CN104918725B - 冲压成型方法 - Google Patents

Abstract

一种冲压成型方法，用于冲压成型出具有顶板部、纵壁部及凸缘部、且沿着长度方向具有至少一个弯曲部的最终成型品，上述冲压成型方法包括：第一成型工序，在形成顶板部、纵壁部、弯曲部及凸缘部时，直到在包括将纵壁部与凸缘部之间的交叉部和弯曲部的曲率中心连接起来的水平线且与上述高强度钢板垂直的平面内，凸缘部相对于上述水平线的角度成为α₁为止，在交叉部对凸缘部进行弯曲加工；以及第二成型工序，直到在上述平面内，凸缘部相对于上述水平线的角度成为α₂为止，在交叉部对上述第一成型工序之后的凸缘部进行追加弯曲加工，将α₁‑α₂即追加弯曲角β设在规定的范围内，来减少最终成型品的翘曲及扭曲。

Description

冲压成型方法

技术领域

本发明涉及将高强度钢板成型为沿着长度方向具有弯曲部的最终成型品的冲压成型方法。尤其，本发明涉及抑制由残余应力引起最终成型品翘曲及扭曲的冲压成型方法。

背景技术

近年来，考虑到汽车的燃料费提高、碰撞安全性提高，尤其，在骨架部件中使用拉伸强度高的高强度钢板或铝合金。拉伸强度高的原材料无需加厚原材料的板厚，也可提高碰撞性能，因而有利于轻量化。

然而，由于材料的高强度化，冲压成型时由残余应力引起的最终成型品的翘曲及扭曲变大，确保最终成型品的形状精度成为问题。

在无法确保最终成型品的形状精度的情况下，当组装于车辆时，在与对方部件之间发生间隙，在间隙量大的情况下，发生组装不良。因此，最终成型品需要严格的形状精度。并且，最终成型品的弯曲部的曲率小的部件即弯曲部的曲率半径为50～2000mm的情况下，尤其需要高的形状精度。弯曲部的形状为圆弧或曲率连续地发生变化的曲面。在最终成型品存在多个该弯曲部的情况下，由最终成型品的面内应力引起的最终成型品的长度方向的翘曲及扭曲大。因此，更难确保最终成型品的精度。

作为以往一般的形状精度不良对策，根据最终成型品的试制或过去的经验，采用的方法是，预测回弹发生量，将模具形状最终形成为与最终成型品的形状不同的形状，以使最终成型品满足规定的尺寸。并且，近年来，在试制最终成型品之前，根据最终形状，基于有限元法进行回弹等的冲压成型分析，从而制作模具， 减少试制的模具修正次数。

但是，在基于试错法的模具设计中，考虑充分减少翘曲及扭曲的模具形状，存在直到确立成型条件为止的时间长的问题。并且，由于是通过试错法设计模具，因而模具修正费用高，存在阻碍最终成型品的低成本化的问题。

作为提高最终成型品的形状精度的对策，公开有通过向最终成型品附加加强筋，来抑制最终成型品的翘曲及扭曲的技术(专利文献1)。并且，公开有在拉模和压坯料环的保持面之间，局部按压坯料，从而在坯料上成型加强筋，以使纵壁部的张力增加，从而确保最终成型品的形状精度的技术(专利文献2)。

在专利文献1及专利文献2中所公开的技术中，向最终成型品附加加强筋来改良产品形状，从而抑制回弹。因此，可适用的最终成型品的形状受限，从而存在无法通用的问题。

在专利文献3中公开有可提高具有顶板部、纵壁部及凸缘部的帽形截面形状的冲压成型品的形状精度的冲压成型方法。在专利文献3中所记载的冲压成型方法中，将金属板冲压成型为在纵壁部和凸缘部之间具有锥形部的中间成型品，再对该中间成型品的锥形部和凸缘部进行冲压成型来取得最终成型品。

但是，在专利文献3中所公开的冲压成型方法中，提高最终成型品的纵壁部和凸缘部的角度的精度，并改善凸缘部的平坦度，而不是抑制最终成型品整体的翘曲或扭曲。

在专利文献4中公开有提高具有顶板部及纵壁部并具有弯曲部的最终成型品的形状精度的冲压成型方法。在专利文献4中所记载的冲压成型方法中，将金属板弯曲加工为具有顶板部和纵壁部的弯曲角度比最终成型品大的弯曲量的中间产品之后，进行返回到最终成型品的弯曲角度的弯曲加工。

但是，在专利文献4的冲压成型方法中，虽然在金属板为软钢板等拉伸强度不高的金属板的情况下，可抑制最终成型品的翘曲或扭曲，但在金属板为高强度钢板等拉伸强度高的金属板的情况下，却不能抑制最终成型品的翘曲或扭曲。并且，最终成型品 具有凸缘部，且截面形状呈帽形的情况下，在弯曲部的内侧的凸缘部容易残留拉伸应力，因而存在最终成型品的翘曲及扭曲变得更大的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-25273号公报

专利文献2：日本特开11-290951号公报

专利文献3：日本特开2006-289480号公报

专利文献4：日本特开2004-195535号公报

发明内容

发明所要解决的问题

本发明的目的在于，提供一种冲压成型方法，当冲压成型高强度钢板时，无需在最终成型品设置加强筋等，也可减少由残留于弯曲部的内侧的拉伸应力引起的最终成型品的翘曲及扭曲。

