本發(fā)明涉及由鋼材制成的被成型坯料的沖壓成型方法以及用于該沖壓成型方法的沖壓成型用模具。

本申請(qǐng)基于2014年05月19日在日本國(guó)申請(qǐng)的特愿2014－103735號(hào)主張優(yōu)先權(quán)，在此援引其內(nèi)容。

背景技術(shù)：

作為從板狀的坯料或杯狀的中間坯料等成型出具有縱壁部及與該縱壁部連續(xù)的底壁部的有底圓筒狀部件作為最終產(chǎn)品的成型方法，拉延成型方法正被廣泛采用。

例如，非專利文獻(xiàn)1記載有內(nèi)徑從底部至開(kāi)口部為恒定的圓筒狀容器和具有內(nèi)徑在從底部到開(kāi)口部的中途發(fā)生變化的臺(tái)階部的帶臺(tái)階的圓筒狀產(chǎn)品的成型方法。即，對(duì)于在第一工序中從圓盤狀坯料已成型為杯狀的中間坯料，在第二工序中再次進(jìn)行拉延加工，通過(guò)這樣的再拉延加工方法將杯狀的中間坯料進(jìn)一步拉延成型，這種方法通常被廣泛采用。

在這種再拉延加工方法中，將在所述第一工序中成型的杯狀中間坯料夾持在收納該中間坯料的凹模和被插入到該中間坯料內(nèi)部的圓筒狀工具即防皺壓料件之間。然后，將同軸地貫通所述防皺壓料件內(nèi)部的凸模壓入，以使其插入到在所述凹模的底部形成的圓柱狀空間內(nèi)，從而在杯狀中間坯料的底壁部成型出圓筒狀的突起部。但是，在該成型方法中，有時(shí)不能利用凸模將構(gòu)成杯狀中間坯料的底壁部的材料充分送到所述圓柱狀空間內(nèi)。在這種情況下，存在在凸模的前端棱部使中間坯料的底壁部斷裂或產(chǎn)生向所述圓柱狀空間內(nèi)的材料供給不足導(dǎo)致的成型不良這樣的問(wèn)題。

針對(duì)這種問(wèn)題，在專利文獻(xiàn)1、非專利文獻(xiàn)1及非專利文獻(xiàn)2中，公開(kāi)了通過(guò)利用被分割成多個(gè)的模具來(lái)防止成型不良的方法。即，在像以往的再拉延加工方法一樣，將第一凸模壓入杯狀中間坯料的底壁部而將圓筒狀的突起部成型的同時(shí)，利用第二凸模按壓所述中間坯料的上緣部。根據(jù)該方法，由于受到第二凸模的按壓力，向第一凸模的前端棱部周圍的材料供給獲得促進(jìn)，其結(jié)果是，能夠防止材料斷裂等帶來(lái)的成型不良。

進(jìn)一步地，專利文獻(xiàn)2公開(kāi)了不通過(guò)杯狀中間坯料進(jìn)行成型，而是從板狀坯料通過(guò)單道工序成型為最終產(chǎn)品的方法。

在這些成型方法中，將被分割成多個(gè)的模具各部分(例如，第一凸模、第二凸模)的移動(dòng)速度分別維持在合適值，對(duì)于成型不產(chǎn)生成型不良是重要的。在該情況下，模具各部分的移動(dòng)速度要考慮成型前的坯料尺寸的偏差、成型過(guò)程中的模具與坯料之間的潤(rùn)滑狀態(tài)的偏差等，而且，還希望能夠一邊根據(jù)材料向模具內(nèi)的充滿狀況等成型進(jìn)展?fàn)顩r將模具各部分的移動(dòng)速度恰當(dāng)?shù)匦拚秊楹线m值，一邊進(jìn)行成型。

專利文獻(xiàn)3～5公開(kāi)了對(duì)沖壓成型中的模具內(nèi)的載荷分布或應(yīng)變量進(jìn)行測(cè)定的方法及裝置。但是，在通常采用的成型方法中，只會(huì)以在成型開(kāi)始前預(yù)先設(shè)定的恒定速度將被分割的模具各部分各自移動(dòng)著進(jìn)行成型，而不會(huì)根據(jù)坯料尺寸或沖壓成型進(jìn)展?fàn)顩r，在成型中對(duì)移動(dòng)速度進(jìn)行修正。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本國(guó)特開(kāi)2004－322104號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本國(guó)特開(kāi)2010－214381號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本國(guó)特開(kāi)2008－149349號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)4：日本國(guó)特開(kāi)2008－173686號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)5：日本國(guó)特開(kāi)2010－115702號(hào)公報(bào)

非專利文獻(xiàn)

非專利文獻(xiàn)1：鈴村敬：塑性和加工、51－594(2010)、p.9.

非專利文獻(xiàn)2：橫井道治：塑性和加工、51－594(2010)、p.13.

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的課題

在上述的沖壓成型方法中，若在成型中獨(dú)立地移動(dòng)的第一凸模與第二凸模的移動(dòng)速度比不恰當(dāng)，則有可能任一方的凸模載荷變得過(guò)大，最終超過(guò)拉延加工裝置的成型載荷極限，導(dǎo)致不能繼續(xù)進(jìn)行成型。

相反地，雖然第一凸模及第二凸模這兩者的載荷都在拉延加工裝置的成型載荷極限的范圍內(nèi)，但如果在模具內(nèi)留有材料的未充滿部，作為其結(jié)果也有可能引起產(chǎn)品的形狀不良。

本發(fā)明是鑒于上述情況做出，其目的在于，提供一種沖壓成型方法及沖壓成型用模具，其能夠在使被分割成多個(gè)部分的模具的各部分獨(dú)立地動(dòng)作時(shí)，防止成型載荷超過(guò)沖壓成型裝置的載荷極限而不能成型，而且，還能夠穩(wěn)定地成型不存在模具內(nèi)的材料未充滿引起的形狀不良的產(chǎn)品。

用于解決課題的手段

本發(fā)明為了達(dá)到解決上述課題的目的，研究了以非接觸方式掌握模具內(nèi)規(guī)定位置處的材料流入的方法。并且，作為該方法的一個(gè)例子，在模具上設(shè)置測(cè)定模具變形的傳感器，利用該傳感器測(cè)定產(chǎn)生于模具的變形量，從而對(duì)成型中的模具的過(guò)載荷狀況進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)這種方法，能夠防止施加于模具的載荷大幅超過(guò)沖壓成型裝置的載荷極限而導(dǎo)致不能成型、或模具內(nèi)的材料未充滿帶來(lái)的產(chǎn)品形狀不良。

即，本發(fā)明的主要內(nèi)容如下。

(1)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的沖壓成型方法包括：第一工序，在分別獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)被分割成多個(gè)的模具的各部分而對(duì)被成型坯料進(jìn)行沖壓成型的同時(shí)，求出沖壓成型中的所述被成型坯料對(duì)所述模具的所述各部分施加的按壓力；第二工序，對(duì)所述模具的所述各部分的每一個(gè)調(diào)整所施加的驅(qū)動(dòng)力、驅(qū)動(dòng)速度、驅(qū)動(dòng)時(shí)機(jī)中的至少一個(gè)，以使基于所述按壓力而被檢測(cè)出接近過(guò)載荷狀態(tài)的所述被成型坯料的加工部分向所述被成型坯料的其他加工部分流動(dòng)。

(2)在上述(1)記載的實(shí)施方式中，優(yōu)選地，在所述第一工序中，基于所述模具的變形量求出所述按壓力，所述模具的變形量伴隨著所述沖壓成型中的所述被成型坯料的流動(dòng)而產(chǎn)生。

(3)在上述(1)或(2)記載的實(shí)施方式中，優(yōu)選地，在所述第二工序中，根據(jù)所述按壓力是否超過(guò)了規(guī)定的閾值來(lái)判定是否接近所述過(guò)載荷狀態(tài)。

