沖壓成型方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及將高強(qiáng)度鋼板成型為沿著長(zhǎng)度方向具有彎曲部的最終成型品的沖壓 成型方法。尤其，本發(fā)明涉及抑制由殘余應(yīng)力引起最終成型品翹曲及扭曲的沖壓成型方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，考慮到汽車的燃料費(fèi)提高、碰撞安全性提高，尤其，在骨架部件中使用拉 伸強(qiáng)度高的高強(qiáng)度鋼板或鋁合金。拉伸強(qiáng)度高的原材料無(wú)需加厚原材料的板厚，也可提高 碰撞性能，因而有利于輕量化。
[0003] 然而，由于材料的高強(qiáng)度化，沖壓成型時(shí)由殘余應(yīng)力引起的最終成型品的翹曲及 扭曲變大，確保最終成型品的形狀精度成為問(wèn)題。
[0004] 在無(wú)法確保最終成型品的形狀精度的情況下，當(dāng)組裝于車輛時(shí)，在與對(duì)方部件之 間發(fā)生間隙，在間隙量大的情況下，發(fā)生組裝不良。因此，最終成型品需要嚴(yán)格的形狀精度。 并且，最終成型品的彎曲部的曲率小的部件即彎曲部的曲率半徑為50~2000mm的情況下， 尤其需要高的形狀精度。彎曲部的形狀為圓弧或曲率連續(xù)地發(fā)生變化的曲面。在最終成型 品存在多個(gè)該彎曲部的情況下，由最終成型品的面內(nèi)應(yīng)力引起的最終成型品的長(zhǎng)度方向的 翹曲及扭曲大。因此，更難確保最終成型品的精度。
[0005] 作為以往一般的形狀精度不良對(duì)策，根據(jù)最終成型品的試制或過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)，采用 的方法是，預(yù)測(cè)回彈發(fā)生量，將模具形狀最終形成為與最終成型品的形狀不同的形狀，以使 最終成型品滿足規(guī)定的尺寸。并且，近年來(lái)，在試制最終成型品之前，根據(jù)最終形狀，基于有 限元法進(jìn)行回彈等的沖壓成型分析，從而制作模具，減少試制的模具修正次數(shù)。
[0006] 但是，在基于試錯(cuò)法的模具設(shè)計(jì)中，考慮充分減少翹曲及扭曲的模具形狀，存在直 到確立成型條件為止的時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題。并且，由于是通過(guò)試錯(cuò)法設(shè)計(jì)模具，因而模具修正費(fèi) 用高，存在阻礙最終成型品的低成本化的問(wèn)題。
[0007] 作為提高最終成型品的形狀精度的對(duì)策，公開有通過(guò)向最終成型品附加加強(qiáng)筋， 來(lái)抑制最終成型品的翹曲及扭曲的技術(shù)（專利文獻(xiàn)1)。并且，公開有在拉模和壓坯料環(huán)的 保持面之間，局部按壓坯料，從而在坯料上成型加強(qiáng)筋，以使縱壁部的張力增加，從而確保 最終成型品的形狀精度的技術(shù)（專利文獻(xiàn)2)。
[0008] 在專利文獻(xiàn)1及專利文獻(xiàn)2中所公開的技術(shù)中，向最終成型品附加加強(qiáng)筋來(lái)改良 產(chǎn)品形狀，從而抑制回彈。因此，可適用的最終成型品的形狀受限，從而存在無(wú)法通用的問(wèn) 題。
[0009] 在專利文獻(xiàn)3中公開有可提高具有頂板部、縱壁部及凸緣部的帽形截面形狀的沖 壓成型品的形狀精度的沖壓成型方法。在專利文獻(xiàn)3中所記載的沖壓成型方法中，將金屬 板沖壓成型為在縱壁部和凸緣部之間具有錐形部的中間成型品，再對(duì)該中間成型品的錐形 部和凸緣部進(jìn)行沖壓成型來(lái)取得最終成型品。
[0010] 但是，在專利文獻(xiàn)3中所公開的沖壓成型方法中，提高最終成型品的縱壁部和凸 緣部的角度的精度，并改善凸緣部的平坦度，而不是抑制最終成型品整體的翹曲或扭曲。
[0011] 在專利文獻(xiàn)4中公開有提高具有頂板部及縱壁部并具有彎曲部的最終成型品的 形狀精度的沖壓成型方法。在專利文獻(xiàn)4中所記載的沖壓成型方法中，將金屬板彎曲加工 為具有頂板部和縱壁部的彎曲角度比最終成型品大的彎曲量的中間產(chǎn)品之后，進(jìn)行返回到 最終成型品的彎曲角度的彎曲加工。
