JP5954380B2 - プレス成形方法およびプレス成形部品の製造方法 - Google Patents
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Description
自動車用のプレス成形品には、縦壁部に湾曲部を有する湾曲チャンネル部品(図10に示すロアアーム部品など)や、フランジ部を有する湾曲チャンネル部品(図3に示す部品など)もある。また、縦壁部の湾曲に伴い天板部などにも湾曲部を有する部品形状(図12に示す部品形状など)もある。
この縮みフランジ変形に起因したしわは、特に高強度の鋼板などの降伏強度が高い材料で問題となっている。また、鋼板以外の材料であっても、降伏強度が高い材料であれば縮みフランジ変形に起因したしわが発生し得る。
これに対する技術としては、特許文献1,2に記載されたものがある。特許文献1,2では、この縮みフランジ変形を防ぐために、縦壁部やフランジ部のエッジを引っ張る方法が提案されている。
この発明の目的は、縦壁部に湾曲部を有する湾曲チャンネル部品などのプレス成形部品をプレス成形により作製する方法であって、縦壁部およびフランジ部に生じる縮みフランジ変形そのものを抑制できる技術を提供することである。
この態様の方法によれば、図1(b)に示すように、前記剪断変形工程において、前記縦壁部となる部分12aの外縁部に矢印Xで示す(前記湾曲部から、当該湾曲部から離れた部分に向かう)材料の流れが生じるため、前記湾曲部の外縁部に縮みフランジ変形が生じにくくなる。
また、前記剪断変形工程において、前記外方部12bおよび前記境界側の部分11aは拘束されているため、材料の移動ができず、前記縦壁部となる部分12aは板面内で剪断変形させられる。そのため、前記剪断変形工程は、金型の表面粗さやクリアランス、クッション力、ブランクの強度や伸び、板厚などが量産製造中に変動しても、安定して行うことができる。
(3)前記拘束された外方部を、前記縦壁部となる部分が、前記基部と前記変形部との境界線上の前記湾曲部の屈曲点を中心に回転するように移動させる方法。図1(a)において、ラインLが前記境界線であり、点Bが前記湾曲部の屈曲点である。
前記構成(3)の方法では、前記剪断変形工程において、前記縦壁部となる部分の断面形状および寸法が、屈曲部(縦壁部と天板部およびフランジ部との境界部)に変化する部分以外で変化しにくいため、前記縦壁部に伸びやしわが生じにくい。
前記構成(4)の方法では、前記剪断変形工程において前記縦壁部となる部分12aの断面形状および寸法が変化するが、前記角度を30°以上60°以下とすることにより、前記縦壁部に生じる縮みはしわの発生に至るほどは大きくなく、前記縦壁部にしわが生じても、そのしわは後加工で除去可能な状態にすることができる。
(5)前記縦壁部の形成工程として、前記剪断変形工程を行った後に絞り成形工程を行う。(6)前記縦壁部の形成工程として、絞り成形工程を行った後に前記剪断変形工程を行う。(7)前記湾曲チャンネル部品は前記縦壁部の外側にフランジ部を有さず、前記縦壁部の形成工程として、前記剪断変形工程を行った後にフォーム成形工程を行う。
この態様の方法では、前記剪断変形工程後に、変形部の外方部12bが縦壁部の外側にフランジ状に存在するため、この態様の方法で、縦壁部の外側にフランジ部を有さない湾曲チャンネル部品を作製する際には、後加工が必要になる。その後加工として、レーザー切断やトリム金型を使用して、フランジ状の外方部12bを除去する方法がある。
(8)前記剪断変形工程後の前記縦壁部を金型で挟み込むことで、前記縦壁部に生じたしわを伸ばすしわ伸ばし工程を有する。
このとき、前記縦壁部に当接する前記金型のプレス面に、前記縦壁部の線長を稼ぐための凹凸を形成しておくと、更に縦壁部のしわが伸びるようになる。
(9)前記剪断変形工程を、300℃以上1000℃以下に加熱されたブランクに対して行う。好ましくは400℃以上900℃以下である。
なお、この態様の方法で使用するブランクの材質は、公知のプレス成形で使用されているブランクの材質のいずれであってもよい。例えば、590MPa以上の高強度の鋼板や、アルミニウム合金板などの、従来法ではプレス成形が難しいブランクであっても、この態様の方法を行うことで、縮みフランジ変形が抑制された湾曲チャンネル部品などの部品を得ることができる。
この態様の方法は、前記剪断変形工程でブランクの基部と変形部の外方部を別々に拘束する。その拘束方法としては従来より公知の方法が採用できる。例えば、冶具でブランクを挟んで固定する方法、金型に突起物を設けてブランクを引っ掛ける方法、磁力でブランクを固定する方法などがあり、これらの方法を単独であるいは組み合わせて採用する。
なお、冶具の凹凸形状とされた部分を硬質化すれば、凹凸形状の磨耗や欠落を防ぐことができる。硬質化方法としては、高周波焼き入れや浸炭焼き入れ、火炎焼き入れ、レーザー焼き入れなどの焼き入れ処理を施す方法、低温浸硫処理、化学的蒸着法や物理的蒸着法といった表面改質法が挙げられる。
前記剪断変形工程を前記構成(3)または(4)の方法で行う際に、ブランクの外方部を拘束したまま動かす方法としては、一般的なプレス成形で使用するプレス機械のスライドの動きを、上下方向から前記構成(3)または前記構成(4)で行う動きに変換して利用する方法が挙げられる。その場合、カム機構に代表される傾斜面を利用した機構、リンク機構、てこを用いた機構などが採用できる。プレス機械の駆動力を利用するだけでなく、電気や空気圧、油圧を利用したシリンダを用いた方法を採用してもよい。
すなわち、縦壁部に湾曲部を有するプレス成形部品に縮みフランジ変形に起因したしわが発生することを防止できる。また、前記剪断変形工程は、量産時に様々な変動があっても安定して行うことができるため、プレス製品の不良率の低減にも大きく寄与することができる。
そして、この発明を、590MPa以上の高強度の鋼板や、アルミニウム合金板などのプレス成形が難しい材料に適用することで、様々な形状のプレス成形品が製造できるようになるため、部品の軽量化や高強度化に大きく貢献できる。
