JP2022139485A - Method and facility for manufacturing press molded article - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、プレス成形品の製造方法及び製造設備に関する。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to a method and equipment for manufacturing press-formed products.
従来、自動車の車体等を構成する部品として、プレス成形品が使用されている。プレス成形品は、金属板をプレス加工することによって製造される。より具体的には、ダイ及びパンチを含む金型を用い、素材としての金属板に絞り加工や曲げ加工を施すことにより、プレス成形品が製造される。 2. Description of the Related Art Conventionally, press-formed products have been used as parts constituting automobile bodies and the like. A press-formed product is manufactured by pressing a metal plate. More specifically, a press-formed product is manufactured by drawing or bending a metal plate as a raw material using a mold including a die and a punch.
金属板のプレス加工では、金型によって成形されたプレス成形品を離型するとスプリングバックが生じる。すなわち、プレス加工中に金型によって金属板が曲げられるとき、曲げ部では、曲げ外側に引張応力が生じ、曲げ内側に圧縮応力が生じるが、成形が終了してプレス成形品を金型から取り外すと、材料の弾性回復が発生する。これにより、プレス成形品の曲げ部において、プレス加工中の応力の方向と反転した方向の応力が生じる。このスプリングバックによる反転応力が成形終了時点の応力と足し合わされることにより、プレス成形品の曲げ部では、曲げ外側に圧縮応力が残留し、曲げ内側に引張応力が残留する。 In press working of a metal plate, springback occurs when a press-molded product molded by a mold is released from the mold. That is, when a metal plate is bent by a die during press working, a tensile stress is generated on the outside of the bend and a compressive stress is generated on the inside of the bend. , elastic recovery of the material occurs. As a result, stress in the direction opposite to the direction of the stress during press working is generated in the bent portion of the press-formed product. The reversal stress due to this springback is added to the stress at the end of molding, so that in the bent portion of the press-formed product, compressive stress remains on the outside of the bend and tensile stress remains on the inside of the bend.
自動車用の部品として使用されるプレス成形品では、曲げ内側の引張残留応力が小さいことが好ましい。例えば、サスペンションメンバ等といった自動車の足回り部品では、自動車の発進時、走行中、又は制動時に曲げ部において比較的大きな応力が繰り返し発生するため、曲げ内側に残留する引張応力が大きいほど曲げ部の疲労強度が低下する。 For press-formed products used as automobile parts, it is preferable that the tensile residual stress on the inner side of the bend is small. For example, in automobile underbody parts such as suspension members, relatively large stress is repeatedly generated in the bent portion when the automobile starts, runs, or brakes. Fatigue strength decreases.
繰り返し負荷で生じる疲労破壊に抗するため、自動車用の部品としてのプレス成形品を製造する際には、適切な材料や板厚が採用される。また、車両の軽量化ニーズにこたえるため、素材である金属板の高強度化及び薄肉化が進んでいる。しかしながら、素材を薄肉化すると、当該素材から製造されるプレス成形品に対する繰り返し負荷が高くなる。そのため、軽量化(素材の薄肉化)と疲労強度とを両立するためには、プレス成形品の曲げ部において曲げ内側に残留する引張応力を低減する必要がある。 In order to resist fatigue failure caused by repeated loads, appropriate materials and plate thicknesses are adopted when manufacturing press-formed products for automobile parts. In addition, in order to meet the need for weight reduction of vehicles, the strength and thickness of metal plates, which are the raw materials, are being increased. However, when the thickness of the material is reduced, the repeated load on the press-molded product manufactured from the material increases. Therefore, in order to achieve both weight reduction (thinning of the material) and fatigue strength, it is necessary to reduce the tensile stress remaining inside the bent portion of the press-formed product.
プレス成形品から引張の残留応力を除去するための手段として、熱処理や、ショットピーニング、超音波振動子による打撃処理等が知られている。しかしながら、これらの処理は、プレス加工工程と別の工程で行う必要があるため、プレス成形品の製造効率を低下させ、プレス成形品の製造にかかる工数及びコストを増加させる。また、ショットピーニングにおいては、プレス成形品の曲げ部のみを処理することが困難であることに加え、プレス成形品の表面荒れを生じさせるという問題もある。そのため、プレス成形品の曲げ部の引張残留応力は、プレス加工工程において低減されることが好ましい。 Heat treatment, shot peening, impact treatment using an ultrasonic vibrator, and the like are known as means for removing tensile residual stress from press-molded products. However, since these treatments must be performed in a process separate from the pressing process, they reduce the efficiency of manufacturing the press-formed product and increase the man-hours and cost required for manufacturing the press-formed product. Moreover, in shot peening, it is difficult to treat only the bent portion of the press-formed product, and in addition, there is a problem that the surface of the press-formed product is roughened. Therefore, it is preferable that the tensile residual stress in the bent portion of the press-formed product is reduced in the press working process.
例えば、特許文献1には、引張残留応力の低減を図るため、素材である金属板に対していわゆるしごき加工を施す技術が開示されている。特許文献1では、ダイとパンチとのクリアランスが金属板の板厚以上、且つ板厚の1.02倍以下に設定されている。特許文献1によれば、このようにクリアランスを設定することにより、金属板において、曲げを開始する前から金型の肩部に接触している部分の残留応力が、当該肩部に最後に接触する部分の残留応力よりも小さくなるため、プレス成形品の疲労特性を向上することができる。 For example, Patent Literature 1 discloses a technique of applying a so-called ironing process to a metal plate as a raw material in order to reduce tensile residual stress. In Patent Document 1, the clearance between the die and the punch is set to be equal to or greater than the thickness of the metal plate and equal to or less than 1.02 times the thickness of the metal plate. According to Patent Document 1, by setting the clearance in this way, the residual stress in the portion of the metal plate that is in contact with the shoulder of the mold from before the start of bending finally contacts the shoulder. Since the residual stress is smaller than the residual stress of the portion where the stress is applied, the fatigue characteristics of the press-formed product can be improved.
特許文献2には、ダイ及びパンチに加え、パンチ頂面に対向するパッドを備えるプレス装置が開示されている。このプレス装置では、ダイが下降し、ダイ及びパンチ肩が金属板をプレスして金属板に曲げ部を形成した後、パンチ頂面に向かってパッドが下降する。パンチ頂面には凹部が形成されており、この凹部が金属板の下方に空間を形成するため、下降したパッドが金属板をプレスすると、金属板の材料がパンチ頂面の凹部側へと流入する。特許文献2によれば、このような材料の流入により、曲げ部の曲げ内側に引張方向の力が負荷されて圧縮応力が低減され、離型後のスプリングバック量が減少する。よって、曲げ内側の引張残留応力を低減することができる。
特許文献3~5には、離型後のスプリングバック量の減少を図るため、プレス成形品自体の形状を工夫する技術が開示されている。特許文献3~5では、概略ハット形状の横断面を有するプレス成形品において、凹凸又は段差が縦壁部に設けられている。 Patent Documents 3 to 5 disclose techniques for devising the shape of the press-molded product itself in order to reduce the amount of springback after mold release. In Patent Documents 3 to 5, in a press-molded product having a substantially hat-shaped cross section, unevenness or steps are provided on the vertical wall portion.
上述したように、金属板をプレス加工してプレス成形品を製造したとき、プレス成形品の曲げ部では、曲げ外側に圧縮応力が残留し、曲げ内側に引張応力が残留する。より優れた疲労特性を有するプレス成形品を得るには、特に、曲げ内側の引張残留応力を低減する必要がある。また、プレス成形品の製造工数及び製造コスト等の増大を防止する観点から、曲げ内側の引張残留応力は、プレス加工工程において低減されることが好ましい。 As described above, when a metal plate is pressed to produce a press-formed product, compressive stress remains on the outside of the bend and tensile stress remains on the inside of the bend at the bent portion of the press-formed product. In order to obtain press-formed products with better fatigue properties, it is particularly necessary to reduce the tensile residual stress on the inner side of the bend. In addition, from the viewpoint of preventing an increase in manufacturing man-hours and manufacturing costs of the press-formed product, it is preferable that the tensile residual stress on the inner side of the bend is reduced in the press working process.
本開示は、プレス成形品の曲げ部において曲げ内側に生じる引張残留応力をプレス加工工程で低減することを課題とする。 An object of the present disclosure is to reduce the tensile residual stress generated inside the bend in the bent portion of the press-formed product in the press working process.
本開示に係るプレス成形品の製造方法は、第1工程と、第2工程と、を備える。第1工程では、金属板をプレス加工することにより、中間成形品を得る。当該中間成形品は、天板と、凸部と、縦壁と、フランジと、を含む。凸部は、天板に接続されるとともに天板から上方に突出する。縦壁は、凸部から下方に延びる。フランジは、縦壁の下端から天板の反対側に延びる。第2工程では、金型を用い、中間成形品をプレス加工してプレス成形品を得る。当該金型は、パンチと、パッドと、ダイと、を含む。パッドは、パンチに対向するようにパンチの上方に配置される。ダイは、パンチの上方且つパッドの側方に配置される。パンチは、パンチ頂面と、パンチ肩と、パンチ側面と、を含む。パンチ肩は、パンチ頂面に連続する。パンチ側面は、パンチ肩から下方に延びる。ダイは、上側ダイ肩と、ダイ側面と、ダイ下面と、を含む。上側ダイ肩は、パンチ肩に対応する。ダイ側面は、パンチ側面に対応して上側ダイ肩から下方に延びる。ダイ下面は、下側ダイ肩を介してダイ側面の下端に接続される。第2工程は、天板がパンチ頂面上に配置されるとともに凸部がパンチ肩に対応する位置に配置されるように、中間成形品をパンチに載置する工程と、パッドを下降させ、パンチ頂面上の天板をパッドで押さえる工程と、ダイを下降させ、天板をパッドで押さえた状態でフランジにダイを接触させる工程と、ダイがフランジに接触した後、さらにダイを下降させ、ダイによって凸部を押しつぶす工程と、を含んでいる。 A method for manufacturing a press-formed product according to the present disclosure includes a first step and a second step. In the first step, an intermediate molded product is obtained by pressing a metal plate. The intermediate molded product includes a top plate, protrusions, vertical walls, and flanges. The protrusion is connected to the top plate and protrudes upward from the top plate. A vertical wall extends downwardly from the protrusion. A flange extends from the lower end of the vertical wall to the opposite side of the top plate. In the second step, a die is used to press the intermediate molded product to obtain a press molded product. The mold includes a punch, a pad and a die. A pad is positioned above the punch to face the punch. A die is positioned above the punch and to the side of the pad. The punch includes a punch top, a punch shoulder, and a punch side. The punch shoulder is continuous with the punch top surface. A punch side extends downwardly from the punch shoulder. The die includes an upper die shoulder, a die side surface, and a die lower surface. The upper die shoulder corresponds to the punch shoulder. A die side extends downwardly from the upper die shoulder corresponding to the punch side. The die bottom surface is connected to the bottom edge of the die side surface via the bottom die shoulder. The second step includes placing the intermediate molded product on the punch so that the top plate is arranged on the top surface of the punch and the convex portion is arranged at a position corresponding to the punch shoulder, lowering the pad, The process of pressing the top plate on the top of the punch with a pad, the process of lowering the die and contacting the flange with the top plate pressed by the pad, and the process of lowering the die further after the die contacts the flange. and squeezing the protrusions with a die.
本開示によれば、プレス成形品の曲げ部において曲げ内側に生じる引張残留応力をプレス加工工程で低減することができる。 Advantageous Effects of Invention According to the present disclosure, it is possible to reduce the tensile residual stress generated inside the bend in the bent portion of the press-formed product in the press working process.
本発明者等は、プレス成形品の曲げ部に生じる応力の分布を確認するため、市販のソフトウェア(LS-DYNA ver971 rev7.12,ANSYS社製)を用い、プレス加工のCAE解析を実施した。解析条件は以下の通りである。
・素材の引張強さ:980MPa
・素材の板厚:3.0mm
・曲げR(曲げ内側の曲率半径):4.0mm
・プレス成形品(加工後)の形状:2つの縦壁と、縦壁同士を接続する天板とからなる形状(フランジなし)
The present inventors conducted CAE analysis of press working using commercially available software (LS-DYNA ver971 rev. Analysis conditions are as follows.
・Tensile strength of material: 980MPa
・Thickness of material: 3.0mm
・ Bending R (curvature radius inside bending): 4.0 mm
・Shape of press-formed product (after processing): A shape consisting of two vertical walls and a top plate that connects the vertical walls (without flanges)
プレス成形品の曲げ部において曲げ周方向に発生する応力について、成形終了時点での板厚方向の応力分布、及びスプリングバック後の板厚方向の残留応力分布を図17に示す。図17では、プレス成形品の曲げ部において、曲げ内側のR頂点(Rの中央)から曲げ外側のR頂点に向かう線上で発生した応力(曲げ周方向の応力)を示している。図17からわかるように、成形終了時点において、プレス成形品の曲げ部では、曲げ外側に引張応力が生じ、曲げ内側に圧縮応力が生じている。一方、スプリングバック後は、プレス成形品の曲げ部において、曲げ外側に圧縮残留応力が生じ、曲げ内側に引張残留応力が生じている。 FIG. 17 shows the stress distribution in the plate thickness direction at the end of forming and the residual stress distribution in the plate thickness direction after springback with respect to the stress generated in the bending circumferential direction at the bent portion of the press-formed product. FIG. 17 shows the stress (stress in the bending circumferential direction) generated on the line from the R vertex (center of R) on the inner side of the bend to the R vertex on the outer side of the bend at the bent portion of the press-formed product. As can be seen from FIG. 17, at the bent portion of the press-formed product at the end of molding, tensile stress is generated on the outside of the bend, and compressive stress is generated on the inside of the bend. On the other hand, after springback, compressive residual stress occurs on the outside of the bend and tensile residual stress occurs on the inside of the bend at the bent portion of the press-formed product.
本発明者等は、スプリングバック後のプレス成形品の曲げ部では、曲げ外側の領域だけでなく、曲げ内側の領域のうち中立軸(板厚中心)近傍で圧縮の残留応力が生じていることに注目し、プレス加工中に曲げ部に張力を与えることを着想した。本発明者等は、素材のうち曲げ部となる部分に張力を付与しながらプレス加工を行うことにより、曲げ内側の領域において、成形終了時点での圧縮応力を低減することができ、それに伴ってスプリングバック後の引張残留応力も低減すると考えた。 The present inventors have found that in the bent portion of the press-formed product after springback, compressive residual stress is generated not only in the area on the outside of the bend, but also in the area on the inside of the bend near the neutral axis (thickness center). We paid attention to , and came up with the idea of applying tension to the bending part during press working. The present inventors have found that by performing press working while applying tension to the portion of the material that will be the bent portion, it is possible to reduce the compressive stress at the end of the forming in the region inside the bend. It was thought that the tensile residual stress after springback would also be reduced.
張力を付与した状態で素材を曲げること以外は上記と同様の条件でCAE解析を行ったところ、図18に示す応力分布が得られた。図18からわかるように、張力を付与した状態でプレス成形品の曲げ部を形成した場合、成形終了時点における曲げ内側の圧縮応力が低減し、スプリングバック後における曲げ内側の引張残留応力が減少し、さらに圧縮応力となった。そこで、本発明者等は、プレス加工中、プレス成形品の曲げ部となる部分に張力を付与することができる方法を検討し、実施形態に係るプレス成形品の製造方法を完成させた。 When CAE analysis was performed under the same conditions as above except that the material was bent while tension was applied, the stress distribution shown in FIG. 18 was obtained. As can be seen from FIG. 18, when the bent portion of the press-formed product is formed while tension is applied, the compressive stress on the inner side of the bend at the end of forming decreases, and the tensile residual stress on the inner side of the bend after springback decreases. , resulting in more compressive stress. Therefore, the present inventors have studied a method of applying tension to the bent portion of the press-formed product during press working, and have completed a method of manufacturing a press-formed product according to an embodiment.
実施形態に係るプレス成形品の製造方法は、第1工程と、第2工程と、を備える。第1工程では、金属板をプレス加工することにより、中間成形品を得る。当該中間成形品は、天板と、凸部と、縦壁と、フランジと、を含む。凸部は、天板に接続されるとともに天板から上方に突出する。縦壁は、凸部から下方に延びる。フランジは、縦壁の下端から天板の反対側に延びる。第2工程では、金型を用い、中間成形品をプレス加工してプレス成形品を得る。当該金型は、パンチと、パッドと、ダイと、を含む。パッドは、パンチに対向するようにパンチの上方に配置される。ダイは、パンチの上方且つパッドの側方に配置される。パンチは、パンチ頂面と、パンチ肩と、パンチ側面と、を含む。パンチ肩は、パンチ頂面に連続する。パンチ側面は、パンチ肩から下方に延びる。ダイは、上側ダイ肩と、ダイ側面と、ダイ下面と、を含む。上側ダイ肩は、パンチ肩に対応する。ダイ側面は、パンチ側面に対応して上側ダイ肩から下方に延びる。ダイ下面は、下側ダイ肩を介してダイ側面の下端に接続される。第2工程は、天板がパンチ頂面上に配置されるとともに凸部がパンチ肩に対応する位置に配置されるように、中間成形品をパンチに載置する工程と、パッドを下降させ、パンチ頂面上の天板をパッドで押さえる工程と、ダイを下降させ、天板をパッドで押さえた状態でフランジにダイを接触させる工程と、ダイがフランジに接触した後、さらにダイを下降させ、ダイによって凸部を押しつぶす工程と、を含んでいる(第1の構成)。 A method for manufacturing a press-formed product according to an embodiment includes a first step and a second step. In the first step, an intermediate molded product is obtained by pressing a metal plate. The intermediate molded product includes a top plate, protrusions, vertical walls, and flanges. The protrusion is connected to the top plate and protrudes upward from the top plate. A vertical wall extends downwardly from the protrusion. A flange extends from the lower end of the vertical wall to the opposite side of the top plate. In the second step, a die is used to press the intermediate molded product to obtain a press molded product. The mold includes a punch, a pad and a die. A pad is positioned above the punch to face the punch. A die is positioned above the punch and to the side of the pad. The punch includes a punch top, a punch shoulder, and a punch side. The punch shoulder is continuous with the punch top surface. A punch side extends downwardly from the punch shoulder. The die includes an upper die shoulder, a die side surface, and a die lower surface. The upper die shoulder corresponds to the punch shoulder. A die side extends downwardly from the upper die shoulder corresponding to the punch side. The die bottom surface is connected to the bottom edge of the die side surface via the bottom die shoulder. The second step includes placing the intermediate molded product on the punch so that the top plate is arranged on the top surface of the punch and the convex portion is arranged at a position corresponding to the punch shoulder, lowering the pad, The process of pressing the top plate on the top of the punch with a pad, the process of lowering the die and contacting the flange with the top plate pressed by the pad, and the process of lowering the die further after the die contacts the flange. , and a step of crushing the protrusion with a die (first configuration).
