JP2001079617A - プレス成形品およびその設計方法並びにプレス成形用材料 - Google Patents
プレス成形品およびその設計方法並びにプレス成形用材料Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 凹凸部中に曲げ加工度ｔ／Ｒ≧０．２５
（ｔ：初期板厚、Ｒ：曲げ中心半径）となる曲げ加工部
をもつにもかかわらずほとんど破断が生じないようにす
る。 【解決手段】 凹凸部において成形初期に金型と接触し
ていなかった部分の断面線長を換算したひずみεL （当
該部分の初期断面線長Ｌ、成形後の断面線長Ｌ’とし
て、εL ＝（Ｌ’−Ｌ）／Ｌで定義される）が、εL ≦
８．８×１０S （ただし、Ｓ＝０．２（Ｒ／ｔ）−２．
５（σy ／σB ）＋１．１、σy ：材料の耐力、σB ：
材料の引張強さ）である。
（ｔ：初期板厚、Ｒ：曲げ中心半径）となる曲げ加工部
をもつにもかかわらずほとんど破断が生じないようにす
る。 【解決手段】 凹凸部において成形初期に金型と接触し
ていなかった部分の断面線長を換算したひずみεL （当
該部分の初期断面線長Ｌ、成形後の断面線長Ｌ’とし
て、εL ＝（Ｌ’−Ｌ）／Ｌで定義される）が、εL ≦
８．８×１０S （ただし、Ｓ＝０．２（Ｒ／ｔ）−２．
５（σy ／σB ）＋１．１、σy ：材料の耐力、σB ：
材料の引張強さ）である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム合金
からなるプレス成形品およびその設計方法並びにプレス
成形用材料に関する。
からなるプレス成形品およびその設計方法並びにプレス
成形用材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車外板として、軽量化の観点
から鋼板に代えてアルミニウム合金板をプレス成形した
ものを用いることが検討されている。アルミニウム合金
のプレス成形品には、強度アップや製品の形状をデザイ
ン的にシャープに見せるためのほか、他部材との接合ま
たは干渉の回避、材料流入低減によるしわや面ひずみの
回避などのために、凹凸部内に曲げ半径の小さい曲げ加
工部が形成されることが多い。
から鋼板に代えてアルミニウム合金板をプレス成形した
ものを用いることが検討されている。アルミニウム合金
のプレス成形品には、強度アップや製品の形状をデザイ
ン的にシャープに見せるためのほか、他部材との接合ま
たは干渉の回避、材料流入低減によるしわや面ひずみの
回避などのために、凹凸部内に曲げ半径の小さい曲げ加
工部が形成されることが多い。
【０００３】このような凹凸部（特に、エンボス成形
部）に形成される曲げ半径の小さい曲げ加工部で破断が
生じないようにするには、凹凸部における断面線長を換
算したひずみεL （当該部分の初期断面線長Ｌ、成形後
の断面線長Ｌ’として、εL ＝（Ｌ’−Ｌ）／Ｌで定義
される）が０．２５以下であることが一般に必要とされ
ている（参考文献：The Aluminum Association : Alumi
num for Automotive Body Sheet Panels (1998) ）。
部）に形成される曲げ半径の小さい曲げ加工部で破断が
生じないようにするには、凹凸部における断面線長を換
算したひずみεL （当該部分の初期断面線長Ｌ、成形後
の断面線長Ｌ’として、εL ＝（Ｌ’−Ｌ）／Ｌで定義
される）が０．２５以下であることが一般に必要とされ
ている（参考文献：The Aluminum Association : Alumi
num for Automotive Body Sheet Panels (1998) ）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たεL ＝０．２５以下という破断が生じないための条件
は、曲げ加工部での曲げ加工度ｔ／Ｒ（ｔ：初期板厚、
Ｒ：曲げ中心半径）が０．２５未満のときに成立するに
過ぎないことが本発明者によって確認された。つまり、
曲げ加工度ｔ／Ｒが０．２５以上の曲げ加工部において
は、たとえ断面線長を換算したひずみεL を０．２５よ
りもかなり小さくしても破断が生じることがある。
たεL ＝０．２５以下という破断が生じないための条件
は、曲げ加工部での曲げ加工度ｔ／Ｒ（ｔ：初期板厚、
Ｒ：曲げ中心半径）が０．２５未満のときに成立するに
過ぎないことが本発明者によって確認された。つまり、
曲げ加工度ｔ／Ｒが０．２５以上の曲げ加工部において
は、たとえ断面線長を換算したひずみεL を０．２５よ
りもかなり小さくしても破断が生じることがある。
【０００５】つまり、曲げ加工度ｔ／Ｒが０．２５以上
となる曲げ加工部では、破断が生じない曲げ加工限界や
これに影響する材料特性因子などが明確になっておら
ず、設計基準や材料の選定基準が確立されていない。そ
のため、アルミニウム合金のプレス成形において、特に
ビード部やエンボス部等曲げ半径の小さい曲げ加工部を
