JP2001001061A - プレス装置及び板金部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 板金の絞り加工後に生じる好ましくない変形
を抑制する。 【解決手段】 プレス装置により絞り成形された車両用
鋼板製部材１は、ダイ及びパンチの押圧方向と傾斜した
側壁部３をそなえ、この側壁部３には、ダイまたはパン
チの押圧面に形成された複数の小凸部で部分的に強く圧
縮されることにより、ハッチング部分で示すように、縦
方向に延びる微小凹部１０がＷ方向に一定間隔をおいて
多数形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、板金部材を絞り成
形するためのプレス装置、及び、絞り加工後における好
ましくない変形を抑制できる板金部材に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１１及び図１２に例示する断面略ハッ
ト状の車両用鋼板製部材１は、ダイ及びパンチの協同作
用による絞り加工によって隅部２、側壁部３、隅部４等
が成形されるが、図１３に示されているように、隅部２
は曲げ加工を受けているため隅部２の外面側に実線矢印
の引張応力が発生すると共に、隅部２の内面側に実線矢
印の圧縮応力が発生する一方、両側壁部３は隅部４を成
形する過程において曲げ加工及び曲げ戻し加工を受けて
いるため、側壁部３の外面側に破線矢印の引張応力が発
生すると共に、側壁部３の内面側に破線矢印の圧縮応力
が発生することとなって、部材１の成形後には、曲げ加
工に対する隅部２のスプリングバックと、曲げ加工及び
曲げ戻し加工に対する側壁部３のそり変形とが重複的に
作用するため、図１２の実線で示す側壁部３の正規状態
に対し、図１２の１点鎖線で示す単純な曲げ加工の場合
に生じる側壁部３のスプリングバック状態よりも、図１
２の２点鎖線で示されているように、絞り加工後には側
壁部３が大きくそり返ることとなるので、絞り成形され
た部材１の精度を高くすることは実際上かなりの困難を
伴っていた。

【０００３】しかも、車体の強度を高めるために、板金
部材１の素材を引張強度が２７０ＭＰａ級の一般材から
引張強度が５９０ＭＰａ級等の高強度鋼板に変更する
と、絞り加工後における鋼板の上記そり現象は約４倍も
の大きさに現れるので、絞り加工による板金部材１の精
度向上がさらに難しくなる不具合があった。

【０００４】また、特開平９−７６０１５号公報には、
プレスによる曲げ加工と同時に、ワークの外周面に微小
な凹溝を形成させて、曲げ加工後のスプリングバックを
抑制する技術が記載されているが、この場合は、単純な
曲げ加工品に対するスプリングバックの抑制が目的であ
って、加工後の変形防止量は比較的少ないものであり、
絞り成形部材の場合については何ら触れられるところが
ない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、板金部材の
絞り加工後に生じる好ましくない変形を抑制するための
プレス装置、及び、絞り加工後に生じる好ましくない変
形を抑制できる板金部材を提供しようとするものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、本発明にかか
る請求項１所載のプレス装置は、板金の両面を押圧して
板金部材を絞り成形するダイ及びパンチを有し、上記ダ
イ及び上記パンチの少なくとも一方の上記押圧面のう
ち、上記押圧の方向と傾斜した押圧面に小凸部が形成さ
れている。

【０００７】従って、ダイ及びパンチが板金の両面をそ
れぞれ押圧して板金部材を絞り成形するとき、ダイ及び
パンチの押圧方向と傾斜したダイ及びまたはパンチの押
圧面における小凸部が板金を押圧することにより、ダイ
及びパンチの押圧方向と傾斜した絞り成形面が部分的に
強く圧縮され、これらの部分的圧縮によって上記絞り成
形面の両側における応力の差を効果的に低減させること
ができるので、プレス装置の絞り加工後に板金部材に生
じるそり現象を確実に抑制することができる。

