CN113365752B - 冲压部件的制造方法以及坯料的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种冲压部件的制造方法以及坯料的制造方法，使作为目标的冲压部件形状不受限制，能够抑制因拉伸凸缘变形而产生的端部裂纹。具有二次切割处理，其在推测在冲压成型中在被冲压材料(1)的端部可能因拉伸凸缘变形而产生端部裂纹的情况下，作为可能产生上述端部裂纹的冲压成型的预处理，对至少包括可能产生端部裂纹的部分在内的端部进行两次切割处理。二次切割处理在第一次切割时，进行切割以在包括可能产生端部裂纹的部分在内的位置上形成部分梁状的突出部，并在第二次切割中对上述突出部进行切割。

Description

冲压部件的制造方法以及坯料的制造方法

技术领域

本发明涉及通过冲压成型制造具有产生拉伸凸缘变形的部件形状的冲压部件的技术。

背景技术

在通过冲压成型制造具有拉伸凸缘部的形状的冲压部件的情况下，防止因拉伸凸缘变形而产生端部裂纹是重要的课题之一。因此，以往已经提出各种防止在拉伸凸缘部产生端部裂纹的方案(专利文献1～3等)。

例如，在专利文献1中，已经提出由冲压模具增加厚度的方法。但是，专利文献1的方法的效果有限。

另外，在专利文献2中，已经提出使用难以产生拉伸凸缘裂纹的坯料形状的方案。但是，专利文献2的方法因为限制了坯料形状，所以产品形状的自由度被限制。

另外，专利文献3虽然是改进裂纹产生部的端面状态的方法，但目的在于提高因金属板的冲孔加工而产生的冲孔端面的拉伸凸缘性，不能应用在产品外周的拉伸凸缘部。另外，非专利文献1所述的通过二次冲削的削孔法也同样是冲孔加工的技术，不能应用在产品外周的拉伸凸缘部。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特开2008-119736号公报

专利文献2：(日本)专利第4959605号公报

专利文献3：(日本)专利第5387022号公报

非专利文献

非专利文献1：(日本)塑性与加工Vol.10no.104(1969-9)

发明内容

发明所要解决的技术问题

本发明是鉴于上述问题点而提出的，目的在于提供一种可抑制产生对作为目标的冲压部件形状的限制、并可抑制因拉伸凸缘变形而产生端部裂纹的技术。

用于解决技术问题的技术方案

为了解决上述问题，本发明的一个方式为冲压部件的制造方法，其经过一次或者两次以上的冲压成型来制造冲压部件，该冲压部件的制造方法的主旨在于，具有二次切割处理，其在推测在上述一次或者两次以上的冲压成型之中的至少一次冲压成型中、在被冲压材料的端部可能因拉伸凸缘变形而产生端部裂纹的情况下，作为可能产生上述端部裂纹的冲压成型的预处理，对至少包括可能产生上述端部裂纹的部分在内的端部进行两次切割处理。上述二次切割处理在第一次切割时进行切割，以在包括可能产生上述端部裂纹的部分在内的位置形成部分梁状的突出部，在第二次切割中，对上述突出部进行切割。

另外，本发明的其它方式为坯料的制造方法，经过一次或者两次以上的冲压成型来形成冲压部件，该坯料的制造方法的要旨在于，具有二次切割处理，其在推测在上述一次或者二次以上的冲压成型之中的至少一次冲压成型中、在被冲压材料的端部可能因拉伸凸缘变形而产生端部裂纹的情况下，对至少包括可能产生上述端部裂纹的部分在内的端部进行两次切割处理。上述二次切割处理在第一次切割时进行切割，以在包括可能产生上述端部裂纹的部分在内的位置形成部分梁状的突出部，在第二次切割中对上述突出部进行切割。

发明的效果

根据本发明的方式，能够抑制产生对作为目标的冲压部件形状的限制，并且抑制因拉伸凸缘变形而产生端部裂纹。

附图说明

图1是说明基于本发明的实施方式的二次切割处理及其后的冲压成型的概念图。

图2是说明不应用本发明的情况下的冲压成型的概念图。

图3是例示在加工过程中进行基于本发明的二次切割处理的情况的概念图。

图4是例示对冲缘加工进行基于本发明的二次切割处理的情况的俯视图。

图5是例示对冲缘加工进行基于本发明的二次切割处理的情况的剖视图。

图6是说明比较例的穿孔试验中的冲孔的图。

图7是说明基于本发明的实施方式的穿孔试验中的冲孔的图。

图8是表示突出量与扩孔率的关系的图。

具体实施方式

接着，参照附图，针对本发明的实施方式进行说明。

本实施方式的冲压部件的制造方法是经过一次或者两次以上的冲压成型，制造目标冲压部件的冲压部件的制造方法。各冲压成型中的冲压成型例如通过发泡成型或拉丝成型来进行。而且，本实施方式的冲压部件的制造方法是在至少一次冲压成型中、沿板端缘产生拉伸变形的拉伸凸缘变形的情况下的技术。

