專利名稱：彎曲成型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車構(gòu)件等成型構(gòu)件，涉及在從成型模具脫模后產(chǎn)生的、起因于彈性回復(fù)的形狀不良的防止。
背景技術(shù)：
近年來，謀求提高燃料利用率、保護(hù)環(huán)境、提高安全性等，推進(jìn)汽車車體或構(gòu)件的高強(qiáng)度化和輕量化，作為其手段之一，對(duì)于占車體構(gòu)成部件的大半的金屬板的沖壓成型構(gòu)件，推進(jìn)向鋼板的高強(qiáng)度化或鋁合金板等輕質(zhì)材料的轉(zhuǎn)換。
作為沖壓成型構(gòu)件，例如圖1(A)表示，在橫向平坦部1的一端經(jīng)由第1彎曲部2向下方延設(shè)(延伸設(shè)置)縱向平坦部，在其另一端與所述橫向平坦部1平行地經(jīng)由第2彎曲部4連結(jié)有凸緣部5的Z型構(gòu)件，圖1(B)表示左右對(duì)稱地配置所述Z型構(gòu)件的帽槽(hat channel)型構(gòu)件。
如果采用高強(qiáng)度鋼板等金屬板沖壓成型，則由于脫模后的彈性回復(fù)大，因此成型構(gòu)件的尺寸精度變差。圖2作為一例表示帽槽型構(gòu)件。在該圖中，用雙點(diǎn)劃線表示脫模前的構(gòu)件形狀(目標(biāo)形狀)，用實(shí)線表示脫模后的形狀，但對(duì)于第1彎曲部2，脫模后，產(chǎn)生角度變化不良Δθp(第1彎曲部的縱向平坦部側(cè)的彎曲終端的切線和目標(biāo)成型形狀的縱向平坦部的形成的角)、在接受彎曲回彎的縱向平坦部3產(chǎn)生向外側(cè)彎曲的翹曲(用δ表示連結(jié)縱向平坦部的兩端的彎曲終端的線段和翹曲的最大間隔距離。)。所謂的彎曲回彎是指板材暫時(shí)彎曲成型后，接受其彎曲部向與當(dāng)初相反的方向彎曲成型(回彎)，回彎的部分向當(dāng)初的彎曲方向彈性回復(fù)變形。因上述角度變化不良及翹曲，在帽槽型構(gòu)件的縱向平坦部的下端，產(chǎn)生開口量ΔD(脫模后的成型形狀和目標(biāo)成型形狀的縱向平坦部的下端間的水平距離)的開口。另外，所謂帽槽型構(gòu)件(Z型構(gòu)件也同樣)的縱向平坦部的下端，指的是延長(zhǎng)縱向平坦部的內(nèi)面和凸緣部的下面的交線部。
作為防止所述成型構(gòu)件的形狀變化不良的方法，例如，提出沿彎曲部的棱線成型與成型彎曲方向逆向的逆彎曲拱部的方法、向彎曲部的板厚方向外加壓縮應(yīng)力，降低殘余應(yīng)力的方法。這些方法，存在賦予本來不需要的形狀、或需要專用設(shè)備等問題。另外，在美國(guó)專利第6748788號(hào)公報(bào)及第53回塑性加工聯(lián)合講演會(huì)論文集251-252頁(yè)“利用跳動(dòng)控制的尺寸精度不良對(duì)策技術(shù)的研究”中，提出了不存在上述問題的、改進(jìn)形狀不良的成型方法。該方法，如圖3所示，在通過彎曲刀52向成型沖頭51側(cè)下降，彎曲成型金屬板P時(shí)，所述金屬板沿所述成型沖頭51的彎曲成型部55，彎曲成拱狀，另外隨著彎曲刀52下降，通過將凸側(cè)表面抵接在所述彎曲刀52的傾斜平坦成型部58和所述成型沖頭51的傾斜平坦成型部56上，以產(chǎn)生連結(jié)形成凸部朝向相反的拱部A1、A2的變形的方式成型，來抑制Z型部件或帽槽型構(gòu)件的在第1彎曲部2的角度變化不良Δθp或縱向平坦部3的翹曲δ。另外，如上所述，連結(jié)凸部朝向相反的兩個(gè)拱部A1、A2的變形行為稱為“跳動(dòng)”。
利用上述跳動(dòng)的成型方法，能夠抑制Z型構(gòu)件或帽槽型構(gòu)件的在第1彎曲部2的角度變化不良Δθp或縱向平坦部3的翹曲δ。但是，要抑制這些變形，存在需要將成型沖頭51的彎曲成型部55的彎曲角θp形成鈍角，成型形狀不得不形成相對(duì)于橫向平坦部1傾斜縱向平坦部3的特定形狀的問題。此外，對(duì)于縱向平坦部3和凸緣部5形成的角度θd，也存在θd越接近直角、角度變化不良Δθp越大的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于以上的問題而提出的，其目的在于提供一種能夠在具有凸緣部的Z型構(gòu)件或帽槽型構(gòu)件的成型時(shí)，即使橫向平坦部和縱向平坦部、縱向平坦部和凸緣部形成的角是直角，也不產(chǎn)生角度不良或翹曲，容易彎曲成型的方法及采用該方法的成型模具。
