JP2019013952A - プレス成形方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】高強度鋼板を用いて、しわと割れの発生を抑制してＴ字形状部品を製造するプレス成形方法を提供する。【解決手段】本発明に係るプレス成形方法は、縦辺部９と横辺部１１との接続辺部１３を介して接続された天板部３と、天板部３における縦辺部９から接続辺部１３を経て横辺部１１に形成された壁部５と、壁部５の下端に連続して形成されたフランジ部７とを有するＴ字形状部品１をプレス成形するものであって、接続辺部１３に形成された凸形状部１５を有する中間形状部品２１に絞り成形する第１成形工程と、中間形状部品２１をトリミングしてトリミング部品４１を得るトリミング工程と、トリミング部品４１をフォーム成形により目標形状のＴ字形状部品１に成形する第２成形工程とを備え、該第２成形工程は、凸形状部１５を押し潰して接続辺部１３から連続する壁部５ａに材料を流入させることを特徴とするものである。【選択図】 図１
Description
本発明は、プレス成形方法に関し、特に、平面視でＴ字形状を有する自動車用のＴ字形状部品を製造するプレス成形方法に関する。
自動車用部品の中でも、クロスメンバ等のＴ字形状部品について、引張強度で590MPa級以上の高強度鋼板（ハイテン材）を用いてプレス成形する場合、成形過程においてしわや割れが同時に生じて問題であった。
このような自動車用のＴ字形状部品をプレス成形する技術として、例えば、特許文献１には、２つのＴ字の縦辺を対向させて連結した形状を有する高強度鋼板を用いたセンターピラーを冷間プレス成形する方法が開示されている。
このような自動車用のＴ字形状部品をプレス成形する技術として、例えば、特許文献１には、２つのＴ字の縦辺を対向させて連結した形状を有する高強度鋼板を用いたセンターピラーを冷間プレス成形する方法が開示されている。
しかしながら、特許文献１に開示される方法は、対象とする部品がセンターピラーであって、壁高さが低い（成形深さが浅い）ことによりＴ字の横辺部（Ｔ字付け根の天板部の短尺部分）にしわが生じる場合があった(特許文献１の図９)が、Ｔ字の縦辺部（Ｔ字付け根の天板部の長尺部分）ではしわや割れが生じにくかった。しかし、本願で扱うクロスメンバのような部品では、壁高さが高い（成形深さが深い）ことによりＴ字付け根の縦辺部にしわが生じ、また、Ｔ字付け根の縦壁部とフランジ部の接続部分に割れが生じる問題がある。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、クロスメンバ等のＴ字形状を有する自動車用のＴ字形状部品を、高強度鋼板を用いてプレス成形するに際し、しわと割れの発生を抑制して製造するプレス成形方法を提供することを目的とする。
（１）本発明に係るプレス成形方法は、Ｔ字形状部品をプレス成形するものであって、ブランクを、絞り成形により中間形状部品に成形する第１成形工程と、該中間形状部品をトリミングしてトリミング部品を得るトリミング工程と、該トリミング部品をフォーム成形により目標形状の前記Ｔ字形状部品に成形する第２成形工程とを備え、前記第１成形工程において成形する前記中間形状部品は、縦辺部と横辺部とが接続辺部により接続されたＴ字形状の天板部と、該天板部の縦辺部から連続して形成された壁部と、縦辺部側および反対側に前記天板部の横辺部から連続して形成された壁部と、前記接続辺部に前記天板部から連続して形成された壁部と、これら壁部の下端に連続して形成されたフランジ部を有し、さらに、前記天板部における接続辺部の縦辺部側に形成された凸形状部と、前記接続辺部に連続して形成された壁部と該壁部の下端のフランジ部とを接続する底Ｒ部を上方に持ち上げた湾曲Ｒ部を有して、前記トリミング工程は、前記第２成形工程において前記目標形状のＴ字形状部品となるように前記中間形状部品から、不要な部分である前記フランジ部の一部と前記天板部の横辺部から連続して形成され縦辺部方向の反対側のみに形成された壁部と該壁部の下端のフランジ部とをトリミングし、前記第２成形工程は、前記凸形状部及び前記湾曲Ｒ部を押し潰して前記接続辺部に連続する壁部に材料を流入させて目標形状に成形することを特徴とするものである。
