СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТФОРМОВАННОГО ПРЕССОВАНИЕМ ИЗДЕЛИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ПРЕССОВАНИЕМ
METHOD OF PRESS-FORMED PRODUCT MANUFACTURE AND DEVICE FOR FORMING BY PRESSING

Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение относится к способу изготовления отформованного прессованием изделия и устройству для формования прессованием. В частности, настоящее изобретение относится к способу изготовления отформованного прессованием изделия, которое выполнено из высокопрочного стального листа, имеющего прочность на разрыв при растяжении 390 МПа или более, и имеет по существу желобчатое поперечное сечение, и к устройству для формования прессованием, подлежащему использованию для изготовления отформованного прессованием изделия.
[Уровень техники]
[0002] Пол кузова автомобиля (в дальнейшем называемый просто «полом») имеет жесткость для того, чтобы главным образом противодействовать кручению и изгибу кузова транспортного средства при движении транспортного средства, а также перераспределяет ударную нагрузку в случае столкновения транспортного средства. Пол также существенно влияет на вес автомобильного кузова. Соответственно, требуется, чтобы пол имел противоречащие друг другу характеристики, то есть высокую жесткость и малый вес. Пол включает плоские панели, которые соединены друг с другом посредством сварки, элементы, проходящие в направлении ширины транспортного средства, которые имеют по существу желобчатые поперечные сечения и прикреплены к плоским панелям вдоль направления ширины транспортного средства, и продольные элементы транспортного средства, которые имеют по существу желобчатые поперечные сечения и прикреплены к плоским панелям вдоль направления спереди назад кузова транспортного средства.
[0003] Плоские панели включают, например, приборную панель, переднюю панель пола, заднюю панель пола и тому подобное. Элементы, проходящие в направлении ширины транспортного средства, представляют собой элементы, закрепленные посредством сварки и расположенные вдоль направления ширины транспортного средства по отношению к данным плоским панелям для повышения жесткости и прочности пола. Элементы, проходящие в направлении ширины транспортного средства, включают, например, поперечные элементы пола, поперечные элементы сидений и тому подобное. Продольные элементы транспортного средства представляют собой элементы, закрепленные посредством сварки и расположенные вдоль направления спереди назад автомобильного кузова для повышения жесткости и прочности пола. Выполненные с наружной отбортовкой, продольные элементы транспортного средства включают, например, боковые части нижнего обвязочного бруса кузова, боковые элементы и тому подобное. Из них упрочняющие элементы, такие как элементы, проходящие в направлении ширины транспортного средства, и продольные элементы транспортного средства, как правило, присоединены к другим элементам посредством наружных отбортованных кромок, образованных на концах упрочняющих элементов. Например, поперечина пола, которая представляет собой пример элементов, проходящих в направлении ширины транспортного средства, присоединена к туннельной части передней панели пола и к боковой части нижнего обвязочного бруса кузова посредством наружных отбортованных кромок, которые образованы на обоих концах поперечины пола.
[0004] Фиг.19(а) и 19(b) иллюстрируют поперечину 1 пола, которая представляет собой типовой пример элемента, присоединенного к другим элементам посредством наружных отбортованных кромок 4, образованных на обоих определяемых в продольном направлении концах элемента. Фиг.19(а) представляет собой вид в перспективе поперечины 1 пола, и фиг.19(b) представляет собой вид по стрелке А на фиг.19(а).
[0005] Передняя панель 2 пола усилена, например, посредством туннельной части (непоказанной), которая присоединена к верхней поверхности (поверхности внутренней стороны) передней панели 2 пола, а также посредством боковой части 3 нижнего обвязочного бруса кузова и поперечины 1 пола. Туннельная часть представляет собой конструктивный элемент, выступающий к внутренней стороне транспортного средства по существу вдоль определяемого в направлении ширины центра передней панели 2 пола. Боковая часть 3 нижнего обвязочного бруса кузова приварена точечной сваркой к верхней поверхности передней панели 2 пола на каждом определяемом в направлении ширины крае передней панели 2 пола. Оба конца поперечины 1 пола приварены точечной сваркой к туннельной части и к боковой части 3 нижнего обвязочного бруса кузова посредством наружных отбортованных кромок 4, образованных на обоих концах, определяемых в продольном направлении. Это обеспечивает повышение жесткости пола и способности к перераспределению нагрузки при приложении ударной нагрузки.
[0006] Как описано выше, поперечина 1 пола представляет собой важный конструктивный элемент, предназначенный для выполнения функции повышения жесткости автомобильного кузова и поглощения ударной нагрузки в случае бокового столкновения. Соответственно, для уменьшения веса кузова и повышения безопасности при столкновениях высокопрочный стальной лист меньшей толщины и большей прочности, например, такой как высокопрочный стальной лист, имеющий прочность на разрыв при растяжении 390 МПа или более (высокопрочная листовая сталь или листовая сталь с высокой прочностью при растяжении), использовался в качестве материала для поперечины 1 пола в последние годы. Тем не менее, по-прежнему существует большая потребность в поперечине 1 пола, которая имеет в большей степени улучшенную способность к перераспределению нагрузки при приложении ударной нагрузки. Для удовлетворения данной потребности необходимо улучшить способность к перераспределению нагрузки, возникающей при приложении ударной нагрузки, не только за счет повышения прочности материала как такового, но также за счет модификации формы поперечины 1 пола.
[0007] Несмотря на то, что патентные документы 1-3 не имеют целью образование поперечины пола, в патентных документах 1-3 раскрыты изобретения, предназначенные для устранения дефектов при фиксации формы отформованных прессованием изделий, выполненных из высокопрочных материалов, посредством модификации механизмов с подушками, используемых вместе со матрицами. В данных изобретениях были сделаны попытки обеспечить улучшение способности к фиксации формы после формования прессованием посредством преднамеренного образования изгиба материала во время формообразования в зависимости от взаимного расположения верхней части пуансона и плоской подушки только в той части, которая обращена к плоской части верхней части пуансона.
[Документы предшествующего уровня техники]
[Патентные документы]
[0008] [Патентный документ 1] JP 4438468B
[Патентный документ 2] JP 2009-255116A
[Патентный документ 3] JP 2012-051005А
[Сущность изобретения]
[Проблемы, решаемые изобретением]
[0009] Для повышения жесткости пола и способности пола к перераспределению нагрузки при приложении ударной нагрузки предпочтительно, чтобы наружные отбортованные кромки, образованные на обоих концах поперечины пола, были выполнены непрерывными и были присоединены к элементам, таким как туннельная часть передней панели пола и боковая часть нижнего обвязочного бруса кузова. Другими словами, как будет описано позднее, предпочтительно, чтобы наружные отбортованные кромки были образованы также на определяемых в продольном направлении концах гребней поперечины пола и были выполнены непрерывными вдоль по меньшей мере дна желобчатого элемента и гребней. Между тем, термин «наружная отбортованная кромка» в используемом в данном документе смысле относится к отбортованной кромке, образованной так, что конец изделия, обработанного давлением и имеющего по существу желобчатое поперечное сечение, отогнут наружу от желобчатого элемента, и термин «наружная непрерывная отбортованная кромка» относится к наружной отбортованной кромке, которая образована как непрерывная вдоль по меньшей мере гребней и дна желобчатого элемента.
[0010] Однако при формообразовании наружной непрерывной отбортованной кромки, включающей концы гребней, посредством использования формования прессованием, такое формообразование наружной отбортованной кромки, которая должна быть образована на концах гребней, становится отгибанием кромки с вытяжкой, что обуславливает тенденцию к возникновению трещин на краях наружной отбортованной кромки. Кроме того, при формообразовании наружной непрерывной отбортованной кромки, которая включает концы гребней, посредством использования формования прессованием имеет место тенденция к образованию складок рядом с основанием отбортованных кромок, образованных вблизи концов гребней. Данные дефекты во время формования прессованием возникают чаще, когда прочность материала отформованного прессованием изделия становится выше. Кроме того, данные дефекты возникают чаще, когда степень вытяжки при отбортовке краев/кромок во время образования отбортованных кромок на концах гребней становится больше, другими словами, когда угол θ между дном 1с желобчатого элемента и каждой вертикальной стенкой 1d на фиг.19(b) становится меньше. Кроме того, данные дефекты возникают чаще, когда высота h отформованного прессованием изделия на фиг.19(b) становится больше, поскольку в наружной отбортованной кромке создается большее растягивающее напряжение.
[0011] Существует тенденция, заключающаяся в том, что упрочняющие элементы, такие как элементы, проходящие в направлении ширины транспортного средства, и продольные элементы транспортного средства являются более упрочненными, когда автомобильный кузов становится легче. Кроме того, имеет место тенденция проектирования подобных упрочняющих элементов с такой формой, при которой степень вытяжки при отбортовке кромок становится больше при формообразовании наружной непрерывной отбортованной кромки вследствие требований к свойствам и формы соединения, предназначенного для соединения с другим элементом. В данных обстоятельствах при использовании методов формования прессованием, известных в данной области техники, было трудно уменьшить растрескивание в наружной непрерывной отбортованной кромке и складкообразование вблизи концов гребней. Соответственно, вследствие ограничений при формовании прессованием приходилось выполнять - с сопутствующим ухудшением свойств упрочняющего элемента - надрезы в зонах, соответствующих концам гребней, на наружной отбортованной кромке, образованной на конце упрочняющего элемента, выполненного из высокопрочного стального листа. Другими словами, наружная отбортованная кромка 4 должна быть прерывистой вследствие надрезов 4а, образованных в зонах концов гребней 1а, как проиллюстрировано на фиг.19(а) и фиг.19(b).
[0012] Кроме того, фраза «выполнить надрез на отбортованной кромке» в используемом в данном документе смысле означает выполнить надрез, образуемый в направлении всей ширины отбортованной кромки, что делает отбортованную кромку прерывистой. Термин «ширина отбортованной кромки» используется так, что он имеет такое же значение, как высота отбортованной кромки. Когда ширина отбортованной кромки выполнена частично малой, но, тем не менее, остается часть отбортованной кромки, это не означает, что надрез выполнен на отбортованной кромке.
[0013] При использовании каждого из известных изобретений, раскрытых в патентных документах 1-3, трудно образовать заданную наружную непрерывную отбортованную кромку вдоль по меньшей мере дна желобчатого элемента и гребней на конце отформованного прессованием изделия, которое выполнено из высокопрочного стального листа, имеющего прочность на разрыв при растяжении 390 МПа или более, и которое имеет дно, гребни и вертикальные стенки желобчатого элемента, которые образуют по существу желобчатое поперечное сечение. Следовательно, при образовании отформованного прессованием изделия, имеющего наружную отбортованную кромку, в соответствии с известными изобретениями, раскрытыми посредством патентных документов 1-3, необходимо выполнять надрезы в зонах на концах гребней. То есть, при использовании известных изобретений, раскрытых в патентных документах 1-3, отформованные прессованием изделия, имеющие наружную отбортованную кромку, не могут быть образованы без снижения выпуска отформованных прессованием изделий, которые должны быть получены.
[0014] Задача настоящего изобретения состоит в разработке способа изготовления отформованного прессованием изделия и устройства для формования прессованием, которые могут обеспечить уменьшение растрескивания на крае наружной непрерывной отбортованной кромки и складкообразования рядом с основанием отбортованной кромки вблизи концов гребней при формообразовании отформованного прессованием изделия, которое выполнено из высокопрочного стального листа, имеющего прочность на разрыв при растяжении 390 МПа или более, и которое имеет по существу желобчатое поперечное сечение и наружную непрерывную отбортованную кромку.
