CN117279721A - 冲压成形方法以及冲压成形件的形状评价方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的冲压成形方法缩短在从模具脱模的瞬间回弹后的冲压成形件(1)的随着时间经过的形状变化所需的时间，其中，所述冲压成形方法包括：使用模具对冲压成形件(1)进行冲压成形的冲压成形工序(S1)；将冲压成形件(1)从模具脱模的脱模工序(S3)；将脱模后的冲压成形件(1)嵌入模具，并与成形下止点形状相匹配地进行固定的脱模后模具嵌入工序(S5)；将嵌入到模具的冲压成形件(1)加热到比室温高的规定温度A，并在该规定温度A下保持小于30分钟的规定时间的加热保持工序(S7)；以及将加热保持后的冲压成形件(1)冷却到规定温度B(B<A)的冷却工序(S9)。

Description

冲压成形方法以及冲压成形件的形状评价方法
技术领域
本发明涉及冲压成形方法(press forming method)以及冲压成形件(pressforming part)的形状评价方法(shape evaluation method)，特别是，涉及在从模具(die)脱模(die release)的瞬间回弹(springback)后随着时间的经过而形状发生变化的冲压成形件的冲压成形方法以及冲压成形件的形状评价方法。
背景技术
冲压成形是能够以低成本且在短时间内制造金属部件(metal parts)的方法，用于许多汽车部件(automotive part)的制造。近年来，为了兼顾汽车的碰撞安全性能(collision safety)的提高和车身的轻量化(weight reduction of automotive body)，更高强度(high-strength)的金属板(metal sheet)被冲压成形为汽车部件。
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是由于回弹而导致尺寸精度变差。回弹是指在通过冲压成形使用模具使金属板变形时，在冲压成形件中产生的残余应力(residual stress)成为驱动力(driving force)，从模具脱模的冲压成形件像弹簧那样欲瞬间恢复到冲压成形前的金属板的形状的现象。
由于越是高强度的金属板(例如，高张力钢板(high-tensile steel sheet))，由冲压成形产生的冲压成形件的残余应力越大，因此，由回弹引起的冲压成形件的形状变化也越大。因此，越是高强度的金属板，越难以将回弹后的冲压成形件的形状控制在既定的尺寸内。因此，开发出高精度地预测由回弹引起的冲压成形件的形状变化(shape variation)的技术。
在由回弹引起的冲压成形件的形状变化的预测中，通常利用基于有限元法(finite element method)的冲压成形模拟。作为该冲压成形模拟中的步骤，被分为如下的第一阶段(例如专利文献1)和第二阶段(例如专利文献2)，在所述第一阶段，首先，进行使用模具将金属板冲压成形至成形下止点(the bottom dead center of forming)的过程的冲压成形分析，预测在冲压成形件中产生的残余应力，在所述第二阶段，进行从模具取出的冲压成形件因回弹而形状发生变化的回弹分析，预测能够取得力的力矩(moment of force)与残余应力的平衡的冲压成形件的形状。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利5795151号公报
专利文献2：日本专利5866892号公报
专利文献3：日本特开2013-113144号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，发明人在对通过冲压成形模拟而预测的冲压成形件的形状与实际冲压成形的冲压成形件的形状进行比较时，发现存在基于冲压成形模拟的形状预测精度变低的冲压成形件。
因此，在冲压成形模拟中对形状预测精度变低的冲压成形件及其原因进行了调查，结果发现，例如在具有金属板弯曲而成的弯曲部(bent portion)的冲压成形件中，在刚冲压成形后(刚从模具脱模并回弹后)和经过数天后形状不同。
图9表示冲压成形件随着时间的经过而形状变化的一例。图9(a)中作为一例所示的帽形截面形状(hat-shaped cross section)的冲压成形件1如图9(b)所示，在从模具脱模的瞬间产生回弹，产生与成形下止点形状(图9(b)中的虚线)相比纵壁部(side wallportion)4的壁开度(wall opening)增加的形状变化(图9(b)中的虚线)，但在回弹之后，也产生随着时间的经过纵壁部4的壁开度进一步增加的形状变化(图9(b)中的实线)。
