TWI542421B - The manufacturing method of bending parts - Google Patents

Description

彎曲零件之製造方法 技術領域

本發明是有關於一種將素材金屬板壓製成形而製造具有帽形截面之彎曲零件之方法，以及汽車之車體外殼之骨架結構構件。

背景技術

具有帽形截面同時具有朝長向彎曲之外形的壓製成形零件會使用作為例如像是邊梁(前邊梁、後邊梁)等之汽車之車體外殼之骨架結構構件。該壓製成形零件是用以確保汽車之碰撞性能重要之零件，同時為了推動碰撞安全性之提升及車體之輕量化而要求高強度化。迄今，該壓製成形零件是將利用拉延成形之壓製成形法應用於素材金屬板而製造。

圖18A是顯示具有帽形截面之彎曲零件(以下亦僅稱作「彎曲零件」)10之一例之立體圖，圖18B是彎曲零件10之俯視圖，圖18C是彎曲零件10之側視圖，圖18D是自其中一端部看彎曲零件10之正視圖，再者，圖18E是用以說明彎曲零件10之凸狀彎曲部11a及凹狀彎曲部11b之立體圖。又，圖19A是以模式顯示藉由習知技術製造彎曲零件10 之拉延加工機之截面圖，圖19B是顯示素材金屬板201夾持及約束於衝模202與坯料夾203及衝頭204間之階段之截面圖，圖19C是顯示自圖19B所示之階段壓入衝頭204之狀態之截面圖，圖19D是顯示自圖19C所示之階段進一步地壓入衝頭204而相對於衝模202完全地壓入衝頭204之狀態之截面圖。再者，圖20A是顯示素材金屬板201之立體圖，圖20B是顯示藉由圖19A~圖19D所示之習知技術所製造之拉延板301之立體圖。

在製造例如圖18A~圖18E所示之彎曲零件10時，首先，如圖19A所示，將圖20A所示之素材金屬板201配置於坯料夾203及衝頭204與衝模202間。其次，如圖19B所示，藉由衝模202及坯料夾203夾著素材金屬板201之周圍而加壓。其次，如圖19C、圖19D所示，藉由衝頭204使素材金屬板201之中央部伸出而將素材金屬板201拉延成形為所期望之形狀。於該拉延成形之過程中，如圖19C所示，由於素材金屬板201之周圍會藉由衝模202及坯料夾203按壓，因此，素材金屬板201之內部會一面賦予張力一面自衝頭204成形。素材金屬板201會一面藉由衝模202及坯料夾203於一定程度約束其周圍，一面流入衝模202內，藉此，成形為具有圖20B所示之形狀之拉延板301。圖18A~圖18E所示之彎曲零件10是藉由將該拉延板301之周圍之不要部分切斷而製造。

圖21是顯示圖20B所示之拉延板301中容易產生破裂、皺摺之部位之立體圖。

在藉由利用拉延成形之壓製成形法製造彎曲零件10時，如圖21所示，於業已成形為拉延板301之階段，在拉延板301之凹狀彎曲部311b之頂板301a及凸狀彎曲部311a之凸緣301b容易產生起因於材料過剩之皺摺。為了抑制皺摺之產生，一般而言，藉由增加坯料夾203之加壓力，或於坯料夾203追加壓料條等手段，強化成形過程中素材金屬板201之周圍之拘束而抑制素材金屬板201朝衝模202內之過度流入是有效的。

然而，若藉由該等手段抑制素材金屬板201朝衝模202內之流入，則於拉延板301之凸狀彎曲部311a之頂板301c、凹狀彎曲部311b之凸緣301d、長向之端部301e中，板厚會過度地減少，且於素材金屬板201為伸展性低之材料時，於該等領域301c、301d、301e會產生破裂。

故，為了藉由利用拉延成形之壓製成形法製造例如邊梁所代表的彎曲零件10而不會產生破裂及皺摺，使用伸展性低之高強度材料(例如高張力鋼板)作為素材金屬板201會變得困難，且不得不使用伸展性高之低強度材料。故，為了確保彎曲零件10所要求之強度，不得不將素材金屬板201之板厚增厚，且會阻礙車體外殼之骨架結構構件之輕量化。

又，在藉由利用拉延成形之壓製成形法製造彎曲零件10時，由於會將存在於拉延板301之外周之不要部分切斷而廢棄，因此，材料之產量亦會降低。

另，於專利文獻1~4中提出將具有帽形截面、Z 截面等單純於長向相同之截面之零件彎曲成形之技術。然而，於專利文獻1~4中並未揭示製造如彎曲零件10般由複雜之形狀所構成的零件之方法。

先行技術文獻 專利文獻

[專利文獻1]日本專利公開公報特開2003-103306號公報

[專利文獻2]特開2004-154859號公報

[專利文獻3]特開2006-015404號公報

[專利文獻4]特開2008-307557號公報

發明概要

本發明是有鑑於習知技術所具有之該等課題而完成，目的在提供一種藉由壓製成形以良好之產量製造彎曲零件且不會產生凹狀彎曲部之頂板或凸狀彎曲部之凸緣中的皺摺，或凸狀彎曲部之頂板、凹狀彎曲部之凸緣及長向之端部中的破裂之方法，以及藉由該方法所製造之例如稱作邊梁之骨架結構構件，而前述彎曲零件適合使用在例如屬於汽車之車體外殼之骨架結構構件之邊梁(例如前邊梁、後邊梁)，並具有帽形截面，同時具有朝長向彎曲之外形。

再者，本發明之目的在不僅是伸展性高之低強度材料，且亦使用伸展性低之高強度材料(例如抗拉強度為 440MPa以上之高張力鋼板)作為素材金屬板而製造前述骨架結構構件。

