JP2013215750A - Method for forming metal sheet - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属板の成形加工方法の技術に関する。 The present invention relates to a technique of a metal plate forming method.
金属板の成形加工とは、金属板(以下、ワーク)の一部を除去することなく変形させる加工である。金属板の成形加工方法としては、例えば、金型によるプレス成形加工が良く知られている。プレス成形加工は、大量生産に対応できるものの、金型の製作には多額の費用と時間を必要とするため、少量生産には対応できない。 The forming process of the metal plate is a process of deforming without removing a part of the metal plate (hereinafter, workpiece). As a method for forming a metal plate, for example, press forming using a mold is well known. Although press forming can be applied to mass production, it requires a large amount of money and time to manufacture the mold, and thus cannot be applied to small production.
少量生産に対応できるワークの成形加工方法としては、インクリメンタル成形加工が知られている。インクリメンタル成形加工とは、金型を用いることなく、棒状工具をワークに押し付け、棒状工具を移動させながらワークを少しずつ引き伸ばして成形加工する成形加工方法である(例えば、特許文献1)。 Incremental molding is known as a method for molding a workpiece that can be applied to small-scale production. Incremental molding is a molding method in which a rod-shaped tool is pressed against a workpiece without using a mold, and the workpiece is stretched little by little while moving the rod-shaped tool (for example, Patent Document 1).
インクリメンタル成形加工は、多品種かつ少量生産に対応できるものの、例えば平板からワークの最終形状に成形加工する場合には、必要ツールパス距離が長くなり、ツール移動速度は微小点間を移動することから、成形加工時間がかかり、生産効率が悪い現状がある。そこで、発明者らは、ワークを金型によるプレス成形加工によって成形加工した後に、最終工程でインクリメンタル成形加工によって成形加工する金属板の成形加工方法を提案した。 Incremental forming can handle a wide variety of products and small-scale production. However, for example, when forming from the flat plate to the final shape of the workpiece, the required tool path distance becomes long and the tool movement speed moves between minute points. There is a current situation where it takes time for molding and production efficiency is poor. In view of this, the inventors have proposed a metal plate forming method in which a workpiece is formed by press forming using a die and then formed by incremental forming in the final step.
インクリメンタル成形加工は、通常、ワークの素材余りが発生する。金属板をインクリメンタル成形加工のみによって加工する場合には、素材余りはワークの縁側に移動するように成形加工し、後工程で除去することができる。しかし、プレス成形加工によって成形加工した後のワーク形状をインクリメンタル成形加工した場合には、素材余りを移動させた部分に面歪又は寸法精度低下が生じるおそれがある。 Incremental forming usually generates a workpiece material surplus. When the metal plate is processed only by the incremental forming process, the remainder of the material is formed so as to move to the edge side of the workpiece and can be removed in a subsequent process. However, when the work shape after the forming process by the press forming process is subjected to the incremental forming process, there is a possibility that surface distortion or a decrease in dimensional accuracy may occur in a portion where the remainder of the material is moved.
本発明の解決しようとする課題は、成形加工の最終工程でインクリメンタル成形加工が行われる金属板の面歪及び寸法精度低下を最小限とすることができる金属板の成形加工方法を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a metal plate forming method capable of minimizing surface distortion and dimensional accuracy degradation of a metal plate that is subjected to incremental forming in the final step of forming. is there.
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。 The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.