这样的回弹后的冲压成形件的随着时间经过的形状变化认为与如蠕变现象(creep phenomenon)那样从外部持续受到高载荷(high external force)的结构部件(structural member)逐渐变形的现象(例如专利文献3)类似，但如上所述在未从外部受到载荷的状态的冲压成形件中产生的现象至今还不为人所知。
因此，仅通过使用估计由回弹引起的形状变化而设计的模具的方法、确定有助于回弹的部位并采取对策以降低该回弹的方法，无法降低回弹后的冲压成形件的进一步的形状变化。并且，在冲压成形件与其他部件组装加工(fabricating)的情况下，如果该冲压成形件随着时间经过而产生形状变化，则会在下一工序中带来障碍。因此，已判明对于回弹后的冲压成形件的随着时间经过的形状变化需要实施某种对策。
作为与冲压成形件的随着时间经过的形状变化相关的对策，可考虑在下一工序中与其他部件组装加工之前，将从模具脱模而回弹的冲压成形件放置成几乎不产生形状变化的状态。但是，在调查为了成为几乎不产生形状变化的状态所需的时间时，判明需要至少30分钟以上的长时间。因此，产生如下等工序上的时间上的制约：在将冲压成形件脱模后不能立即送到下一工序中的与其他部件的组装加工，或者基于冲压成形件的形状测定结果的模具的调整需要时间。因此，期望从模具脱模而回弹的冲压成形件迅速产生由时间经过引起的形状变化。
本发明是鉴于上述课题而作出的，其目的在于提供一种能够缩短冲压成形而回弹后的随着时间经过的冲压成形件的形状变化所需的时间并且降低回弹后的随着时间经过的冲压成形件的形状变化的冲压成形方法、以及缩短在下一工序中与其他部件组装加工之前冲压成形件的形状变化所需的时间来评价该冲压成形件的形状的冲压成形件的形状评价方法。
用于解决课题的手段
本发明的第一方式的冲压成形方法缩短在将冲压成形件从模具脱模的瞬间回弹后的所述冲压成形件的随着时间经过的形状变化所需的时间，其中，所述冲压成形方法包括：使用所述模具，将金属板冲压成形为所述冲压成形件的冲压成形工序；将冲压成形后的所述冲压成形件从所述模具脱模的脱模工序；将脱模后的所述冲压成形件嵌入所述模具，并将该冲压成形件与成形下止点形状相匹配地进行固定的脱模后模具嵌入工序(diefitting process after die release)；将嵌入到所述模具的所述冲压成形件加热到比室温高的规定温度A，并在该规定温度A下保持小于30分钟的规定时间的加热保持工序(heating and holding process)；以及将加热保持后的所述冲压成形件冷却到规定温度B(B<A)的冷却工序(cooling process)。
本发明的第二方式的冲压成形方法缩短在将冲压成形件从模具脱模的瞬间回弹后的所述冲压成形件的随着时间经过的形状变化所需的时间，其中，所述冲压成形方法包括：使用所述模具，将金属板冲压成形为所述冲压成形件的冲压成形工序；将该冲压成形后的冲压成形件从所述模具脱模的脱模工序；将该脱模后的冲压成形件的全部或一部分嵌入能够保持为预先确定的规定的形状的夹具，并将该冲压成形件的全部或一部分与该规定的形状相匹配地进行固定的脱模后夹具嵌入工序(jig fitting process after dierelease)，所述夹具包括与所述模具相同的形状的其他模具；将嵌入到该夹具的冲压成形件加热到比室温高的规定温度A，并在该规定温度A下保持小于30分钟的规定时间的加热保持工序；以及将该加热保持后的冲压成形件冷却到规定温度B(B<A)的冷却工序。
本发明的第三方式的冲压成形方法缩短在将冲压成形件从模具脱模的瞬间回弹后的所述冲压成形件的随着时间经过的形状变化所需的时间，其中，所述冲压成形方法包括：使用所述模具，将金属板冲压成形为所述冲压成形件的冲压成形工序；将该冲压成形后的冲压成形件从所述模具脱模的脱模工序；通过测定或计算来预测该脱模并回弹后的形状，将所述脱模后的冲压成形件的全部或一部分嵌入能够保持为与所述脱模并回弹后的形状相同的形状的夹具，并将该冲压成形件的全部或一部分与所述回弹后的形状相匹配地进行固定的脱模后夹具嵌入工序；将嵌入到该夹具的冲压成形件加热到比室温高的规定温度A，并在该规定温度A下保持小于30分钟的规定时间的加热保持工序；以及将该加热保持后的冲压成形件冷却到规定温度B(B<A)的冷却工序。
本发明的第四方式的冲压成形方法缩短在将冲压成形件从模具脱模的瞬间回弹后的所述冲压成形件的随着时间经过的形状变化所需的时间，其中，所述冲压成形方法包括：使用所述模具，将金属板冲压成形为所述冲压成形件的冲压成形工序；将该冲压成形后的冲压成形件从所述模具脱模的脱模工序；将该脱模后的冲压成形件加热到比室温高的规定温度A，并在该规定温度A下保持小于30分钟的规定时间的脱模后加热保持工序；以及将该加热保持后的冲压成形件冷却到规定温度B(B<A)的冷却工序。
可以将所述规定温度A设为130℃～150℃，并且将所述规定时间设为1分钟以上且3分钟以下。
