JP3864899B2

JP3864899B2 - Press working method with excellent shape freezing property and processing tool used therefor

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Publication number: JP3864899B2
Application number: JP2002353272A
Authority: JP
Inventors: 良清玉井; 栄治飯塚; 治郎平本
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2002-12-05
Filing date: 2002-12-05
Publication date: 2007-01-10
Anticipated expiration: 2022-12-05
Also published as: JP2004181502A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、金属板を断面ハット形状に成形する形状凍結性に優れたプレス加工方法およびそれに用いる加工工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車車体重量の軽減を図るため、素材として従来材より板厚が薄い高張力鋼板とか、比重が小さいアルミニウム合金板などが使用されるようになった。これらの素材は、プレス加工によって様々な部品に成形されるが、従来材に比べて強度が大きいか、またはヤング率（縦弾性係数）が小さい性質を有するため、所定の目標形状を得難い場合がある。
【０００３】
例えば、金属板１から図７（ａ）に示すような断面形状がハット形の部品をプレス成形によって得る場合、図７（ｂ）に示す通り、目標とする二点鎖線の形状であるべきところ、ポンチ外形から外れた実線に示すような形状を呈する。これがプレス加工において発生する形状凍結不良である。壁部Ａとそれに続くフランジ部Ｂを有するような断面ハット形状の部品をプレス加工によって得る場合には、壁部Ａとハット頭部Ｃ間の曲げ部Ｄおよび壁部Ａとフランジ部Ｂ間の曲げ部Ｅが形成され、形状凍結不良は、ポンチの頭部に位置する曲げ部Ｄでのスプリングバックと、壁部Ａでの反りに起因して生じることが知られている。
【０００４】
断面ハット形状の金属板部品は、図８（ａ）、（ｂ）に示すようにポンチ５とダイス３としわ押さえ４を備えた加工工具を用い、断面ハット形状を得るためのポンチ５の外形に沿うように金属板１を曲げることによって成形されるのが一般的であり、工具で拘束された離型前の状態がそのまま凍結されれば問題とならない。しかし、実際にはプレス加工によって付与された曲げモーメントのために、断面ハット形状に成形された成形体を工具から取り外すと、曲げモーメントがゼロになるように成形体が弾性変形する。このプレス加工によって付与された曲げモーメントが形状凍結不良の原因であって、素材の強度が大きいほど曲げモーメントが大きく、また曲げモーメントによって生じる弾性変形量はヤング率が小さいほど大きく、さらに素材板厚が薄いほど弾性変形量が大きくなるから、曲げモーメントを小さくすることが形状凍結性を向上させるうえで重要である。
【０００５】
ところで、ポンチの頭部に位置する曲げ部Ｄでのスプリングバックに関しては、プレス加工における成形ストロークの最終工程において、曲げ加工を受けた金属板１の凸面側の少なくともその一部に所定深さの凹部を付与することにより十分小さくすることができることが知られている（特許文献１）。また、曲げ部Ｄでのスプリングバックがそれほど大きくない場合には、スプリングバック後に所定の断面ハット形状になるように予め断面ハット形状を得るためのポンチ等の加工工具に見込みを入れておくことによりほぼ解決できる。
【０００６】
一方、壁部Ａの反りに関しては、その解消が難しいという問題があった。例えば、図８（ａ）、（ｂ）に示したように、所定のハット断面形状を得るためのポンチ５を用い、金属板１の幅方向両端部にしわ押さえ力を付加して、金属板１に絞り曲げ加工を施すと、金属板１は張力が付与された状態でダイス３の肩部3Aにより曲げ、曲げ戻されて、ポンチ５の外形に沿うように成形されるが、成形体内に生じている曲げモーメントにより、成形体を工具から取り外すと口開きとなるように壁部Ａに大きい反りが発生してしまうのである。この壁部Ａの反りは、強度が高い金属板素材やヤング率の小さい金属板素材を使用した場合には特に大きくなるので、予め加工工具に見込みを入れておくことで解決するのは困難であった。
【０００７】
このような断面ハット形状部品の壁部Ａの反りを抑制する技術として、特開平6-246355号公報（特許文献２）や特開2000-42635号公報（特許文献３）が開示されている。特開平6-246355号公報に開示されたプレス加工方法は、横方向にスライドするダイを用い、ポンチの肩部を支点として、金属板の壁部となる部分に反りの方向と逆方向に曲げを起こす予備曲げ加工により、金属板をハット形断面形状に成形する方法である。
【０００８】
特開2000-42635号公報に開示されたプレス加工方法は、例えば、肩半径が５mm程度の部品に応じた所定の断面ハット形状のポンチを用い、ダイの肩部の半径が金属板素材板厚の1.0 〜2.5 倍で、ポンチとダイ間のクリアランスが金属板素材板厚の1.0 〜1.4 倍である加工工具を用い、しわ押さえ力を材料流入幅当たり所定範囲内とし、そのうえ、壁部の反りの曲率ρが小さくなるようにしわ押さえ力を付加しつつ、ポンチの工程が成形開始後下死点の直前までの間は、ポンチ頭部で金属板にたわみを付与し、下死点でたわみを解消して金属板をハット形断面形状に成形する方法である。
【０００９】
【特許文献１】
特開平8-174074号公報
【特許文献２】
特開平6-246355号公報
【特許文献３】
特開2000-42635号公報
【００１０】
【発明の解決しようとする課題】
しかしながら、特開平6-246355号公報に記載のプレス加工方法は、ダイを横方向にスライドさせる必要があるために、プレス加工装置が複雑になる欠点があった。
特開2000-42635号公報に記載のプレス加工方法は、たわみ量が小さく、パンチ肩部のスプリングバック制御には効果があるが、壁部への影響はなく壁反りを抑制する効果はなかった。また、金属板１のハット頭部となる部分に付与できる曲げひずみが少なく、曲げひずみをより増やして、部品の強度をより向上させたいという要求があった。
【００１１】
そこで、本発明は、上記従来の問題点を解決するにあたり、強度が高い金属板素材やヤング率の小さい金属板素材を使用した場合でも簡便な方法で、特に壁部の反りを小さくすることにより高精度な断面ハット形状の部品を得ることができ、かつハット頭部の曲げひずみを増やすことにより断面ハット形状の部品の強度をより高めることができる形状凍結性に優れたプレス加工方法およびそれに用いる加工工具を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下の通りである。
