JP2010075946A - 閉構造部材の製造方法、プレス成形装置及び閉構造部材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】閉構造部材の製造方法では、パンチ84をプレス方向へ駆動し、ブランク材24における一方の接合端部19を、フランジ加工部102からの押圧力により屈曲して、他方の接合端部21の外側に重なり合うと共に、この接合端部21を掛止する掛止フランジ部20に成形すると同時に、一対のプレス成形面96、97によりブランク材24を加圧して、このブランク材24における一対の肩部26をそれぞれ所定の形状にプレス成形する。これにより、一方の接合端部19を掛止フランジ部20に成形し、この掛止フランジ部20により他方の接合端部21を掛止して、掛止フランジ部20を接合端部21に固定できると同時に、一対の肩部26を所定の形状にプレス成形することができる。
【選択図】図6
Description
ところで、上記したような閉構造部材を製造する場合には、この閉構造部材を構成する複数個のプレス部品を、それぞれ鋼板等をプレス加工することにより成形した後、これらのプレス部品を互いに重ね合わせた状態とし、これらのプレス部品にそれぞれ形成されたフランジ部同士をヘミング接合もしくは溶接することにより、複数個のプレス部品を閉構造部材に組立てる。
本発明の請求項3に係る閉構造部材の製造に用いるプレス成形装置は、請求項1又は2記載の閉構造部材の製造方法に用いられるプレス成形装置であって、前記プレス成形型と、前記閉込み工程及び前記接合プレス工程の実行時に、前記プレス成形型を前記プレス方向へ駆動する駆動手段とを有し、前記プレス成形型は、前記閉構造部材における一対の前記接合端部の外側部分に対応する形状を有する一対のプレス成形面及び、他方の前記プレス成形面における一方の前記プレス成形面側の縁端部に形成された凹状のフランジ加工部を具備することを特徴とする。
本発明の請求項5に係る閉構造部材は、請求項1又は2記載の閉構造部材の製造方法を用いて製造される閉構造部材であって、所定の閉断面形状を有する本体部と、前記本体部における一方の接合端部が屈曲されて形成され、他方の前記接合端部の外側に重なり合うと共に、他方の前記接合端部を掛止する掛止フランジ部と、を有することを特徴とする。
また本発明に係る閉構造部材によれば、構成部品の点数を減少できると共に、その軽量化が可能になる。
(閉構造部材の構成)
図1(A)及び(B)には、それぞれ本発明の実施形態に係る閉構造部材の製造方法を用いて製造された閉構造部材が示されている。これらの閉構造部材10、12は、自動車等の車体におけるサイドメンバの一部として用いられるものであり、金属板(本実施形態では、高張力鋼板)を素材として形成されている。これらの閉構造部材10、12は、図1(A)及び(B)にそれぞれ示されるように、車両に搭載された状態を基準とし、車両の前後方向を長手方向(矢印LP方向)とする細長い筒状に形成され、長手方向に沿った両端がそれぞれ開口端とされている。
図2〜図4には、本発明の実施形態に係る閉構造部材の製造装置である第1プレス成形装置、第2プレス成形装置及び接合プレス装置の構成がそれぞれ示されると共に、これらの装置により加工を受けている製造途中の閉構造部材が示されている。なお、図2〜図4にそれぞれ示される第1プレス成形装置30、第2プレス成形装置60及び接合プレス装置80は、正六角形乃至、正六角形に対して上下方向へ若干細長い六角形の断面形状を有する閉構造部材10(図1(A)参照)を製造するためのものである。
油圧アクチュエータ36は、第1プレス成形装置30の支持フレーム(図示省略)側に固定されたシリンダ50及び、このシリンダ50の内周側に配置され、シリンダ50により高さ方向(矢印HM方向)に沿ってスライド可能に支持されたプランジャ52を備えており、プランジャ52の下端部はパンチ34の上面中央部に連結されている。油圧アクチュエータ36は、油圧制御部(図示省略)からの油圧制御に従って、パンチ34を、そのプレス成形面44がダイス32のプレス成形面38に嵌合するプレス位置(図2参照)とダイス32の上方へ離間する待機位置との間で移動させる。
油圧アクチュエータ66は、第2プレス成形装置60の支持フレーム(図示省略)側に固定されたシリンダ76及び、このシリンダ76の内周側に配置され、シリンダ76により高さ方向に沿ってスライド可能に支持されたプランジャ78を備えており、このプランジャ78の下端部はパンチ64の上端面中央部に連結されている。油圧アクチュエータ66は、油圧制御部(図示省略)からの油圧制御に従って、パンチ64を、そのプレス成形面74がダイス62のプレス成形面68に嵌合したプレス位置(図3参照)とダイス62の上方へ離間する待機位置との間で移動させる。
次に、上記した製造装置を用いて閉構造部材10を製造する方法(閉構造部材の製造方法)について説明する。
