CN116635169A - 冲压成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明所涉及的冲压成形方法抑制由具有顶板部(3)、纵壁部(5)及凸缘部(7)的冲压成形件(1)的回弹引起的上述纵壁部的壁翘曲，包括：第一成形工序，在该第一成形工序中，冲压成形中间成形件(31)，中间成形件(31)具有比冲压成形件(1)的目标形状在高度方向上更大幅度地弯曲成凹状而设置有高低差的凸缘部(35)；和第二成形工序，在该第二成形工序中，以中间成形件(31)的凸缘部(35)的高低差变小的方式将中间成形件(31)冲压成形为目标形状的冲压成形件(1)。

Description

冲压成形方法

技术领域

本发明涉及冲压成形(press forming)方法，特别涉及抑制由具有顶板部(topportion)、纵壁部(side wall portion)和凸缘部(flange portion)的冲压成形件的回弹(springback)引起的纵壁部的壁翘曲(wall camber)的冲压成形方法。

背景技术

冲压成形是能够低成本且短时间地制造金属部件(metal parts)的制造方法，在很多的汽车部件(automotive parts)的制造中使用。近几年，为了兼顾汽车的碰撞安全性(collision safety)和车身的轻量化(weight reduction of automotive body)，在汽车部件中利用更高强度的金属板(high-strength metal sheet)(例如，高张力钢板(high-strength steel sheet))。

对高强度的金属板进行冲压成形的情况下的主要课题之一存在由回弹引起的冲压成形件的尺寸精度(dimensional accuracy)的降低。将在使用模具(tool of pressforming)来通过冲压成形使金属板变形(deformation)时在冲压成形件产生的残余应力(residual stress)成为驱动力(driving force)、从模具脱模(die release)了的冲压成形件想如弹簧那样返回到冲压成形前的金属板的形状的现象称为回弹。

在图2中作为一个例子所示那样的具有顶板部3、纵壁部5及凸缘部7的冲压成形件1中，在进行冲压成形并脱模之后，有时发生如图3所示地变形为纵壁部5翘曲的形状的被称为壁翘曲的回弹。

使用图4所示的示意图来对在这样的冲压成形件1的纵壁部5产生壁翘曲的机理进行说明。

在使用具备冲头(punch)、冲模(die)及坯料保持器(blank holder)的模具来将金属板冲压成形(拉延成形(deep drawing))为冲压成形件1的过程中，首先，金属板被冲模的冲模肩(die shoulder)弯曲，在该弯曲的部位的弯曲外侧产生拉伸应力(tensilestress)，在弯曲内侧产生压缩应力(compressive stress)。然后，若冲模向冲头侧相对移动至成形下止点(bottom dead center)，则被冲模肩弯曲了的部位的弯曲(bending)被冲头和冲模回弯(unbending)为平坦而成为纵壁部5(图4的(a))。因此，在成形下止点处的纵壁部5中，在相当于被冲模肩弯曲了的部位的弯曲外侧的一侧产生压缩应力，在相当于弯曲内侧的一侧产生拉伸应力。其结果是在纵壁部5的表面和背面产生大的残余应力差。

接下来，若将冲压成形至成形下止点的冲压成形件1从模具取下(脱模)，则以在冲压成形中产生的残余应力为驱动力而产生回弹。此时，产生了拉伸应力的纵壁部5的表面欲收缩，而产生了压缩应力的纵壁部5的背面欲伸长，因此产生图4的(b)所示那样的弯曲的壁翘曲。

这里，越是在使用高强度的金属板来进行冲压成形的情况下，在冲压成形件1产生的残余应力越大，因此回弹引起的纵壁部5的壁翘曲越大。因此，越是高强度的金属板，越难以将回弹之后的冲压成形件的形状控制在规定的尺寸内，因此抑制纵壁部的壁翘曲的技术至关重要。

作为这样的纵壁部的壁翘曲的对策，迄今为止提出了若干技术。例如，在专利文献1中公开了一种方法，即：在凸缘部设置束缚(restraint)在成形过程中从凸缘部流向纵壁部的材料(materials)的流入的筋条(bead)，由此在冲压成形中对纵壁部整体赋予大的拉伸力(tensile force)来消除纵壁部的翘曲。

另外，在专利文献2中公开了一种方法，即：与专利文献1所公开的方法相反，对成形出的纵壁部整体赋予压缩应力，由此降低纵壁部的表背应力差，降低纵壁翘曲。

并且，作为降低纵壁部的壁翘曲的方法，除对上述的纵壁部整体赋予拉伸应力或压缩应力的方法以外，例如在专利文献3中还公开了一种方法，即：在冲压成形凸型截面或凹型截面的冲压成形件的过程中，在该冲压成形件的侧壁部沿着冲压成形方向成形凹槽的纵向筋条(vertical bead)，由此提高纵壁部的刚性(stiffness)来降低壁翘曲。