第1の構成に係るプレス成形品の製造方法では、第1工程で金属板を中間成形品にプレス加工した後、第2工程において、パンチ、パッド、及びダイを含む金型を用いて中間成形品をプレス加工し、プレス成形品を得る。第2工程では、まず、中間成形品がパンチに載置され、中間成形品の天板がパッドによって上方から押さえられる。この状態で中間成形品のフランジにダイを接触させ、そのままダイを下降させる。中間成形品のフランジは、ダイが接触した直後にすぐに曲げ戻されることはなく、ダイの下降に伴い徐々に曲げ戻される。そのため、下側ダイ肩にフランジが引っ掛かりながら成形が進むことになり、中間成形品のうち、天板とフランジとの間に設けられた凸部及び縦壁に張力が作用する。すなわち、中間成形品のうち、最終的なプレス成形品において曲げ部となる部分に張力が付与される。よって、プレス成形品の曲げ部において、成形終了時点における曲げ内側の圧縮応力を低減することができる。その結果、スプリングバック後に曲げ内側に残留する引張応力を低減することができる。 In the method for manufacturing a press-formed product according to the first configuration, after pressing a metal plate into an intermediate formed product in the first step, in the second step, intermediate forming is performed using a mold including a punch, a pad, and a die. The product is press-processed to obtain a press-molded product. In the second step, first, the intermediate molded product is placed on a punch, and the top plate of the intermediate molded product is pressed from above by a pad. In this state, the die is brought into contact with the flange of the intermediate product, and the die is lowered as it is. The flange of the intermediate product is not bent back immediately after contact with the die, but is gradually bent back as the die descends. As a result, the molding progresses while the flange is caught by the lower die shoulder, and tension acts on the convex portion and the vertical wall provided between the top plate and the flange in the intermediate molded product. That is, tension is applied to the part of the intermediate product that will be the bent portion in the final press-formed product. Therefore, in the bent portion of the press-formed product, the compressive stress on the inner side of the bend at the end of forming can be reduced. As a result, the tensile stress remaining inside the bend after springback can be reduced.
さらに、第2工程では、ダイの下降に伴い、中間成形品のうち、パンチ肩に対応する位置に配置された凸部がダイによって押しつぶされ、曲げ戻し変形を受ける。凸部がダイで曲げ戻され、パンチ肩へと押し込まれる過程では、ダイ側(曲げ外側)の領域に圧縮応力が発生し、パンチ側(曲げ内側)の領域に引張応力が発生する。これらの応力により、中間成形品がパンチ肩になじんで(巻き付いて)曲げ部が形成されたとき、つまり第2工程が終了したときに曲げ外側に発生する引張応力、曲げ内側に発生する圧縮応力を低下させることができる。その結果、スプリングバック後のプレス成形品の曲げ部において、曲げ内側に生じる引張残留応力を低減することができる。 Furthermore, in the second step, as the die descends, the protrusions of the intermediate product arranged at positions corresponding to the punch shoulders are crushed by the die and subjected to bending deformation. In the process in which the convex portion is bent back by the die and pushed into the punch shoulder, compressive stress is generated in the die-side (bending outer side) region and tensile stress is generated in the punch-side (bending inner side) region. These stresses generate tensile stress on the outside of the bend and compressive stress on the inside of the bend when the intermediate product conforms to (wraps around) the punch shoulder and forms a bent portion, that is, when the second process is completed. can be reduced. As a result, in the bent portion of the press-formed product after springback, the tensile residual stress generated inside the bend can be reduced.
パンチ肩に対応する位置に配置された凸部に対して周囲から張力を与えるだけでは、凸部を平坦につぶすことは困難である。しかしながら、第1の構成に係るプレス成形品の製造方法では、第2工程において、ダイによって凸部を押しつぶしている。これにより、凸部をしっかりと平坦化することができる。より具体的には、下降するダイが凸部に当たり、この凸部を頂部から押しつぶすことにより、凸部の基部から頂部に向かって大きな応力が生じる。つまり、曲げ内側の領域には大きな引張応力が発生する。そのため、第2工程の終了時点で曲げ内側に発生する圧縮応力を有効に低下させることができる。その結果、スプリングバック後のプレス成形品の曲げ部において、曲げ内側に生じる引張残留応力を低減することができる。 It is difficult to flatten the convex portion only by applying tension to the convex portion located at the position corresponding to the punch shoulder. However, in the method of manufacturing a press-formed product according to the first configuration, the protrusion is crushed by the die in the second step. As a result, the convex portion can be firmly flattened. More specifically, the descending die hits the protrusion and crushes the protrusion from the top, thereby generating a large stress from the base to the top of the protrusion. That is, a large tensile stress is generated in the region inside the bend. Therefore, it is possible to effectively reduce the compressive stress generated on the inner side of the bending at the end of the second step. As a result, in the bent portion of the press-formed product after springback, the tensile residual stress generated inside the bend can be reduced.
このように、下側ダイ肩にフランジが引っ掛かりながら成形が進むことで中間成形品のうち、天板とフランジとの間に設けられた凸部及び縦壁に張力を作用させるとともに、この凸部を頂部から押しつぶすことにより、第2工程の終了時点で曲げ内側に発生する圧縮応力を顕著に低下させることができる。その結果、スプリングバック後のプレス成形品の曲げ部において、曲げ内側に生じる引張残留応力を顕著に低減することができる。 In this way, as the molding progresses while the flange is caught on the lower die shoulder, tension is applied to the convex portion and vertical wall provided between the top plate and the flange in the intermediate molded product, and this convex portion By crushing from the top, the compressive stress generated inside the bending at the end of the second step can be significantly reduced. As a result, it is possible to remarkably reduce the tensile residual stress generated inside the bent portion of the press-formed product after springback.
以上より、第1の構成に係るプレス成形品の製造方法によれば、プレス成形品の曲げ部において曲げ内側に生じる引張残留応力をプレス加工工程で低減することができる。 As described above, according to the method for manufacturing a press-formed product according to the first configuration, it is possible to reduce the residual tensile stress generated inside the bend in the bent portion of the press-formed product in the press working process.
上記製造方法において、中間成形品がパンチに載置されたとき、凸部の上端は、金型の幅方向においてダイ側面の下端よりも内側に位置し、縦壁の下端は、金型の幅方向においてパンチ側面の上端よりも外側に位置することが好ましい(第2の構成)。 In the above manufacturing method, when the intermediate molded product is placed on the punch, the upper end of the projection is located inside the lower end of the side surface of the die in the width direction of the mold, and the lower end of the vertical wall is the width of the mold. It is preferably located outside the upper end of the punch side surface in the direction (second configuration).
第2の構成によれば、中間成形品がパンチに載置されたとき、つまり第2工程の開始時点において、凸部の上端がダイ側面の下端よりも金型の幅方向で内側に位置している。これにより、第2工程の初期に下側ダイ肩やダイ下面で凸部が押しつぶされるのを防止することができる。言い換えると、第2工程の中期又は後期に、ダイによって凸部を押しつぶし、曲げ内側の領域に引張応力を発生させることが可能となる。よって、第2工程の終了時点で曲げ内側に発生する圧縮応力をより効果的に低減することができる。そのため、プレス成形品の曲げ部において、曲げ内側に生じる引張残留応力をより確実に低減することができる。 According to the second configuration, when the intermediate molded product is placed on the punch, that is, at the start of the second step, the upper end of the convex portion is located inside the lower end of the side surface of the die in the width direction of the die. ing. As a result, it is possible to prevent the protrusion from being crushed by the lower die shoulder or the die lower surface at the beginning of the second step. In other words, in the middle or later stage of the second step, the convex portion can be crushed by the die to generate tensile stress in the area inside the bend. Therefore, it is possible to more effectively reduce the compressive stress generated inside the bend at the end of the second step. Therefore, in the bent portion of the press-formed product, it is possible to more reliably reduce the tensile residual stress generated on the inner side of the bend.
パンチに載置された中間成形品において、縦壁の下端がパンチ側面の上端よりも金型の幅方向で内側に位置する場合、中間成形品の天板がパンチ頂面から浮いた状態になる。この状態でプレス成形を実施すると、中間成形品をパッドで安定的に押さえることができず、成形中に中間成形品が金型の幅方向(左右方向)にずれる可能性があり、最終的なプレス成形品の寸法精度が得られない。これに対して、第2の構成では、中間成形品は、パンチに載置されたとき、その縦壁の下端がパンチ側面の上端よりも金型の幅方向で外側に位置するように構成されている。そのため、中間成形品の天板がパンチ頂面から浮かず、中間成形品を安定してパンチに載置することができる。また、中間成形品の天板がパッドによって押さえられたときに、パッドが浮くのを防止することができる。よって、第2工程で得られるプレス成形品の寸法精度を安定させることができる。 In the intermediate molded product placed on the punch, when the lower end of the vertical wall is located inside the upper end of the side surface of the punch in the width direction of the mold, the top plate of the intermediate molded product is lifted from the top surface of the punch. . If press molding is performed in this state, the intermediate molded product cannot be stably pressed by the pad, and the intermediate molded product may shift in the width direction (horizontal direction) of the mold during molding. The dimensional accuracy of press-molded products cannot be obtained. On the other hand, in the second configuration, when the intermediate molded product is placed on the punch, the lower end of the vertical wall is located outside the upper end of the side surface of the punch in the width direction of the mold. ing. Therefore, the top plate of the intermediate molded product does not rise from the top surface of the punch, and the intermediate molded product can be stably placed on the punch. Moreover, it is possible to prevent the pad from floating when the top plate of the intermediate molded product is pressed by the pad. Therefore, the dimensional accuracy of the press-molded product obtained in the second step can be stabilized.
中間成形品において、凸部と天板との接続部から凸部の上端までの上下方向における距離をH1[mm]、凸部と天板との接続部から凸部の上端までの中間成形品の幅方向における距離をW1[mm]としたとき、H1/W1は、0.5以上2.0以下であることが好ましい(第3の構成)。 In the intermediate molded product, the distance in the vertical direction from the connection between the projection and the top plate to the upper end of the projection is H1 [mm], and the intermediate molded product from the connection between the projection and the top plate to the upper end of the projection Assuming that the distance in the width direction is W1 [mm], H1/W1 is preferably 0.5 or more and 2.0 or less (third configuration).
第3の構成によれば、中間成形品において、凸部と天板との接続部から凸部の上端までの上下方向の距離(凸部の高さ)H1と、凸部と天板との接続部から凸部の上端までの幅方向の距離(凸部の幅)W1との比率:H1/W1が0.5以上となっている。これにより、凸部が天板から比較的急峻に立ち上がる形状となるため、ダイによる凸部の曲げ戻し変形量を確保することができる。よって、第2工程で凸部が曲げ戻されたとき、曲げ内側の領域において、より効果的に引張応力を発生させることができる。そのため、第2工程の終了時点で曲げ内側に発生する圧縮応力をより確実に低下させることができ、プレス成形品の曲げ部において、曲げ内側に残留する引張応力の低減効果を向上させることができる。 According to the third configuration, in the intermediate molded product, the vertical distance (the height of the protrusion) H1 from the connection portion between the protrusion and the top plate to the upper end of the protrusion, and the distance between the protrusion and the top plate The ratio of the distance (the width of the protrusion) W1 in the width direction from the connecting portion to the upper end of the protrusion: H1/W1 is 0.5 or more. As a result, since the convex portion rises relatively sharply from the top plate, the amount of bending deformation of the convex portion due to the die can be ensured. Therefore, when the convex portion is bent back in the second step, tensile stress can be generated more effectively in the region inside the bend. Therefore, the compressive stress generated on the inner side of the bend at the end of the second step can be more reliably reduced, and the effect of reducing the tensile stress remaining on the inner side of the bend in the bent portion of the press-formed product can be improved. .
第3の構成では、中間成形品の凸部において、高さH1と幅W1との比率:H1/W1が2.0以下となっている。これにより、凸部が天板に対して過剰に急峻な形状とならないため、第2工程で凸部をダイで押しつぶすときに、凸部が座屈するのを抑制することができる。 In the third configuration, the ratio of height H1 to width W1: H1/W1 is 2.0 or less in the convex portion of the intermediate molded product. As a result, the convex portion does not form an excessively steep shape with respect to the top plate, so that it is possible to suppress buckling of the convex portion when the convex portion is crushed by the die in the second step.
上記製造方法において、凸部は、中間成形品の横断面視で円弧状をなす頂部を含むことができる。当該頂部は、4mm以上、且つ16mm以下の曲率半径を有することが好ましい(第4の構成)。 In the manufacturing method described above, the convex portion may include an arc-shaped apex in a cross-sectional view of the intermediate molded product. The apex preferably has a radius of curvature of 4 mm or more and 16 mm or less (fourth configuration).
第4の構成では、中間成形品の横断面視で、凸部が円弧状の頂部を含んでいる。この頂部の曲率半径を4mm以上とすることにより、凸部をダイで押しつぶすときに凸部が座屈するのを抑制することができる。また、頂部の曲率半径を16mm以下とすることにより、凸部が過剰に緩やかな形状とならないため、第2工程において、凸部の曲げ戻し変形による曲げ内側の引張応力をより効果的に発生させることができる。よって、第2工程の終了時点で曲げ内側に発生する圧縮応力をより低減することができ、プレス成形品の曲げ部において、曲げ内側に残留する引張応力をより確実に低減することができる。 In the fourth configuration, when viewed in cross section of the intermediate molded product, the convex portion includes an arc-shaped apex. By setting the radius of curvature of the apex to 4 mm or more, it is possible to suppress the buckling of the protrusions when the protrusions are pressed with a die. Further, by setting the radius of curvature of the top portion to 16 mm or less, the convex portion does not have an excessively gentle shape, so that in the second step, the tensile stress on the inner side of the bend due to the bending back deformation of the convex portion is more effectively generated. be able to. Therefore, the compressive stress generated inside the bend at the end of the second step can be further reduced, and the tensile stress remaining inside the bend at the bent portion of the press-formed product can be more reliably reduced.
上記製造方法の第2工程で用いられる金型において、パンチ肩は、例えば、パンチの横断面視で円弧状をなす。中間成形品がパンチに載置されたとき、パンチ肩のパンチ頂面側の端から凸部の上端までの金型の幅方向における距離D2[mm]は、凸部の上端がパンチ肩のパンチ頂面側の端よりも幅方向において外側に位置する場合を正、幅方向において内側に位置する場合を負として、以下の式を満たすことが好ましい(第5の構成)。
-1.0×Rp×(π-θ)≦D2≦2.5×Rp×(π-θ)
ただし、Rpは、パンチ肩の曲率半径「mm」、θは、パンチ頂面とパンチ側面とがなす角度[rad]である。
In the mold used in the second step of the manufacturing method, the punch shoulder has, for example, an arc shape when viewed in cross section of the punch. When the intermediate product is placed on the punch, the distance D2 [mm] in the width direction of the mold from the end of the punch shoulder on the punch top surface side to the upper end of the projection is the same as that of the punch shoulder. It is preferable to satisfy the following equation, where positive is positive when positioned outside the end of the top surface side in the width direction, and negative when positioned inside in the width direction (fifth configuration).
-1.0 × Rp × (π-θ) ≤ D2 ≤ 2.5 × Rp × (π-θ)
where Rp is the radius of curvature "mm" of the punch shoulder, and θ is the angle [rad] formed between the top surface of the punch and the side surface of the punch.
第5の構成によれば、パンチ肩のパンチ頂面側の端から凸部の上端までの金型の幅方向における距離D2は、パンチ肩の曲率半径Rp、及びパンチ頂面とパンチ側面との角度θとの関係で、上記式を満たすように設定されている。このように距離D2を設定することにより、金型の幅方向において凸部がパンチ肩に重複しやすくなるため、パンチ肩の領域において、凸部の曲げ戻し変形により、プレス成形中に曲げ内側に対して引張応力をより広く発生させることができる。よって、中間成形品がパンチ肩になじんで曲げ部が形成されたときに曲げ内側に発生する圧縮応力を、より効果的に低減することができる。その結果、プレス成形品の曲げ部において、スプリングバック後に曲げ内側に残留する引張応力をより確実に低減することができる。 According to the fifth configuration, the distance D2 in the width direction of the die from the end of the punch shoulder on the punch top surface side to the upper end of the projection is determined by the radius of curvature Rp of the punch shoulder and the distance between the punch top surface and the punch side surface. It is set so as to satisfy the above formula in relation to the angle θ. By setting the distance D2 in this way, the convex portion is likely to overlap the punch shoulder in the width direction of the die. In contrast, tensile stress can be generated more widely. Therefore, it is possible to more effectively reduce the compressive stress generated inside the bend when the intermediate molded product conforms to the punch shoulder and the bent portion is formed. As a result, in the bent portion of the press-formed product, it is possible to more reliably reduce the tensile stress remaining inside the bend after springback.
中間成形品において、フランジの縦壁側の端から天板までの上下方向における距離は、6mm以上であることが好ましい(第6の構成)。 In the intermediate molded product, the distance in the vertical direction from the end of the flange on the vertical wall side to the top plate is preferably 6 mm or more (sixth configuration).