本実施形態に係る閉構造部材の製造方法では、先ず、第1プレス成形装置30を用いて第1プレス工程が行われる。この第1プレス工程では、予め所定の面形状に切断加工されたブランク材24を第1プレス成形装置30におけるダイス32のプレス成形面38とパンチ34のプレス成形面44との間に装填する。この後、油圧アクチュエータ36により待機位置にあるパンチ34をプレス位置まで下降させる。これにより、図2に示されるように、ブランク材24がプレス成形面38、44に対応する形状に成形(プレス成形)される。このとき、ブランク材24には、一対の傾斜面42、48により幅方向に沿った両端部に本体部18における一対の肩部26(図3参照)が形成される。
本実施形態に係る閉構造部材の製造方法では、接合プレス工程の完了後に、スポット溶接装置、レーザ溶接装置、アーク溶接装置等の汎用の溶接装置を用いて溶接工程が行われる。この溶接工程では、掛止フランジ部20及び接合端部21をスポット溶接、レーザ溶接、アーク溶接等の溶接方法により互いに溶接する。これにより、図1(A)に示される閉構造部材10が製造される。
また接合プレス加工と同時に、パンチ84及びインサートコア82によりブランク材24における皺が発生しやすい部分に沿ってビードを成形するようにしても良い。
本実施形態に係る閉構造部材の製造方法では、第1プレス工程及び第2プレス工程の完了後、閉込み工程にて、閉構造部材10に対応した断面形状を有するブランク材24における一対の接合端部19、21を一対の押圧カム88により互いに近接させると共に、パンチ84における他方のプレス成形面97に形成されたフランジ加工部102の底面部分を一方の接合端部19に突き当てることにより、中間部品に成形されたブランク材24の変形抵抗(スプリングバック)に抗して、一対の接合端部19、21を互いに近接させ、一方の接合端部19を他方のプレス成形面97に形成された凹状のフランジ加工部102内へ移動できるので、ブランク材24における一対の接合端部19、21間の間隔を十分に小さくしつつ、一方の接合端部19を掛止フランジ部20に成形するためのフランジ加工部102内へ移動できる。
次に、本発明の実施形態に係る接合プレス装置80におけるパンチ84の主要部分の寸法及び、その意義を実施例として説明する。
前述したように、フランジ加工部102の深さDPは、閉構造部材10の素材となるブランク材24の厚さの0.5倍以上、4.0倍以下の範囲で適宜設定されている。これは、深さDPがブランク材24の厚さの0.5倍未満である場合には、掛止フランジ部20を介して他方の接合端部21へ伝達されるフランジ加工部102からの押圧力が過大になり、接合端部21が形成された肩部26に変形(形状不良)が発生するおそれがあり、また深さDPがブランク材24の厚さの4.0倍を越える場合には、掛止フランジ部20の屈曲角θF(図7(C)参照)が設計値よりも小さくなり、掛止フランジ部20により他方の接合端部21を確実に掛止することが困難になるためである。
次に、本発明の実施形態に係る閉構造部材10、12における掛止フランジ部20の寸法及び、その意義を実施例として説明する。
前述したように、掛止フランジ部20の幅BFはブランク材板厚以上、閉構造部材の断面の周の全長の25%以下の範囲で適宜設定されている。これは、幅BFがブランク材板厚未満である場合には、掛止フランジ部20により他方の接合端部21を確実に掛止することが困難になると共に、掛止フランジ部20と接合端部21とを長手方向に沿って連続的に溶接する作業が困難になり、また幅BFが閉構造部材の断面の周の全長の25%を越える場合には、閉構造部材10、12の全重量に占める掛止フランジ部20の重量が過大になり、閉構造部材10、12の重量増加に繋がるためである。
次に、本発明の実施形態に係る閉構造部材の製造方法に従って製造された閉構造部材をそれぞれ実施例1〜3として説明すると共に、本発明の実施形態に係る閉構造部材の製造方法に反する条件で製造された閉構造部材をそれぞれ比較例1〜3として説明する。
比較例1では、厚さTBが1.2mm、引張り強度が1180MPaの冷延鋼板をブランク材24として用い、このブランク材24に対して接合プレス装置80により接合プレス工程を行い、図8(A)に示される中間部品である閉構造部材120を成形(プレス成形)した。この閉構造部材120は、略正六角形乃至、正六角形と比較して上下方向へ若干細長い六角形の断面形状を有しており、その全長が400mmとされている。また掛止フランジ部20の幅BFは10mmに設定した。
また比較例2では、厚さTBが1.2mm、引張り強度が1180MPaの冷延鋼板をブランク材24として用い、このブランク材24に対して接合プレス装置80により接合プレス工程を行い、図9(A)に示される中間部品である閉構造部材122を成形(プレス成形)した。この閉構造部材122は、閉構造部材120と同様の断面形状を有しており、その全長が400mmとされている。また掛止フランジ部20の幅BFは10mmに設定した。
また比較例3では、厚さTBが1.2mm、引張り強度が1180MPaの冷延鋼板をブランク材24として用い、このブランク材24に対して接合プレス装置80により接合プレス工程を行い、図10(A)に示される中間部品である閉構造部材124を成形(プレス成形)した。この閉構造部材124は、閉構造部材120と同様の断面形状を有しており、その全長が400mmとされている。但し、掛止フランジ部20の幅BFは1mmに設定した。
