JP2008272764A - 金属板の薄板プレス成形における伸びフランジ性評価試験方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ハット型断面を有する自動車用実部品の伸びフランジ形状設計指針もしくは設計限界を策定するのに直接利用可能な伸びフランジ性評価結果を得るための評価試験方法を提供する。
【解決手段】パンチ及びダイスを用いて、Ｖ字状に切断したコーナーを対向する２辺に有する金属製のブランクをプレス成形してハット型断面の成形品とすることにより金属板の伸びフランジ成形性を評価する試験方法であって、前記ブランクの第１及び第２のコーナーの曲率半径Ｒ１、Ｒ２［ｍｍ］、第１及び第２の開き角θ１、θ２［度］及び第１及び第２のフランジ高さＨ１、Ｈ２［ｍｍ］ならびにブランクの幅Ｗ［ｍｍ］のブランク形状変数のうち少なくとも１種以上を変えて、繰り返しプレス成形を行い、前記ブランク形状変数と伸びフランジ性の評価マップを作成し、成形限界を求めることを特徴とする薄板プレス成形における金属板の伸びフランジ性評価試験方法。
【選択図】図５

Description

本発明は主に、金属板をプレス成形加工することにより、例えば自動車用部品などを設計・製造するにあたり、伸びフランジ割れを回避する設計形状を評価するための試験方法に関するものである。

金属薄板のプレス成形加工により自動車部品を製造する際の成形不具合として、伸びフランジ割れが知られている。伸びフランジ割れは薄板の縁部が伸ばされて割れが発生する破断現象である。従来割れ評価に利用されてきた球頭パンチ張出成形や円筒パンチ張出成形により得られる成形限界線図（FLD）は板内部の破断現象を取り扱っているため、伸びフランジ割れの評価には適さない。

伸びフランジ成形性の評価方法としては穴拡げ試験が一般的に利用されるが、実際の自動車用部品の伸びフランジ部は丸穴の穴拡げ成形とは異なる非軸対称形状を有する場合が少なくない。この場合、軸対称変形を生じる穴拡げ成形とは異なり、図１に示すような非軸対称変形を生じる。このため穴拡げ試験ではこの非軸対称変形の影響すなわち形状因子の影響を反映することはできない。

実部品形状を想定した伸びフランジ性評価試験方法としては非特許文献１に挙げられる実部品を模したモデル形状の成形試験がある。この試験では直線部分とコーナーR部とから構成される縁部を有するブランクをプレス成形することにより、実部品伸びフランジ部に近い形状の成形試験を実施可能にしている。しかしながら実際の部品設計や工程設計においては単一形状の割れ有無のみを問題にするのではなく、複数種類考えられる形状の中から伸びフランジ割れを生じない最適形状を選定する必要に迫られるため、形状因子を変化させてその影響を調査することが可能な評価試験方法および評価結果が要求される。

加えて非特許文献１の試験方法ではウェブ部に対して縦壁部をフランジアップにより成形する場合のみが想定されており、この場合縦壁部の縁部に伸びフランジ変形が課せられる。しかしながら図２に示すごとくハット型断面形状Scを有する部品を成形する場合、縦壁部ｂのみならずハットのつばに相当するフランジ部ｃにも伸びフランジ変形が課せられ、フランジ部縁部での伸びフランジ割れの危険が発生する。このようなハット型断面の形状は自動車車体のセンターピラーやフロントサイドメンバー等の部品において見られ、それらの成形時の伸びフランジ性を評価することは成形性の事前予測および部品形状決定において重要である。更にこのようなハット型断面部品は図３の工程説明図に示されるように板押えD（図４参照）を用いない加工によりプレス下死点近傍でフランジ部が成形される場合と、図４の工程説明図に示される板押えDを使用した加工により成形初期からフランジ部の成形が開始される場合の２種類の工法により製造可能である。これら2種類の工法では成形品が受ける加工中のひずみ履歴はそれぞれ異なるため、最終成形品形状が同じであったとしてもそれらの伸びフランジ性は区別して評価する必要がある。