有する凹凸部をプレス成形する場合、トライアンドエラ
ーによって曲げ加工部の形状を最適化するしかなく、製
品の立ち上げに長時間を要するという問題があった。
となる曲げ加工部では、破断が生じない曲げ加工限界や
これに影響する材料特性因子などが明確になっておら
ず、設計基準や材料の選定基準が確立されていない。そ
のため、アルミニウム合金のプレス成形において、特に
ビード部やエンボス部等曲げ半径の小さい曲げ加工部を
有する凹凸部をプレス成形する場合、トライアンドエラ
ーによって曲げ加工部の形状を最適化するしかなく、製
品の立ち上げに長時間を要するという問題があった。
【０００６】そこで、本発明の目的は、凹凸部中に曲げ
加工度ｔ／Ｒ≧０．２５となる曲げ加工部をもつにもか
かわらず破断をほとんど生じることがないアルミニウム
合金からなるプレス成形品を提供することである。
加工度ｔ／Ｒ≧０．２５となる曲げ加工部をもつにもか
かわらず破断をほとんど生じることがないアルミニウム
合金からなるプレス成形品を提供することである。
【０００７】また、本発明の別の目的は、凹凸部中に曲
げ加工度ｔ／Ｒ≧０．２５となる曲げ加工部を形成して
も破断を生じることがほとんどないアルミニウム合金か
らなるプレス成形品を簡易に設計することが可能な設計
方法を提供することである。
げ加工度ｔ／Ｒ≧０．２５となる曲げ加工部を形成して
も破断を生じることがほとんどないアルミニウム合金か
らなるプレス成形品を簡易に設計することが可能な設計
方法を提供することである。
【０００８】また、本発明のさらに別の目的は、曲げ加
工度ｔ／Ｒ≧０．２５となる曲げ加工部を有する凹凸部
を形成しても破断を生じることがほとんどなく、特に自
動車用外板として好適なアルミニウム合金からなるプレ
ス成形用材料を提供することである。
工度ｔ／Ｒ≧０．２５となる曲げ加工部を有する凹凸部
を形成しても破断を生じることがほとんどなく、特に自
動車用外板として好適なアルミニウム合金からなるプレ
ス成形用材料を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】曲げ半径の小さい曲げ加
工部を有するプレス成形品の成形限界は、曲げ半径の小
さい曲げ加工部が破断するまでに曲げ加工部の周辺部が
どこまで伸びたかで定められる。これについて、Ｖ字型
エンボスを形成した場合を例にして考察する。
工部を有するプレス成形品の成形限界は、曲げ半径の小
さい曲げ加工部が破断するまでに曲げ加工部の周辺部が
どこまで伸びたかで定められる。これについて、Ｖ字型
エンボスを形成した場合を例にして考察する。
【００１０】図１は、Ｖ字型エンボス成形部の形状を模
式的に示す断面図である。図１において、プレス成形前
に断面線長Ｌであった部分がプレス成形によりエンボス
加工され、曲げ加工部となるエンボス１の先端１ａの周
辺部である直辺部２に応力σ T が加えられて、その結
果、直辺部２の断面線長がＬ（１＋εL ）／２＝Ｌ’
（εL ：直辺部２の断面線長を換算したひずみ、Ｌ’：
当該部分のプレス成形後の断面線長）になるものとす
る。また、直辺部２に応力σTmが加えられて、直辺部２
の断面線長がＬ（１＋εLm）／２（εLm：直辺部２の断
面線長を換算した限界ひずみ）になったときにエンボス
１の先端１ａが破断したとする。
式的に示す断面図である。図１において、プレス成形前
に断面線長Ｌであった部分がプレス成形によりエンボス
加工され、曲げ加工部となるエンボス１の先端１ａの周
辺部である直辺部２に応力σ T が加えられて、その結
果、直辺部２の断面線長がＬ（１＋εL ）／２＝Ｌ’
（εL ：直辺部２の断面線長を換算したひずみ、Ｌ’：
当該部分のプレス成形後の断面線長）になるものとす
る。また、直辺部２に応力σTmが加えられて、直辺部２
の断面線長がＬ（１＋εLm）／２（εLm：直辺部２の断
面線長を換算した限界ひずみ）になったときにエンボス
１の先端１ａが破断したとする。
【００１１】材料の耐力をσy 、材料の引張強さを
σB 、限界ひずみをεf とし、この材料の応力−ひずみ
曲線を図２で表す。図２に示す範囲でひずみと応力が実
質的に比例関係にあると仮定し、その比例係数をＥt と
おくと、以下の式（１）の関係が成り立つ。 σTm−σy ＝Ｅt εLm （１）
σB 、限界ひずみをεf とし、この材料の応力−ひずみ
曲線を図２で表す。図２に示す範囲でひずみと応力が実
質的に比例関係にあると仮定し、その比例係数をＥt と
おくと、以下の式（１）の関係が成り立つ。 σTm−σy ＝Ｅt εLm （１）
【００１２】式（１）を変形すると、限界ひずみεLmを
以下の式（２）のように表すことができる。 εLm＝｛（σTm／σB ）−（σy ／σB ）｝／（Ｅt ／σB ） （２） つまり、直辺部２の断面線長を換算した限界ひずみεLm
は、エンボス１の先端１ａが破断した際の限界引張応力
σTmと引張強さσB との比σTm／σB 、および、材料の
降伏比σy ／σB によって定められる。