（２）上記（１）に記載のものにおいて、前記凸形状部は、前記縦辺部の長手方向に対して直交する断面形状が、前記接続辺部の縦辺部側から連続して形成された壁部と接続する稜線部を介して、該壁部から連続して凸に湾曲する形状であることを特徴とするものである。
本発明においては、ブランクを、絞り成形により中間形状部品に成形する第１成形工程と、該中間形状部品をトリミングしてトリミング部品を得るトリミング工程と、該トリミング部品をフォーム成形により目標形状の前記Ｔ字形状部品に成形する第２成形工程とを備え、前記第１成形工程において成形する前記中間形状部品は、縦辺部と横辺部とが接続辺部により接続されたＴ字形状の天板部と、該天板部の縦辺部から連続して形成された壁部と、前記縦辺部側および反対側に前記天板部の横辺部から連続して形成された壁部と、前記接続辺部に前記天板部から連続して形成された壁部と、これら壁部の下端に連続して形成されたフランジ部と、前記天板部における接続辺部の縦辺部側に形成された凸形状部と、前記接続辺部に連続して形成された壁部と該壁部の下端のフランジ部とを接続する底Ｒ部を上方に持ち上げた湾曲Ｒ部を有して、前記トリミング工程は、前記第２成形工程において前記目標形状のＴ字形状部品となるように前記中間形状部品から、不要な部分である前記フランジ部の一部と前記天板部の横辺部から連続して形成され縦辺部方向の反対側のみに形成された壁部と該壁部の下端のフランジ部とをトリミングし、前記第２成形工程は、前記凸形状部及び前記湾曲Ｒ部を押し潰して前記接続辺部に生じるしわの発生を抑制するとともに、該接続辺部に形成した凸形状部から前記壁部に材料を流入させて該壁部から前記フランジ部にかけて発生する割れを防止して目標形状となる前記Ｔ字形状部品に成形することができる。
本発明の実施の形態に係るプレス成形方法は、図１（ｃ）に示すようなＴ字形状部品１を目標形状とするものであり、ブランクを、絞り成形により図１（ａ）に示すような中間形状部品２１を成形する第１成形工程と、中間形状部品２１をトリミングして図１（ｂ）に示すようなトリミング部品４１を成形するトリミング工程と、フォーム成形によりトリミング部品４１を図１（ｃ）に示すような目標形状のＴ字形状部品１を成形する第２成形工程と、を備えている。以下、まずは成形対象とするＴ字形状部品１について説明した後、本実施の形態に係るプレス成形方法を説明する。
なお、以下の説明において、同一の機能を有する部位については同一の符号を付し、説明が重複するのを避けている。
なお、以下の説明において、同一の機能を有する部位については同一の符号を付し、説明が重複するのを避けている。
＜Ｔ字形状部品＞
Ｔ字形状部品１は、図１（ｃ）に示すように、Ｔ字形状の天板部３と、天板部３から連続する壁部５と、壁部５から連続するフランジ部７とを有するものであり、天板部３は、縦辺部９と横辺部１１とを有し、縦辺部９と横辺部１１は、接続辺部１３を介して接続される。
ここで、接続辺部１３は、図１（ｃ）に示すように、両側辺が湾曲する形状の部位である。
Ｔ字形状部品１は、図１（ｃ）に示すように、Ｔ字形状の天板部３と、天板部３から連続する壁部５と、壁部５から連続するフランジ部７とを有するものであり、天板部３は、縦辺部９と横辺部１１とを有し、縦辺部９と横辺部１１は、接続辺部１３を介して接続される。
ここで、接続辺部１３は、図１（ｃ）に示すように、両側辺が湾曲する形状の部位である。
壁部５は、天板部３の縦辺部９から接続辺部１３を経て横辺部１１に稜線部１７を介して連続して形成される。
そして、フランジ部７は、壁部５の下端から底Ｒ部１９を介して連続して形成される。
そして、フランジ部７は、壁部５の下端から底Ｒ部１９を介して連続して形成される。
＜しわ、割れを同時に抑制可能な理由＞
クロスメンバのように成形深さが深いＴ字形状部品１を引張強度が590MPa級以上の高強度鋼板を用いて１工程で絞り成形すると、図２に示すように、天板部３における接続辺部１３にしわが発生し、また、接続辺部１３に稜線部１７ｂを介して連続する壁部５ｂからフランジ部７ｂにかけて割れが発生する場合があり、成形不具合を少なくしてプレス成形することが困難であった。