本發明如以下所列述。

(1)一種彎曲零件之製造方法，其為使用壓製成形裝置，將素材金屬板利用冷間或溫間壓製成形，藉此，製造彎曲零件之方法，且前述壓製成形裝置具備衝模及襯墊；以及配置成與衝模及襯墊對向之衝頭及坯料夾，前述彎曲零件具備本體，且前述本體具有藉由長型之頂板、與頂板之兩端部連接且朝與頂板略呈正交之方向延伸之2個縱壁及與2個縱壁各自連接之2個向外凸緣所構成的帽形之橫截面形狀，同時具有於頂板之長向之一部分中，頂板、2個縱壁及2個向外凸緣皆朝縱壁之高度方向彎曲成弧狀之外形，又，一面維持以下狀態，即：藉由襯墊，將配置於衝模及襯墊與衝頭及坯料夾間之素材金屬板中成形為頂板之部分壓制於衝頭而加壓及夾持，同時藉由坯料夾，將素材金屬板中成形為縱壁及向外凸緣之部分壓制於衝模而加壓及夾持，一面將坯料夾及衝模相對於襯墊及衝頭相對地以素材金屬板為邊界而朝配置衝頭及坯料夾側移動，藉此，成形具有帽形截面之彎曲零件。

於本發明中，所謂「冷間」是指室溫之氣體環境，所謂「溫間」是指高於冷間、小於Ac₃點，較為理想的是Ac₁點以下之氣體環境。

(2)如(1)項之彎曲零件之製造方法，其中襯墊與 具有一定行程之襯墊加壓裝置接連，同時坯料夾與坯料夾加壓裝置接連，再者，於彎曲零件之成形完成後，使用襯墊加壓裝置及坯料夾加壓裝置，作成坯料夾固定成相對於衝頭不會相對地移動，同時坯料夾不會將彎曲零件壓制於衝模後，使衝模及襯墊與坯料夾及衝頭分離而自壓製成形裝置取出彎曲零件。

(3)如(1)項之彎曲零件之製造方法，其中襯墊與襯墊加壓裝置接連，同時坯料夾與具有一定行程之坯料夾加壓裝置接連，再者，於彎曲零件之成形完成後，使用襯墊加壓裝置及坯料夾加壓裝置，作成襯墊固定成相對於衝模不會相對地移動，同時襯墊不會將彎曲零件壓制於衝頭後，使衝模及襯墊與坯料夾及衝頭分離而自前述壓製成形裝置取出彎曲零件。

(4)如(1)項至(3)項中任一項之彎曲零件之製造方法，其中衝模具有包含彎曲零件中的縱壁及凸緣各自之外表面之形狀的內面形狀，襯墊具有包含彎曲零件中的頂板之外表面之形狀的外面形狀，衝頭具有包含彎曲零件中的頂板及縱壁各自之內表面之形狀的外面形狀，同時坯料夾具有包含彎曲零件中的凸緣之內表面之形狀的外面形狀。

(5)如(1)項至(4)項中任一項之彎曲零件之製造方法，其中橫截面形狀中的頂板及縱壁所構成之內角為90~92°。

(6)如(1)項至(5)項中任一項之彎曲零件之製造方法，其中於彎曲零件之成形完成時間點之衝模中成形縱壁之部分與衝頭中成形縱壁之部分之餘隙為素材金屬板之板 厚之100~120%。

(7)如(1)項至(6)項中任一項之彎曲零件之製造方法，其中素材金屬板是板厚為0.8~3.2mm同時抗拉強度為200~1600MPa之鋼板。

(8)如(1)項至(7)項中任一項之彎曲零件之製造方法，其藉由襯墊，以0.1MPa以上之壓制壓力將素材金屬板中成形為頂板之部分壓制於衝頭而加壓，同時藉由坯料夾，以0.1MPa以上之壓制壓力將素材金屬板中成形為縱壁及向外凸緣之部分壓制於衝模而加壓。

(9)如(1)項至(8)項中任一項之彎曲零件之製造方法，其中素材金屬板是業已將素材金屬板預加工之預加工金屬板。

(10)如(2)項至(9)項中任一項之彎曲零件之製造方法，其於取出自壓製成形裝置之彎曲零件進行後加工。

(11)一種骨架結構構件，其為汽車之車體外殼之骨架結構構件，並具備本體，且前述本體具有藉由長型之頂板、與頂板之兩端部連接且朝與頂板略呈正交之方向延伸之2個縱壁及與2個縱壁各自連接之2個向外凸緣所構成的帽形之橫截面形狀，同時包含於頂板之長向之一部分中，頂板、2個縱壁及2個向外凸緣皆朝縱壁之高度方向彎曲成弧狀之彎曲部之外形，又，本體是將抗拉強度為440MPa以上同時板厚為1.0~2.3mm之鋼板作為素材的利用冷間或溫間之壓製成形體，且相對於除了彎曲部以外之剩餘部分之板厚的彎曲部之板厚之減少率為15%以下。

有關本發明之車體外殼之骨架結構構件可例示構成引擎室之前邊梁，或與後底板之下面接合之後邊梁，以及與前底板接合之地板中央通道等。

若藉由本發明，則由於一面維持以下狀態，即：藉由襯墊及衝頭，夾持及約束素材金屬板中成形為頂板之部分，同時藉由坯料夾及衝模，夾持及約束素材金屬板中成形為縱壁及凸緣之部分，一面將坯料夾及衝模相對於襯墊及衝頭相對地以素材金屬板為邊界而朝配置衝頭及坯料夾側移動，藉此，成形素材金屬板，因此，可防止頂板及凸緣中的皺摺之產生，同時可藉由將縱壁之剪切變形作為主體的塑性變形來成形。故，由於無需於成形中對素材金屬板施加大幅張力，因此，可減小素材金屬板中屬於切除部之餘料而改善產量，且可解決前述問題。