本发明的冲压成形件的形状评价方法对在冲压成形后与其他部件组装加工的冲压成形件的形状进行评价，其中，所述冲压成形件的形状评价方法包括：使用模具将金属板冲压为所述冲压成形件的冲压成形工序；将该冲压成形后的冲压成形件从所述模具脱模的脱模工序；将该脱模后的冲压成形件加热到比室温高的规定温度A，并在该规定温度A下保持小于30分钟的规定时间的脱模后加热保持工序；将该加热保持后的冲压成形件冷却到规定温度B(B<A)的冷却工序；测定该冷却后的冲压成形件的形状的形状测定工序(shapemeasurement process)；以及如果该测定出的冲压成形件的形状在预先设定的规定的范围内，则判定为将该冲压成形件提供给所述组装加工的形状判定工序(shape determinationprocess)。
可以将所述规定温度A设为130℃～150℃，并且将所述规定时间设为1分钟以上且3分钟以下。
发明效果
根据本发明，与仅在室温下进行冲压成形件中的残余应力的缓和相比，能够缩短时间，因此，能够缩短从模具再次脱模并回弹后的所述冲压成形件的随着时间经过的形状变化所需的时间，进而能够减轻再次脱模后的形状变化。
另外，根据本发明，能够缩短冲压成形件的随着时间经过的形状变化所需的时间，高效地避免下一工序中的不良情况。这样，根据本发明，能够缓和工序上的时间上的制约，因此，能够提高冲压成形件的制造以及组装加工的生产率。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的冲压成形方法的各工序的流程的流程图。
图2是测定刚回弹之后的冲压成形件的随着时间经过的纵壁部的壁开度的变化量Xk随着时间的变化的结果的一例。
图3是在将冲压成形件加热到规定温度A的情况下，求出用于与室温下的壁开度的变化量(○)为相同程度的规定温度A下的必要保持时间的结果(●)的一例。
图4是表示在装入高温炉中并加热到规定温度A而保持的冲压成形件中，到各规定温度A为止的加热时间、在各规定温度A下充分产生形状变化所需的保持时间、以及从各规定温度A到室温(25℃)的冷却时间的图表。
图5是表示本发明的实施方式1的另一方式的冲压成形方法的各工序的流程的流程图。
图6是表示本发明的实施方式2的冲压成形方法的各工序的流程的流程图。
图7是表示本发明的实施方式3的冲压成形方法的各工序的流程的流程图。
图8是表示本发明的实施方式4的冲压成形件的形状评价方法的各工序的流程的流程图。
图9是表示在本发明的实施方式1～实施方式4以及实施例中作为对象的帽形截面形状的冲压成形件的图((a)是立体图，(b)成形下止点形状、刚回弹之后的形状以及时间经过后的形状)。
具体实施方式
为了解决上述课题，发明人为了确立缩短从模具脱模而回弹的冲压成形件的随着时间经过的形状变化所需的时间的方法，以图9(a)所示的帽形截面形状的冲压成形件1为对象，形状随着时间经过而变化的原因进行了各种研究。
其结果是，发明人着眼于应力随着时间的经过而逐渐缓和并减少的应力缓和现象(stress relaxation phenomenon)，查明了即使在刚回弹之后的冲压成形件1中，残余应力也随着时间的经过不受来自外部的强制而逐渐缓和，由此在冲压成形件1中形状以与力的力矩平衡的方式变化。
如上所述，不从外部受到强制而冲压成形件的形状发生变化的现象与持续从外部受到高载荷的结构部件逐渐变形的蠕变现象不同，至今还不为人所知，产生机理也不明确。另一方面，已知为了释放加工后的金属部件的残余应力，进行被称为“应变消除(straightening)”的热处理(heat-treating)，伴随着该应变消除，金属部件的形状发生变化。
因此，发明人着眼于温度，对回弹后的冲压成形件中的残余应力随着时间的经过不受来自外部的强制而逐渐缓和的现象所带来的温度的影响进行了研究。
在该研究中，以图9(a)所示那样的帽形截面形状的冲压成形件1为例，将冲压成形至成形下止点的冲压成形件1从模具脱模后，将冲头肩R部3局部加热到50℃、150℃或200℃，并对冲压成形件1的随着时间经过的形状变化进行测定，与未加热而在室温(25℃)下经过了时间的冲压成形件1的形状变化进行比较。
在此，作为冲压成形件1的形状变化，以纵壁部4的壁开度为对象，如图9(b)所示，以刚回弹之后的冲压成形件1为基准，将时间经过后的冲压成形件1的纵壁部4的在冲压成形方向(press forming direction)上距顶板部(top portion)2为距离Hs的位置的宽度方向的变化量作为纵壁部的壁开度的变化量Xk进行测定。
图2表示从刚脱模而回弹之后到经过两天为止的纵壁部4的壁开度的变化量Xk的测定结果。如图2所示，刚脱模而回弹之后(小于0.1s)的变化量Xk为0.05mm，不对冲压成形件1进行加热而直接将其放置在室温(25℃)下，由此变化量Xk增加，在经过30分钟的时刻成为0.75mm。之后，变化量Xk也随着时间的经过而逐渐增加，在经过两天的时刻成为0.83mm，大致固定。与此相对，在将冲压成形件1从模具脱模后加热的情况下，与未加热而在室温(25℃)下使形状变化的情况相比，冲压成形件的形状变化在更短时间内产生。并且，可知加热的温度越高，形状变化在更短时间内产生。
