JP2020163397A - Press molding method and metal plate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属板に厚肉部を形成するプレス成形方法、及びその方法で形成された金属板に関する。 The present invention relates to a press forming method for forming a thick portion on a metal plate, and a metal plate formed by the method.
例えば、自動車の車体に使用される断面ハット形状の部品の強度を高める場合、部品全体を厚肉化すると、重量増やコスト高を招くため好ましくない。そこで、機能的に最も強度が必要とされるのは曲げ部(稜線)のみを厚肉化することが行われている。このように部分的に厚肉化した金属板として、例えば、金属板に板状のパッチワークを貼り付けて部分的に厚肉化したパッチワーク材(下記の特許文献1参照)や、厚さの異なる複数の金属板を溶接等により接合したテーラードブランク材(下記の特許文献2参照)が知られている。
For example, when increasing the strength of a part having a cross-section hat shape used for an automobile body, it is not preferable to increase the thickness of the entire part because it causes an increase in weight and cost. Therefore, it is performed to thicken only the bent portion (ridge line) that is functionally required to have the highest strength. As such a partially thickened metal plate, for example, a patchwork material (see
しかし、上記のようなパッチワーク材やテーラードブランク材は、金属板にパッチワークを貼り付けたり、厚さの異なる金属板を接合したりするための専用の設備を要するため、設備コストが高くなる。 However, the above-mentioned patchwork material and tailored blank material require special equipment for attaching the patchwork to the metal plate and joining metal plates of different thicknesses, so that the equipment cost is high. ..
そこで、本発明は、金属板に厚肉部を形成するための設備の低コスト化を目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to reduce the cost of equipment for forming a thick portion on a metal plate.
前記課題を解決するために、本発明は、金属板に、厚さ方向がプレス方向に対して傾斜した傾斜部を含む増肉予定部を設け、前記増肉予定部を、前記プレス方向と直交する方向の寸法を増大させることなく、前記プレス方向に押し潰すことにより、厚肉部を形成するプレス成形方法を提供する。 In order to solve the above problems, the present invention provides a metal plate with a planned thickening portion including an inclined portion whose thickness direction is inclined with respect to the pressing direction, and the planned thickening portion is orthogonal to the pressing direction. Provided is a press forming method for forming a thick portion by crushing in the pressing direction without increasing the dimension in the pressing direction.
このように、傾斜部を含む増肉予定部を、プレス方向と直交する方向(幅方向)の寸法を増大させることなく、プレス方向に押し潰すことで、厚肉部を形成することができる。この場合、金属板の成形に通常用いられるプレス設備を用いて、金属板に厚肉部を形成することができるため、パッチワーク材やテーラードブランク材のように専用の設備が不要となる。 In this way, a thick portion can be formed by crushing the portion to be thickened including the inclined portion in the press direction without increasing the dimension in the direction orthogonal to the press direction (width direction). In this case, since the thick portion can be formed on the metal plate by using the press equipment usually used for forming the metal plate, a dedicated equipment such as a patchwork material or a tailored blank material becomes unnecessary.
上記のように傾斜部を含む増肉予定部を押しつぶして形成された厚肉部は、比較的小さい領域(幅)に形成される。この厚肉部に隣接した領域に、上記と同様の方法で他の厚肉部を形成すれば、厚肉領域を広げることができる。具体的には、厚肉部に隣接した領域に、厚さ方向がプレス方向に対して傾斜した傾斜部を含む他の増肉予定部を形成し、この他の増肉予定部の、プレス方向と直交する方向の寸法増加を規制した状態で、他の増肉予定部をプレス方向に押し潰すことにより、厚肉部の近傍に他の厚肉部を形成することができる。このとき、先に形成した増肉予定部を押し潰して厚肉部を形成すると同時に、この厚肉部に隣接した領域に他の増肉予定部を形成すれば、厚肉部の形成と他の増肉予定部の形成とを異なる工程で行う場合と比べて、工数が削減されて低コスト化が図られる。 The thick portion formed by crushing the portion to be thickened including the inclined portion as described above is formed in a relatively small region (width). If another thick portion is formed in the region adjacent to the thick portion by the same method as described above, the thick region can be expanded. Specifically, in a region adjacent to the thick portion, another planned thickening portion including an inclined portion whose thickness direction is inclined with respect to the pressing direction is formed, and the pressing direction of the other scheduled thickening portion. By crushing the other planned thickening portion in the pressing direction while restricting the dimension increase in the direction orthogonal to the thick portion, another thick portion can be formed in the vicinity of the thick portion. At this time, if the thickened portion is formed by crushing the previously formed thickened portion and at the same time another planned thickened portion is formed in the region adjacent to the thickened portion, the thickened portion can be formed. Compared with the case where the formation of the planned thickening portion is performed in a different process, the man-hours are reduced and the cost is reduced.