10，70，100，110，120，130，140，150‧‧‧彎曲零件

10a，100a，140a‧‧‧本體

11，111，112，122，132，142，152，301a，301c‧‧‧頂板

11a，311a‧‧‧凸狀彎曲部

11b，311b‧‧‧凹狀彎曲部

12a，12b，112a，112b，114，116，124，126，134，136，144，146，154，156‧‧‧縱壁

13a，13b，113a，113b，118a，118b，128a，128b，138a，138b，148a，148b，158a，158b‧‧‧向外凸緣

14a，14b，112a，112b，122a，122b，132a，132b，142a，142b，152a，152b‧‧‧稜線

15a，15b‧‧‧凹線

16a，16b，17a，17b‧‧‧部位

18‧‧‧剪切皺摺

70‧‧‧完成品

72，201，601‧‧‧素材金屬板

74‧‧‧座面

76‧‧‧壓製成形體

149a‧‧‧彎曲部

149b‧‧‧剩餘部分

202，502，602‧‧‧衝模

203，505，605‧‧‧坯料夾

204，504，604‧‧‧衝頭

301‧‧‧拉延板

301b，301d‧‧‧凸緣

301e‧‧‧端部

501，501-1‧‧‧壓製成形裝置

503，603‧‧‧襯墊

506‧‧‧襯墊加壓裝置

507‧‧‧坯料夾加壓裝置

b‧‧‧餘隙

圖1是以分解狀態簡化顯示實施有關本發明之製造方法而製造彎曲零件之壓製成形裝置之立體圖。

圖2A是顯示圖1所示之壓製成形裝置開始加工時之狀況之簡略截面圖。

圖2B是顯示素材金屬板夾持及約束於圖1所示之壓製成形裝置中的衝模及襯墊與坯料夾及衝頭間之狀況之簡略截面圖。

圖2C是顯示自圖2B所示之階段壓入衝頭之狀況之簡略截面圖。

圖2D是顯示自圖2C所示之階段進一步地壓入衝頭而相對於衝模完全地壓入衝頭之狀況之簡略截面圖。

圖3是以分解狀態簡化顯示實施有關本發明之製造方法而製造彎曲零件之其他壓製成形裝置之立體圖。

圖4A是顯示圖3所示之壓製成形裝置開始加工時之狀況之簡略截面圖。

圖4B是顯示素材金屬板夾持及約束於圖3所示之壓製成形裝置中的衝模及襯墊與坯料夾及衝頭間之狀況之簡略截面圖。

圖4C是顯示自圖4B所示之階段壓入衝頭之狀況之簡略截面圖。

圖4D是顯示自圖4C所示之階段進一步地壓入衝頭而相對於衝模完全地壓入衝頭之狀況之簡略截面圖。

圖5A是顯示本發明之原理之說明圖。

圖5B是顯示實施本發明時可能產生的剪切皺摺之說明圖。

圖5C是顯示實施本發明時可能產生的剪切皺摺之側視圖。

圖6A是藉由顯示縱壁與頂板所構成之內角θ及衝模與衝頭之縱壁部之餘隙，顯示防止剪切皺摺之產生之條件之說明圖。

圖6B是藉由顯示縱壁與頂板所構成之內角θ及衝模與衝頭之縱壁部之餘隙，顯示防止剪切皺摺之產生之條件之說明圖。

圖7A是顯示將衝頭完全地壓入衝模並將素材金屬板成形為彎曲零件後，自模具取出彎曲零件時可能產生的問題之說明圖。

圖7B是顯示自圖7A所示之狀態使衝頭相對於衝模後退之階段之說明圖。

圖7C是顯示自圖7B所示之狀態使衝頭相對於衝模完全地後退之階段之說明圖。

圖8A是顯示用以解決藉由圖7A~圖7C所示之問題之方法之說明圖。

圖8B是顯示自圖8A所示之狀態使衝頭相對於衝模後退之階段之說明圖。

圖8C是顯示自圖8B所示之狀態使衝頭相對於衝模完全地後退之階段之說明圖。

圖9A是顯示用以解決藉由圖7A~圖7C所示之問題之其他方法之說明圖。

圖9B是顯示自圖9A所示之狀態使衝頭相對於衝模後退之階段之說明圖。

圖9C是顯示自圖9B之狀態使衝頭相對於衝模完全地後退之階段之說明圖。

圖10A是顯示應用本發明所製造具有帽形截面之彎曲零件之實施例之立體圖。

圖10B是自上方看圖10A所示之彎曲零件之平面圖。

圖10C是圖10A所示之彎曲零件之側視圖。

圖10D是圖10C中的A-A截面圖。

圖11是顯示表1中的餘隙b之說明圖。

圖12A是顯示應用本發明所製造具有帽形截面之彎曲零件之其他實施例之立體圖。

圖12B是自上方看圖12A所示之彎曲零件之平面圖。

圖12C是圖12A所示之彎曲零件之側視圖。

圖12D是自其中一端部看圖12A所示之彎曲零件之正視圖。

圖13A是顯示應用本發明所製造具有帽形截面之彎曲零件之其他實施例之立體圖。

圖13B是自上方看圖13A所示之彎曲零件之平面圖。

圖13C是圖13A所示之彎曲零件之側視圖。

圖13D是自其中一端部看圖13A所示之彎曲零件之正視圖。

圖14A是顯示應用本發明所製造具有帽形截面之彎曲零件之另一其他實施例之立體圖。

圖14B是自上方看圖14A所示之彎曲零件之平面圖。

圖14C是圖14A所示之彎曲零件之側視圖。

圖14D是自其中一端部看圖14A所示之彎曲零件之正視圖。

圖15A是應用本發明所製造具有帽形截面之彎曲零件之另一其他實施例，且為向外凸緣延伸設置於全長之一部分之彎曲零件之立體圖。

圖15B是自上方看圖15A所示之彎曲零件之平面圖。

圖15C是圖15A所示之彎曲零件之側視圖。

圖15D是自其中一端部看圖15A所示之彎曲零件之正視圖。

圖16A是應用本發明所製造具有帽形截面之彎曲零件之另一其他實施例，且為頂板自其中一端部朝另一端部展開之彎曲零件之立體圖。

圖16B是自上方看圖16A之彎曲零件之平面圖。

圖16C是圖16A之彎曲零件之側視圖。