本發(fā)明者，發(fā)現(xiàn)在彎曲成型Z型構(gòu)件或帽槽型構(gòu)件的情況下，一般難成型成目標(biāo)形狀，但是，首先，通過在成型預(yù)縱向平坦部時(shí)利用跳動(dòng)，成型預(yù)成型的預(yù)縱向平坦部和與該預(yù)縱向平坦部連結(jié)的凸緣部，能夠以不在預(yù)縱向平坦部產(chǎn)生翹曲，或預(yù)縱向平坦部和凸緣部形成的角θd也不發(fā)生角度變化不良的方式成型。另外，發(fā)現(xiàn)接著在彎曲成型與所述預(yù)縱向平坦部的一端連結(jié)的預(yù)橫向平坦部時(shí)，通過以回彎形成在預(yù)橫向平坦部和所述預(yù)縱向平坦部之間的預(yù)彎曲部的方式成型，能夠以在成型后的橫向平坦部和縱向平坦部形成的角θp不產(chǎn)生角度不良的方式，成型目標(biāo)形狀的構(gòu)件。本發(fā)明，是基于如此的發(fā)現(xiàn)而形成的。
即，本發(fā)明的彎曲成型方法，是由金屬板彎曲成型Z型構(gòu)件或帽槽型構(gòu)件的彎曲成型方法，所述Z型構(gòu)件或帽槽型構(gòu)件，從橫向平坦部的一端經(jīng)由第1彎曲部連結(jié)縱向平坦部、從所述縱向平坦部的另一端經(jīng)由第2彎曲部連結(jié)凸緣部，其包括以下工序第1成型工序，其彎曲成型所述金屬板，成型從預(yù)橫向平坦部的一端經(jīng)由預(yù)彎曲部連結(jié)縱向平坦部、從所述預(yù)縱向平坦部的另一端經(jīng)由所述第2彎曲部連結(jié)凸緣部的預(yù)成型構(gòu)件，所述第1成型工序，在成型所述預(yù)縱向平坦部時(shí)，在成型該預(yù)縱向平坦部的一對(duì)預(yù)縱向平坦成型部之間以形成2個(gè)拱部的方式變形成型，且2個(gè)拱部的凸部朝向相反；及第2成型工序，其從所述預(yù)成型構(gòu)件的預(yù)平坦部、預(yù)彎曲部及預(yù)縱向平坦部連結(jié)構(gòu)成所述橫向平坦部、第1彎曲部及縱向平坦部，所述第2成型工序，彎曲成型所述預(yù)成型構(gòu)件的預(yù)橫向平坦部，同時(shí)回彎成型所述預(yù)彎曲部。
所述彎曲成型方法，通過采用以下兩個(gè)模具，能夠容易實(shí)施。首先，準(zhǔn)備第1成型模具，其具備第1成型模部和第2成型模部，第1成型模部經(jīng)由預(yù)彎曲成型部連結(jié)預(yù)橫向平坦成型部和預(yù)縱向平坦成型部，在所述預(yù)縱向平坦成型部上連結(jié)凸緣成型部，第2成型模部，具有分別與所述第1成型模部的預(yù)縱向平坦成型部及凸緣成型部協(xié)同動(dòng)作來彎曲成型金屬板的預(yù)縱向平坦成型部和凸緣成型部；第2成型模具，其具備第1成型模部和第2成型模部，第1成型模部經(jīng)由彎曲成型部連結(jié)橫向平坦成型部和縱向平坦成型部，第2成型模部，具有與所述第1成型模部的縱向平坦成型部協(xié)同動(dòng)作而沿所述彎曲成型部彎曲成型所述預(yù)成型構(gòu)件的預(yù)橫向平坦部的縱向平坦成型部。另外，在所述第1成型工序中，通過相對(duì)于第1成型模具的第1成型模部，移動(dòng)所述第1成型模具的第2成型模部，以沿所述第1成型模部的預(yù)彎曲成型部，在第2成型模部的預(yù)縱向平坦成型部抵接凸側(cè)表面的方式，將載置保持在所述第1成型模部的預(yù)橫向平坦成型部上的金屬板彎曲成拱狀，另外在第2成型模部的預(yù)縱向平坦成型部及第1成型模部的預(yù)縱向平坦成型部的各自上抵接凸側(cè)表面，以連結(jié)凸部朝向相反的第1拱部及第2拱部的方式變形，成型從預(yù)橫向平坦部的一端經(jīng)由預(yù)彎曲部連結(jié)預(yù)縱向平坦部、從所述預(yù)橫向平坦部的另一端經(jīng)由所述第2彎曲部連結(jié)凸緣部的預(yù)成型構(gòu)件。此外，在所述第2成型工序中，通過相對(duì)于第2成型模具的第1成型模部，移動(dòng)所述第2成型模具的第2成型模部，彎曲成型所述預(yù)成型構(gòu)件的預(yù)橫向平坦部，同時(shí)回彎成型所述預(yù)彎曲部。