増肉予定部は、例えば、厚さ方向がプレス方向に対して一方側に傾斜した前記傾斜部と、厚さ方向がプレス方向に対して他方側に傾斜した他の傾斜部と、両傾斜部の間に設けられた頂部とを有する構成とすることができる。この増肉予定部をプレス方向に押し潰すことにより、両傾斜部が押し潰されて厚肉部が形成されるため、一回のプレスでより広い厚肉領域を得ることができる。このとき、予め、頂部の肉厚を両傾斜部の肉厚よりも大きくしてもよい。この場合、増肉予定部を押し潰すことで、元々厚肉であった頂部に起因する厚肉部の両側に、傾斜部を押し潰して形成された厚肉部を設けることができる。 The planned thickening portion includes, for example, the inclined portion whose thickness direction is inclined to one side with respect to the press direction, another inclined portion whose thickness direction is inclined to the other side with respect to the press direction, and both inclined portions. It can be configured to have a top provided between the two. By crushing the planned thickening portion in the press direction, both inclined portions are crushed to form a thick wall portion, so that a wider thick wall region can be obtained with one press. At this time, the wall thickness of the top may be made larger than the wall thickness of both inclined portions in advance. In this case, by crushing the planned thickening portion, it is possible to provide thick-walled portions formed by crushing the inclined portions on both sides of the thick-walled portion caused by the originally thick-walled top.
上記の方法でプレス成形された金属板は、プレス成形による材料の塑性流動により形成された厚肉部を有する。この厚肉部は、肉厚が均一ではないため、厚肉部の表面の全域が金型で成形されるのではなく、厚肉部の表面の一部は金型と非接触となる。このため、厚肉部の表面には、前記プレス成形により成形された成形面と、前記プレス成形で成形されていない非成形面とが設けられる。 The metal plate press-molded by the above method has a thick portion formed by the plastic flow of the material by press-molding. Since the thickness of this thick portion is not uniform, the entire surface of the thick portion is not formed by the mold, but a part of the surface of the thick portion is not in contact with the mold. Therefore, the surface of the thick portion is provided with a molded surface formed by the press molding and a non-molded surface not formed by the press molding.
以上のように、本発明のプレス成形方法で金属板に厚肉部を形成すれば、パッチワーク材やテーラードブランク材のような専用の設備を要することなく、汎用のプレス設備を用いて成形することができるため、設備の低コスト化が図られる。 As described above, if the thick portion is formed on the metal plate by the press molding method of the present invention, it is molded by using general-purpose press equipment without requiring special equipment such as patchwork material and tailored blank material. Therefore, the cost of equipment can be reduced.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明の一実施形態に係るプレス成形方法は、図1(A)に示す平坦な金属板100(例えば鋼板)に、図1(B)に示すように厚肉部101を形成する厚肉部形成工程と、この金属板100を図1(C)に示すような断面ハット形状に成形するハット成形工程とを有する。断面ハット形状に成形された金属板100は、天面部102と、天面部102の幅方向(図中X方向)両端から下方に延びる一対の縦壁部103と、各縦壁部103から幅方向外側に延びる一対のフランジ部104とを有する。図示例では、厚肉部101が、金属板100の長手方向(図中Y方向)に沿って形成され、具体的には、断面ハット形状に成形された金属板100の稜線(図示例では、天面部102と縦壁部103との間の稜線)となる領域に沿って形成される。このように、稜線のみに厚肉部を設けることで、重量増加を抑えつつ、強度を確保することができる。上記の各工程は、常温環境下(冷間プレス)で行われる。
