CN109070176A - 压制成型品的制造方法和生产线 - Google Patents

Abstract

压制成型品(1)的制造方法包括第1压制工序和第2压制工序。在第1压制工序中，使用第1模具(20)，从被加工件(25)成型中间成型品(11)。中间成型品(11)具有：顶板部(12)的台阶部(14)；暂定纵壁部(13)，其成型有隔着棱线部(15)与顶板部(12)相邻的纵壁部的至少一部分的形状；以及暂定凸缘部(16)，其隔着暂定棱线部(17)与暂定纵壁部(13)相邻。在第2压制工序中，使用第2模具(30)，从中间成型品(11)成型压制成型品(1)。在第2压制工序中，实施如下成型：在将中间成型品(11)的顶板部(12)的至少一部分约束了的状态下使暂定棱线部(17)朝向暂定凸缘部(16)移动。由此，能够制造抑制了裂纹、折皱的压制成型品。

Description

压制成型品的制造方法和生产线

技术领域

本发明涉及压制成型品的制造方法和生产线。进一步详细而言，涉及汽车所使用的压制成型品的制造方法和生产线。

背景技术

汽车的框架零件(例如支柱)等是对钢板等金属板进行压制成型而获得的。为了确保强度，汽车的框架零件等具有槽形或帽形的截面形状。另外，汽车的框架零件等有时在顶板部具有台阶部。其原因在于为了安装其他零件等。若将坯料压制成型成在顶板部具有台阶部的零件，则有时在所成型的零件产生折皱。为了抑制折皱的产生，在顶板部具有台阶部的零件有时通过拉深成型来成型。台阶部是指将高度不同的区域连结的倾斜的区域，倾斜的角度并不限于90°。

不过，近年来，为了提高有助于防止全球变暖的燃料经济性，汽车要求车身的轻量化。而且，要求提高碰撞事故时的安全性。根据这些要求，作为框架零件等的原材料，使用抗拉强度较高的金属板。

然而，若对高强度的金属板进行拉深成型，则易于产生裂纹。其原因在于，高强度的金属板的延展性较低。

抑制压制成型品的折皱的制造方法在日本特开2014-240078号公报(专利文献1)中公开。抑制压制成型品的折皱和裂纹的制造方法在国际公开2011/145679号(专利文献2)中公开。

专利文献1公开一种抑制折皱的产生而利用拉深成型对弯曲成L字型的压制成型品进行制造的方法。在专利文献1的制造方法中，一边利用垫板对弯曲成L字型的区域进行约束一边压制成型。由此，在专利文献1中记载有如下内容：在弯曲成L字型的区域中，能够抑制折皱的产生。

专利文献2公开一种利用弯曲成型对弯曲成L字型或T字型的压制成型品进行制造的方法。在专利文献2的制造方法中，在利用垫板对压制成型品的顶板部的一部分进行了约束的状态下，成型压制成型品的弯曲后的区域。由此，在专利文献2中记载有如下内容：在弯曲成L字型或T字型的区域中，能够抑制折皱的产生。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-240078号公报

专利文献2：国际公开2011/145679号

发明内容

发明要解决的问题

然而，专利文献1和2所公开的制造方法以弯曲成L字型等的压制成型品的制造为对象。因此，在专利文献1和2中并未公开在顶板部具有台阶部的压制成型品的制造。

本发明的目的在于提供一种即使使用高强度的金属板来制造在顶板部具有台阶部的压制成型品，也能够抑制折皱、裂纹的产生的制造方法及其生产线。

用于解决问题的方案

由本发明的实施方式的制造方法制造的压制成型品具备顶板部和纵壁部。顶板部沿着长度方向具有台阶部。台阶部从宽度方向的端部延伸，横穿至少宽度方向的一部。纵壁部隔着棱线部与顶板部相邻，该棱线部位于顶板部的具有台阶部的宽度方向的端部。

本实施方式的压制成型品的制造方法包括第1压制工序和第2压制工序。在第1压制工序中，使用第1模具来从被加工件成型中间成型品。中间成型品具有顶板部的台阶部、暂定纵壁部以及暂定凸缘部，该暂定纵壁部成型有隔着棱线部与顶板部相邻的纵壁部的至少一部分的形状，该暂定凸缘部隔着暂定棱线部与暂定纵壁部相邻，该暂定棱线部位于暂定纵壁部的与棱线部相反的一侧的端部。在第2压制工序中，使用第2模具来从中间成型品成型压制成型品。在第2压制工序中，实施如下成型：在将中间成型品的顶板部的至少一部分约束的状态下使暂定棱线部朝向暂定凸缘部移动。

本实施方式的生产线具备第1压力机和配置于第1压力机的下游的第2压力机。第1压力机包括第1冲头、第1冲模、第1垫板。第1冲头具有第1顶端部、第1冲头壁部以及冲头平坦部。第1顶端部沿着长度方向具有台阶部，该台阶部从宽度方向的端部延伸，横穿至少宽度方向的一部分。第1冲头壁部隔着第1冲头肩与第1顶端部相邻，该第1冲头肩位于第1顶端部的具有台阶部的端部。冲头平坦部隔着第1冲头壁部和冲头底肩与第1冲头壁部相邻。第1冲模与第1冲头的第1冲头肩、第1冲头壁部以及冲头平坦部相对。第1垫板与第1冲头的第1顶端部相对。第2压力机包括第2冲头、第2冲模、第2垫板。第2冲头具有第2顶端部、第2冲头壁部。第2顶端部是与第1顶端部的形状相同的形状。第2冲头壁部隔着第2冲头肩与第2顶端部相邻，该第2冲头肩位于第2顶端部的具有台阶部的端部。第2冲模与第2冲头的第2冲头肩和第2冲头壁部相对。第2垫板与第2冲头的第2顶端部相对。第2压力机的第2冲头壁部的高度比第1压力机的第1冲头壁部的高度大。此外，只要未提及位置关系，本发明中的“高度”是指高度方向的大小。