以下の式（２）のように表すことができる。 εLm＝｛（σTm／σB ）−（σy ／σB ）｝／（Ｅt ／σB ） （２） つまり、直辺部２の断面線長を換算した限界ひずみεLm
は、エンボス１の先端１ａが破断した際の限界引張応力
σTmと引張強さσB との比σTm／σB 、および、材料の
降伏比σy ／σB によって定められる。
【００１３】図３に、様々なプレス成形用アルミニウム
材料についての比σTm／σB と曲げ加工度ｔ／Ｒとの関
係を示す。図３から明らかなように、プレス成形用アル
ミニウム材料についての比σTm／σB は、ほぼ曲げ加工
度ｔ／Ｒに対して一義的に定まり、材料間に大きな差異
はない。このことから、限界ひずみεLmは、材料の降伏
比σy ／σB と曲げ加工度ｔ／Ｒに対して一義的に定ま
ることになる。
材料についての比σTm／σB と曲げ加工度ｔ／Ｒとの関
係を示す。図３から明らかなように、プレス成形用アル
ミニウム材料についての比σTm／σB は、ほぼ曲げ加工
度ｔ／Ｒに対して一義的に定まり、材料間に大きな差異
はない。このことから、限界ひずみεLmは、材料の降伏
比σy ／σB と曲げ加工度ｔ／Ｒに対して一義的に定ま
ることになる。
【００１４】そこで、それぞれ異なる降伏比σy ／σB
のプレス成形用アルミニウム材料（５０００系または６
０００系アルミニウム合金であって、板厚０．９〜１．
１ｍｍ）について、曲げ半径を０．５〜３．０ｍｍに変
更しつつＶ字型パンチ引張曲げ試験によりひずみεL を
測定し、その結果を縦軸を降伏比σy ／σB とし横軸を
曲げ加工度ｔ／Ｒとするグラフに表わしたものが図４で
ある。図４のグラフにおいては、ひずみεL ＝一定を表
すラインが、図中左上から右下に傾いた直線として示さ
れている。また、図４中において、○はεL ＜１０％で
破断した材料、△は１０％≦εL ＜１２％で破断した材
料、□は１２％≦εL ≦２０％で破断した材料、●は２
０％≦εL ＜３０％で破断した材料、▽は３０％≦εL
で破断した材料をそれぞれ表している。
のプレス成形用アルミニウム材料（５０００系または６
０００系アルミニウム合金であって、板厚０．９〜１．
１ｍｍ）について、曲げ半径を０．５〜３．０ｍｍに変
更しつつＶ字型パンチ引張曲げ試験によりひずみεL を
測定し、その結果を縦軸を降伏比σy ／σB とし横軸を
曲げ加工度ｔ／Ｒとするグラフに表わしたものが図４で
ある。図４のグラフにおいては、ひずみεL ＝一定を表
すラインが、図中左上から右下に傾いた直線として示さ
れている。また、図４中において、○はεL ＜１０％で
破断した材料、△は１０％≦εL ＜１２％で破断した材
料、□は１２％≦εL ≦２０％で破断した材料、●は２
０％≦εL ＜３０％で破断した材料、▽は３０％≦εL
で破断した材料をそれぞれ表している。
【００１５】本発明者らは、図４の関係から、ひずみε
L に対する降伏比σy ／σB 、曲げ加工度ｔ／Ｒそれぞ
れの影響度を最小二乗法を用いて整理した結果、以下の
式（３）で定義されるパラメータＳに対して限界ひずみ
εLmが一義的に定められることを見いだした。 Ｓ＝０．２（Ｒ／ｔ）−２．５（σy ／σB ）＋１．１ （３） パラメータＳに対する限界ひずみの関係を図５に示す。
L に対する降伏比σy ／σB 、曲げ加工度ｔ／Ｒそれぞ
れの影響度を最小二乗法を用いて整理した結果、以下の
式（３）で定義されるパラメータＳに対して限界ひずみ
εLmが一義的に定められることを見いだした。 Ｓ＝０．２（Ｒ／ｔ）−２．５（σy ／σB ）＋１．１ （３） パラメータＳに対する限界ひずみの関係を図５に示す。
【００１６】図５から明らかなように、限界ひずみεLm
は、パラメータＳが０．５よりも大きい場合には、各材
料の主に引張試験での破断伸びに対応した一定値になる
が、パラメータＳが０．５以下の場合には、パラメータ
Ｓの増加に応じて増加し、両者は実質的に一義的な関係
（εLm＝８．８×１０S ）にある。図５は、材料のひず
みεL が限界ひずみ曲線よりも下方領域にあれば曲げ加
工部で破断が生じず、ひずみεL が限界ひずみ曲線より
も上方領域にあれば曲げ加工部で破断が生じることを表
している。
は、パラメータＳが０．５よりも大きい場合には、各材
料の主に引張試験での破断伸びに対応した一定値になる
が、パラメータＳが０．５以下の場合には、パラメータ
Ｓの増加に応じて増加し、両者は実質的に一義的な関係
（εLm＝８．８×１０S ）にある。図５は、材料のひず
みεL が限界ひずみ曲線よりも下方領域にあれば曲げ加
工部で破断が生じず、ひずみεL が限界ひずみ曲線より
も上方領域にあれば曲げ加工部で破断が生じることを表
している。
【００１７】従って、図５のグラフを用いれば、曲げ半
径の小さい曲げ加工部を含むプレス成形品の成形限界を
簡便に知ることができるため、曲げ加工度ｔ／Ｒ≧０．
２５となる曲げ加工部を形成しても破断がほとんど生じ
ないアルミニウム合金からなるプレス成形品を得ること
ができる。
径の小さい曲げ加工部を含むプレス成形品の成形限界を