１．ポンチとダイスとしわ押さえを備えた加工工具を用い、金属板を断面ハット形状に成形するプレス加工を行うに際し、ダイスとしわ押さえとにより前記金属板の幅方向両端部を挟んで挟圧した状態で、始めに前記金属板に向かって凸となる断面半円形状の凸部を頭部に有するポンチを用い、前記断面ハット形状の壁部となる前記金属板部分にポンチの凸部を接触させるとともに前記金属板のハット頭部となる部分が外側に向かって凸となる凸形状に成形する予備加工を前記金属板に施し、次いで予備加工後の金属板に所定の断面ハット形状を得るためのポンチを用い、仕上げ加工を施すことを特徴とする形状凍結性に優れたプレス加工方法。
２．前記予備加工後の金属板に仕上げ加工を施すに当たり、頭部に凹部を設けた所定の断面ハット形状を得るためのポンチと、該ポンチの凹部に応じた凸部を有するハット頭部成形工具を前記ポンチと対向するダイス側の部位に設けた加工工具を用い、成形ストロークの下死点到達直前で前記金属板のハット頭部となる部分を内側に向かって凸形状に成形することを特徴とする上記１．に記載の形状凍結性に優れたプレス加工方法。
３．請求項１または２に記載のプレス加工方法に用いるポンチであって、該ポンチは、その頭部が所定の断面ハット形状を得るように形成されていると共に、その頭部に金属板に向かって前進、後退可能な入子ポンチを内蔵し、この入子ポンチは、その頭部に前記金属板に向かって凸となる断面半円形状の凸部を有し、この凸部が前記ポンチの頭部より突き出した状態で前記ポンチの頭部に装着され、かつ所定の押圧力により前記ポンチの頭部内に収納されるように構成されていることを特徴とする加工工具。
【００１３】
【発明の実施の形態】
先ず、図１を用い、本発明の第１実施の形態に係るプレス加工方法について説明する。図１（ａ）〜（ｄ）は、第１工程と第２工程の２工程で金属板のプレス加工を行う際の金属板１の形状を示す概略縦断面図である。
第１実施の形態に係るプレス加工方法は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように第１工程で、金属板に向かって凸となる断面半円形状の凸部を頭部に有するポンチ51を用いて予備加工を金属板１に施し、次いで予備加工後の金属板１に図１（ｃ）、（ｄ）に示すように第２工程で、所定の断面ハット形状を得るためのポンチ52を用いて、仕上げ加工を施し、金属板１を目標のハット形断面に成形するプレス加工を行っている。ポンチ51には、ダイス31としわ押さえ41が対応する加工工具として用いられる。またポンチ52には、ダイス32としわ押さえ42が対応する加工工具として用いられる。
【００１４】
第１工程では、ダイス31としわ押さえ41により金属板１の幅方向両端部を挟んで挟圧し、ポンチ51を用いて予備加工を行い、第２工程では、ダイス32としわ押さえ42により予備加工後の金属板１の幅方向両端部を挟んで挟圧し、ポンチ52を用いて仕上げ加工を行っている。
なお、第１工程をポンチ51とダイス31としわ押さえ41を備えた成形工程で、第２工程をポンチ52とダイス32としわ押さえ42を備えたリストライク工程で行うことにより、金属板１を成形工程に続いてリストライク工程に通過させ、従来のリストライク工程を持つプレス加工工程で金属板を断面ハット形状に成形するプレス加工を能率良く実施することができる。しわ押さえ41、42は、ロッドを介して図示しない油圧シリンダーに接続することによって金属板１を所定の押さえ力で挟圧可能である。押さえ力は、油圧シリンダー内の油圧の圧力を調整するレリーフバルブにより所定値に設定することができる。図１中、符号32A は、ダイス32の肩部で、部品の曲げ部Ｅ（図７（ａ）参照）に応じた所定の肩半径に形成されている。
【００１５】
ここで、第２工程の仕上げ加工に用いるポンチ52は、得るべき部品に応じた所定の断面ハット形状を得るためのポンチである。所定の断面ハット形状を得るためのポンチ52の肩部の肩半径は、部品の曲げ部Ｄに応じて決定される。ポンチ52のポンチ幅は、金属板１にしごき加工を付加せずに仕上げ曲げ加工を施すことができるようにポンチ52とダイス３間のクリアランスを成形ストロークの下死点で見て、金属板素材の板厚の1.0 〜1.5 倍とするのが好ましい。なお、ポンチ52、ダイス32、およびしわ押さえ42は、図８に示した加工工具であるポンチ５、ダイス３およびしわ押さえ４と概略同じ形状のものを用いればよい。
【００１６】
一方、第１工程の予備加工に用いるポンチ51は、金属板51に向かって凸となる断面半円形状の凸部を頭部に有するポンチである。ポンチ51の凸部の半径はｒ₁であり、図１（ａ）、（ｂ）に示されたポンチ51と、図１（ｃ）、（ｄ）に示されたポンチ52を比較して明らかなように、ポンチ51の凸部の半径ｒ₁は、所定の断面ハット形状を得るためのポンチ52の肩部の肩半径より大きく、かつ図１（ｂ）に示した成形体上の点Ｐがポンチ51の凸部と接触する大きさとされている。ここで点Ｐは、図１（ｄ）に示すように金属板１の壁部となる部分に含まれる成形体上の部位である。
【００１７】
このような断面半円形状の凸部を頭部に有するポンチ51を用い、目標形状に到達する前の途中形状に成形する予備曲げ加工を金属板に施し、金属板１の仕上げ加工後のハット形状の壁部となる部分にポンチ51の凸部を接触させると共に、金属板１のハット頭部となる部分が外側に向かって凸となる凸形状に金属板１を成形している。このために、途中形状に成形された成形体の壁部には、予備加工により、仕上げ加工後の成形体の壁部に生じる反りと、反りに対して逆向きの曲げ加工を成形体に付与することができるようになり、この結果、仕上げ加工後の成形体の壁部に生じる反りを小さくすることができるのである。
【００１８】
本発明に係るプレス加工方法によれば、強度が高い金属板素材やヤング率の小さい金属板素材を使用した場合であっても主に壁部の反りを小さくすることにより寸法精度を向上させることができる。
ここで、上述した予備加工に用いるポンチ51の頭部半径ｒ₁は、成形体に生じる壁部の反りをできるだけ０に近づけることがきるように、使用する金属板素材の板厚、強度およびヤング率、断面寸法などにより決めるのが好ましい。その際、ポンチ51のポンチ幅２×ｒ₁は、ポンチ52の幅と同じもしくは小さくなるように決定するのが好ましい。予備加工に用いるポンチ51のポンチ幅が仕上げ曲げ加工に用いるポンチ52の幅以上であると、第２工程で成形部材が、ダイス内におさまらないもしくは、クリアランスが過少で型かじりが発生するような不具合が発生するからであるである。
【００１９】
説明するまでもなくポンチ51を用いた予備加工においては、ダイス31としわ押さえ41により挟まれた金属板１の幅方向端部分、すなわち、金属板１のフランジ部となる部分、金属板１の壁部となる部分および金属板１のハット頭部となる部分をそれぞれ途中形状に成形している。第１工程で使用する凸型の断面半円形状ポンチは、金属板をポンチ外側に凸になるように曲げ加工を施すことができればよく、壁反り量を低減するという本発明の効果はポンチ先端の凸部の形状・曲率の大きさなどにより制限されない。予備加工を金属板に付与する範囲については、仕上げ加工後のハット断面壁部となる金属板の部位に第１成形工程でポンチの凸部が接触し曲げ加工歪みが付与されていれば、凸部が接触した部位の壁反り量は、低減されることになり本発明の効果を得ることができる。
【００２０】
製品の形状、金属板の板厚・材質などに応じて、壁部の反り量を適切に抑制するためのポンチ凸部の形状、曲率、予備加工を金属板に付与する範囲などは変化するため、製品に許容される寸法誤差、使用する金属板の材料特性などを考慮し、予め予備実験などによる検証を行い実験的に最適な値を選定すればよい。