(4)在上述(1)～(3)的任一項(xiàng)記載的實(shí)施方式中，優(yōu)選地，所述沖壓成型是將所述被成型坯料成型為具有軸線的圓筒狀部件的拉延成型，在以所述軸線為中心的周向的多個(gè)部位求出所述按壓力。

(5)在上述(1)～(3)的任一項(xiàng)記載的實(shí)施方式中，優(yōu)選地，所述沖壓成型是將所述被成型坯料成型為具有軸線的圓筒狀部件的拉延成型，在沿著所述軸線的延伸方向的多個(gè)部位求出所述按壓力。

(6)在上述(5)記載的情況下，優(yōu)選地，進(jìn)而在以所述軸線為中心的周向的多個(gè)部位求出所述按壓力。

(7)在上述(1)～(6)的任一項(xiàng)記載的實(shí)施方式中，優(yōu)選地，所述模具包含凹模及凸模，利用在所述凹模及所述凸模中的至少一方設(shè)置的應(yīng)變傳感器求出所述按壓力。

(8)在上述(1)～(7)的任一項(xiàng)記載的實(shí)施方式中，優(yōu)選地，在所述第一工序之前進(jìn)行準(zhǔn)備工序，所述準(zhǔn)備工序包括：計(jì)算工序，通過(guò)數(shù)值計(jì)算求出所述驅(qū)動(dòng)力、所述驅(qū)動(dòng)速度及所述驅(qū)動(dòng)時(shí)機(jī)中的至少一個(gè)與不伴隨所述過(guò)載荷狀態(tài)的所述按壓力之間的預(yù)測(cè)對(duì)應(yīng)關(guān)系；實(shí)測(cè)工序，按照在所述計(jì)算工序得到的所述預(yù)測(cè)對(duì)應(yīng)關(guān)系，在分別獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)所述模具的所述各部分而對(duì)所述被成型坯料進(jìn)行沖壓成型的同時(shí)，實(shí)際測(cè)量成型中的所述被成型坯料對(duì)所述模具的所述各部分施加的所述按壓力，從而求出實(shí)際測(cè)量到的所述按壓力與所述驅(qū)動(dòng)力、所述驅(qū)動(dòng)速度及所述驅(qū)動(dòng)時(shí)機(jī)中的至少一個(gè)之間的實(shí)測(cè)對(duì)應(yīng)關(guān)系；修正工序，求出在所述計(jì)算工序得到的所述預(yù)測(cè)對(duì)應(yīng)關(guān)系與在所述實(shí)測(cè)工序得到的所述實(shí)測(cè)對(duì)應(yīng)關(guān)系之間的差異，修正所述預(yù)測(cè)對(duì)應(yīng)關(guān)系；按照在所述準(zhǔn)備工序得到的修正后的所述預(yù)測(cè)對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行所述第一工序。

(9)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的沖壓成型用模具為，該模具被分割成多個(gè)，各部分分別受到驅(qū)動(dòng)力而對(duì)被成型坯料進(jìn)行沖壓成型，所述沖壓成型用模具設(shè)有傳感器，該傳感器獲取在所述沖壓成型時(shí)所述模具的成型面自所述被成型坯料受到的按壓力。

(10)在上述(9)記載的實(shí)施方式中，優(yōu)選地，所述沖壓成型用模具是用于將所述被成型坯料成型為具有軸線的圓筒狀部件的拉延成型用模具，所述傳感器設(shè)置在以所述軸線為中心的周向的多個(gè)部位。

(11)在上述(9)記載的實(shí)施方式中，優(yōu)選地，所述沖壓成型用模具是用于將所述被成型坯料成型為具有軸線的圓筒狀部件的拉延成型用模具，所述傳感器設(shè)置在沿著所述軸線的延伸方向的多個(gè)部位。

(12)在上述(11)記載的情況下，優(yōu)選地，所述傳感器還設(shè)置在以所述軸線為中心的周向的多個(gè)部位。

(13)在上述(9)～(12)的任一項(xiàng)記載的實(shí)施方式中，優(yōu)選地，包含凹模及凸模，所述傳感器是在所述凹模及所述凸模中的至少一方設(shè)置的應(yīng)變傳感器。

(14)在上述(13)記載的情況下，優(yōu)選地，所述應(yīng)變傳感器的檢測(cè)部設(shè)置在距離設(shè)有所述應(yīng)變傳感器的所述凹模及所述凸模的至少一方的成型面的、5mm以上50mm以下的深度位置。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明的上述(1)記載的實(shí)施方式，能夠在基于第一工序中取得的按壓力掌握模具內(nèi)的被成型坯料的材料流動(dòng)狀態(tài)的基礎(chǔ)上，在第二工序中控制模具各部分的動(dòng)作。因此，能夠在模具的各部分獨(dú)立地動(dòng)作時(shí)，防止成型載荷超過(guò)沖壓成型裝置的載荷極限而不能成型，而且還能夠穩(wěn)定地成型不存在模具內(nèi)的材料未充滿引起的形狀不良的產(chǎn)品。

在上述(2)的情況下，能夠以良好的響應(yīng)性捕捉被成型坯料的材料流動(dòng)，因而，即使是在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行的沖壓成型加工，也能夠確保模具各部分的驅(qū)動(dòng)控制所需的時(shí)間，能夠以良好的精度進(jìn)行被成型坯料的沖壓成型。

在上述(3)的情況下，能夠基于沖壓成型中的被成型坯料的流動(dòng)狀態(tài)瞬時(shí)進(jìn)行判斷，控制模具各部分的動(dòng)作。

在上述(4)的情況下，在以軸線為中心的周向的多個(gè)部位求出按壓力，因而能夠可靠地防止周向上的被成型坯料的流動(dòng)狀態(tài)偏差帶來(lái)的誤動(dòng)作。

在上述(5)的情況下，在沿著軸線的延伸方向的多個(gè)部位求出按壓力，因而能夠更精細(xì)地掌握被成型坯料的成型過(guò)程。進(jìn)一步地，可將沿軸線方向得到的按壓力的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到模擬沖壓成型的數(shù)值計(jì)算模型，從而提升計(jì)算精度，這種應(yīng)用也是可能的。

在上述(6)的情況下，可在軸線的延伸方向和周向均求出按壓力，因而能夠立體地掌握被成型坯料的成型過(guò)程。

在上述(7)的情況下，可利用應(yīng)變傳感器以恰當(dāng)?shù)撵`敏度及響應(yīng)性捕捉被成型坯料的流動(dòng)，因而能夠以更好的精度進(jìn)行被成型坯料的沖壓成型。

在上述(8)的情況下，通過(guò)準(zhǔn)備工序，可將驅(qū)動(dòng)力、驅(qū)動(dòng)速度及驅(qū)動(dòng)時(shí)機(jī)中的至少一個(gè)最優(yōu)化而實(shí)施第一工序及第二工序，因而能夠以更好的精度進(jìn)行沖壓成型。

根據(jù)本發(fā)明的上述(9)記載的實(shí)施方式，能夠基于由傳感器獲取的按壓力來(lái)掌握模具內(nèi)的被成型坯料的材料流動(dòng)狀態(tài)。因此，在使被分割成多個(gè)部分的模具的各部分獨(dú)立地動(dòng)作時(shí)，可防止成型載荷超過(guò)沖壓成型裝置的載荷極限而導(dǎo)致不能成型，而且，能夠穩(wěn)定地拉延成型出不存在模具內(nèi)的材料未充滿引起的形狀不良的產(chǎn)品。

在上述(10)的情況下，可在以軸線為中心的周向的多個(gè)部位求出按壓力，因而能夠可靠地防止周向上的被成型坯料的流動(dòng)狀態(tài)偏差帶來(lái)的誤動(dòng)作。

在上述(11)的情況下，能夠沿著軸線的延伸方向的多個(gè)部位求出按壓力，因而能夠更精細(xì)地掌握被成型坯料的成型過(guò)程。進(jìn)一步地，可將沿軸線方向得到的按壓力的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到模擬沖壓成型的數(shù)值計(jì)算模型中，從而提升計(jì)算精度，這種應(yīng)用也是可能的。

