JP2023117362A - プレス成形方法及びプレス成形品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
さらに、特許文献1の方法は、縦壁部(斜壁部)に連続するフランジ部を有するプレス成形品の成形には適用できないという問題もある。
(4)本発明に係るプレス成形品の製造方法は、外周縁又はその一部が外方に向かって凸状に湾曲した凸状外周縁部を有する天板部と、該天板部にパンチ肩R部を介して連続する縦壁部と、該縦壁部にダイ肩R部を介して連続するフランジ部とを有するプレス成形品を製造する方法であって、金属板を中間成形品に成形する第1成形工程と、該第1成形工程で成形した前記中間成形品を目標形状の前記プレス成形品に成形する第2成形工程とを備え、前記第1成形工程は、前記中間成形品の少なくとも前記天板部の凸状外周縁部に対応して形成されるダイ肩R部の曲げ半径を前記目標形状のプレス成形品のダイ肩R部の曲げ半径よりも大きくなるように成形することを特徴とするものである。
また、パンチとダイでブランクの端部を挟持する必要がないので、従来のトリミング工程を必須としない。
さらに、しわ押さえも必要としないので、曲げ成形にも適用可能である。
また、天板部3と縦壁部5の境界部はプレス成形に用いたパンチの肩部の形状に対応したR形状となっているので、本明細書において単に「パンチ肩R部」と表記したときにはプレス成形品1側の当該部位を指す。同様に、縦壁部5とフランジ部7の境界部はダイの肩部の形状に対応したR形状となっているので、単に「ダイ肩R部」と表記したときにはプレス成形品1側の当該部位を指す。これらの部位については後述にて詳しく説明する。
そこで、従来は、フランジ部7にしわ押さえを活用して、板厚方向の座屈を防ぐ手段が取られていたが、必ずしも十分ではなかった。また、しわ押さえを使用すると絞り成形となって、曲げ成形を適用できないという課題もあった。
なお、該プレス成形方法を実行することによって、プレス成形品1が製造されるので、プレス成形方法の発明は、プレス成形品の製造方法の発明として構成することができる。したがって、以下に説明するプレス成形方法の実施の形態は、プレス成形品の製造方法の実施の形態と共通するものである。
以下、各工程を詳細に説明する。
第1成形工程は、金属板であるブランク13を下記に説明する中間成形品17にプレス成形する工程である。第1成形工程で成形する中間成形品17は、縮みフランジ成形によって形成される縦壁部5とフランジ部7の境界部のダイ肩R部の形状が目標形状と異なっている。この点ついて、以下、具体的に説明する。
図3(a)は、従来の方法で図2の目標形状を成形した場合のA-A´断面に相当する部分の成形下死点の状態を示したものであり、図3(b)は、本実施の形態の第1成形工程で中間成形品17を成形した場合のA-A´断面に相当する部分の成形下死点の状態を示したものである。なお、図3(a)の従来例の金型は、図1(b)に示した第2成形工程に用いる金型と同形状であるので、同一の符号を付す。また、図3(a)、図3(b)においてはダイの図示を省略している。
第1成形工程においては、図1(a)に示した金型を用いることにより、図3(b)に示すように、中間成形品17のダイ肩R部25の曲げ半径が目標形状のダイ肩R部25(図3(a))の曲げ半径よりも大きくなるように成形する。
図3の例においては、目標形状のダイ肩R部25の曲げ半径をR4mmとし、これに対する中間成形品17のダイ肩R部25の曲げ半径をR10mmとした。
図4においても図3と同様に、中間成形品17(発明例)のフランジ部7の端部が、目標形状(従来例)よりも2.2mm程外側に位置することがわかる。
なお、目標形状のダイ肩R部25の曲げ半径に対して、中間成形品17のダイ肩R部25の曲げ半径を1.2倍から5倍とするとよい。さらに、1.2倍から3倍にするとさらによい。これは、後述する第2成形工程での縮みフランジ成形開始時点で、パンチ19とダイ21の隙間を最適化するためである。
第2成形工程は、第1成形工程で成形した中間成形品17を目標形状のプレス成形品1に成形する工程である。前述したように、第2成形工程で用いる金型であるパンチ19及びダイ21は、ダイ肩R部25の成形部位を除いて第1成形工程で用いた金型であるパンチ9及びダイ15と同じ形状である。したがって、本工程は、同じ金型で成形品を再プレスしてスプリングバックの低減を図る「リストライク」も兼ねるものである。
ダイ肩R部25が目標形状に成形されるとき、当該部位は縮みフランジ成形となるが、縮みフランジ成形が始まった時点でパンチ19とダイ21の隙間は板厚+1mmと非常に小さく、以降、成形下死点までさらに隙間は小さくなっていくため、材料が局所的に集中しにくい。したがって、第2成形工程においてもフランジ部7の端部にしわが生じにくい。
図6は、本実施の形態の第1成形工程で成形した中間成形品17の板厚増加率の分布を示したものである。なお、板厚増加率及び色の濃淡については図9と同様である。
