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CN114430703A - 冲压成型品的制造方法、冲压成型品以及冲压成型装置 - Google Patents

冲压成型品的制造方法、冲压成型品以及冲压成型装置 Download PDF

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CN114430703A
CN114430703A CN202080066432.6A CN202080066432A CN114430703A CN 114430703 A CN114430703 A CN 114430703A CN 202080066432 A CN202080066432 A CN 202080066432A CN 114430703 A CN114430703 A CN 114430703A
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田中康治
宫城隆司
小川操
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Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
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Abstract

本发明涉及冲压成型品的制造方法、冲压成型品以及冲压成型装置。冲压成型品(100)的制造方法包括:第1工序,从具有第1边缘部及第2边缘部的板状的被加工材形成基板部、第1立起部及第1带部;以及第2工序,通过第1上模及第1下模从两侧夹持包括第2边缘部的带状的第1范围,通过第2上模及第2下模从两侧夹持与第1范围邻接的第2范围,使第1上模及第1下模相对于第2上模及第2下模相对移动,由此形成第2立起部,在第2工序中使第2立起部中的与纵棱线(108)连接的部分剪切变形。

Description

冲压成型品的制造方法、冲压成型品以及冲压成型装置
技术领域
本发明涉及冲压成型品的制造方法、冲压成型品以及冲压成型装置。
本申请基于2019年9月24日在日本提交的特愿2019-172982号并主张优先权,将其内容援用于此。
背景技术
在电动汽车中,需要搭载大容量的蓄电池。蓄电池例如在座椅下方收纳于从矩形底板的四边分别立起有纵壁的箱形的蓄电池壳体(例如,参照专利文献1)。在这种蓄电池壳体中,为了防止车辆碰撞时蓄电池破损而要求强度、耐冲击性。另一方面,当为了追求强度、耐冲击性而过于增大部件厚度时,重量变大而导致燃料消耗率降低。因此,作为蓄电池壳体所使用的钢材,使用高强度材料。此外,在这种蓄电池壳体中,由于车辆内部的空间限制而要求在最小限度的空间中搭载尽可能多的蓄电池。即,要求尽可能提高该蓄电池壳体能够收纳的蓄电池在蓄电池壳体本身的容量中所占的体积比例。因此,在构成蓄电池壳体的箱型的部件中,要求由底板与纵壁形成的棱线部分、由纵壁彼此形成的棱线部分的截面的曲线形状为尽可能小的曲率半径。
作为制造上述那种箱形的蓄电池壳体的方法之一,存在对钢板进行冲压成型的方法。具体而言,通过与蓄电池壳体的形状对应的模具对钢板进行冲压来进行拉深成型,并形成成为纵壁的部分。在这种冲压成型中,与对部件进行焊接或者对多个部件进行组装的情况相比较,在能够通过最小限度的部件数和工序数来制造所希望形状的蓄电池壳体的方面具有优点。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2017-196952号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是,在通过冲压成型来形成箱形的蓄电池壳体等的底板与两个纵壁分别连接的各棱线以及纵壁彼此连接的棱线这三条棱线交叉的角部的情况下,存在以下问题。即,在钢板等形成为矩形状的被加工材中,通过拉深成型从相互连接的两个边缘分别形成成为纵壁的部分,但此时在成为角部的部分,无法使为了形成两个纵壁而需要的材料流入纵壁部分,会产生部件厚度减少。尤其是,棱线部分的截面的曲线形状的曲率半径越小,则材料越被约束在棱线部分,越无法使足够的材料流入纵壁部分,部件厚度减少变得更加显著。进而,当为了兼顾强度及耐冲击性与轻量化而使用高强度材料时,成型变得更加困难。因此,期望一种方法,在抑制部件厚度减少的同时对箱形的蓄电池壳体等具有底板与两个纵壁分别连接的各棱线以及纵壁彼此连接的棱线这三条棱线交叉的角部那样的形状进行冲压成型。
因此,本发明是鉴于上述情况而完成的,提供冲压成型品的制造方法、冲压成型品以及冲压成型装置,能够抑制部件厚度减少地对底板与两个纵壁分别连接的各棱线以及纵壁彼此连接的棱线这三条棱线交叉的角部进行冲压成型。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题,本发明采用以下的手段。
即,本发明的一个方案的冲压成型品的制造方法为,具备:第1工序,从具有第1边缘部以及沿着与上述第1边缘部交叉的方向延伸且与上述第1边缘部连接的第2边缘部的板状的被加工材,形成基板部、在上述第1边缘部侧从上述基板部经由第1棱线立起且延伸至上述第2边缘部的第1立起部、以及经由沿着上述第1立起部的上边缘部延伸至上述第2边缘部的第2棱线向与上述基板部相反侧延伸的第1带部;以及第2工序,通过第1上模及第1下模沿着上述第2边缘部从两侧夹持包括上述基板部、上述第1立起部以及上述第1带部的上述第2边缘部的带状的第1范围,并且通过第2上模及第2下模从两侧夹持与上述第1范围邻接且包括上述基板部、上述第1立起部以及上述第1带部的第2范围,使上述第1上模及第1下模相对于上述第2上模及第2下模向上述第1立起部相对于上述基板部立起的一侧相对移动,在上述第1下模与上述第2上模之间形成整体向与上述第1立起部相同一侧立起并且经由纵棱线与上述第1立起部连接的第2立起部,在上述第2工序中,使上述第2立起部中的与上述纵棱线连接的部分剪切变形。
根据该方法,在第1工序中,在板状的被加工材的第1边缘部侧,从该被加工材形成成为一方的纵壁部的第1立起部、以及第1带部。接着,在第2工序中,在被加工材的第2边缘部侧,通过第1上模及第1下模夹持上述第1范围,并且通过第2上模及第2下模夹持上述第2范围,而使第1上模及第1下模相对于第2上模及第2下模相对移动,由此形成成为另一方的纵壁部的第2立起部。此处,在第1工序后的状态下成为基板部的范围内,使由第1上模及第1下模夹持的部分的一部分材料随着第2立起部的形成而向第2立起部流入,由此能够抑制第2立起部的部件厚度减少。此外,在第1工序后的状态下成为第1带部的范围内,同样使由第1上模及第1下模夹持的部分的一部分材料随着第2立起部的形成而向第2立起部流入,由此能够抑制第2立起部的部件厚度减少。另一方面,在第1工序后的状态下成为第2立起部的部分中的成为基板部的范围与成为第1带部的范围之间、即第2立起部中与第1立起部和第2立起部连接的纵棱线连接的部分,使该部分在第2工序中剪切变形,由此能够在抑制部件厚度变化的同时追随第2立起部的形成而塑性变形为所希望的形状。
此外,在上述冲压成型品的制造方法中也可以为,具备:第3工序,对于实施了上述第2工序之后的被加工材,以上述第1棱线为边界,通过第3上模及第3下模夹持上述第1带部侧,并且通过第4上模及第4下模夹持上述基板部侧,使上述第3上模以及上述第3下模相对于上述第4上模以及上述第4下模相对移动,而增高上述第1立起部的立起高度,在上述第3工序中,使上述第2立起部中与上述第1带部邻接并且与在上述第2工序中上述剪切变形后的范围邻接的范围,在沿着上述第2边缘部的方向上剪切变形。
根据该方法,在实施了第2工序实施之后,通过第3上模及第3下模夹持第1带部侧并且通过第4上模及第4下模夹持基板部侧,使第3上模及第3下模相对于第4上模及第4下模相对移动来增高第1立起部的高度。因此,能够抑制第1工序中的第1立起部的高度而抑制第2工序中的一次加工中的剪切变形量,并且能够将第1立起部形成为所希望的高度。此时,伴随第1立起部的增高而需要的材料从第1带部流入,由此抑制第1立起部的部件厚度减少,但在第2立起部中与第1带部邻接的部分,使与在第2工序中剪切变形的范围邻接的范围在沿着第2边缘部的方向上剪切变形,由此能够在抑制部件厚度变化的同时追随第1立起部的形成而塑性变形为所希望的形状。
此外,在上述冲压成型品的制造方法中也可以为,以在实施了上述第3工序之后进一步实施上述第2工序的方式,交替地至少分别实施一次以上的上述第2工序与上述第3工序。
根据该方法,通过交替地实施至少一次以上的第2工序与第3工序,能够将第1立起部及第2立起部的形成分为多次,由此能够抑制各工序中的一次加工中的剪切变形量。
此外,在上述冲压成型品的制造方法中也可以为,上述被加工材以分别相互相对的方式成对地具备上述第1边缘部以及上述第2边缘部,对成对的上述第1边缘部分别实施上述第1工序,对成对的上述第2边缘部分别实施上述第2工序,对成对的上述第1边缘部分别实施上述第3工序,由此以一对上述第1立起部以及一对上述第2立起部包围上述基板部的方式形成向一方开口的箱体。
根据该方法,例如能够形成蓄电池壳体那样的向一方开口的箱体。
此外,在上述冲压成型品的制造方法中也可以为,具备:第4工序,在上述第2工序以及上述第3工序中最后实施的工序之后,在由上述第1上模以及上述第1下模夹持的第2带部与上述第1带部之间的高度位置处,沿着上述第1边缘部切断上述第1立起部;以及第5工序,在实施了上述第4工序之后,将上述第1立起部中比上述第1带部向上立起的部分折弯成与上述第1带部连续的面。
根据该方法,能够将与第1立起部及第2立起部的各上边缘连接的凸缘状的带部形成为连续的面。
此外,在上述冲压成型品的制造方法中也可以为,在上述第2工序中,分别通过至少夹持上述被加工材中的上述第1带部以及上述第1立起部的端模、相对于上述端模具有间隔地配置且夹持上述被加工材中比上述第1立起部靠上述基板部侧的中央模构成上述第1上模以及上述第1下模,随着使上述第1上模以及上述第1下模相对于上述第2上模以及上述第2下模相对移动,使上述第1上模以及上述第1下模的上述端模以接近上述中央模的方式移动。
根据该方法,通过使端模相对于中央模以缩窄彼此的间隙的方式相对移动,由此能够使在从沿着第1边缘部的方向观察时位于中央模与端模之间的、第2立起部中与纵棱线连接的部分有效地剪切变形。
此外,在上述冲压成型品的制造方法中也可以为,上述端模与上述中央模之间的间隙形成为,在沿着上述第1边缘部的方向的中途具有沿着上述第2边缘部的部分。
根据该方法,在第2工序中,能够根据间隙的大小使第2立起部中与纵棱线连接的部分有效地剪切变形,并且能够抑制在形成有该间隙的范围内第1上模及第1下模所产生的表面压力降低。
此外,在上述冲压成型品的制造方法中也可以为,上述纵棱线的内侧部分在俯视时形成为曲率半径为20mm以下的凹曲线形状。
根据该方法,通过使纵棱线的内侧部分的凹曲线形状的曲率半径为20mm以下,能够增大由基板部、第1立起部以及第2立起部包围的空间的容积。
此外,在上述冲压成型品的制造方法中也可以为,在上述第2工序中,通过上述第1上模以及上述第1下模夹持上述被加工材的表面压力以及通过上述第2上模以及上述第2下模夹持上述被加工材的表面压力是基于式(1)求出的表面压力,
P=Y/590×t/1.4×P0 (1)
其中,P:夹持被加工材的表面压力(MPa);
Y:被加工材的抗拉强度(MPa);
t:被加工材的厚度(mm);
P0:基准表面压力=0.1MPa。
根据该方法,能够根据被加工材的强度以及厚度施加适当的表面压力而实施第2工序。
此外,在上述冲压成型品的制造方法中也可以为,形成上述被加工材的钢材的抗拉强度为440MPa以上。
根据该方法,能够在抑制部件厚度减少的同时提供高强度的冲压成型品。
此外,在上述冲压成型品的制造方法中也可以为,上述剪切变形的部位以实施上述第1工序之前的上述被加工材的厚度的85%以上的厚度形成。
