JP2005177790A - 金属板の曲げ加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 金型形状を工夫することにより、従来法と同じプレス成形で鞍反りの生成を抑制した金属板のＵ曲げ加工製品を得る。
【解決手段】 金属板をダイとパンチを用いたプレス成形法でＵ曲げ加工する際、ダイ１とダイ１’の間に凸部４を備えたパッド３を配置し、先端面に凹部６を有するパンチ５を使用して、鋼板Ｓに、Ｕ曲げとは反対方向の曲げも付与して、両者の曲げによる反りを相殺させ、製品に現れる鞍反りを抑制する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、鞍反りを抑制した金属板のＵ曲げ加工方法に関する。

例えば、Ｖ字型あるいは図１に示すようなＵ字型の断面形状を有する長尺体がフレーム材等として多く用いられている。
ところが、金型を用いてこのような断面形状を有する長尺材をプレス成形する際、図２に見られるような、いわゆる“鞍反り”が発生する。曲げ部の外側表面部では短手方向への引張り応力Ｐ１によって長手方向に板が縮み、曲げ部の内側表面部では短手方向への圧縮応力Ｐ２によって長手方向に板が伸びた結果、プレス製品が鞍状に反ったものである。
図１に示すようなＵ字型の断面形状を有する長尺体であっても、プレス成形で曲げ加工すると図３に見られような“鞍反り”が生じる。
鞍反りが生じたＵ曲げ加工材はそのままでは使用し難いので、曲げ加工後に反りの矯正を行っている。このため、フレーム材等としてもＵ曲げ加工材はコスト高となっている。

フレーム材等の長尺体に曲げ加工を施す際、この鞍反りが大きな問題になるので、“鞍反り”の生成量を極力少なくするための各種曲げ加工方法が提案されている。
例えば特許文献１では、適宜分割した長さのパンチ及びダイを用い、プレス時にパンチ及びダイに組みごとに鞍反りと同方向の反りを与えて板の隣り合うパンチ及びダイの継目にあたる部分に鞍反りとは逆方向の微弱な折曲げ部を形成することが提案されている。
また、特許文献２では、ダイを複数に分割するともに、分割されたダイの上面高さを、中央部を高く、両端部を低く配置して、稜線を鞍反りとは逆方向に反られた態様にプレス曲げ加工し、金属板をパンチと分割ダイで挟んだ状態のまま、ダイの中央部が分割するように、ダイをそれぞれ逆の曲げ線方向に引張り力を作用させることが提案されている。さらに、特許文献３では、２分割できるパッドとパンチで金属板の曲げ線を拘束した状態のまま、曲げ線方向にパッドを中央部から分割させ、金属板を曲げ線方向に引っ張る力を作用させることが提案されている。

特開平２−１４７１２０号公報 特開平６−２３８３４０号公報 特開平１０−０５８０４３号公報

しかしながら、引用文献１〜３で提案されている方法は、機構が複雑であり、金型、特にダイに細かな細工を施し、しかも鞍反り量に見合った細かな調整を行う必要がある。このため、コスト高となるばかりでなく、生産性も良くない。
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、ダイにさほどのコストがかからず、プレス加工も従来と全く同じ手法で行うことができて、鞍反り生成を抑制した金属板のＵ曲げ加工方法を提供することを目的とする。

本発明の金属板の曲げ加工方法は、その目的を達成するため、ダイとパンチを用いたプレス成形法で金属板をＵ曲げ加工する際、ダイとダイの間に上面に凸部を備えたパッドを配置するとともに、先端面に凹部を有するパンチを使用することを特徴とする。

本発明では、まず、ダイとパンチで金属板を曲げる際、パンチの先端面に凹部を設けることで、曲げ端部と接触するパンチの面積を狭くし、単位面積当りの加圧力を上げることにより、金属板の曲げ部の板厚方向に圧縮応力を発生させている。これにより、図２で示された外側面の引張り応力Ｐ１と内側面の圧縮応力Ｐ２を小さくし、鞍反りを低減している。
本発明ではまた、上面形状が凸になされたパッドを用いている。このため、Ｕ曲げ加工したときに、曲げ部と曲げ部の間の平坦部に前記曲げとは逆の曲げが付与される態様となるため、曲げに伴う引張りの応力と圧縮の応力が相殺しあい、結果的に、Ｕ曲げ加工品に残存する応力が小さくなって、鞍反りとなって現れる量が少なくなるものである。
本発明法により、長尺のＵ曲げ加工品であっても、鞍反り量が少ないので、矯正を行うことなく、そのままフレーム材等に使用できる。このため、フレーム材等を低コストで生産性良く製造することができる。

通常、ダイとパンチを用いてプレス成形により金属板に曲げ加工を施そうとするとき、金属板の組成や製造履歴の違いによる材質の点を別にすると、プレス機自体の能力，加工速度，潤滑の状況等により、成形品の加工精度は大きく変化する。
しかし、本明細書中では、プレス機自体の能力，加工速度，潤滑の状況等は考慮せず、金型の形状のみについて検討した。

