冲压成形用模具设计方法、冲压成形用模具的利记博彩app

冲压成形用模具设计方法、冲压成形用模具的利记博彩app
【专利摘要】通过从冲压成形用模具的最小曲率半径R0和成形极限图中的平面应变区域的极限应变εf求出产生延展性所主导的裂纹的情况下的金属板表面的应变，导出在其为极限表面应变εcritical以下的情况下能够判定成不会发生弯曲性所主导的裂纹的预测式“R0/t≥(2R/t+(2R/t+1)εf)/2(1-(1+2R/t)εf)”。而且，对为了防止产生弯曲性所主导的裂纹而模具所需要的最小的曲率半径R0进行预测，设计出曲率半径为曲率半径R0以上的模具。
【专利说明】冲压成形用模具设计方法、冲压成形用模具
【技术领域】
[0001]本发明涉及在以不会使金属板产生裂纹的情况下能够冲压成形为所期望的形状的冲压成形用模具设计方法、及使用该方法制成的冲压成形用模具。
【背景技术】
[0002]冲压成形是代表性的金属加工方法的一种，在一对模具之间夹持金属板并对其进行夹压，使钢板等金属板仿照模具形状而成形，从而得到所期望的形状的部件，冲压成形用于汽车部件、机械部件、建筑构件、家电制品等广泛的制造领域中。
[0003]近年来，尤其在汽车部件的冲压成形中，扩大了高强度钢板的利用，但注意到，随着被加工材料的强度增加而冲压成形性降低。作为其对策，存在如下方法:如使金属组织由硬质相和软质相这双相构成的钢板(Dual Phase钢板)、和有效利用了残余奥氏体的钢板(TRIP !Transformation Induced Plasticity,相变诱发塑性)等那样，同时谋求强度和伸长率，来提高金属板自身的机械特性。其原因在于，冲压成形性与金属板的伸长率相关。
[0004]通常情况下，金属板的冲压成形性以成形极限图表示。该成形极限图是将对金属板施加各种双轴应力而金属板产生裂纹的阶段或即将产生裂纹前的应变作为极限值的线图。用于提高该成形极限的测定精度或预测精度的试验非常盛行，验证出了其与各种材料特性之间的影响(例如，参照非专利文献I)。
[0005]另外，也实行着如下方法:通过使用该成形极限图来进行基于有限元法的冲压成形仿真，来探寻金 属板不会产生裂纹的成形条件(例如，参照专利文献I)。
[0006]现有技术文献
[0007]非专利文献
[0008]非专利文献I 铁和钢”，顾莉薇(Liwei Gu)，另外3名，日本铁钢协会，第88卷(2002年)，第2号，p88~94，“薄板材料的冲压成形中的成形极限的预测和加工硬化特性的影响”
[0009]专利文献
[0010]专利文献1:日本特开2007-152407号公报
【发明内容】

[0011]本发明人在各种成形条件下实施高强度钢板的冲压成形之后发现，存在很多与使用了冲压成形仿真而得到的裂纹的预测结果大幅偏离的事例，产生了与图1的(a)所示那样的延展性所主导的裂纹不同的裂纹。经过反复锐意研究，结果明确了，该裂纹与金属板的弯曲性的相关性强，是图1的(b)所示那样的从板表面产生龟裂而直至形成裂纹的、弯曲性所主导的裂纹，即使在使用伸长率优异的高强度钢板进行冲压成形时也容易产生。也就是说，在产生弯曲性所主导的裂纹的情况下，在以金属板的延展性为基准来进行冲压成形性的评估和裂纹预测的现有方法中，即使金属板具有优异的延展性，也具有在冲压成形中途产生裂纹的可能性。[0012]本发明是为了解决上述问题点而发明的，其技术课题在于，对为了防止在冲压成形中途产生弯曲性所主导的裂纹而需要的模具形状进行预测，并设计出不会产生弯曲性所主导的裂纹的模具。
[0013]为了解决上述课题，发明人对弯曲性所主导的裂纹的产生反复进行了各种研究，结果发现，弯曲性所主导的裂纹的产生条件和金属板的弯曲性R/t的相关性强。在此，弯曲性R/t是通过弯曲试验得到的金属板的机械特性，使在金属板的表面不会产生龟裂的最小弯曲半径(以不产生裂纹的方式弯曲的最小弯曲半径(极限弯曲半径))R除以板厚t而表示。发明人了解到，若对各种金属板实施90度V形弯曲试验并将在金属板表面产生龟裂时的弯曲外侧表面的应变确定为极限表面应变ε raitic;al，则在冲压成形时的金属板表面的应变超过极限表面应变eraitic;al的情况下，产生弯曲性所主导的裂纹。
