JP2023038459A - Mold, press device, and method for manufacturing press molding - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、板状の素材にプレス加工を施すための金型、プレス装置、及びプレス成形品の製造方法に関する。 The present disclosure relates to a mold, a press apparatus, and a method of manufacturing a press-formed product for press-working a plate-shaped material.
自動車の車体等を構成する部品として、プレス成形品が広く使用されている。プレス成形品は、例えば、天板と、天板の両側縁に曲げ部を介して接続された縦壁とを有する。このようなプレス成形品は、板状の素材(金属板)にプレス加工を施すことによって製造される。より具体的には、パンチ及びダイを含む金型を用い、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。 BACKGROUND ART Press-formed products are widely used as parts constituting automobile bodies and the like. The press-formed product has, for example, a top plate and vertical walls connected to both side edges of the top plate via bent portions. Such a press-formed product is manufactured by subjecting a plate-shaped material (metal plate) to press working. More specifically, a press-formed product is manufactured by drawing or bending a metal plate using a die including a punch and a die.
金型によって金属板をプレス成形品に成形した後、当該プレス成形品を離型するとスプリングバックが発生する。より詳細には、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、材料の弾性回復により、曲げ外側に圧縮応力が生じ、曲げ内側に引張応力が生じる。これにより、プレス成形品を金型から取り外した瞬間に、プレス成形品の両縦壁を外側に開かせるモーメント(壁開きのモーメント)が生じる。当該モーメントが原因で、プレス成形品のスプリングバックが発生する。 After molding a metal plate into a press-molded product using a mold, springback occurs when the press-molded product is released from the mold. More specifically, when a metal plate is bent by a die during press working, tensile stress is generated on the outside of the bend and compressive stress is generated on the inside of the bend. Upon removal from the mold, the elastic recovery of the material creates compressive stresses on the outside of the bend and tensile stresses on the inside of the bend. As a result, at the moment the press-molded product is removed from the mold, a moment (wall-opening moment) is generated to open both vertical walls of the press-molded product outward. This moment causes springback of the press-formed product.
プレス加工用の金型は、プレス成形品について目標の寸法精度を得るため、スプリングバックを見込んで設計される場合がある。すなわち、金型のうちプレス成形品の両縦壁を成形する部分は、スプリングバックによる壁開きが見込まれる量だけ、目標とする両縦壁の位置よりも内側に設けられる。しかしながら、スプリングバックの見込み量を実際のスプリングバックの量と正確に一致させることは難しい。また、スプリングバックの量は素材の強度に比例するため、例えば、高張力鋼や超高張力鋼等といった高強度の素材にプレス加工を施す際には、スプリングバックの見込み量が大きくなる。この見込み量に基づいて金型を設計する場合、金型のうちプレス成形品の両縦壁を成形する部分が負角となり、金型の構造として成立しない可能性がある。よって、スプリングバックを見込んで金型を設計することだけでプレス成形品について目標の寸法精度を得るのは困難である。 A press die is sometimes designed with springback in mind in order to obtain a target dimensional accuracy for a press-formed product. That is, the portion of the mold that forms both vertical walls of the press-formed product is provided inside the target positions of both vertical walls by an amount that is expected to cause the walls to open due to springback. However, it is difficult to exactly match the expected amount of springback with the actual amount of springback. In addition, since the amount of springback is proportional to the strength of the material, the expected amount of springback increases when, for example, a high-strength material such as high-strength steel or ultra-high-strength steel is pressed. When designing a mold based on this estimated amount, the part of the mold that forms both vertical walls of the press-formed product has a negative angle, and there is a possibility that the structure of the mold will not be established. Therefore, it is difficult to obtain the target dimensional accuracy of the press-formed product only by designing the mold in anticipation of springback.
そこで、スプリングバックの見込みに頼らずに目標の寸法精度のプレス成形品を得る技術が提案されている。例えば、特許文献1は、天板及び2つの縦壁に加え、両縦壁から外側に延在するフランジを含むプレス成形品の製造方法を開示する。特許文献1の製造方法は、例えば、素材としての金属板から中間成形品を製造する第1プレス加工工程と、中間成形品から最終的なプレス成形品を製造する第2プレス加工工程とを含む。第1プレス加工工程では、第1パンチ及び第1ダイによって金属板にプレス加工が施され、プレス成形品の天板及び曲げ部が成形されるとともに、各縦壁の一部が成形される。第2プレス加工工程では、第2パンチ及び第2ダイにより、第1プレス加工工程で得られた中間成形品にプレス加工が施され、各縦壁の残りの部分及び各フランジが成形される。特許文献1によれば、各フランジの成形を最後に行うことにより、スプリングバックによる各縦壁の反り(開き)を低減させることができる。
Therefore, techniques have been proposed for obtaining press-formed products with target dimensional accuracy without relying on springback estimates. For example,
例えば、特許文献2は、プレス成形品の製造に際し、カム機構を利用してダイの移動方向を制御することを開示する。特許文献2の製造方法は、パンチ上の素材に向かってダイを降下させて素材を曲げ成形する押し曲げ工程と、カムを用いてダイをパンチに近づく方向に移動させて素材を曲げ成形する寄せ曲げ工程とを含む。寄せ曲げ工程では、パンチの両側に設けられたダイが素材の端部に接触して素材をパンチ側に押圧するため、上方に凸のたわみが素材に形成される。特許文献2によれば、このように素材をたわませることにより、スプリングバック成分を打ち消す方向に作用するスプリングゴー成分を発生させることができる。 For example, Patent Literature 2 discloses controlling the moving direction of a die using a cam mechanism when manufacturing a press-formed product. The manufacturing method of Patent Document 2 includes a push bending process in which the die is lowered toward the material on the punch to bend the material, and a shift process in which the die is moved in a direction approaching the punch using a cam to bend the material. and a bending step. In the bending process, the dies provided on both sides of the punch contact the ends of the material and press the material toward the punch, so that the material is bent upwardly. According to Patent Document 2, by bending the material in this way, it is possible to generate a spring-go component that acts in a direction to cancel the spring-back component.
特許文献1の製造方法では、プレス成形品の天板及び各縦壁の一部を先行して成形し、各縦壁の残りの部分及び各フランジを最後に成形することでスプリングバックを低減させている。よって、特許文献1の製造方法の場合、スプリングバックに起因する寸法精度の悪化を防止するためには、少なくとも2回のプレス加工工程が必要となる。
In the manufacturing method of
一方、特許文献2の製造方法では、1回のプレス加工工程でプレス成形品を製造することができる。しかしながら、特許文献2の製造方法の場合、ダイの移動方向を制御するためにカム機構を利用する必要があるため、金型の構造が複雑化するという問題がある。 On the other hand, in the manufacturing method of Patent Document 2, a press-formed product can be manufactured in one press working process. However, in the case of the manufacturing method of Patent Document 2, it is necessary to use a cam mechanism to control the moving direction of the die, which poses a problem of complicating the structure of the die.
本開示は、プレス成形品のスプリングバックを低減させて寸法精度を向上させることができ、簡易な構造を有する金型を提供することを課題とする。 An object of the present disclosure is to provide a mold that can reduce springback of a press-molded product to improve dimensional accuracy and has a simple structure.
本開示に係る金型は、板状の素材にプレス加工を施すための金型である。金型は、パンチと、ダイとを備える。パンチは、パンチ頂面と、パンチ側面と、パンチ肩とを含む。パンチ肩は、パンチ頂面とパンチ側面との間の角部を構成する。ダイは、ダイ肩と、ダイ側面と、ダイフランジ面とを含む。ダイ肩は、パンチ肩に対応する。ダイ側面は、パンチ側面に対応する。ダイフランジ面は、ダイ側面から金型の幅方向において外側に延在する。ダイ側面は、ダイ上部側面と、ダイ下部側面とを有する。ダイ上部側面は、ダイ肩に連続して設けられている。ダイ下部側面は、ダイ上部側面とダイフランジ面との間に配置される。ダイ下部側面は、ダイ上部側面に対して金型の幅方向で外側に向かって凹の形状を有する。ダイ肩の上端からダイ上部側面の下端までのダイの上下方向における長さをH1、ダイ上部側面の下端からダイ下部側面の下端までの上下方向における長さをH2としたとき、H1はダイ肩の曲率半径よりも5.0mm以上大きく、H2/H1は1.0以上且つ5.0以下である。 A mold according to the present disclosure is a mold for pressing a plate-shaped material. The mold includes a punch and a die. The punch includes a punch top, a punch side, and a punch shoulder. The punch shoulder constitutes the corner between the punch top surface and the punch side surface. The die includes a die shoulder, a die side, and a die flange face. The die shoulder corresponds to the punch shoulder. The die side corresponds to the punch side. The die flange surface extends outward in the width direction of the mold from the die side surface. The die side has a die top side and a die bottom side. The die upper side surface is continuous with the die shoulder. The die lower side is positioned between the die upper side and the die flange surface. The die lower side surface has a concave shape toward the outside in the width direction of the mold with respect to the die upper side surface. When the length in the vertical direction of the die from the upper end of the die shoulder to the lower end of the upper side of the die is H1, and the length in the vertical direction from the lower end of the upper side of the die to the lower end of the lower side of the die is H2, H1 is the die shoulder. , and H2/H1 is 1.0 or more and 5.0 or less.
本開示に係る金型は、プレス成形品のスプリングバックを低減させて寸法精度を向上させることができる。また、本開示に係る金型は、簡易な構造を有する。 A mold according to the present disclosure can reduce springback of a press-molded product and improve dimensional accuracy. Also, the mold according to the present disclosure has a simple structure.
実施形態に係る金型は、板状の素材にプレス加工を施すための金型である。金型は、パンチと、ダイとを備える。パンチは、パンチ頂面と、パンチ側面と、パンチ肩とを含む。パンチ肩は、パンチ頂面とパンチ側面との間の角部を構成する。ダイは、ダイ肩と、ダイ側面と、ダイフランジ面とを含む。ダイ肩は、パンチ肩に対応する。ダイ側面は、パンチ側面に対応する。ダイフランジ面は、ダイ側面から金型の幅方向において外側に延在する。ダイ側面は、ダイ上部側面と、ダイ下部側面とを有する。ダイ上部側面は、ダイ肩に連続して設けられている。ダイ下部側面は、ダイ上部側面とダイフランジ面との間に配置される。ダイ下部側面は、ダイ上部側面に対して金型の幅方向で外側に向かって凹の形状を有する。ダイ肩の上端からダイ上部側面の下端までのダイの上下方向における長さをH1、ダイ上部側面の下端からダイ下部側面の下端までの上下方向における長さをH2としたとき、H1はダイ肩の曲率半径よりも5.0mm以上大きく、H2/H1は1.0以上且つ5.0以下である(第1の構成)。 A mold according to an embodiment is a mold for pressing a plate-shaped material. The mold includes a punch and a die. The punch includes a punch top, a punch side, and a punch shoulder. The punch shoulder constitutes the corner between the punch top surface and the punch side surface. The die includes a die shoulder, a die side, and a die flange face. The die shoulder corresponds to the punch shoulder. The die side corresponds to the punch side. The die flange surface extends outward in the width direction of the mold from the die side surface. The die side has a die top side and a die bottom side. The die upper side surface is continuous with the die shoulder. The die lower side is positioned between the die upper side and the die flange surface. The die lower side surface has a concave shape toward the outside in the width direction of the mold with respect to the die upper side surface. When the length in the vertical direction of the die from the upper end of the die shoulder to the lower end of the upper side of the die is H1, and the length in the vertical direction from the lower end of the upper side of the die to the lower end of the lower side of the die is H2, H1 is the die shoulder. , and H2/H1 is 1.0 or more and 5.0 or less (first configuration).
第1の構成に係る金型を用いて板状の素材にプレス加工を施す際には、素材をパンチ頂面上に配置した状態で、ダイをパンチに対して相対的に接近させる。これにより、まず、ダイ下部側面がパンチ頂面上の素材に接触する。ダイ下部側面は、ダイ上部側面に対し、金型の幅方向で外側に向かって凹の形状を有する。そのため、ダイをパンチに接近させるに伴い、素材は、ダイ下部側面に案内されて、パンチに対するダイの接近方向と反対側に凸の形状となるようにたわんでいく。ダイをパンチにさらに接近させると、素材がダイ上部側面に接触し、たわんでいた素材が徐々に曲げ戻される。ダイ及びパンチの接近が進むにつれて、素材のたわみは縮小され、素材がパンチ肩になじんで(巻き付いて)曲げ部が形成されていく。最終的にパンチ及びダイが閉じたときには、素材のたわみは完全に曲げ戻されて消失し、パンチ肩とダイ肩との間、及びパンチ側面とダイ上部側面との間で素材が挟持される。 When press-working a plate-shaped material using the mold according to the first configuration, the die is brought relatively close to the punch while the material is placed on the top surface of the punch. As a result, the lower side of the die first comes into contact with the material on the top surface of the punch. The die lower side surface has a concave shape toward the outside in the width direction of the mold with respect to the die upper side surface. Therefore, as the die approaches the punch, the material is guided by the lower side surface of the die and bends into a convex shape on the side opposite to the direction in which the die approaches the punch. When the die is brought closer to the punch, the material contacts the upper side of the die, and the bent material is gradually bent back. As the die and punch move closer together, the deflection of the material is reduced and the material conforms (wraps around) the punch shoulder to form a bend. When the punch and die are finally closed, the flexure of the blank is completely unbent and the blank is clamped between the punch shoulder and the die shoulder and between the punch side and the die upper side.
このように、第1の構成による金型は、パンチに対するダイの接近方向と反対側に凸の形状となるように素材をたわませるとともに、プレス加工が進むにつれて素材のたわみを徐々に曲げ戻すように構成されている。これにより、プレス加工中に、素材のうち特にプレス成形品の縦壁となる部分において、パンチ側に引張応力を生じさせ、パンチの反対側であるダイ側に圧縮応力を生じさせることができる。パンチ肩によって形成される曲げ部では、パンチ側に圧縮応力が生じ、ダイ側に引張応力が生じるため、たわみの曲げ戻しによって生じる応力は、曲げ部の応力と打ち消し合い、曲げ部の応力を減じる。素材からプレス成形品への成形が終了した時点で曲げ部に残存する応力及び曲げ戻し部に残存する応力によって、離型後のプレス成形品では、壁開きのモーメント及び壁閉じのモーメントが生じるが、これらは互いに打ち消し合い、壁開きのモーメントが減少する。よって、離型後のプレス成形品におけるスプリングバックを低減させることができる。その結果、プレス成形品の寸法精度を向上させることができる。また、第1の構成に係る金型を用いて素材にプレス加工を施す際には、通常の型閉じ操作を行うだけでよく、ダイを特別な方向に移動させるためのカム機構等は不要である。よって、金型を簡易な構造とすることができる。 In this way, the die according to the first configuration bends the material so as to form a convex shape on the side opposite to the direction in which the die approaches the punch, and gradually bends back the deflection of the material as the press working progresses. is configured as As a result, during press working, tensile stress can be generated on the punch side, and compressive stress can be generated on the die side, which is the opposite side of the punch, particularly in the portion of the material that will become the vertical wall of the press-formed product. At the bend formed by the punch shoulder, compressive stress is generated on the punch side and tensile stress is generated on the die side, so the stress generated by the unbending of the deflection cancels out the stress in the bend and reduces the stress in the bend. . When the press-formed product is formed from the raw material, the stress remaining in the bent part and the stress remaining in the unbent part cause a wall-opening moment and a wall-closing moment in the press-formed product after release from the mold. , they cancel each other and the wall opening moment is reduced. Therefore, it is possible to reduce the springback in the press-molded product after releasing the mold. As a result, the dimensional accuracy of the press-formed product can be improved. In addition, when pressing a material using the mold according to the first configuration, it is only necessary to perform a normal mold closing operation, and a cam mechanism or the like for moving the die in a special direction is unnecessary. be. Therefore, the mold can have a simple structure.
