JP2019118916A - プレス成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】成形工程の途中で刃具を使用することなく材料の流入制御を開始する。【解決手段】プレス成形方法は、ブランク材１に脆弱部８を形成する工程と、ブランク材１をプレス成形する成形工程とを備える。成形工程は、脆弱部８を破断させることなくブランク材１をプレス成形する第一の工程と、脆弱部８を引張破断させることによりブランク材１に開口部１６を形成する第二の工程と、を備える。【選択図】図６

Description

本発明は、例えば絞り加工によるプレス成形方法に関する。

周知のように、絞り加工では、ダイとブランクホルダとでブランク材を挟持した状態で、これらを一体に降下させることにより、ブランク材をパンチに押し付けて所定形状に成形する。このとき、平板状のブランク材を立体形状に成形するにあたり、ブランク材の材料の流入を制御することで、シワやワレ等の成形不良の発生を防止している。

例えば特許文献１には、絞り加工を施す金型にスリット刃を設け、絞り加工中にブランク材にスリットを形成する技術が示されている。このようにブランク材にスリットを形成してから絞り加工を施すことで、成形部への材料の流入を促進して成形不良を防止できる。

特開平１１−２２１６２７号公報

しかしながら、上記のように絞り加工中にブランク材にスリットを形成する場合、その過程において、流動している材料にスリット刃が接触し、摺動することで切粉が発生し、プレス成形品の品質低下を招くおそれがあった。

このような事態を防止するために、成形工程中ではなく、ブランク材を形成するブランキング工程において、スリットを予め形成することが考えられる。しかしながら、スリットを事前に形成すると、成形工程の開始直後から当該スリットに基づく材料の流入制御が開始されることになる。この場合、材料の流入を過剰に促進させることとなり、かえってその制御を阻害するおそれがあった。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、成形工程の途中で刃具を使用することなく材料の流入制御を開始することが可能なプレス成形方法を提供することを目的とする。

本発明は上記の課題をするためのものであり、ブランク材に脆弱部を形成する工程と、前記ブランク材をプレス成形する成形工程とを備えるプレス成形方法であって、前記成形工程は、前記脆弱部を破断させることなく前記ブランク材をプレス成形する第一の工程と、前記脆弱部を引張破断させることにより前記ブランク材に開口部を形成する第二の工程と、を備えることを特徴とする。

かかる構成によれば、成形工程に係る第一の工程において脆弱部を破断させることなくプレス成形を行い、第二の工程において当該脆弱部を引張破断させて開口部を形成することで、材料の流入制御を成形工程の途中で開始することが可能になる。また、本発明では脆弱部を引張破断させて開口部を形成するため、刃具をブランク材に貫通させずとも材料の流入制御を実行できる。

本発明によれば、成形工程中に刃具を使用することなく、材料の流入制御を開始できる。

第一実施形態に係るブランク材を示す平面図である。 ブランク材の要部拡大断面図である。 ブランク材の要部拡大斜視図である。 プレス成形機の断面図である。 成形工程におけるプレス成形機の断面図である。 成形工程におけるブランク材の要部拡大断面図である。 成形工程におけるプレス成形機の断面図である。 第二実施形態に係るブランク材を示す平面図である。 図８のＩＸ−ＩＸ線断面図である。 第三実施形態に係るブランク材を示す平面図である。 図１０のＸＩ−ＸＩ線断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。図１乃至図７は、本発明に係るプレス成形方法の第一実施形態を示す。

本実施形態に係るプレス成形方法は、ブランク材１を作製するブランキング工程と、ブランク材１にプレス成形を施す成形工程とを主に備える。

ブランキング工程では、ロール状に巻かれた原料鋼板から所定形状のブランク材１を切り出した後、このブランク材１にスリット２を形成する。スリット２は、スリット刃をブランク材１に貫通させることにより形成される。

図１に示すように、ブランク材１には、スリット２により区別される第一の部分３及び第二の部分４が形成される。

第一の部分３は、基部５と、第一の部分３と第二の部分４とを繋ぐ複数の突起部６とを有する。基部５は、平面視において凸状の円弧により構成される。複数の突起部６は、基部５に係る円弧方向に間隔をおいて形成される。各突起部６は、基部５の半径方向に沿って当該基部５から放射状に突出する。

