CN113727791B - 冲压成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明的冲压成型方法用于成型冲压成型品(1)，冲压成型品(1)呈具有顶板部(3)、纵壁部(5)及凸缘部(7)的截面帽形状，并具有凸状弯曲部位(11)，该凸状弯曲部位(11)是在侧面观察时沿着长边方向向高度方向凸状地弯曲而形成的，冲压成型方法包括：第一成型工序，冲压成型出中间成型品(21)，中间成型品(21)形成有顶板等效部(23)和包含呈沿着长边方向扭曲的形状的扭曲纵壁部(25a)的纵壁等效部(25)，并具有凸状弯曲等效部位(31)；以及第二成型工序，将中间成型品(21)冲压成型为目标形状的冲压成型品(1)，上述第一成型工序中的扭曲纵壁部(25a)以与顶板等效部(23)形成的角度在端部侧比在凸状弯曲等效部位(31)的长边方向的中央大的方式扭曲。

Description

冲压成型方法

技术领域

本发明涉及冲压成型(press forming)方法，特别是涉及呈具有顶板部(webportion)、纵壁部(side wall portion)及凸缘部(flange portion)的截面帽形状(hat-shaped cross section)，并在侧面观察时沿着长边方向向高度方向凸状地弯曲的冲压成型品的冲压成型方法。

背景技术

冲压成型是指通过模具(die of press forming)夹压钢板(steel sheet)等金属材料(metal sheet)由此转印模具的形状而进行加工的方法。特别是，汽车部件(automotive parts)的大部分通过冲压成型被制造。近来，从汽车车身的轻型化(weightreduction of automotive body)的观点来看，车身部件使用高强度的钢板(高强度钢板(high-strength steel sheet))的趋势增强。然而，作为钢板、其他金属材料的特性，存在若强度增加则延展性(elongation)较差的趋势，从而在高强度钢板的冲压成型中经常产生破裂(fracture)、褶皱(wrikles)之类的成型不良而成为问题。

在汽车车身的骨架部件中，前纵梁(front side member)、后纵梁(rear sidemember)等具有急剧弯曲的形状的弯曲部件(curved part)若通过冲压成型进行制造则容易产生破裂、褶皱，因此成为难成型部件。最近，汽车公司、部件公司以汽车车身的进一步的轻型化为目标，进行了在这些弯曲部件的制造中应用高强度钢板的研究，从而如何一边防止破裂、褶皱一边进行冲压成型成为了课题。

目前为止，提出了一些抑制破裂、褶皱来冲压成型出弯曲部件的技术。例如，在专利文献1中公开了如下技术：在俯视时弯曲的L字部件(L-shaped part)的冲压成型中，利用用于成型凸缘与纵壁的成型力(forming load)使材料在凸模(punch)底面滑动来进行成型，由此避免凸模底的褶皱与凸缘的破裂。

在专利文献2中提出了如下方法：相对于在上下方向弯曲的部件，一边通过推料板(pad)对坯料(blank)的凸模底在板厚(thickness)方向进行加压一边进行拉深成型(drawing forming)，由此防止面外变形(out-of-plane deformation)而抑制褶皱。

在专利文献3中公开了如下技术：在沿长边方向弯曲的截面帽状的弯曲冲压部件的冲压成型中，通过预备成型(preforming)对坯材的宽度方向端部附加折弯部(foldingportion)，在使该折弯部残留的状态下冲压成型出上述弯曲冲压部件，由此抑制凸缘部中的褶皱的产生。根据该技术，通过在预备成型中附加于坯材的宽度方向端部的折弯部使宽度方向端部的刚性(stiffness)变高，从而相对于向长边方向收缩的力其对抗力(resistance)变高，因此即使因弯曲形状而引起的多余的材料(excess metal)而作用有向长边方向收缩的力，也能够抑制凸缘部中的褶皱的产生。

另外，提出了一些以抑制破裂、褶皱的产生为目的通过附加加强筋(bead)来冲压成型出弯曲部件的技术。在专利文献4中公开了如下技术：当在一个工序中冲压加工(pressforming)成在俯视观察材料的端部时具有曲率(curvature)并且在侧面观察时在纵壁面的下方具有凸缘面的形状时，对纵壁面附加凸状加强筋，并对其正下方的凸缘面附加凹状加强筋，由此抑制材料成型部的褶皱产生。

专利文献1：日本专利第5168429号公报

专利文献2：日本专利第5733475号公报

专利文献3：日本专利第5965159号公报

专利文献4：日本特开2010-115674号公报

然而，在专利文献1公开的技术中，当在凸模底存在座面(mounted surface)等的形状的情况、呈袋形状那样的闭合的形状的情况下无法使材料较大移动，因此能应用的部件是有限的。

在专利文献2公开的技术中，同时使用压料圈(blank holder)与推料板来进行成型，从而在将成型品从模具取下时，若压料圈或推料板保持加压的状态不变，则会导致将成型品压变形，因此需要阻止移动的锁定机构(locking structure)。但是，搭载有该机构的冲压装置(press machine)并不常见，因此通用性欠佳。