发明的效果

根据本发明的制造方法，即使使用高强度的金属板来制造在顶板部具有台阶部的压制成型品，也能够抑制折皱、裂纹的产生。

附图说明

图1是由本实施方式的制造方法制造的压制成型品的立体图。

图2是表示以1个工序对图1所示那样的压制成型品进行了弯曲成型的情况的折皱的大小与台阶部的形状之间的关系性的图。

图3是表示以1个工序进行了压制成型后的情况的压制成型初期的被加工件的形状的图。

图4是表示以1个工序进行了压制成型后的情况的压制成型中期的被加工件的形状的图。

图5是表示以1个工序进行了压制成型后的情况的压制成型完成时的被加工件形状的图。

图6是示意性地表示作用于台阶部(倾斜部)正下方的纵壁部中的微小要素的应力的图。

图7是表示以两个工序进行了压制成型的情况的第1个工序完成后的被加工件的形状的图。

图8是表示以两个工序进行了压制成型的情况的第2个工序的压制成型中的被加工件的形状的图。

图9是表示以两个工序进行了压制成型的情况的第2个工序完成时的被加工件的形状的图。

图10是表示随着压制成型的进行的剪切应变的大小的图。

图11是通过第1压制工序获得的中间成型品的立体图。

图12是表示第1压制工序的成型开始前的状态的图。

图13是表示第1压制工序的成型初期的状态的图。

图14是表示第1压制工序的成型完成时的状态的图。

图15是表示在第1压制工序中实施拉深成型的情况的第1模具的剖视图。

图16是表示第2压制工序的成型开始前的状态的图。

图17是表示第2压制工序的成型初期的状态的图。

图18是表示第2压制工序的成型完成时的状态的图。

图19是表示本发明例的中间成型品的立体图。

图20是表示本发明例和比较例的结果的图。

图21是表示本实施方式的压制成型品的一个例子的立体图。

图22是表示本实施方式的压制成型品的一个例子的立体图。

图23是表示本实施方式的生产线的图。

具体实施方式

由本实施方式的制造方法制造的压制成型品具备顶板部和纵壁部。顶板部沿着长度方向具有台阶部。台阶部从宽度方向的端部延伸，横穿至少宽度方向的一部分。纵壁部隔着棱线部与顶板部相邻，该棱线部位于顶板部的具有台阶部的宽度方向的端部。

本实施方式的压制成型品的制造方法包括第1压制工序和第2压制工序。在第1压制工序中，使用第1模具来从被加工件成型中间成型品。中间成型品具有顶板部的台阶部、暂定纵壁部以及暂定凸缘部，该暂定纵壁部成型有隔着棱线部与顶板部相邻的纵壁部的至少一部分的形状，该暂定凸缘部隔着暂定棱线部与暂定纵壁部相邻，该暂定棱线部位于暂定纵壁部的与棱线部相反的一侧的端部。在第2压制工序中，使用第2模具来从中间成型品成型压制成型品。在第2压制工序中，实施如下成型：在对中间成型品的顶板部的至少一部分进行了约束的状态下使暂定棱线部朝向暂定凸缘部移动。

在本实施方式的制造方法中，以不同的两个工序压制成型被加工件。在第1个工序中，获得被成型到压制成型品(成品)的高度的一部分的中间成型品。中间成型品具备暂定凸缘部。为了在中间成型品成型暂定凸缘部，利用模具对被加工件的相当于暂定凸缘部的区域进行约束。其结果，随着压制成型的进行的材料的流动在暂定凸缘部处被抑制。因此，与仅以1个压制工序成型后的压制成型品相比，中间成型品的成为折皱的原因的剪切应变被抑制。若从在第1个工序中获得的中间成型品在第2个工序中成型剩余的部分，则与仅以1个压制工序进行了成型的情况相比，在压制成型品(成品)产生的剪切应变被抑制。其原因在于，在中间成型品产生的剪切应变较小。因而，难以在压制成型品产生折皱。

优选中间成型品的台阶部的较低的部分(台阶下部)的与顶板部相邻的暂定纵壁部的高度是压制成型品的纵壁部的高度的50％以下。如上所述，剪切应变随着压制成型的进行而增加。因而，只要使第1个工序的成型高度比第2个工序的成型高度低，就能够有效地缩小在第1个工序中获得的中间成型品的剪切应变。进一步优选的是，在第1压制工序中，压制成型品的棱线部的整个区域被成型。

抗拉强度较低的被加工件易于塑性变形。即使是在利用模具压制成型抗拉强度较高的被加工件的情况下产生折皱的区域，若压制成型抗拉强度较低的被加工件，则抗拉强度较低的被加工件也会发生塑性变形而与模具相适应，因此难以产生折皱。在抗拉强度较低的被加工件的压制成型中，大多情况下折皱并没有特别成为问题。另一方面，抗拉强度较高的被加工件难以塑性变形，因此易于产生折皱。因而，本实施方式的制造方法对成型高强度的被加工件的情况特别有效。具体而言，在上述的制造方法中，优选被加工件的抗拉强度是590MPa以上。更优选被加工件的抗拉强度是980MPa以上。

压制成型品的台阶部的高度越大，产生越大的折皱。在上述的制造方法中，即使是压制成型品的台阶部的高度H相对于压制成型品的棱线部的曲率半径R满足以下的式(1)的易于产生折皱的条件，也能够没有折皱地成型。

H≥0.4R (1)