第1の構成では、ダイ肩の上端からダイ上部側面の下端までのダイの上下方向における長さをH1、ダイ上部側面の下端からダイ下部側面の下端までのダイの上下方向における長さをH2としたとき、H2/H1が1.0以上且つ5.0以下に設定されている。これにより、ダイ下部側面の長さが十分に確保されるため、プレス加工中、ダイ下部側面によって素材を幅方向の広範囲にわたり、大きくたわませることができる。よって、たわみの曲げ戻しによる応力及びモーメントの打ち消し合いの効果を有効に発揮させることができる。また、第1の構成では、H1をダイ肩の曲率半径よりも5.0mm以上大きくした上で、H2/H1を1.0以上且つ5.0以下としているため、ダイ上部側面の長さも確保することができる。よって、最終的にパンチ及びダイが閉じたとき、パンチ側面とダイ上部側面とで素材をしっかりと挟持することができ、最終的なプレス成形品の形状に素材を成形することができる。そのため、追加のプレス加工工程を実施する必要がなく、プレス成形品の製造における工数及びコストを低減させることができる。 In the first configuration, the length in the vertical direction of the die from the upper end of the die shoulder to the lower end of the upper side of the die is H1, and the length in the vertical direction of the die from the lower end of the upper side of the die to the lower end of the lower side of the die is H2. , H2/H1 is set to 1.0 or more and 5.0 or less. As a result, a sufficient length of the lower side surface of the die is ensured, so that the material can be largely deflected over a wide range in the width direction by the lower side surface of the die during press working. Therefore, it is possible to effectively exhibit the effect of canceling out the stress and moment due to the bending return of the deflection. In addition, in the first configuration, H1 is 5.0 mm or more larger than the radius of curvature of the die shoulder, and H2/H1 is set to 1.0 or more and 5.0 or less, so the length of the upper side of the die is secured. can do. Therefore, when the punch and the die are finally closed, the material can be firmly held between the side surfaces of the punch and the upper side surface of the die, and the material can be molded into the shape of the final press-molded product. Therefore, there is no need to perform an additional press working step, and the man-hours and costs in manufacturing the press-formed product can be reduced.
H2/H1が5.0を超える場合、ダイ側面において、金型の幅方向で外側に向かって凹の形状を有するダイ下部側面が占める割合が過大となり、ダイ下部側面によって素材をたわませる効果は飽和する。また、H2/H1が5.0を超える場合、金型の製造等にかかるコストも増加する。そのため、第1の構成のように、H2/H1は5.0以下であることが好ましい。 When H2/H1 exceeds 5.0, the ratio of the die lower side surface having a concave shape toward the outside in the width direction of the mold occupies an excessive amount, and the die lower side surface bends the material. saturates. Moreover, when H2/H1 exceeds 5.0, the cost of manufacturing the mold increases. Therefore, H2/H1 is preferably 5.0 or less as in the first configuration.
ダイ下部側面は、第1接続部と、第2接続部と、中間部とを含んでいてもよい。第1接続部は、ダイ上部側面の下端に連続して設けられ、ダイ下部側面をダイ上部側面に接続する。第2接続部は、ダイ下部側面の下端を含み、ダイ下部側面をダイフランジ面に接続する。中間部は、第1接続部と第2接続部との間に配置され、第1接続部よりも幅方向で外側に位置づけられる(第2の構成)。 The die bottom side may include a first connecting portion, a second connecting portion, and an intermediate portion. The first connection part is continuously provided at the lower end of the die upper side surface and connects the die lower side surface to the die upper side surface. The second connecting portion includes a lower end of the die lower side and connects the die lower side to the die flange surface. The intermediate portion is arranged between the first connection portion and the second connection portion and is positioned outside the first connection portion in the width direction (second configuration).
第1接続部は、例えば、ダイの横断面視で円弧状をなす。この場合、第1接続部は、1.0mm以上且つ10.0mm以下の曲率半径を有することが好ましい(第3の構成)。 The first connecting portion has, for example, an arc shape in a cross-sectional view of the die. In this case, the first connecting portion preferably has a radius of curvature of 1.0 mm or more and 10.0 mm or less (third configuration).
第3の構成では、ダイ下部側面のうち、当該ダイ下部側面をダイ上部側面に接続する第1接続部の曲率半径が10.0mm以下に設定されている。この場合、所定の大きさを有するダイ側面において、第1接続部、及び第1接続部を含むダイ下部側面が占める割合が大きくなり過ぎず、ダイ上部側面の長さを確保しやすくなる。よって、最終的にパンチ及びダイが閉じたとき、パンチ側面とダイ上部側面とで素材をより確実に挟持することができる。 In the third configuration, the radius of curvature of the first connecting portion connecting the die lower side surface to the die upper side surface is set to 10.0 mm or less. In this case, the ratio of the first connection portion and the lower side surface of the die including the first connection portion to the side surface of the die having a predetermined size does not become too large, and the length of the upper side surface of the die can be easily secured. Therefore, when the punch and die are finally closed, the material can be more reliably held between the punch side surface and the die upper side surface.
プレス加工中に第1接続部が素材に接触した際、第1接続部が食い込んだ痕(食込み痕)や曲げ癖が素材に残ることがある。これに対して、第3の構成では、第1接続部の曲率半径が1.0mm以上に設定されている。よって、食込み痕や曲げ癖が素材に残るのを回避することができる。 When the first connecting portion contacts the material during press working, the material may be left with a mark of the first connecting portion biting (biting mark) or a bending habit. On the other hand, in the third configuration, the radius of curvature of the first connecting portion is set to 1.0 mm or more. Therefore, it is possible to avoid leaving bite marks and bending habits on the material.
中間部は、第1接続部に対して金型の幅方向で外側に向かって凹の形状を有する曲面を含んでいてもよい(第4の構成)。この場合において、ダイ上部側面の下端からダイ下部側面の下端までの上記幅方向における長さをW2としたとき、H2/W2は1.0以上且つ5.0以下であることが好ましい(第5の構成)。 The intermediate portion may include a curved surface that is concave outward in the width direction of the mold with respect to the first connection portion (fourth configuration). In this case, when the length in the width direction from the lower end of the upper side surface of the die to the lower end of the lower side surface of the die is W2, H2/W2 is preferably 1.0 or more and 5.0 or less (fifth configuration).
H2/W2が1.0未満である場合、すなわちH2に対してW2が大きい場合、ダイ下部側面によって素材をたわませる効果は飽和する。また、H2/W2が1.0未満である場合、金型の製造等にかかるコストも増加する。一方、H2/W2が5.0を超える場合、H2に対してW2が小さくなるため、ダイ下部側面によって素材をたわませる効果は小さくなる。よって、ダイ下部側面の中間部を主に曲面で構成するときは、第5の構成のように、H2/W2が1.0以上且つ5.0以下であることが好ましい。 When H2/W2 is less than 1.0, that is, when W2 is greater than H2, the effect of bending the material by the die lower side surface saturates. Moreover, when H2/W2 is less than 1.0, the cost of manufacturing the mold increases. On the other hand, when H2/W2 exceeds 5.0, W2 becomes smaller than H2, so the effect of bending the material by the lower side surface of the die becomes small. Therefore, when the intermediate portion of the die lower side surface is mainly curved, it is preferable that H2/W2 is 1.0 or more and 5.0 or less as in the fifth configuration.
中間部は、水平面に対して傾斜する傾斜面を含んでいてもよい(第6の構成)。当該傾斜面が水平面となす角度は、パンチ側面が鉛直面となす角度をθ°とすると、(50-θ)°以上且つ(78-θ)°以下であることが好ましい(第7の構成)。 The intermediate portion may include an inclined surface that is inclined with respect to the horizontal plane (sixth configuration). The angle formed by the inclined surface with the horizontal plane is preferably (50−θ)° or more and (78−θ)° or less, where θ° is the angle formed by the punch side surface with the vertical plane (seventh configuration). .
ダイ下部側面の中間部が主に傾斜面で構成されている場合、水平面に対する傾斜面の角度が大きすぎると、ダイ下部側面の凹みの程度は小さくなる。よって、ダイ下部側面によって素材をたわませる効果は小さくなる。一方、水平面に対する傾斜面の角度が小さすぎると、当該効果は飽和する。また、水平面に対する傾斜面の角度が小さくなるほどダイ下部側面の凹みの程度が大きくなるため、金型が大型化し、金型の製造等にかかるコストが増加する。よって、中間部に含まれる傾斜面が水平面に対してなす角度は、第7の構成のように、パンチ側面が鉛直面に対してなす角度をθ°とすると、(50-θ)°以上且つ(78-θ)°以下であることが好ましい。 When the intermediate portion of the lower side surface of the die is mainly composed of an inclined surface, if the angle of the inclined surface with respect to the horizontal plane is too large, the degree of depression of the lower side surface of the die becomes small. Therefore, the effect of bending the material by the lower side surface of the die is reduced. On the other hand, if the angle of the inclined plane with respect to the horizontal plane is too small, the effect is saturated. In addition, the smaller the angle of the inclined surface with respect to the horizontal plane, the greater the extent of the depression of the lower side surface of the die, which increases the size of the mold and increases the cost of manufacturing the mold. Therefore, the angle formed by the inclined surface included in the intermediate portion with respect to the horizontal plane is (50−θ)° or more, where θ° is the angle formed by the side surface of the punch with respect to the vertical plane as in the seventh configuration. It is preferably (78-θ)° or less.
パンチ及びダイが閉じた状態にあるときのパンチ側面とダイ上部側面との間のクリアランスは、素材の板厚よりも小さくてもよい(第8の構成)。当該クリアランスは、板厚の0.85倍以上且つ0.95倍以下であることが好ましい(第9の構成)。 The clearance between the punch side surface and the die upper side surface when the punch and die are in a closed state may be smaller than the plate thickness of the material (eighth configuration). The clearance is preferably 0.85 times or more and 0.95 times or less the plate thickness (ninth configuration).
第8及び第9の構成では、パンチ側面とダイ上部側面との間のクリアランスが素材の板厚よりも小さくなっている。そのため、最終的にパンチ及びダイが閉じたとき、パンチ側面とダイ上部側面との間で素材が強く挟持され、素材のたわみがよりしっかりと曲げ戻される。この場合、素材のうちプレス成形品の縦壁となる部分において、パンチ側により大きな引張応力を生じさせるとともに、パンチの反対側であるダイ側により大きな圧縮応力を生じさせることができる。よって、これらの応力が曲げ部の応力を打ち消す効果を高めることができる。その結果、離型後のプレス成形品におけるスプリングバックをより低減させることができ、プレス成形品の寸法精度をさらに向上させることができる。 In the eighth and ninth configurations, the clearance between the punch side surface and the die upper side surface is smaller than the plate thickness of the material. Therefore, when the punch and die are finally closed, the material is strongly clamped between the side surface of the punch and the upper side surface of the die, and the flexure of the material is more firmly bent back. In this case, a greater tensile stress can be generated on the punch side and a greater compressive stress can be generated on the die side, which is the opposite side of the punch, in the portion of the material that will become the vertical wall of the press-formed product. Therefore, it is possible to enhance the effect of these stresses canceling out the stress in the bent portion. As a result, it is possible to further reduce the springback in the press-formed product after releasing from the mold, and to further improve the dimensional accuracy of the press-formed product.
実施形態に係る金型では、板状の素材のプレス加工において最終的にパンチ及びダイが閉じたとき、パンチ側面とダイ上部側面とで素材が挟持される一方、凹状のダイ下部側面は実質的に素材に接触しない。そのため、素材のうちプレス成形品の縦壁となる部分に対して荷重を集中的に与えることができる。特に、第8及び第9の構成のように、パンチ側面とダイ上部側面との間のクリアランスが素材の板厚よりも小さい場合、素材のうちプレス成形品の縦壁となる部分をより強く押圧することができる。 In the mold according to the embodiment, when the punch and the die are finally closed in the press working of the plate-shaped material, the material is sandwiched between the side surface of the punch and the upper side surface of the die, while the lower side surface of the concave die is substantially Do not touch the material directly. Therefore, the load can be applied intensively to the portion of the material that will be the vertical wall of the press-formed product. In particular, as in the eighth and ninth configurations, when the clearance between the side surface of the punch and the upper side surface of the die is smaller than the plate thickness of the material, the portion of the material that will become the vertical wall of the press-formed product is pressed more strongly. can do.
特許文献2のように、ダイを斜め下に移動させるカム機構では、型剛性により、素材を板厚方向に強く押圧することは困難である。これに対して、第8及び第9の構成では、カム機構を使用せず、パンチ側面とダイ上部側面との間のクリアランスを素材の板厚よりも小さく設定している。これにより、素材を板厚方向に強く押圧することが可能となる。よって、素材のうちプレス成形品の縦壁となる部分においてより大きな応力を発生させることができ、当該応力によって曲げ部の応力を打ち消す効果を高めることができる。その結果、離型後のプレス成形品におけるスプリングバックをより低減させることができ、プレス成形品の寸法精度をさらに向上させることができる。 With a cam mechanism that moves the die obliquely downward, as in Patent Document 2, it is difficult to strongly press the material in the plate thickness direction due to the rigidity of the die. On the other hand, in the eighth and ninth configurations, the cam mechanism is not used, and the clearance between the side surface of the punch and the upper side surface of the die is set smaller than the plate thickness of the material. This makes it possible to strongly press the material in the plate thickness direction. Therefore, it is possible to generate a greater stress in the portion of the material that will become the vertical wall of the press-formed product, and the stress can enhance the effect of canceling out the stress in the bent portion. As a result, it is possible to further reduce the springback in the press-formed product after releasing from the mold, and to further improve the dimensional accuracy of the press-formed product.
