CN103547388A - 冲压成型方法以及车身部件 - Google Patents

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Abstract

一种冲压成型方法，一边通过凹模与凸模的相对移动将凸模压入凹模的内侧，一边在凹模与凸模之间对被加工材料进行冲压成型，其中，成型在被加工材料的规定部位具有棱线部（100d）的中间成型体（100B），并对中间成型体（100B）进行冲压成型而成型为最终加工形状，由此，将被加工材料的规定部位的板厚实质上增厚而导入加工硬化。

Description

冲压成型方法以及车身部件
技术领域
本发明涉及冲压成型方法以及车身部件。
背景技术
近年来，在汽车产业界，为了降低作为地球暖化的原因的CO2的排出量，汽车的燃料利用率的提高成为当务之急。因此，除了借助替代燃料实现的彻底削减CO2的排出量的努力之外，还需要提高发动机、变速器等的机械效率，进而还需要车身的轻量化等对策。另一方面，在逐渐变严格的碰撞安全限制中，开发碰撞安全性优异的车身也成为重要的课题。
然而，为了仅利用在车身使用的低强度钢板实现碰撞安全性的提高，需要使用大量加强部件，或者需要加厚车身部件的板厚，并不容易与车身的轻量化并存。
因此，为了使车身的轻量化和碰撞安全性的提高的并存，采用在车架等车身部件上使用高强度钢板的做法。例如，以往的车身部件多使用抗拉强度在440MPa级的钢板，与此相对，最近的车身部件中，590MPa级的钢板的采用增加，进一步，980MPa级以上的钢板也开始应用于车身部件。
然而，在对这种高强度钢板进行冲压成型（弯曲加工）的情况下，在钢板的强度上升的同时，形状冻结不良（弹性回跳）、折皱增加，难以确保车身部件的尺寸精度。并且，由于伴随着钢板的强度上升的延展性的降低，使冲压成型时的断裂的危险性提高。
因而，在使用高强度钢板的车身部件中，与以往的大量使用低强度钢板的车身部件相比较，并不容易实现车身的性能与生产率的并存，与开发工期的缩短、制造成本的抑制等相互结合，在将高强度钢板应用于车身部件的方面成为阻碍因素之一。
另一方面，作为不使用高强度钢板而提高车身部件的碰撞性能的方法，提出有通过热压、高频淬火等热处理来使部件整体或者其一部分高强度化的方法（例如参照专利文献1、2）。然而，根据部件形状不同，存在不适合淬火的车身部件，此外，需要导入新的设备等，在生产技术、制造成本的方面存在很多课题，能够应用的部件受限。
此外，提出有在热处理时使用激光作为热源的方法（例如参照专利文献3）。然而，激光的加热范围狭窄，需要长时间的热处理，此外，难以得到足够的效果，并不实用。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010－174283号公报
专利文献2：日本特开2006－213941号公报
专利文献3：日本特开平4－72010号公报
专利文献4：日本特开2007－190588号公报
专利文献5：日本特开2010－64137号公报
专利文献6：日本特开2008－12570号公报
专利文献7：日本特开昭61－82929号公报
发明内容
发明所要解决的课题
此处，进一步，对在这种成型加工中作为重要因素的弹性回跳应对技术进行研究。图12是对因弹性回复变形而导致的弹性回跳产生机理进行说明的图。在成型后将成型品从模具取出、或者对不需要的部分进行修剪等，通过除去载荷来缓和约束，由此，冲压成型下止点处的残留应力成为驱动力，使部件弹性变形以满足新的平衡，作为弹性回复变形呈现。在高强度钢板中，该形状冻结不良大，因此难以确保作为最终产品所要求的尺寸精度。
形状冻结不良根据现象分类成角度变化、壁部翘曲、扭转、棱线翘曲、凸模底部的形状冻结不良。在任一种情况下，部件内的残留应力分布作为弯曲或者扭转的弯矩发挥作用，根据由材料的弹性系数、部件形状决定的刚性而变形，结果产生弹性回跳。例如，最广为人知的例子是弯曲角度的变化（专利文献4、专利文献7等）。图13是示出弹性回复前的板厚方向的应力分布和弯矩的关系的图。这些板厚（t0）方向的应力分布成为驱动力，该情况下的部件的刚性主要由部件形状决定。
或者，当对沿长度方向弯曲的帽型截面的梁（专利文献2、专利文献6等）进行拉延成型时会产生壁部翘曲和扭转，但当弯曲的曲率小时部件刚性高、壁部翘曲变小，以及伸出凸缘部和收缩凸缘部的应力差赋予扭转力矩。即，是一种将残留应力的分布平均化至（低水平），降低与弹性回跳的模式相应的驱动力（力矩）的冲压成型方法，专利文献4～7的技术全都基于该技术思想。