[Средства для решения проблемы (проблем)]
[0015] Для решения вышеописанной проблемы в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения разработан способ изготовления отформованного прессованием изделия посредством формования прессованием формуемого материала, образованного из высокопрочного стального листа с прочностью на разрыв при растяжении 390 МПа или более, при этом отформованное прессованием изделие продолжается в заданном направлении, имеет по существу желобчатое поперечное сечение, пересекающее заданное направление, и включает дно желобчатого элемента, гребень, продолжающийся до дна желобчатого элемента, вертикальную стенку, продолжающуюся до гребня, и наружную непрерывную отбортованную кромку, образованную непрерывно вдоль по меньшей мере дна желобчатого элемента и гребня на по меньшей мере одном конце в заданном направлении, при этом способ включает: первый этап, на котором при использовании первого устройства для формования прессованием, включающего первый пуансон, первую матрицу, первую подушку и вторую подушку, при этом обе подушки обращены к первому пуансону, первая подушка прижимает по меньшей мере участок части, которой должна быть придана форма дна желобчатого элемента, в формуемом материале для прижатия формуемого материала к первому пуансону так, что конец формуемого материала, продолжающийся до части, которой должна быть придана форма дна желобчатого элемента, поднимается в направлении, противоположном по отношению к направлению прижатия, и по меньшей мере участок части, которой должна быть придана форма дна желобчатого элемента, удерживается первой подушкой и первым пуансоном, и вторая подушка впоследствии прижимает по меньшей мере участок конца в заданном направлении в части, которой должна быть придана форма гребня, к первому пуансону так, что конец в заданном направлении, продолжающийся до части, которой должна быть придана форма гребня, поднимается в направлении, противоположном по отношению к направлению прижатия, и часть, которой должна быть придана форма гребня, изгибается в направлении прижатия, и одновременно по меньшей мере участок части, которой должна быть придана форма гребня, удерживается второй подушкой и первым пуансоном, и первый пуансон и первая матрица выполняют формование прессованием для образования промежуточного изделия, когда формуемый материал удерживается первой подушкой и второй подушкой; и второй этап, на котором при использовании второго устройства для формования прессованием, включающего второй пуансон и вторую матрицу, второй пуансон и вторая матрица выполняют формование прессованием промежуточного изделия для образования отформованного прессованием изделия.
[0016] На первом этапе вторая подушка может прижимать к первому пуансону часть с длиной, составляющей по меньшей мере 1/3 длины периметра поперечного сечения в части, которой должна быть придана форма гребня, начиная от границы между частью, которой должна быть придана форма гребня, и частью, которой должна быть придана форма дна желобчатого элемента.
[0017] Первая подушка и вторая подушка могут поддерживаться первой матрицей, и первая подушка, вторая подушка и первая матрица могут последовательно прижимать формуемый материал в данном порядке, когда первая матрица перемещается к первому пуансону.
[0018] Формование прессованием на первом этапе может представлять собой формование гибкой.
[0019] Формование прессованием на первом этапе может представлять собой глубокую вытяжку.
[0020] Отформованное прессованием изделие может представлять собой отформованное изделие, в котором по меньшей мере одна из ширины дна желобчатого элемента и высоты вертикальной стенки постепенно увеличивается к концу, имеющему наружную непрерывную отбортованную кромку.
[0021] Для решения вышеописанной проблемы в соответствии с другим аспектом настоящего изобретения разработано устройство для формования прессованием, используемое для изготовления отформованного прессованием изделия, продолжающегося в заданном направлении, имеющего по существу желобчатое поперечное сечение, пересекающее заданное направление, и включающего дно желобчатого элемента, гребень, продолжающийся до дна желобчатого элемента, вертикальную стенку, продолжающуюся до гребня, и наружную непрерывную отбортованную кромку, образованную непрерывно вдоль по меньшей мере дна желобчатого элемента и гребня на по меньшей мере одном конце в заданном направлении, при этом устройство для формования прессованием включает: пуансон, матрицу и подушку, обращенную к пуансону, при этом пуансон и матрица выполняют формование прессованием, когда формуемый материал, образованный из высокопрочного стального листа с прочностью на разрыв при растяжении 390 МПа или более, удерживается подушкой и пуансоном. Подушка включает первую подушку и вторую подушку, отличающуюся от первой подушки. Первая подушка прижимает по меньшей мере участок части, которой должна быть придана форма дна желобчатого элемента, в формуемом материале к пуансону и удерживает указанный участок у пуансона. Вторая подушка прижимает по меньшей мере участок конца в части, которой должна быть придана форма гребня, к пуансону так, что часть, которой должна быть придана форма гребня, изгибается в направлении прижатия, и по меньшей мере участок части, которой должна быть придана форма гребня, одновременно удерживается. Вторая подушка удерживает по меньшей мере участок части, которой должна быть придана форма гребня, после удерживания первой подушкой по меньшей мере участка части, которой должна быть придана форма дна желобчатого элемента.
[0022] Вторая подушка может прижимать часть с длиной, составляющей по меньшей мере 1/3 длины периметра поперечного сечения в части, которой должна быть придана форма гребня, начиная от границы между частью, которой должна быть придана форма гребня, и частью, которой должна быть придана форма дна желобчатого элемента.
[0023] Первая подушка и вторая подушка могут поддерживаться матрицей, и первая подушка, вторая подушка и матрица могут последовательно прижимать формуемый материал в данном порядке, когда матрица перемещается к пуансону.
[Эффект(-ы) от изобретения]
[0024] В соответствии с настоящим изобретением часть, которой должна быть придана форма дна желобчатого элемента, удерживается первой подушкой, и после этого концы частей, которым должна быть придана форма гребней, удерживаются вторыми подушками. После этого матрица и пуансон выполняют формование прессованием. Таким образом, перемещение (втягивание) материала стального листа уменьшается во время формования прессованием, так что уменьшаются растрескивание на краях наружной непрерывной отбортованной кромки и складкообразование рядом с основанием отбортованной кромки вблизи концов гребней. Соответственно, отформованное прессованием изделие, которое выполнено из высокопрочного стального листа, имеющего прочность на разрыв при растяжении 390 МПа или более, и имеет по существу желобчатое поперечное сечение и наружную непрерывную отбортованную кромку вдоль по меньшей мере дна желобчатого элемента и гребней на концах, может быть изготовлено без выполнения надрезов на отбортованных кромках и без снижения выхода продукции. Настоящее изобретение особенно эффективно при формообразовании отформованных прессованием изделий, в которых по меньшей мере одна из ширины дна желобчатого элемента и высоты вертикальной стенки постепенно увеличивается к концу, который имеет наружную непрерывную отбортованную кромку.
[Краткое описание чертежей)]
[0025] [Фиг.1] Фиг.1(а) представляет собой вид в перспективе, иллюстрирующий пример отформованного прессованием изделия, изготовленного в соответствии с представленным вариантом осуществления, и фиг.1(b) представляет собой сечение, выполненное по линии А-А на фиг.1(а).
[Фиг.2] Фиг.2(а) представляет собой вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий пример устройства для формования прессованием в соответствии с представленным вариантом осуществления, и фиг.2(b) представляет собой вид в перспективе, иллюстрирующий устройство для формования прессованием в соответствии с представленным вариантом осуществления.
[Фиг.3] Фиг.3(а) и фиг.3(b) представляют собой вид в поперечном разрезе и вид в перспективе, иллюстрирующие состояние, в котором первая подушка удерживает часть, которой должна быть придана форма дна желобчатого элемента.
[Фиг.4] Фиг.4(а) и фиг.4(b) представляют собой вид в поперечном разрезе и вид в перспективе, иллюстрирующие состояние, в котором вторая подушка удерживает части, которым должна быть придана форма гребней.
[Фиг.5] Фиг.5 представляет собой характеристический график, иллюстрирующий взаимосвязь между длиной участка, который прижимается второй подушкой, в части, которой должна быть придана форма гребня, и минимальным значением степени уменьшения толщины листа на крае отбортованной кромки на конце гребня.
[Фиг.6] Фиг.6 представляет собой характеристический график, иллюстрирующий взаимосвязь между длиной участка, который прижимается второй подушкой, в части, которой должна быть придана форма гребня, и минимальным значением степени уменьшения толщины листа рядом с основанием отбортованной кромки на конце гребня.
[Фиг.7] Фиг.7 представляет собой вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий состояние, в котором матрица и пуансон выполняют формование прессованием формуемого материала.
[Фиг.8] Фиг.8(а) представляет собой вид в перспективе, иллюстрирующий пример, в котором подушка используется для одновременного прижатия дна желобчатого элемента и частей, которым должна быть придана форма гребней, и фиг.8(b) представляет собой вид для разъяснения состояния формуемого материала, когда подушка используется для выполнения формования прессованием.
[Фиг.9] Фиг.9(а) представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее место на отформованном прессованием изделии, в котором анализируется степень уменьшения толщины листа. Фиг.9(b) показывает результаты анализа для Сравнительного примера 1, и фиг.9(с) и фиг.9(d) показывают результаты анализа соответственно для Сравнительного примера 2 и Примера 1.
[Фиг.10] Фиг.10(а) иллюстрирует аналитическую модель в соответствии со Сравнительным примером 3, и фиг.10(b) и фиг.10(с) иллюстрируют аналитические модели соответственно в соответствии со Сравнительным примером 4 и Примером 2.
[Фиг.11] Фиг.11 представляет собой график, показывающий результаты анализа осевых нагрузок в аналитических моделях.
[Фиг.12] Фиг.12(а) представляет собой диаграмму, показывающую результаты анализа величины поглощения энергии удара для каждой аналитической модели при ходе при смятии, составляющем 10 мм, и фиг.12(b) представляет собой диаграмму, показывающую результаты анализа величины поглощения энергии удара для каждой аналитической модели при ходе при смятии, составляющем 20 мм.
[Фиг.13] Фиг.13(а)-13(с) представляют собой контурные графические изображения, показывающие распределение напряжений (МПа) в каждой аналитической модели вдоль направления Х при ходе при смятии, составляющем 5 мм.
[Фиг.14] Фиг.14(а)-14(с) представляют собой контурные графические изображения, показывающие распределение смещения из плоскости в каждой аналитической модели вдоль направления Z при ходе при смятии, составляющем 5 мм.
[Фиг.15] Фиг.15(а)-15(с) представляют собой контурные графические изображения, показывающие распределение эквивалентной пластической деформации в каждой аналитической модели при ходе при смятии, составляющем 5 мм.
[Фиг.16] Фиг.16(а)-16(с) представляют собой контурные графические изображения, показывающие распределение эквивалентной пластической деформации в каждой аналитической модели при ходе при смятии, составляющем 10 мм.
[Фиг.17] Фиг.17(а)-17(с) представляют собой контурные графические изображения, показывающие распределение эквивалентной пластической деформации в каждой аналитической модели при ходе при смятии, составляющем 15 мм.
[Фиг.18] Фиг.18(а)-18(с) представляют собой контурные графические изображения, показывающие распределение эквивалентной пластической деформации в каждой аналитической модели при ходе при смятии, составляющем 20 мм.
[Фиг.19] Фиг.19(а) представляет собой вид в перспективе, иллюстрирующий поперечину пола, которая представляет собой типовой пример элемента, присоединяемого к другим элементам посредством наружных непрерывных отбортованных кромок, образованных на обоих концах в продольном направлении. Фиг.19(b) представляет собой вид по стрелке А на фиг.19(а).
[Вариант(-ы) осуществления изобретения]
[0026] В дальнейшем (а) предпочтительный(-е) вариант(-ы) осуществления настоящего раскрытия изобретения будет(-ут) подробно описан(-ы) со ссылкой на приложенные чертежи. В данном описании и на приложенных чертежах конструктивные элементы, которые имеют по существу одинаковые функцию и конструкцию, обозначены одними и теми же ссылочными позициями, и повторяющееся разъяснение данных конструктивных элементов опущено.
[0027] 1. Отформованное прессованием изделие
Способ изготовления отформованного прессованием изделия и устройство для формования прессованием в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения разработаны для изготовления отформованного прессованием изделия, имеющего наружную непрерывную отбортованную кромку заданной формы. Соответственно, сначала будет разъяснено отформованное прессованием изделие, изготовленное в соответствии с представленным вариантом осуществления. Разъяснение будет выполнено с использованием приведенного в качестве примера, отформованного прессованием изделия, в котором ширина дна желобчатого элемента или высота вертикальных стенок постепенно увеличивается к концу, который имеет наружную непрерывную отбортованную кромку (такая форма отформованного прессованием изделия в дальнейшем названа «формой, расширяющейся к концу»).