在上述(12)的情況下，可在軸線的延伸方向和周向均求出按壓力，因而能夠立體地掌握被成型坯料的成型過(guò)程。

在上述(13)的情況下，能夠以良好的響應(yīng)性捕捉被成型坯料的材料流動(dòng)，因而即使是在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行的沖壓成型加工，也能夠確保模具各部分的控制所需的時(shí)間，能夠以良好的精度進(jìn)行被成型坯料的沖壓成型。

在上述(14)的情況下，能夠在應(yīng)變傳感器的靈敏度范圍內(nèi)以良好的精度進(jìn)行測(cè)定。

附圖說(shuō)明

圖1A是表示本發(fā)明的沖壓成型方法的第一實(shí)施方式的圖，是以包含模具軸線的截面觀察時(shí)的縱剖視圖。

圖1B是表示同一沖壓成型方法的后續(xù)進(jìn)行的圖，是以與圖1A相同的截面觀察時(shí)的縱剖視圖。

圖1C是表示同一沖壓成型方法的再后續(xù)進(jìn)行的圖，是以與圖1A相同的截面觀察時(shí)的縱剖視圖。

圖2是在同一實(shí)施方式使用的沖壓成型裝置的功能框圖。

圖3是對(duì)拉延成型中成為問(wèn)題的凸模前端棱部處的斷裂進(jìn)行說(shuō)明的圖，是以包含模具軸線的截面觀察時(shí)的剖視圖。

圖4A是表示沖壓成型方法中坯料在模具內(nèi)部的充滿過(guò)程的一個(gè)例子的圖，是以包含模具軸線的截面觀察時(shí)的縱剖視圖。

圖4B是表示同一沖壓成型方法的后續(xù)進(jìn)行的圖，是以與圖4A相同的截面觀察時(shí)的縱剖視圖

圖4C是表示同一沖壓成型方法的后續(xù)進(jìn)行的圖，是以與圖4A相同的截面觀察時(shí)的縱剖視圖。

圖5是用于控制同一沖壓成型裝置的運(yùn)算程序的流程圖。

圖6A是表示在同一實(shí)施方式使用的沖壓成型模具中的傳感器配置及使用這些傳感器的沖壓成型方法的圖，是以包含模具軸線的截面觀察時(shí)的縱剖視圖。

圖6B是表示同一沖壓成型方法的后續(xù)進(jìn)行的圖，是以與圖6A相同的截面觀察時(shí)的縱剖視圖。

圖7A是表示同一實(shí)施方式的沖壓成型方法的圖，是以包含模具軸線的截面觀察時(shí)的縱剖視圖。

圖7B是表示同一沖壓成型方法的后續(xù)進(jìn)行的圖，是以與圖7A相同的截面觀察時(shí)的縱剖視圖。

圖8A是表示上述第一實(shí)施方式的變形例的圖，是以圖1A的A－A截面觀察時(shí)的平面剖視圖。

圖8B是表示同一變形例的圖，是以圖1A的B－B線觀察時(shí)的平面剖視圖。

圖9是表示上述第一實(shí)施方式的變形例的圖，是相當(dāng)于圖1C的C部的局部剖視圖。

圖10A是表示本發(fā)明的沖壓成型方法的第二實(shí)施方式的圖，是以包含模具軸線的截面觀察時(shí)的縱剖視圖。

圖10B是表示同一沖壓成型方法的后續(xù)進(jìn)行的圖，是以與圖10A相同的截面觀察時(shí)的縱剖視圖。

圖11A是表示在同一沖壓成型方法中采用單道工序從圓板狀坯料成型出最終產(chǎn)品的情況的圖，是以包含模具軸線的截面觀察時(shí)的縱剖視圖。

圖11B是表示同一沖壓成型方法的后續(xù)進(jìn)行的圖，是以與圖11A相同的截面觀察時(shí)的縱剖視圖

圖11C是表示同一沖壓成型方法的后續(xù)進(jìn)行的圖，是以與圖11A相同的截面觀察時(shí)的縱剖視圖

具體實(shí)施方式

以下，對(duì)本發(fā)明的沖壓成型方法及沖壓成型用模具的各實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。

在各實(shí)施方式中，在使用能夠?qū)⒈环指畛啥鄠€(gè)部分的模具各部分獨(dú)立地動(dòng)作的沖壓成型裝置的拉延成型方法中，使用在內(nèi)部插入有測(cè)定模具變形的傳感器的模具，基于與由傳感器測(cè)定的模具變形量相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)，對(duì)成型中的模具的過(guò)載荷狀況進(jìn)行檢測(cè)，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)該過(guò)載荷狀況對(duì)被分割成多個(gè)部分的模具各部分的移動(dòng)速度比等進(jìn)行恰當(dāng)?shù)目刂啤?/p>

而且，通過(guò)進(jìn)行這種控制，能夠防止因超過(guò)沖壓成型裝置極限的過(guò)大載荷而不能繼續(xù)成型、或模具內(nèi)的材料未充滿帶來(lái)的產(chǎn)品的形狀不良。其結(jié)果是，能夠使板狀坯料或杯狀中間坯料等在模具內(nèi)部充滿，得到坯料各部分形成規(guī)定板厚及形狀的產(chǎn)品。

[第一實(shí)施方式]

如圖1A～圖1C所示，用于本實(shí)施方式的沖壓成型方法的模具具備：凸模2，將杯狀坯料(被成型坯料)1的底壁部1a朝下方壓出；防皺壓料件3，具有覆蓋凸模2周圍的筒形狀，在成型過(guò)程中以其外周面按壓坯料1的內(nèi)表面；外周凸模4，呈圍住防皺壓料件3周圍的環(huán)狀，在下表面形成有朝下方按壓坯料1的上緣面1c的突起部4a；凹模5，呈加工成規(guī)定外形尺寸的圓環(huán)形狀，在該凹模5與朝下方按壓著坯料1的底壁部1a下降的凸模2及防皺壓料件3之間夾持坯料1；反凸模6，被插入到在凹模5的內(nèi)部形成的貫通孔5a，在該反凸模6與凸模2之間夾持坯料1的底壁部1a進(jìn)行按壓。

利用具有能夠?qū)σ陨鲜龇绞奖环指畛啥鄠€(gè)的模具的各部分中的凸模2、防皺壓料件3、外周凸模4、反凸模6的移動(dòng)分別獨(dú)立控制的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的沖壓成型裝置，通過(guò)控制凸模2、防皺壓料件3、外周凸模4、反凸模6各自的移動(dòng)，將坯料1成型為規(guī)定的尺寸形狀。

圖2是驅(qū)動(dòng)模具各部分的沖壓成型裝置的功能框圖?？刂破?0讀取在存儲(chǔ)部11儲(chǔ)存的運(yùn)算程序，控制沖壓成型裝置的所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。該運(yùn)算程序是基于傳感器7的檢測(cè)結(jié)果對(duì)模具各部分的移動(dòng)速度等進(jìn)行控制的控制程序，詳細(xì)內(nèi)容將后述?？刂破?0可使用CPU(MPU)等。

在本實(shí)施方式的沖壓成型裝置中，作為所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，具備：凸模驅(qū)動(dòng)部21、防皺壓料件驅(qū)動(dòng)部22、外周凸模驅(qū)動(dòng)部23、反凸模驅(qū)動(dòng)部24。凸模驅(qū)動(dòng)部21基于從控制器10輸出的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)凸模2。防皺壓料件驅(qū)動(dòng)部22基于從控制器10輸出的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)防皺壓料件3。外周凸模驅(qū)動(dòng)部23基于從控制器10輸出的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)外周凸模4。反凸模驅(qū)動(dòng)部24基于從控制器10輸出的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)反凸模6。在上述的各驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)中包含速度變更信號(hào)、停止信號(hào)等。因此，可以各自控制凸模2、防皺壓料件3、外周凸模4、反凸模6的移動(dòng)開(kāi)始及移動(dòng)停止。同樣地，凸模2、防皺壓料件3、外周凸模4、反凸模6的移動(dòng)速度及移動(dòng)停止也能夠基于從控制器10輸出的所述速度變更信號(hào)各自變更。