接着，对专利文献4～7所公开的形状冻结性优异的冲压成型方法进行说明。弹性回跳的大小依赖于即将解除约束之前（脱模时）的流动应力（残留应力）而变化。即，对于弹性回跳的驱动力，因应力的不均匀分布而导致的力矩是主要因素，因此，考虑利用专利文献1、专利文献7那样的各种工艺来减小板厚内的残留应力的表里差的技术。
上述任一技术均是由多个工序构成的冲压工序，是利用借助到达得到产品形状的最后工序的冲压下止点的最后的变形增量来缩小残留应力分布这一情况的变形经历控制工艺。图14是用于对借助形状冻结不良对策实现的残留应力的降低机理进行说明的图。在变形经历控制工艺中，通过进行第二工序（脱模时）的残留应力控制，使弹性回复变形降低。
并且，在扭转、棱线翘曲等三维的弹性回跳的情况下（专利文献5、专利文献6等），利用面内变形经历控制在即将到达最终工序的下止点之前对伸长的部位赋予压缩应力，对收缩的部位赋予拉伸应力。因此，发明了对产品内附加压花、加强筋而将压缩应力转变成拉伸应力的技术；以及通过在最终工序中将在最终工序前赋予的压花、加强筋压溃而将拉伸应力转变成压缩应力，由此来控制面内的应力分布的技术。
但是，对于上述的弹性回跳对策，如果残留应力的控制错误，则存在过度而达到所谓的弹复（spring-in）的可能性，因此，在第二工序中导入的应力需要被抑制在降低残留应力的水平的范围（参照图14）。此外，当在第二工序中赋予超出上述水平的过大的应力的情况下，即将脱模之前的流动应力（残留应力）变高，因此，弹性回跳反而变大。因此，例如在专利文献4所记载的使用曲率半径不同的模具的工艺、专利文献7所记载的使用凸形状的压花的工艺中，由于上述的制约，无法在最终工序中赋予大的加工硬化。
因此，本发明就是鉴于上述现有的情形而提出的，其目的在于提供一种无需对被加工材料实施热压工艺、高频淬火等热处理，通过反复进行多次冲压成型，能够提高被加工材料的变形强度的冲压成型方法，以及通过使用利用这种冲压成型方法成型的被加工材料，能够提高从外部施加的冲击能量的吸收率的碰撞性能优异的车身部件。
用于解决课题的方案
以解决上述课题作为目的的本发明的主旨如下。
（1）一种冲压成型方法，一边通过凹模和凸模的相对移动将上述凸模压入上述凹模的内侧，一边在上述凹模与上述凸模之间对被加工材料进行冲压成型，其特征在于，
成型在上述被加工材料的规定部位具有棱线部的中间成型体，并对该中间成型体进行冲压成型而成型为最终加工形状，由此，将上述被加工材料的规定部位的板厚实质上增厚而导入加工硬化。
（2）根据上述（1）记载的冲压成型方法，其特征在于，对上述被加工材料的中间成型体反复进行至少一次以上冲压成型，将上述被加工材料成型为最终加工形状，由此，对上述被加工材料的被实施了弯曲加工的上述规定部位导入加工硬化。
（3）根据上述（2）记载的冲压成型方法，其特征在于，上述棱线部设定在上述被加工材料的中间成型体的角部。
（4）根据上述（2）记载的冲压成型方法，其特征在于，对将上述被加工材料成型为具有比最终加工形状的截面线长度大2%以上的截面线长度的中间加工形状的中间成型体，反复进行至少一次以上冲压成型，将上述被加工材料成型为最终加工形状。
（5）根据上述（2）记载的冲压成型方法，其特征在于，对将上述被加工材料成型为具有比最终加工形状的截面线长度大1mm以上的截面线长度的中间加工形状的中间成型体，反复进行至少一次以上冲压成型，将上述被加工材料成型为最终加工形状。
（6）根据上述（2）记载的冲压成型方法，其特征在于，对将上述被加工材料成型为具有比最终加工形状的棱线部位截面的半径小1mm以上的棱线部位截面的中间加工形状的中间成型体，反复进行至少一次以上冲压成型，将上述被加工材料成型为最终加工形状。
（7）根据上述（1）记载的冲压成型方法，其特征在于，包含：对上述被加工材料的规定部位施加棱线部的工序；以及通过将施加有上述棱线部的部位平坦化而进行增厚从而对该部位导入加工硬化的工序。
（8）根据上述（7）记载的冲压成型方法，其特征在于，上述棱线部设定在上述被加工材料的中间成型体的顶部。
（9）根据上述（7）记载的冲压成型方法，其特征在于，制作对上述被加工材料施加了棱线部的中间成型体，并对该中间成型体进行冲压成型，由此，在上述凹模与上述凸模之间将施加有上述棱线部的部位平坦化。
（10）根据上述（7）记载的冲压成型方法，其特征在于，在对上述被加工材料进行冲压成型之后、或者进行冲压成型的同时，制作对上述被加工材料施加有棱线部的中间成型体，并对该中间成型体进行冲压成型，由此，在上述凹模与上述凸模之间将施加有上述棱线部的部位平坦化。