また、第１実施の形態に係るプレス加工方法では、金属板１のハット頭部となる部分が外側に向かって凸となる凸形状に成形された後、曲げ戻されて平坦となっている。このために、金属板１のハット頭部となる部分に従来より大きい曲げひずみを導入することができ、金属板１のハット頭部となる部分に加工硬化を生じさせて部品の強度を高めることができる。
【００２１】
ところで予備加工により成形体に付与した曲げ歪みは、部品の壁部の反りを抑制するように作用する一方で金属板部品のハット頭部に反りを生じさせる原因になり、問題となる場合がある。そこで、第２工程において、図２に示すような頭部に凹部を設けた所定の断面ハット形状を得るためのポンチ６と、ポンチ６の凹部に応じた凸部を有するハット頭部成形工具3Bをポンチ６と対向するダイス側の部位に設けた加工工具を用い、予備加工後の金属板１に仕上げ加工を施し、第１工程でハット頭部に付与される曲げ歪みと逆方向の曲げ加工を付与することによりハット頭部の反りを小さくするのが好ましい。
【００２２】
このような加工工具を用いたプレス加工方法では、頭部に凹部を設けた所定の断面ハット形状を得るためのポンチ６を用い、成形ストロークの下死点到達直前でポンチ６の凹部とハット頭部成形工具3Bの凸部間で金属板１を曲げて金属板１のハット頭部となる部分を内側に向かって凸形状に成形することにより、導入される曲げひずみをより一層増やすことができる。この結果、金属板の加工硬化による強度向上効果をより高くすることができる利点がある。
【００２３】
また、本発明に係るプレス加工方法は、以下に説明するように１工程で金属板のプレス加工を行うこともできる。本発明に係る第２実施の形態に係るプレス加工方法は、図３に示すようなポンチ７を用いて行うのが好適である。
上記のポンチ７は、その頭部が所定の断面ハット頭部形状を得るように形成されていると共にその頭部に金属板１に向かって前進、後退可能な入子ポンチ８を内蔵している。この入子ポンチ８は、その頭部に金属板１に向かって凸となる断面半円形状の凸部を有し、この凸部がポンチ７の頭部より突き出した状態でポンチ７の頭部に装着され、かつ所定の押圧力によりポンチ７の頭部内に収納されるように構成されている。入子ポンチ８が第１実施の形態に用いたポンチ51に相当する機能を有し、ポンチ７が第１実施の形態に用いたポンチ52に相当する機能を有する。
【００２４】
したがって、このようなポンチ７を用いたプレス加工方法によれば、図３（ａ）→（ｂ）に示すように入子ポンチ８の凸部をポンチ７の頭部より突き出した状態で目標形状に到達する前の途中形状に成形する予備加工を金属板１に施すことができ、引き続いて、予備加工後の金属板１に図３（ｂ）→（ｃ）にように入子ポンチ８を収納しつつ、ポンチ７により仕上げ加工を施すことができるために１工程で金属板１を断面ハット形状に成形することができる。
【００２５】
金属板１を介してハット頭部成形工具3B’の頂点から所定の押圧力が付加されると、図３（ｃ）に示すように入子ポンチ８がポンチ７の頭部内に収納され、入子ポンチ８に代わりポンチ７により仕上げ加工を予備加工後の金属板１に施すことが可能な構造としては、バネに代表される弾性体に入子ポンチ８を支持させる構造とすることができる。例えばバネを用いる場合には、バネ定数の適切なものを選定することが重要である。なお、ポンチ７としては、その頭部に凹部を有する所定の断面ハット形状を得るためのポンチを用いており、成形ストロークの下死点到達直前で金属板１のハット頭部となる部分を内側に向かって凸形状に成形している。図３（ｃ）に示す成形ストロークのエンドから、ダイス３およびしわ押さえ４を上昇させ、成形体を取り出して金属板１を断面ハット形状に成形する１ストロークが終了する。このように第２実施の形態に係るプレス加工方法は、一工程で断面ハット形状の金属板部品を成形する方法である。勿論、ポンチ７の頭部に油圧室を設けて入子ポンチ８のストロークを制御しても同様な作用、効果を発揮させることができる。なお、ここでは、１工程で金属板のプレス加工を行う場合について、ハット頭部を内側に向かって凸形状に成形する場合を例をあげて説明したが、この形状に限定されるものではなく、同様の機構は内側に向って凸形状を有さない場合等、所定の断面ハット形状を得るためのポンチに適用することができる。
【００２６】
【実施例】
（実施例１）ポンチとダイスとしわ押さえを備えた加工工具を用い、プレス加工により壁部とフランジ部を有する断面ハット形状の部品を製造し、部品の寸法精度を調べ、その結果を従来例の場合と比較して図４に示した。
金属板素材としては、引張強さが270 MPa 、590 MPa 、980 MPa で、板厚が1.2mm の鋼板と、板厚が1.2mm の5000系のアルミニウム合金板（ヤング率：70GPa ）の４種類を用いた。いずれの場合においても成形高さは55mmとし、部品の寸法精度は、工具から成形体を取り出した後、壁部間の高さ方向、ハット頭部から45mm部位での間隔を測定し、ポンチ幅に対する誤差で評価した。しわ押さえ力は、20kNとした。
【００２７】
発明例１は、図１（ａ）〜（ｄ）のようにして初めに、断面半円形状の凸部を頭部に有するポンチ51を用いて成形工程で予備加工を金属板に施し、次いで予備加工後の金属板にリストライク工程で所定の断面ハット形状を得るためのポンチ52を用いて仕上げ加工を施し、２工程でプレス加工を行った場合であり、発明例２は、発明例１におけるポンチ52に代わり、図２（ａ）、（ｂ）のように頭部に凹部を有する所定の断面ハット形状のポンチ６を用いて仕上げ加工を予備加工後の金属板に施した場合である。また発明例３は、図３のように断面半円形状の凸部を頭部に有する入子ポンチ８を内蔵した所定の断面ハット形状を得るためのポンチ７を用い、予備加工および仕上げ加工を１工程としてプレス加工を行った場合である。従来例の場合は、予備加工を行わずに図８のように所定の断面ハット形状のポンチ５を用いて、１工程でプレス加工を行った場合である。
【００２８】
断面ハット形状を得るためのポンチ５、52、６の幅は50mm、ポンチ５、52、６の肩部の半径は５mmとした。また、ポンチ６の凹部の曲率半径は50mmとし、対応するハット頭部成形工具3Bの凸部の曲率半径は50mmとした。但し、予備加工に用いたポンチ51の頭部半径ｒ₁は25mm、ポンチ幅は50mmとし、同様に予備加工に用いた入子ポンチ８の凸部の半径ｒ₁は20mm、入子ポンチ８のポンチ幅は40mmとした。入子ポンチ８を内蔵するポンチ７のポンチ幅は50mm、ポンチ７の肩部の半径は５mmとした。なお、ポンチ７の入子ポンチ８は、バネにより支持する構造とした。また、ダイス３、31、32、33の内壁間の間隔は53mmとし、ダイスの肩部の半径は５mmとした。しわ押さえ４、41、42、43の寸法、材質は同じものとした。
【００２９】
図４に示す部品の寸法誤差の結果から、頭部形状の特殊なポンチを用いて予備曲げ加工を行わず、所定の断面ハット形状のポンチ５を用いて金属板を断面ハット形状に成形するプレス加工を行った従来例の場合には部品の寸法誤差が大きいが、発明例１、２および３の場合には、頭部形状の特殊なポンチを用いて予備曲げ加工を金属板に施したので、部品の寸法精度が良好であることがわかる。また、発明例２および３の場合には、頭部に凹部を有する断面ハット形状のポンチを用いて成形ストロークの下死点到達直前で金属板のハット頭部となる部分を内側に向かって凸形状に成形したので、一段と部品の寸法精度が良好であることがわかる。