更に同一部品形状の成形においても、ブランクの切り出し加工方法により伸びフランジ成形性が変化することも知られている。例えば打抜き加工によりブランクを作成する場合は打抜きクリアランスにより伸びフランジ性が変化することが知られるし、またレーザー切断でブランクを作成した場合は一般に打抜き加工によるブランクよりも伸びフランジ性が向上する。この影響により、試作段階でレーザー切断したブランクでは割れが認められないが、量産段階で打抜きブランクの成形を実施すると伸びフランジ割れが発生し問題化する事例が知られる。このため形状因子のみならず量産部品のブランク加工方法すなわち打抜き加工の影響も評価試験に反映する必要があると考えられる。

第57回塑性加工連合講演会 講演論文集 第137頁

本発明はハット型断面形状を有する自動車用実部品の伸びフランジ形状設計指針又は設計限界を策定するのに直接利用可能な伸びフランジ性評価結果を得るための評価試験方法の提供を目的とする。

本発明は以下をその要旨とする。
発明１はパンチ及びダイスを用いて、Ｖ字状に切断したコーナーを対向する２辺に有する金属製のブランクをプレス成形してハット型断面の成形品とすることにより金属板の伸びフランジ成形性を評価する試験方法であって、前記ブランクの第１及び第２のコーナーの曲率半径Ｒ１、Ｒ２［ｍｍ］、第１及び第２の開き角θ１、θ２［度］、及び第１及び第２のフランジ高さＨ１、Ｈ２［ｍｍ］ならびにブランクの幅Ｗ［ｍｍ］のブランク形状変数のうち少なくとも１種以上を変えて、繰り返しプレス成形を行い、前記ブランク形状変数と伸びフランジ性の評価マップを作成し、成形限界を求めることを特徴とする金属板の伸びフランジ性評価試験方法である。
ただし、伸びフランジ性は直径ａ１［ｍｍ］のスクライブドサークル又は間隔ｂ１［ｍｍ］のグリッドを予めブランクに描いて、試験後の直径をａ２［ｍｍ］、グリッド間隔をｂ２［ｍｍ］としたとき、
伸びフランジ性評価値＝（ａ２−ａ１）／ａ１×１００［％］又は
（ｂ２−ｂ１）／ｂ１×１００［％］
で表される。

発明２はパンチ及びダイスを用いて、Ｖ字状に切断したコーナーを対向する２辺に有する金属製のブランクをプレス成形してハット型断面の成形品とすることにより金属板の伸びフランジ成形性を評価する試験方法であって、前記パンチ及び前記ダイスのそれぞれＶ字状を形成するコーナーの曲率半径Ｒｐ１、Ｒｐ２，Ｒｄ１，Ｒｄ２［ｍｍ］及び開き角θｐ１、θｐ２、θｄ１、θｄ２［度］、並びに前記パンチ及び前記ダイスのそれぞれコーナー肩部からコーナー底部までの高さＨｐ，Ｈｄ［ｍｍ］の金型形状変数のうち少なくとも１種以上を変えて、繰り返しプレス成形を行い、前記金型形状変数と伸びフランジ性の評価マップを作成し、成形限界を求めることを特徴とする金属板の伸びフランジ性評価試験方法である。
ただし、伸びフランジ性は直径ａ１［ｍｍ］のスクライブドサークル又は間隔ｂ１［ｍｍ］のグリッドを予めブランクに描いて、試験後の直径をａ２［ｍｍ］、グリッド間隔をｂ２［ｍｍ］としたとき、
伸びフランジ性評価値＝（ａ２−ａ１）／ａ１×１００［％］又は
（ｂ２−ｂ１）／ｂ１×１００［％］
で表される。

発明３は前記ブランクの第１及び第２のコーナーの曲率半径Ｒ１、Ｒ２［ｍｍ］、第１及び第２の開き角θ１、θ２［度］及び第１及び第２のフランジ高さＨ１、Ｈ２［ｍｍ］のブランク形状変数のうち少なくとも１種以上を変えて、繰り返しプレス成形を行い、前記ブランク形状変数及び前記金型形状変数と伸びフランジ性の評価マップを作成し、成形限界を求めることを特徴とする前記発明２記載の金属板の伸びフランジ性評価試験方法である。

