JP2008264857A - Press forming method having excellent shape fixability - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は金属板のプレス成形方法に関するものであって、特に高強度鋼板やアルミニウム合金板などのプレス成形の際に生ずるスプリングバックを防止して良好な形状凍結性を確保するためのプレス成形に関するものである。 The present invention relates to a method for press forming a metal plate, and particularly to press forming for preventing a spring back generated during press forming of a high-strength steel plate or an aluminum alloy plate and ensuring a good shape freezing property. Is.
近年、自動車車体への高強度鋼板やアルミニウム合金板の使用が増えてきており、プレス成形後の形状凍結不良が問題になっている。形状凍結不良は、寸法精度が得られない問題であり、最終製品の外観品質を著しく損なうばかりでなく、成形後に行われる組立作業において溶接不良の原因となるため、特にメンバーやフレームなどの構造部品では形状凍結不良の防止が重要視されている。 In recent years, the use of high-strength steel plates and aluminum alloy plates for automobile bodies has increased, and shape freeze defects after press forming have become a problem. Defective shape freezing is a problem in which dimensional accuracy cannot be obtained, and not only significantly deteriorates the appearance quality of the final product, but also causes welding defects in assembly operations performed after molding. Therefore, prevention of shape freezing failure is regarded as important.
曲げ加工で頻繁に観察される形状不良として知られているスプリングバックは、曲げ加工時に金属板に生じた残留応力が除荷時に弾性回復変形するために生じる現象で、成形下死点での残留応力が板厚方向に不均一に分布することに原因がある。一般に、プレス加工により曲げ成形した際に、金型から開放すると金属板の弾性回復により、パンチの肩部の開きと壁反りを生じる。この問題を解決するため、特許文献1には、横スライドダイを用い、成形下死点で製品の幅方向に横スライドダイをスライドさせることで、縦壁部の壁反りを矯正するプレス成形方法が開示されている。
Springback, which is known as a shape defect frequently observed in bending, is a phenomenon that occurs because the residual stress generated in the metal plate during bending is elastically deformed and deformed during unloading. The cause is that the stress is unevenly distributed in the thickness direction. In general, when bending is performed by press working, if the metal plate is released, elastic recovery of the metal plate causes opening of the shoulder portion of the punch and wall warping. In order to solve this problem,
しかし、スプリングバックは、図1に示す肩部1の「角度変化」、縦壁部2の「壁反り」だけでなく、図2に示すように、理想形状4の製品に対し3次元的なスプリングバックである「ねじれ」3といわれる現象も顕在化し、特許文献1に開示された発明ではこのスプリングバックを防止することはできない。また、特許文献2、3には、金属管の曲げ方法として、プレス横金型(上記横スライドダイと同じ)を用いた技術が開示されている。この技術もまた、特許文献1と同様な効果が得られるが、3次元的なスプリングバック(ねじれ)を低減することはできない。
本発明は、プレス成形品に発生する、縦壁部の反り、ねじれを防止するプレス成形方法を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the press molding method which prevents the curvature and the twist of a vertical wall part which generate | occur | produce in a press molded product.
係る課題を解決するため、本発明の要旨とするところは下記の通りである。
(1)少なくとも一部にコの字型断面形状又はハの字型断面形状を有する部材のプレス成形方法であって、一対の縦壁部の水平断面が閉断面となるように、所定の長さL1、幅及び深さを有する凹部をプレス成形した後、縦壁部の長手方向の長さL2が前記長さL1より長くなるように少なくとも1回プレス成形し、その後、縦壁部の端部が開断面の製品形状となるようにトリムすることを特徴とする、形状凍結性に優れたプレス成形方法。
(2)縦壁部の長さを長くするプレス成形工程において、楔型のポンチを中央部に有する3分割されたポンチを有するプレス金型を用いることを特徴とする、形状凍結性に優れた(1)記載のプレス成形方法。
(3)縦壁部の長手方向の長さを長くするプレス成形工程において、前記楔形のポンチの移動量を変更することにより縦壁部の長さを変更することを特徴とする、形状凍結性に優れた(2)記載のプレス成形方法。
(4)縦壁部の長さを長くするプレス成形工程において、ポンチ及びパッドで縦壁部を押さえながらプレス成形することを特徴とする、(2)又は(3)記載の形状凍結性に優れたプレス成形方法。
In order to solve the problem, the gist of the present invention is as follows.
(1) A method for press-forming a member having a U-shaped cross-sectional shape or a C-shaped cross-sectional shape in at least a part thereof, and having a predetermined length so that a horizontal cross section of a pair of vertical wall portions becomes a closed cross section After the concave portion having the length L1, the width and the depth is press-molded, it is press-molded at least once so that the longitudinal length L2 of the vertical wall portion is longer than the length L1, and then the end of the vertical wall portion A press molding method having excellent shape freezing property, wherein trimming is performed so that the portion has a product shape with an open cross section.