通過將所述第1成型模具的第1成型模部上的預(yù)橫向平坦成型部和預(yù)縱向平坦成型部形成的角θp1，優(yōu)選形成鈍角，更優(yōu)選形成在105°～150°的范圍，的范圍，在成型預(yù)縱向平坦部時(shí)，能夠容易在該部分發(fā)生跳動(dòng)。
此外，在第2成型工序中，優(yōu)選，使所述預(yù)成型構(gòu)件的預(yù)彎曲部的預(yù)橫向平坦側(cè)的彎曲停止部，從第2成型模具的第1成型模部的彎曲成型部的橫向平坦成型部側(cè)的彎曲停止部，向外側(cè)錯(cuò)開，將預(yù)成型構(gòu)件的預(yù)橫向平坦部載置在第2成型模具的第1成型模部的橫向平坦成型部上，以所述預(yù)成型構(gòu)件的預(yù)彎曲部的一部分與第2成型模具的第1成型模部的彎曲成型部接觸的方式，回彎成型。
此外，在所述第2成型工序中，優(yōu)選，將所述第l成型模具的第l成型模部的預(yù)彎曲成型部的曲率半徑規(guī)定為rp1(mm)、將所述第2成型模具的第1成型模部的彎曲成型部的曲率半徑規(guī)定為rp2(mm)、將所述預(yù)成型構(gòu)件的錯(cuò)開量規(guī)定為ΔW(mm)，在用下式(1)表示L時(shí)，以滿足下式(2)的方式賦予ΔW。
L＝ΔW+π×rp1(180-θp1)/180-π×rp2/2……(1)L0-ΔL≤L≤L0+ΔL……(2)但是，L0＝π×rp1(180-θp1)/180+0.0435θp1-6.253ΔL＝-9.96×10-5×ek+2.66、k＝0.163×(θp1-90)此外，本發(fā)明提供的成型模具，具有所述第1成型模具及第2成型模具，非常適合用于實(shí)施本發(fā)明的彎曲成型方法。
根據(jù)本發(fā)明的彎曲成型方法，通過第1成型工序，能夠同時(shí)成型利用跳動(dòng)防止翹曲的預(yù)縱向構(gòu)件、和與該預(yù)縱向構(gòu)件形成目標(biāo)角度的凸緣部，另外通過第2成型工序，能夠相對(duì)于橫向平坦部和縱向平坦部的形成角，防止角度變化不良，能夠彎曲成型作為目標(biāo)的Z型構(gòu)件或帽槽型構(gòu)件。此外，采用本發(fā)明的成型模具，由于能夠容易利用通常的沖壓成型裝置實(shí)施，所以生產(chǎn)性優(yōu)異。


圖1是Z型構(gòu)件、帽槽型構(gòu)件的斷面模式圖。
圖2是表示帽槽型構(gòu)件的形狀變化不良的說明圖。
圖3是發(fā)生回彈成分的變形行為(跳動(dòng))的說明圖。
圖4是通過第1成型工序成型的預(yù)成型構(gòu)件的斷面模式圖。
圖5是在第1成型工序中使用的第1成型模具的斷面說明圖。
圖6是表示在第1成型工序中在預(yù)縱向平坦部產(chǎn)生跳動(dòng)的成型狀態(tài)的說明圖。
圖7是在第2成型工序中使用的第2成型模具的斷面說明圖。
圖8是表示在由第2成型工序中的第2成型模具約束的Z型部件上產(chǎn)生的彎矩的發(fā)生狀態(tài)的說明圖。
圖9表示第2成型工序的成型結(jié)束時(shí)的Z型構(gòu)件的主要部位。
圖10是表示實(shí)施例2的第1成型工序中的相對(duì)于多種拉伸強(qiáng)度的鋼板的θp1和翹曲的曲率ρ的關(guān)系的曲線圖。
圖11是表示實(shí)施例2的第1成型工序中的相對(duì)于多種拉伸強(qiáng)度的鋼板的θp1和Δθd的關(guān)系的曲線圖。
圖12是表示實(shí)施例2的第2成型工序中的rp2＝5mm、θp1＝105°時(shí)的L和Δθp/Δθpmax的關(guān)系的曲線圖。
圖13是表示實(shí)施例2的第2成型工序中的rp2＝5mm、θp1＝120°時(shí)的L和Δθp/Δθpmax的關(guān)系的曲線圖。
圖14是表示實(shí)施例2的第2成型工序中的rp2＝5mm、θp1＝135°時(shí)的L和Δθp/Δθpmax的關(guān)系的曲線圖。
圖15是表示實(shí)施例2的第2成型工序中的rp2＝5mm、θp1＝150°時(shí)的L和Δθp/Δθpmax的關(guān)系的曲線圖。
圖16是表示實(shí)施例2的第2成型工序中的rp2＝3mm、θp1＝135°時(shí)的L和Δθp/Δθpmax的關(guān)系的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的彎曲成型方法。在本實(shí)施方式中，說明容易產(chǎn)生角度變化不良及縱向平坦部的翹曲的第1彎曲部2、第2彎曲部4的彎曲角θp、θd為直角的Z型構(gòu)件(參照?qǐng)D1(A))的彎曲成型。其中所需說明的是，帽槽型構(gòu)件是左右對(duì)稱的將Z型構(gòu)成連結(jié)起來構(gòu)成的，因此，可認(rèn)為與以下說明的Z型構(gòu)件相同。