用于解决问题的手段

本发明人发现当从高强度钢板冲压成型出具有顶板部、纵壁部及凸缘部、且沿着长度方向具有最小曲率半径为50～2000mm的至少一个弯曲部的最终成型品时，为了减小最终成型品的翘曲及扭曲，需要进行如下处理。

在本发明中，将冲压成型的工序分为如下两个工序：

1)第一成型工序，直到在包括将纵壁部与凸缘部之间的交叉部和弯曲部的曲率中心连接起来的水平线且与高强度钢板垂直的平面内，凸缘部相对于上述水平线的角度成为α₁为止，在交叉部对凸缘部进行弯曲加工；以及

2)第二成型工序，直到在上述平面内，凸缘部相对于上述水平线的角度成为α₂为止，在交叉部对上述第一成型工序之后的凸缘部进行追加弯曲加工。

此时，本发明人发现当由α₁-α₂表示的追加弯曲角β满足规定的范围时，最终成型品的翘曲及扭曲减小。并且，本发明人发现 即使在使用容易发生回弹的拉伸强度为440～4600MPa的高强度钢板的情况下，通过使追加弯曲角β满足规定的范围，也能够抑制成与使用拉伸强度小于440MPa的钢板的情况相同程度的翘曲量及扭曲量。

本发明基于上述发现结果而提出，其要旨如下。

(1)一种冲压成型方法，用于冲压成型出具有顶板部、纵壁部及凸缘部、且沿着长度方向具有至少一个弯曲部的最终成型品，上述冲压成型方法的特征在于，包括：第一成型工序，在使用拉伸强度为440～1600MPa的高强度钢板来形成顶板部、纵壁部、弯曲部及凸缘部时，直到在包括将纵壁部与凸缘部的交叉部和弯曲部的曲率中心连接起来的水平线且与上述高强度钢板垂直的平面内，凸缘部相对于上述水平线的角度成为α₁为止，在交叉部对凸缘部进行弯曲加工；以及第二成型工序，直到在上述平面内，凸缘部相对于上述水平线的角度成为α₂为止，在交叉部对上述第一成型工序之后的凸缘部进行追加弯曲加工，在上述平面内，将弯曲部的曲率半径设为R₀(mm)，将凸缘部的长度设为b(mm)，将表示应变的容许值的数值设为εcr，将上述高强度钢板的杨氏模量及拉伸强度设为E(MPa)及σ_T(MPa)，关于α₁及α₂，将凸缘部以上述水平线为起点向远离顶板部的方向旋转的方向设为正，设α₁＞0、α₂≥0、α₁-α₂＞0，将R₀设为50～2000mm，将εcr设为0～0.023，此时，将α₁-α₂即追加弯曲角β设在如下式1的范围和式2的范围内，

[式1]

时，

$\begin{array}{ccc}{\cos }^{-1}\[\frac{{\mathrm{bcos\α}}_2-\left(\frac{0.5{\mathrm{\σ}}_T}{E}\right)R_0}{b\left\{1-\left(\frac{0.5{\mathrm{\σ}}_T}{E}\right)\right\}}\]& -{\mathrm{\α}}_2\≤\mathrm{\β}\≤{\cos }^{-1}\[\frac{{\mathrm{bcos\α}}_2-\left(\frac{0.5{\mathrm{\σ}}_T}{E}+\mathrm{\ϵ}cr\right)R_0}{b\left\{1-\left(\frac{0.5{\mathrm{\σ}}_T}{E}+\mathrm{\ϵ}cr\right)\right\}}\]& -{\mathrm{\α}}_2\end{array}$

[式2]

时，

(2)根据上述(1)所述的冲压成型方法，其特征在于，上述弯曲部为圆弧或曲率连续地变化的曲线。

(3)根据上述(1)或(2)所述的冲压成型方法，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个工序中，将对置的模具中的一个模具分割为垫板和局部成型模具，用垫板和上述对置的模具中的另一个模具按住钢板，用局部成型模具和上述对置的模具中的另一个模具使钢板塑性变形。

发明效果

根据本发明，即使在使用高强度钢板的情况下，无需在最终成型品上设置加强筋等，也能够抑制具有顶板部、纵壁部及凸缘部、且沿着长度方向具有曲率半径为50～2000mm的至少一个弯曲部的最终成型品的翘曲及扭曲。

附图说明

图1为示出具有一个弯曲部的最终成型品的一例的图。

图2示出对高强度钢板施加拉伸及压缩载荷时高强度钢板上所施加的应力变化。

图3为示出具有两个弯曲部的最终成型品的图。

图4为简要示出在第一成型工序中使用的模具中成型出弯曲部的部分的截面结构的示意图。

图5为简要示出当成型出宽度W为15～30mm的最终成型品时，在第一成型工序中使用的模具中成型出弯曲部的部分的截面结构的示意图。

图6为简要示出当成型出宽度W为15～30mm的最终成型品时，在第二成型工序中使用的模具中成型出弯曲部的部分的截面结构的示意图。

图7为示出具有弯曲部的曲率半径在700～1200mm的范围内连续发生变化的部位和直线部的在长边俯视方向上缓慢弯曲的最终成型品的形状的图。

图8为示出具有曲率半径为1000mm和700mm的弯曲部和直线部、还组合了曲率半径在1200～2000mm的范围内连续发生变化的形状的、在长边俯视方向上缓慢弯曲的最终成型品的图。