中間成形品の高さ、つまりフランジの縦壁側の端から天板までの上下方向の距離が不十分である場合、第2工程においてフランジに接触した状態のダイが下降するとき、縦壁が全体的にたわみ、凸部及び縦壁に付与される張力が低下する可能性がある。これに対して、第6の構成では、中間成形品の高さが6mm以上確保されている。これにより、第2工程において、中間成形品の縦壁がたわむのを抑制することができ、凸部及び縦壁に張力をより効果的に付与することができる。よって、プレス成形品の曲げ部において、成形終了時点における曲げ内側の圧縮応力をより低減することができ、スプリングバック後に曲げ内側に残留する引張応力の低減効果を向上させることができる。 If the height of the intermediate molded product, that is, the vertical distance from the edge of the vertical wall side of the flange to the top plate is insufficient, when the die in contact with the flange descends in the second step, the vertical wall There may be general deflection and reduced tension applied to the ridges and vertical walls. On the other hand, in the sixth configuration, the height of the intermediate molded product is ensured to be 6 mm or more. As a result, in the second step, bending of the vertical wall of the intermediate molded product can be suppressed, and tension can be applied more effectively to the convex portion and the vertical wall. Therefore, in the bent portion of the press-formed product, it is possible to further reduce the compressive stress on the inner side of the bend at the end of the forming, and improve the effect of reducing the tensile stress remaining on the inner side of the bend after springback.
上記製造方法において、中間成形品がパンチに載置されたとき、フランジが水平面に対してなす角度は、フランジが縦壁側の端を中心に上方に回転している場合を正、下方に回転している場合を負として、-40°以上、且つ40°以下であることが好ましい(第7の構成)。 In the above manufacturing method, when the intermediate molded product is placed on the punch, the angle formed by the flange with respect to the horizontal plane is positive when the flange rotates upward around the end of the vertical wall side, and rotates downward. It is preferable that the angle is -40° or more and 40° or less (seventh configuration).
第7の構成によれば、中間成形品のフランジが水平面に対してなす角度が-40°以上確保されている。これにより、第2工程において、中間成形品のフランジにダイが接触して下降したとき、フランジが下側ダイ肩に引っ掛かりやすくなる。そのため、中間成形品において、天板とフランジとの間に設けられた凸部及び縦壁に対し、より確実に張力を付与することができる。よって、プレス成形品の曲げ部において、成形終了時点における曲げ内側の圧縮応力をより効果的に低減することができ、スプリングバック後に曲げ内側に残留する引張応力の低減効果を向上させることができる。 According to the seventh configuration, the angle formed by the flange of the intermediate molded product with respect to the horizontal plane is -40° or more. As a result, in the second step, when the die comes into contact with the flange of the intermediate product and descends, the flange is likely to catch on the shoulder of the lower die. Therefore, in the intermediate molded product, tension can be more reliably applied to the convex portion and the vertical wall provided between the top plate and the flange. Therefore, in the bent portion of the press-formed product, it is possible to more effectively reduce the compressive stress on the inner side of the bend at the end of the forming, and improve the effect of reducing the tensile stress remaining on the inner side of the bend after springback.
第7の構成では、中間成形品のフランジが水平面に対してなす角度が40°以下となっている。これにより、ダイがフランジに接触したとき、フランジが座屈したり、フランジの先端によってダイが損傷したりするのを抑制することができる。 In the seventh configuration, the angle formed by the flange of the intermediate molded product with respect to the horizontal plane is 40° or less. As a result, when the die contacts the flange, it is possible to prevent the flange from buckling and the die from being damaged by the tip of the flange.
上記製造方法において、下側ダイ肩は、ダイの横断面視で、1mm以上、且つ12mm以下の曲率半径を有する円弧状をなすことが好ましい(第8の構成)。 In the manufacturing method described above, the lower die shoulder preferably has an arcuate shape with a curvature radius of 1 mm or more and 12 mm or less when viewed in cross section of the die (eighth configuration).
実施形態に係る製造方法では、第2工程において、中間成形品の天板をパッドで押さえた後、中間成形品のフランジにダイを接触させる。この状態でダイが下降すると、フランジが下側ダイ肩に引っ掛かり、パッドと下側ダイ肩との間で中間成形品に張力が付与される。フランジを下側ダイ肩に引っ掛けやすくするためには、下側ダイ肩の曲率半径をある程度小さくすることが好ましい。また、下側ダイ肩の曲率半径は小さい方が、ダイの下死点近くまでフランジを下側ダイ肩に引っ掛け続けることができる。下側ダイ肩の曲率半径が過大であれば、中間成形品と下側ダイ肩との接触面積も過大となる。この場合、ダイが下降するときに中間成形品の縦壁及びフランジが全体的にたわんで、下型ダイ肩に対するフランジの引っ掛かりが弱くなり、パッドと下側ダイ肩との間で中間成形品に付与される張力が低下してしまう。この点を鑑み、第8の構成では、下側ダイ肩の曲率半径が12mm以下に設定されている。これにより、第2工程において、中間成形品と下側ダイ肩との接触面積を制限することができ、フランジが下側ダイ肩に引っ掛かりやすくなるため、パッドと下側ダイ肩との間で、中間成形品対してより効果的に張力を付与することができる。よって、プレス成形品の曲げ部において、成形終了時点における曲げ内側の圧縮応力をより低減することができ、スプリングバック後に曲げ内側に残留する引張応力の低減効果を向上させることができる。 In the manufacturing method according to the embodiment, in the second step, the top plate of the intermediate molded product is pressed with the pad, and then the die is brought into contact with the flange of the intermediate molded product. When the die is lowered in this state, the flange catches on the lower die shoulder and tension is applied to the intermediate product between the pad and the lower die shoulder. In order to make it easier to hook the flange on the lower die shoulder, it is preferable to reduce the radius of curvature of the lower die shoulder to some extent. Also, the smaller the radius of curvature of the lower die shoulder, the more the flange can be continuously hooked to the lower die shoulder until near the bottom dead center of the die. If the radius of curvature of the lower die shoulder is too large, the contact area between the intermediate molded product and the lower die shoulder will also be too large. In this case, when the die descends, the vertical walls and flanges of the intermediate molded product are bent as a whole, and the flange is less likely to catch on the shoulder of the lower die. The applied tension is reduced. In view of this point, in the eighth configuration, the radius of curvature of the lower die shoulder is set to 12 mm or less. As a result, in the second step, the contact area between the intermediate molded product and the lower die shoulder can be limited, and the flange is easily caught on the lower die shoulder. Tension can be applied more effectively to the intermediate molded product. Therefore, in the bent portion of the press-formed product, it is possible to further reduce the compressive stress on the inner side of the bend at the end of the forming, and improve the effect of reducing the tensile stress remaining on the inner side of the bend after springback.
下側ダイ肩の曲率半径が1mm未満の場合、下側ダイ肩がプレス成形品に食い込み痕を残したり、プレス成形品に大きな曲げ癖を発生させたりする可能性がある。よって、第8の構成のように、下側ダイ肩の曲率半径は、1mm以上であることが好ましい。 If the radius of curvature of the lower die shoulder is less than 1 mm, the lower die shoulder may leave a bite mark on the press-formed product or cause a large bending habit in the press-formed product. Therefore, as in the eighth configuration, the radius of curvature of the lower die shoulder is preferably 1 mm or more.
上記製造方法において、金属板の加工硬化指数は、0.04以下であることが好ましい(第9の構成)。 In the above manufacturing method, the work hardening index of the metal plate is preferably 0.04 or less (ninth configuration).
第9の構成によれば、金属板の加工硬化指数が0.04以下と十分に小さい。そのため、この金属板から中間成形品を得る第1工程、及び中間成形品からプレス成形品を得る第2工程において、材料の加工硬化が生じにくくなる。この場合、各工程において、材料に発生する応力が小さくなり、結果としてスプリングバックによる応力も小さくなる。よって、各工程において、成形終了時点の応力とスプリングバックによる反転応力との合算である残留応力を低減することができる。 According to the ninth configuration, the metal plate has a sufficiently small work hardening index of 0.04 or less. Therefore, work hardening of the material is less likely to occur in the first step of obtaining the intermediate molded product from the metal plate and the second step of obtaining the press-molded product from the intermediate molded product. In this case, the stress generated in the material is reduced in each step, and as a result, the stress due to springback is also reduced. Therefore, in each step, the residual stress, which is the sum of the stress at the end of molding and the reversal stress due to springback, can be reduced.
実施形態に係る製造設備は、プレス成形品を製造するための製造設備である。製造設備は、第1金型と、第2金型と、を備える。第1金型は、金属板を中間成形品に成形する。中間成形品は、天板と、凸部と、縦壁と、フランジと、を含む。凸部は、天板に接続されるとともに天板から上方に突出する。縦壁は、凸部から下方に延びる。フランジは、縦壁の下端から天板の反対側に延びる。第2金型は、中間成形品をプレス成形品に成形する。第2金型は、パンチと、パッドと、ダイと、を含む。パンチは、パンチ頂面と、パンチ頂面に連続するパンチ肩と、パンチ肩から下方に延びるパンチ側面と、を含む。パンチは、中間成形品をプレス成形品に成形するに際し、天板がパンチ頂面上に配置されるとともに凸部がパンチ肩に対応する位置に配置されるように構成される。パッドは、パンチの上方に配置され、昇降可能に構成されている。パッドは、中間成形品をプレス成形品に成形するに際し、パンチ頂面上に配置された天板に対向するように構成される。ダイは、パンチの上方且つパッドの側方に配置され、昇降可能に構成されている。ダイは、パンチ肩に対応する上側ダイ肩と、パンチ側面に対応して上側ダイ肩から下方に延びるダイ側面と、下側ダイ肩を介してダイ側面の下端に接続されるダイ下面と、を含む。ダイは、中間成形品をプレス成形品に成形するに際し、ダイ下面がフランジに対向するように構成される。 Manufacturing equipment according to the embodiment is manufacturing equipment for manufacturing a press-formed product. The manufacturing facility includes a first mold and a second mold. The first mold molds the metal plate into an intermediate molded product. The intermediate molded product includes a top plate, protrusions, vertical walls, and flanges. The protrusion is connected to the top plate and protrudes upward from the top plate. A vertical wall extends downwardly from the protrusion. A flange extends from the lower end of the vertical wall to the opposite side of the top plate. The second mold molds the intermediate molded product into a press molded product. A second mold includes a punch, a pad, and a die. The punch includes a punch top surface, a punch shoulder continuous with the punch top surface, and a punch side surface extending downwardly from the punch shoulder. The punch is configured such that the top plate is arranged on the top surface of the punch and the convex portion is arranged at a position corresponding to the punch shoulder when forming the intermediate product into a press-formed product. The pad is arranged above the punch and configured to be movable up and down. The pad is configured to face the top plate arranged on the top surface of the punch when forming the intermediate product into a press-formed product. The die is arranged above the punch and on the side of the pad and configured to be movable up and down. The die has an upper die shoulder corresponding to the punch shoulder, a die side surface extending downward from the upper die shoulder corresponding to the punch side surface, and a die lower surface connected to the lower end of the die side surface via the lower die shoulder. include. The die is configured such that the lower surface of the die faces the flange when the intermediate molded product is formed into a press-molded product.
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。各図において同一又は相当の構成については同一符号を付し、同じ説明を繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In each figure, the same or corresponding configurations are denoted by the same reference numerals, and the same description will not be repeated.
[製造設備]
図1は、本実施形態に係る製造設備100、及び製造設備100によってプレス成形品を製造する過程を模式的に示す図である。プレス成形品は、例えば、自動車の足回り部品やラダーフレーム等のフレーム部品である。自動車の足回り部品としては、例えば、アッパーアーム、ロアアーム、又はトレールリンク等といったアーム部品の他、サスペンションメンバやトーションビーム等が挙げられる。
[production equipment]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a