根据该结果，发现如果将金属部件加热到50℃～200℃的温度区域，则能够缩短冲压成形件的随着时间经过的形状变化所需的时间。需要说明的是，将加热的温度设为200℃以下是因为，即使加热到200℃以上，形状变化所需的时间也不会缩短，加热时间和冷却时间变长，反而会产生工序上的时间上的制约。
进而，对于加热到50℃～200℃的情况，求出达到与在室温下放置30分钟时的变化量(＝0.75mm)相同的变化量Xk为止的各温度下的必要保持时间，将结果示于图3。如图3所示，加热时的温度越高，达到在室温(25℃)下放置30分钟时的变化量Xk为止的必要保持时间越短，在120℃时低于5分钟，从150℃左右开始饱和，在150℃以上时小于1分钟。
这样，加热时的规定温度A越高，越能够缩短必要保持时间。但是，在将冲压成形件装入维持在一定气氛的高温炉中进行加热的情况下，加热的规定温度A越高，用于将冲压成形件加热到规定温度A的加热时间以及用于从规定温度A冷却到室温(25℃)的冷却时间越长。
图4中，作为一例，示出在将使用板厚1.5mm的钢板作为金属板的冲压成形件1装入气氛温度(ambient temperature)250℃的高温炉中进行加热的情况下，达到各规定温度A的加热时间、在各规定温度A下形状变化所需的保持时间、以及从各规定温度A到室温(25℃)的冷却时间。在此，各规定温度A下的保持时间由图3所示的结果给出。
由图4得到如下见解：考虑到加热时间以及冷却时间，将刚回弹之后的冲压成形件装入高温炉中，使冲压成形件的残余应力缓和而成为几乎不产生形状变化的状态所需的时间(加热时间+保持时间+冷却时间)为最小的规定温度的优选范围为130℃～150℃。
并且，在130℃～150℃的规定温度A的范围内的保持时间，130℃时的3分钟最长，150℃时的1分钟最短，因此，得到如下见解：如下在130℃～150℃的规定温度A保持1分钟以上且3分钟以下，则能够得到与在室温(25℃)下放置30分钟以上时同等的形状变化。
本发明是基于上述见解而完成的，以下，通过实施方式1～实施方式4进行说明。需要说明的是，在实施方式1～实施方式4中，以图9中作为一例所示的冲压成形件1为例进行说明，该冲压成形件1是具有顶板部2、纵壁部4以及凸缘部6的帽形截面形状，作为弯曲棱线部(bend ridge)，具有将顶板部2与纵壁部4连接的冲头肩R部(shoulder part of apunch)3和将纵壁部4与凸缘部(flange portion)6连接的冲模肩R部5。
[实施方式1]
本发明的实施方式1的冲压成形方法缩短在从模具脱模的瞬间回弹的冲压成形件1(图9)的随着时间经过的形状变化所需的时间，如图1所示，包括冲压成形工序S1、脱模工序S3、脱模后模具嵌入工序S5、加热保持工序S7以及冷却工序S9。
<冲压成形工序>
冲压成形工序S1是使用模具将金属板冲压成形为冲压成形件1的工序。在冲压成形工序S1中使用的模具例如只要具备冲模和冲头(punch)，能够使冲模向冲头侧相对移动至成形下止点而冲压成形，则没有特别限定。
<脱模工序>
脱模工序S3是将在冲压成形工序S1中冲压成形的冲压成形件1从模具脱模的工序。在脱模工序S3中从模具脱模的冲压成形件1在脱模的瞬间回弹，产生图9(b)的虚线所示那样的纵壁部4的壁开度。
<脱模后模具嵌入工序>
脱模后模具嵌入工序S5是将在脱模工序S3中从模具脱模的冲压成形件1嵌入在冲压成形工序S1中用于冲压成形的模具，将冲压成形件1与成形下止点形状相匹配地进行固定的工序。在此，成形下止点形状是指在冲压成形工序S1中使用的模具的成形下止点处的冲压成形件1的形状(以下，相同)。
<加热保持工序>
加热保持工序S7是将嵌入到模具的冲压成形件1加热到比室温高的规定温度A，并在规定温度A下保持小于30分钟的规定时间的工序。
如上述图3以及图4所示，加热保持工序S7优选将加热冲压成形件1的规定温度A设为130℃～150℃，并且将规定时间设为1分钟以上且3分钟以下。
另外，在加热保持工序S7中对冲压成形件1进行加热的手段没有特别限定，例如，可以是将冲压成形件1连同固定的模具一起装入气氛温度保持恒定的高温炉中进行加热的手段、使用高频感应加热(high frequency induction heating)对固定于模具的冲压成形件1进行加热的手段。
<冷却工序>
冷却工序S9是将在加热保持工序S7中以规定温度A加热保持的冲压成形件1冷却到室温的工序。需要说明的是，冷却后的冲压成形件1的温度不限于室温，可以是比上述加热的规定温度A低的规定温度B(B<A)。冷却工序S9中的冷却方式可以是自然空冷(naturalair cooling)，也可以是通过冷却风扇等积极地通风的强制空冷(forced air cooling)中的任一种，但由于强制空冷能够缩短冷却时间，因此优选。