簡便に知ることができるため、曲げ加工度ｔ／Ｒ≧０．
２５となる曲げ加工部を形成しても破断がほとんど生じ
ないアルミニウム合金からなるプレス成形品を得ること
ができる。
【００１８】すなわち、請求項１のプレス成形品は、凹
凸部中に曲げ加工度ｔ／Ｒ（ｔ：初期板厚、Ｒ：曲げ中
心半径）≧０．２５となる曲げ加工部をもつアルミニウ
ム合金からなるプレス成形品であって、前記凹凸部にお
いて成形初期に金型と接触していなかった部分の断面線
長を換算したひずみεL （当該部分の初期断面線長Ｌ、
成形後の断面線長Ｌ’として、εL ＝（Ｌ’−Ｌ）／Ｌ
で定義される）が、ε L ≦８．８×１０S （ただし、Ｓ
＝０．２（Ｒ／ｔ）−２．５（σy ／σB ）＋１．１、
σy ：材料の耐力、σB ：材料の引張強さ）であること
を特徴とするものである。なお、ここでパラメータＳ内
の０．２、２．５、１．１といった数値は、発明の効果
に影響を与えない程度において多少変動してもよい。
凸部中に曲げ加工度ｔ／Ｒ（ｔ：初期板厚、Ｒ：曲げ中
心半径）≧０．２５となる曲げ加工部をもつアルミニウ
ム合金からなるプレス成形品であって、前記凹凸部にお
いて成形初期に金型と接触していなかった部分の断面線
長を換算したひずみεL （当該部分の初期断面線長Ｌ、
成形後の断面線長Ｌ’として、εL ＝（Ｌ’−Ｌ）／Ｌ
で定義される）が、ε L ≦８．８×１０S （ただし、Ｓ
＝０．２（Ｒ／ｔ）−２．５（σy ／σB ）＋１．１、
σy ：材料の耐力、σB ：材料の引張強さ）であること
を特徴とするものである。なお、ここでパラメータＳ内
の０．２、２．５、１．１といった数値は、発明の効果
に影響を与えない程度において多少変動してもよい。
【００１９】また、請求項２のプレス成形品は、前記凹
凸部が、エンボス成形部、プレス成形品全体、および、
キャラクタライン段差部のいずれかであることを特徴と
するものである。
凸部が、エンボス成形部、プレス成形品全体、および、
キャラクタライン段差部のいずれかであることを特徴と
するものである。
【００２０】また、請求項１、２のようなプレス成形品
は、上述の不等式を満たすような降伏比σy ／σB を有
する材料を選択することによって得ることが可能であ
る。すなわち、請求項３のプレス成形品の設計方法は、
凹凸部中に曲げ加工度ｔ／Ｒ（ｔ：初期板厚、Ｒ：曲げ
中心半径）≧０．２５となる曲げ加工部をもつアルミニ
ウム合金からなるプレス成形品の設計方法であって、前
記凹凸部において成形初期に金型と接触していなかった
部分の断面線長を換算したひずみεL （当該部分の初期
断面線長Ｌ、成形後の断面線長Ｌ’として、εL ＝
（Ｌ’−Ｌ）／Ｌで定義される）が、εL ≦８．８×１
０S （ただし、Ｓ＝０．２（Ｒ／ｔ）−２．５（σy ／
σB ）＋１．１、σy ：材料の耐力、σB ：材料の引張
強さ）を満たすような降伏比σy ／σB を有する材料を
選択することを特徴とするものである。
は、上述の不等式を満たすような降伏比σy ／σB を有
する材料を選択することによって得ることが可能であ
る。すなわち、請求項３のプレス成形品の設計方法は、
凹凸部中に曲げ加工度ｔ／Ｒ（ｔ：初期板厚、Ｒ：曲げ
中心半径）≧０．２５となる曲げ加工部をもつアルミニ
ウム合金からなるプレス成形品の設計方法であって、前
記凹凸部において成形初期に金型と接触していなかった
部分の断面線長を換算したひずみεL （当該部分の初期
断面線長Ｌ、成形後の断面線長Ｌ’として、εL ＝
（Ｌ’−Ｌ）／Ｌで定義される）が、εL ≦８．８×１
０S （ただし、Ｓ＝０．２（Ｒ／ｔ）−２．５（σy ／
σB ）＋１．１、σy ：材料の耐力、σB ：材料の引張
強さ）を満たすような降伏比σy ／σB を有する材料を
選択することを特徴とするものである。
【００２１】また、請求項１、２のようなプレス成形品
は、上述の不等式を満たすような降伏比σy ／σB を有
する材料および成形後の断面線長Ｌ’の組み合わせを選
択することによって得ることが可能である。すなわち、
請求項４のプレス成形品の設計方法は、凹凸部中に曲げ
加工度ｔ／Ｒ（ｔ：初期板厚、Ｒ：曲げ中心半径）≧
０．２５となる曲げ加工部をもつアルミニウム合金から
なるプレス成形品の設計方法であって、前記凹凸部にお
いて成形初期に金型と接触していなかった部分の断面線
長を換算したひずみεL （当該部分の初期断面線長Ｌ、
成形後の断面線長Ｌ’として、εL ＝（Ｌ’−Ｌ）／Ｌ
で定義される）が、εL ≦８．８×１０S（ただし、Ｓ
＝０．２（Ｒ／ｔ）−２．５（σy ／σB ）＋１．１、
σy ：材料の耐力、σB ：材料の引張強さ）を満たすよ
うな降伏比σy ／σB を有する材料および成形後の断面
線長Ｌ’の組み合わせを選択することを特徴とするもの
である。
は、上述の不等式を満たすような降伏比σy ／σB を有
する材料および成形後の断面線長Ｌ’の組み合わせを選
択することによって得ることが可能である。すなわち、
請求項４のプレス成形品の設計方法は、凹凸部中に曲げ
加工度ｔ／Ｒ（ｔ：初期板厚、Ｒ：曲げ中心半径）≧