図1に示すように、製造設備100は、プレス装置10,20を備える。プレス装置10は、素材としての金属板30から中間成形品40を成形する。プレス装置20は、中間成形品40から最終成形品としてのプレス成形品50を成形する。以下、図2及び図3を参照して、プレス装置10,20の各々の構成について説明する。
As shown in FIG. 1 , the
[中間成形品用のプレス装置]
図2は、図1に示す中間成形品40を得るためのプレス装置10の概略構成を示す断面図である。図2に示すように、プレス装置10は、金型11と、ベッド12と、スライド13と、金型ホルダ14,15とを備える。金型11は、パンチ16と、ダイ17とを含んでいる。パンチ16及びダイ17は、図2の紙面と交差する方向に延びている。以下、説明の便宜上、プレス装置10及びその構成部品に関しては、金型11、すなわちパンチ16及びダイ17が延びる方向を長手方向といい、パンチ16とダイ17とが接近及び離間する方向(図2の紙面における上下方向)を上下方向(鉛直方向)という。当該長手方向及び上下方向からなる平面に対して垂直な方向、すなわちパンチ16及びダイ17を横切る方向を左右方向又は幅方向という。また、プレス装置10及びその構成部品に関し、長手方向に垂直な平面で切断した断面を横断面という。
[Press equipment for intermediate molded products]
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the
パンチ16は、金型ホルダ14を介して、プレス装置10の本体の一部であるベッド12に支持されている。すなわち、ベッド12の上面に金型ホルダ14が固定され、この金型ホルダ14上にパンチ16が配置されている。ベッド12と金型ホルダ14との間には、上下方向におけるパンチ16の位置を調整するため、プレート状のスペーサが挿入されていてもよい。
The
パンチ16は、パンチ頂面161と、左右の凸面162L,162Rと、左右のパンチ側面163L、163Rと、左右のパンチフランジ面164L,164Rとを含む。
The
本実施形態において、パンチ頂面161は、長手方向に延びる溝部161aを有している。溝部161aは、パンチ頂面161の長手方向全体にわたって延びていてもよいし、パンチ頂面161の長手方向の一部に設けられていてもよい。本実施形態の例において、パンチ頂面161は、長手方向に平行な鉛直面に対して非対称の形状、つまり左右非対称の形状を有する。ただし、パンチ頂面161は、左右対称の形状を有していてもよい。
In this embodiment, the punch
パンチ頂面161の両側方には、凸面162L,162Rが設けられている。凸面162L,162Rは、パンチ頂面161に連続して設けられる。凸面162L,162Rは、典型的には、パンチ頂面161の全体にわたり、パンチ頂面161に連続して設けられている。
Both sides of the punch
凸面162Lは、パンチ頂面161の左側縁に接続されている。凸面162Lは、パンチ頂面161よりも上方に突出している。より具体的には、凸面162Lは、パンチ頂面161のうち溝部161aよりも幅方向外側(左側)の部分と比較して、上方に突出している。凸面162Lは、パンチ頂面161から幅方向外側に向かって一旦上昇し、その後下降する凸形状を有している。凸面162Lの頂部は、例えば、パンチ16の横断面視で実質的に円弧状をなす。以下、実質的に円弧状というときは、真円の一部を構成する曲線だけでなく、楕円曲線、スプライン曲線等の滑らかな曲線も含む。また、真円の一部を構成する曲線以外の滑らかな曲線の場合の曲率半径は、横断面で切断したときに、曲線の両端、及び曲線の中点の3点を通る円の半径で定義する。
The
凸面162Rは、パンチ頂面161の右側縁に連続して設けられている。凸面162Rは、パンチ頂面161よりも上方に突出している。より具体的には、凸面162Rは、パンチ頂面161のうち溝部161aよりも幅方向外側(右側)の部分と比較して、上方に突出している。凸面162Rは、パンチ頂面161から幅方向外側に向かって一旦上昇し、その後下降する凸形状を有している。凸面162Rの頂部は、例えば、パンチ16の横断面視で実質的に円弧状をなす。凸面162Rは、長手方向に平行な鉛直面に対して凸面162Lと対称の形状を有していてもよいし、非対称の形状を有していてもよい。
The
パンチ側面163L、163Rは、パンチ16の横断面視で、それぞれ、凸面162L,162Rから下方へと延びている。パンチ側面163Lは、左の凸面162Lに連続して設けられている。パンチ側面163Rは、右の凸面162Rに連続して設けられている。本実施形態の例において、パンチ側面163L,163Rの各々は、その下端部が上端部よりも幅方向において外側に位置するように、長手方向に平行な鉛直面に対して傾斜する。パンチ側面163L、163Rは、長手方向に平行な鉛直面に対して対称の形状を有していてもよいし、非対称の形状を有していてもよい。また、パンチ側面163L、163Rは、凸面162L,162Rから連続して設けられた滑らかな曲線でもよい。パンチ側面163L、163R又は凸面162L,162Rは、凸面162L,162Rの上端からパンチフランジ面164L,164Rに向かう途中で、幅方向において内側、又は外側に湾曲(変曲)していてもよい。
The punch side surfaces 163L and 163R extend downward from the
パンチフランジ面164L,164Rは、パンチ16の横断面視で、それぞれ、パンチ側面163L、163Rから幅方向外側へと延びている。パンチフランジ面164L,164Rは、パンチ側面163L、163Rから実質的に水平に延びていてもよいが、少なくとも一方が水平面に対して傾斜して延びていてもよい。例えば、パンチフランジ面164L,164Rの各々が水平面に対してなす角度は、パンチフランジ面164L,164Rが幅方向内側の端を中心に上方に回転している場合を正、下方に回転している場合を負として、-40°以上、且つ40°以下の範囲に設定することができる。パンチフランジ面164L,164Rと水平面との角度は、好ましくは、-10°以上、且つ10°以下である。ここで、水平面とは、パンチ16とダイ17とが接近及び離間する方向(上下方向)に対して垂直な平面をいう。パンチフランジ面164L,164Rが水平面に対してなす角度とは、上下方向と幅方向からなる平面で切断した断面において、パンチフランジ面164L,164Rと幅方向とがなす角度(鋭角側)を意味する。
The punch flange surfaces 164L, 164R extend outward in the width direction from the punch side surfaces 163L, 163R, respectively, in a cross-sectional view of the
パンチフランジ面164Lは、左のパンチ側面163Lの下端に連続して設けられている。パンチフランジ面164Rは、右のパンチ側面163Rの下端に連続して設けられている。パンチフランジ面164Lとパンチ側面163Lとの境界部分には、R面取り加工が施されていることが好ましい。同様に、パンチフランジ面164Rとパンチ側面163Rとの境界部分には、R面取り加工が施されていることが好ましい。すなわち、パンチフランジ面164Lとパンチ側面163Lとの境界部分、及びパンチフランジ面164Rとパンチ側面163Rとの境界部分は、それぞれ、パンチ16の横断面視で実質的に円弧状をなすことが好ましい。
The
ダイ17は、パンチ16の上方に配置されている。ダイ17は、金型ホルダ15を介し、スライド13に取り付けられている。すなわち、スライド13の下面に金型ホルダ15が固定され、金型ホルダ15の下面にダイ17が固定されている。上下方向におけるダイ17の位置を調整するため、スライド13と金型ホルダ15との間にはプレート状のスペーサが挿入されていてもよい。スライド13は、例えば、プレス装置10に設けられた機械式又は油圧式機構等(図示略)により、パンチ16に対して昇降可能に構成されている。スライド13の昇降に伴い、ダイ17もパンチ16に対して昇降する。
A die 17 is arranged above the
ダイ17は、パンチ16の成形面に対応する成形面を有している。ダイ17の成形面は、パンチ16の成形面に対し、金型11で加工される金属板30の板厚と同程度だけオフセットした形状を有する。ダイ17の成形面は、例えば、金属板30の板厚の0.9倍~1.2倍だけ、パンチ16の成形面からオフセットした形状を有する。ダイ17は、ダイ底面171と、左右の凹面172L,172Rと、左右のダイ側面173L、173Rと、左右のダイフランジ面174L,174Rとを含む。
ダイ底面171は、パンチ頂面161に対向する。ダイ底面171は、パンチ頂面161の形状に対応する形状に形成されている。本実施形態において、ダイ底面171は、パンチ頂面161の溝部161aに対応する凸条部171aを有する。
Die
ダイ底面171の両側方には、パンチ16の凸面162L,162Rのそれぞれに対応して、凹面172L,172Rが設けられている。凹面172L,172Rは、ダイ底面171に連続して設けられる。凹面172L,172Rは、パンチ16の凸面162L,162Rと同様に、典型的には、ダイ底面171の長手方向全体にわたり、ダイ底面171に連続して設けられる。
凹面172Lは、ダイ底面171の左側縁に接続されている。凹面172Lは、ダイ底面171に対して上方に陥没している。より具体的には、凹面172Lは、ダイ底面171のうち凸条部171aよりも幅方向外側(左側)の部分と比較して、上方に陥没している。凹面172Lは、ダイ底面171から幅方向外側に向かって一旦上昇し、その後下降する凹形状を有している。凹面172Lの凹形状は、パンチ16の凸面162Lの凸形状に対応する。凹面172Lの底部は、例えば、ダイ17の横断面視で実質的に円弧状をなす。
The concave surface 172</b>L is connected to the left edge of the
凹面172Rは、ダイ底面171の右側縁に連続して設けられている。凹面172Rは、ダイ底面171に対して上方に陥没している。より具体的には、凹面172Rは、ダイ底面171のうち凸条部171aよりも幅方向外側(右側)の部分と比較して、上方に陥没している。凹面172Rは、ダイ底面171から幅方向外側に向かって一旦上昇し、その後下降する凹形状を有している。凹面172Rの凹形状は、パンチ16の凸面162Rの凸形状に対応する。凹面172Rの底部は、例えば、パンチ16の横断面視で実質的に円弧状をなす。
The concave surface 172</b>R is provided continuously with the right edge of the
ダイ側面173L、173Rは、ダイ17の横断面視で、それぞれ、凹面172L,172Rから下方へと延びている。ダイ側面173L、173Rは、それぞれ、パンチ側面163L,163Rに対応する面である。ダイ側面173Lは、左の凹面172Lに連続して設けられている。ダイ側面173Rは、右の凹面172Rに連続して設けられている。本実施形態の例において、ダイ側面173L,173Rの各々は、パンチ側面163L,163Rに対応し、長手方向に平行な鉛直面に対して傾斜している。
The
ダイフランジ面174L,174Rは、ダイ17の横断面視で、それぞれ、ダイ側面173L、173Rの下端から幅方向外側へと延びている。ダイフランジ面174L,174Rは、それぞれ、パンチフランジ面164L,164Rに対応する面である。ダイフランジ面174L,174Rが水平面に対してなす角度は、パンチフランジ面164L,164Rが水平面に対して角度と実質的に等しい。
The
ダイフランジ面174Lは、左のダイ側面173Lに連続して設けられている。ダイフランジ面174Rは、右のダイ側面173Rに連続して設けられている。ダイフランジ面174Lとダイ側面173Lとの角部には、R面取り加工が施されていることが好ましい。同様に、ダイフランジ面174Rとダイ側面173Rとの角部には、R面取り加工が施されていることが好ましい。すなわち、ダイフランジ面174Lとダイ側面173Lとの角部、及びダイフランジ面174Rとダイ側面173Rとの角部は、それぞれ、ダイ17の横断面視で実質的に円弧状をなすことが好ましい。
The
[最終成形品用のプレス装置]
図3は、最終成形品としてのプレス成形品50(図1)を得るためのプレス装置20の概略構成を示す断面図である。
[Press equipment for final molded product]
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a
図3に示すように、プレス装置20は、金型21と、ベッド22と、スライド23と、金型ホルダ24,25とを備える。金型21は、パンチ26と、左右のダイ27L,27Rと、パッド28とを含んでいる。パンチ26及びダイ27L,27Rは、図3の紙面と交差する方向に延びている。プレス装置20及びその構成部品に関しては、金型21、特にパンチ26及びダイ27L,27Rが延びる方向を長手方向といい、パンチ26とダイ27L,27Rとが接近及び離間する方向(図3の紙面における上下方向)を上下方向(鉛直方向)という。当該長手方向と上下方向からなる平面に対して垂直な方向、すなわちパンチ26及びダイ27L,27Rを横切る方向を左右方向又は幅方向という。また、プレス装置20及びその構成部品に関し、長手方向に垂直な平面で切断した断面を横断面という。
As shown in FIG. 3 , the
パンチ26は、金型ホルダ24を介して、プレス装置20の本体の一部であるベッド22に支持されている。すなわち、ベッド22の上面に金型ホルダ24が固定され、この金型ホルダ24上にパンチ26が配置されている。ベッド22と金型ホルダ24との間には、上下方向におけるパンチ26の位置を調整するため、プレート状のスペーサが挿入されていてもよい。
The
パンチ26は、パンチ頂面261と、左右のパンチ肩262L,262Rと、左右のパンチ側面263L,263Rとを含む。
The
本実施形態において、パンチ頂面261には、長手方向に延びる溝部261aが形成されている。溝部261aは、例えば、図2に示すプレス装置10におけるパンチ頂面161の溝部161a(図2)に対応する形状及び寸法に形成されている。図3に示す例では、パンチ頂面261は、パンチ頂面161(図2)と同様、長手方向に平行な鉛直面に対して非対称の形状、つまり左右非対称の形状を有する。ただし、パンチ頂面261は、左右対称の形状を有していてもよい。
In this embodiment, the punch
パンチ肩262L,262Rは、パンチ頂面261に連続して設けられる。より詳細には、パンチ肩262Lは、パンチ頂面261の左側縁に連続し、パンチ肩262Rは、パンチ頂面261の右側縁に連続する。パンチ肩262L,262Rの各々は、パンチ26の横断面視で実質的に円弧状をなす。パンチ肩262L,262Rは、それぞれ、パンチ頂面261とパンチ側面263L,263Rとの間の稜線部(コーナー)である。
The punch shoulders 262L, 262R are provided continuously on the punch
パンチ側面263Lは、パンチ26の横断面視で、左のパンチ肩262Lから下方に延びている。パンチ側面263Rは、パンチ26の横断面視で、右のパンチ肩262Rから下方に延びている。パンチ側面263L,263Rの各々は、下端部が上端部よりも幅方向において外側に位置するように、長手方向に平行な鉛直面に対して傾斜する。パンチ側面263L,263Rが当該鉛直面に対してなす角度(鋭角側)は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。パンチ側面263L,263Rと当該鉛直面との角度は、好ましくは20°以下である。なお、パンチ側面263L,263Rが長手方向に平行な鉛直面となす角度(鋭角側)とは、上下方向と幅方向からなる平面で切断した断面において、パンチ側面263L,263Rと鉛直方向とがなす角度(鋭角側)を意味する。
A
ダイ27L,27Rは、パンチ26の上方、且つパッド28の側方に配置されている。ダイ27L,27Rは、金型ホルダ25を介し、スライド23に取り付けられている。すなわち、スライド23の下面に金型ホルダ25が固定され、金型ホルダ25の下面にダイ27L,27Rが固定されている。上下方向におけるダイ27L,27Rの位置を調整するため、スライド23と金型ホルダ25との間にはプレート状のスペーサが挿入されていてもよい。スライド23は、例えば、プレス装置20に設けられた機械式又は油圧式機構等(図示略)により、パンチ26に対して昇降可能に構成されている。スライド23の昇降に伴い、ダイ27L,27Rもパンチ26に対して昇降する。
The dies 27L and 27R are arranged above the
左のダイ27Lは、上側ダイ肩271Lと、ダイ側面272Lと、下側ダイ肩273Lと、ダイ下面274Lと、ダイ上面275Lとを含んでいる。右のダイ27Rは、上側ダイ肩271Rと、ダイ側面272Rと、下側ダイ肩273Rと、ダイ下面274Rと、ダイ上面275Rとを含む。左右のダイ27L,27Rは、長手方向に平行な鉛直面に対して対称な形状を有していてもよいが、非対称な形状を有していてもよい。
Left die 27L includes
上側ダイ肩271L,271Rは、それぞれ、左右のパンチ肩262L,262Rに対応して設けられる。上側ダイ肩271L,271Rは、それぞれ、パンチ肩262L,262Rに対応して、ダイ27L,27Rの横断面視で実質的に円弧状をなす。上側ダイ肩271L,271Rは、ダイ側面272L,272Rとダイ上面275L,275Rとの間の稜線部(コーナー)である。
The upper die shoulders 271L, 271R are provided corresponding to the left and right punch shoulders 262L, 262R, respectively. The upper die shoulders 271L, 271R correspond to the punch shoulders 262L, 262R, respectively, and are substantially arcuate in cross-sectional view of the dies 27L, 27R. The upper die shoulders 271L, 271R are ridges (corners) between the
幅方向において上側ダイ肩271L,271Rの内側には、ダイ上面275L,275Rが配置されている。ダイ上面275Lは、上側ダイ肩271Lの右端に連続して設けられ、パンチ頂面261に対向する。ダイ上面275Rは、上側ダイ肩271Rの左端に連続して設けられ、パンチ頂面261に対向する。幅方向において上側ダイ肩271L,271Rの外側には、ダイ側面272L,272Rが配置されている。ダイ側面272Lは、上側ダイ肩271Lの左端に連続して設けられている。ダイ側面272Rは、上側ダイ肩271Rの右端に連続して設けられている。
Die
ダイ側面272Lは、ダイ27Lの横断面視で、上側ダイ肩271Lから下方に延びている。ダイ側面272Rは、ダイ27Rの横断面視で、上側ダイ肩271Rから下方に延びている。ダイ側面272L,272Rは、それぞれ、左右のパンチ側面263L,263Rに対応して設けられる。ダイ側面272L,272Rは、それぞれ、パンチ側面263L,263Rに対応して、下端部が上端部よりも幅方向において外側に位置するように、長手方向に平行な鉛直面に対して傾斜する。ダイ側面272L,272Rが当該鉛直面に対してなす角度(鋭角側)は、パンチ側面263L,263Rが長手方向に平行な鉛直面に対してなす角度(鋭角側)と実質的に等しい。
The
左のダイ27Lにおいて、下側ダイ肩273Lは、ダイ側面272Lの下端に連続して設けられる。右のダイ27Rにおいて、下側ダイ肩273Rは、ダイ側面272Rの下端に連続して設けられる。下側ダイ肩273L,273Rは、それぞれ、ダイ27L,27Rの横断面視で実質的に円弧状をなす。下側ダイ肩273L,273Rは、ダイ側面272L,272Rとダイ下面274L,274Rとの間の稜線部(コーナー)である。下側ダイ肩273L,273Rの曲率半径RdL,RdRは、それぞれ、1mm以上、且つ12mm以下であることが好ましい。
In the left die 27L, the
左のダイ27Lにおいて、ダイ下面274Lは、下側ダイ肩273Lを介してダイ側面272Lの下端に接続されている。右のダイ27Rにおいて、ダイ下面274Rは、下側ダイ肩273Rを介してダイ側面272Rの下端に接続されている。ダイ下面274L,274Rは、それぞれ、ダイ27L,27Rの横断面視で、下側ダイ肩273L,273Rから幅方向外側に延びている。本実施形態において、ダイ下面274L,274Rは、下側ダイ肩273L,273Rから水平に延びている。ただし、ダイ下面274L,274Rの少なくとも一方が水平面に対して傾斜していてもよい。水平面とは、ダイ27L,27Rが昇降する方向(上下方向)に対して垂直な平面をいう。
In the left die 27L, the
パッド28は、パンチ頂面261に対向するようにパンチ26の上方に配置されている。パッド28は、左右のダイ27L,27Rの間に配置されている。パッド28は、金型ホルダ25を介してスライド23に取り付けられることにより、パンチ26に対して昇降可能となっている。
The
パッド28は、パッド本体281と、支持部材282とを有する。パッド本体281の下面は、パンチ頂面261に対向する。パッド本体281の下面は、パンチ頂面261に対応する形状に形成されている。本実施形態の例では、パンチ頂面261の溝部261aに対応して、長手方向に延びる凸条部281aがパッド本体281の下面に設けられている。支持部材282は、パッド本体281を金型ホルダ25に対して弾性的に支持する。支持部材282は、例えば、ばね又は流体圧シリンダ等で構成される伸縮可能な部材である。
The
[プレス成形品の製造方法]
以下、製造設備100を用い、プレス成形品を製造する方法について説明する。本実施形態に係るプレス成形品の製造方法は、金属板30をプレス加工することにより、中間成形品40を得る第1工程と、中間成形品40をプレス加工することにより、プレス成形品50を得る第2工程とを備えている。第1工程では、プレス装置10が使用され、第2工程では、プレス装置20が使用される。
[Manufacturing method of press-molded product]
A method of manufacturing a press-formed product using the
(第1工程)
図4A~図4Eは、第1工程を説明するための模式図である。まず、図4Aを参照して、第1工程を実施するに際し、素材である金属板30を準備する。金属板30は、典型的には鋼板である。金属板30の板厚tは、例えば、2.0mm以上、且つ8.0mm以下である。金属板30は、例えば、270MPa以上、且つ1180MPa以下の引張強さを有する。製造されるプレス成形品50が自動車の足回り部品のうちアーム部品である場合、金属板30の引張強さは、通常、590MPa以上である。また、製造されるプレス成形品50が自動車のラダーフレーム等のフレーム部品である場合、金属板30の引張強さは、通常、590MPa以上である。
(First step)
4A to 4E are schematic diagrams for explaining the first step. First, referring to FIG. 4A, a
金属板30の加工硬化指数は、0.04以下であることが好ましい。また、金属板30は、降伏応力YSと引張強さTSとの比率(降伏比)YR=YS/TSが0.95以上のものであることが好ましい。加工硬化指数は、金属板30の加工硬化のしやすさを示す指標であり、その値が大きいほど加工硬化がしやすい材料であることを意味する。加工硬化指数(n値)は、JIS G 0202:2013において定義され、例えば、JIS Z 2253:2011で規定される方法によって測定される。降伏比YRは、n値と逆相関となる値であるため、n値が大きくなるほど低下する。
