JP2016168619A - Bottomed cylindrical component and manufacturing method for the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ブランク材からプレス成形により形成された成形高さが高い有底筒状部品およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a bottomed cylindrical part having a high molding height formed by press molding from a blank material and a method for manufacturing the same.
車両に搭載される燃料タンクやバッテリートレイなどは、板材からプレス深絞り成形により、有底で略円筒状あるいは角筒状部品を形成する場合が多い。このような燃料タンクやバッテリートレイなどは、水密構造であることも要求されるため、プレス成形で一体的に成形され、かつ、内部容量をできるだけ大きくしたいため、平面視でのコーナーRを小さく、かつ、成形高さもできるだけ高くしたいという要望もある。 In many cases, a fuel tank, a battery tray, or the like mounted on a vehicle forms a substantially cylindrical or square cylindrical part with a bottom by press deep drawing from a plate material. Since such fuel tanks and battery trays are also required to have a watertight structure, they are integrally formed by press molding and the internal capacity is desired to be as large as possible. In addition, there is a desire to make the molding height as high as possible.
しかし、小コーナーRで、かつ、成形高さが高くなるほど、プレス深絞り成形では、破断が生じ成形が難しくなるといった問題点があった。 However, the smaller the corner R and the higher the molding height, there is a problem that in the press deep drawing, fracture occurs and molding becomes difficult.
このような問題点を解消する技術として、絞り抵抗を低減させ、成形限界を向上させる技術も提案されている(例えば、特許文献1参照)。この技術は、ブランクホルダとダイス金型で素材を拘束し、ダイスの一部に凹部を設けて、この部位に積極的にしわを発生させることで折り返しフランジを形成し、コーナー部フランジの絞り抵抗を軽減することで、成形限界を向上させるものである。 As a technique for solving such a problem, a technique for reducing the drawing resistance and improving the molding limit has been proposed (for example, see Patent Document 1). This technology constrains the material with a blank holder and a die mold, provides a recess in a part of the die, and forms a folded flange by actively generating wrinkles in this part, thereby reducing the drawing resistance of the corner flange. By reducing this, the molding limit is improved.
また、上記問題点を解消する別の技術として、ブランクホルダを用いず、筒状部品のコーナー部の内側に折り返された一対の折り返しフランジを形成する成形方法も提案されている(例えば、特許文献2参照)。この技術は、絞り成形をほぼ伴わずに曲げ成形で製造できるため、大幅な成形限界の向上が期待できる。 Further, as another technique for solving the above problems, there has been proposed a molding method for forming a pair of folded flanges folded inside the corner portion of the cylindrical part without using a blank holder (for example, Patent Documents). 2). Since this technique can be manufactured by bending without substantially drawing, it can be expected to greatly improve the molding limit.
しかし、特許文献1に開示された技術は、あくまで、深絞り成形で成形することから、絞り抵抗の軽減にも限界があり、非常に深い成形品(すなわち、成形高さが高くなるもの)を成形する場合には、やはり破断が生じるという問題があった。
However, since the technique disclosed in
また、特許文献2に開示された技術は、コーナー部の内側に折り返された一対の折り返しフランジを形成するために、ダイスに特殊な案内突起を設け、これに対応した逃げ溝をポンチに設けるという、対をなす特殊な工作が両金型にそれぞれ必要になるという問題があった。また、ブランク材自体には、プレス成形完了後にコーナー部となる領域に一対の折り返しフランジを形成するための曲げ成形の起点となる案内が一切ないため、ブランク材自体に大きな曲げ抵抗が発生してしまう。また、このような原理に基づく構成では、プレス成形時に、コーナー部に二対以上の折り返しフランジを形成するための対を成すダイスとポンチを準備するのが形状的に難しくなるばかりか、折り返しフランジの形成自体も安定しなくなるという問題があった。
In addition, the technique disclosed in
本発明の目的は、対をなす特殊な工作を両金型(ダイスおよびポンチ)にそれぞれ施す必要がないばかりか、ブランク材から大量生産可能な冷間のプレス成形を用いて、略曲げ成形のみで成形高さの高い有底筒状部品およびその製造方法を提供することにある。 The object of the present invention is that it is not necessary to perform a pair of special work on both dies (dies and punches), but only a substantially bend forming using a cold press forming capable of mass production from a blank material. It is an object of the present invention to provide a bottomed cylindrical part having a high molding height and a method for producing the same.
この目的を達成するために、第1発明に係る有底筒状部品は、
底部と、この底部周縁から立ち上がる複数の縦壁と、を有した有底筒状部品であって、
この有底筒状部品は、ブランク材をプレス成形したものであり、前記底部および隣接する前記縦壁と一体をなすコーナー部を複数有し、
このコーナー部には、平面視で隣接する前記縦壁同士の間から外方あるいは内方に張り出した1つ以上のリブが設けられ、
このリブは、前記コーナー部になる領域を略等分割するように前記ブランク材に予め形成された折り目を境にして折り返された一対の折り返しフランジから成り、
前記リブの外方あるいは内方への張り出し量は、側面視で前記底部から前記縦壁の解放端側に向かうほど大きくなり、かつ、
前記リブには、平面視で前記リブの解放端から外方へ延出するフランジが設けられていない構成であることを特徴とする有底筒状部品である。
In order to achieve this object, the bottomed tubular part according to the first invention is:
A bottomed cylindrical part having a bottom part and a plurality of vertical walls rising from the periphery of the bottom part,
This bottomed cylindrical part is formed by press-molding a blank material, and has a plurality of corner portions that are integrated with the bottom portion and the adjacent vertical wall,
The corner portion is provided with one or more ribs protruding outward or inward from between the adjacent vertical walls in plan view,
This rib consists of a pair of folded flanges folded back at the crease formed in advance in the blank material so as to divide the region to be the corner portion into approximately equal parts,
The amount of the rib protruding outward or inward increases from the bottom toward the open end of the vertical wall in a side view, and
The rib is a bottomed tubular part characterized in that the rib is not provided with a flange extending outward from an open end of the rib in a plan view.