本实施方式的生产线具备第1压力机和配置于第1压力机的下游的第2压力机。

第1压力机具备以下的(1)或(2)的结构。

(1)第1压力机包括第1冲头、第1冲模、第1垫板。第1冲头具有第1顶端部、第1冲头壁部以及冲头平坦部。第1顶端部沿着长度方向具有台阶部，该台阶部从宽度方向的端部延伸，横穿至少宽度方向的一部分。第1冲头壁部隔着第1冲头肩与第1顶端部相邻，该第1冲头肩位于第1顶端部的具有台阶部的端部。冲头平坦部隔着第1冲头壁部和冲头底肩与第1冲头壁部相邻。第1冲模与第1冲头的第1冲头肩、第1冲头壁部以及冲头平坦部相对。第1垫板与第1冲头的第1顶端部相对。第1垫板是使第1顶端部的凹凸形状翻转而成的形状。此外，以后“相对”如上述那样，除了模具的位置关系，还指模具的形状翻转。即，只要一个模具的形状呈凸，则相对的另一个模具的形状呈凹。

(2)第1压力机包括第1冲头、压料圈、第1冲模。第1冲头具有第1顶端部和第1冲头壁部。第1顶端部沿着长度方向具有台阶部，该台阶部从宽度方向的端部延伸，横穿至少宽度方向的一部分。第1冲头壁部隔着位于第1顶端部的具有台阶部的端部的第1冲头肩与第1顶端部相邻。压料圈与第1冲头相邻。第1冲模与第1冲头和压料圈相对。

第2压力机包括第2冲头、第2冲模、第2垫板。第2冲头具有第2顶端部、第2冲头壁部。第2顶端部是与第1顶端部的形状相同的形状。第2冲头壁部隔着第2冲头肩与第2顶端部相邻，该第2冲头肩位于第2顶端部的具有台阶部的端部。第2冲模与第2冲头的第2冲头肩和第2冲头壁部相对。第2垫板与第2冲头的第2顶端部相对。第2压力机的第2冲头壁部的高度比第1压力机的第1冲头壁部的高度大。

[压制成型品]

图1是由本实施方式的制造方法制造的压制成型品的立体图。为了说明，将具有顶板部2的一侧设为上、将具有凸缘部6的一侧设为下。压制成型品1具备顶板部2和纵壁部3。顶板部2沿着长度方向具有台阶部4、台阶上部的顶板部2a以及台阶下部的顶板部2c。台阶上部的顶板部2a与台阶部4相连。台阶部4与台阶下部的顶板部2c相连。台阶部4从顶板部2的宽度方向的端部2d延伸。在图1中，表示台阶部4在压制成型品1的宽度方向的整个区域中存在的情况。然而，台阶部4也可以不在压制成型品1的宽度方向的整个区域中存在。台阶部4横穿至少压制成型品1的宽度方向的一部分即可(例如图22)。在顶板部2的端部2d具有棱线部5。棱线部5的轮廓是圆角形状。此外，以下，对被加工件是金属板的情况进行说明。

纵壁部3隔着棱线部5与顶板部2相邻。纵壁部3包括台阶上部正下方的纵壁部3a、台阶部正下方的纵壁部3b以及台阶下部正下方的纵壁部3c。台阶上部正下方的纵壁部3a隔着棱线部5与台阶上部的顶板部2a相邻。台阶部正下方的纵壁部3b隔着棱线部5与顶板部2的台阶部4相邻。台阶下部正下方的纵壁部3c隔着棱线部5与台阶下部的顶板部2c相邻。

在图1中，表示与压制成型品1的长度方向垂直的截面形状是帽形的情况。因而，压制成型品1具备凸缘部6。然而，压制成型品1的截面形状也可以不是帽形。具体而言，也可以是仅具备1个凸缘部6的单边帽形状、凸缘部6在成型中全部成为纵壁部的槽形状。另外，压制成型品1既可以不是帽形等，也可以是上述形状的对半形状(参照图21)。另外，台阶部4也可以不横穿顶板部2(参照图22)。而且，压制成型品1的台阶部4既可以是1个，也可以是3个、4个，台阶部的数量可以是任意的数量。

若仅以1个工序对图1所示那样的、在顶板部2具有台阶部4的压制成型品进行弯曲成型，则在台阶部正下方的纵壁部3b和台阶下部正下方的纵壁部3c易于产生折皱。折皱的产生的机理将在后述。另外，压制成型品的折皱的产生与顶板部的台阶部的高度H和压制成型品的棱线部的截面的曲率半径R有关系。若增大顶板部的台阶部的高度H，则产生较大的折皱。若缩小棱线部的截面的曲率半径R，则产生较大的折皱。

本发明人等利用模拟对压制成型品的顶板部的台阶部的高度H和压制成型品的棱线部的曲率半径R与折皱的大小之间的关系进行了调查。

图2是表示仅以1个工序对图1所示那样的压制成型品进行了弯曲成型的情况的折皱的大小的图。图2的纵轴表示主曲率的最大值与最小值之差△1/ρ。图2的横轴表示压制成型品的顶板部的台阶部的高度H与压制成型品的棱线部的曲率半径R之比H/R。在图2所示的模拟中，对图1所示那样的压制成型品的顶板部的台阶部的高度H与压制成型品的棱线部的曲率半径R之比H/R进行了各种变更。另外，在图2所示的模拟中，作为被加工件，使用了日本钢铁联盟标准所规定的JAC270DC和JSC980Y。图2中的正方形标记表示JAC270DC的结果，菱形标记表示JSC980Y的结果。

在图2所示的模拟中，对压制成型品的台阶下部正下方的纵壁部3c的任意的点处的主曲率1/ρ进行了调查。算出主曲率1/ρ的最大值与最小值之差△1/ρ，作为折皱的评价的指标。△1/ρ越大，则表示所产生的折皱越大。如图2所示，在比值H/R小于0.4时，△1/ρ的值没有大的变化。然而，若比值H/R是0.4以上，则△1/ρ的值变大，与比值H/R小于0.4的情况相比，折皱的产生明显看得见。此外，主曲率通过与后述的实施例的方法同样的方法算出来。