[0028] Фиг.1(а) и 1(b) иллюстрируют пример отформованного прессованием изделия 10, изготовленного путем использования способа изготовления отформованного прессованием изделия и устройства для формования прессованием в соответствии с представленным вариантом осуществления. Фиг.1(а) представляет собой вид в перспективе, иллюстрирующий конструктивный элемент 100, включающий отформованное прессованием изделие 10, и фиг.1(b) представляет собой сечение, выполненное по линии А-А на фиг.1(а).
[0029] Отформованное прессованием изделие 10 представляет собой отформованное прессованием изделие, которое образовано как проходящее в заданном направлении (направлении, обозначенном стрелкой Хна фиг.1(а), а именно аксиальном направлении) и выполнено из высокопрочного стального листа, имеющего прочность на разрыв при растяжении 390 МПа или более, определенный посредством испытания на растяжение в соответствии с JIS Z2241 (JIS - Japanese Industrial Standard - Японский промышленный стандарт). Продольное направление отформованного прессованием изделия 10, проиллюстрированного на фиг.1(а), служит в качестве заданного направления. Однако заданное направление не ограничено продольным направлением отформованного прессованием изделия 100.
[0030] Отформованное прессованием изделие 10, проиллюстрированное на фиг.1(а), может быть использовано в качестве элемента, образующего конструктивный элемент 100 автомобильного кузова. К примерам конструктивного элемента 100 относятся поперечина пола, боковая часть нижнего обвязочного бруса кузова, передний боковой элемент и туннельный распорный элемент пола. Когда конструктивный элемент 100 используется в качестве упрочняющего элемента для автомобильного кузова, такого как поперечина пола, боковая часть нижнего обвязочного бруса кузова, передний боковой элемент, туннельный элемент пола или тому подобное, высокопрочный стальной лист, имеющий прочность на разрыв при растяжении, предпочтительно составляющий 590 МПа или более и более предпочтительно - 780 МПа ли более, используется в качестве материала для обработки давлением/формуемого материала.
[0031] Между тем, в используемом в данном документе смысле термин «конструктивный элемент 100» может быть применен для обозначения самогó отформованного прессованием изделия 10 (первого элемента), который не включает второй элемент 18, или составного элемента, в котором отформованное прессованием изделие 10 (первый элемент) присоединено (присоединен) ко второму элементу 18. Например, когда конструктивный элемент 100 используется в качестве поперечины пола, панель пола соответствует второму элементу 18, и само отформованное прессованием изделие 10, которое присоединено к панели пола, становится поперечиной пола, служащей в качестве конструктивного элемента 100. Кроме того, когда конструктивный элемент 100 используется в качестве боковой части нижнего обвязочного бруса кузова, отформованное прессованием изделие 10 (первый элемент) присоединено (присоединен) к закрывающей пластине или второму элементу, имеющему по существу желобчатое поперечное сечение, который аналогичен первому элементу, для образования составного элемента цилиндрической формы, и составной элемент цилиндрической формы служит в качестве конструктивного элемента 100.
[0032] Кроме того, когда конструктивный элемент 100 используется в качестве переднего бокового элемента, составной элемент цилиндрической формы, образованный из отформованного прессованием изделия 10 (первого элемента) и второго элемента, который по существу такой же, как в случае боковой части нижнего обвязочного бруса кузова, служит в качестве переднего бокового элемента. Однако в случае переднего бокового элемента второй элемент соответствует, например, гребенчатой панели верха, и само отформованное прессованием изделие 10, которое присоединено к гребенчатой панели верха, иногда называют передним боковым элементом.
[0033] Как проиллюстрировано на фиг.1(а), отформованное прессованием изделие 10 имеет дно 11 желобчатого элемента, гребни 12а, 12b, вертикальные стенки 13а, 13b, криволинейные части 14а, 14b и отбортованные кромки 15а, 15b. Два гребня 12а, 12b выполнены продолжающимися до обоих определяемых в направлении ширины концов дна 11 желобчатого элемента. Две вертикальные стенки 13а, 13b выполнены продолжающимися соответственно до двух гребней 12а, 12b. Две криволинейные части 14а, 14b выполнены продолжающимися соответственно до двух вертикальных стенок 13а, 13b. Две отбортованные кромки 15а, 15b выполнены продолжающимися соответственно до двух криволинейных частей 14а, 14b.
[0034] Кроме того, две отбортованные кромки 15а, 15b присоединены ко второму элементу 18, например, такому как закрывающая плита или отформованная прессованием панель, который образует кузов (например, к панели пола). Таким образом, отформованное прессованием изделие 10, служащее в качестве первого элемента, и второй элемент 18 образуют замкнутую форму поперечного сечения. Следует отметить, что криволинейные части 14а, 14b, продолжающиеся до вертикальных стенок 13а, 13b, и отбортованные кромки 15а, 15b, продолжающиеся до криволинейных частей 14а, 14b, могут быть исключены из отформованного прессованием изделия, изготовленного посредством использования способа изготовления отформованного прессованием изделия и устройства для формования прессованием в соответствии с представленным вариантом осуществления.
[0035] Отформованное прессованием изделие 10 имеет наружную непрерывную отбортованную кромку 16 на конце в продольном направлении. В отформованном прессованием изделии 10, проиллюстрированном на фиг.1(а) в качестве примера, наружная непрерывная отбортованная кромка 16 образована непрерывно на конце в продольном направлении, вдоль направления по периферии поперечного сечения дна 11 желобчатого элемента, гребней 12а, 12b и вертикальных стенок 13а, 13b. Тем не менее, достаточно, чтобы отформованное прессованием изделие 10 в соответствии с представленным вариантом осуществления имело наружную непрерывную отбортованную кромку 16, образованную на конце в продольном направлении по меньшей мере вдоль дна 11 желобчатого элемента, и гребней 12а, 12b.
[0036] Наружная непрерывная отбортованная кромка 16 образована на определяемом в продольном направлении конце отформованного прессованием изделия 10 посредством криволинейной поднимающейся поверхности 17, имеющей радиус r (мм) кривизны (см. фиг.1(b)). Кроме того, отформованное прессованием изделие 10 имеет форму, расширяющуюся к концу, в которой ширина дна 11 желобчатого элемента или высота вертикальных стенок 13а, 13b постепенно увеличивается вдоль продольного направления к концу, имеющему наружную непрерывную отбортованную кромку 16. Отформованное прессованием изделие 10 предпочтительно удовлетворяет соотношениям, выраженным в нижеприведенной формуле (1):
2
1
L×1,1 L … (1)
1
2
[0037] В вышеприведенной формуле (1) ссылочные позиции L и L представляют собой размеры по меньшей мере или по ширине (мм) дна 11 желобчатого элемента, или по высоте (мм) вертикальных стенок 13а, 13b в местах вдоль продольного направления, подобных определенным ниже. Ширина дна 11 желобчатого элемента означает длину дна 11 желобчатого элемента в направлении, перпендикулярном к осевой линии m, проходящей вдоль продольного направления, если смотреть на плоскость, образующую дно 11 желобчатого элемента, как на вид в плане. Высота вертикальных стенок 13а, 13b означает длины вертикальных стенок 13а, 13b в направлении, перпендикулярном к осевой линии n, проходящей вдоль продольного направлении, если смотреть на плоскости, образующие вертикальные стенки 13а, 13b, как на виды в плане.
1
2
1
[0038] Ссылочная позиция L обозначает ширину дна 11 желобчатого элемента или высоту вертикальных стенок 13а, 13b в месте С, которое находится на расстоянии 1,1 × r (мм) вдоль продольного направления в направлении стороны, противоположной по отношению к наружной непрерывной отбортованной кромке 16, от конца В, который находится на стороне наружной непрерывной отбортованной кромки 16, из двух концов кривой линии, которую образует криволинейная поднимающаяся поверхность 17 (см. фиг.1(b)). Ссылочная позиция L означает ширину дна 11 желобчатого элемента или высоту вертикальных стенок 13а, 13b в месте D, которое находится на расстоянии 1,1×r+1,5×L (мм) вдоль продольного направления в направлении стороны, противоположной по отношению к наружной непрерывной отбортованной кромке 16, от конца В, который находится на стороне наружной непрерывной отбортованной кромки 16, из двух концов кривой линии, которую образует криволинейная поднимающаяся поверхность 17 (см. фиг.1(b)).
[0039] В отношении ширины отбортованной кромки, представляющей собой наружную непрерывную отбортованную кромку 16, следует отметить, что даже в том случае, если ширина отбортованной кромки составляет 25 мм или более, отформованное прессованием изделие 10, имеющее наружную непрерывную отбортованную кромку 16 заданной формы, может быть получено в соответствии со способом изготовления отформованного прессованием изделия в соответствии с представленным вариантом осуществления. С точки зрения облегчения, например, точечной сварки предпочтительно, чтобы ширина отбортованной кромки составляла 13 мм или более. Следует отметить, что наружная непрерывная отбортованная кромка 16 отформованного прессованием изделия 10 в соответствии с представленным вариантом осуществления не имеет надрезов на концах гребней 12а, 12b. Соответственно, жесткость и способность отформованного прессованием изделия 10 обеспечить безопасность при столкновении могут поддерживаться даже в том случае, если ширина отбортованной кромки, представляющего собой наружную непрерывную отбортованную кромку 16, составляет 13 мм или менее. С точки зрения поддержания способности обеспечить безопасность при столкновении угол подъема отбортованной кромки, который представляет собой угол между наружной непрерывной отбортованной кромкой 16 и дном 11 желобчатого элемента или вертикальной стенкой 13а или 13b, предпочтительно составляет 60° или более.
[0040] Конструктивный элемент 100, включающий отформованное прессованием изделие 10, имеет наружную непрерывную отбортованную кромку 16, образованную от дна 11 желобчатого элемента до вертикальных стенок 13а, 13b на конце в продольном направлении. Таким образом, концентрация напряжений в гребнях 12а, 12b на конце отформованного прессованием изделия 10 может быть подавлена на начальной стадии смятия конструктивного элемента 100 в аксиальном направлении (например, при ходе при смятии, составляющем 5 мм или менее). Следовательно, уменьшается деформация, возникающая на концах гребней 12а, 12b, и обеспечивается повышение способности конструктивного элемента 100 к перераспределению нагрузки вдоль аксиального направления при приложении ударной нагрузки.
[0041] Кроме того, конструктивный элемент 100, включающий отформованное прессованием изделие 10, имеет форму, расширяющуюся к концу, в которой по меньшей мере одна из ширины дна 11 желобчатого элемента и высоты вертикальных стенок 13а, 13b постепенно увеличивается к концу, имеющему наружную непрерывную отбортованную кромку 16. Благодаря этому шаг продольного изгиба при осевом смятии становится меньше, и число частей с продольным изгибом увеличивается на более поздней стадии смятия в аксиальном направлении конструктивного элемента 100 (например, при ходе при смятии, составляющем 5 мм или более). В частности, величина поглощения энергии удара увеличивается при ходе при смятии, превышающем 70 мм, что приводит к дальнейшему увеличению способности конструктивного элемента 100 к перераспределению нагрузки в аксиальном направлении при приложении ударной нагрузки.
[0042] Кратко можно сформулировать, что отформованное прессованием изделие 10, которое имеет форму, расширяющуюся к концу, и наружную непрерывную отбортованную кромку 16 на конце, демонстрирует отличную способность к перераспределению нагрузки на начальной и более поздней стадиях осевого смятия. Однако вследствие ограничений при формовании прессованием отформованное прессованием изделие 10, имеющее подобную форму, подвержено образованию трещин на крае отбортованной кромки, образованной так, что она продолжается до каждого конца гребней 12а, 12b, и образованию складок рядом с основанием отбортованной кромки вблизи концов гребней 12а, 12b на наружной непрерывной отбортованной кромке 16. Следовательно, способ изготовления отформованного прессованием изделия и устройство для формования прессованием в соответствии с настоящим изобретением особенно подходят для формообразования отформованного прессованием изделия 10, имеющего форму, расширяющуюся к концу, и наружную непрерывную отбортованную кромку 16.