図２に示すように、突起部６は、先端部７と、この先端部７とともに第一の部分３と第二の部分４とを繋ぐ連結部８と、を備える。先端部７は、平面視において円形状又は円弧形状に構成される。連結部８は、基部５と先端部７との間に形成される直線状の部分である。連結部８の幅は、先端部７の幅（直径）よりも小さく設定される。連結部８は、成形工程の途中で破断する脆弱部として機能する。この脆弱部（連結部８）は、他の部分よりも引張強度が低い部分である。

第二の部分４は、基部９と、この基部９から凹む複数の凹部１０とを有する。基部９は、平面視において凹状の円弧により構成される。基部９は、第一の部分３の基部５と対向する。凹部１０は、突起部６の先端部７が嵌まる第一凹部１０ａと、突起部６の連結部８が嵌まる第二凹部１０ｂとを有する。

第一凹部１０ａは、突起部６の先端部７に対応して、平面視円形状又は円弧状に構成される縁部を有する。第二凹部１０ｂは、突起部６の連結部８に対応して、直線状に構成される縁部を有する。

第一凹部１０ａと第二凹部１０ｂとの境界部には、突起部６の先端部７に接触する係止部１０ｃが形成される。係止部１０ｃは、成形工程において、突起部６が凹部１０から抜け外れないように、先端部７を係止する。

成形工程において、第一の部分３と第二の部分４とがスリット２を境として厚さ方向にずれる場合が想定される。この場合、突起部６は、図３に示すように傾斜した状態になり得る。このような場合であっても、係止部１０ｃは、突起部６の先端部７に接触し、突起部６の凹部１０からの抜け外れを確実に防止する。なお、図３では、先端部７が上向きとなるように突起部６が傾斜する例を示すが、これに限らず、先端部７が下向きとなるように突起部６が傾斜する場合であっても、係止部１０ｃは、先端部７を係止できる。

成形工程は、図４に示す絞り加工用のプレス成形機１１により実施される。プレス成形機１１は、ダイ１２と、パンチ１３と、ブランクホルダ１４とを備える。

ダイ１２は、パンチ１３に対して昇降可能に設けられる。本実施形態では、パンチ１３が固定され、ダイ１２が、図示しない駆動機構により昇降駆動される。ダイ１２は、下面中央に形成された成形面１２ａと、成形面１２ａの周囲を囲むように設けられた押さえ面１２ｂとを有する。

パンチ１３は、ベース１５に固定される。パンチ１３の上面は、ダイ１２の成形面１２ａの形状に対応した成形面１３ａを有する。

ブランクホルダ１４は、パンチ１３の全周を囲むように環状に設けられる。ブランクホルダ１４の上面のうち、ダイ１２の押さえ面１２ｂと上下方向で対向する領域は、押さえ面１４ａとして機能する。ブランクホルダ１４は、所定のクッション圧が加わるまでは降下が規制され、所定のクッション圧が加わったときに降下が許容される。

成形工程では、まず、ブランキング工程を経てスリット２が形成されたブランク材１をマテハン装置等によりプレス成形機１１に搬入する（図４参照）。次に、プレス成形機１１は、ダイ１２を下降させる。ダイ１２は、その押さえ面１２ｂと、ブランクホルダ１４の押さえ面１４ａとでブランク材１を挟持した状態で、ブランクホルダ１４と共にさらに下降する（図５参照）。

成形工程は、脆弱部（連結部８）を破断させることなくブランク材１をプレス成形する第一の工程と、脆弱部（連結部８）を引張破断させることによりブランク材１に開口部１６を形成する第二の工程とを備える。以下、各工程について説明する。

成形工程において、ブランク材１には引張応力が作用する。ブランク材１の第一の部分３と第二の部分４とは、突起部６が凹部１０に嵌合することで、相互に連結された状態である。このため、成形工程において、この連結が維持される間、スリット２に基づく材料の流入制御は開始されない（第一の工程）。図５に示す成形工程の途中において、突起部６の連結部８（脆弱部）は、その引張強度以上の応力が作用することで、図６に示すように破断する。これにより、ブランク材１に係る材料の流入制御が開始される。

