[发明专利]冲压成形的成形极限线图的制成方法、破裂预测方法及冲压零件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及冲压成形的成形极限线图的制成方法、破裂预测方法及冲压零件的制造方法，具体而言涉及考虑了由弯曲性所主导的破裂的成形极限线图的制成方法、破裂预测方法及使用了该方法的冲压零件的制造方法。

背景技术

冲压成形是在一对模具之间夹持、夹压金属板，并将钢板等金属板以仿形于模具的形状的方式进行成形而要得到所希望的形状的零件的代表性的金属加工方法之一，在汽车零件、机械零件、建筑构件、家电产品等大范围的制造领域中使用。

在冲压成形时，在成形中途，在作为被成形材料的金属板上产生破裂的现象不断成为问题，作为其解决对策，除了提高金属板自身的成形性之外，还进行了想要高精度地预测冲压成形中的破裂的努力。例如，作为近年来经常使用的方法，存在如下方法：在使用了有限要素法的冲压成形模拟中，除了模具形状或金属板的机械性特性(材质)之外还改变模具或金属板的温度、使模具闭塞的速度(冲压速度)、润滑条件等各种冲压条件，欲探寻不产生破裂的成形条件。

有限要素法例如是如下的方法：在从专利文献1摘录出的对图1(a)所示那样的帽形构件进行冲压成形时，如图1(b)所示，将对上模具1、下模具2及金属板3进行了模拟的部分分割成由假想的网格构成的要素组，而且在冲压成形的各阶段，对多大的应力和应变沿何种方向作用于各要素进行解析(模拟)。

在此，在图1(b)的例子中，要素分割成二维性的(平面性的)网格，但是要素分割成三维性的(立体性的)网格的情况也较多。而且，分割的要素存在如图1(b)的对上模具1、下模具2进行了模拟的部分那样形成为三角形(三棱柱)的情况，也存在如对金属板3进行了模拟的部分那样形成为四边形(长方体)的情况，而且，虽然未图示，但是也有形成为六边形(六棱柱)的情况。需要说明的是，在金属板的冲压成形模拟中，多将金属板的板厚中心要素分割成二维性的网格。

然而，以往的有无产生冲压破裂的预测在使用了有限要素法的金属板的冲压成形模拟中，根据接点的坐标变化，通过计算来求出分割成上述那样的网格的各要素的板厚中心的成形后的最大主应变ε₁及最小主应变ε₂(各标量)，确认上述最大主应变ε₁及最小主应变ε₂隔着另行制成的图2所示那样的成形极限线图FLD(Forming Limit Diagram)的成形极限线FLC(Forming Limit Curve)而存在于破裂产生区域、无破裂的区域中的哪一侧，在存在于破裂产生区域时，预测为产生破裂。

在上述FLD的制成方法中，作为代表性的方法，存在中岛法或Marciniak法。这些方法是如下的方法：使用圆形网格等对各种图案进行了标记的形状(宽度)不同的几种试样，使用前端曲率半径为25～50mm左右的球头冲头(中岛法)或圆头冲头(Marciniak法)，鼓凸成形至断裂或缩颈发生为止，根据成形后的标记的变化，求出断裂或缩颈产生位置的最大主应变、最小主应变，对该测定结果进行二维显示来得到成形极限线(FLC)。该FLC表示板厚中心的成形极限，与使用前述的板厚中心的要素而计算的冲压成形模拟进行对照，由此来预测破裂的产生。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2008-55488号公报

发明内容

【发明要解决的课题】

然而，根据发明者们的研究，在使用了上述以往的破裂预测方法的情况下，即使在预测为无破裂产生的冲压成形条件下在实际的金属板的冲压成形、尤其是高强度钢板的实际冲压成形中会产生破裂，预测到的结果与现实较大地背离的事例屡屡发生。

本发明为了解决现有技术带有的上述问题点而开发，其目的在于提出一种能够高精度地预测冲压成形中的破裂的产生的成形极限线图FLD的制成方法、使用了该FLD的破裂预测方法以及使用了该预测方法的冲压零件的制造方法。

【用于解决课题的技术方案】

发明者们尤其是在高强度钢板中，反复仔细研究了以往的方法的破裂产生的预测与实际冲压成形中的破裂产生的结果背离的原因。其结果可知是因为，在钢板产生的破裂存在主要在低强度、软质材料中引起的延性主导的破裂和主要在高强度、硬质材料中引起的弯曲性主导的破裂，以往的破裂成形极限线图FLD根据冲压成形中的板厚中心的最大主应变、最小主应变来求出成形极限线FLC，即，基于上述的延性主导的破裂而制成，对于后者的弯曲性主导的破裂完全没有作出任何考虑。