[0043] Отсутствует какое-либо особое ограничение в отношении способа присоединения отформованного прессованием изделия 10, служащего в качестве первого элемента, ко второму элементу 18 посредством отбортованных кромок 15а, 15b при условии, что гарантируется прочность соединения. На практике целесообразно использовать и, как правило, также используют способ соединения с применением точечной сварки для сварки множества точечных сварных швов вдоль продольного направления конструктивного элемента 100. Тем не менее, любой другой способ соединения, например, такой как лазерная сварка, может быть использован в зависимости от ширины отбортованной кромки и других требований.
[0044] Кроме того, достаточно, чтобы наружная непрерывная отбортованная кромка 16 была образована вдоль зоны по меньшей мере от дна 11 желобчатого элемента до гребней 12а, 12b на определяемом в продольном направлении конце отформованного прессованием изделия 10. Предпочтительно, чтобы наружная непрерывная отбортованная кромка 16 была образована вдоль зоны от дна 11 желобчатого элемента до вертикальных стенок 13а, 13b на определяемом в продольном направлении конце отформованного прессованием изделия 10. Данная наружная непрерывная отбортованная кромка 16 облегчает рассредоточение нагрузки, приложенной к гребням 12а, 12b, и при этом может обеспечить уменьшение концентрации напряжений в гребнях 12а, 12b.
[0045] Ширина отбортованной кромки, представляющей собой наружную непрерывную отбортованную кромку 16, может быть непостоянной. Например, ширина отбортованной кромки в зоне, соответствующей каждому гребню 12а, 12b, в наружной непрерывной отбортованной кромке 16 может быть выполнена меньшей. Меньшая ширина отбортованной кромки может быть предпочтительной для уменьшения растрескивания в наружной отбортованной кромке, образованной на конце каждого гребня 12а, 12b, и складкообразования вблизи конца гребней 12а, 12b. Однако способ изготовления отформованного прессованием изделия и устройство для формования прессованием в соответствии с представленным вариантом осуществления могут также обеспечить уменьшение растрескивания и складкообразования даже в том случае, если ширина отбортованной кромки является сравнительно большой.
[0046] 2. Способ изготовления отформованного прессованием изделия и устройство для формования прессованием
Далее будут описаны способ изготовления отформованного прессованием изделия и устройство для формования прессованием в соответствии с представленным вариантом осуществления. Как описано выше, способ изготовления отформованного прессованием изделия и устройство для формования прессованием в соответствии с представленным вариантом осуществления представляют собой способ и устройство, подлежащие использованию для изготовления отформованного прессованием изделия 10, имеющего наружную непрерывную отбортованную кромку 16 на по меньшей мере одном конце в заданном направлении, как проиллюстрировано на фиг.1(а) в качестве примера. Способ изготовления отформованного прессованием изделия в дальнейшем будет описан в общих чертах, а затем устройство 30 для формования прессованием и способ изготовления отформованного прессованием изделия в соответствии с представленным вариантом осуществления будут описаны подробно.
[0047] (2-1. Краткое описание способа изготовления)
Сначала способ изготовления отформованного прессованием изделия в соответствии с представленным вариантом осуществления будет описан в общих чертах. Способ изготовления отформованного прессованием изделия в соответствии с представленным вариантом осуществления включает первый этап, выполняемый посредством использования первого устройства для формования прессованием, и второй этап, выполняемый посредством использования второго устройства для формования прессованием.
[0048] (2-1-1. Краткое описание первого этапа)
Первый этап выполняют посредством использования первого устройства для формования прессованием. Первое устройство для формования прессованием соответствует устройству для формования прессованием в соответствии с представленным вариантом осуществления, которое будет описано позднее. На первом этапе первая подушка прижимает по меньшей мере участок части, которой должна быть придана форма дна желобчатого элемента, в формуемом материале. При выполнении этого конец формуемого материала, который продолжается до части, которой должна быть придана форма дна желобчатого элемента, поднимается в направлении, противоположном по отношению к направлению прижатия первой подушкой. Первая подушка впоследствии прижимает формуемый материал к первому пуансону так, что по меньшей мере участок части, которой должна быть придана форма дна желобчатого элемента, удерживается первой подушкой и первым пуансоном.
[0049] После удерживания части, которой должна быть придана форма дна желобчатого элемента, в формуемом материале посредством первой подушки вторая подушка, которая отличается от первой подушки, прижимает по меньшей мере часть определяемого в продольном направлении конца части, которой должна быть придана форма гребней, в формуемом материале. При выполнении этого конец формуемого материала, который продолжается до части, которой должна быть придана форма гребней, поднимается в направлении, противоположном по отношению к направлению прижатия второй подушкой. Когда вторая подушка впоследствии будет изгибать часть, которой должна быть придана форма гребней, в формуемом материале в направлении прижатия второй подушкой, вторая подушка и первый пуансон будут удерживать по меньшей мере участок части, которой должна быть придана форма гребней.
[0050] Впоследствии первую матрицу перемещают ближе к первому пуансону для формования прессованием формуемого материала, пока формуемый материал удерживается первой и второй подушками и первым пуансоном. Вышеописанный первый этап обеспечивает формообразование промежуточного изделия, который имеет наружную непрерывную отбортованную кромку на конце в продольном направлении, при уменьшении растрескивания на отбортованной кромке и складкообразования вблизи концов гребней.
[0051] (2-1-2. Краткое описание второго этапа)
Второй этап выполняют посредством использования второго устройства для формования прессованием, которое отличается от первого устройства для формования прессованием. На первом этапе используются первая подушка, которая удерживает часть, которой должна быть придана форма дна желобчатого элемента, и вторая подушка, которая удерживает часть, которой должна быть придана форма гребней. Соответственно, остается часть формуемого материала, которая не полностью сдавливается первой матрицей и первым пуансоном. Таким образом, второй этап обеспечивает формообразование отформованного прессованием изделия посредством формования прессованием промежуточного изделия путем использования второго пуансона и второй матрицы.
[0052] Второе устройство для формования прессованием может представлять собой устройство такого типа, которое обеспечивает возможность формования прессованием той части, которая не подверглась формоизменению в первом устройстве для формования прессованием. В частности, второе устройство для формования прессованием может представлять собой устройство такого типа, которое обеспечивает возможность обработки давлением/формоизменения зоны, которая не удерживалась первой подушкой или второй подушкой, в частях, которым должны быть приданы формы дна желобчатого элемента, гребней и вертикальных стенок. Кроме того, второе устройство для формования прессованием может представлять собой устройство такого типа, которое обеспечивает обработку давлением/образование той части наружной непрерывной отбортованной кромки, которая не подверглась формоизменению в первом устройстве для формования прессованием. Второе устройство для формования прессованием может быть образовано известным устройством для формования прессованием, имеющим матрицу и пуансон.
[0053] (2-2. Устройство для изготовления)
Далее, ниже будет описано устройство для формования прессованием в соответствии с представленным вариантом осуществления. Как описано выше, устройство для формования прессованием в соответствии с представленным вариантом осуществления представляет собой первое устройство для формования прессованием, подлежащее использованию для формообразования промежуточного изделия на первом этапе способа изготовления отформованного прессованием изделия. Фиг.2(а) и фиг.2(b) иллюстрируют схематическую конструкцию для описания приведенного в качестве примера, первого устройства 30 для формования прессованием. Фиг.2(а) представляет собой вид в поперечном разрезе, показывающий в общих чертах часть первого устройства 30 для формования прессованием, которое обеспечивает придание формы концевой зоне отформованного прессованием изделия, и фиг.2(b) представляет собой вид в перспективе, показывающий в общих чертах первое устройство 30 для формования прессованием. Фиг.2(b) иллюстрирует только половины первого пуансона 31 и первой подушки 34-1, которые разделены пополам в зоне осевой линии, проходящей вдоль продольного направления промежуточного изделия, который должен быть образован.
[0054] Первое устройство 30 для формования прессованием имеет первый пуансон 31, первую матрицу 32 и первую подушку 34-1 и вторую подушку 34-2, которые обе обращены к первому пуансону 31. Первое устройство 30 для формования прессованием по существу выполнено с конфигурацией, обеспечивающей возможность обработки давлением/формоизменения формуемого материала посредством перемещения первой матрицы 32 ближе к первому пуансону 31 при удерживании формуемого материала первой и второй подушками 34-1, 34-2 и первым пуансоном 31.
[0055] Первый пуансон 31 имеет поверхности пуансона на сторонах, обращенных к первой матрице 32, первой подушке 34-1 и второй подушке 34-2. Первый пуансон 31 имеет верхнюю поверхность 31а, плечевые зоны 31b для образования гребней промежуточного изделия и часть 31с для образования отбортованной кромки.
[0056] Первая подушка 34-1 имеет удерживающую поверхность 34-1а и часть 34-1b для образования отбортованной кромки. Удерживающая поверхность 34-1а первой подушки 34-1, которая расположена так, что она обращена к верхней поверхности 31а пуансона 31, прижимает формуемый материал к верхней поверхности 31а пуансона 31 и удерживает формуемый материал. Часть формуемого материала, которая удерживается удерживающей поверхностью 34-1а и верхней поверхностью 31а, представляет собой часть, которой должна быть придана форма дна желобчатого элемента. Удерживаемая часть формуемого материала может представлять собой всю часть или участок части, которой должна быть придана форма дна желобчатого элемента. Тем не менее, обеспечивается удерживание по меньшей мере зоны вблизи конца на стороне, имеющей наружную непрерывную отбортованную кромку, в части, которой должна быть придана форма дна желобчатого элемента. Предназначенная для образования отбортованной кромки часть 34-1b первой подушки 34-1 прижимает формуемый материал к предназначенной для образования отбортованной кромки части 31с пуансона 31. При выполнении этого отбортованная кромка, которая должна быть образована на конце дна желобчатого элемента в формуемом материале, отгибается вверх.
[0057] Вторая подушка 34-2 имеет удерживающие поверхности 34-2а и часть 34-2b для образования отбортованной кромки. Вторая подушка 34-2 расположена так, что она не сталкивается с первой подушкой 34-1 при формовании прессованием. Каждая удерживающая поверхность 34-2а второй подушки 34-2, которая расположена так, что она обращена к плечевой зоне 31b пуансона 31, прижимает формуемый материал к плечевой зоне 31b и затем удерживает формуемый материал у плечевой зоны 31b пуансона 31. Часть формуемого материала, удерживаемая удерживающей поверхностью 34-2а и плечевой зоной 31b, представляет собой по меньшей мере участок концевой зоны части, которой должна быть придана форма каждого гребня. Предназначенная для образования отбортованной кромки часть 34-2b второй подушки 34-2 прижимает формуемый материал к предназначенной для образования отбортованной кромки части 31с пуансона 31. Таким образом, отбортованная кромка, подлежащая образованию на конце каждого гребня в формуемом материале, отгибается вверх.
[0058] Вторая подушка 34-2 удерживает части, которым должна быть придана форма гребней вблизи наружной непрерывной отбортованной кромки, когда часть, которой должна быть придана форма дна желобчатого элемента, удерживается первой подушкой 34-1. Соответственно, профили гребней вблизи наружной непрерывной отбортованной кромки образуются за счет выступания наружу материала приблизительно в зоне, прижатой посредством второй подушки 34-2. Это обеспечивает ограничение перемещения материала, окружающего зону, находящуюся в контакте со второй подушкой 34-2, и, следовательно, уменьшение деформации растяжения или усадки окружающего материала, которая в противном случае будет вызывать растрескивание и складкообразование. Следовательно, могут быть уменьшены образование трещин растянутой отбортованной кромки в зоне, соответствующей гребню, в наружной непрерывной отбортованной кромке и образование складок рядом с основанием отбортованной кромки у гребней вблизи концов гребней.