発明４は前記ブランク形状変数及び前記金型形状変数の何れか又は両方のうち２種以上を変えて繰り返し試験を行い、前記２種以上のうちのいずれか一つの第１の変数と前記２種以上のうちの他の一つの第２の変数で伸びフランジ性又は割れ発生の有無の評価マップを作成し、成形限界を求めることを特徴とする前記発明１〜３の何れか１項に記載の金属板の伸びフランジ性評価試験方法である。

発明５は板押さえを用いてプレス成形することを特徴とする前記発明１〜４の何れか１項に記載の金属板の伸びフランジ性評価試験方法である。

発明６は金属板を打抜き加工することによりブランクを作成することを特徴とする前記発明１〜５の何れか１項に記載の金属板の伸びフランジ性評価試験方法である。

発明７は前記コーナー部を打ち抜き加工する際の打抜きクリアランス及びパッド圧のブランク打抜き条件の何れか又は両方を変えてブランクを作成し、ブランク打抜き条件を含めて成形限界を求めることを特徴とする前記発明６記載の金属板の伸びフランジ性評価試験方法である。

本発明によれば、金属板のプレス成形加工における伸びフランジ性へ形状因子が与える影響を調査するとともに最適形状選定に有効な伸びフランジ性の評価マップを提供でき、かつ実ブランクの打抜き加工方法の影響をも試験結果に反映可能である。又、成形時の板押えの有無による工法の影響も反映可能である。これらのことにより実部品の設計段階において割れを生じない最適な伸びフランジ形状を採用することを容易にし、設計・試作工程の短縮、さらには新製品開発コストの低減に寄与する。

本発明者らは伸びフランジ部の形状変数であるコーナーの曲率半径R、直線部開き角θ、伸びフランジ高さH並びにブランク幅Ｗ[ｍｍ]（以上図５参照）を変化させて伸びフランジ成形試験を実施することによりこれら形状の影響を定量的に取り込んだ評価結果を得られる方法を発明した。かつ、成形時の板押えの有無による成形方法の影響も反映した評価結果を得られる方法を発明した。さらに、それらのブランク形状を打抜き加工方法を変えて作成することにより量産加工条件を考慮した評価結果を得られる方法をも発明した。本発明は以下を要件とする。

本発明１における評価試験方法は図１(b)に示すような非軸対称変形を生じる伸びフランジ部の成形試験を実現するため、図５に示すようにV字状の伸びフランジ部を対向する2辺に有するブランクを用いて、モデル成形品をプレス加工により成形する。このブランクの伸びフランジ部形状は以下のブランク形状変数により規定される。すなわち、第１及び第２のコーナーの曲率半径Ｒ１、Ｒ２［ｍｍ］、第１及び第２の開き角θ１、θ２［度］及び第１及び第２のフランジ高さＨ１、Ｈ２［ｍｍ］ならびにブランクの幅Ｗ［ｍｍ］である。なお、ブランクは略平板状に形成されており、第１のコーナーと第２のコーナーは、ブランクの長さ方向において互いに対向する側に設けられている。ブランクの幅Ｗとは、ブランクの長さ方向に対して直交する方向（幅方向）の寸法である。

図５中のLp1及びLp2は第１及び第２のパンチ縁部の形状曲線であり、パンチのコーナー部がブランクに接する部分の形状曲線を示す。フランジ高さＨ１、Ｈ２［ｍｍ］はLp1及びLp2からブランク縁部までの距離として定義される。すなわちブランク中央部（幅方向における中央部）の全長Htotal、パンチとパッドに挟まれるブランク平坦部の中央部長さHflatに対して、Hflat+H1+H2＝Htotalを満たすようなフランジ高さＨ１、Ｈ２［ｍｍ］が指定される必要がある。Ｈ１、Ｈ２［ｍｍ］は第１及び第２のコーナーの成形力のバランスを保つために近い値にして試験することが望ましいが、パッド圧が十分に高く２箇所のコーナー部の変形が相互に影響しない場合には異なる値にて試験実施してもよい。

これら変数のうち少なくとも1種以上が異なるブランクを複数用意しておき、予めスクライブドサークルまたはグリッドを転写しておく。成形金型によりブランクが成形加工された後、亀裂発生箇所のスクライブドサークルの直径またはグリッドの辺長変化から面内主ひずみを求めて、伸びフランジ性評価値として穴縁限界ひずみを評価する。転写するスクライブドサークルの初期直径またはグリッドの初期辺長は板厚以上10mm以下が望ましい。

