JP2009113054A - Press-drawing method for aluminum alloy plate, and panel press-drawn by the same method - Google Patents

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彰 田尻
Yoichi Ueno
洋一 上野
Katsumi Koyama
克己 小山
Toshio Komatsubara
俊雄 小松原
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize increase in machining speed in press-drawing of aluminum alloy plate, in which the increase is substantially not practiced because of generation of forming defects, such as cracks and wrinkles, though the increase is strongly desired from both view points of improvements of formability and productivity. <P>SOLUTION: A slide is not lowered at a constant speed through the whole stroke from a top dead center to a bottom dead center, but the relative speed of a slide and a cushion pad is lowered when an upper die is brought into contact with a work. Thereby, blank-holding force is surely generated by clamping a part of the work with a blank holder connected to the cushion pad and the upper die. Further, the lowering speed of the slide is raised after the contact, so that the machining speed in the press-drawing, which is performed with a lower punch fixed below the work and with the upper die, is raised. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、アルミニウム合金板材のプレス絞り成形方法及びその成形パネルに関するものである。   The present invention relates to a method of press-drawing an aluminum alloy sheet and a molded panel thereof.

近年、自動車の燃費削減のために車体の軽量化が進められている。その対策の一つとして、従来、軟鋼板等のプレス絞り成形パネルが用いられていた自動車ボディシートに、より軽量なアルミニウム合金板材のプレス絞り成形パネルを用いることが行われている。しかし、アルミニウム合金板材は、軟鋼板と比べるとプレス絞り成形性が劣り、自動車ボディシートの中でも複雑な形状を有する部位や深い側壁を有する部位を一体成形することができず、アルミニウム合金板材の適用には制約があった。このことから、アルミニウム合金板材のプレス絞り成形性を向上させる加工方法の開発が強く望まれている。   In recent years, weight reduction of the vehicle body has been promoted in order to reduce the fuel consumption of automobiles. As one of the countermeasures, a press-drawn panel of a lighter aluminum alloy plate material has been used for an automobile body sheet that has conventionally used a press-drawn panel such as a mild steel plate. However, aluminum alloy sheet is inferior in press drawability compared to mild steel sheet, and it is impossible to integrally form parts having complex shapes and parts having deep side walls in automobile body sheets. There were limitations. For this reason, development of a processing method for improving the press drawability of the aluminum alloy sheet is strongly desired.

図1には摩擦磨耗や潤滑の分野でよく知られたストライベック線図を示す(下記非特許文献1)。横軸は潤滑油の粘度ηと摺動面の相対速度Vの積を面圧Pで割った値である。この線図においてAからDの領域では、相対速度Vを速くすることで摩擦係数μを小さくすることができる。一般的にプレス成形における潤滑状態は、境界潤滑から混合潤滑の領域にあると言われている。   FIG. 1 shows a Stribeck diagram that is well known in the field of friction wear and lubrication (Non-Patent Document 1 below). The horizontal axis represents a value obtained by dividing the product of the viscosity η of the lubricating oil and the relative speed V of the sliding surface by the surface pressure P. In the region from A to D in this diagram, the friction coefficient μ can be reduced by increasing the relative speed V. Generally, it is said that the lubrication state in press molding is in the range from boundary lubrication to mixed lubrication.

そして、プレス成形において、ダイやブランクホルダーとワーク間の摩擦係数を低減することは、成形性を向上させる手段としてきわめて有効である。これらのことからプレス成形において、加工速度を上昇させることが、成形性を向上させる有効な手段として期待される。   In press molding, reducing the coefficient of friction between the die or blank holder and the workpiece is extremely effective as a means for improving the moldability. For these reasons, increasing the processing speed in press molding is expected as an effective means for improving moldability.

また、加工速度を上昇させることは、生産性を向上させる点からも望ましいことである。   Also, increasing the processing speed is desirable from the viewpoint of improving productivity.

上記した理由から、アルミニウム合金板材のプレス絞り成形加工において加工速度を上昇させることが強く望まれている。本発明は、この目的を達成するためになされたものであるが、結果的にいうと、後述するようにプレス成形装置の中でも特にサーボプレス機に大きく着目するところとなった。サーボプレス機に関する各種特許文献や非特許文献としては、下記特許文献1〜4及び非特許文献2などが有る。
特開平10−277797号公報 特開2004−17098号公報 特開2006−122997号公報 特開2006−255787号公報 『潤滑の物理化学』桜井俊男、幸書房、1974年、p.19 『塑性と加工』第47巻、第546号、2006年、p.18
For the reasons described above, it is strongly desired to increase the processing speed in press-drawing of an aluminum alloy sheet. The present invention has been made in order to achieve this object. As a result, as described later, a servo press machine is particularly focused on among press forming apparatuses as will be described later. Examples of various patent documents and non-patent documents related to the servo press include the following patent documents 1 to 4 and non-patent document 2.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-277797 JP 2004-17098 A JP 2006-122997 A JP 2006-255787 A “Physical Chemistry of Lubrication” Toshio Sakurai, Yuki Shobo, 1974, p. 19 “Plasticity and Processing”, Vol. 47, No. 546, 2006, p. 18