[0014]因此，发明出以下预测式，通过根据冲压成形用模具的最小曲率半径Rtl和成形极限图中的平面应变区域的极限应变ε {而求出产生延展性所主导的裂纹的情况下的金属板表面的应变，能够在其为极限表面应变eraitic;al以下的情况下判定成不会产生弯曲性所主导的裂纹。
[0015]R0/t ≥(2R/t+(2R/t+l) ε f)/2 (1-(l+2R/t) ε f)
[0016]即，根据上式对为了防止产生弯曲性所主导的裂纹而模具所需要的最小曲率半径R0进行预测，设计出曲率半径为曲率半径Rtl以上的模具。
[0017]本发明基于上述见解而完成，其要旨如下所述。
[0018](I) 一种冲压成形用模具设计方法，将冲压成形用模具的最小曲率半径定义为Rtl,将在冲压成形用金属板的平面应变区域中产生裂纹的极限应变定义为ε f，将上述冲压成形用金属板的板厚定义为t，将以不会在上述冲压成形用金属板的表面产生裂纹的方式弯曲的最小的弯曲半径定义为R，
[0019]将上述冲压成形用模具的最小曲率半径Rtl设定成满足下式的范围，
[0020]R0/t ≥(2R/t+(2R/t+l) ε f)/2 (1-(l+2R/t) ε f)。
[0021](2)如上述(I)所述的冲压成形用模具设计方法，根据上述冲压成形用金属板的成形极限图求出上述极限应变ef。
[0022](3) 一种冲压成形用模具，使用上述(I)或(2)所述的冲压成形用模具设计方法而制成。
[0023]发明效果
[0024]根据本发明，在对作为对象的金属板进行冲压成形时，能够防止产生弯曲性所主导的裂纹，因此能够稳定地进行冲压成形，也能够明显地有助于降低冲压成形品的不合格率。
[0025]另外，能够在设计阶段高精度地预测冲压成形用模具的形状，有助于缩短冲压成形用模具的制造时间。
[0026]而且，也具有能够高精度地预测在对汽车的面板部件、构造部件、骨架部件等各种部件进行冲压成形时使用的金属板的选择是否合适。
【专利附图】

【附图说明】
[0027]图1是表示延展性所主导的金属板的裂纹形态、及弯曲性所主导的金属板的裂纹形态的图。
[0028]图2是表示在制作成形极限图时使用的试验片的形状的图。
[0029]图3是成形极限图的说明图。
[0030]图4是表示实验材料A、实验材料B的成形极限图的图。
[0031]图5是表示帽形成形模具的形状的图。
[0032]图6是表示在帽形成形中使用的试验片的形状的图。
[0033]图7是表示以帽形形状成形直至产生裂纹的实验材料的示意图。
【具体实施方式】
[0034]以下，基于【专利附图】

【附图说明】本发明的实施方式。
[0035](成形极限图的利记博彩app)
[0036]为了制作成形极限图(FLD:Forming Limit Diagram),首先,将金属板加工成图2所示那样宽度为10?IOOmm的具有各种宽度的试验片。在此，准备改变了宽度的各种试验片的理由在于，使应变比(最小主应变与最大主应变的比)在大范围内变化。
[0037]接下来,对金属板表面施加标记。标记的形状是圆图案、点图案、网格图案、同心圆图案等，只要在成形后能够计测应变即可。另外，标记方法存在电解蚀刻、光刻、基于油墨的转印(压花印刷)等，可以使用任一方法，但为了防止产生龟裂而不优选划线。
[0038]接下来，使用顶端曲率半径为25mm以上的球头形状的冲头对上述试验片进行凸肚成形，在板产生裂纹或缩颈的时刻，或在板表面产生龟裂的时刻结束成形。此外，将冲头顶端的最小曲率半径限定成25mm的理由在于,若低于25mm,则无法忽略冲头顶端部分的变形区域上的弯曲变形的影响。
[0039]在上述凸肚成形结束后，对冲头顶端所抵接的部分的标记位置或形状变化进行计测，求出最大主应变和最小主应变。通过对各种宽度的试验片重复进行该过程，能够在大范围内得到最大主应变及最小主应变。然后，对上述那样得到的最大主应变及最小主应变的测定结果进行二维显示，得到图3所示那样的成形极限图。在此，将弯曲变形那样的最小主应变接近于O的区域称作平面应变区域，其极限应变以图3的ε f表示。
[0040]此外，在以金属板的延展性为判定基准的以往的裂纹的预测方法中，对隔着成形极限图的成形极限线而存在于裂纹产生区域和无裂纹区域中的哪一侧进行确认，在存在于裂纹产生区域的情况下，预测成产生了裂纹。