以上，根据本实施方式1的冲压成形方法，将在脱模的瞬间回弹的冲压成形件1嵌入模具而固定为成形下止点形状，加热到比室温高的规定温度A并保持小于30分钟的规定时间，由此，与在室温下进行相比，能够在短时间内缓和冲压成形件1中的残余应力。并且，根据本实施方式1的冲压成形方法，能够降低将嵌入模具并加热保持的冲压成形件1再次从模具脱模并回弹后的随着时间经过的形状变化。
需要说明的是，本实施方式1的冲压成形方法在脱模后模具嵌入工序S5中，利用用于冲压成形件1的冲压成形的模具，将冲压成形件1的整体固定为成形下止点形状。不过，作为本实施方式1的冲压成形方法的另一方式，如图5所示，也可以包括脱模后夹具嵌入工序S11以及加热保持工序S13，来代替脱模后模具嵌入工序S5以及加热保持工序S7。
<脱模后夹具嵌入工序>
脱模后夹具嵌入工序S11是如下工序：将在脱模工序S3中脱模后的冲压成形件1的全部或一部分嵌入能够保持为预先确定的规定的形状的夹具，并将冲压成形件1的全部或一部分与该规定的形状相匹配地进行固定，该夹具包括与在冲压成形工序中使用的模具相同的形状的其他模具。
另外，不仅是与冲压成形工序的模具相同的形状，作为预先确定的规定的形状，例如设为冲压成形件1的目标形状(作为产品而规定的形状)、或者从成形下止点回弹后的形状等下止点形状与目标形状(target shape)之间的中间形状(intermediate shape)即可。
需要说明的是，回弹后的形状通过测定或计算来预测脱模并回弹后的冲压成形件1的形状即可。在该情况下，将脱模后的冲压成形件1的全部或一部分嵌入能够保持为与脱模并回弹后的形状相同的形状的夹具，并将该冲压成形件1的全部或一部分与所述回弹后的形状相匹配地进行固定。
另外，使用夹具将冲压成形件1保持为规定的形状是指，可以使用将冲压成形件1的整体保持为规定的形状的夹具，也可以使用仅将冲压成形件1的一部分、例如冲头肩R部3保持为规定的形状的夹具。
<加热保持工序>
加热保持工序S13是将在脱模后夹具嵌入工序S11中嵌入到夹具的冲压成形件1加热到比室温高的规定温度A，并在该规定温度A下保持小于30分钟的规定时间的工序。
这样，在本实施方式1的冲压成形方法的另一方式中，也能够促进残余应力的缓和，因此，能够在短时间内进行回弹后的随着时间经过的形状变化，进而能够抑制之后的形状变化。
需要说明的是，本实施方式1的另一方式的加热保持工序S13优选将对冲压成形件1进行加热的规定温度A设为130℃～150℃，并且将规定时间设为1分钟以上且3分钟以下。
[实施方式2]
本发明的实施方式2的冲压成形方法，缩短在将作为一例如图9(a)所示那样的冲压成形件1从模具脱模的瞬间回弹后的冲压成形件1的随着时间经过的形状变化所需的时间，如图6所示，包括冲压成形工序S21、脱模工序S23、脱模后加热保持工序S25以及冷却工序S27。在此，冲压成形工序S21以及脱模工序S23与上述实施方式1的冲压成形工序S1以及脱模工序S3相同，因此，在此省略它们的说明，以下，对脱模后加热保持工序S25以及冷却工序S27进行说明。
<脱模后加热保持工序>
脱模后加热保持工序S25是将在脱模工序S23中脱模后的冲压成形件1加热到比室温高的规定温度A，并在该规定温度A下保持小于30分钟的规定时间的工序。
在脱模后加热保持工序S25中，通过在规定温度A下保持规定时间，能够使冲压成形件1产生形状变化。
需要说明的是，脱模后加热保持工序S25中的规定温度A优选设为130℃～150℃的范围，规定时间优选设为1分钟以上且3分钟以下。
<冷却工序>
冷却工序S27是将在脱模后加热保持工序S25中加热并在规定温度A下保持了规定时间的冲压成形件1冷却到室温的工序。冷却工序S27中的冷却方式可以是自然空冷，也可以是通过冷却风扇(cooling blower)等积极地通风的强制空冷中的任一种，但由于强制空冷能够缩短冷却时间，因此优选。需要说明的是，冷却后的冲压成形件的温度不限于室温，只要设为比上述加热的规定温度A低的规定温度B(B<A)即可。
这样，根据本实施方式2的冲压成形方法，通过加热到比室温高的规定温度A并保持规定时间，在提供给组装加工之前，与在室温下进行相比，能够在短时间内产生冲压成形件1的随着时间经过的应力缓和(stress relaxation)引起的形状变化。由此，能够缓和将冲压成形件1提供给下一工序的与其他部件的组装加工之前的形状变化用的等待时间等工序上的时间上的制约。
[实施方式3]
本发明的实施方式3的冲压成形方法缩短在将作为一例如图9(a)所示那样的冲压成形件1从模具脱模的瞬间回弹后的冲压成形件1的随着时间经过的形状变化所需的时间，如图7所示，包括冲压成形工序S31、脱模前加热保持工序S33、冷却工序S35以及脱模工序S37。需要说明的是，由于冲压成形工序S31与上述实施方式1的冲压成形工序S1相同，因此，以下，对脱模前加热保持工序S33、冷却工序S35以及脱模工序S37进行说明。
