冲压成形模具以及冲压成形件的制造方法
【专利摘要】一种冲压成形模具，其具备凸模、凹模和防皱模具，在防皱模具的第一面具有承受用于使防皱模具在冲压成形末期弹性变形的反作用力的受压部，在凸模的板部具有防皱力增大部，该防皱力增大部向所述受压部突出且在被向冲压方向压入时产生向其相反方向的所述反作用力。
【专利说明】冲压成形模具以及冲压成形件的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及金属板材用的冲压成形模具以及使用该冲压成形模具冲压成形出的 冲压成形件的制造方法。特别是，涉及用于降低在冲压成形后产生的回弹（springback) 以确保良好的形状冻结性的冲压成形模具以及冲压成形件的制造方法。
【背景技术】
[0002] 通过使用钢板和/或铝合金板材等金属板材进行冲压成形，能够形成各种形状的 构件。因此，汽车的车辆用构件等多使用冲压成形件。
[0003] 在冲压成形件中，在对金属板材进行冲压成形后产生的被称为回弹的、由冲压成 形件的角度变化和/或翘曲引起的尺寸精度不良（形状冻结不良）成为问题。
[0004] 该回弹由在冲压成形期间被导入到金属板材的残余应力引起，导致在冲压成形结 束后冲压成形件发生弹性恢复变形。在被导入到金属板材的该残余应力在金属板材的板厚 方向和/或面内方向上不均匀地分布的情况下，容易产生回弹。
[0005] 为了降低回弹并改善冲压成形件的尺寸精度，有效的作法是在冲压成形末期增大 针对处于冲压成形期间的坯料的防皱力。
[0006] 然而，为了在冲压成形的过程中增大防皱力，一般需要具备使用伺服阀等可变模 具缓冲装置的冲压成形装置。
[0007] 对这样的问题，在专利文献1中公开了在冲压成形模具中配设有弹簧等弹性体的 冲压成形模具。在该冲压成形模具中，即使不具备可变模具缓冲装置也能够在冲压成形末 期增大防皱力。
[0008] 在专利文献2中公开了将配设于冲压成形模具的弹簧设为盘簧的冲压成形模具。 在该冲压成形模具中，通过使用即便是低行程也能够产生高载荷的盘簧，即使不具备可变 模具缓冲装置，也能够进一步增大在冲压成形末期要增大的防皱力。
[0009] 在专利文献3中公开了将防皱模具分割为角部与直边部的冲压成形模具。在该冲 压成形模具中，能够按每个冲压成形的部位增减防皱力。
[0010] 现有技术文献
[0011] 专利文献
[0012] 专利文献1:日本国特开2002-321013号公报
[0013] 专利文献2:日本国特开2004-344925号公报
[0014] 专利文献3:日本国特开2003-94119号公报
【发明内容】
[0015] 发明要解决的课题
[0016] 在专利文献1所公开的冲压成形模具中，即使要增大防皱力的部位为整个防皱部 中的一部分区域，也需要增大整个防皱部的防皱力。也即是，为了抑制冲压成形件的回弹， 需要增大配设于冲压成形模具的弹簧、或者增多弹簧的数量。但是，在冲压成形模具内能够 配设弹簧的空间是有限的。因此，在将高张力钢和/或高强度铝合金等回弹较大的金属板 材作为坯料而进行冲压成形时，难以充分地增大防皱力。
[0017] 在专利文献2所公开的冲压成形模具中，在用于增大防皱力的弹簧使用能够通过 低行程得到高载荷的反作用力的盘簧。因此，在需要增大防皱力的冲压成形末期，能够通过 很小的行程有效地增大防皱力。然而，该冲压成形模具也同样，即使要增大防皱力的部位为 整个防皱部中的局部区域，也需要增大整个防皱部的防皱力。因此，在将近年来持续高强度 化的金属板材作为坯料进行冲压成形时，即使使用盘簧、防皱力的增大也不够充分。
[0018] 在专利文献3所公开的冲压成形模具中，为了抑制在成为收缩凸缘变形区域的冲 压成形件的角部起皱（回弹），增大冲压成形初期的防皱力。另外，为了避免在该角部产生 断裂，减小冲压成形期间的防皱力。另外，为了在该角部消除形状冻结不良，在冲压成形的 下止点（冲压成形结束点）即刻之前再次增大防皱力。然而，在该冲压成形模具中，为了在 整个防皱部中的局部区域改变防皱力而将防皱模具设为分割型。通过将防皱模具设为分割 型，不需要较大的弹簧力就可仅在必要的区域提高防皱力。但是，一般而言，分割模具与一 体型的模具相比较，存在涉及模具的制造、维护管理、修理更换以及寿命等的诸多问题。因 此，由于采用分割模具，冲压成形件的制造工序的管理变得复杂，而且有时冲压成形件的制 造成本会上升。因此，在对汽车的车辆用构件等进行冲压成形的量产工序中，强烈希望使用 非分割型的一体型防皱模具并在整个防皱部中的一部分区域改变防皱力。再者，从冲压模 具的构造以及冲压成形件的形状的观点出发，所谓一体型的防皱模具即为由难以再进一步 分割的最小构件数构成的防皱模具之意。