在专利文献3公开的技术中，凸缘部的折弯形状需要在下一工序中成型为平坦，但存在导致弯曲痕(curling)残留的担忧。特别是，在汽车部件的情况下，凸缘成为与其他部件接合的接合面(surface for joining)的情况较多，从而被要求较高的表面精度，因此在应用本成型方法时需要注意。

专利文献4公开的技术在一个工序中进行冲压加工，从而存在导致为了防止褶皱产生、破裂而附加的加强筋保持原样地残留的问题。

发明内容

本发明是为了解决上述那样的课题而完成的，目的在于，提供一种冲压成型方法，能够将呈具有顶板部、纵壁部及凸缘部的截面帽形状并沿着长边方向向高度方向凸状地弯曲的冲压成型品以抑制破裂、褶皱的方式冲压成型为良好的形状。

本发明的冲压成型方法用于成型冲压成型品，上述冲压成型品呈具有顶板部、从该顶板部连续的纵壁部及从该纵壁部连续的凸缘部的截面帽形状，并具有凸状弯曲部位，该凸状弯曲部位是上述顶板部和/或上述凸缘部在侧面观察时沿着长边方向向高度方向凸状地弯曲而形成的，上述冲压成型方法包括：第一成型工序，在该工序中，冲压成型出中间成型品(preformed part)，上述中间成型品形成有相当于上述顶板部的顶板等效部(portion corresponding to web)和相当于上述纵壁部并包含呈沿着长边方向扭曲的形状的扭曲纵壁部(twisted side wall portion)的纵壁等效部(portion correspondingto side wall)，并具有相当于上述凸状弯曲部位(convex curved portion)的凸状弯曲等效部位(portion corresponding to convex curve)；以及第二成型工序，在该工序中，将该中间成型品冲压成型为上述冲压成型品，上述第一成型工序中的扭曲纵壁部以与上述顶板等效部形成的角度在端部侧比在上述凸状弯曲等效部位的长边方向的中央大的方式扭曲。

上述第一成型工序中的扭曲纵壁部也可以设定为由下式得出的扭曲量T成为10°以上20°以下的范围，

T＝Δθ×(H/L)

其中，

Δθ：角度差(＝θ₂-θ₁)；

θ₁：凸状弯曲等效部位的长边方向的中央处的扭曲纵壁部与顶板等效部形成的角度(°)；

θ₂：扭曲纵壁部的长边方向的端部处的扭曲纵壁部与顶板等效部形成的角度(°)；

H：扭曲纵壁部的纵壁高度(mm)；

L：扭曲纵壁部的长边方向长度(mm)。

根据本发明，能够在扭曲纵壁部产生剪切变形(shear deformation)，从而能够以抑制破裂与褶皱的产生的方式将冲压成型品冲压成型为良好的形状。

附图说明

图1是对在本发明的实施方式的冲压成型方法中冲压成型出的中间成型品与作为目标形状的冲压成型品进行说明的图((a-1)是中间成型品的立体图，(a-2)是将中间成型品中的凸状弯曲部位的中央的截面与长边方向的端部的截面重叠表示的图，(b)是冲压成型品的立体图)。

图2是对在本发明中成为成型对象的冲压成型品进行说明的图((a)是立体图，(b)是俯视图，(c)是侧视图)。

图3是与在本发明中成为成型对象的冲压成型品的长边方向垂直的剖视图。

图4是对以以往的冲压成型方法冲压成型出在本发明中成为成型对象的冲压成型品时的材料的移动和该冲压成型品中的产生拉伸变形(tensile deformation)及压缩变形(compressive deformation)的部位进行说明的图。

图5是对在完成本发明的过程中以产生剪切变形的方式冲压成型出纵壁部时的材料的移动进行说明的图。

图6是对在本发明的实施方式的冲压成型方法的第一成型工序中冲压成型出的中间成型品进行说明的图((a)是立体图，(b)是俯视图，(c)是侧视图)。

图7是表示通过本发明的实施方式的冲压成型方法而冲压成型出的中间成型品的扭曲纵壁部中的面内剪切变形(in-plane shear deformation)的图。

图8是表示通过本发明的实施方式的冲压成型方法而冲压成型出的中间成型品的扭曲纵壁部的得出扭曲量的纵壁高度与长边方向长度的图。

图9是表示变更了通过本发明的实施方式的冲压成型方法而冲压成型出的中间成型品的扭曲纵壁部的纵壁高度的情况的图((a)是立体图，(b)是俯视图，(c)是侧视图)。

图10是表示变更了通过本发明的实施方式的冲压成型方法而冲压成型出的中间成型品的扭曲纵壁部的长边方向长度的情况的图((a)是立体图，(b)是俯视图，(c)是侧视图)。

图11是表示具有与通过本发明的实施方式的冲压成型方法而冲压成型出的中间成型品的扭曲纵壁部反向扭曲的曲面形状的扭曲纵壁部的中间成型品的图((a)是立体图，(b)是俯视图，(c)是侧视图)。