如上所述，为了抑制在压制成型品的台阶部正下方的纵壁部3b和台阶下部正下方的纵壁部3c产生的折皱，适于拉深成型。然而，若对高强度的金属板进行拉深成型，则易于产生裂纹，因此，无法仅以1次拉深成型成型在本发明中作为对象的压制成型品形状。因此，本发明人等对如下制造方法进行了研究：即使利用弯曲成型压制成型高强度的金属板，也能够抑制在台阶部正下方的纵壁部3b和台阶下部正下方的纵壁部3c产生的折皱。

本发明人等调查了仅以1次弯曲成型对在顶板部具有台阶部的压制成型品(以下，也简称为“压制成型品”。)进行了成型的情况的折皱的大小。具体而言，利用基于FEM(有限元法)的模拟对压制成型中的被加工件的形状进行了调查。

图3～图5是表示利用弯曲成型并以1个工序成型图1所示的压制成型品的情况的模拟结果的图。图3～图4表示压制成型中的被加工件的形状。图3表示压制成型初期的阶段。图4表示压制成型的中期。图5表示压制成型完成时的阶段。在图3～5中，为了容易理解，记载各阶段中的模具的剖视图。

在图3和图4中，将产生余肉(日文：肉余り)、且上下模的约束宽松的区域定义为区域X。另外，区域X是在成型下止点处成为台阶部正下方的纵壁部3b和台阶下部正下方的纵壁部3c的区域(参照图5)。另一方面，台阶上部正下方的纵壁部3a不产生余肉，因此，不符合区域X。另外，作为板端部的凸缘部也不产生余肉，因此，不符合区域X。若余肉在区域X中较大，则产生折皱。尤其是，台阶部正下方的纵壁部3b在成型时产生吸收余肉的变形(剪切变形)，因此，易于产生折皱。

图6是示意性地表示作用于本实施方式的压制成型品的台阶部正下方的纵壁部的应力状态的图。在成型压制成型品之际，为了吸收在区域X产生的余肉，剪切应力T12沿着被加工件的面内方向作用于台阶部正下方的纵壁部3b的微小要素A。该剪切应力T12若以主应力表示，则被分解成压缩应力S1和拉伸应力S2。若施加这样的应力，则正方形的微小要素A变形成平行四边形。换言之，微小要素A进行剪切变形。因而，微小要素A产生剪切应变。该剪切应变是使压制成型品的折皱恶化的原因之一。

另外，因压制成型具有台阶部的帽形状的压制成型品之际的余肉引起的折皱的程度依赖于顶板部的宽度。在台阶下部的顶板部的宽度W2(参照图1)是棱线部的曲率半径R的3倍以下(W2≤3R)的情况下，压制成型品的宽度方向的拉伸应力有效地起作用，因此，难以产生折皱。另一方面，在顶板部的宽度W2比棱线部的曲率半径R的3倍大(W2＞3R)的情况下，易于产生折皱。曲率半径R意味着，在位于台阶部的宽度方向端部的棱线部处，与长度方向垂直的截面中的板厚中心的曲率半径。

另外，因压制成型具有台阶部的帽形状的压制成型品之际的余肉引起的折皱的程度也依赖于被加工件的板厚。其原因在于，被加工件的板厚支配被加工件的弯曲刚度。板厚越薄，折皱越易于产生。

而且，因压制成型具有台阶部的帽形状的压制成型品之际的余肉引起的折皱的程度也依赖于被加工件的屈服强度。其原因在于，压制成型之际的余肉是由于弹性变形下的面外变形而产生的。被加工件的屈服强度越高，越易于产生折皱。

本发明人等对如下方法进行研究，获得了如下见解，该方法如下所述：缩小压制成型品1的成型中产生的区域X的余肉和在台阶部正下方的纵壁部3b产生的剪切应变，抑制在压制成型品1的台阶部正下方的纵壁部3b和台阶下部正下方的纵壁部3c产生的折皱。

为了抑制折皱的产生，在利用面外变形成型位于要成型的台阶部的端部的棱线部之际，无限地缩小弹性的面外变形是不可或缺的。换言之，使棱线部积极地塑性变形，无限地缩小随着压制成型的进行而增大的面外变形即可。

因此，本发明人等发现了将压制成型品1的压制成型工序分成多个。本发明人等发现了在第1次的压制工序中对压制成型品的台阶部、与台阶部相邻的部位的棱线部、形成有隔着棱线部与顶板部相邻的纵壁部的一部分形状的暂定纵壁部中的隔着棱线部与台阶部相邻的区域进行成型。期望的是，台阶部的成型是对沿着棱线部的台阶部的全部的区域进行成型，但不需要必须对沿着棱线部的台阶部的全部的区域进行成型。即使对台阶部的一部分区域进行成型，也具有折皱的产生的抑制效果。本发明人等发现了在第1次的压制工序后以第2次以后的压制工序成型剩余的部分。在第1次的压制工序后，模具暂且起模，因此，能够抑制与压制成型的进行同时增大的面外变形。其结果，即使将板厚较薄和/或高强度的被加工件成型成具有台阶部、且具有宽度较宽的顶板部的压制成型品，也能够抑制因余肉引起的折皱的产生。

接着，本发明人等为了确认上述构思的效果，进行了基于FEM的模拟。

图7～图9是表示以两次压制成型成型图1所示的压制成型品的情况的模拟结果的图。图7～图9表示纵壁部的成型中的被加工件的形状。在图7～图9所示的模拟中，在第1个工序中成型到图1所示的压制成型品的顶板部和棱线部，在第2个工序中对剩余的部分进行了成型。图7表示第1个工序的压制成型完成、起模了时的中间成型品。图8表示第2个工序的压制成型中的状态。图9表示第2个工序的压制成型完成了时的压制成型品。另外，图7～图9的成型高度与图3～图5的成型高度相同。