专利文献1：日本特开2006-281312号公报

专利文献2：日本专利6500927号公报

专利文献3：日本特开昭60-6223号公报

对于专利文献1所公开的方法而言，与在凸缘部不设置筋条的情况相比，有时纵壁部在冲压成形过程中进一步伸长而在纵壁部产生破裂(fracture)。另外，尽管在降低纵壁部的壁翘曲上需要设置于凸缘部的筋条，但作为产品形状的冲压成形件是不需要的。因此，在设置筋条来冲压成形冲压成形件之后的后续工序中需要切掉筋条，成品率(yield)降低，成为问题。

对于专利文献2所公开的方法而言，为了对成形出的纵壁部赋予压缩应力，模具的构造变得复杂而导致模具的制造成本变高，并且因金属板的端部(end portion)与模具表面碰撞而导致模具易磨损，成为问题。

并且，对于专利文献3所公开的方法而言，根据作为成形对象的部件的形状，存在无法在纵壁部形成纵向筋条的情况，有时难以应用。

发明内容

本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种抑制冲压成形过程中的破裂且不使成品率降低地抑制纵壁部的壁翘曲的冲压成形方法。

本发明所涉及的冲压成形方法抑制由具有顶板部、纵壁部及凸缘部的冲压成形件的回弹引起的上述纵壁部的壁翘曲，其中，包括：第一成形工序，在该第一成形工序中，冲压成形中间成形件(preformed part)，上述中间成形件具有以高度比上述冲压成形件的目标形状在高度方向上更大幅度地成为凹状、凸状或凹凸状的方式沿着轴向连续地变化而设置有高低差的凸缘部；和第二成形工序，在该第二成形工序中，以上述中间成形件的上述凸缘部的高低差变小的方式将该中间成形件冲压成形为目标形状的上述冲压成形件。

上述第一成形工序中的上述凸缘部为沿着轴向在高度方向上弯曲成凸状或凹状的形状即可。

上述第一成形工序中的上述凸缘部通过沿着轴向配设的多个平面部(planerportion)和连结邻接的上述平面部的屈曲部(bent portion)而沿着轴向在高度方向上为凸状或凹状即可。

供于上述冲压成形件的冲压成形的坯料(blank)是抗拉强度(tensile strength)为440MPa级(MPa-grade)～1800MPa级的金属板即可。

根据本发明，能够对上述冲压成形件的纵壁部赋予发生塑性变形(plasticdeformation)的拉伸应力和压缩应力来降低表背面的残余应力差，防止金属板的破裂且不使成品率降低地冲压成形上述冲压成形件，抑制由回弹引起的上述纵壁部的壁翘曲。

附图说明

图1是对本发明的实施方式所涉及的冲压成形方法的一个方式进行说明的图。

图2是表示在本发明的实施方式及实施例1中作为成形对象的帽型截面形状(hat-type cross-sectional shape)的冲压成形件的图。

图3是表示因冲压成形件的回弹而产生的纵壁部的壁翘曲的图。

图4是对因冲压成形件的回弹而产生纵壁部的壁翘曲的机理进行说明的图。

图5是表示现有的对纵壁部整体赋予拉伸应力来抑制纵壁部的壁翘曲的方法中的中间成形件和目标形状的冲压成形件的一个例子的图。

图6是表示在通过现有的对纵壁部整体赋予拉伸应力的方法冲压成形为目标形状的冲压成形件的纵壁部产生的高度方向的残余应力的分布的图。

图7是表示在通过本发明的实施方式所涉及的冲压成形方法冲压成形而成的目标形状的冲压成形件的纵壁部产生的高度方向的残余应力的分布的图。

图8是表示本发明的实施方式所涉及的冲压成形方法的另一方式及实施例1中的中间成形件的凸缘部的形状的图。

图9是对本发明的实施方式所涉及的冲压成形方法的另一方式进行说明的图。

图10是表示在通过本发明的实施方式所涉及的冲压成形方法的另一方式冲压成形而成的目标形状的冲压成形件的纵壁部产生的高度方向的残余应力的分布的图。

图11是表示在本发明所涉及的冲压成形方法的具体例及实施例2中作为成形对象的Z形截面形状(Z-type cross-sectional shape)的冲压成形件的图。