なお、伸びフランジ性を評価するにあたり、径ａ１［ｍｍ］のスクライブドサークル又は間隔ｂ１［ｍｍ］のグリッドを予めブランクに描いて、試験後の直径をａ２［ｍｍ］、グリッド間隔をｂ２［ｍｍ］としたとき、伸びフランジ性評価値＝（ａ２−ａ１）／ａ１×１００［％］又は（ｂ２−ｂ１）／ｂ１×１００［％］で表される。

図６にパンチ形状変数およびダイ形状変数の説明図を示す。成形に使用するパンチのコーナー曲率半径Rｐ1、Rp2および開き角θp1、θｐ2、あるいはダイスのコーナー曲率半径Rd1、Rd2および開き角θd1、θｄ2はブランク形状と同一のものを用意して試験実施する。フランジ高さH1、H2およびブランクの幅Wは模擬する実部品形状を考慮して設定する。また割れ発生にはばらつきが伴うことがあるため、同一ブランク形状においての成形試験を最低3回以上繰り返して、そのうち1回以上の割れ発生が認められた際に成形失敗と判断することが望ましい。またパッド背圧が低すぎるとウェブ部が十分に抑えきれず、2箇所のフランジ部の伸びフランジ変形が影響しあう恐れが発生するため、パッド背圧は十分に高くする必要がある。パッド背圧の適正値はブランクの板厚・強度により変わるため、これを調査するための予備試験を実施することが望ましい。

試験結果として、選択されたブランク形状変数に対して成形の成功もしくは失敗をプロットすることにより、成形の成功又は失敗を示すマップ（割れ発生の有無の評価マップ）が得られる。また、ブランク形状変数に対して伸びフランジ性評価値＝（ａ２−ａ１）／ａ１×１００［％］又は（ｂ２−ｂ１）／ｂ１×１００［％］をプロットすることにより、伸びフランジ性の評価マップが得られる。以下、本発明２〜７においても、伸びフランジ性評価値を事前に転写したスクライブドサークルまたはグリッドから求めること、成形の成功または失敗の判断基準は本発明１と同様である。

本発明２における評価試験方法はある特定のブランク形状に対して、パンチ及び前記ダイスのそれぞれＶ字状を形成するコーナーの曲率半径Ｒｐ１、Ｒｐ２，Ｒｄ１，Ｒｄ２［ｍｍ］及び開き角θｐ１、θｐ２、θｄ１、θｄ２［度］、並びに前記パンチ及び前記ダイスのそれぞれコーナー肩部からコーナー底部までの高さＨｐ，Ｈｄ［ｍｍ］の金型形状変数のうち少なくとも１種以上を変えて成形試験を実施する。その結果からパンチ形状およびダイス形状の影響を示す割れ評価マップを作成する。各変数の説明は図６に示される。

本発明３における評価試験方法はブランク形状をも変数として採用し、パンチ形状、ダイス形状、ブランク形状のそれぞれが影響しあう場合の伸びフランジ割れ評価マップを取得するための試験方法である。すなわちパンチ形状、ダイス形状、ブランク形状いずれも複数種類の形状水準を用意し、成形試験を実施する。

本発明４における評価試験方法は、2種類以上の形状変数に対する伸びフランジ性評価マップを取得するための試験方法である。この場合の伸びフランジ性評価マップは複数の形状変数に対して成形成功もしくは失敗の結果が割り当てられる。

本発明５における評価試験方法は、板押さえを用いてドロー成形法により伸びフランジ部をプレス成形することにより、板押さえ力の影響に対する伸びフランジ性評価マップを取得するための試験方法である。成形力と板押さえ力を区別して設定する必要があるため、例えばダブルアクションのプレス機を用いて、インナスライドにパンチを、アウタスライドに板押えを設置して成形試験を実施することが望ましい。

本発明６における評価試験方法においては、量産加工にて多用される打抜き加工の伸びフランジ成形性に及ぼす影響を調査すべく、規定のパンチ、ダイスにより成形されるブランクの形状を打ち抜き加工によって作成する。この場合、伸びフランジ成形を受けるＶ字状のコーナー部が打抜き加工によって作成される必要があり、それ以外の伸びフランジ変形を生じない直辺部分については必ずしも打抜き加工に依らずに作成されてもよい。打抜きクリアランスは量産にて多用される5〜25％の範囲の値に固定して実施することが望ましい。