本発明の特徴である、ダイとダイの間に凸状パッドを配置し、先端面に凹部を有するパンチを備えたプレス装置としては、例えば図４に示されるようなものを用いる。
すなわち、ダイ１とダイ１’の間には、スプリング２で付勢されたパッド３が備えられており、パッド３の上面には凸部４が設けられている。ダイ１の側部には、Ｒｄの曲率で連接された傾斜面が、折曲げ加工品のフランジ角度に応じた角度θで設けられている。なお、上記凸部の高さや幅は、相殺すべき鞍反り量に応じて予め設定されている。高さが高いほど、幅が広いほど急峻な曲げ加工が付与されることになるので、鞍反りの相殺量としては多くなる。

パンチ５の先端面には、凹部６がパンチ５の両先端と曲率Ｒｐの突条部７を形成するように設けられている。パンチ５に設けた凹部６の深さや幅には、パッド３に設けた凸部４の高さや幅ほどの意味はない。凹部６の深さは、前記パッド３の上面凸部４の高さと同じかあるいはそれよりも大きくすることが好ましい。凹部６の幅はパッド３の幅と同じかあるいはそれよりも狭くすることが好ましい。また当然にそのような形状になる。
先端突条部７の曲率Ｒｐは、前記ダイの曲率Ｒｄとの相互作用で、鞍反りの生成を抑制する作用を有する。突条部７の曲率Ｒｐが小さいほど、またダイの凹部曲率Ｒｄが大きいほど、鞍反りの生成を抑制する作用は大きくなる。

一般に、Ｕ曲げ加工品に発生する鞍反りは、製品のフランジ長さや曲げ角度（図４中のθ）によって変わってくる。したがって、その鞍反りを相殺させるためには、予備的な実験を繰り返し、最適なＲｐ，Ｒｄ、パッド３の上面凸部４の高さや幅を製品形状に応じて予め設定する必要がある。
なお、上記設定に当たっては、曲げ加工される金属板の材質やプレス機の能力、あるいはプレス条件違いが影響するので、これらの違いを考慮して各種最適条件を予め設定する必要があることは言うまでもない。

圧延方向に対して、平行なＬ方向，垂直なＣ方向，４５度の角度のＢ方向について、表１に示すような機械的特性を有するＳＵＳ４３１のステンレス鋼板（板厚１．２ｍｍ，幅４３ｍｍ，長さ６２９ｍｍ）を供試材として、Ｌ方向を長手方向とする断面形状が図１のＵ曲げ加工品を製造した。
プレス成形用の金型として、図４に示すようなものを用いた本発明例，図５に示すようなものを用いた従来例，及びパンチのみ図４に示す凹部付きパンチを用いた参考例で、曲げ加工を施した。
なお、金型寸法として、図４，５における、パンチ５の先端部幅：３０ｍｍ，ダイ１とダイ１’の間の凹部幅：３０ｍｍ，パッド３の幅：２９ｍｍ，Ｒ１及びＲｐ：１．０ｍｍ，Ｒｄ：３．３ｍｍ，θ：４２度，パンチ５に設けた凹部の深さ：０．６ｍｍ，同じく幅：２９ｍｍ，パッド３上に設けた凸部４の高さ０．６ｍｍ，同じく幅：２２ｍｍを採用した。

各プレス成形品について、成形品を平坦なテーブル上に載置し、各測定点の高さをハイトゲージで測定することにより、鞍反り量を測定した。なお、測定は、図６に示すように、６２９ｍｍの長さの中心位置を基準に、５０ｍｍの間隔を空けた箇所で行った。また、各条件で３本の成形品を作製し、３つの測定値の平均値で表わした。
その測定結果を図７に示す。
測定結果からもわかるように、Ｕ曲げ長尺体のプレス曲げ加工には、先端に凹部を有するパンチと、上面に凸部を有するパッドを使用した本発明例では、従来例や参考例と比べて、反り量が少なくなっている。
曲げ加工時に生成しやすい反りを互いに逆方向の曲げ加工を導入することで相殺させ、結果的に鞍反りの生成量が少ないＵ曲げ加工品を得ることができる。

Ｕ曲げ加工品の一例を説明する断面図 鞍反りの生成状況を説明する図 Ｕ曲げ加工品の鞍反り量を説明する図 本発明方法で用いるダイとパッド及びパンチの形状を説明する図 従来の方法で用いるダイとパッド及びパンチの形状を説明する図 プレス成形品の反り量の測定箇所を説明する図 実施例でプレス成形したときの反り量の測定結果を表示した図

符号の説明

１，１’：ダイ ２：スプリング ３：パッド ４：凸部 ５：パンチ
６：凹部 ７：凸状部
Ｓ：鋼板

Claims (1)

1. ダイとパンチを用いたプレス成形法で金属板をＵ曲げ加工する際、ダイとダイの間に上面に凸部を備えたパッドを配置するとともに、先端面に凹部を有するパンチを使用することを特徴とする金属板の曲げ加工方法。
   

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