圖16D是自其中一端部看圖16A之彎曲零件之正視圖。

圖17A是使用預加工坯料而製造彎曲零件之本發明之方法之說明圖，且為該方法中使用的素材金屬板之立體圖。

圖17B是顯示業已將圖17A所示之素材金屬板預加工之狀態之立體圖。

圖17C是自業已預加工之圖17B所示之素材金屬板成形之彎曲零件之立體圖。

圖17D是進一步地以業經修整之狀態顯示圖17C所示之彎曲零件之立體圖。

圖18A是顯示具有帽形截面之彎曲零件之一例之立體圖。

圖18B是彎曲零件之俯視圖。

圖18C是彎曲零件之側視圖。

圖18D是自其中一端部看彎曲零件之正視圖。

圖18E是用以說明彎曲零件之凸狀彎曲部及凹狀彎曲部之立體圖。

圖19A是以模式顯示藉由習知技術製造彎曲零件之拉 延加工機之截面圖。

圖19B是顯示素材金屬板夾持及約束於衝模與坯料夾及衝頭間之階段之截面圖。

圖19C是顯示自圖19B所示之階段進一步地壓入衝頭之狀態之截面圖。

圖19D是顯示自圖19C所示之階段進一步地壓入衝頭而相對於衝模完全地壓入衝頭之狀態之截面圖。

圖20A是顯示素材金屬板之立體圖。

圖20B是顯示藉由圖19A~圖19D所示之習知技術所製造之拉延板之立體圖。

圖21是顯示圖20B所示之拉延板中容易產生破裂、皺摺之部位之立體圖。

用以實施發明之形態

一面參照附圖，一面說明本發明。

藉由本發明，可製造圖18A~圖18E所示之彎曲零件10。

如圖18A~圖18E所示，彎曲零件10具有藉由下述所構成的帽形之截面形狀，即：頂板11；縱壁12a、12b，其與頂板11於兩側端各自連接；及向外凸緣13a、13b，其與縱壁12a、12b中與連接於頂板11側呈相反側之端部連接，同時朝與頂板11相反之方向延伸。

於頂板11與縱壁12a、12b間形成稜線14a、14b。又，於縱壁12a、12b與向外凸緣13a、13b間形成凹線15a、 15b。稜線14a、14b與凹線15a、15b配置成略呈平行。頂板11於其長向之一部分具有朝帽形之截面形狀之外側(頂板11之外面側)彎曲成弧狀之凸狀彎曲部11a；以及朝帽形之截面形狀之內側(頂板11之內面側)彎曲成弧狀之凹狀彎曲部11b。

頂板11與縱壁12a所構成之稜線14a於對應於凸狀彎曲部11a、凹狀彎曲部11b之部位16a、17a中彎曲成弧狀，同時頂板11與縱壁12b所構成之稜線14b亦於對應於凸狀彎曲部11a、凹狀彎曲部11b之部位16b、17b中彎曲成弧狀。即，如圖18C所示，彎曲零件10於側視下呈現S字形狀，換言之，縱壁12a、12b由S字形之平板所形成。

在此，所謂「弧狀」並不限於完整之圓弧之一部分，舉例言之，亦可為橢圓、雙曲線、正弦曲線與其他曲線之一部分。

依此，彎曲零件10具有本體10a。本體10a具有藉由長型之頂板11、與頂板11之兩端部連接且朝與頂板11略呈正交之方向延伸之2個縱壁12a、12b及與2個縱壁12a、12b各自連接之2個向外凸緣13a、13b所構成的帽形之橫截面形狀。又，本體10a具有於頂板11之長向之一部分中，頂板11、2個縱壁12a、12b及2個向外凸緣13a、13b皆朝縱壁12a、12b之高度方向彎曲成弧狀之外形。

圖1是以分解狀態簡化顯示實施有關本發明之製造方法而製造彎曲零件10之壓製成形裝置501之立體圖。

如圖1所示，壓製成形裝置501具有衝模502、襯 墊503、衝頭504及坯料夾505。

衝模502具有包含彎曲零件10之縱壁12a、12b及凸緣13a、13b各自之外面形狀的內面形狀。襯墊503具有包含彎曲零件10之頂板11之外面形狀的外面形狀。衝頭504配置成與衝模502及襯墊503對向，同時具有包含彎曲零件10之頂板11及縱壁12a、12b各自之內面形狀的外面形狀。再者，坯料夾505具有包含彎曲零件10之凸緣13a、13b之內面形狀的外面形狀。

圖2A是顯示壓製成形裝置501開始加工時之狀況之簡略截面圖，圖2B是顯示素材金屬板601夾持及約束於壓製成形裝置501中的衝模502及襯墊503與坯料夾505及衝頭504間之狀況之簡略截面圖，圖2C是顯示自圖2B所示之階段壓入衝頭504之狀況之簡略截面圖，再者，圖2D是顯示自圖2C所示之階段進一步地壓入衝頭504而相對於衝模502完全地壓入衝頭504之狀況之簡略截面圖。

如圖2A~圖2D所示，襯墊503會與氣墊、油壓裝置、彈簧或電動驅動裝置這些襯墊加壓裝置506接連而受到支持，且可將素材金屬板601加壓而壓制於衝頭504之頂部。

又，坯料夾505會與氣墊、油壓裝置、彈簧或電動驅動裝置這些坯料夾加壓裝置507接連而受到支持，且可將素材金屬板601加壓而壓制於衝模502。

首先，如圖2A所示，素材金屬板601會配置於衝模502及襯墊503與衝頭504及坯料夾505間。

其次，如圖2B所示，素材金屬板601中成形為頂 板11之部分會藉由襯墊503而壓制於衝頭504，藉此，於兩者間加壓及夾持。又，素材金屬板601中分別成形為縱壁12a、12b及向外凸緣13a、13b之部分會藉由坯料夾505而壓制於衝模502，並於兩者間加壓及夾持。

藉由利用襯墊加壓裝置506來加壓的襯墊503，素材金屬板601中成形為頂板10之部分會壓制於衝頭504，並於兩者間加壓及夾持，藉此，素材金屬板601會保持為無法面外變形之狀態。又，藉由利用坯料夾加壓裝置507來加壓的坯料夾505，素材金屬板601中成形為縱壁及向外凸緣之部分會壓制於衝模502，並於兩者間加壓及夾持，藉此，素材金屬板601會保持為無法面外變形之狀態。