（実施例２）ポンチとダイスとしわ押さえを備えた加工工具を用い、プレス加工により壁部とフランジ部を有する断面ハット形状の金属板部品を製造し、部品の寸法精度および組み立てた場合の耐衝撃特性を調べた。なお、加工工具は、実施例１と同じものを用い、ダイス内壁間のみ、板厚に応じ54mmとした。しわ押さえ力は、20kNとした。
【００３０】
金属板素材としては、引張強さが440MPaで、板厚が1.6mm の一般の熱延鋼板（非ＢＨ鋼板）と、引張強さが440MPaで、板厚が1.6mm の塗装焼付硬化型高強度熱延鋼板（ＢＨ鋼板）を用いた。なお、ここで用いたＢＨ鋼板は10％予歪後、170 ℃×20分の熱処理を施すことによる降伏応力上昇量（ΔＹＳ）が80 MPaであり、引張強度上昇量（ΔＴＳ）が60 MPaとなるものであり、非ＢＨ鋼板はΔＹＳが10 MPa程度、ΔＴＳが５ MPa以下であった。
【００３１】
部品の寸法精度は、実施例１と同様にして調べ、その結果を図５に示した。
また耐衝撃特性は、プレス加工により得られた部品を切断して長手方向長さを200mm とし、それぞれの部品のフランジ部に部品に用いたと同じ種類の金属板素材をあて板としてスポット溶接し、断面が閉じた閉断面構造部材を組み立ててから塗装時の熱処理と同じ条件である170 ℃×20分の熱処理を施し、その後熱処理を施した閉断面構造部材の長手方向から時速50kmの速さで錘を衝突させる衝突圧潰試験を行って、得た最大荷重比率で評価した。最大荷重比率は、衝突圧潰試験の衝突時に発生する荷重をロードセルにより測定し、従来方法の場合における最大荷重を１とした比率である。最大荷重比率が１より大きいほど耐衝撃特性が良好であり、部品の強度がより高いと判断した。最大荷重比率の結果を図６に示した。
【００３２】
図５に示す部品の寸法誤差の結果から、非ＢＨ熱延鋼板および塗装焼付硬化型高強度熱延鋼板（ＢＨ鋼板）のどちらでも実施例１に用いた金属板素材と同様な結果が得られている。
また、図６に示す最大荷重比率の結果から、発明例１、２および３の場合には従来例の場合より耐衝撃特性が良好であることがわかる。また発明例２、３の場合には、頭部に凹部を有する断面ハット形状のポンチを用いて成形ストロークの下死点到達直前で金属板のハット頭部となる部分を内側に向かって凸形状に成形したので、さらに耐衝撃特性が良好である。これはプレス加工によりハット頭部の曲げひずみを増やしたことにより、部品の強度をより高めることができたためである。またさらに、発明例１、２、３の場合には、塗装焼付硬化型高強度熱延鋼板を素材として用いることにより、耐衝撃特性向上効果を一層発揮できることがわかる。この塗装焼付硬化型鋼板（いわゆるＢＨ鋼板）は、プレス加工後に施す塗装時の熱処理により、プレス加工によりひずみが導入された部分において金属板の降伏応力（ＹＳ）または引張強度（ＴＳ）が上昇するという特性を有するからである。
【００３３】
以上の説明では、図７（ａ）に示したようにフランジ部Ｂに対して略垂直な壁部Ａを有する断面ハット形状に金属板１を成形するとしているが、本発明のプレス加工方法によれば、仕上げ加工を施すに当たり、所定の断面ハット形状を得るためのポンチを用いることにより、図９（ａ）に示すような斜め壁部Ａを有する形状に金属板１を成形することもできるし、図９（ｂ）、（ｃ）に示すような傾斜したハット頭部を有する形状やハット頭部に段差を有する形状など、種々の断面ハット形状に金属板１を成形することができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、強度が高い金属板素材やヤング率の小さい金属板素材を使用した場合でも簡便な方法で、特に壁部の反りを小さくすることにより高精度な断面ハット形状の部品を得ることができ、かつハット頭部の曲げひずみを増やすことにより断面ハット形状の部品の強度をより高めることができる。この結果、組み立てが容易に行え、かつ耐衝撃特性に優れた自動車用部品とすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１実施の形態に係るプレス加工方法の説明図であって、（ａ）、（ｂ）は第１加工工程での金属板形状を示す概略縦断面図、図１（ｃ）、（ｄ）は第２加工工程での金属板形状を示す概略縦断面図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施の形態に係るプレス加工方法の第２加工工程で用いて好適な工具形状を示す概略縦断面図である。
【図３】図３は、本発明の第２実施の形態に係るプレス加工方法における金属板形状を示す概略縦断面図である。
【図４】図４は、本発明のプレス加工方法により製造した金属板部品の寸法精度を従来と比較して示すグラフである。
【図５】図５は、本発明のプレス加工方法により製造した、非ＢＨ鋼板部品とＢＨ鋼板部品の寸法精度を従来法と比較して示すグラフである。
【図６】図６は、図５に示した非ＢＨ鋼板部品とＢＨ鋼板部品の熱処理後の耐衝撃特性を従来法と比較したグラフである。
【図７】図７は、金属板部品の形状を示す（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。
【図８】図８は、従来のプレス加工方法の説明図である。
【図９】図９は、ハット状部品の他の形状を示す正面図である。
【符号の説明】
１金属板
Ａ壁部
Ｂフランジ部
Ｃハット頭部
Ｄ壁部とハット頭部間の曲げ部
Ｅ壁部とフランジ部間の曲げ部
５、51、52、６、７ポンチ
３、31、32、33 ダイス
3A、31A 、32A 、33A ダイスの肩部
3B、3B' ハット頭部成形工具
４、41、42、43 しわ押さえ
８入子ポンチ
ｒ₁ 半径[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a press working method excellent in shape freezing property for forming a metal plate into a cross-sectional hat shape, and a working tool used therefor.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in order to reduce the weight of an automobile body, a high-tensile steel plate having a thinner plate thickness than a conventional material or an aluminum alloy plate having a lower specific gravity has been used as a material. These materials are formed into various parts by press working. However, it is difficult to obtain a predetermined target shape because the strength is higher than that of conventional materials or the Young's modulus (longitudinal elastic modulus) is small. is there.