[0041](导出预测式)
[0042]说明对金属板所需要的弯曲性进行预测的实施例。
[0043]当使作为对象的金属板在90度V形弯曲试验下的极限弯曲半径为R、使金属板的板厚为t时，基于纯弯曲理论，弯曲外侧的极限表面应变ε critical以式(I)表示。
[0044]ecritical = t/(t+2R).........(I)
[0045]另外，关于冲压成形时在平面应变区域受到弯曲变形的金属板，当使模具的最小弯曲半径(最小曲率半径)为Rtl时，金属板表面的极限应变εΚ(ι以对成形极限图中的平面应变区域的极限应变4加上基于弯曲变形的应变增加量而得到的式(2)表示。
[0046]ε Ε0 = ε f+t/ (t+2R0).........(2)
[0047]在此，由于ε critical是在平面应变区域中不产生弯曲性所主导的裂纹的应变的极限值，所以避免产生弯曲影响裂纹的条件为式(3)。
[0048]ε critical ≥ε Ε0.........(3)
[0049]根据式⑴~(3)，为了防止弯曲性所主导的裂纹而需要的模具的最小弯曲半径(最小曲率半径)Rtl能够从下述的式(4)求出。
[0050]R0/t ≥(2R/t+(2R/t+l) ε f)/2 (1-(l+2R/t) ε f).........(4)
[0051]因此，通过将模具的最小弯曲半径(最小曲率半径)设计成式⑷所示的最小弯曲半径(最小曲率半径)Rtl以上，能够设计出在冲压成形时不会产生弯曲性所主导的裂纹的模具。
[0052]此外，本实施方式的作为对象的模具设想成最小弯曲半径(最小曲率半径)Rtl不足25mm。其原因在于，在使用最小弯曲半径(最小曲率半径)Rtl为25mm以上的模具对金属板进行冲压成形的情况下，弯曲变形的影响减小，容易成为延展性所主导的裂纹形态。
[0053]另外，本实施方式的作为对象的金属板设想成为板厚t为0.5mm以上、拉伸强度为980MPa以上、极限弯曲半径R为1mm以上。其原因在于，若板厚t小于0.5mm，则即使对金属板施加弯曲变形，在弯曲外侧表面产生的应变也较小，难以产生弯曲性所主导的裂纹。另外，原因还在于，拉伸强度低于980MPa那样的材料一般弯曲性优异，另外，在极限弯曲半径R低于Imm那样的弯曲性R/t优异的材料中，一般在冲压成形所使用的模具的最小弯曲半径(最小曲率半径)的范围内，弯曲性所主导的裂纹不会成为问题。
[0054](实施例)
[0055]首先，以图2所示的形状，将延展性(总伸长率)大致相等、弯曲性不同的表1所示的两种实验材料A、B制成最窄部分的宽度为10~IOOmm的多种试验片,在该试验片表面上通过电解蚀刻以标点间距离1.0mm标记出点图案。然后，使用顶端最小曲率半径为25mm的球头冲头对上述试验片进行凸肚成形。此外，在使用球头冲头的凸肚成形中，进行成形直至在钢板上产生贯穿裂纹。接下来，对于凸肚成形后的试验片，测定冲头顶端附近的点间隔的变化,求出最大主应变及最小主应变并制成成形极限图。
[0056][表 I]
[0057]
【权利要求】
1.一种冲压成形用模具设计方法，其中， 将冲压成形用模具的最小曲率半径定义为Rtl,将在冲压成形用金属板的平面应变区域中产生裂纹的极限应变定义为ef，将所述冲压成形用金属板的板厚定义为t，将以不会在所述冲压成形用金属板的表面产生裂纹的方式弯曲的最小的弯曲半径定义为R， 将所述冲压成形用模具的最小曲率半径Rtl设定成满足下式的范围，
R0/t ≥(2R/t+(2R/t+l) ε f)/2(l_(l+2R/t) ε f)。
2.如权利要求1所述的冲压成形用模具设计方法，其中， 根据所述冲压成形用金属板的成形极限图求出所述极限应变ε f。
3.—种冲压成形 用模具，使用权利要求1或2所述的冲压成形用模具设计方法而制成。
【文档编号】B21D22/00GK104010745SQ201280063625
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2012年12月18日 优先权日:2011年12月21日
【发明者】藤井祐辅, 新宫丰久, 山崎雄司, 樋贝和彦 申请人:杰富意钢铁株式会社