上記した通り、アルミニウム合金板材のプレス絞り成形加工において、加工速度を上昇させることが強く望まれている。
ところが一方で、絞り加工速度を上昇させると、割れ、しわといった成形不良が発生し易くなってしまう場合が多い。
As described above, it is strongly desired to increase the processing speed in the press drawing process of an aluminum alloy sheet.
On the other hand, if the drawing speed is increased, molding defects such as cracks and wrinkles are likely to occur.

そこで、アルミニウム合金板材の絞り成形において、前述のように成形性向上及び生産性向上の両面から見ると加工速度を上昇させることが強く望まれているにも拘らず、割れ、しわといった成形不良の発生の問題から現実には絞り加工速度は余り上げられないでいるのが実情である。   Therefore, in the drawing of aluminum alloy sheets, it is strongly desired to increase the processing speed from the viewpoint of improving the formability and improving the productivity as described above. In reality, the drawing speed cannot be increased so much due to the problem of occurrence.

本発明者らは上記の課題を解決して、割れ、しわといった成形不良の発生を抑制しつつアルミニウム合金板材の絞り加工速度を上昇させる方法について検討した。
絞り加工速度の上昇に伴い割れ、しわといった成形不良が発生し易くなってしまう原因につき本発明者らは鋭意検討を進めた結果、次のようなメカニズムであることが分かった。即ち、ワークの絞り成形の際にスライドが高速で下降してきて上型ダイとブランクホルダー上に載置されたワークとがそのまま高速で接すると、スライドの押圧力がブランクホルダー、クッションピンを介して一気にクッションパッドに伝達されるところとなり、このときには大重量のスライドとクッションパッドが衝突するような状態となりクッションパッドに瞬間的に大きな衝撃荷重が作用することから、しわ押さえ荷重は所定の目標値に対して大きく変動してしまうためである。
The present inventors have studied a method for solving the above problems and increasing the drawing speed of an aluminum alloy sheet while suppressing the occurrence of forming defects such as cracks and wrinkles.
As a result of diligent investigations on the cause of forming defects such as cracks and wrinkles that are likely to occur as the drawing speed increases, the inventors have found that the mechanism is as follows. In other words, when the workpiece is drawn, the slide descends at a high speed and the upper die and the workpiece placed on the blank holder come into contact with each other at a high speed. At this time, it is transmitted to the cushion pad, and at this time, a large slide and the cushion pad collide with each other, and a large impact load momentarily acts on the cushion pad. This is because it fluctuates greatly.

上記衝撃荷重を小さくするためには、上型ダイとワークとが当接する時の、スライドとクッションパッドの相対速度を低く(ソフトタッチ)することが考えられる。
しかし、スライド下降速度を低くしたままでは、前記した絞り成形性向上が図れないばかりでなく、ストローク数が減少し、生産性が低下することになる。
In order to reduce the impact load, it is conceivable that the relative speed of the slide and the cushion pad is lowered (soft touch) when the upper die and the work come into contact with each other.
However, if the slide lowering speed is kept low, the above-described drawability cannot be improved, and the number of strokes is reduced, thereby reducing productivity.

そこで、好ましいのは、上型ダイとワークとが当接する時のスライドとクッションパッドの相対速度は低くすることにより、衝撃荷重を小さく(ソフトタッチ)してクッションパッドに接続されたブランクホルダーと前記上型ダイとでワークの一部を狭持することによるワークしわ押え力を確実に発生させるようにすると共に、前記当接後は前記スライドの下降速度を高めることにより、前記当接後前記スライドと同じ速度で下降させるクッションパッドに接続されたブランクホルダーと前記上型ダイとでワークの一部を狭持することによるワークしわ押え力を保持しつつ、ワークの下方位置に固定された下型パンチと前記上型ダイとで行なうワークの絞り成形の加工速度を高めるようにすることである。即ち、スライドは上死点から下死点までの全ストロークを一定の速度で下降させるのではなく、上型ダイとワークとが当接する時にはスライドをゆっくり下降させ、下型パンチと前記上型ダイとでワークの絞り成形加工を行なう時にはスライドの下降速度を高めるようにすることが好ましいことに想到して本発明を完成するに到ったものである。   Therefore, it is preferable that the relative speed between the slide and the cushion pad when the upper die and the work come into contact with each other is reduced, so that the impact load is reduced (soft touch) and the blank holder connected to the cushion pad is The wrinkle pressing force of the workpiece by reliably pinching a part of the workpiece with the upper die is surely generated, and the slide after the contact is increased by increasing the descending speed of the slide after the contact. The lower mold is fixed at the lower position of the workpiece while holding the workpiece wrinkle pressing force by sandwiching a part of the workpiece with the blank holder connected to the cushion pad that is lowered at the same speed as the upper die. It is to increase the processing speed of the drawing of the workpiece performed by the punch and the upper die. In other words, the slide does not lower the entire stroke from the top dead center to the bottom dead center at a constant speed, but slowly lowers the slide when the upper die and the workpiece come into contact with each other, so that the lower die punch and the upper die Thus, the present invention has been completed by conceiving that it is preferable to increase the descending speed of the slide when drawing the workpiece.