即ち、請求項1においては、金属板の成形加工方法であって、前記金属板を金型によるプレス成形加工によって成形加工するプレス成形加工工程と、前記プレス成形加工工程の後に、棒状工具を前記金属板に押し付け、移動させながら該金属板を少しずつ引き伸ばして最終形状に成形加工するインクリメンタル成形工程と、を具備し、前記インクリメンタル成形工程は、最終工程とされ、前記インクリメンタル成形工程では、前記棒状工具を前記金属部材に押し付け、平面視にて前記金属板の最終形状の平面領域から前記金属板の輪郭線または特徴線に向かって素材余りが移動するように、前記棒状工具を移動させるものである。 That is, according to claim 1, there is provided a metal plate forming method, a press forming step of forming the metal plate by press forming using a mold, and after the press forming step, An incremental molding step of forming a final shape by pressing the metal plate and moving the metal plate little by little, and the incremental molding step is a final step. In the incremental molding step, the bar shape The tool is pressed against the metal member, and the bar tool is moved so that the remainder of the material moves from the plane area of the final shape of the metal plate toward the contour line or feature line of the metal plate in plan view. is there.
請求項2においては、請求項1記載の金属板の成形加工方法であって、前記棒状工具を前記金属板に押し付け、前記金属板を連続して少しずつ引き伸ばし、該金属板から離間させるまでの該棒状工具の軌跡であるツールパスが、前記金属板の最終形状の輪郭線または特徴線に沿って形成され、さらに複数の前記ツールパスが、前記金属板の最終形状の輪郭線又は特徴線から遠くに位置する領域から、前記最終形状の輪郭線又は特徴線に近くに位置する領域に向かって順次形成されるものである。
In
請求項3においては、請求項2記載の金属板の成形加工方法であって、前記ツールパスの始点及び終点では、前記棒状工具の移動方向の断面形状が徐変加工されるものである。 According to a third aspect of the present invention, in the metal plate forming method according to the second aspect, the cross-sectional shape in the moving direction of the bar-shaped tool is gradually changed at the start point and the end point of the tool path.
本発明の金属板の成形加工方法によれば、成形加工の最終工程でインクリメンタル成形加工が行われる金属板の面歪及び寸法精度低下を最小限とすることができる。 According to the metal plate forming method of the present invention, it is possible to minimize the surface distortion and the decrease in dimensional accuracy of the metal plate in which the incremental forming process is performed in the final step of the forming process.
図1を用いて、インクリメンタル成形加工装置100について説明する。
なお、図1は、インクリメンタル成形加工装置100を断面構成図によって表している。
The
In addition, FIG. 1 represents the incremental shaping |
インクリメンタル成形加工装置100の構成について説明する。
インクリメンタル成形加工装置100は、棒状工具10をワークWに押し付け、棒状工具10を移動させながらワークWを少しずつ引き伸ばして成形加工する成形加工装置である。インクリメンタル成形加工装置100は、棒状工具10と、支持装置20と、を具備している。
The configuration of the
The incremental forming
なお、本実施形態のワークWは、金属板から加工される自動車の部品(フェンダー60(図3参照))としている。後述するようにワークWは、プレス成形装置(図示略)によってプレス成形加工された後の最終の段階にて、インクリメンタル成形加工装置100によって成形加工がなされる。
In addition, the workpiece | work W of this embodiment is taken as the components (fender 60 (refer FIG. 3)) of the motor vehicle processed from a metal plate. As will be described later, the workpiece W is formed by the incremental forming
棒状工具10は、ワークWに押しつけられ、移動しながらワークWを少しずつ引き伸ばすものである。棒状工具10は、NCマシン(図示略)に取り付けられている。NCマシン(Numerical Control machining)とは、数値制御による機械の加工装置である。NCマシンでは、棒状工具10の動作をX、Y、Z方向の座標値によって定義し、その情報をもとに工作機械に内蔵されたサーボモータが動くことによって棒状工具10を動作させ、ワークWの成形加工が行われる。
The rod-
支持装置20は、棒状工具10によって成形加工されるワークWを支持する装置である。支持装置20は、ベース21と、緩衝部材22と、当て板23と、締め付け治具24と、を具備している。
The
ベース21は、ワークWの成形加工されない部分(本実施形態ではワークWの縁部)が載置されるものである。緩衝部材22は、当て板23とワークWとの間に介して配置されるものである。当て板23は、ワークWの成形加工されない部分を押圧するものである。締め付け治具24は、ベース21と当て板23とを締め付けることによって、当て板23をワークWの成形加工されない部分に押圧させるものである。
The
インクリメンタル成形加工装置100の作用について説明する。
ワークWは、支持装置20によって、成形加工されない部分が固定支持され、NCマシンにて制御される棒状工具10によって、少しずつ引き伸ばされて成形加工される。
The operation of the
The workpiece W is fixedly supported by the
図2を用いて、成形加工工程S100の流れについて説明する。
なお、図2は、成形加工工程S100の流れをフロー図によって表している。
The flow of the molding process S100 will be described with reference to FIG.