上記金型は、さらに、パンチ頂面に対応するパッドを備えていてもよい(第10の構成)。 The mold may further include a pad corresponding to the top surface of the punch (tenth configuration).
第10の構成に係る金型は、パンチ及びダイに加え、パッドを備える。この場合、パンチ頂面とパッドとで素材を押さえた状態で、ダイをパンチに相対的に接近させることができる。よって、プレス加工中における素材の位置ずれを防止することができる。また、パッドで素材を押さえた状態で素材の成形を行うことで、プレス成形品の天板の形状を精度よく成形することができる。 A mold according to the tenth configuration includes a pad in addition to the punch and die. In this case, the die can be brought relatively close to the punch while the material is pressed by the top surface of the punch and the pad. Therefore, it is possible to prevent the positional displacement of the material during press working. Further, by forming the material while pressing the material with the pad, the shape of the top plate of the press-molded product can be accurately formed.
実施形態に係るプレス装置は、板状の素材からプレス成形品を製造する。プレス装置は、上記金型を備える。プレス装置は、パンチ頂面上に配置された素材をパンチ頂面及びパッドによって挟持した状態で、パンチ及びダイによる素材の成形が開始されるように構成されている(第11の構成)。 A press apparatus according to an embodiment manufactures a press-molded product from a plate-shaped material. A press device includes the mold described above. The press apparatus is configured such that the punch and die start forming the material while the material placed on the punch top surface is sandwiched between the punch top surface and the pad (eleventh configuration).
上記プレス装置は、さらに、ダイホルダを備える。ダイホルダは、ダイ及びパッドを一体で移動可能に支持する。パッドは、伸縮可能な弾性部材によってダイホルダに連結されている(第12の構成)。 The press device further includes a die holder. The die holder integrally and movably supports the die and the pad. The pad is connected to the die holder by a stretchable elastic member (12th configuration).
実施形態に係る製造方法は、プレス成形品の製造方法である。製造方法は、上記金型を準備する第1準備工程と、板状の素材を準備する第2準備工程と、金型を用いて素材をプレス成形品に成形する成形工程と、を備える。成形工程は、パンチ頂面上に素材を配置した後、ダイをパンチに対して相対的に接近させ、ダイ下部側面を素材に接触させることで素材をたわませる工程と、素材をたわませた状態でダイをパンチにさらに接近させ、ダイ上部側面を素材に接触させる工程と、ダイ上部側面を素材に接触させたまま、ダイをパンチにさらに接近させることにより、ダイ上部側面によって素材のたわみを曲げ戻す工程と、パンチ及びダイを閉じ、パンチ肩とダイ肩との間、及びパンチ側面とダイ上部側面との間で素材を挟持する工程とを含む。素材は、パンチ及びダイが完全に閉じたとき、パンチ頂面、パンチ肩、及びパンチ側面に沿った形状となる(第13の構成)。 A manufacturing method according to an embodiment is a method for manufacturing a press-formed product. The manufacturing method includes a first preparation step of preparing the mold, a second preparation step of preparing a plate-shaped material, and a molding step of molding the material into a press-molded product using the mold. In the forming process, after placing the material on the top surface of the punch, the die is moved relatively close to the punch, and the lower side of the die is brought into contact with the material to bend the material. The material is deflected by the upper side of the die by bringing the die closer to the punch and bringing the upper side of the die into contact with the material, and bringing the die closer to the punch while keeping the upper side of the die in contact with the material. and closing the punch and die to clamp the material between the punch shoulder and the die shoulder and between the punch side and the die top side. When the punch and die are completely closed, the material takes a shape along the punch top surface, punch shoulder and punch side surface (13th configuration).
上記製造方法において、第1準備工程では、パンチ及びダイに加えてパッドを備える金型が準備されてもよい。この場合、成形工程では、パンチ頂面上に配置された素材をパンチ頂面及びパッドによって挟持した状態で、ダイ下部側面によって素材をたわませることが好ましい(第14の構成)。 In the manufacturing method described above, in the first preparing step, a mold including a pad in addition to the punch and die may be prepared. In this case, in the forming process, it is preferable that the material placed on the top surface of the punch is held between the top surface of the punch and the pad and bent by the lower side surface of the die (14th configuration).
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.
<第1実施形態>
[プレス装置の構成]
図1は、本実施形態に係る金型10の概略構成を示す横断面図である。横断面とは、金型10の長手方向に対して実質的に垂直な平面で切断した断面である。以下の説明では、図1の紙面における上下方向を金型10の上下方向といい、図1の紙面における左右方向、すなわち金型10の長手方向及び上下方向からなる平面に対して実質的に垂直な方向を金型10の幅方向という。また、図1の紙面上での左側及び右側を単に左側及び右側という場合がある。
<First Embodiment>
[Composition of press device]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a
金型10は、板状の素材(金属板)にプレス加工を施すために用いられる。金型10によって素材をプレス加工することにより、例えば自動車の足回り部品であるプレス成形品を製造することができる。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。
The
図1を参照して、素材に対してプレス加工を施すに際し、金型10は、プレス装置20に取り付けられる。金型10は、パンチ11と、ダイ12L,12Rと、パッド13とを備えている。本実施形態において、金型10の上型であるダイ12L,12R、及びパッド13は、プレス装置20により、鉛直方向に移動する。鉛直方向に引かれた直線を金型10の横断面に投影したとき、当該直線の方向と金型10の横断面視での上下方向とが一致する。金型10が、側面視で直線的な形状を有するプレス成形品を成形するものである場合、鉛直方向と金型10の横断面視での上下方向とが金型10の全長にわたって常に一致する。
Referring to FIG. 1, a
パンチ11は、パンチ頂面111と、パンチ肩112L,112Rと、パンチ側面113L、113Rとを含む。
図1に示す例において、パンチ頂面111は、実質的に平坦な面である。ただし、パンチ頂面111には、パンチ11の長手方向に延びる溝部又は段部(段差)が形成されていてもよい。溝部又は段部は、パンチ11の長手方向において、パンチ頂面111の全体にわたって延びていてもよいし、パンチ頂面111の一部に設けられていてもよい。
In the example shown in FIG. 1, the punch
金型10の幅方向において、パンチ頂面111の両隣にはパンチ肩112L,112R及びパンチ側面113L、113Rが設けられている。パンチ肩112L及びパンチ側面113Lは、パンチ頂面111の左側に配置されている。パンチ肩112R及びパンチ側面113Rは、パンチ頂面111の右側に配置されている。
Punch shoulders 112L, 112R and punch side surfaces 113L, 113R are provided on both sides of the punch
パンチ肩112L,112Rは、パンチ頂面111に連続して設けられる。より詳細には、パンチ肩112Lは、パンチ頂面111の左側縁に連続し、パンチ肩112Rは、パンチ頂面111の右側縁に連続する。パンチ肩112L,112Rは、それぞれ、パンチ頂面111とパンチ側面113L、113Rとの間の角部(稜線部)を構成する。パンチ肩112L,112Rの各々は、例えば、パンチ11の横断面視で実質的に円弧状をなす。
The punch shoulders 112L and 112R are provided continuously on the punch
ここで、本実施形態において、実質的に円弧状とは、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概念である。本実施形態では、楕円曲線やスプライン曲線等、真円の一部を構成する曲線以外の滑らかな曲線について、その曲率半径は、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こととする。 Here, in the present embodiment, the term “substantially arcuate” is a concept that includes not only curves forming part of a perfect circle, but also smooth curves such as elliptical curves and spline curves. In this embodiment, for a smooth curve other than a curve forming part of a perfect circle, such as an elliptic curve or a spline curve, the radius of curvature is the radius of a circle that passes through three points: both ends of the curve and the midpoint of the curve. defined by
パンチ11の横断面視で、パンチ側面113Lは、左のパンチ肩112Lから下方に延びている。パンチ11の横断面視で、パンチ側面113Rは、右のパンチ肩112Rから下方に延びている。本実施形態の例では、パンチ11の横断面で見て、パンチ側面113L,113Rは、下方に向かうにつれて互いに離間するように上下方向に対して傾斜している。ただし、パンチ側面113L,113Rは、パンチ11の横断面で見て、実質的に上下方向に延びていてもよい。
In cross-sectional view of the
パンチ側面113L,113Rが鉛直面となす角度θL,θR(°)は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。角度θL,θRは、それぞれ0°以上である。角度θL,θRは、それぞれ20°以下であることが好ましい。パンチ側面113L,113Rが鉛直面となす角度θL,θRとは、上下方向及び幅方向からなる平面でパンチ11を切断した断面において、パンチ側面113L,113Rと上下方向とがなす角度(鋭角側)である。鉛直面は、鉛直方向と長手方向とからなる平面、又は上下方向と長手方向とからなる平面で金型10を切断したときの断面である。鉛直面を金型10の横断面に投影すると、上下方向に延びる直線となる。
The angles θ L and θ R (°) formed between the punch side surfaces 113L and 113R and the vertical plane may be the same or different. Each of the angles θ L and θ R is 0° or more. It is preferable that each of the angles θ L and θ R is 20° or less. The angles θ L and θ R formed by the punch side surfaces 113L and 113R with the vertical plane are angles (acute angles) formed between the punch side surfaces 113L and 113R and the vertical direction in a cross section obtained by cutting the
金型10がプレス装置20に取り付けられたとき、ダイ12L,12Rは、パンチ11の上方に位置づけられる。また、金型10がプレス装置20に取り付けられたとき、ダイ12L,12Rは、金型10の幅方向においてパッド13の両隣に位置づけられる。ダイ12Lは、パッド13の左側に配置される。ダイ12Rは、パッド13の右側に配置される。
The dies 12L and 12R are positioned above the
左側のダイ12Lは、ダイ肩121Lと、ダイ側面122Lと、ダイフランジ面123Lとを含む。右側のダイ12Rは、ダイ肩121Rと、ダイ側面122Rと、ダイフランジ面123Rとを含む。
Left die 12L includes die
左側のダイ肩121Lは、左側のパンチ肩112Lに対応して設けられる。すなわち、ダイ肩121Lは、パンチ11及びダイ12L,12Rが閉じたとき、パンチ肩112Lとの間で素材を挟持することができる形状を有する。同様に、右側のダイ肩121Rは、右側のパンチ肩112Rに対応して設けられる。すなわち、ダイ肩121Rは、パンチ11及びダイ12L,12Rが閉じたとき、パンチ肩112Rとの間で素材を挟持することができる形状を有する。