The work hardening index of the
次に、プレス装置10に含まれる金型11により、準備した金属板30にプレス加工を施す。プレス加工を開始する際には、図4Bに示すように、ダイ17を上死点に位置させた状態で、金属板30をパンチ16上に載置する。金属板30は、例えば、凸面162L,162Rの少なくとも一方によって支持される。続いて、スライド13を下降させることにより、ダイ17をパンチ16上の金属板30に向かって下降させる。
Next, the
図4Cに示すように、ダイ17が金属板30に接触すると、金属板30がパンチ16及びダイ17の成形面に沿って変形し始める。図4Dに示すように、ダイ17が下死点に到達すると、金属板30がパンチ16とダイ17との間でプレスされ、中間成形品40が完成する。
As shown in FIG. 4C , when die 17
図4Eは、第1工程で得られた中間成形品40をその長手方向に垂直な平面で切断したときの断面図(横断面図)である。中間成形品40の長手方向及び幅方向は、金型11(図2)の長手方向及び幅方向と一致する。図4Eに示すように、中間成形品40は、天板41と、左右の凸部42L,42Rと、左右の縦壁43L,43Rと、左右のフランジ44L,44Rとを含んでいる。
FIG. 4E is a cross-sectional view (horizontal cross-sectional view) when the intermediate molded
天板41は、中間成形品40のうち、パンチ頂面161及びダイ底面171(図2)によって成形された部分である。天板41には、パンチ頂面161の溝部161a及びダイ底面171の凸条部171aに対応して、溝部41aが形成されている。
The
左右の凸部42L,42Rは、天板41に接続されている。凸部42Lは、中間成形品40のうち、パンチ16の凸面162L及びダイ17の凹面172L(図2)によって成形された部分である。凸部42Rは、中間成形品40のうち、パンチ16の凸面162R及びダイ17の凹面172R(図2)によって成形された部分である。凸部42L,42Rの各々は、天板41よりも上方に突出している。より具体的には、凸部42Lは、天板41のうち溝部41aよりも幅方向外側(左側)の部分と比較して、上方に突出している。凸部42Rは、天板41のうち溝部41aよりも幅方向外側(右側)の部分と比較して、上方に突出している。
The left and right
凸部42L,42Rは、それぞれ、頂部421L,421Rを含んでいる。頂部421L,421Rの各々は、中間成形品40の横断面視で実質的に円弧状をなす。頂部421L,421Rの各々は、4mm以上、且つ16mm以下の曲率半径を有することが好ましい。ここでの曲率半径は、頂部421L,421Rの曲げ内側における曲率半径である。
The
左の凸部42Lのうち天板41側の部分、つまり凸部42Lの基部422Lは、例えば、中間成形品40の横断面視で実質的に円弧状である。基部422Lの天板41側の端(R止まり)は、凸部42Lと天板41との接続部である。本実施形態の例において、この接続部から凸部42Lの上端までの、中間成形品40の幅方向における距離を凸部42Lの幅W1L[mm]とする。また、凸部42Lと天板41との接続部から凸部42Lの上端までの、上下方向における距離を凸部42Lの高さH1L[mm]とする。ただし、高さH1Lは、当該接続部の板厚中心と、凸部42Lの上端の板厚中心との上下方向の距離である。
A portion of the left
凸部42Lの高さH1Lは、好ましくは5mm以上、且つ25mm以下である。凸部42Lにおいて、幅W1Lに対する高さH1Lの比率:H1L/W1Lは、0.5以上、且つ2.0以下であることが好ましい。
The height H1L of the
同様に、右の凸部42Rのうち天板41側の部分、つまり凸部42Rの基部422Rは、例えば、中間成形品40の横断面視で実質的に円弧状である。基部422Rの天板41側の端(R止まり)は、凸部42Rと天板41との接続部である。本実施形態の例において、この接続部から凸部42Rの上端までの、中間成形品40の幅方向における距離を凸部42Rの幅W1R[mm]とする。また、凸部42Rと天板41との接続部から凸部42Rの上端までの、上下方向における距離を凸部42Rの高さH1R[mm]とする。ただし、高さH1Rは、当該接続部の板厚中心と、凸部42Rの上端の板厚中心との上下方向の距離である。
Similarly, the portion of the right
凸部42Rの高さH1Rは、好ましくは5mm以上、且つ25mm以下である。凸部42Rにおいて、幅W1Rに対する高さH1Rの比率:H1R/W1Rは、0.5以上、且つ2.0以下であることが好ましい。
The height H1R of the projection 42R is preferably 5 mm or more and 25 mm or less. In the
左右の縦壁43L,43Rは、中間成形品40の横断面視で、それぞれ凸部42L,42Rから下方に延びている。縦壁43Lは、凸部42Lの左方に配置され、凸部42Lとフランジ44Lとを接続する。縦壁43Rは、凸部42Rの右方に配置され、凸部42Rとフランジ44Rとを接続する。縦壁43Lと凸部42Lとの接続部分、及び縦壁43Rと凸部42Rとの接続部分は、それぞれ、凸部42L,42Rから縦壁43L,43Rにかけて連続して設けられた滑らかな形状を有していてもよい。縦壁43L,43R又は凸部42L,42Rは,凸部42L,42Rの上端から左右のフランジ44L,44Rに向かう途中で、幅方向において内側、又は外側に湾曲(変曲)していてもよい。
The left and right
左右のフランジ44L,44Rは、中間成形品40の横断面視で、それぞれ縦壁43L,43Rの下端から天板41の反対側に延びる。左のフランジ44Lは、中間成形品40の横断面視で、縦壁43Lから幅方向外側(左側)に延びている。右のフランジ44Rは、中間成形品40の横断面視で、縦壁43Rから幅方向外側(右側)に延びている。フランジ44L,44Rは、それぞれ、中間成形品40の横断面視で円弧状の角部45L,45Rを介し、縦壁43L,43Rに接続されている。
The left and
中間成形品40の高さH2は、6mm以上であることが好ましい。中間成形品40の高さH2とは、フランジ44L,44Rの縦壁43L,43R側の端、つまり角部45L,45Rのフランジ44L,44R側のR止まりから、天板41までの上下方向の距離をいう。ただし、高さH2は、フランジ44L,44Rの縦壁43L,43R側の端の板厚中心と、凸部42L,42Rとの接続部における天板41の板厚中心との上下方向の距離である。フランジ44Lの縦壁43L側の端の板厚中心から、凸部42Lとの接続部における天板41の板厚中心までの上下方向の距離と、フランジ44Rの縦壁43R側の端の板厚中心から、凸部42Rとの接続部における天板41の板厚中心までの上下方向の距離が異なる場合、両距離のうち、小さい方を中間成形品40の高さH2とする。
The height H2 of the intermediate molded
(第2工程)
第1工程が終了した後、第2工程が実施される。図5A~図5Hは、第2工程を説明するための模式図である。第2工程では、プレス装置20に含まれる金型21により、第1工程で得られた中間成形品40にプレス加工を施す。第2工程は、以下で説明する工程(a)~工程(d)を含んでいる。
(Second step)
After completing the first step, the second step is performed. 5A to 5H are schematic diagrams for explaining the second step. In the second step, the intermediate molded
工程(a)
図5Aを参照して、まず、工程(a)において、中間成形品40を金型21のパンチ26に載置する。より詳細には、天板41がパンチ頂面261上に配置されるように、中間成形品40をパンチ26に載置する。また、凸部42L,42Rがそれぞれパンチ肩262L,262Rに対応する位置に配置されるように、中間成形品40をパンチ26に載置する。天板41は、例えば、その溝部41aの位置がパンチ頂面261の溝部261aの位置と一致するように配置される。天板41に連続する凸部42L,42Rは、金型21の幅方向においてパッドプロファイルPよりも外側に位置することが好ましい。パッドプロファイルPとは、パッド本体281とダイ27L,27Rとの境界部分である。
step (a)
Referring to FIG. 5A, first, in step (a), intermediate molded
凸部42L,42Rがそれぞれパンチ肩262L,262Rに対応する位置に配置されるとは、凸部42L,42Rの少なくとも一部がパンチ肩262L,262R及び上側ダイ肩271L,271Rでプレスされるように、凸部42L,42Rが配置されることをいう。例えば、凸部42L,42Rは、金型21の幅方向において、その少なくとも一部がパンチ肩262L,262Rと重複するように配置される。
The protruding
図5Bを参照して、中間成形品40がパンチ26に載置されたとき、凸部42Lの上端は、金型21の幅方向においてダイ側面272Lの下端(下側ダイ肩273Lのダイ側面272L側のR止まり)よりも内側に位置することが好ましい。すなわち、凸部42Lの上端とダイ側面272Lの下端との幅方向における距離をD1L[mm]とすると、D1L>0であることが好ましい。距離D1Lに関しては、凸部42Lの上端がダイ側面272Lの下端よりも幅方向内側にある場合を正、凸部42Lの上端がダイ側面272Lの下端よりも幅方向外側にある場合を負とする。
5B, when the intermediate molded
同様に、中間成形品40がパンチ26に載置されたとき、凸部42Rの上端は、金型21の幅方向においてダイ側面272Rの下端(下側ダイ肩273Rのダイ側面272R側のR止まり)よりも内側に位置することが好ましい。すなわち、凸部42Rの上端とダイ側面272Rの下端との幅方向における距離をD1R[mm]とすると、D1R>0であることが好ましい。距離D1Rに関しては、凸部42Rの上端がダイ側面272Rの下端よりも幅方向内側にある場合を正、凸部42Rの上端がダイ側面272Rの下端よりも幅方向外側にある場合を負とする。
Similarly, when the intermediate molded
より好ましくは、中間成形品40がパンチ26に載置されたとき、パンチ肩262L,262Rのパンチ頂面261側の端(R止まり)から凸部42L,42Rの上端までの金型21の幅方向における各距離D2L,D2R[mm]は、以下の式(1)を満たすように設定される。式(1)では、距離D2L,D2RをまとめてD2と表記する。また、式(1)では、パンチ肩262L,262Rの曲率半径RpL,RpR「mm」、及び横断面視でパンチ頂面261とパンチ側面263Lとがなす角度θL,θR[rad]を、まとめてRp及びθと表記する。すなわち、以下の式(1)において、距離D2が距離D2Lである場合、Rp,θはそれぞれRpL,θLであり、距離D2が距離D2Rである場合、Rp,θはそれぞれRpR,θRである。距離D2に関しては、凸部42L,42Rの上端が対応するパンチ肩262L,262Rのパンチ頂面261側の端よりも幅方向外側に位置する場合を正、幅方向内側に位置する場合を負とする。
-1.0×Rp×(π-θ)≦D2≦2.5×Rp×(π―θ)・・・(1)
More preferably, when the intermediate molded
−1.0×Rp×(π−θ)≦D2≦2.5×Rp×(π−θ) (1)
中間成形品40がパンチ26に載置されたとき、縦壁43Lの下端は、金型21の幅方向においてパンチ側面263Lの上端(パンチ肩262Lのパンチ側面263L側のR止まり)よりも外側に位置することが好ましい。すなわち、縦壁43Lの下端とのパンチ側面263Lの上端との幅方向における距離をD3L[mm]とすると、D3L>0であることが好ましい。距離D3Lに関しては、縦壁43Lの下端がパンチ側面263Lの上端よりも幅方向外側にある場合を正、縦壁43Lの下端がパンチ側面263Lの上端よりも幅方向内側にある場合を負とする。また、距離D3Lに関して、縦壁43Lの下端とは、角部45Lの曲げ外側、すなわち中間成形品40の内側(パンチ26側)の2つのR止まりのうち、縦壁43L側のR止まりをいう。
When the intermediate molded
同様に、中間成形品40がパンチ26に載置されたとき、縦壁43Rの下端は、金型21の幅方向においてパンチ側面263Rの上端(パンチ肩262Rのパンチ側面263R側のR止まり)よりも外側に位置することが好ましい。すなわち、縦壁43Rの下端とのパンチ側面263Rの上端との幅方向における距離をD3R[mm]とすると、D3R>0であることが好ましい。距離D3Rに関しては、縦壁43Rの下端がパンチ側面263Rの上端よりも幅方向外側にある場合を正、縦壁43Rの下端がパンチ側面263Rの上端よりも幅方向内側にある場合を負とする。また、距離D3Rに関して、縦壁43Rの下端とは、角部45Rの曲げ外側、すなわち中間成形品40の内側(パンチ26側)の2つのR止まりのうち、縦壁43R側のR止まりをいう。
Similarly, when the intermediate molded
図5Cを参照して、中間成形品40がパンチ26に載置されたとき、フランジ44L,44Rの各々が水平面に対してなす角度φL,φRは、それぞれ、-40°以上、且つ40°以下であることが好ましい。より好ましくは、角度φL,φRは、-10°以上、且つ10°以下である。さらに好ましくは、角度φL,角度φRは実質的に0°である。フランジ44L,44Rが水平面となす角度φL,φRとは、上下方向と幅方向からなる平面で切断した断面において、フランジ44L,44Rと幅方向とがなす角度(鋭角側)を意味する。角度φL,φRに関しては、フランジ44L,44Rの縦壁43L,43R側の端(角部45L,45Rのフランジ44L,44R側のR止まり(曲げ内側))を中心に上方に回転している場合を正、下方に回転している場合を負とする。フランジ44L,44Rの角度φL,角度φRは、等しくてもよいし、互いに異なっていてもよい。
5C, when intermediate molded
フランジ44L,44Rの長さLL,LRは、それぞれ、10mm以上であることが好ましい。長さLL,LRは、それぞれ、フランジ44L,44Rの縦壁43L,43R側の端(角部45L,45Rのフランジ44L,44R側のR止まり(曲げ内側))からフランジ44L,44Rの先端(自由端)までの、フランジ44L,44Rに沿った長さである。
The lengths L L and L R of the
工程(b)
図5Aを再度参照して、工程(a)において、パンチ26上に中間成形品40を載置した状態では、ダイ下面274L,274Rがフランジ44L,44Rに対向し、パッド28がパンチ頂面261上の天板41に対向している。図5Dを参照して、工程(b)では、パッド28を下降させ、パンチ頂面261上にある中間成形品40の天板41をパッド28によって押さえる。具体的には、スライド23を下降させることにより、スライド23に取り付けられたダイ27L,27R及びパッド28を中間成形品40に向かって下降させる。パッド28は、ダイ27L,27Rに先行してパンチ26上の中間成形品40に接触する。パッド28は、パッド本体281により、中間成形品40の天板41を上方から押さえる。
step (b)
Referring to FIG. 5A again, in the step (a), when the intermediate molded
工程(c)
図5Eを参照して、パッド本体281によって中間成形品40の天板41が押さえられた後、スライド23がさらに下降する。このとき、パッド本体281を支持する支持部材282が縮むことにより、天板41を押さえた状態のパッド本体281に対してダイ27L,27Rが相対的に下降する。工程(c)では、このようにしてダイ27L,27Rを下降させ、天板41をパッド28で押さえた状態で、フランジ44L,44Rにダイ27L,27Rを接触させる。
step (c)
Referring to FIG. 5E, after
工程(d)
ダイ27L,27Rは、中間成形品40のフランジ44L,44Rに接触した後、フランジ44L,44R及びその近傍を下側ダイ肩273L,273Rに引っ掛けた状態でさらに下降する。すなわち、ダイ27L,27Rは、中間成形品40のフランジ44L,44Rに接触した後、フランジ44L,44Rに接触したままの状態でさらに下降する。図5Fを参照して、ダイ27L,27Rの下降に伴い、上側ダイ肩271L,271R又はそれらの近傍部分が凸部42L,42Rに接触し、凸部42L,42Rを押しつぶし始める。凸部42L,42Rは、例えば、上側ダイ肩271L,271R、に加え、ダイ上面275L,275Rによって次第に押しつぶされる。押しつぶした際には、凸部42L,42Rが局所的に座屈することなく、凸部42L,42R全体がパンチ26側へなじんでいく。このように、工程(d)では、ダイ27L,27Rが中間成形品40のフランジ44L,44Rに接触した後、さらにダイ27L,27Rを下降させ、ダイ27L,27Rによって凸部42L,42Rを押しつぶす。一方、フランジ44L,44Rは、ダイ27L,27Rの下降に伴い、パンチ26側へと徐々に引き出される。
step (d)
After contacting the
図5Gを参照して、最終的には、ダイ27L,27Rを下死点に到達させ、上側ダイ肩271L,271Rとパンチ肩262L,262Rとの間、及びダイ側面272L,272Rとパンチ側面263L,263Rとの間で中間成形品40をプレスする。中間成形品40は、パッド本体281とパンチ頂面261との間でもプレスされる。これにより、プレス成形品50が製造される。
Referring to FIG. 5G, finally, the dies 27L, 27R reach the bottom dead center, and the upper die shoulders 271L, 271R and the punch shoulders 262L, 262R and the
中間成形品40のフランジ44L,44Rは、ダイ27L,27Rが下死点に到達した状態では、パンチ26側へと完全に引き出され、ダイ側面272L,272Rとパンチ側面263L,263Rとの間に位置付けられる。ただし、フランジ44L,44Rは、ダイ27L,27Rが下死点に到達する直前まで、ダイ27L,27Rに接触していることが好ましい。一方、中間成形品40の凸部42L,42Rは、ダイ27L,27Rが下死点に到達したとき、ダイ27L,27Rによって完全に押しつぶされる。凸部42L,42Rの少なくとも一部は、上側ダイ肩271L,271Rとパンチ肩262L,262Rとの間でプレスされる。
When the dies 27L, 27R reach the bottom dead center, the
図5Hは、製造されたプレス成形品50を部分的に示す斜視図である。プレス成形品50は、天板51と、左右の縦壁52L,52Rと、左右の曲げ部53L,53Rとを有する。天板51には、長手方向に延びる溝部51aが形成されている。左の縦壁52Lの上端は、左の曲げ部53Lを介し、天板51の左側縁に接続されている。右の縦壁52Rの上端は、右の曲げ部53Rを介し、天板51の右側縁に接続されている。縦壁52L,52Rの下端は、それぞれ自由端である。曲げ部53L,53Rの各々は、プレス成形品50の横断面視で実質的に円弧状をなす。
FIG. 5H is a perspective view partially showing the manufactured press-molded
[効果]
本実施形態に係る製造方法では、第1工程で金属板30を中間成形品40にプレス加工した後、第2工程において、中間成形品40をプレス加工し、プレス成形品50を得る。第2工程では、中間成形品40の天板41をパッド28によって上方から押さえた状態で、中間成形品40のフランジ44L,44Rにダイ27L,27Rを接触させる。ダイ27L,27Rは、下側ダイ肩273L,273Rにフランジ44L,44Rを引っ掛けたまま下降する。これにより、中間成形品40のうち、パッド28で押さえられた領域よりも幅方向において外側の部分であって、下側ダイ肩273L,273Rに接触している領域までの部分、すなわちプレス成形品50の曲げ部53L,53Rとなる部分に張力を付与することができる。よって、プレス成形品50の曲げ部53L,53Rにおいて、成形終了時点における曲げ内側の圧縮応力を低減することができる。その結果、スプリングバックにより生じる引張応力が低減され、プレス成形品50の曲げ部53L,53Rにおいて、曲げ内側に残留する引張応力を低減することができる。
[effect]
In the manufacturing method according to this embodiment, after the
本実施形態に係る製造方法において、中間成形品40の凸部42L,42Rは、第2工程でダイ27L,27Rによって押しつぶされ、曲げ戻し変形を受ける。凸部42L,42Rがダイ27L,27Rで曲げ戻され、パンチ肩262L,262Rへと押し込まれる過程では、凸部42L,42Rのうち、ダイ27L,27R側(曲げ外側)の領域に圧縮応力が発生し、パンチ26側(曲げ内側)の領域に引張応力が発生する。これらの応力により、中間成形品40がパンチ肩262L,262Rになじんで曲げ部53L,53Rが形成されたとき、曲げ外側に発生する引張応力、及び曲げ内側に発生する圧縮応力を低下させることができる。よって、スプリングバック後のプレス成形品50の曲げ部53L,53Rにおいて、曲げ内側に残留する引張応力を低減することができる。
In the manufacturing method according to the present embodiment, the
パンチ肩262L,262Rに対応する位置に配置された凸部42L,42Rに対して周囲から張力を与えるだけでは、凸部42L,42Rを平坦につぶすことは困難である。しかしながら、本実施形態に係る製造方法では、第2工程において、ダイ27L,27Rで凸部42L,42Rを上方から押しつぶしているため、凸部42L,42Rをしっかりと平坦化することができる。より具体的には、下降するダイ27L,27Rが凸部42L,42Rに当たり、凸部42L,42Rを頂部421L,421Rから押しつぶす。これにより、凸部42L,42Rの基部422L,422Rから頂部421L,421Rに向かって大きな応力が生じる。すなわち、凸部42L,42Rにおいて、パンチ26側(曲げ内側)の領域に大きな引張応力が発生する。よって、第2工程の終了時点で曲げ内側に発生する圧縮応力を有効に低下させることができ、スプリングバック後のプレス成形品50の曲げ部53L,53Rにおいて、曲げ内側に生じる引張残留応力を低減することができる。
It is difficult to flatten the
このように、ダイ27L,27Rは、下側ダイ肩273L,273Rにフランジ44L,44Rを引っ掛けたまま下降して、プレス成形品50の曲げ部53L,53Rとなる部分に張力を付与しながら、凸部42L,42Rに当たり、凸部42L,42Rを頂部421L,421Rから押しつぶす。これにより、第2工程の終了時点で曲げ内側に発生する圧縮応力を顕著に低下させることができ、スプリングバック後のプレス成形品50の曲げ部53L,53Rにおいて、曲げ内側に生じる引張残留応力を顕著に低減することができる。
In this way, the dies 27L and 27R descend while the