【０００８】また、本発明にかかる請求項３所載の板金
部材は、板金の両面がそれぞれダイ及びパンチにより押
圧されて絞り成形され、上記押圧の方向と傾斜した絞り
成形面が、上記ダイ及び上記パンチの少なくとも一方の
上記押圧の面に形成された小凸部により部分的に強く圧
縮されている。

【０００９】すなわち、ダイ及びまたはパンチの押圧面
に形成された小凸部によって、ダイ及びパンチによる押
圧の方向と傾斜した絞り成形面が部分的に強く圧縮され
ていて、上記絞り成形面の両側における応力の差は効果
的に低減させられているので、プレス装置の絞り加工後
に板金部材に生じるそり現象を確実に抑制することがで
きる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施形態例につ
いて、前記従来装置との同等部分及び各実施形態例の同
等部分にはそれぞれ同一符号を付けて説明する。平板状
鋼板の両面が図示しないダイ及びパンチにより一方向に
押圧されて、図１及び図２に示す断面略ハット状の車両
用鋼板製部材１が絞り成形され、その隅部２、側壁部
３、隅部４等が形成されるが、両側壁部３は図１及び図
２の上下方向である上記押圧の方向と直交することなく
傾斜していて、これらの側壁部３を押圧するダイ及びパ
ンチの少なくとも一方の押圧面には、部材１の長手方向
にそれぞれ一定間隔をおいて部材１の縦方向へ延びる複
数の小凸部が形成されているため、絞り成形された側壁
部３は各小凸部によりそれぞれ部分的に強く圧縮され
て、側壁部３には図１のハッチング部及び図３に例示さ
れているように、部材１の長手方向にそれぞれ一定間隔
をおいて縦方向へ延びる複数の微小凹部１０が形成され
ている。

【００１１】この場合、側壁部３の内外両面に生じる応
力について説明すると、図４のようにそれぞれ側壁部３
の長手方向をＷ、側壁部３の縦方向をＬ、側壁部３の厚
み方向をＴとし、それらの方向に作用する応力にはそれ
ぞれＷ、Ｌ、Ｔの添字を付して表せば、図５に示されて
いるように、絞り加工が施された側壁部３の外面側１１
には引張応力σL1が生じると同時に、側壁部３の内面側
１２には圧縮応力σL2が生じる。

【００１２】他方、側壁部３はダイ及びまたはパンチの
押圧面に形成された複数の小凸部によりそれぞれ部分的
に強く圧縮変形させられているため、図６に示されてい
るように、側壁部３の微小凹部１０が形成された部分の
外面側１１及び内面側１２に、それぞれ圧縮応力σT が
負荷される。

【００１３】従って、図７のσL −σT 降伏曲線に示さ
れているように、引張応力σL1が作用した上記側壁部分
の外面側１１に生じる応力はＡ点からＡ´点に移行し
て、上記側壁部分における縦方向の応力はσ1 の大きさ
となると共に、圧縮応力σL2が作用した上記側壁部分の
内面側１２に生じる応力はＢ点からＢ´点に移行して、
上記側壁部分における縦方向の応力はσ2 の大きさとな
る結果、上記側壁部分の外面側１１と内面側１２とのＬ
方向応力差は〔σL1−σL2〕から〔σ1 −σ2 〕に減少
している。

【００１４】さらに、側壁部３はダイ及びまたはパンチ
の押圧面に形成された複数の小凸部により部分的にＴ方
向へ強く圧縮されて、図３のようにＷ方向に間隔をおい
て複数の微小凹部１０が形成されるが、側壁部３の体積
は実質的に一定のため、Ｔ方向へ圧縮されなかった部分
１３はＷ方向へ強く圧縮されることとなって、上記の場
合と同様に、側壁部外面側１１及び内面側１２の応力は
それぞれσL −σW 降伏曲線上を移行して、この面から
も側壁部３の外面側１１と内面側１２とのＬ方向応力差
は効果的に減少させられる。