根据该方法,能够提供高强度且三条棱线交叉的角部的圆角更小的冲压成型品。
此外,在上述冲压成型品的制造方法中也可以为,仅使上述第2立起部剪切变形。
根据该方法,能够在进一步抑制部件厚度减少的同时提供高强度的冲压成型品。
此外,本发明的一方案的冲压成型品具备:板状的底板部;第1壁部,从上述底板部的第1侧缘经由第1棱线立起;以及第2壁部,整体从上述底板部的沿着与上述第1侧缘交叉的方向延伸且与上述第1侧缘连接的第2侧缘,经由第2棱线向与上述第1壁部相同一侧立起,并经由纵棱线与上述第1壁部连接,上述第1壁部以及上述第2壁部的厚度为上述底板部的中央的厚度的85%以上的厚度,
上述第1棱线的内侧部分的曲率半径与上述第2棱线的内侧部分的曲率半径不同。
根据该构成,第1壁部及第2壁部的厚度为底板部的中央的厚度的85%以上的厚度,能够抑制部件厚度减少,在包括第1壁部与第1壁部连接的角部附近的部分在内的各部分,能够确保一定且规定的强度。
此外,在上述冲压成型品中也可以为,具备:第1凸缘,从上述第1壁部的上边缘相对于上述第1壁部向与上述底板部相反侧延伸;以及第2凸缘,从上述第2壁部的上边缘相对于上述第2壁部向与上述底板部相反侧延伸,并与上述第1凸缘一体地相连,上述第1凸缘与上述第2凸缘的厚度为上述底板部的中央的厚度的85%以上的厚度。
根据该构成,第1凸缘与第2凸缘的厚度为底板部的中央的厚度的85%以上的厚度,能够抑制部件厚度减少,且确保一定且规定的强度。
此外,在上述冲压成型品中也可以为,连接上述第1壁部和上述第1凸缘的第3棱线的内侧部分的曲率半径与连接上述第2壁部和上述第2凸缘的第4棱线的内侧部分的曲率半径不同。
根据该构成,在包括第1壁部与第1壁部连接的角部附近的部分在内的各部分,能够确保一定且规定的强度,并且即使使用延展较少的原料也能够使其不断裂地进行塑性变形,特别能够进一步提高壁部的高度。
此外,在上述冲压成型品中也可以为,上述纵棱线的内侧部分在俯视时形成为曲率半径为20mm以下的曲线形状。
根据该构成,通过使纵棱线的内侧部分的凹曲线形状的曲率半径为20mm以下,由此能够增大由基板部、第1立起部以及第2立起部包围的空间的容积。
此外,在上述冲压成型品中也可以为,形成上述底板部、上述第1壁部以及上述第2壁部的钢材的抗拉强度为440MPa以上。
根据该构成,能够提供高强度的冲压成型品。
此外,本发明的一方案的冲压成型装置具备:第1下模,具备第1底面、从上述第1底面立起的第1壁面以及从上述第1壁面的上边缘向与上述第1底面相反侧延伸的第1凸缘面;第1上模,形成为与上述第1下模对应的形状,在与上述第1下模之间夹持被加工材;第2下模,与上述第1下模邻接地配置,具备第2底面、从上述第2底面立起的第2壁面以及从上述第2壁面的上边缘向与上述第2底面相反侧延伸的第2凸缘面;第2上模,形成为与上述第2下模对应的形状,在与上述第2下模之间夹持被加工材;以及驱动部,在维持上述第1上模与上述第2上模之间的间隔以及上述第1下模与上述第2下模之间的间隔的状态下,使上述第2上模以及上述第2下模相对于上述第1上模以及上述第1下模从上述第1上模侧向上述第1下模侧相对移动。
根据该构成,通过第1下模及第1上模并且通过第2上模及第2下模夹持形成有上述基板部、第1立起部及第1带部的被加工材,通过驱动部使第2上模及第2下模相对于第1上模及第1下模相对移动,由此能够实施上述第2工序。
此外,在上述冲压成型装置中也可以为,上述第1下模具备:下端模,至少包括上述第1壁面以及上述第1凸缘面;以及下中央模,相对于上述下端模具有间隔,夹持上述被加工材中的相对于上述第1壁面成为与上述第1凸缘面相反侧的部分,上述第1上模具备与上述第1下模的上述下端模对应的上端模以及与上述第1下模的上述下中央模对应的上中央模,上述驱动部随着使上述第2上模以及上述第2下模相对于上述第1上模以及上述第1下模相对移动,使上述第1下模以及上述第1上模分别以使上述下端模以及上述上端模接近上述下中央模以及上述上中央模的方式移动。
根据该构成,通过驱动部使第1下模及第1上模分别以使下端模以及上端模接近下中央模以及上中央模的方式移动,由此能够在成为基板部的范围与成为第1带部的范围之间、即在第2立起部中与第1立起部和第2立起部连接而成的纵棱线连接的部分剪切变形,能够在抑制部件厚度变化的同时追随第2立起部的形成而塑性变形为所希望的形状。
此外,在上述冲压成型装置中也可以为,还具备:第3下模,具备第3底面、从上述第3底面立起的第3壁面以及从上述第3壁面的上边缘向与上述第3底面相反侧延伸的第3凸缘面;第3上模,形成为与上述第3下模对应的形状,在与上述第3下模之间夹持被加工材;第4下模,与上述第3下模邻接地配置,具备第4底面、从上述第4底面立起的第4壁面以及从上述第4壁面的上边缘向与上述第4底面相反侧延伸的第4凸缘面;以及第4上模,形成为与上述第4下模对应的形状,在与上述第4下模之间夹持被加工材,能够更换上述第1下模、上述第1上模、上述第2下模及上述第2上模的组和上述第3下模、上述第3上模、上述第4下模及上述第4上模的组,上述驱动部使上述第4上模以及上述第4下模相对于上述第3上模以及上述第3下模相对移动。
根据该构成,通过从第1下模、第1上模、第2下模及第2上模的组更换为第3下模、第3上模、第4下模及第4上模的组,并通过驱动部使第4上模及第4下模相对于第3上模及第3下模相对移动,由此能够实施上述第3工序。
发明的效果
根据本发明,能够抑制部件厚度减少地对底板与两个纵壁分别连接的各棱线以及纵壁彼此连接的棱线这三条棱线交叉的角部进行冲压成型。
附图说明
图1是表示通过第1实施方式的冲压成型品的制造方法制造的冲压成型品的一例的俯视时的立体图。
图2是以图1所示的截面线I-I截断的从第1方向观察的截面图。
图3是以图1所示的截面线II-II截断的从第2方向观察的截面图。
图4是放大图1所示的纵棱线附近的俯视时的局部立体图。
图5是表示第1实施方式的冲压成型品的制造方法的流程图。
图6是表示在第1实施方式的冲压成型品的制造方法中使用的坯料的俯视时的立体图。
图7是表示在第1实施方式的冲压成型品的制造方法中用于第1工序中的模具的俯视时的分解立体图。
图8是表示在第1实施方式的冲压成型品的制造方法中实施第1工序后的第1中间冲压成型品的俯视时的立体图。
图9是以图1所示的截面线III-III截断的从第一方向观察的截面图。
图10是表示在第1实施方式的冲压成型品的制造方法中用于第2工序的模具的俯视时的分解立体图。
图11是表示在第1实施方式的冲压成型品的制造方法中用于第2工序的模具中的上模的仰视时的立体图。
图12是表示在第1实施方式的冲压成型品的制造方法中用于第2工序的模具中的下模的俯视时的立体图。
图13是表示第1实施方式的冲压成型品的制造方法的第2工序中的模具的状态的俯视时的立体图,(a)表示第2工序实施前的状态,(b)表示第2工序实施中的状态,(c)表示第2工序实施后的状态。
图14是表示第1实施方式的冲压成型品的制造方法的第2工序中的中间冲压成型品的状态的俯视时的立体图,(a)表示第2工序实施前的状态,(b)第2工序实施中的状态,(c)第2工序实施后的状态。
图15是以图14所示的截面线IV-IV截断的从第一方向观察的截面图,(a)表示第2工序实施前的状态,(b)表示第2工序实施中的状态,(c)表示第2工序实施后的状态。
图16是表示在第1实施方式的冲压成型品的制造方法中实施第2工序后的第2中间冲压成型品的俯视时的立体图。
图17是表示在第1实施方式的冲压成型品的制造方法中用于第3工序的模具的俯视时的分解立体图。
图18是表示在第1实施方式的冲压成型品的制造方法中用于第3工序的模具中的上模的仰视时的立体图。
图19是表示在第1实施方式的冲压成型品的制造方法中用于第3工序的模具中的下模的俯视时的立体图。
图20是表示第1实施方式的冲压成型品的制造方法的第3工序中的模具的状态的俯视时的立体图,(a)表示第3工序实施前的状态,(b)表示第3工序实施后的状态。
图21是表示第1实施方式的冲压成型品的制造方法的第3工序中的中间冲压成型品的状态的俯视时的立体图,(a)表示第3工序实施前的状态,(b)第3工序实施后的状态。
图22是以图21所示的截面线IV-IV截断的从第一方向观察的截面图,(a)表示第3工序实施前的状态,(b)表示第3工序实施后的状态。
图23是表示在第1实施方式的冲压成型品的制造方法中实施第3工序后的第3中间冲压成型品的俯视时的立体图。
图24是表示在第1实施方式的冲压成型品的制造方法中实施第4工序后的第4中间冲压成型品的俯视时的立体图。
图25是表示在第1实施方式的冲压成型品的制造方法中用于第5工序的模具的俯视时的分解立体图。
图26是表示以图25所示的截面线V-V截断的从第2方向观察的截面图。
图27是表示在第1实施方式的冲压成型品的制造方法中实施第5工序后的第5中间冲压成型品的俯视时的局部立体图。
图28是表示通过第1实施方式的冲压成型品的制造方法制造的冲压成型品的第1变形例的俯视时的立体图。
图29是表示通过第1实施方式的冲压成型品的制造方法制造的冲压成型品的第2变形例的俯视时的立体图。
图30是表示在第1实施方式的冲压成型品的制造方法的第2工序中实施的剪切变形的变形方案的第3变形例的从第一方向观察的截面图。
图31是表示在第1实施方式的冲压成型品的制造方法的第2工序中实施的剪切变形的变形方案的第4变形例的从第一方向观察的截面图。
图32表示第2实施方式的冲压成型装置的概要,是在第1实施方式的冲压成型品的制造方法的第2工序中使用的装置,是以图33的截面线VII-VII截断的截面。
图33表示第2实施方式的冲压成型装置的概要,是在第1实施方式的冲压成型品的制造方法的第2工序中使用的装置,是以图32的截面线VI-VI截断的截面。
图34表示第2实施方式的冲压成型装置的概要,是在第1实施方式的冲压成型品的制造方法的第3工序中使用的装置,是以图35的截面线IX-IX截断的截面。
图35表示第2实施方式的冲压成型装置的概要,是在第1实施方式的冲压成型品的制造方法的第3工序中使用的装置,是以图34的截面线VIII-VIII截断的截面。
图36表示第2实施方式的变形例的冲压成型装置的概要,是在第1实施方式的冲压成型品的制造方法的第2工序中使用的装置。
图37是表示在第1实施例的冲压成型品的制造方法中第2工序实施后的第2中间冲压成型品的应变的分析结果的俯视时的立体图。
图38是表示在第1实施例的冲压成型品的制造方法中第2工序实施后的第2中间冲压成型品的最小主应变与最大主应变之间的关系的曲线图。
图39是表示在第1实施例的冲压成型品的制造方法中第2工序实施后的第2中间冲压成型品的厚度的分析结果的俯视时的立体图。
图40是表示在第1实施例的冲压成型品的制造方法中第3工序实施后的第3中间冲压成型品的应变的分析结果的俯视时的立体图。
图41是表示在第1实施例的冲压成型品的制造方法中第3工序实施后的第3中间冲压成型品的最小主应变与最大主应变之间的关系的曲线图。
图42是表示在第1实施例的冲压成型品的制造方法中第3工序实施后的第3中间冲压成型品的厚度的分析结果的俯视时的立体图。
图43是表示在第1实施例的冲压成型品的制造方法中完成的冲压成型品的厚度的分析结果的俯视时的立体图。
图44是表示第2实施例的冲压成型品的制造方法中纵棱线的内侧部分的曲率半径R3为5mm的情况下的冲压成型品的厚度的分析结果的表。
图45是表示第2实施例的冲压成型品的制造方法中纵棱线的内侧部分的曲率半径R3为10mm的情况下的冲压成型品的厚度的分析结果的表。
图46是表示第2实施例的冲压成型品的制造方法中纵棱线的内侧部分的曲率半径R3为15mm的情况下的冲压成型品的厚度的分析结果的表。
图47是表示第2实施例的冲压成型品的制造方法中纵棱线的内侧部分的曲率半径R3为20mm的情况下的冲压成型品的厚度的分析结果的表。
具体实施方式
(第1实施方式)