The left die
ダイ肩121L,121Rは、それぞれ、ダイ12L,12Rの横断面視で実質的に円弧状をなす。ダイ肩121L,121Rの曲率半径は、対応するパンチ肩112L,112Rの曲率半径との関係で決定することができる。例えば、ダイ肩121Lの曲率半径をRd1、パンチ肩112Lの曲率半径をRp、素材の板厚をtとしたとき、Rd1≦Rp+tであることが好ましい。同様に、ダイ肩121Rの曲率半径をRd1、パンチ肩112Rの曲率半径をRp、プレス加工に供される素材の板厚をtとしたとき、Rd1≦Rp+tであることが好ましい。ただし、左側のダイ肩121Lの曲率半径Rd1及びパンチ肩112Lの曲率半径Rpは、右側のダイ肩121Rの曲率半径Rd1及びパンチ肩112Rの曲率半径Rpと必ずしも同一でなくてもよい。
The die shoulders 121L and 121R are substantially arcuate in cross-sectional view of the dies 12L and 12R, respectively. The radius of curvature of the die shoulders 121L, 121R can be determined in relation to the radius of curvature of the corresponding punch shoulders 112L, 112R. For example, when the radius of curvature of the
左側のダイ側面122Lは、左側のパンチ側面113Lに対応して設けられる。すなわち、ダイ側面122Lは、パンチ11及びダイ12L,12Rが閉じたとき、ダイ側面122Lの一部分とパンチ側面113Lとの間で素材を挟持することができる形状を有する。右側のダイ側面122Rは、右側のパンチ側面113Rに対応して設けられる。すなわち、ダイ側面122Rは、パンチ11及びダイ12L,12Rが閉じたとき、ダイ側面122Rの一部分とパンチ側面113Rとの間で素材を挟持することができる形状を有する。ダイ側面122L,122Rの各々は、ダイ上部側面122aと、ダイ下部側面122bとを有する。
The left die
ダイフランジ面123L,123Rは、ダイ側面122L,122Rから金型の幅方向において外側に延在している。ダイフランジ面123Lは、左側のダイ下部側面122bに連続して設けられている。ダイフランジ面123Rは、右側のダイ下部側面122bに連続して設けられている。
The
以下、図2を参照して、ダイ上部側面122a及びダイ下部側面122bの構成について説明する。図2は、金型10のうち右側のダイ12Rを拡大して示す横断面図である。
Hereinafter, configurations of the die
ダイ上部側面122aは、ダイ肩121Rに連続して設けられている。ダイ上部側面122aは、ダイ12Rの横断面視でダイ肩121Rから下方に延びている。ダイ上部側面122aは、ダイ12Rの横断面視で実質的に直線状を有する。
The die
上下方向及び幅方向からなる平面でダイ12Rを切断した断面において、ダイ上部側面122aと上下方向とがなす角度は、パンチ側面113Rの角度θRと実質的に等しい。本実施形態の例では、ダイ上部側面122aは、パンチ側面113Rに対応して、ダイ12Rの横断面視で上下方向に対して傾斜している。より具体的には、ダイ上部側面122aは、下方に向かうにつれて金型10の幅方向外側に広がるように上下方向に対して傾斜している。
In a cross section obtained by cutting the
ダイ下部側面122bは、ダイ上部側面122aとダイフランジ面123Rとの間に配置されている。ダイ下部側面122bは、ダイ上部側面122aに対し、金型10の幅方向で外側に向かって凹の形状を有する。すなわち、ダイ下部側面122bは、ダイ側面122Rのうち、ダイ上部側面122aと比較して金型10の幅方向において外側に凹んだ領域である。ダイ下部側面122bは、図2において二点鎖線で示すダイ上部側面122aの延長線よりも金型10の幅方向において外側に配置されている。
The die
ダイ下部側面122bは、接続部122c,122dと、中間部122eとを含む。ダイ下部側面122bにおいて、接続部122c,122dは、中間部122eを挟んで設けられる。接続部122cは、中間部122eの上方に配置されている。接続部122dは、中間部122eの下方に配置されている。
The die
上側の接続部122cは、ダイ上部側面122aの下端に連続して設けられる。接続部122cは、ダイ下部側面122bをダイ上部側面122aに接続する。接続部122cは、ダイ上部側面122aとダイ下部側面122bの中間部122eとの間の角部を構成する。本実施形態では、接続部122cは、ダイ12Rの横断面視で実質的に円弧状をなす。接続部122cにより、ダイ上部側面122aとダイ下部側面122bとが滑らかに接続される。接続部122cは、1.0mm以上且つ10.0mm以下の曲率半径Rd2を有することが好ましい。接続部122cの曲率半径Rd2は、1.0mm以上且つ4.0mm以下であることがより好ましい。
The upper connecting
下側の接続部122dは、ダイ下部側面122bの下端を含んでいる。接続部122dは、ダイ下部側面122bをダイフランジ面123Rに接続する。接続部122dは、ダイ下部側面122bの中間部122eとダイフランジ面123Rとの間の角部を構成する。本実施形態では、接続部122dは、ダイ12Rの横断面視で実質的に円弧状をなす。接続部122dにより、ダイ下部側面122bとダイフランジ面123Rとが滑らかに接続される。接続部122dは、素材に食込み痕を残すのを防止する観点から、1.0mm以上の曲率半径Rd3を有することが好ましい。また、接続部122dは、金型10の大型化を防止してコストを低減する観点から、16.0mm以下の曲率半径Rd3を有することが好ましい。接続部122dの曲率半径Rd3は、1.0mm以上且つ4.0mm以下であることがより好ましい。
The lower connecting
中間部122eは、接続部122cと接続部122dとの間に配置されている。中間部122eは、上側の接続部122cよりも金型10の幅方向で外側に位置づけられる。すなわち、中間部122eは、ダイ上部側面122a、及びダイ上部側面122aとの接続部122cと比較して、金型10の幅方向において外側に凹んでいる。
The
本実施形態では、中間部122eは、主に曲面で構成されている。この曲面は、例えば、上側の接続部122cに対して金型10の幅方向で外側に向かって凹の形状を有する。中間部122eを構成する曲面の形状は、例えば、ダイ12Rの横断面視で円弧状、楕円弧状、又は放物線状等である。
In this embodiment, the
引き続き図2を参照して、ダイ肩121Rの上端からダイ上部側面122aの下端までのダイ12Rの上下方向における長さをダイ側面122Rの上部高さH1と定義する。また、ダイ上部側面122aの下端からダイ下部側面122bの下端までのダイ12Rの上下方向における長さを下部高さH2と定義する。ダイ肩121Rの上端は、ダイ側面122Rと反対側のダイ肩121RのR止まりである。本実施形態の例において、ダイ上部側面122aの下端は、ダイ下部側面122bの接続部122cの上側のR止まりと一致する。また、ダイ下部側面122bの下端は、接続部122dのダイフランジ面123R側のR止まりである。
Still referring to FIG. 2, the length in the vertical direction of the
ダイ側面122Rの上部高さH1は、ダイ肩121Rの曲率半径Rd1よりも5.0mm以上大きい。上部高さH1に対する下部高さH2の比率:H2/H1は、1.0以上且つ5.0以下となっている。
The top height H1 of the
ダイ上部側面122aの下端からダイ下部側面122bの下端までの金型10の幅方向における長さを凹幅W2と定義する。凹幅W2は、ダイ上部側面122aに対して凹状のダイ下部側面122bの深さである。凹幅W2に対する下部高さH2の比率:H2/W2は、1.0以上且つ5.0以下であることが好ましい。
The length in the width direction of the
ダイ12Rを横断面で見たとき、ダイ下部側面122bの中間部122eの線長をLとすると、線長Lは、1.03×A以上であることが好ましく、1.08×A以上であることがより好ましい。パラメータAは、以下の式で表される。
A=((H2-Rd2-Rd3)2+(W2-Rd2-Rd3)2)0.5
When the
A=((H2-Rd2-Rd3) 2 +(W2-Rd2-Rd3) 2 ) 0.5
図1に戻り、左側のダイ12Lは、実質的に、右側のダイ12Rを左右反転させた構成を有する。すなわち、左右のダイ12L,12Rにおいて、ダイ上部側面122a及びダイ下部側面122bの基本的な構成は共通している。よって、左側のダイ12Lについては、ダイ上部側面122a及びダイ下部側面122bの詳細な説明を省略する。なお、ダイ12L,12Rは、完全に左右対称の形状を有する必要はない。左側のダイ12Lの各部の寸法は、右側のダイ12Rと同様に好ましい範囲に設定されていればよく、右側のダイ12Rの各部の寸法と一致していなくてもよい。
Returning to FIG. 1, the left die 12L substantially has a configuration in which the right die 12R is horizontally reversed. That is, the die
金型10がプレス装置20に取り付けられたとき、パッド13は、パンチ11の上方、且つ左右のダイ12L,12Rの間に位置づけられる。このとき、パッド13は、パンチ頂面111に対向する。より詳細には、パッド13の下面がパンチ頂面111に対向する。パッド13の下面は、パンチ頂面111に対応する形状を有する。本実施形態では、パッド13の下面は、パンチ頂面111に対応して、平坦な面となっている。例えば、パンチ頂面111に溝部が形成されている場合、パッド13の下面には当該溝部に対応する凸部が形成される。例えば、パンチ頂面111に段部が形成されている場合、パッド13の下面には当該段部に対応する段部が形成される。
When the die 10 is attached to the
プレス装置20は、金型10を用い、板状の素材からプレス成形品を成形する装置である。プレス装置20は、金型10に加え、例えば、パンチホルダ21と、ボルスタ22と、ダイホルダ23と、スライド24とを備えている。
The
ボルスタ22は、パンチホルダ21を介してパンチ11を支持している。より具体的には、ボルスタ22の上面にパンチホルダ21が固定され、このパンチホルダ21上にパンチ11が配置されている。パンチホルダ21とボルスタ22との間には、上下方向におけるパンチ11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。
Bolster 22 supports punch 11 via
左右のダイ12L,12R及びパッド13は、ダイホルダ23を介してスライド24に支持されている。より具体的には、スライド24の下面にダイホルダ23が固定され、ダイホルダ23の下面にダイ12L,12Rが固定されている。上下方向におけるダイ12L,12Rの位置を調整するため、スライド24とダイホルダ23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。パッド13は、伸縮可能な弾性部材25によって、ダイホルダ23に連結されている。弾性部材25は、例えば、ばね、又はガスシリンダ等の流体圧シリンダで構成されている。パッド13は、プレス装置20が備えるアクチュエータ(図示略)に取り付けられていてもよい。ただし、弾性部材25を用いる方式の方がアクチュエータ式よりもプレス装置20を簡易な構造とすることができる。
The left and right dies 12L, 12R and
スライド24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11に対して昇降可能に構成されている。スライド24の昇降に伴い、ダイホルダ23も昇降する。ダイホルダ23の昇降に伴い、ダイ12L,12R及びパッド13がパンチ11に対して昇降する。すなわち、ダイ12L,12R及びパッド13は、ダイホルダ23により、一体で移動可能に支持されている。
The
[プレス成形品の製造方法]
以下、金型10を用い、プレス成形品を製造する方法について図3A~図3Gを参照しつつ説明する。図3A~図3Gは、プレス成形品の製造方法を説明するための模式図である。本実施形態に係るプレス成形品の製造方法は、金型10を準備する工程と、板状の素材を準備する工程と、金型10を用いて素材をプレス成形品に成形する成形工程とを備える。
[Manufacturing method of press-molded product]
A method of manufacturing a press-molded product using the
(第1準備工程)
プレス成形品を製造するに際し、上述のように構成された金型10(図1及び図2)を準備しておく。金型10は、素材のプレス加工を開始する前に、プレス装置20に取り付けられる。
(First preparation step)
A metal mold 10 (FIGS. 1 and 2) configured as described above is prepared in order to manufacture a press-molded product. The
(第2準備工程)
また、プレス成形品を製造するに際し、図3Aに示すように板状の素材Mを準備する。素材Mは、金属板であり、典型的には鋼板である。素材Mの板厚tは、例えば、0.8mm以上、且つ4.0mm以下である。素材Mは、例えば、270MPa以上、且つ1470MPa以下の引張強さを有する。製造されるプレス成形品が自動車の足回り部品のうちアーム部品である場合、素材Mの引張強さは、通常、590MPa以上である。製造されるプレス成形品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、素材Mの引張強さは、通常、590MPa以上である。製造されるプレス成形品が自動車のボデー骨格部品のうち、フロントフロアトンネル部の概略U字状の補強部品である場合、素材Mの引張強さは、通常、590MPa以上である。
(Second preparation step)
Further, when manufacturing a press-formed product, a plate-shaped material M is prepared as shown in FIG. 3A. The material M is a metal plate, typically a steel plate. The plate thickness t of the material M is, for example, 0.8 mm or more and 4.0 mm or less. The material M has, for example, a tensile strength of 270 MPa or more and 1470 MPa or less. When the press-formed product to be manufactured is an arm part among automobile underbody parts, the tensile strength of the material M is usually 590 MPa or more. When the press-formed product to be manufactured is a frame part such as a ladder frame for an automobile, the tensile strength of the material M is usually 590 MPa or more. When the press-formed product to be manufactured is a substantially U-shaped reinforcing part for the front floor tunnel portion among automobile body frame parts, the tensile strength of the material M is usually 590 MPa or more.
(成形工程)
次に、金型10を用い、素材Mをプレス加工してプレス成形品に成形する。成形工程は、工程(a)~工程(d)を含んでいる。以下、工程(a)~工程(d)について具体的に説明する。