本発明７における評価試験方法においては、量産加工に多用される打抜き加工によりブランクが作成される場合を模擬し、同一のブランク形状に対して複数水準の打抜きクリアランスにて作成したブランクを用意し、コーナー部を打ち抜き加工する際の打抜きクリアランスの影響に対して伸びフランジ性評価マップを作成する。ブランク作成時の打抜きクリアランスは量産にて多用される5〜25％の範囲の値から3水準以上を選択して実施することが望ましい。

本発明の実施例１として、図７に示すような伸びフランジ性の評価試験用成形金型を作成し、試験を実施した。金型はパンチＡ、ダイスＢ、パッドCの３部品から構成され、それぞれが独立に交換可能な金型構成にしてある。図７中の板押えDは本実施例では使用しなかった。Eはブランクである。図６に金型形状変数（パンチ形状変数およびダイ形状変数）の説明図を示す。表１に示す3種類の形状を有するパンチとダイスを用意した。1形状あたり2種の異なる形状水準の伸びフランジ部を成形可能である。パンチおよびダイのコーナーの曲率半径Rｐ1とRd1、Rp2とRd2は等しくなるように、又パンチおよびダイのコーナーの開き角θｐ1とθｄ1、θp2とθd2は等しくなるように組み合わせて使用した。また、パンチのコーナー曲率半径Rｐ1、Rp2は、ブランクのコーナーの曲率半径Ｒ１、Ｒ２［ｍｍ］にそれぞれ等しく、パンチのコーナーの開き角θｐ1、θｐ２は、ブランクのコーナーの開き角θ1、θ２にそれぞれ等しくした。ダイのコーナー曲率半径Rｄ1、Rｄ2も、ブランクのコーナーの曲率半径Ｒ１、Ｒ２［ｍｍ］にそれぞれ等しく、ダイのコーナーの開き角θｄ1、θｄ２も、ブランクのコーナーの開き角θ1、θ２にそれぞれ等しくした。

ブランクの供試材には板厚1.6mm、引張強さ780MPa級冷延鋼板を用いた。ブランク幅Wを140mmで一定とした。伸びフランジ変形を受けるＶ字状のコーナー部については専用の打抜き金型を用いて打抜き加工により作成したブランクを用意した。板厚1.6mmの薄板材を基準として11%の打抜きクリアランス、パッド背圧５トンの条件で打抜き加工を施した。ブランク形状変数のうち、コーナー部形状Ｒ、θは表１に示すパンチ形状Ｒｐ、θｐと同じ寸法形状の3水準を用意した。コーナー部の形状は全部で6水準になる。フランジ高さHは40、45、50、55、60mmの５水準で変えたブランクを用意した。

以上の金型およびブランクを用意することで、ブランクのフランジ高さH1、H2、パンチのコーナー曲率半径Rｐ1（＝Ｒｄ1＝R1）、Rp2（＝Rd2=R2）、パンチのコーナー開き角θｐ1（＝θｄ1＝θ1）、θp2（＝θd2＝θ2）の6種の形状因子を変化させて成形試験を実施した。今回、同一条件下での成形試験を3回繰り返して実施し、3個全ての試験片にて伸びフランジ割れ発生が認められなかった場合のみ成功、3個中1個でも割れ発生が認められた試験片については成形失敗と判定した。

図８に成形試験の結果得られた割れ発生の有無の評価マップを示す。図８中のコーナー曲率半径Rの水準はR1とR2を合わせた4水準、開き角θはθ1とθ2を合わせた3水準である。同様に成形高さHもH1とH2とを合わせて表示してある。割れ発生の有無については、成形成功の場合（割れが発生しなかった場合）を○印で、成形失敗の場合（割れが発生した場合）を×印で表した。この評価マップから成形成功の条件範囲内であれば、その成形は伸びフランジ割れを生じずに成形可能なことが判り、実部品の設計指針として活用することが可能である。