この実施形態では、図3に示す形状の湾曲チャンネル部品を作製する。
図3に示すように、湾曲チャンネル部品2は、基部に対応する天板部21と、湾曲部22aがある左右の縦壁部22と、縦壁部22に連続するフランジ部24とを有する。フランジ部24は、縦壁部22の湾曲部22aに連続する部分に湾曲部24aを有する。
湾曲チャンネル部品2の湾曲部22aがある縦壁部22と、これに連続するフランジ部24を、以下の方法で形成する。ここで、湾曲部22a以外の部分を、通常の絞り成形工程で形成しても良い。
先ず、図4に示すように、ブランク1の基部11の境界側部分(基部11の変形部12との境界側の部分)11aを、パンチ31と第1パッド32とにより挟んで拘束し、変形部12の外方部(フランジ部となる部分)12bを、しわ押え33と第2パッド34とにより挟んで拘束する。基部11の中央部分11bは拘束してもよいし、拘束しなくてもよい。この状態では、パンチ31及び第1パッド32と、しわ押え33及び第2パッド34とは、ブランク1の板厚方向からみて、離隔距離S0だけ離れた状態となっている。
次に、図5に示すように、縦壁部となる部分12aが、矢印Aで示すように境界側部分11aとの境界線上の点(縦壁部22の湾曲部22aの屈曲点)Bを中心に回転するように、外方部12bを拘束しているしわ押え33と第2パッド34を、相対的に下側に旋回せつつパンチ31及び第1パッド32に近づくように、矢印Cに沿って移動させる。これが剪断変形工程に相当する。この剪断変形工程により、ブランク1の縦壁部となる部分12aが、境界側部分11aおよび外方部12bとの境界で屈曲して、湾曲チャンネル部品2の縦壁部22となる。
さらに、外方部12bが拘束されたまま移動してフランジ部24となるため、フランジ部24の湾曲部24aの外縁部にも縮みフランジ変形が生じにくく、フランジ部24にもしわが生じにくい。
この実施形態でも、第1実施形態と同様に、図3に示す形状の湾曲チャンネル部品2を作製する。湾曲チャンネル部品2の湾曲部22aがある縦壁部22と、これに連続するフランジ部24を、図6に示す以下の方法で形成する。
この実施形態の方法は、外方部12bを拘束しているしわ押え33と第2パッド34の移動方法が第1実施形態の方法と異なり、それ以外の点は第1実施形態の方法と同じである。
次に、外方部12bを拘束しているしわ押え33と第2パッド34を、図6に矢印Cで示すように、ブランクの板厚方向からみてパンチ31及び第1パッド32に近づくように斜め下方に向けて直線移動させる。具体的には、しわ押え33と第2パッド34を、ブランク1の板面に対する角度(θ)が30°〜60°となる斜め方向に直線移動させる。これにより、拘束された外方部12bがθ=30°〜60°となる方向に直線移動する。これが剪断変形工程に相当する。
そのため、この実施形態で作製された湾曲チャンネル部品2は、縦壁部22の湾曲部22aの外縁部に縮みフランジ変形が生じにくい。
外方部12bのブランク1の板面に対する移動角度(θ)が45°でない場合には、θが45°の場合と比較して、縦壁部22にしわが発生する可能性が高くなるが、θが30°以上60°以下であれば、縦壁部22に生じる縮みに起因するシワの発生が回避でき、縦壁部22にしわが生じても、そのしわが後加工などで除去可能の小さなものとなる。
なお、図6の状態からさらに移動させて、縦壁部となる部分12aをパンチ31の側面と第2パッド34の側面とで挟み込むことにより、図6の状態で縦壁部となる部分12aに生じていたしわを、パンチ31の側面と第2パッド34の側面とによる挟み込みで伸ばすことができる。
この実施形態でも、第1実施形態と同様に、図3に示す形状の湾曲チャンネル部品2を作製する。湾曲チャンネル部品2の湾曲部22aがある縦壁部22とこれに連続するフランジ部24を、図7に示す以下の方法で形成する。
プレス成形で使用する金型は基本的には図4と同じであるが、図7に示すように、ブランク1の下方に、側面(縦壁部と当接するプレス面)に凸部35aを有するパンチ35を配置する。しわ押え33の上方に、側面に凹部36aを有する第2パッド36を配置する。それ以外の点は第2実施形態と同じである。
このとき、縦壁部が金型に挟み込まれることで縦壁部にしわが発生していても、そのしわが伸ばされ易くなる。特に、凹部36aに応じた分だけ縦壁部となる部分12aの線長が長くなる、つまり線長を稼ぐことが出来る結果、縦壁部にしわが発生していても、そのしわが伸ばさせる事となる。
このしわ伸ばし工程は、第1実施形態などで説明した剪断変形工程の後の最終に行っても良い。剪断変形工程に連続してしわ伸ばし工程を行うことで、しわ伸ばし工程のために工程数を増やすことが無い。
この実施形態でも、第1実施形態と同様に、図3に示す形状の湾曲チャンネル部品2を作製する。湾曲チャンネル部品2の湾曲部22aがある縦壁部22とこれに連続するフランジ部24を、図8に示す以下の方法で形成する。
この実施形態では、縦壁部22を、剪断変形工程を行った後に絞り成形工程を行う二工程で形成する。そのため、剪断変形工程で拘束する外方部12bに、縦壁部22となる部分の一部が含まれる。また、縦壁部22となる部分の内方部(基部11側の部分)12cを板面内で剪断変形させる。
先ず、ブランク1の基部11の境界側部分11aを、パンチ31と第1パッド32とにより挟んで拘束し、変形部12の外方部(縦壁部22になる部分の一部とフランジ部24になる部分)12bを、しわ押え33と第2パッド34とにより挟んで拘束する。
次に、図8(b)に示すように、外方部12bを拘束している第2パッド34に代えてダイ37を設置し、ダイ37としわ押え33を矢印Bに沿って移動することで絞り成形工程を行う。これにより、外方部12bがパンチ31側に引き出されながら伸ばされるとともに、内方部12cも引き伸ばされて、縦壁部22が形成される。
この実施形態でも、第1実施形態と同様に、図3に示す形状の湾曲チャンネル部品2を作製する。湾曲チャンネル部品2の湾曲部22aがある縦壁部22とこれに連続するフランジ部24を、図9に示す以下の方法で形成する。