图9为示出具有曲率半径为1000mm和700mm的弯曲部和直线部、还组合了曲率半径在1200～2000mm的范围内连续发生变化的形状的、在长边俯视方向上缓慢弯曲的最终成型品的图。此外，进行追加弯曲的范围为内侧凸缘的一部分。

图10为示出具有曲率半径为1000mm的弯曲部和直线部、且在侧视方向上具有曲率半径为3000mm的弯曲部和直线部的、在长边俯视方向上缓慢弯曲的最终成型品的图。

图11为示出具有一个弯曲部的最终成型品的一例的图。

图12为示出弯曲部10的曲率半径R₀(mm)和施加于最终成型品的ε₁对最终成型品的翘曲、扭曲及折痕产生的影响的图。

图13为用于说明α₁及α₂的正负方向的图。

图14示出α₂+β大于90°时的图1的(a)部分中的I-I线上的最终成型品的截面。

具体实施方式

图1为示出具有顶板部、纵壁部及凸缘部的、沿着长度方向具有曲率半径为50～2000mm的一个弯曲部的最终成型品的一例的图。图1的(a)部分为立体图，图1的(b)部分为图1的(a)部分所示的沿着I-I线的剖视图。图1的(a)部分中，附图标记1表示最终成型品。

最终成型品1具有顶板部2、纵壁部3a、3b、凸缘部4a、4b。 纵壁部3a及凸缘部4a为弯曲部10的内侧，纵壁部3b及凸缘部4b为弯曲部10的外侧。纵壁部3a和凸缘部4a在交叉部5a交叉。纵壁部3b和凸缘部4b在交叉部5b交叉。

图1的(b)部分示出图1的(a)部分中的沿着I-I线的截面形状。由实线表示的截面为第二成型工序之后的截面，即，最终成型品1的截面。将第二成型工序之后的凸缘部4a的位置设为L3。并且，由虚线表示截面为第一成型工序之后的凸缘部4a的截面。将第一成型工序之后的凸缘4a的位置设为L2。

关于纵壁部3a和凸缘部4a的交叉部5a上的弯曲部的一个位置r，如图1的(b)部分所示地定义该弯曲部的位置r的曲率中心O、连接该曲率中心O和位置r的线段L1。

有关曲率中心O，考虑围绕弯曲部的位置r的曲率中心轴Lo的微小范围Δθ。定义经过线段L1的包括微小范围Δθ的微小平面S1。微小平面S1构成包括线段L1和与曲率中心轴Lo垂直的轴Lo’的水平面的一部分。此外，方便起见，水平面作为基准面处于水平状态。以下由图1的(a)部分中的沿着I-I线的截面，即，图1的(b)部分所示的截面进行说明。图1的(b)部分所示的截面为包括将纵壁部3a与凸缘部4a之间的交叉部5a和弯曲部10的曲率中心O连接起来的水平线H在内的、与作为原材料的钢板垂直的平面。

最终成型品1以如下方式成型。首先，对于作为原材料的钢板，在交叉部5a对凸缘部4a进行弯曲加工，直到凸缘部4a相对于水平线H的角度成为α₁。将上述弯曲加工作为第一成型工序。接着，在交叉部5a对经过第一成型工序之后的凸缘部4a进行追加弯曲加工，直到凸缘部相对于水平线H的角度成为α₂。将上述追加弯曲加工作为第二成型工序。即，在第一成型工序中，将作为原材料的钢板成型为中间产品，并在第二成型工序中，进一步对该中间产品的凸缘部4a进行追加弯曲加工，从而取得最终成型品1。

当第一成型工序结束时，在弯曲部10的内侧的纵壁部3a及 凸缘部4a残留有拉伸应力。该拉伸残余应力成为回弹的原因。于是，在第一成型工序之后，接着进行追加弯曲加工(第二成型工序)，来使纵壁部3a与凸缘部4a之间的交叉部5a发生压缩塑性变形。其结果，减少第一成型工序结束时的拉伸残余应力，从而可抑制最终成型品1的翘曲及扭曲。

在图1的(b)部分所示的截面中，弯曲部10的曲率半径R₀(mm)由该截面中的纵壁部3a与凸缘部4a之间的交叉部5a定义。其中，将第一成型工序结束时的凸缘部4a前端的曲率半径设为R₁(mm)。将第二成型结束时即最终成型品的凸缘部4a前端的曲率半径设为R₂(mm)。并且，将凸缘部4a的长度设为b(mm)。这种情况下，成为

R₁＝R₀－bcosα₁

R₂＝R₀－bcosα₂

此外，将R₀、R₁、R₂设为微小范围Δθ中的曲率半径。因此，弯曲部10可作为曲率连续地发生变化的自由曲面。

此时，施加于凸缘4a的前端部的应变ε₁如下表示。

ε₁＝(R₁－R₂)/R₁

＝b(cosα₂－cosα₁)/(R₀－bcosα₁)

根据上述ε₁，通过第一成型工序成型的纵壁部3a和凸缘部4a所形成的角α₁为如下。

α₁＝cos^－1{(bcosα₂－ε₁R₀)/b(1－ε₁)}

因此，从α₁到α₂的追加弯曲角β为如下。

β＝α₁-α₂

＝cos^－1{(bcosα₂－ε₁R₀)/(b(1－ε₁)}－α₂…(A)

