线长。

L2’>L3’≥0.99×L2’····(4)

在此，在L3成为L2以下的情况下，在第二成形工序的成形下止点处，在弯曲凸侧WA，应力未反转，未充分抑制回弹。而且，在L3比1.01×L2大的情况下，在第二成形工序的成形下止点处，在弯曲凸侧WA产生过度的拉伸应力，可能会产生反向的回弹。

此外，在L3’成为L2’以上的情况下，在第二成形工序的成形下止点处，在弯曲凹侧WB，应力未反转，未充分抑制回弹。而且，在L3’比0.99×L2’小的情况下，在第二成形工序的成形下止点处，在弯曲凹侧WB产生过度的拉伸应力，可能会产生反向的回弹。

关于在上述第二工序10C中使用的模具的形状，只要在设计工序10A中，利用计算机进行通过冲压成形将金属板形成为产品形状1的模拟解析来设计即可。

(动作等)

在本实施方式的冲压成形品的制造方法中，为了减少回弹，在第一工序10B中，对于弯曲部，关于弯曲凸侧WA，将沿长度方向的弯曲部的线长成形为比产品形状1的线长短，关于弯曲凹侧WB，将沿长度方向的弯曲部的线长成形为比产品形状1的线长长，从而制造中间部件，在第二工序10C中，对于中间部件的弯曲部，关于弯曲凸侧WA，比第一工序10B的线长成形得长，关于弯曲凹侧WB，比第一工序10B的线长成形得短，从而得到目标的制造部件。

作为进行冲压加工的金属板，以高强度材料为对象，但也可以使用钢板或铝板等。

在本实施方式中，在第一工序10B的成形中，关于弯曲凸侧WA，将沿长度方向的弯曲部的线长成形为比产品形状1的线长短，关于弯曲凹侧WB，将沿长度方向的弯曲部的线长成形为比产品形状1的线长长。此外，在第二工序10C的成形中，针对制造出的中间部件，弯曲凸侧WA成形为比第一工序10B的线长长，弯曲凹侧WB成形为比第一工序10B的线长短，由此在第二工序10C的冲压成形下止点处，在弯曲凸侧产生小的拉伸应力，在弯曲凹侧产生小的压缩应力。

由此，应力差减少，向产品宽度方向的回弹量减少，并且即使在材料强度变动的情况下，也能够降低材料强度的敏感性。

如以上所述，根据本实施方式的冲压成形品的制造方法，即便在使用高强度材料的情况下，模具也不会变得复杂，能够较大地减少向产品宽度方向的回弹。由此，能够得到与作为目标的产品形状1接近的高精度的帽截面弯曲形状等的部件。这样，本实施方式的冲压成形品的制造方法在形状冻结性及材料强度敏感性上优异。

其结果是，根据本实施方式，即使在材料强度变动的情况下，也能得到高尺寸精度的部件，有助于成品率的提高。进而，在使用帽截面形状的部件来形成车身构造部件时，能够容易地进行部件的组装。

在此，例示了产品形状1沿长度方向而整体性地在宽度方向上弯曲的形状，但是即使是在长度方向的一部分具有在宽度方向上弯曲的1个或2个以上弯曲部的产品形状中，也能够适用本实施方式的制造方法。而且，产品形状1的截面形状没有限定为截面帽形，即使是截面コ字状等截面形状也能够适用本实施方式。

图6示出产品形状1沿长度方向由1个直线部K和1个弯曲部Q构成的情况的一例。

图7例示产品形状1沿长度方向由2个弯曲部Q1、Q2构成的情况。需要说明的是，在该情况下，只要按照各弯曲部Q1、Q2分别求出上述线长来实施即可。

实施例

为了确认本发明的冲压成形品的制造方法的回弹减少效果，进行了基于有限要素法(FEM)的冲压成形解析及回弹解析。以下说明其结果。

在本实施例中，以对于图4所示那样的在俯视观察下沿长度方向在宽度方向上弯曲的大致帽形截面部件进行冲压成形的情况为对象。冲压成形品的尺寸(单位为mm)如图4记载那样。

表1记载了比较例(No.1～No.3)及发明例(No.4～No.6)的成形条件及产生的回弹量。

[表1]

(比较例)

在比较例(No.1～No.3)中，作为通过1次的冲压成形而成形为产品形状1的条件，实施利用产品形状1模具的冲压成形解析和回弹解析，测定了俯视观察下的宽度方向上的回弹量(Y方向位移)。

在此，冲压成形中使用的金属板设为板厚t＝1.6mm的钢板。此时，在No.1中设为材料强度(抗拉强度)为590MPa的钢板，在No.2中设为材料强度为980MPa的钢板，在No.3中设为材料强度为1180MPa的钢板。

从表1可知，在No.1的样品中，回弹量为-9.2mm，在No.2的样品中，回弹量为-12.7mm，在No.3的样品中，回弹量为-16.1mm，伴随着材料强度的增加而回弹量变大。

(发明例)

基于上述的比较例的结果，在基于本发明的例子(No.4～No.6)中，进行了如下冲压成形解析：第一工序10B的弯曲凸侧WA比产品成形为短的线长，弯曲凹侧WB比产品成形为长的线长，第二工序10C的弯曲凸侧WA成形为比第一工序10B的线长长的线长，弯曲凹侧WB成形为比第一工序10B的线长短的线长。