图12是表示本发明所涉及的冲压成形方法的具体例及实施例2中的中间成形件的图。

图13是表示本发明所涉及的冲压成形方法的具体例及实施例3中的中间成形件和目标形状的冲压成形件的图。

具体实施方式

在对本发明的实施方式所涉及的冲压成形方法进行说明之前，对完成本发明的经过进行说明。此外，在以下的说明中，对实质上相同或对应的部位标注了相同的附图标记。

＜完成发明的经过＞

作为抑制图2及图3所示那样的冲压成形件1的纵壁部5的壁翘曲的方法，为了防止在冲压成形过程中金属板破裂且不使成品率降低，发明人们研究了如专利文献1所公开的方法那样的在冲压成形过程中不设置筋条而对纵壁部5赋予拉伸应力的方法。

如图2所示，作为研究的对象的冲压成形件1具有顶板部3、纵壁部5及凸缘部7。另外，顶板部3与纵壁部5通过冲头肩棱线部9而连续，纵壁部5与凸缘部7通过冲模肩棱线部11而连续。

而且，着眼于回弹之后的冲压成形件1的纵壁部5的残余应力如上述的图4的(b)所示那样变小这一情况，想到了是不是只要是回弹之后，即使对纵壁部5赋予的拉伸应力小也能够使纵壁部5塑性变形，能够使纵壁部5的表背面的残余应力差减少。

因此，首先，作为与专利文献1相似的对纵壁部5赋予拉伸应力的方法，如图5所示，研究了通过两个工序来冲压成形冲压成形件1的方法。在该研究中，金属板使用抗拉强度1210MPa级的高强度钢板(high-strength steel sheet)(屈服强度(yield strength)880MPa)，在第一工序中通过拉延成形冲压成形出了中间成形件21，在第二工序中通过碰撞成形来冲压成形出了冲压成形件1。

而且，对以中间成形件21的高度H(参照图5的(a))比冲压成形件1低的方式变更了高度H的各种条件进行了研究。然而，即使变更中间成形件21的高度，也无法充分地抑制冲压成形件1的纵壁部5的壁翘曲。

对其原因进行了研究，发现了是因为：如图6所示，在第二工序中在冲压成形冲压成形件1时在纵壁部5产生的拉伸应力无法超过金属板的屈服强度(＝880MPa)，因此无法使纵壁部5塑性变形，无法减少纵壁部5的表背面的残余应力差。另外，若赋予超过金属板的屈服强度的拉伸应力来进行第二工序的冲压成形，则中间成形件21的冲模肩棱线部(dieshoulder ridge)27回弯，无法保持冲压成形件1的凸缘部7的形状，因此成为问题。

因此，对能够保持冲压成形件1的凸缘部7的形状并对纵壁部5赋予屈服强度以上的拉伸应力的方法，进一步反复进行了研究。

其结果是发现：如图1所示，使在第一工序进行成形的中间成形件31的凸缘部35为沿着轴向在高度方向上弯曲成凹状的形状，并局部降低中间成形件31的纵壁部33的纵壁高度，由此能够在第二工序中对纵壁部5赋予金属板的屈服强度以上的拉伸应力，而且能够在保持冲压成形件1的凸缘部7的形状的同时抑制纵壁部5的壁翘曲。本发明是基于上述研究而完成的，以下，对其具体结构进行说明。

＜冲压成形方法＞

本发明的实施方式所涉及的冲压成形方法抑制作为一个例子而在图2所示的冲压成形件1的回弹引起的纵壁部5的壁翘曲，具有：第一成形工序，冲压成形图1的(a)所示的中间成形件31；和第二成形工序，将中间成形件31冲压成形为图1的(b)所示的目标形状的冲压成形件1。以下，对各工序进行说明。

＜第一成形工序＞

第一成形工序为冲压成形中间成形件31的工序，如图1的(a)所示，中间成形件31具有高度以成为在高度方向上比冲压成形件1的目标形状大的凹状的弯曲(curve)的方式沿着轴向连续地变化而设置有高低差的凸缘部35。

在本实施方式中，作为一个例子，目标形状的冲压成形件1的凸缘部7为平坦的形状。另外，弯曲成凹状的凸缘部35的高低差是指凸缘部35中的高度方向的位置最高的轴向前端与高度方向的位置最低的轴向中央的高度方向的差。

而且，在第一成形工序中，顶板部3及冲头肩棱线部(punch shoulder ridge)9分别成形为与冲压成形件1的目标形状相同的形状。

＜第二成形工序＞

如图1的(b)所示，第二成形工序是以在第一成形工序冲压成形而成的中间成形件31的凸缘部35的高低差变小的方式将中间成形件31冲压成形为目标形状的冲压成形件1的工序。