(2) In the press molding step of increasing the length of the vertical wall portion, a press die having a three-part punch having a wedge-shaped punch in the center is used, and has excellent shape freezing property (1) The press molding method as described.
(3) In the press molding step of increasing the length of the vertical wall portion in the longitudinal direction, the length of the vertical wall portion is changed by changing the amount of movement of the wedge-shaped punch. The press molding method according to (2), which is excellent in.
(4) In the press molding step of increasing the length of the vertical wall portion, press molding is performed while pressing the vertical wall portion with a punch and a pad, and the shape freezing property according to (2) or (3) is excellent. Press molding method.
本発明により、寸法精度に優れる良好なハット型成形部品を得ることができる。 According to the present invention, a good hat-shaped molded part having excellent dimensional accuracy can be obtained.
以下に、本発明を詳細に説明する。
本発明者らは一部にコの字型断面形状又はハの字型断面形状を有するハット形状部品の縦壁部の反り、ねじれを防止するプレス成形方法について検討し、それらの課題を解決できる方法を知見した。
The present invention is described in detail below.
The present inventors have studied a press molding method for preventing warpage and twisting of a vertical wall portion of a hat-shaped part having a U-shaped cross-sectional shape or a C-shaped cross-sectional shape in part, and can solve these problems. I found out how.
従来のプレス成形方法では、図3に示すようなスプリングバックした製品(a)に対し、スプリングバックの矯正工程であるリスト(b)(スプリングバックを低減させるため、再度プレス成形を行う工程を「リストライク工程」(リストと略す)という)を行い、最終的な形状にフランジ部をトリムするトリム工程(c)によって部品を造りこんでいた。それに対し、本発明では、図4に示すように、一対の縦壁部11,11の水平断面が閉断面となるように、所定の長さL1、幅及び深さを有する凹部12をプレス成形する(a)。なお、このように縦壁部11,11の水平断面が閉断面となるように、プレス成形することにより、凹部12の水平断面はループ状に閉じられた状態となる。その後、縦壁部11,11の長手方向の長さが長くなるように(L2>L1)被加工材を成形する拡長工程(b)を行う。そして、最終的な部品形状となるようにフランジ部13および縦壁部11,11の端部をトリムするトリム工程(C)を行う。なお、このトリム工程で縦壁部11,11の端部を除去することにより、一対の縦壁部11,11の長手方向両端は互いに開かれた状態(開断面)となる。これら工程(a)、(b)、(c)を行うことによって、スプリングバックが小さくなることを知見した(前記(1)に係る発明)。
In the conventional press molding method, the spring back product (a) as shown in FIG. 3 is subjected to a list (b) which is a spring back correction process (the process of performing press molding again to reduce the spring back. A “restrictive process” (referred to as “list”) was performed, and parts were built by a trim process (c) in which the flange portion was trimmed to a final shape. On the other hand, in the present invention, as shown in FIG. 4, the
本発明では、一対の縦壁部11,11の水平断面が閉断面を維持した状態で成形品を深絞り成形した後、拡長工程で成形品を縦壁部11,11の長手方向に沿って引っ張ることによって、製品の板厚方向の残留応力と、製品のパンチ底、縦壁部11,11、フランジ部13に存在する長手方向の残留応力を緩和することができる。その後、コの字又はハの字型断面形状の部材にトリムすることで、従来のプレス成形方法より、形状凍結性に優れた製品を得ることができる。
In the present invention, after the molded product is deep-drawn in a state where the horizontal cross section of the pair of
前記(2)に係る発明は、縦壁部11,11の長手方向の長さを長くするプレス成形工程(拡長工程)において、楔型のポンチを中央部に有する3分割されたポンチを有するプレス金型を用いることを特徴とする。
The invention according to the above (2) has a three-part punch having a wedge-shaped punch in the center part in a press molding process (enlargement process) for increasing the length of the
拡長工程において、縦壁部11,11を引張るためには、主プレスの成形荷重をストロークと直角方向に変換しなければならない。本発明では、図5のようにポンチを3つに分解し、楔型のポンチ5が分割されたポンチ6a、6bに接触することで、分割されたポンチ6a、6bがストローク方向(紙面下向き)と直角方向(紙面左右方向)に動いて縦壁部11,11に引っ張り張力7を加えることができるように設計した。長手方向に湾曲している部品に対しては、部品の湾曲部に楔型のポンチ5、部品のストレート部に分割されたポンチ6a、6bを配置し、拡長箇所であるストレート部に楔型のポンチ5が干渉しないよう設計した。
In the expansion step, in order to pull the
前記(3)に係る発明は、縦壁部11,11の長手方向の長さを長くするプレス成形工程(拡長工程)において、前記楔形のポンチ5の移動量を変更することにより成形品の長さを変更することを特徴とする。
In the invention according to (3), in the press molding process (expansion process) in which the longitudinal length of the