また図９にブランク形状変数を横軸、伸びフランジ性評価値を縦軸とするグラフである伸びフランジ性の評価マップを示す。コーナー曲率半径R1（＝Ｒｐ1＝Ｒｄ1）、R2（＝Rｐ2＝Rｄ2）が大きいほどコーナー部でのひずみ発生は小さくなる。また開き角θ1（＝θｐ1＝θｄ1）、θ2（＝θｐ2＝θｄ2）が大きいほどにコーナー部で発生するひずみが小さくなる。このようにブランク、パンチ、ダイの形状因子によって伸びフランジ割れ危険性が変化することが定量的に評価可能となった。

本発明の実施例２として、上記実施例１に同じ図７に示す伸びフランジ性の評価試験用成形金型を用いて試験を実施した。金型はパンチＡ、ダイスＢ、パッドC、板押えDの４部品から構成され、それぞれが独立に交換可能な金型構成にしてある。板押え荷重は全ての試験で10トンを負荷した。図６に金型形状変数（パンチ形状変数およびダイ形状変数）の説明図を示す。表１に示す3種類の形状を有するパンチとダイスを用意した。1形状あたり2種の異なる形状水準の伸びフランジ部を成形可能である。パンチおよびダイのコーナーの曲率半径Rｐ1とRd1、Rp2とRd2は等しくなるように、又パンチおよびダイのコーナーの開き角θｐ1とθｄ1、θp2とθd2は等しくなるように組み合わせて使用した。パッド形状はパンチ形状に、板押え形状はダイ形状と同じになるように作成してある。

ブランクの供試材には板厚1.6mm、引張強さ780MPa級冷延鋼板を用いた。ブランク幅Wを140mmで一定とした。伸びフランジ変形を受けるＶ字状のコーナー部については専用の打抜き金型を用いて打抜き加工により作成したブランクを用意した。板厚1.6mmの薄板材を基準として11%の打抜きクリアランス、パッド背圧５トンの条件で打抜き加工を施した。ブランク形状変数のうち、コーナー部形状Ｒ、θは表１に示すパンチ形状Ｒｐ、θｐと同じ寸法形状の3水準を用意した。コーナー部の形状は全部で6水準になる。フランジ高さHは40、45、50、55、60mmの５水準で変えたブランクを用意した。

以上の金型およびブランクを用意することで、ブランクのフランジ高さH1、H2、パンチのコーナー曲率半径Rｐ1（＝Ｒｄ1＝R1）、Rp2（＝Rd2=R2）、パンチのコーナー開き角θｐ1（＝θｄ1＝θ1）、θp2（＝θd2＝θ2）の6種の形状因子を変化させて成形試験を実施した。今回、同一条件下での成形試験を3回繰り返して実施し、3個全ての試験片にて伸びフランジ割れ発生が認められなかった場合のみ成功、3個中1個でも割れ発生が認められた試験片については成形失敗と判定した。

図１０に成形試験の結果得られた割れ発生の有無の評価マップを示す。成形成功の場合を○印で、成形失敗の場合を×印で表した。この評価マップから成形成功の条件範囲内であれば、その成形は伸びフランジ割れを生じずに成形可能なことが判り、実部品の設計指針として活用することが可能である。

また図１１にブランク形状変数を横軸、伸びフランジ性評価値を縦軸とするグラフである伸びフランジ性の評価マップを示す。コーナー曲率半径R1（＝Ｒｐ1＝Ｒｄ1）、R2（＝Rｐ2＝Rｄ2）が大きいほどコーナー部でのひずみ発生は小さくなる。また開き角θ1（＝θｐ1＝θｄ1）、θ2（＝θｐ2＝θｄ2）が大きいほどにコーナー部で発生するひずみが小さくなる。このようにブランク、パンチ、ダイの形状因子によって伸びフランジ割れ危険性が変化することが定量的に評価可能となった。

本発明の実施例３として、上記実施例１で用いた伸びフランジの評価試験用成形金型を用いて後述する試験を実施した。表１に示した３水準のパンチおよびダイス形状のうち、金型形状水準２を用いた。すなわちＲp1＝Ｒd1＝60mm、Rp2＝Rd2＝100mm、θｐ1＝θｄ1＝θp2＝θd2＝120°の金型を用いた。伸びフランジ成形時には板押えは用いずに成形を実施した。