以下,参照图1至图27对本发明的第1实施方式进行说明。图1表示通过本实施方式的冲压成型品100的制造方法制造的冲压成型品100的例子。如图1所示,本实施方式的冲压成型品100例如是在电动汽车中配置在座椅下方并收纳蓄电池的蓄电池收纳壳体。如图1至图4所示,冲压成型品100具备底板部101、沿着底板部101的侧缘配置的第1壁部110及第2壁部120、以及沿着第1壁部110及第2壁部120的上边缘配置的第1凸缘130及第2凸缘140。底板部101形成为具有上表面102以及下表面103的板状。在本实施方式中,底板部101形成为具有一对第1侧缘101a以及与第1侧缘101a正交的一对第2侧缘101b的矩形状。此外,在底板部101的上表面102形成有沿着第2侧缘101b延伸的槽104。槽104沿着第1侧缘101a具有间隔地配置有多个。此外,在底板部101的下表面103,与槽104对应地形成有沿着第2侧缘101b延伸的凸条105。另外,在以下,将第1侧缘101a延伸的方向称作第1方向X,将第2侧缘101b延伸且与第1方向X正交的方向称作第2方向Y,将与第1方向X及第2方向Y正交的方向、即与底板部101的上表面102以及下表面103正交的上下方向称作第3方向Z。
如图1所示,一对第1壁部110从底板部101中位于第2方向Y两侧的第1侧缘101a朝向第3方向Z上方立起。在俯视(从第3方向Z观察)时,将第2方向Y两侧的底板部101的边缘部设为第1侧缘101a。第1壁部110与底板部101经由第1棱线106连接。第1壁部110具有与底板部101的上表面102连接的第1内表面111、以及与底板部101的下表面103连接的第1外表面112。如图2所示,第1棱线106在底板部101的上表面102与第1壁部110的第1内表面111连接的内侧部分形成为凹曲线状。此外,第1棱线106在底板部101的下表面103与第1壁部110的第1外表面112连接的外侧部分形成为凸曲线状。在增大在冲压成型品100的内部能够收纳的容量的方面,第1棱线106的内侧部分的曲率半径R1优选为40mm以下。进而,从保护由平面构成且三条棱线所交叉的角部的几何构造不受内部填充剂、原料的冲击力影响的观点出发,在即使是高强度材料也成立的方面,第1棱线106的内侧部分的曲率半径R1优选为20mm以下。此外,一对第2壁部120从底板部101中位于第1方向X两侧的第2侧缘101b朝向第3方向Z上方立起。在俯视(从第3方向Z观察)时,将第1方向X两侧的底板部101的边缘部设为第2侧缘101b。第2壁部120与底板部101经由第2棱线107连接。第2壁部120具有与底板部101的上表面102连接的第2内表面121以及与底板部101的下表面103连接的第2外表面122。如图3所示,第2棱线107在底板部101的上表面102与第2壁部120的第2内表面121连接的内侧部分形成为凹曲线状。此外,第2棱线107在底板部101的下表面与第2壁部120的第2外表面122连接的外侧部分形成为凸曲线状。在增大在冲压成型品100的内部能够收纳的容量的方面,第2棱线107的内侧部分的曲率半径R2优选为20mm以下。进而,在由平面构成且三条棱线所交叉的角部的构造作为由高强度材料且不需要切口切断、接合、重合的可展开面形成的构造而容易成立的方面,第2棱线107的内侧部分的曲率半径R2优选为10mm以下。此外,如图4所示,第1壁部110与第2壁部120经由沿着第3方向Z延伸的纵棱线108连接。如图4所示,纵棱线108在第1内表面111与第2内表面121连接的内侧部分形成为凹曲线状。此外,纵棱线108在第1外表面112与第2外表面122连接的外侧部分形成为凸曲线状。在增大在冲压成型品100的内部能够收纳的容量的方面,纵棱线108的内侧部分的曲率半径R3在俯视(从第3方向Z观察)时优选为20mm以下。从后述的第3棱线115与第4棱线125的几何关系成立的观点出发,在从一张平板成为角部的形状由高强度材料且不需要切口切断、接合、重合的可展开面形成的构造而容易成立的方面,第1棱线106的内侧部分的曲率半径R1与第2棱线107的内侧部分的曲率半径R2优选不同。曲率半径R1是沿着第1棱线106的方向的截面中的第1棱线106的内侧部分的曲率半径。曲率半径R2是沿着第2棱线107的方向的截面中的第2棱线107的内侧部分的曲率半径。
如图1所示,第1凸缘130在一对第1壁部110各自中从上边缘相对于第1壁部110朝向与底板部101相反侧、即外侧伸出。第1凸缘130沿着第1壁部110的上边缘在第1方向X上延伸。第1凸缘130具有与第1内表面111连接的第1上表面131以及与第1外表面112连接的第1下表面132。第1凸缘130与第1壁部110经由第3棱线115连接。如图2所示,第3棱线115在第1壁部110的第1内表面111与第1凸缘130的第1上表面131连接的内侧部分形成为凸曲线状。此外,第3棱线115在第1壁部110的第1外表面112与第1凸缘130的第1下表面132连接的外侧部分形成为凹曲线状。
如图1所示,第2凸缘140在一对第2壁部120各自中从上边缘相对于第2壁部120朝向与底板部101相反侧、即外侧伸出。第2凸缘140沿着第2壁部120的上边缘在第2方向Y上延伸。第2凸缘140具有与第2内表面121连接的第2上表面141以及与第2外表面122连接的第2下表面142。第2凸缘140与第2壁部120经由第4棱线125连接。如图3所示,第4棱线125在第2壁部120的第2内表面121与第2凸缘140的第2上表面141连接的内侧部分形成为凸曲线状。此外,第4棱线125在第2壁部120的第2外表面122与第2凸缘140的第2下表面142连接的外侧部分形成为凹曲线状。第1凸缘130的第1上表面131与第2凸缘140的第2上表面141以成为同一面的方式相连。另外,在作为由平面构成且角部的形状由高强度材料且不需要切口切断、接合、重合的可展开面形成的构造而容易成立的方面,第3棱线115的内侧部分的曲率半径R4与第4棱线125的内侧部分的曲率半径R5优选不同。曲率半径R4是沿着第3棱线115的方向的截面中的第3棱线115的内侧部分的曲率半径。曲率半径R5是沿着第4棱线125的方向的截面中的第4棱线125的内侧部分的曲率半径。在作为由平面构成且角部的形状由高强度材料且不需要切口切断、接合、重合的可展开面形成的构造而容易成立的方面,曲率半径R4优选为40mm以下。此外,在作为由平面构成且角部的形状由高强度材料且不需要切口切断、接合、重合的可展开面形成的构造而容易成立的方面,曲率半径R5优选为10mm以下。
形成这种冲压成型品100的材质,是在通过后述的冲压成型品100的制造方法进行冲压成型时能够塑性加工的金属材料,例如是钢材。此外,作为冲压成型品100,在应用于上述那样的蓄电池收纳壳体的情况下等,从在汽车碰撞时保护蓄电池的观点出发,形成冲压成型品100的材料的抗拉强度优选为440MPa以上。此外,从提高加工性的观点出发,也可以将形成冲压成型品100的材料的抗拉强度设为1180MPa以下。此外,冲压成型品100的第1壁部110优选成为底板部101的中央的厚度的85%以上的厚度。冲压成型品100的第2壁部120优选成为底板部101的中央的厚度的85%以上的厚度。冲压成型品100的第1凸缘130优选成为底板部101的中央的厚度的85%以上的厚度。冲压成型品100的第2凸缘140的厚度优选成为底板部101的中央的厚度的85%以上的厚度。另外,虽然以底板部101的中央的厚度为基准来规定了第1壁部110、第2壁部120、第1凸缘130或者第2凸缘140的厚度,但在通过后述的冲压成型品100的制造方法从坯料1进行冲压成型时,如果存在相对于坯料1的厚度无变化的其他部位,则也可以以其他部位为基准来规定厚度。
接着,对本实施方式的冲压成型品100的制造方法进行说明。如图5所示,本实施方式的冲压成型品100的制造方法具备:形成与第1壁部110对应的部分的第1工序S1;形成与第2壁部120对应的部分的第2工序S2;形成与第1壁部110对应的部分的第3工序S3;用于形成第2凸缘140的第4工序S4及第5工序S5;以及将第1凸缘130及第2凸缘140调整为所希望的形状的第6工序S6。以下,对各工序进行详细说明。另外,将实施第1工序S1之前的未加工的形成为平板状的材料称作坯料,将对坯料实施了各工序中的加工之后的材料称作中间冲压成型品,此外,将通过实施各工序而成为所希望的形状的材料称作冲压成型品。此外,作为包括坯料以及中间冲压成型品的概念,将被实施本实施方式的冲压成型品100的制造方法的各工序的对象称作被加工材。
在第1工序S1中,从图6所示那样的平板状的坯料1,作为与图8所示那样的第1壁部110对应的部分而形成第1立起部10A,并且作为与第1凸缘130对应的部分而形成第1带部20A,由此对第1中间冲压成型品进行成型。坯料1具备沿着第1方向X的一对第1边缘部1a、以及与一对第1边缘部1a连接且沿着第2方向Y的一对第2边缘部1b。对坯料1实施第1工序S1~第6工序S6,由此通过由中央所示的双点划线包围的范围A形成图1所示的冲压成型品100的底板部101,通过其周围的范围B形成第1壁部110、第2壁部120、第1凸缘130及第2凸缘140。另外,第1工序S1是用于实施第2工序S2的形状构建,能够通过锻压成型等各种加工方法来实施。并且,优选为实施了第1工序S1之后的第1中间冲压成型品2的部件厚度成为实施第1工序S1之前的坯料1的部件厚度的85%以上那样的成型方法。从更高精度,即、由于加工延展、收缩引起的板厚减少、增加更少,在接近原板厚的状态下实施成型的观点出发,优选在实施第1工序S1而形成了第1立起部10A之后变更模具,实施第2工序S2而形成后述的第2立起部40A。此外,如果在实施第2工序S2时能够通过在后述的第2工序S2中使用的模具夹持坯料1而从坯料1成型出第1中间冲压成型品2,则不需要将第1工序S1与第2工序S2独立地实施,也可以将第1工序S1与第2工序S2一起实施。
图7表示由在第1工序S1中使用的模具构成的第1组200的模具的概要。第1组200的模具具备:从第3方向Z夹持包括与底板部101对应的部分的基板部30A的底板上模210及底板下模220;以及形成第1立起部10A及第1带部20A的侧部上模230及侧部下模240。底板上模210及底板下模220以及侧部上模230及侧部下模240在第2方向Y上分离与在本工序中形成的第1立起部10A的厚度相应的尺寸,而在彼此之间形成有间隙。底板上模210与底板部101的上表面102对应地具有冲压面212,该冲压面212形成有能够形成槽104的凸部211。此外,底板下模220与底板部101的下表面103对应地具有冲压面222,该冲压面222形成有能够形成凸条105的凹部221。底板上模210以及底板下模220沿着第1方向X遍及整体地夹持坯料1,并且在第2方向Y上仅夹持成为基板部30A的部分。由底板上模210以及底板下模220夹持的范围的第2方向Y两侧由侧部上模230以及侧部下模240夹持。
侧部上模230以及侧部下模240与一对第1立起部10A及一对第1带部20A对应地设置有一对。各个侧部上模230以及侧部下模240夹持成为对应的第1立起部10A及第1带部20A的部分。并且,成为通过底板上模210与底板下模220以及侧部上模230与侧部下模240分别对坯料1施加表面压力的状态。在该状态下,使底板上模210以及底板下模220相对于侧部上模230以及侧部下模240朝第3方向Z下方相对移动。表面压力的大小例如通过后述的第2工序S2的式(1)求出。在本实施方式中,将侧部上模230以及侧部下模240固定而使底板上模210以及底板下模220朝第3方向Z下方移动,但并不限定于此,也可以将底板上模210以及底板下模220固定而使侧部上模230以及侧部下模240朝第3方向Z上方移动,此外,也可以使侧部上模230与侧部下模240以及底板上模210与底板下模220这两组都在第3方向Z上移动而相对地移动。