第2発明に係る有底筒状部品は、第1発明に係る有底筒状部品において、
前記コーナー部は、平面視で略円弧状であり、この略円弧状をなすコーナー部に前記リブが2〜4箇所形成されていることを特徴とする。ここで、略円弧状とは、数学的に曲率半径が一定した曲面状、直線部が繋ぎ合わされたような曲面状や曲面状に近い多角形状を指す。このような略円弧状のコーナー部から張り出すようにリブは、形成されている。
The bottomed tubular part according to the second invention is the bottomed tubular part according to the first invention,
The corner portion has a substantially arc shape in plan view, and 2 to 4 ribs are formed in the corner portion having the substantially arc shape. Here, the substantially arc shape indicates a curved surface shape having a mathematically constant curvature radius, a curved surface shape in which straight portions are joined, or a polygonal shape close to a curved surface shape. The rib is formed so as to protrude from such a substantially arc-shaped corner.
第3発明に係る有底筒状部品は、第2発明に係る有底筒状部品において、
前記底部には、前記略円弧状をなすコーナー部から外方あるいは内方に張り出したリブにそれぞれ対応した、平面視で連続する凹部あるいは凸部が形成されていることを特徴とする。略円弧状の定義は、上述した通りである。
The bottomed tubular part according to the third invention is the bottomed tubular part according to the second invention,
In the bottom portion, concave portions or convex portions that are continuous in a plan view are formed corresponding to the ribs projecting outward or inward from the substantially arc-shaped corner portion, respectively. The definition of the substantially arc shape is as described above.
第4発明に係る有底筒状部品は、第3発明に係る有底筒状部品において、
前記底部に設けられた凹部あるいは凸部は、平面視で前記略円弧状をなすコーナー部の中心から放射状に形成されていることを特徴とする。略円弧状の定義は、上述した通りである。
The bottomed tubular part according to the fourth invention is the bottomed tubular part according to the third invention,
The concave portion or the convex portion provided in the bottom portion is formed radially from the center of the corner portion having the substantially arc shape in a plan view. The definition of the substantially arc shape is as described above.
第5発明に係る有底筒状部品は、第1〜第4発明のいずれか1つの発明に係る有底筒状部品において、
前記縦壁の解放端から外方へ延出するようなフランジが設けられたことを特徴とする。
The bottomed tubular part according to the fifth invention is the bottomed tubular part according to any one of the first to fourth inventions,
A flange extending outward from the open end of the vertical wall is provided.
第6発明に係る有底筒状部品の製造方法は、第1発明に係る有底筒状部品を製造する製造方法であって、
プレス成形後に前記有底筒状部品の底部と複数の縦壁と複数のコーナー部とになる各領域を有したブランク材に対して、予備成形金型を用いて前記底部になる領域と縦壁になる領域の境、前記縦壁になる領域とコーナー部になる領域の境、および、前記コーナー部になる領域を略等分割するための位置、にそれぞれ折り目を形成するための予備成形工程と、
この予備成形工程により折り目が形成されたブランク材をこのブランク材の形状に対応させて、ダイスとポンチの間にセットし、プレス成形することで前記有底筒状部品を形成する本成形工程と、を有し、
この本成形工程において、
プレス成形時に平面視で前記有底筒状部品の隣接する前記縦壁同士の間から外方に張り出す1つ以上のリブが形成される場合は、前記ダイスのコーナー部に溝が設けられており、
プレス成形時に平面視で前記有底筒状部品の隣接する前記縦壁同士の間から内方に張り出す1つ以上のリブが形成される場合は、前記ポンチの外側面のコーナー部に溝が設けられている構成であることを特徴とする有底筒状部品の製造方法である。
A manufacturing method of a bottomed cylindrical part according to a sixth invention is a manufacturing method of manufacturing a bottomed cylindrical part according to the first invention,
The area and the vertical wall that become the bottom using a preforming mold for the blank material having the areas that become the bottom, the plurality of vertical walls, and the plurality of corners of the bottomed cylindrical part after press molding A preforming step for forming a crease at a boundary of the region to be formed, a boundary between the region to be the vertical wall and the region to be the corner portion, and a position for substantially equally dividing the region to be the corner portion; ,
A main forming step of forming the bottomed cylindrical part by setting the blank material in which the crease is formed by this pre-forming step to correspond to the shape of the blank material, setting between the die and the punch, and press forming; Have
In this final molding process,
When one or more ribs projecting outward from between the adjacent vertical walls of the bottomed cylindrical part in a plan view are formed during press molding, grooves are provided in corners of the die. And
When one or more ribs projecting inward from between the adjacent vertical walls of the bottomed cylindrical part in a plan view are formed during press molding, grooves are formed in corner portions of the outer surface of the punch. It is the structure provided, It is a manufacturing method of a bottomed cylindrical component characterized by the above-mentioned.
第7発明に係る有底筒状部品の製造方法は、第6発明に係る有底筒状部品の製造方法において、
前記予備成形工程において、前記コーナー部になる領域を略等分割するために折り目を形成する位置の数は、3本〜7本であることを特徴とする。
A manufacturing method of a bottomed cylindrical part according to a seventh aspect of the present invention is the method of manufacturing a bottomed cylindrical part according to the sixth aspect of the invention,
In the preforming step, the number of positions for forming the folds in order to divide the region to be the corner portion into substantially equal parts is 3 to 7.
第8発明に係る有底筒状部品の製造方法は、第6または第7発明に係る有底筒状部品の製造方法において、
前記ダイスのコーナー部内側は、平面視で内接円曲率半径がR1の形状になるように形成され、前記ポンチの外側面のコーナー部は、前記ダイスのコーナー部の内接円に対応した平面視で曲率半径がR2の曲面を有した形状になるように形成され、前記R1−前記R2で表される前記ポンチと前記ダイス間のクリアランスが、前記ブランク材の板厚の100%以上200%以下に設定されていることを特徴とする。
ここで、R1>R2である。
The manufacturing method of the bottomed cylindrical part according to the eighth invention is the manufacturing method of the bottomed cylindrical part according to the sixth or seventh invention,
The inside of the corner portion of the die is formed so as to have an inscribed circle radius of curvature R1 in plan view, and the corner portion of the outer surface of the punch is a plane corresponding to the inscribed circle of the corner portion of the die. The clearance between the punch and the die represented by R1-R2 is 100% or more and 200% of the plate thickness of the blank material. It is set as follows.