（11）根据上述（7）记载的冲压成型方法，其特征在于，对将上述被加工材料成型为具有比最终加工形状的截面线长度大2%以上的截面线长度的中间加工形状的中间成型体，反复进行至少一次以上冲压成型，由此，将上述被加工材料成型为最终加工形状。
（12）一种车身部件，一边进行压曲变形一边吸收从外部施加的冲击能量，其特征在于，该车身部件包括使用上述（1）～（10）的任一项记载的冲压成型方法成型的被加工材料。
（13）根据上述（12）记载的车身部件，其特征在于，上述被加工材料具有帽型截面形状，对该被加工材料的实施了弯曲加工的棱线部导入加工硬化，由此，该棱线部具有比其他部位高的变形强度。
发明效果
在本发明中，如上所述，成型在被加工材料的规定部位具有棱线部的中间成型体，并对该中间成型体进行冲压成型而成型为最终加工形状，由此，能够将被加工材料的规定部位的板厚实质上增厚而导入加工硬化，由此，无需对被加工材料实施热压工艺、高频淬火等热处理就可提高导入了加工硬化的棱线部位的变形强度。进而，在包含该被加工材料的车身部件中，能够提高从外部施加的冲击能量的吸收率。
附图说明
图1是示出本发明的第一实施方式的具有帽型截面形状的冲压成型件的例子的图。
图2A是用于对本发明所涉及的冲压成型装置的动作进行说明的图。
图2B是用于对本发明所涉及的冲压成型装置的动作进行说明的图。
图3A是用于对本发明的第一实施方式所涉及的冲压成型装置的第二工序的动作进行说明的图。
图3B是用于对本发明的第一实施方式所涉及的冲压成型装置的第二工序的动作进行说明的图。
图4是示出利用基于本发明的冲压成型方法成型的冲压成型件的例子的图。
图5是示出在基于本发明的冲压成型方法中材料所承受的加工硬化的机理的图。
图6是示出在本发明所涉及的实施例中制作的试样的各尺寸的图。
图7是对本发明的试样和比较例的试样的相对于落锤试验的行程的能量吸收量进行比较的曲线图。
图8是用于对本发明的第二实施方式所涉及的冲压成型装置的动作进行说明的图。
图9A是用于对本发明的第二实施方式所涉及的冲压成型装置的动作进行说明的图。
图9B是用于对本发明的第二实施方式所涉及的冲压成型装置的动作进行说明的图。
图10是用于对本发明的第二实施方式的变形例所涉及的冲压成型装置的动作进行说明的图。
图11是示出本发明的第二实施方式所涉及的试样和其比较例在落锤试验中相对于行程的能量吸收量的比较结果的曲线图。
图12是用于对基于弹性回复变形的弹性回跳产生机理进行说明的图。
图13是示出弹性回复前的板厚方向的应力分布和弯矩的关系的图。
图14是用于对基于形状冻结不良对策的残留应力的降低机理进行说明的图。
具体实施方式
以下，参照附图对应用了本发明的冲压成型方法以及车身部件进行详细说明。
另外，对于在以下的说明中所使用的附图，为了方便，有时示意性地示出被加工材料、冲压成型装置等，各部的尺寸比例等并不限于与实际情况相同。并且，在以下的说明中举例示出的被加工材料的尺寸等只是一例，本发明并不一定限定于此，能够在不变更其主旨的范围内适当变更而加以实施。
在本发明的第一实施方式中，例如举出得到如图1所示的具有帽型截面形状的冲压成型件（车身部件）100A的情况为例，对基于本发明的冲压成型方法进行具体说明。
对于该冲压成型件100A，如图1所示，通过对金属板（被加工材料）100实施拉延弯曲成型（冲压成型），由此作为其最终加工形状，具有具备一对凸缘部100a、纵壁部100b以及顶部100c的帽型截面形状。另外，在图1中，一并示出该冲压成型件100A的各部的尺寸（单位：mm）的一例。
图2A、图2B是示意性地示出冲压成型装置的一例的图。该冲压成型装置具备安装于下保持件（固定保持件）的凸模1和安装于上保持件（活动保持件）的凹模2，通过使安装有气缸3的凹模2升降（在图2A、图2B中下降）动作，能够一边将凸模1压入凹模2的内侧，一边在凹模2和凸模1之间对金属板100进行冲压成型。
并且，该冲压成型装置具备安装有分别相互独立的汽缸4的一对防皱按压件5，能够进行如下的拉延弯曲成型：通过使防皱按压件5升降（在图2A、图2B中上升）动作，在一边在防皱按压件5与凹模2之间按压金属板100的端部（图1所示的冲压成型件100A的凸缘部100a）、一边施加防皱按压力（张力）的状态下，将凸模1压入凹模2而进行冲压成型。