【００１５】なお、上記実施形態例では、部材１の両側
壁部３にＷ方向へ一定間隔をおいてＬ方向へ延びる複数
の微小凹部１０が形成されているが、必要に応じて図８
及び図９に部分的に誇張して例示されているように、平
板状鋼板の両面がダイ２０及びパンチ２１により図８の
上下方向に押圧されて、隅部２、側壁部３、隅部４等を
もつ車両用鋼板製部材１が絞り成形されるとき、上記押
圧の方向と直交することなく傾斜しているダイ２０の押
圧面２２に、部材１の縦方向にそれぞれ一定間隔をおい
て部材１の長手方向へ延びる複数の小凸部２３が形成さ
れているため、部材１の側壁部３は小凸部２３によりそ
れぞれ部分的に強く圧縮されて、側壁部３にはＬ方向へ
一定間隔をおいてＷ方向へ延びる複数の微小凹部２４が
図９におけるハッチング部のように成形され、あるい
は、パンチ２１側に複数の小凸部２３を形成させて、部
材１の側壁部３に複数の微小凹部２４を成形させるよう
にし、または、上記各実施形態例を適宜組み合わせて、
微小凹部１０、２４が格子状に交叉するようにし、また
は、微小凹部１０、２４がそれぞれＷ方向と傾斜した状
態、もしくは、Ｗ方向と傾斜して菱形に交叉した状態に
形成されるようにし、さらには、プレス装置のダイ及び
パンチのいずれか一方もしくは両方の押圧面に形成され
た複数の前記小凸部により複数の前記微小凹部１０、２
４等が形成されるようにしても、それぞれ上記実施形態
例と同様な作用を果たすことができるものである。

【００１６】図２の実線は部材１の正規形状を示してい
るのに対し、図２の破線は部材１の絞り成形後に、発生
応力に対する弾性的回復のため変形した部材１の状態を
示しており、両者間の開き量Ｙについて説明すると、板
厚１．２ｍｍの５９０ＭＰａ級高強度鋼板から部材１を
絞り成形したとき、側壁部３に微小凹部１０、２４を形
成しない場合と、形成した場合との例が図１０に示され
ている。

【００１７】すなわち、側壁部３に特別な圧縮力を作用
させない場合（ａ）と、ダイ及びパンチ間の隙間を上記
板厚より少なくすることによりダイ側から側壁部３の全
面に強く圧縮力を作用させた場合（ｂ）と、ダイ及びパ
ンチ間の隙間を上記板厚より少なくすることによりパン
チ側から側壁部３の全面に強く圧縮力を作用させた場合
（ｃ）とでは、それぞれ開き量Ｙが比較的大きく現れる
が、これらに対し、パンチ側押圧面に形成された高さ
０．１ｍｍの小凸部により側壁部３へ図１のようにＷ方
向幅１０ｍｍの微小凹部１０をＷ方向へ１０ｍｍの間隔
をおいて多数形成させた場合（ｄ）と、ダイ側押圧面に
形成された高さ０．１ｍｍの小凸部により側壁部３へ図
１のようにＷ方向幅１０ｍｍの微小凹部１０をＷ方向へ
１０ｍｍの間隔をおいて多数形成させた場合（ｅ）と、
ダイ側押圧面に形成された高さ０．１ｍｍの小凸部によ
り側壁部３へ図１のようにＷ方向幅５ｍｍの微小凹部１
０をＷ方向へ５ｍｍの間隔をおいて多数形成させた場合
（ｆ）と、ダイ側押圧面に形成された高さ０．１ｍｍの
小凸部２３により側壁部３へ図９のようにＬ方向幅１０
ｍｍの微小凹部２４をＬ方向へ１０ｍｍの間隔をおいて
多数形成させた場合（ｇ）とでは、それぞれ開き量Ｙが
比較的小さくてすみ、とくに、微小凹部１０の間隔が小
さい方が開き量Ｙを低減させる効果が大きく、同様にし
て、微小凹部２４の間隔が小さい方が開き量Ｙを低減さ
せる効果が大きいことはいうまでもない。