图12是表示与通过本发明的实施方式的冲压成型方法而冲压成型出的中间成型品的扭曲纵壁部反向扭曲的扭曲纵壁部中的面内剪切变形的图。

图13是表示通过本发明的实施方式的冲压成型方法而冲压成型出的中间成型品的其他例子的图((a)是立体图，(b)是俯视图，(c)是侧视图)。

图14是表示在本发明中成为成型对象的冲压成型品的其他例子的图((a)仅顶板部凸状地弯曲，(b)仅凸缘部凸状地弯曲)。

图15是对在本发明的实施方式的冲压成型方法中应用的拉深成型及形状成型(crash forming)进行说明的图((a)、(b)是拉深成型，(c)、(d)是形状成型)。

图16是对与在本实施例中成为成型对象的冲压成型品的长边方向垂直的截面形状进行说明的图。

图17是对与在本实施例中进行了冲压成型的中间成型品的扭曲纵壁部的长边方向垂直的截面形状进行说明的图((a)：凸状弯曲中央，(b)长边方向端部)。

具体实施方式

在对本发明的实施方式的冲压成型方法进行说明之前，对在本发明中成为成型对象的冲压成型品、在冲压成型出该冲压成型品时产生破裂、褶皱的原因以及完成本发明的过程进行说明。此外，在本实施方式中，冲压成型品的高度方向与该冲压成型品的冲压成型方向一致。

＜冲压成型品＞

如在图2和图3中作为一个例子表示的那样，在本发明中成为成型对象的冲压成型品1呈具有顶板部3、从顶板部3连续的纵壁部5及从纵壁部5连续的凸缘部7的截面帽形状，并具有在侧面观察时(图2的(c))顶板部3与凸缘部7沿着长边方向向高度方向凸状地弯曲而成的凸状弯曲部位11，在凸状弯曲部位11的长边方向两侧设置有直线状延伸的直线部位13。这里，凸状弯曲部位11沿着长边方向向高度方向凸状地弯曲是指在侧面观察时凸状地弯曲的圆弧的中心位于凸缘部7侧。

图4表示侧面观察冲压成型品1时的冲压成型中的材料的移动。在对坯料(金属板)进行冲压成型的过程中，该坯料在顶板部3与纵壁部5之间的凸模肩圆弧部(punch cornerportion)4弯曲，从而材料向与凸模肩圆弧部4的弯曲棱线(ridgeline)正交的方向(图4中的箭头的朝向)移动。

因此，在凸状弯曲部位11中，凸缘部7处的材料集中而使长边方向长度变短，与此相对，顶板部3的长边方向长度变长，从而产生顶板部3与凸缘部7的长边方向的线长差。由此，在顶板部3作用有拉伸变形而容易产生破裂，在凸缘部7作用有压缩变形而容易产生褶皱。

据此，考虑到为了在冲压成型出冲压成型品1时抑制破裂、褶皱的产生，以在凸状弯曲部位11中的顶板部3、凸缘部7不产生拉伸变形、压缩变形的方式改变冲压成型过程中的材料的移动，由此减少顶板部3与凸缘部7的长边方向的线长差尤为重要。

因此，考虑到不产生凸状弯曲部位11中的顶板部3与凸缘部7的长边方向的线长差而进行冲压成型的理想状态。图5表示理想状态下的材料的移动。为了不产生顶板部3与凸缘部7的长边方向的线长差，如图5所示，需要使坯料中的相当于纵壁部5的部位(以下称为“纵壁等效部”。)产生剪切变形而使材料向与冲压成型方向相同的方向移动。但是，在冲压成型中，基本上模具只是上下方向的移动，通过该有限的模具的移动不容易使纵壁等效部的材料产生面内剪切变形。

发明人们反复认真研究了使材料产生面内剪切变形的方法。其结果，发现了通过将坯料中的纵壁等效部冲压成型为沿着长边方向向面外扭曲的曲面形状，能够使该纵壁等效部产生面内剪切变形。本发明是基于上述的研究而完成的，以下，对本发明的实施方式的冲压成型方法进行说明。

＜冲压成型方法＞

本实施方式的冲压成型方法是将图1的(b)及图2中例示的冲压成型品1作为目标形状进行冲压成型的方法，包括将坯料预成型为中间成型品21(图1的(a-1)、(a-2))的第一成型工序和将中间成型品21冲压成型为作为目标形状的冲压成型品1的第二成型工序。此外，本发明的冲压成型方法所使用的坯料不仅钢板，只要是薄板(sheet)的塑性体(plasticmaterial)即可，例如，能够举出铝合金板(aluminum alloy sheet)、镁合金板(magnesiumalloy sheet)、钛合金板(titanium alloy sheet)、树脂板(plastic sheet)等。另外，坯料的材质强度(material strength)也没有特别限制。

《第一成型工序》

第一成型工序是将坯料预成型为中间成型品21(图1的(a-1)、图1的(a-2))的工序。

如图1的(a-1)所示，中间成型品21呈具有相当于冲压成型品1的顶板部3的顶板等效部23、相当于冲压成型品1的纵壁部5并包含与纵壁部5相比沿着长边方向扭曲的曲面形状的扭曲纵壁部25a的纵壁等效部25以及相当于冲压成型品1的凸缘部7的凸缘等效部27的截面帽形状，并具有相当于冲压成型品1的凸状弯曲部位11的凸状弯曲等效部位31和相当于直线部位13的直线等效部位33。