In the press molding method according to the embodiment of the present invention, a
厚肉部形成工程では、まず、図2(A)に示す金型11、12により平坦な金属板100にプレス成形(曲げ成形)を施す。これにより、図2(B)に示すように、金属板100に傾斜部111を有する増肉予定部110を形成する。
In the thick portion forming step, first, press molding (bending molding) is performed on the
次に、図3に示す金型で、金属板100の増肉予定部110を押し潰して厚肉部101を形成する。具体的には、まず、金属板100を金型にセットし、金属板100のうち、増肉予定部110の幅方向一方側(図中左側)の平坦部120を下型1と押さえ部3とで挟持固定し、増肉予定部110の幅方向他方側(図中右側)の平坦部130を上型2と押さえ部4とで挟持固定する。こうして金属板100を金型にセットした状態では、増肉予定部110に設けられた傾斜部111の厚さ方向が、プレス方向(図中上下方向)に対して傾斜している。
Next, with the mold shown in FIG. 3, the thickened
この状態で、図4に示すように上型2及び押さえ部4を一体に降下させ、下型1の上面に設けられた成形面1aと、上型2の下面に設けられた成形面2aとで、増肉予定部110をプレス方向(上下方向)に圧縮する。図示例では、成形面1a、2aが、プレス方向と直交する平坦面である。このとき、増肉予定部110の幅方向両側の平坦部120、130が挟持固定されているため、増肉予定部110の幅方向の寸法増加が規制されている。この状態で、増肉予定部110をプレス方向に圧縮することで、材料が塑性流動して傾斜部111の肉厚が増大すると共に、傾斜部111の角度が立ち上がる。さらに増肉予定部110をプレス方向に圧縮すると、図5に示すように、下型1の成形面1aと上型2の成形面2aとで傾斜部111が押し潰されて、厚肉部101が形成される。
In this state, as shown in FIG. 4, the
ところで、傾斜部111の幅方向寸法Lや高さH(図3参照)が過大であったり、傾斜部111の角度θが過大であったりすると、図6に示すようにプレス途中で傾斜部111の角度θ’が過大となり、この状態でプレスすることで傾斜部111が折れ曲がってしまい、図7に示すように、厚肉部101に急な段差101aや亀裂101bが生じる恐れがある。従って、圧縮前の傾斜部111の角度θや、傾斜部111の幅方向寸法L及び高さHは、プレス途中で傾斜部111が折れ曲がらないように設定される。これらの値は、金属板100の材質や肉厚等によって異なるが、概ね、傾斜部111の幅方向寸法L及び高さHは5〜20mm程度、傾斜部111の角度θは30〜60°程度に設定される。
By the way, if the width direction dimension L or height H (see FIG. 3) of the
こうして形成された厚肉部101の下面及び上面には、図5に示すように、金型1、2の成形面1a、2aで成形された成形面101cと、金型1、2で成形されていない非成形面101dとが設けられる。図示例では、厚肉部101の下面のうち、最大肉厚部及びこれに幅方向一方側(図中左側)に連続した領域に、下型1の成形面1aで成形された平坦な成形面101cが設けられる。厚肉部101の下面のうち、最大肉厚部よりも幅方向他方側(図中右側)の領域には、成形面101cよりも上方に後退し、幅方向他方側に行くにつれて上方に傾斜した非成形面101dが設けられる。また、厚肉部101の上面のうち、最大肉厚部及びこれに幅方向他方側(図中右側)に連続した領域には、上型2の成形面2aで成形された平坦な成形面101cが設けられる。厚肉部101の上面のうち、最大肉厚部よりも幅方向他方側(図中右側)の領域には、成形面101cよりも下方に後退し、幅方向一方側に行くにつれて下方に傾斜した非成形面101dが設けられる。
As shown in FIG. 5, the lower surface and the upper surface of the
ハット成形工程では、厚肉部101が形成された金属板100にプレス成形(例えば曲げ成形)を施して、図1(C)に示すような断面ハット形状に成形する。このとき、ハット形状の稜線に厚肉部101が配されるように、金属板100を成形する。
In the hat forming step, the
以上のように、増肉予定部110の傾斜部111を押し潰して厚肉部101を形成することにより、専用の設備を要することなく、金属板の成形工程で用いられる汎用のプレス設備(プレス機)を用いて厚肉部101を形成することができる。例えば、ハット成形工程で用いるプレス機の金型を、図3に示す金型に交換して使用することができる。これにより、金属板100に厚肉部101を形成するための設備の低コスト化が図られる。
As described above, by crushing the
本発明は以上の実施形態に限られない。以下、本発明の他の実施形態を説明するが、上記の実施形態と同様の点については説明を省略する。 The present invention is not limited to the above embodiments. Hereinafter, other embodiments of the present invention will be described, but the same points as those of the above-described embodiments will be omitted.