另外，本发明并不限于这种进行拉延弯曲成型的情况，也能够应用于在不施加防皱按压力（张力）的状态下进行冲压成型的形状弯曲成型的情况。并且，上述冲压成型装置形成为凹模2相对于凸模1移动的结构，但也可以是凸模1相对于凹模2移动的结构。并且，也可以是凹模2安装于下保持件、凸模1安装于上保持件的结构。
此处，对利用以往的冲压成型方法对金属板100进行冲压成型的情况进行说明。首先，如图2A所示，在将金属板100安置于冲压成型装置之后，凹模2下降，由此，成为金属板100的端部、即凸缘部100a被夹持在防皱按压件5与凹模2之间的状态。并且，通过此时的气缸4的压力调整来控制防皱按压件5对金属板100的防皱按压力。
接着，如图2B所示，通过从该状态起进一步使凹模2下降，成为凸模1被压入凹模2的内侧的状态。此时，由于金属板100的端部（凸缘部100a）由防皱按压件5赋予了防皱按压力（张力），因此，在未被防皱按压件5和凸模1约束的部分（图1所示的冲压成型件100A的纵壁部100b），在因塑性变形而板厚减少的同时，产生加工硬化。
进而，通过从该状态起进一步使凹模2下降至成型工序的下止点，在凸模1与凹模2之间对金属板100进行冲压成型。由此，能够得到具有如图1所示那样的帽型截面形状的冲压成型件（车身部件）100A。
在上述以往的冲压成型方法中，由于在金属板100的纵壁部100b产生加工硬化，因此该纵壁部100b的变形强度上升，但是，该纵壁部100b的板厚也同时减少。因此，所得到的冲压成型件（车身部件）100A无法像所期待的程度那样提高对从外部施加的冲击能量的吸收率，难以提高碰撞性能。
并且，也存在利用不使用防皱按压件5而不施加防皱按压力（张力）的形状弯曲成型对金属板100进行冲压成型的方法。然而，在该情况下，在金属板100的实施弯曲加工的棱线部位或者棱线部以外不产生加工硬化，因此难以提高对从外部施加的冲击能量的吸收率。
因此，本发明人们为了解决上述课题而重复进行了专心研究，结果发现了能够通过多次冲压成型以不伴随板厚减少的方式对汽车的车架等车身部件的实施了弯曲加工的棱线部导入大的加工硬化的冲压成型方法，并且发现在活用了该加工硬化的车身部件中能够大幅提高碰撞时等从外部施加的冲击能量的吸收率，从而完成了本发明。
即，本发明涉及一种冲压成型方法，一边通过凹模和凸模的相对移动将凸模压入凹模的内侧，一边在凹模与凸模之间对被加工材料进行冲压成型，其特征在于，成型在被加工材料的规定部位具有棱线部（在该实施方式中，如后面即将叙述的那样，是与纵壁部100b和顶部100c之间的角部对应的部位）的中间成型体，并对该中间成型体进行冲压成型而成型为最终加工形状，由此，能够将被加工材料的规定部位的板厚实质上增厚而导入加工硬化。
在本发明方法中，通过对金属板进行拉延弯曲成型或者弯曲成型而冲压成型为截面线长度比产品形状长的半成品，并在随后的即将到达冲压成型工序的下止点之前的时刻将棱线部成型为最终加工形状亦即产品形状。此时，在第二次冲压成型工序中在棱线部产生压缩的塑性变形，结果，能够导入大的加工硬化，而板厚不会减少。在该情况下，成型与最终的产品形状相比截面线长度比在2%以上、10%以下的具有大的截面轮廓的金属板的中间成型体，并将其冲压成型为最终的产品形状的截面轮廓。
以上述方式规定截面轮廓的原因在于：根据材料不同，存在观测到屈服点伸长的材料，在小于2%的情况下加工硬化变得不充分，未必能得到所想象的变形强度。并且，设定值在10%以下的原因在于，当截面线长度比在10%以上的情况下，在第二工序中会产生因材料过剩而导致的皱纹重叠，在该情况下无法得到良好的成型件。特别是对于薄板，在通常的冲压成型中由于上述的压曲的产生，压缩变形困难，但发明人等借助第一工序和第二工序的最佳的线长比以及衬垫和凸模的宽度比的组合而使之成为可能。
图3A、图3B是示意性地示出第二工序中的冲压成型装置的例子的图。该冲压成型装置主要由安装于下保持件的凸模1’、由上保持件支承的凹模2’以及由上保持件支承的衬垫6构成。在这种构造的冲压成型装置中，首先，如图3A所示，中间成型体100B被夹持在凸模1’与衬垫6之间。在衬垫6上通过气缸的压力调整来控制按压力，如图3B所示使凹模2’下降至冲压下止点，由此来成型为产品形状。此时，对于中间成型体100B，由于被衬垫6约束，因此其材料无法移动，因此能够高效地对棱线部赋予压缩变形。
在上述情况下，依赖于相对于凸模1’的宽度W2的衬垫6的宽度W1的大小，棱线部的压缩变形的大小和区域变化。即，若凸模1’与衬垫6的宽度比W1/W2接近1，则能够仅对棱线部导入大的加工硬化，反之，则因压曲而导致皱纹重叠的危险性高。因而，优选凸模1’与衬垫6的宽度比W1/W2在0.8以下。相反，若减小宽度比则以棱线部为中心对广阔的范围导入加工硬化，因此，为了有效地对棱线部导入加工硬化，优选宽度比W1/W2在0.4以上。