Here, R1> R2.
第9発明に係る有底筒状部品の製造方法は、第8発明に係る有底筒状部品の製造方法において、
前記本成形工程において、
プレス成形時に平面視で前記有底筒状部品の隣接する前記縦壁同士の間から外方に張り出す1つ以上のリブが形成される場合は、前記ダイス底面のコーナー部に溝が設けられており、
プレス成形時に平面視で前記有底筒状部品の隣接する前記縦壁同士の間から内方に張り出す1つ以上のリブが形成される場合は、前記ポンチ底面のコーナー部に溝が設けられていることを特徴とする。
A method for manufacturing a bottomed cylindrical part according to a ninth aspect of the invention is a method for manufacturing a bottomed cylindrical part according to the eighth aspect of the invention,
In the main forming step,
When one or more ribs projecting outward from between the adjacent vertical walls of the bottomed cylindrical part in a plan view are formed during press molding, grooves are provided in corner portions of the bottom surface of the die. And
When one or more ribs projecting inward from between the adjacent vertical walls of the bottomed cylindrical part in plan view are formed during press molding, a groove is provided in a corner portion of the bottom surface of the punch. It is characterized by.
第10発明に係る有底筒状部品の製造方法は、第9発明に係る有底筒状部品の製造方法において、
前記ダイス底面のコーナー部あるいは前記ポンチ底面のコーナー部にそれぞれ設けられた溝は、各コーナー部の中心から放射状に形成されたものであることを特徴とする。
A method for manufacturing a bottomed cylindrical part according to a tenth aspect of the invention is a method for manufacturing a bottomed cylindrical part according to the ninth aspect of the invention,
The grooves provided in the corner portion of the bottom surface of the die or the corner portion of the bottom surface of the punch are formed radially from the center of each corner portion.
第11発明に係る有底筒状部品の製造方法は、第6〜第10発明のいずれか1つの発明に係る有底筒状部品の製造方法において、
前記ポンチの上端側には、前記ポンチのコーナー部を除く外側面から外方へ延出するようなフランジが設けられたことを特徴とする。
The manufacturing method of the bottomed cylindrical part according to the eleventh aspect of the invention is the manufacturing method of the bottomed cylindrical part according to any one of the sixth to tenth aspects of the invention,
A flange is provided on the upper end side of the punch so as to extend outward from an outer surface excluding a corner portion of the punch.
以上のように、本発明の有底筒状部品は、
底部と、この底部周縁から立ち上がる複数の縦壁と、を有した有底筒状部品であって、
この有底筒状部品は、ブランク材をプレス成形したものであり、前記底部および隣接する前記縦壁と一体をなすコーナー部を複数有し、
このコーナー部には、平面視で隣接する前記縦壁同士の間から外方あるいは内方に張り出した1つ以上のリブが設けられ、
このリブは、前記コーナー部になる領域を略等分割するように前記ブランク材に予め形成された折り目を境にして折り返された一対の折り返しフランジから成り、
前記リブの外方あるいは内方への張り出し量は、側面視で前記底部から前記縦壁の解放端側に向かうほど大きくなり、かつ、
前記リブには、平面視で前記リブの解放端から外方へ延出するフランジが設けられていない構成であるため、
対をなす特殊な工作を両金型(ダイスおよびポンチ)にそれぞれ施す必要がないばかりか、ブランク材から大量生産可能な冷間のプレス成形を用いて、略曲げ成形のみで成形高さの高い有底筒状部品を実現可能である。
As described above, the bottomed cylindrical part of the present invention is
A bottomed cylindrical part having a bottom part and a plurality of vertical walls rising from the periphery of the bottom part,
This bottomed cylindrical part is formed by press-molding a blank material, and has a plurality of corner portions that are integrated with the bottom portion and the adjacent vertical wall,
The corner portion is provided with one or more ribs protruding outward or inward from between the adjacent vertical walls in plan view,
This rib consists of a pair of folded flanges folded back at the crease formed in advance in the blank material so as to divide the region to be the corner portion into approximately equal parts,
The amount of the rib protruding outward or inward increases from the bottom toward the open end of the vertical wall in a side view, and
Since the rib does not have a flange that extends outward from the open end of the rib in plan view,
It is not necessary to perform special work to make a pair on both dies (dies and punches), but using high-temperature cold press forming that can be mass-produced from blank materials, the forming height is high only by bending. A bottomed cylindrical part can be realized.
また、本発明の有底筒状部品の製造方法は、
プレス成形後に前記有底筒状部品の底部と複数の縦壁と複数のコーナー部とになる各領域を有したブランク材に対して、予備成形金型を用いて前記底部になる領域と縦壁になる領域の境、前記縦壁になる領域とコーナー部になる領域の境、および、前記コーナー部になる領域を略等分割するための位置、にそれぞれ折り目を形成するための予備成形工程と、
この予備成形工程により折り目が形成されたブランク材をこのブランク材の形状に対応させて、ダイスとポンチの間にセットし、プレス成形することで前記有底筒状部品を形成する本成形工程と、を有し、
この本成形工程において、
プレス成形時に平面視で前記有底筒状部品の隣接する前記縦壁同士の間から外方に張り出す1つ以上のリブが形成される場合は、前記ダイスのコーナー部に溝が設けられており、
プレス成形時に平面視で前記有底筒状部品の隣接する前記縦壁同士の間から内方に張り出す1つ以上のリブが形成される場合は、前記ポンチの外側面のコーナー部に溝が設けられている構成であるため、
対をなす特殊な工作を両金型(ダイスおよびポンチ)にそれぞれ施す必要がないばかりか、ブランク材から大量生産可能な冷間のプレス成形を用いて、略曲げ成形のみで成形高さの高い有底筒状部品を製造可能な製造方法を提供できる。
In addition, the manufacturing method of the bottomed cylindrical part of the present invention,
The area and the vertical wall that become the bottom using a preforming mold for the blank material having the areas that become the bottom, the plurality of vertical walls, and the plurality of corners of the bottomed cylindrical part after press molding A preforming step for forming a crease at a boundary of the region to be formed, a boundary between the region to be the vertical wall and the region to be the corner portion, and a position for substantially equally dividing the region to be the corner portion; ,
A main forming step of forming the bottomed cylindrical part by setting the blank material in which the crease is formed by this pre-forming step to correspond to the shape of the blank material, setting between the die and the punch, and press forming; Have
In this final molding process,
When one or more ribs projecting outward from between the adjacent vertical walls of the bottomed cylindrical part in a plan view are formed during press molding, grooves are provided in corners of the die. And
When one or more ribs projecting inward from between the adjacent vertical walls of the bottomed cylindrical part in a plan view are formed during press molding, grooves are formed in corner portions of the outer surface of the punch. Because it is provided configuration,
It is not necessary to perform special work to make a pair on both dies (dies and punches), but using high-temperature cold press forming that can be mass-produced from blank materials, the forming height is high only by bending. The manufacturing method which can manufacture a bottomed cylindrical part can be provided.