[0059] Кроме того, вторая подушка 34-2 предназначена для обеспечения выступания наружу материала вблизи наружной непрерывной отбортованной кромки и образования гребней при уменьшении перемещения окружающего материала. Для этого предпочтительно, чтобы вторая подушка 34-2 удерживала все части, которым должна быть придана форма гребней, вблизи части, которой должна быть придана форма наружной непрерывной отбортованной кромки, начиная от границы между частью, которой должна быть придана форма дна желобчатого элемента, и частями, которым должна быть придана форма гребней.
[0060] В частности, предпочтительно, чтобы зона формуемого материала, которая удерживается удерживающей поверхностью 34-2а второй подушки 34-2, включала границу между частью, которой должна быть придана форма дна желобчатого элемента, и частью, которой должна быть придана форма каждого гребня. Особенно предпочтительно, чтобы вторая подушка 34-2 удерживала зону с длиной, составляющей по меньшей мере 1/3 длины периметра поперечного сечения, начиная от вышеописанной границы, в частях, которым должна быть придана форма гребней 12а, 12b. Вторая подушка 34-2 прижимает вышеупомянутую зону при одновременном ограничении перемещения окружающего материала стального листа и выступании наружу материала стального листа в зоне, прижатой посредством удерживающей поверхности 34-2а второй подушки 34-2, так что может быть образована часть каждого гребня 12а, 12b. Следует отметить, что вторая подушка 34-2 может быть выполнена с конфигурацией, обеспечивающей возможность прижатия гребня и части вертикальной стенки, другими словами, той зоны вертикальной стенки, которая, например, имеет длину 20 мм или менее и продолжается до гребня.
[0061] Другие свойства первой подушки 34-1 и второй подушки 34-2, такие как размеры и материалы, могут быть такими же, как соответствующие свойства накладок, известных в уровне техники.
[0062] Первую матрицу 32 перемещают ближе к первому пуансону 31 для формования прессованием формуемого материала при удерживании формуемого материала первой подушкой 34-1 и второй подушкой 34-2. Первая матрица 32 расположена так, что она не сталкивается с первой подушкой 34-1 и второй подушкой 34-2 во время формования прессованием. Первая подушка 34-1, вторая подушка 34-2 и первая матрица 32 предпочтительно расположены с минимальным интервалом относительно направления прижатия.
[0063] Первое устройство 30 для формования прессованием в соответствии с представленным вариантом осуществления выполнено с такой конфигурацией, чтобы первая подушка 34-1, вторая подушка 34-2 и первая матрица 32 прижимали формуемый материал в данном порядке. Другими словами, вторая подушка 34-2 будет удерживать концевую зону в частях, которым должна быть придана форма гребней, после удерживания первой подушкой 34-1 по меньшей мере участка части, которой должна быть придана форма дна желобчатого элемента. Впоследствии первая матрица 32 осуществляет формование прессованием формуемого материала при удерживании формуемого материала первой подушкой 34-1 и второй подушкой 34-2.
[0064] Данная конфигурация была получена в представленном варианте осуществления за счет подвешивания первой подушки 34-1 и второй подушки 34-2 к матрице 32 посредством цилиндрических винтовых пружин. В частности, удерживающая поверхность 34-1а первой подушки 34-1, удерживающие поверхности 34-2а второй подушки 34-2 и прижимающая поверхность первой матрицы 32 расположены в данном порядке от стороны первого пуансона 31 в состоянии перед формованием прессованием. При перемещении первой матрицы 32 к первому пуансону 31 первая матрица 32 осуществляет формование прессованием формуемого материала после того, как первая подушка 34-1 и вторая подушка 34-2 последовательно войдут в контакт со формуемым материалом и затем будут удерживать формуемый материал в данном порядке. После этого первая матрица 32 выполняет формование прессованием формуемого материала.
[0065] Следует отметить, что один или все из компонентов, представляющих собой первую подушку 34-1, вторую подушку 34-2 и первую матрицу 32, могут быть выполнены с конфигурацией, обеспечивающей возможность их независимого перемещения к первому пуансону 31. В этом случае управление порядком входа в контакт со формуемым материалом осуществляется посредством управления каждым перемещением первой подушки 34-1, второй подушки 34-2 и первой матрицы 32.
[0066] Между тем, благодаря наличию первой подушки 34-1 или второй подушки 34-2 имеются зоны, в которых первая матрица 32 не прижимает формуемый материал к первому пуансону 31. Например, первая матрица 32 не выполняет формование прессованием вертикальных стенок и отбортованных кромок, которые перекрыты второй подушкой 34-2 в направлении прижатия. Данные зоны подвергаются формовании прессованием посредством второго устройства для формования прессованием на втором этапе. Второе устройство для формования прессованием может быть сконфигурировано посредством использования устройства для формования прессованием, известного из уровне техники, и его дополнительное описание опущено.
[0067] (2-3. Способ изготовления)
Далее способ изготовления отформованного прессованием изделия в соответствии с представленным вариантом осуществления будет описан конкретно. Способ изготовления отформованного прессованием изделия в соответствии с представленным вариантом осуществления представляет собой приведенный в качестве примера способ, проиллюстрированный в качестве примера на фиг.1(а) и предназначенный для изготовления отформованного прессованием изделия 10, имеющего форму, расширяющуюся к концу, и наружную непрерывную отбортованную кромку 16.
[0068] (2-3-1. Первый этап)
Фиг.3-7 представляют собой схематические изображения, концептуально иллюстрирующие первый этап, выполняемый посредством использования первого устройства 30 для формования прессованием, подобного описанному выше. Фиг.3(а) и 3(b) представляют собой вид в поперечном разрезе и вид в перспективе, схематически иллюстрирующие состояние, в котором формуемый материал 33 удерживается первой подушкой 34-1. Фиг.4(а) и 4(b) представляют собой вид в поперечном разрезе и вид в перспективе, схематически иллюстрирующие состояние, в котором формуемый материал 33 удерживается второй подушкой 34-2. Фиг.7 представляет собой вид в поперечном разрезе, схематически иллюстрирующий состояние, в котором формуемый материал 33 подвергается формовании прессованием посредством первой матрицы 32.
[0069] Следует отметить, что фиг.3-7 иллюстрируют первый этап при изготовлении отформованного прессованием изделия 10, имеющего форму, расширяющуюся к концу. Кроме того, фиг.3(а), фиг.4(а) и фиг.7(а) иллюстрируют состояние, в котором первый этап обеспечивает формоизменение зоны, концевой в продольном направлении, в формуемом материале 33, в которой образуется наружная непрерывная отбортованная кромка 16. Фиг.3(b) и 4(b) иллюстрируют только половину первого пуансона 31, первой подушки 34-1 и формуемого материала 33, которые разделены пополам по осевой линии, проходящей вдоль продольного направления промежуточного изделия, который должен быть образован. Кроме того, способ изготовления, описанный ниже, предусматривает использование первого устройства 30 для формования прессованием, в котором первая подушка 34-1 и вторая подушка 34-2 подвешены к первой матрице 32.
[0070] На первом этапе, подобном проиллюстрированному на фиг.3(а) и 3(b), когда первая матрица 32 перемещается к первому пуансону 31, первая подушка 34-1 удерживает часть, которой должна быть придана форма дна 11 желобчатого элемента, в формуемом материале 33. В этот момент, как проиллюстрировано на фиг.3(b), удерживающая поверхность 34-1а первой подушки 34-1 удерживает по меньшей мере участок части, которой должна быть придана форма дна 11 желобчатого элемента, в формуемом материале 33. В то же время определяемый в продольном направлении конец формуемого материала 33 поднимается в направлении, противоположном по отношению к направлению прижатия, и затем удерживается предназначенной для образования отбортованной кромки частью 34-1b первой подушки 34-1 и предназначенной для образования отбортованной кромки частью 31с первого пуансона 31.
[0071] Впоследствии, по мере перемещения первой матрицы 32 дальше к первому пуансону 31 вторая подушка 34-2 станет удерживать часть, которой должна быть придана форма каждого гребня 12а, 12b, в формуемом материале 33, как проиллюстрировано на фиг.4(а) и 4(b). В этот момент удерживаемая зона в формуемом материале 33 представляет собой зону вблизи конца части, которой должна быть придана форма каждого гребня 12а, 12b. Другими словами, удерживающие поверхности 34-2а второй подушки 34-2 удерживают конец частей, которым должна быть придана форма гребней 12а, 12b, в формуемом материале 33, как проиллюстрировано на фиг.4(b). В то же время часть, которой должна быть придана форма отбортованной кромки, которая продолжается до части, которой должна быть придана форма каждого гребня 12а, 12b, дополнительно поднимается в направлении, противоположном по отношению к направлению прижатия, и затем удерживается предназначенной для образования отбортованной кромки частью 34-2b второй подушки 34-2 и предназначенной для образования отбортованной кромки частью 31с первого пуансона 31.
[0072] Предпочтительно, чтобы в этот момент вторая подушка 34-2 прижимала зону с длиной, составляющей по меньшей мере 1/3 длины периметра поперечного сечения, начиная от вышеупомянутой границы, в части, которой должна быть придана форма каждого гребня 12а, 12b. Вторая подушка 34-2 прижимает данную зону при одновременном ограничении перемещения окружающего материала стального листа и выступании наружу материала стального листа в зоне, прижатой посредством удерживающей поверхности 34-2а второй подушки 34-2, так что может быть образована часть каждого гребня 12а, 12b.
[0073] Фиг.5 представляет собой характеристический график, иллюстрирующий взаимосвязь между длиной участка, который прижимается второй подушкой 34-2, в части, которой должна быть придана форма гребня, и минимальной степенью уменьшения толщины листа на крае части отбортованной кромки, которая продолжается до гребня 12а или 12b, на наружной непрерывной отбортованной кромке 16, которая должна быть образована. На фиг.5 прижимаемый участок представлен посредством угла при прижатии, который означает центральный угол участка, удерживаемого второй подушкой 34-2, при этом граница между частью, которой должна быть придана форма каждого гребня, и частью, которой должна быть придана форма дна желобчатого элемента, задана соответствующей 0°. Угол при прижатии, составляющий 0°, означает состояние, в котором часть, которой должна быть придана форма гребня, не удерживается.
[0074] Как показано на фиг.5, когда часть, которой должна быть придана форма гребня, не удерживается, минимальная степень уменьшения толщины листа на крае отбортованной кромки составляет приблизительно 36%, что означает высокую вероятность возникновения растрескивания растянутой отбортованной кромки. Напротив, при удерживании с углом при прижатии, составляющим 23° или более, другими словами, при удерживании зоны гребня с длиной, составляющей по меньшей мере 1/3 длины периметра поперечного сечения, начиная от границы, минимальная степень уменьшения толщины листа на крае отбортованной кромки уменьшается до значений менее 25%. Соответственно, это показывает, что растрескивание на крае отбортованной кромки уменьшается.
[0075] Фиг.6 также представляет собой характеристический график, иллюстрирующий взаимосвязь между длиной участка, который прижимается второй подушкой 34-2, в части, которой должна быть придана форма гребня, и минимальной степенью уменьшения толщины листа рядом с основанием отбортованной кромки вблизи конца гребня 12а или 12b, который должен быть образован. На фиг.6 прижимаемый участок также представлен посредством угла при прижатии, как и на фиг.5. Как показано на фиг.6, когда часть, которой должна быть придана форма гребня, не удерживается, минимальная степень уменьшения толщины листа рядом с основанием отбортованной кромки составляет приблизительно -65%, что, очевидно, приводит к возникновению складкообразования. Напротив, при удерживании с углом при прижатии, составляющем 23° или более, другими словами, при удерживании зоны гребня с длиной, составляющей по меньшей мере 1/3 длины периметра поперечного сечения, начиная от границы, минимальная степень уменьшения толщины листа рядом с основанием отбортованной кромки уменьшается до -35% или менее. Соответственно, это показывает, что складкообразование рядом с основанием отбортованной кромки уменьшается.