＜作用效果＞

如图1所示，以在第一成形工序中成形沿着轴向在高度方向上弯曲(在本实施方式中曲率半径(curvature radius)为200mm)成凹状的凸缘部35并在第二成形工序中以凸缘部35的高低差变小的方式将中间成形件31冲压成形为目标形状的冲压成形件1的情况为例来对本发明的实施方式所涉及的冲压成形方法的作用效果进行说明。

图7中示出第二成形工序的成形下止点处的冲压成形件1的高度方向的残余应力的分布。在第一成形工序中成形出的凸缘部35及冲模肩棱线部37在第二成形工序中以沿着轴向的弯曲的曲率变小的方式回弯变形。

此时，使凸缘部35及冲模肩棱线部37回弯变形的变形阻力(flow stress)集中在轴向两端侧产生，因此在冲压成形件1的轴向两端侧的纵壁部5中，被赋予超过金属板的屈服强度(＝880MPa)的发生塑性变形的拉伸应力(在本实施方式中约为1250MPa)。相对于此，在冲压成形件1的轴向中央部处的纵壁部5产生绝对值相同程度的压缩应力(在本实施方式中约为-1000MPa)作为在轴向两端侧产生的拉伸应力的反作用力(counter force)。

像这样，在第二成形工序中，在纵壁部5产生发生塑性变形的拉伸应力和压缩应力，能够使纵壁部5的表背面的残余应力差减少。其结果是能够抑制因冲压成形件1脱模之后的回弹引起的纵壁部5的壁翘曲。

上述的说明是在第一成形工序中成形图8的(a)所示那样的弯曲成凹状的高度沿着轴向变化的凸缘部35的说明。不过，作为本实施方式的另一方式，如图8的(b)中作为一个例子所示那样，在第一成形工序中，也可以成形高度以比冲压成形件1的目标形状在高度方向上更大幅度地弯曲成凸状的方式沿着轴向连续地变化而设置有高低差的凸缘部45。

在该情况下，在第二成形工序中，如图9所示，以中间成形件41的凸缘部45的高低差变小的方式将中间成形件41冲压成形为目标形状的冲压成形件1。这里，弯曲成凸状的凸缘部45的高低差是指凸缘部45中的高度方向的位置最高的轴向中央与高度方向的位置最低的轴向前端的高度方向的差。

图10中示出第二成形工序的成形下止点处的冲压成形件1的高度方向的残余应力的分布。与具有上述的弯曲成凹状的凸缘部35的中间成形件31的情况(图7)不同，若将中间成形件41冲压成形为冲压成形件1，则在纵壁部5的纵壁高度低的轴向中央部产生拉伸应力，作为其反作用力而在轴向两端侧产生压缩应力。像这样在纵壁部5产生的拉伸应力及压缩应力均为超过金属板的屈服强度(＝880MPa)而发生塑性变形的大小。由此，在中间成形件41的凸缘部45为弯曲成凸状的形状的情况下，也能够使纵壁部5中的表背面的残余应力差减少来抑制壁翘曲。

另外，本发明并不局限于冲压成形图2所示那样的帽型截面形状的冲压成形件1，也可以冲压成形图11中作为一个例子所示那样的具有顶板部53、纵壁部55及凸缘部57而成的Z形截面形状的冲压成形件51。

并且，在第一成形工序中进行冲压成形的中间成形件的凸缘部并不局限于图8所示那样的在轴向的全长上弯曲成凹状或凸状的形状。如图12中作为一个例子所示那样，也可以是弯曲成凹状的形状与弯曲成凸状的形状组合而比目标形状在高度方向上更大幅度地弯曲成凹凸状、并且高度沿着轴向连续地变化而设置有高低差的凸缘部75。这样的弯曲成凹凸状的凸缘部75的高低差是指弯曲成凸状的部位中的最高的位置与弯曲成凹状的部位的最低的位置的高度方向的差。

而且，在第二成形工序中，以弯曲成凹凸状的凸缘部75的高低差变小的方式成形为目标形状的凸缘部57，由此对纵壁部5赋予发生塑性变形的拉伸应力和压缩应力来降低表背面的残余应力差，能够抑制由回弹引起的纵壁部55的壁翘曲。

像这样，在第一成形工序中成形弯曲成凹状、凸状或凹凸状的凸缘部的情况下，希望弯曲的曲率(参照图8中的曲率ρ)大于0且小于0.5。在弯曲的曲率为0的情况下、即平坦的形状的情况下，在第二成形工序中无法对纵壁部赋予发生塑性变形的拉伸应力和压缩应力，因此无法防止壁翘曲。在弯曲的曲率为0.5以上的情况下，曲率半径变得过小，在第二成形工序中成形为目标形状的凸缘部的回弯阻力变高，有可能易产生破裂、或者模具本身无法承受回弯阻力而变形。