其中，施加于凸缘4a的前端部的应变ε₁在拉伸强度小于440MPa的钢板(例如，软钢板等)的情下为ε₁＝σ_T/E(其中，σ_T为钢板的拉伸强度(MPa)，E为钢板的杨氏模量(MPa))。

但是，在用作冲压成型的原材料的钢板的拉伸强度为440～1600MPa的情况下，即高强度钢板(高张力钢板)的情况下，存在ε₁小于σ_T/E的现象。

对上述现象进行说明。图2示出在拉伸强度为440～1600MPa的高强度钢板上即将断裂之前为止施加拉伸载荷，之后施加压缩载荷时的高强度钢板上所负载的应力变化。

拉伸强度为440～1600MPa的高强度钢板因包辛格效应而在应力逆转时，发生高强度钢板再屈服所需的应力Δσ比通常的屈服应力小的早期屈服现象。由此，ε₁也减少。

其中，ε₁是为了减少成为回弹的原因的残留于弯曲部10的内侧的拉伸应力而施加的压缩应变。压缩应变的下限为ε₁＝0.5σ_T/E。另一方面，压缩应变的上限为ε₁＝0.5σ_T/E+εcr。其中，εcr为在最终成型品1的凸缘部4a不发生折痕的应变的容许值。εcr的范围通过实验求得，在0～0.023范围内。即，在最终成型品1中，ε₁在0.5σ_T/E～(0.5σ_T/E)+εcr的范围内时，凸缘部4a不发生折痕。在第一成型工序中取得中间产品的情况也相同。

若根据如上所述的(A)式，将ε₁的范围转换为追加弯曲角β的范围，则如下。

[式3]

$\begin{array}{ccc}{\cos }^{-1}\[\frac{{\mathrm{bcos\α}}_2-\left(\frac{0.5{\mathrm{\σ}}_T}{E}\right)R_0}{b\left\{1-\left(\frac{0.5{\mathrm{\σ}}_T}{E}\right)\right\}}\]& -{\mathrm{\α}}_2\≤\mathrm{\β}\≤{\cos }^{-1}\[\frac{{\mathrm{bcos\α}}_2-\left(\frac{0.5{\mathrm{\σ}}_T}{E}+\mathrm{\ϵ}cr\right)R_0}{b\left\{1-\left(\frac{0.5{\mathrm{\σ}}_T}{E}+\mathrm{\ϵ}cr\right)\right\}}\]& -{\mathrm{\α}}_2\end{array}$

图12为示出根据如上所述的不等式制作的弯曲部10的曲率半径R₀(mm)和压缩应变ε₁对最终成型品的翘曲、扭曲及折痕产生的影响的图。图12中，曲线(Curves)1为表示用作原材料的钢板的拉伸强度σ_T为390、490、590、710、980及1200MPa时各自的

[式4]

${\mathrm{bcos\α}}_2-\left(\frac{0.5{\mathrm{\σ}}_T}{E}+\mathrm{\ϵ}cr\right)R_0=0$

的曲线。

在图12中，根据ε₁的范围 和曲线(Curve1)的上下区分为区域A～区域D。区域A及区域B为εcr在0～0.023的范围内的区域，即，ε₁为0.5σ_T/E加上应变的容许值εcr的值的区域。即，区域A和区域B的ε₁的上限值根据材料的σ_T而改变。在图12中，代表性地由两个线示出σ_T＝390MPa和1200MPa的值的情况下εcr＝0.023时的ε₁的值。可以人为σ_T为390～1200MPa的钢材的ε₁的值大致位于这两个线之间。因此，在区域A及区域B中，中间产品及最终成型品在不发生折痕的情况下进行成型。另一方面，在区域C及区域D中，ε₁大于0.023，因而即使成型，在中间产品及最终成型品中还发生折痕。

其中，要想在不发生折痕的情况下取得翘曲及扭曲小的最终成型品，就需要在ε₁为εcr的区域A及区域B中，使由α₁-α₂定义的追加弯曲角β满足规定的范围。以下，关于追加弯曲角β的范围，分为区域A和区域B的情况进行说明。此外，α₁及α₂如图13的(a)部分所示，将水平线H的位置作为起点，将凸缘部4a按从顶板部2分离的方向旋转的方向作为正方向。相反，将水平线H的位置作为起点，将凸缘部4a按接近于顶板部2的方向旋转的方向作为正方向。

在图12的区域A中，当α₁＞0，α₂≥0，α₁-α₂＞0，并将R₀设为50～2000mm时，需要使α₁-α₂即追加弯曲角β满足以下式5的范围。

[式5]

时，

$\begin{array}{ccc}{\cos }^{-1}\[\frac{{\mathrm{bcos\α}}_2-\left(\frac{0.5{\mathrm{\σ}}_T}{E}\right)R_0}{b\left\{1-\left(\frac{0.5{\mathrm{\σ}}_T}{E}\right)\right\}}\]& -{\mathrm{\α}}_2\≤\mathrm{\β}\≤{\cos }^{-1}\[\frac{{\mathrm{bcos\α}}_2-\left(\frac{0.5{\mathrm{\σ}}_T}{E}+\mathrm{\ϵ}cr\right)R_0}{b\left\{1-\left(\frac{0.5{\mathrm{\σ}}_T}{E}+\mathrm{\ϵ}cr\right)\right\}}\]& -{\mathrm{\α}}_2\end{array}$