[0076] Впоследствии, когда первая матрица 32 перемещается дальше к первому пуансону 31, первый пуансон 31 и первая матрица 32 выполняют первый этап формования прессованием при удерживании формуемого материала 33 первой подушкой 34-1 и второй подушкой 34-2, как проиллюстрировано на фиг.7. При выполнении этого формуемый материал 33 подвергается формовании прессованием с образованием промежуточного изделия за исключением, например, части, расположенной ниже второй подушки 34-2 в направлении прижатия (33А на фиг.7).
[0077] Формование прессованием на первом этапе с использованием первого пуансона 31 и первой матрицы 32 может представлять собой формование гибкой, при которой первая матрица 32 прижимает формуемый материал 33 к первому пуансону 31 и обеспечивает гибку формуемого материала 33. В альтернативном варианте формование прессованием на первом этапе может представлять собой глубокую вытяжку, при которой первая матрица 32 и прижим для заготовки перемещаются к первому пуансону 31 для выполнения обработки давлением, когда первая матрица 32 и прижим для заготовки зажимают части, которым должна быть придана форма вертикальных стенок, в формуемом материале 33.
[0078] В этот момент вторая подушка 34-2 удерживает зону вблизи конца части, которой должна быть придана форма каждого гребня 12а, 12b (рядом с границей между гребнем 12а или 12b и наружной непрерывной отбортованной кромкой 16), так что в данной зоне уменьшается складкообразование. Кроме того, вследствие того, что вторая подушка 34-2 удерживает данную зону, уменьшается степень растяжения отбортованной кромки при отбортовке кромки, которая образуется как непрерывная на конце каждого гребня 12а, 12b, что обеспечивает возможность уменьшения образования трещин в наружной непрерывной отбортованной кромке 16. Между тем, хотя это не показано на фиг.3-7, участок криволинейных частей 14а, 14b и отбортованных кромок 15а, 15b в отформованном прессованием изделии 10, проиллюстрированном в качестве примера на фиг.1, подвергается формовании прессованием посредством первого пуансона 31 и первой матрицы 32 на первом этапе.
[0079] Ниже будет описана причина, по которой складкообразование рядом с основанием отбортованной кромки в концевой зоне гребня 12а или 12b и растрескивание на крае наружной непрерывной отбортованной кромки 16 уменьшаются при использовании способа изготовления отформованного прессованием изделия в соответствии с представленным вариантом осуществления. Фиг.8 представляет собой вид, предназначенный для разъяснения формования прессованием, при которой используется подушка 134, в которой первая подушка и вторая подушка не разделены, так что часть, которой должна быть придана форма дна желобчатого элемента, и части, которым должна быть придана форма гребней, удерживаются одновременно. Отформованное прессованием изделие, которое должно быть образовано, имеет форму, подобную отформованном прессованием изделию, имеющему форму, расширяющуюся к концу, подобную проиллюстрированной на фиг.1(а). Фиг.8(а), которая соответствует фиг.4(b), представляет собой вид в перспективе, иллюстрирующий состояние, в котором пуансон 131 и подушка 134 удерживают часть, которой должна быть придана форма дна желобчатого элемента, и части, которым должна быть придана форма гребней, в формуемом материале 133. Кроме того, фиг.8(b) представляет собой вид, на котором формуемый материал 133 прижимается матрицей, которая показана сверху.
1
2
[0080] В случае использования подушки 134, когда подушка 134 прижимает формуемый материал 133 к пуансону 131 и удерживает формуемый материал 133 у пуансона 131, сначала те части, которым должна быть придана форма гребней, прижимаются подушкой 134. В этом состоянии между частью, которой должна быть придана форма дна желобчатого элемента, и подушкой 134 образуется зазор, и часть, которой должна быть придана форма дна желобчатого элемента, не прижимается подушкой. Кроме того, отформованное прессованием изделие, имеющее форму, расширяющуюся к концу, имеет разные длины периметров поперечных сечений в зависимости от мест в продольном направлении вблизи конца части, которой должна быть придана форма дна желобчатого элемента. Другими словами, длина периметра поперечного сечения в месте Z больше длины периметра поперечного сечения в месте Z, как проиллюстрировано на фиг.8(а).
[0081] В результате материал стального листа для части, которой должна быть придана форма наружной отбортованной кромки, перемещается из части, которой должна быть придана форма дна желобчатого элемента, к частям, которым должна быть придана форма гребней, до тех пор, пока подушка 134 не станет удерживать как часть, которой должна быть придана форма дна желобчатого элемента, так и части, которым должна быть придана форма гребней, вместе, как проиллюстрировано на фиг.8(а).
[0082] Кроме того, в случае отформованного прессованием изделия, имеющего форму, расширяющуюся к концу, части, которым должна быть придана форма вертикальных стенок, которые изгибаются посредством матрицы, изгибаются в вертикальном направлении относительно части 112, которой должна быть придана форма гребней, другими словами, изгибаются в направлении перемещения от части 116, которой должна быть придана форма наружной отбортованной кромки, как проиллюстрировано на фиг.8(b). Это обеспечивает возможность более легкого перемещения материала стального листа, предназначенного для части, которой должна быть придана форма наружной отбортованной кромки, к части, которой должна быть придана форма гребней. Следовательно, это обуславливает тенденцию к возникновения чрезмерного складкообразования и утолщения в части, которой должна быть придана форма гребней. По этим причинам в случае использования подушки 134, которая одновременно удерживает часть, которой должна быть придана форма дна желобчатого элемента, и части, которым должна быть придана форма гребней, имеет место тенденция к возникновению складкообразования на конце части, которой должна быть придана форма дна желобчатого элемента, и на конце частей, которым должна быть придана форма гребней.
[0083] Напротив, в соответствии с представленным вариантом осуществления вторая подушка 34-2 прижимает и удерживает концы частей, которым должна быть придана форма гребней, после того, как первая прокладка 34-1 станет удерживать часть, которой должна быть придана форма дна желобчатого элемента, как проиллюстрировано на фиг.3(b) и 4(b). Соответственно, когда концы частей, которым должна быть придана форма гребней, прижимаются второй подушкой 34-2, уменьшается перемещение материала стального листа к части, которой должна быть придана форма дна желобчатого элемента. В результате, даже несмотря на то, что существуют разные длины периметров поперечных сечений в зависимости от определяемого в продольном направлении места на конце части, которой должна быть придана форма дна желобчатого элемента (вблизи наружной непрерывной отбортованной кромки), уменьшается перемещение материала стального листа, предназначенного для части, которой должна быть придана форма наружной непрерывной отбортованной кромки, к части, которой должна быть придана форма дна желобчатого элемента, и частям, которым должна быть придана форма гребней.
[0084] Кроме того, когда часть, которой должна быть придана форма дна желобчатого элемента, удерживается первой подушкой 34-1, вторая подушка 34-2 прижимает конец части, которой должна быть придана форма каждого гребня, так что концу части, которой должна быть придана форма каждого гребня, придается такая форма, что материал стального листа в прижатой зоне выступает наружу. Кроме того, в соответствии с представленным вариантом осуществления первый пуансон 31 и первая матрица 32 выполняют формование прессованием формуемого материала 33, когда формуемый материал 33 удерживается первой подушкой 34-1 и второй подушкой 34-2, как проиллюстрировано на фиг.7. Следовательно, уменьшается чрезмерное перемещение материала стального листа к части, которой должна быть придана форма гребней. В результате уменьшаются чрезмерное утолщение и складкообразование на конце каждого гребня 12а, 12b, который должен быть образован.
[0085] (2-3-2. Второй этап)
Как описано выше, после того как формование прессованием, соответствующая первому этапу, будет выполнена на первом этапе, формование прессованием, соответствующая второму этапу, выполняется на втором этапе. На первом этапе частям, которым должна быть придана форма вертикальных стенок 13а, 13b и которые перекрываются второй подушкой 34-2, из частей, расположенных ниже второй подушки 34-2 вдоль направления прижатия, не придаются конечные формы, подобные отформованном прессованием изделию 10. Всем частям или участку частей, которым должны быть приданы формы криволинейных частей 14а, 14b и отбортованных кромок 15а, 15b в отформованном прессованием изделии 10, также могут быть не приданы конечные формы на первом этапе.
[0086] Кроме того, участку частей, которым должна быть придана форма гребней 12а, 12b, также могут быть не приданы конечные формы на первом этапе в зависимости от зоны, которую первая подушка 34-1 и вторая подушка 34-2 прижимают в формуемом материале 33. Например, когда вторая подушка 34-2 обеспечивает формоизменение зоны с длиной, составляющей 1/3 длины периметра поперечного сечения в части, которой должна быть придана форма гребня 12а или 12b, начиная от границы между частью, которой должна быть придана форма гребня 12а или 12b, и частью, которой должна быть придана форма дна 11 желобчатого элемента на первом этапе, оставшаяся зона с длиной, составляющей 2/3 длины периметра поперечного сечения, должна быть прижата позднее.
[0087] Соответственно, второй пуансон и вторая матрица на втором этапе, предусматривающем использование второго устройства для формования прессованием, выполняют второй этап формования прессованием для обработки давлением промежуточного изделия и образования отформованного прессованием изделия 10, имеющего конечную форму. Второй этап может быть выполнен посредством известного способа формования прессованием с использованием второго пуансона и второй матрицы, которые имеют сдавливающие поверхности, соответствующие частям, которым должны быть приданы конечные формы. Если на втором этапе не завершается придание конечной формы отформованного прессованием изделия 10, может быть добавлен дополнительный этап формообразования.
[0088] Между тем, второй этап может представлять собой формование прессованием, при которой используются только матрица и пуансон без использования накладок, или может представлять собой типовую формование прессованием с использованием накладок.
[0089] 3. Заключение
Как описано выше, в соответствии со способом изготовления отформованного прессованием изделия, который предусматривает использование устройства 30 для формования прессованием (первого устройства для формования прессованием) и включает первый этап, на котором используется первое устройство 30 для формования прессованием в соответствии с представленным вариантом осуществления, получают отформованное прессованием изделие, имеющей наружную непрерывную отбортованную кромку, образованную от дна желобчатого элемента до вертикальных стенок на конце в заданном направлении. На первом этапе первая подушка удерживает по меньшей мере участок части, которой должна быть придана форма дна желобчатого элемента, и затем вторая подушка удерживает по меньшей мере участок конца части, которой должна быть придана форма каждого гребня. Далее на первом этапе матрица и пуансон выполняют формование прессованием формуемого материала при удерживании формуемого материала первой и второй подушками.
[0090] Таким образом, перемещение материала стального листа из части, которой должна быть придана форма каждого гребня, к части, которой должна быть придана форма дна желобчатого элемента, уменьшается, когда часть, которой должна быть придана форма каждого гребня, прижимается второй подушкой. Кроме того, вторая подушка обеспечивает придание формы гребня на конце части, которой должна быть придана форма каждого гребня, за счет выступания материала в прижатой зоне наружу. Соответственно, даже несмотря на то, что изготавливают отформованное прессованием изделие, выполненное из высокопрочного стального листа, имеющего прочность на разрыв при растяжении 390 МПа или более, перемещение материала, окружающего зону, с которой контактирует вторая подушка, уменьшается, и, следовательно, также уменьшаются деформации растяжения или усадки окружающего материала, которые в противном случае вызвали бы растрескивание и складкообразование.
[0091] В результате могут быть уменьшены образование трещин растянутой отбортованной кромки в части отбортованной кромки, соответствующей каждому гребню, в наружной непрерывной отбортованной кромке и образование складок рядом с основанием отбортованной кромки вблизи конца гребня. Способ изготовления отформованного прессованием изделия и устройство для формования прессованием особенно эффективны при изготовлении отформованного прессованием изделия, имеющего форму, расширяющуюся к концу, в которой ширина дна желобчатого элемента или высота вертикальных стенок постепенно увеличивается к концу, имеющему наружную непрерывную отбортованную кромку. Конструктивные элементы для автомобильного кузова, образованные посредством отформованного прессованием изделия, полученного формованием прессованием таким образом, могут обеспечить повышение жесткости и способности к перераспределению ударной нагрузки.