於該狀態下，將坯料夾505及衝模502相對於襯墊503及衝頭504相對地以素材金屬板601為邊界而朝配置衝頭504及坯料夾505側移動，藉此，成形素材金屬板601。

如圖2C所示，隨著衝頭504及坯料夾505移動，夾持於衝頭504及坯料夾505間之素材金屬板601會流入衝模502之內側而形成縱壁12a、12b。

又，如圖2D所示，於衝頭504及坯料夾505移動預定距離而可確保必要之縱壁縱壁12a、12b之高度之階段完成成形。

在此，於圖2A~圖2D所示之例中，在成形過程中，於固定衝頭504，同時襯墊503亦將素材金屬板601壓制於衝頭504而不會移動之狀態下，壓入衝模502，且坯料夾505亦與衝模502一同移動。然而，本發明並不限於該態樣。

圖3是以分解狀態簡化顯示實施有關本發明之製造方法而製造彎曲零件10之其他壓製成形裝置501-1之立體圖。又，圖4A是顯示圖3所示之壓製成形裝置501-1開始加工時之狀況之簡略截面圖，圖4B是顯示素材金屬板601夾持及約束於壓製成形裝置501-1中的衝模602及襯墊603與坯料夾605及衝頭604間之狀況之簡略截面圖，圖4C是顯示自圖4B所示之階段壓入衝頭604之狀況之簡略截面圖，再者，圖4D是顯示自圖4C所示之階段進一步地壓入衝頭604而相對於衝模602完全地壓入衝頭604之狀況之簡略截面圖。

與圖1及圖2A~圖2D所示之例不同，如圖3及圖4A~圖4D所示，於固定衝模602，同時坯料夾605亦將素材金屬板601壓制於衝模602而不會移動之狀態下，壓入衝頭604，且使襯墊603與衝頭604一同移動，藉此，亦可將坯料夾605及衝模602相對於襯墊603及衝頭604相對地以素材金屬板601為邊界而朝配置衝頭604及坯料夾605側移動。即，在模具之相對活動方面，圖3及圖4A~圖4D所示之例亦與圖1及圖2A~圖2D所示之例相同，且同樣可將素材金屬板601成形為彎曲零件10。

於形成縱壁12a、12b期間，素材金屬板601中成形為頂板11之部分會藉由襯墊503及衝頭504加壓及夾持，因此，若加壓力充足，則素材金屬板601不會產生面外變形，且可完全地防止皺摺之產生。又，素材金屬板601中成形為凸緣13a、13b之部分亦會藉由坯料夾505及衝模502加 壓及夾持，因此，若加壓力充足，則素材金屬板601不會產生面外變形，且可完全地防止皺摺之產生。

當前述加壓力不足時，無法防止素材金屬板601之面外變形而產生皺摺。當素材金屬板601是一般使用作為例如像是邊梁(前邊梁、後邊梁)等之汽車之車體外殼之骨架結構構件之板厚：0.8mm以上、3.2mm以下、抗拉強度：200MPa以上、1600MPa以下之鋼板時，前述加壓力宜為0.1MPa以上。

圖5A是顯示本發明之原理之說明圖，圖5B是顯示實施本發明時可能產生的剪切皺摺之立體圖，圖5C是顯示實施本發明時可能產生的剪切皺摺之側視圖。

於本發明中，素材金屬板601中成形為縱壁12a、12b之部分是成形為頂板11之部分會藉由襯墊503及衝頭504加壓及夾持。又，成形為凸緣13a、13b之部分亦會藉由坯料夾505及衝模502加壓及夾持。再者，成形為頂板11之部分、成形為縱壁12a、12b之部分及成形為向外凸緣13a、13b之部分皆成形為朝縱壁12a、12b之高度方向彎曲成弧狀。故，成形為縱壁12a、12b之部分會如圖5A所示般剪切變形。故，若藉由本發明，則可藉由將成形為縱壁12a、12b之部分之剪切變形作為主體的塑性變形，將素材金屬板601成形為彎曲零件10。剪切變形屬於以下變形，即：由於變形前後之面積變化非常小，因此，板厚之變化非常小，故，可抑制彎曲零件10之縱壁12a、12b之板厚減少。

又，於該成形中，成形為頂板11及向外凸緣13a、 13b之部分會朝面外彎折，然而，由於並未承受大幅之拉伸變形或壓縮變形，因此，頂板11及向外凸緣13a、13b部分亦可抑制板厚減少，結果，彎曲零件10全體可抑制板厚減少。

又，由於素材金屬板601中成形為縱壁12a、12b之部分會剪切變形，因此，於形成縱壁12a、12b期間，剪切變形之最小主應變方向會構成壓縮變形。故，若衝模502及衝頭504之縱壁部之餘隙過多，則會如圖5B及圖5C所示般產生剪切皺摺18。為了抑制該剪切皺摺18之產生，於成形縱壁12a、12b期間，減小設定屬於衝模502與衝頭504間之餘隙且為成形縱壁12a、12b之部分中的餘隙而接近素材金屬板601之板厚是有效的。

圖6A是藉由顯示彎曲零件10之縱壁12a、12b與頂板11所構成之內角θ及屬於衝模502與衝頭504間之餘隙且為成形縱壁12a、12b之部分中的餘隙b，顯示防止剪切皺摺18之產生之條件之說明圖，圖6B是藉由顯示彎曲零件10之縱壁12a、12b與頂板11所構成之內角θ及屬於衝模502與衝頭504間之餘隙且為成形縱壁12a、12b之部分中的餘隙b，顯示防止剪切皺摺之產生之條件之說明圖。