其中，如图12所示，若Ro大，或者，ε₁变大，则以下式6的值为负值。

[式6]

${\mathrm{bcos\α}}_2-(\frac{0.5{\mathrm{\σ}}_T}{E}+\mathrm{\ϵ}cr)R_0$

从该值计算反余弦的值如上所述为α₁，因而该值成为负值，意味着α₁的值大于90°。若α₁的值大于90°，则如图14所示，凸缘部4a和纵壁部3a所形成的角度为180°以下，在图4所示的模具的情况下，不能拔出模具，无法制造出成型品。因此，区域A将以下式7成为正值作为必要条件。

[式7]

${\mathrm{bcos\α}}_2-\left(\frac{0.5{\mathrm{\σ}}_T}{E}+\mathrm{\ϵ}cr\right)R_0.$

在该条件中，可求得从α₁减去α₂的值即β的值。可将不发生褶皱的上限即εcr的值设为0.023来求得β的上限值。并且，理论上，εcr可以为0，这种情况下，将ε₁的值设为0.5σ_T/E。由此，作为β的范围，在ε₁从σ_T/E至0.5σ_T/E+εcr的范围中计算出的值的范围内发生变化。

本发明的加工方法为先进行小的弯曲加工之后，进而向相同方向弯曲的成型方法，因而不会出现α₁≤0。并且，若最初就开始进行大的弯曲，则容易发生褶皱，因此不优选。并且，若α₂＜0，则由于凸缘部发生变形，凸缘部容易发生褶皱，因此不优选。并且，若α₁-α₂≤0，则由于本发明为先进行小的弯曲加工之后，进而向相同方向弯曲的成型方法，因而不会出现α₁-α₂≤0。并且，α₁-α₂≤0是在进行反向加工，且在第一成型加工时容易发生褶皱，因而不优选。因此，设为α₁＞0、α₂≥0、α₁-α₂＞0。

并且，若R₀小于50mm，则在第一成型工序结束时，残留于弯曲部10的内侧的纵壁部3a及凸缘部4a的拉伸应力变得非常大。因此，即使β满足上述不等式的范围，在第二成型工序中，也不能释放该拉伸应力的残留。其结果，最终成型品1的翘曲及扭曲变大。另一方面，若R₀大于2000mm，则最终成型品1沿着长度 方向呈直线状，因而在第一成型工序结束时，残留于弯曲部10的内侧的纵壁部3a及凸缘部4a的拉伸应力变小。由此，即使不适用本发明，最终成型品1的翘曲及扭曲也变小。进而，在最终成型品具有多个曲率的情况下，在本发明中，将最小的曲率半径设为R₀。

并且，在

[式8]

的情况下，作为α₂+β的α₁以上述水平线为起点超过90°。图14示出作为α₂+β的α₁超过90°时的图1的(a)部分中的沿着I-I线的最终成型品的截面。如图14所示，凸缘部4a相对于模具的移动方向具有反斜率，不能利用模具来出行出最终成型品1是显而易见的。

并且，在追加弯曲角β的范围不满足

[式9]

$\begin{array}{ccc}{\cos }^{-1}\[\frac{{\mathrm{bcos\α}}_2-\left(\frac{0.5{\mathrm{\σ}}_T}{E}\right)R_0}{b\left\{1-\left(\frac{0.5{\mathrm{\σ}}_T}{E}\right)\right\}}\]& -{\mathrm{\α}}_2\≤\mathrm{\β}\≤{\cos }^{-1}\[\frac{{\mathrm{bcos\α}}_2-\left(\frac{0.5{\mathrm{\σ}}_T}{E}+\mathrm{\ϵ}cr\right)R_0}{b\left\{1-\left(\frac{0.5{\mathrm{\σ}}_T}{E}+\mathrm{\ϵ}cr\right)\right\}}\]& -{\mathrm{\α}}_2\end{array}$

的情况下，虽然能够在不发生折痕的情况下成型出中间产品及最终成型品1，但最终成型品1的翘曲及扭曲大。

接着，在图12的区域B中，当α₁＞0、α₂≥0、α₁-α₂＞0，并将R₀设为50～2000mm时，需要使作为α₁-α₂的追加弯曲角β的范围满足以下式10。

[式10]

时，

α₁＞0，α₂≥0，α₁-α₂＞0，并将R₀设为50～2000mm的原因与区域A的情况相同。

并且，在不满足

[式11]

的情况下，如上所述，作为α₂+β的α₁以上述水平线为起点超过90°，凸缘部4a相对于模具的移动方向具有反斜率，无法利用模具来进行成型。因此，将追加弯曲角β的上限设为90°－α₂。其中，α₁＝90°。

通过使追加弯曲角β满足目前为止说明的范围，能够得到在凸缘部4a中不发生折痕且翘曲及扭曲小的最终成型品1。

最终成型品1只要呈图1、图3及图7～图11所示的形状，就可以适用本发明。图1、图3及图7～图11所示的形状的最终成型品1例如为汽车用的前侧部件、前柱内置部件、车顶纵梁内置部件等。