[0092] Предпочтительный вариант осуществления описывался до сих пор со ссылкой на сопровождающие чертежи. Однако настоящее изобретение не ограничено вышеописанным примером. Очевидно, что специалисты в области техники, к которой относится настоящее изобретение, смогут предложить различные альтернативы и модификации, остающиеся при этом в пределах объема технической идеи, описанной в формуле изобретения. Следует понимать, что подобные альтернативы и модификации, очевидно, находятся в пределах технического объема настоящего изобретения.
[0093] Например, в вышеописанном варианте осуществления способ изготовления отформованного прессованием изделия и устройство для формования прессованием были описаны с использованием приведенного в качестве примера, отформованного прессованием изделия 10, имеющего форму, расширяющуюся к концу, и наружную непрерывную отбортованную кромку. Однако отформованное прессованием изделие, подлежащее изготовлению в соответствии с настоящим изобретением, не ограничено данным примером. Настоящее изобретение также может быть применено для отформованного прессованием изделия, которое имеет дно желобчатого элемента, имеющее постоянную ширину, и вертикальные стенки, имеющие постоянную высоту, и не имеет формы, расширяющейся к концу.
[Пример(-ы)]
[0094] Далее будут описаны примеры представленного варианта осуществления.
[0095] (1) Пример 1 и Сравнительные примеры 1, 2
Сначала была выполнена оценка степени уменьшения толщины листа на конце гребня в отформованном прессованием изделии 10, изготовленном в соответствии со способом изготовления отформованного прессованием изделия по представленному варианту осуществления. В Примере 1 отформованное прессованием изделие было изготовлено с использованием первой подушки 34-1 и второй подушки 34-2 в соответствии со способом изготовления отформованного прессованием изделия по представленному варианту осуществления. В Сравнительном примере 1 отформованное прессованием изделие также было изготовлено при таких же условиях, как и в Примере 1, за исключением использования подушки, которая удерживала только дно желобчатого элемента, вместо использования первой подушки и второй подушки. Кроме того, в Сравнительном примере 2 отформованное прессованием изделие было изготовлено при таких же условиях, как и в Примере 1, за исключением использования подушки, которая одновременно удерживала дно желобчатого элемента и гребни, вместо использования первой подушки и второй подушки.
1
2
[0096] Используемый формуемый материал 33 представлял собой стальной лист толщиной 1,4 мм, имеющий прочность на разрыв при растяжении класса 980 МПа, измеренный посредством испытания на растяжение в соответствии с JIS Z 2241. Кроме того, отформованное прессованием изделие имело по существу желобчатое поперечное сечение с высотой 100 мм, шириной L дна желобчатого элемента, составляющей 76 мм, и шириной L дна желобчатого элемента, составляющей 148 мм, и наружную непрерывную отбортованную кромку с шириной отбортованной кромки, составляющей 14 мм. Плечевые зоны используемого пуансона имели радиус кривизны, составляющий 12 мм.
[0097] Фиг.9 представляет собой схематическое изображение показывающие результаты анализа степени уменьшения толщины листа для отформованных прессованием изделий по Примеру 1 и Сравнительным примерам 1, 2. Фиг.9(а) представляет собой изображение, показывающее анализируемую зону А, в которой был выполнен анализ степени уменьшения толщины листа. На фиг.9(а) показана половина отформованного прессованием изделия 10, которое разделено пополам по осевой линии, проходящей вдоль аксиального направления (направления x). Фиг.9(b) показывает результат анализа для отформованного прессованием изделия в соответствии со Сравнительным примером 1, и фиг.9(с) показывает результат анализа для отформованного прессованием изделия в соответствии со Сравнительным примером 2. Фиг.9(d) показывает результат анализа для отформованного прессованием изделия 10 в соответствии с Примером 1. Для анализа был использован программный комплекс LS-DYNA общего назначения, предназначенный для анализа.
[0098] Отформованное прессованием изделие в соответствии со Сравнительным примером 1, для которого использовалась подушка, удерживающая только дно желобчатого элемента, продемонстрировало степень уменьшения толщины листа, составляющую 24,8% в месте I на отбортованной кромке, образованной так, что она продолжается до конца гребня, в наружной непрерывной отбортованной кромке, как показано на фиг.9(b). Данная степень уменьшения толщины листа создает проблему образования дефектов формования прессованием (растрескивания). Отформованное прессованием изделие в соответствии со Сравнительным примером 2, для которого использовалась подушка, одновременно удерживающая дно желобчатого элемента и гребни, продемонстрировало низкую степень уменьшения толщины листа, составляющую 11,2% в месте Н1 на отбортованной кромке, образованной так, что она продолжается до конца гребня, в наружной непрерывной отбортованной кромке, как показано на фиг.9(с). С другой стороны, отформованное прессованием изделие в соответствии со Сравнительным примером 2 продемонстрировало степень уменьшения толщины листа, составляющую -15,5% в месте Н2 на криволинейной поднимающейся поверхности между концом гребня и наружной непрерывной отбортованной кромкой, как показано на фиг.9(с), которая создает проблему образования складок и утолщения за пределами допуска.
[0099] Напротив, отформованное прессованием изделие в соответствии с Примером 1, для которого использовались первая подушка и вторая подушка, продемонстрировало степень уменьшения толщины листа, составляющую 15,4% в месте J1 на отбортованной кромке, образованной так, что она продолжается до конца гребня, в наружной непрерывной отбортованной кромке 16, как показано на фиг.9(d), при этом данная степень уменьшения находилась в пределах допуска. Кроме того, степень уменьшения толщины листа составляла -13,9% в месте J2 на криволинейной поднимающейся поверхности между концом гребня и наружной непрерывной отбортованной кромкой 16, как показано на фиг.9(d), при этом образование складок и утолщение были в пределах допуска.
[0100](2) Пример 2 и Сравнительные примеры 3, 4
Оценка осевой нагрузки, образующейся в случае удара, и величины поглощения энергии удара была выполнена посредством приложения ударной нагрузки в аксиальном направлении на конце, имеющем наружную непрерывную отбортованную кромку 16, в отформованном прессованием изделии 10, изготовленном в соответствии со способом изготовления отформованного прессованием изделия по представленному варианту осуществления. Была выполнена оценка свойств отформованного прессованием изделия, имеющего форму, расширяющуюся к концу, и наружную непрерывную отбортованную кромку, которое было предпочтительно изготовлено посредством использования способа изготовления отформованного прессованием изделия и устройства для формования прессованием в соответствии с представленным вариантом осуществления.
[0101] Фиг.10 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее аналитические модели конструктивного элемента, используемого при анализе. Фиг.10(а) иллюстрирует аналитическую модель 50 в соответствии со Сравнительным примером 3, и фиг.10(b) иллюстрирует аналитическую модель 60 в соответствии со Сравнительным примером 4. Фиг.10(с) иллюстрирует аналитическую модель 70 в соответствии с Примером 2. В каждой аналитической модели 50, 60, 70 отформованное прессованием изделие 10, 51 или 61, которое представляет собой первый элемент, имеющий по существу желобчатое поперечное сечение, присоединено ко второму элементу 18, имеющему форму плоской пластины, посредством отбортованных кромок 26, которые продолжаются до вертикальных стенок 41 посредством криволинейных частей 27.
[0102] Аналитическая модель 50 в соответствии со Сравнительным примером 3 имеет на конце в аксиальном направлении, наружную непрерывную отбортованную кромку 23, не имеющую надрезов. Кроме того, аналитическая модель 50 имеет форму, при которой ширина дна желобчатого элемента и высота вертикальных стенок являются постоянными (ширина дна желобчатого элемента=100 мм). Отформованное прессованием изделие 51 из аналитической модели 50 образовано посредством формования прессованием с использованием подушки (подушки 134 на фиг.8(а)), которая одновременно удерживает часть, которой должна быть придана форма дна желобчатого элемента, и части, которым должна быть придана форма гребней.
[0103] Аналитическая модель 60 в соответствии со Сравнительным примером 4 имеет на конце в аксиальном направлении, прерывистую наружную отбортованную кромку 24, имеющую надрезы, которые доходят до конца гребня 25b. Кроме того, аналитическая модель 60 имеет форму, при которой ширина дна желобчатого элемента постепенно увеличивается к концу, имеющему наружную отбортованную кромку 24. Минимальная ширина дна желобчатого элемента составляет 100 мм, и максимальная ширина составляет 130 мм. Отформованное прессованием изделие 61 из аналитической модели 60 образовано посредством формования прессованием с использованием подушки, которая удерживает только часть, которой должна быть придана форма дна желобчатого элемента.
[0104] Аналитическая модель 70 в соответствии с Примером 2 имеет на конце в аксиальном направлении, наружную непрерывную отбортованную кромку 16, не имеющую надрезов. Кроме того, аналитическая модель 70 имеет форму, при которой ширина дна желобчатого элемента постепенно увеличивается к концу, имеющему наружную отбортованную кромку 24, которая такая же, как в Сравнительном примере 4 (ширина дна желобчатого элемента увеличивается от 100 мм до 130 мм). Отформованное прессованием изделие 10 из аналитической модели 70 образовано посредством формования прессованием с использованием первой подушки 34-1 и второй подушки 34-2, подобных проиллюстрированным на фиг.3-7.
[0105] Условия анализа, отличные от вышеприведенных, были все заданы одинаковыми для аналитических моделей 50, 60, 70. Общие условия анализа приведены ниже:
- Используемый стальной лист: высокопрочный стальной лист толщиной 1,4 мм, имеющий прочность на разрыв при растяжении класса 980 МПа
- Высота по существу желобчатого поперечного сечения: 100 мм
- Радиус кривизны гребня: 12 мм
- Радиус кривизны криволинейной части 27, продолжающейся до отбортованной кромки 26: 5 мм
- Ширина наружной непрерывной отбортованной кромки 16 и наружной отбортованной кромки 24: 14 мм
- Радиус r кривизны криволинейной поднимающейся поверхности 28: 3 мм
- Длина в аксиальном направлении: 300 мм
[0106] При выполнении анализа, как проиллюстрировано на фиг.10(а), было выполнено столкновение жесткой стенки 29 в аксиальном направлении при скорости при столкновении, составляющей 20 км/ч, с концом, образованным с наружной непрерывной отбортованной кромкой 16, 23 или наружной отбортованной кромкой 24 для обеспечения осевого смещения в каждой аналитической модели 50, 60, 70. После этого был выполнен расчет осевой нагрузки (кН), создаваемой при столкновении, и величины (кДж) поглощения энергии удара для каждого из Примера 2 и Сравнительных примеров 3, 4.
[0107] Фиг.11 представляет собой график, показывающий результаты анализа осевой нагрузки для каждой из аналитических моделей 50, 60, 70. Следует отметить, что вертикальная ось графика на фиг.11 представляет значение, полученное при делении осевой нагрузки на длину периметра поперечного сечения (осевая нагрузка/длина периметра: кН/мм) на определяемом в аксиальном направлении конце (в месте С на фиг.1(b)), чтобы исключить влияние длины периметра поперечного сечения конца каждого аналитической модели 50, 60, 70. В этом случае длина периметра поперечного сечения означает определяемую в центре по отношению к толщине листа длину поперечного сечения каждого отформованного прессованием изделия 10, 51, 61 при исключении второго элемента 18.
[0108] В начальной зоне S1 осевого смятия, в которой ход при смятии составляет 5 мм или менее, аналитические модели 50, 70 по Примеру 2 и Сравнительному примеру 3, которые имеют наружную непрерывную отбортованную кромку 16 или 23, не имеющую надрезов, продемонстрировали более высокие осевые нагрузки (кН/мм) по сравнению с осевой нагрузкой в аналитической модели 60 по Сравнительному примеру 4, имеющей наружную отбортованную кромку 24, которая имеет надрезы. В зоне S2, в которой ход при смятии превышает 5 мм, аналитические модели 60, 70 по Примеру 2 и Сравнительному примеру 4, имеющие формы, расширяющиеся к концу, продемонстрировали ориентировочно более высокие осевые нагрузки (кН/мм) по сравнению с осевой нагрузкой в аналитической модели 50 по Сравнительному примеру 3, имеющей постоянную ширину дна желобчатого элемента и постоянную высоту вертикальных стенок.