[0012] 但是，在專利文獻(xiàn)4的沖壓成型方法中，雖然在金屬板為軟鋼板等拉伸強(qiáng)度不高 的金屬板的情況下，可抑制最終成型品的翹曲或扭曲，但在金屬板為高強(qiáng)度鋼板等拉伸強(qiáng) 度高的金屬板的情況下，卻不能抑制最終成型品的翹曲或扭曲。并且，最終成型品具有凸緣 部，且截面形狀呈帽形的情況下，在彎曲部的內(nèi)側(cè)的凸緣部容易殘留拉伸應(yīng)力，因而存在最 終成型品的翹曲及扭曲變得更大的問(wèn)題。
[0013] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0014] 專利文獻(xiàn)
[0015] 專利文獻(xiàn)1:日本特開2004-25273號(hào)公報(bào)
[0016] 專利文獻(xiàn)2:日本特開11-290951號(hào)公報(bào)
[0017] 專利文獻(xiàn)3:日本特開2006-289480號(hào)公報(bào)
[0018] 專利文獻(xiàn)4:日本特開2004-195535號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019] 發(fā)明所要解決的問(wèn)題
[0020] 本發(fā)明的目的在于，提供一種沖壓成型方法，當(dāng)沖壓成型高強(qiáng)度鋼板時(shí)，無(wú)需在最 終成型品設(shè)置加強(qiáng)筋等，也可減少由殘留于彎曲部的內(nèi)側(cè)的拉伸應(yīng)力引起的最終成型品的 翹曲及扭曲。
[0021] 用于解決問(wèn)題的手段
[0022] 本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)當(dāng)從高強(qiáng)度鋼板沖壓成型出具有頂板部、縱壁部及凸緣部、且沿著 長(zhǎng)度方向具有最小曲率半徑為50~2000mm的至少一個(gè)彎曲部的最終成型品時(shí)，為了減小 最終成型品的翹曲及扭曲，需要進(jìn)行如下處理。
[0023] 在本發(fā)明中，將沖壓成型的工序分為如下兩個(gè)工序：
[0024] 1)第一成型工序，直到在包括將縱壁部與凸緣部之間的交叉部和彎曲部的曲率中 心連接起來(lái)的水平線且與高強(qiáng)度鋼板垂直的平面內(nèi)，凸緣部相對(duì)于上述水平線的角度成為 a :為止，在交叉部對(duì)凸緣部進(jìn)行彎曲加工；以及
[0025] 2)第二成型工序，直到在上述平面內(nèi)，凸緣部相對(duì)于上述水平線的角度成為a 2為 止，在交叉部對(duì)上述第一成型工序之后的凸緣部進(jìn)行追加彎曲加工。
[0026] 此時(shí)，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)當(dāng)由a「a 2表示的追加彎曲角0滿足規(guī)定的范圍時(shí)，最終 成型品的翹曲及扭曲減小。并且，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)即使在使用容易發(fā)生回彈的拉伸強(qiáng)度為 440~4600MPa的高強(qiáng)度鋼板的情況下，通過(guò)使追加彎曲角0滿足規(guī)定的范圍，也能夠抑制 成與使用拉伸強(qiáng)度小于440MPa的鋼板的情況相同程度的翹曲量及扭曲量。
[0027] 本發(fā)明基于上述發(fā)現(xiàn)結(jié)果而提出，其要旨如下。
[0028](1)一種沖壓成型方法，用于沖壓成型出具有頂板部、縱壁部及凸緣部、且沿著長(zhǎng) 度方向具有至少一個(gè)彎曲部的最終成型品，上述沖壓成型方法的特征在于，包括：第一成型 工序，在使用拉伸強(qiáng)度為440~1600MPa的高強(qiáng)度鋼板來(lái)形成頂板部、縱壁部、彎曲部及凸 緣部時(shí)，直到在包括將縱壁部與凸緣部的交叉部和彎曲部的曲率中心連接起來(lái)的水平線且 與上述高強(qiáng)度鋼板垂直的平面內(nèi)，凸緣部相對(duì)于上述水平線的角度成為a i為止，在交叉部 對(duì)凸緣部進(jìn)行彎曲加工；以及第二成型工序，直到在上述平面內(nèi)，凸緣部相對(duì)于上述水平線 