<脱模前加热保持工序>
脱模前加热保持工序S33是如下工序：在冲压成形工序S31中使用模具对冲压成形件1进行冲压成形后，不从模具脱模而在成形下止点位置加热到比室温高的规定温度A，并在该规定温度A下保持小于30分钟的规定时间。
<冷却工序>
冷却工序S35是将在脱模前加热保持工序S33中加热保持的冲压成形件1冷却到室温的工序。在冷却工序S35中，连同将冲压成形件1固定为成形下止点形状的模具一起冷却。需要说明的是，冷却后的冲压成形件1的温度不限于室温，只要设为比上述加热的规定温度A低的规定温度B(B<A)即可。
<脱模工序>
脱模工序S37是将在冷却工序S35中冷却后的冲压成形件1从模具脱模的工序。
根据本实施方式3的冲压成形方法，不使冲压成形至成形下止点的冲压成形件从模具脱模而以成形下止点形状固定，加热到比室温高的规定温度A并保持小于30分钟的规定时间。由此，与在室温下保持在模具内的情况相比，即使缩短在模具内保持的时间，也能够缓和冲压成形件的残余应力，能够充分降低从模具脱模并回弹后的随着时间经过的形状变化。
[实施方式4]
本发明的实施方式4的冲压成形件的形状评价方法对作为一例如图9(a)所示那样的在冲压成形后与其他部件组装加工的冲压成形件1的形状在提供给冲压成形件的组装加工之前进行评价，如图8所示，包括冲压成形工序S41、脱模工序S43、脱模后加热保持工序S45、冷却工序S47、形状测定工序S49以及形状判定工序S51。
在此，冲压成形工序S41以及脱模工序S43与上述实施方式1的冲压成形工序S1以及脱模工序S3相同，脱模后加热保持工序S45以及冷却工序S47与上述实施方式2的脱模后加热保持工序S25以及冷却工序S27相同，因此，以下，对形状测定工序S49和形状判定工序S51进行说明。
<形状测定工序>
形状测定工序S49是对在冷却工序S47中冷却后的冲压成形件1的形状进行测定的工序。
将冲压成形件1以规定温度A以及规定时间加热保持而使其产生形状变化后测定形状的理由是，通过加热到比室温高的规定温度A，能够在比室温短的时间内缓和冲压成形件1中的残余应力，迅速产生由应力缓和引起的形状变化。
<形状判定工序>
形状判定工序S51是如下工序：如果在形状测定工序S49中测定出的冲压成形件1的形状在预先设定的规定的范围内，则判定为将冲压成形件1提供给组装加工。
形状判定工序S51中的预先设定的规定的范围内，只要在与其他部件的组装加工中不产生不良情况的程度的范围内适当设定即可。
这样，根据本实施方式4的冲压成形件的形状评价方法，将冲压成形后的冲压成形件1脱模，加热到比室温高的规定温度A并保持规定时间，在比室温短的时间内使随着时间经过的应力缓和引起的形状变化充分，然后冷却到规定温度B(B<A)，测定其形状，如果该测定出的冲压成形件1的形状在预先设定的规定的范围内，则判定为提供给下一工序。由此，能够缓和工序上的时间上的制约，并且，能够防止在冲压成形后到被组装加工为止的期间在冲压成形件1产生形状变化而在下一工序中产生不良情况。
需要说明的是，本发明的冲压成形方法以及冲压成形件的形状评价方法对作为坯料使用的金属板、冲压成形件的形状以及种类等没有特别限制，对于使用冲压成形件的残余应力变高的金属板进行冲压成形而得到的汽车部件更有效。
具体而言，关于坯料，优选拉伸强度(tensile strength)为440～1470MPa级(MPa-class)。拉伸强度小于440MPa级的金属板由于冲压成形件内部的残余应力低，因此，随着时间变化的影响相对变小，因此使用本发明的优点少。但是，对于汽车外板(automotiveouter panel)等刚性(rigidity)低的部件，由于容易受到残余应力的变化引起的形状变化，因此，即使是拉伸强度小于440MPa级的金属板，也可以应用本发明。
另一方面，金属板的拉伸强度的上限没有特别限定，但超过1470MPa级的金属板缺乏延展性(ductility)，因此，例如在以冲压成形件1为对象的情况下，在冲压成形的过程中，有时会在冲头肩R部3、冲模肩R部(shoulder part of a die)5产生裂纹(fracture)，无法进行冲压成形。
另外，关于冲压成形件的形状，本发明也不限定于以图9所示那样的帽形截面形状的冲压成形件1为对象，例如，能够将本发明优选应用于Z字截面形状(Z-shaped crosssection)、コ字截面形状(U-shaped cross section)或L形截面形状(L-shaped crosssection)的冲压成形件等具有残余应力变高的部位的形状的冲压成形件。