本實(shí)施方式的傳感器7埋設(shè)在模具內(nèi)的、被認(rèn)為是坯料1伴隨著成型加工的進(jìn)行而充滿的部位。作為所述部位，例如，可以配置在如圖1B中例示的與外周凸模4的移動(dòng)方向平行的形狀的部位相對(duì)應(yīng)的位置、與在防皺壓料件3的前端形成的傾斜面附近的部位相對(duì)應(yīng)的位置(未圖示)、與后述的突起部1A相對(duì)應(yīng)的位置等。

因此，根據(jù)進(jìn)行沖壓成型的模具形狀或分割結(jié)構(gòu)等，可以適當(dāng)改變傳感器7的配置位置或數(shù)目。

以下，參照?qǐng)D1A～圖2，對(duì)使用具有上述結(jié)構(gòu)的模具及沖壓成型裝置的拉延成型方法(沖壓成型方法)進(jìn)行說(shuō)明。

首先，通過(guò)驅(qū)動(dòng)凸模驅(qū)動(dòng)部21、防皺壓料件驅(qū)動(dòng)部22及外周凸模驅(qū)動(dòng)部23，使凸模2、防皺壓料件3、外周凸模4上升至規(guī)定高度的待機(jī)位置。

接著，從位于待機(jī)位置的凸模2、防皺壓料件3、外周凸模4與凹模5之間設(shè)置的間隙將杯狀的坯料1(中間坯料)插入，以其中心軸線與凹模5內(nèi)的成型面的中心軸線大致一致的方式將杯狀的坯料1設(shè)置在凹模5的內(nèi)部。在此，杯狀是指有底圓筒形狀。之后，使凸模2、防皺壓料件3及外周凸模4作為整體朝著設(shè)置在凹模5內(nèi)部的坯料1下降。于是，在防皺壓料件3和凸模2與凹模5之間，從上下面夾持杯狀的坯料1的底壁部1a進(jìn)行按壓，另外，外周凸模4與杯狀坯料1的上緣面1c接觸而停止。

這樣，在凸模2、防皺壓料件3及外周凸模4移動(dòng)的同時(shí)，反凸模6沿著在圓筒狀的凹模5的內(nèi)部加工的貫通孔5a上升，與杯狀坯料1的底面接觸而停止。若至此為止的模具各部分的動(dòng)作結(jié)束，如圖1B所示，杯狀的坯料1以在防皺壓料件3和凹模5之間、凸模2和反凸模6之間被夾持的方式被按壓，固定在凹模5的內(nèi)部。

然后，在通過(guò)凸模2、防皺壓料件3及外周凸模4進(jìn)行按壓而將坯料1固定在凹模5內(nèi)的狀態(tài)下，使凸模2進(jìn)一步下降，從而將坯料1的底壁部1a朝下方壓出，并配合該動(dòng)作使反凸模6也下降。于是，如圖1C所示，在坯料1的底壁部1a成型出具有小于坯料1的外徑的外徑的圓筒狀的突起部1A。

在沖壓成型中，使外周凸模4也下降，通過(guò)突起部4a按壓杯狀坯料1的上緣面1c，促進(jìn)坯料1向凹模5內(nèi)部流入，由此防止如圖3例示的在凸模2的前端棱部處的坯料1的斷裂。對(duì)于防止沖壓成型中坯料1斷裂，從而提高成型極限來(lái)說(shuō)，用外周凸模4按壓坯料1的上緣面1c使坯料1向凹模5的內(nèi)部流入是有效的。但是另一方面，如果對(duì)坯料1的上緣面1c的按壓導(dǎo)致的材料向凹模5內(nèi)部的流入在局部變得過(guò)多，則作用于外周凸模4及防皺壓料件3的載荷會(huì)大幅增加，超過(guò)所使用的沖壓成型裝置的載荷極限(外周凸模驅(qū)動(dòng)部23及防皺壓料件驅(qū)動(dòng)部22的驅(qū)動(dòng)力極限)，其結(jié)果是，存在不能繼續(xù)進(jìn)行沖壓成型的情況。

對(duì)于外周凸模4的動(dòng)作條件導(dǎo)致成型載荷在沖壓成型過(guò)程中大幅增加的原因，認(rèn)為是如下情況。

通常，在沖壓成型前的坯料1與凹模5之間、以及坯料1與防皺壓料件3之間設(shè)有間隙。如果在坯料1與凹模5之間沒(méi)有設(shè)置間隙，坯料1和凹模5在坯料1被設(shè)置在凹模5內(nèi)的規(guī)定位置之前就成為卡住嵌合的狀態(tài)，不能使坯料1進(jìn)一步移動(dòng)，難以將坯料1放入至所述規(guī)定位置。

另外，如果在坯料1的表面與模具內(nèi)的成型面之間沒(méi)有足夠間隙的狀態(tài)下使坯料1強(qiáng)制移動(dòng)，有時(shí)會(huì)成為只有坯料1的端部與模具相接的不完全抵接狀態(tài)，即相對(duì)于正常姿態(tài)傾斜的狀態(tài)。如果在這種狀態(tài)下在模具內(nèi)強(qiáng)行移動(dòng)坯料1，會(huì)發(fā)生損傷坯料1或模具的問(wèn)題。進(jìn)一步地，作用于模具的局部力過(guò)大，導(dǎo)致在模具產(chǎn)生龜裂等破損的情況也是存在的。為了避免這些問(wèn)題，沖壓成型的坯料1被設(shè)計(jì)成在其與模具成型面之間能夠確保一定間隙的尺寸及形狀。

在從坯料1獲得具有規(guī)定尺寸及形狀的產(chǎn)品的沖壓成型中，通過(guò)使外周凸模4下降而按壓坯料1的上緣面1c，能夠使坯料1的材料流入到凹模5的內(nèi)部，防止在凸模2的前端棱部處的斷裂。但是，如果外周凸模4的下降導(dǎo)致的坯料1的材料向凹模5內(nèi)部的壓入過(guò)多，就會(huì)造成在材料充滿模具成型面與坯料1的表面之間的間隙后，外周凸模4的下壓還繼續(xù)進(jìn)行的狀況。其結(jié)果是，造成進(jìn)一步將材料強(qiáng)制送往材料已充滿的部分，由外周凸模驅(qū)動(dòng)部23及防皺壓料件驅(qū)動(dòng)部22施加的成型載荷大幅上升。

與此相反，如果外周凸模4的下降導(dǎo)致的材料向凹模5內(nèi)部的壓入過(guò)少，雖然能夠抑制成型載荷的上升，但是沖壓成型會(huì)在坯料1的表面與模具成型面之間留有間隙的狀態(tài)下進(jìn)行。在該情況下，會(huì)在沖壓成型件與模具之間還留有材料未充滿部分的狀態(tài)下結(jié)束沖壓成型，有時(shí)會(huì)在沖壓成型件產(chǎn)生形狀不良。

進(jìn)一步地，在模具內(nèi)部向凸模2的前端部周邊位置的材料供給不足，有時(shí)會(huì)在成型件中產(chǎn)生如圖3所示的在凸模2的棱部處的斷裂。因此，為了在防止上述的成型載荷上升導(dǎo)致不能進(jìn)行沖壓成型的同時(shí)，又成型出在模具內(nèi)不留有材料未充滿部的沖壓成型件，重要的是，對(duì)于沖壓成型中的坯料1中的檢測(cè)到過(guò)載荷狀態(tài)的部分不進(jìn)一步壓入材料致使成型載荷增加到所需載荷以上，另外，對(duì)坯料1與模具之間的間隙進(jìn)行管理而恰當(dāng)?shù)鼐S持，使得在沖壓成型件與模具之間不留有間隙。