ブランクの供試材には板厚1.6mm、引張強さ780MPa級冷延鋼板を用いた。ブランク形状変数については幅W＝140mm、Ｒ＝60mm、θ＝120°で一定とした。伸びフランジ変形を受けるV字状のコーナー部については専用の打抜き金型を用いて打抜き加工により作成したブランクを用意した。この際にブランクのフランジ高さHは40、45、50、55、60mmの５水準が用意できるように調整して打抜き加工を実施した。専用打抜き金型のダイは水平面内にスライドさせることが可能であり、かつ複数の規定位置に固定できる機構を備えており、これにより複数水準の打抜きクリアランスの実現が可能である。板厚1.6mmの薄鋼板を基準として5%、11%、20％の3水準の打抜きクリアランスで打抜き加工を実施しブランクを用意した。また、打抜きクリアランス11%の打抜き加工において、パッド背圧0トン、2.5トン、5トンの3水準に変えて打抜き加工を実施したブランクも用意した。パッド背圧0トンの条件はパッドを取り外して打抜き加工を実施することにより実現した。

図１２に成形試験の結果得られた割れ発生の有無の評価マップを示す。成形成功の場合を○印で、成形失敗の場合を×印で表した。この評価マップから、打抜きクリアランスおよび打抜き時パッド背圧の打抜き加工条件に対する伸びフランジ割れの成形可能性が判明し、量産時の打抜き加工の影響をも考慮しての実部品設計指針として当該の評価マップを活用することが可能である。

また図１３にブランク打ち抜き条件を横軸、伸びフランジ性評価値を縦軸とするグラフである伸びフランジ性の評価マップを示す。打抜きクリアランスが僅少な場合、またパッド背圧が負荷されない場合において小さい歪で伸びフランジ割れが発生していることが定量的に把握可能である。

穴拡げ試験片（ａ）と実部品伸びフランジ（ｂ）の板縁部におけるひずみ分布の違いを示す図。 ハット型断面を有する成形部品の説明図。 板押えを使用しない場合のハット型サンプルの成形工程の説明図。 板押えを使用する場合のハット型サンプルの成形工程の説明図。 伸びフランジ性の評価試験に使用されるブランク形状とブランク形状変数の説明図。 パンチ形状変数及びダイ形状変数の説明図であり、（ａ）パンチ形状変数、（ｂ）ダイ形状変数。 伸びフランジ性の評価試験に使用される成形金型の説明図。 実施例１の試験結果より得られた割れ発生の有無の評価マップの図。 実施例１の試験結果より得られた伸びフランジ性の評価マップの形状変数に対する影響を示す図。 実施例２の試験結果より得られた割れ発生の有無の評価マップの図。 実施例２の試験結果より得られた伸びフランジ性の評価マップの形状変数に対する影響を示す図。 実施例３の試験結果より得られた割れ発生の有無の評価マップの図。 実施例３の試験結果より得られた伸びフランジ性の評価マップのブランク打抜き条件に対する影響を示す図。

符号の説明

W：評価試験用ブランクの幅
R１：評価試験用ブランクの第1のコーナーの曲率半径
R２：評価試験用ブランクの第２のコーナーの曲率半径
θ1：評価試験用ブランクのコーナーの第1の開き角
θ２：評価試験用ブランクのコーナーの第２の開き角
Lp1：第1のパンチ縁部の形状曲線
Lp2：第２のパンチ縁部の形状曲線
Htotal：ブランク中央部の全長
Hflat：パンチとパッドに挟まれるブランク平坦部の中央部長さ
H1：伸びフランジ変形を受ける第１のフランジ高さ（Hflat+H1+H2＝Htotal）
H2：伸びフランジ変形を受ける第２のフランジ高さ（Hflat+H1+H2＝Htotal）
A：パンチ
B：ダイス
C：パッド
D：板押え
E：ブランク
ａ：成形サンプルのウェブ部
ｂ：成形サンプルの縦壁部
ｃ：成形サンプルのフランジ部
Sc：成形品サンプル中央部の断面形状

Claims (7)