この実施形態では、縦壁部22を、絞り成形工程を行った後に剪断変形工程を行う二工程で形成する。
次に、図9(b)に示すように、外方部12bをしわ押え33と第2パッド34で拘束し、しわ押え33と第2パッド34を、ブランク1の板面に対する角度(θ)が30°〜60°となる方向に直線移動させる。これにより、拘束された外方部12bがθ=30°〜60°となる方向に直線移動する。これに伴い、ブランク1の縦壁部となる部分12aの板面内に剪断変形が生じ、縦壁部22とフランジ部24が形成される。これが剪断変形工程に相当する。
この実施形態では、図10に示す形状の湾曲チャンネル部品を作製する方法について説明する。このような湾曲チャンネル部品は、例えば、自動車のロアアーム部品として使用される。
図10に示すように、湾曲チャンネル部品4は、天板部41と、湾曲部42aがある縦壁部42とからなる。この実施形態では、縦壁部42を、剪断変形工程とフォーム成形工程の二段階で形成する。剪断変形工程で使用する金型の基本構成は第2実施形態と同じである。
なお、フォーム成形工程の前に行う剪断変形工程は、拘束された外方部12bを図11(a)に矢印Cで示すように、ブランク1の板面に対する角度(θ)が30°〜60°となる方向に直線移動することで行ってもよい。
本発明の対象となる湾曲チャンネル部品の別の形態を、図12に示す。
この湾曲チャンネル部品60は、図12に示すように、天板部61と縦壁部62との境界部を天板部側に凸となる曲線状の折曲げ線で折り曲げることで、縦壁部62が天板部61側に凸となるように、つまり縦壁部62が天板部61側に凸となるように高さ方向に面内変形(湾曲)して湾曲部が形成される例である。縦壁部の湾曲に伴い、天板部61も縦壁部側に凹となるように湾曲した形状となっている。またこの例ではフランジ部64にも面外方向の湾曲が形成されている。
なお、天板部61も湾曲しているので、パンチ31と第1パッド32とのブランクを押さえる対向面を、その湾曲した天板部に沿った面形状としておく。
また、縦壁部の湾曲は、面外方向と縦方向との両方向に変形した湾曲部であっても、本発明の対象となる。
絞り成形ではフランジ部に位置する材料が縦壁部に引き込まれるため、成形後のフランジ部の形状が第1〜第5実施形態の方法と異なる。第1〜第5実施形態の方法と絞り成形とでブランクの形状を変えて、プレス成形後に縦壁部の湾曲部付近のフランジ幅が50mmとなるようにした。絞り成形用のブランクの形状は、全ひずみ理論に基づいた逆解析により求めた。
図3に示す湾曲チャンネル部品2の縦壁部22とこれに連続するフランジ部24を、図5に示す第1実施形態の方法により、剪断変形工程のみで形成した。
図13(a)は、使用した金型およびブランクの平面図であり、図13(b)はそのA−A断面図である。
パンチ31および第1パッド32の内周面の、湾曲部22aに対応する部分の曲率半径R1は100mmである。しわ押え33および第2パッド34の外周面の、湾曲部22aに対応する部分の曲率半径R2は90mmである。図13(b)に示すパンチ31と第2パッド34との離隔距離S0を100mmとした。パンチ31の上端角部の面取り半径R3を10mm、第2パッド34の下端角部の面取り半径R4を10mmとした。
次に、図5の矢印Cに沿ってしわ押え33と第2パッド34を移動することにより、縦壁部となる部分12aを図5の矢印Aに沿って回転させた。この回転を、図14(b)に示すように、パンチ31と第2パッド34との間隔Sが10mmとなるまで行った。これにより、ブランク1の縦壁部となる部分12aを剪断変形させて、縦壁部22を形成した。図14(a)は、この状態での金型およびブランクの平面図であり、図14(b)はそのA−A断面図である。図14(b)における縦壁部22の高さTは100mmであった。
この例では、剪断変形工程を、加熱されていないブランクを用いて室温で行った。
得られた湾曲チャンネル部品について、発生したしわを表2に示すように評価した。
図3に示す湾曲チャンネル部品2の縦壁部22とこれに連続するフランジ部24を、以下の点を除き、サンプルNo.1-1と同じ方法で作製した。
この例では、図14(b)の状態から、更にパンチ31と第2パッド34で縦壁部22を挟み込むことで、しわ潰し工程を行った。
得られた湾曲チャンネル部品について、発生したしわを前記表2に基づいて評価した。その結果、使用したブランクの材質がいずれの場合でも、しわについては◎(目視検査で一切しわ無し)であった。
図3に示す湾曲チャンネル部品2の縦壁部22とこれに連続するフランジ部24を、以下の点を除き、サンプルNo.1-1と同じ方法で作製した。
この例では、剪断変形工程を、300℃に加熱されたブランクを用いて行った。
得られた湾曲チャンネル部品について、発生したしわを前記表2に基づいて評価した。その結果、使用したブランクの材質がいずれの場合でも、しわについては◎(目視検査で一切しわ無し)であった。
図3に示す湾曲チャンネル部品2の縦壁部22とこれに連続するフランジ部24を、以下の点を除き、サンプルNo.1-1と同じ方法で作製した。
この例では、剪断変形工程を、300℃に加熱されたブランクを用いて行った。また、図14(b)の状態から、更にパンチ31と第2パッド34で縦壁部22を挟み込むことで、しわ潰し工程を行った。
得られた各湾曲チャンネル部品について、発生したしわを前記表2に基づいて評価した。その結果、使用したブランクの材質がいずれの場合でも、しわについては◎(目視検査で一切しわ無し)であった。
図3に示す湾曲チャンネル部品2の縦壁部22とこれに連続するフランジ部24を、図6に示す第2実施形態の方法により、剪断変形工程のみで形成した。
金型は、しわ押え33と第2パッド34の移動機構が異なる以外は、サンプルNo.1-1と同じものを使用した。図13(b)に示すパンチ31と第2パッド34との離隔距離S0を100mmとした。
先ず、ブランク1の基部11の境界側部分11aを、パンチ31と第1パッド32とにより挟んで拘束し、変形部12の外方部(フランジ部となる部分)12bを、しわ押え33と第2パッド34とにより挟んで拘束した。
