JP2005059088A

JP2005059088A - プレス成形方法

Info

Publication number: JP2005059088A
Application number: JP2003296256A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Kiuchi; 義之木内
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-08-20
Filing date: 2003-08-20
Publication date: 2005-03-10
Anticipated expiration: 2023-08-20
Also published as: JP4408032B2

Abstract

【課題】板状の素材１をプレス成形するのに先立って、プレス成形時に割れを生じ易い素材の破断危険箇所２を内包する加工硬化領域３に、圧縮加工による局部的な加工硬化部４を複数形成し、プレス成形時の素材１の割れを抑制するようにしたプレス成形方法において、加工硬化領域３から引張力Ｆの作用方向と直交する方向に外れた部分で素材１の伸び率が急に大きくなることを防止し、伸び率の急変による割れを生じないようにする。
【解決手段】破断危険箇所２を中心とし、プレス成形時の引張力Ｆの作用方向に平行な対角線３ａを持つ略菱形の領域を加工硬化領域３に設定する。そして、加工硬化領域３に、加工硬化部の非形成部分が引張力の作用方向に連続して延在することを阻止するように加工硬化部３を千鳥状に配置する。
【選択図】図２

Description

本発明は、板状の素材をプレス成形する方法に関し、特に、プレス成形時の引張力による素材の割れを抑制し得るようにしたプレス成形方法に関する。

従来、板状の素材をプレス成形するのに先立って、プレス成形時の割れの発生基点となる素材の破断危険箇所を予測し、この破断危険箇所を内包する素材の所定領域に、圧縮加工による局部的な加工硬化部(ディンプル)を複数形成し、プレス成形時の素材の割れを抑制するようにしたプレス成形方法が知られている(例えば、特許文献１参照。)。このものでは、前記所定領域を、破断危険箇所を中心とし、プレス成形時の引張力の作用方向を対辺方向とする方形の領域に設定し、この領域に複数の加工硬化部を碁盤目状に整列させて形成している。
特開平１１−３１９９６３号公報

上記従来例のように加工硬化部を形成する領域(加工硬化領域)を方形に設定すると、引張力の作用方向に直交する方向を幅方向として、プレス成形時における素材の伸び率が加工硬化領域の幅方向両側の側辺を境にして、加工硬化領域の内と外とで急変し、その結果、加工硬化領域の境界部での応力集中による割れを生じ易くなる。

本発明は、以上の点に鑑み、割れの発生をより有効に防止できるようにしたプレス成形方法を提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明では、板状の素材をプレス成形するのに先立って、プレス成形時の割れの発生基点となる素材の破断危険箇所を予測し、この破断危険箇所を内包する素材の所定領域に、圧縮加工による局部的な加工硬化部を複数形成し、プレス成形時の素材の割れを抑制するようにしたプレス成形方法において、破断危険箇所を中心とし、プレス成形時の引張力の作用方向に平行な対角線を持つ略菱形の領域を前記所定領域(加工硬化領域)に設定している。

上記の構成によれば、加工硬化領域の引張力の作用方向における長さが、当該方向に平行な菱形の対角線の近傍部分では長く、この対角線から引張力の作用方向と直交する方向に離れるのに従って短くなる。ここで、加工硬化領域の引張力の作用方向における長さが短くなると、素材が伸び易くなる。そのため、プレス成形時における素材の伸び率は、前記対角線の近傍部分から離れるのに従って徐々に大きくなる。従って、破断危険箇所が存在する前記対角線の近傍部分での素材の伸び率を小さく抑えて、破断危険箇所での割れを有効に防止できると共に、伸び率が或る部分で急変することにより発生する割れも防止でき、プレス成形を良好に行うことができる。

尚、加工硬化領域には、各加工硬化部の配置ピッチ間に位置する加工硬化部の非形成部分が残り、この非形成部分が引張力の作用方向に連続して延在すると、この延在部分での局部的な伸びを生じ易くなる。そのため、加工硬化部の非形成部分が引張力の作用方向に連続して延在することを阻止できるように、加工硬化部を千鳥状に配置することが望ましい。