作为冲压成形件的种类，优选将本发明应用于刚性低的车门或车顶、发动机罩等外板部件、使用高强度的金属板的A柱(pillar)或B柱、车顶纵梁(roof rail)、侧纵梁、前纵梁、后纵梁、横梁等骨架部件(body frame parts)这样的汽车部件。
[实施例]
进行了用于确认本发明的冲压成形方法的作用效果的实验，以下对其结果进行说明。
在实验中，首先，使用具有以下表1所示的机械特性(mechanical properties)的金属板，如图9(a)所示，以具有顶板部2、纵壁部4以及凸缘部6的帽形截面形状的冲压成形件1为对象。冲压成形件1的成形下止点形状为：顶板部2的宽度LT为50mm，成形高度H为50mm，纵壁部4的倾斜角度θv为3°，冲头肩R部3的曲率半径以及弯曲角度为5mm以及95°，冲模肩R部5的曲率半径R以及弯曲角度为5mm以及95°。
[表1]
而且，作为发明例，针对将从模具脱模而回弹的冲压成形件1放回模具并在规定温度A下保持成形下止点形状规定时间的情况和不使冲压成形至成形下止点的冲压成形件1直接脱模而在模具内在规定温度A下保持规定时间的情况，分别测定脱模而回弹后的冲压成形件1的随着时间经过的形状变化。
另外，作为现有例而针对将冲压成形至成形下止点的冲压成形件1不保持在模具内而脱模的情况、以及作为比较例而针对将脱模而回弹的冲压成形件1放回模具并在室温(25℃)下保持成形下止点形状规定时间的情况和不从模具脱模而在模具内在室温(25℃)下保持规定时间的情况，也分别测定脱模而回弹后的冲压成形件1的随着时间经过的形状变化。
需要说明的是，作为冲压成形件1的随着时间经过的形状变化，如图9(b)所示，使冲压成形件1的顶板部2的长边方向中央与成形下止点形状一致，测定在冲压成形方向上距顶板部2为距离Hs＝40mm的位置的宽度方向的距离(纵壁部4的壁开度的变化量Xk)。
表2表示在冲压成形件1刚冲压成形之后(刚脱模而回弹之后)和在模具中保持规定时间后从脱模起的各经过时间测定纵壁部4的壁开度的变化量Xk的结果。在此，表2所示的变化量Xk以刚从模具脱模而回弹之后的冲压成形件1的形状为基准。
[表2]
*1暂时从模具取出并测定变化量Xk，再次放回模具并保持
现有例是将冲压成形至成形下止点的冲压成形件1从模具脱模并在室温下放置的例子。在刚冲压成形之后(刚脱模而回弹之后)起两天后，纵壁部4的变化量Xk为1.7mm。
比较例1是将最初脱模而回弹的冲压成形件1放回模具，在室温下保持后再次脱模，再将该冲压成形件1放回模具，反复进行上述操作。在从最初脱模起15分钟后，纵壁部4的变化量Xk为0.2mm，在30分钟后为0.3mm，随着时间的经过而增加，在两天后为0.5mm而固定。而且，这些变化量与现有例中的变化量Xk(＝1.7mm)相比降低。
在发明例1中，将最初脱模而回弹的冲压成形件1放回模具，用炉在6分钟加热到150℃后，在150℃下保持1分钟，之后从炉中取出，进行8分钟强制空冷，冷却到室温后再次脱模，再将该冲压成形件1放回模具，反复进行加热、保持、冷却。在从最初脱模起15分钟后，纵壁部4的变化量Xk为0.3mm，在30分钟后为0.5mm，大致固定。
这样，从最初脱模到壁开度的变化量Xk达到0.3mm以及0.5mm为止的所需时间在发明例1中分别短至15分钟以及30分钟，与此相对，在比较例1中分别长达30分钟以及两天。由此表明，通过将脱模而回弹的冲压成形件1放回模具并加热到规定温度A而保持小于30分钟的规定时间，与在室温下保持的情况相比，能够在短时间内产生随着时间经过的形状变化。
另外，在发明例1中，从最初脱模起两天后的变化量Xk为0.5mm，与现有例相比降低。
表3表示对将冲压成形至成形下止点的冲压成形件1直接在模具内保持规定时间后脱模后的壁开度的变化量Xk进行测定的结果。在此，表3所示的变化量Xk以从成形下止点回弹后的冲压成形件1的形状为基准。
[表3]
*1暂时从模具取出并测定变化量Xk，再次放回模具并保持
*2因处于模具内而不能测量
比较例2是在冲压成形后直接在模具内保持在室温(25℃)后脱模的例子。对变化量Xk而言，在模具中保持15分钟后刚脱模之后为0.3mm，之后，再次放回模具起经过15分钟后再次刚脱模之后(模具内的保持时间的累计为30分钟)的变化量为Xk＝0.6mm，再次放回模具经过两天后刚脱模之后的变化量为Xk＝1.0mm，均低于现有例中的变化量Xk(＝1.7mm)。
发明例2是在冲压成形后用6分钟通过感应加热(induction heating)加热到150℃，在150℃下保持1分钟后，之后从炉中取出，进行8分钟强制空冷后脱模的例子。在测定变化量Xk后，进而将该冲压成形件1放回模具，反复进行加热、保持、冷却。发明例2中的变化量Xk在模具内加热、保持、冷却15分钟后刚脱模之后为0.6mm，之后再次放回模具再加热、保持、冷却15分钟(模具内的累计保持时间为30分钟)后刚脱模之后为1.0mm，再次放回模具，最后在室温下在模具内保持两天后刚脱模之后的变化量为1.0mm，没有变化而固定。