一方、実施例1では、厚さTBが1.2mm、引張り強度が1180MPaの冷延鋼板をブランク材24として用い、このブランク材24に対して接合プレス装置80により接合プレス工程を行い、図11(A)に示される中間部品である閉構造部材130を成形(プレス成形)した。この閉構造部材130は、閉構造部材120と同様の断面形状を有しており、その全長が400mmとされている。また掛止フランジ部20の幅BFは10mmに設定した。
また実施例2では、厚さTBが1.2mm、引張り強度が1180MPaの冷延鋼板をブランク材24として用い、このブランク材24に対して接合プレス装置80により接合プレス工程を行い、図12(A)に示される中間部品である閉構造部材132を成形(プレス成形)した。この閉構造部材132は、閉構造部材130と同様の断面形状を有しており、その全長が400mmとされている。また掛止フランジ部20の幅BFは30mmに設定した。
また実施例3では、厚さTBが1.2mm、引張り強度が1180MPaの冷延鋼板をブランク材24として用い、このブランク材24に対して接合プレス装置80により接合プレス工程を行い、図13(A)に示される中間部品である閉構造部材134を成形(プレス成形)した。この閉構造部材134は、略正方形の断面形状を有しており、その全長が400mmとされている。また掛止フランジ部20の幅BFは10mmに設定した。
18 本体部
19 接合端部
20 掛止フランジ部
21 接合端部
24 ブランク材
26 肩部
30 第1プレス成形装置
32 ダイス
34 パンチ
36 油圧アクチュエータ
38 プレス成形面
42 傾斜面
44 プレス成形面
48 傾斜面
50 シリンダ
52 プランジャ
54 底板部
56 側板部
60 第2プレス成形装置
62 ダイス
64 パンチ
66 油圧アクチュエータ
67 ブランク挿入部
68 プレス成形面
70 ブランク支持面
74 プレス成形面
76 シリンダ
78 プランジャ
80 接合プレス装置
82 インサートコア(プレス成形型)
83 側面部
84 パンチ(プレス成形型)
86 支持パッド
88 押圧カム
89 押圧面
90 油圧アクチュエータ(駆動手段)
92 カム駆動機構
94 ブランク支持面
96、97 プレス成形面
98、99 プレス成形面
100 ブランク支持面
106 シリンダ
108 プランジャ
120、122、124 閉構造部材
130、132、134 閉構造部材
Claims (6)
- 有端状の金属板からなるブランク材をプレス成形型により加圧して、該ブランク材における一対の接合端部同士を互いに固定すると共に、該ブランク材から閉断面形状を有する閉構造部材を製造するための製造方法であって、
前記ブランク材を前記閉構造部材に対応した断面形状を有する有端状の中間部品に加工する予備成形工程と、
前記予備成形工程の完了後、前記中間部品における一対の前記接合端部を互いに近接させると共に、前記プレス成形型に形成された一対のプレス成形面のうち、他方のプレス成形面における一方のプレス成形面側の縁端部に形成された凹状のフランジ加工部を一方の前記接合端部に突き当てる閉込み工程と、
前記閉込み工程の完了後、前記プレス成形型をプレス方向へ更に駆動し、一方の前記接合端部を、前記フランジ加工部からの押圧力により屈曲して、他方の前記接合端部の外側に重なり合うと共に、他方の前記接合端部を掛止する掛止フランジ部に成形すると同時に、一対の前記プレス成形面により前記ブランク材を加圧して、該ブランク材における一対の前記接合端部の外側部分を所定の形状にプレス成形する接合プレス工程と、
を有することを特徴とする閉構造部材の製造方法。 - 前記接合プレス工程の完了後に、前記掛止フランジ部を溶接により他方の前記接合端部に固定する溶接工程を有することを特徴とする請求項1記載の閉構造部材の製造方法。
- 請求項1又は2記載の閉構造部材の製造方法に用いられるプレス成形装置であって、
前記プレス成形型と、
前記閉込み工程及び前記接合プレス工程の実行時に、前記プレス成形型を前記プレス方向へ駆動する駆動手段とを有し、
前記プレス成形型は、前記閉構造部材における一対の前記接合端部の外側部分に対応する形状を有する一対のプレス成形面及び、他方の前記プレス成形面における一方の前記プレス成形面側の縁端部に形成された凹状のフランジ加工部を具備することを特徴とする閉構造部材の製造に用いるプレス成形装置。 - 前記フランジ加工部の他方の前記プレス成形面からの深さを、前記ブランク材の厚さの0.5倍以上、4.0倍以下としたことを特徴とする請求項3記載の閉構造部材の製造に用いるプレス成形装置。
- 請求項1又は2記載の閉構造部材の製造方法を用いて製造される閉構造部材であって、
所定の閉断面形状を有する本体部と、
前記本体部における一方の接合端部が屈曲されて形成され、他方の前記接合端部の外側に重なり合うと共に、他方の前記接合端部を掛止する掛止フランジ部と、
を有することを特徴とする閉構造部材。 - 前記掛止フランジ部の幅をブランク材板厚以上で、閉構造部材の断面の周の全長の25%以下に設定したことを特徴とする請求項5記載の閉構造部材。
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