特に、引張力の作用方向に隣接する加工硬化部同士が引張力の作用方向と直交する方向にオーバーラップするように配置すれば、素材の伸びをより有効に抑制できる。この場合、オーバーラップ量が前記対角線に近い部分に存する加工硬化部に比し前記対角線から離れた部分に存する加工硬化部では減少するように加工硬化部を配置すれば、素材の伸び率が前記対角線から離れるのに従って大きくなり、伸び率の急変による割れの発生を防止する上で有利である。

図１は、板状の素材１を所定の製品形状に絞り成形するプレス金型を示している。このプレス金型は、上側の可動型たるダイ１１と、下側の固定型たるポンチ１２と、ポンチ１２の周囲に上方に付勢して配置したブランクホルダ１３とを備えおり、素材１の周辺部分をダイ１１のダイフェース部１１ａとブランクホルダ１３との間に挟持した状態で、素材１を製品形状に絞り成形する。この場合、成形当初にダイ１１の肩部１１ｂが当り、その後、該肩部１１ｂとポンチ１２の肩部１２ａとの間で引き伸ばされる素材１の部分ａに割れを生ずることがある。また、製品形状によっては、ポンチ肩部に対応する部分に割れを生ずることもある。このような割れの発生基点となる破断危険箇所の位置は、コンピュータ解析や試し打ちで予測できる。

そこで、本実施形態では、図２に示すように、素材１に対して、破断危険箇所２を内包する所定の加工硬化領域３を設定し、プレス成形に先立って、この加工硬化領域３に局部的な加工硬化部４を複数形成している。ここで、加工硬化部４は、これに対応する突部を有する押し型で素材１を加圧し、突部により素材を圧縮加工することで形成される。このような加工硬化部４を形成した加工硬化領域３では、プレス成形時に素材１が伸びにくくなり、破断危険箇所２の割れが抑制される。尚、圧縮加工による板厚減少率が大きくなりすぎると、プレス成形による板厚減少も加味されて製品の板厚に関する品質要件から外れる虞れがあるため、圧縮加工による板厚減少率は５％以下にすることが望ましい。

また、加工硬化領域３は、破断危険箇所２を中心とする、プレス成形時の引張力Ｆの作用方向に平行な対角線３ａとこれに直交する対角線３ｂとを持つ略菱形の領域に設定されている。これによれば、加工硬化領域３の引張力Ｆの作用方向における長さが、当該方向に平行な菱形の対角線３ａの近傍部分では長く、この対角線３ａから引張力Ｆの作用方向と直交する方向に離れるのに従って短くなる。ここで、加工硬化領域３の引張力Ｆの作用方向における長さが短くなると、素材１が伸び易くなる。そのため、プレス成形時における素材１の伸び率は、対角線３ａの近傍部分から離れるのに従って徐々に大きくなる。従って、破断危険箇所２が存在する対角線３ａの近傍部分での素材１の伸び率を小さく抑えて、破断危険箇所２での割れを有効に防止できると共に、伸び率が或る部分で急変することにより発生する割れも防止できる。

また、加工硬化部４の非形成部分が引張力の作用方向に連続して延在すると、この延在部分での局部伸びを生ずる可能性がある。そこで、加工硬化部４は、加工硬化部の非形成部分が引張力Ｆの作用方向に連続して延在することを阻止できるように、千鳥状に、且つ、引張力Ｆの作用方向に隣接する加工硬化部４同士が引張力Ｆの作用方向と直交する方向にオーバーラップするように配置されている。そのため、加工硬化領域３内での素材１の伸びが効果的に抑制される。