即ち、本願の第1発明は、上型ダイを取り付けたスライドを上死点から下降させて、クッションパッドに接続されたブランクホルダーと前記上型ダイとでワークの一部を狭持することによりワークしわ押え力を発生させた後、前記スライド及び前記クッションパッドを同時に下降させることによりワークしわ押え力を保持しつつワークの下方位置に固定された下型パンチと前記上型ダイとでワークの絞り成形加工を行なうアルミニウム合金板材のプレス成形方法において、前記上型ダイとワークとが当接する時のスライド下降速度Aよりも、前記スライドと前記クッションパッドを同時に下降させる時のスライド下降速度Bを高くしたことを特徴とするアルミニウム合金板材のプレス成形方法である。   That is, the first invention of the present application lowers the slide attached with the upper die from the top dead center, and sandwiches a part of the workpiece between the blank holder connected to the cushion pad and the upper die. After generating the work wrinkle pressing force, the lower die punch fixed at the lower position of the work while holding the work wrinkle pressing force by simultaneously lowering the slide and the cushion pad and the upper die In the press forming method of the aluminum alloy sheet material that performs the drawing process, the slide lowering speed B when the slide and the cushion pad are simultaneously lowered is lower than the slide lowering speed A when the upper die and the workpiece are in contact with each other. It is a press forming method of an aluminum alloy sheet characterized by being raised.

第2発明は、上記第1発明において、上型ダイとワークとが当接する時のスライド下降速度Aに対する、スライドと前記クッションパッドを同時に下降させる時のスライド下降速度Bの最大値Bmの比R=Bm/Aを1.2以上にしたことを特徴とするアルミニウム合金板材のプレス成形方法である。
第3発明は、上記第2発明において、Rを1.7以上にしたことを特徴とするアルミニウム合金板材のプレス成形方法である。
第4発明は、上記第3発明において、Rを3.0以上にしたことを特徴とするアルミニウム合金板材のプレス成形方法である。
また、第5発明は、上記第1発明のアルミニウム合金板材が破断伸び20%以上、引張強さ200MPa以上である5000系もしくは6000系アルミニウム合金板材であることを特徴とする成形パネルである。
The second invention is the ratio R of the maximum value Bm of the slide lowering speed B when the slide and the cushion pad are simultaneously lowered with respect to the slide lowering speed A when the upper die and the work are in contact with each other. = Bm / A is 1.2 or more. This is a press forming method of an aluminum alloy sheet.
A third invention is a press molding method of an aluminum alloy plate material according to the second invention, wherein R is 1.7 or more.
A fourth invention is a press molding method of an aluminum alloy sheet material according to the third invention, wherein R is 3.0 or more.
The fifth invention is a molded panel characterized in that the aluminum alloy sheet of the first invention is a 5000 or 6000 series aluminum alloy sheet having a breaking elongation of 20% or more and a tensile strength of 200 MPa or more.

本発明によれば、アルミニウム合金板材のプレス絞り成形において、割れ、しわといった不良の発生は抑止しながら、成形加工性を高めることが出来ると共に、加工速度を上昇させることから生産性を向上させることが出来る。   According to the present invention, in press drawing forming of an aluminum alloy sheet, it is possible to improve forming workability while suppressing the occurrence of defects such as cracks and wrinkles, and increase the processing speed, thereby improving productivity. I can do it.

第1発明乃至第5発明を具体的に実現するためには、加圧条件を所望の通りに制御し得るプレスを用いるようにすればよい。これには、スライド下降速度を制御するためにスライド駆動機構に駆動モータやフライホイールやクラッチブレーキを備えた機械式プレスを用いることが出来る。しかし、それらは概して構造が大層複雑になってしまうと共に、加圧条件を所望の通りに制御することも困難である場合が多い。   In order to specifically realize the first to fifth inventions, a press capable of controlling the pressing conditions as desired may be used. For this, a mechanical press provided with a drive motor, a flywheel, and a clutch brake in the slide drive mechanism can be used to control the slide lowering speed. However, they generally become very complex in structure and are often difficult to control the pressing conditions as desired.