对本发明的冲压成型方法更具体地进行说明。首先，当在第一工序中冲压成型金属板100时，使用图2A、图2B所示的冲压成型装置对金属板100进行冲压成型。通过该第一工序的冲压成型，制作成型为如图4中以虚线所示那样的帽型截面形状（中间加工形状）的中间成型体100B。
对于该中间成型体100B，与具有图1所示的帽型截面形状（最终加工形状）的冲压成型件100A（图4中的实线所示）相比，其截面线长度长。
进而，在第二工序中如上所述对该中间成型体100B进行冲压成型，由此成型为以图4中的实线所示那样的帽型截面形状（最终加工形状）。
此处，在本发明中，在第一工序的冲压成型时，如图4中以虚线所示那样通过弯曲加工对金属板100导入塑性变形，另一方面，在第二工序的冲压成型时，如图4中以实线所示，在金属板100的实施了弯曲加工的顶部100c与纵壁部100b之间的棱线部100d产生压缩的塑性变形。结果，如图5所示，对于金属板100，通过第二工序的冲压成型，能够使棱线部100d的板厚实质上增厚，从而导入大的加工硬化。
并且，在本发明中，优选为：对将金属板100成型为具有比最终加工形状的截面线长度大2%以上的截面线长度的中间加工形状的中间成型体100B，反复进行至少一次以上冲压成型，由此将金属板100成型为最终加工形状（冲压成型件100A）。这是因为：根据金属板100的材质不同，存在观测到屈服点伸长的材料，在小于2%的情况下，加工硬化不充分，无法充分地得到所想象的变形强度。
进一步，在本发明中，优选为：对成型为具有比最终加工形状的截面线长度大1mm以上的截面线长度的中间加工形状的中间成型体100B、或者成型为具有比最终加工形状的棱线部截面的半径小1mm以上的棱线部截面的中间加工形状的中间成型体100B，反复进行至少一次以上冲压成型，由此将金属板100成型为最终加工形状（冲压成型件100A）。
由此，在本发明中，无需对金属板100实施热压工艺、高频淬火等热处理，如上所述能够提高在实质上增厚的同时导入了加工硬化的棱线部100d的变形强度。
如上，能够得到如图1所示那样的具有帽型截面形状（最终加工形状）的冲压成型件100A（车身部件）。
进而，根据所得到的冲压成型件100A，能够适合作为针对从外部施加的冲击能量一边压曲变形一边吸收该冲击能量的车身部件使用。即，对于该车身部件，具有帽型截面形状的冲压成型件100A的实施了弯曲加工的棱线部100d在增厚的同时被导入了加工硬化，由此，该棱线部100d相比其他部位具有极高的变形强度。由此，能够大幅提高碰撞时等从外部施加的冲击能量的吸收率。
因而，根据本发明，无需导入热压工艺、高频淬火等新的淬火用的设备，能够以现有的冷压为前提，通过对前车架、侧梁外部构件等汽车构造部件（车身部件）的规定部位赋予加工硬化来提高其碰撞强度。并且，能够不损害其碰撞性能地减薄板厚。进一步，能够在将生产成本的负荷增加抑制在较小程度的同时提供同时满足了车身的轻量化和碰撞性能的提高的汽车用构造部件（车身部件）。
实施例1
以下，根据实施例进一步明确本发明的效果。另外，本发明并不限定于以下的实施例，能够在不变更其主旨的范围适当变更而加以实施。
在本实施例中，作为金属板100准备板厚1.2mm的590MPa级的复合组织钢板，在通过第一工序的冲压成型将该钢板成型为中间加工形状（中间成型体）之后，通过第二工序的冲压成型将该中间成型体成型为最终加工形状，由此来制作如图1所示的具有帽型截面形状的冲压成型件。另外，在第一工序的冲压成型时，使中间加工形状（中间成型体）的凸模肩R比最终加工形状（冲压成型件）小1mm来进行冲压成型。
进而，将所制作的具有帽型截面形状的冲压成型件与平行平板的封闭板对接，在凸缘部利用30mm间隔的点焊处理进行紧固，得到具有如图6所示的各尺寸的试样S。
针对本发明的试样S，使质量为260kg的落锤从高度为3m的位置自由落下，进行以初速度7.7m/s碰撞的落锤试验。另外，利用设置在固定端侧的测力传感器计测此时的部件变形反力，利用激光式变形计计测变位。
进一步，为了确认本发明的效果，与利用使用图2说明了的以往的冲压成型方法制作的冲压成型件进行比较研究。进而，针对该比较例的试样也进行同样的落锤试验。
针对本发明所涉及的实施例以及比较例的试样，图7中示出以行程对部件变形反力进行积分后的部件吸收能量的比较结果。