如圖6A、圖6B所示，為了於成形時不會構成模具之負角，縱壁12a、12b與頂板11所構成之內角θ必須為90°以上。然而，若內角θ過度大於90°，則成形初期之餘隙會變大。故，內角θ為90°以上且盡可能接近90°之角度以下是有利的。若舉下述情形為例，即：使用一般使用在例如 像是邊梁(前邊梁、後邊梁)等之汽車之車體外殼之骨架結構構件之板厚：0.8mm以上、3.2mm以下、抗拉強度：200MPa以上、1600MPa以下之鋼板作為素材金屬板601而成形縱壁12a、12b之高度為200mm以下之彎曲零件10，則當內角θ大於92°時，如圖6B所示，會有於縱壁12a、12b產生皺摺之情形，因此，頂板11與縱壁12a、12b所構成之內角θ宜為90°以上、92°以下，且於完成縱壁12a、12b之成形之時間點中屬於衝模502與衝頭504間之餘隙且為成形縱壁12a、12b之部分中的餘隙b宜為素材金屬板601之板厚之100%以上、120%以下。

圖7A是顯示將衝頭504完全地壓入衝模502而將素材金屬板601成形為彎曲零件10後，自模具取出彎曲零件10時可能產生的問題之說明圖，圖7B是顯示自圖7A所示之狀態使衝頭504相對於衝模502後退之階段之說明圖，再者，圖7C是顯示自圖7B所示之狀態使衝頭504相對於衝模502完全地後退之階段之說明圖。

如圖7A~圖7C所示，在將素材金屬板601成形為彎曲零件10後，為了自模具取出彎曲零件10，若使衝模502自衝頭504分離而於模具間空出間隙，則襯墊503與坯料夾505會分別藉由襯墊加壓裝置506與坯料夾加壓裝置507加壓，因此，彎曲零件10會自襯墊503及坯料夾505分別承受相反方向之加壓力，且會變形、壓壞而無法製得預定形狀之彎曲零件10。

圖8A是顯示用以解決圖7A~圖7C所示之問題之 方法之說明圖，圖8B是顯示自圖8A所示之狀態使衝頭504相對於衝模502後退之階段之說明圖，再者，圖8C是顯示自圖8B所示之狀態使衝頭504相對於衝模502完全地後退之階段之說明圖。

如圖8A~圖8C所示，在將素材金屬板601成形為彎曲零件10後，於作成坯料夾505固定成與衝頭504不會相對地移動，且坯料夾505不會將所成形之彎曲零件10壓制於衝模502之狀態下，若使衝模502與襯墊加壓裝置506自坯料夾505分離，則雖然襯墊503會加壓彎曲零件10，直到襯墊加壓裝置506伸展至行程末端為止，然而，若襯墊加壓裝置506移動一定以上之距離且襯墊加壓裝置506極限伸展至行程末端，則之後襯墊503會離開衝頭504，且彎曲零件901不會自襯墊503與坯料夾505同時承受加壓而可使衝模502及襯墊503與坯料夾505及衝頭504分離，且可自模具取出彎曲零件10。

圖9A是顯示用以解決藉由圖7A~圖7C所示之問題之其他方法之說明圖，圖9B是顯示自圖9A所示之狀態使衝頭相對於衝模後退之階段之說明圖，再者，圖9C是顯示自圖9B之狀態使衝頭相對於衝模完全地後退之階段之說明圖。

如圖9A~圖9C所示，在將素材金屬板601成形為彎曲零件10後，於作成襯墊503固定成與衝模502不會相對地移動，且襯墊503不會將所成形之彎曲零件10壓制於衝頭504之狀態下，使襯墊503及衝模502自坯料夾505及衝頭504 分離時，坯料夾505會加壓彎曲零件10，直到坯料夾加壓裝置507伸展至行程末端為止，然而，若衝模502移動一定以上之距離且坯料夾加壓裝置507極限伸展至行程末端，則之後坯料夾505會離開衝模502，且彎曲零件10不會自襯墊503與坯料夾505同時承受加壓而可使衝模502及襯墊503與坯料夾505及衝頭504分離，且可自模具取出彎曲零件10。

圖10A是顯示應用本發明所製造之彎曲零件100之實施例之立體圖，圖10B是自上方看彎曲零件100之平面圖，圖10C是彎曲零件100之側視圖，圖10D是圖10C中的A-A截面圖。再者，圖11是顯示後述表1中的餘隙b之說明圖。

圖10A~圖10D中的符號100a表示本體，符號111表示頂板，符號112a、112b表示縱壁，符號113a、113b表示向外凸緣。

於表1中歸納顯示製造圖10A~圖10D所示之彎曲零件100之各例。於表1中，如圖10D所示，角度θ是縱壁112a、112b與頂板111所構成之內角θ，且如圖11所示，餘隙b是襯墊503與衝頭504間、衝模502與衝頭504間、衝模502與坯料夾505間之間隙。

表1中的例1~19皆為本發明例，表1中的「產生皺摺」表示產生可容許程度之皺摺，(1)例1~例5是變更縱壁112a、112b之角度θ之例，(2)例6~例9是相對於模具之餘隙，更詳而言之為一定之餘隙b而變更板厚t之例，(3)例10~例13是變更施加於襯墊503之壓力(襯墊壓)之例，(4)例14~例16是變更施加於坯料夾505之壓力(坯料夾壓)之例，(5)例17~例19是變更材料之抗拉強度之例。對在各例中所製造之彎曲零件100驗證有無產生皺摺。

圖12A是顯示應用本發明所製造之彎曲零件之其他實施例110之立體圖，圖12B是自上方看彎曲零件110之平面圖，圖12C是彎曲零件110之側視圖，再者，圖12D是自其中一端部看圖12A所示之彎曲零件之正視圖。

如圖12A~圖12D所示，彎曲零件110具備：頂板112；縱壁114、116，其沿著頂板112之稜線112a、112b延伸設置成相互平行；及向外凸緣118a、118b，其分別與縱壁114、116之前端連接；又，具有大致帽形截面。

又，頂板112形成未存在於一平面內之彎曲成略呈S字狀之曲面。向外凸緣118a、118b延伸設置成相對於頂板112略呈平行，且與頂板112相同，形成未存在於一平面內之彎曲成略呈S字狀之曲面。又，縱壁114、116亦形成未存在於一平面內之彎曲成略呈S字狀之曲面。