そこで、本発明者らは多面的な見地から検討を進めた結果、スライド駆動機構にサーボモータを使用するサーボプレスを用いるようにすることが上記目的を達成するために極めて有効な手段であることを見出した。サーボプレスでは、フライホイールやクラッチブレーキの使用を避けられると共に、加圧条件を容易に所望の通りに制御し得る点に注目したものである(前記特許文献1、前記特許文献2)。   Therefore, as a result of investigations from various viewpoints, the present inventors have found that using a servo press that uses a servo motor for the slide drive mechanism is an extremely effective means for achieving the above object. I found. In the servo press, attention is paid to the point that the use of a flywheel and a clutch brake can be avoided and the pressurization condition can be easily controlled as desired (Patent Document 1 and Patent Document 2).

本発明の実施の態様について、さらに詳説する。
例えば前記特許文献4には、スライドとクッションパッドの昇降動作を制御して衝撃荷重を緩和する方法が提案されている。具体的には、スライドを上死点から下降させ、上型とワークとが当接するかまたは近接したときにスライドを停止させ、スライドを停止させた状態を維持しつつクッションパッドを徐々に上昇させることにより、スライドとクッションパッドの相対速度を略ゼロにして当接させる方法である。
The embodiment of the present invention will be further described in detail.
For example, Patent Document 4 proposes a method of relaxing the impact load by controlling the lifting and lowering operations of the slide and the cushion pad. Specifically, the slide is lowered from the top dead center, the slide is stopped when the upper mold and the work come into contact with each other, or the cushion pad is gradually raised while the slide is stopped. In this way, the relative speed of the slide and the cushion pad is made substantially zero to make contact.

図2は単動プレスの構成を示す模式図である(特許文献4の図5)。
プレス機械においては、上部に位置するスライドと下部に位置するボルスタとが互いに対向するように設けられる。スライドは上方のクラウンに内蔵されたスライド駆動機構から動力を受けて昇降動作をする。スライドの下部には上型ダイが取り付けられる。一方、ボルスタはベッドの上部に固定されており、ボルスタの上部には下型パンチが取り付けられる。ボルスタ及び下型パンチには上下方向に貫通する複数の孔が設けられ、この孔にはクッションピンが挿通される。クッションピンの上端は下型パンチの凹部分に設けられたブランクホルダーの下部に当接し、クッションピンの下端はベッド内に設けられたダイクッションのクッションパッドに当接する。ベッドの内壁面間にはビームが設けられ、ビームでダイクッションが支持される。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of a single-acting press (FIG. 5 of Patent Document 4).
In the press machine, a slide located at the upper part and a bolster located at the lower part are provided so as to face each other. The slide moves up and down by receiving power from a slide drive mechanism built in the upper crown. An upper die is attached to the lower part of the slide. On the other hand, the bolster is fixed to the upper part of the bed, and a lower punch is attached to the upper part of the bolster. The bolster and the lower die punch are provided with a plurality of holes penetrating in the vertical direction, and cushion pins are inserted into the holes. The upper end of the cushion pin contacts the lower part of the blank holder provided in the concave portion of the lower die punch, and the lower end of the cushion pin contacts the cushion pad of the die cushion provided in the bed. A beam is provided between the inner wall surfaces of the bed, and the die cushion is supported by the beam.

プレス加工の際にはブランクホルダー上にワーク(加工対象:ブランクシート)が載置される。スライドと共に上型ダイが下降すると、上型ダイの凸部とワークが当接する。そして上型ダイの凸部とブランクホルダーとでワークが狭持されて、しわ押さえがなされる。さらにスライド及び上型ダイが下降すると、ワークは上型ダイと下型パンチによって、絞り成形がなされる。この際、クッションパッド、クッションピン、及びブランクホルダーは一体となって上方への付勢力を発生させつつ下降する。   In press working, a work (work object: blank sheet) is placed on a blank holder. When the upper die is lowered together with the slide, the convex portion of the upper die is brought into contact with the workpiece. The workpiece is held between the convex portion of the upper die and the blank holder, and the wrinkle is pressed. When the slide and the upper die are further lowered, the work is drawn by the upper die and the lower die punch. At this time, the cushion pad, the cushion pin, and the blank holder are integrally lowered while generating an upward biasing force.

前記特許文献1及び前記特許文献2によれば、サーボプレスを用いることでスライドモーションを自由に制御でき、多工程加工や複合加工により生産性の向上や成形性の改善が期待できることが示されている。また前記特許文献3では、絞り加工とピアス加工の複合加工により加工時間を短縮できることが提案されている。さらに絞り加工終了後に、下死点からスライドを再上昇、下降する間にピアス加工を行うことで、設備負荷を軽減できることが紹介されている。前記非特許文献2では、スライドモーション制御により、鋼板の成形性が向上したことが紹介されている。   According to Patent Document 1 and Patent Document 2, it is shown that slide motion can be freely controlled by using a servo press, and that productivity improvement and moldability improvement can be expected by multi-step processing and composite processing. Yes. In Patent Document 3, it is proposed that the machining time can be shortened by a combined machining of drawing and piercing. Furthermore, it has been introduced that the equipment load can be reduced by performing piercing while the slide is raised and lowered again from the bottom dead center after drawing. In Non-Patent Document 2, it is introduced that the formability of the steel sheet is improved by the slide motion control.