In addition, FIG. 2 represents the flow of shaping | molding process process S100 with a flowchart.
成形加工工程S100は、本発明の成形加工方法の実施形態である。成形加工工程S100は、ワークWを成形加工する工程である。成形加工工程S100は、複数回のプレス成形加工工程S110〜S130と、インクリメンタル成形加工工程S150と、を具備している。なお、成形加工工程S100の後に、切削加工工程S200、機械加工工程S300等が行われるものとする。 The forming step S100 is an embodiment of the forming method of the present invention. The forming process S100 is a process for forming the workpiece W. The molding process S100 includes a plurality of press molding processes S110 to S130 and an incremental molding process S150. It is assumed that a cutting step S200, a machining step S300, and the like are performed after the forming step S100.
プレス成形加工工程S110・S120・S130は、一対の金型によってワークWをプレス成形加工する工程である。プレス成形加工には、曲げ加工又は絞り加工などが含まれる。本実施形態では、複数回のプレス成形加工工程として、第一プレス成形加工工程S110と、第二プレス成形加工工程S120と、第三プレス成形加工工程S130と、を具備する構成としたが、これに限定されない。 Press molding process S110 * S120 * S130 is a process of press-molding the workpiece | work W with a pair of metal mold | die. The press forming process includes a bending process or a drawing process. In this embodiment, the first press molding process S110, the second press molding process S120, and the third press molding process S130 are provided as a plurality of press molding processes. It is not limited to.
インクリメンタル成形加工工程S150は、上述したインクリメンタル成形加工装置100によってワークWを成形加工する工程である。インクリメンタル成形加工工程S150は、棒状工具10をワークWに押し付け、棒状工具10を移動させながらワークWを少しずつ引き伸ばして成形加工する工程である。
The incremental molding process S150 is a process in which the workpiece W is molded by the above-described
インクリメンタル成形加工工程S150では、ワークWを成形加工工程S100での所望の最終形状に成形する成形加工のみならず、複数回のプレス成形加工工程S110〜S130において成形加工された形状をもとの形状(成形加工される前の形状)に復元する成形加工も含まれるものとする。 In the incremental molding process S150, not only the molding process that forms the workpiece W into the desired final shape in the molding process S100, but also the original shape of the shape molded in the multiple press molding processes S110 to S130. A molding process for restoring to (the shape before being molded) is also included.
ここで、特記すべき事項として、インクリメンタル成形加工工程S150は、プレス成形加工工程S110の最終工程、すなわち全てのプレス成形加工工程S110〜S130が終了してから実施されるものとする。 Here, it should be noted that the incremental molding process S150 is performed after the final process of the press molding process S110, that is, all the press molding processes S110 to S130 are completed.
図3を用いて、インクリメンタル成形加工工程S150の流れについて説明する。
なお、図3は、インクリメンタル成形加工工程S150を模式的に表している。また、図3の二点鎖線は、棒状工具10のツールパスを表している。
The flow of the incremental molding process S150 will be described with reference to FIG.