更に、対角線３ａに近い部分に存する加工硬化部４のオーバーラップ量(引張力Ｆの作用方向に隣接する加工硬化部４同士の引張力Ｆの作用方向と直交する方向の重なり代)を図中Ｌ１で示すように比較的大きく取り、破断危険箇所２での伸びを確実に抑制できるようにしている。一方、対角線３ａから離れた部分に存する加工硬化部４では、オーバーラップ量が図中Ｌ２，Ｌ３で示す如く次第に減少するようにしている。これにより、プレス成形時における素材１の伸び率が、対角線３ａの近傍部分から離れるのに従って大きくなり、伸び率の急変による割れの発生が可及的に防止される。

尚、本実施形態では、加工硬化部４の形状を引張力Ｆの作用方向と直交する方向に長手の楕円形とし、対角線３ａから離れた加工硬化部４の長さを短くすることにより、これら加工硬化部４を菱形の加工硬化領域３に収めた状態で、オーバーラップ量を減少させるようにしている。加工硬化部４の寸法は、長径が５〜１５ｍｍ程度、短径が３〜１０ｍｍ程度である。

尚、加工硬化部４の形状は楕円形に限るものではなく、例えば、図３に示す第２実施形態のように、加工硬化部４の形状を直径５〜１０ｍｍ程度の円形としても良い。第２実施形態は、プレス成形時に主の引張力Ｆに加えてこれに直交する方向に二次的な引張力Ｆ´が作用する部分に設定する加工硬化領域３を示している。このように２方向の引張力Ｆ，Ｆ´が作用する場合には、加工硬化部４の非形成部分が何れの引張力Ｆ，Ｆ´の作用方向にも連続して延在しないように加工硬化部４を２方向に関して千鳥状に配置する。尚、主引張力Ｆの作用方向に平行な対角線３ａから離れた部分では、加工硬化部４が主引張力Ｆの作用方向に隣接する加工硬化部４に対し該方向と直交する方向に殆どオーバーラップしていないが、若干オーバーラップさせるようにしても良い。

また、破断危険箇所２がポンチ肩部に対応する部分、即ち、製品のコーナアール部に存在する場合、加工硬化部４のコーナアール部の曲率に沿う方向の寸法がコーナアール部の断面周長以上になると、コーナアール部の周長全体に加工硬化部４が掛かる可能性がある。その結果、コーナアール部のスプリングバック量が大きくなり、成形精度が悪化する。従って、加工硬化部４のコーナアール部の曲率に沿う方向の寸法は、コーナアール部の断面周長より小さくすることが望ましい。

以上、素材１を絞り成形する場合について説明したが、本発明はバルジ張り出し成形といった他のプレス成形における素材の割れ防止対策としても有効である。

本発明のプレス成形方法の実施に使用するプレス金型の一例を示す図。素材の加工硬化領域の形状及び加工硬化部のレイアウトの一例を模式的に示す図。素材の加工硬化領域の形状及び加工硬化部のレイアウトの他の例を模式的に示す図。

符号の説明

１…素材、２…破断危険箇所、３…加工硬化領域(所定領域)、４…加工硬化部

Claims

板状の素材をプレス成形するのに先立って、プレス成形時の割れの発生基点となる素材の破断危険箇所を予測し、この破断危険箇所を内包する素材の所定領域に、圧縮加工による局部的な加工硬化部を複数形成し、プレス成形時の素材の割れを抑制するようにしたプレス成形方法において、
破断危険箇所を中心とし、プレス成形時の引張力の作用方向に平行な対角線を持つ略菱形の領域を前記所定領域に設定することを特徴とするプレス成形方法。
加工硬化部は、加工硬化部の非形成部分が引張力の作用方向に連続して延在することを阻止するように千鳥状に配置されることを特徴とする請求項１に記載のプレス成形方法。
加工硬化部は、引張力の作用方向に隣接する加工硬化部同士が引張力の作用方向と直交する方向にオーバーラップし、且つ、このオーバーラップ量が前記対角線に近い部分に存する加工硬化部に比し前記対角線から離れた部分に存する加工硬化部では減少するように配置されることを特徴とする請求項２に記載のプレス成形方法。