要成型所述Z型構(gòu)件，首先在第1成型工序中，如圖4所示，彎曲成型預(yù)成型構(gòu)件7，其具有從預(yù)橫向平坦部1A經(jīng)由預(yù)彎曲部2A連結(jié)的無翹曲的預(yù)縱向平坦部3A、具有經(jīng)由第2彎曲部4與該預(yù)縱向平坦部3A相連的凸緣部5，且預(yù)縱向平坦部3A與凸緣部5形成作為目標(biāo)的彎曲角θd。然后，在第2成型工序中，由所述預(yù)成型構(gòu)件7成型目標(biāo)形狀的Z型構(gòu)件(參照?qǐng)D1(A))。另外，在圖4中，以所述預(yù)成型構(gòu)件7的預(yù)橫向平坦部1A和預(yù)縱向平坦部3A所成的角作為θp1(后述的第1成型模具的預(yù)橫向平坦成型部和縱向平坦成型部形成的角度(成型目標(biāo)角度))表示，但實(shí)際上成為對(duì)θp1外加角度變化Δθp1的角度。
此處，說明在所述第1成型工序中使用的第1成型模具。
該第1成型模具，如圖5所示，具有第1成型模部(成型沖頭)17，其介由預(yù)彎曲成型部12連結(jié)預(yù)橫向平坦成型部11和縱向平坦成型部13，在所述預(yù)縱向平坦成型部13上連結(jié)凸緣成型部15；和第2成型模部(彎曲刀)18，其分別與所述第1成型模部17的預(yù)縱向平坦成型部13及凸緣成型部15協(xié)同動(dòng)作，具有彎曲成型金屬板P的預(yù)縱向平坦成型部13A和介由彎曲成型部14A形成的凸緣成型部15A。此外，還設(shè)置壓塊部件19，用于在與所述該成型部11的之間夾持載置在該預(yù)橫向平坦成型部11上的金屬板P。另外，在是成型帽槽型構(gòu)件的情況下，完全不需要用預(yù)橫向平坦成型部11固定金屬板P，能夠省略所述壓塊部件19。對(duì)于后述的第2成型模具，也同樣。
在該圖中，θp1表示預(yù)彎曲成型部12的彎曲角(預(yù)橫向平坦成型部11和預(yù)縱向平坦成型部13所成的角)、rp1表示預(yù)彎曲部12的曲率半徑、Hp表示從所述預(yù)縱向平坦成型部13和凸緣成型部15的交叉部到預(yù)橫向平坦成型部11的上面(板壓緊面)的高度、Hf表示從所述交叉部到凸緣成型部15的上面的高度、rd1表示所述第2成型部18的彎曲成型部14A的曲率半徑。所述θp1，以成型預(yù)縱向平坦部3A時(shí)產(chǎn)生跳動(dòng)的方式，形成鈍角，優(yōu)選形成105°～150°。
另外，在所述第2成型工序中使用的第2成型模具，如圖7所示，具有第1成型模部(成型沖頭)25，其介由彎曲成型部22連結(jié)橫向平坦成型部21和縱向平坦成型部23；和第2成型模部(彎曲刀)26，其與所述第1成型模部25的縱向平坦成型部23協(xié)同動(dòng)作，具有用于沿所述彎曲成型部22向縱向平坦成型部23側(cè)彎曲成型預(yù)成型構(gòu)件7的預(yù)橫向平坦部1A的縱向平坦成型部23A。此外，還設(shè)置壓塊部件27，其用于在與該成型部21的之間夾持被載置在所述橫向平坦成型部21上的預(yù)成型構(gòu)件7的預(yù)橫向平坦部1A。
在該圖中，θp2表示彎曲成型部22的彎曲角(橫向平坦成型部21和縱向平坦成型部23所成的角，在本例中θp2＝θp＝90°)、rp2表示彎曲部22的曲率半徑、ΔW表示預(yù)成型構(gòu)件7的預(yù)彎曲部2A的預(yù)橫向平坦部1A側(cè)的彎曲停止部(彎曲終端部)、和第1成型模部25的彎曲成型部22的橫向平坦成型部21側(cè)的彎曲停止部(彎曲終端部)的間隔，即預(yù)成型構(gòu)件7的錯(cuò)開量。