[0019] 另外，专利文献3所公开的冲压成形模具是金属板材的拉深加工用的冲压成形模 具，不适于对高强度的金属板材进行冲压成形。具体地说，在专利文献3所公开的冲压成形 模具中，主要将钢板拉深加工成深筒状。因此，通过该冲压成形模具得到的冲压成形件的形 状，与主要对高强度的金属板材进行冲压成形所得的冲压成形件的形状不同。在以高强度 的金属板材为坯料的冲压成形中，多数实施用于得到纵长方向的两端开口的形状（截面帽 形状）的冲压成形件的拉深弯曲加工。在这样的对高强度的金属板材进行拉深弯曲加工的 情况下，产生与将金属板材拉深加工成深深的筒状的情况不同的问题。
[0020] 在将金属板材成形为深筒状的拉深加工中，冲压成形件的拉深角部成为收缩凸缘 变形区域。另一方面，在将高强度的金属板材成形为纵长方向的两端开口的形状（例如，车 身部件）的拉深弯曲加工中，冲压成形件的角部的一部分（例如，与弯曲部的内侧接触的 凸缘部）成为伸展凸缘变形区域。在这里，所谓收缩凸缘变形即为在板材面内的2个轴上 同时产生伸展和收缩的变形之意，所谓伸展凸缘变形即为在板材面内的2个轴上同时产生 伸展的变形之意。也即是，在通过专利文献3所公开的冲压成形模具拉深加工出的冲压成 形件中，不存在如车身部件等那样成为伸展凸缘变形区域的角部。而且，在该拉深加工出的 冲压成形件中，产生收缩凸缘变形的凸缘部的板厚不变或者增大。与此相对，在拉深弯曲加 工出的冲压成形件中，产生伸展凸缘变形的凸缘部的板厚显著减小。在冲压成形期间板厚 显著减小的区域，难以将防皱力向坯料传递，其结果，容易引起冲压成形件的壁翘曲（壁子 *9 )和/或纵壁的波纹（)等尺寸精度不良。在这里，所谓拉深加工即为得到没有 产生伸展凸缘变形的区域、在与冲头的进行方向（冲压方向）成直角的方向的两端没有开 口部的容器状（筒状）冲压成形件的冲压成形（加工）之意。另外，所谓拉深弯曲加工即 为得到具有产生伸展凸缘变形的区域、在纵长方向（施加防皱力的凸缘部延伸的方向）的 两端具有开口部的车身部件状的冲压成形件的冲压成形（加工）之意。强烈要求开发出一 种冲压成形模具，其中在将高强度的金属板材冲压成形成车身部件等的制造工序中，不但 在收缩凸缘变形区域而且在成为该伸展凸缘变形区域的部位也能够抑制回弹。
[0021] 鉴于上述实际情况，在本发明中，其目的在于提供一种冲压成形模具以及使用该 冲压成形模具冲压成形出的冲压成形件的制造方法，在该冲压成形模具中，防皱模具不是 分割型而是一体型，并且即使以高强度的金属板材为坯料进行冲压成形，也能够抑制在成 为伸展凸缘变形区域的部位发生回弹。也即是，在本发明中，其目的在于提供一种冲压成形 模具以及冲压成形件的制造方法，在该冲压成形模具中，在不使用具备可变模具缓冲装置 的冲压成形装置而使用一般的冲压成形装置、并且以高张力钢和/或高强度铝合金等容易 产生回弹的金属板材为坯料进行冲压成形时，通过在冲压成形末期使针对坯料的防皱力充 分增大，能够得到尺寸精度高的冲压成形件。特别是，在本发明中，其目的在于提供一种冲 压成形模具以及使用该冲压成形模具得到的冲压成形件的制造方法，该冲压成形模具是对 金属板材进行拉深弯曲加工的冲压成形模具，并且能够以高尺寸精度冲压成形出除收缩凸 缘变形区域以外还具有伸展凸缘变形区域的冲压成形件。
[0022] 用于解决课题的技术方案
[0023] 本
【发明者】们以车身部件等具有伸展凸缘变形区域的冲压成形件为对象，对能够对 需要增大防皱力的部位高效地增大防皱力的模具构造进行了锐意研宄。结果发现，在冲压 成形模具的防皱模具的一部分设置有受压部，另外在冲压成形模具的凸模的一部分设置有 防皱力增大部的模具构造。通过该构成，通过在冲压成形末期使该受压部与该防皱力增大 部接触、使防皱模具弹性变形而使其挠曲，从而能够对坯料的要增大防皱力的部位局部追 加防皱力。而且，能够大幅度降低车身部件等具有伸展凸缘变形区域的冲压成形件的回弹。 在这里，所谓车身部件等具有伸展凸缘变形区域的部件，指的是纵长方向的两端开口且为 截面帽型形状的冲压成形件。
[0024] 本发明的主旨如下。