然后,在第1立起部10A达到所希望的高度时,使底板上模210以及底板下模220相对于侧部上模230以及侧部下模240的相对移动停止。由此,形成图8以及图9所示的第1中间冲压成型品2。即,沿着第1方向X遍及一对第2边缘部1b之间,形成经由沿着第1方向X延伸的第1棱线106a与基板部30A连接且朝第3方向Z上方延伸的第1立起部10A。进而,通过在由侧部上模230以及侧部下模240夹持的状态下剩余的部分,形成沿着第1立起部10A的上边缘延伸且朝第2方向Y的外侧伸出的第1带部20A。另外,实施了第1工序S1之后的第1立起部10A的高度也可以低于作为完成品的冲压成型品100的第1壁部110的高度。
接着,实施第2工序S2。在第2工序S2中,从通过第1工序S1成型的第1中间冲压成型品2,作为与第2壁部120对应的部分而形成第2立起部40A,并且作为与第2凸缘140对应的部分而形成第2带部50A。另外,如后所述,在反复进行第2工序S2与其后的第3工序S3的情况下,在实施了第3工序S3之后的第2工序S2中,使用实施了第3工序S3之后的第3中间冲压成型品4。图10表示由在第2工序S2中使用的模具构成的第2组300的模具的概要。如图10所示,第2组300的模具具备第1上模310及第1下模320、以及第2上模330及第2下模340。第1上模310及第1下模320沿着基板部30A中的第2边缘部1b,从第3方向Z的两侧夹持包括基板部30A、第1立起部10A以及第1带部20A的各第2边缘部1b在内的带状的第1范围C。第1范围C与一对第2边缘部1b对应地设置有一对。此外,第2上模330及第2下模340从第3方向Z的两侧夹持与第1范围C邻接且包括基板部30A、第1立起部10A及第1带部20A在内的第2范围D。在本实施方式中,第2范围D是一对第1范围C之间的范围。
如图10以及图11所示,第2上模330具有与基板部30A的上表面抵接的基板部侧冲压面331、与第1带部20A的上表面抵接的带部侧冲压面332、以及形成在基板部侧冲压面331与带部侧冲压面332之间且沿着第1立起部10A的台阶部333。进而,第2上模330沿着第2方向Y在第1上模310侧具有形成第2立起部40A的引导面334。引导面334形成为,沿着第2方向Y遍及整体横穿基板部侧冲压面331、台阶部333以及带部侧冲压面332。在第2上模330的基板部侧冲压面331上形成有与在第1工序S1中形成的槽104对应的凸部331a。如图10以及图12所示,第2下模340具有与基板部30A的下表面抵接的基板部侧冲压面(第2底面)341、与第1带部20A的下表面抵接的带部侧冲压面(第2凸缘面)342、以及形成在基板部侧冲压面341与带部侧冲压面342之间且沿着第1立起部10A的台阶部(第2壁面)343。带部侧冲压面342从台阶部343的上边缘朝基板部侧冲压面341的相反侧延伸。在第2上模330的台阶部333与第2下模340的台阶部343之间配置在第1工序S1中形成的第1立起部10A。此外,在第2下模340的基板部侧冲压面341上形成有与在第1工序S1中形成的槽104对应的凹部341a。
如图10以及图11所示,第1上模310具有与基板部30A的上表面抵接的基板部侧冲压面311、与第1带部20A的上表面抵接的带部侧冲压面312、以及形成在基板部侧冲压面311与带部侧冲压面312之间且沿着第1立起部10A的台阶部313。进而,第1上模310以与邻接的第2上模330的引导面334对置的方式具备形成第2立起部40A的引导面314。引导面314形成为,沿着第2方向Y遍及整体横穿基板部侧冲压面331、台阶部333、以及带部侧冲压面332。第1上模310的引导面314相对于第2上模330的引导面334在第1方向X上分离与在本工序中形成的第2立起部40A的厚度相应的尺寸,而在彼此之间形成有间隙。如图10以及图12所示,第1下模320具有与基板部30A的下表面抵接的基板部侧冲压面(第1底面)321、与第1带部20A的下表面抵接的带部侧冲压面(第1凸缘面)322、以及形成在基板部侧冲压面321与带部侧冲压面322之间且沿着第1立起部10A的台阶部(第1壁面)323。带部侧冲压面322从台阶部323的上边缘朝与基板部侧冲压面321相反侧延伸。此外,在第1上模310的台阶部313与第1下模320的台阶部323之间配置在第1工序S1中形成的第1立起部10A。
此处,在本实施方式中,第1上模310及第1下模320均沿着第2方向Y被分割成多个模具。具体而言,第1上模310由一对端模(上端模)310A以及中央模(上中央模)310B构成。一对端模310A包括带部侧冲压面312及台阶部313、以及基板部侧冲压面311中的与台阶部313邻接的一部分范围。中央模310B与端模310A邻接配置。中央模310B夹持被加工材中相对于台阶部323成为与带部侧冲压面322相反侧的部分。中央模310B在一对端模310A之间与端模310A分别具有间隙M1地配置。中央模310B与端模310A之间的间隙M1沿着第1方向X横穿,但不形成为直线状。具体而言,间隙M1具有:内侧部分M1a,沿着第1方向X到达成为内侧的引导面314;外侧部分M1b,沿着第1方向X在与引导面314相反侧到达第1上模310的外侧;以及中间部分M1c,将内侧部分M1a与外侧部分M1b连接且沿着第2方向Y。同样,第1下模320由一对端模(下端模)320A以及中央模(下中央模)320B构成。一对端模320A包括带部侧冲压面332及台阶部333、以及基板部侧冲压面331中的与台阶部333邻接的一部分范围。中央模320B与端模320A邻接配置。在第1下模320中也同样,中央模320B在一对端模320A之间与端模320A分别具有间隙M2地配置。并且,中央模320B与端模320A的间隙M2沿着第1方向X横穿,但不形成为直线状。具体而言,间隙M2具有:内侧部分M2a,沿着第1方向X到达内侧;外侧部分M2b,到达第1上模310的外侧;以及中间部分M2c,将内侧部分M2a与外侧部分M2b连接且沿着第2方向Y。第1上模310及第1下模320的端模310A、320A能够沿着第2方向Y移动。
通过以上那样的模具的构成,在第2工序S2中如以下那样实施冲压成型。即,首先,通过第1上模310与第1下模320夹持第1中间冲压成型品2,此外,通过第2上模330与第2下模340夹持第1中间冲压成型品2。
具体而言,例如图13的(a)所示,使第1下模320及第2下模340固定,使第1上模310及第2上模330下降而夹持第1中间冲压成型品2。另外,也可以不夹持如上述那样独立地实施第1工序S1而成型的第1中间冲压成型品2,而是通过第1上模310和第1下模320以及第2上模330和第2下模340来夹持坯料1,并在夹持时实施第1工序S1而成型第1中间冲压成型品2。
然后,对第1中间冲压成型品2的第1带部20A施加无法进行面外变形那样的表面压力。这种表面压力例如通过以下的式子求出。
P=Y/590×t/1.4×P0……(1)
其中,P:夹持中间冲压成型品的表面压力(MPa)
Y:中间冲压成型品的抗拉强度(MPa)
t:中间冲压成型品的厚度(mm)
P0:基准表面压力=0.1MPa
在该状态下,使第2上模330及第2下模340相对于第1上模310及第1下模320朝第3方向Z下方相对移动,以便从图13的(a)的状态经由图13(b)的状态转移到图13的(c)的状态。在本实施方式中,使第1上模310及第1下模320在第3方向Z上固定而使第2上模330及第2下模340朝第3方向Z下方移动,但并不限定于此。也可以使第2上模330及第2下模340固定而使第1上模310及第1下模320朝第3方向Z上方移动,此外,也可以使第1上模310和第1下模320以及第2上模330和第2下模340这两组都沿着第3方向Z移动而相对地移动。此外,如图13的(b)以及(c)所示,在本实施方式中,第2上模330及第2下模340相对于第1上模310及第1下模320朝第3方向Z下方相对移动,并且使第1上模310及第1下模320的各端模310A、320A以接近中央模310B、320B的方式朝第2方向Y内侧移动。由此,能够对第1中间冲压成型品2施加载荷,以使由第1上模310及第1下模320的台阶部313、323彼此夹持的第1立起部10A朝第2方向Y内侧移动。
此处,在第1中间冲压成型品2中,在由第2上模330及第2下模340夹持的基板部30A中,为了在由第2上模330及第2下模340夹持的状态下使材料不朝第1方向X两侧移动,而施加有足够的摩擦阻力。通过由第2上模330及第2下模340施加的表面压力以及第2上模330及第2下模340与第1中间冲压成型品2之间的摩擦系数,来赋予这种摩擦阻力。根据第2上模330及第2下模340的各冲压面331、332、341、342的表面粗糙度、第2上模330及第2下模340与第1中间冲压成型品2之间的润滑材料的种类等,能够调整摩擦系数。
此外,通过第1上模310及第1下模320对由第1上模310及第1下模320夹持的部分施加该部分不会进行面外变形(向第3方向Z变形)那样的表面压力。此外,对于由第1上模310及第1下模320夹持的部分,调整第1上模310及第1下模320与第1中间冲压成型品2之间的摩擦系数,以便随着第2工序S2中的冲压成型而该部分能够朝向基板部30A移动。能够根据第1上模310及第1下模320的各冲压面311、312、321、322的表面粗糙度、第1上模310及第1下模320与第1中间冲压成型品2之间的润滑材料的种类等,来调整摩擦系数。
因而,通过使第2上模330及第2下模340相对于第1上模310及第1下模320朝第3方向Z下方相对移动,由此第1上模310及第1下模320所夹持的部分在被抑制面外变形的同时朝基板部30A侧流入,形成从基板部30A朝第3方向Z上方立起的第2立起部40A。第2立起部40A的整体形成在第1立起部10A从基板部30A立起的一侧。另外,随着第2立起部40A的形成,在第2立起部40A及第2带部50A中作为变形模式也可以包括拉伸塑性变形,但优选是实施了第2工序S2之后的部件厚度相对于实施第2工序S2之前的部件厚度为85%以上的范围内的拉伸塑性变形。然后,在第2立起部40A达到所希望的高度时,停止第2上模330及第2下模340相对于第1上模310及第1下模320的相对移动。由此,形成图16所示那样的第2中间冲压成型品3。即,沿着第2方向Y遍及一对第1边缘部1a之间形成第2立起部40A,该第2立起部40A经由第2棱线107a与基板部30A连接且朝第3方向Z上方延伸,并且经由纵棱线108与第1立起部10A连接。进而,通过在由第1上模310及第1下模320夹持的状态下剩余的部分,形成沿着第2立起部40A的上边缘延伸且朝外侧伸出的第2带部50A。另外,在本实施方式中,使实施了第2工序S2之后的第2立起部40A的高度高于实施了紧前的第1工序S1之后的第1立起部10A的高度。
此处,如上所述,使第2上模330及第2下模340相对于第1上模310及第1下模320朝第3方向Z下方相对移动,并且使第1上模310及第1下模320的各端模310A、320A以接近中央模310B、320B的方式朝第2方向Y内侧移动。因此,在第2工序S2中形成的第2立起部40A中的与纵棱线108连接的部分,变形方式与其他部分不同。图14的(a)~(c)分别表示与图13的(a)~(c)各自的模具状态对应的第2立起部40A的详细情况。此外,图15的(a)~(c)分别表示与图13的(a)~(c)的模具状态对应的纵棱线108附近的第1方向X截面中的中间冲压成型品的状态。从图14的(a)以及图15的(a)所示的实施第2工序S2之前的第1中间冲压成型品2到图14的(b)以及图15的(b)所示的状态、进而到图14的(c)以及图15的(c)的所示的第2工序S2完成的状态,逐渐形成第2立起部40A。然后,随着形成第2立起部40A,从第1带部20A向第2立起部40A流入材料,并且由第1上模310及第1下模320夹持的第1立起部10A的部分相对于由第2上模330及第2下模340夹持的第1立起部10A的部分在第3方向Z上分离且在第2方向Y上也分离。