この例では、剪断変形工程を、加熱されていないブランクを用いて室温で行った。
得られた湾曲チャンネル部品について、発生したしわを前記表2に基づいて評価した。その結果、使用したブランクの材質がいずれの場合でも、しわについては○(品質上問題とならない程度の微少なしわ)であった。
図3に示す湾曲チャンネル部品2の縦壁部22とこれに連続するフランジ部24を、以下の点を除き、サンプルNo.2-1と同じ方法で作製した。
この例では、図14(b)の状態から、更にパンチ31と第2パッド34で縦壁部22を挟み込むことで、しわ潰し工程を行った。
得られた湾曲チャンネル部品について、発生したしわを前記表2に基づいて評価した。その結果、使用したブランクの材質がいずれの場合でも、しわについては◎(目視検査で一切しわ無し)であった。
図3に示す湾曲チャンネル部品2の縦壁部22とこれに連続するフランジ部24を、以下の点を除き、サンプルNo.2-1と同じ方法で作製した。
この例では、剪断変形工程を、300℃に加熱されたブランクを用いて行った。
得られた湾曲チャンネル部品について、発生したしわを前記表2に基づいて評価した。その結果、使用したブランクの材質がいずれの場合でも、しわについては◎(目視検査で一切しわ無し)であった。
図3に示す湾曲チャンネル部品2の縦壁部22とこれに連続するフランジ部24を、以下の点を除き、サンプルNo.2-1と同じ方法で作製した。
この例では、剪断変形工程を、300℃に加熱されたブランクを用いて行った。また、図14(b)の状態から、更にパンチ31と第2パッド34で縦壁部22を挟み込むことで、しわ潰し工程を行った。
得られた湾曲チャンネル部品について、発生したしわを前記表2に基づいて評価した。その結果、使用したブランクの材質がいずれの場合でも、しわについては◎(目視検査で一切しわ無し)であった。
図3に示す湾曲チャンネル部品2の縦壁部22とこれに連続するフランジ部24を、以下の点を除き、サンプルNo.2-1と同じ方法で作製した。
図6に示すように、しわ押え33と第2パッド34を矢印Cに沿って直線移動させる角度(θ)を45°とした。
得られた湾曲チャンネル部品について、発生したしわを前記表2に基づいて評価した。サンプルNo.2-1では、使用したブランクの材質がいずれの場合でも、しわについては○(品質上問題とならない程度の微少なしわ)であった。
図3に示す湾曲チャンネル部品2の縦壁部22とこれに連続するフランジ部24を、以下の点を除き、サンプルNo.2-2と同じ方法で作製した。
図6に示すように、しわ押え33と第2パッド34を矢印Cに沿って直線移動させる角度(θ)を45°とした。
得られた湾曲チャンネル部品について、発生したしわを前記表2に基づいて評価した。その結果、使用したブランクの材質がいずれの場合でも、しわについては◎(目視検査で一切しわ無し)であった。
図3に示す湾曲チャンネル部品2の縦壁部22とこれに連続するフランジ部24を、以下の点を除き、サンプルNo.2-3と同じ方法で作製した。
度(θ)を45°とした。
得られた湾曲チャンネル部品について、発生したしわを前記表2に基づいて評価した。その結果、使用したブランクの材質がいずれの場合でも、しわについては◎(目視検査で一切しわ無し)であった。
図3に示す湾曲チャンネル部品2の縦壁部22とこれに連続するフランジ部24を、以下の点を除き、サンプルNo.2-4と同じ方法で作製した。
図6に示すように、しわ押え33と第2パッド34を矢印Cに沿って直線移動させる角度(θ)を45°とした。
得られた湾曲チャンネル部品について、発生したしわを前記表2に基づいて評価した。その結果、使用したブランクの材質がいずれの場合でも、しわについては◎(目視検査で一切しわ無し)であった。
図3に示す湾曲チャンネル部品2の縦壁部22とこれに連続するフランジ部24を、以下の点を除き、サンプルNo.2-1と同じ方法で作製した。
図6に示すように、しわ押え33と第2パッド34を矢印Cに沿って直線移動させる角度(θ)を60°とした。
得られた湾曲チャンネル部品について、発生したしわを前記表2に基づいて評価した。サンプルNo.2-1では、使用したブランクの材質がいずれの場合でも、しわについては○(品質上問題とならない程度の微少なしわ)であった。
図3に示す湾曲チャンネル部品2の縦壁部22とこれに連続するフランジ部24を、以下の点を除き、サンプルNo.2-2と同じ方法で作製した。
図6に示すように、しわ押え33と第2パッド34を矢印Cに沿って直線移動させる角度(θ)を60°とした。
得られた湾曲チャンネル部品について、発生したしわを前記表2に基づいて評価した。その結果、使用したブランクの材質がいずれの場合でも、しわについては◎(目視検査で一切しわ無し)であった。
図3に示す湾曲チャンネル部品2の縦壁部22とこれに連続するフランジ部24を、以下の点を除き、サンプルNo.2-3と同じ方法で作製した。
図6に示すように、しわ押え33と第2パッド34を矢印Cに沿って直線移動させる角度(θ)を60°とした。
得られた湾曲チャンネル部品について、発生したしわを前記表2に基づいて評価した。その結果、使用したブランクの材質がいずれの場合でも、しわについては◎(目視検査で一切しわ無し)であった。
図3に示す湾曲チャンネル部品2の縦壁部22とこれに連続するフランジ部24を、以下の点を除き、サンプルNo.2-4と同じ方法で作製した。
図6に示すように、しわ押え33と第2パッド34を矢印Cに沿って直線移動させる角度(θ)を60°とした。
得られた湾曲チャンネル部品について、発生したしわを前記表2に基づいて評価した。その結果、使用したブランクの材質がいずれの場合でも、しわについては◎(目視検査で一切しわ無し)であった。
図3に示す湾曲チャンネル部品2の縦壁部22とこれに連続するフランジ部24を、以下の点を除き、サンプルNo.2-1と同じ方法で作製した。
図6に示すように、しわ押え33と第2パッド34を矢印Cに沿って直線移動させる角度(θ)を20°とした。