如图7所示，中间成型品11的暂定凸缘部16的区域Y(相当于图3中的区域X)的被加工件的余肉比图3所示的情况小。并且，在第2个工序中压制成型在第1个工序中进行了成型的中间成型品11而获得了压制成型品1。如图9所示，与图5所示的压制成型品相比，从压制成型品1的台阶部正下方的纵壁部3b和台阶下部正下方的纵壁部3c的主曲率读取的折皱被显著地抑制了。使用图10来对这点进行说明。

图10是表示随着压制成型的进行的台阶部正下方的纵壁部3b的任意的点处的剪切应变的大小的图。图10的纵轴表示剪切应变的大小，横轴表示台阶上部正下方的纵壁部3a的成型高度。图10中的黑圆标记表示以1个压制工序进行了成型的情况的结果。图10中的白三角标记表示以两个压制工序进行了成型的情况的结果中的第1个工序的结果。图10中的黑三角标记表示以两个压制工序进行了成型的情况的结果中的第2个工序的结果。图10中的区域A表示成型高度是约10mm的时刻，相当于图3和图7的状态。图10中的区域B表示成型高度是约23mm的时刻，相当于图4和图8的状态。图10中的区域C相当于图5和图9的状态。

在图10的区域A中，以1个压制工序进行了成型的情况(黑圆标记)的剪切应变是约0.08，而以两个压制工序进行了成型的情况(白三角标记)的剪切应变是约0.05。如上所述，其原因在于，在以两个压制工序进行了成型的情况下，通过成型具备暂定凸缘部的中间成型品，抑制了剪切应变。若从区域A的时刻进一步进行压制成型，则在以1个压制工序进行了成型的情况和以两个压制工序进行了成型的情况下，剪切应变的大小的推移成为同样的倾向。总之，如图10中的区域A所示，只要成型暂定凸缘部，台阶部正下方的纵壁部3b的剪切应变就被抑制。其结果，抑制最终产品的剪切应变。即，抑制折皱的大小。

本实施方式的压制成型品的制造方法是基于上述的见解完成的。以下，对本实施方式的压制成型品的制造方法进行说明。

本实施方式的压制成型品的制造方法包括第1压制工序和第2压制工序。在第1压制工序中，使用第1模具来从被加工件成型中间成型品。在第2压制工序中，使用第2模具来将在第1压制工序中成型后的中间成型品成型成压制成型品。

[中间成型品]

图11是通过第1压制工序获得的中间成型品的立体图。中间成型品11具有顶板部12、棱线部15、暂定纵壁部13、暂定棱线部17以及暂定凸缘部16。中间成型品11的顶板部12是与图1所示的压制成型品1(成品)的顶板部2的形状相同的形状。因而，中间成型品11的顶板部12具有台阶部14。棱线部15位于顶板部12的宽度方向的端部12A。

暂定纵壁部13具有压制成型品的纵壁部的至少一部分的形状。换言之，暂定纵壁部13具有直到压制成型品的纵壁部的中途为止的形状。暂定纵壁部13隔着棱线部15与顶板部12相邻。为了起模，暂定纵壁部13与顶板部12的夹角通常是直角或者钝角。在暂定纵壁部13的与棱线部15相反的一侧的端部存在暂定棱线部17。暂定凸缘部16隔着暂定棱线部17与暂定纵壁部13相邻。如图19所示，中间成型品即使不具有图1的压制成型品的台阶下部的顶板部2c、与台阶下部的顶板部2c相邻的棱线部、隔着棱线部与台阶下部的顶板部2c相邻的暂定纵壁部，也没有问题。

[第1模具]

图12～图14是阶段性地表示在第1压制工序中金属板25被成型成台阶部14的情形的剖视图。这些图中的图12表示成型开始前的模具和被加工件的配置。图13表示成型初期的状态。图14表示成型完成时的状态。

如图12～图14所示，第1模具20具备第1冲头21作为下模，具备第1冲模22和第1垫板23作为上模。即，第1冲头21与第1冲模22和第1垫板23相对。第1模具20将金属板25成型成图11所示的中间成型品11。

第1冲头21具有第1顶端部21a、第1冲头壁部21b以及冲头平坦部21c。第1顶端部21a沿着长度方向具有台阶部，该台阶部从第1冲头21的宽度方向的端部延伸，横穿至少第1冲头21的宽度方向的一部分。即，第1冲头21的第1顶端部21a的形状与中间成型品的顶板部相对应。第1冲头壁部21b隔着第1冲头肩21d与第1顶端部21a相邻，该第1冲头肩21d位于第1顶端部21a的具有台阶部的端部。即，第1冲头壁部21b的形状与中间成型品的暂定纵壁部相对应。第1冲头肩21d是与中间成型品的棱线部的形状相对应的形状。冲头平坦部21c隔着第1冲头壁部21b和冲头底肩21e与第1冲头壁部21b相邻。即，冲头平坦部21c的形状与中间成型品的暂定凸缘部的形状相对应。冲头底肩21e的形状与中间成型品的暂定棱线部的形状相对应。

第1冲模22与第1冲头21的第1冲头肩21d、第1冲头壁部21b以及冲头平坦部21c相对。利用第1冲模22和第1冲头21成型中间成型品的除了顶板部以外的区域。

第1垫板23与第1冲头21的第1顶端部21a相对。利用第1垫板23和第1冲头21成型中间成型品的顶板部。另外，第1垫板23借助加压构件24安装于第1冲模22。加压构件24是例如弹簧、橡胶、液压缸等。

第1模具20设置于第1压力机51(参照图23)。第1压力机51对金属板25进行垫板弯曲成型(日文：パッド曲げ成形)。以下，说明由设有第1模具的第1压力机进行的第1压制工序。

[第1压制工序]

如图12～图14所示，在第1压制工序中，作为被加工件(坯料)，使用金属板25。作为金属板25，例如使用抗拉强度是590MPa以上、期望的是980MPa以上的高强度钢板。高强度的被加工件的屈服点较高，因此，易于产生折皱。本实施方式的制造方法适于压制成型这样的高强度的被加工件。作为金属板25，也能够使用镀覆钢板、不锈钢板、合金钢板、铝合金板、铜合金板等。本发明不仅能够适用于金属板，也能够适用于软化的塑料片。