因此,在第2立起部40A中与纵棱线108连接的范围E、换言之由第2上模330及第2下模340夹持的第1立起部10A的部分与由第1上模310及第1下模320夹持的第1立起部10A的部分之间的范围内,能够有效地产生剪切变形。在剪切变形中,由于在面积没有变化的情况下(或者在抑制了面积变化的状态下)进行变形,因此能够不伴随部件厚度变化(或者抑制了部件厚度变化)而进行变形。由此,在第2立起部40A中,即使在与纵棱线108连接而受到第1立起部10A的形状约束的范围E中,也能够抑制部件厚度的变化而进行冲压成型。
接着,实施第3工序S3。在第3工序S3中,从由第2工序S2成型出的图16所示的第2中间冲压成型品3使第1立起部10A的高度增高。图17表示由在第3工序S3中使用的模具构成的第3组400的模具的概要。如图17所示,第3组400的模具具备第3上模410及第3下模420、以及第4上模430及第4下模440。第3上模410及第3下模420以基板部30A与第1立起部10A之间的第1棱线106a为边界而从两侧夹持第1带部20A侧。第4上模430及第4下模440以第1棱线106a为边界而夹持基板部30A侧。
如图17以及图18所示,第4上模430具有与基板部30A的上表面102抵接的基板部侧冲压面431、与第2带部50A的上表面抵接的带部侧冲压面432、以及形成在基板部侧冲压面431与带部侧冲压面432之间且沿着第2立起部40A的台阶部433。进而,第4上模430具备形成第1立起部10A的引导面434。引导面434在第2方向Y两侧形成为,沿着第1方向X遍及整体横穿基板部侧冲压面431、台阶部433以及带部侧冲压面432。在第4上模430的基板部侧冲压面431上形成有与在第1工序S1中形成的槽104对应的凸部431a。如图17以及图19所示,第4下模440具有与基板部30A的下表面抵接的基板部侧冲压面(第4底面)441、与第2带部50A的下表面抵接的带部侧冲压面(第4凸缘面)442、以及形成在基板部侧冲压面441与带部侧冲压面442之间且沿着第2立起部40A的台阶部(第4壁面)443。带部侧冲压面442从台阶部443朝与基板部侧冲压面441相反侧延伸。此外,在第4上模430的台阶部433与第4下模440的台阶部443之间配置在第2工序S2中形成的第2立起部40A。此外,在第4下模440的基板部侧冲压面441上形成有与在第1工序S1中形成的槽104对应的凹部441a。
如图17以及图18所示,第3上模410具有与第1带部20A的上表面抵接的带部侧冲压面411、以及与第1带部20A连接且沿着第2立起部40A的台阶部412。带部侧冲压面411由台阶部412分离为第1部分411a和配置在第1部分411a的第1方向X两侧的第2部分411b。进而,第3上模410具备形成第1立起部10A的引导面414。引导面414形成为,以与邻接的第4上模430的引导面434对置的方式,沿着第1方向X遍及整体横穿带部侧冲压面411以及台阶部412。第3上模410的引导面414相对于第4上模430的引导面434在第2方向Y上分离与在本工序中形成的第1立起部10A的厚度相应的尺寸,而在彼此之间形成有间隙。如图17以及图19所示,第3下模420具有与第1带部20A的下表面抵接的带部侧冲压面421、以及与第1带部20A连接且沿着第2立起部40A的台阶部(第3壁面)422。在第3上模410的台阶部412与第3下模420的台阶部422之间,配置在第2工序S2中形成的第2立起部40A中与第1带部20A连接的部分。即,带部侧冲压面421由台阶部422分离为第1部分(第3底面)421a和配置在第1部分421a的第1方向X两侧的第2部分(第3凸缘面)421b。第2部分421b从台阶部422的上边缘朝与第1部分421a相反侧延伸。
通过以上那样的模具的构成,在第3工序S3中如以下那样实施冲压成型。即,首先,通过第3上模410与第3下模420夹持第2中间冲压成型品3,此外,通过第4上模430与第4下模440夹持第2中间冲压成型品3。具体而言,例如图20的(a)所示,使第3下模420及第4下模440固定,使第3上模410及第4上模430下降而夹持第2中间冲压成型品3。然后,对第2中间冲压成型品3的第1带部20A及第2带部50A施加无法进行面外变形那样的表面压力。例如,与第2工序S2相同地基于式(1)求出表面压力的大小。在该状态下,使第4上模430及第4下模440相对于第3上模410及第3下模420朝第3方向Z下方相对移动,以便从图20的(a)的状态转移到图20的(b)的状态。在本实施方式中,使第3上模410及第3下模420在第3方向Z上固定而使第4上模430及第4下模440朝第3方向Z下方移动,但并不限定于此。也可以使第4上模430及第4下模440固定而使第3上模410及第3下模420朝第3方向Z上方移动,此外,也可以使第3上模410和第3下模420以及第4上模430和第4下模440这两组均在第3方向Z上移动而相对移动。
此处,在第2中间冲压成型品3中,对由第4上模430及第4下模440夹持的基板部30A及第2带部50A施加足够的摩擦阻力,以使材料不朝第2方向Y两侧流入。通过由第4上模430及第4下模440施加的表面压力、以及第4上模430及第4下模440与第2中间冲压成型品3之间的摩擦系数,来赋予该摩擦阻力。根据第4上模430及第4下模440的冲压面的表面粗糙度、第4上模430及第4下模440与第2中间冲压成型品3之间的润滑材料的种类等,能够调整摩擦系数。
此外,通过第3上模410及第3下模420对由第3上模410及第3下模420夹持的第1带部20A施加该部分无法进行面外变形(向第3方向Z的变形)那样的表面压力。另一方面,对于由第3上模410及第3下模420夹持的第1带部20A,调整第3上模410及第3下模420与第2中间冲压成型品3之间的摩擦系数,以便随着第3工序S3中的冲压成型而该部分能够朝向基板部30A移动。根据第3上模410及第3下模420的冲压面的表面粗糙度、第3上模410及第3下模420与第2中间冲压成型品3之间的润滑材料的种类等,能够调整摩擦系数。
因而,通过使第4上模430及第4下模440相对于第3上模410及第3下模420朝第3方向Z下方相对移动,由此由第3上模410及第3下模420夹持的第1带部20A在被抑制面外变形的同时向基板部30A侧流入,从基板部30A朝第3方向Z上方立起的第1立起部10B以变高的方式形成。此外,通过在由第3上模410及第3下模420夹持的状态下剩余的部分形成第1带部20B。另外,也可以随着第1立起部10B的形成而在第1立起部10B及第1带部20B中作为变形模式而包括拉伸塑性变形,但优选是实施了第3工序S3之后的部件厚度相对于实施第3工序S3之前的部件厚度为85%以上的范围内的拉伸塑性变形。然后,在第1立起部10B达到所希望的高度时,停止第4上模430及第4下模440相对于第3上模410及第3下模420的相对移动。由此,形成图23所示的第3中间冲压成型品4。另外,在本实施方式中,实施了第3工序S3之后的第1立起部10B的高度比实施了紧前的第2工序S2之后的第2立起部40A的高度低,且与作为完成品的冲压成型品100的第1壁部110的高度相等。此外,第1带部20B的宽度与作为完成品的第1凸缘130的宽度相同或者更大。
此处,在第3工序S3中,随着第1立起部10B的形成,在第2立起部40A中在第1立起部10B附近的范围也产生变形。图21的(a)、(b)分别是表示与图20的(a)、(b)的模具状态对应的第2立起部40A的详细情况的详细图。此外,图22的(a)、(b)分别是表示与图20的(a)、(b)的模具状态对应的纵棱线108附近的沿着第1方向X截面中的中间冲压成型品的状态。如图21以及图22所示,第1带部20A的与第2立起部40A邻接的部分中的位于第2立起部40A下侧的部分,受到第2立起部40A的约束,与其他部分相比较材料向第1立起部10A的流入相对被抑制。另一方面,第1带部20A的与第2立起部40A邻接的部分中的位于第2立起部40A上侧的部分,虽然同样受到第2立起部40A的约束,但由于是作为自由端的第2边缘部1b附近,因此约束力相对较小。因此,第2立起部40A中的与第1带部20A邻接并且与在第2工序S2中剪切变形的范围E邻接的范围F,受到其两侧的第1带部20A的各部分的相对差的影响而在沿着第2边缘部1b的方向上剪切变形,从而能够追随第1立起部10B的高度变化。因此,能够抑制在第1立起部10B附近第2立起部40A拉伸塑性变形而使部件厚度减少。
接着,实施第4工序S4。在第4工序S4中,在实施第1工序S1至第3工序S3而形成的中间冲压成型品中切断不需要的部分。具体而言,如图23所示,在本实施方式中,以离第1带部20B的上表面为规定的高度H的切断线G切断实施了第3工序S3之后的第3中间冲压成型品4的第2立起部40A。作为规定的高度H,设为作为完成品的冲压成型品100的第2凸缘140的宽度以上的大小。由此,如图24所示,成为第2立起部40A中的离第1带部20B比规定的高度H更高的部分被除去的第2立起部40B,并且形成第2带部50A被除去的第4中间冲压成型品5。
接着,实施第5工序S5。在第5工序S5中,从第4中间冲压成型品5形成成为第2凸缘140的部分。图25表示在第5工序S5中使用的模具500的概要。如图25所示,在第5工序S5中使用的模具500具备支承第4中间冲压成型品5的冲头510、与冲头510一起夹持第4中间冲压成型品5的衬垫520、以及能够进行第2立起部40B的折弯的冲模530。冲头510具有:支承第4中间冲压成型品5的基板部30A的下表面的第1支承面511;支承第1立起部10B的第2支承面512;支承第4中间冲压成型品5的第2立起部40B的第3支承面513;以及支承第1带部20B及成为通过冲模530进行折弯加工后的第2凸缘140的部分的第4支承面514。在第1支承面511上形成有与在第1工序S1中形成的凸条105对应的凹部511a。此外,衬垫520具有:与第4中间冲压成型品5的基板部30A的上表面抵接的第1抵接面521;支承第1立起部10B的第2抵接面522;与第4中间冲压成型品5的第2立起部40B抵接的第3抵接面523;以及与第1带部20B抵接的第4抵接面524。在第1抵接面521上形成有与在第1工序S1中形成的槽104对应的凸部521a。此外,冲模530与第2立起部40B对应地成对设置,且分别沿着第2方向Y配置。一对冲模530能够沿着第1方向X移动,以使彼此的分离距离接近或分离。
然后,将第4中间冲压成型品5配置于冲头510,并夹持在衬垫520与冲头510之间。在该状态下,如图26所示,将冲模530配置在第2立起部40A的第1方向X内侧并使其朝第1方向X外侧移动,由此使第2立起部40B中比第1带部20B突出的部分朝外侧折弯,形成出形成有成为第2凸缘140的部分140′的图27所示的第5中间冲压成型品6。此时,折弯为成为第2凸缘140的部分140′的上表面与第1带部20A的上表面以同一面相连。
最后,作为第6工序S6,如图27所示,通过按照切断线K将第1带部20A的外边缘侧切断成作为第1凸缘130所需要的宽度,并且,将在第5工序S5中形成的成为第2凸缘140的部分140′的外边缘侧切断成作为第2凸缘140所需要的宽度,由此完成图1所示的冲压成型品100。
如以上那样,根据本实施方式的冲压成型品100的制造方法,在第2工序S2中,在第1工序S1后的状态下成为基板部30A的范围内,使由第1上模310及第1下模320夹持的部分的一部分材料随着第2立起部40A的形成而向第2立起部40A流入,由此能够抑制第2立起部40A的部件厚度减少。此外,在第1工序S1后的状态下成为第1带部20A的范围内,同样使由第1上模310及第1下模320夹持的部分的一部分材料随着第2立起部40A的形成而向第2立起部40A流入,由此能够抑制第2立起部40A的部件厚度减少。另一方面,在第1工序S1后的状态下成为第2立起部40A的部分中的成为基板部30A的范围与成为第1带部20A的范围之间,即在第2立起部40A中的与第1立起部10A和第2立起部40A连接而成的纵棱线108连接的部分,在第2工序S2中使其剪切变形,由此能够在抑制部件厚度变化的同时使其追随第2立起部40A的形成而塑性变形为所希望的形状。并且,剪切变形的部位以实施第1工序S1之前的被加工材(坯料)的厚度的85%以上的厚度形成,由此能够将部件厚度减少抑制为最小限度。