以上より、本実施形態に係るプレス成形品50の製造方法によれば、プレス成形品50の曲げ部53L,53Rにおいて曲げ内側に生じる引張残留応力をプレス加工工程で低減することができる。
As described above, according to the method for manufacturing the press-formed
プレス加工工程は、単純なプレス機構及び単純な成形モーションを用いて実施されることが好ましい。単純なプレス機構及び単純な成形モーションを用いたプレス加工工程とは、例えば、シングルアクション(単動)のプレス装置を用い、実質上、上型が下型に向かって下降する動きのみで実現可能なプレス加工工程をいう。本実施形態に係る製造方法では、第2工程において単動のプレス装置20が用いられている。プレス装置20は、実質上、ダイ27L,27R及びパッド28をパンチ26に向かって同時に下降させる動きのみで、中間成形品40からプレス成形品50を成形する。すなわち、本実施形態では、単純なプレス機構及び単純な成形モーションを用いたプレス加工工程により、プレス成形品50の曲げ部53L,53Rにおいて曲げ内側に生じる引張残留応力を低減することができる。
The pressing process is preferably performed using a simple pressing mechanism and a simple forming motion. A press working process using a simple press mechanism and a simple molding motion, for example, can be realized by using a single-action press device, and in effect, only by moving the upper die downward toward the lower die. press working process. In the manufacturing method according to this embodiment, a single-acting
本実施形態に係る製造方法では、中間成形品40がパンチ26に載置されたとき、つまり第2工程の開始時点において、凸部42L,42Rの上端がそれぞれダイ側面272L,272Rの下端よりも金型21の幅方向で内側に位置することが好ましい。これにより、第2工程の初期に、下側ダイ肩273L,273Rやダイ下面274L,274Rで凸部42L,42Rが押しつぶされるのを防止することができる。言い換えると、ダイ27L,27Rとフランジ44L,44Rとの接触によって凸部42L,42Rに張力が付与された後、ダイ27L,27Rで凸部42L,42Rを押しつぶすことができ、曲げ内側の領域により効果的に引張応力を発生させることができる。そのため、プレス成形品50の曲げ部53L,53Rにおいて、第2工程の終了時点で曲げ内側に発生する圧縮応力をより確実に低減することができ、スプリングバック後に曲げ内側に残留する引張応力の低減効果を向上させることができる。
In the manufacturing method according to this embodiment, when the intermediate molded
本実施形態に係る製造方法では、中間成形品40がパンチ26に載置されたとき、縦壁43L,43Rの下端がパンチ側面263L,263Rの上端よりも金型21の幅方向で外側に位置する。すなわち、中間成形品40は、第2工程の開始時点において、天板41がパンチ26から浮き上がることなくパンチ26に嵌められる。よって、第2工程において、中間成形品40の天板41をパッド28によって押さえたときにパッド28が浮き上がるのを抑制することができ、安定して成形を行うことができる。そのため、第2工程で得られるプレス成形品50の寸法精度を安定させることができる。
In the manufacturing method according to the present embodiment, when the intermediate molded
中間成形品40の凸部42Lにおいて、幅W1Lに対する高さH1Lの比率:H1L/W1Lは、0.5以上、且つ2.0以下であることが好ましい。同様に、中間成形品40の凸部42Rにおいて、幅W1Rに対する高さH1Rの比率:H1R/W1Rは、0.5以上、且つ2.0以下であることが好ましい。図6は、高さH1/幅W1と、プレス成形品50の曲げ部53L,53Rにおける曲げ内側の引張残留応力との関係を示すグラフである。図6では、凸部42L,42Rの幅W1L,W1R及び高さH1L,H1Rをまとめて幅W1及び高さH1と表記している。図6、及び後述する図7~図13では、引張強さ:980MPa、板厚:3.0mmの金属板30から曲げ部53L,53Rの曲げR(曲げ内側の曲率半径):4.0mm、縦壁高さ:25mmのプレス成形品50を成形するプレス加工について、市販のソフトウェア(LS-DYNA ver971 rev7.12,ANSYS社製)を用いてCAE解析を行ったときに得られた結果を示す。
In the
図6に示すように、H1/W1が0.5以上になると、曲げ内側の引張残留応力は、中間成形品40を利用しない従来のプレス加工を実施したときと比較して、100MPa以上低減する。そのため、H1/W1は、好ましくは0.5以上である。曲げ内側の引張残留応力は、H1/W1が大きくなるほど低減する。ただし、H1/W1が大きくなるほど凸部42L,42Rが天板41から急峻に立ち上がる形状となるため、第2工程において、ダイ27L,27Rによって凸部42L,42Rを押しつぶしたときに凸部42L,42Rが座屈する可能性が生じる。凸部42L,42Rの座屈を発生させにくくするためには、H1/W1が2.0以下であることが好ましい。
As shown in FIG. 6, when H1/W1 is 0.5 or more, the tensile residual stress on the inner side of the bend is reduced by 100 MPa or more compared to when conventional press working is performed without using the intermediate molded
本実施形態において、中間成形品40の凸部42L,42Rは、それぞれ、横断面視で実質的に円弧状の頂部421L,421Rを含んでいる。頂部421L,421Rの各曲率半径は、4mm以上、且つ16mm以下であることが好ましい。ここでの各曲率半径とは、凸部42L,42Rの内側(パンチ16側)の値である。図7は、頂部421L,421Rの曲率半径と、プレス成形品50の曲げ部53L,53Rにおける曲げ内側の引張残留応力との関係を示すグラフである。
In this embodiment, the
図7からわかるように、頂部421L,421Rの曲率半径が16mm以下であれば、曲げ内側の引張残留応力は、中間成形品40を利用しない従来のプレス加工を実施したときと比較して、100MPa以上低減する。そのため、頂部421L,421Rの曲率半径は、好ましくは16mm以下である。曲げ内側の引張残留応力は、頂部421L,421Rの曲率半径が小さくなるほど低減する。ただし、頂部421L,421Rの曲率半径は、4mm以上であることが好ましい。第2工程において、ダイ27L,27Rで凸部42L,42Rを押しつぶしたときに、凸部42L,42Rの座屈を発生させにくくするためである。
As can be seen from FIG. 7, when the radius of curvature of the tops 421L and 421R is 16 mm or less, the tensile residual stress on the inner side of the bend is 100 MPa compared to when conventional press working is performed without using the intermediate molded
本実施形態において、中間成形品40がパンチ26に載置されたとき、つまり第2工程の開始時点において、パンチ肩262L,262Rのパンチ頂面261側の端から凸部42L,42Rの上端までの金型21の幅方向における各距離D2[mm]は、以下の式(1)を満たすように設定されることが好ましい。
-1.0×Rp×(π―θ)≦D2≦2.5×Rp×(π―θ)・・・(1)
In this embodiment, when the intermediate molded
−1.0×Rp×(π−θ)≦D2≦2.5×Rp×(π−θ) (1)
このように距離D2を設定することにより、金型21の幅方向において、パンチ肩262L,262Rの範囲に凸部42L,42Rが重複しやすくなる。そのため、凸部42L,42Rの曲げ戻し変形による応力をパンチ肩262L,262Rの領域で広く発生させることができる。よって、中間成形品40がパンチ肩262L,262Rになじんで曲げ部53L,53Rが形成されたときに曲げ内側に発生する圧縮応力を、より効果的に低下させることができる。その結果、プレス成形品50の曲げ部53L,53Rにおいて、曲げ内側に生じる引張残留応力をより確実に低減することができる。
By setting the distance D2 in this manner, the
本実施形態において、中間成形品40の高さH2は、6mm以上であることが好ましい。図8は、中間成形品40の高さH2と、プレス成形品50の曲げ部53L,53Rにおける曲げ内側の引張残留応力との関係を示すグラフである。
In this embodiment, the height H2 of the intermediate molded
図8に示すように、曲げ内側の引張残留応力は、中間成形品40の高さH2が大きくなるほど、中間成形品40を利用しない従来のプレス加工を実施したときと比較して低減する。特に、中間成形品40の高さH2が6mm以上であれば、曲げ内側の引張残留応力は200MPa以上低減し、顕著な残留応力低減効果が発揮される。これは、中間成形品40の高さH2が十分に確保されていることにより、第2工程において、フランジ44L,44Rに接触した状態のダイ27L,27Rが下降するとき、縦壁43L,43Rがたわむのを抑制して、フランジ44L,44Rが下側ダイ肩273L,273Rにしっかりと引っ掛かりながら成形されることで、中間成形品40に張力をより効果的に付与することができるためである。
As shown in FIG. 8, the tensile residual stress on the inner side of the bend decreases as the height H2 of the intermediate molded
本実施形態において、中間成形品40の高さH2は、フランジ44L,44Rの縦壁43L,43R側の端から天板41までの上下方向の距離と定義される。フランジ44Lの縦壁43L側の端の板厚中心から、凸部42Lとの接続部における天板41の板厚中心までの上下方向の距離と、フランジ44Rの縦壁43R側の端の板厚中心から、凸部42Rとの接続部における天板41の板厚中心までの上下方向の距離が異なる場合、両距離のうち小さい方が高さH2となる。ただし、両距離は、実質的に等しいことが好ましい。
In this embodiment, the height H2 of the intermediate molded
例えば、中間成形品40において、フランジ44L側の上下方向の距離が長い場合、つまり、第1工程の金型11において、左側のパンチ側面163Lが右側のパンチ側面163Rよりも高い場合、金属板30にプレス加工を施す際、ダイフランジ面174Rに比べダイフランジ面174Lが先行して金属板30に接触する。そのため、パンチフランジ面164Lとダイフランジ面174Lとの間の空間に金属板30が移動しようとして、安定的にプレス加工できない可能性がある。一方、左側のパンチ側面163Lの高さが右側のパンチ側面163Rの高さと実質的に等しい場合、金属板30の移動が生じにくく、第1工程において安定したプレス加工を実現することができる。
For example, when the
本実施形態において、中間成形品40がパンチ26に載置されたとき、つまり第2工程の開始時点において、フランジ44L,44Rの各々が水平面に対してなす角度φL,φRは、-40°以上、且つ40°以下であることが好ましい。図9は、角度φと、プレス成形品50の曲げ部53L,53Rにおける曲げ内側の引張残留応力との関係を示すグラフである。図9では、フランジ44L,44Rの角度φL,φRをまとめて角度φと表記している。
In this embodiment, when the intermediate molded
図9に示すように、フランジ44L,44Rの角度φが-40°以上になると、曲げ内側の引張残留応力は、中間成形品40を利用しない従来のプレス加工を実施したときと比較して、100MPa以上低減する。そのため、角度φは、好ましくは-40°以上である。曲げ内側の引張残留応力は、角度φが大きくなるほど低減する。ただし、角度φが過大になると、第2工程において、フランジ44L,44Rの表面ではなく、自由端であるフランジ44L,44Rの先端がダイ27L,27Rに接触して、フランジ44L,44Rが座屈する可能性がある。また、フランジ44L,44Rがその先端でダイ27L,27Rに接触することにより、ダイ27L,27Rに対するフランジ44L,44Rの接触面圧が高くなり、ダイ27L,27Rが損傷する可能性もある。そのため、フランジ44L,44Rの角度φは、40°以下であることが好ましい。より好ましくは、フランジ44L,44Rの角度φは、-10°以上、且つ10°以下である。
As shown in FIG. 9, when the angle φ of the
本実施形態において、中間成形品40のフランジ44L,44Rの長さLL,LRは、10mm以上であることが好ましい。図10は、長さLと、プレス成形品50の曲げ部53L,53Rにおける曲げ内側の引張残留応力との関係を示すグラフである。図10では、フランジ44L,44Rの長さLL,LRをまとめて長さLと表記している。
In the present embodiment, the lengths L L and L R of the
図10に示すように、フランジ44L,44Rの長さLが10mm以上であれば、曲げ内側の引張残留応力は、中間成形品40を利用しない従来のプレス加工を実施したときと比較して、100MPa以上低減する。これは、フランジ44L,44Rの長さLが十分に確保されることで、第2工程においてフランジ44L,44Rが下側ダイ肩273L,273Rに成形後期まで引っ掛かりやすくなり、凸部42L,42R及び縦壁43L,43Rに対し、より効果的に張力が付与されるためである。曲げ内側の引張残留応力は、フランジ44L,44Rの長さLが大きくなるほど低減する。よって、フランジ44L,44Rの長さLは、10mm以上であることが好ましい。
As shown in FIG. 10, when the length L of the
本実施形態に係る製造方法の第2工程で使用される金型21に関し、下側ダイ肩273L,273Rは、ダイ27L,27Rの横断面視で、実質上、1mm以上、且つ12mm以下の曲率半径RdL,RdRを有する円弧状をなすことが好ましい。図11は、曲率半径Rdと、プレス成形品50の曲げ部53L,53Rにおける曲げ内側の引張残留応力との関係を示すグラフである。図11では、下側ダイ肩273L,273Rの曲率半径RdL,RdRをまとめて曲率半径Rdと表記している。
Regarding the
図11に示すように、下側ダイ肩273L,273Rの曲率半径Rdが12mm以下であれば、曲げ内側の引張残留応力は、中間成形品40を利用しない従来のプレス加工を実施したときと比較して、顕著に低減する。そのため、曲率半径Rdは、好ましくは12mm以下である。曲げ内側の引張残留応力は、曲率半径Rdが小さくなるほど低減する。ただし、曲率半径Rdが1mm未満の場合、下側ダイ肩273L,273Rがプレス成形品50に食い込み痕を残したり、プレス成形品50に大きな曲げ癖を発生させたりする可能性がある。よって、下側ダイ肩273L,273Rの曲率半径Rdは、1mm以上であることが好ましい。
As shown in FIG. 11, when the radius of curvature Rd of the lower die
本実施形態において、中間成形品40がパンチ26に載置されたとき、つまり第2工程の開始時点では、凸部42L,42Rの各々は、金型21の幅方向においてパッドプロファイルPよりも外側に位置することが好ましい。図12は、パッドプロファイルPに対する凸部42L,42Rの位置と、プレス成形品50の曲げ部53L,53Rにおける曲げ内側の引張残留応力との関係を示すグラフである。
In the present embodiment, when the intermediate molded
図12に示すように、凸部42L,42Rの一部がパッドプロファイルPよりも幅方向内側に位置し、パッド本体281と干渉する場合、凸部42L,42RがパッドプロファイルPよりも幅方向外側に位置し、パッド本体281と干渉しない場合と比較して、曲げ内側の引張残留応力の低減効果が小さい。さらに、凸部42L,42Rの一部がパッドプロファイルPよりも幅方向内側に位置し、パッド本体281と干渉する場合は、パッド本体281の外周部が凸部42L、42Rに突き刺さることで、プレス成形品50に疵をつける可能性がある。そのため、第2工程の開始時点で、凸部42L,42Rがパッド本体281と干渉しないよう、凸部42L,42Rの全体がパッドプロファイルPよりも幅方向外側に位置していることが好ましい。ただし、図12からわかるように、中間成形品40を利用してプレス成形品50を得る場合、凸部42L,42Rがパッド本体281の一部と干渉したとしても、中間成形品40を利用しない従来のプレス加工と比較して、曲げ内側の引張残留応力を有意に低減させることができる。
As shown in FIG. 12, when a part of the
プレス成形品50の残留応力は、プレス成形品50の成形終了時点の応力と、プレス成形品50を離型したときのスプリングバックによる反転応力を足し合わせた結果である。成形時に素材に発生する応力が小さければ、スプリングバックによる応力も小さくなり、プレス成形品50の残留応力が低減する。そこで、本実施形態に係る製造方法では、プレス成形品50の素材として、好ましくは加工硬化指数が0.04以下の金属板30を使用する。素材の加工硬化指数が0.04以下であれば、第1工程及び第2工程において加工硬化が生じにくく、成形終了時点でプレス成形品50に発生する応力も小さくなる。よって、プレス成形品50の残留応力を低減させることができる。
The residual stress of the press-formed
図13は、金属板30の加工硬化指数(n値)と、プレス成形品50の曲げ部53L,53Rにおける曲げ内側の引張残留応力との関係を示すグラフである。図13に示すように、中間成形品40を利用してプレス成形品50を得る場合、中間成形品40を利用しない従来のプレス加工と比較して、曲げ内側の引張残留応力を低減させることができる。ただし、金属板30のn値が0.04である場合、金属板30のn値が0.08である場合よりも顕著に、曲げ内側の引張残留応力を低減させることができる。よって、金属板30のn値は、0.04以下であることが好ましい。
FIG. 13 is a graph showing the relationship between the work hardening index (n value) of the
例えば、絞り成形によって金属板である素材からプレス成形品を製造する場合、成形初期より、水平な下面を有するダイと、水平な上面を有するホルダとによって素材の幅方向の端部が挟持される。この場合、成形初期から素材に対して張力が付与される。しかしながら、絞り成形では、成形終了時点でもダイとホルダとで素材の端部が挟持されている。そのため、製造されるプレス成形品は、天板と、天板の左右側縁に接続される縦壁と、各縦壁の下端から幅方向の外側に突出するフランジとを有する形状、つまり横断面視で概略ハット形状となる。絞り成形を利用してフランジがないプレス成形品を製造するには、パンチ、ダイ、及びホルダによって素材を概略ハット形状に一旦成形した後、左右の縦壁で成形後の素材をトリムする必要がある。しかしながら、一般に、素材のトリムは板厚方向に対して平行に行われるため、例えば、鉛直面に対して傾斜する左右の縦壁をトリムする場合、複雑なカム機構等を備える寄せ抜き型のトリム刃が必要となる。この場合、トリム刃の設計工数の増大や、トリム刃の製造費用の高騰といった問題が生じる。また、縦壁をトリムすることにより、材料の歩留まりが低下するという問題もある。 For example, when a press-formed product is produced from a metal plate material by drawing, from the initial stage of forming, the widthwise end of the material is held between a die having a horizontal lower surface and a holder having a horizontal upper surface. . In this case, tension is applied to the material from the initial stage of molding. However, in draw forming, the end of the material is held between the die and the holder even at the end of forming. Therefore, the manufactured press-formed product has a shape having a top plate, vertical walls connected to the left and right side edges of the top plate, and flanges projecting outward in the width direction from the lower end of each vertical wall, that is, a cross section Visually, it has an approximate hat shape. In order to manufacture press-formed products without flanges using draw forming, it is necessary to first form the material into a rough hat shape using a punch, die, and holder, and then trim the formed material on the left and right vertical walls. be. However, in general, the material is trimmed parallel to the plate thickness direction. Needs a blade. In this case, problems arise such as an increase in the number of man-hours for designing the trim blade and an increase in the manufacturing cost of the trim blade. Another problem is that trimming the vertical walls reduces the material yield.