1. パンチ及びダイスを用いて、Ｖ字状に切断したコーナーを対向する２辺に有する金属製のブランクをプレス成形してハット型断面の成形品とすることにより金属板の伸びフランジ成形性を評価する試験方法であって、前記ブランクの第１及び第２のコーナーの曲率半径Ｒ１、Ｒ２［ｍｍ］、第１及び第２の開き角θ１、θ２［度］及び第１及び第２のフランジ高さＨ１、Ｈ２［ｍｍ］ならびにブランクの幅Ｗ［ｍｍ］のブランク形状変数のうち少なくとも１種以上を変えて、繰り返しプレス成形を行い、前記ブランク形状変数と伸びフランジ性の評価マップを作成し、成形限界を求めることを特徴とする金属板の薄板プレス成形における伸びフランジ性評価試験方法。
   ただし、伸びフランジ性評価値は直径ａ１［ｍｍ］のスクライブドサークル又は間隔ｂ１［ｍｍ］のグリッドを予めブランクに描いて、試験後の直径をａ２［ｍｍ］、グリッド間隔をｂ２［ｍｍ］としたとき、
   伸びフランジ性評価値＝（ａ２−ａ１）／ａ１×１００［％］又は
   （ｂ２−ｂ１）／ｂ１×１００［％］
   で表される。
2. パンチ及びダイスを用いて、Ｖ字状に切断したコーナーを対向する２辺に有する金属製のブランクをプレス成形してハット型断面の成形品とすることにより金属板の伸びフランジ成形性を評価する試験方法であって、前記パンチ及び前記ダイスのそれぞれＶ字状を形成するコーナーの曲率半径Ｒｐ１、Ｒｐ２，Ｒｄ１，Ｒｄ２［ｍｍ］及び開き角θｐ１、θｐ２、θｄ１、θｄ２［度］、並びに前記パンチ及び前記ダイスのそれぞれコーナー肩部からコーナー底部までの高さＨｐ，Ｈｄ［ｍｍ］の金型形状変数のうち少なくとも１種以上を変えて、繰り返しプレス成形を行い、前記金型形状変数と伸びフランジ性の評価マップを作成し、成形限界を求めることを特徴とする金属板の薄板プレス成形における伸びフランジ性評価試験方法。
   ただし、伸びフランジ性評価値は直径ａ１［ｍｍ］のスクライブドサークル又は間隔ｂ１［ｍｍ］のグリッドを予めブランクに描いて、試験後の直径をａ２［ｍｍ］、グリッド間隔をｂ２［ｍｍ］としたとき、
   伸びフランジ性評価値＝（ａ２−ａ１）／ａ１×１００［％］又は
   （ｂ２−ｂ１）／ｂ１×１００［％］
   で表される。
3. 更に、前記ブランクの第１及び第２のコーナーの曲率半径Ｒ１、Ｒ２［ｍｍ］、第１及び第２の開き角θ１、θ２［度］及び第１及び第２のフランジ高さＨ１、Ｈ２［ｍｍ］のブランク形状変数のうち少なくとも１種以上を変えて、繰り返しプレス成形を行い、前記ブランク形状変数及び前記金型形状変数と伸びフランジ性の評価マップを作成し、成形限界を求めることを特徴とする請求項２記載の金属板の薄板プレス成形における伸びフランジ性評価試験方法。
4. 前記ブランク形状変数及び前記金型形状変数の何れか又は両方のうち２種以上を変えて繰り返し試験を行い、前記２種以上のうちのいずれか一つの第１の変数と前記２種以上のうちの他の一つの第２の変数で伸びフランジ性又は割れ発生の有無の評価マップを作成し、成形限界を求めることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の金属板の薄板プレス成形における伸びフランジ性評価試験方法。
5. さらに、板押さえを用いてプレス成形することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の金属板の薄板プレス成形における伸びフランジ性評価試験方法。
6. 金属板を打抜き加工することによりブランクを作成することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の金属板の薄板プレス成形における伸びフランジ性評価試験方法。
7. 前記コーナー部を打ち抜き加工する際の打抜きクリアランス及びパッド圧のブランク打抜き条件の何れか又は両方を変えてブランクを作成し、ブランク打抜き条件を含めて成形限界を求めることを特徴とする請求項６記載の金属板の薄板プレス成形における伸びフランジ性評価試験方法。
   
   
   
   
   

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