然后,如上所述,在第2工序S2中,第1上模310及第1下模320分别由至少夹持被加工材(中间冲压成型品)中的第1带部20A及第1立起部10A的端模310A、320A、以及相对于端模310A、320A具有间隔地配置且夹持被加工材中比第1立起部10A靠基板部30A侧的部位的中央模310B、320B构成,随着使第1上模310及第1下模320相对于第2上模330及第2下模340相对移动,使第1上模310及第1下模320的端模310A、320A以接近中央模310B、320B的方式移动。如此,通过使端模310A、320A相对于中央模310B、320B以缩窄彼此的间隙的方式相对移动,由此能够使在沿着第1边缘部1a的方向(第1方向X)上观察位于中央模310B、320B与端模310A、320A之间的部分且是第2立起部40A中与纵棱线108连接的部分有效地剪切变形。此外,端模310A、320A与中央模310B、320B之间的间隙M1、M2在沿着第1边缘部1a的方向的中途具有沿着第2边缘部1b的中间部分M1c、M2c而形成,由此在形成有该间隙M1、M2的范围内能够抑制第1上模310及第1下模320所产生的表面压力降低。
另外,作为第1上模310及第1下模320的分割数量,并不限定于如上述那样分割为一对端模310A、320A和中央模310B、320B这3部分。只要构成为随着使第1上模310及第1下模320相对于第2上模330及第2下模340在第3方向Z上相对移动而在第2方向Y上移动的端模310A、320A夹持包括第1立起部10A在内的被加工材即可。例如,可以成为一对端模310A、320A彼此具有间隙地配置而省略中央模的构成,也可以具有相互具有间隙地沿着第2方向Y排列的多个中央模。此外,间隙M1具备沿着第1方向X的外侧部分M1a、M2a及内侧部分M1b、M2b、以及沿着第2方向Y的中间部分M1c、M2c,但并不限定于此。例如,即使将间隙M1设为相对于第1方向X朝第2方向Y倾斜的直线状,也能够抑制沿着第2方向Y形成有间隙M1的位置处的表面压力降低。此外,在该表面压力降低的影响较小的情况下,也可以将间隙M1设为沿着第1方向X延伸的直线状的间隙。
此外,在上述实施方式中,通过实施第3工序S3,能够抑制第1工序S1中的第1立起部10A的高度,而抑制第2工序S2中的一次加工中的剪切变形量,并且能够将第1立起部10B形成为所希望的高度。此时,随着使第1立起部10A变高所需要的材料从第1带部20A流入,由此抑制第1立起部10A的部件厚度减少,但在第2立起部40A中与第1带部20A邻接的部分,使与在第2工序S2中剪切变形的范围邻接的范围在沿着第2边缘部1b的方向(第2方向Y)上剪切变形,由此能够在抑制部件厚度变化的同时追随第1立起部10A的形成而塑性变形为所希望的形状。并且,使其剪切变形的部位以实施第2工序S2之前的被加工材的厚度的85%以上的厚度形成,由此能够将部件厚度减少抑制在最小限度。
此外,在上述实施方式中,通过对成对的第1边缘部1a分别实施第1工序S1,对成对的第2边缘部1b分别实施第2工序S2,对成对的第1边缘部1a分别实施第3工序S3,由此能够以一对第1立起部10A以及一对第2立起部40A包围基板部30A的方式形成箱体,由此例如能够在抑制部件厚度减少的同时形成蓄电池壳体那样的朝一方开口的箱体。另外,本实施方式的冲压成型品的制造方法并不限定于制造该箱体的方法,也可以应用于图28以及图29所示那样的形状。即,也可以如图28所示,以相对于矩形状的底板部101(基板部30A)仅在一边形成第1壁部110(第1立起部10A、10B),在该第1壁部110(第1立起部10A、10B)的两侧形成第2壁部120(第2立起部40A)的方式,将从底板部101(基板部30A)立起的部分在从第3方向Z观察时形成为U字状。此外,也可以如图29所示,以相对于矩形状的底板部101(基板部30A)仅在一边形成第1壁部110(第1立起部10A、10B),在该第1壁部110(第1立起部10A、10B)的一侧形成第2壁部120(第2立起部40A)的方式,将从底板部101(基板部30A)立起的部分在从第3方向Z观察时形成为L字状。此外,在上述实施方式中,将底板部101(基板部30A)设为矩形状,使第1壁部110(第1立起部10A、10B)与第2壁部120(第2立起部40A)在从第3方向Z观察时正交,但并不限定于此,也可以将底板部101(基板部30A)设为平行四边形、菱形或者矩形以外的多边形,使第1壁部110(第1立起部10A、10B)与第2壁部120(第2立起部40A)在从第3方向Z观察时以直角以外的角度交叉。能够应用于形成从底板部101(基板部30A)的相邻的侧缘立起的两个壁部的情况,至少在形成第2立起部40A时,通过在包括与第1立起部10A连接的纵棱线108的范围内进行剪切变形,由此能够得到相同的作用效果。
此外,在上述实施方式中,在第2工序S2及第3工序S3中的最后实施的工序之后,实施:第4工序S4,在由第1上模310及第1下模320夹持的第2带部50A与第1带部20A之间的高度位置处,沿着第2边缘部1b切断第2立起部40A;以及第5工序S5,在实施了第4工序S4之后,将第2立起部40A中比第1带部20A朝上立起的部分以成为与第1带部20A连续的面的方式折弯。由此,能够将与第1立起部10A及第2立起部40A的各上边缘连接的凸缘状的带部形成为连续的面。
但是,在上述实施方式中,实施第1工序S1~第6工序S6来制造冲压成型品100,但不限定于此。只要至少实施第1工序S1及第2工序S2,并在第2工序S2中在图14所示的第2立起部40A中在与纵棱线108连接的范围E内使其剪切变形,由此形成所希望的形状的冲压成型品即可。即,可以将第2工序S2后的形状或者实施了第3工序S3之后的形状设为作为完成品的冲压成型品,并且,也可以在实施了第2工序S2之后或者实施了第3工序S3之后实施第4工序S4、第4工序S4及第5工序S5或者第4工序S4~第6工序S6,并将实施了任一个工序后的形状设为作为完成品的冲压成型品。
此外,可以在实施了第3工序S3之后进一步实施第2工序S2,还可以在实施了第2工序S2后实施第3工序S3,还可以将第2工序S2与第3工序S3交替地至少分别实施1次以上、进而将任一个工序实施多次。如此,通过将第1立起部10A及第2立起部40A的形成分为多次,由此能够抑制各工序中的一次加工中的剪切变形量。并且,可以在将第2工序S2及第3工序S3的任一个实施了多次之后,将该实施后的形状设为作为完成品的冲压成型品,还可以在实施了第2工序S2之后或者实施了第3工序S3之后实施第4工序S4、第4工序S4及第5工序S5或者第4工序S4~第4工序S6,并将实施了任一个工序之后的形状设为作为完成品的冲压成型品。
此外,在上述第2工序S2中,如图15所示,对于第2立起部40A中与纵棱线108连接的范围E,在冲压成型品100中包括形成第1壁部110与第1凸缘130之间的第3棱线115的凸曲线状的部分在内的第1立起部10A与第2立起部40A的连接部分,将该凸曲线状的部分作为向第3方向Z倾斜的边E1,并设为使该边E1在相对于第3方向Z朝第2方向Y倾斜的方向上平行移动而成的平行四边形的范围,在该范围E产生剪切变形,但并不限定于此。图30以及图31示出变形例。如图30所示,也可以在使倾斜的边E1在第3方向Z上平行移动而成的平行四边形的范围E′产生剪切变形。例如,在上述第2工序S2中,能够通过不使端模相对于中央模移动、而使第2上模330及第2下模340相对于第1上模310及第1下模320在第3方向Z上相对移动来实现。此外,并不限定于在包含倾斜的边的平行四边形的范围内产生剪切变形。也可以如图31所示,将剪切变形的范围E″中的一边设为与第3方向Z平行的边E1″,在使该边在相对于第3方向Z朝第2方向Y倾斜的方向上平行移动而成的平行四边形的范围内产生剪切变形。只要至少在沿着形成第1立起部10A与在第2工序S2中形成的第2立起部40A连接而成的纵棱线108的边的方向与剪切变形的方向不平行以及不正交那样的范围内产生剪切变形即可。
(第2实施方式)
接着,对本发明的第2实施方式进行说明。图32~图35表示本发明的第2实施方式。在该实施方式中,对于与在上述实施方式中使用的部件共同的部件标注相同的符号而省略其说明。
图32以及图33表示在第1实施方式的冲压成型品的制造方法的第2工序S2中使用的冲压成型装置的一例。此外,图34以及图35表示在第1实施方式的冲压成型品的制造方法的第3工序S3中使用的冲压成型装置的一例。如图32以及图33所示,在第2工序S2中使用的第1冲压成型装置600具备图10~图12所示的第2组300的模具、安装模具的模具安装部610、支承模具安装部610的垫板620及滑块625、以及使模具移动的驱动部630。模具安装部610具有支承上模的上侧安装部611、以及支承下模的下侧安装部612。垫板620固定于支承面600a。此外,滑块625经由驱动部630固定于顶棚面600b,能够通过驱动部630的驱动在第3方向Z上移动。此外,第1上模310除了一对端模310A、以及中央模310B以外,还具有从中央模310B朝第2方向Y两侧延伸的一对伸出部310C。伸出部310C固定于中央模310B的上部并朝第2方向Y伸出。一对端模310A分别由伸出部310C支承为能够沿着对应的伸出部310C的下表面在第2方向Y上移动。
上侧安装部611固定于滑块625。上侧安装部611具有支承第1上模310的一对第1上侧支承部611a、以及设置在一对第1上侧支承部611a之间且支承第2上模330的第2上侧支承部611b。第1上模310的中央模310B以及伸出部310C经由驱动部630支承于第1上侧支承部611a。第2上模330固定于第2上侧支承部611b的下表面。进而,上侧安装部611具有配置在第1上侧支承部611a的第1方向X外侧的上侧引导部611c、以及与一对第1下模320对应地配置在第1上侧支承部611a的第2方向Y外侧的一对凸轮部611d。一对端模310A为,朝上侧的移动被伸出部310C限制,并且朝第1方向X的移动被上侧引导部611c及第2上侧支承部611b限制,能够在第2方向Y上移动。此外,凸轮部611d从第1上侧支承部611a朝向下方突出。在凸轮部611d的前端侧形成有面向端模310A的凸轮面611e。凸轮面611e以随着从下端朝向上方而朝向第2方向Y内侧的方式倾斜。
下侧安装部612固定于垫板620。下侧安装部612具有支承第1下模320的一对第1下侧支承部612a、以及设置在一对第1下侧支承部612a之前且支承第2下模340的第2下侧支承部612b。第2下模340经由驱动部630支承于第2下侧支承部612b。此外,第1下模320中的中央模320B固定于对应的第1下侧支承部612a。第1下模320中的端模320A能够移动地支承于对应的第1下侧支承部612a的上表面。此外,下侧安装部612与一对第1下模320对应,进一步具有分别设置在一对第1下侧支承部612a的第1方向X外侧的一对下侧引导部612c、以及分别设置在一对第1下侧支承部612a的第2方向Y外侧的一对下侧限制部612d。一对端模320A分别由对应的下侧限制部612d限制朝第2方向Y外侧的移动。此外,一对端模320A分别由对应的下侧引导部612c与中央模320B限制朝第1方向X两侧的移动,由此,能够沿着第1下侧支承部612a的上表面朝第2方向Y移动。此外,在一对端模320A中,在第2方向Y外侧的端部分别形成有与上侧安装部611的凸轮面611e对置的倾斜面320e。倾斜面320e以随着从下端朝向上方而朝向第2方向Y内侧的方式倾斜。