例えば、上記の実施形態に示す方法で金属板100に厚肉部101を形成した後、さらに他の厚肉部101を形成してもよい。具体的には、厚肉部101を形成した略平坦な金属板100(図5参照)をプレス成形して、厚肉部101の幅方向他方側(図中右側)に、再び傾斜部111を含む増肉予定部110を成形する(図8参照)。この金属板100の増肉予定部110を、上記の実施形態と同様に金型1、2で押し潰す。具体的には、増肉予定部110の幅方向一方側(図中左側)の厚肉部101を下型1と押さえ部3とで挟持固定すると共に、増肉予定部110の幅方向他方側(図中右側)に設けられた平坦部130を上型2と押さえ部4とで挟持固定する。この状態で、図9に示すように上型2及び押さえ部4を一体に降下させ、増肉予定部110を押しつぶして新たな厚肉部101を形成する。各厚肉部101の幅方向寸法は、金属板100の肉厚の2〜3倍程度であるが、上記のように複数の厚肉部101を幅方向に隣接して設けることで、厚肉領域を広げることができる。
For example, after forming the
また、図10に示す金型を用いて、複数の厚肉部101を連続的に形成してもよい。この実施形態では、上型2のうち、成形面2aの幅方向他方側(図中右側)に隣接した領域に傾斜面2bを設けている。成形面2aには、プレス方向と直交する平坦面2a1と、平坦面2a1と傾斜面2bとを滑らかに連続する曲面部2a2とが設けられる。まず、金属板100のうち、増肉予定部110の幅方向一方側(図中左側)に設けられた平坦部120を下型1と押さえ部3とで挟持固定すると共に、傾斜部111のうち、増肉予定部110よりも幅方向他方側の領域を、上型2の傾斜面2bと押さえ部4とで挟持固定する。この状態で、上型2及び押さえ部4を一体に降下させることにより、図11に示すように、下型1の成形面1aと上型2の成形面2aの平坦面2a1とで金属板100の増肉予定部110(傾斜部111の一部)がプレス方向で圧縮される。これと同時に、上型2の成形面2aの曲面部2a2で、傾斜部111に新たな曲げ部112が形成される。その後、さらに上型2を降下させることで、図12に示すように、金属板100に厚肉部101が形成されると共に、厚肉部101の幅方向他方側に新たな増肉予定部(曲げ部112及び傾斜部111)が設けられる。
Further, a plurality of
上記のように厚肉部101を形成した後、型開きし、図13に示すように、金属板100を幅方向一方側(図中左側)に移動させる。その後、金属板100の厚肉部101を下型1と押さえ部3とで挟持固定すると共に、傾斜部111を上型2と押さえ部4とで挟持固定する。そして、上型2及び押さえ部4を降下させることで、図14に示すように、上型2と下型1とで増肉予定部110(傾斜部111の一部)を押し潰して厚肉部101を形成すると共に、その幅方向他方側に新たな増肉予定部110(曲げ部112及び傾斜部111)を形成する。以上のように、厚肉部101を形成すると同時に、これに隣接した領域に新たな増肉予定部110を形成することで、別途の金型を要することなく複数の厚肉部101を連続的に形成することができる。
After forming the
図15に示す実施形態では、金属板100の増肉予定部110が、プレス方向(図中上方)に突出した凸湾曲部140で構成される。凸湾曲部140は、頂部141と、頂部141の幅方向両側に設けられた一対の傾斜部142とを有し、各傾斜部142の厚さ方向は、プレス方向(図中上下方向)に対してそれぞれ反対側に傾斜している。金属板100のうち、凸湾曲部140幅方向両側に設けられた平坦部120、130を、下型1と押さえ部3、4とで挟持固定する。この状態で、上型2を降下させることで、図16に示すように、下型1の成形面1aと上型2の成形面2aとで凸湾曲部140がプレス方向で圧縮され、一対の傾斜部142が増肉しながら立ち上がる。さらに上型2を降下させることで、図17に示すように、凸湾曲部140の傾斜部142が押し潰されて厚肉部101が形成される。このように、一対の傾斜部142を有する凸湾曲部140を押し潰して厚肉部101を形成することで、一回のプレス成形で、より広い領域に厚肉部101を形成することができる。
In the embodiment shown in FIG. 15, the planned thickening
図18に示す実施形態では、金属板100の増肉予定部110が、複数(図示例では3つ)の頂部141と、各頂部141の両側に設けられた傾斜部142とからなる波形の湾曲部で構成される。この増肉予定部110を、下型1と上型2とでプレス方向で圧縮して押し潰すことで、図19に示すように、さらに広い領域に厚肉部101が形成される。