的角度成為a 2為止，在交叉部對(duì)上述第一成型工序之后的凸緣部進(jìn)行追加彎曲加工，在上 述平面內(nèi)，將彎曲部的曲率半徑設(shè)為& (mm)，將凸緣部的長(zhǎng)度設(shè)為b (mm)，將表示應(yīng)變的容 許值的數(shù)值設(shè)為ecr，將上述高強(qiáng)度鋼板的楊氏模量及拉伸強(qiáng)度設(shè)為E(MPa)及〇T(MPa)， 關(guān)于a :及a 2，將凸緣部以上述水平線為起點(diǎn)向遠(yuǎn)離頂板部的方向旋轉(zhuǎn)的方向設(shè)為正，設(shè) €^>0、a ^彡 0、a「a 2>0,將 R。設(shè)為 50 ~2000mm，將 ecr 設(shè)為 0 ~0.023,此時(shí)，將 a「a 2即追加彎曲角0設(shè)在如下式1的范圍和式2的范圍內(nèi)，
[0029][式1]
[0035] (2)根據(jù)上述（1)所述的沖壓成型方法，其特征在于，上述彎曲部為圓弧或曲率連 續(xù)地變化的曲線。
[0036] (3)根據(jù)上述（1)或（2)所述的沖壓成型方法，其特征在于，在上述第一成型工序 及上述第二成型工序中的至少一個(gè)工序中，將對(duì)置的模具中的一個(gè)模具分割為墊板和局部 成型模具，用墊板和上述對(duì)置的模具中的另一個(gè)模具按住鋼板，用局部成型模具和上述對(duì) 置的模具中的另一個(gè)模具使鋼板塑性變形。
[0037] 發(fā)明效果
[0038] 根據(jù)本發(fā)明，即使在使用高強(qiáng)度鋼板的情況下，無(wú)需在最終成型品上設(shè)置加強(qiáng) 筋等，也能夠抑制具有頂板部、縱壁部及凸緣部、且沿著長(zhǎng)度方向具有曲率半徑為50~ 2000mm的至少一個(gè)彎曲部的最終成型品的翹曲及扭曲。
【附圖說(shuō)明】
[0039] 圖1為示出具有一個(gè)彎曲部的最終成型品的一例的圖。
[0040] 圖2示出對(duì)高強(qiáng)度鋼板施加拉伸及壓縮載荷時(shí)高強(qiáng)度鋼板上所施加的應(yīng)力變化。
[0041] 圖3為示出具有兩個(gè)彎曲部的最終成型品的圖。
[0042] 圖4為簡(jiǎn)要示出在第一成型工序中使用的模具中成型出彎曲部的部分的截面結(jié) 構(gòu)的示意圖。
[0043] 圖5為簡(jiǎn)要示出當(dāng)成型出寬度W為15~30mm的最終成型品時(shí)，在第一成型工序 中使用的模具中成型出彎曲部的部分的截面結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0044] 圖6為簡(jiǎn)要示出當(dāng)成型出寬度W為15~30mm的最終成型品時(shí)，在第二成型工序 中使用的模具中成型出彎曲部的部分的截面結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0045] 圖7為示出具有彎曲部的曲率半徑在700~1200mm的范圍內(nèi)連續(xù)發(fā)生變化的部 位和直線部的在長(zhǎng)邊俯視方向上緩慢彎曲的最終成型品的形狀的圖。
[0046] 圖8為示出具有曲率半徑為1000mm和700mm的彎曲部和直線部、還組合了曲率半 徑在1200~2000mm的范圍內(nèi)連續(xù)發(fā)生變化的形狀的、在長(zhǎng)邊俯視方向上緩慢彎曲的最終 成型品的圖。
[0047] 圖9為示出具有曲率半徑為1000mm和700mm的彎曲部和直線部、還組合了曲率半 徑在1200~2000mm的范圍內(nèi)連續(xù)發(fā)生變化的形狀的、在長(zhǎng)邊俯視方向上緩慢彎曲的最終 成型品的圖。此外，進(jìn)行追加彎曲的范圍為內(nèi)側(cè)凸緣的一部分。
[0048] 圖10為示出具有曲率半徑為1000mm的彎曲部和直線部、且在側(cè)視方向上具有曲 率半徑為3000mm的彎曲部和直線部的、在長(zhǎng)邊俯視方向上緩慢彎曲的最終成型品的圖。
[0049] 圖11為不出具有個(gè)彎曲部的最終成型品的一例的圖。
[0050]圖12為示出彎曲部10的曲率半徑Rjmm)和施加于最終成型品的ei對(duì)最終成型 品的