驱动部630具有使滑块625在第3方向Z上移动的第1驱动部631、设置在第1上侧支承部611a与第1上模310的伸出部310C之间且在第3方向Z上施加反力的第2驱动部632、以及设置在第2下侧支承部612b与第2下模340之间且在第3方向Z上施加反力的第3驱动部633。第1驱动部631无法移动地固定于顶棚面600b。第1驱动部631例如是液压缸,能够产生驱动力(以下,称作成型载荷)而在第3方向Z上伸长。此外,第2驱动部632例如是气缸,在内部填充有工作气体。因此,第2驱动部632能够通过第1驱动部631的驱动力而压缩,并将与其压缩量相应的反力(以下,称作衬垫载荷)施加于第1上侧支承部611a及第1上模310的伸出部310C。此外,第3驱动部633例如是缓冲销,在内部填充有工作油。因此,第3驱动部633能够通过第1驱动部631的驱动力而压缩,并将与其压缩量相应的反力(以下,称作缓冲载荷)施加于第2下侧支承部612b及第2下模340。另外,第3驱动部633也可以为,在下侧安装部612的第2下侧支承部612b以及垫板620上形成贯通孔,并通过该贯通孔支承于支承面600a。
因而,通过使第1驱动部631驱动而使其伸长,由此能够使滑块625、上侧安装部611、第1上模310及第2上模330朝第3方向Z下方移动,而在第1上模310及第2上模330与第1下模320及第2下模340之间夹持作为被加工材的第1中间冲压成型品2。然后,通过使第1驱动部631进一步伸长,由此能够在第2驱动部632压缩而吸收第1上侧支承部611a的位移的同时,根据由第2驱动部632产生的反力在第1上模310与第1下模320之间对第1中间冲压成型品2作用无法面外变形那样的加压力。此外,能够在第3驱动部633压缩而吸收第2上模330及第2下模340的位移的同时,根据由第3驱动部633产生的反力在第2上模330与第2下模340之间对第1中间冲压成型品2作用加压力。然后,通过使第2上模330及第2下模340相对于第1上模310及第1下模320朝下方位移,由此能够对第1中间冲压成型品2实施第2工序S2中的加工。此时,通过凸轮面611e与倾斜面320e滑动,由此第1下模320的端模320A以及第1上模310的端模310A朝第2方向Y中央侧移动,能够缩窄中央模310B、320B与端模310A、320A之间的间隙M1、M2。另外,驱动部630也可以构成为,在维持第1上模310与第2上模330之间的间隔及第1下模320与第2下模340之间的间隔的状态下,使第2上模330及第2下模340相对于第1上模310及第1下模320从第1上模310侧朝第1下模320侧相对移动。
如图34以及图35所示,在第3工序S3中使用的第2冲压成型装置700具有图17~图19所示的第3组400的模具、安装模具的模具安装部710、支承模具安装部710的垫板720及滑块725、以及使模具移动的驱动部730。模具安装部710具有支承上模的上侧安装部711、以及支承下模的下侧安装部712。垫板720固定于支承面700a。此外,滑块725经由驱动部730固定于顶棚面700b,能够通过驱动部730的驱动在第3方向Z上移动。
上侧安装部711固定于滑块725。上侧安装部711具有支承第3上模410的一对第1上侧支承部711a、以及设置在一对第1上侧支承部711a之间且支承第4上模430的第2上侧支承部711b。第3上模410经由驱动部730支承于第1上侧支承部711a。第4上模430固定于第2上侧支承部711b的下表面。进而,上侧安装部711具有配置在第2上侧支承部711b的第1方向X两外侧的上侧限制部711c、以及配置在一对第1上侧支承部711a的第2方向Y外侧的上侧引导部711d。第3上模410被上侧引导部711d限制朝第2方向Y外侧的移动,能够在第3方向Z上移动。
下侧安装部712固定于垫板720。下侧安装部712具有支承第3下模420的一对第1下侧支承部712a、以及设置在一对第1下侧支承部712a之间且支承第4下模440的第2下侧支承部712b。第3下模420固定于第1下侧支承部712a的上表面。第4下模440经由驱动部730支承于下侧安装部712的第2下侧支承部712b。进而,下侧安装部712具有配置在第2下侧支承部712b的第1方向X两外侧的下侧引导部712c、以及分别配置在第1下侧支承部712a的第2方向Y外侧的下侧限制部712d。第4下模440被下侧引导部712c限制朝第1方向X外侧的移动,能够在第3方向Z上移动。
驱动部730具有使滑块725在第3方向Z上移动的第1驱动部731、设置在第1上侧支承部711a与第3上模410之间且在第3方向Z上施加反力的第2驱动部732、以及设置在第2下侧支承部712b与第4下模440之间且在第3方向Z上施加反力的第3驱动部733。第1驱动部731无法移动地固定于顶棚面700b。第1驱动部731例如是液压缸,能够产生驱动力(以下,称作成型载荷)而在第3方向Z上伸长。此外,第2驱动部732例如是气缸,在内部填充有工作气体。因此,第2驱动部732能够通过第1驱动部731的驱动力而压缩,并且将与其压缩量相应的反力(以下,称作衬垫载荷)施加于第1上侧支承部711a及第3上模410。此外,第3驱动部733例如是缓冲销,在内部填充有工作油。因此,第3驱动部733能够通过第1驱动部731的驱动力而压缩,并且将与其压缩量相应的反力(以下,称作缓冲载荷)施加于第2下侧支承部712b及第4下模440。另外,第3驱动部733也可以在下侧安装部712的第2下侧支承部712b以及垫板720上形成贯通孔,并通过该贯通孔支承于支承面700a。
因而,通过使第1驱动部731驱动而使其伸长,由此能够使滑块725、上侧安装部711、第3上模410及第4上模430朝第3方向Z下方移动,而在第3上模410及第4上模430与第3下模420及第4下模440之间夹持作为被加工材的第2中间冲压成型品3。然后,通过使第1驱动部731进一步伸长,由此第2驱动部732压缩而吸收第1上侧支承部711a的位移,并且能够根据由第2驱动部732产生的反力在第3上模410与第3下模420之间对第2中间冲压成型品3作用无法面外变形那样的加压力。此外,第3驱动部733压缩而吸收第4上模430及第4下模440的位移,并且能够根据由第3驱动部733产生的反力在第4上模430与第4下模440之间对第2中间冲压成型品3作用加压力。然后,通过使第4上模430及第4下模440相对于第3上模410及第3下模420朝下方位移,由此能够对第2中间冲压成型品3实施第3工序S3中的加工。
另外,上述实施方式中示出的第1冲压成型装置600及第2冲压成型装置700是能够实施第2工序S2及第3工序S3的装置的一例,并不限定于此。各上侧安装部以及下侧安装部的构成、各驱动部的构成能够适当变更。此外,在上述实施方式的第1冲压成型装置600中,通过凸轮面611e与倾斜面320e形成使端模310A、320A在第2方向Y上移动的机构,但并不限定于此。图36表示变形例的第1冲压成型装置600′。如图36所示,第1冲压成型装置600′构成为,模具安装部610′的上侧安装部611′不具有凸轮部。此外,驱动部630′除了第1驱动部631、第2驱动部632及第3驱动部633以外还具有第4驱动部634。第4驱动部634例如是液压缸,与各端模320B对应地设置在第1下模320的一对端模320B的第2方向Y两外侧。并且,第4驱动部634通过与第1驱动部631的驱动一起进行驱动,由此能够使对应的端模320B朝向第2方向Y中央移动。如此,也可以代替通过凸轮使端模310A、320A在第2方向Y上移动的机构,而通过独立的第4驱动部634使端模310A、320A在第2方向Y上移动。
此外,在上述实施方式中,将实施第2工序S2的第1冲压成型装置600与实施第3工序S3的第2冲压成型装置700设为不同装置,但并不限定于此,也可以作为一个装置而能够更换模具。例如,通过图32以及图33所示的模具安装部610及第2组300的模具以及第2驱动部632及第3驱动部633构成第1单元。此外,通过模具安装部710及第3组400的模具以及第2驱动部732及第3驱动部733构成第2单元。并且,也可以在图32及图33所示的滑块625与垫板620之间能够更换第1单元与第2单元。
实施例
接着,说明对通过第1实施方式的冲压成型品的制造方法制造了冲压成型品100时的应力状态进行分析的实施例1。在本实施例1所示的发明例中,冲压成型品100使用了GA590DP材料(抗拉强度626MPa、屈服强度342MPa、杨氏模量21000MPa、泊松比0.30)。坯料1的厚度设为2mm。作为具体形状,将第1壁部110及第2壁部120的高度(从底板部101的上表面102到第1凸缘130的第1上表面131及第2凸缘140的第2上表面141的第3方向Z上的距离)设为100mm。此外,将第1凸缘130及第2凸缘140的宽度设为30mm。此外,关于底板部101的大小,将第1方向X的宽度设为910mm,将第2方向Y的宽度设为1500mm。此外,将图1所示的R1设为40mm,R2设为10mm,R3设为10mm。
首先,关于第1工序S1,实施到第1立起部10A的高度(从基板部30A的上表面到第1带部20A的上表面的第3方向Z上的距离)成为60mm为止。接着,关于第2工序S2,实施到第2立起部40A的高度(从基板部30A的上表面到第2带部50A的上表面的第3方向Z上的距离)成为150mm为止。此时的衬垫载荷为25.7tonf,缓冲载荷为56.8tonf,成型载荷为250.0tonf。
图37用颜色的浓淡表示实施了第2工序S2之后的第1中间冲压成型品2的应变的大小。颜色越浓的部位,应变越大。在包括基板部30A在内的最淡的范围(无色部)内不产生应变。另一方面,示出在通过第2工序S2形成的第2立起部40A中的与第1立起部10A邻接的范围内产生应变。在图38中,对于图37所示的第1中间冲压成型品2的各位置处的应变,将横轴作为最小主应变、纵轴作为最大主应变而进行了描绘。直线L是相对于横轴以及纵轴倾斜45度的直线、即是|最大主应变|=|最小主应变|的直线。直线L1是|最大主应变|=2×|最小主应变|的直线,直线L2是|最大主应变|=0.5×|最小主应变|的直线。关于直线L,由于|最大主应变|=|最小主应变|,因此意味着相对于某个方向的伸长、朝与该伸长的方向正交的方向以相同的比例收缩。即,在产生有被描绘在直线L上那样的应变的部分,产生剪切变形,因此在部件的厚度方向上没有变化。另一方面,关于相对于直线L比直线L1、L2靠外侧的区域,应变的伸缩比例相差较大,在直线L1侧成为部件厚度减少,在直线L2侧成为部件厚度增加,应变越大则对成型性造成的影响越显著地呈现。当观察本发明例的描绘分布时可知,全部分布在直线L附近,能够抑制由于剪切变形而产生的厚度减少。如此,各位置的应变均沿着直线L分布,因此可知在第1中间冲压成型品2中产生应变的部位也产生由于剪切变形而产生的应变,因而能够抑制厚度减少。
图39用颜色的浓淡表示实施了第2工序S2之后的部件的厚度减少率。厚度减少率表示实施了第2工序之后的相同位置处的厚度相对于实施第2工序S2之前的厚度的减少率。颜色越浓的部位,厚度减少率越大。在包括基板部30A在内的颜色最淡的范围(无色部)内,厚度的减少率被保持为小于2.5%。在第1棱线106、第2棱线107以及纵棱线108相连接的产生剪切变形的角部分,厚度减少率也被保持为小于2.5%。另一方面,在厚度最小的第2立起部40A中的与第3棱线115连接的部位,厚度减少率也能够抑制为6.5%。
接着,关于第3工序S3,实施到第1立起部10B的高度(从基板部30A的上表面到第1带部20B的上表面的第3方向Z上的距离)成为100mm为止。此时的衬垫载荷为59.7tonf,缓冲载荷为99.4tonf,成型载荷为318.0tonf。
图40用颜色的浓淡表示实施了第3工序S3之后的第2中间冲压成型品3的应变的大小。颜色越浓的部位,应变越大。在包括基板部30A在内的最淡的范围(无色部)内未产生应变。另一方面,示出在第2立起部40A中,在包括在第2工序S2中剪切变形了的部位的范围及与第1带部20B连接的范围内,产生应变。图41是针对图40所示的第2中间冲压成型品3的各位置处的应变,将横轴作为最小主应变、纵轴作为最大主应变而进行了描绘的图。详细情况与图37相同。如图41所示,任一位置的应变都在第2象限中沿着直线L分布。如此,由于各位置的应变均沿着直线L分布,因此可知在第2中间冲压成型品3中产生应变的部位也产生由于剪切变形而引起的应变,因而能够抑制厚度的减少。