クロスメンバのように成形深さが深いＴ字形状部品１を引張強度が590MPa級以上の高強度鋼板を用いて１工程で絞り成形すると、図２に示すように、天板部３における接続辺部１３にしわが発生し、また、接続辺部１３に稜線部１７ｂを介して連続する壁部５ｂからフランジ部７ｂにかけて割れが発生する場合があり、成形不具合を少なくしてプレス成形することが困難であった。
本発明は以下の理由により、しわと割れの双方を同時に抑制してＴ字形状部品をプレス成形できる。
第１成形工程においては、中間形状部品２１の接続辺部１３に積極的に材料余りとするように凸形状部１５（図１（ａ））を形成することにより、成形過程における余肉を逃がすことができ、Ｔ字形状の接続辺部１３におけるしわの発生が防止される。
続くトリミング工程においては、第２成形工程において前記目標形状となるように中間形状部品２１から不要な部分をトリミングする（図１（ｂ））ことにより、第２成形工程において中間形状部品２１に付与された凸形状部１５から壁部５ａへと材料が流入しやすくなる。
そして、第２成形工程においては、凸形状部１５を押し潰すように成形することで、凸形状部１５から壁部５ａへ材料が流入され、Ｔ字形状部品１の壁部５ｂからフランジ部７ｂにかけて割れの発生が防止される（図１（ｃ））。
さらに、本実施の形態に係るプレス成形方法は、第１成形工程において壁部５ａとフランジ部７ａとを接続する底Ｒ部１９ａのダイＲを、目標形状の底Ｒ部１９ｂ（図１（ｃ））のダイＲよりも拡大する（ぼかす）ように成形する（図１（ｂ））ので、該拡大された底Ｒ部１９ａから第２成形工程において材料を流入させることができ、割れの発生をさらに防止することができる。
＜プレス成形方法＞
次に、本実施の形態に係るプレス成形方法の上記の各工程について説明する。
≪第１成形工程≫
第１成形工程は、ブランクを、絞り成形によりＴ字形状の天板部３と、天板部３から連続して形成された壁部５と、壁部５の下端に連続して形成されたフランジ部７と、天板部３の接続辺部１３の縦辺部９側に形成された凸形状部１５とを有する中間形状部品２１（図１（ａ））に成形するものであり、例えば、図４に示すパンチ３３とダイ３５とブランクホルダ３７とを備えた金型３９を用いて、図３に示すブランク３１をパンチ３３との位置関係として絞り成形する。
次に、本実施の形態に係るプレス成形方法の上記の各工程について説明する。
≪第１成形工程≫
第１成形工程は、ブランクを、絞り成形によりＴ字形状の天板部３と、天板部３から連続して形成された壁部５と、壁部５の下端に連続して形成されたフランジ部７と、天板部３の接続辺部１３の縦辺部９側に形成された凸形状部１５とを有する中間形状部品２１（図１（ａ））に成形するものであり、例えば、図４に示すパンチ３３とダイ３５とブランクホルダ３７とを備えた金型３９を用いて、図３に示すブランク３１をパンチ３３との位置関係として絞り成形する。
壁部５は、図１（ａ）に示すように、天板部３の縦辺部９から連続して形成された壁部５ｃと、縦辺部９側に天板部３の横辺部１１から連続して形成された壁部５ｄと、天板部３の接続辺部１３から連続して形成された壁部５ａと、縦辺部９と反対側に横辺部１１から連続して形成された壁部５ｅとからなる。
また、接続辺部１３の縦辺部９側とは、接続辺部１３のうち縦辺部９に近い部位である。
そして、凸形状部１５は、接続辺部１３の縦辺部９側に形成された上方に凸に湾曲する形状であり、図５に示すように、接続辺部１３に相当する部位に上方に凸に湾曲する形状の凸形状形成部３３ａが設けられたパンチ３３を用いて形成される。
そして、凸形状部１５は、接続辺部１３の縦辺部９側に形成された上方に凸に湾曲する形状であり、図５に示すように、接続辺部１３に相当する部位に上方に凸に湾曲する形状の凸形状形成部３３ａが設けられたパンチ３３を用いて形成される。
ここで、凸形状部１５は、縦辺部９の長手方向に対して直交する断面形状が、接続辺部１３の縦辺部９側から連続して形成された壁部５ａと接続する稜線部１７ａを介して、壁部５ａから連続して凸に湾曲する形状であっても良い。