０．２５となる曲げ加工部をもつアルミニウム合金から
なるプレス成形品の設計方法であって、前記凹凸部にお
いて成形初期に金型と接触していなかった部分の断面線
長を換算したひずみεL （当該部分の初期断面線長Ｌ、
成形後の断面線長Ｌ’として、εL ＝（Ｌ’−Ｌ）／Ｌ
で定義される）が、εL ≦８．８×１０S（ただし、Ｓ
＝０．２（Ｒ／ｔ）−２．５（σy ／σB ）＋１．１、
σy ：材料の耐力、σB ：材料の引張強さ）を満たすよ
うな降伏比σy ／σB を有する材料および成形後の断面
線長Ｌ’の組み合わせを選択することを特徴とするもの
である。
【００２２】請求項３、４によると、上述のようなプレ
ス成形品およびその金型形状を簡易に設計することが可
能となる。
ス成形品およびその金型形状を簡易に設計することが可
能となる。
【００２３】ところで、一般的な自動車用外板では、製
品のひずみは１０％以上必要であり、曲げ加工度ｔ／Ｒ
の最大値は最低でも１以上となる。従って、アルミニウ
ム合金材料での降伏比σy ／σB の範囲は約０．４〜
０．６であり、降伏比が小さいほど成形性に優れること
から、図４を参照すると、自動車用外板としては、降伏
比σy ／σB が０．５以下の材料が望ましい。
品のひずみは１０％以上必要であり、曲げ加工度ｔ／Ｒ
の最大値は最低でも１以上となる。従って、アルミニウ
ム合金材料での降伏比σy ／σB の範囲は約０．４〜
０．６であり、降伏比が小さいほど成形性に優れること
から、図４を参照すると、自動車用外板としては、降伏
比σy ／σB が０．５以下の材料が望ましい。
【００２４】すなわち、請求項５のプレス成形用材料
は、凹凸部中に曲げ加工度ｔ／Ｒ（ｔ：初期板厚、Ｒ：
曲げ中心半径）≧０．２５となる曲げ加工部をもつアル
ミニウム合金からなるプレス成形用材料であって、降伏
比σy ／σB （σy ：材料の耐力、σB ：材料の引張強
さ）が０．５以下であることを特徴とするものである。
は、凹凸部中に曲げ加工度ｔ／Ｒ（ｔ：初期板厚、Ｒ：
曲げ中心半径）≧０．２５となる曲げ加工部をもつアル
ミニウム合金からなるプレス成形用材料であって、降伏
比σy ／σB （σy ：材料の耐力、σB ：材料の引張強
さ）が０．５以下であることを特徴とするものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】次に、本発明の好適な実施の形態
について、図面を参照しつつ説明する。
について、図面を参照しつつ説明する。
【００２６】本実施の形態では、プレス成形品が典型的
な自動車用部品であるドアアウターパネルである場合に
ついて、図６〜図８を参照して説明する。図６は、プレ
ス成形されてトリムが行われる前の自動車のドアアウタ
ーパネルとなる板材７０の模式的な平面図である。図７
は、図６の板材７０のプレス成形初期のＡ−Ａ線におけ
る断面図である。図８は、図７のエンボス部（８２ｂ、
８４ｂ近傍）の部分的な拡大図である。
な自動車用部品であるドアアウターパネルである場合に
ついて、図６〜図８を参照して説明する。図６は、プレ
ス成形されてトリムが行われる前の自動車のドアアウタ
ーパネルとなる板材７０の模式的な平面図である。図７
は、図６の板材７０のプレス成形初期のＡ−Ａ線におけ
る断面図である。図８は、図７のエンボス部（８２ｂ、
８４ｂ近傍）の部分的な拡大図である。
【００２７】図６に示す板材７０は、アウターパネルの
製品部７１と、製品部７１の周囲にあってトリムされる
余肉部７２と、その外側にあるしわ押さえ部７３とを有
している。製品部７１の中央やや下方にはデザイン上お
よび剛性向上のために設けられたキャラクタライン７４
が左右方向に伸延して設けられている。また、製品部７
１の左上部には、ドア取手を取り付けるためにエンボス
部７６が形成されている。
製品部７１と、製品部７１の周囲にあってトリムされる
余肉部７２と、その外側にあるしわ押さえ部７３とを有
している。製品部７１の中央やや下方にはデザイン上お
よび剛性向上のために設けられたキャラクタライン７４
が左右方向に伸延して設けられている。また、製品部７
１の左上部には、ドア取手を取り付けるためにエンボス
部７６が形成されている。
【００２８】図７に示すように、板材７０の周縁部がブ
ランクホルダー８６とダイス８４とに挟まれて固定され
た状態においてポンチ８２が図中上方に移動すること
で、板材７０がプレス成形される。ポンチおよびダイス
８４には、キャラクタライン７４に対応した段差部８２
ａ、８４ａがそれぞれ設けられているとともに、エンボ
ス部７６に対応した凹部８２ｂおよび凸部８４ｂが設け
られている。さらに、ポンチおよびダイス８４には、余
肉部７２に対応した傾斜部８２ｃ、８４ｃが設けられて
いる。
ランクホルダー８６とダイス８４とに挟まれて固定され
た状態においてポンチ８２が図中上方に移動すること
で、板材７０がプレス成形される。ポンチおよびダイス
８４には、キャラクタライン７４に対応した段差部８２
ａ、８４ａがそれぞれ設けられているとともに、エンボ