另外，在第一成形工序中进行冲压成形的凸缘部并不局限于如上述那样弯曲成凹状、凸状或凹凸状的形状。如图13所示，也可以是高度通过沿着轴向配设的多个平面部85a和连结邻接的平面部85a的屈曲部85b而以比目标形状的凸缘部7在高度方向上更大幅度地成为凸状的方式沿着轴向连续地变化而设置有高低差的凸缘部85。这里，凸缘部85的高低差是指凸缘部85中的高度方向上的最高的位置与最低的位置的高度方向的差。

而且，在第二成形工序中，以凸缘部85的高低差变小的方式将中间成形件81冲压成形为目标形状的冲压成形件1，由此能够使纵壁部5产生发生塑性变形的拉伸应力及压缩应力，能够抑制纵壁部5的壁翘曲。

此外，作为由多个平面部和屈曲部形成的凸缘部，除了图13所示那样的在高度方向上呈凸状的凸缘部85以外，例如，也可以是高度以在高度方向上成为凹状的方式沿着轴向连续地变化而设置有高低差的凸缘部(未图示)。另外，关于屈曲部的曲率(图13中的曲率ρ’)，与上述的弯曲的凸缘部同样，希望大于0且小于0.5。

并且，上述的说明是如图1所示那样在第二成形工序中成形平坦的凸缘部7的说明，但在第二成形工序中进行成形的目标形状的凸缘部并不局限于沿着轴向在高度方向上弯曲成凹状或凸状的形状等、平坦的形状。

即使在该情况下，在第二成形工序中也以中间成形件的凸缘部的高低差变小的方式成形目标形状的凸缘部，由此使纵壁部产生发生塑性变形的拉伸应力和作为其反作用力的压缩应力。由此，能够降低纵壁部的表背面的残余应力差，抑制由冲压成形件的回弹引起的纵壁部的壁翘曲。

此外，本发明所涉及的冲压成形方法对于作为坯料提供的金属板、冲压成形件的形状及种类没有特别限制，但对于使用冲压成形后的残余应力变高的金属板冲压成形而成的汽车部件更具有效果。

具体而言，关于坯料，优选是抗拉强度为440MPa级以上且1800MPa级以下、板厚为0.5mm以上且4.0mm以上的金属板。

对于抗拉强度小于440MPa的金属板而言，在冲压成形件产生的残余应力小而相对不易发生由壁翘曲引起的尺寸精度的恶化，因此使用本发明的优点少。不过，对于汽车外板(automotive outer panel)等部件刚性低的部件、轮罩内构件(wheelhouse inner)等高度大的部件，易受到由纵壁部的壁翘曲引起的形状变化，因此即使是抗拉强度小于440MPa的金属板，也希望使用本发明。

另一方面，没有特别的抗拉强度的上限，但超过1800MPa的金属板缺乏延展性(ductility)，因此在冲压成形过程中在冲头肩棱线部、冲模肩棱线部易产生破裂，存在无法进行冲压成形的情况。

并且，作为冲压成形件的种类，例如能够令人满意地在刚性低的车门(door)、车顶(roof)、发动机罩(hood)等外板部件(outer panel part)、使用高强度的金属板的A柱(pillar)、B柱、车顶纵梁(roof rail)、侧梁(side rail)、前纵梁(front side member)、后纵梁(rear side member)、横梁(cross member)等骨架部件(frame parts)等这样的汽车部件应用本发明。

本发明所涉及的冲压成形方法的第一成形工序及第二成形工序可以是拉延成形或碰撞成形(crash forming)的任一种，但第二成形工序优选为碰撞成形。与拉延成形相比，碰撞成形更不易发生壁翘曲，因此能够抑制在第二成形工序中成形出的纵壁部新发生壁翘曲。

另外，在通过冲压成形制造汽车部件等的情况下，大多在第一道工序中冲压成形出了中间成形件之后进行将该中间成形件修整(restrike)为产品形状的冲压成形件的工序。

因此，通过将本发明所涉及的第二成形工序作为修整成产品形状的冲压成形件的工序，能够不使工序数增加地得到抑制了纵壁部的壁翘曲的产品形状的冲压成形件而优选。

另外，第一成形工序与第二成形工序不需要连续地进行，也可以在第一成形工序与第二成形工序之间夹着切割中间成形件的切边工序(trimcutting step)、实施其他加工的成形工序(forming step)等。并且，也可以对不具有凸缘部的具有U形截面形状(U-typecross-sectional shape)、L形截面形状(L-type cross-sectional shape)的冲压成形件应用本发明。在该情况下，针对在第二成形工序中成形出的帽型截面形状、Z形截面形状的冲压成形件的凸缘部，由于需要在后续工序中进行切边，因此成品率降低，但能够抑制由回弹引起的纵壁部的壁翘曲。