以下、本発明について、実施形態を例示しつつ、詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail while illustrating embodiments.
(実施形態1)
図1は本発明の実施形態1の有底筒状部品に成形する前のブランク材を説明する模式平面図、図2は同実施形態1に係る予備成形金型の一部拡大斜視図、図3は同実施形態1に係る予備成形前後のブランク材の一部拡大図であり、(a)は図1に示す予備成形前のA部拡大図、(b)は予備成形後のA部斜視図、図4は同実施形態1に係る本成形時のポンチ、予備成形後のブランク材およびダイスの位置関係を示す模式斜視図、図5は図4に示すポンチとダイスの詳細形状寸法図、図6は同実施形態1に係る本成形中のブランク材の変形状態を示す変形状態図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic plan view for explaining a blank material before being formed into a bottomed cylindrical part according to
図1において、1は冷間プレス成形(以下、単に「プレス成形」とも称す)する前の6000系アルミニウム合金からなる縦800mm×横1000mm×厚さ1.0mmのブランク材であり、1aはプレス成形後に有底筒状部品としての四角筒部品の底部になる領域、1bはプレス成形後に四角筒部品の複数(4つ)の縦壁になる領域、1cはプレス成形後に四角筒部品の複数(4つ)のコーナー部になる領域である。 In FIG. 1, 1 is a blank of 800 mm long × 1000 mm wide × 1.0 mm thick made of a 6000 series aluminum alloy before cold press forming (hereinafter also simply referred to as “press forming”). A region that becomes the bottom of a rectangular cylindrical part as a bottomed cylindrical part after molding, 1b is a region that becomes a plurality of (four) vertical walls of the rectangular cylindrical part after press molding, and 1c is a plurality of rectangular cylindrical parts after press molding ( This is the area that becomes the corner part of (4).
図2は、図1に示す各領域1a、1b、1cを有したブランク材1に対して、底部になる領域1aと縦壁になる領域1bの境、縦壁になる領域1bとコーナー部になる領域1cの境、および、コーナー部になる領域1cを略等分割(2分割)するための位置にそれぞれ折り目{詳細は後記図3(b)参照}を形成するための予備成形金型2である。図2において、2aは底部になる領域1aに対応する予備成形金型2の領域、2bは縦壁になる領域1bに対応する予備成形金型2の領域、2cはコーナー部になる領域1cに対応する予備成形金型2の領域である。
FIG. 2 shows the blank 1 having the
図3(a)は、図1に示す予備成形前のブランク材1のA部拡大図である。また、図3(b)は、図2に示す予備成形金型2を用いて、図1に示すブランク材1に底部になる領域1aと縦壁になる領域1bの境、縦壁になる領域1bとコーナー部になる領域1cの境、および、コーナー部になる領域1cを略等分割(2分割)するための位置にそれぞれ折り目1d、1eおよび1fを形成(予備成形工程)した後のブランク材1のA部斜視図である。
Fig.3 (a) is the A section enlarged view of the
図4は同実施形態1に係る本成形時のポンチ3、予備成形後のブランク材1およびダイス4の位置関係を示す模式斜視図である。
FIG. 4 is a schematic perspective view showing a positional relationship among the
図4において、上述した予備成形工程により折り目1d、1eおよび1fが形成されたブランク材1をこのブランク材1の形状に対応させて、ダイス4{詳細は後記図5(b)参照}とポンチ3{詳細は後記図5(a)参照}の間にセットし、プレス成形することで有底筒状部品としての四角筒部品が形成(本成形工程)される。なお、この本成形工程においては、わざわざブランクホルダを用いる必要がない。
In FIG. 4, the blank 4 in which the
図4に示すダイス4には、ブランク材1の底部になる領域1a、縦壁になる領域1bおよびコーナー部になる領域1cにそれぞれ対応した底面4a、内側面4bおよびコーナー部4cが設けられている。さらに、ダイス4のコーナー部4cには、プレス成形時に平面視で四角筒部品の隣接する縦壁1b同士の間から外方に張り出す1つのリブ1g{後記図6(d)参照}が形成される際の溝4fが設けられている。
The
上述した予備成形工程により折り目1d、1eおよび1fが形成されたブランク材1、図5に示すポンチ3とダイス4の詳細形状、ポンチ3とダイス4の間のクリアランス{ブランク材1の厚さ1mm+(ブランク材1の厚さ1mmの20%=0.2mm)=1.2mm}、潤滑剤(鋼板用洗浄油を想定)および摩擦係数μ=0.14に基づき上記本成形を実施した場合の予備成形後のブランク材1の変形状態を汎用の動的陽解法ソフトPAM−STAMPを用いて計算した(計算結果を図6に変形状態図として示す)。なお、計算モデルは、1/4対称条件とした。
図6は、上述した計算結果を示す変形状態図であり、(a)は下死点(すなわち、ポンチ3が最下端にある位置)から上方に70mmの位置(下死点70mmUPと称す)、(b)は下死点50mmUP、(c)は下死点20mmUPおよび(d)は下死点での予備成形後のブランク材1の変形状態をそれぞれ示す。これからも本成形工程が安定して進行していることが分かる。図6(d)において、コーナー部1cに、四角筒部品の隣接する縦壁1b同士の間から外方に張り出す一対の折り返しフランジから成るリブ1gが良好に形成されている様子が分かる。すなわち、コーナー部1cを絞り成形させずに曲げ変形のみで四角筒部品を形成することが可能になる。このため、四角筒部品の成形高さが高くなっても、ブランク材1への絞り抵抗は増加せず、言い換えれば、各部のひずみ量を増加させずに破断の無い四角筒部品(有底筒状部品)を得ることができる。なお、このリブ1gは、側面視で底部1aから1b縦壁の解放端側に向かうほど大きくなっており、かつ、リブ1gには、平面視でリブ1gの解放端から外方へ延出するようなフランジも設けられない。