図6に示すように、図9の従来例の最大板厚増加率が+12.5%であるのに対し、本実施の形態の中間成形品17の最大板厚増加率は+6.5%であり、縮みフランジ成形となる部位の板厚増加を半減できた。
図7に示すように、本実施の形態の第2成形工程後の最大板厚増加率は+7.3%であり、中間成形品17の最大板厚増加率からわずか0.8%増加したのみであった。このように、最終成形品を比較した場合においても、本実施の形態のプレス成形方法で製造したプレス成形品1は、従来の方法でプレス成形したプレス成形品1よりも縮みフランジ成形となる部位の板厚の増加を十分に低減しており、当該部位のしわの発生を抑制できることがわかる。
図8(a)は第1成形工程の成形下死点における中間成形品17の板厚増加率の分布であり、図8(b)は第2成形工程の成形下死点におけるプレス成形品1の板厚増加率の分布である。板厚増加率の分布は図6、図7よりも小さいレンジで示している。
さらに、パンチとダイでブランクの端部を挟持する必要がないので、特許文献1に示す従来例のようにトリミング工程を必須としない。
なお、上記プレス成形方法の各工程を実行することにより、目標とするプレス成形品が製造でき、製造されたプレス成形品は上述の通り、しわが抑制されたものとなる。
本実施例では、板厚1.0mm、引張強度が980MPa級の鋼板をブランクとして用い、図2のプレス成形品1を目標形状としてプレス成形する場合について確認した。なお、目標形状のダイ肩R部25の曲げ半径は4mmとした。
金属板を1工程で目標形状に成形する従来例と、金属板を2工程で目標形状に成形する本発明例についてFEM解析を実施し、縮みフランジ成形部位における最大板厚増加率を求めた。なお、本発明例は、中間成形品17のダイ肩R部25の曲げ半径を変更して複数例実施した。その結果を表1に示す。
No.2~No.5は、金属板を中間成形品17に成形する1工程目(実施の形態の第1成形工程)、中間成形品17を目標形状に成形する2工程目(実施の形態の第2成形工程)の2工程で行った本発明例である。本発明例では中間成形品17のダイ肩R部25の曲げ半径を6mm、8mm、10mm、12mmの4パターンに変更して実施した。
また、1工程目のダイ肩R部25の曲げ半径を8mmとした本発明例のNo.3においても、1工程目の最大板厚増加率が7.4%、2工程目の最大板厚増加率が8.2%であり、No.2と同様に板厚増加率を低減できた。
したがって、本実施例においては、No.4の例が最も板厚増加率を低減できることがわかった。
したがって、中間成形品のダイ肩R部の曲げ半径が大きすぎると、第2成形工程においてパンチとダイの隙間が十分小さくなる前にダイ肩R部の成形が開始されて、材料の局所的な集中を抑制しにくい場合があるので、第1成形工程、第2成形工程の双方でバランスよくしわ抑制効果が得られるように中間成形品のダイ肩R部の曲げ半径を設定するのが好ましい。
3 天板部
3a 凸状外周縁部
5 縦壁部
7 フランジ部
9 パンチ(第1成形工程)
9a 肩部
11 パッド
13 ブランク(金属板)
15 ダイ(第1成形工程)
15a 肩部
17 中間成形品
19 パンチ(第2成形工程、従来例)
19a 肩部
21 ダイ(第2成形工程)
21a 肩部
23 パンチ肩R部
25 ダイ肩R部
Claims (4)
- 外周縁又はその一部が外方に向かって凸状に湾曲した凸状外周縁部を有する天板部と、該天板部にパンチ肩R部を介して連続する縦壁部と、該縦壁部にダイ肩R部を介して連続するフランジ部とを有するプレス成形品を成形するプレス成形方法であって、
金属板を中間成形品に成形する第1成形工程と、
該第1成形工程で成形した前記中間成形品を目標形状の前記プレス成形品に成形する第2成形工程とを備え、
前記第1成形工程は、前記中間成形品の少なくとも前記天板部の凸状外周縁部に対応して形成されるダイ肩R部の曲げ半径を前記目標形状のプレス成形品のダイ肩R部の曲げ半径よりも大きくなるように成形することを特徴とするプレス成形方法。 - 前記第1成形工程は、絞り成形又は曲げ成形を適用し、
前記第2成形工程は、曲げ成形を適用することを特徴とする請求項1記載のプレス成形方法。 - 前記金属板を、引張強度が590MPa級以上の鋼板とすることを特徴とする請求項1又は2に記載のプレス成形方法。
- 外周縁又はその一部が外方に向かって凸状に湾曲した凸状外周縁部を有する天板部と、該天板部にパンチ肩R部を介して連続する縦壁部と、該縦壁部にダイ肩R部を介して連続するフランジ部とを有するプレス成形品の製造方法であって、
金属板を中間成形品に成形する第1成形工程と、
該第1成形工程で成形した前記中間成形品を目標形状の前記プレス成形品に成形する第2成形工程とを備え、
前記第1成形工程は、前記中間成形品の少なくとも前記天板部の凸状外周縁部に対応して形成されるダイ肩R部の曲げ半径を前記目標形状のプレス成形品のダイ肩R部の曲げ半径よりも大きくなるように成形することを特徴とするプレス成形品の製造方法。
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