以下、本発明を更に詳細に説明する。
図3には、サーボプレスを用いて本発明を実施したときのスライドモーションを、縦軸をスライド位置、横軸を時間として模式図で表わした。なお、同図には、本発明によらずにクランクプレスを用いて普通にプレスしたときのスライドモーションも、参考のために示してある。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
In FIG. 3, the slide motion when the present invention is carried out using a servo press is schematically shown with the vertical axis representing the slide position and the horizontal axis representing time. In addition, in the same figure, the slide motion when it is normally pressed using a crank press irrespective of the present invention is also shown for reference.

図3において、上死点aからb点までのスライド下降開始域での下降速度は、プレス仕様に応じて設定することができるが、速いほど生産性向上効果が大きい。   In FIG. 3, the descent speed in the slide descent start region from the top dead center a to the b point can be set according to the press specifications.

減速開始点bからスライド下降速度を低下させ始めて、ダイとブランクホルダーが当接する点cに到った時には所定の下降速度にまで低下するように制御する。本発明者らが検討した結果、上型ダイとワークとが当接する時のスライドとクッションパッドの望ましい相対速度Aは、クッションパッドに接続されたブランクホルダーの重量やしわ押え荷重により最適値が存在し、一義的には定まらない。例えば、3000kNのプレスで、重量が200Kgのブランクホルダーを使用し、しわ押え荷重75kNの場合、100m/s以下の速度が適当である。相対速度が100mm/s以上であると、前記上型ダイとブランクホルダーとでワークの一部を狭持直後に、しわ押え荷重が大きく変動し不安定になり、絞り加工で割れやしわなどの不具合が発生する。望ましくは80mm/s以下である。   Control is performed so that the slide lowering speed starts to decrease from the deceleration start point b, and when reaching the point c where the die and the blank holder come into contact, the slide lowering speed decreases to a predetermined lowering speed. As a result of investigations by the present inventors, the desired relative speed A between the slide and the cushion pad when the upper die and the workpiece contact each other has an optimum value depending on the weight of the blank holder connected to the cushion pad and the wrinkle presser load. However, it is not determined uniquely. For example, when a blank holder having a weight of 200 kg is used with a 3000 kN press and a wrinkle pressing load is 75 kN, a speed of 100 m / s or less is appropriate. When the relative speed is 100 mm / s or more, the wrinkle presser load fluctuates greatly and becomes unstable immediately after pinching a part of the workpiece with the upper die and the blank holder, and cracks and wrinkles are caused by drawing. A malfunction occurs. Desirably, it is 80 mm / s or less.

相対速度の下限値については、生産性に影響がない範囲で遅くすることが望ましい。本発明によれば、前記上型ダイとブランクホルダーとでワークの一部を狭持直後に、絞り成形を開始することが可能である。しかし、スライドを減速させてダイとワークを当接させることで、しわ押え荷重の衝撃的な上昇や大きな荷重変動は抑制できるものの、しわ押え荷重の変動を瞬時にゼロにすることは不可能である。そこで、上型ダイとブランクホルダーとでワークの一部を狭持直後から絞り開始までの間に、必要によりタイムラグ(c点からd点)を設けることが望ましい。この区間において、しわ押え荷重の変動をさらに抑制することが可能である。   About the lower limit of the relative speed, it is desirable to slow down as long as productivity is not affected. According to the present invention, it is possible to start drawing immediately after sandwiching a part of the workpiece with the upper die and the blank holder. However, by decelerating the slide and bringing the die into contact with the workpiece, it is possible to suppress the wrinkle presser load's impact rise and large load fluctuations, but it is impossible to instantaneously reduce the wrinkle presser load fluctuations to zero. is there. Therefore, it is desirable to provide a time lag (from the point c to the point d) as needed between the time immediately after the part of the work is held between the upper die and the blank holder until the start of drawing. In this section, it is possible to further suppress fluctuations in the wrinkle presser load.

次にしわ押え工程後に前記スライドと前記クッションパッドを同時に下降させて前記上型ダイと前記下型パンチとでワークを絞り成形する。この絞り成形工程(d点からe点)でのスライドとクッションパッドの下降速度、すなわち絞り成形速度は100mm/s以上、望ましくは150mm/s以上とすることが効果的である。ここで、絞り成形速度とは絞り工程中の最大速度Bmをいう。   Next, after the wrinkle pressing step, the slide and the cushion pad are simultaneously lowered, and the work is drawn by the upper die and the lower die punch. In this drawing process (from point d to point e), it is effective that the slide and cushion pad descending speed, that is, the drawing speed is 100 mm / s or more, preferably 150 mm / s or more. Here, the drawing speed is the maximum speed Bm during the drawing process.