在本实施方式中，为了便于说明，以通过一次冲压成型(一次冲压工序)制造图1(d)所示的形状的冲压部件10的情况为例进行说明。

图1(d)中例示的冲压部件10的部件形状具有：顶板部11、与顶板部11连续的纵壁部12、以及与该纵壁部12连续的凸缘部13。

在本例中，假设在实施了不应用本发明的冲压成型的情况下(如图2省略了图1(b)的工序的情况)，具有在凸缘部13的一部分可能因拉伸凸缘变形而产生端部裂纹的裂纹可能产生(懸念)部。需要说明的是，在图1(d)中，标记3表示裂纹可能产生部的位置，在图2(d)中，标记3′表示与实际产生了端部裂纹的裂纹可能产生部对应的位置。图1(b)、图1(c)、图2(c)中的标记3A表示裂纹可能产生部3在被冲压材料的位置。另外标记1A表示被冲压材料1中、与成为凸缘部13的区域相当的凸缘对应部。

在此，例如通过执行CAE分析等模拟分析来确认有无可能因拉伸凸缘变形而产生裂纹的裂纹可能产生部3、以及指定裂纹可能产生部3的位置。另外，也可以实际实施冲压成型，观察各冲压成型后的部件，确认有无可能因拉伸凸缘变形而产生裂纹的裂纹可能产生部3、以及指定裂纹可能产生部3的位置。

作为进行冲压成型的预处理，具有将例示被冲压材料的坯料1的外周剪切为与冲压部件10的部件形状对应的轮廓形状的修剪工序。

但是，在本实施方式中，在该修剪工序中，相对于与可能因拉伸凸缘变形而产生端部裂纹的凸缘部13相当的凸缘对应部的端部(至少为裂纹可能产生部3的位置)，进行如图1(b)及图1(c)所示的、执行基于本发明的两次切割的二次切割处理。

在本实施方式中，如图1(b)，在相对于被冲压材料即坯料1的、进行二次切割处理的凸缘对应部1A的端部进行第一次切割时，进行切割以在包括可能产生上述端部裂纹的部分在内的位置形成部分梁状的突出部2。然后，如图1(c)，在第二次切割中，对上述突出部2进行切割，使坯料1成为目标端缘的轮廓形状。

即，在本实施方式中，当在修剪工序中将坯料1切割为目标轮廓形状时，对于凸缘对应部1A的边(端缘)，临时切割为在包括裂纹可能产生部3A在内的位置具有部分突出为悬臂梁状的突出部2的形状。然后，在第二次切割中将该突出部2切割，成为目标轮廓形状。这样，表示现有处理的图2(c)的切割处理在本实施方式中、在图1(b)及图1(c)的两道工序中执行。也可以在一道工序中执行图1(b)及图1(c)的工序。

需要说明的是，基于本发明的二次切割处理也可以与修剪工序独立来执行。例如也可以在图1(c)～图1(d)之间设置多道工序(未图示)，在该多道工序中执行基于本发明的二次切割处理。

在此，突出部2的宽度W(沿材料端缘的长度)优选为沿凸缘部13端缘的长度L的1/3以下、或坯料1的板厚的150倍以下。

通过在第一次切割(剪切)中形成由上述宽度W形成的临时的梁状突出部2，与未临时形成梁状突出部2的情况(参照图2)相比，能够获得第二次切割(剪切)的切割量(拉伸余量)，并且更可靠地抑制因对裂纹可能产生部3的剪切而产生的应变输入(参照后面叙述的实施例)。

需要说明的是，只要突出部2的宽度W的下限值包括推测产生裂纹可能产生部3的位置、且为可剪切的宽度时，则不特别限定。宽度W的下限值例如为因拉伸凸缘变形而产生的端部裂纹在端缘的开口量以上。考虑到通过剪切进行切割的方便性等，突出部2的宽度W优选为20mm以上。