ス部７６に対応した凹部８２ｂおよび凸部８４ｂが設け
られている。さらに、ポンチおよびダイス８４には、余
肉部７２に対応した傾斜部８２ｃ、８４ｃが設けられて
いる。
【００２９】板材７０のうち、ポンチおよびダイス８４
の段差部８２ａ、８４ａと対向する部分はプレス成形に
よってキャラクタライン７４の凹凸部となるが、この部
分は、図７から明らかなように、成形初期にポンチ８２
およびダイス８４と接触していない。また、ポンチおよ
びダイス８４の凹部８２ｂおよび凸部８４ｂと対向する
部分はプレス成形によってエンボス部７６の凹凸部とな
るが、この部分も、図７から明らかなように、成形初期
にポンチ８２およびダイス８４と接触していない。ポン
チ８２およびダイス８４の傾斜部８２ｃ、８４ｃと対向
する部分についても同様である。
の段差部８２ａ、８４ａと対向する部分はプレス成形に
よってキャラクタライン７４の凹凸部となるが、この部
分は、図７から明らかなように、成形初期にポンチ８２
およびダイス８４と接触していない。また、ポンチおよ
びダイス８４の凹部８２ｂおよび凸部８４ｂと対向する
部分はプレス成形によってエンボス部７６の凹凸部とな
るが、この部分も、図７から明らかなように、成形初期
にポンチ８２およびダイス８４と接触していない。ポン
チ８２およびダイス８４の傾斜部８２ｃ、８４ｃと対向
する部分についても同様である。
【００３０】プレス成形によって板材７０に破断が生じ
るかどうかは、以下のように検討される。まず、例えば
板材７０のエンボス部７６に破断が生じるかどうかを検
討するには、図８に示すようにエンボス部７６を構成す
る４つの曲げ加工部に対応したポンチ８２またはダイス
８４の肩部９１〜９４の曲げ半径（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、
Ｒ４）のなかで最も小さい曲げ半径を調べる。そして、
最も小さい曲げ半径（ここではＲ４とする）と板材７０
の板厚ｔから曲げ加工度ｔ／Ｒ４が０．２５以上である
場合に、図８に示した領域９６（或いはエンボス部７６
の全域）においてプレス成形による断面線長を換算した
ひずみεL を求める。
るかどうかは、以下のように検討される。まず、例えば
板材７０のエンボス部７６に破断が生じるかどうかを検
討するには、図８に示すようにエンボス部７６を構成す
る４つの曲げ加工部に対応したポンチ８２またはダイス
８４の肩部９１〜９４の曲げ半径（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、
Ｒ４）のなかで最も小さい曲げ半径を調べる。そして、
最も小さい曲げ半径（ここではＲ４とする）と板材７０
の板厚ｔから曲げ加工度ｔ／Ｒ４が０．２５以上である
場合に、図８に示した領域９６（或いはエンボス部７６
の全域）においてプレス成形による断面線長を換算した
ひずみεL を求める。
【００３１】一方、板材７０の耐力σy および引張強さ
σB 、並びに、最も小さい曲げ半径Ｒ４および板厚ｔを
式（３）に代入してパラメータＳを求める。そして、ひ
ずみεL とパラメータを含む値８．８×１０S とを比較
することによりエンボス部７６に破断が生じるかどうか
をプレス成形を行う前に知ることができる。キャラクタ
ライン７４の段差部や余肉部７２についても、同様にし
て破断が生じるかどうかを予め知ることができる。
σB 、並びに、最も小さい曲げ半径Ｒ４および板厚ｔを
式（３）に代入してパラメータＳを求める。そして、ひ
ずみεL とパラメータを含む値８．８×１０S とを比較
することによりエンボス部７６に破断が生じるかどうか
をプレス成形を行う前に知ることができる。キャラクタ
ライン７４の段差部や余肉部７２についても、同様にし
て破断が生じるかどうかを予め知ることができる。
【００３２】従って、プレス成形によって板材７０に破
断が生じないようにするには、破断が生じると予測され
た個所についてもεL ≦８．８×１０S が満たされるよ
うに、降伏比σy ／σB を選択したり、材料の降伏比σ
y ／σB および成形後の断面線長Ｌ’の組み合わせを選
択すればよい。このような選択は、式（３）に基づいて
簡易に行うことができる。
断が生じないようにするには、破断が生じると予測され
た個所についてもεL ≦８．８×１０S が満たされるよ
うに、降伏比σy ／σB を選択したり、材料の降伏比σ
y ／σB および成形後の断面線長Ｌ’の組み合わせを選
択すればよい。このような選択は、式（３）に基づいて
簡易に行うことができる。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のプレス成
形品によると、凹凸部中に曲げ加工度ｔ／Ｒ≧０．２５
となる曲げ加工部をもつにもかかわらずほとんど破断が
生じないようにすることができる。
形品によると、凹凸部中に曲げ加工度ｔ／Ｒ≧０．２５
となる曲げ加工部をもつにもかかわらずほとんど破断が
生じないようにすることができる。