具体而言，通过计算机进行将各金属板利用1次的冲压成形形成为上述产品形状1的模拟解析，由此根据实际上述的比较例的解析结果，求出了在弯曲凸侧WA产生的长度方向压缩应力区域的上述长度方向上的线长L1和长度方向平均应变量ε1、在弯曲凹侧WB产生的长度方向拉伸应力区域的上述长度方向上的线长L1’和长度方向平均应变量ε1’。

并且，以成为下式的方式，设定了第一工序10B中的弯曲凸侧WA及弯曲凹侧WB的线长。

L1-L2＝0.7×|L1×ε1|

L2’-L1’＝0.3×|L1’×ε1’|

在此，

L2：弯曲凸侧WA的第一工序10B后的线长

L2’：弯曲凹侧WB的第一工序10B后的线长。

另外，将第二工序10C中的弯曲凸侧WA的线长L3设定为1.00×L2，将弯曲凹侧WB的线长L3′设定为0.998×L2′。

在此，冲压成形中使用的金属板与比较例同样地设为板厚t＝1.6mm的钢板。即，在No.4中设为材料强度(抗拉强度)为590MPa的钢板，在No.5中设为材料强度为980MPa的钢板，在No.6中设为材料强度为1180MPa的钢板。

并且，在上述的条件下，使用第一工序10B的模具模型实施冲压成形解析，进行了成形至成形下止点为止的冲压成形品的脱模后的回弹解析。然后，实施将回弹后的成形品通过第二工序10C进行精压成形的成形解析，进行了成形至成形下止点为止的冲压成形品的脱模后的回弹解析。

在适用了本发明的制造方法的情况下，从表1可知，在No.4的样品中，回弹量为-3.1mm，在No.5的样品中，回弹量为-4.8mm，在No.6的样品中，回弹量为-6.5mm。

即，在本发明例中，与比较例相比回弹量减少。进而，将590MPa材料与1180MPa材料的尺寸精度差进行比较时，在比较例中，尺寸精度差为6.9mm，相对于此，在本发明例中，尺寸精度差成为3.4mm，尺寸精度变动减少。

这样可知，通过适用本发明，即使在材料强度变动的情况下，也能得到高尺寸精度的部件。

以上，本申请主张优先权的日本专利申请2017-152412(2017年8月7日提出申请)的全部内容通过参照而作为本公开的一部分。

在此，参照有限的个数的实施方式进行了说明，但是权利范围没有限定于此，基于上述的公开进行的各实施方式的改变对于本领域技术人员来说不言自明。

标号说明

1 产品形状

1A 顶板部

1B 侧壁部

1C 凸缘部

1a、1b 弯曲线位置

10A 设计工序

10B 第一工序

10C 第二工序

K 直线部

Q、Q1、Q2 弯曲部

WA 弯曲凸侧

WB 弯曲凹侧。

Claims

1.一种冲压成形品的制造方法，其特征在于，

将金属板冲压成形而制造成如下产品形状：具有在顶板部的宽度方向两侧连接有侧壁部的截面形状，并具有沿长度方向在上述宽度方向上弯曲的弯曲部，

在将金属板冲压成形而制造成上述产品形状时，所述冲压成形品的制造方法包括：

第一工序，对于上述弯曲部，将弯曲的凸侧即弯曲凸侧的沿长度方向的线长成形为比上述产品形状的线长短，并将弯曲的凹侧即弯曲凹侧的沿长度方向的线长成形为比上述产品形状的线长长，从而制造中间部件；及

第二工序，对于上述中间部件，将上述弯曲凸侧的线长成形为比上述第一工序中的线长长，并将上述弯曲凹侧的线长成形为比上述第一工序中的线长短，

上述线长为上述顶板部与上述侧壁部之间的弯曲线位置处的沿上述长度方向的线长或上述侧壁部的宽度方向端部位置处的沿上述长度方向的线长，

通过计算机进行将上述金属板利用一次的冲压成形形成为上述产品形状的模拟解析，由此求出在上述弯曲凸侧产生的长度方向压缩应力区域的上述长度方向上的线长L1和长度方向平均应变量ε1，

在将上述弯曲凸侧的上述第一工序后的线长定义为L2的情况下，以满足下述(1)式的方式设定第一工序中的上述弯曲凸侧的线长，

0<L1-L2≤2×|L1×ε1|····(1)。

2.一种冲压成形品的制造方法，其特征在于，

通过计算机进行将上述金属板利用一次的冲压形成为上述产品形状的模拟解析，由此求出在上述弯曲凹侧产生的长度方向拉伸应力区域的上述长度方向上的线长L1’和长度方向平均应变量ε1’，

在将上述弯曲凹侧的上述第一工序后的线长定义为L2’的情况下，以满足下述(2)式的方式设定第一工序中的上述弯曲凹侧的线长，

0<L2’-L1’≤2×|L1’×ε1’|····(2)。

3.根据权利要求1所述的冲压成形品的制造方法，其特征在于，

0<L2’-L1’≤2×|L1’×ε1’|····(2)。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的冲压成形品的制造方法，其特征在于，

在第一工序的成形中应用拉伸成形，在第二工序的成形中应用精压加工。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的冲压成形品的制造方法，其特征在于，

上述金属板设为材料强度为590MPa以上的钢板。

6.根据权利要求4所述的冲压成形品的制造方法，其特征在于，

上述金属板设为材料强度为590MPa以上的钢板。