在中间成型品21中，扭曲纵壁部25a遍及纵壁等效部25的长边方向的全长形成。图1的(a-2)表示凸状弯曲等效部位31的长边方向的中央(以下，称为“凸状弯曲中央”。)和扭曲纵壁部25a的长边方向的端部(以下，称为“长边方向端部”。)各自的与中间成型品21的长边方向正交的截面的形状。为了便于说明，图1的(a-2)所示的截面形状对齐地表示了凸缘等效部27的高度方向的位置。

如图1的(a-2)所示，扭曲纵壁部25a以在将与顶板等效部23形成的角度设为θ时长边方向端部处的角度θ₂比凸状弯曲中央处的角度θ₁大的方式扭曲。而且，伴随着该扭曲，扭曲纵壁部25a与顶板等效部23形成的角度θ沿着长边方向连续地变化。

此外，在本实施方式中，如图1所示，中间成型品21的顶板等效部23为与冲压成型品1的顶板部3(图2)相同的形状。与此相对，中间成型品21的凸缘等效部27如图1所示，由于与作为不同于纵壁部5的形状的包含扭曲纵壁部25a的纵壁等效部25连续，所以如图6的(b)、图6的(c)所示那样呈与冲压成型品1(图2的(b)、图2的(c))的凸缘部7在俯视及侧视时不同的形状。

另外，对于中间成型品21的顶板等效部23与扭曲纵壁部25a形成的角度而言，长边方向端部(θ₂)比凸状弯曲中央(θ₁)大(参照图1的(a-2))。因此，中间成型品21的高度方向上的成型品高度沿着长边方向不恒定，而与冲压成型品1的高度方向上的成型品高度不同。

另外，中间成型品21的顶板等效部23与纵壁等效部25之间的凸模肩圆弧部24(图6)的棱线长度或者纵壁等效部25与凸缘等效部27之间的凹模肩圆弧部(die cornerportion)26(图6)的棱线长度也与冲压成型品1的凸模肩圆弧部4及凹模肩圆弧部6(图2)各自的棱线长度不同。

例如，在将顶板等效部23成型为与作为目标形状的冲压成型品1的顶板部3相同形状的情况下，凸模肩圆弧部24的棱线长度与冲压成型品1相同，但凹模肩圆弧部26的棱线长度与冲压成型品1不同。另外，在将凸缘等效部27成型为与作为目标形状的冲压成型品1的凸缘部7相同形状的情况下，即使凹模肩圆弧部26的棱线长度形成与冲压成型品1相同，凸模肩圆弧部24的棱线长度也与冲压成型品1不同。

《第二成型工序》

第二成型工序是将中间成型品21(图1的(a-1)、图1的(a-2))冲压成型为作为目标形状的冲压成型品1(图1的(b))的工序。通过第二成型工序，包含与顶板等效部23形成的角度沿着长边方向变化的扭曲纵壁部25a的纵壁等效部25被成型为目标形状的纵壁部5。另外，凸缘等效部27被成型为目标形状的凸缘部7。

《能够抑制破裂与褶皱的理由》

接下来，对通过本实施方式的冲压成型方法能够以抑制破裂与褶皱的方式冲压成型出在侧面观察时沿着长边方向向高度方向凸状地弯曲的冲压成型品的理由进行说明。

在第一成型工序中，如图1所示，在相当于冲压成型品1的纵壁部5的纵壁等效部25形成沿着长边方向向面外扭曲的曲面形状的扭曲纵壁部25a。如上，若将材料(坯料)成型为向面外扭曲的曲面形状，则在该材料中，如图7所示，除了面外的剪切变形之外还承受面内的剪切变形。

由此，凸状弯曲等效部位31中的向凸缘等效部27的长边方向的中央的材料的移动被抑制，并且顶板等效部23中的向长边方向的端部侧的材料的移动也被抑制。因此，在扭曲纵壁部25a中，如图5所示，顶板等效部23的长边方向的线长与凸缘等效部27的长边方向的线长的线长差变小。其结果，在第二成型工序中，在将中间成型品21冲压成型为目标形状的冲压成型品1时，顶板部3的破裂被抑制，并且凸缘部7的褶皱被抑制。

《扭曲纵壁部的扭曲量的优选范围》

如上述的图7所示的那样，本发明的冲压成型方法通过在第一成型工序中使扭曲纵壁部25a产生面内剪切变形，由此抑制作为目标形状的冲压成型品1(图2)的顶板部3中的破裂与凸缘部7中的褶皱。

这里，扭曲纵壁部25a中的面内剪切变形的大小取决于扭曲纵壁部25a的扭曲的程度。而且，在本发明中，扭曲纵壁部25a的扭曲的程度能够使用扭曲纵壁部25a的角度变化及纵横比来表示。

扭曲纵壁部25a的角度变化由扭曲纵壁部25a与顶板等效部23形成的角度的凸状弯曲中央(凸状弯曲等效部位31的长边方向的中央)处的角度θ₁和长边方向端部(扭曲纵壁部25a的长边方向的端部)处的角度θ₂的角度差Δθ得出(参照图1的(a-2))。