FIG. 6 is a deformation state diagram showing the above-described calculation results. (A) is a position 70 mm upward from the bottom dead center (that is, the position where the
本実施形態1においては、コーナー部1cに、四角筒部品の隣接する縦壁1b同士の間から外方に1つ張り出すリブ1gの例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、コーナー部1cに、四角筒部品の隣接する縦壁1b同士の間から内方に1つ張り出すリブを形成する場合は、ポンチ3の外側面のコーナー部に溝が設けられている構成とすればよい。また、本実施形態1においては、有底筒状部品として四角筒部品を形成する例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、三角形筒部品および五角形以上の筒部品等、広範囲に適用可能である。また、本実施形態1においては、コーナー部1cに、平面視で隣接する縦壁1b同士の間から外方にリブ1gが1つ張り出す例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、コーナー部1cに、平面視で隣接する縦壁1b同士の間から外方あるいは内方に張り出した2つ以上のリブを設けることも可能である(詳細は、後記実施形態2および3参照)。また、本実施形態1においては、ブランク材1として、6000系アルミニウム合金を用いた例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、6000系以外のアルミニウム合金やさらに難加工材であるチタニウム合金や通常の鋼を用いることも可能である。また、このリブ1gは、コーナー部1cの曲げ変形に対する補強部として作用するという利点も得られる。
In the first embodiment, the example of the
以上のように、本発明の構成を採用したならば、対をなす特殊な工作を両金型(ダイスおよびポンチ)にそれぞれ施す必要がないばかりか、ブランク材から大量生産可能な冷間のプレス成形を用いて、略曲げ成形のみで成形高さの高い有底筒状部品を形成可能である。 As described above, if the configuration of the present invention is adopted, it is not necessary to perform a pair of special work on both molds (dies and punches), and a cold press capable of mass production from a blank material. Using molding, it is possible to form a bottomed cylindrical part having a high molding height only by substantially bending molding.
(実施形態2)
図7は本発明の実施形態2の有底筒状部品に成形する前のブランク材を説明する模式平面図、図8は同実施形態2に係る予備成形金型の一部拡大斜視図、図9は同実施形態2に係る予備成形前後のブランク材の一部拡大図であり、(a)は図7に示す予備成形前のB部拡大図、(b)は予備成形後の斜視図、図10は同実施形態2に係る本成形時のポンチ、予備成形後のブランク材およびダイスの位置関係を示す模式斜視図、図11は同実施形態2に係る本成形中のブランク材の変形状態を示す変形状態図である。なお、本実施形態において、実施形態1と同一の構成要素には同一番号を付与し、詳細な説明を省略し異なる部分のみ詳述する。
(Embodiment 2)
7 is a schematic plan view for explaining a blank material before being formed into a bottomed cylindrical part according to
図7において、ブランク材1のコーナー部になる領域1cには2つリブが形成されることを前提とした形状に仕上げられている。すなわち、本成形(プレス成形)後に、側面視で縦壁1bと2つリブの高さが同一となる形状にブランク材1が仕上げられている(図9(a)参照)。
In FIG. 7, the
図8は、図7に示す各領域1a、1b、1cを有したブランク材1に対して、底部になる領域1aと縦壁になる領域1bの境、縦壁になる領域1bとコーナー部になる領域1cの境、および、コーナー部になる領域1cを略等分割(4分割)するための位置にそれぞれ折り目{詳細は図9(b)参照}を形成するための予備成形金型5である。図8において、5aは底部になる領域1aに対応する予備成形金型5の領域、5bは縦壁になる領域1bに対応する予備成形金型5の領域、5cはコーナー部になる領域1cに対応する予備成形金型5の領域である。
8 shows a blank 1 having the
図10は実施形態2に係る本成形時のポンチ3、予備成形後のブランク材1およびダイス4の位置関係を示す模式斜視図である。
FIG. 10 is a schematic perspective view showing the positional relationship among the
図10において、上述した予備成形工程により折り目1d、1eおよび3本の1fが形成されたブランク材1をこのブランク材1の形状に対応させて、ダイス4とポンチ3の間にセットし、プレス成形することで有底筒状部品としての四角筒部品が形成(本成形工程)される。なお、この本成形工程においては、わざわざブランクホルダを用いる必要がない。
In FIG. 10, the
図10に示すダイス4のコーナー部4cには、プレス成形時に平面視で四角筒部品の隣接する縦壁1b同士の間から外方に張り出す2つのリブ1g{後記図11(d)参照}が形成される際の2つの溝4fが設けられている。
In the
上述した予備成形工程により折り目1d、1eおよび3本の1fが形成されたブランク材1、図10に示すポンチ3とダイス4、ポンチ3とダイス4の間のクリアランス{ブランク材1の厚さ1mm+(ブランク材1の厚さ1mmの20%=0.2mm)=1.2mm}、潤滑剤(鋼板用洗浄油を想定)および摩擦係数μ=0.14に基づき上記本成形を実施した場合の予備成形後のブランク材1の変形状態を汎用の動的陽解法ソフトPAM−STAMPを用いて計算した(計算結果を図11に変形状態図として示す)。なお、計算モデルは、1/4対称条件とした。