【００１８】また、側壁部３を部分的に強く圧縮するた
めパンチ側またはダイ側に形成させる小凸部の高さは、
絞り加工を施す鋼板の厚さの１０％程度とすると、側壁
部３における開き量Ｙの効果的な低減と、絞り成形され
た側壁部３の表面に対する傷つき防止とをバランスよく
成立させることができる。

【００１９】上記のように、プレス装置の絞り加工時に
側壁部３に対するダイ及びまたはパンチの押圧面に形成
された小凸部により側壁部３が部分的に強く圧縮され
て、複数の微小凹部１０、２４等が形成される結果、こ
れらの微小凹部１０、２４等の形成によって側壁部３の
内外両面におけるＬ方向の応力差が効果的に低減させら
れるので、プレス装置の絞り加工後に側壁部３に生じる
そり現象を確実に、かつ、容易に抑制することができる
ので、部材１の絞り成形に際して、その成形後における
側壁部３の変形量を従来よりも少なく見込むことが可能
となって、プレス装置による部材１の絞り成形精度を容
易に高めることができ、ひいては、部材１の製造コスト
を大幅に軽減させることができる。

【００２０】また、プレス装置のダイ及びパンチにより
絞り加工を施す際、ダイ及びパンチの押圧方向と傾斜
し、かつ、上記押圧方向と直角の面内で弧状に湾曲した
絞り成形面に、ダイ及びまたはパンチの押圧面に形成さ
れた複数の小凸部で部分的に強く圧縮力を作用させて、
複数の微小凹部が形成されるように構成すれば、上記絞
り成形面の内外に生じる応力差の上記低減作用と共に、
弧状に湾曲した絞り成形面における湾曲方向の引張応力
も低減させることができるので、スプリングバックによ
る板金部材のねじれ現象をも容易に軽減させることがで
きる特殊な長所がある。

【００２１】なお、上記各実施形態例においては、ダイ
及びまたはパンチの押圧面に形成された複数の小凸部が
一定間隔で形成され、従ってまた、板金部材の絞り成形
面に複数の微小凹部が一定間隔で形成されているが、こ
れらの間隔は適宜異ならせてもよく、あるいは、絞り成
形後における板金部材の変形をとくに抑制したい部分で
は上記間隔を集中的に狭めるようにすれば、変形抑制作
用が一層効果的となる利点があり、さらには、ダイ及び
またはパンチの押圧面に形成された小凸部、従ってま
た、板金部材の絞り成形面に形成された微小凹部がそれ
ぞれ単一であっても、微小凹部付近の部分については上
記実施形態例の場合と同等の作用効果を奏することがで
きるものである。また、本発明の実施形態例を次のよう
にまとめて表現することもできる。 （１）板金の両面をそれぞれ押圧して板金部材を絞り成
形するダイ及びパンチを有し、上記ダイ及び上記パンチ
の少なくとも一方の上記押圧面のうち、上記押圧の方向
と傾斜した押圧面に小凸部が形成され、上記小凸部の高
さが上記板材の厚みの１０％程度であるプレス装置。 （２）板金の両面をそれぞれ押圧して板金板材を絞り成
形するダイ及びパンチを有し、上記ダイ及び上記パンチ
の少なくとも一方の上記押圧面のうち、上記押圧の方向
と傾斜した押圧面に複数の小凸部が形成され、上記小凸
部の幅及び隣接する上記小凸部の間隔がそれぞれ約１０
ｍｍであるプレス装置。 （３）板金の両面をそれぞれ押圧して板金板材を絞り成
形するダイ及びパンチを有し、上記ダイ及び上記パンチ
の少なくとも一方の上記押圧面のうち、上記押圧の方向
と傾斜した押圧面に複数の小凸部が形成され、上記小凸
部の幅及び上記各小凸部間の距離がそれぞれ約５ｍｍで
あるプレス装置。 （４）板金の両面がそれぞれダイ及びパンチにより押圧
されて絞り成形され、上記押圧の方向と傾斜した絞り成
形面が、上記ダイ及び上記パンチの少なくとも一方の上
記押圧の面に形成されて高さが上記板材の厚みの１０％
程度である小凸部により部分的に強く圧縮された板金部
材。 （５）板金の両面がそれぞれダイ及びパンチにより押圧
されて絞り成形されて、上記押圧の方向と傾斜した絞り
成形面が、上記ダイ及び上記パンチの少なくとも一方の
上記押圧の面に形成された複数の小凸部により部分的に
強く圧縮され、上記小凸部の幅及び隣接する上記小凸部
の間隔がそれぞれ約１０ｍｍである板金部材。 （６）板金の両面がそれぞれダイ及びパンチにより押圧
されて絞り成形されて、上記押圧の方向と傾斜した絞り
成形面が、上記ダイ及び上記パンチの少なくとも一方の
上記押圧の面に形成された複数の小凸部により部分的に
強く圧縮され、上記小凸部の幅及び隣接する上記小凸部
の間隔がそれぞれ約５ｍｍである板金部材。