參照?qǐng)D5說明第1成型工序。首先，將高強(qiáng)度鋼板等金屬板P載置保持在第1成型模具的第1成型模部17的預(yù)橫向平坦成型部11上，從上死點(diǎn)降下第2成型模部18，沿預(yù)彎曲成型部12，向斜下方拱狀彎曲成型金屬板P。此時(shí)，拱部的凸部抵接在第2成型模部18的預(yù)縱向平坦成型部13A的成型面上。如果再降下第2成型模部18，如圖6所示，形成在第2成型模部18的預(yù)縱向平坦成型部13A和第1成型模部17的預(yù)縱向平坦成型部13上形成凸側(cè)表面抵接且凸部朝向相反的第1拱部A1及第2拱部A2。即以產(chǎn)生跳動(dòng)的方式彎曲成型。在此種情況下，通過適當(dāng)設(shè)定第1成型模部17的θp1(但是，θp1＞90°)、Hp、Hf、rp1、rd1，能夠控制跳動(dòng)的方式，由此能夠以不在預(yù)成型構(gòu)件7的預(yù)縱向平坦部3A產(chǎn)生翹曲，并且在預(yù)縱向平坦部3A和凸緣部5所成的角θd不會(huì)發(fā)生角度變化不良Δθd，而成型為目標(biāo)角度θd(＝90°)。另外，圖5中的Lf是凸緣長(zhǎng)度，表示從縱向平坦部3(或預(yù)縱向平坦部3A)的內(nèi)面到凸緣部5的前端的長(zhǎng)度。
圖6中的M1～M5，表示在以產(chǎn)生跳動(dòng)的狀態(tài)，將第2成型模部18下降到下死點(diǎn)，用第1成型模部、第2成型模部的成型面約束成型構(gòu)件時(shí)，在構(gòu)件上發(fā)生的彎矩。在與所述第1拱部A1對(duì)應(yīng)的部位產(chǎn)生向消除在Z型構(gòu)件的縱向平坦部產(chǎn)生的翹曲δ的方向作用的彎矩M2。另外，在與所述第2拱部A2及凸緣部5對(duì)應(yīng)的部位上產(chǎn)生M3及M5，上述彎矩與產(chǎn)生在與Z型構(gòu)件的第2彎曲部對(duì)應(yīng)的部位上的M4(在第2彎曲部產(chǎn)生角度變化不良Δθd的回彈)的方向相反。用作消除第2彎曲部的回彈成分。因此，如果上升分離第2成型模部18，如圖4所示，預(yù)縱向平坦部3A就不發(fā)生翹曲δ，能得到第2彎曲部4形成規(guī)定的彎曲角θd的預(yù)成型構(gòu)件7。
接著，所述預(yù)成型構(gòu)件7在第2成型工序中被成型成目標(biāo)形狀。如圖7所示，在第2成型模具的第1成型模部25的橫向平坦成型部21上載置保持預(yù)成型構(gòu)件7的預(yù)橫向平坦部1A。此時(shí)，優(yōu)選，以將預(yù)彎曲部2A的一部分與彎曲成型部22接觸的方式，錯(cuò)開ΔW程度地載置預(yù)橫向平坦部1A。然后，如果降下第2成型模部26，預(yù)成型構(gòu)件7的預(yù)彎曲部2A就沿第2成型模部26的縱向平坦成型部23A回彎伸長(zhǎng)。在接受該回彎的部位上，如圖8(表示約束狀態(tài))所示，在分離第2成型模部26的狀態(tài)下，產(chǎn)生向第1成型模部25側(cè)彈性回復(fù)的彎矩(M2回彈成分)。此時(shí)，通過根據(jù)第1成型模具的第1成型模部17的rp1，適當(dāng)設(shè)定rp2、ΔW，能夠抵消在約束時(shí)基于在第1彎曲部2上產(chǎn)生的彎矩(M1回彈成分)的分離時(shí)的彈性回復(fù)造成的變形和基于所述M2的分離時(shí)的彈性回復(fù)造成的變形，能夠防止在第1彎曲部2的彎曲角θp的角度變形不良的發(fā)生。因此，在第2成型工序后，第1彎曲部2、第2彎曲部4上的彎曲角度θp、θd為90°，能夠得到在縱向平坦部3無翹曲的Z型構(gòu)件。
此處，關(guān)于用于將預(yù)彎曲部2A的一部分與彎曲成型部22接觸的ΔW(預(yù)成型構(gòu)件7的錯(cuò)開量)，參照?qǐng)D9說明。圖9表示第2成型工序的成型結(jié)束時(shí)的Z型構(gòu)件的主要部位。圖中，P21、P22分別是與第2成型模具的第1成型模部25的彎曲成型部22的橫向平坦成型部21側(cè)的彎曲停止部、及縱向平坦成型部23側(cè)的彎曲停止部對(duì)應(yīng)的位置，P11、P12分別是與第1成型模具的第1成型模部17的彎曲成型部12的預(yù)橫向平坦成型部11側(cè)的彎曲停止部、及預(yù)縱向平坦成型部13側(cè)的彎曲停止部對(duì)應(yīng)的位置。此外，L1是第1成型工序的成型結(jié)束時(shí)沿預(yù)彎曲成型部12彎曲成型的部分的長(zhǎng)度(沿著從P11至P12的長(zhǎng)度)，L2是第2成型工序的成型結(jié)束時(shí)沿彎曲成型部22彎曲成型的部分的長(zhǎng)度(沿著從P21至P22的長(zhǎng)度)。L表示從P22到P12的長(zhǎng)度，由下式(1)(單位θp1為度，rp1、rp2為mm)表示。由該圖明示，預(yù)彎曲部2A的一部分與成型部22接觸的條件是ΔW≤L2，但如果預(yù)彎曲部的一部分要接受回彎變形，需要設(shè)定為L(zhǎng)＞0。不過，為了抑制Δθp，由于預(yù)彎曲部2A的全部也可以接受回彎變形，所以只要以至少達(dá)到L＞0的方式設(shè)定ΔW就可以。