得られた湾曲チャンネル部品について、発生したしわを前記表2に基づいて評価した。その結果、使用したブランクの材質がいずれの場合でも、しわについては×(顕著なしわ)であった。
図3に示す湾曲チャンネル部品2の縦壁部22とこれに連続するフランジ部24を、以下の点を除き、サンプルNo.2-2と同じ方法で作製した。
図6に示すように、しわ押え33と第2パッド34を矢印Cに沿って直線移動させる角度(θ)を20°とした。
得られた湾曲チャンネル部品について、発生したしわを前記表2に基づいて評価した。その結果、使用したブランクの材質がいずれの場合でも、しわについては×(顕著なしわ)であった。
図3に示す湾曲チャンネル部品2の縦壁部22とこれに連続するフランジ部24を、以下の点を除き、サンプルNo.2-3と同じ方法で作製した。
図6に示すように、しわ押え33と第2パッド34を矢印Cに沿って直線移動させる角度(θ)を20°とした。
得られた湾曲チャンネル部品について、発生したしわを前記表2に基づいて評価した。その結果、使用したブランクの材質がいずれの場合でも、しわについては×(顕著なしわ)であった。
図3に示す湾曲チャンネル部品2の縦壁部22とこれに連続するフランジ部24を、以下の点を除き、サンプルNo.2-4と同じ方法で作製した。
図6に示すように、しわ押え33と第2パッド34を矢印Cに沿って直線移動させる角度(θ)を20°とした。
得られた湾曲チャンネル部品について、発生したしわを前記表2に基づいて評価した。その結果、使用したブランクの材質がいずれの場合でも、しわについては×(顕著なしわ)であった。
図3に示す湾曲チャンネル部品2の縦壁部22とこれに連続するフランジ部24を、以下の点を除き、サンプルNo.2-1と同じ方法で作製した。
図6に示すように、しわ押え33と第2パッド34を矢印Cに沿って直線移動させる角度(θ)を70°とした。
得られた湾曲チャンネル部品について、発生したしわを前記表2に基づいて評価した。その結果、使用したブランクの材質がいずれの場合でも、しわについては×(顕著なしわ)であった。
図3に示す湾曲チャンネル部品2の縦壁部22とこれに連続するフランジ部24を、以下の点を除き、サンプルNo.2-2と同じ方法で作製した。
図6に示すように、しわ押え33と第2パッド34を矢印Cに沿って直線移動させる角度(θ)を70°とした。
得られた湾曲チャンネル部品について、発生したしわを前記表2に基づいて評価した。その結果、使用したブランクの材質がいずれの場合でも、しわについては×(顕著なしわ)であった。
図3に示す湾曲チャンネル部品2の縦壁部22とこれに連続するフランジ部24を、以下の点を除き、サンプルNo.2-3と同じ方法で作製した。
図6に示すように、しわ押え33と第2パッド34を矢印Cに沿って直線移動させる角度(θ)を70°とした。
得られた湾曲チャンネル部品について、発生したしわを前記表2に基づいて評価した。その結果、使用したブランクの材質がいずれの場合でも、しわについては×(顕著なしわ)であった。
図3に示す湾曲チャンネル部品2の縦壁部22とこれに連続するフランジ部24を、以下の点を除き、サンプルNo.2-4と同じ方法で作製した。
図6に示すように、しわ押え33と第2パッド34を矢印Cに沿って直線移動させる角度(θ)を70°とした。
得られた湾曲チャンネル部品について、発生したしわを前記表2に基づいて評価した。その結果、使用したブランクの材質がいずれの場合でも、しわについては×(顕著なしわ)であった。
図3に示す湾曲チャンネル部品2の縦壁部22とこれに連続するフランジ部24を、図9に示す第5実施形態の方法により、絞り成形工程を行った後に剪断変形工程を行う二工程で形成した。
絞り成形工程で使用した金型は、図13に示す金型において、第2パッド34をダイ37に代えたものである。ダイ37の下端角部の面取り半径は、図13に示す金型の第2パッド34の下端角部の面取り半径R4と同じ10mmである。パンチ31とダイ37との間隔Lを87mmとした。
次に、ブランク1の縦壁部となる部分12aの板面に対する角度θを60°として、しわ押え33と第2パッド34を矢印Cに沿って直線移動させた。この移動を、パンチ31と第2パッド34との間隔Sが10mmとなるまで行った。これにより、縦壁部となる部分12aを剪断変形させて縦壁部22を形成した。図9(b)における縦壁部22の高さT2は100mmであった。
得られた湾曲チャンネル部品について、発生したしわを前記表2に基づいて評価した。その結果、サンプルNo.7-1では、使用したブランクの材質がいずれの場合でも、しわについては○(品質上問題とならない程度の微少なしわ)であった。
図3に示す湾曲チャンネル部品2の縦壁部22とこれに連続するフランジ部24を、以下の点を除き、サンプルNo.7-1と同じ方法で作製した。
この例では、図9(b)の状態から、更にパンチ31と第2パッド34で縦壁部22を挟み込むことで、しわ潰し工程を行った。
得られた湾曲チャンネル部品について、発生したしわを前記表2に基づいて評価した。その結果、使用したブランクの材質がいずれの場合でも、しわについては◎(目視検査で一切しわ無し)であった。
図3に示す湾曲チャンネル部品2の縦壁部22とこれに連続するフランジ部24を、以下の点を除き、サンプルNo.7-1と同じ方法で作製した。
この例では、剪断変形工程を、300℃に加熱されたブランクを用いて行った。
得られた湾曲チャンネル部品について、発生したしわを前記表2に基づいて評価した。その結果、使用したブランクの材質がいずれの場合でも、しわについては◎(目視検査で一切しわ無し)であった。
図3に示す湾曲チャンネル部品2の縦壁部22とこれに連続するフランジ部24を、以下の点を除き、サンプルNo.7-1と同じ方法で作製した。
この例では、剪断変形工程を、300℃に加熱されたブランクを用いて行った。また、図9(b)の状態から、更にパンチ31と第2パッド34で縦壁部22を挟み込むことで、しわ潰し工程を行った。
得られた湾曲チャンネル部品について、発生したしわを前記表2に基づいて評価した。その結果、使用したブランクの材質がいずれの場合でも、しわについては◎(目視検査で一切しわ無し)であった。