如图8所示，扭曲纵壁部25a的纵横比(aspect ratio)由扭曲纵壁部25a的纵壁高度H与长边方向长度L的比H/L得出。这里，扭曲纵壁部的纵壁高度H及长边方向长度L形成在扭曲纵壁部25a的面内与长边方向正交的方向的高度及长边方向的长度。

而且，扭曲量T(°)由下式(1)得出。

T＝Δθ×(H/L)＝(θ₂-θ₁)×(H/L) (1)

根据式(1)，可知为了改变扭曲量T，而只要变更(1)凸状弯曲中央处的扭曲纵壁部25a与顶板等效部23形成的角度θ₁、(2)长边方向端部处的扭曲纵壁部25a与顶板等效部23形成的角度θ₂、(3)扭曲纵壁部25a的纵壁高度H、(4)扭曲纵壁部25a的长边方向长度L即可。

图9表示使扭曲纵壁部25a的高度H变化的中间成型品41的一个例子，图10表示使扭曲纵壁部25a的长边方向长度L变化的中间成型品61的一个例子。

上述的图1及图6所示的中间成型品21遍及其长边方向的全长形成有扭曲纵壁部25a。另一方面，图10所示的中间成型品61使扭曲纵壁部65a的长边方向长度L比冲压成型品1的纵壁部5的长边方向长度短。在中间成型品61中，长边方向的端部处的扭曲纵壁部65a与顶板等效部63形成的角度θ₂不是中间成型品61整体的长边方向的端部，而是仅扭曲纵壁部65a的长边方向的端部处的角度。

此外，针对在第一成型工序中冲压成型出的中间成型品21的扭曲纵壁部25a与顶板等效部23形成的角度，如上述那样，需要使长边方向端部处的角度θ₂比凸状弯曲中央处的角度θ₁大。例如，如图11所示，在使长边方向端部处的角度θ₂比凸状弯曲中央处的角度θ₁小的情况下，如图12所示，扭曲纵壁部85a中的面内剪切变形成为与图7所示的扭曲纵壁部25a反向。因此，即使将中间成型品81冲压成型为作为目标形状的冲压成型品1，也无法减小顶板部3与凸缘部7的长边方向的线长差，从而无法得到破裂、褶皱的抑制效果。

另外，通过基于有限单元法(finite element method)(FEM)的模拟对适于抑制破裂、褶皱的扭曲量T进行了研究。其结果，发现了若将扭曲量T设定为10°以上20°以下的范围，则优选抑制破裂与褶皱双方。在扭曲量T不足10°的情况下，存在扭曲纵壁部25a的面内剪切变形不充分的情况。另外，在扭曲量T超过20°的情况下，存在在第一成型工序中扭曲纵壁部25a受到过大的剪切变形而在纵壁等效部产生剪切褶皱(wrinkles by sheardeformation)的情况。

此外，扭曲纵壁部25a的纵横比H/L只要使用扭曲纵壁部25a的长边方向长度的中央(凸状弯曲中央与长边方向端部的中间位置)处的纵壁高度H和纵壁高度方向的中央处的长边方向长度L得出即可。

《关于中间成型品及冲压成型品的形状》

在上述的说明中，对于中间成型品21(图1、图6)、中间成型品41(图9)、中间成型品61(图10)而言，顶板等效部均是与目标形状的顶板部相同的形状，凸缘等效部是与目标形状的凸缘部7不同的形状。

话虽如此，本发明也可以如图13所示的中间成型品101那样，使凸缘等效部107形成与目标形状的凸缘部7(图2)相同的形状，使顶板等效部103形成与目标形状的顶板部3不同的形状。

即使在这样的中间成型品101中，若长边方向端部处的扭曲纵壁部105a与顶板等效部103形成的角度θ₂比凸状弯曲中央处的扭曲纵壁部105a与顶板等效部103形成的角度θ₁大，则形成于纵壁等效部105的扭曲纵壁部105a也受到图7所示那样的面内剪切变形而被冲压成型。因此，在将中间成型品101冲压成型为目标形状的冲压成型品1中，能够抑制顶板部3的破裂与凸缘部7的褶皱双方。

其中，如图6所示，若中间成型品21的顶板等效部23是与目标形状的顶板部3相同的形状，则在将中间成型品21放置于在第二成型工序中使用的模具的凸模上时，能够无松动(wobble)且稳定地进行冲压成型，因此优选成型出形成与目标形状的顶板部3相同的形状的顶板等效部23的中间成型品21。

另外，在上述的说明中成为成型对象的冲压成型品1的顶板部3和凸缘部7均沿着长边方向向高度方向凸状地弯曲，但本发明也可以如图14所示，将仅顶板部123凸状地弯曲的冲压成型品121、仅凸缘部147凸状地弯曲的冲压成型品141设为成型对象。

此外，上述的说明针对的是将如图2所例示的冲压成型品1那样凸状弯曲部位11的曲率半径在长边方向恒定的冲压成型品设为成型对象的情况。话虽如此，本发明也可以将曲率半径不同的凸状弯曲部位连续多个那样的冲压成型品设为成型对象。