[0109] В частности, аналитическая модель 70 в соответствии с Примером 2, которая включает отформованное прессованием изделие 10, имеющее форму, расширяющуюся к концу, и наружную непрерывную отбортованную кромку 16, продемонстрировала высокую осевую нагрузку от начальной стадии до поздней стадии осевого смятия. В частности, аналитическая модель 70 в соответствии с Примером 2 сохраняла высокую осевую нагрузку также на более поздней стадии осевого смятия, на которой ход при смятии превышает 15 мм.
[0110] Кроме того, фиг.12 представляет собой диаграмму, показывающую результаты анализа величины (Е.А.) поглощения энергии удара для каждой аналитической модели 50, 60, 70. Фиг.12(а) показывает результаты при ходе при смятии, составляющем 10 мм, и фиг.12(b) показывает результаты анализа при ходе при смятии, составляющем 20 мм.
[0111] Как показано на фиг.12(а), видно, что величина поглощения энергии удара при ходе при смятии, составляющем 10 мм, увеличена для каждой аналитической модели 50, 70, имеющей наружную непрерывную отбортованную кромку 16 или 23, которая не имеет никакого надреза на конце в аксиальном направлении, по сравнению с аналитической моделью 60, имеющей наружную отбортованную кромку 24, которая имеет надрезы. Кроме того, как показано на фиг.12(b), видно, что величина поглощения энергии удара при ходе при смятии, составляющем 20 мм, увеличена для аналитических моделей 60, 70, имеющих форму, расширяющуюся к концу, по сравнению с аналитической моделью 50, имеющей постоянную ширину дна желобчатого элемента и постоянную высоту вертикальных стенок.
[0112] Как показано выше, способность аналитической модели 70 в соответствии с Примером 2 к перераспределению нагрузки такова, что способность к поглощению энергии удара является более высокой - как на начальной стадии, так и на поздней стадии столкновения - по сравнению с соответствующими характеристиками аналитической модели 50 в соответствии со Сравнительным примером 3 и аналитической модели 60 в соответствии со Сравнительным примером 4.
[0113] (3) Анализ
(3-1) Осевая нагрузка
Причины того, что осевая нагрузка становится высокой в аналитической модели 70 в соответствии с Примером 2, были проанализированы с использованием вышеописанных аналитических моделей 50, 60, 70 по Сравнительным примерам 3, 4 и Примеру 2. Фиг.13(а)-13(с) показывают распределения напряжений в аксиальном направлении (направлении Х) при ходе при смятии, составляющем 5 мм, в аналитической модели 50 в соответствии со Сравнительным примером 3, аналитической модели 60 в соответствии со Сравнительным примером 4 и аналитической модели 70 в соответствии с Примером 2. На фиг.13(а)-13(с) более темный цвет показывает большее напряжение. Кроме того, фиг.14(а)-14(с) показывают распределения смещения из плоскости при ходе при смятии, составляющем 5 мм, в направлении высоты (направлении Z) в аналитической модели 50 в соответствии со Сравнительным примером 3, аналитической модели 60 в соответствии со Сравнительным примером 4 и аналитической модели 70 в соответствии с Примером 2. На фиг.14(а)-14(с) более темный цвет показывает смещение с образованием большей вогнутости и более светлый цвет показывает смещение с образованием большей выпуклости.
[0114] Как показано на фиг.13(b), напряжения концентрируются в гребнях 25а, 25b на стороне конца, к которому приложена ударная нагрузка, в аналитической модели 60 в соответствии со Сравнительным примером 4, и нагрузка не может быть в достаточной степени перераспределена к противоположным концам гребней 25а, 25b. Напротив, в аналитической модели 70 в соответствии с Примером 2 сравнительно большое напряжение создается в гребнях 25а, 25b и распределяется относительно равномерно по всем гребням 25а, 25b, как показано на фиг.13(с). Следует отметить, что в аналитической модели 50 в соответствии со Сравнительным примером 3 напряжение, создаваемое в гребнях 25а, 25b, распределяется относительно равномерно по всем гребням 25а, 25b, как показано на фиг.13(а).
23
[0115] Кроме того, в аналитической модели 50 в соответствии со Сравнительным примером 3 сравнительно большое смещение из плоскости (с образованием вогнутости и выпуклости) образуется в дне 53 желобчатого элемента в местах, удаленных от конца, к которому приложена ударная нагрузка, как показано на фиг.14(а). Кроме того, начальная точка Р продольного изгиба образуется в месте, удаленном дальше от конца, к которому приложена ударная нагрузка, по сравнению с местом, в котором возникло смещение из плоскости. Кроме того, в аналитической модели 60 в соответствии со Сравнительным примером 4 на конце 63а дна 63 желобчатого элемента (вблизи наружной отбортованной кромки 24) образуется чрезмерное смещение из плоскости (-8,3 мм), как показано на фиг.14(b). Напротив, в аналитической модели 70 в соответствии с Примером 2 смещение из плоскости (-7,7 мм) образуется на конце 11а дна 11 желобчатого элемента (вблизи наружной непрерывной отбортованной кромки ), но степень смещения из плоскости меньше по сравнению со степенью смещения из плоскости в аналитической модели 60 в соответствии со Сравнительным примером 4, как показано на фиг.14(с).
[0116] Как описано выше, в аналитической модели 70, имеющей форму, расширяющуюся к концу, и наружную непрерывную отбортованную кромку, в случае удара напряжения не концентрируются на концах гребней 25а, 25b вблизи наружной непрерывной отбортованной кромки 16, а распределяются относительно равномерно до противоположных концов. Кроме того, аналитическая модель 70 надлежащим образом деформируется на конце 11а дна 11 желобчатого элемента вблизи наружной непрерывной отбортованной кромки 16. Следовательно, в аналитической модели 70 в соответствии с Примером 2 осевая нагрузка становится высокой как на начальной стадии, так и на поздней стадии осевого смятия, как показано на фиг.11.
[0117] (3-2) Величина поглощения энергии удара
Причины того, что величина поглощения энергии удара становится большой в аналитической модели 70 в соответствии с Примером 2, были проанализированы с использованием вышеописанных аналитических моделей 50, 60, 70 по Сравнительным примерам 3, 4 и Примеру 2. Фиг.15(а)-15(с) показывают распределения эквивалентной пластической деформации при ходе при смятии, составляющем 5 мм, в аналитической модели 50 в соответствии со Сравнительным примером 3, аналитической модели 60 в соответствии со Сравнительным примером 4 и аналитической модели 70 в соответствии с Примером 2. Фиг.16(а)-16(с) также показывают распределения эквивалентной пластической деформации при ходе при смятии, составляющем 10 мм, в аналитической модели 50 в соответствии со Сравнительным примером 3, аналитической модели 60 в соответствии со Сравнительным примером 4 и аналитической модели 70 в соответствии с Примером 2.
[0118] Кроме того, фиг.17(а)-17(с) показывают распределения эквивалентной пластической деформации при ходе при смятии, составляющем 15 мм, в аналитической модели 50 в соответствии со Сравнительным примером 3, аналитической модели 60 в соответствии со Сравнительным примером 4 и аналитической модели 70 в соответствии с Примером 2. Кроме того, фиг.18(а)-18(с) показывают распределения эквивалентной пластической деформации при ходе при смятии, составляющем 20 мм, в аналитической модели 50 в соответствии со Сравнительным примером 3, аналитической модели 60 в соответствии со Сравнительным примером 4 и аналитической модели 70 в соответствии с Примером 2.
[0119] Как показано на фиг.15(а) и 16(а), в аналитической модели 50 в соответствии со Сравнительным примером 3 первый продольный изгиб начался при ходе при смятии, составляющем 10 мм, в месте Е1, удаленном от конца, к которому приложена ударная нагрузка. Уязвимость по отношению к продольному изгибу также зависит от ширины дна желобчатого элемента. Можно видеть, что первый продольный изгиб необязательно начинается от конца, к которому приложена ударная нагрузка, когда ширина дна 53 желобчатого элемента является постоянной, как в аналитической модели 50. Это соответствует тому, что большое смещение из плоскости образуется в месте, удаленном от конца, к которому приложена ударная нагрузка, на вышеописанной фиг.14(а).
[0120] Кроме того, в аналитической модели 50 в соответствии со Сравнительным примером 3 по мере увеличения хода при смятии новый продольный изгиб возникает в месте Е2, которое удалено дальше от конца, к которому приложена ударная нагрузка, как показано на фиг.17(а). Кроме того, фиг.18(а) показывает, что при ходе при смятии, составляющем 20 мм, продольный изгиб возникает в трех местах (Е1-Е3) в широкой зоне, которая удалена от конца, к которому приложена ударная нагрузка.
[0121] Напротив, как показано на фиг.15(с) и 16(с), в аналитической модели 70 в соответствии с Примером 2, в которой сторона конца, к которому приложена ударная нагрузка, наиболее уязвима по отношению к продольному изгибу вследствие наличия наружной непрерывной отбортованной кромки 16 и формы, расширяющейся к концу, продольный изгиб начался в месте G1, которое находится ближе к концу. Впоследствии, как показано на фиг.17(с), ширина дна 11 желобчатого элемента в месте G1 постепенно становится меньше, что приводит ко второму продольному изгибу в месте G2, которое находится рядом с местом G1, в котором возник первый продольный изгиб. Данный этап затем повторяется. Как показано выше, шаг продольного изгиба становится меньше, и число частей с продольным изгибом увеличивается, что приводит к увеличению степени поглощения энергии удара при ходе при смятии, превышающем 5 мм, в аналитической модели 70 в соответствии с Примером 2. Соответственно, продольный изгиб возник в трех местах (G1-G3) при ходе при смятии, составляющем 20 мм, в зоне, более близкой к концу, к которому приложена ударная нагрузка, как показано на фиг.18(с).
[0122] Между тем, как показано на фиг.15(b), 16(b), 17(b) и 18(b), в аналитической модели 60 в соответствии со Сравнительным примером 4 продольный изгиб возник в местах, сравнительно близких к концу, к которому приложена ударная нагрузка, поскольку аналитическая модель 60 также имеет форму, расширяющуюся к концу. Как показано на фиг.18(b), продольный изгиб возник в двух местах (F1 и F2) в зоне, сравнительно близкой к концу, к которому приложена ударная нагрузка, при ходе при смятии, составляющем 20 мм. Соответственно, была продемонстрирована относительно более хорошая способность к поглощению энергии удара.
[0123] Как описано выше, в аналитической модели 70, которая включает отформованное прессованием изделие 10, имеющее наружную непрерывную отбортованную кромку 16 и форму, расширяющуюся к концу, обеспечивается увеличение осевой нагрузки на начальной стадии и на поздней стадии осевого смятия. Кроме того, в аналитической модели 70 возникал продольный изгиб с малым шагом продольного изгиба рядом с концом, к которому приложена ударная нагрузка. Соответственно, показано, что аналитическая модель 70 имеет отличную способность к перераспределению нагрузки и отличную способность к поглощению энергии удара. Способ изготовления отформованного прессованием изделия и устройство для формования прессованием в соответствии с настоящим изобретением могут обеспечить уменьшение образования трещин на крае наружной непрерывной отбортованной кромки 16 и образования складок рядом с основанием отбортованной кромки на концах гребней 12а, 12b при изготовлении отформованного прессованием изделия 10, которое образует вышеупомянутую аналитическую модель 70.
[Перечень ссылочных позиций]
[0124] 10 отформованное прессованием изделие
11 дно желобчатого элемента
12а, 12b гребень
13а, 13b вертикальная стенка
14а, 14b криволинейная часть
15а, 15b отбортованная кромка
16 наружная непрерывная отбортованная кромка
18 второй элемент
30 устройство для формования прессованием (первое устройство для формования прессованием)
31 пуансон (первый пуансон)
32 матрица (первая матрица)
33 формуемый материал
34-1 первая подушка
34-2 вторая подушка
100 конструктивный элемент