(Molding process)
Next, using the
(工程(a))
図3Bに示すように、素材Mのプレス加工を開始する際、プレス装置20に取り付けられたダイ12L,12R及びパッド13は上死点に位置する。この状態で、素材Mをパンチ頂面111上に配置する。工程(a)では、パンチ頂面111上に素材Mを配置した後、ダイ12L,12Rをパンチ11に対して相対的に接近させ、各ダイ下部側面122bを素材Mに接触させることで素材Mをたわませる。
(Step (a))
As shown in FIG. 3B, when starting press working of the material M, the dies 12L, 12R and the
より具体的に説明すると、図3Cに示すように、パンチ頂面111上に素材Mを配置した後、スライド24を降下させることにより、スライド24に支持されたダイ12L,12Rを素材M及びパンチ11に向かって降下させる。このとき、パッド13も、ダイ12L,12Rとともに素材M及びパンチ11に向かって降下する。パッド13は、パンチ頂面111上の素材Mに接触し、素材Mを押さえる。より詳細には、パッド13により、素材Mのうち、金型10の幅方向において中央に位置する部分が上方から押さえられる。
More specifically, as shown in FIG. 3C, after the material M is placed on the punch
図3Dに示すように、パッド13とパンチ頂面111とによって素材Mが挟持された状態で、スライド24をさらに降下させる。このとき、パッド13をスライド24に接続する弾性部材25が縮むことにより、ダイ12L,12Rはパッド13に対して相対的に降下する。これにより、ダイ側面122L,122Rのそれぞれのダイ下部側面122bが素材Mに接触する。各ダイ下部側面122bは、ダイフランジ面123L,123Rとの接続部122dで素材Mに接触した後、凹状の中間部122eで素材Mに接触する。素材Mは、ダイ12L,12Rの降下に伴い、凹状の中間部122eに案内されて、パンチ11に対するダイ12L,12Rの接近方向と反対側、すなわち上方に凸の形状となるように大きくたわんでいく。素材Mのうち、パッド13とパンチ頂面111とによって挟持された部位は浮き上がることなく、素材Mの成形が進んでいく。パッド13とパンチ頂面111によって素材Mが挟持された状態が、成形完了まで維持される。
As shown in FIG. 3D, the
(工程(b))
工程(b)では、素材Mをたわませた状態でダイ12L,12Rをパンチ11にさらに接近させ、各ダイ上部側面122aを素材Mに接触させる。より具体的には、図3Eに示すように、ダイ12L,12Rをさらに降下させ、各ダイ下部側面122bのうち、ダイ上部側面122aとの接続部122cを素材Mに接触させる。その後、ダイ12L,12Rをさらに降下させると、各ダイ上部側面122aが素材Mに接触する。
(Step (b))
In step (b), the dies 12L and 12R are brought closer to the
(工程(c))
工程(c)では、各ダイ上部側面122aを素材Mに接触させたまま、ダイ12L,12Rをパンチ11にさらに接近させることにより、各ダイ上部側面122aによって素材Mのたわみを曲げ戻す。図3Fに示すように、ダイ12L,12Rの降下に伴い、素材Mのたわみは、各ダイ上部側面122aとパンチ側面113L,113Rとの間で曲げ戻される。素材Mのたわみは、ダイ12L,12Rの降下が進み、ダイ12L,12Rがパンチ11に接近するにつれて徐々に縮小する。また、素材Mは、パンチ肩112L,112Rに巻き付いていく。
(Step (c))
In step (c), the dies 12L and 12R are brought closer to the
(工程(d))
工程(d)では、図3Gに示すように、パンチ11及びダイ12L,12Rを閉じ、パンチ肩112L,112Rとダイ肩121L,121Rとの間、及びパンチ側面113L,113Rと左右のダイ上部側面122a,122aとの間で素材Mを挟持する。これにより、素材Mはプレス成形品30となる。より具体的には、ダイ12L,12Rを下死点まで到達させることで、素材Mがパンチ肩112L,112Rとダイ肩121L,121Rとの間でプレスされ、プレス成形品の曲げ部が形成される。また、パンチ側面113Lと左側のダイ12Lのダイ上部側面122aとの間、パンチ側面113Rと右側のダイ12Rのダイ上部側面122aとの間で素材Mがプレスされ、プレス成形品30の両縦壁が形成される。このとき、素材Mの端部、つまりプレス成形品30の両縦壁の下端部は、ダイ側面122L,122Rに対して非接触である。ダイ12L,12Rが下死点まで到達したとき、素材Mのたわみは完全に曲げ戻されてプレス成形品30の両縦壁となる。
(Step (d))
In step (d), as shown in FIG. 3G, the
ダイ12Lが下死点に到達し、パンチ11及びダイ12Lが完全に閉じた状態にあるとき、パンチ側面113Lとダイ12Lのダイ上部側面122aとの間のクリアランスは、素材Mの板厚tよりも小さいことが好ましい。同様に、ダイ12Rが下死点に到達し、パンチ11及びダイ12Rが閉じた状態にあるとき、パンチ側面113Rとダイ12Rのダイ上部側面122aとの間のクリアランスは、素材Mの板厚tよりも小さいことが好ましい。より好ましくは、パンチ側面113L,113Rと左右のダイ上部側面122a,122aとの間のクリアランスは、素材Mの板厚tの0.85倍以上且つ0.95倍である。パンチ肩112L,112Rとダイ肩121L,121Rとの間のクリアランスは、典型的には、パンチ側面113L,113Rと左右のダイ上部側面122a,122aとの間のクリアランスと等しい。
When the
ダイ12L,12Rが下死点に到達し、パンチ11及びダイ12L,12Rが完全に閉じたとき、素材Mの全体がパンチ11に接触する。パンチ11及びダイ12L,12Rが完全に閉じたとき、素材Mは、パンチ頂面111、パンチ肩112L,112R、及びパンチ側面113L,113Rに沿った形状となる。したがって、上下方向及び幅方向からなる平面でパンチ11及び成形後の素材Mを切断した断面において、素材Mのうちパンチ側面113L,113Rに接触している部分、つまりプレス成形品30の両縦壁が上下方向となす角度(鋭角側)は、パンチ側面113L,113Rの角度θL,θRと実質的に同一となっている。
The entire material M contacts the
[プレス成形品]
図4は、本実施形態に係る製造方法によって製造されるプレス成形品30を例示する図である。プレス成形品30は、横断面視で概略U字状を有している。プレス成形品30は、天板31と、左右の縦壁32L,32Rと、左右の曲げ部33L,33Rとを含む。左の縦壁32Lの上端は、左の曲げ部33Lを介し、天板31の左側縁に接続されている。右の縦壁32Rの上端は、右の曲げ部33Rを介し、天板31の右側縁に接続されている。縦壁32L,32Rの下端は、それぞれ自由端である。
[Press molded product]
FIG. 4 is a diagram illustrating a press-formed
図4に示すプレス成形品30では、天板31が平坦な形状を有する。ただし、パンチ頂面111に溝部又は段部が設けられている場合、プレス成形品30の天板31には、パンチ頂面111に対応する溝部又は段部が形成される。天板31には、1つ以上の貫通孔が設けられていてもよい。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、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。天板31の貫通孔は、金型10によってプレス成形品30が成形された後に形成することができる。
In the press-formed
図4に示すプレス成形品30は、天板31側から見て(平面視で)直線的な形状を有する。また、図4に示すプレス成形品30は、縦壁32L又は縦壁32R側から見て(側面視で)直線的な形状を有する。しかしながら、図5に示すように、プレス成形品30は、平面視で湾曲又は屈曲する形状を有していてもよい。あるいは、図6に示すように、プレス成形品30は、側面視で湾曲又は屈曲する形状を有することもできる。
A press-formed
プレス成形品30の形状は、平面視で、直線部と湾曲部又は屈曲部とを2種以上組み合わせたものであってもよい。また、プレス成形品30の形状は、側面視で、直線部と湾曲部又は屈曲部とを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30は、例えば、平面視で三叉形状や四叉形状等、概略U字状の横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。プレス成形品30は、全体にわたり一様な横断面形状を有するものであってもよいし、横断面形状が途中で変化するものであってもよい。
The shape of the press-formed
[効果]
本実施形態に係る金型10を用いてプレス加工を実施する場合、板状の素材Mは、プレス成形品30に成形される過程で、各ダイ下部側面122bによって大きくたわむ。各ダイ下部側面122bは、ダイ上部側面122aに対して幅方向外側に凹の形状を有することで、上方に凸の形状となるように素材Mを案内してたわませる。パンチ11に対するダイ12L,12Rの接近が進行すると、素材Mが各ダイ上部側面122aに接触し、素材Mのたわみが徐々に曲げ戻される。素材Mのたわみは、パンチ11に対するダイ12L,12Rの接近に伴って縮小しつつ、パンチ側面113L,113Rと各ダイ上部側面122aとの隙間に残存する。最終的にパンチ11及びダイ12L,12Rが閉じたとき、素材Mのたわみは完全に曲げ戻されて消失し、パンチ肩112L,112Rとダイ肩121L,121Rとの間、及びパンチ側面113L,113Rと各ダイ上部側面122aとの間で素材Mが挟持される。
[effect]
When press working is performed using the
このように、本実施形態では、プレス加工の過程で上方に凸の形状となるように素材Mをたわませ、曲げ戻す。これにより、プレス加工中、素材Mのうち特にプレス成形品30の縦壁32L,32Rとなる部分において、パンチ11側に引張応力を生じさせ、パンチ11の反対側であるダイ12L,12R側に圧縮応力を生じさせることができる。一方、パンチ肩112L,112Rによって形成される曲げ部33L,33Rでは、プレス加工中、パンチ11側に圧縮応力が生じ、ダイ12L,12R側に引張応力が生じている。そのため、素材Mのたわみを曲げ戻すことで生じる応力は、曲げ部33L,33Rの応力と打ち消し合い、曲げ部33L,33Rの応力を減じる。成形下死点で曲げ部33L,33Rに残存する応力及び曲げ戻し部に残存する応力によって、金型10から取り外されたプレス成形品30では、壁開きのモーメントと壁閉じのモーメントとが生じて互いに打ち消し合う。よって、プレス成形品30において離型時に生じる壁開きのモーメントを小さくすることができる。その結果、プレス成形品30におけるスプリングバックを低減させることができ、プレス成形品30の寸法精度を向上させることができる。また、金型10を用いて素材Mにプレス加工を施す際には、ダイ12L,12Rを真下に降下させるだけでよい。したがって、ダイ12L,12Rを特別な方向に移動させるためのカム機構等は不要であり、金型10を簡易な構造とすることができる。
As described above, in the present embodiment, the material M is bent and bent back so as to form an upwardly convex shape during the press working process. As a result, during press working, a tensile stress is generated on the side of the
本実施形態に係る金型10では、ダイ側面122L,122Rの上部高さH1、ダイ側面122L,122Rの下部高さをH2としたとき、H2/H1が1.0以上且つ5.0以下に設定されている。これにより、ダイ側面122L,122Rのそれぞれにおいて凹状のダイ下部側面122bの長さが十分に確保されるため、プレス加工中、各ダイ下部側面122bによって素材Mを幅方向の広範囲にわたり、大きくたわませることができる。よって、たわみの曲げ戻しによる応力の打ち消し合いの効果を有効に発揮させることができる。
In the
本実施形態に係る金型10では、ダイ側面122Lの上部高さH1をダイ肩121Lの曲率半径Rd1よりも5.0mm以上大きくし、ダイ側面122Rの上部高さH1をダイ肩121Rの曲率半径Rd1よりも5.0mm以上大きくした上で、ダイ側面122L,122Rの各々について、上部高さH1に対する下部高さH2の比率:H2/H1を1.0以上且つ5.0以下に設定している。よって、各ダイ上部側面122aの長さも確保することができる。そのため、最終的にパンチ11及びダイ12L,12Rが閉じたとき、パンチ側面113L,113Rと各ダイ上部側面122aとで素材Mをしっかりと挟持することができる。これにより、素材Mのうちプレス加工中にたわんだ部位を曲げ戻すことができ、最終的なプレス成形品30の形状に素材Mを成形することができる。したがって、追加のプレス加工工程を実施する必要がなく、プレス成形品30の製造における工数及びコストを低減させることができる。
In the
プレス加工中に生じる曲げ部33L,33Rの応力や離型時に生じるモーメントを曲げ戻しによって打ち消すためには、パンチ肩112L、112Rの近傍にある各ダイ上部側面122aと、パンチ側面113L,113Rとの間で素材Mをしっかりと挟持することが重要である。本実施形態に係る金型10では、上述したように、各ダイ上部側面122aの長さを適切に確保したことで、パンチ側面113L,113Rと各ダイ上部側面122aとで素材Mをしっかりと挟持することができる。よって、プレス加工中に生じる曲げ部33L,33Rの応力や離型時に生じるモーメントを曲げ戻しによって効果的に打ち消すことができる。
In order to cancel the stress of the
H2/H1が5.0を超える場合、ダイ側面122L,122Rの各々において、凹状のダイ下部側面122bが占める割合が大きくなり、各ダイ下部側面122bによって素材Mをたわませる効果は飽和する。また、H2/H1が5.0を超える場合、金型10の製造等にかかるコストも増加する。よって、H2/H1は5.0以下であることが好ましい。
When H2/H1 exceeds 5.0, the concave die
本実施形態に係る金型10において、各ダイ下部側面122bのうちダイ上部側面122aとの接続部122cの曲率半径は、10.0mm以下に設定されることが好ましい。この場合、所定の大きさを有するダイ側面122L,122Rの各々において、接続部122c、及びこの接続部122cをダイ下部側面122bが占める割合が大きくなり過ぎず、ダイ上部側面122aの長さを確保しやすくなる。よって、最終的にパンチ11及びダイ12L,12Rが閉じたとき、パンチ側面113L,113Rと各ダイ上部側面122aとで素材Mをより確実に挟持することができる。
In the
また、本実施形態では、接続部122cの曲率半径が1.0mm以上に設定されることが好ましい。これにより、プレス加工中に接続部122cが素材Mに接触した際、素材Mに食込み痕や曲げ癖が残るのを回避することができる。
Moreover, in the present embodiment, it is preferable that the radius of curvature of the connecting
本実施形態では、各ダイ下部側面122bの中間部122eが曲面を含んでいる。中間部122eは、ダイ下部側面122bのダイ上部側面122a側の接続部122cに対し、金型10の幅方向で外側に向かって凹の形状を有する。この場合、ダイ側面122L,122Rの各々において、凹幅W2に対する下部高さH2の比率:H2/W2は、1.0以上且つ5.0以下であることが好ましい。H2/W2が小さくなるほど凹状の各ダイ下部側面122bによって素材Mをたわませる効果は向上するが、H2/W2が1.0未満となると、素材Mをたわませる効果は飽和する。また、H2/W2が1.0未満である場合、金型10の製造等にかかるコストも増加する。一方、H2/W2が5.0を超える場合、下部高さH2に対して凹幅W2が小さくなるため、素材Mをたわませる効果が低下する。
In this embodiment, the