在这样的情况下，针对曲率半径恒定的各个凸状弯曲部位，只要该凸状弯曲部位中的扭曲纵壁部成为从该凸状弯曲部的长边方向的中央朝向端部侧扭曲的曲面形状即可。而且，在各凸状弯曲部位中，只要该凸状弯曲部位的扭曲纵壁部的长边方向端部处的顶板等效部与扭曲纵壁部形成的角度比该凸状弯曲部位的长边方向的中央处的顶板等效部与扭曲纵壁部形成的角度大即可。

另外，在本实施方式中成为成型对象的冲压成型品1在凸状弯曲部位11的长边方向两侧具有直线部位13，但本发明也可以将在凸状弯曲部位的长边方向的一侧具有直线部位的冲压成型品、仅具有凸状弯曲部位的冲压成型品设为成型对象。

另外，图2所例示的冲压成型品1的顶板部3与纵壁部5形成的角度沿着长边方向恒定，即、如图3所示，冲压成型品1的凸状弯曲中央(凸状弯曲部位11的长边方向的中央)处的角度θ_1,0与长边方向端部(纵壁部5的长边方向的端部)处的角度θ_2,0相等。话虽如此，本发明也可以将顶板部与纵壁部形成的角度沿着长边方向变化，即、纵壁部呈沿着长边方向扭曲的曲面形状的冲压成型品设为成型对象。

在这样的情况下，只要通过使中间成型品的扭曲纵壁部的长边方向的端部处的角度与凸状弯曲等效部位的长边方向的中央处的角度的角度差比目标形状的冲压成型品的凸状弯曲部位的长边方向的中央(凸状弯曲中央)处的角度与纵壁部的长边方向的端部(长边方向端部)处的角度的角度差大，来将中间成型品的扭曲纵壁部形成比目标形状的纵壁部进一步沿着长边方向扭曲的曲面形状即可。

例如，只要将中间成型品的凸状弯曲中央处的顶板等效部与扭曲纵壁部形成的角度形成目标形状的凸状弯曲中央处的顶板部与纵壁部形成的角度，并使中间成型品的长边方向端部处的顶板等效部与扭曲纵壁部形成的角度比目标形状的长边方向端部处的顶板部与纵壁部形成的角度大即可。

《关于冲压方法》

即使如上述那样在第一成型工序中形成扭曲纵壁部25a而产生面内剪切变形，也存在担心在凸缘等效部27受到压缩变形而产生褶皱的情况。在这样的情况下，第一成型工序优选是如图15的(a)及图15的(b)所示，利用压料圈215与凹模211一边夹压坯料201的端部一边进行冲压成型的拉深成型。另一方面，在第二成型工序中，中间成型品203在顶板等效部23与纵壁等效部25之间的凸模肩圆弧部24被折弯，中间成型品203的扭曲纵壁部被成型为目标形状的纵壁部。因此，第二成型工序也可以是如图15的(c)及图15的(d)所示，利用凹模221与凸模223夹住中间成型品203而进行冲压成型的形状成型。话虽如此，在担心即使在第二成型工序中冲压成型出的冲压成型品205的凸缘部也产生褶皱的情况下，第二成型工序只要应用拉深成型即可。

此外，在拉深成型和形状成型中，也可以将与凸模213(图15的(a)、图15的(b))或者凸模223(图15的(c)、图15的(d))成对的推料板(未图示)向凹模211(图15的(a)、图15的(b))侧或者凹模221(图15的(c)、图15的(d))侧插入，使用该推料板，在第一成型工序中按压相当于中间成型品203的顶板等效部203a的坯料201中的部位201a(参照图15的(a))、在第二成型工序中按压中间成型品203的顶板等效部203a(参照图15的(c))而进行成型。

实施例

针对基于本发明的冲压成型方法的作用效果，进行了具体的冲压成型实验，因此以下进行说明。

在冲压成型实验中，如图2所示，将冲压成型品1设为成型对象，该冲压成型品1呈具有顶板部3、纵壁部5及凸缘部的截面帽形状，并具有在侧面观察时顶板部3与凸缘部7沿着长边方向向高度方向凸状地弯曲而成的凸状弯曲部位11和向其长边方向两侧延伸的直线部位13。

冲压成型品1的尺寸如图16所示，将顶板部3的宽度设为60mm，将纵壁部5的纵壁高度设为70mm，将凸缘部7的宽度设为20mm，将顶板部3与纵壁部5形成的角度设为80°。另外，将长边方向长度设为385mm，将凸状弯曲部位11的弯曲的曲率半径设为R150mm，将侧面观察时的直线等效部位33中的顶板部3与冲压成型方向形成的角度中的锐角侧的角度θ₀设为70°。另外，在实验中供冲压成型用的材料使用板厚为1.2mm、拉伸强度为1180MPa级的钢板。

这里，第一成型工序中的冲压方法为拉深成型(参照图15的(a)、图15的(b))，第二成型工序中的冲压方法为形状成型(参照图15的(c)、图15的(d))。这里，在第一工序中，压料圈载荷(load)为20tonf。