本発明により、スプリングバックを大幅に低減するためには、拡長工程の引張り張力を部材のパンチ底部、フランジ部13、縦壁部11,11に作用させなければならない。この引張り張力の負荷量は、引張りひずみ(拡長量)と関係しており、部材の長手方向の引張りひずみが0.5%以下であると、製品全体の残留応力を緩和しきれず、また、引張りひずみが5%以上になると部材の破断又はネッキングの危険性が高くなるので、引張りひずみは上記の範囲とすることが好ましい。
In order to significantly reduce the springback according to the present invention, the tension tension in the expansion process must be applied to the punch bottom portion, the
前記(4)に係る発明は、縦壁部11,11の長手方向の長さを長くするプレス成形工程(拡長工程)において、ポンチ及びパッドで縦壁部11,11を押さえながらプレス成形することを特徴とする。
In the invention according to (4), in the press molding process (expansion process) for increasing the length of the
拡長工程において、部材全体に引張り張力を作用させるためは、図6のように、ポンチ5、6a、6bとパッド9a、9bを用い、パッド力10を加えて成形品の両側面(縦壁部11,11の端部)を押さえることが好ましい。
In order to apply tensile tension to the entire member in the expansion process,
本発明例として、板厚1.2mmで、引張り強さが590MPa級の鋼板を用いたプレス成形を実施し、図7のようなハの字型断面形状を有する製品を製造した。本発明の効果について検討するため、図4(a)〜(c)に示すように、1回目のプレス成形で一対の縦壁部の水平断面が閉断面となるように成形品を深絞り成形し(図4(a))、2回目のプレス成形で図5に示す3分割のポンチを用いて製品長さが長くなるように部材を拡長した(図4(b))。そして最終的にフランジ部と縦壁部の端部をトリムした(図4(c)参照)。拡長量(L2−L1)は10mm、しわ押さえを20トンとした。また、拡長工程に使用するパッドは図6に示すように両面に配置し、パッド圧をそれぞれ1トンに設定した。比較として、1回のプレス成形で図7に示す製品が得られるようにプレス成形した例も行った。 As an example of the present invention, press forming was performed using a steel plate having a plate thickness of 1.2 mm and a tensile strength of 590 MPa class, and a product having a cross-sectional shape of a square shape as shown in FIG. 7 was manufactured. In order to examine the effects of the present invention, as shown in FIGS. 4A to 4C, the molded product is deep-drawn so that the horizontal section of the pair of vertical wall portions becomes a closed section in the first press molding. Then (FIG. 4 (a)), the member was expanded so as to increase the product length by using the three-part punch shown in FIG. 5 in the second press molding (FIG. 4 (b)). Finally, the flange portion and the end portion of the vertical wall portion were trimmed (see FIG. 4C). The amount of expansion (L2-L1) was 10 mm, and the wrinkle presser was 20 tons. Moreover, the pad used for an expansion process was arrange | positioned on both surfaces, as shown in FIG. 6, and the pad pressure was set to 1 ton, respectively. For comparison, an example of press molding was performed so that the product shown in FIG. 7 was obtained by one press molding.
評価項目は、スプリングバック前後での製品端面のパンチ肩R止まりでの変位量W1〜W4をそれぞれ測定し、その平均値をねじれ量とした。また、製品端面のポンチ底から50mm高さ位置での基準からの変位量を測定し、その平均値を壁反りとした。変位量は基準面に対して、上方向への変位をプラス、下方向への変位をマイナスとして評価した。 As evaluation items, displacement amounts W1 to W4 at the punch shoulder R stop of the product end surface before and after the spring back were measured, and the average value was defined as the twist amount. Moreover, the displacement amount from the reference | standard in a 50 mm height position from the punch bottom of a product end surface was measured, and the average value was made into wall curvature. The amount of displacement was evaluated with respect to the reference plane, with the upward displacement as plus and the downward displacement as minus.
上記実施例1の測定結果を表1に示す。本発明により、比較例より寸法精度が向上し、良好な寸法精度に優れるハット型成形部品を得ることができた。 The measurement results of Example 1 are shown in Table 1. According to the present invention, the dimensional accuracy is improved as compared with the comparative example, and a hat-shaped molded part having excellent dimensional accuracy can be obtained.
1 肩部
2 縦壁部
3 ねじれ
4 理想形状
5 楔型のポンチ
6a、6b 分割されたポンチ
7 引張り張力
8 上視野からみた部品形状
9a、9b パッド
10 パッド力
11 縦壁部
12 凹部
13 フランジ部
L1 拡長前の被加工材(縦壁部)の長手方向の長さ
L2 拡長後の被加工材(縦壁部)の長手方向の長さ
A 製品の縦壁部のストレート部
B 製品の縦壁部の長手方向で凹状の湾曲部
C 製品の縦壁部の長手方向で凸状の湾曲部
1 shoulder
2 Vertical wall
3 Torsion 4
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