实施例1

在实施例1中，通过本发明所涉及的冲压成形方法冲压成形图2所示的帽型截面形状的冲压成形件1，对抑制纵壁部5的壁翘曲的效果进行了验证。

作为成形对象的冲压成形件1为具有顶板部3、纵壁部5及凸缘部7的帽型截面形状，使轴向长度为100mm、使高度为100mm、使顶板部的宽度为85mm、使凸缘部的宽度为30mm、使冲头肩棱线部9及冲模肩棱线部11的曲率半径均为9mm。

而且，作为金属板，使用具有以下的表1所示的机械特性(mechanicalproperties)的冷轧钢板(cold-rolled steel sheet)，通过本发明所涉及的冲压成形方法的第一成形工序及第二成形工序，冲压成形出了冲压成形件1。

[表1]

(表1)

首先，在第一成形工序中通过拉延成形冲压成形中间成形件，在接下来的第二成形工序中通过碰撞成形一边用衬垫(pad)按压顶板部一边将中间成形件冲压成形为目标形状的冲压成形件。这里，第一成形工序中的拉延成形的压边力(blank holding force)为5tonf，第二成形工序中的衬垫的板按压力(pad holding force)为3tonf。而且，测定冲压成形件1从模具脱模并回弹之后的纵壁部5的纵壁高度方向上的曲率，对纵壁部5的壁翘曲量进行了评价。

在实施例1中，作为发明例1～发明例8，如表2所示，变更了第一成形工序中的中间成形件的凸缘部的形状及高低差。

中间成形件的凸缘部的形状为沿着轴向在高度方向上弯曲成凹状或凸状的形状，凸缘部的高低差为轴向中央与轴向前端的高度的差。

第二成形工序中的目标形状的冲压成形件的凸缘部为弯曲成平坦(曲率为0mm^-1)或凹状的形状(曲率为0.00125mm^-1)。即使在使目标形状的凸缘部为弯曲的形状的情况下，中间成形件的凸缘部也为比目标形状在高度方向上更弯曲的形状，即、使中间成形件的凸缘部的高低差比目标形状的凸缘部的高低差大。

作为比较对象，为通过拉延成形以一个工序利用目标形状的模具冲压成形而成的冲压成形件、如上述的专利文献1那样通过拉延成形在凸缘部设置筋条(未图示)来以一个工序冲压成形而成的冲压成形件、以及如上述的图5那样，通过拉延成形冲压成形出了纵壁高度比目标形状低的中间成形件。针对接下来通过碰撞成形将中间成形件冲压成形为目标形状的纵壁高度的冲压成形件，也评价了纵壁部的壁翘曲量。此外，纵壁部的翘曲量为从自顶板部至纵壁部的冲头肩R(punch shoulder R portion)的纵壁终端到自纵壁部至凸缘部的冲模肩R(die shoulder R portion)的纵壁前端为止的壁翘曲的曲率。

此外，在作为比较对象的冲压成形件的冲压成形中，拉延成形中的压边力和碰撞成形中的板按压力为与上述的发明例相同的条件。表2中示出评价的纵壁部的壁翘曲量的结果。

[表2]

(表2)

在表2中，比较例1～比较例3及发明例1～发明例6的目标形状的冲压成形件的凸缘部为平坦的形状。

比较例1通过拉延成形以一个工序利用目标形状的模具冲压成形冲压成形件1。比较例1中的纵壁部5的壁翘曲量在轴向中央为0.0172mm^-1，在轴向前端为0.0168mm^-1，产生了壁翘曲。

比较例2冲压成形出了在凸缘部设置筋条来拉延成形而成的冲压成形件1。比较例2中的纵壁部5的壁翘曲量在轴向中央为0.0101mm^-1，与比较例1相比降低了，但在轴向前端在冲头肩棱线部9与纵壁部5的边界附近局部产生缩颈(localizer neck)(施加超过金属板的屈服应力(yield stress)的拉伸应力，产生板厚局部变薄的成形不良(shape defects))而成为成形不良。

比较例3通过拉延成形成形高度比目标形状的冲压成形件1低的中间成形件21，接下来通过碰撞成形利用目标形状的模具冲压成形出了冲压成形件1(参照图5)。比较例3中的纵壁部5的壁翘曲量在轴向中央为0.0165mm^-1，在轴向前端为0.0154mm^-1，与比较例1相比均降低了，但壁翘曲抑制的效果小。