如图6所示，第一成型工序形成顶板等效部23、包含呈沿着长边方向扭曲的形状的扭曲纵壁部25a的纵壁等效部25及凸缘等效部27，从而冲压成型出具有凸状弯曲等效部位31的中间成型品21。这里，对于扭曲纵壁部25a而言，长边方向长度L为250mm，纵壁高度H为70mm(参照图8)。

图17表示中间成型品21的截面形状。在本实施例中，将扭曲纵壁部25a的长边方向的端部(图17的(b))处的与顶板等效部23形成的角度θ₂比凸状弯曲等效部位31的长边方向的中央(图17的(a))处的顶板等效部23与扭曲纵壁部25a形成的角度θ₁大的例子设为本发明例。然后，通过改变这两个角度θ₁及角度θ₂而使角度差Δθ(＝θ₂-θ₁)各种变更来在第一成型工序中冲压成型出中间成型品21，并在接下来的第二成型工序中冲压成型为目标形状，通过得到的冲压成型品1中的破裂与褶皱的有无评价了冲压成型性。

针对破裂的评价，在有破裂的情况下为“×”，在没有破裂但有板厚减少导致的中间变细的部分的情况下为“△”，在完全没有破裂、中间变细的部分的情况下为“○”。针对褶皱的评价，在有明显的褶皱的情况下为“×”，在有微小的褶皱的情况下为“△”，在完全没有褶皱的情况下为“○”。

另外，在本实施例中，将通过形状成型或拉深成型这一个工序冲压成型出冲压成型品1的例子、及通过第一成型工序和第二成型工序这两个工序冲压成型出冲压成型品1，且在第一成型工序中冲压成型出的中间成型品21的纵壁等效部25不是沿着长边方向扭曲的曲面形状的例子设为现有例。

另外，将通过第一成型工序和第二成型工序这两个工序冲压成型出冲压成型品1，且在第一成型工序中冲压成型出的中间成型品21的顶板等效部23与扭曲纵壁部25a形成的角度θ₁及θ₂脱离本发明的范围的例子设为比较例。

而且，针对现有例及比较例的冲压成型品，也与本发明例同样地评价了破裂与褶皱的有无。表1表示冲压成型条件与冲压成型性的评价结果。

[表1]

表1

在表1中，凸状弯曲中央角度θ₁是中间成型品21的凸状弯曲等效部位31的长边方向的中央处的顶板等效部23与扭曲纵壁部25a形成的角度(图17的(a))，长边方向端部角度θ₂是扭曲纵壁部25a的长边方向的端部处的顶板等效部23与扭曲纵壁部25a(或者纵壁等效部25)形成的角度(图17的(b))。另外，角度差Δθ、长边方向长度L及纵壁高度H是与上述的实施方式同样地得出的值，扭曲量T是将角度差Δθ、长边方向长度L及纵壁高度H代入上述的式(1)中而求出的值。

在表1中，现有例3～现有例5、比较例2～比较例4及本发明例1～本发明例13按照角度差Δθ相同的条件集中示出。另外，现有例1是通过形状成型这一个工序成型出冲压成型品1的例子。另外，现有例2是通过拉深成型这一个工序成型出冲压成型品1的例子，顶板部3与纵壁部5形成的角度是作为目标形状的100°。

在现有例1中，虽然未发现顶板部3中的破裂的产生，但在凸缘部7产生了褶皱。现有例2虽然未发现凸缘部7中的褶皱的产生，但在顶板部3产生了破裂。

对于现有例3～现有例5而言，由于凸状弯曲中央角度θ₁与长边方向端部角度θ₂的角度差Δθ为0，所以无法对纵壁等效部25施加面内剪切变形而冲压成型出中间成型品21。因此，在将中间成型品21冲压成型为目标形状的冲压成型品1中，产生顶板部3与凸缘部7的长边方向的线长差，从而无法同时抑制顶板部3中的破裂与凸缘部7中的褶皱双方。

对于比较例1～比较例4而言，长边方向端部角度θ₂比凸状弯曲中央角度θ₁小而使角度差Δθ为负。因此，在第一成型工序中，凸状弯曲中央角度θ₁与长边方向端部角度θ₂的角度差Δθ不为0，扭曲纵壁部25a受到面内剪切变形而被成型，但该面内剪切变形的朝向与本发明例的扭曲纵壁部中的剪切变形的朝向反向(参照图12)，因此顶板等效部23与凸缘等效部27的长边方向的线长差并未减小。其结果，在目标形状的冲压成型品1中，无法同时抑制顶板部3中的破裂与凸缘部7中的褶皱双方。

对于本发明例1～本发明例13而言，长边方向端部角度θ₂比凸状弯曲中央角度θ₁大而使角度差Δθ为正，并对凸状弯曲中央角度θ₁、长边方向端部角度θ₂、扭曲纵壁部25a的长边方向长度L以及纵壁高度H进行了变更。

从表1中示出了在本发明例1～本发明例4(Δθ＝20°)、本发明例5～本发明例7(Δθ＝40°)、本发明例8～本发明例9(Δθ＝60°)、本发明例10(Δθ＝80°)、凸状弯曲中央角度θ₁比目标形状的顶板部3与纵壁部5形成的角度(＝100°)小的本发明例11(θ₁＝95°)、变更了扭曲纵壁部25a的长边方向长度L及纵壁高度H的本发明例12(L＝125mm)以及本发明例13(H＝35mm)的任意一个中，均能够同时抑制破裂与褶皱双方而冲压成型出冲压成型品。