本発明者らが鋭意実験検討した結果、アルミニウム合金板の絞り成形においては、成形速度を速くすることで、成形性が向上することを確認した。絞り成形においては、割れや擦り傷の発生を防止するため、一般的に潤滑油が使用される。前述したように成形速度を速くすると、潤滑油を使用したときの工具とワークの摩擦係数の低減効果により潤滑性が改善され、絞り成形性が向上すると考えられる。100mm/s未満では潤滑性の向上効果が小さく、アルミニウム合金板材の成形限界を拡大させる効果が少ない。   As a result of extensive studies by the inventors, it has been confirmed that the formability is improved by increasing the forming speed in the drawing of the aluminum alloy plate. In drawing molding, lubricating oil is generally used to prevent the occurrence of cracks and scratches. As described above, when the molding speed is increased, it is considered that the lubricity is improved by the effect of reducing the friction coefficient between the tool and the workpiece when the lubricating oil is used, and the drawability is improved. If it is less than 100 mm / s, the effect of improving lubricity is small, and the effect of expanding the forming limit of the aluminum alloy sheet is small.

本発明者らは、加圧能力3000kNのサーボプレス(商品名:コマツ ハイブリッドACサーボプレスH2F)により最適条件を実験検討したが、最適な減速条件や成形速度については、使用するプレスの能力、金型条件等により変わるため、個々の条件により最適化が必要である。速度設定の目安としては、上型ダイとワークが当接するときの速度についてはプレス能力と金型条件により、しわ押え力の変動が生じない最高速度に設定することが望ましく、それには数回のトライアンドエラーが必要となる。   The present inventors experimentally studied the optimum conditions with a servo press (trade name: Komatsu Hybrid AC Servo Press H2F) with a pressurizing capacity of 3000 kN. Since it varies depending on the mold conditions, etc., optimization is required according to individual conditions. As a guideline for speed setting, it is desirable to set the speed at which the upper die and the workpiece come into contact with each other to the maximum speed at which the wrinkle pressing force does not fluctuate depending on the press capacity and mold conditions. Try and error is required.

絞り成形時の速度上昇については、上型ダイとクッションパッドが当接するときの速度に対してわずかな上昇でも効果はあるが、使用するプレス機械の能力に応じた、できるだけ速い速度とすることが望ましい。具体的には、上型ダイとワークとが当接する時のスライド下降速度Aに対する、スライドと前記クッションパッドを同時に下降させる時のスライド下降速度Bの最大値Bmの比R=Bm/Aを1.2以上とすることが望ましい。好ましくはRを1.7以上、さらに好ましくはRを3.0以上とすることで、上型ダイとワークの当接直後のしわ押え力の変動を抑え、絞り成形性の向上も効果的に実現させることができる。   As for the speed increase at the time of drawing, a slight increase in the speed when the upper die and the cushion pad abut can be effective, but the speed should be as fast as possible depending on the capacity of the press machine used. desirable. Specifically, the ratio R = Bm / A of the maximum value Bm of the slide lowering speed B when the slide and the cushion pad are simultaneously lowered with respect to the slide lowering speed A when the upper die and the work are in contact with each other is set to 1. .2 or more is desirable. Preferably, R is set to 1.7 or more, and more preferably, R is set to 3.0 or more, so that fluctuation of the wrinkle pressing force immediately after contact between the upper die and the workpiece is suppressed, and the improvement of drawability is also effective. Can be realized.

Bmの最大値は大きい程効果があるが、現状のプレス機械では数百mm/s程度が限界である。Rを大きくする程、上型ダイとワークとが当接した後、スライドを加速する(スライドと前記クッションパッドを同時に下降させる時のスライド下降速度を所望の値にまで高める)のに多大のパワーを必要とするようになってしまうので、Rの値は個々の加工対象に応じて必要最小限の程度に留めることが現実的である。   The larger the maximum value of Bm, the more effective, but the current press machine has a limit of several hundred mm / s. The larger R is, the more power is required to accelerate the slide after the upper die and the workpiece are in contact (to increase the slide lowering speed when the slide and the cushion pad are simultaneously lowered to a desired value). Therefore, it is realistic that the value of R is kept to the minimum necessary level according to each processing object.

戻り工程(下死点eから上死点f)に関しては、随意に制御すればよいが、プレス速度の最高値に設定することで、生産性の向上が図れる。   The return process (from bottom dead center e to top dead center f) may be arbitrarily controlled, but productivity can be improved by setting the maximum pressing speed.