由于L＝ΔW+L1-L2L1＝π×rp1(180-θp1)/180、L2＝π×rp2/2，所以，L＝ΔW+π×rp1(180-θp1)/180-π×rp2/2……(1)進(jìn)而，要成型Δθp小的Z型構(gòu)件，也可以以滿足下式(2)的方式設(shè)定ΔW。式(3)的L0，如后述，采用340～1470MPa的多種拉伸強(qiáng)度的鋼板，相對(duì)于105°～150°的θp1，求出多種變化ΔW地彎曲成型時(shí)的Δθp，研究了在將其最大值設(shè)定為Δθpmax時(shí)，相對(duì)于Δθpmax的Δθp比(Δθp/Δθpmax)，該比是采用最小值時(shí)的L的值。另外，式(4)的ΔL，是Δθp/Δθpmax達(dá)到0.5程度以下，即Δθp達(dá)到Δθpmax的1/2程度以下的L/2的范圍。這些式的各系數(shù)，都以后述的實(shí)施例2的彎曲成型結(jié)果為基礎(chǔ)，利用回歸分析求出。另外，所述Δθpmax，由實(shí)施例2可知，所有的鋼板，都產(chǎn)生在預(yù)彎曲部2A不接受回彎變形的范圍(L＜0)內(nèi)。
L0-ΔL≤L≤L0+ΔL……(2)其中，L0＝π×rp1×(180-θp1)/180+0.0435θp1-6.253……(3)ΔL＝-9.96×10-5×ek+2.66，k＝0.163×(θp1-90)……(4)以上，就Z型構(gòu)件說明了本發(fā)明的彎曲成型方法，但對(duì)于左右對(duì)稱地配置Z型構(gòu)件的帽槽型構(gòu)件的彎曲成型，也能夠同樣考慮。此外，作為本發(fā)明的成型對(duì)象的金屬板并不進(jìn)行限定，也可以是鋁合金板。此外，對(duì)于用于實(shí)施本發(fā)明的沖壓裝置，不特別限定，可以使用油壓沖壓機(jī)、機(jī)械沖壓機(jī)、以及對(duì)向液壓沖壓機(jī)等任何形式的沖壓機(jī)。
以下，通過列舉實(shí)施例更具體地說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于所述的實(shí)施例。
實(shí)施例1采用厚1.2mm的780MPa級(jí)、1118MPa級(jí)的高強(qiáng)度冷軋鋼板(寬40mm)，具體地表示彎曲成型鋼板的長(zhǎng)度方向的各部分且彎曲部的角度θp、θd都為90°的Z型構(gòu)件的彎曲成型例。
作為尺寸條件，在采用θp1＝135°、Hp＝37mm、Hf＝37mm、rp1＝5mm、rd1＝5mm的第1成型模具，實(shí)施第1成型工序后，預(yù)成型構(gòu)件7的尺寸變化，在是780MPa級(jí)鋼板時(shí)，在預(yù)彎曲部2A的Δθp1＝2.2°、在預(yù)縱向平坦部3A的δ＝0.1mm、在第2彎曲部4的Δθd＝0.5°。此外，在是1180MPa級(jí)鋼板時(shí)，Δθp1＝7°、δ＝0.0mm、Δθd＝1.0°。由此，盡管發(fā)現(xiàn)在預(yù)彎曲部2A的Δθp1根據(jù)強(qiáng)度的上升急劇變化，但是確認(rèn)預(yù)成型構(gòu)件7無論材料強(qiáng)度如何，縱向平坦部3A上的翹曲δ及在第2彎曲部4的Δθd為幾乎能夠無視的程度。
接著，采用rp2＝3mm的第2成型模具，在以ΔW＝4mm對(duì)所述成型構(gòu)件7實(shí)施第2成型工序時(shí)，在是780MPa級(jí)鋼板時(shí)，Δθp＝-0.5°，在是1180MPa級(jí)鋼板時(shí)，Δθp＝0.6°，Δθp不依賴材料強(qiáng)度，為能夠無視的程度。另外，確認(rèn)在第2成型工序中得到的Z型構(gòu)件的縱向平坦部3的翹曲、在彎曲部4的Δθd與第2成型工序的實(shí)施前同樣，為能夠無視的程度，不受第2成型工序的影響。