图42用颜色的浓淡表示实施了第3工序S3之后的部件的厚度减少率。颜色越浓的部位,厚度减少率越大。在包括基板部30A在内的颜色最淡的范围(无色部)内厚度的减少率被保持为小于2.5%。另一方面,确认到在第1立起部10B及第2立起部40A中相互邻接的范围、第2立起部40A与第2带部50A连接的范围内,厚度变小若干。但是,即使在厚度变得最小的第1棱线106、第2棱线107以及纵棱线108相连接的角部分,厚度减少率也能够抑制为6.6%。
图43用颜色的浓淡表示实施了第6工序S6之后的部件的厚度减少率。颜色越浓的部位,厚度减少率越大。在包括基板部30A在内的最淡的范围(无色部)内厚度的减少率被保持为小于2.5%。另一方面,确认到在第1壁部110及第2壁部120中相互邻接的范围、第2凸缘140中接近纵棱线108的范围内,厚度变小若干。但是,在第1棱线106、第2棱线107以及纵棱线108相连接的角部分,厚度变得最小,但其厚度减少率也能够抑制为6.7%。
如以上那样,能够将实施各工序前后的厚度的变化抑制为,工序实施后的厚度相对于工序实施前的厚度为85%以上,并且能够将经过全部工序的厚度的变化抑制为,作为冲压成型品100而完成后的各位置的厚度相对于坯料的厚度为85%以上。
接着,作为实施例2,在使纵棱线108的R3的大小变化的同时通过上述实施方式的冲压成型品的制造方法来制造了冲压成型品100的发明例、通过拉深加工同时形成了第1壁部110及第2壁部120的比较例中,对加工前后的厚度变化进行了分析。R3的大小设为5、10、15、20mm。图44~图47示出分析结果,厚度越小,则越浓地表示。在图44的分析结果中,将R3设为5mm。在图45的分析结果中,将R3设为10mm。在图46的分析结果中,将R3设为15mm。在图47的分析结果中,将R3设为20mm。如图44~图47所示,在发明例中,无论曲率半径R3在哪种条件下,都能够加工成厚度相对于坯料1的厚度成为85%以上。另一方面,在比较例中,无论R3在哪种条件下,在任意部位厚度相对于坯料1的厚度都小于85%。作为厚度减少较显著的部位,是第1棱线106、第2棱线107及纵棱线108相连接的角部分、以及第2壁部120中的接近纵棱线108的部位。在发明例中,如上所述,在该部位处通过剪切变形进行加工,因此能够抑制部件厚度减少。另一方面,在比较例中进行拉深加工,因此在该部位处也是拉伸变形占支配性,由此可以认为产生了由于在与拉伸变形的方向正交的方向、即厚度方向上产生压缩变形而引起的部件厚度减少。
以上,参照附图对本发明的实施方式以及实施例进行了详细说明,但具体构成并不限定于该实施方式,也包括不脱离本发明的主旨的范围的设计变更等。
产业上的可利用性
本发明能够抑制部件厚度减少而对底板与两个纵壁分别连接的各棱线、纵壁彼此连接的棱线这三条棱线交叉的角部进行冲压成型,因此在产业上较有用。
符号的说明
1:坯料(被加工材);1a:第1边缘部;1b:第2边缘部;10A、10B:第1立起部;20A、20b:第1带部;30A:基板部;40A:第2立起部;50A:第2带部;100:冲压成型品;101:底板部;106:第1棱线;107:第2棱线;108:纵棱线;110:第1壁部;120:第2壁部;130:第1凸缘;140:第2凸缘;310:第1上模;320:第1下模;330:第2上模;340:第2下模;310A、320A:端模;310B、320B:中央模;410:第3上模;420:第3下模;430:第4上模;440:第4下模;600、700:冲压成型装置;630、730:驱动部;M1:间隙;S1:第1工序;S2:第2工序;S3:第3工序;S4:第4工序;S5:第5工序。

Claims (20)

1.一种冲压成型品的制造方法,具备:
第1工序,从具有第1边缘部以及沿着与上述第1边缘部交叉的方向延伸且与上述第1边缘部连接的第2边缘部的板状的被加工材,形成基板部、在上述第1边缘部侧从上述基板部经由第1棱线立起且延伸至上述第2边缘部的第1立起部、以及经由沿着上述第1立起部的上边缘部延伸至上述第2边缘部的第2棱线向与上述基板部相反侧延伸的第1带部;以及
第2工序,通过第1上模及第1下模沿着上述第2边缘部从两侧夹持包括上述基板部、上述第1立起部以及上述第1带部的上述第2边缘部的带状的第1范围,并且通过第2上模及第2下模从两侧夹持与上述第1范围邻接且包括上述基板部、上述第1立起部以及上述第1带部的第2范围,使上述第1上模及第1下模相对于上述第2上模及第2下模向上述第1立起部相对于上述基板部立起的一侧相对移动,在上述第1下模与上述第2上模之间形成整体向与上述第1立起部相同一侧立起并且经由纵棱线与上述第1立起部连接的第2立起部,
在上述第2工序中,使上述第2立起部中的与上述纵棱线连接的部分剪切变形。
2.根据权利要求1所述的冲压成型品的制造方法,具备:
第3工序,对于实施了上述第2工序之后的被加工材,以上述第1棱线为边界,通过第3上模及第3下模夹持上述第1带部侧,并且通过第4上模及第4下模夹持上述基板部侧,使上述第3上模以及上述第3下模相对于上述第4上模以及上述第4下模相对移动,而增高上述第1立起部的立起高度,
在上述第3工序中,使上述第2立起部中与上述第1带部邻接并且与在上述第2工序中上述剪切变形后的范围邻接的范围,在沿着上述第2边缘部的方向上剪切变形。
3.根据权利要求2所述的冲压成型品的制造方法,其中,
以在实施了上述第3工序之后进一步实施上述第2工序的方式,交替地至少分别实施一次以上的上述第2工序与上述第3工序。
4.根据权利要求2或3所述的冲压成型品的制造方法,其中,
上述被加工材以分别相互相对的方式成对地具备上述第1边缘部以及上述第2边缘部,
对成对的上述第1边缘部分别实施上述第1工序,
对成对的上述第2边缘部分别实施上述第2工序,
对成对的上述第1边缘部分别实施上述第3工序,
由此,以一对上述第1立起部以及一对上述第2立起部包围上述基板部的方式形成向一方开口的箱体。
5.根据权利要求2至4任一项所述的冲压成型品的制造方法,具备:
第4工序,在上述第2工序以及上述第3工序中最后实施的工序之后,在由上述第1上模以及上述第1下模夹持的第2带部与上述第1带部之间的高度位置处,沿着上述第2边缘部切断上述第2立起部;以及
第5工序,在实施了上述第4工序之后,将上述第2立起部中比上述第1带部向上立起的部分折弯成与上述第1带部连续的面。
6.根据权利要求1至5任一项所述的冲压成型品的制造方法,其中,
在上述第2工序中,分别通过至少夹持上述被加工材中的上述第1带部以及上述第1立起部的端模、相对于上述端模具有间隔地配置且夹持上述被加工材中比上述第1立起部靠上述基板部侧的中央模构成上述第1上模以及上述第1下模,随着使上述第1上模以及上述第1下模相对于上述第2上模以及上述第2下模相对移动,使上述第1上模以及上述第1下模的上述端模以接近上述中央模的方式移动。
7.根据权利要求6所述的冲压成型品的制造方法,其中,
上述端模与上述中央模之间的间隙形成为,在沿着上述第1边缘部的方向的中途具有沿着上述第2边缘部的部分。
8.根据权利要求1至7任一项所述的冲压成型品的制造方法,其中,
上述纵棱线的内侧部分在俯视时形成为曲率半径为20mm以下的凹曲线形状。
9.根据权利要求1至8任一项所述的冲压成型品的制造方法,其中,
在上述第2工序中,通过上述第1上模以及上述第1下模夹持上述被加工材的表面压力以及通过上述第2上模以及上述第2下模夹持上述被加工材的表面压力是基于式(1)求出的表面压力,
P=Y/590×t/1.4×P0 (1)
其中,P:夹持被加工材的表面压力(MPa);
Y:被加工材的抗拉强度(MPa);
t:被加工材的厚度(mm);
P0:基准表面压力=0.1MPa。
10.根据权利要求1至9任一项所述的冲压成型品的制造方法,其中,
形成上述被加工材的钢材的抗拉强度为440MPa以上。
11.根据权利要求1至10任一项所述的冲压成型品的制造方法,其中,
上述剪切变形的部位以实施上述第1工序之前的上述被加工材的厚度的85%以上的厚度形成。
12.根据权利要求1至11任一项所述的冲压成型品的制造方法,其中,
仅使上述第2立起部剪切变形。
13.一种冲压成型品,具备:
板状的底板部;
第1壁部,从上述底板部的第1侧缘经由第1棱线立起;以及
第2壁部,整体从上述底板部的沿着与上述第1侧缘交叉的方向延伸且与上述第1侧缘连接的第2侧缘,经由第2棱线向与上述第1壁部相同一侧立起,并经由纵棱线与上述第1壁部连接,
上述第1壁部以及上述第2壁部的厚度为上述底板部的中央的厚度的85%以上的厚度,
上述第1棱线的内侧部分的曲率半径与上述第2棱线的内侧部分的曲率半径不同。
14.根据权利要求13所述的冲压成型品,具备:
第1凸缘,从上述第1壁部的上边缘相对于上述第1壁部向与上述底板部相反侧延伸;以及
第2凸缘,从上述第2壁部的上边缘相对于上述第2壁部向与上述底板部相反侧延伸,并与上述第1凸缘一体地相连,
上述第1凸缘与上述第2凸缘的厚度为上述底板部的中央的厚度的85%以上的厚度。
15.根据权利要求14所述的冲压成型品,其中,
连接上述第1壁部和上述第1凸缘的第3棱线的内侧部分的曲率半径与连接上述第2壁部和上述第2凸缘的第4棱线的内侧部分的曲率半径不同。
16.根据权利要求13至15任一项所述的冲压成型品,其中,
上述纵棱线的内侧部分在俯视时形成为曲率半径为20mm以下的曲线形状。
17.根据权利要求13至16任一项所述的冲压成型品,其中,
形成上述底板部、上述第1壁部以及上述第2壁部的钢材的抗拉强度为440MPa以上。
18.一种冲压成型装置,具备:
第1下模,具备第1底面、从上述第1底面立起的第1壁面以及从上述第1壁面的上边缘向与上述第1底面相反侧延伸的第1凸缘面;
第1上模,形成为与上述第1下模对应的形状,在与上述第1下模之间夹持被加工材;
第2下模,与上述第1下模邻接地配置,具备第2底面、从上述第2底面立起的第2壁面以及从上述第2壁面的上边缘向与上述第2底面相反侧延伸的第2凸缘面;
第2上模,形成为与上述第2下模对应的形状,在与上述第2下模之间夹持被加工材;以及
驱动部,在维持上述第1上模与上述第2上模之间的间隔以及上述第1下模与上述第2下模之间的间隔的状态下,使上述第2上模以及上述第2下模相对于上述第1上模以及上述第1下模从上述第1上模侧向上述第1下模侧相对移动。
19.根据权利要求18所述的冲压成型装置,其中,
上述第1下模具备:下端模,至少包括上述第1壁面以及上述第1凸缘面;以及下中央模,相对于上述下端模具有间隔,夹持上述被加工材中的相对于上述第1壁面成为与上述第1凸缘面相反侧的部分,
上述第1上模具备与上述第1下模的上述下端模对应的上端模以及与上述第1下模的上述下中央模对应的上中央模,
上述驱动部随着使上述第2上模以及上述第2下模相对于上述第1上模以及上述第1下模相对移动,使上述第1下模以及上述第1上模分别以使上述下端模以及上述上端模接近上述下中央模以及上述上中央模的方式移动。
20.根据权利要求18或19所述的冲压成型装置,还具备:
第3下模,具备第3底面、从上述第3底面立起的第3壁面以及从上述第3壁面的上边缘向与上述第3底面相反侧延伸的第3凸缘面;
第3上模,形成为与上述第3下模对应的形状,在与上述第3下模之间夹持被加工材;
第4下模,与上述第3下模邻接地配置,具备第4底面、从上述第4底面立起的第4壁面以及从上述第4壁面的上边缘向与上述第4底面相反侧延伸的第4凸缘面;以及
第4上模,形成为与上述第4下模对应的形状,在与上述第4下模之间夹持被加工材,
能够更换上述第1下模、上述第1上模、上述第2下模及上述第2上模的组和上述第3下模、上述第3上模、上述第4下模及上述第4上模的组,
上述驱动部使上述第4上模以及上述第4下模相对于上述第3上模以及上述第3下模相对移动。
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