圖13A是顯示應用本發明所製造之彎曲零件之另一其他實施例120之立體圖，圖13B是自上方看彎曲零件120之平面圖，圖13C是彎曲零件120之側視圖，再者，圖13D 是自其中一端部看彎曲零件120之正視圖。

如圖13A~圖13D所示，彎曲零件120具備：頂板122；縱壁124、126，其沿著頂板122之稜線122a、122b延伸設置成相互平行；及向外凸緣128a、128b，其分別與縱壁124、126之前端連接；又，如圖13C所示，具有側視下朝上側彎曲之形狀，即，朝外側膨出之形狀。頂板122形成未存在於一平面內之朝外側彎曲之曲面，向外凸緣128a、128b延伸設置成相對於頂板122略呈平行。縱壁124、126由圖13C與紙面平行之平板所構成。

圖14A是顯示應用本發明所製造之彎曲零件之另一其他實施例130之立體圖，圖14B是自上方看彎曲零件130之平面圖，圖14C是彎曲零件130之側視圖，再者，圖14D是自其中一端部看彎曲零件130之正視圖。

如圖14A~圖14D所示，彎曲零件130與圖13A~圖13D所示之彎曲零件120相反，具有側視下朝下側彎曲之形狀，即，朝內側凹陷之形狀。彎曲零件130具備：頂板132；縱壁134、136，其沿著頂板132之稜線132a、132b延伸設置成相互平行；及向外凸緣138a、138b，其與縱壁134、136之前端連接；又，如圖14C所示，具有側視下朝下彎曲之形狀，即，朝內側凹陷之形狀。頂板132形成未存在於一平面內之朝內側彎曲之曲面。向外凸緣138a、138b延伸設置成相對於頂板132略呈平行。縱壁134、136由圖14C與紙面平行之平板所構成。

圖15A是應用本發明所製造之彎曲零件之另一 其他實施例140，且為向外凸緣148a、148b延伸設置於全長之一部分之彎曲零件140之立體圖，圖15B是自上方看彎曲零件140之平面圖，圖15C是彎曲零件140之側視圖，再者，圖15D是自其中一端部看彎曲零件140之正視圖。

如圖15A~圖15D所示，彎曲零件140具備：頂板142；縱壁144、146，其沿著頂板142之稜線142a、142b延伸設置成相互平行；及向外凸緣148a、148b，其與縱壁144、146之前端連接；又，具有大致帽形截面。又，頂板142形成未存在於一平面內之彎曲成略呈S字狀之曲面。向外凸緣148a、148b延伸設置成相對於頂板142略呈平行，且與頂板142相同，形成未存在於一平面內之彎曲成略呈S字狀之曲面。又，縱壁144、146亦形成未存在於一平面內之彎曲成略呈S字狀之曲面。

彎曲零件140與圖12A~圖12D所示之彎曲零件110不同，向外凸緣148a、148b並未遍及縱壁144、146之全長延伸設置。即，縱壁144、146包含未具有向外凸緣148a、148b之部分。於圖15A~圖15D中，向外凸緣148a、148b會自彎曲零件140之其中一端部沿著縱壁144、146之下緣部具有比縱壁144、146之長度短之長度。再者，向外凸緣148a、148b可作成相同之長度，然而，特別是如圖15B、圖15D所示，亦可具有不同之長度。

彎曲零件140適合使用作為屬於構成汽車之車體外殼之骨架結構構件之一例的後邊梁。彎曲零件140具備本體140a。

本體140a具有藉由長型之頂板142、與頂板142之兩端部連接且朝與頂板142略呈正交之方向延伸之2個縱壁144、146及與2個縱壁144、146各自之一部分連接之2個向外凸緣148a、148b所構成的帽形之橫截面形狀。

又，本體140a呈現包含於頂板142之長向之一部分中，頂板142、2個縱壁144、146及2個向外凸緣148a、148b皆朝縱壁144、146之高度方向彎曲成弧狀之彎曲部149a之外形。

本體140a是將抗拉強度為440MPa以上同時板厚為1.0~2.3mm之鋼板作為素材的利用冷間或溫間之壓製成形體。

相對於除了彎曲部149a以外之剩餘部分149b之板厚的彎曲部149a之板厚之減少率為15%以下。

在藉由一面參照圖18~21一面說明的習知利用拉延成形之壓製成形法製造彎曲構件140時，不得不使用抗拉強度為400MPa以下之低強度鋼板作為素材，同時相對於除了彎曲部149a以外之剩餘部分149b之板厚的彎曲部149a之板厚之減少率為20~35%而極大。故，必須進行例如追加補強構件之彎曲部149a之補強，然而，藉由本發明所製得之彎曲構件140可將抗拉強度為440MPa以上同時板厚為1.0~2.3mm之鋼板作為素材，同時前述板厚之減少率會明顯抑制為15%以下，因此，在無需進行對彎曲部149a之補強之程度下具有充分之強度。

圖16A是應用本發明所製造之彎曲零件之另一 其他實施例，且為頂板152自其中一端部朝另一端部展開之彎曲零件150之立體圖，圖16B是自上方看彎曲零件150之平面圖，圖16C是彎曲零件150之側視圖，再者，圖16D是自其中一端部看彎曲零件150之正視圖。

如圖16A~圖16D所示，彎曲零件150具備：頂板152；縱壁154、156，其沿著頂板152之稜線152a、152b延伸設置成相互平行；及向外凸緣158a、158b，其與縱壁154、156之前端連接；又，側視下呈現略呈S字形。頂板152形成未存在於一平面內之彎曲成略呈S字狀之曲面。向外凸緣158a、158b延伸設置成相對於頂板152略呈平行，且與頂板152相同，形成未存在於一平面內之彎曲成略呈S字狀之曲面。縱壁154、156分別於圖21C與紙面平行之平面內彎曲成略呈S字狀。於圖18A~圖18E之彎曲零件10中，頂板12之寬度於長向一定，然而，圖16A~圖16D之彎曲零件150是頂板152自彎曲零件150之其中一端部朝另一端部展開。