【００３４】また、本発明のプレス成形方法によると、
凹凸部中に曲げ加工度ｔ／Ｒ≧０．２５となる曲げ加工
部を形成しても破断を生じることがほとんどないアルミ
ニウム合金からなるプレス成形品を簡易に設計すること
が可能である。
凹凸部中に曲げ加工度ｔ／Ｒ≧０．２５となる曲げ加工
部を形成しても破断を生じることがほとんどないアルミ
ニウム合金からなるプレス成形品を簡易に設計すること
が可能である。
【００３５】また、本発明のプレス成形用材料による
と、曲げ加工度ｔ／Ｒ≧０．２５となる曲げ加工部を有
する凹凸部を形成しても破断を生じることがほとんどな
く、特に自動車用外板として好適なアルミニウム合金か
らなるプレス成形用材料を得ることができる。
と、曲げ加工度ｔ／Ｒ≧０．２５となる曲げ加工部を有
する凹凸部を形成しても破断を生じることがほとんどな
く、特に自動車用外板として好適なアルミニウム合金か
らなるプレス成形用材料を得ることができる。
【図１】本発明の原理を説明するための模式図である。
【図２】アルミニウム材料の応力−ひずみ曲線を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図３】アルミニウム材料についての比σTm／σB と曲
げ加工度ｔ／Ｒとの関係を示すグラフである。
げ加工度ｔ／Ｒとの関係を示すグラフである。
【図４】アルミニウム材料についての降伏比σy ／σB
と曲げ加工度ｔ／Ｒとの関係をひずみ一定ラインととも
に示したグラフである。
と曲げ加工度ｔ／Ｒとの関係をひずみ一定ラインととも
に示したグラフである。
【図５】図４をひずみεL とパラメータＳとの関係に置
き換えて表したグラフである。
き換えて表したグラフである。
【図６】本発明の一実施の形態において、自動車のアウ
ターパネルとなる板材の模式的な平面図である。
ターパネルとなる板材の模式的な平面図である。
【図７】図６の板材のプレス成形初期のＡ−Ａ線におけ
る断面図である。
る断面図である。
【図８】図７のエンボス部の部分的な拡大図である。
１ エンボス １ａ 先端 ２ 直辺部
Claims (5)
- 【請求項１】 凹凸部中に曲げ加工度ｔ／Ｒ（ｔ：初期
板厚、Ｒ：曲げ中心半径）≧０．２５となる曲げ加工部
をもつアルミニウム合金からなるプレス成形品であっ
て、前記凹凸部において成形初期に金型と接触していな
かった部分の断面線長を換算したひずみεL （当該部分
の初期断面線長Ｌ、成形後の断面線長Ｌ’として、εL
＝（Ｌ’−Ｌ）／Ｌで定義される）が、εL ≦８．８×
１０S （ただし、Ｓ＝０．２（Ｒ／ｔ）−２．５（σy
／σB ）＋１．１、σy ：材料の耐力、σB ：材料の引
張強さ）であることを特徴とするプレス成形品。 - 【請求項２】 前記凹凸部が、エンボス成形部、プレス
成形品全体、および、キャラクタライン段差部のいずれ
かであることを特徴とする請求項１に記載のプレス成形
品。 - 【請求項３】 凹凸部中に曲げ加工度ｔ／Ｒ（ｔ：初期
板厚、Ｒ：曲げ中心半径）≧０．２５となる曲げ加工部
をもつアルミニウム合金からなるプレス成形品の設計方
法であって、前記凹凸部において成形初期に金型と接触
していなかった部分の断面線長を換算したひずみε
L （当該部分の初期断面線長Ｌ、成形後の断面線長Ｌ’
として、εL ＝（Ｌ’−Ｌ）／Ｌで定義される）が、ε
L ≦８．８×１０S （ただし、Ｓ＝０．２（Ｒ／ｔ）−
２．５（σy ／σB ）＋１．１、σ y ：材料の耐力、σ
B ：材料の引張強さ）を満たすような降伏比σy ／σB
を有する材料を選択することを特徴とするプレス成形品
の設計方法。 - 【請求項４】 凹凸部中に曲げ加工度ｔ／Ｒ（ｔ：初期
板厚、Ｒ：曲げ中心半径）≧０．２５となる曲げ加工部
をもつアルミニウム合金からなるプレス成形品の設計方
法であって、前記凹凸部において成形初期に金型と接触
していなかった部分の断面線長を換算したひずみε
L （当該部分の初期断面線長Ｌ、成形後の断面線長Ｌ’
として、εL ＝（Ｌ’−Ｌ）／Ｌで定義される）が、ε
L ≦８．８×１０S （ただし、Ｓ＝０．２（Ｒ／ｔ）−
２．５（σy ／σB ）＋１．１、σ y ：材料の耐力、σ
B ：材料の引張強さ）を満たすような降伏比σy ／σB
を有する材料および成形後の断面線長Ｌ’の組み合わせ
を選択することを特徴とするプレス成形品の設計方法。 - 【請求項５】 凹凸部中に曲げ加工度ｔ／Ｒ（ｔ：初期
板厚、Ｒ：曲げ中心半径）≧０．２５となる曲げ加工部
をもつアルミニウム合金からなるプレス成形用材料であ
って、降伏比σy ／σB （σy ：材料の耐力、σB ：材
料の引張強さ）が０．５以下であることを特徴とするプ