如图12所示，将金属板25配置于第1冲头21的预定的位置。金属板25与第1顶端部21a和第1冲头肩21d接触地配置。另外，金属板25配置于冲头平坦部21c与第1冲模22之间。之后，第1垫板23和第1冲模22靠近第1冲头21。然后，达到图13所示的状态。

如图13所示，利用第1垫板23和第1冲头21的第1顶端部21a夹持金属板25。期望的是，第1垫板23的按压范围不覆盖金属板25的要成型成棱线部的部位。即，期望的是，未利用第1垫板23和冲头肩夹持金属板25。此做法能够抑制折皱的产生。最期望的是，第1垫板23的按压范围覆盖到金属板25的要成型成棱线部的部位的附近。若第1冲模22进一步靠近第1冲头21，则由第1冲头21进行的金属板25向第1冲模22的压入开始，开始金属板25的弯曲成型。若第1冲模22进一步靠近第1冲头21，则第1冲头21相对于第1冲模22的压入到达下止点，达到图14所示的状态。

如图14所示，若到达成型下止点，则获得中间成型品11。

参照图11，在第1压制工序中，通过成型暂定凸缘部16，在约束成型暂定纵壁部13时的区域X(参照图3)的余肉的同时，能够在成型下止点处利用模具压扁区域X的余肉。作为结果，能够抑制区域X的余肉。而且，在第1压制工序中，由于使中间成型品起模，被加工件产生弹性恢复。也能够利用弹性恢复来缓和台阶部正下方的纵壁部3b产生的剪切应变。

优选在第1压制工序中被成型的中间成型品的台阶上部正下方的纵壁部3a的成型高度是作为最终成品的压制成型品的成型高度的50％以下。即，优选中间成型品的暂定纵壁部的高度是压制成型品的纵壁部的高度的50％以下。压制成型品的纵壁部的高度是指台阶上部正下方的纵壁部3a的高度。特别优选的是，在第1压制工序中，压制成型品的棱线部的整个区域被成型。如图10的区域A所示，在成型压制成型品的棱线部时台阶上部正下方的纵壁部3a的剪切应变急剧地变大。其原因在于，只要在第1压制工序中对相当于压制成型品的棱线部的所有区域被成型后的中间成型品进行成型，就能够大幅度抑制剪切应变。最优选的是，与台阶下部的顶板部2c相邻的暂定纵壁部未被进一步成型。

在上述的在第1压制工序中，对弯曲成型被加工件的情况进行了说明。然而，第1压制工序并不限定于弯曲成型。在第1压制工序中，也可以利用拉深成型来成型中间成型品。

图15是表示在第1压制工序中实施拉深成型的情况的第1模具的剖视图。第1模具40具备第1冲头41和压料圈43作为下模，具备第1冲模42作为上模。即，第1冲模42与第1冲头41和压料圈43相对。第1模具40将金属板25成型成图11所示的中间成型品11。

第1冲头41具有第1顶端部41a、第1冲头壁部41b。第1顶端部41a沿着长度方向具有台阶部，该台阶部从第1冲头41的宽度方向的端部延伸，横穿至少第1冲头41的宽度方向的一部分。即，第1冲头41的第1顶端部41a的形状与中间成型品的顶板部的形状相对应。第1冲头壁部41b隔着第1冲头肩41d与第1顶端部41a相邻，该第1冲头肩41d位于第1顶端部41a的具有台阶部的端部。即，第1冲头壁部41b的形状与中间成型品的暂定纵壁部的形状相对应。第1冲头肩41d的形状与中间成型品的棱线部的形状相对应。

压料圈43与第1冲头41相邻地配置。压料圈43与第1冲模42相对。利用压料圈43和第1冲模42成型中间成型品的暂定凸缘部。因而，压料圈43的形状与中间成型品的暂定凸缘部的形状相对应。另外，压料圈43借助加压构件44安装于未图示的压力机。加压构件44是例如弹簧、橡胶、液压缸等。

第1冲模42与第1冲头41和压料圈43相对。利用第1冲模42和第1冲头41和压料圈43成型中间成型品。因而，第1冲模42的形状与中间成型品的形状相对应。

在第1压制工序是拉深成型的情况下，首先，利用压料圈43和第1冲模42夹持金属板25。接着，第1冲头41向第1冲模42压入，获得中间成型品。

总之，在第1压制工序中，图12所示的第1模具20和图15所示的第1模具40中任一个模具都是可以使用的。

参照图23，在本实施方式的制造方法中，在第1压制工序后，实施第2压制工序。第2模具30设置于第2压力机52。以下，对第2压制工序进行说明。

[压制成型品]

通过第2压制工序获得的压制成型品是图1所示那样的在顶板部具有台阶部的压制成型品。

[第2模具]

图16～图18是阶段性地表示第2压制工序的剖视图。这些图中的图16表示成型开始前的状态。图17表示成型初期的状态。图18表示成型完成时的状态。

如图16～图18所示，第2模具30具备第2冲头31作为下模，具备第2冲模32和第2垫板33作为上模。即，第2冲头31与第1冲模32和第1垫板33相对。第2模具30将在第1压制工序中获得的中间成型品11成型成图1所示的压制成型品1。

第2冲头31具有第2顶端部31a和第2冲头壁部31b。第2顶端部31a的形状与第1模具20的第1冲头21的第1顶端部21a的形状相同(参照图12)。即，第2顶端部31a的形状与压制成型品的顶板部的形状相对应。第2冲头壁部31b隔着第2冲头肩31d与第2顶端部31a相邻，该第2冲头肩31d位于第2顶端部31a的具有台阶部的端部。即，第2冲头壁部31b的形状与压制成型品的纵壁部的形状相对应。第2冲头肩31d的形状与压制成型品的棱线部的形状相对应。