由此，在发明例2中，冲压成形后经过两天后的变化量Xk与现有例(1.7mm)相比大幅降低。进而示出如下情况：在发明例2中，变化量Xk＝0.6mm以及1.0mm所需的模具内的累计保持时间在发明例2的情况下分别为15分钟以及30分钟，与比较例2的30分钟以及两天相比，能够缩短模具内的累计保持时间。
工业实用性
根据本发明，能够提供一种能够缩短冲压成形而回弹后的随着时间经过的冲压成形件的形状变化所需的时间并且降低回弹后的随着时间经过的冲压成形件的形状变化的冲压成形方法、以及缩短在下一工序中与其他部件组装加工之前冲压成形件的形状变化所需的时间来评价该冲压成形件的形状的冲压成形件的形状评价方法。
附图标记说明
1 冲压成形件
2 顶板部
3 冲头肩R部
4 纵壁部
5 冲模肩R部
6 凸缘部

Claims (7)

1.一种冲压成形方法，缩短在将冲压成形件从模具脱模的瞬间回弹后的所述冲压成形件的随着时间经过的形状变化所需的时间，其特征在于，所述冲压成形方法包括：
使用所述模具，将金属板冲压成形为所述冲压成形件的冲压成形工序；
将冲压成形后的所述冲压成形件从所述模具脱模的脱模工序；
将脱模后的所述冲压成形件嵌入所述模具，并将该冲压成形件与成形下止点形状相匹配地进行固定的脱模后模具嵌入工序；
将嵌入到所述模具的所述冲压成形件加热到比室温高的规定温度A，并在该规定温度A下保持小于30分钟的规定时间的加热保持工序；以及
将加热保持后的所述冲压成形件冷却到规定温度B(B<A)的冷却工序。
2.一种冲压成形方法，缩短在将冲压成形件从模具脱模的瞬间回弹后的所述冲压成形件的随着时间经过的形状变化所需的时间，其特征在于，所述冲压成形方法包括：
使用所述模具，将金属板冲压成形为所述冲压成形件的冲压成形工序；
将该冲压成形后的冲压成形件从所述模具脱模的脱模工序；
将该脱模后的冲压成形件的全部或一部分嵌入能够保持为预先确定的规定的形状的夹具，并将该冲压成形件的全部或一部分与该规定的形状相匹配地进行固定的脱模后夹具嵌入工序，所述夹具包括与所述模具相同的形状的其他模具；
将嵌入到该夹具的冲压成形件加热到比室温高的规定温度A，并在该规定温度A下保持小于30分钟的规定时间的加热保持工序；以及
将该加热保持后的冲压成形件冷却到规定温度B(B<A)的冷却工序。
3.一种冲压成形方法，缩短在将冲压成形件从模具脱模的瞬间回弹后的所述冲压成形件的随着时间经过的形状变化所需的时间，其特征在于，所述冲压成形方法包括：
使用所述模具，将金属板冲压成形为所述冲压成形件的冲压成形工序；
将该冲压成形后的冲压成形件从所述模具脱模的脱模工序；
通过测定或计算来预测该脱模并回弹后的形状，将所述脱模后的冲压成形件的全部或一部分嵌入能够保持为与所述脱模并回弹后的形状相同的形状的夹具，并将该冲压成形件的全部或一部分与所述回弹后的形状相匹配地进行固定的脱模后夹具嵌入工序；
将嵌入到该夹具的冲压成形件加热到比室温高的规定温度A，并在该规定温度A下保持小于30分钟的规定时间的加热保持工序；以及
将该加热保持后的冲压成形件冷却到规定温度B(B<A)的冷却工序。
4.一种冲压成形方法，缩短在将冲压成形件从模具脱模的瞬间回弹后的所述冲压成形件的随着时间经过的形状变化所需的时间，其特征在于，所述冲压成形方法包括：
使用所述模具，将金属板冲压成形为所述冲压成形件的冲压成形工序；
将该冲压成形后的冲压成形件从所述模具脱模的脱模工序；
将该脱模后的冲压成形件加热到比室温高的规定温度A，并在该规定温度A下保持小于30分钟的规定时间的脱模后加热保持工序；以及
将该加热保持后的冲压成形件冷却到规定温度B(B<A)的冷却工序。
5.如权利要求1～4中任一项所述的冲压成形方法，其特征在于，
将所述规定温度A设为130℃～150℃，并且将所述规定时间设为1分钟以上且3分钟以下。
6.一种冲压成形件的形状评价方法，对在冲压成形后与其他部件组装加工的冲压成形件的形状进行评价，其特征在于，所述冲压成形件的形状评价方法包括：
使用模具将金属板冲压为所述冲压成形件的冲压成形工序；
将该冲压成形后的冲压成形件从所述模具脱模的脱模工序；
将该脱模后的冲压成形件加热到比室温高的规定温度A，并在该规定温度A下保持小于30分钟的规定时间的脱模后加热保持工序；
将该加热保持后的冲压成形件冷却到规定温度B(B<A)的冷却工序；
测定该冷却后的冲压成形件的形状的形状测定工序；以及
如果该测定出的冲压成形件的形状在预先设定的规定的范围内，则判定为将该冲压成形件提供给所述组装加工的形状判定工序。
7.如权利要求6所述的冲压成形件的形状评价方法，其特征在于，
将所述规定温度A设为130℃～150℃，并且将所述规定时间设为1分钟以上且3分钟以下。
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