另外，突出部2的突出量H(距离目标的轮廓位置的突出量(突出量)的最大值)优选为坯料1的板厚的10倍以下、5.0mm以下。

通过使第二次切割部分为悬臂梁状的突出部2，能够获得第二次切割(剪切)的切割量(拉伸余量)，并且更可靠地抑制因对裂纹可能产生部3的剪切而引起的应变输入。

突出部2的突出量H的下限值未特别限定，只要能突出比0mm大且可剪切即可。考虑到剪切的方便性等，突出量H的下限值优选为1mm以上，更优选为3mm以上。

然后，在上述的二次切割处理之后，通过冲压成型制造作为目标的冲压部件10。

通过进行上述二次切割处理来作为可能产生端部裂纹的冲压成型的预处理，可以利用普通的冲压成型且不会限制部件形状地防止因拉伸凸缘变形而在裂纹可能产生部3产生的裂纹。

需要说明的是，在上述说明中，例示了裂纹可能产生部3为一处的情况，但本发明也可以应用在裂纹可能产生部3为两处以上的情况下。作为可能产生端部裂纹的冲压成型的预处理，可以对每个裂纹可能产生部3进行上述的二次切割处理。但是，在相邻的裂纹可能产生部3接近的情况下，也可以在第一次切割中形成包括相邻的裂纹可能产生部3在内的一个突出部2。

在此，针对将在第一次切割中形成的部分悬臂梁状的突出部在第二次切割中进行切割的二次切割处理的作用/效果进行说明。

通常，当进行剪切加工时，对被冲压材料的端缘输入有应变并产生少许弯曲。因此，当作为之后的冲压成型而相对于沿着凸缘部13端缘的凸缘部13的端部13a执行产生拉伸凸缘变形这样的冲压成型时，产生端部裂纹的可能性趋于增高。

与此相对，通过相对于可能因拉伸凸缘变形而产生端部裂纹的部分进行基于本发明的二次切割处理，提高了拉伸凸缘变形极限(参照实施例)。其结果是，在本实施方式中，能够防止对部件形状产生限制，并且防止因拉伸凸缘变形而产生端部裂纹。

在此，如现有处理的例子即图2所示，在通过一次剪切的切割来形成作为凸缘的位置的端部的情况下，因为在图2(a)所示的、由一点划线表示的切割位置(右侧的切割位置)进行切割，所以，由切割部的宽度W1、以及距离切割位置的突出量H1形成的切割面积较大。

与此相对，如图1所示，在基于本发明、在第一次切割(在图1(a)的一点划线的位置进行的切割)中形成部分梁状的突出部2、并在第二次切割中对该突出部2进行切割的二次切割处理的情况下，由第二次切割中的切割部的宽度W与突出量H形成的切割面积较小(参照图1(b)、图1(c))。而且，在基于本发明的二次切割处理中，通过在第一次切割中形成部分悬臂梁状的突出部2，在第二次切割中切割的切割部(突出部2)如图1(b)所示，切割部分的宽度W大幅减小且突出为悬臂梁状。因此，当在第二次切割中对突出部2进行切割时，钢板向切割的行进方向上的挠曲增大，切割时的应变输入被缓和，由此，推测能够缓和切割时的大变形区域，提高拉伸凸缘变形极限。

需要说明的是，拉伸强度越高的材料，越容易产生拉伸凸缘裂纹，所以，本发明例如适用于拉伸强度为590MPa以上的高强度钢板。当然，坯料1的原材料不限于钢铁，也可以适用于不锈钢等铁合金、进而非铁材料、非金属材料中。另外，由本实施方式制造的冲压部件10例如适用于机动车部件，但本发明不限于机动车部件，也可以适用于对板材进行冲压成型的所有加工中。

另外，在如上的实施方式中，例示了由一步冲压成型制造目标冲压部件10的情况。通常，冲压部件的部件形状越复杂，越趋于经过两次以上的冲压成型(多道冲压工序)来制造目标冲压部件。另外，在由多次冲压成型制造目标冲压部件的情况下，产生拉伸凸缘裂纹的冲压成型不限于最终工序。另外，也存在在两个阶段的冲压成型中单独产生拉伸凸缘裂纹的情况。