第2冲模32与第2冲头31的第2冲头肩31d、第2冲头壁部31b相对。利用第2冲模32和第2冲头31成型压制成型品的除了顶板部以外的区域。因而，第2冲模32的形状与第2冲头31的形状相对应。

第2垫板33与第2冲头31的第2顶端部31a相对。利用第2垫板33和第2冲头31夹持中间成型品的顶板部。因而，第2垫板33的形状与第2冲头31的第2顶端部31a的形状相对应。另外，第2垫板33借助加压构件34安装于第2冲模32。加压构件34是例如弹簧、橡胶、液压缸等。

第2模具30被设置于未图示的第2压力机。第2压力机对中间成型品进行垫板弯曲成型。以下，说明由设有第2模具的第2压力机进行的第2压制工序。

[第2压制工序]

如图16所示，将在第1压制工序中成型后的中间成型品11配置于第2冲头31的预定的位置。之后，第2垫板33和第2冲模32靠近第2冲头31。然后，达到图17所示的状态。

如图17所示，第2垫板33和第2冲头31夹持中间成型品11的顶板部。由此，中间成型品11被约束。第2垫板33和第2冲头31也可以约束中间成型品11的顶板部的整个区域，也可以约束一部分区域。考虑折皱的产生、成型品的尺寸精度等而适当地设定中间成型品11要被约束的区域。

若第2冲模32向第2冲头31进一步靠近，则由第2冲头31进行的中间成型品11向第2冲模32的压入开始，开始中间成型品11的弯曲成型。在第2压制工序中，进行使中间成型品11的暂定棱线部17朝向暂定凸缘部16移动的成型。即，在暂定凸缘部16依次利用第2冲模的冲模肩弯曲了之后，在第2冲模32与第2冲头31之间被伸长。由此，暂定凸缘部16被成型成压制成型品1的纵壁部3。若使第2冲模32进一步向第2冲头31靠近，则第2冲头31相对于第2冲模32的压入到达下止点，达到图18所示的状态。

如图18所示，若到达成型下止点，则获得压制成型品1。

在第2压制工序中，为了将暂定凸缘部16成型成纵壁部3，使暂定纵壁部13与暂定凸缘16之间的暂定棱线部向凸缘侧移动。暂定棱线部的位置与顶板部的形状无关而以相同的高度移动，因此，在第2压制工序中难以产生余肉。另外，当在第2压制工序中使暂定棱线部移动之际，在暂定纵壁部13产生张力，因此，在第1压制工序中产生的余肉减少。根据以上内容，在压制成型品1的台阶部正下方的纵壁部3b和台阶下部正下方的纵壁部3c产生的折皱被抑制。

第2压力机(第2模具30)的第2冲头壁部31b的高度H2(参照图16)比第1压力机(第1模具10、30)的第1冲头壁部11b、31b的高度H1(参照图12)大。换言之，第2压制工序中的成型高度比第1压制工序中的成型高度大。以第1压力机成型的中间成型品具有暂定凸缘部。利用以上的结构，能够将高强度钢板以抑制折皱的方式成型成图1所示那样的压制成型品。

在第2压制工序后，也可以实施在压制成型品开孔、或将压制成型品的不需要的部分切除的修整工序。

此外，本发明并不限定于上述的实施方式，自不待言能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变更。例如，在上述的实施方式的压制成型装置中，是具备冲头作为下模、具备冲模和垫板作为上模的结构，但即使是上下模具的配置上下翻转而成的结构，也没有问题。

实施例

为了确认本实施方式的制造方法抑制折皱的效果，实施了基于FEM的模拟。在模拟中，对被加工件的抗拉强度进行了各种变更。在模拟中，设想了成型图1所示的形状的压制成型品的情况。作为本发明例，设想了以两个压制工序成型压制成型品的情况。作为比较例，设想了以1个压制工序成型压制成型品的情况。在本发明例中，使用第1模具对作为平坦的钢板的被加工件实施了第1压制工序，以及使用第2模具对作为平坦的钢板的被加工件实施了第2压制工序。

图19是表示本发明例的中间成型品的立体图。在本发明例的第1压制工序中，对图19所示的中间成型品11进行了成型。中间成型品11具备暂定纵壁部13、暂定凸缘部16以及具有台阶部14的顶板部12。在本发明例的第2压制工序中，将中间成型品11成型成图1所示的压制成型品。

对在本发明例中成型后的压制成型品的尺寸进行说明。压制成型品的台阶上部的顶板部的宽度W1为90mm(参照图1)。压制成型品的台阶下部的顶板部的宽度W2为80mm。压制成型品的台阶上部的顶板部的成型高度H1为40mm。压制成型品的台阶下部的顶板部的成型高度H2为35mm。即，台阶部的高度H为5mm。压制成型品的棱线部的曲率半径R为6mm。

在本实施例的成型实验中所使用的被加工件使用了相当于日本钢铁联盟标准所规定的JAC270DC、JAC590R、JSC980Y以及JAC1180Y钢板。即，JAC270DC的抗拉强度是270MPa。JAC590R的抗拉强度是590MPa。JSC980Y的抗拉强度是980MPa。JAC1180Y的抗拉强度是1180MPa。

对由本发明例和比较例成型后的压制成型品的台阶下部正下方的纵壁部3c的任意的点处的主曲率1/ρ进行了调查。算出主曲率1/ρ的最大值与最小值之差△1/ρ，作为折皱的评价的指标。使用3维形状测定机(例如Steinbichler Optotechnik GmbH公司制COMET V等)采集成品的图像数据，使用图像处理软件(例如JSOL株式会社制JSTAMP-NV等)算出△1/ρ。

图20是表示本发明例和比较例的结果的图。图20的纵轴表示主曲率的最大值与最小值之差△1/ρ。图20所示的柱状图中的、空心柱表示本发明例的结果，斜线柱表示比较例的结果。