図3に示す湾曲チャンネル部品2の縦壁部22とこれに連続するフランジ部24を、図8に示す第4実施形態の方法により、剪断変形工程を行った後に絞り成形工程を行う二工程で形成した。
剪断変形工程では、サンプルNo.2-1で使用したものと同じ金型を使用して、パンチ31と第2パッド34との離隔距離S0を50mmとした。
先ず、図8(a)に示すように、ブランク1の基部11の境界側部分11aを、パンチ31と第1パッド32とにより挟んで拘束し、変形部12の外方部(フランジ部となる部分)12bを、しわ押え33と第2パッド34とにより挟んで拘束した。次に、θ=45°として、しわ押え33と第2パッド34を矢印Cに沿って直線移動させることで剪断変形工程を行った。この剪断変形工程を、ブランク1の内方部12cの高さT1が50mmとなるまで、加熱されていないブランクを用いて室温で行った。
得られた湾曲チャンネル部品について、発生したしわを前記表2に基づいて評価した。その結果、サンプルNo.8-1について、使用したブランクの材質がいずれの場合でも、しわについては○(品質上問題とならない程度の微少なしわ)であった。
図3に示す湾曲チャンネル部品2の縦壁部22とこれに連続するフランジ部24を、以下の点を除き、サンプルNo.8-1と同じ方法で作製した。
この例では、図8(b)の状態から、更にパンチ31と第2パッド34で縦壁部22を挟み込むことで、しわ潰し工程を行った。
得られた湾曲チャンネル部品について、発生したしわを前記表2に基づいて評価した。その結果、使用したブランクの材質がいずれの場合でも、しわについては◎(目視検査で一切しわ無し)であった。
図3に示す湾曲チャンネル部品2の縦壁部22とこれに連続するフランジ部24を、以下の点を除き、サンプルNo.8-1と同じ方法で作製した。
この例では、剪断変形工程を、300℃に加熱されたブランクを用いて行った。
得られた湾曲チャンネル部品について、発生したしわを前記表2に基づいて評価した。その結果、使用したブランクの材質がいずれの場合でも、しわについては◎(目視検査で一切しわ無し)であった。
図3に示す湾曲チャンネル部品2の縦壁部22とこれに連続するフランジ部24を、以下の点を除き、サンプルNo.8-1と同じ方法で作製した。
この例では、剪断変形工程を、300℃に加熱されたブランクを用いて行った。また、図8(b)の状態から、更にパンチ31と第2パッド34で縦壁部22を挟み込むことで、しわ潰し工程を行った。
得られた湾曲チャンネル部品について、発生したしわを前記表2に基づいて評価した。その結果、使用したブランクの材質がいずれの場合でも、しわについては◎(目視検査で一切しわ無し)であった。
図3に示す湾曲チャンネル部品2の縦壁部22とこれに連続するフランジ部24を、絞り成形工程のみで形成した。
図15(a)は、使用した金型およびブランクの平面図であり、図15(b)はそのA−A断面図である。
プレス成形で使用する金型は、従来の絞り成形の金型と同じであり、ダイ51と、パンチ52と、しわ押え53とを有する。ダイ51の凹部の内周面51aの湾曲部22aに対応する部分の曲率半径R1は100mmである。ダイ51の凹部の深さFは100mmである。パンチ52の外周面52aの湾曲部22aに対応する部分の曲率半径R2は90mmである。
先ず、図15に示すように、パンチ52の両側にしわ押え53を配置し、これらの上にブランク1を配置した。ブランク1の基部11をパンチ52の上に配置し、変形部12をしわ押え53上に配置した。次に、ブランク1の上方にダイ51を設置して、ダイ51を下降させた。その際に、ダイ51の凸部51bとしわ押さえ53で押さえたブランク1の変形部12に適度な張力を加えた。この絞り成形工程を室温で行った。
すなわち、この例では、高強度の590、980、1180MPa級鋼板をブランクとして用いた場合、縦壁部に顕著なしわが発生し、フランジ部に割れが発生した。
図3に示す湾曲チャンネル部品2の縦壁部22とこれに連続するフランジ部24を、以下の点を除き、サンプルNo.9-1と同じ方法で作製した。
この例では、絞り成形工程を、300℃に加熱されたブランクを用いて行った。
得られた湾曲チャンネル部品について、発生したしわを前記表2に基づいて評価した。その結果、しわについては、使用したブランクの材質が「980」と「1180」の場合は×(顕著なしわ)、それ以外の場合は○(品質上問題とならない程度の微少なしわ)であった。
図10に示す湾曲チャンネル部品4を、図11に示す第6実施形態の方法により、剪断変形工程を行った後にフォーム成形工程を行う二工程で形成した。
剪断変形工程では、サンプルNo.2-1で使用したものと同じ金型を使用して、パンチ31と第2パッド34との離隔距離S0を50mmとした。
先ず、図11(a)に示すように、ブランク1の基部11の境界側部分11aを、パンチ31と第1パッド32とにより挟んで拘束し、変形部12の外方部(フランジ部となる部分)12bを、しわ押え33と第2パッド34とにより挟んで拘束した。次に、外方部12bを拘束しているしわ押え33と第2パッド34を、θ=45°で矢印Cに沿って直線移動させる剪断変形工程を行った。
次に、図11(b)に示すように、外方部12bを拘束しているしわ押え33と第2パッド34を外して、ブランク1の縦壁部となる部分(傾斜壁部)12aおよび外方部(フランジ部)12bの上にダイ37を設置した。次に、ダイ37を矢印Bに沿って移動することでフォーム成形工程を行った。これにより、過渡的にフランジ部となっている部分12bと傾斜壁部12aとの屈曲部が伸ばされて、縦壁部42が形成された。図11(b)における縦壁部42の高さT2は100mmであった。
得られた湾曲チャンネル部品について、発生したしわを前記表2に基づいて評価した。その結果、使用したブランクの材質がいずれの場合でも、しわについては○(品質上問題とならない程度の微少なしわ)であった。
図10に示す湾曲チャンネル部品4を、以下の点を除き、サンプルNo.10-1と同じ方法で作製した。
この例では、図11(b)の状態から、更にパンチ31とダイ37で縦壁部42を挟み込むことで、しわ潰し工程を行った。