図11は、上述した計算結果を示す変形状態図であり、(a)は下死点70mmUP、(b)は下死点50mmUP、(c)は下死点20mmUPおよび(d)は下死点での予備成形後のブランク材1の変形状態をそれぞれ示す。これからも本成形工程が安定して進行していることが分かる。図11(d)において、コーナー部1cに、四角筒部品の隣接する縦壁1b同士の間から外方に張り出す一対の折り返しフランジから成るリブ1gが2箇所良好に形成されている様子が分かる。すなわち、コーナー部1cを絞り成形させずに曲げ変形のみで四角筒部品を形成することが可能になる。このため、四角筒部品の成形高さが高くなっても、ブランク材1への絞り抵抗は増加せず、言い換えれば、各部のひずみ量を増加させずに破断の無い四角筒部品(有底筒状部品)を得ることができる。ただし、本実施形態2の場合、平面視でのコーナーRが非常に小さい金型(ポンチ3とダイス4)に対して複数のリブ1gを設けたため、ダイス4のコーナー部4cの溝4fにおいて、ポンチ3とダイス4間のクリアランスが広くなっている。このため、プレス成形後のリブ1gの形状は、実施形態1の形状ほどシャープに形成されていないという問題がある。このようなリブ1gをよりシャープに形成したい場合には、後述する実施形態3のようにリブ1gの数に応じてコーナーRを少し大きく設定する必要がある。また、これら2箇所のリブ1gは、側面視で底部1aから1b縦壁の解放端側に向かうほど大きくなっており、かつ、2箇所のリブ1gには、平面視でリブ1gの解放端から外方へ延出するようなフランジも設けられない。
FIG. 11 is a deformation state diagram showing the above-described calculation results. (A) is bottom dead center 70 mmUP, (b) is bottom dead center 50 mmUP, (c) is bottom
本実施形態2のように、コーナー部1cにリブ1gが2箇所設けられた場合は、実施形態1のように、コーナー部1cにリブ1gが1箇所設けられた場合に比べて、リブ1gの張り出し量を小さくすることが可能である。したがって、コーナー部1cに設けるリブ1gの数は2箇所以上が好ましい。しかし、前述のようにコーナー部1cに設けられるリブ1gの数が増えると、溝4fにおけるダイス4のコーナー部4cの内側方向を向く端部が重なってしまい、このような部位ではポンチ3とダイス4間のクリアランスが広くなるために、リブ1gの形状が安定的に形成されなくなる。また、溝4fの前記端部が重ならないように溝4fの幅を狭くすると、変形荷重を受ける部分の体積も小さくなり、ダイス4としての強度の確保が課題になる。溝4fの幅をある程度確保し、比較的シャープなリブ1gを必要数だけ形成しようとすれば、リブ1gの数に応じてコーナー部4cの曲率半径Rを大きく設定しなくてはならなくなる。つまり、リブ1gの数が少な過ぎれば、コーナー部1cから内側あるいは外側へのリブ1gの張り出し量が大きくなり、リブ1gの数が多過ぎれば、平面視でコーナー部4cの曲率半径Rが大きくなってしまう。ここで、形状制約や内容量確保の観点から望まれるように比較的小さなコーナーR(曲率半径Rが約80mm以下)で、かつ、製品外あるいは内側へのリブ1gの張り出し量が小さい四角筒部品(有底筒状部品)を得るためには、コーナー部1cに設けられるリブ1gの数は4箇所以下が望ましい。
When the
以上のように、本発明の構成を採用したならば、対をなす特殊な工作を両金型(ダイスおよびポンチ)にそれぞれ施す必要がないばかりか、ブランク材から大量生産可能な冷間のプレス成形を用いて、略曲げ成形のみで成形高さの高い有底筒状部品を形成可能である。 As described above, if the configuration of the present invention is adopted, it is not necessary to perform a pair of special work on both molds (dies and punches), and a cold press capable of mass production from a blank material. Using molding, it is possible to form a bottomed cylindrical part having a high molding height only by substantially bending molding.
(実施形態3)
図12は本発明の実施形態3の有底筒状部品に成形する前のブランク材を説明する模式平面図、図13は同実施形態3に係る予備成形金型の一部拡大斜視図、図14は同実施形態3に係る予備成形前後のブランク材の一部拡大図であり、(a)は図12に示す予備成形前のC部拡大図、(b)は予備成形後の斜視図、図15は同実施形態3に係る本成形時のポンチ、予備成形後のブランク材およびダイスの位置関係を示す模式斜視図、図16は図15に示すポンチとダイスの詳細形状寸法図、図17は同実施形態3に係る本成形中のブランク材の変形状態を示す変形状態図である。なお、本実施形態において、実施形態1および2と同一の構成要素には同一番号を付与し、詳細な説明を省略し異なる部分のみ詳述する。
(Embodiment 3)
12 is a schematic plan view for explaining a blank material before being formed into a bottomed cylindrical part according to
図12において、ブランク材1のコーナー部になる領域1cには4つリブが形成されることを前提とした形状に仕上げられている。すなわち、本成形(プレス成形)後に、側面視で縦壁1bと2つリブの高さが同一となる形状にブランク材1が仕上げられている(図14(a)参照)。
In FIG. 12, the
図13は、図12に示す各領域1a、1b、1cを有したブランク材1に対して、底部になる領域1aと縦壁になる領域1bの境、縦壁になる領域1bとコーナー部になる領域1cの境、および、コーナー部になる領域1cを略等分割(8分割)するための位置にそれぞれ折り目{詳細は図14(b)参照}を形成するための予備成形金型6である。図13において、6aは底部になる領域1aに対応する予備成形金型6の領域、6bは縦壁になる領域1bに対応する予備成形金型6の領域、6cはコーナー部になる領域1cに対応する予備成形金型6の領域である。
FIG. 13 shows the blank 1 having the
図15は実施形態3に係る本成形時のポンチ7、予備成形後のブランク材1およびダイス8の位置関係を示す模式斜視図である。