[0025] (1)本发明的一个方式是一种冲压成形模具，其具有：凸模，其具有用于向坯料转 印形状的冲头部以及板部；凹模，其与所述凸模成对且与所述冲头部相对；和防皱模具，其 具有与所述板部相对且在冲压成形结束点与所述板部相接触的第一面、与所述凹模相对且 与所述凹模一起保持所述坯料的第二面以及连接于所述第一面与所述第二面之间而与所 述冲头部相对的第三面，所述防皱模具配置成在所述第三面与所述冲头部之间有间隔；所 述冲压成形模具的特征在于，具有：在所述防皱模具的所述第一面具有包括槽部的受压部； 在所述板部的与所述第一面相对的面具有防皱力增大部，所述防皱力增大部朝向所述受压 部突出且在冲压成形末期在被向冲压方向压入时产生与所述冲压方向反向的反作用力。
[0026] (2)在上述（1)所述的冲压成形模具中，也可以：在以从所述冲压成形模具除去所 述受压部以及所述防皱力增大部后的情况为基准，将冲压成形件的凸缘部中板厚为最大的 区域设为板厚最大部、将所述板厚相对于所述板厚最大部大于〇%且为97%以下的区域设 为板厚减小部时，在沿所述冲压方向观察的情况下，所述受压部与所述坯料中的与所述板 厚减小部相对应的区域的一部分重叠。
[0027] (3)在上述（1)或者（2)所述的冲压成形模具中，也可以：所述受压部包括所述槽 部；在将所述槽部的位置的所述防皱模具的壁厚设为L且单位为mm、将除所述槽部外且与 所述坯料相接触的位置的所述防皱模具的壁厚的最小值设为H且单位为_时，所述防皱模 具满足下述的式A或式B;在将所述防皱力增大部的突出高度设为G且单位为mm、将从冲压 成形开始点到所述冲压成形结束点为止的冲压行程距离设为PS且单位为mm时，所述防皱 力增大部的所述突出高度G满足下述的式C。
【权利要求】
1. 一种冲压成形模具，其具备： 凸模，其具有用于向巧料转印形状的冲头部W及板部； 凹模，其与所述凸模成对且与所述冲头部相对；和 防皱模具，其具有与所述板部相对且在冲压成形结束点与所述板部相接触的第一面、 与所述凹模相对且与所述凹模一起保持所述巧料的第二面、W及连接于所述第一面与所述 第二面之间而与所述冲头部相对的第=面，所述防皱模具配置成在所述第=面与所述冲头 部之间有间隔； 所述冲压成形模具的特征在于，具有： 在所述防皱模具的所述第一面具有包括槽部的受压部； 在所述板部的与所述第一面相对的面具有防皱力增大部，所述防皱力增大部朝向所述 受压部突出且在冲压成形末期在被向冲压方向压入时产生与所述冲压方向反向的反作用 力。
2. 根据权利要求1所述的冲压成形模具，其特征在于： 在W从所述冲压成形模具除去所述受压部W及所述防皱力增大部后的情况为基准，将 冲压成形件的凸缘部中板厚为最大的区域设为板厚最大部、将所述板厚相对于所述板厚最 大部大于0%且为97% W下的区域设为板厚减小部时， 在沿所述冲压方向观察的情况下，所述受压部与所述巧料中的与所述板厚减小部相对 应的区域的一部分重叠。
3. 根据权利要求1或2所述的冲压成形模具，其特征在于： 所述受压部包括所述槽部； 在将所述槽部的位置的所述防皱模具的壁厚设为L且单位为mm、将除所述槽部外且与 所述巧料相接触的位置的所述防皱模具的壁厚的最小值设为H且单位为mm时，所述防皱模 具满足下述的式1或式2 ; 在将所述防皱力增大部的突出高度设为G且单位为mm、将从冲压成形开始点到所述冲 压成形结束点为止的冲压行程距离设为PS且单位为mm时，所述防皱力增大部的所述突出 高度G满足下述的式3， 40《H《50 时，20《L《0. 8XH ? ? ?(式 1) 50. H《80 时，20《L《40 ? ? ?(式 2) 0. 02XPS+H-L《G《0. 3XPS+H-L. ? ?(式 3)
4. 根据权利要求1或2所述的冲压成形模具，其特征在于： 划分所述受压部的边界的一部分为所述槽部。
5. 根据权利要求1或2所述的冲压成形模具，其特征在于： 所述防皱力增大部具有赋予所述反作用力的弹性体。
6. 根据权利要求5所述的冲压成形模具，其特征在于： 所述弹性体为盘黃、螺旋弹黃W及橡胶中的至少1种。
7. -种冲压成形件的制造方法，是使用权利要求1或2所述的冲压成形模具冲压成形 出的冲压成形件的制造方法，其特征在于，包含下述工序： 在将对巧料进行所述冲压成形时的冲压行程的成形开始位置设为100%、将所述冲压 行程的成形结束位置设为0%时，在从所述冲压行程为2 % W上且30% W下的位置到所述 成形结束位置为止的冲压成形末期，增大针对处于所述冲压成形期间的所述巧料的一部分 的防皱力。
【文档编号】B21D5/01GK104470651SQ201280074661
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2012年12月19日 优先权日:2012年12月19日
【发明者】吉田亨 申请人:新日铁住金株式会社