アルミニウム合金に関しては、成形性および強度の点で5000系、もしくは6000系が適当である。
5000系アルミニウム合金板は強度が高く、成形性が良好なことから様々な用途に用いられている。6000系アルミニウム合金板は、5000系に比べ若干成形性は劣るが、塗装焼付け時に強度が上昇する特性を有しており、近年フード等の自動車用パネルとして採用されている。いずれも鋼板に比べ成形性が劣ることから、改善が望まれている。良好な成形性を確保するためには、20%以上の破断伸びと200MPa以上の引張強さが必要である。破断伸びが20%未満では、高い張出し性が要求される成形の場合、割れが発生しやすくなる。深絞り性が要求される成形では、引張強さが高いことが有利であり、200MPa未満では割れが発生しやすくなる。従ってより高い成形性が求められる場合には、20%以上の破断伸びと200MPa以上の引張強さが必要である。
As for the aluminum alloy, 5000 series or 6000 series is suitable in terms of formability and strength.
The 5000 series aluminum alloy sheet is used for various applications because of its high strength and good formability. The 6000 series aluminum alloy sheet is slightly inferior in formability to the 5000 series, but has a characteristic that the strength is increased at the time of coating baking, and has recently been adopted as an automotive panel such as a hood. Since all have inferior formability compared to steel plates, improvements are desired. In order to ensure good moldability, an elongation at break of 20% or more and a tensile strength of 200 MPa or more are required. If the elongation at break is less than 20%, cracking tends to occur in the molding requiring high stretchability. In molding that requires deep drawability, it is advantageous that the tensile strength is high, and cracking tends to occur at less than 200 MPa. Therefore, when higher formability is required, a breaking elongation of 20% or more and a tensile strength of 200 MPa or more are required.

次に本発明の実施例について説明する。
板厚1mmのJIS5182−O材を用い、サーボプレスにより150mm×300mm×深さ45mmの角筒成形を実施した。(参考までに、JIS5182−O材のTS(引張強さ)、YS(耐力)、EL(伸び)を表1に示す。)
Next, examples of the present invention will be described.
Using a JIS5182-O material with a plate thickness of 1 mm, a rectangular cylinder was formed with a servo press of 150 mm × 300 mm × depth 45 mm. (For reference, TS (tensile strength), YS (yield strength), and EL (elongation) of JIS5182-O material are shown in Table 1.)

Figure 2009113054
Figure 2009113054

クランクプレスモードでは最高速度80mm/s、150mm/s、可変速モードでは、スライドの初期降下速度600mm/s、減速時の下降速度80mm/sソフトタッチ有り、絞り成形時の最高速度は80mm/s(R=1.0)、150mm/s(R=0.53)、200mm/s(R=0.40)の3条件とした、潤滑油は自動車材用市販防錆油R303Pを用いた。 In the crank press mode, the maximum speed is 80 mm / s, 150 mm / s, and in the variable speed mode, the initial descent speed of the slide is 600 mm / s, the descent speed is 80 mm / s when decelerating, and the maximum speed during drawing is 80 mm / s. The commercially available rust preventive oil R303P for automobile materials was used as the lubricating oil with three conditions of (R = 1.0), 150 mm / s (R = 0.53), and 200 mm / s (R = 0.40).

結果を表2に示す。   The results are shown in Table 2.

Figure 2009113054
Figure 2009113054

最高速度80mm/sで、しわ押え荷重を変更して成形したところ、しわ押え荷重50kNでは、クランクプレスモードでも、可変速モードでも成形可能であった。しわ押え荷重75kN、100kNではいずれの条件においてもパンチコーナー部で割れが発生した。
絞り成形時の最高速度を150mm/s(R=0.53)とした場合、しわ押え荷重75kNでソフトタッチ有りの可変速モードでは成形可能であった。一方クランクプレスモードでは、割れは発生しなかったもののパンチコーナー部にくびれが発生した。さらに最高速度を200mm/s(R=0.40)まで上げた可変速モードによる成形ではしわ押え荷重100kNでも成形可能であった。
When forming with the maximum speed of 80 mm / s and changing the wrinkle presser load, it was possible to form in the crank press mode and the variable speed mode with the wrinkle presser load of 50 kN. At the wrinkle presser loads of 75 kN and 100 kN, cracks occurred at the punch corners under any conditions.
When the maximum speed at the time of drawing was set to 150 mm / s (R = 0.53), molding was possible in the variable speed mode with soft touch with a wrinkle presser load of 75 kN. On the other hand, in the crank press mode, cracks did not occur, but constriction occurred at the punch corner. Further, in the molding in the variable speed mode in which the maximum speed was increased to 200 mm / s (R = 0.40), the molding was possible even with a wrinkle presser load of 100 kN.