如图7所示，可知：根据本发明，通过在不伴随着冲压成型件的板厚的减少的同时对钢板导入大的加工硬化，部件吸收能量增加大约10%。
接着，对基于本发明的冲压成型方法以及车身部件的第二实施方式进行说明。另外，对与上述的第一实施方式相同或者对应的部件适当地使用相同标号而进行说明。
在第二实施方式中也举出得到具有已经在图1中示出的帽型截面形状的冲压成型件100A（车身部件）的情况为例进行说明。因而，对于冲压成型件100A，如图1所示，通过对金属板（被加工材料）100进行拉延弯曲成型（冲压成型），作为其最终加工形状，具有具备一对凸缘部100a、纵壁部100b以及顶部100c的帽型截面形状。
为了得到上述冲压成型件100A，在使用如图2所示的冲压成型装置利用像以往那样的冲压成型方法进行冲压成型的情况下，如在第一实施方式中已经说明的那样，所得到的冲压成型件（车身部件）100A无法像所期待的程度那样提高从外部施加的冲击能量的吸收率，难以提高碰撞性能。
并且，也存在不使用防皱按压件5而借助不施加防皱按压力（张力）的形状弯曲成型对金属板100进行冲压成型的方法。然而，在该情况下，在金属板100的实施了弯曲加工的棱线部位或者棱线部以外不产生加工硬化，因此难以提高从外部施加的冲击能量的吸收率。
因此，在第二实施方式中，本发明的冲压成型方法为，一边通过凹模和凸模的相对移动将凸模压入凹模的内侧，一边在凹模与凸模之间对被加工材料进行冲压成型，其特征在于，成型在被加工材料的规定部位具有棱线部（在第二实施方式中，如后面即将叙述的那样，是与顶部100c对应的部位）的中间成型体，并对该中间成型体进行冲压成型而成型为最终加工形状，由此，将被加工材料的规定部位的板厚实质上增厚而导入加工硬化。
特别是，在基于第二实施方式的冲压成型方法中，包含对被加工材料的规定部位施加棱线部的工序、和通过对该施加了棱线部的部位进行平坦化来进行增厚，从而对该部位导入加工硬化的工序。
对基于本发明的第二实施方式的冲压成型方法进一步具体地进行说明。首先，当在第一工序中对金属板100进行冲压成型时，使用如图8所示的冲压成型装置对金属板100的规定部位实施压花加工。
在第一工序中实施压花加工的冲压成型装置大致构成为具备安装于下保持件的具有凸部11a的凸模11、和安装于上保持件的具有凹部12a的凹模12。进而，通过使安装有气缸3的凹模12升降（在图8中下降）动作，一边将凸模11的凸部11a压入凹模12的凹部12a的内侧，一边对金属板100实施压花加工。由此，制作具有在金属板100的中央部（图1所示的冲压成型件100A的顶部100c）形成有多个压花（凹凸）B的中间加工形状的中间成型体100B。
在第二实施方式中，如图8所示，作为棱线部的压花B设定在顶部100c。压花B如图8的例子那样朝上方呈凸状地弯曲，恰似呈棱线状。另外，在图8中图示出在中间成型体100B上形成两个压花B的情况，但形成于该中间成型体100B的压花B的数量并无特殊限定，其形状、数量等能够适当变更而加以实施。
接着，使用图2所示的冲压成型装置在第二工序中对实施了压花加工的金属板100（中间成型体100B）进行冲压成型。由此能够得到如图1所示的具有帽型截面形状的冲压成型件（车身部件）100A。
具体而言，如图9A所示，在将中间成型体100B安置于冲压成型装置（图2）之后，凹模2下降，由此成为金属板100的凸缘部100a被夹持在防皱按压件5与凹模2之间的状态。并且，通过此时的气缸4的压力调整来控制防皱按压件5相对于凸缘部100a的防皱按压力。
进而，通过从该状态起进一步使凹模2下降，成为凸模1被压入凹模2的内侧的状态。此时，凸缘部100a由防皱按压件5赋予防皱按压力（张力），因此，在未被防皱按压件5和凸模1约束的金属板100的纵壁部100b，通过塑性变形而板厚减少，同时产生加工硬化。
进而，如图9B所示，通过从该状态起进一步使凹模2下降至成型下止点，在凸模1与凹模2之间对金属板100进行冲压成型。此时，金属板100的顶部100c成为压花B在凸模1与凹模2之间被压溃而平坦化的状态。
由此能够对金属板100的顶部100c、在本例中为棱线部对应部位导入加工硬化。即，在压花加工时，通过胀形对金属板100导入塑性变形，另一方面，在冲压成型时，压花B被平坦化，由此在金属板100上产生压缩的塑性变形。结果，相对于金属板100，通过第二工序的冲压成型，能够实质上增厚压花B的板厚，导入大的加工硬化。