如图8的(a)所示，发明例1～发明例3为将中间成形件31的凸缘部35在轴向全长上弯曲成凹状的形状，变更弯曲的曲率ρ来变更了凸缘部35的高低差。在发明例1～发明例3中，纵壁部5的壁翘曲量在轴向中央及轴向前端的任一个中与比较例1及比较例3相比均减少，得到了壁翘曲抑制效果。并且，若将发明例1～发明例3进行比较，则通过增大凸缘部35的弯曲的曲率(增大高低差)，从而壁翘曲量减少，能够进一步抑制壁翘曲。

如图8的(b)所示，发明例4～发明例6为将中间成形件41的凸缘部45在轴向全长上弯曲成凸状的形状，变更弯曲的曲率ρ来变更了凸缘部45的高低差。在发明例4～发明例6中，纵壁部5的壁翘曲量在轴向中央及轴向前端的任一个中与比较例1及比较例3相比均减少，与发明例1～发明例3同样，得到了壁翘曲抑制效果。并且，若将发明例4～发明例6进行比较，则通过增大凸缘部45的曲率(增大高低差)，从而纵壁部5的壁翘曲量减少，能够进一步抑制壁翘曲。

比较例4及发明例7冲压成形出了具有沿着轴向弯曲成凹状的凸缘部的冲压成形件。比较例4通过拉延成形以一个工序使作为目标形状的凸缘部的高低差为1.6mm。比较例4中的冲压成形件的纵壁部的壁翘曲量在轴向中央为0.0165mm^-1，在轴向前端为0.0161mm^-1。相对于此，使凸缘部的高低差在第一成形工序中为3.1mm、在第二成形工序中为1.6mm的发明例7中的冲压成形件的纵壁部的壁翘曲量在轴向中央为0.0110mm^-1，在轴向前端为0.0106mm^-1，与比较例4相比减少，均得到了壁翘曲抑制效果。

比较例5及发明例8冲压成形出了具有沿着轴向弯曲成凸状的凸缘部的冲压成形件。比较例5通过拉延成形以一个工序使作为目标形状的凸缘部的高低差为1.6mm。比较例5中的纵壁部的壁翘曲量在轴向中央为0.0167mm^-1，在轴向前端为0.0158mm^-1。相对于此，使凸缘部的高低差在第一成形工序中为6.4mm、在第二成形工序中为1.6mm的发明例8中的纵壁部的壁翘曲量在轴向中央为0.0090mm^-1，在轴向前端为0.0110mm^-1，与比较例5相比均减少，得到了壁翘曲抑制效果。

实施例2

在实施例2中，通过本发明所涉及的冲压成形方法冲压成形图11所示的Z形截面形状的冲压成形件51，对抑制纵壁部55的壁翘曲的效果进行了验证。

作为成形对象的冲压成形件51为具有顶板部53、纵壁部55及凸缘部57的Z形截面形状，使冲压成形件51的轴向长度为400mm、使高度为100mm、使顶板部53的宽度为92mm、使冲头肩棱线部59及冲模肩棱线部61的曲率半径均为R7mm。作为金属板(metal sheet)，使用具有以下的表3所示的机械特性的Zn合金镀层钢板(zinc-coated steel sheet)，通过本发明所涉及的冲压成形方法的第一成形工序及第二成形工序，冲压成形出了冲压成形件51。

[表3]

(表3)

在第一成形工序中，冲压成形图12所示的中间成形件71，接下来在第二成形工序中一边用衬垫按压顶板部53一边将中间成形件71冲压成形为冲压成形件51。这里，第一成形工序及第二成形工序均为碰撞成形，衬垫的板按压力为10tonf。

而且，测定冲压成形件51从模具脱模并回弹之后的纵壁部55的纵壁高度方向的曲率，对纵壁部55的壁翘曲量进行了评价。壁翘曲量通过与实施例1同样的方法进行。

在实施例2中，使中间成形件71的凸缘部75为弯曲成凹凸状(在侧视时为正弦曲线(sine curve)状，轴向的周期为200mm)的形状，变更了凸缘部75的高低差。另外，作为目标形状的冲压成形件51的凸缘部57的形状为平坦。

而且，作为比较例6，针对通过拉延成形以一个工序利用目标形状的模具冲压成形而成的冲压成形件51，评价了纵壁部55的壁翘曲量。这里，拉延成形中的压边力为5tonf。表4示出所评价的纵壁部55的壁翘曲量的结果。

[表4]

(表4)