板厚1mmのAA6022−T4材を用いて同様の角筒成形を実施した。(参考までに、AA6022−T4材のTS(引張強さ)、YS(耐力)、EL(伸び)を表1に示す。)
結果を表3に示す。
The same square tube molding was performed using AA6022-T4 material having a plate thickness of 1 mm. (For reference, TS (tensile strength), YS (yield strength), and EL (elongation) of AA6022-T4 material are shown in Table 1.)
The results are shown in Table 3.

Figure 2009113054
Figure 2009113054

最高速度150mm/sでは、しわ押え荷重50kNの場合はクランクプレスモードでも、可変速モード(R=0.50)でも成形可能であった。クランクプレスモードの場合、しわ押え荷重75kN、100kNではパンチコーナー部で割れが発生した。可変速モード(R=0.50)の場合は、しわ押え荷重100kNでは割れが発生したものの、75kNではくびれ発生に留まった。最高速度を300mm/s(R=0.25)まで上げた可変速モードによる成形ではしわ押え荷重75kNまで成形可能、100kNではくびれが発生したが、クランクプレスモードに比べ改善が見られた。
At a maximum speed of 150 mm / s, molding was possible both in the crank press mode and in the variable speed mode (R = 0.50) when the wrinkle presser load was 50 kN. In the case of the crank press mode, cracks occurred in the punch corner portion at wrinkle presser loads of 75 kN and 100 kN. In the case of the variable speed mode (R = 0.50), cracking occurred at a wrinkle presser load of 100 kN, but constriction occurred at 75 kN. Molding in the variable speed mode with the maximum speed increased to 300 mm / s (R = 0.25) can be molded up to a wrinkle presser load of 75 kN. Necking occurred at 100 kN, but improved compared to the crank press mode.

摩擦磨耗や潤滑の分野で知られているストライベック線図Stribeck diagram known in the field of friction wear and lubrication 単動プレスの構成を示す模式図Schematic diagram showing the configuration of a single-acting press サーボプレスを用いて本発明を実施したときのスライドモーションを表わす模式図Schematic diagram showing slide motion when the present invention is implemented using a servo press

Claims (5)

上型ダイを取り付けたスライドを上死点から下降させて、クッションパッドに接続されたブランクホルダーと前記上型ダイとでワークの一部を狭持することによりワークしわ押え力を発生させた後、前記スライド及び前記クッションパッドを同時に下降させることによりワークしわ押え力を保持しつつワークの下方位置に固定された下型パンチと前記上型ダイとでワークの絞り成形加工を行なうアルミニウム合金板材のプレス成形方法において、前記上型ダイとワークとが当接する時のスライド下降速度Aよりも、前記スライドと前記クッションパッドを同時に下降させる時のスライド下降速度Bを高くしたことを特徴とするアルミニウム合金板材のプレス成形方法。   After the slide with the upper die attached is lowered from the top dead center and a part of the workpiece is clamped by the blank holder connected to the cushion pad and the upper die, the work wrinkle pressing force is generated. An aluminum alloy plate material that performs drawing processing of a workpiece with a lower die punch that is fixed at a lower position of the workpiece and the upper die while maintaining a workpiece wrinkle pressing force by simultaneously lowering the slide and the cushion pad. In the press forming method, an aluminum alloy characterized in that a slide lowering speed B when simultaneously lowering the slide and the cushion pad is made higher than a slide lowering speed A when the upper die and the workpiece are in contact with each other. Press molding method for plate materials. 請求項1において、上型ダイとワークとが当接する時のスライド下降速度Aに対する、スライドと前記クッションパッドを同時に下降させる時のスライド下降速度Bの最大値Bmの比R=Bm/Aを1.2以上にしたことを特徴とするアルミニウム合金板材のプレス成形方法。   In Claim 1, the ratio R = Bm / A of the maximum value Bm of the slide lowering speed B when the slide and the cushion pad are simultaneously lowered with respect to the slide lowering speed A when the upper die and the workpiece contact each other is set to 1. A method for press-forming an aluminum alloy sheet, characterized in that it is 2 or more. 請求項2において、Rを1.7以上にしたことを特徴とするアルミニウム合金板材のプレス成形方法。   3. The press forming method for an aluminum alloy sheet according to claim 2, wherein R is 1.7 or more. 請求項1において、Rを3.0以上にしたことを特徴とするアルミニウム合金板材のプレス成形方法。   2. The press forming method for an aluminum alloy sheet according to claim 1, wherein R is 3.0 or more. 請求項1のアルミニウム合金板材が破断伸び20%以上、引張強さ200MPa以上である5000系もしくは6000系アルミニウム合金板材であることを特徴とする成形パネル。   2. The molded panel according to claim 1, wherein the aluminum alloy sheet is a 5000 or 6000 series aluminum alloy sheet having a breaking elongation of 20% or more and a tensile strength of 200 MPa or more.
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