例如，在经过五个阶段的冲压成型来制造目标冲压部件时，在CAE等的模拟中，在推测在第四阶段的冲压成型中可能产生拉伸凸缘裂纹的情况下，也可以在第四阶段的冲压成型之前，实施上述二次切割处理。

图3例示了在多个阶段的冲压成型中制造目标冲压部件(参照图3(e))的情况的例子。图3所示的例子中，图3(b)、图3(e)分别是冲压成型后的形状，是在向图3(e)的形状冲压的成型中冲压部件存在裂纹可能产生部3的情况的例子。在该例子中，如图3(c)，相对于在第一次冲压成型中的冲压部件(图3(b))的凸缘部13进行切割，以在包括可能产生端部裂纹的部分在内的位置上形成部分梁状的突出部2，并如图3(d)，在第二次切割中，对突出部2进行切割，形成目标端缘的轮廓形状。之后，进行第二次冲压成型(参照图3(e))。由此，抑制裂纹可能产生部3的端部裂纹。

另外，如图4、图5所示，本发明的二次切割处理也可以应用于冲缘加工中。在图4、图5所示的例子中，在执行使进行了冲缘加工的部分膨出的冲压成型(图4(d)、图5(d))之前，在二次切割处理中进行开孔加工。

此时，进行第一次切割，以在孔16的端部之中包括可能产生端部裂纹的部分在内的位置形成梁状的突出部2(图4(b)、图5(b))。之后，进行第二次切割，对梁状的突出部2进行切割(图4(c)、图5(c))。

之后，对孔16的部分进行冲缘(图4(d)、图5(d))，使孔的边缘隆起。标记17是冲缘后的孔位置。在此，冷轧材料趋于各向异性，容易向两个方向裂开，热轧材料趋于各向异性，容易在C方向上裂开。只要在上述的冲缘中在存在裂纹可能产生部3的端部形成上述突出部2即可。

在此，二次切割处理不限于上述冲压成型前的修剪工序，作为二次切割处理，也可以将第一次切割和第二次切割与修剪工序独立来进行。另外，也可以构成为，在二次切割处理的第一次切割与第二次切割之间具有多道冲压成型工序的情况下，在实施该冲压成型工序之中的至少一次冲压成型之前，执行二次切割处理。

另外，对于剪切所使用的刀具，未特别限定，可以使用已经公知的设备。例如，刀具的上刃和下刃的间隙d与被冲压材料的板厚t之比(d/t)的百分率即空隙C优选为5.0％以上、30.0％以下。

在空隙C比5.0％小的情况下，在剪切加工时会产生二次剪切面，不优选成为剪切端面的状态。此外，拉伸残余应力可能会增大。

另一方面，在空隙C为30.0％以上的情况下，在剪切端面会产生规定以上的毛刺，可能会大幅破坏剪切端面的成型性。此外，因为在剪切加工结束之前对加工面施加有不均匀的变形应力，所以，剪切加工结束后的拉伸残余应力可能会增大。

更优选的空隙C为10.0％以上、且不足20.0％。

实施例

接着，针对基于本发明的实施例进行说明。

在如下的例子中，为了确认本发明的效果，执行了扩孔试验。

此时，在基于本发明、执行在第一次切割中设置部分突出部且在第二次切割中对突出部进行切割的二次切割处理的情况(实施例)、以及执行不设置基于本发明的部分突出部而对凸缘端部整体进行两次切割的处理的情况(比较例)下，尝试求出各自的扩孔率。

即，在比较例中，如图6，是执行对孔的整个周进行两次切割的处理的情况。

在该比较例的试验中，作为试验片20使用了拉伸强度为590MPa、且厚度为3.6mm的板材。而且，如上所述对孔的整个周进行两次切割，使第二次切割后的冲孔20B为直径是10mm的孔(目标轮廓形状)(参照图6(b))。而且，将在第一次切割中形成的冲孔20A的直径在0～9mm的范围内以0.5mm的间距进行改变，从而调整了第二次切割量(拉伸余量)。例如，当在第一次切割中形成的冲孔20A的直径为8mm时，第二次切割量(拉伸余量)为2mm。需要说明的是，第一次的冲孔20A的直径为0mm的情况，对应于在一次切割中形成直径为10mm的孔(目标轮廓形状)的情况。