弯曲部10在交叉部5a、5b呈圆弧形状、椭圆圆弧形状或者曲率连续地发生变化的曲线形状，但只要该曲线的曲率半径为50～2000mm，曲线形状就不受限制。

并且，最终成型品1可具有多个弯曲部10，而不是一个。图3为示出具有顶板部、纵壁部及凸缘部的、沿着长度方向具有曲率半径为800mm和1200mm的两个弯曲部的、帽形截面形状的最终 成型品1的一例的图。

图3的最终成型品1具有弯曲部10-1、10-2，但这些弯曲部10-1、10-2的内侧的凸缘部4-1a、4-2a分别在上述β的范围内进行追加弯曲。

在图3中，在最终成型品1中，在位于弯曲部10、10-1、10-2的内侧的纵壁部3a、3-1a、3-2a及凸缘部4a、4-1a、4-2a中，第一成型工序结束时残留的拉伸应力在第二成型工序中减少。其结果，在图3中，最终成型品1的翘曲及扭曲也减少，并且凸缘部4a、4-1a、4-2a不发生折痕。

在图1的最终成型品1中，顶板部2a的宽度W不受特别的限制。但是，在宽度W为15～30mm这样较窄的情况下，优选地，通过以下说明的方法进行冲压成型。此外，宽度W是指图1的最终成型品1的顶板部2的与长度方向成直角的方向的宽度。

图4为简要示出为了冲压成型出图1的最终成型品1而使用的模具中的、在第一成型工序中使用的模具的成型出弯曲部10的部分的截面结构的示意图。图5为简要示出为了冲压成型出宽度W为15～30mm的图1的最终成型品而使用的模具中的、在第一成型工序中使用的模具的成型出弯曲部10的部分的截面结构的示意图。图6为简要示出为了冲压成型出宽度W为15～30mm的图1的最终成型品1而使用的模具中的、在第二成型工序中使用的模具的成型出弯曲部10的部分的截面结构的示意图。

如图4所示，第一模具50及第二模具60具有顶板部成型面52、62、内侧纵壁部成型面53a、63a、外侧纵壁部成型面53b、63b、内侧凸缘部成型面54a、64a、外侧凸缘部成型面54b、64b。

在第一成型工序中，当钢板90被第一模具50和第二模具60夹持时，在最终成型品1中成为顶板部2的部位92从第二模具60的顶板部成型面62凸起。并且，部位92向钢板90的板厚方向大幅弯曲。此时，在钢板90的板厚方向上力矩作用于最终成型品1中成为顶板部2的部位92，且在顶板部2残留有要弯曲最终成型品1整体的应力(以下，弯曲应力)。弯曲应力的残留导致在第 二成型工序中使第一成型工序结束时残留的拉伸应力减少的效果变差。为了抑制弯曲应力残留，需要使成型压力变大。但是，在最终成型品1的宽度W为15～30mm这样较窄的情况下，尤其需要大的成型压力。

因此，在第一成型工序中使用的模具中，在宽度W为15～30mm这样较窄的情况下，如图5所示，将图4的第一模具50分割为垫板55b、局部成型模具56a。由此，将在最终成型品1中成为外侧纵壁部3b及外侧凸缘部4b的部分用垫板55b和第二模具60来夹持，并通过局部成型模具56a成型出内侧纵壁部3a及内侧凸缘部4a。即，用垫板55b和第二模具60按住钢板90，并通过局部成型模具56a和第二模具60使钢板90发生塑性变形，来成型出内侧纵壁部3a及内侧凸缘部4a。通过如上所述的方式，无需增大成型压力，也可防止弯曲应力残留于顶板部2。此外，垫板55b由安装于冲压机80的小型液压缸81压向第二模具60。只是用垫板55b和第二模具60夹持钢板90，因而不需要大载荷。

并且，如图6所示，将在第二成型工序中使用的模具设为第二模具60、垫板55a及局部成型模具56b，来将顶板部2及内侧纵壁部3a用垫板55a和第二模具60来夹持，并用垫板55a对内侧凸缘部4a进行追加弯曲加工，且用局部成型模具56b和模具60成型出外侧纵壁部3b及外侧凸缘部4b。即，用垫板55a和第二模具60按住在第一成型工序中取得的中间成型品，并通过垫板55a和模具60使内侧凸缘部4a发生塑性变形来进行追加弯曲加工，并通过局部成型模具56b和模具60使钢板90发生塑性变形来成型出外侧纵壁部3b及外侧凸缘部4b。由此，在顶板部2中不会残留弯曲应力。此外，垫板55a被安装于冲压机80的小型液压缸81按压。内侧凸缘部4a的追加弯曲中不需要大载荷。

如上所述，在第一成型工序中，用垫板55b和第二模具60按住顶板部2及内侧纵壁部3a，并且通过局部成型模具56a成型出顶板部2、内侧纵壁部3a及内侧凸缘部4a。并且，在第二成型工序中，通过垫板55a中对第一成型工序之后的内侧凸缘部4a进行 追加弯曲加工，并通过局部成型模具56b成型出外侧纵壁部3b及外侧凸缘部4b。

通过以如上所述的方式成型，可进一步提高减少对内侧凸缘部4a进行追加弯曲来取得的最终成型品1的翘曲及扭曲的效果。尤其，W为15～30mm时有效。

实施例

接着，通过实施例进一步对本发明进行说明，但实施例中的条件是为了确认本发明的实施可能性及效果而采用的一个条件例，本发明并不局限于该一个条件例。只要不脱离本发明的要旨，并达成本发明的目的，本发明就能够采用各种条件。