為了研究在對(duì)坯料1與模具之間的間隙進(jìn)行適當(dāng)管理的同時(shí)進(jìn)行沖壓成型的方法，本發(fā)明人通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)坯料1與模具間的間隙和施加到模具上的成型載荷之間的關(guān)系隨著沖壓成型的進(jìn)行如何變化進(jìn)行了調(diào)查。

即，首先如圖1A所示，在將杯狀坯料1設(shè)置在凹模5內(nèi)后，使沖壓成型裝置工作，從而使凸模2、防皺壓料件3及外周凸模4一體地下降。然后，如圖1B所示，使防皺壓料件3及凸模2與坯料1的底面接觸而停止，使外周凸模4與杯狀坯料1的上緣面1c接觸而停止，由此將坯料1固定在凹模5的內(nèi)部。

在這時(shí)，對(duì)模具與坯料1間的間隙進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查，其結(jié)果如圖4A所示，在坯料1的底壁部1a的上表面與防皺壓料件3及凸模2之間、在底壁部1a的下表面與反凸模6之間幾乎確認(rèn)不到間隙。另一方面，在與坯料1的底壁部1a連續(xù)的縱壁部1b的內(nèi)周面與防皺壓料件3的外周面之間、在縱壁部1b的外周面與凹模5之間可以確認(rèn)出存在間隙。

接著，如果使凸模2及反凸模6下降，從而開(kāi)始在坯料1的底壁部1a處的筒狀的突起部1A的成型，則在沖壓成型的初始階段，會(huì)在縱壁部1b的外周面與凹模5之間存在間隙的狀態(tài)下進(jìn)行沖壓成型。

之后，如圖4B所示，在突起部1A的沖壓成型進(jìn)行的同時(shí)，在縱壁部1b，間隙從坯料1的上緣側(cè)朝向底壁部1a側(cè)逐漸縮小。然后，如圖4C所示，最終可以確認(rèn)到坯料1在模具內(nèi)充滿而成型結(jié)束的樣子。

其次，一邊使在沖壓成型過(guò)程中的外周凸模4的下降速度與凸模2的下降速度發(fā)生相對(duì)變化，一邊進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。

例如，使外周凸模4的下降速度相對(duì)于凸模2的下降速度變快，則外周凸模4對(duì)縱壁部1b的壓入量相對(duì)于凸模2引起的突起部1A的伸長(zhǎng)量變得過(guò)大。其結(jié)果是，縱壁部1b的坯料1在模具內(nèi)充滿后，還繼續(xù)進(jìn)行外周凸模4對(duì)縱壁部1b的壓入，成為對(duì)于縱壁部1b的充滿部分還強(qiáng)制壓入材料的過(guò)載荷狀態(tài)。其結(jié)果是，外周凸模4的成型載荷超過(guò)沖壓成型裝置的載荷能力，導(dǎo)致沖壓成型在突起部1A還留有未充滿部分的狀態(tài)下中斷。

相反地，這次使外周凸模4的下降速度相對(duì)于凸模2的下降速度變慢。這時(shí)，雖然成型載荷沒(méi)有超過(guò)沖壓成型裝置的載荷能力，但成型在坯料1與模具之間留有間隙的狀態(tài)下結(jié)束，導(dǎo)致在沖壓成型件發(fā)生了形狀不良。

由以上結(jié)果可知，為了既在坯料1與模具之間不產(chǎn)生未充滿部分，又要在成型載荷不會(huì)變得過(guò)大的狀態(tài)下完成沖壓成型，對(duì)坯料在模具內(nèi)部的間隙充滿狀況進(jìn)行管理，防止以下情況是重要的。即，對(duì)于縱壁部1b及突起部1A的各部分，若在沖壓成型過(guò)程中，在一方還留有間隙的狀態(tài)下成型件在另一方的間隙充滿之后，外周凸模4還繼續(xù)將材料向凹模5內(nèi)部壓入，則充滿部就會(huì)成為過(guò)載荷狀態(tài)而使成型載荷的增加變大，超過(guò)沖壓成型裝置的載荷能力而不能繼續(xù)進(jìn)行成型，因而防止這種情況是重要的。

在本實(shí)施方式中，為了對(duì)沖壓成型中的模具內(nèi)部的多個(gè)部位處的成型件與模具之間的間隙進(jìn)行管理，在模具內(nèi)部組裝了探測(cè)模具變形量的傳感器7。這樣，從傳感器7將伴隨著沖壓成型中材料向模具內(nèi)部的充滿而產(chǎn)生的模具變形作為信號(hào)輸出，利用該信號(hào)來(lái)探測(cè)模具的過(guò)載荷狀況。進(jìn)而，采用了根據(jù)上述過(guò)載荷狀態(tài)將凸模2等模具的下降速度控制成合適值的方法。根據(jù)這種方法，完成成型的過(guò)程中不會(huì)在模具內(nèi)產(chǎn)生坯料1的材料的未充滿部分，而且，也不會(huì)使成型載荷變得過(guò)大而超過(guò)沖壓成型裝置的載荷能力，從而使成型裝置的動(dòng)作在成型過(guò)程中停止。

圖5的流程圖表示控制器10根據(jù)存儲(chǔ)在圖2所示的存儲(chǔ)部11中的運(yùn)算程序進(jìn)行的處理。當(dāng)控制開(kāi)始時(shí)，首先，針對(duì)來(lái)自傳感器7的輸出信號(hào)，控制器10從存儲(chǔ)部11讀取預(yù)先設(shè)定的傳感器輸出判定值ε_J(步驟S101)。之后，控制器10依次讀取來(lái)自沖壓成型中的各傳感器7的傳感器輸出ε_j(步驟S102)。

接著步驟S102，控制器10判定分割成多個(gè)部分的模具各部分中被預(yù)先確定為控制對(duì)象的部分在移動(dòng)時(shí)的行程S_PS是否達(dá)到了規(guī)定的最終行程S_PSE(步驟S103)。

然后，在判定為行程S_PS達(dá)到了規(guī)定的最終行程S_PSE的情況下(步驟S103，“是”)，在該處結(jié)束控制，在判定為尚未達(dá)到的情況下(步驟S103，“否”)，進(jìn)至步驟S104。

在控制器10判定為來(lái)自傳感器7的傳感器輸出ε_j沒(méi)有超過(guò)所述傳感器輸出判定值ε_J的情況下(步驟S104，“否”)，在依次讀取來(lái)自各傳感器7的傳感器輸出ε_j的同時(shí)，不改變模具的下降速度，繼續(xù)進(jìn)行沖壓成型，并使處理回到步驟S102。

在來(lái)自傳感器7的傳感器輸出ε_j中讀取到超過(guò)預(yù)先設(shè)定的所述傳感器輸出判定值ε_J的情況下(步驟S104，“是”)，記錄該傳感器7的編號(hào)j＝j(luò)0，并且將在被分割成多個(gè)部分的模具各部分中預(yù)先確定為控制對(duì)象的部分的下降速度V_PS減小至向在成型初期設(shè)定的值V_PS0乘以另行確定的小于1的任意值α的值(步驟S105)。

之后，依次讀取來(lái)自各傳感器7的傳感器輸出ε_j，同時(shí)繼續(xù)進(jìn)行沖壓成型(步驟S106)。

進(jìn)而，判定被分割成多個(gè)部分的模具各部分中預(yù)先確定為控制對(duì)象的部分的行程S_PS是否達(dá)到了規(guī)定的最終行程S_PSE(步驟S107)，在已達(dá)到的情況下(步驟S107，“是”)，在該處結(jié)束控制。