在本发明中，无需对金属板100实施热压工艺、高频淬火等热处理就能够提高导入了上述的加工硬化的部位的变形强度。
进而，根据所得到的冲压成型件100A，能够适合作为相对于从外部施加的冲击能量一边压曲变形一边吸收该冲击能量的车身部件使用。即，对于该车身部件，通过对具有帽型截面形状的冲压成型件100A的长边方向或者宽度方向的规定部位导入加工硬化，该部位与其他部位相比具有极高的变形强度，因此能够大幅提高碰撞时等从外部施加的冲击能量的吸收率。
因而，根据本发明，无需导入热压工艺、高频淬火等新的淬火用的设备，能够以现有的冷压为前提，通过对前车架、侧梁外部构件等汽车构造部件（车身部件）的规定部位赋予加工硬化来提高其碰撞强度。并且，能够不损害其碰撞性能地减薄板厚。进一步，能够在将生产成本的负荷增加抑制在较小程度的同时提供同时满足了车身的轻量化和碰撞性能的提高的汽车用构造部件（车身部件）。
另外，本发明并不一定限定于上述实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内施加各种变更。例如，在上述的第二实施方式中，对如下情况进行了说明：制作对金属板（被加工材料）100实施了压花加工的中间成型体100B，并对该中间成型体100B进行冲压成型，由此使实施了压花加工的部位平坦化。在本发明中，也可以为：在对金属板100进行冲压成型之后、或者进行冲压成型的同时，制作对金属板100实施了压花加工的中间成型体，并对该中间成型体进行冲压成型，由此使实施了压花加工的部位平坦化。在该情况下也能够得到与上述实施方式的情况同样的效果。
例如，通过使用如图10所示的冲压成型装置对金属板100进行冲压成型来制作具有对该金属板100实施了压花加工的中间加工形状的中间成型体100C。该冲压成型装置大致构成为具备安装于下保持件的具有凸部11’a的凸模11’和安装于上保持件的具有凹部12’a的凹模12’。
进而，通过使安装有气缸（未图示）的凹模12’升降（在图10中下降）动作，一边将凸模11’压入凹模12’的内侧一边对金属板100进行冲压成型，并且，通过将凸部11’a压入凹部12’a，对金属板100的顶部100c实施压花加工。由此来制作在金属板100的顶部100c形成有多个压花（凹凸）B的中间成型体100C。
接着，使用图2所示的冲压成型装置对实施了压花加工的金属板100（中间成型体100C）进行冲压成型。由此能够得到如图1所示的具有帽型截面形状的冲压成型件（车身部件）100A。
在本发明中，通过对实施了压花加工的金属板100（中间成型体100C）进行冲压成型，与对中间成型体100B进行了冲压成型的情况同样，能够在凹模2与凸模1之间将实施了压花加工的部位平坦化，对该部位导入加工硬化。
由此，在本发明中，无需对金属板100实施热压工艺、高频淬火等热处理就能够如上所述那样提高实质上增厚并被导入了加工硬化的部位的变形强度。
并且，在本发明中，优选为：对将金属板100成型为具有比最终加工形状的截面线长度大2%以上的截面线长度的中间加工形状的中间成型体100B或者中间成型体100C，反复进行至少一次以上冲压成型，由此将金属板100成型为最终加工形状（冲压成型件100A）。这是因为：根据金属板100的材质不同，存在观测到屈服点伸长的材料，在小于2%的情况下，加工硬化不充分，无法充分地得到所想象的变形强度。
实施例2
以下，根据实施例进一步明确本发明的效果。另外，本发明并不限定于以下的实施例，能够在不变更其主旨的范围内适当变更而加以实施。
在本实施例中，作为金属板100准备板厚1.2mm的590MPa级的复合组织钢板，使用如图8以及图9A、图9B所示的本发明的冲压成型方法对该钢板进行冲压成型，制作如图1所示的具有帽型截面形状的冲压成型件。
另外，在图8所示的第一工序中，在顶部的宽度方向赋予2个、在长边方向赋予30个直径10mm、高度3mm的压花。进而，在图9A、图9B所示的第二工序中，将上述压花全部压溃来进行平坦化。
进而，将所制作的具有帽型截面形状的冲压成型件与平行平板的封闭板对接，在凸缘部利用30mm间隔的点焊处理进行紧固。进而，得到具有在上述第一实施方式中说明过的如图6所示的各尺寸的试样S。
进而，针对本发明的试样S，参照图6，使质量为260kg的落锤从高度为3m的位置自由落下，进行以初速度7.7m/s碰撞的落锤试验。另外，利用设置在固定端侧的测力传感器计测此时的部件变形反力，利用激光式变形计计测变位。