(实施例1)

利用各种板厚、拉伸强度的钢板以本发明的方法进行冲压成型，制作了图1、图3及图11a～图11i所示的最终成型品1。

对所制成的所有最终成型品1，以如下方式评价了翘曲及扭曲。对各最终成型品1，分别实际测量图1及图3所示的4个点P ₀、Q₀、S₀、T₀的位置，并将这些坐标设为点P、Q、S、T。并且，将固定3个点即P₀＝P、Q₀＝Q、S₀＝S时的线段T₀T作为翘曲量及扭曲量。即，当没有翘曲及扭曲时，P₀＝P、Q₀＝Q、S₀＝S及T ₀＝T，因而由线段T₀T表示的翘曲量及扭曲量成为0。此外，图11a～图11i的4个点P₀、Q₀、S₀、T₀是以图1及图3为基准的。

将评价结果示于表1中。在表1中还一同记录有表示最终成型品1相当于图1、图3及图11a～图11i中的哪个、宽度W的值、所使用的钢板的板厚、拉伸强度、追加弯曲角β、垫板55a、55b的使用与否等。

表1-1

表1-2

表1-3

表1-4

表1-5

表1-6

由表1可知，通过使追加弯曲角β在本发明的范围内，即使将440～1600MPa的高强度钢板成型为图1、图3及图11a～11b 所示的最终成型品1的情况下，也具有与对拉伸强度为390MPa的软钢板进行成型的情况等同的翘曲量及扭曲量，确认到在内侧凸缘部4a、4-1a、4-1b中未发生折痕。此外，作为对翘曲量及扭曲量产生影响的因素，追加弯曲角β的影响大。确认了在本发明的β的范围中，可将翘曲量及扭曲量抑制在17mm以下。并且，确认了与不像本发明那样通过两个步骤来进行成型而通过一次成型取得最终成型品1的以往例相比，发明例中能够大幅减少翘曲量及扭曲量。

尤其，还确认到在W为15～30mm的情况下，垫板55a、55b的使用尤其有效。

另一方面，确认到当追加弯曲角β落在本发明的下限外时，翘曲量及扭曲量比对440MPa的软钢板进行成型的情况更大。

并且确认到，当追加弯曲角β落在本发明的上限外时，翘曲量及扭曲量与对440MPa的软钢板进行成型的情况等同，但内侧凸缘部4a、4-1a、4-1b中发生了折痕。

(实施例2)

将作为汽车车身的骨架部件的车顶纵梁外加固件示于图7中。如图7所示，该部件具有沿着长度方向缓慢弯曲的形状(以最小半径为700mm～最大半径为1200mm曲率连续地发生变化的形状)。

若对该沿着长度方向弯曲的车顶纵梁外加固件进行冲压成型，则当在成型纵壁部3a时，由于在顶板面2上发生的板厚方向的力矩和成型内侧凸缘部4a时发生的拉伸应力，发生翘曲及扭曲。

因此，利用板厚为1.0mm、拉伸强度为980MPa的高强度钢板，来实施了上述的第一成型工序和第二成型工序。实验水平2-1为不像本发明那样通过两个步骤来进行成型而是通过一次成型取得最终成型品1的以往例。实验水平2-2为实施了本发明的第一成型工序和第二成型工序的发明例。将前端部的回弹的测定结果(翘曲量及扭曲量)示于表2中。此外，翘曲量及扭曲量通过实 施例1的方法来进行评价。

表2

在实验水平3-1的以往例中，翘曲及扭曲大幅产生。而确认到在实验水平2-2的发明例中，通过实施第一成型工序和第二成型工序抑制了翘曲及扭曲。

(实施例3)

在实际部件中，如上述的图8所示，存在切口。并且，存在通过焊接或螺栓等来进行组装时所使用的接合座面或加强筋形状等。这是为了防止在沿着长度方向弯曲的部位中，组装时与对方部件相互干涉。或者，为了提高强度等。

若沿着长度方向弯曲的部件进行冲压成型，则当成型纵壁部3a时，由于在顶板面2上发生的钢板的板厚方向的力矩和成型内侧凸缘部4a时发生的拉伸应力，发生翘曲及扭曲。

因此，对板厚为1.0mm、拉伸强度为980MPa的高强度钢板实施了上述的第一成型工序和第二成型工序。实验水平3-1为不像本发明那样通过两个步骤来进行成型而是通过一次成型取得最终成型品1的以往例。实验水平3-2为对由图8的虚线表示的范围的内侧凸缘部实施了本发明的第一成型工序和第二成型工序的发明例。将最终成型品1的翘曲量及扭曲量的测定结果示于表3中。此外，翘曲量及扭曲量通过实施例1的方法来进行了评价。

表3

在实验水平3-1的以往例中，翘曲及扭曲大幅产生。而确认到在实验水平3-2的发明例中，通过实施第一成型工序和第二成型 工序抑制了翘曲及扭曲。

(实施例4)

在内侧凸缘实施追加弯曲的范围也可以是一部分。因此，在实验水平4-2的发明例中，如图9所示，对由虚线表示的范围的内侧凸缘部实施了本发明的第一成型工序和第二成型工序。将最终成型品1的翘曲量及扭曲量的测定结果示于表4中。此外，翘曲量及扭曲量通过实施例1的方法来进行了评价。并且，作为实验水平4-1，准备不像本发明那样通过两个步骤来进行成型而是通过一次成型取得最终成型品1的以往例，并一同进行了评价。