在被分割成多個(gè)部分的模具各部分中預(yù)先確定為控制對(duì)象的部分的行程S_PS達(dá)到規(guī)定的最終行程S_PSE之前(步驟S107，“否”)，如果來(lái)自發(fā)出超過(guò)預(yù)先設(shè)定的所述傳感器輸出判定值ε_J的信號(hào)的編號(hào)j＝j(luò)0的傳感器7的輸出信號(hào)ε_j0變得小于在向所述傳感器輸出判定值ε_J乘以小于1的任意值β的值(步驟S108，“是”)，就將預(yù)先確定為控制對(duì)象的部分的下降速度V_PS再次修正成在成型初期設(shè)定的值V_PS0，繼續(xù)進(jìn)行成型。之后，直到被分割成多個(gè)部分的模具各部分中預(yù)先確定為控制對(duì)象的部分的行程S_PS達(dá)到規(guī)定的最終行程S_PSE為止，將上述操作重復(fù)進(jìn)行(步驟S110，“否”)。

例如，在成型過(guò)程中，將來(lái)自傳感器7的輸出值和預(yù)先確定的與過(guò)載荷狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的判定值進(jìn)行比較，在來(lái)自傳感器7的輸出值超過(guò)所述判定值的情況下，將被分割成多個(gè)的模具各部分中的一個(gè)或多個(gè)部分的移動(dòng)速度修正成使來(lái)自傳感器7的輸出值不超過(guò)預(yù)先確定的判定值的值。

伴隨著移動(dòng)速度的修正，將會(huì)產(chǎn)生從檢測(cè)出過(guò)載荷狀態(tài)的坯料1的厚度增加部分向非過(guò)載荷狀態(tài)下的其他部分的材料流動(dòng)。并且，隨著該材料流動(dòng)進(jìn)行，來(lái)自傳感器7的輸出值逐漸降低。在來(lái)自傳感器7的輸出值變得低于預(yù)先確定的判定值的情況下，再次調(diào)整模具各部分的移動(dòng)速度，以使來(lái)自傳感器7的輸出值增加。

關(guān)于模具內(nèi)的材料充滿狀況和來(lái)自傳感器7的輸出信號(hào)之間的關(guān)系，也可以根據(jù)所使用的模具形狀，另行通過(guò)實(shí)驗(yàn)等分別預(yù)先求出。

為了判斷是否要對(duì)成型中模具的移動(dòng)速度加以修正，作為與來(lái)自傳感器7的輸出信號(hào)進(jìn)行比較的判定值，例如可以考慮逐步積累在日常生產(chǎn)中沒(méi)有發(fā)生超載荷等問(wèn)題的、沖壓成型正常結(jié)束的情況下成型過(guò)程中傳感器7的輸出值，將積累的該數(shù)據(jù)的最大值作為所述判定值使用。此外，也可以另行進(jìn)行沖壓成型實(shí)驗(yàn)，將基于模具內(nèi)部沖壓成型件的成型狀況與傳感器7的輸出值之間的關(guān)系而求得的過(guò)載荷時(shí)的值用作判定值。

另外，還可以另行進(jìn)行有限元法等數(shù)值計(jì)算，將與推定為坯料1的材料在模具內(nèi)充滿的情況下與傳感器7的輸出相當(dāng)?shù)挠?jì)算值用作所述判定值。

進(jìn)一步地，在進(jìn)行實(shí)際的沖壓成型前，可以預(yù)先進(jìn)行包含下述的計(jì)算工序、實(shí)測(cè)工序以及修正工序的準(zhǔn)備工序，根據(jù)在所述準(zhǔn)備工序中得到的修正后的預(yù)測(cè)對(duì)應(yīng)關(guān)系(后述)，進(jìn)行實(shí)際的沖壓成型。

在所述計(jì)算工序中，通過(guò)有限元法等數(shù)值計(jì)算求出對(duì)被分割的模具各部分施加的驅(qū)動(dòng)力、驅(qū)動(dòng)速度及驅(qū)動(dòng)時(shí)機(jī)中的至少一個(gè)與不伴隨過(guò)載荷狀態(tài)的按壓力之間的預(yù)測(cè)對(duì)應(yīng)關(guān)系。

在所述實(shí)測(cè)工序中，按照在所述計(jì)算工序得到的所述預(yù)測(cè)對(duì)應(yīng)關(guān)系分別獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)模具的所述各部分而將坯料1沖壓成型，同時(shí)求出由傳感器7實(shí)際測(cè)量成型中的坯料1對(duì)模具的所述各部分施加的所述按壓力而得到的所述按壓力與所述驅(qū)動(dòng)力、所述驅(qū)動(dòng)速度及所述驅(qū)動(dòng)時(shí)機(jī)中的至少一個(gè)之間的實(shí)測(cè)對(duì)應(yīng)關(guān)系。

在所述修正工序中，通過(guò)求出在所述計(jì)算工序得到的所述預(yù)測(cè)對(duì)應(yīng)關(guān)系與在所述實(shí)測(cè)工序得到的所述實(shí)測(cè)對(duì)應(yīng)關(guān)系之間的差異，對(duì)所述預(yù)測(cè)對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行修正，從而得到所述修正后的預(yù)測(cè)對(duì)應(yīng)關(guān)系。

雖然例示了上述方法作為判定值的獲取方法，但也可以使用通過(guò)除此之外的方法求得的判定值。

以下，以圖6A及圖6B所示的沖壓成型方法為例，對(duì)本發(fā)明的適用方法的一個(gè)例子進(jìn)行說(shuō)明。

如圖6A所示，在外周凸模4及凸模2下降而進(jìn)行沖壓成型的過(guò)程中，在形成于杯狀坯料1的底壁部1a的突起部1A的外周面和凹模5的內(nèi)周面之間留有間隙的狀態(tài)下，坯料1在縱壁部1b充滿于模具內(nèi)部，在該部分的模具(凹模5)產(chǎn)生變形。伴隨著該變形，從設(shè)置在凹模5內(nèi)的與縱壁部1b相對(duì)應(yīng)的位置的傳感器7發(fā)出信號(hào)，在該信號(hào)超過(guò)預(yù)先規(guī)定的判定值的情況下，按照基于該信號(hào)控制凸模2等模具的動(dòng)作的運(yùn)算程序，修正模具各部分的移動(dòng)速度以使傳感器7附近的模具的變形減輕，并繼續(xù)進(jìn)行成型。

即，例如，一方面，將凸模2的下降速度V_p保持不變或增加，另一方面，使外周凸模4的下降速度V₀相比于下降速度V_p相對(duì)變慢。其結(jié)果是，促進(jìn)了凸模2的進(jìn)入引起的從縱壁部1b朝向突起部1A的坯料1的材料流入，緩和縱壁部1b處的材料充滿過(guò)多，由此，在降低施加于外周凸模4的載荷而抑制成型載荷增加的同時(shí)，防止因成型載荷超過(guò)沖壓成型裝置的載荷能力而引起成型停止。

即，在成型過(guò)程中，在沖壓成型件的突起部1A未充滿的狀態(tài)下繼續(xù)發(fā)生縱壁部1b的充滿的情況下，只會(huì)從縱壁部1b的傳感器7檢測(cè)到表示超過(guò)判定值的過(guò)載荷的信號(hào)。在該情況下，一方面，為了消除過(guò)載荷狀態(tài)而降低外周凸模4的下降速度，另一方面，通過(guò)凸模2的按壓向下方引出底壁部1a而使縱壁部1b的材料充滿緩和，促進(jìn)向底壁部1a的材料流入。其結(jié)果是，能夠不使縱壁部1b成為過(guò)充滿的狀態(tài)而進(jìn)行成型。而且，如果來(lái)自與縱壁部1b相對(duì)應(yīng)位置的傳感器7的信號(hào)變成判定值以下，就增加外周凸模4的下降速度，從而能夠促進(jìn)模具內(nèi)的材料充滿。

之后，當(dāng)再次從上述傳感器7輸出超過(guò)判定值的信號(hào)，從而檢測(cè)出在縱壁部1b發(fā)生材料局部充滿而處于過(guò)載荷狀態(tài)時(shí)，將再次降低外周凸模4的下降速度，緩和在縱壁部1b處的過(guò)載荷狀態(tài)。