接着，如图7所示，实施例也与比较例相同地使第二次切割的孔20B为直径是10mm的孔(目标轮廓形状)(参照图7(b))。在实施例中，使在第一次切割中形成的孔20A的直径为10mm，并且在该第一次切割中形成图7(a)那样的突出部20C。而且，在第二次切割中执行对该突出部20C进行切割的处理。此时，在0.5～5.0mm的范围内以0.5mm的间距改变突出部20C的突出量H，从而调整第二次切割量(突出量)。除此以外都是与比较例相同的条件。

图8表示该结果。

在此，在图8中将比较例的切割量(拉伸余量)图示为横轴的突出量。

另外，在图8中，○为实施例，将空隙C设定为12.5％。另外，△及□为比较例，△将空隙C设定为12.5％，□将空隙C设定为5.0％。另外，在图8中，突出量＝0的曲线对应于现有的一次切割方法的情况。

在图6所示的、对孔的整个周进行两次切割的比较例的情况下，如图8所示，可知第二次切割量(第二次切割的孔径－第一次切割的孔径)增加，随着切割部面积的增加，扩孔率(λ)降低。

另一方面，根据图8可知，在实施例中，扩孔率与突出部2的突出量H无关，基本相同。在图8中，以横线表示实施例的扩孔率的平均值位置。

如上所述，在比较例这样的两次切割处理(未设置部分突出部的两次切割)中，仅在非常有限的切割量(突出量)内提高了扩孔率(λ)。而且，如图8，当切割量(突出量)超过2mm时，只具有与一次切割方法相同的效果。

与此相对，已知在基于本发明的二次切割处理的情况下，在第一次切割中形成开口以形成部分悬臂梁状的突出部20C后，当在第二次切割中对该突出部20C进行切割时，在宽泛范围的突出量内提高了扩孔率(λ)。即，在本实施例中，在图8中，扩孔率控制在Y所示的范围内。

而且，已知在基于本发明的情况下，能够简单地抑制因拉伸凸缘变形而产生端部裂纹。

在此，本申请主张优选权的、在日本申请的专利第2019-015238(2019年1月31日申请)的所有内容通过引用而形成本公开的一部分。在此，虽然参照有限的实施方式进行了说明，但权利要求范围不限于此，对于本领域的技术人员来说，基于上述公开的各实施方式的变更是显而易见的。

附图标记说明

1坯料(被冲压材料)；1A凸缘对应部；2，20C突出部；3，3A裂纹可能产生部；10冲压部件；13凸缘部；H突出量；W宽度。

Claims (7)

1.一种冲压部件的制造方法，经过一次或者两次以上的冲压成型来制造冲压部件，该冲压部件的制造方法的特征在于，

具有二次切割处理，其在推测在所述一次或者两次以上的冲压成型之中的至少一次冲压成型中、在被冲压材料的端部可能因拉伸凸缘变形而产生端部裂纹的情况下，作为可能产生所述端部裂纹的冲压成型的预处理，对至少包括可能产生所述端部裂纹的部分在内的端部进行两次切割处理，

所述二次切割处理在第一次切割时，进行切割以在包括可能产生所述端部裂纹的部分在内的位置形成部分梁状的突出部，并在第二次切割中对所述突出部进行切割。

2.如权利要求1所述的冲压部件的制造方法，其特征在于，

所述突出部的宽度为可能产生所述端部裂纹的凸缘部的端缘的长度的1/3以下的长度。

3.如权利要求1所述的冲压部件的制造方法，其特征在于，

所述突出部的宽度为所述被冲压材料的板厚的150倍以下。

4.如权利要求1～3中任一项所述的冲压部件的制造方法，其特征在于，

所述突出部的突出量为所述被冲压材料的板厚的10倍以下。

5.如权利要求1～3中任一项所述的冲压部件的制造方法，其特征在于，

所述突出部的突出量为5.0mm以下。

6.如权利要求1～5中任一项所述的冲压部件的制造方法，其特征在于，

所述冲压成型为发泡成型或拉丝成型。

7.一种坯料的制造方法，经过一次或者两次以上的冲压成型来形成冲压部件，该坯料的制造方法的特征在于，

具有二次切割处理，其在推测在所述一次或者两次以上的冲压成型之中的至少一次冲压成型中、在被冲压材料的端部可能因拉伸凸缘变形而产生端部裂纹的情况下，对至少包括可能产生所述端部裂纹的部分在内的端部进行两次切割处理，

所述二次切割处理在第一次切割时，进行切割以在包括可能产生所述端部裂纹的部分在内的位置形成部分梁状的突出部，并在第二次切割中对所述突出部进行切割。

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