FIG. 15 is a schematic perspective view showing the positional relationship between the
図15において、上述した予備成形工程により折り目1d、1eおよび7本の1fが形成されたブランク材1をこのブランク材1の形状に対応させて、ダイス8{詳細は後記図16(b)参照}とポンチ7{詳細は後記図16(a)参照}の間にセットし、プレス成形することで有底筒状部品としての四角筒部品が形成(本成形工程)される。なお、この本成形工程においては、わざわざブランクホルダを用いる必要がない。
In FIG. 15, the
図16(b)に示すダイス8のコーナー部8cの内側は、平面視で内接円曲率半径がR1=66.9mmの形状になるように形成され、このコーナー部8cには、プレス成形時に平面視で四角筒部品の隣接する縦壁1b同士の間から外方に張り出す4つのリブ1g{後記図17(e)参照}が形成される際の4つの溝8fが設けられている。また、ポンチ7の外側面のコーナー部7cには、ダイス8のコーナー部8cの内接円に対応した平面視で曲率半径がR2=65.7mmの曲面を有した形状に形成されている。ここで、R1>R2である。また、内接円曲率半径R1と曲率半径R2の差で表されるポンチ7とダイス8間のクリアランスは、1.2mmとしている。本成形工程においては、絞り成形を伴わず、曲げ成形のみで有底筒状部品を形成するため、ブランク材1の板厚変化は非常に少ない。このため、前記クリアランスは、ブランク材1の板厚の100%程度まで成形可能である。なお、前記クリアランスが大き過ぎれば、リブ1gの形状がシャープに形成されないため、前記クリアランスは広くても200%以下に留めることが望ましいといえる。また、前述のように本成形工程で形成された有底筒状部品は、通常の絞り成形部品に比べて素材としてのブランク材1の板厚変化は非常に少ない。すなわち、通常の絞り成形の場合、ブランク材1の板厚は、ポンチ7の肩R近傍で減少、ダイス8の肩R側では材料流入により増加しており、局所的な板厚減少が生じている肩R部近傍にあわせて製品性能を設計すると、成形部品の重量は若干重くなることになる。本成形工程を含む製造方法の場合、成形に伴うブランク材1の板厚変化が少ないため、上記絞り成形に比べて、軽量で製品の強度と剛性も確保可能であるという利点もある。
The inside of the
上述した予備成形工程により折り目1d、1eおよび7本の1fが形成されたブランク材1、図15に示すポンチ7とダイス8、ポンチ7とダイス8の間のクリアランス{ブランク材1の厚さ1mm+(ブランク材1の厚さ1mmの20%=0.2mm)=1.2mm}、潤滑剤(鋼板用洗浄油を想定)および摩擦係数μ=0.14に基づき上記本成形を実施した場合の予備成形後のブランク材1の変形状態を汎用の動的陽解法ソフトPAM−STAMPを用いて計算した(計算結果を図17に変形状態図として示す)。なお、計算モデルは、1/4対称条件とした。
図17は、上述した計算結果を示す変形状態図であり、(a)は下死点70mmUP、(b)は下死点50mmUP、(c)は下死点20mmUP、(d)は下死点10mmUPおよび(e)は下死点での予備成形後のブランク材1の変形状態をそれぞれ示す。これをみると、実施形態1や2に比べて、本成形工程がさらに安定して進行していることが分かる。図17(e)において、コーナー部1cに、四角筒部品の隣接する縦壁1b同士の間から外方に張り出す一対の折り返しフランジから成るリブ1gが4箇所良好に形成されている様子が分かる。すなわち、コーナー部1cを絞り成形させずに曲げ変形のみで四角筒部品を形成することがより容易に可能になる。このため、四角筒部品の成形高さが高くなっても、ブランク材1への絞り抵抗は増加せず、言い換えれば、各部のひずみ量を増加させずに破断の無い四角筒部品(有底筒状部品)を得ることができる。なお、これら4箇所のリブ1gは、側面視で底部1aから1b縦壁の解放端側に向かうほど大きくなっており、かつ、4箇所のリブ1gには、平面視でリブ1gの解放端から外方へ延出するようなフランジも設けられない。
FIG. 17 is a deformation state diagram showing the above-described calculation results. (A) is bottom dead center 70 mmUP, (b) is bottom dead center 50 mmUP, (c) is bottom
本実施形態3のように、コーナー部1cにリブ1gが4箇所設けられた場合は、本実施形態2に比べて、リブ1gの張り出し量がさらに小さくなる。また、コーナー部1cの強度も、本実施形態3の方が本実施形態2に比べてさらに大きくなる。
When four
以上のように、本発明の構成を採用したならば、対をなす特殊な工作を両金型(ダイスおよびポンチ)にそれぞれ施す必要がないばかりか、ブランク材から大量生産可能な冷間のプレス成形を用いて、略曲げ成形のみで成形高さの高い有底筒状部品を形成可能である。 As described above, if the configuration of the present invention is adopted, it is not necessary to perform a pair of special work on both molds (dies and punches), and a cold press capable of mass production from a blank material. Using molding, it is possible to form a bottomed cylindrical part having a high molding height only by substantially bending molding.
また、本実施形態3の本成形工程において、
プレス成形時に平面視で四角筒部品(有底筒状部品)の隣接する縦壁1b同士の間から外方に張り出す1つ以上のリブ1gが形成される場合は、ダイス8の底面8aのコーナー部に溝を設けるか、または、
プレス成形時に平面視で四角筒部品(有底筒状部品)の隣接する縦壁1b同士の間から内方に張り出す1つ以上のリブ1gが形成される場合は、ポンチ7の底面のコーナー部に溝を設けることにより、
四角筒部品(有底筒状部品)を形成することが、より容易にかつ安定になる。
Further, in the main forming step of the third embodiment,
When one or
When one or
It is easier and more stable to form a square tubular part (bottomed tubular part).