得られた湾曲チャンネル部品について、発生したしわを前記表2に基づいて評価した。その結果、使用したブランクの材質がいずれの場合でも、しわについては◎(目視検査で一切しわ無し)であった。
図10に示す湾曲チャンネル部品4を、以下の点を除き、サンプルNo.10-1と同じ方法で作製した。
この例では、剪断変形工程を、300℃に加熱されたブランクを用いて行った。
得られた湾曲チャンネル部品について、発生したしわを前記表2に基づいて評価した。その結果、使用したブランクの材質がいずれの場合でも、しわについては◎(目視検査で一切しわ無し)であった。
図10に示す湾曲チャンネル部品4を、以下の点を除き、サンプルNo.10-1と同じ方法で作製した。
この例では、剪断変形工程を、300℃に加熱されたブランクを用いて行った。また、図11(b)の状態から、更にパンチ31とダイ37で縦壁部42を挟み込むことで、しわ潰し工程を行った。
得られた湾曲チャンネル部品について、発生したしわを前記表2に基づいて評価した。その結果、使用したブランクの材質がいずれの場合でも、しわについては◎(目視検査で一切しわ無し)であった。
図10に示す湾曲チャンネル部品4を、フォーム成形のみで作製した。
サンプルNo.9-1で使用した図15に示す金型からしわ押え53を外した金型を使用し、ブランク1の基部11をパンチ52の上に配置した後、ブランク1の上方にダイ51を設置して、ダイ51を下降させることにより、ブランク1の変形部12を折り曲げることにより、縦壁部42を形成した。
すなわち、この例では、270MPa級鋼板をブランクとして用いた場合、しわ評価に問題はなかったが、縦壁部の端部にネッキングが発生した。高強度の590、980、1180MPa級鋼板をブランクとして用いた場合、縦壁部にしわが発生した。
図10に示す湾曲チャンネル部品4を、以下の点を除き、サンプルNo.11-1と同じ方法で作製した。
この例では、フォーム成形工程を、300℃に加熱されたブランクを用いて行った。
得られた湾曲チャンネル部品について、発生したしわを前記表2に基づいて評価した。その結果、しわについては、使用したブランクの材質が「980」「1180」の場合は×(顕著なしわ)、それ以外の場合は○(品質上問題とならない程度の微少なしわ)であった。
図3に示す湾曲チャンネル部品2の縦壁部22とこれに連続するフランジ部24を、以下の点を除き、サンプルNo.2-1と同じ方法で作製した。図7に示すように、しわ押え33と第2パッド36を矢印Cに沿って直線移動させる角度(θ)を45°とした。
得られた湾曲チャンネル部品について、発生したしわを前記表2に基づいて評価した。サンプルNo.10-1では、使用したブランクの材質がいずれの場合でも、しわについては◎(目視検査で一切しわ無し)であった。
図3に示す湾曲チャンネル部品2の縦壁部22とこれに連続するフランジ部24を、以下の点を除き、サンプルNo.2-2と同じ方法で作製した。図7に示すように、しわ押え33と第2パッド36を矢印Cに沿って直線移動させる角度(θ)を45°とした。
得られた湾曲チャンネル部品について、発生したしわを前記表2に基づいて評価した。その結果、使用したブランクの材質がいずれの場合でも、しわについては◎(目視検査で一切しわ無し)であった。
図3に示す湾曲チャンネル部品2の縦壁部22とこれに連続するフランジ部24を、以下の点を除き、サンプルNo.2-3と同じ方法で作製した。図7に示すように、しわ押え33と第2パッド36を矢印Cに沿って直線移動させる角度(θ)を45°とした。
得られた湾曲チャンネル部品について、発生した割れとしわを前記表2に基づいて評価した。その結果、使用したブランクの材質がいずれの場合でも、しわについては◎(目視検査で一切しわ無し)であった。
図3に示す湾曲チャンネル部品2の縦壁部22とこれに連続するフランジ部24を、以下の点を除き、サンプルNo.2-4と同じ方法で作製した。図7に示すように、しわ押え33と第2パッド36を矢印Cに沿って直線移動させる角度(θ)を45°とした。
得られた湾曲チャンネル部品について、発生したしわを前記表2に基づいて評価した。その結果、使用したブランクの材質がいずれの場合でも、しわについては◎(目視検査で一切しわ無し)であった。
図10に示す湾曲チャンネル部品の縦壁部42を、図11に示す第6実施形態の方法により、剪断変形工程を行った後にフォーム成形工程を行う二工程で形成した。
剪断変形工程では、サンプルNo.2-1で使用したものと同じ金型を使用して、パンチ31と第2パッド34との離隔距離S0(図8(a)参照)を50mmとした。先ず、図8(a)に示すように、ブランク1の基部11の境界側部分11aを、パンチ31と第1パッド32とにより挟んで拘束し、変形部12の外方部(フランジ部となる部分)12bを、しわ押え33と第2パッド34とにより挟んで拘束した。次にθ=45°として、しわ押え33と第2パッド34を矢印Cに沿って直線移動させることで剪断変形工程を行った。この剪断変形工程を、ブランク1の内方部12cの高さT1が50mmとなるまで、加熱されていないブランクを用いて室温で行った。
得られた湾曲チャンネル部品について、発生したしわを前記表2に基づいて評価した。その結果、使用したブランクの材質がいずれの場合でも、しわについては○(品質上問題とならない程度の微少なしわ)であった。
図10に示す湾曲チャンネル部品の縦壁部42を、以下の点を除き、サンプルNo.11-1と同じ方法で作製した。この例では、図11(b)の状態から、更にパンチ31とダイ37で縦壁部22を挟み込むことで、しわ潰し工程を行った。
得られた湾曲チャンネル部品について、発生したしわを前記表2に基づいて評価した。その結果、使用したブランクの材質がいずれの場合でも、しわについては◎(目視検査で一切しわ無し)であった。
図10に示す湾曲チャンネル部品の縦壁部42を、以下の点を除き、サンプルNo.11-1と同じ方法で作製した。この例では、剪断変形工程を、300℃に加熱されたブランクを用いて行った。