圖17A是使用預加工坯料而製造彎曲零件70之本發明之方法之說明圖，且為該方法中使用的素材金屬板72之立體圖，圖17B是顯示業已將素材金屬板72預加工之狀態之立體圖，圖17C是自業已預加工之素材金屬板成形之彎曲零件之立體圖，再者，圖17D是進一步地以業經修整之狀態顯示圖17C所示之彎曲零件之立體圖。

再者，於本發明中，亦可作成將素材金屬板預加工，然後，使用該業已預加工之素材金屬板而藉由前述方法壓製成形。

舉例言之，於業已如圖17A所示般裁切成預定形狀之素材金屬板72，進行如圖17B所示般形成複數座面74之預加工，然後，藉由已述方法，將具有複數座面74之素材金屬板72如圖17C所示般壓製成形而作成壓製成形體76。

此時，由於藉由襯墊將頂板部分壓制於衝頭，因此，為了防止業已預加工之座面74變形，宜於襯墊與衝頭分別設置相當於座面74之形狀，並作成可加壓、夾持而使座面74不會變形。又，於壓製成形後，亦可進一步地進行修整加工等之後加工而作成圖17D所示之完成品70。

501‧‧‧壓製成形裝置

502‧‧‧衝模

503‧‧‧襯墊

504‧‧‧衝頭

505‧‧‧坯料夾

506‧‧‧襯墊加壓裝置

507‧‧‧坯料夾加壓裝置

601‧‧‧素材金屬板

Claims (10)

1. 一種彎曲零件之製造方法，其為使用壓製成形裝置，將素材金屬板利用冷間或溫間壓製成形，藉此，製造彎曲零件之方法，且前述壓製成形裝置具備衝模及襯墊、以及配置成與該衝模及襯墊對向之衝頭及坯料夾，前述彎曲零件具備本體，且前述本體具有藉由長型之頂板、與該頂板之兩端部連接且朝與該頂板略呈正交之方向延伸之2個縱壁、及與該2個縱壁各自連接之2個向外凸緣所構成的帽形之橫截面形狀，並且具有於前述頂板之長向之一部分中，前述頂板、前述2個縱壁及前述2個向外凸緣皆朝前述縱壁之高度方向彎曲成弧狀之外形，該彎曲零件之製造方法之特徵在於：藉由前述襯墊及前述衝頭，將配置於前述衝模及前述襯墊與前述衝頭及前述坯料夾間之素材金屬板中成形為前述頂板之部分加壓夾持而保持為不使其面外變形的狀態，並且藉由前述坯料夾及前述衝模，將前述素材金屬板中成形為前述縱壁及前述向外凸緣之部分加壓夾持而保持為不使其面外變形的狀態，並且一面維持該保持狀態，一面將前述坯料夾及前述衝模相對於前述襯墊及前述衝頭相對地朝配置前述衝頭及前述坯料夾之側移動，藉此，成形前述彎曲零件。
2. 如請求項1之彎曲零件之製造方法，其中前述襯墊與具有一定行程之襯墊加壓裝置接連，並且前述坯料夾與坯 料夾加壓裝置接連，再者，於前述彎曲零件之成形完成後，使用前述襯墊加壓裝置及前述坯料夾加壓裝置，固定成前述坯料夾不會相對於前述衝頭相對地移動，並且使該坯料夾不會將前述彎曲零件壓制於前述衝模後，使前述衝模及前述襯墊與前述坯料夾及前述衝頭分離，而自前述壓製成形裝置取出前述彎曲零件。
3. 如請求項1之彎曲零件之製造方法，其中前述襯墊與襯墊加壓裝置接連，並且前述坯料夾與具有一定行程之坯料夾加壓裝置接連，再者，於前述彎曲零件之成形完成後，使用前述襯墊加壓裝置及前述坯料夾加壓裝置，固定成前述襯墊不會相對於前述衝模相對地移動，並且使該襯墊不會將前述彎曲零件壓制於前述衝頭後，使前述衝模及前述襯墊與前述坯料夾及前述衝頭分離，而自前述壓製成形裝置取出前述彎曲零件。
4. 如請求項1至3中任一項之彎曲零件之製造方法，其中前述衝模具有包含前述彎曲零件中的前述縱壁及前述凸緣各自之外表面之形狀的內面形狀，前述襯墊具有包含前述彎曲零件中的前述頂板之外表面之形狀的外面形狀，前述衝頭具有包含前述彎曲零件中的前述頂板及前述縱壁各自之內表面之形狀的外面形狀，並且前述坯料夾具有包含前述彎曲零件中的前述凸緣之內表面之形狀的外面形狀。
5. 如請求項1至3中任一項之彎曲零件之製造方法，其中前述橫截面形狀中的前述頂板及前述縱壁所構成之內角 為90~92°。
6. 如請求項1至3中任一項之彎曲零件之製造方法，其中於前述彎曲零件之成形完成時間點之前述衝模中成形前述縱壁之部分與前述衝頭中成形前述縱壁之部分之餘隙為前述素材金屬板之板厚之100~120%。
7. 如請求項1至3中任一項之彎曲零件之製造方法，其中前述素材金屬板是板厚為0.8~3.2mm並且抗拉強度為200~1600MPa之鋼板。
8. 如請求項1至3中任一項之彎曲零件之製造方法，其藉由前述襯墊，以0.1MPa以上之壓制壓力將素材金屬板中成形為前述頂板之部分壓制於前述衝頭而加壓，並且藉由前述坯料夾，以0.1MPa以上之壓制壓力將前述素材金屬板中成形為前述縱壁及前述向外凸緣之部分壓制於前述衝模而加壓。
9. 如請求項1至3中任一項之彎曲零件之製造方法，其中前述素材金屬板是業已將前述素材金屬板預加工之預加工金屬板。
10. 如請求項2或請求項3之彎曲零件之製造方法，其對取出自前述壓製成形裝置之前述彎曲零件進行後加工。