通過(guò)反復(fù)進(jìn)行這種基于來(lái)自傳感器7的輸出信號(hào)對(duì)模具動(dòng)作的控制，不會(huì)發(fā)生因成型載荷超過(guò)沖壓成型裝置的載荷能力而引起的成型停止，如圖6B所示，能夠在模具內(nèi)部充滿坯料1的材料而完成沖壓成型。

相反地，如圖7A所示，當(dāng)坯料在坯料1的突起部1A充滿的情況下，與該充滿部分相對(duì)應(yīng)的模具的部分發(fā)生變形。該變形通過(guò)設(shè)置在與筒狀部1A相對(duì)應(yīng)位置的傳感器7作為超過(guò)判定值的信號(hào)被檢測(cè)出。另一方面，在縱壁部1b與模具之間留有未充滿部，從傳感器7檢測(cè)到的信號(hào)小于判定值的情況下，增加外周凸模4的下降速度V0，或者降低凸模2的下降速度Vp，或者將這兩種動(dòng)作都執(zhí)行。其結(jié)果是，能夠促進(jìn)在縱壁部1b部分的材料充滿，從而使材料在整個(gè)模具中充滿，能夠得到如圖7B所示的規(guī)定形狀的產(chǎn)品。

在坯料1的突起部1A被沖壓成型為規(guī)定尺寸之前材料已在縱壁部1b充滿而成為過(guò)載荷狀態(tài)，致使載荷增加的情況下，基于伴隨著模具變形而從傳感器7輸出的信號(hào)，適當(dāng)變更外周凸模4及凸模2之間的相對(duì)下降速度。其結(jié)果是，在防止縱壁部1b發(fā)生未充滿部分的同時(shí)，也不會(huì)發(fā)生成為過(guò)載荷狀態(tài)而使成型載荷超過(guò)沖壓成型裝置的載荷能力的事態(tài)，能夠得到規(guī)定形狀的產(chǎn)品。

需要說(shuō)明的是，在上述實(shí)施方式中，是對(duì)外周凸模4及凸模2之間的相對(duì)下降速度進(jìn)行適當(dāng)變更，但控制要素不限于下降速度，可以利用施加到模具各部分的驅(qū)動(dòng)力、驅(qū)動(dòng)速度、驅(qū)動(dòng)時(shí)機(jī)中的至少一個(gè)。即，可以在外周凸模4的驅(qū)動(dòng)力和凸模2的驅(qū)動(dòng)力之間設(shè)置相對(duì)差，也可以在外周凸模4的驅(qū)動(dòng)時(shí)機(jī)和凸模2的驅(qū)動(dòng)時(shí)機(jī)之間設(shè)置相對(duì)差。進(jìn)一步地，還可以針對(duì)驅(qū)動(dòng)力、驅(qū)動(dòng)速度、驅(qū)動(dòng)時(shí)機(jī)這三種要素的全體組合，在外周凸模4及凸模2之間設(shè)置相對(duì)差。

如以上說(shuō)明所述，本實(shí)施方式的主要內(nèi)容如下。

本實(shí)施方式的沖壓成型方法包括：第一工序，在分別獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)被分割成多個(gè)的模具的各部分即凸模2、防皺壓料件3、外周凸模4、反凸模6而對(duì)坯料1進(jìn)行沖壓成型的同時(shí)，利用傳感器7求出沖壓成型中的坯料1對(duì)模具的凹模5施加的按壓力；第二工序，對(duì)模具的凸模2及外周凸模4的每一個(gè)調(diào)整施加的驅(qū)動(dòng)力、驅(qū)動(dòng)速度、驅(qū)動(dòng)時(shí)機(jī)中的至少一個(gè)，以使基于所述按壓力而被檢測(cè)出接近過(guò)載荷狀態(tài)的坯料1的沖壓加工部分向坯料1的其他沖壓加工部分流動(dòng)。

在所述第一工序中，基于模具的凹模5的變形量(應(yīng)變量)求出所述按壓力，模具的凹模5的變形量伴隨著沖壓成型中的坯料1的流動(dòng)而產(chǎn)生。

在所述第二工序中，根據(jù)所述按壓力是否超過(guò)了規(guī)定的閾值(判定值)來(lái)判定是否接近所述過(guò)載荷狀態(tài)。

另外，所述沖壓成型是將坯料1成型為具有軸線的圓筒狀部件的拉延成型。需要說(shuō)明的是，例如圖8A及圖8B所示，可以在以所述軸線為中心的周向的多個(gè)部位求出所述按壓力。即，在這些圖例中，在凹模5中的圖1A的A－A截面和B－B截面各自的高度位置，繞軸線以45°的等角度間隔在凹模5內(nèi)各配置4個(gè)傳感器7.

進(jìn)一步地，不限于只利用設(shè)置在凹模5內(nèi)的傳感器7檢測(cè)所述按壓力的方式，也可以采用將傳感器設(shè)置在凸模2、防皺壓料件3、外周凸模4、反凸模6中的至少一個(gè)的形態(tài)。例如，在圖9所示的形態(tài)中，除了設(shè)置在凹模5內(nèi)的傳感器7以外，還利用設(shè)置在凸模2的傳感器7和設(shè)置在反凸模6的傳感器7來(lái)檢測(cè)所述按壓力。

需要說(shuō)明的是，作為傳感器7的檢測(cè)部的位置，優(yōu)選配置在自設(shè)有該傳感器7的模具各部分(例如，凹模5、凸模2等)的成型面5mm以上50mm以下的深度位置。如果所述檢測(cè)部的位置位于自成型面50mm以上的深處，應(yīng)變量的檢測(cè)靈敏度將會(huì)急劇下降，故而不優(yōu)選采用。相反地，如果所述檢測(cè)部的位置位于自成型面5mm以內(nèi)的淺處，有可能會(huì)超過(guò)傳感器7的靈敏度而無(wú)法正確地測(cè)定出應(yīng)變量。

[第二實(shí)施方式]

以下，對(duì)本發(fā)明的第二實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明，主要對(duì)與上述第一實(shí)施方式的區(qū)別點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明，對(duì)其他部分則省略與上述第一實(shí)施方式相同的重復(fù)說(shuō)明。

在本實(shí)施方式中，如圖10A及圖10B所示，在與縱壁部1b及突起部1A各自相對(duì)應(yīng)的位置上組裝的各傳感器7分別沿著軸線方向配置有多個(gè)。

如前所述，在縱壁部1b和突起部1A的材料充滿未必會(huì)均勻產(chǎn)生。例如，如圖10A所示，材料充滿從縱壁部1b的上緣部朝著底壁部1a逐漸發(fā)生。而且，在外周凸模4繼續(xù)按壓已局部充滿的縱壁部1b而成為過(guò)載荷狀態(tài)，導(dǎo)致成型載荷增加的情況下，成型載荷在材料充滿于整個(gè)縱壁部1b之前就變得過(guò)大，沖壓成型可能會(huì)在模具內(nèi)部留有未充滿部的狀態(tài)下結(jié)束。

因此，通過(guò)配置多個(gè)傳感器7檢測(cè)出局部的充滿，從而對(duì)外周凸模4及凸模2各自的下降速度進(jìn)行控制，以使局部過(guò)載荷狀態(tài)不會(huì)發(fā)生。在該情況下，能夠以更好的精度防止因局部的過(guò)載荷狀態(tài)的發(fā)生而引起的載荷增加，實(shí)現(xiàn)成型載荷的降低，既不會(huì)有超過(guò)沖壓成型裝置的允許載荷的情況發(fā)生，也能夠不留未充滿部地進(jìn)行沖壓成型。