得られた湾曲チャンネル部品について、発生したしわを前記表2に基づいて評価した。その結果、使用したブランクの材質がいずれの場合でも、しわについては◎(目視検査で一切しわ無し)であった。
図10に示す湾曲チャンネル部品の縦壁部42を、以下の点を除き、サンプルNo.11-1と同じ方法で作製した。この例では、剪断変形工程を、300℃に加熱されたブランクを用いて行った。また、図11(b)の状態から、更にパンチ31とダイ37で縦壁部42を挟み込むことで、しわ潰し工程を行った。
これらの結果を以下の表3〜表5に示す。表3は、フランジ部を有する湾曲チャンネル部品を作製したNo.1-1〜No.9-2の結果を、まとめて示したものである。表4は、フランジ部を有さない湾曲チャンネル部品を作製したNo.10-1〜No.11-2の結果を、まとめて示したものである。表5はNo.12-1〜No.13-4の結果をまとめて示しかものである。
サンプルNo.1-1〜No.4-4では縦壁部の形成工程として、前記構成(3)または(4)の方法を採用している。よって、縦壁部を剪断変形工程のみで形成する場合は、前記構成(3)または(4)の方法を採用することで、全ての材料でしわの評価が良好な湾曲チャンネル部品を得ることができる。
そのため、剪断変形工程で縦壁部に生じたしわが、ブランクの加熱および/またはしわ潰し工程を行っても(No.5-2〜5-4,No.6-2〜6-4)除去できなかった。
ここで、上述の実施例のでは、ブランクの加熱を300℃とした。<サンプルNo.1-3,1-4,2-3,2-4,3-3,3-4,4-3,4-4,7-3,7-4,8-3,8-4,10-3,10-4,13-3,13-4>について、加熱温度を600℃、700℃、900℃、1000℃とした場合についてそれぞれ別途実施した。結果は、上記の説明と同様の結果を得た。
11 ブランクの基部
11b 基部の中央部分
11a 基部の境界側部分
12 ブランクの変形部
12a 変形部縦壁部となる部分
12b 変形部の外方部
2 湾曲チャンネル部品
21 天板部
22 縦壁部
22a 縦壁部の湾曲部
24 フランジ部
24a フランジ部の湾曲部
4 湾曲チャンネル部品
41 天板部
42 縦壁部
42a 縦壁部の湾曲部
Claims (11)
- 基部と該基部に連続し縦壁部となる部分を含む変形部とを有する平板状の被加工材を、少なくとも前記基部と前記縦壁部との境界部で折り曲げる際に、前記基部側へ凸状に湾曲する湾曲部を持った前記縦壁部が形成されるプレス成形部品にプレス成形するプレス成形方法であって、
前記縦壁部の形成工程として、
前記基部の前記変形部との境界側の部分と、前記変形部の外方部を別々に拘束し、前記変形部の前記縦壁部となる部分を板面内で剪断変形させて、前記縦壁部となる部分の外縁部に、前記湾曲部から、当該湾曲部から離れた部分に向かう材料の流れを生じさせる剪断変形工程を有することを特徴とするプレス成形方法。 - 前記縦壁部の形成工程では、前記平板状の被加工材の板厚方向からみて、
前記境界側の部分を拘束する第1の拘束部に対し、前記変形部の外方部を拘束する第2の拘束部が離隔した状態から、前記境界部を折り曲げるにつれて、前記第2の拘束部を、前記第1の拘束部と前記第2の拘束部との離隔距離が小さくなる方向に相対移動させることを特徴とする請求項1に記載のプレス成形方法。 - 前記剪断変形工程は、前記拘束された外方部を、前記縦壁部となる部分が、前記基部と前記変形部との境界線上の前記湾曲部の屈曲点を中心に回転するように移動させることにより行うことを特徴とする請求項2に記載のプレス成形方法。
- 前記剪断変形工程は、前記拘束された外方部を、前記被加工材の板面に対する角度が30°以上60°以下となる方向に直線移動させることにより行うことを特徴とする請求項2に記載のプレス成形方法。
- 前記縦壁部の形成工程として、前記剪断変形工程を行った後に絞り成形工程を行うことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のプレス成形方法。
- 前記縦壁部の形成工程として、絞り成形工程を行った後に前記剪断変形工程を行うことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のプレス成形方法。
- 前記プレス成形部品は前記縦壁部の外側にフランジ部を有さず、
前記縦壁部の形成工程として、前記剪断変形工程を行った後にフォーム成形工程を行うことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のプレス成形方法。 - 前記剪断変形工程後に、前記縦壁部を金型で挟み込むことで、前記縦壁部に生じたしわを伸ばすしわ伸ばし工程を有することを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載のプレス成形方法。
- 前記縦壁部の面に当接する前記金型のプレス面には、前記縦壁部の線長を稼ぐための凹凸が形成されていることを特徴とする請求項8に記載のプレス成形方法。
- 前記剪断変形工程を、300℃以上1000℃以下に加熱されたブランクに対して行う請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載のプレス成形方法。
- 基部と該基部に連続し縦壁部となる部分を含む変形部とを有する平板状の被加工材を、少なくとも前記基部と前記縦壁部との境界部で折り曲げる際に、前記基部側へ凸状に湾曲する湾曲部を持った前記縦壁部が形成されるプレス成形部品にプレス成形するプレス成形部品の製造方法であって、
前記縦壁部の形成工程として、
前記基部の前記変形部との境界側の部分と、前記変形部の外方部を別々に拘束し、前記変形部の前記縦壁部となる部分を板面内で剪断変形させて、前記縦壁部となる部分の外縁部に、前記湾曲部から、当該湾曲部から離れた部分に向かう材料の流れを生じさせる剪断変形工程を有することを特徴とするプレス成形部品の製造方法。
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