本実施形態において、ダイ下部側面122bの中間部122eの線長Lが大きいほど、ダイ下部側面122bの凹みは大きくなる。ダイ下部側面122bの凹みが大きいほど、プレス加工中における素材Mのたわみが大きくなる。この場合、各ダイ上部側面122aと、パンチ側面113L,113Rとの間で素材Mをしっかりと挟持した際に、プレス加工中に生じる曲げ部33L,33Rの応力や離型時に生じるモーメントを曲げ戻しによってより効果的に打ち消すことができる。すなわち、線長Lが大きいほど、プレス成形品30の寸法精度は良好になる。よって、線長Lは、上述したパラメータAの1.03倍以上であることが好ましく、1.08倍以上であることがより好ましい。
In this embodiment, the larger the line length L of the
本実施形態に係る金型10において、パンチ側面113L,113Rと各ダイ上部側面122aとの間のクリアランスは、パンチ11及びダイ12L,12Rが閉じた状態で素材Mの板厚tよりも小さいことが好ましい。パンチ側面113L,113Rと各ダイ上部側面122aとの間のクリアランスは、板厚tの0.85倍以上且つ0.95倍以下であることが特に好ましい。これにより、成形工程で最終的にパンチ11及びダイ12L,12Rが閉じたとき、パンチ側面113L,113Rと各ダイ上部側面122aとの間で素材Mが強く挟持され、素材Mのたわみがより確実に曲げ戻される。この場合、素材Mのうちプレス成形品30の縦壁32L,32Rとなる部分において、パンチ11側により大きな引張応力を生じさせるとともに、ダイ12L,12R側により大きな圧縮応力を生じさせることができる。よって、これらの応力が曲げ部33L,33Rの応力を打ち消す効果を高めることができる。その結果、プレス成形品30におけるスプリングバックをより低減させることができ、プレス成形品30の寸法精度をさらに向上させることができる。
In the
本実施形態に係る金型10によって素材Mにプレス加工を施す場合、最終的にパンチ11及びダイ12L,12Rが閉じたとき、パンチ側面113L,113Rと各ダイ上部側面122aとで素材Mが挟持される。一方、各ダイ下部側面122bは実質的に素材Mに接触しない。これにより、素材Mのうちプレス成形品30の縦壁32L,32Rとなる部分に対して荷重を集中的に与えることができる。特に、パンチ側面113L,113Rと各ダイ上部側面122aとの間のクリアランスが素材Mの板厚tよりも小さい場合、素材Mのうちプレス成形品30の縦壁32L,32Rとなる部分をより強く押圧することができる。
When the material M is pressed by the die 10 according to this embodiment, when the
パンチ11及びダイ12L,12Rが完全に閉じたとき、各ダイ下部側面122bは実質的に素材Mに接触しない。すなわち、素材Mのうちプレス成形品30の縦壁32L,32Rの下端部となる部分は、パンチ側面113L,113Rとダイ側面122L,122Rとによって挟持されない。しかしながら、この部分ではプレス加工中に弾性変形しか生じず、塑性変形は生じない。そのため、素材Mのうちプレス成形品30の縦壁32L,32Rの下端部となる部分がパンチ側面113L,113Rとダイ側面122L,122Rとで挟持されなくても、パンチ11及びダイ12L,12Rが閉じたとき、素材Mがパンチ11に沿った形状に成形される。
Each die
パンチ11及びダイ12L,12Rが完全に閉じ、素材Mがプレス成形品30に成形されたとき、プレス成形品30の縦壁32L,32Rの下端部は、図3Gに示すようにパンチ側面113L,113Rと接触することが望ましい。すなわち、パンチ側面113L,113Rは、パンチ11及びダイ12L,12Rが完全に閉じたとき、プレス成形品30の縦壁32L,32Rの全体と接触する形状を有することが望ましい。ただし、パンチ側面113L,113Rは、その下部のみにおいてプレス成形品30の縦壁32L,32Rと接触しない形状を有していてもよい。例えば、図7に示すように、パンチ側面113L,113Rは、その下部のみが縦壁32L,32Rの開き角度よりも小さい角度を有するように構成されていてもよい。縦壁32L,32Rの開き角度は、パンチ側面113L,113Rが鉛直面となす角度θL,θRに相当する。この場合、パンチ11及びダイ12L,12Rが完全に閉じたときに、縦壁32L,32Rの下端部がパンチ側面113L,113Rと接触しない。
When the
本実施形態に係る金型10は、パンチ11及びダイ12L,12Rに加え、パッド13を備える。プレス装置20は、パンチ頂面111上に配置された素材Mをパンチ頂面111及びパッド13によって挟持した状態で、パンチ11及びダイ12L,12Rによる素材Mの成形が開始されるように構成されている。そのため、金型10及びプレス装置20を用いて素材Mのプレス加工を行う際、パンチ頂面111とパッド13との間で素材Mを挟持した状態で、ダイ12L,12Rをパンチ11に接近させることができる。より詳細には、パンチ頂面111上に配置された素材Mをパンチ頂面111及びパッド13によって挟持した状態で、各ダイ下部側面122bによって素材Mをたわませることができる。よって、プレス加工中における素材Mの位置ずれを防止することができる。また、パッド13で素材Mを押さえた状態で素材Mの成形を行うことで、プレス成形品30の天板31の形状を精度よく成形することができる。
A
例えば図8に示すように、プレス成形品の壁開きを抑制するため、素材Mを凸状に膨らませるように予成形を行い、予成形後の素材Mに対して一般的なパンチ41及びダイ42L,42Rでプレス加工を施すことも考えられる。しかしながら、この場合、素材Mをプレス加工工程とは別工程で予め膨らませる予成形工程が必要であるため、予成形用の金型や、プレス成形品の製造に関する工数及びコストが増加する。また、予成形工程では目的とする形状が比較的緩やかな凸状であるため、特に素材Mの強度が大きい場合、予成形における素材Mの変形量は弾性変形の範囲内となる。そのため、素材Mは、予成形の離型後に緩やかな凸形状とならず、平坦な形状となる。すなわち、予成形工程において素材Mを凸状に成形すること自体が難しい。
For example, as shown in FIG. 8, in order to suppress the wall opening of the press-formed product, preforming is performed so as to swell the material M in a convex shape, and a
一方、本実施形態では、素材Mの予成形を行わず、一工程で素材Mをプレス成形品30に成形している。よって、プレス成形品30の製造に関する工数及びコストを抑制することができる。また、素材Mの予成形を行わないため、素材Mの成形困難性の問題も生じない。
On the other hand, in the present embodiment, the material M is not preformed, and the material M is formed into the press-formed
<第2実施形態>
図9は、第2実施形態に係る金型10Aの横断面図である。金型10Aは、第1実施形態に係る金型10(図1及び図2)とほぼ同一の構成を有する。金型10Aは、ダイ側面122L,122Rの構成においてのみ、第1実施形態に係る金型10と異なる。
<Second embodiment>
FIG. 9 is a cross-sectional view of the
図10は、金型10Aのうち右側のダイ12Rを拡大して示す横断面図である。金型10Aにおいて、左右のダイ12L,12Rのダイ側面122L,122Rの基本的な構成は共通している。よって、右側のダイ12Rについてのみ、図10を参照しながらダイ側面122Rの構成を説明し、左側のダイ12Lについてはダイ側面122Lの詳細な説明を省略する。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing an enlarged right die 12R of the
図10に示すように、本実施形態において、ダイ下部側面122bの中間部122eは、水平面に対して傾斜する傾斜面122fを含んでいる。水平面とは、鉛直方向に対して垂直な面で金型10を切断したときの断面である。水平面を金型10の横断面に投影すると、左右方向の直線となる。本実施形態の例では、中間部122eの全体が傾斜面122fとなっている。傾斜面122fは、ダイ上部側面122aとの接続部122cから金型10Aの幅方向で外側に向かうにつれて下降している。ダイ側面122Rにおいて、上部高さH1に対する下部高さH2の比率:H2/H1は、第1実施形態と同様、1.0以上且つ5.0以下である。また、第1実施形態と同様、ダイ側面122Rの上部高さH1は、ダイ肩121Rの曲率半径Rd1よりも5.0mm以上大きい。このような構成であっても、第1実施形態と同様、プレス成形品30(図4~図6)におけるスプリングバックを低減させることができ、プレス成形品30の寸法精度を向上させることができる。
As shown in FIG. 10, in this embodiment, the
ダイ側面122Rにおいて、傾斜面122fは、水平面と角度ψ(°)をなす。角度ψは、上下方向及び幅方向からなる平面でダイ12Rを切断した断面において、傾斜面122fが幅方向となす角度(鋭角側)である。
On the
ダイ側面122Rにおいて、傾斜面122fの角度ψが大きすぎると、ダイ上部側面122aに対するダイ下部側面122bの凹みの程度は小さくなる。そのため、プレス加工中、ダイ下部側面122bによって素材をたわませる効果は小さくなる。当該効果を十分に発揮させるためには、角度ψは(78-θR)°以下であることが好ましい。一方、傾斜面122fの角度ψが小さくなると、プレス加工中に素材をたわませる効果が大きくなるが、角度ψが小さすぎると当該効果は飽和する。また、傾斜面122fの角度ψが小さくなるほどダイ下部側面122bの凹みの程度が大きくなるため、金型10Aが大型化し、金型10Aの製造等にかかるコストが増加する。そのため、傾斜面122fが水平面に対してなす角度ψは、(50-θR)°以上であることが好ましい。左側のダイ側面122L(図9)においても、右側のダイ側面122Rと同様に、傾斜面122fの角度が(50-θL)°以上、(78-θL)°以下であることが好ましい。θL,θRは、第1実施形態で説明した通り、パンチ側面113L,113Rがそれぞれ鉛直面となす角度である。傾斜面122fの角度ψは、左右のダイ側面122L,122Rで同一であってもよいし、異なっていてもよい。
In the
ダイ側面122Rにおいて、ダイ上部側面122aに対するダイ下部側面122bの接続部122c、及びダイフランジ面123Rに対するダイ下部側面122bの接続部122dのそれぞれの曲率半径Rd2,Rd3は、第1実施形態と同様に設定することができる。同様に、ダイ側面122L(図9)において、ダイ上部側面122aに対するダイ下部側面122bの接続部122c、及びダイフランジ面123Lに対するダイ下部側面122bの接続部122dのそれぞれの曲率半径Rd2,Rd3は、第1実施形態と同様に設定することができる。パンチ側面113L,113Rと各ダイ上部側面122aとの間のクリアランスも、第1実施形態と同様に設定することができる。
In the
図9及び図10に示す例では、各ダイ下部側面122bにおいて、中間部122eの全体が傾斜面122fで構成されている。しかしながら、中間部122eの一部が傾斜面122fであってもよい。例えば、図11に示すように、ダイ側面122L,122Rにおいて、ダイ上部側面122aとダイ下部側面122bとの接続部122cと、傾斜面122fとの間に、金型10Aの横断面視で幅方向に延びる直線状の面122gが設けられていてもよい。あるいは、接続部122cと傾斜面122fとが曲線状の面(図示略)を介して連結されていてもよい。
In the examples shown in FIGS. 9 and 10, the entire
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.
例えば、上記各実施形態では、プレス装置20に金型10を取り付けた状態で、ダイ12L,12Rがパンチ11の上方に配置される。また、素材Mにプレス加工を施す際には、パンチ11に向かってダイ12L,12Rを移動させている。しかしながら、上記各実施形態とは逆に、素材Mにプレス加工を施すに際し、ダイ12L,12Rがパンチ11の下方に配置されてもよい。また、ダイ12L,12Rに向かってパンチ11を移動させることで、ダイ12L,12Rをパンチ11に対して相対的に接近させてもよい。
For example, in each of the embodiments described above, the dies 12L and 12R are arranged above the
上記各実施形態に係る金型10,10Aは、左右対称のダイ12L,12Rを備える。ただし、左側のダイ12Lと右側のダイ12Rとが厳密に対称な形状及び寸法を有する必要はない。
The
上記第1実施形態では、各ダイ下部側面122bの中間部122eは、主に曲面によって構成されている。一方、上記第2実施形態では、各ダイ下部側面122bの中間部122eは、主に直線状の傾斜面122fで構成されている。本開示に係る金型は、これらの実施形態を組み合わせて構成することも可能である。すなわち、ダイ12L,12Rの一方では、第1実施形態のように、ダイ下部側面122bの中間部122eを主に曲面で構成し(図2)、ダイ12L,12Rの他方では、第2実施形態のように、ダイ下部側面122bの中間部122eを主に傾斜面122fで構成してもよい(図10又は図11)。あるいは、ダイ12L,12Rの一方にのみ凹状のダイ下部側面122bを設け、ダイ12L,12Rの他方には凹状のダイ下部側面122bを設けなくてもよい。
In the first embodiment described above, the
上記各実施形態に係る金型10,10Aは、パッド13を備えている。しかしながら、金型10,10Aは、パッド13を備えなくてもよい。例えば、金型10,10Aを横断面で見たときにパンチ頂面111(プレス成形品30の天板31)の幅が比較的短い場合や、パンチ頂面111が溝部や段部等のない、平坦な形状を有する場合、ダイ12L,12Rのみで上型が構成されていたとしても、寸法精度のよいプレス成形品30を一工程で得ることができる。
The
ただし、金型10,10Aを横断面で見たときにパンチ頂面111の幅が比較的長い場合や、パンチ頂面111に溝部や段部等が設けられている場合は、ダイ12Lとダイ12Rとの間にパッド13が存在することが好ましい。あるいは、ダイ12Lにおいて、ダイ肩121Lからダイ12R側に延在するダイ頂面を設けるとともに、ダイ12Rにおいて、ダイ肩121Rからダイ12L側に延在するダイ頂面を設けてもよい。あるいは、ダイ12L,12Rを一体的に形成することで、ダイ12L,12Rとの接続部分をダイ頂面とすることもできる。また、ダイ12L,12Rの間に別の金型を設けてもよい。パッド13、ダイ頂面、又はダイ12L,12Rの間の別の金型と、パンチ頂面111とによって素材Mを挟持することにより、プレス成形品30の天板31に所定の形状を与えることができ、寸法精度のよいプレス成形品30を一工程で得ることができる。
However, when the width of the punch
ダイ頂面が設けられた金型10,10Aと、パッド13が設けられた金型10,10Aとでは、後者の方が好ましい。ダイ頂面が設けられた金型10,10Aの場合、ダイ12L,12Rが下死点に到達したときにダイ頂面とパンチ頂面111とによって素材Mが挟持されるが、プレス加工中はダイ頂面によってパンチ頂面111上の素材Mを押さえることはできない。一方、パッド13が設けられた金型10,10Aの場合、プレス加工の初期からパッド13によってパンチ頂面111上の素材Mを押さえることができる。パッド13によって素材Mを押さえた状態で素材Mの成形を行うことにより、プレス加工中における素材Mの位置ずれを防止することができ、且つ、パンチ頂面111上の素材Mの予期しない変形挙動(たわみの挙動)を抑制することができる。また、プレス成形品30の天板31の形状を精度よく成形することもできる。よって、上記各実施形態のように、金型10,10Aは、パッド13を備えることが好ましい。
Between the
上記第1実施形態では、各ダイ下部側面122bの中間部122eは、上側の接続部122cから下側の接続部122dまで滑らかに連続する曲面で構成されている。上記第2実施形態では、各ダイ下部側面122bの中間部122eは、実質的に、上側の接続部122cから下側の接続部122dまで連続する単一の傾斜面122fで構成されている。しかしながら、中間部122eの形状はこれらに限定されるものではない。例えば、中間部122eには段差が設けられていてもよい。
In the first embodiment, the
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.