In the embodiment shown in FIG. 18, the planned thickening
図20に示す実施形態では、予め、厚肉部101(散点で示す)を形成した金属板100(例えば、図18の金属板100)をプレス成形して、厚肉部101を頂部141に配した波形の湾曲部からなる増肉予定部110を形成している(図20(A)参照)。この金属板100の増肉予定部110を、下型1と上型2とでプレス方向に圧縮して押し潰すことで、先に形成した厚肉部101と隣接した領域に、さらに厚肉部101を形成することができる(図20(B)参照)。
In the embodiment shown in FIG. 20, a metal plate 100 (for example, the
以上の実施形態では、金属板100に厚肉部101を形成する場合を示したが、厚肉部101を形成する金型で、金属板100を厚さ方向にプレスして塑性変形させることにより、薄肉部を同時に成形してもよい。これにより、金属板100を、場所ごとに適切な肉厚を有するように成形することができる。
In the above embodiment, the case where the
以上のようなプレス成形方法で成形した断面ハット形状の部品は、例えば車体の骨格部品(フロントサイドメンバー等)など、各種フレーム部品に適用することができる。尚、以上に示したプレス成形方法は、断面ハット形状の部品を成形する場合に限らず、金属板に部分的な厚肉部を形成し、この金属板を所定の形状に成形する場合に適用することができる。 The cross-section hat-shaped parts formed by the above press molding method can be applied to various frame parts such as skeleton parts (front side members and the like) of a vehicle body. The press molding method shown above is applicable not only when molding a part having a hat-shaped cross section but also when forming a partially thick portion on a metal plate and molding this metal plate into a predetermined shape. can do.
1 下型
2 上型
3 押さえ部
4 押さえ部
100 金属板
101 厚肉部
101c 成形面
101d 非成形面
110 増肉予定部
111 傾斜部
140 凸湾曲部
141 頂部
142 傾斜部
1
Claims (2)
前記増肉予定部を、前記プレス方向と直交する方向の寸法を増大させることなく、前記プレス方向に押し潰すことにより、厚肉部を形成するプレス成形方法。 The metal plate is provided with a planned thickening portion including an inclined portion whose thickness direction is inclined with respect to the pressing direction.
A press molding method for forming a thick portion by crushing the thickened portion in the pressing direction without increasing the dimension in the direction orthogonal to the pressing direction.
前記厚肉部の表面に、前記プレス成形により成形された成形面と、前記プレス成形で成形されていない非成形面とが設けられた金属板。 A metal plate having a thick portion formed by the plastic flow of a material by press molding.
A metal plate provided with a molded surface formed by the press molding and a non-molded surface not formed by the press molding on the surface of the thick portion.
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