FIG. 3 schematically shows the incremental molding process S150. A two-dot chain line in FIG. 3 represents a tool path of the rod-shaped
本実施形態のインクリメンタル成形加工工程S150では、複数のプレス成形加工工程S110〜S130で成形加工された量産型フェンダー50をもとにして、少量生産型フェンダー60を成形加工する工程である。なお、少量生産型フェンダー60は、量産型フェンダー50にオーバーフェンダー61を追加加工したものである。
The incremental molding process S150 of the present embodiment is a process of molding the low-volume
プレス成形加工工程S110・S120・S130において、金型によるプレス成形加工によって、量産型フェンダー50が成形加工される。
In the press molding processing steps S110, S120, and S130, the mass
インクリメンタル成形加工工程S150において、量産型フェンダー50は、少量生産型フェンダー60に成形加工される。インクリメンタル成形加工工程S150では、まず、オーバーフェンダー61に形成される特徴線63を一側とする平面65を形成するように成形加工される。このとき、最終形状におけるオーバーフェンダー61の平面65から特徴線63に向かって素材余りが移動するように、棒状工具10を移動させる。
In the incremental molding process S <b> 150, the
なお、特徴線63とは、ワークWの形状に応じてワークW自身が有している構造上の特徴を示す線である。例えば、特徴線63は、オーバーフェンダー61に形成される平面65と平面66との境界である。
The
また、素材余りとは、棒状工具10をワークWに押し付け、棒状工具10を移動させながらワークWを少しずつ引き伸ばして成形加工するインクリメンタル成形加工工程S150において、成形加工後の余剰の素材のことである。
Further, the material surplus is an excess material after forming in the incremental forming step S150 in which the rod-shaped
より具体的には、ツールパスが、ワークWの最終形状における特徴線63に沿って形成され、さらに複数のツールパスが、ワークWの最終形状における平面65の特徴線63から遠くに位置する領域から、最終形状における平面65にて特徴線63に近くに位置する領域に向かって順次形成されるように、棒状工具10を移動させる。
More specifically, the tool path is formed along the
なお、ツールパスとは、棒状工具10をワークWに押し付け、棒状工具10を移動させながらワークWを少しずつ引き伸ばして成形加工するインクリメンタル成形加工工程S150において、棒状工具10がワークWに押し付けられてから離間するまでの、ワークWにおける棒状工具10の軌跡である。
The tool path means that the bar-shaped
インクリメンタル成形加工工程S150では、次に、オーバーフェンダー61の輪郭線62を一側とする平面66が形成されるように成形加工される。このとき、最終形状におけるオーバーフェンダー61の平面66から輪郭線62に向かって素材余りが移動するように、棒状工具10を移動させる。
In the incremental forming step S150, next, the forming process is performed so that the
より具体的には、ツールパスが、ワークWの最終形状における輪郭線62に沿って形成され、さらに複数のツールパスが、ワークWの最終形状における平面66の輪郭線62から遠くに位置する領域から、最終形状における面66の輪郭線62から近くに位置する平面66に向かって順次形成されるように、棒状工具10を移動させる。
More specifically, a tool path is formed along the
図4を用いて、ツールパスの断面形状について説明する。
なお、図4では、ツールパスの棒状工具10の移動方向における断面図を表している。
The cross-sectional shape of the tool path will be described with reference to FIG.
FIG. 4 shows a cross-sectional view in the moving direction of the bar-shaped
インクリメンタル成形加工工程S150では、1つのツールパスにおける始点P1と終点P2、即ち棒状工具10をワークWに押し付けるとき、並びに、棒状工具10をワークWから離間させるときでは、棒状工具10の移動方向の断面形状が徐変加工されるように成形加工される。
In the incremental forming step S150, the start point P1 and the end point P2 in one tool path, that is, when the bar-shaped
なお、徐変加工とは、通常は加工時にワークWに対して一定の半径で丸みを付けるところを、滑らかな形状を作るために、丸みの半径を徐々に変えて加工することである。 Note that the gradual change processing is to process by gradually changing the radius of the round in order to create a smooth shape where the workpiece W is usually rounded with a constant radius during processing.