レス成形用材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25967299A JP2001079617A (ja) | 1999-09-14 | 1999-09-14 | プレス成形品およびその設計方法並びにプレス成形用材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25967299A JP2001079617A (ja) | 1999-09-14 | 1999-09-14 | プレス成形品およびその設計方法並びにプレス成形用材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001079617A true JP2001079617A (ja) | 2001-03-27 |
Family
ID=17337308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25967299A Pending JP2001079617A (ja) | 1999-09-14 | 1999-09-14 | プレス成形品およびその設計方法並びにプレス成形用材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001079617A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008100239A (ja) * | 2006-10-17 | 2008-05-01 | Honda Motor Co Ltd | プレス加工装置およびプレス加工方法 |
| JP2008100240A (ja) * | 2006-10-17 | 2008-05-01 | Honda Motor Co Ltd | プレス加工方法およびプレス加工装置 |
| US8429946B2 (en) | 2006-10-17 | 2013-04-30 | Honda Motor Co., Ltd. | Press-working method, and press-working apparatus |
| WO2013094183A1 (ja) * | 2011-12-21 | 2013-06-27 | Ｊｆｅスチール株式会社 | プレス成形用金属板 |
| WO2013094177A1 (ja) * | 2011-12-21 | 2013-06-27 | Ｊｆｅスチール株式会社 | プレス成形用金型設計方法、プレス成形用金型 |
| JP2014028379A (ja) * | 2012-07-31 | 2014-02-13 | Kobe Steel Ltd | アウタパネルのプレス成形方法 |
| JP2021062382A (ja) * | 2019-10-10 | 2021-04-22 | 株式会社神戸製鋼所 | 自動車用パネルの製造方法 |
-
1999
- 1999-09-14 JP JP25967299A patent/JP2001079617A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008100239A (ja) * | 2006-10-17 | 2008-05-01 | Honda Motor Co Ltd | プレス加工装置およびプレス加工方法 |
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| JP2013128956A (ja) * | 2011-12-21 | 2013-07-04 | Jfe Steel Corp | プレス成形用金型設計方法、プレス成形用金型 |
| WO2013094177A1 (ja) * | 2011-12-21 | 2013-06-27 | Ｊｆｅスチール株式会社 | プレス成形用金型設計方法、プレス成形用金型 |
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| CN104010745A (zh) * | 2011-12-21 | 2014-08-27 | 杰富意钢铁株式会社 | 冲压成形用模具设计方法、冲压成形用模具 |
| KR101539559B1 (ko) * | 2011-12-21 | 2015-07-27 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 프레스 성형용 금형 설계 방법, 프레스 성형용 금형 |
| US9333549B2 (en) | 2011-12-21 | 2016-05-10 | Jfe Steel Corporation | Press-forming mold designing method and press-forming mold |
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| JP2021062382A (ja) * | 2019-10-10 | 2021-04-22 | 株式会社神戸製鋼所 | 自動車用パネルの製造方法 |
| JP7341840B2 (ja) | 2019-10-10 | 2023-09-11 | 株式会社神戸製鋼所 | 自動車用パネルの製造方法 |
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