如图20所示，在被加工件的抗拉强度是590MPa以上的情况下，本发明例与比较例相比，△1/ρ显著较小。即，在被加工件的抗拉强度是590MPa以上的情况下，本发明例与比较例相比，显著地抑制了折皱的产生。此外，即使是被加工件的抗拉强度是270MPa的情况下，本发明例的△1/ρ也比比较例的△1/ρ小。因而，即使是被加工件的抗拉强度小于590MPa的情况下，本发明例也能够抑制压制成型品的折皱。

附图标记说明

1、压制成型品；2、顶板部；3a、台阶上部正下方的纵壁部；3b、台阶部正下方的纵壁部；3c、台阶下部正下方的纵壁部；4、台阶部；5、棱线部；6、凸缘部；11、中间成型品；12、顶板部(中间成型品)；13、暂定纵壁部；14、台阶部(中间成型品)；15、棱线部(中间成型品)；16、暂定凸缘部；17、暂定棱线部；20、第1模具；21、第1冲头；22、第1冲模；23、第1垫板；24、加压构件；25、被加工件；30、第2模具；31、第2冲头；32、第2冲模；33、第2垫板；51、第1压力机；52、第2压力机。

Claims (8)

1.一种压制成型品的制造方法，该压制成型品具备：

顶板部，其沿着长度方向具有台阶部，该台阶部从宽度方向的端部延伸，横穿至少宽度方向的一部分；和纵壁部，其隔着棱线部与所述顶板部相邻，该棱线部位于所述顶板部的具有所述台阶部的宽度方向的端部，

在该压制成型品的制造方法中包括如下工序：

第1压制工序，在该第1压制工序中，使用第1模具来从被加工件成型中间成型品，该中间成型品具有所述顶板部的所述台阶部、暂定纵壁部以及暂定凸缘部，该暂定纵壁部成型有隔着所述棱线部与所述顶板部相邻的所述纵壁部的至少一部分的形状，该暂定凸缘部隔着位于所述暂定纵壁部的与所述棱线部相反的一侧的端部的暂定棱线部与所述暂定纵壁部相邻；以及

第2压制工序，在该第2压制工序中，使用第2模具通过如下成型来从所述中间成型品成型所述压制成型品：在对所述中间成型品的所述顶板部的至少一部分进行了约束的状态下使所述暂定棱线部朝向所述暂定凸缘部移动。

2.根据权利要求1所述的压制成型品的制造方法，其中，

所述中间成型品的所述台阶部的较低的部分的与所述顶板部相邻的所述暂定纵壁部的高度是所述压制成型品的所述纵壁部的高度的50％以下。

3.根据权利要求1所述的压制成型品的制造方法，其中，

在所述第1压制工序中，所述压制成型品的所述棱线部的整个区域被成型。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的压制成型品的制造方法，其中，

所述被加工件的抗拉强度是590MPa以上。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的压制成型品的制造方法，其中，

所述被加工件的抗拉强度是980MPa以上。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的压制成型品的制造方法，其中，

所述压制成型品的所述台阶部的高度H相对于所述压制成型品的所述棱线部的曲率半径R满足以下的式(1)

H≥0.4R (1)。

7.一种生产线，其具备第1压力机和第2压力机，

该第1压力机包括：

第1冲头，其具有第1顶端部、第1冲头壁部以及冲头平坦部，该第1顶端部沿着长度方向具有台阶部，该台阶部从宽度方向的端部延伸，横穿至少宽度方向的一部分，该第1冲头壁部隔着第1冲头肩与所述第1顶端部相邻，该第1冲头肩位于所述第1顶端部的具有所述台阶部的端部，该冲头平坦部隔着所述第1冲头壁部和冲头底肩与所述第1冲头壁部相邻；

第1冲模，其与所述第1冲头的所述第1冲头肩、所述第1冲头壁部以及所述冲头平坦部相对；以及

第1垫板，其与所述第1冲头的所述第1顶端部相对，

该第2压力机包括：

第2冲头，其具有第2顶端部和第2冲头壁部，该第2顶端部的形状与所述第1顶端部的形状相同，该第2冲头壁部隔着第2冲头肩与所述第2顶端部相邻，该第2冲头肩位于所述第2顶端部的具有所述台阶部的端部；

第2冲模，其与所述第2冲头的所述第2冲头肩和所述第2冲头壁部相对；以及

第2垫板，其与所述第2冲头的所述第2顶端部相对，

该第2压力机配置于所述第1压力机的下游，

所述第2压力机的所述第2冲头壁部的高度比所述第1压力机的所述第1冲头壁部的高度大。

8.一种生产线，其具备第1压力机和第2压力机，

该第1压力机包括：

第1冲头，其具有第1顶端部和第1冲头壁部，该第1顶端部沿着长度方向具有台阶部，该台阶部从宽度方向的端部延伸，横穿至少宽度方向的一部分，该第1冲头壁部隔着第1冲头肩与所述第1顶端部相邻，该第1冲头肩位于所述第1顶端部的具有所述台阶部的端部；

压料圈，其与所述第1冲头相邻；以及

第1冲模，其与所述第1冲头和所述压料圈相对，

该第2压力机包括：

第2冲头，其具有第2顶端部和第2冲头壁部，该第2顶端部的形状与所述第1顶端部的形状相同，该第2冲头壁部隔着第2冲头肩与所述第2顶端部相邻，该第2冲头肩位于所述第2顶端部的具有所述台阶部的端部；

第2冲模，其与所述第2冲头的所述第2冲头肩和所述第2冲头壁部相对；以及

垫板，其与所述第2冲头的所述第2顶端部相对，

该第2压力机配置于所述第1压力机的下游，

所述第2压力机的所述第2冲头壁部的高度比所述第1压力机的所述第1冲头壁部的高度大。