インクリメンタル成形加工工程S150の効果について説明する。
インクリメンタル成形加工工程S150によれば、成形加工工程S100の最終工程でインクリメンタル成形加工工程S150がなされるワークWの面歪及び寸法精度低下を最小限とすることができる。
The effect of the incremental molding process S150 will be described.
According to the incremental molding process S150, it is possible to minimize the surface distortion and the decrease in dimensional accuracy of the workpiece W in which the incremental molding process S150 is performed in the final process of the molding process S100.
すなわち、インクリメンタル成形加工によって生じる素材余りを、面歪及び寸法精度に影響を与えない特徴線63又は輪郭線62に向けて移動するように成形加工することによって、ワークWの面歪及び寸法精度低下を最小限とすることができる。
In other words, the surface distortion and dimensional accuracy of the workpiece W are reduced by forming the remainder of the material generated by the incremental forming process so as to move toward the
また、1つのツールパスにおける始点P1と終点P2において棒状工具10の移動方向の断面形状が徐変加工されるように成形加工することによって、ワークWの面歪及び寸法精度低下を最小限とすることができる。
Further, by forming so that the cross-sectional shape in the moving direction of the rod-shaped
10 棒状工具
20 支持装置
50 量産型フェンダー
60 少量生産型フェンダー
61 オーバーフェンダー
62 輪郭線
63 特徴線
65 平面
66 平面
S100 成形加工工程
S110 第一プレス成形加工工程
S120 第二プレス成形加工工程
S130 第三プレス成形加工工程
S150 インクリメンタル成形加工工程
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記金属板を金型によるプレス成形加工によって成形加工するプレス成形加工工程と、
前記プレス成形加工工程の後に、棒状工具を前記金属板に押し付け、移動させながら該金属板を少しずつ引き伸ばして最終形状に成形加工するインクリメンタル成形工程と、
を具備し、
前記インクリメンタル成形工程は、最終工程とされ、
前記インクリメンタル成形工程では、前記棒状工具を前記金属部材に押し付け、平面視にて前記金属板の最終形状の平面領域から前記金属板の輪郭線または特徴線に向かって素材余りが移動するように、前記棒状工具を移動させる、
金属板の成形加工方法。 A metal plate forming method,
A press forming process for forming the metal plate by press forming with a mold;
After the press molding process, an incremental molding process in which a rod-shaped tool is pressed against the metal plate and is moved gradually while being moved to form a final shape.
Comprising
The incremental molding process is a final process,
In the incremental forming step, the bar-shaped tool is pressed against the metal member so that the material surplus moves from the plane area of the final shape of the metal plate toward the contour line or feature line of the metal plate in plan view. Moving the bar tool;
Metal plate forming method.
前記棒状工具を前記金属板に押し付け、前記金属板を連続して少しずつ引き伸ばし、該金属板から離間させるまでの該棒状工具の軌跡であるツールパスが、前記金属板の最終形状の輪郭線または特徴線に沿って形成され、
さらに複数の前記ツールパスが、前記金属板の最終形状の輪郭線又は特徴線から遠くに位置する領域から、前記最終形状の輪郭線又は特徴線に近くに位置する領域に向かって順次形成される、
金属板の成形加工方法。 It is a shaping | molding processing method of the metal plate of Claim 1, Comprising:
The tool path, which is the trajectory of the rod-shaped tool until the rod-shaped tool is pressed against the metal plate, the metal plate is continuously stretched little by little, and separated from the metal plate, is the contour line of the final shape of the metal plate or Formed along the feature line,
Further, a plurality of the tool paths are sequentially formed from a region located far from the contour line or feature line of the final shape of the metal plate toward a region located close to the contour line or feature line of the final shape. ,
Metal plate forming method.
前記ツールパスの始点及び終点では、前記棒状工具の移動方向の断面形状が徐変加工される、
金属板の成形加工方法。
A metal plate forming method according to claim 2,
At the start point and end point of the tool path, the cross-sectional shape in the moving direction of the bar-shaped tool is gradually changed.
Metal plate forming method.
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