[第1実施例]
本開示による効果を確認するため、第1実施形態に係る金型10(図1及び図2)又は第2実施形態に係る金型10A(図9及び図10)を用い、引張強さTS=1180MPa、板厚t=1.6mmの素材(鋼板)を概略U字状の横断面を有するプレス成形品30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30において、曲げ部33L,33Rの曲げR(曲げ内側の曲率半径)は8.0mm、縦壁32L,32Rの開き角度θは5°とした。曲げ部33L,33Rの曲げRは、パンチ肩112L,112Rの曲率半径Rpに相当する。縦壁32L,32Rの開き角度θは、上記実施形態において説明したパンチ側面113L,113Rの角度θL,θRに相当する。
[First embodiment]
In order to confirm the effect of the present disclosure, the
CAE解析には市販のソフトウェア(LS-DYNA ver971 rev7.12,ANSYS社製)を使用し、成形解析及びスプリングバック解析を行って、スプリングバック後の縦壁32L,32Rの開き角度の変化量Δθ(°)を評価した。Δθは、金型10から取り外す前(離型前)のプレス成形品30における縦壁32L,32Rの開き角度θ:5°と、金型10,10Aから取り外した後(離型後)の縦壁32L,32Rの開き角度θ(°)との差である。Δθが小さいほどスプリングバックが低減され、プレス成形品30の寸法精度が向上したことを意味する。
Commercially available software (LS-DYNA ver971 rev7.12, manufactured by ANSYS) is used for CAE analysis, molding analysis and springback analysis are performed, and the amount of change in the opening angle of the
第1実施形態に係る金型10(図1及び図2)を用いた場合の解析結果(No.1~18)を表1に示す。金型10では、ダイ下部側面122bの中間部122eが主に曲線状の面で構成されている。本解析において、左右のダイ側面122L,122Rにおけるダイ下部側面122bの中間部122eの線長Lは、1.08×Aとした。パラメータAは次式で表される。
A=((H2-Rd2-Rd3)2+(W2-Rd2-Rd3)2)0.5
Table 1 shows the analysis results (Nos. 1 to 18) when using the mold 10 (FIGS. 1 and 2) according to the first embodiment. In the
A=((H2-Rd2-Rd3) 2 +(W2-Rd2-Rd3) 2 ) 0.5
ダイ肩121L、121Rの曲率半径Rd1は9.6mm、ダイフランジ面123L,123Rに対するダイ下部側面122bの接続部122dの曲率半径Rd3は4.0mmとした。表1には、比較のため、一般的な金型、つまりダイ側面122L,122Rに凹状のダイ下部側面122bが設けられていない金型を用いた場合の解析結果(比較例)も示している。
The radius of curvature Rd1 of the die shoulders 121L and 121R was 9.6 mm, and the radius of curvature Rd3 of the connecting
表1に示すように、スプリングバック後の縦壁32L,32Rの開き角度の変化量Δθは、No.1~18の全てにおいて比較例よりも小さくなった。ただし、ダイ側面122L,122Rの上部高さH1がダイ肩121L,121Rの曲率半径Rd1よりも3.0mm大きいNo.1(H1-Rd1=3.0)では、開き角度の変化量Δθが7.0°を超え、Δθの低減効果は小さかった。これは、各ダイ上部側面122aの長さが短いことにより、パンチ11とダイ12L,12Rとが閉じた状態(下死点)で各ダイ上部側面122aが素材を十分に押さえることができなかったためと考えられる。
As shown in Table 1, the amount of change Δθ in the opening angle of the
一方、ダイ側面122L,122Rの上部高さH1がダイ肩121L,121Rの曲率半径Rd1よりも5.0mm大きいNo.3(H1-Rd1=5.0)では、開き角度の変化量Δθが5.0°以下となった。No.3におけるΔθは4.6°であり、比較例の半分未満である。ダイ側面122L,122Rの上部高さH1がダイ肩121L,121Rの曲率半径Rd1よりも12.0mm大きいNo.2(H1-Rd1=12.0)では、開き角度の変化量Δθは2.1°であり、より小さくなった。この結果より、スプリングバックを効果的に低減させ、プレス成形品30の寸法精度を有意に向上させるためには、ダイ側面122L,122Rの上部高さH1をダイ肩121L,121Rの曲率半径Rd1よりも5.0mm以上大きくする必要がある(H1-Rd1≧5.0)。
On the other hand, the top height H1 of the
ダイ上部側面122aと凹状のダイ下部側面122bとの接続部122cの曲率半径Rd2が1.0mmであるNo.4では、開き角度の変化量Δθは1.8°であり、比較例と比べて顕著に小さくなった。また、接続部122cの曲率半径Rd2が10.0mmであるNo.5でも、開き角度の変化量Δθは3.6°であり、比較例と比べて顕著に小さくなった。一方、接続部122cの曲率半径Rd2が12.0mmであるNo.11では、開き角度の変化量Δθが7.0°以下となったが5.0°を超えた。No.11では、Δθの低減効果を得られたものの、効果の程度はNo.5に比べると小さかった。よって、接続部122cの曲率半径Rd2が10.0mm以下の場合、スプリングバックがより効果的に低減し、プレス成形品30の寸法精度がより向上することがわかる。
No. 4 in which the radius of curvature Rd2 of the connecting
接続部122cの曲率半径Rd2が0.5mmであるNo.10では、開き角度の変化量Δθは1.7°であり、曲率半径Rd2が1.0mmであるNo.4とほぼ同等であった。ただし、No.10では、素材に曲げ癖が残存した。よって、接続部122cの曲率半径Rd2は、1.0mm以上であることが好ましい。
No. 5, in which the radius of curvature Rd2 of the connecting
ダイ側面122L,122Rにおいて上部高さH1に対する下部高さH2の比率:H2/H1が1.0であるNo.6では、開き角度の変化量Δθは2.8°であり、比較例と比べて顕著に小さくなった。また、H2/H1が3.0であるNo.2でも、開き角度の変化量Δθは2.1°であり、比較例と比べて顕著に小さくなった。一方、H2/H1を0.5としたNo.12では、開き角度の変化量Δθが7.0°を超え、Δθの低減効果は小さかった。よって、H2/H1を1.0以上とすることで、スプリングバックが効果的に低減し、プレス成形品30の寸法精度が有意に向上するといえる。
No. 1 in which the ratio of the lower height H2 to the upper height H1 on the
ダイ側面122L,122Rにおいて上部高さH1に対する下部高さH2の比率:H2/H1が5.0であるNo.7では、開き角度の変化量Δθは0.8°であり、比較例と比べて顕著に小さくなった。H2/H1を6.0としたNo.14では、開き角度の変化量Δθが0.8°であり、No.7と同等であった。つまり、H2/H1が5.0を超えると、スプリングバックの低減効果、及びそれに伴うプレス成形品30の寸法精度の向上効果が飽和した。また、H2/H1を5.0超とすると、ダイ下部側面122bが長くなることにより、金型10のサイズが大きくなるため、金型10に関するコストが増加する。したがって、H2/H1を5.0以下とすることで、プレス成形品30の寸法精度を効率よく向上させられるといえる。
No. 1, in which the ratio of the lower height H2 to the upper height H1: H2/H1 on the
ダイ側面122L,122Rにおいて凹幅W2に対する下部高さH2の比率:H2/W2が1.0であるNo.8では、開き角度の変化量Δθは1.3°であり、比較例と比べて顕著に小さくなった。H2/W2が2.0であるNo.2、及びH2/W2が5.0であるNo.9では、開き角度の変化量Δθはそれぞれ2.1°及び3.2°であり、比較例と比べて顕著に小さくなった。一方、H2/W2が6.0であるNo.13では、開き角度の変化量Δθが7.0°以下となったが5.0°を超えた。No.13では、Δθの低減効果を得られたものの、効果の程度はNo.9に比べると小さかった。よって、スプリングバックをより効果的に低減させ、プレス成形品30の寸法精度をより向上させるためには、H2/W2が5.0以下であることが好ましい。
No. 1 in which the ratio of the lower height H2 to the concave width W2 on the
H2/W2を0.5としたNo.15では、開き角度の変化量Δθは1.3°であり、No.8と同等であった。つまり、H2/W2が1.0を下回ると、スプリングバックの低減効果、及びそれに伴うプレス成形品30の寸法精度の向上効果が飽和した。また、H2/W2を1.0未満とすると、下部高さH2に対して凹幅W2が大きくなることで、金型10のサイズが大きくなるため、金型10に関するコストが増加する。したがって、プレス成形品30の寸法精度をより効率よく向上させるためには、H2/W2が1.0以上であることが好ましい。
No. with H2/W2 set to 0.5. In No. 15, the amount of change Δθ in the opening angle is 1.3°. Equivalent to 8. That is, when H2/W2 is less than 1.0, the effect of reducing springback and the accompanying effect of improving the dimensional accuracy of the press-formed
No.16~18では、パンチ11及びダイ12L,12Rが閉じた状態にあるときのパンチ側面113L,113Rと各ダイ上部側面122aとのクリアランスCLが素材の板厚tよりも小さい。No.16~18におけるクリアランスCLは、それぞれ、板厚tの0.97倍(CL/t=0.97)、0.95倍(CL/t=0.95)、及び0.85倍(CL/t=0.85)である。CL/tが0.97であるNo.16では、開き角度の変化量Δθは2.0°であり、CL/tが1.00であるNo.2よりもわずかに低減した。一方、CL/tが0.95であるNo.17では、開き角度の変化量Δθは1.2°であり、No.2と比較して有意に小さくなった。CL/tが0.85であるNo.18では、開き角度の変化量Δθが0.6°とさらに小さくなった。したがって、プレス成形品30の寸法精度をより向上させるためには、クリアランスCLは、素材の板厚tよりも小さいことが好ましく、板厚tの0.85倍以上且つ0.95倍以下であることが特に好ましい。
No. In 16 to 18, the clearance CL between the punch side surfaces 113L and 113R and each die
第2実施形態に係る金型10A(図9及び図10)を用いた場合の解析結果(No.19~36)を表2に示す。金型10Aでは、ダイ下部側面122bの中間部122eが主に直線状の傾斜面122fで構成されている。以下、説明の便宜上、金型10Aを直線タイプ、ダイ下部側面122bの中間部122eが主に曲線状の面で構成される金型10を曲線タイプと称する。
Table 2 shows the analysis results (Nos. 19 to 36) when using the
本解析において、左右のダイ側面122L,122Rにおけるダイ下部側面122bの中間部122eの線長Lは、中間部122eが直線状のため、1.00×Aとなる。パラメータAは次式で表される。ダイ肩121L、121Rの曲率半径Rd1は9.6mm、ダイフランジ面123L,123Rに対するダイ下部側面122bの接続部122dの曲率半径Rd3は4.0mmとした。
A=((H2-Rd2-Rd3)2+(W2-Rd2-Rd3)2)0.5
In this analysis, the line length L of the
A=((H2-Rd2-Rd3) 2 +(W2-Rd2-Rd3) 2 ) 0.5
表2における比較例は、表1における比較例と同一である。表2に示すように、スプリングバック後の縦壁32L,32Rの開き角度の変化量Δθは、No.19~36の全てにおいて比較例よりも小さくなった。ただし、ダイ側面122L,122Rの上部高さH1がダイ肩121L,121Rの曲率半径Rd1よりも3.0mm大きいNo.19(H1-Rd1=3.0)では、曲線タイプのNo.1(表1)と同様、開き角度の変化量Δθが7.0°を超え、Δθの低減効果は小さかった。
The comparative examples in Table 2 are the same as the comparative examples in Table 1. As shown in Table 2, the amount of change Δθ in the opening angle of the
一方、ダイ側面122L,122Rの上部高さH1がダイ肩121L,121Rの曲率半径Rd1よりも5.0mm大きいNo.21(H1-Rd1=5.0)では、開き角度の変化量Δθが5.0°以下となった。No.21におけるΔθは、4.8°であり、比較例の半分未満である。ダイ側面122L,122Rの上部高さH1がダイ肩121L,121Rの曲率半径Rd1よりも12.0mm大きいNo.20(H1-Rd1=12.0)では、開き角度の変化量Δθは2.9°であり、より小さくなった。この結果より、直線タイプの金型10Aの場合も、曲線タイプの金型10と同様、スプリングバックを効果的に低減させ、プレス成形品30の寸法精度を向上させるためには、ダイ側面122L,122Rの上部高さH1をダイ肩121L,121Rの曲率半径Rd1よりも5.0mm以上大きくする必要がある(H1-Rd1≧5.0)。
On the other hand, the top height H1 of the
ダイ上部側面122aと凹状のダイ下部側面122bとの接続部122cの曲率半径Rd2が1.0mmであるNo.22では、開き角度の変化量Δθは2.1°であり、比較例と比べて顕著に小さくなった。また、接続部122cの曲率半径Rd2が10.0mmであるNo.23でも、開き角度の変化量Δθは4.1°であり、比較例と比べて顕著に小さくなった。一方、接続部122cの曲率半径Rd2が12.0mmであるNo.29では、開き角度の変化量Δθが7.0°以下となったが5.0°を超えた。No.29では、Δθの低減効果を得られたものの、効果の程度はNo.23に比べると小さかった。よって、直線タイプの金型10Aの場合も、曲線タイプの金型10と同様、接続部122cの曲率半径Rd2が10.0mm以下の場合、スプリングバックが効果的に低減し、プレス成形品30の寸法精度がより向上することがわかる。
No. 4 in which the radius of curvature Rd2 of the connecting
接続部122cの曲率半径Rd2が0.5mmであるNo.28では、開き角度の変化量Δθは1.9°であり、曲率半径Rd2が1.0mmであるNo.22と比べてわずかに低減した。ただし、No.28では、素材に曲げ癖が残存した。よって、直線タイプの金型10Aの場合も、接続部122cの曲率半径Rd2は、1.0mm以上であることが好ましい。
No. 5, in which the radius of curvature Rd2 of the connecting
ダイ側面122L,122Rにおいて上部高さH1に対する下部高さH2の比率:H2/H1が1.0であるNo.24では、開き角度の変化量Δθは4.6°であり、比較例と比べて顕著に小さくなった。また、H2/H1が3.0であるNo.20でも、開き角度の変化量Δθは2.9°であり、比較例と比べて顕著に小さくなった。一方、H2/H1を0.5としたNo.30では、開き角度の変化量Δθが7.0°を超え、Δθの低減効果は小さかった。よって、直線タイプの金型10Aの場合も、曲線タイプの金型10と同様、H2/H1を1.0以上とすることで、スプリングバックが効果的に低減し、プレス成形品30の寸法精度が有意に向上するといえる。
No. 1 in which the ratio of the lower height H2 to the upper height H1 on the
ダイ側面122L,122Rにおいて上部高さH1に対する下部高さH2の比率:H2/H1が5.0であるNo.25では、開き角度の変化量Δθは1.8°であり、比較例と比べて顕著に小さくなった。H2/H1を6.0としたNo.32では、開き角度の変化量Δθが1.8°であり、No.25と同等であった。つまり、H2/H1が5.0を超えると、スプリングバックの低減効果、及びそれに伴うプレス成形品30の寸法精度の向上効果が飽和した。また、直線タイプの金型10Aでも、H2/H1を5.0超とすると、ダイ下部側面122bが長くなることにより、金型10Aのサイズが大きくなるため、金型10Aに関するコストが増加する。したがって、H2/H1を5.0以下とすることで、プレス成形品30の寸法精度を効率よく向上させられるといえる。
No. 1, in which the ratio of the lower height H2 to the upper height H1: H2/H1 on the
ダイ側面122L,122Rにおけるダイ下部側面122bの傾斜面122fの角度ψ(°)と、プレス成形品30の縦壁32L,32Rの開き角度θ(°)との和:ψ+θが50°であるNo.26では、開き角度の変化量Δθは1.4°であり、比較例と比べて顕著に小さくなった。ψ+θが78°であるNo.27でも、開き角度の変化量Δθは4.4°であり、比較例と比べて顕著に小さくなった。一方、ψ+θが80°であるNo.31では、開き角度の変化量Δθが7.0°以下となったが5.0°を超えた。No.31では、Δθの低減効果を得られたものの、効果の程度はNo.27に比べると小さかった。よって、直線タイプの金型10Aにおいて、スプリングバックを効果的に低減させ、プレス成形品30の寸法精度をより向上させるためには、傾斜面122fの角度ψが(78-θ)°以下であることが好ましい。
The sum of the angle ψ (°) of the
傾斜面122fの角度ψと縦壁32L,32Rの開き角度θとの和:ψ+θを48°としたNo.33では、開き角度の変化量Δθは1.4°であり、No.26と同等であった。つまり、ψ+θが50°を下回ると、スプリングバックの低減効果、及びそれに伴うプレス成形品30の寸法精度の向上効果が飽和した。また、ψ+θを50°未満とすると、金型10Aのサイズが大きくなるため、金型10Aに関するコストが増加する。したがって、プレス成形品30の寸法精度をより効率よく向上させるためには、傾斜面122fの角度ψが(50-θ)°以上であることが好ましい。
of the
No.34~36では、パンチ側面113L,113Rと各ダイ上部側面122aとのクリアランスCLが素材の板厚tよりも小さい。No.34~36におけるクリアランスCLは、それぞれ、板厚tの0.97倍(CL/t=0.97)、0.95倍(CL/t=0.95)、及び0.85倍(CL/t=0.85)である。CL/tが0.97であるNo.34では、開き角度の変化量Δθは2.8°であり、CL/tが1.00であるNo.20よりもわずかに低減した。一方、CL/tが0.95であるNo.35では、開き角度の変化量Δθは1.9°であり、No.20と比較して有意に小さくなった。CL/tが0.85であるNo.36では、開き角度の変化量Δθは1.2°とさらに小さくなった。したがって、直線タイプの金型10Aの場合も、曲線タイプの金型10と同様、プレス成形品30の寸法精度をより向上させるためには、クリアランスCLは、素材の板厚tよりも小さいことが好ましく、板厚tの0.85倍以上且つ0.95倍以下であることが特に好ましい。
No. In 34 to 36, the clearance CL between the punch side surfaces 113L and 113R and each die
[第2実施例]
金型10,10Aについて、第1実施例と同様の基本条件でCAE解析を実施し、パッド13の有無、及びダイ頂面の有無による効果の違いを検証した。解析結果を表3に示す。
[Second embodiment]
A CAE analysis was performed on the
表3における比較例、No.2、及びNo.20は、それぞれ、第1実施例における比較例、No.2、及びNo.20と同一である。No.P2の条件は、金型10にパッド13を設けなかった点を除き、No.2の条件と同一である。No.P20の条件は、金型10Aにパッド13を設けなかった点を除き、No.20の条件と同一である。No.D2の条件は、パッド13に代えてダイ12L,12Rにダイ頂面を設けた点を除き、No.2の条件と同一である。No.D20の条件は、パッド13に代えてダイ12L,12Rにダイ頂面を設けた点を除き、No.20の条件と同一である。No.2,No.P2,No.D2において、左右のダイ側面122L,122Rのダイ下部側面122bの中間部122eの線長Lは、1.08×Aとした。
Comparative example in Table 3, No. 2, and no. 20 are comparative examples in the first embodiment, and Nos. 2, and no. 20. No. The conditions of P2 were the same as those of No. 1 except that the
表3に示すように、スプリングバック後の縦壁32L,32Rの開き角度の変化量Δθは、No.P2、No.D2、No.D20、及びNo.P20の全てにおいて比較例よりも小さくなった。
As shown in Table 3, the amount of change Δθ in the opening angle of the
ただし、パッド13がないNo.P2では、パッド13があるNo.2に比べてΔθが大きくなった。加えて、パッド13がないNo.P20では、パッド13があるNo.20に比べてΔθが大きくなった。したがって、スプリングバックをより低減させ、プレス成形品30の寸法精度をより効率よく向上させるためには、素材を押さえるためのパッド13を左右のダイ12L,12Rの間に設けることが好ましい。
However, no. In P2, No. 1 with