比较例6中的纵壁部55的壁翘曲量在轴向中央为0.0102mm-¹，在轴向前端为0.0114mm-¹，产生了壁翘曲。

在发明例9～发明例11中，纵壁部55的壁翘曲量在轴向中央及轴向前端的任一个中与比较例6相比均减少，得到了壁翘曲抑制效果。并且，若将发明例9～发明例11进行比较，则增大中间成形件71的凸缘部75的高低差，从而纵壁部55的壁翘曲量减少，能够进一步抑制壁翘曲。

实施例3

在实施例3中，通过本发明所涉及的冲压成形方法冲压成形图2的(a)所示的帽型截面形状的冲压成形件1，对抑制纵壁部5的壁翘曲的效果进行了验证。

作为成形对象的冲压成形件1的尺寸和供于冲压成形的金属板与上述的实施例1相同，通过本发明所涉及的冲压成形方法的第一成形工序及第二成形工序，冲压成形出了冲压成形件1。这里，第一成形工序中的拉延成形的压边力为5tonf，第二成形工序中的碰撞成形的衬垫的板按压力为3tonf。

在第一成形工序中，如图13的(a)所示，通过拉延成形冲压成形出了中间成形件81，中间成形件81具有高度以通过平面部85a和屈曲部85b而沿着轴向在高度方向上成为凸状的方式变化的凸缘部85。而且，在接下来的第二成形工序中，通过碰撞成形成形为平坦的凸缘部7。表5中示出所评价的纵壁部的壁翘曲量的结果。壁翘曲量通过与实施例1同样的方法进行。

[表5]

(表5)

发明例12及发明例13使凸缘部85的高低差为10mm，并变更了屈曲部85b的曲率。若将发明例12与发明例13进行比较则可知：通过增大屈曲部85b的曲率，从而在轴向中央及轴向前端中，纵壁部5的壁翘曲量均减少，能够进一步抑制壁翘曲。

与发明例12及发明例13相比，发明例14减小了凸缘部85的高低差，并增大了屈曲部85b的曲率。发明例14中的纵壁部5的壁翘曲量在轴向中央为0.0071mm-¹，在轴向前端为0.0078mm-¹，与发明例12及发明例13相比，壁翘曲量减少，能够进一步抑制壁翘曲。

与发明例14相比，参考例1增大屈曲部85b的曲率而为0.5mm-¹。在参考例1中，在冲压成形中间成形件81的第一成形工序中，在冲模肩棱线部87附近产生破裂，无法冲压成形出冲压成形件1。

工业上的可利用性

根据本发明，能够提供一种抑制冲压成形过程中的破裂且不使成品率降低地抑制纵壁部的壁翘曲的冲压成形方法。

附图标记说明

1…冲压成形件；3…顶板部；5…纵壁部；7…凸缘部；9…冲头肩棱线部；11…冲模肩棱线部；21…中间成形件；23…纵壁部；25…凸缘部；27…冲模肩棱线部；31…中间成形件；33…纵壁部；35…凸缘部；37…冲模肩棱线部；41…中间成形件；43…纵壁部；45…凸缘部；47…冲模肩棱线部；51…冲压成形件；53…顶板部；55…纵壁部；57…凸缘部；59…冲头肩棱线部；61…冲模肩棱线部；71…中间成形件；73…纵壁部；75…凸缘部；77…冲模肩棱线部；81…中间成形件；83…纵壁部；85…凸缘部；85a…平面部；85b…屈曲部；87…冲模肩棱线部。

Claims (4)

1.一种冲压成形方法，抑制由具有顶板部、纵壁部及凸缘部的冲压成形件的回弹引起的所述纵壁部的壁翘曲，其特征在于，包括：

第一成形工序，在该第一成形工序中，冲压成形中间成形件，所述中间成形件具有高度以比所述冲压成形件的目标形状在高度方向上更大幅度地成为凹状、凸状或凹凸状的方式沿着轴向连续地变化而设置有高低差的凸缘部；和

第二成形工序，在该第二成形工序中，以所述中间成形件的所述凸缘部的高低差变小的方式将该中间成形件冲压成形为目标形状的所述冲压成形件。

2.根据权利要求1所述的冲压成形方法，其特征在于，

所述第一成形工序中的所述凸缘部为沿着轴向在高度方向上弯曲成凸状或凹状的形状。

3.根据权利要求1所述的冲压成形方法，其特征在于，

所述第一成形工序中的所述凸缘部通过沿着轴向配设的多个平面部和连结邻接的所述平面部的屈曲部而沿着轴向在高度方向上为凸状或凹状。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的冲压成形方法，其特征在于，

供于所述冲压成形件的冲压成形的坯料是抗拉强度为440MPa级～1800MPa级的金属板。