[0003]
For example, when a hat-shaped part having a cross-sectional shape as shown in FIG. 7A is obtained from the metal plate 1 by press forming, the target should be the shape of a two-dot chain line as shown in FIG. 7B. The shape shown by the solid line deviating from the punch outline is exhibited. This is a shape freezing failure that occurs in press working. When a cross-sectional hat-shaped part having a wall part A and a flange part B following the wall part A is obtained by press working, the bent part D between the wall part A and the hat head part C and between the wall part A and the flange part B are obtained. It is known that the bent portion E is formed, and the shape freezing failure is caused by the springback at the bent portion D located at the head of the punch and the warp at the wall portion A.
[0004]
As shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b), the metal plate component having a cross-sectional hat shape uses a punch 5 and a working tool having a die 3 and a wrinkle presser 4, and the outer shape of the punch 5 for obtaining a cross-sectional hat shape. Is generally formed by bending the metal plate 1 so as to follow the above, and there is no problem if the state before the mold release constrained by the tool is frozen as it is. However, in reality, due to the bending moment applied by the press work, when the molded body formed into a cross-sectional hat shape is removed from the tool, the molded body is elastically deformed so that the bending moment becomes zero. The bending moment imparted by this press work is the cause of shape freezing failure. The greater the strength of the material, the greater the bending moment, and the smaller the Young's modulus, the greater the amount of elastic deformation caused by the bending moment. Since the amount of elastic deformation increases with decreasing thickness, it is important to reduce the bending moment to improve the shape freezing property.
[0005]
By the way, regarding the spring back at the bending portion D located at the head of the punch, in the final step of the forming stroke in the press working, at least a part of the convex surface side of the metal plate 1 subjected to the bending processing has a predetermined depth. It is known that it can be made sufficiently small by providing a recess (Patent Document 1). In addition, when the spring back at the bent portion D is not so large, by putting a prospect in a processing tool such as a punch for obtaining a cross-sectional hat shape in advance so as to have a predetermined cross-sectional hat shape after the spring back. It can be almost solved.
[0006]
On the other hand, there is a problem that it is difficult to eliminate the warp of the wall portion A. For example, as shown in FIGS. 8A and 8B, a punch 5 for obtaining a predetermined hat cross-sectional shape is used, and a wrinkle holding force is applied to both ends in the width direction of the metal plate 1 so that the metal plate 1 is subjected to drawing bending, the metal plate 1 is bent and bent back by the shoulder 3A of the die 3 in a state where tension is applied, and is formed so as to follow the outer shape of the punch 5. Due to the bending moment that is generated, when the molded body is removed from the tool, a large warp is generated in the wall A so as to open the mouth. The warpage of the wall A is particularly large when a metal plate material having a high strength or a metal plate material having a low Young's modulus is used. there were.
[0007]
JP-A-6-246355 (Patent Document 2) and JP-A-2000-42635 (Patent Document 3) are disclosed as techniques for suppressing the warpage of the wall portion A of such a cross-sectional hat-shaped part. The press working method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-246355 uses a die that slides in the lateral direction and bends the portion that becomes the wall portion of the metal plate in the direction opposite to the direction of warpage with the shoulder portion of the punch as a fulcrum. This is a method of forming a metal plate into a hat-shaped cross-sectional shape by a pre-bending process that causes a crack.
[0008]
In the press working method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-42635, for example, a punch having a predetermined cross-sectional hat shape corresponding to a part having a shoulder radius of about 5 mm is used, and the radius of the shoulder portion of the die is the thickness of the metal plate material. 1.0 to 2.5 times the clearance and the clearance between the punch and the die is 1.0 to 1.4 times the thickness of the metal plate, and the wrinkle holding force is within the specified range per material inflow width, and the wall warp While the pressing force is applied to reduce the curvature ρ of the punch, while the punching process is between the start of molding and just before the bottom dead center, the punch plate gives deflection to the metal plate and bends at the bottom dead center. Is a method for forming a metal plate into a hat-shaped cross-sectional shape.
[0009]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 8-174074
[Patent Document 2]
JP-A-6-246355
[Patent Document 3]
JP 2000-42635 A
[0010]
[Problem to be Solved by the Invention]
However, the press working method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-246355 has a drawback that the press working apparatus becomes complicated because the die needs to be slid in the lateral direction.
The press working method described in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-42635 has a small amount of deflection and is effective in controlling the spring back of the punch shoulder, but has no effect on the wall and has no effect of suppressing wall warpage. . In addition, there is a small amount of bending strain that can be applied to the portion of the metal plate 1 that becomes the hat head, and there has been a demand to increase the bending strain and improve the strength of the parts.
[0011]
Therefore, the present invention solves the above-mentioned conventional problems by a simple method even when using a metal plate material having a high strength or a metal plate material having a low Young's modulus, particularly by reducing the warpage of the wall portion. A press working method excellent in shape freezing property that can obtain a highly accurate cross-sectional hat-shaped part and can further increase the strength of the cross-sectional hat-shaped part by increasing the bending strain of the hat head, and is used for it. It aims at providing a processing tool.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is as follows.
1. Using a processing tool equipped with a punch, a die and a wrinkle presser, when pressing the metal plate into a cross-sectional hat shape, the metal plate is sandwiched between both ends in the width direction by the die and the wrinkle presser First, using a punch having a convex portion with a semicircular cross section that is convex toward the metal plate at the head, the convex portion of the punch is brought into contact with the metal plate portion that is the wall portion with the cross sectional hat shape. In addition, the metal plate is subjected to pre-processing to form a convex shape in which a portion of the metal plate that becomes a hat head protrudes outward, and then a predetermined cross-sectional hat shape is obtained in the pre-processed metal plate A press working method with excellent shape freezing characteristics, characterized by using a punch and finishing.
2. When finishing the pre-processed metal plate, a punch for obtaining a predetermined cross-sectional hat shape having a recess in the head, and a hat head forming tool having a protrusion corresponding to the recess of the punch Using a processing tool provided at a die side portion facing the punch, the portion that becomes the hat head of the metal plate immediately before reaching the bottom dead center of the forming stroke is formed in a convex shape toward the inside. The above 1. A press working method having excellent shape freezing property as described in 1.
3. A punch for use in the pressing method according to claim 1 or 2, wherein the punch is formed so that a head thereof has a predetermined cross-sectional hat shape, and toward the metal plate at the head. A telescoping punch that can be moved forward and backward is built in. The telescoping punch has a convex part with a semicircular cross section that is convex toward the metal plate at the head, and the convex part is the head of the punch. A machining tool that is mounted on the head of the punch in a state of protruding from the portion and is housed in the head of the punch by a predetermined pressing force.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First, the press working method according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIGS. 1A to 1D are schematic longitudinal sectional views showing the shape of the metal plate 1 when the metal plate is pressed in two steps of the first step and the second step.