さらに、凸形状部１５から連続する壁部５ａとフランジ部７ａとが接続する底Ｒ部１９ａには、第２成形工程でトリミング部品４１がパンチ５１（図６参照）に干渉して浮き上がって金型からずれないようにするために、湾曲Ｒ部１９ｃを形成する（図１（ｂ））。
ここで、湾曲Ｒ部１９ｃは、例えば、底Ｒ部１９ａのダイＲを、目標形状の底Ｒ部１９ｂのダイＲよりも大きく設定することにより、底Ｒ部１９ｂよりも上方向に持ち上げるように形成することができる。
ここで、湾曲Ｒ部１９ｃは、例えば、底Ｒ部１９ａのダイＲを、目標形状の底Ｒ部１９ｂのダイＲよりも大きく設定することにより、底Ｒ部１９ｂよりも上方向に持ち上げるように形成することができる。
なお、図１（ａ）に示す中間形状部品２１は、天板部３の横辺部１１における縦辺部９と反対側に連続するベローズ状の壁部５ｅおよび壁部５ｅら連続するフランジ部７ｄがさらに形成されているが、横辺部１１の左右の端部１１ａは壁部が連続して形成されていない。
これは、第１成形工程において中間形状部品２１に絞り成形する際に、ブランク３１におけるフランジ部７ｄに相当する部位をダイ３５とブランクホルダ３７で挟持する（図４）ことにより横辺部１１におけるしわの発生を抑制することと、横辺部１１の端部１１ａ付近に割れが発生するのを防止するためである。
なお、壁部５ｅとフランジ部７ｄとが形成され、端部１１ａから連続する壁部が形成されないように、鋼板を切り出してブランク３１（図３参照）の形状が設定されている。
≪トリミング工程≫
トリミング工程は、中間形状部品２１をトリミングしてトリミング部品４１（図１（ｂ））を得る工程であり、第２成形工程において前記目標形状となるように中間形状部品２１から不要な部分をトリミングする。
トリミング部品４１は、第２成形工程において成形されたＴ字形状部品１がさらなるトリミングを要せずに目標形状となるように、中間形状部品２１における横辺部１１の左右両側の端部１１ａと、横辺部１１のうち縦辺部９方向の反対側のみに形成された壁部５ｅおよびフランジ部７ｄが連続する側の部位と、フランジ部７の平面視で左右両側の側端部７ｃをトリミングしたものである。
トリミング工程は、中間形状部品２１をトリミングしてトリミング部品４１（図１（ｂ））を得る工程であり、第２成形工程において前記目標形状となるように中間形状部品２１から不要な部分をトリミングする。
トリミング部品４１は、第２成形工程において成形されたＴ字形状部品１がさらなるトリミングを要せずに目標形状となるように、中間形状部品２１における横辺部１１の左右両側の端部１１ａと、横辺部１１のうち縦辺部９方向の反対側のみに形成された壁部５ｅおよびフランジ部７ｄが連続する側の部位と、フランジ部７の平面視で左右両側の側端部７ｃをトリミングしたものである。
もっとも、本発明に係るトリミング工程は、第２成形工程の後、当該部位をトリミングして目標形状にするものであってもよい。
≪第２成形工程≫
第２成形工程は、図６に示すようなパンチ５１とダイ５３（５３ａおよび５３ｂ）を備えた金型５５を用いて、トリミング部品４１（図１（ｂ））をフォーム成形により目標形状のＴ字形状部品１（図１（ｃ））に成形する工程であり、トリミング部品４１の凸形状部１５を押し潰して壁部５ａに材料を流入させ、また、湾曲Ｒ部１９ｃを割れを発生させずに成形する。
第２成形工程は、図６に示すようなパンチ５１とダイ５３（５３ａおよび５３ｂ）を備えた金型５５を用いて、トリミング部品４１（図１（ｂ））をフォーム成形により目標形状のＴ字形状部品１（図１（ｃ））に成形する工程であり、トリミング部品４１の凸形状部１５を押し潰して壁部５ａに材料を流入させ、また、湾曲Ｒ部１９ｃを割れを発生させずに成形する。
第２成形工程において凸形状部１５から壁部５ａに材料を流入させやすくするためには、例えば、トリミング部品４１における天板部３の凸形状部１５はパッドで押さえず、残りの部位（縦辺部９および横辺部１１）をパッドで押さえながら、パンチ５１とダイ５３でフォーム成形すればよい。
以上、本実施の形態に係るプレス成形方法によれば、引張強度が590MPa級以上の高強度鋼板を用いても、しわの抑制と割れの回避を同時に達成して成形深さの深いＴ字形状部品をプレス成形することができる。