一方、本実施形態において、中間成形品40のフランジ44L,44Rは、第2工程の途中でダイ27L,27Rに接触しているものの、ダイ27L,27Rが下死点に到達したときには、パンチ26側へと完全に引き出され、ダイ側面272L,272Rとパンチ側面263L,263Rとの間でプレスされる。そのため、トリムを行うことなく、フランジのないプレス成形品50を直接的に成形することができる。よって、絞り成形を利用する場合のようなトリム刃の設計工数や製造費用等は不要であり、材料の歩留まりの低下も防止することができる。
On the other hand, in the present embodiment, although the
一般的なプレス加工では、素材の位置ずれが問題となることがある。例えば、左右のパンチ側面の高さが異なる場合、左右のダイのうち、パンチ側面の高さが大きい側のダイが先に素材に接触するため、素材の位置ずれが生じやすい。パイロットピン等を用いて素材の位置決めを行う場合、素材の位置ずれが生じると、素材においてパイロットピン用の孔の周縁部が変形する。一方、本実施形態では、第2工程において、パッド28(パッド本体281の下面)が中間成形品40の天板41を押さえた後、ダイ27L,27Rを中間成形品40に接触させる。そのため、プレス加工中の中間成形品40の位置ずれを防止することができる。よって、プレス成形品50を精度よく製造することができる。
In general press working, misalignment of materials can be a problem. For example, if the heights of the left and right punch sides are different, the die with the higher punch side surface contacts the material first among the left and right dies, so the material is likely to be misaligned. When the material is positioned using a pilot pin or the like, if the material is misaligned, the periphery of the hole for the pilot pin is deformed in the material. On the other hand, in the second step, the dies 27L and 27R are brought into contact with the intermediate molded
以上、本開示に係る実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。 Although the embodiments according to the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present disclosure.
上記実施形態では、第1工程で金属板30を中間成形品40に成形した後、第2工程において、この中間成形品40をそのまま使用し、プレス成形品50に成形している。しかしながら、第1工程と第2工程との間に、1つ以上の中間工程を設けることもできる。すなわち、第1工程の後に中間成形品40に加工を施し、加工が施された中間成形品40を第2工程に供することができる。
In the above-described embodiment, after the
例えば、第1工程と第2工程との間において、中間成形品40の天板41に1つ以上の貫通孔を形成することができる。この貫通孔は、単なる丸孔であってもよいし、バーリング加工によって形成された孔縁端が突出した形状の孔(バーリング孔)であってもよい。
For example, one or more through-holes can be formed in the
また、例えば、図14に模式的に示すように、第1工程で得られた中間成形品40に対し、天板41及び凸部42L,42Rの形状を維持したまま、縦壁43L,43R及びフランジ44L,44Rの形状を変更する加工を加えることができる。第1工程と第2工程との間の中間工程で加工が施された中間成形品40は、上記実施形態と同様、第2工程においてプレス成形品50に成形される。
Further, for example, as schematically shown in FIG. 14, the
図15は、中間工程の有無と、プレス成形品50の曲げ部53L,53Rにおける曲げ内側の引張残留応力との関係を示すグラフである。図15では、引張強さ:980MPa、板厚:3.0mmの金属板30から曲げ部53L,53Rの曲げR(曲げ内側の曲率半径):4.0mm、縦壁高さ:25mmのプレス成形品50を成形するプレス加工について、上述した市販のソフトウェアを用いてCAE解析を行ったときに得られた結果を示す。中間工程では、天板41及び凸部42L,42Rの形状を維持したまま、図14の通り、縦壁43L、43R及びフランジ44L,44Rを加工して、第1工程で得られる中間成形品40と第2工程で得られるプレス成形品50との間の形状まで成形した。
FIG. 15 is a graph showing the relationship between the presence or absence of an intermediate step and the tensile residual stress inside the bending of the
図15からわかるように、第1工程と第2工程との間に中間工程が存在するか否かにかかわらず、凸部42L,42R及びフランジ44L,44Rを含む中間成形品40を第2工程に供することにより、従来のプレス加工と比較して曲げ内側の引張残留応力を低減することができる。
As can be seen from FIG. 15, regardless of whether or not there is an intermediate process between the first process and the second process, the intermediate molded
上記実施形態では、パンチ16及びダイ17で構成された金型11により、中間成形品40がプレス成形される例について説明した。すなわち、上記実施形態では、第1工程において、いわゆるスタンピング成形により、金属板30から中間成形品40が形成されている。しかしながら、中間成形品40を得る方法は、これに限定されるものではない。中間成形品40は、例えば、天板41をパッドで押さえながら成形するパッド曲げ成形で得ることもできるし、フランジ44L,44Rをホルダで押さえながら成形する絞り成形で得ることもできる。中間成形品40を成形するための金型11の構成は、適宜選択することができる。
In the above embodiment, an example in which the intermediate molded
上記実施形態では、第1工程において金型11を含むプレス装置10を使用し、第2工程において、金型21を含む、プレス装置10と別体のプレス装置20を使用する例について説明した。しかしながら、第1工程用の金型11及び第2工程用の金型21は、一台のプレス装置に設置されていてもよい。例えば、金型11,21の双方が設けられたトランスファー型のプレス装置により、第1工程及び第2工程を実施することができる。
In the above embodiment, an example has been described in which the
上記実施形態において、中間成形品40は、左右の凸部42L,42Rを含む。しかしながら、中間成形品40は、左右の凸部42L,42Rのうち一方のみを含んでいてもよい。すなわち、プレス成形品50の左右の曲げ部53L,53Rのうち、一方は凸部の曲げ戻し変形による張力を付与しながら形成し、他方は凸部の曲げ戻し変形による張力を付与せずに形成することができる。例えば、プレス成形品50の左右の曲げ部53L,53Rのうち、一方では、曲げ内側の引張残留応力を低下させ、優れた疲労特性を得る必要があるのに対し、他方では優れた疲労特性が不要である場合、優れた疲労特性が必要な側にのみ、凸部の曲げ戻し変形による張力を付与すればよい。
In the above embodiment, the intermediate molded
同様に、中間成形品40は、左右のフランジ44L,44Rのうち一方のみを含んでいてもよい。すなわち、第2工程において、プレス成形品50の左右の曲げ部53L,53Rのうち、一方は、フランジを下側ダイ肩に引っ掛けることによって張力を付与しながら形成し、他方はそのような張力を付与せずに形成することができる。例えば、プレス成形品50の左右の曲げ部53L,53Rのうち、一方では、曲げ内側の引張残留応力を低下させ、優れた疲労特性を得る必要があるのに対し、他方では優れた疲労特性が不要である場合、優れた疲労特性が必要な側にのみ、フランジによる張力を付与すればよい。
Similarly, the intermediate molded
上記実施形態において、中間成形品40の凸部42L,42Rは、それぞれ、全体が円弧状の頂部421L,421Rを有する。しかしながら、頂部421L,421Rは、必ずしも全体が円弧状に形成されている必要はない。例えば、凸部42L,42Rが幅広の形状となるように、中間成形品40の横断面視で幅方向外側に延びる平坦部が頂部421L,421Rに設けられていてもよい。
In the above-described embodiment, the
上記実施形態では、各工程で使用されるパンチ16,26において、パンチ頂面161,261に溝部161a,261aが形成されている。しかしながら、パンチ頂面161,261には、溝部161a,261aに代えて段部(段差)が設けられていてもよい。この段部は、長手方向において、パンチ頂面161,261の全体にわたって延びていてもよいし、パンチ頂面161,261の一部に設けられていてもよい。パンチ頂面161,261に段部が設けられている場合、第1工程で使用されるダイ17の底面171、及び第2工程で使用されるパッド28の下面にもこれに対応する段部が設けられる。パンチ頂面161に段部が設けられている場合、中間成形品40の天板41には、パンチ頂面161に段部に対応する段部が形成される。パンチ頂面261に段部が設けられている場合、プレス成形品50の天板51には、パンチ頂面261に段部に対応する段部が形成される。
In the above embodiment,
ただし、パンチ頂面161,261、中間成形品40の天板41、及びプレス成形品50の天板51は、溝部又は段部を有するものでなくてもよい。すなわち、パンチ頂面161,261、中間成形品40の天板41、及びプレス成形品50の天板51は、全体として平坦な形状であってもよい。
However, the punch top surfaces 161 and 261, the
プレス成形品50の全体形状は、使用目的等に応じ、適宜選択することができる。例えば、プレス成形品50は、天板51側から見て(平面視で)直線状であってもよいし、左又は右に湾曲する形状であってもよいし、上又は下に湾曲する形状(幅方向から見て湾曲する形状)であってもよい。プレス成形品50は、平面視で、直線部と湾曲部とを2種以上組み合わせた形状であってもよい。また、プレス成形品50は、幅方向から見て、直線部と湾曲部とを2種以上組み合わせた形状であってもよい。さらに、プレス成形品50は、例えば三叉形状や四叉形状等、概略コの字状の断面を有する部分が複数に枝分かれするような形状を有していてもよい。最終的なプレス成形品50の形状に応じ、第1工程用の金型11及び第2工程用の金型21の形状を選択することができる。
The overall shape of the press-formed
プレス成形品50は、全体にわたり一様な横断面形状を有するものである必要はない。概略コの字状の横断面を少なくとも一部に有するプレス成形品であれば、上記各実施形態に係るプレス装置及び製造方法を適用することができる。
The press-formed
以下、実施例によって本開示をさらに詳しく説明する。ただし、本開示は、以下の実施例に限定されるものではない。 The present disclosure will be described in more detail below by way of examples. However, the present disclosure is not limited to the following examples.
本開示による効果を確認するため、上記実施形態に係る製造方法により、引張強さTS=980MPa、板厚t=3.0mmの金属板(鋼板)を図16に示すプレス成形品60に成形するプレス加工について、CAE解析を実施した。プレス成形品60は、天板61、左右の縦壁62、及び左右の曲げ部63を有する。天板61には、溝部61aが形成されている。各縦壁62の下端は、自由端となっている。すなわち、各縦壁62の下端にフランジは設けられていない。天板61の幅は80.0mm、縦壁62の高さは25.0mmである。また、曲げ部63の曲げR(曲げ内側の曲率半径)は4.0mmとした。プレス成形品60は、平面視で湾曲している。プレス成形品60の湾曲内側の湾曲Rは、250.0mmとした。湾曲外側の湾曲Rは、湾曲内側の湾曲Rと天板61の幅とを足し合わせ、36.0mmとなる。なお、これらの寸法は、プレス成形品60の内側(曲げ部63の曲げ内側の表面)における寸法である。
In order to confirm the effects of the present disclosure, a metal plate (steel plate) having a tensile strength of TS = 980 MPa and a plate thickness of t = 3.0 mm was formed into a press-formed
CAE解析では、市販のソフトウェア(LS-DYNA ver971 rev7.12,ANSYS社製)を用い、曲げ内側の残留応力として、成形解析及びスプリングバック解析を行って曲げ部63の曲げ内側の表面の残留応力(最大主応力)の最大値を評価した。残留応力の値は正であれば引張であり、負であれば圧縮である。CAE解析では、板厚方向に分割された各要素のうち、曲げ内側の表面にある要素における値を曲げ内側の表面の値として採用した。解析の結果を表1に示す。
In the CAE analysis, using commercially available software (LS-DYNA ver971 rev7.12, manufactured by ANSYS), forming analysis and springback analysis are performed as the residual stress inside the bend to determine the residual stress on the surface inside the bend of the
表1におけるNo.1は、一般的なパッド曲げ成形によってプレス成形品60を成形したときの結果(比較例)である。すなわち、No.1では、上記実施形態において説明したような中間成形品40を成形することなく、パンチ、ダイ、及びパッドで構成される金型を用いて、素材としての金属板からプレス成形品60を成形した。No.1では、プレス成形が終了し、スプリングバックが生じた後、プレス成形品60の曲げ部63の曲げ内側の表面に580MPaの残留応力が生じた。
No. in Table 1. 1 is the result (comparative example) when the press-formed
表1におけるNo.2~No.27は、本開示に係る方法によってプレス成形品60を成形したときの結果である。すなわち、No.2~No.27では、まず、上記実施形態において説明した中間成形品40と同様の中間成形品を成形し(第1工程)、この中間成形品をパッド曲げ成形してプレス成形品60を成形している(第2工程)。第2工程では、成形開始時点において、中間成形品の各凸部の上端をダイ側面の下端よりも幅方向内側に配置するとともに、中間成形品の各縦壁の下端をパンチ側面の上端よりも幅方向外側に配置した。
No. in Table 1. 2 to No. 27 is the result when the press-formed
表1に示すように、No.2~No.27のほとんどで、比較例であるNo.1と比較し、プレス成形品60の曲げ部63の曲げ内側の表面における残留応力が低減した。特に、No.2~15では、比較例であるNo.1と比較して、残留応力が100MPa以上低減した。よって、本開示に係る方法によれば、プレス成形品60の曲げ部63の曲げ内側に残留する引張応力を低減することができる。
As shown in Table 1, No. 2 to No. Most of No. 27, which is a comparative example. 1, the residual stress on the inner surface of the
[加工硬化指数(n値)]
素材である金属板の加工硬化指数(n値)が0.04と低いNo.15では、例えば、素材のn値が0.09であるNo.2と比較して、プレス成形品60の曲げ部63の曲げ内側の表面における残留応力が有意に小さくなった。よって、0.04以下のn値を有する金属板を使用することにより、引張残留応力の低減効果が向上するといえる。
[Work hardening index (n value)]
No. 1 has a low work hardening index (n value) of 0.04 for the metal plate. In No. 15, for example, the n value of the material is 0.09. 2, the residual stress on the inner surface of the
[凸部の寸法]
(高さH1/幅W1)
No.16では、第1工程で成形される中間成形品の凸部において、幅W1に対する高さH1の比率:H1/W1が0.4となっている。このNo.16では、プレス成形品60の曲げ部63の曲げ内側の表面における残留応力が531MPaとなり、比較例であるNo.1に対する引張残留応力の低減効果が比較的小さかった。一方、H1/W1を0.5としたNo.4では、残留応力が463MPaであり、引張残留応力の高い低減効果が得られた。よって、引張残留応力の低減効果をより向上させるためには、H1/W1は、0.5以上であることが好ましい。また、No.16及びNo.4の結果より、凸部の高さH1は、5mm以上であることが好ましい。
[Dimensions of convex part]
(Height H1/Width W1)
No. In 16, the ratio of height H1 to width W1: H1/W1 is 0.4 in the convex portion of the intermediate molded product molded in the first step. This No. In No. 16, the residual stress on the inner surface of the
H1/W1を2.1としたNo.17では、第2工程において、中間成形品の凸部をダイで押しつぶすときに凸部の座屈が発生した。一方、H1/W1を2.0としたNo.3では、凸部の座屈は発生しなかった。よって、凸部の座屈を抑制するためには、H1/W1が2.0以下であることが好ましい。また、No.17及びNo.3の結果より、凸部の高さH1は、25mm以下であることが好ましい。 No. with H1/W1 set to 2.1. In No. 17, buckling of the convex portion occurred when the convex portion of the intermediate molded product was crushed by the die in the second step. On the other hand, no. 3, buckling of the convex portion did not occur. Therefore, in order to suppress buckling of the convex portion, H1/W1 is preferably 2.0 or less. Also, No. 17 and No. 3, the height H1 of the convex portion is preferably 25 mm or less.
(頂部の曲率半径)
No.18では、第1工程で成形される中間成形品の凸部の頂部の曲げR(曲げ内側の曲率半径)が2mmとなっている。このNo.18では、第2工程において、凸部をダイで押しつぶすときに凸部の座屈が発生した。一方、凸部の頂部の曲げRが4mmであるNo.5では、凸部の座屈は発生せず、比較例であるNo.1と比較して残留応力も顕著に低減した。よって、凸部の座屈を発生させることなく引張残留応力の高い低減効果を得るためには、凸部の頂部の曲げRが4mm以上であることが好ましい。
(curvature radius of top)
No. In 18, the bend R (curvature radius on the inside of the bend) of the top of the convex portion of the intermediate molded product formed in the first step is 2 mm. This No. In No. 18, in the second step, buckling of the protrusions occurred when the protrusions were crushed with a die. On the other hand, no. No buckling of the convex portion occurred in No. 5, which is a comparative example. Residual stress was also significantly reduced compared to 1. Therefore, in order to obtain a high reduction effect of tensile residual stress without causing buckling of the projection, it is preferable that the bending R of the top of the projection is 4 mm or more.