【００２２】

【発明の効果】本発明にかかる請求項１所載のプレス装
置にあっては、ダイ及びパンチが板金の両面をそれぞれ
押圧して板金部材を絞り成形するとき、ダイ及びパンチ
の押圧方向と傾斜した絞り成形面を部分的に強く圧縮し
て、上記絞り成形面の両側において発生する応力の差を
効果的に低減させることにより、プレス装置の絞り加工
後に板金部材に生じるそり現象を確実に抑制することが
できるので、プレス装置の絞り加工コストを大幅に軽減
させることができる。

【００２３】また、本発明にかかる請求項３所載の板金
部材においては、ダイ及びパンチによる押圧の方向と傾
斜した絞り成形面が部分的に強く圧縮されて、上記絞り
成形面の両側において発生する応力の差が効果的に低減
し、プレス装置の絞り加工後に生じるそり現象を確実に
抑制することができるので、プレス装置の絞り成形後に
おける精度が容易に高められる長所がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態例における斜視図。

【図２】図１のII−II縦断面拡大説明図。

【図３】図１の III−III 横断面拡大図。

【図４】上記実施形態例の作用説明図。

【図５】上記実施形態例の作用説明図。

【図６】上記実施形態例の作用説明図。

【図７】上記実施形態例の作用説明図。

【図８】本発明の他の実施形態例における縦断面説明
図。

【図９】図８の実施形態例における要部斜視図。

【図１０】本発明の各実施形態例における性能説明図。

【図１１】従来部材の斜視図。

【図１２】図１０の XII−XII 縦断面拡大説明図。

【図１３】上記従来部材の作用説明図。

【符号の説明】

１ 板金部材 ３ 側壁部 １０ 微小凹部 １１ 外面側 １２ 内面側 ２４ 微小凹部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板金の両面を押圧して板金部材を絞り成
   形するダイ及びパンチを有し、上記ダイ及び上記パンチ
   の少なくとも一方の上記押圧面のうち、上記押圧の方向
   と傾斜した押圧面に小凸部が形成されたプレス装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、上記小凸部がそれぞ
   れ間隔をおいて複数形成されたプレス装置。
3. 【請求項３】 板金の両面がそれぞれダイ及びパンチに
   より押圧されて絞り成形され、上記押圧の方向と傾斜し
   た絞り成形面が、上記ダイ及び上記パンチの少なくとも
   一方の上記押圧の面に形成された小凸部により部分的に
   強く圧縮された板金部材。