實(shí)施例2采用厚1.2mm的340MPa級(jí)、440MPa級(jí)、590MPa級(jí)、780MPa級(jí)、980MPa級(jí)、1180MPa級(jí)、1470MPa級(jí)等7種強(qiáng)度級(jí)別的高強(qiáng)度冷軋鋼板(寬40mm)，彎曲成型鋼板的長(zhǎng)度方向的各部分，彎曲成型彎曲部的角度θp、θd都為90°、縱向平坦部的長(zhǎng)度為50mm、凸緣長(zhǎng)度Lf為16mm、26mm的兩種Z型構(gòu)件。
作為尺寸條件，在采用θp1為90°、105°、120°、135°、150°等4種，Hp＝37mm、Hf＝37mm、rp1＝5mm、rd1＝5mm的第1成型模具，實(shí)施第1成型工序。圖10及圖11表示其結(jié)果。該圖中，各數(shù)據(jù)系列的第1個(gè)數(shù)字表示強(qiáng)度級(jí)別(MPa)，第2個(gè)數(shù)字表示凸緣長(zhǎng)度Lf(mm)。例如“340·16”，表示采用340MPa級(jí)鋼材，Lf為16mm。此外，圖10的縱軸，是預(yù)成型構(gòu)件的預(yù)縱向平坦部的翹曲的曲率ρ(在以曲率半徑作為R時(shí)，ρ＝1/R)，由此表示翹曲的程度。所述曲率半徑R按以下的要領(lǐng)求出。在預(yù)成型構(gòu)件的縱向平坦成型部3A的兩端彎曲停止部的之間的中心位置，使測(cè)微儀的測(cè)定端子與板寬方向的中央接觸，在預(yù)縱向平坦成型部的長(zhǎng)度方向測(cè)量測(cè)定間距(23mm)，測(cè)定測(cè)定間距間的最大撓曲量ΔR，通過下式(三平方的定理)求出R。
R2＝(R·ΔR)2+(測(cè)定間距/2)2由該圖得知，與采用θp1＝90°的通常模具時(shí)相比，在將θp1設(shè)定為105°～150°時(shí)，有同等或其以上的翹曲的曲率ρ、Δθd的抑制效果。尤其發(fā)現(xiàn)越是590MPa級(jí)以上的高強(qiáng)度鋼板、其效果越顯著。
然后，采用如此一次成型的預(yù)成型構(gòu)件，利用尺寸條件為rp2＝5mm的第2成型模具，通過設(shè)定多種ΔW，實(shí)施第2成型工序。圖12～圖15表示其結(jié)果的一例(Lf＝26mm)。此外，圖16表示，采用rp2＝3mm的第2成型模具，通過設(shè)定多種ΔW實(shí)施第2成型工序的結(jié)果的一例(Lf＝26mm)。各圖的橫軸，表示按所述式(1)規(guī)定的L(mm)，虛線間的范圍表示按所述式(2)表示的L0-ΔL≤L≤L0+ΔL的范圍。此外，縱軸，表示所述Δθp/Δθpmax的比。
由該圖得知，通過以L在L0±ΔL的范圍的方式設(shè)定ΔW，與Δθpmax相比，Δθp大致能夠降低50％左右，相對(duì)于Δθp可得到大的降低效果。
權(quán)利要求
1.一種彎曲成型方法，是由金屬板彎曲成型Z型構(gòu)件或帽槽型構(gòu)件的彎曲成型方法，所述Z型構(gòu)件或帽槽型構(gòu)件，從橫向平坦部的一端經(jīng)由第1彎曲部連結(jié)縱向平坦部、從所述縱向平坦部的另一端經(jīng)由第2彎曲部連結(jié)凸緣部，其包括以下工序第1成型工序，其彎曲成型所述金屬板，成型從預(yù)橫向平坦部的一端經(jīng)由預(yù)彎曲部連結(jié)縱向平坦部、從所述預(yù)縱向平坦部的另一端經(jīng)由所述第2彎曲部連結(jié)凸緣部的預(yù)成型構(gòu)件，所述第1成型工序，在成型所述預(yù)縱向平坦部時(shí)，在成型該預(yù)縱向平坦部的一對(duì)預(yù)縱向平坦成型部之間以形成2個(gè)拱部的方式變形成型，且2個(gè)拱部的凸部朝向相反；及第2成型工序，其從所述預(yù)成型構(gòu)件的預(yù)平坦部、預(yù)彎曲部及預(yù)縱向平坦部連結(jié)構(gòu)成所述橫向平坦部、第1彎曲部及縱向平坦部，所述第2成型工序，彎曲成型所述預(yù)成型構(gòu)件的預(yù)橫向平坦部，同時(shí)回彎成型所述預(yù)彎曲部。