例如，如圖10A及圖10B所示，在成型過(guò)程中，縱壁部1b的上端部分處發(fā)生坯料1在模具內(nèi)的局部充滿，從配置在與該充滿部分相對(duì)應(yīng)的位置的傳感器7發(fā)出檢測(cè)到模具變形的信號(hào)，在這種情況下，降低外周凸模4的下降速度，或者增加凸模2的下降速度，或者將這兩種動(dòng)作都進(jìn)行，由此能夠緩和在縱壁部1b的局部充滿。其結(jié)果是，不會(huì)出現(xiàn)伴隨著過(guò)載荷狀態(tài)發(fā)生的載荷增加，能夠使坯料1均勻地充滿在模具內(nèi)，從而獲得規(guī)定形狀的產(chǎn)品。

以上，基于附圖對(duì)本發(fā)明的各實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明不限于這些實(shí)施方式所公開(kāi)的內(nèi)容。

例如，各實(shí)施方式作為對(duì)象的成型方法不必限于如圖1A～圖1C所示的使用杯狀中間坯料的工藝，也可以適用于例如圖11A～圖11C所示的從圓板狀坯料通過(guò)單道工序成型出最終產(chǎn)品的工藝。

另外，在各實(shí)施方式作為對(duì)象的成型方法中，對(duì)相對(duì)速度比進(jìn)行控制的被分割成多個(gè)部分的模具不必只限于上述的凸模側(cè)，可以適用于被分割成多個(gè)部分的凹模側(cè)(未圖示)，適用于多個(gè)凹模與凸模間的相對(duì)的速度控制。進(jìn)一步地，還可以將凹模及凸模兩者分別分割成多個(gè)部分(未圖示)，各自進(jìn)行相對(duì)的速度控制。

在各實(shí)施方式所述的坯料1的形狀或模具形狀是說(shuō)明本發(fā)明時(shí)的示例，也可以采用其他的形狀。

需要說(shuō)明的是，在上述實(shí)施方式中，將應(yīng)變傳感器用作檢測(cè)被成型坯料對(duì)模具各部分施加的按壓力的方式，但作為其他方式，也可以考慮利用超聲波或磁力變化。

實(shí)施例

(實(shí)施例1)

使用從外徑100mm、板厚3mm的圓板狀的碳素鋼坯料拉延成型的、具有外徑48mm、板厚3mm、高度40mm的杯狀的中間坯料，通過(guò)圖1A～圖1C所示的成型方法，在底壁部1a成型出外徑23mm、厚度3mm的筒狀的突起部1A。此時(shí)，在模具內(nèi)將傳感器7配置在圖1A～圖1C所示的各位置，對(duì)伴隨著模具變形的應(yīng)變量進(jìn)行了測(cè)定。

首先，為了進(jìn)行比較，進(jìn)行了簡(jiǎn)單的沖壓成型。即，在沖壓成型進(jìn)行到圖1B的狀態(tài)后，將外周凸模4的下降速度設(shè)定成凸模2的下降速度的1.4倍的恒定值而進(jìn)行沖壓成型。其結(jié)果是，在沖壓成型過(guò)程中，在縱壁部1b發(fā)生過(guò)載荷狀態(tài)，載荷超過(guò)沖壓成型裝置的允許極限，故而成型中斷。

其次，采用上述第一實(shí)施方式進(jìn)行沖壓成型。即，在成型進(jìn)行至圖1B的狀態(tài)后，在將外周凸模4的下降速度設(shè)定成凸模2的下降速度的1.4倍的基礎(chǔ)上，在利用配置在模具內(nèi)的各傳感器7測(cè)定伴隨著模具變形的應(yīng)變量的同時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行成型。并且，在沖壓成型過(guò)程中，由于配置在與縱壁部1b相對(duì)應(yīng)的位置上的傳感器7所測(cè)定的應(yīng)變信號(hào)達(dá)到了預(yù)先確定的判定值，故而通過(guò)來(lái)自控制器10的指令降低了外周凸模4的下降速度。

在此，作為所述判定值，使用了在日常生產(chǎn)中積累的、沒(méi)有發(fā)生載荷超過(guò)等問(wèn)題沖壓成型正常結(jié)束的情況下的成型過(guò)程中的、來(lái)自傳感器7的輸出值的最大值。并且，在所述應(yīng)變信號(hào)達(dá)到所述判定值時(shí)，將外周凸模4的下降速度從初期的凸模2的下降速度的1.4倍降低至1.0倍。

之后，來(lái)自傳感器7的應(yīng)變信號(hào)的值逐漸降低，在成為所述判定值的0.9倍的時(shí)候，通過(guò)來(lái)自控制器10的指令將外周凸模4的下降速度增加至初期的凸模2的下降速度的1.4倍。其結(jié)果是，沖壓成型能夠在沖壓成型載荷不超過(guò)成型裝置的允許極限的情況下完成。

(實(shí)施例2)

首先，為了進(jìn)行比較，進(jìn)行了簡(jiǎn)單的沖壓成型。即，使用外徑150mm、板厚4mm的圓板狀的不銹鋼坯料，通過(guò)圖11A～圖11C所示的沖壓成型方法，在外徑80mm、厚度4mm的杯狀部件的底面成型出外徑35mm、厚度4mm的筒狀的突起部1A。此時(shí)，如圖11A所示，在模具內(nèi)針對(duì)縱壁部1b及突起部1A分別配置有各三個(gè)傳感器7，對(duì)伴隨著模具變形的應(yīng)變量分布進(jìn)行精細(xì)的測(cè)定。在沖壓成型進(jìn)行至圖11B的狀態(tài)后，將外周凸模4的下降速度固定在凸模2的下降速度的1.2而進(jìn)行成型。其結(jié)果是，在沖壓成型的過(guò)程中，載荷超過(guò)了沖壓成型裝置的允許極限，故而沖壓成型中斷。

其次，采用圖11A～圖11C所示的實(shí)施方式，在沖壓成型進(jìn)行至圖11B的狀態(tài)后，將外周凸模4的下降速度設(shè)為凸模2的下降速度的1.2倍，進(jìn)而，在利用配置在模具內(nèi)的各傳感器7測(cè)定伴隨著模具變形的應(yīng)變量的同時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行沖壓成型。而且，在沖壓成型過(guò)程中，由于配置在縱壁部1b上的傳感器7所測(cè)定的應(yīng)變信號(hào)達(dá)到了預(yù)先確定的判定值，故而通過(guò)來(lái)自控制器10的指令降低了外周凸模4的下降速度。

在此，作為所述判定值，使用了另行通過(guò)沖壓成型實(shí)驗(yàn)采集的、從模具內(nèi)部的沖壓成型件的成型狀況與傳感器的輸出值之間的關(guān)系求出的過(guò)載荷時(shí)的輸出值。并且，在所述應(yīng)變信號(hào)達(dá)到所述判定值時(shí)，將外周凸模4的下降速度從初期的凸模2的下降速度的1.2倍降低至0.9倍。

之后，來(lái)自傳感器7的應(yīng)變信號(hào)的值逐漸降低，在成為所述判定值的0.8倍的時(shí)候，通過(guò)來(lái)自控制器10的指令將外周凸模4的下降速度增加至初期的凸模2的下降速度的1.2倍。其結(jié)果是，沖壓成型能夠在沖壓成型載荷不超過(guò)成型裝置的允許極限的情況下完成。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種沖壓成型方法及沖壓成型用模具，其能夠防止施加到模具的載荷超過(guò)沖壓成型裝置的載荷極限而導(dǎo)致不能成型，而且，能夠從坯料穩(wěn)定地拉延成型出不存在因模具內(nèi)的材料未充滿造成的形狀不良的產(chǎn)品。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

1 被成型坯料

2 凸模

3 防皺壓料件

4 外周凸模

5 凹模

6 反凸模

7 應(yīng)變傳感器、傳感器

10 控制器

11 存儲(chǔ)部

21 凸模驅(qū)動(dòng)部

22 防皺壓料件驅(qū)動(dòng)部

23 外周凸模驅(qū)動(dòng)部

24 反凸模驅(qū)動(dòng)部