这被认为是因为在本发明例1～本发明例13的中间成型品21中，扭曲纵壁部25a受到上述的图7所示的面内剪切变形而被成型，由此减少了产生顶板部3与凸缘部7的长边方向的线长差的情况。另外，在扭曲量T在本发明的优选范围内(10°以上20°以下)的本发明例5～本发明例7(T＝11.2°)、本发明例8～本发明例9(T＝16.8°)、本发明例11(T＝12.6°)中，在冲压成型品1中完全未看到破裂与褶皱的产生，得到了良好的结果。

以上，根据本发明的冲压成型方法，证实了能够以抑制破裂与褶皱双方的方式冲压成型出在侧面观察时沿着长边方向向高度方向凸状地弯曲的截面帽形状的冲压成型品。

工业上的可利用性

根据本发明，能够提供一种冲压成型方法，该冲压成型方法能够将呈具有顶板部、纵壁部及凸缘部的截面帽形状并沿着长边方向向高度方向凸状地弯曲的冲压成型品以抑制破裂、褶皱的方式冲压成型为良好的形状。

附图标记说明

1…冲压成型品；3…顶板部；4…凸模肩圆弧部；5…纵壁部；6…凹模肩圆弧部；7…凸缘部；11…凸状弯曲部位；13…直线部位；21…中间成型品；23…顶板等效部；24…凸模肩圆弧部；25…纵壁等效部；25a…扭曲纵壁部；26…凹模肩圆弧部；27…凸缘等效部；31…凸状弯曲等效部位；33…直线等效部位；41…中间成型品；43…顶板等效部；45…纵壁等效部；45a…扭曲纵壁部；47…凸缘部；51…凸状弯曲等效部位；53…直线等效部位；61…中间成型品；63…顶板等效部；65…纵壁等效部；65a…扭曲纵壁部；67…凸缘部；71…凸状弯曲等效部位；73…直线等效部位；81…中间成型品；83…顶板等效部；85…纵壁等效部；85a…扭曲纵壁部；87…凸缘部；91…凸状弯曲等效部位；93…直线等效部位；101…中间成型品；103…顶板等效部；105…纵壁等效部；105a…扭曲纵壁部；107…凸缘等效部；111…凸状弯曲等效部位；113…直线等效部位；121…冲压成型品；123…顶板部；125…纵壁部；127…凸缘部；131…凸状弯曲部位；133…直线部位；141…冲压成型品；143…顶板部；145…纵壁部；147…凸缘部；151…凸状弯曲部位；153…直线部位；201…坯料；201a…部位；203…中间成型品；203a…顶板等效部；205…冲压成型品；211…凹模；213…凸模；215…压料圈；221…凹模；223…凸模。

Claims (2)

1.一种冲压成型方法，用于成型冲压成型品，所述冲压成型品呈具有顶板部、从该顶板部连续的纵壁部及从该纵壁部连续的凸缘部的截面帽形状，并具有凸状弯曲部位，所述凸状弯曲部位是所述顶板部和/或所述凸缘部在侧面观察时沿着长边方向向高度方向凸状地弯曲而形成的，

所述冲压成型方法的特征在于，包括：

第一成型工序，在该工序中，冲压成型出中间成型品，所述中间成型品形成有相当于所述顶板部的顶板等效部、相当于所述纵壁部并包含呈沿着长边方向扭曲的形状的扭曲纵壁部的纵壁等效部、及相当于所述凸缘部的凸缘等效部，所述中间成型品具有相当于所述凸状弯曲部位的凸状弯曲等效部位；以及

第二成型工序，在该工序中，将该中间成型品冲压成型为所述冲压成型品，

所述中间成型品的所述顶板等效部为与所述冲压成型品的所述顶板部相同的形状，且所述中间成型品的所述凸缘等效部形成与所述冲压成型品的所述凸缘部不同的形状，或者，所述中间成型品的所述凸缘等效部形成与所述冲压成型品的所述凸缘部相同的形状，且所述中间成型品的所述顶板等效部为与所述冲压成型品的所述顶板部不同的形状，

所述第一成型工序中的扭曲纵壁部以与所述顶板等效部形成的角度在端部侧比在所述凸状弯曲等效部位的长边方向的中央大的方式沿着长边方向连续地变化，并沿着长边方向向面外呈曲面形状扭曲。

2.根据权利要求1所述的冲压成型方法，其特征在于，

所述第一成型工序中的扭曲纵壁部设定为由下式得出的扭曲量T成为10°以上20°以下的范围，

T＝Δθ×(H/L)

其中，

角度差Δθ＝θ₂-θ₁；

θ₁：凸状弯曲等效部位的长边方向的中央处的扭曲纵壁部与顶板等效部形成的角度；

θ₂：扭曲纵壁部的长边方向的端部处的扭曲纵壁部与顶板等效部形成的角度；

H：扭曲纵壁部的纵壁高度；

L：扭曲纵壁部的长边方向长度。