进一步，为了确认本发明的效果，对使用了如下冲压成型品的比较例的试样也进行了同样的落锤试验，该冲压成型品利用使用图2说明了的以往的冲压成型方法来制作。针对本发明所涉及的实施例以及比较例的试样，图11中示出以行程对部件变形反力进行积分后的部件吸收能量的比较结果。如图11所示，可知：根据本发明，通过在不伴随着板厚的减少的同时对钢板导入大的加工硬化，部件吸收能量增加大约10%，从3.6kJ变为4.0kJ。
在上述的第一实施方式中，作为在中间成型体100B上形成的棱线部，对形成在纵壁部100b与顶部100c之间的角部的例子进行了说明。该棱线部典型地在中间成型体100B的长边方向（图6中为冲压成型件的梁方向z）连续形成。在该情况下，可以形成多根或者多条，在这样具有多根棱线部的情况下，只要作为上述棱线部整体而遍及中间成型体100B的长边方向连续，就能够断续地、即不连续地形成各个棱线部。例如，作为棱线部整体也能够配置构成为呈之字状等形态。
产业上的可利用性
根据本发明，能够提供一种无需对被加工材料实施热处理就能够提高被加工材料的变形强度的冲压成型方法，以及通过使用利用这种冲压成型方法成型的被加工材料，能够提高从外部施加的冲击能量的吸收率的碰撞性能优异的车身部件。由此，在这种产业界中，能够有效地实现在CO2排出量的削减和碰撞安全性双方均优异的车身。

Claims (13)

1.一种冲压成型方法，一边通过凹模和凸模的相对移动将上述凸模压入上述凹模的内侧，一边在上述凹模与上述凸模之间对被加工材料进行冲压成型，其特征在于，
成型在上述被加工材料的规定部位具有棱线部的中间成型体，并对该中间成型体进行冲压成型而成型为最终加工形状，由此，将上述被加工材料的规定部位的板厚实质上增厚而导入加工硬化。
2.根据权利要求1所述的冲压成型方法，其特征在于，
对上述被加工材料的中间成型体反复进行至少一次以上冲压成型，将上述被加工材料成型为最终加工形状，由此，对上述被加工材料的被实施了弯曲加工的上述规定部位导入加工硬化。
3.根据权利要求2所述的冲压成型方法，其特征在于，
上述棱线部设定在上述被加工材料的中间成型体的角部。
4.根据权利要求2所述的冲压成型方法，其特征在于，
对将上述被加工材料成型为具有比最终加工形状的截面线长度大2%以上的截面线长度的中间加工形状的中间成型体，反复进行至少一次以上冲压成型，将上述被加工材料成型为最终加工形状。
5.根据权利要求2所述的冲压成型方法，其特征在于，
对将上述被加工材料成型为具有比最终加工形状的截面线长度大1mm以上的截面线长度的中间加工形状的中间成型体，反复进行至少一次以上冲压成型，将上述被加工材料成型为最终加工形状。
6.根据权利要求2所述的冲压成型方法，其特征在于，
对将上述被加工材料成型为具有比最终加工形状的棱线部位截面的半径小1mm以上的棱线部位截面的中间加工形状的中间成型体，反复进行至少一次以上冲压成型，将上述被加工材料成型为最终加工形状。
7.根据权利要求1所述的冲压成型方法，其特征在于，
包含：
对上述被加工材料的规定部位施加棱线部的工序；以及
通过将施加有上述棱线部的部位平坦化而进行增厚从而对该部位导入加工硬化的工序。
8.根据权利要求7所述的冲压成型方法，其特征在于，
上述棱线部设定在上述被加工材料的中间成型体的顶部。
9.根据权利要求7所述的冲压成型方法，其特征在于，
制作对上述被加工材料施加了棱线部的中间成型体，并对该中间成型体进行冲压成型，由此，在上述凹模与上述凸模之间将施加有上述棱线部的部位平坦化。
10.根据权利要求7所述的冲压成型方法，其特征在于，
在对上述被加工材料进行冲压成型之后、或者进行冲压成型的同时，制作对上述被加工材料施加有棱线部的中间成型体，并对该中间成型体进行冲压成型，由此，在上述凹模与上述凸模之间将施加有上述棱线部的部位平坦化。
11.根据权利要求7所述的冲压成型方法，其特征在于，
对将上述被加工材料成型为具有比最终加工形状的截面线长度大2%以上的截面线长度的中间加工形状的中间成型体，反复进行至少一次以上冲压成型，由此，将上述被加工材料成型为最终加工形状。
12.一种车身部件，一边进行压曲变形一边吸收从外部施加的冲击能量，其特征在于，
该车身部件包括使用权利要求1～10中任一项所述的冲压成型方法成型的被加工材料。
13.根据权利要求12所述的车身部件，其特征在于，
上述被加工材料具有帽型截面形状，对该被加工材料的实施了弯曲加工的棱线部导入加工硬化，由此，该棱线部具有比其他部位高的变形强度。
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