また、パッド13に代えてダイ12L,12Rにダイ頂面を設けたNo.D2では、パッド13があるNo.2に比べてΔθが大きかったが、パッド13及びダイ頂面がないNo.P2に比べるとΔθが小さくなった。加えて、パッド13に代えてダイ12L,12Rにダイ頂面を設けたNo.D20では、パッド13があるNo.20に比べてΔθが大きかったが、パッド13及びダイ頂面がないNo.P20に比べるとΔθが小さくなった。したがって、スプリングバックをより低減させ、プレス成形品30の寸法精度をより効率よく向上させるためには、素材を押さえるためのダイ頂面があることが好ましく、パッド13があることがさらに好ましい。
No. 4, in which die top surfaces are provided on the dies 12L and 12R instead of the
[第3実施例]
金型10について、第1実施例と同様の基本条件でCAE解析を実施し、ダイ下部側面122bの中間部122eの線長Lの大小による効果の違いを検証した。解析結果を表4に示す。表4には、線長Lを次式で表されるパラメータAで除した値を記載した。
A=((H2-Rd2-Rd3)2+(W2-Rd2-Rd3)2)0.5
[Third embodiment]
A CAE analysis was performed on the
A=((H2-Rd2-Rd3) 2 +(W2-Rd2-Rd3) 2 ) 0.5
表4における比較例、及びNo.2は、それぞれ、第1実施例における比較例、及びNo.2と同一である。No.200の条件は、No.2と同様、線長LがパラメータAの1.08倍であるが、H2/W2がNo.2と異なる。No.201の条件は、線長LがパラメータAの1.01倍であり、中間部122e(ダイ下部側面)の凹みはNo.200より小さくほぼ直線的である。No.202の条件は、線長LがパラメータAの1.03倍であり、中間部122e(ダイ下部側面)の凹みはNo.200より小さい。No.203の条件は、線長LがパラメータAの1.06倍であり、中間部122e(ダイ下部側面)の凹みはNo.202より大きいがNo.2より小さい。No.204の条件は、線長LがパラメータAの1.10倍であり、中間部122e(ダイ下部側面)の凹みが表4の中では最も大きい。
Comparative examples in Table 4 and No. 2 are comparative examples in the first embodiment, and No. 1, respectively. 2. No. 200 conditions are No. 2, the line length L is 1.08 times the parameter A, but H2/W2 is No. 2 different. No. The condition of No. 201 is that the line length L is 1.01 times the parameter A, and the depression of the
表4に示すように、スプリングバック後の縦壁32L,32Rの開き角度の変化量Δθは、No.200、No.201、No.202、No.203、及びNo.204の全てにおいて比較例よりも小さくなった。
As shown in Table 4, the amount of change Δθ in the opening angle of the
線長Lの大きい順、つまり、No.204、No.200、No.203、No.202、No.201の順にΔθが小さいことから、線長Lが大きいほど好ましいといえる。すなわち、線長Lが大きいほど中間部122e(ダイ下部側面)の凹みが大きく、プレス加工中の素材Mのたわみが大きくなる。プレス加工中の素材Mのたわみが大きいほど、各ダイ上部側面122aと、パンチ側面113L,113Rとの間で素材Mをしっかりと挟持した際に、プレス加工中に生じる曲げ部33L,33Rの応力や離型時に生じるモーメントを曲げ戻しによってより効果的に打ち消すことができる。
In descending order of wire length L, that is, No. 204, No. 200, No. 203, No. 202, No. Since Δθ is smaller in the order of 201, it can be said that the longer the line length L is, the more preferable it is. That is, the larger the wire length L, the larger the depression of the
表4に示すように、線長LをパラメータAの1.03倍以上としたNo.200、及びNo.202~204では、開き角度の変化量Δθが比較例と比べて顕著に小さくなった。線長LをパラメータAの1.08倍以上としたNo.200、及びNo.204では、Δθがさらに小さくなっている。そのため、線長Lは、パラメータAの1.03倍以上であることが好ましく、パラメータAの1.08倍以上であることがより好ましい。 As shown in Table 4, no. 200, and No. In 202 to 204, the amount of change Δθ in the opening angle was remarkably smaller than in the comparative example. No. 4, in which the line length L is 1.08 times or more of the parameter A. 200, and No. At 204, Δθ is even smaller. Therefore, the line length L is preferably 1.03 times the parameter A or more, and more preferably 1.08 times the parameter A or more.
No.2では、No.200と同様に線長LがパラメータAの1.08倍であるが、No.2の方がNo.200よりもH2/W2が小さい。No.2では、開き角度の変化量ΔθがNo.200よりも小さくなった。 No. 2, No. 200, the line length L is 1.08 times the parameter A; 2 is No. H2/W2 is smaller than 200. No. 2, the amount of change Δθ in the opening angle is No. smaller than 200.
10,10A:金型
11:パンチ
111:パンチ頂面
112L,112R:パンチ肩
113L,113R:パンチ側面
12L,12R:ダイ
121L,121R:ダイ肩
122L,122R:ダイ側面
122a:ダイ上部側面
122b:ダイ下部側面
122c,122d:接続部
122e:中間部
122f :傾斜面
123L,123R:ダイフランジ面
13:パッド
20:プレス装置
30:プレス成形品
10, 10A: mold 11: punch 111: punch
Claims (14)
パンチ頂面と、パンチ側面と、前記パンチ頂面と前記パンチ側面との間の角部を構成するパンチ肩と、を含むパンチと、
前記パンチ肩に対応するダイ肩と、前記パンチ側面に対応するダイ側面と、前記ダイ側面から前記金型の幅方向において外側に延在するダイフランジ面と、を含むダイと、
を備え、
前記ダイ側面は、
前記ダイ肩に連続して設けられたダイ上部側面と、
前記ダイ上部側面と前記ダイフランジ面との間に配置され、前記ダイ上部側面に対して前記幅方向で外側に向かって凹の形状を有するダイ下部側面と、
を有し、
前記ダイ肩の上端から前記ダイ上部側面の下端までの前記ダイの上下方向における長さをH1、前記ダイ上部側面の前記下端から前記ダイ下部側面の下端までの前記上下方向における長さをH2としたとき、H1は前記ダイ肩の曲率半径よりも5.0mm以上大きく、H2/H1は1.0以上且つ5.0以下である、金型。 A mold for pressing a plate-shaped material,
a punch including a punch top surface, a punch side surface, and a punch shoulder defining a corner between the punch top surface and the punch side surface;
a die including a die shoulder corresponding to the punch shoulder, a die side surface corresponding to the punch side surface, and a die flange surface extending outward from the die side surface in the width direction of the mold;
with
The die side surface is
a die upper side surface continuously provided to the die shoulder;
a die lower side surface disposed between the die upper side surface and the die flange surface and having a concave shape outward in the width direction with respect to the die upper side surface;
has
Let H1 be the length in the vertical direction of the die from the upper end of the die shoulder to the lower end of the upper side of the die, and H2 be the length in the vertical direction from the lower end of the upper side of the die to the lower end of the lower side of the die. , H1 is 5.0 mm or more larger than the radius of curvature of the die shoulder, and H2/H1 is 1.0 or more and 5.0 or less.
前記ダイ下部側面は、
前記ダイ上部側面の前記下端に連続して設けられ、前記ダイ下部側面を前記ダイ上部側面に接続する第1接続部と、
前記ダイ下部側面の前記下端を含み、前記ダイ下部側面を前記ダイフランジ面に接続する第2接続部と、
前記第1接続部と前記第2接続部との間に配置され、前記第1接続部よりも前記幅方向で外側に位置づけられる中間部と、
を含む、金型。 A mold according to claim 1,
The lower side of the die is
a first connecting portion continuously provided to the lower end of the die upper side surface and connecting the die lower side surface to the die upper side surface;
a second connecting portion including the lower end of the die lower side surface and connecting the die lower side surface to the die flange surface;
an intermediate portion disposed between the first connection portion and the second connection portion and positioned outside the first connection portion in the width direction;
Including molds.
前記第1接続部は、前記ダイの横断面視で、1.0mm以上且つ10.0mm以下の曲率半径を有する円弧状をなす、金型。 A mold according to claim 2,
The mold, wherein the first connecting portion has an arcuate shape with a radius of curvature of 1.0 mm or more and 10.0 mm or less in a cross-sectional view of the die.
前記中間部は、前記第1接続部に対して前記幅方向で外側に向かって凹の形状を有する曲面を含む、金型。 The mold according to claim 2 or 3,
The mold, wherein the intermediate portion includes a curved surface that is concave outward in the width direction with respect to the first connecting portion.
前記ダイ上部側面の前記下端から前記ダイ下部側面の前記下端までの前記幅方向における長さをW2としたとき、H2/W2は1.0以上且つ5.0以下である、金型。 A mold according to claim 4,
A mold, wherein H2/W2 is 1.0 or more and 5.0 or less, where W2 is the length in the width direction from the lower end of the die upper side surface to the lower end of the die lower side surface.
前記中間部は、水平面に対して傾斜する傾斜面を含む、金型。 The mold according to claim 2 or 3,
The mold, wherein the intermediate portion includes an inclined surface that is inclined with respect to a horizontal plane.
前記傾斜面が水平面となす角度は、前記パンチ側面が鉛直面となす角度をθ°とすると、(50-θ)°以上且つ(78-θ)°以下である、金型。 A mold according to claim 6,
The mold, wherein the angle formed by the inclined surface with the horizontal plane is (50-θ)° or more and (78-θ)° or less, where θ° is the angle formed between the side surface of the punch and the vertical plane.
前記パンチ及び前記ダイが閉じた状態にあるときの前記パンチ側面と前記ダイ上部側面との間のクリアランスは、前記素材の板厚よりも小さい、金型。 The mold according to any one of claims 1 to 7,
A mold, wherein a clearance between the side surface of the punch and the upper side surface of the die when the punch and the die are in a closed state is smaller than the plate thickness of the material.
前記クリアランスは、前記板厚の0.85倍以上且つ0.95倍以下である、金型。 A mold according to claim 8,
The mold, wherein the clearance is 0.85 times or more and 0.95 times or less the plate thickness.
前記パンチ頂面に対応するパッドを備える、金型。 A mold according to any one of claims 1 to 9, further comprising:
A die comprising a pad corresponding to said punch top surface.
請求項10に記載の金型を備え、
前記プレス装置は、前記パンチ頂面上に配置された前記素材を前記パンチ頂面及び前記パッドによって挟持した状態で、前記パンチ及び前記ダイによる前記素材の成形が開始されるように構成されている、プレス装置。 A press device for forming a press-formed product from a plate-shaped material,
A mold according to claim 10,
The press device is configured to start forming the material with the punch and the die while the material placed on the top surface of the punch is sandwiched between the top surface of the punch and the pad. , press equipment.
前記ダイ及び前記パッドを一体で移動可能に支持するダイホルダを備え、
前記パッドは、伸縮可能な弾性部材によって前記ダイホルダに連結されている、プレス装置。 The press apparatus according to claim 11, further comprising:
A die holder that movably supports the die and the pad integrally,
The press device, wherein the pad is connected to the die holder by an elastic member that can expand and contract.
請求項1から10のいずれか1項に記載の金型を準備する第1準備工程と、
板状の素材を準備する第2準備工程と、
前記金型を用いて前記素材を前記プレス成形品に成形する成形工程と、
を備え、
前記成形工程は、
前記パンチ頂面上に前記素材を配置した後、前記ダイを前記パンチに対して相対的に接近させ、前記ダイ下部側面を前記素材に接触させることで前記素材をたわませる工程と、
前記素材をたわませた状態で前記ダイを前記パンチにさらに接近させ、前記ダイ上部側面を前記素材に接触させる工程と、
前記ダイ上部側面を前記素材に接触させたまま、前記ダイを前記パンチにさらに接近させることにより、前記ダイ上部側面によって前記素材のたわみを曲げ戻す工程と、
前記パンチ及び前記ダイを閉じ、前記パンチ肩と前記ダイ肩との間、及び前記パンチ側面と前記ダイ上部側面との間で前記素材を挟持する工程と、
を含み、
前記素材は、前記パンチ及び前記ダイが完全に閉じたとき、前記パンチ頂面、前記パンチ肩、及び前記パンチ側面に沿った形状となる、製造方法。 A method for manufacturing a press-molded product,
A first preparation step of preparing the mold according to any one of claims 1 to 10;
a second preparation step of preparing a plate-shaped material;
A molding step of molding the material into the press-molded product using the mold;
with
The molding step includes
After placing the material on the top surface of the punch, the die is brought relatively close to the punch, and the lower side surface of the die is brought into contact with the material to bend the material;
bringing the die closer to the punch while the material is bent, and bringing the upper side surface of the die into contact with the material;
bringing the die closer to the punch while the die upper side is in contact with the material, thereby bending back the flexure of the material with the die upper side;
closing the punch and die to clamp the material between the punch shoulder and the die shoulder and between the punch side and the die top side;
including
The method of manufacturing, wherein the blank conforms to the top surface of the punch, the shoulder of the punch, and the sides of the punch when the punch and the die are fully closed.
前記第1準備工程では、請求項10に記載の金型が準備され、
前記成形工程では、前記パンチ頂面上に配置された前記素材を前記パンチ頂面及び前記パッドによって挟持した状態で、前記ダイ下部側面によって前記素材をたわませる、製造方法。 14. The manufacturing method according to claim 13,
In the first preparation step, the mold according to claim 10 is prepared,
In the forming step, the material placed on the top surface of the punch is held between the top surface of the punch and the pad, and the material is bent by the lower side surface of the die.
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