As shown in FIGS. 1A and 1B, the press working method according to the first embodiment has, in the first step, a convex portion having a semicircular cross section that is convex toward the metal plate at the head. Preliminary processing is performed on the metal plate 1 using the punch 51, and then a predetermined cross-sectional hat shape is obtained in the second step as shown in FIGS. 1C and 1D on the metal plate 1 after the preliminary processing. Using the punch 52, a finishing process is performed, and the metal plate 1 is pressed into a target hat-shaped cross section. For the punch 51, a die 31 and a wrinkle presser 41 are used as corresponding processing tools. Further, the punch 52 is used as a machining tool corresponding to the die 32 and the wrinkle presser 42.
[0014]
In the first step, the die 31 and the crease presser 41 are used to sandwich and hold both ends of the metal plate 1 in the width direction, and the punch 51 is used for preliminary processing. In the second step, the die 32 and the wrinkle presser 42 are used for preliminary processing. The metal plate 1 is pressed between both ends in the width direction, and finish processing is performed using a punch 52.
The metal plate 1 is formed by performing the first step in a forming step including a punch 51 and a die 31 and a wrinkle retainer 41, and performing the second step in a restructuring step including a punch 52 and a die 32 and a wrinkle retainer 42. It is possible to efficiently carry out the press working for passing the metal plate into the cross-sectional hat shape in the press working process having the conventional wrist-like process after passing through the forming process. The wrinkle holders 41 and 42 can clamp the metal plate 1 with a predetermined pressing force by connecting to a hydraulic cylinder (not shown) via a rod. The pressing force can be set to a predetermined value by a relief valve that adjusts the pressure of the hydraulic pressure in the hydraulic cylinder. In FIG. 1, reference numeral 32 </ b> A is a shoulder portion of the die 32 and has a predetermined shoulder radius corresponding to the bent portion E of the component (see FIG. 7A).
[0015]
Here, the punch 52 used for the finishing process in the second step is a punch for obtaining a predetermined cross-sectional hat shape corresponding to a part to be obtained. The shoulder radius of the shoulder portion of the punch 52 for obtaining a predetermined cross-sectional hat shape is determined according to the bending portion D of the part. The punch width of the punch 52 is determined by checking the clearance between the punch 52 and the die 3 at the bottom dead center of the molding stroke so that the metal plate 1 can be subjected to finish bending without adding ironing. The thickness is preferably 1.0 to 1.5 times the plate thickness. Note that the punch 52, the die 32, and the wrinkle retainer 42 may have substantially the same shape as the punch 5, the die 3, and the wrinkle retainer 4, which are the processing tools shown in FIG.
[0016]
On the other hand, the punch 51 used for the preliminary processing in the first step is a punch having a convex portion with a semicircular cross section that is convex toward the metal plate 51 at the head. The radius of the convex part of the punch 51 is r ₁ As shown in FIG. 1 (a) and FIG. 1 (b) and the punch 52 shown in FIG. 1 (c) and FIG. Radius r ₁ Is larger than the shoulder radius of the shoulder of the punch 52 for obtaining a predetermined cross-sectional hat shape, and the point P on the molded body shown in FIG. Yes. Here, the point P is a part on the molded body included in the portion that becomes the wall portion of the metal plate 1 as shown in FIG.
[0017]
Using the punch 51 having a convex portion having a semicircular cross section at the head, the metal plate is subjected to a pre-bending process for forming an intermediate shape before reaching the target shape, and the metal plate 1 is finished after the finishing process. The metal plate 1 is formed in a convex shape in which the convex portion of the punch 51 is brought into contact with the portion that becomes the shape wall portion, and the portion that becomes the hat head portion of the metal plate 1 is convex outward. For this reason, the wall of the molded body formed in the middle shape is subjected to pre-processing by warping that occurs in the wall of the molded body after finishing and bending work in the opposite direction to the warpage. As a result, the warpage generated in the wall portion of the molded body after finishing can be reduced.
[0018]
According to the press working method according to the present invention, even when a metal plate material having high strength or a metal plate material having a low Young's modulus is used, the dimensional accuracy is mainly improved by reducing the warpage of the wall portion. Can do.
Here, the head radius r of the punch 51 used for the preliminary processing described above. ₁ Is preferably determined by the plate thickness, strength, Young's modulus, cross-sectional dimensions, etc. of the metal plate material used so that the warp of the wall portion generated in the molded body can be as close to 0 as possible. At that time, the punch width of the punch 51 is 2 × r. ₁ Is preferably determined to be the same as or smaller than the width of the punch 52. If the punch width of the punch 51 used for preliminary machining is equal to or greater than the width of the punch 52 used for finish bending, the molded member may not fit in the die in the second step, or the clearance may be too small to cause mold galling. This is because a problem occurs.
[0019]
Needless to say, in the preliminary processing using the punch 51, the end portion in the width direction of the metal plate 1 sandwiched between the die 31 and the wrinkle presser 41, that is, the portion that becomes the flange portion of the metal plate 1, A portion to be a wall portion and a portion to be a hat head portion of the metal plate 1 are each formed into an intermediate shape. The convex semi-circular punch having a convex shape used in the first step is only required to bend the metal plate so that it protrudes outward from the punch. The effect of the present invention to reduce the amount of wall warpage is the tip of the punch. It is not limited by the shape of the convex part or the size of curvature. Regarding the range in which the preliminary processing is applied to the metal plate, if the convex portion of the punch comes into contact with the portion of the metal plate that becomes the cross-sectional wall portion of the hat after finishing and the bending distortion is applied in the first forming step, the convex portion The amount of wall warpage of the part in contact with the part is reduced, and the effect of the present invention can be obtained.
[0020]
Depending on the shape of the product, the thickness and material of the metal plate, etc., the shape, curvature, and range of pre-processing applied to the metal plate, etc., to properly suppress the amount of wall warpage will change. In consideration of the dimensional error allowed for the product, the material characteristics of the metal plate to be used, etc., it is sufficient to conduct a preliminary experiment or the like in advance and select an optimum value experimentally.
Further, in the press working method according to the first embodiment, the portion that becomes the hat head of the metal plate 1 is formed into a convex shape that is convex outward, and then bent back to be flat. For this reason, it is possible to introduce a larger bending strain to the portion of the metal plate 1 that becomes the hat head, and to increase the strength of the component by causing work hardening in the portion of the metal plate 1 that becomes the hat head. Can do.
[0021]
By the way, the bending strain imparted to the molded body by the preliminary processing may cause a warp in the hat head of the metal plate part while acting to suppress the warp of the wall part of the part, which may be a problem. . Therefore, in the second step, a punch 6 for obtaining a predetermined cross-sectional hat shape in which a concave portion is provided in the head as shown in FIG. 2, and a hat head forming tool 3B having a convex portion corresponding to the concave portion of the punch 6. Using a processing tool provided on the die side facing the punch 6, the metal plate 1 after the preliminary processing is finished, and bending is performed in the direction opposite to the bending strain applied to the hat head in the first step. It is preferable to reduce the warpage of the hat head by providing the.