なお、上記の説明において、中間形状部品２１の凸形状部１５は、接続辺部１３における稜線部１７ａを介して壁部５ａから連続して凸に湾曲するように形成されたものであったが、第２成形工程におけるトリミング部品４１のフォーム成形において凸形状部１５から壁部５ａへと材料を流入させることができるものであれば、凸形状部１５の形状はこれに限定されるものではなく、接続辺部１３において稜線部１７ａよりも内側に形成されて上方に凸形状のものであってもよい。
さらに、上記の説明において、Ｔ字形状部品１は、図１（ｃ）に示すように長手方向の両端部において２つのＴ字の縦辺を対向させて連結した形状であるが、本願発明は、長手方向の一方の端部にＴ字形状を有するＴ字形状部品をプレス成形するものであってもよい。
１ Ｔ字形状部品
３ 天板部
５、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ 壁部
７、７ａ、７ｂ、７ｄ フランジ部
７ｃ 側端部
９ 縦辺部
１１ 横辺部
１１ａ 端部
１３ 接続辺部
１５ 凸形状部
１７、１７ａ、１７ｂ 稜線部
１９、１９ａ、１９ｂ 底Ｒ部
１９ｃ 湾曲Ｒ部
２１ 中間形状部品
３１ ブランク
３３ パンチ
３３ａ 凸形状形成部
３５ ダイ
３７ ブランクホルダ
３９ 金型
４１ トリミング部品
５１ パンチ
５３、５３ａ、５３ｂ ダイ
５５ 金型
３ 天板部
５、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ 壁部
７、７ａ、７ｂ、７ｄ フランジ部
７ｃ 側端部
９ 縦辺部
１１ 横辺部
１１ａ 端部
１３ 接続辺部
１５ 凸形状部
１７、１７ａ、１７ｂ 稜線部
１９、１９ａ、１９ｂ 底Ｒ部
１９ｃ 湾曲Ｒ部
２１ 中間形状部品
３１ ブランク
３３ パンチ
３３ａ 凸形状形成部
３５ ダイ
３７ ブランクホルダ
３９ 金型
４１ トリミング部品
５１ パンチ
５３、５３ａ、５３ｂ ダイ
５５ 金型
Claims (2)
- Ｔ字形状部品をプレス成形する方法であって、
ブランクを、絞り成形により中間形状部品に成形する第１成形工程と、該中間形状部品をトリミングしてトリミング部品を得るトリミング工程と、該トリミング部品をフォーム成形により目標形状の前記Ｔ字形状部品に成形する第２成形工程とを備え、
前記第１成形工程において成形する前記中間形状部品は、縦辺部と横辺部とが接続辺部により接続されたＴ字形状の天板部と、該天板部の縦辺部から連続して形成された壁部と、縦辺部側および反対側に前記天板部の横辺部から連続して形成された壁部と、前記接続辺部に前記天板部から連続して形成された壁部と、これら壁部の下端に連続して形成されたフランジ部を有し、
さらに、前記天板部における接続辺部の縦辺部側に形成された凸形状部と、前記接続辺部に連続して形成された壁部と該壁部の下端のフランジ部とを接続する底Ｒ部を上方に持ち上げた湾曲Ｒ部を有して、
前記トリミング工程は、前記第２成形工程において前記目標形状のＴ字形状部品となるように前記中間形状部品から、不要な部分である前記フランジ部の一部と前記天板部の横辺部から連続して形成され縦辺部方向の反対側のみに形成された壁部と該壁部の下端のフランジ部とをトリミングし、
前記第２成形工程は、前記凸形状部及び前記湾曲Ｒ部を押し潰して前記接続辺部に連続する壁部に材料を流入させて目標形状に成形することを特徴とするプレス成形方法。 - 前記凸形状部は、前記縦辺部の長手方向に対して直交する断面形状が、前記接続辺部の縦辺部側から連続して形成された壁部と接続する稜線部を介して、該壁部から連続して凸に湾曲する形状であることを特徴とする請求項１記載のプレス成形方法。
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| JP2017132445A JP6690605B2 (ja) | 2017-07-06 | 2017-07-06 | プレス成形方法 |
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