2.如權(quán)利要求1所述的彎曲成型方法，準(zhǔn)備第1成型模具，其具備第1成型模部和第2成型模部，第1成型模部經(jīng)由預(yù)彎曲成型部連結(jié)預(yù)橫向平坦成型部和預(yù)縱向平坦成型部，在所述預(yù)縱向平坦成型部上連結(jié)凸緣成型部，第2成型模部，具有分別與所述第1成型模部的預(yù)縱向平坦成型部及凸緣成型部協(xié)同動(dòng)作來彎曲成型金屬板的預(yù)縱向平坦成型部和凸緣成型部，以及第2成型模具，其具備第1成型模部和第2成型模部，第1成型模部經(jīng)由彎曲成型部連結(jié)橫向平坦成型部和縱向平坦成型部，第2成型模部，具有與所述第1成型模部的縱向平坦成型部協(xié)同動(dòng)作而沿所述彎曲成型部彎曲成型所述預(yù)成型構(gòu)件的預(yù)橫向平坦部的縱向平坦成型部，所述第1成型工序，通過使所述第1成型模具的第2成型模部相對(duì)于第1成型模具的第1成型模部移動(dòng)，而沿所述第1成型模部的預(yù)彎曲成型部將載置保持在所述第1成型模部的預(yù)橫向平坦成型部上的金屬板彎曲成拱狀，且使拱狀的凸側(cè)表面抵接在第2成型模部的預(yù)縱向平坦成型部，并且，在所述第2成型模部的預(yù)縱向平坦成型部及第1成型模部的預(yù)縱向平坦成型部上分別抵接凸側(cè)表面，以連結(jié)凸部朝向相反的第1拱部及第2拱部的方式變形，而成型預(yù)成型構(gòu)件，且該預(yù)成型構(gòu)件，從預(yù)橫向平坦部的一端經(jīng)由預(yù)彎曲部連結(jié)預(yù)縱向平坦部、從所述預(yù)橫向平坦部的另一端經(jīng)由所述第2彎曲部連結(jié)凸緣部，所述第2成型工序，通過使所述第2成型模具的第2成型模部相對(duì)于第2成型模具的第1成型模部移動(dòng)，而彎曲成型所述預(yù)成型構(gòu)件的預(yù)橫向平坦部，同時(shí)回彎成型所述預(yù)彎曲部。
3.如權(quán)利要求2所述的彎曲成型方法，所述第1成型模具的第1成型模部上的預(yù)橫向平坦成型部和預(yù)縱向平坦成型部所成的角θp1形成鈍角。
4.如權(quán)利要求3所述的彎曲成型方法，所述角θp1規(guī)定為105°～150°。
5.如權(quán)利要求3所述的彎曲成型方法，在所述第2成型工序中，將所述預(yù)成型構(gòu)件的預(yù)彎曲部的預(yù)橫向平坦側(cè)的彎曲停止部從第2成型模具的第1成型模部的彎曲成型部的橫向平坦成型部側(cè)的彎曲停止部向外側(cè)錯(cuò)開，將預(yù)成型構(gòu)件的預(yù)橫向平坦部載置在第2成型模具的第1成型模部的橫向平坦成型部上，回彎成型將所述預(yù)成型構(gòu)件的預(yù)彎曲部的一部分與第2成型模具的第1成型模部的彎曲成型部相接觸。
6.如權(quán)利要求3所述的彎曲成型方法，將所述第1成型模具的第1成型模部的預(yù)彎曲成型部的曲率半徑規(guī)定為rp1(mm)、將所述第2成型模具的第1成型模部的彎曲成型部的曲率半徑規(guī)定為rp2(mm)、將所述預(yù)成型構(gòu)件的錯(cuò)開量規(guī)定為ΔW(mm)，在用下式(1)表示L時(shí)，以滿足下式(2)的方式賦予ΔW，L＝ΔW+π×rp1(180-θp1)/180-π×rp2/2……(1)L0-ΔL≤L≤L0+ΔL……(2)其中，L0＝π×rp1(180-θp1)/180+0.0435θp1-6.253ΔL＝-9.96×10-5×ek+2.66、k＝0.163×(θp1-90)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種彎曲成型方法，通過第1成型工序，沿所述第1成型模部的預(yù)彎曲成型部彎曲載置保持在第1成型模部的預(yù)橫向平坦成型部上的金屬板，在第2成型模部的預(yù)縱向平坦成型部和第1成型模部的預(yù)縱向平坦成型部上彎曲成型2個(gè)拱部，其凸側(cè)表面分別抵接且凸部朝向相反地連結(jié)，得到預(yù)成型構(gòu)件，其具有從預(yù)橫向平坦部經(jīng)由預(yù)彎曲部無翹曲的預(yù)縱向平坦部、具有在該預(yù)縱向平坦部形成目標(biāo)角度地連結(jié)的凸緣部。然后，通過第2成型工序，彎曲成型所述預(yù)橫向平坦部，同時(shí)回彎變形預(yù)彎曲部，成型成目標(biāo)形狀。通過如此的彎曲成型方法，能夠防止Z型構(gòu)件或帽槽型構(gòu)件的彎曲部的角度變化不良、平坦部的翹曲。
文檔編號(hào)B21D5/01GK1704184SQ20051007138
公開日2005年12月7日 申請(qǐng)日期2005年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月1日
發(fā)明者大隅晃, 巖谷二郎, 山野隆行 申請(qǐng)人:株式會(huì)社神戶制鋼所