表4

确认到在实验水平4-2的发明例中通过实施第一成型工序和第二成型工序抑制了翘曲及扭曲。而在实验水平4-1的以往例中， 翘曲及扭曲大幅发生。

(实施例5)

将作为汽车车身的骨架部件的车顶纵梁外加固件的一部分示于图10中。若对该沿着长度方向弯曲的车顶纵梁外加固件进行冲压成型，则当成型纵壁部时，由于在顶板面上发生的钢板的板厚的力矩和成型内侧凸缘部时发生的拉伸应力，发生翘曲及扭曲。

因此，对板厚为1.0mm、拉伸强度为980MPa级的高强度钢板实施了上述的第一成型工序和第二成型工序。实验水平6为不像本发明那样通过两个步骤来进行成型而是通过一次成型取得最终成型品1的以往例。实验水平7为实施了本发明的第一成型工序和第二成型工序的发明例。将翘曲量及扭曲量的测定结果示于表5中。此外，翘曲量及扭曲量通过实施例1的方法来进行了评价。

表5

在实验水平6的以往例中，翘曲及扭曲大。而确认到在实验水平7的发明例中，通过实施第一成型工序和第二成型工序抑制 了翘曲及扭曲。

产业上的可利用性

如上所述，根据本发明，可抑制具有顶板部、纵壁部及凸缘部的、沿着长度方向具有最小曲率半径为50～2000mm的至少一个弯曲部的最终成型品1的翘曲及扭曲。因此，可减少最终成型品的尺寸精度不良。由此，本发明的产生上的利用价值高。

附图标记的说明

1：最终成型品

2：顶板部

3a、3-1a、3-2a：内侧纵壁部

3b、3-1b、3-2b：外侧纵壁部

4a、4-1a、4-2a：内侧凸缘部

4b、4-1b、4-2b：外侧凸缘部

5a、5-1a、5-2a：内侧交叉部

5b、5-1b、5-2b：外侧交叉部

10、10-1、10-2：弯曲部

10a、10-1a、10-2a：内侧弯曲部

10b、10-1b、10-2b：外侧弯曲部

30：主部

31：分支部

50：第一模具

60：第二模具

52、62：顶板部成型面

53a、63a：内侧纵壁部成型面

53b、63b：外侧纵壁部成型面

54a、64a：内侧凸缘部成型面

54b、64b：外侧凸缘部成型面

55a、55b：垫板

56a、56b：局部成型模具

80：冲压机

81：小型液压缸

90：作为原材料的钢板

92：最终成型品中成为顶板部的部位

H：水平线

P₀、Q₀、S₀、T₀：最终成型品的位置测定点。

Claims (3)

1.一种冲压成型方法，用于冲压成型出具有顶板部、纵壁部及凸缘部、且沿着长度方向具有至少一个弯曲部的最终成型品，上述冲压成型方法的特征在于，包括：

第一成型工序，在使用拉伸强度为440～1600MPa的高强度钢板来形成顶板部、纵壁部、弯曲部及凸缘部时，直到在包括将纵壁部与凸缘部的交叉部和弯曲部的曲率中心连接起来的水平线且与上述高强度钢板垂直的平面内，凸缘部相对于上述水平线的角度成为α₁为止，在交叉部对凸缘部进行弯曲加工；以及

第二成型工序，直到在上述平面内，凸缘部相对于上述水平线的角度成为α₂为止，在交叉部对上述第一成型工序之后的凸缘部进行追加弯曲加工，

在上述平面内，将弯曲部的曲率半径设为R₀，将凸缘部的长度设为b，将表示应变的容许值的数值设为εcr，将上述高强度钢板的杨氏模量及拉伸强度设为E及σ_T，其中，上述曲率半径R₀及长度b的单位是mm，上述杨氏模量E及拉伸强度σ_T的单位是MPa，

并且关于α₁及α₂，将凸缘部以上述水平线为起点向远离顶板部的方向旋转的方向设为正，

并且设α₁＞0、α₂≥0、α₁-α₂＞0，将R₀设为50～2000mm，将εcr设为0～0.023，

此时，将α₁-α₂即追加弯曲角β设在如下式1的范围和式2的范围内，

式1

时，

${\cos }^{-1}\[\frac{{\mathrm{bcos\α}}_2-\left(\frac{0.5{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\τ}}}{E}\right)R_0}{b\{1-\left(\frac{0.5{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\τ}}}{E}\right)\}}\]-{\mathrm{\α}}_2\≤\mathrm{\β}\≤{\cos }^{-1}\[\frac{{\mathrm{bcos\α}}_2-(\frac{0.5{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\τ}}}{E}+\mathrm{\ϵ}cr)R_0}{b\{1-(\frac{0.5{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\τ}}}{E}+\mathrm{\ϵ}cr)\}}\]-{\mathrm{\α}}_2$

式2

时，

2.根据权利要求1所述的冲压成型方法，其特征在于，

上述弯曲部为圆弧或曲率连续地变化的曲线。

3.根据权利要求1或2所述的冲压成型方法，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个工序中，将对置的模具中的一个模具分割为垫板和局部成型模具，用垫板和上述对置的模具中的另一个模具按住钢板，用局部成型模具和上述对置的模具中的另一个模具使钢板塑性变形。