[0022]
In the press working method using such a working tool, the punch 6 for obtaining a predetermined cross-sectional hat shape having a recess in the head is used, and the recess of the punch 6 and the hat head immediately before reaching the bottom dead center of the forming stroke. The bending strain to be introduced can be further increased by bending the metal plate 1 between the convex portions of the part forming tool 3B and forming the portion that becomes the hat head of the metal plate 1 into a convex shape toward the inside. . As a result, there exists an advantage which can make the strength improvement effect by the work hardening of a metal plate higher.
[0023]
Further, the press working method according to the present invention can also press the metal plate in one step as described below. The press working method according to the second embodiment of the present invention is preferably performed using a punch 7 as shown in FIG.
The punch 7 is formed so that the head thereof has a predetermined cross-sectional hat head shape, and a telescoping punch 8 capable of moving forward and backward toward the metal plate 1 is built in the head. . The telescopic punch 8 has a convex part with a semicircular cross section that is convex toward the metal plate 1 at the head, and the head of the punch 7 with the convex part protruding from the head of the punch 7. And is stored in the head of the punch 7 with a predetermined pressing force. The nested punch 8 has a function corresponding to the punch 51 used in the first embodiment, and the punch 7 has a function corresponding to the punch 52 used in the first embodiment.
[0024]
Therefore, according to such a press working method using the punch 7, the target shape is formed in a state in which the convex portion of the nested punch 8 protrudes from the head of the punch 7 as shown in FIGS. The metal plate 1 can be pre-processed to be formed in the middle of the shape before reaching the shape of the metal plate 1, and the metal plate 1 after the pre-processing is then provided with a nested punch 8 as shown in FIGS. Since it can be finished with the punch 7 while being housed, the metal plate 1 can be formed into a cross-sectional hat shape in one step.
[0025]
When a predetermined pressing force is applied from the apex of the hat head forming tool 3B ′ through the metal plate 1, the nested punch 8 is stored in the head of the punch 7 as shown in FIG. As a structure in which the finishing process can be performed on the metal plate 1 after the preliminary processing by the punch 7 instead of the nested punch 8, a structure in which the nested punch 8 is supported by an elastic body represented by a spring can be used. . For example, when using a spring, it is important to select an appropriate spring constant. In addition, as the punch 7, a punch for obtaining a predetermined cross-sectional hat shape having a concave portion at the head is used, and the portion that becomes the hat head of the metal plate 1 immediately before reaching the bottom dead center of the forming stroke It is formed in a convex shape toward From the end of the forming stroke shown in FIG. 3 (c), the die 3 and the wrinkle presser 4 are raised, the formed body is taken out, and one stroke for forming the metal plate 1 into a cross-sectional hat shape is completed. As described above, the press working method according to the second embodiment is a method of forming a metal plate component having a hat-shaped cross section in one step. Of course, even if a hydraulic chamber is provided in the head of the punch 7 to control the stroke of the nested punch 8, the same action and effect can be exhibited. In addition, although the case where the metal plate is pressed in one step has been described by taking an example of forming the hat head in a convex shape toward the inside, it is not limited to this shape. The same mechanism can be applied to a punch for obtaining a predetermined cross-sectional hat shape, for example, when it does not have a convex shape toward the inside.
[0026]
【Example】
(Example 1) Using a processing tool equipped with a punch, a die, and a wrinkle presser, a cross-sectional hat-shaped part having a wall part and a flange part is manufactured by pressing, and the dimensional accuracy of the part is examined. Compared to the case of FIG.
There are four types of metal plate materials: steel plates with a tensile strength of 270 MPa, 590 MPa, and 980 MPa, a plate thickness of 1.2 mm, and a 5000 series aluminum alloy plate with a plate thickness of 1.2 mm (Young's modulus: 70 GPa). Was used. In either case, the molding height is 55 mm, and the dimensional accuracy of the part is measured by measuring the distance between the wall parts in the height direction between the wall parts and 45 mm from the hat head, and the punch width. It was evaluated by the error with respect to. The wrinkle holding force was 20 kN.
[0027]
Inventive Example 1, as shown in FIGS. 1 (a) to 1 (d), a metal plate is preliminarily processed in a forming step using a punch 51 having a semicircular cross-sectional convex portion at the head, This is a case where the pre-worked metal plate is finished using a punch 52 for obtaining a predetermined cross-sectional hat shape in a re-striking process, and press working is performed in two processes. Invention Example 2 is Invention Example 1 2 (a) and 2 (b) instead of the punch 52 in FIG. 2A, a finishing process is applied to the pre-processed metal plate using a punch 6 having a predetermined cross-sectional hat shape having a recess in the head. . In addition, as shown in FIG. 3, the invention example 3 uses a punch 7 for obtaining a predetermined cross-sectional hat shape incorporating a nested punch 8 having a convex portion having a semicircular cross-sectional shape at the head, and performs preliminary processing and finishing processing. This is a case where pressing is performed as one step. In the case of the conventional example, the press working is performed in one step using the punch 5 having a predetermined cross-sectional hat shape as shown in FIG.
[0028]
The width of the punches 5, 52, 6 for obtaining the cross-sectional hat shape was 50 mm, and the shoulder radius of the punches 5, 52, 6 was 5 mm. The curvature radius of the concave portion of the punch 6 was 50 mm, and the curvature radius of the convex portion of the corresponding hat head forming tool 3B was 50 mm. However, the head radius r of the punch 51 used for preliminary machining ₁ Is 25 mm, the punch width is 50 mm, and similarly the radius r of the convex part of the nested punch 8 used for the preliminary processing ₁ Was 20 mm and the punch width of the nested punch 8 was 40 mm. The punch width of the punch 7 incorporating the telescoping punch 8 was 50 mm, and the radius of the shoulder of the punch 7 was 5 mm. The insert punch 8 of the punch 7 is structured to be supported by a spring. The distance between the inner walls of the dies 3, 31, 32, and 33 was 53 mm, and the radius of the shoulder portion of the dies was 5 mm. The dimensions and materials of the wrinkle retainers 4, 41, 42, 43 were the same.
[0029]
From the result of the dimensional error of the parts shown in FIG. 4, a press for forming a metal plate into a cross-sectional hat shape using a punch 5 having a predetermined cross-sectional hat shape without performing preliminary bending using a special punch having a head shape. In the case of the processed conventional example, the dimensional error of the parts is large, but in the case of Invention Examples 1, 2, and 3, the pre-bending process was applied to the metal plate using a special punch having a head shape. It can be seen that the dimensional accuracy of the parts is good. Further, in the case of Invention Examples 2 and 3, using a punch with a cross-sectional hat shape having a recess in the head, the portion that becomes the hat head of the metal plate is projected inward immediately before reaching the bottom dead center of the forming stroke. Since it was formed into a shape, it can be seen that the dimensional accuracy of the parts is much better.