具体的には、連結部８が引張破断すると、突起部６による第一の部分３と第二の部分４との連結が解除される。そうすると、第一の部分３と第二の部分４は、材料の流入方向に沿って、相互に離間するように移動する。これによりスリット２が拡張する。これにより、図６に示すように、第一の部分３と第二の部分４との間に開口部１６が形成される（第二の工程）。開口部１６が成形工程の進行に応じて拡大することで、材料の流入制御が好適に実行される。

最終的に、ダイ１２の成形面１２ａとパンチ１３の成形面１３ａとによってブランク材１が成形され、所定形状の成形体１７が構成される（図７参照）。

その後、開口部１６の周縁部や他の余分な部分が除去されることで（トリミング工程）、成形体１７は、プレス成形品、例えば自動車車体におけるサイドアウタパネルとなる。サイドアウタパネルはドア開口部を有していることから、連結部８（脆弱部）の破断によって形成される開口部１６をこのドア開口部として有効に利用できる。

以上説明した本実施形態に係るプレス成形方法によれば、ブランク材１に脆弱部（連結部８）を形成し、この脆弱部を成形工程の途中（第二の工程）で引張破断させて開口部１６を形成することで、従来のような刃具を成形工程中に使用することなく、材料の流入制御を開始できる。また、連結部８（脆弱部）の寸法（長さ、幅、厚さ等）を変更することで、プレス成形品の形状、用途等に応じて、材料の流入制御を開始するタイミングを自在に設定することが可能になる。

図８及び図９は、第二実施形態に係るブランク材を示す。本実施形態では、ブランキング工程において、ブランク材１に、平面視において円弧状に構成される凹部１８を形成する（図８参照）。ブランク材１において、凹部１８が形成される部位は、他の部位よりも薄肉となる（図９参照）。これにより、ブランク材１には、凹部１８に対応する部位に、第一の部分３と第二の部分４とを繋ぐ薄肉状の連結部８（脆弱部）が形成される。

連結部８は、例えばエンボス加工等によりブランク材１に凹部１８を形成する他、公知の各種方法により形成される。なお、凹部１８は、ブランク材１に対して連続的に形成される円弧形状を有するが、これに限らず、ブランク材１に対して断続的に形成されてもよい。

図１０及び図１１は、第三実施形態に係るブランク材を示す。本実施形態では、ブランキング工程において、ブランク材１を貫通する複数のスリット２を形成する。複数のスリット２は、全体として円弧状となるように、ブランク材１に対して断続的に形成される。これにより、各スリット２間に第一の部分３と第二の部分４とを繋ぐ連結部８（脆弱部）が形成される。

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、また、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

上記の実施形態においては、円形の先端部７と直線状の連結部８とを有する突起部６を例示したが、突起部６の形状はこれに限定されない。すなわち、先端部７は、凹部１０に係止されるものであれば、どのような形状であってもよく、連結部８は直線状以外の形状を有してもよい。

上記の第三実施形態では、複数のスリット２をブランク材１に形成することで、スリット２間に連結部８を形成する例を示したが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、スリット２に替えてブランク材１に複数の貫通孔（例えば円孔）を形成し、貫通孔の間に連結部（脆弱部）を形成してもよい。

上記の実施形態では、ブランキング工程において、ブランク材１に円弧状のスリット２又は凹部１８を形成したが、これに限定されず、スリット２又は凹部１８を円弧以外の各種形状で構成してもよい。

上記の実施形態では、ブランキング工程においてブランク材１にスリット２（脆弱部）を形成する例を示したが、本発明はこの構成に限定されない。ブランキング工程後であって成形工程前に、曲げ工程、トリミング工程その他の加工工程が行われる場合には、当該加工工程において、脆弱部（連結部８）を有するスリット２をブランク材１に形成してもよい。

１ ブランク材
８ 連結部（脆弱部）
１６ 開口部

Claims (1)

1. ブランク材に脆弱部を形成する工程と、前記ブランク材をプレス成形する成形工程とを備えるプレス成形方法であって、
   前記成形工程は、前記脆弱部を破断させることなく前記ブランク材をプレス成形する第一の工程と、前記脆弱部を引張破断させることにより前記ブランク材に開口部を形成する第二の工程と、を備えることを特徴とするプレス成形方法。
   

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