凸部の頂部の曲げRを20mmとしたNo.19では、プレス成形品60の曲げ部63の曲げ内側の表面における残留応力が509MPaとなり、比較例であるNo.1に対する引張残留応力の低減効果が比較的小さかった。一方、凸部の頂部の曲げRを16mmとしたNo.6では、残留応力が396MPaであり、No.1と比較して残留応力が200MPa近く低減した。この結果より、引張残留応力の低減効果をより向上させるためには、凸部の頂部の曲げRは、16mm以下であることが好ましい。
No. 4, in which the bending R of the top of the convex portion is 20 mm. In No. 19, the residual stress on the inner surface of the
(フランジの長さ)
No.20では、第1工程で成形される中間成形品のフランジの長さLが8mmとなっている。このNo.20では、プレス成形品60の曲げ部63の曲げ内側の表面における残留応力が537MPaとなり、比較例であるNo.1に対する引張残留応力の低減効果が比較的小さかった。一方、フランジの長さLを10mmとしたNo.7では、残留応力が415MPaであり、No.1と比較して100MPa以上低減した。よって、引張残留応力の低減効果をより向上させるためには、フランジの長さLが10mm以上であることが好ましい。
(flange length)
No. 20, the length L of the flange of the intermediate molded product molded in the first step is 8 mm. This No. 20, the residual stress on the inner surface of the
[中間成形品の成形高さ]
No.21では、第1工程で成形される中間成形品の高さH2が4mmとなっている。このNo.21では、プレス成形品60の曲げ部63の曲げ内側の表面における残留応力が529MPaとなり、比較例であるNo.1に対する引張残留応力の低減効果が比較的小さかった。一方、中間成形品の高さH2を6mmとしたNo.8では、残留応力が391MPaであり、No.1と比較して顕著に低減した。よって、引張残留応力の低減効果をより向上させるためには、中間成形品の高さH2が6mm以上であることが好ましい。
[Molding height of intermediate molded product]
No. 21, the height H2 of the intermediate molded product molded in the first step is 4 mm. This No. 21, the residual stress on the inner surface of the
[中間成形品と第2工程用の金型との関係]
(金型に対する凸部の相対位置)
第2工程の開始時点において、中間成形品が金型内に配置されたとき、パンチ肩のパンチ頂面側のR止まりから凸部の上端までの金型の幅方向における距離D2[mm]は、パンチ肩の曲率半径Rp[mm]、及びパンチ頂面に対するパンチ側面の角度θ[rad]との関係で設定することができる。D2/(Rp×(π―θ))を-1.2に設定したNo.22では、プレス成形品60の曲げ部63の曲げ内側の表面における残留応力が503MPaであり、比較例であるNo.1に対する引張残留応力の低減効果が比較的小さくなった。また、D2/(Rp×(π―θ))を2.7に設定したNo.23でも、残留応力が543MPaとなり、引張残留応力の低減効果が比較的低かった。一方、D2/(Rp×(π―θ))を-1.0に設定したNo.9、及びD2/(Rp×(π―θ))を2.5に設定したNo.10では、残留応力がそれぞれ341MPa、451MPaとなり、No.1と比較して100MPa以上低減した。この結果より、引張残留応力の低減効果をより向上させるためには、距離D2は、-1.0×Rp×(π―θ)以上、且つ2.5×Rp×(π―θ)以下に設定されることが好ましい。
[Relationship between the intermediate molded product and the mold for the second process]
(Relative position of convex part to mold)
At the start of the second step, when the intermediate molded product is placed in the mold, the distance D2 [mm] in the width direction of the mold from the R stop on the punch top surface side of the punch shoulder to the upper end of the protrusion is , the curvature radius Rp [mm] of the punch shoulder, and the angle θ [rad] of the punch side surface with respect to the punch top surface. No. D2/(Rp×(π−θ)) set to −1.2. In No. 22, which is a comparative example, the residual stress on the inner surface of the
(フランジの角度)
No.24では、第2工程の開始時点において、中間成形品のフランジが水平面に対してなす角度φが-45°である。すなわち、中間成形品のフランジは、縦壁側の端を中心として、下方に45°回転している。このNo.24では、プレス成形品60の曲げ部63の曲げ内側の表面における残留応力が524MPaであり、比較例であるNo.1に対する引張残留応力の低減効果が比較的小さくなった。一方、フランジの角度φを-40°としたNo.11では、残留応力は、463MPaとなり、No.1と比較して100MPa以上低減した。よって、引張残留応力の低減効果をより向上させるためには、第2工程の開始時点における中間成形品のフランジの角度φが-40°以上であることが好ましい。
(flange angle)
No. In 24, at the start of the second step, the angle φ formed by the flange of the intermediate product with respect to the horizontal plane is −45°. That is, the flange of the intermediate molded product is rotated downward by 45° around the edge of the vertical wall. This No. In No. 24, which is a comparative example, the residual stress on the inner surface of the
No.25では、第2工程の開始時点において、中間成形品のフランジが水平面に対してなす角度φが45°である。すなわち、中間成形品のフランジは、縦壁側の端を中心として、上方に45°回転している。このNo.25では、第2工程において、中間成形品のフランジの先端(自由端)がダイと接触して座屈した。また、No.25の場合、フランジの先端がダイを擦りやすくなるため、ダイの損傷が生じる可能性がある。一方、フランジの角度φを40°としたNo.12では、フランジの座屈は発生せず、比較例であるNo.1と比較して残留応力も顕著に低減した。よって、フランジの座屈を発生させることなく引張残留応力の高い低減効果を得るためには、フランジの角度φが40°以下であることが好ましい。 No. In 25, at the start of the second step, the angle φ formed by the flange of the intermediate product with respect to the horizontal plane is 45°. That is, the flange of the intermediate molded product is rotated upward by 45° around the end of the vertical wall. This No. At 25, in the second step, the leading edge (free end) of the flange of the intermediate product contacted the die and buckled. Also, No. In the case of 25, the tip of the flange tends to rub against the die, possibly resulting in damage to the die. On the other hand, no. In No. 12, buckling of the flange did not occur, and in No. 12, which is a comparative example. Residual stress was also significantly reduced compared to 1. Therefore, in order to obtain a high effect of reducing tensile residual stress without buckling of the flange, it is preferable that the angle φ of the flange is 40° or less.
(下側ダイ肩の曲率半径)
No.26では、第2工程で使用する金型において、下側ダイ肩の曲率半径(ダイ肩Rd)を0.5mmに設定した。下側ダイ肩は、第2工程においてダイを下降させたときに、中間成形品のフランジが引っ掛かる部分である。No.26では、下側ダイ肩により、第2工程においてプレス成形品60に大きな曲げ癖が発生した。一方、ダイ肩Rdを1mmとしたNo.13では、プレス成形品60の曲げ癖は実質的に発生せず、プレス成形品60の曲げ部63の曲げ内側の表面における残留応力も、比較例であるNo.1と比較して顕著に低減した。よって、曲げ癖を発生させることなく引張残留応力の高い低減効果を得るためには、ダイ肩Rdが1mm以上であることが好ましい。
(curvature radius of lower die shoulder)
No. In 26, the radius of curvature of the lower die shoulder (die shoulder Rd) was set to 0.5 mm in the mold used in the second step. The lower die shoulder is a portion where the flange of the intermediate molded product is caught when the die is lowered in the second step. No. In No. 26, a large bending tendency was generated in the press-formed
ダイ肩Rdを15mmとしたNo.27では、残留応力が513MPaであり、比較例であるNo.1に対する引張残留応力の低減効果は比較的小さくなった。一方、ダイ肩Rdを12mmとしたNo.14では、残留応力が438MPaとなり、No.1と比較して100MPa以上低減した。よって、引張残留応力の低減効果を向上させるためには、第2工程におけるダイ肩Rdが12mm以下であることが好ましい。 No. 1 with a die shoulder Rd of 15 mm. No. 27, which is a comparative example, has a residual stress of 513 MPa. The effect of reducing the tensile residual stress with respect to 1 was relatively small. On the other hand, No. 1 with a die shoulder Rd of 12 mm. In No. 14, the residual stress was 438 MPa. Compared to 1, it was reduced by 100 MPa or more. Therefore, in order to improve the effect of reducing the tensile residual stress, it is preferable that the die shoulder Rd in the second step is 12 mm or less.
100:製造設備
11:金型(第1金型)
21:金型(第2金型)
26:パンチ
261:パンチ頂面
262L,262R:パンチ肩
263L,263R:パンチ側面
27L,27R:ダイ
271L,271R:上側ダイ肩
272L,272R:ダイ側面
273L,273R:下側ダイ肩
274L,274R:ダイ下面
28:パッド
30:金属板
40:中間成形品
41:天板
42L,42R:凸部
421L,421R:頂部
43L,43R:縦壁
44L,44R:フランジ
50:プレス成形品
100: Manufacturing equipment 11: Mold (first mold)
21: Mold (second mold)
26: Punch 261:
Claims (10)
金属板をプレス加工することにより、天板と、前記天板に接続されるとともに前記天板から上方に突出する凸部と、前記凸部から下方に延びる縦壁と、前記縦壁の下端から前記天板の反対側に延びるフランジと、を含む中間成形品を得る第1工程と、
パンチと、前記パンチに対向するように前記パンチの上方に配置されるパッドと、前記パンチの上方且つ前記パッドの側方に配置されるダイと、を含む金型を用い、前記中間成形品をプレス加工して前記プレス成形品を得る第2工程と、
を備え、
前記パンチは、パンチ頂面と、前記パンチ頂面に連続するパンチ肩と、前記パンチ肩から下方に延びるパンチ側面と、を含み、
前記ダイは、前記パンチ肩に対応する上側ダイ肩と、前記パンチ側面に対応して前記上側ダイ肩から下方に延びるダイ側面と、下側ダイ肩を介して前記ダイ側面の下端に接続されるダイ下面と、を含み、
前記第2工程は、
前記天板が前記パンチ頂面上に配置されるとともに前記凸部が前記パンチ肩に対応する位置に配置されるように、前記中間成形品を前記パンチに載置する工程と、
前記パッドを下降させ、前記パンチ頂面上の前記天板を前記パッドで押さえる工程と、
前記ダイを下降させ、前記天板を前記パッドで押さえた状態で前記フランジに前記ダイを接触させる工程と、
前記ダイが前記フランジに接触した後、さらに前記ダイを下降させ、前記ダイによって前記凸部を押しつぶす工程と、
を含む、製造方法。 A method for manufacturing a press-molded product,
By pressing a metal plate, a top plate, a convex portion connected to the top plate and protruding upward from the top plate, a vertical wall extending downward from the convex portion, and from the lower end of the vertical wall a first step of obtaining an intermediate molded product including a flange extending on the opposite side of the top plate;
Using a mold that includes a punch, a pad that is arranged above the punch so as to face the punch, and a die that is arranged above the punch and to the side of the pad, the intermediate molded product is formed using a mold. a second step of pressing to obtain the press-formed product;
with
the punch includes a punch top surface, a punch shoulder continuous with the punch top surface, and a punch side surface extending downward from the punch shoulder;
The die is connected to an upper die shoulder corresponding to the punch shoulder, a die side surface extending downward from the upper die shoulder corresponding to the punch side surface, and a lower end of the die side surface via a lower die shoulder. a die underside;
The second step is
placing the intermediate molded product on the punch such that the top plate is arranged on the top surface of the punch and the convex portion is arranged at a position corresponding to the punch shoulder;
a step of lowering the pad and pressing the top plate on the top surface of the punch with the pad;
a step of lowering the die and bringing the die into contact with the flange while the top plate is pressed by the pad;
a step of further lowering the die after the die contacts the flange and crushing the convex portion with the die;
A manufacturing method, including:
前記中間成形品が前記パンチに載置されたとき、前記凸部の上端は、前記金型の幅方向において前記ダイ側面の下端よりも内側に位置し、前記縦壁の下端は、前記金型の幅方向において前記パンチ側面の上端よりも外側に位置する、製造方法。 The manufacturing method according to claim 1,
When the intermediate molded product is placed on the punch, the upper end of the protrusion is located inside the lower end of the side surface of the die in the width direction of the mold, and the lower end of the vertical wall positioned outside the upper end of the punch side surface in the width direction of the punch.
前記凸部と前記天板との接続部から前記凸部の上端までの上下方向における距離をH1[mm]、前記接続部から前記上端までの前記中間成形品の幅方向における距離をW1[mm]としたとき、H1/W1は、0.5以上2.0以下である、製造方法。 The manufacturing method according to claim 1 or 2,
The distance in the vertical direction from the connecting portion between the convex portion and the top plate to the upper end of the convex portion is H1 [mm], and the distance in the width direction of the intermediate molded product from the connecting portion to the upper end is W1 [mm]. ], H1/W1 is 0.5 or more and 2.0 or less.
前記凸部は、前記中間成形品の横断面視で円弧状をなすとともに、4mm以上、且つ16mm以下の曲率半径を有する頂部を含む、製造方法。 The manufacturing method according to any one of claims 1 to 3,
The manufacturing method according to claim 1, wherein the convex portion has an arcuate shape in a cross-sectional view of the intermediate molded product, and includes a top portion having a radius of curvature of 4 mm or more and 16 mm or less.
前記パンチ肩は、前記パンチの横断面視で円弧状をなし、
前記中間成形品が前記パンチに載置されたとき、前記パンチ肩の前記パンチ頂面側の端から前記凸部の上端までの前記金型の幅方向における距離D2[mm]は、前記上端が前記パンチ肩の前記端よりも前記幅方向において外側に位置する場合を正、前記幅方向において内側に位置する場合を負として、以下の式を満たす、製造方法。
-1.0×Rp×(π―θ)≦D2≦2.5×Rp×(π―θ)
ただし、Rpは、前記パンチ肩の曲率半径「mm」、θは、前記パンチ頂面と前記パンチ側面とがなす角度[rad]である。 The manufacturing method according to any one of claims 1 to 4,
The punch shoulder has an arc shape in a cross-sectional view of the punch,
When the intermediate molded product is placed on the punch, the distance D2 [mm] in the width direction of the mold from the end of the punch shoulder on the punch top surface side to the upper end of the convex portion is The manufacturing method satisfies the following formula, where the position outside the end of the punch shoulder in the width direction is positive, and the position inside the punch shoulder in the width direction is negative.
−1.0×Rp×(π−θ)≦D2≦2.5×Rp×(π−θ)
where Rp is the radius of curvature "mm" of the punch shoulder, and θ is the angle [rad] formed between the punch top surface and the punch side surface.
前記中間成形品において、前記フランジの前記縦壁側の端から前記天板までの上下方向における距離は、6mm以上である、製造方法。 The manufacturing method according to any one of claims 1 to 5,
The manufacturing method of the intermediate molded product, wherein a distance in the vertical direction from the end of the flange on the side of the vertical wall to the top plate is 6 mm or more.
前記中間成形品が前記パンチに載置されたとき、前記フランジが水平面に対してなす角度は、前記フランジが前記縦壁側の端を中心に上方に回転している場合を正、下方に回転している場合を負として、-40°以上、且つ40°以下である、製造方法。 The manufacturing method according to any one of claims 1 to 6,
When the intermediate product is placed on the punch, the angle formed by the flange with respect to the horizontal plane is positive when the flange rotates upward around the edge of the vertical wall, and rotates downward. A manufacturing method in which the angle is -40° or more and 40° or less, with the case where the angle is negative.
前記下側ダイ肩は、前記ダイの横断面視で、1mm以上、且つ12mm以下の曲率半径を有する円弧状をなす、製造方法。 The manufacturing method according to any one of claims 1 to 7,
The manufacturing method, wherein the lower die shoulder has an arcuate shape with a radius of curvature of 1 mm or more and 12 mm or less in a cross-sectional view of the die.
前記金属板の加工硬化指数は、0.04以下である、製造方法。 The manufacturing method according to any one of claims 1 to 8,
The manufacturing method, wherein the work hardening index of the metal plate is 0.04 or less.
金属板を、天板と、前記天板に接続されるとともに前記天板から上方に突出する凸部と、前記凸部から下方に延びる縦壁と、前記縦壁の下端から前記天板の反対側に延びるフランジと、を含む中間成形品に成形する第1金型と、
前記中間成形品を前記プレス成形品に成形する第2金型と、
を備え、
前記第2金型は、
パンチ頂面と、前記パンチ頂面に連続するパンチ肩と、前記パンチ肩から下方に延びるパンチ側面と、を含むパンチであって、前記中間成形品を前記プレス成形品に成形するに際し、前記天板が前記パンチ頂面上に配置されるとともに前記凸部が前記パンチ肩に対応する位置に配置される前記パンチと、
前記パンチの上方に配置された昇降可能なパッドであって、前記中間成形品を前記プレス成形品に成形するに際し、前記パンチ頂面上に配置された前記天板に対向する前記パッドと、
前記パンチの上方且つ前記パッドの側方に配置される昇降可能なダイであって、前記パンチ肩に対応する上側ダイ肩と、前記パンチ側面に対応して前記上側ダイ肩から下方に延びるダイ側面と、下側ダイ肩を介して前記ダイ側面の下端に接続されるダイ下面と、を含み、前記中間成形品を前記プレス成形品に成形するに際し、前記ダイ下面が前記フランジに対向する前記ダイと、
を含む、製造設備。 Manufacturing equipment for manufacturing press-molded products,
a metal plate comprising: a top plate; a projection connected to the top plate and projecting upward from the top plate; a vertical wall extending downward from the projection; a first mold for molding an intermediate product comprising a laterally extending flange;
a second mold for molding the intermediate molded product into the press molded product;
with
The second mold is
A punch including a punch top surface, a punch shoulder continuous with the punch top surface, and a punch side surface extending downward from the punch shoulder, wherein when forming the intermediate product into the press-formed product, the top surface the punch having a plate disposed on the top surface of the punch and the convex portion disposed at a position corresponding to the punch shoulder;
a liftable pad arranged above the punch, the pad facing the top plate arranged on the top surface of the punch when forming the intermediate product into the press-formed product;
A liftable die arranged above the punch and on the side of the pad, comprising an upper die shoulder corresponding to the punch shoulder and a die side surface extending downward from the upper die shoulder corresponding to the punch side surface and a die lower surface connected to the lower end of the die side surface via a lower die shoulder, wherein the die lower surface faces the flange when forming the intermediate molded product into the press-formed product. When,
manufacturing equipment, including;
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