また、ダイス8の底面8aのコーナー部8cあるいはポンチ7の底面のコーナー部にそれぞれ設けられた溝は、各コーナー部の中心から放射状に形成することにより、リブ1gの形成位置がさらに安定し、四角筒部品(有底筒状部品)を形成することが、さらに容易にかつ安定となる。
Further, the grooves provided in the
また、ポンチ7の上端側に、ポンチ7のコーナー部7cを除く外側面から外方へ延出するようなフランジ(図示せず)を設けることにより、四角筒部品(有底筒状部品)の縦壁1bの解放端から外方へ延出するようなフランジ(図示せず)をプレス成形時に同時に、かつ、リブ1gに曲げ変形抵抗に基づく歪みを発生させることなく設けることが可能である。
Further, by providing a flange (not shown) extending outward from the outer surface excluding the
1 ブランク材
1a プレス成形後に四角筒部品の底部になる領域
1b プレス成形後に四角筒部品の複数(4つ)の縦壁になる領域
1c プレス成形後に四角筒部品の複数(4つ)のコーナー部になる領域
1d、1e、1f 折り目
1g リブ
2、6 予備成形金型
2a 領域1aに対応する予備成形金型2の領域
2b 領域1bに対応する予備成形金型2の領域
2c 領域1cに対応する予備成形金型2の領域
3、7 ポンチ
4、8 ダイス
4a ダイス4の底面
4b ダイス4の内側面
4c ダイス4のコーナー部
4f ダイス4の溝
6a 領域1aに対応する予備成形金型6の領域
6b 領域1bに対応する予備成形金型6の領域
6c領域1cに対応する予備成形金型6の領域
7c ポンチ7の外側面のコーナー部
8a ダイス8の底面
8b ダイス8の内側面
8c ダイス8の内側面8bのコーナー部
8f ダイス8の溝
DESCRIPTION OF
Claims (11)
この有底筒状部品は、ブランク材をプレス成形したものであり、前記底部および隣接する前記縦壁と一体をなすコーナー部を複数有し、
このコーナー部には、平面視で隣接する前記縦壁同士の間から外方あるいは内方に張り出した1つ以上のリブが設けられ、
このリブは、前記コーナー部になる領域を略等分割するように前記ブランク材に予め形成された折り目を境にして折り返された一対の折り返しフランジから成り、
前記リブの外方あるいは内方への張り出し量は、側面視で前記底部から前記縦壁の解放端側に向かうほど大きくなり、かつ、
前記リブには、平面視で前記リブの解放端から外方へ延出するフランジが設けられていない構成であることを特徴とする有底筒状部品。 A bottomed cylindrical part having a bottom part and a plurality of vertical walls rising from the periphery of the bottom part,
This bottomed cylindrical part is formed by press-molding a blank material, and has a plurality of corner portions that are integrated with the bottom portion and the adjacent vertical wall,
The corner portion is provided with one or more ribs protruding outward or inward from between the adjacent vertical walls in plan view,
This rib consists of a pair of folded flanges folded back at the crease formed in advance in the blank material so as to divide the region to be the corner portion into approximately equal parts,
The amount of the rib protruding outward or inward increases from the bottom toward the open end of the vertical wall in a side view, and
The bottomed tubular part characterized in that the rib is not provided with a flange extending outward from an open end of the rib in a plan view.
プレス成形後に前記有底筒状部品の底部と複数の縦壁と複数のコーナー部とになる各領域を有したブランク材に対して、予備成形金型を用いて前記底部になる領域と縦壁になる領域の境、前記縦壁になる領域とコーナー部になる領域の境、および、前記コーナー部になる領域を略等分割するための位置、にそれぞれ折り目を形成するための予備成形工程と、
この予備成形工程により折り目が形成されたブランク材をこのブランク材の形状に対応させて、ダイスとポンチの間にセットし、プレス成形することで前記有底筒状部品を形成する本成形工程と、を有し、
この本成形工程において、
プレス成形時に平面視で前記有底筒状部品の隣接する前記縦壁同士の間から外方に張り出す1つ以上のリブが形成される場合は、前記ダイスのコーナー部に溝が設けられており、
プレス成形時に平面視で前記有底筒状部品の隣接する前記縦壁同士の間から内方に張り出す1つ以上のリブが形成される場合は、前記ポンチの外側面のコーナー部に溝が設けられている構成であることを特徴とする有底筒状部品の製造方法。 A manufacturing method for manufacturing the bottomed cylindrical part according to claim 1,
The area and the vertical wall that become the bottom using a preforming mold for the blank material having the areas that become the bottom, the plurality of vertical walls, and the plurality of corners of the bottomed cylindrical part after press molding A preforming step for forming a crease at a boundary of the region to be formed, a boundary between the region to be the vertical wall and the region to be the corner portion, and a position for substantially equally dividing the region to be the corner portion; ,
A main forming step of forming the bottomed cylindrical part by setting the blank material in which the crease is formed by this pre-forming step to correspond to the shape of the blank material, setting between the die and the punch, and press forming; Have
In this final molding process,
When one or more ribs projecting outward from between the adjacent vertical walls of the bottomed cylindrical part in a plan view are formed during press molding, grooves are provided in corners of the die. And
When one or more ribs projecting inward from between the adjacent vertical walls of the bottomed cylindrical part in a plan view are formed during press molding, grooves are formed in corner portions of the outer surface of the punch. A method for manufacturing a bottomed tubular part, characterized in that the structure is provided.
ここで、R1>R2である。 The inside of the corner portion of the die is formed so as to have an inscribed circle radius of curvature R1 in plan view, and the corner portion of the outer surface of the punch is a plane corresponding to the inscribed circle of the corner portion of the die. The clearance between the punch and the die represented by R1-R2 is 100% or more and 200% of the plate thickness of the blank material. The manufacturing method of a bottomed cylindrical part according to claim 6 or 7, wherein the manufacturing method is set as follows.
Here, R1> R2.
プレス成形時に平面視で前記有底筒状部品の隣接する前記縦壁同士の間から外方に張り出す1つ以上のリブが形成される場合は、前記ダイス底面のコーナー部に溝が設けられており、
プレス成形時に平面視で前記有底筒状部品の隣接する前記縦壁同士の間から内方に張り出す1つ以上のリブが形成される場合は、前記ポンチ底面のコーナー部に溝が設けられていることを特徴とする請求項8に記載の有底筒状部品の製造方法。 In the main forming step,
When one or more ribs projecting outward from between the adjacent vertical walls of the bottomed cylindrical part in a plan view are formed during press molding, grooves are provided in corner portions of the bottom surface of the die. And
When one or more ribs projecting inward from between the adjacent vertical walls of the bottomed cylindrical part in plan view are formed during press molding, a groove is provided in a corner portion of the bottom surface of the punch. The method for manufacturing a bottomed cylindrical part according to claim 8, wherein:
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