(Example 2) Using a processing tool equipped with a punch, a die and a wrinkle retainer, a metal plate part having a cross-sectional hat shape having a wall part and a flange part is manufactured by pressing, and the dimensional accuracy of the part and the resistance when assembled. The impact characteristics were investigated. The same processing tool as in Example 1 was used, and only between the inner walls of the die was set to 54 mm according to the plate thickness. The wrinkle holding force was 20 kN.
[0030]
As a metal plate material, a general hot-rolled steel sheet (non-BH steel sheet) with a tensile strength of 440 MPa and a plate thickness of 1.6 mm, and a paint bake hardening type high strength with a tensile strength of 440 MPa and a plate thickness of 1.6 mm A hot rolled steel sheet (BH steel sheet) was used. The BH steel sheet used here has a yield stress increase (ΔYS) of 80 MPa and a tensile strength increase (ΔTS) of 60 MPa after heat treatment at 170 ° C. for 20 minutes after 10% pre-strain. The non-BH steel sheet had ΔYS of about 10 MPa and ΔTS of 5 MPa or less.
[0031]
The dimensional accuracy of the parts was examined in the same manner as in Example 1, and the results are shown in FIG.
In addition, impact resistance characteristics are obtained by cutting the parts obtained by press working to make the length in the longitudinal direction 200mm, spot welding the same kind of metal plate material used for the parts to the flange part of each part, After assembling the closed cross-section structural member with a closed cross section, heat treatment at 170 ℃ × 20 minutes, which is the same condition as the heat treatment at the time of painting, is performed at a speed of 50 km / h from the longitudinal direction of the closed cross-section structural member after the heat treatment. A collision crushing test in which the weight collides was performed, and the maximum load ratio obtained was evaluated. The maximum load ratio is a ratio in which the load generated at the time of the collision in the collision crushing test is measured with a load cell, and the maximum load in the case of the conventional method is set to 1. It was judged that the greater the maximum load ratio was, the better the impact resistance and the higher the strength of the part. The result of the maximum load ratio is shown in FIG.
[0032]
From the result of the dimensional error of the parts shown in FIG. 5, the same result as the metal plate material used in Example 1 was obtained for both the non-BH hot-rolled steel sheet and the paint bake hardening type high-strength hot-rolled steel sheet (BH steel sheet). ing.
Moreover, it can be seen from the results of the maximum load ratio shown in FIG. 6 that the impact resistance characteristics are better in the case of Invention Examples 1, 2, and 3 than in the case of the conventional example. Further, in the case of Invention Examples 2 and 3, using a punch with a cross-sectional hat shape having a recess in the head, the portion that becomes the hat head of the metal plate immediately before reaching the bottom dead center of the forming stroke is convex toward the inside. Further, the impact resistance is better. This is because the strength of the parts could be further increased by increasing the bending strain of the hat head by press working. Furthermore, in the case of Invention Examples 1, 2, and 3, it can be seen that the effect of improving impact resistance can be further exhibited by using a paint bake-hardening type high-strength hot-rolled steel sheet as a material. This paint bake hardening type steel sheet (so-called BH steel sheet) increases the yield stress (YS) or tensile strength (TS) of the metal plate in the portion where the strain is introduced by the press processing due to the heat treatment during the coating after the press processing. This is because it has the following characteristics.
[0033]
In the above description, the metal plate 1 is formed into a cross-sectional hat shape having a wall portion A substantially perpendicular to the flange portion B as shown in FIG. According to this, when the finishing process is performed, the metal plate 1 can be formed into a shape having an oblique wall portion A as shown in FIG. 9A by using a punch for obtaining a predetermined cross-sectional hat shape. And the metal plate 1 can be shape | molded in various cross-sectional hat shapes, such as the shape which has an inclined hat head as shown in FIG.9 (b), (c), and the shape which has a level | step difference in a hat head.
[0034]
【The invention's effect】
According to the present invention, even when a metal plate material having a high strength or a metal plate material having a low Young's modulus is used, a highly accurate cross-sectional hat-shaped component is obtained by reducing the warp of the wall portion by a simple method. It is possible to increase the strength of the hat-shaped part by increasing the bending strain of the hat head. As a result, it is possible to make an automotive part that can be easily assembled and has excellent impact resistance.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are explanatory views of a press working method according to a first embodiment of the present invention, wherein FIGS. 1A and 1B are schematic longitudinal sectional views showing a metal plate shape in a first working step. FIGS. 1C and 1D are schematic longitudinal sectional views showing a metal plate shape in the second processing step.
FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view showing a tool shape suitable for use in the second working step of the press working method according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view showing a metal plate shape in a press working method according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing the dimensional accuracy of a metal plate part manufactured by the press working method of the present invention in comparison with the conventional one.
FIG. 5 is a graph showing the dimensional accuracy of a non-BH steel plate part and a BH steel plate part manufactured by the pressing method of the present invention in comparison with the conventional method.
FIG. 6 is a graph comparing impact resistance characteristics after heat treatment of the non-BH steel plate part and the BH steel plate part shown in FIG. 5 with those of the conventional method.
7A is a perspective view showing the shape of a metal plate part, and FIG. 7B is a front view.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a conventional press working method.
FIG. 9 is a front view showing another shape of a hat-shaped part.
[Explanation of symbols]
1 Metal plate
A wall
B Flange
C hat head
D Bend between wall and hat head
E Bend between wall and flange
5, 51, 52, 6, 7 punch
3, 31, 32, 33 dice
3A, 31A, 32A, 33A Dice shoulder
3B, 3B 'Hat head forming tool
4, 41, 42, 43 Wrinkle retainer
8 Nesting punch
r ₁ radius

Claims

Using a processing tool equipped with a punch, a die and a wrinkle presser, when pressing the metal plate into a cross-sectional hat shape, the metal plate is sandwiched between both ends in the width direction by the die and the wrinkle presser so,
First, using a punch having a convex portion with a semicircular cross section that protrudes toward the metal plate at the head, the convex portion of the punch is brought into contact with the metal plate portion that becomes the wall portion with the cross-sectional hat shape, and The metal plate is subjected to preliminary processing to form a convex shape in which a portion to be a hat head of the metal plate is convex outward,
Next, a press working method excellent in shape freezing property, characterized in that a punch for obtaining a predetermined cross-sectional hat shape is applied to the pre-worked metal plate, and finish processing is performed.

When finishing the pre-processed metal plate, a punch for obtaining a predetermined cross-sectional hat shape having a recess in the head, and a hat head forming tool having a protrusion corresponding to the recess of the punch Using a processing tool provided at a die side portion facing the punch, the portion that becomes the hat head of the metal plate immediately before reaching the bottom dead center of the forming stroke is formed in a convex shape toward the inside. The press working method excellent in shape freezing property according to claim 1.

A punch for use in the pressing method according to claim 1 or 2, wherein the punch is formed so that a head thereof has a predetermined cross-sectional hat shape, and toward the metal plate at the head. A telescoping punch that can be moved forward and backward is built in. The telescoping punch has a convex part with a semicircular cross section that is convex toward the metal plate at the head, and the convex part is the head of the punch. A machining tool that is mounted on the head of the punch in a state of protruding from the portion and is housed in the head of the punch by a predetermined pressing force.