JP2023177203A - Press molding method and method for manufacturing press molded article - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、天板部と、縦壁部と、フランジ部とを有するプレス成形品のプレス成形方法及びプレス成形品の製造方法に関し、特に、前記プレス成形品を成形する際の縮みフランジ変形に伴うしわの発生を抑制するプレス成形方法及びプレス成形品の製造方法に関する。 The present invention relates to a press-forming method for a press-formed product having a top plate portion, a vertical wall portion, and a flange portion, and a method for manufacturing a press-formed product, and particularly to a method for manufacturing a press-formed product, and in particular, to prevent shrinkage flange deformation when forming the press-formed product. The present invention relates to a press molding method that suppresses the occurrence of wrinkles and a method of manufacturing a press molded product.
自動車の衝突安全性基準の厳格化により、車体の衝突安全性の向上が進む中で、二酸化炭素排出規制を受けて、燃費向上やEV化のために車体の軽量化も必要とされている。これら車体の衝突安全性向上と軽量化を両立させるために、車体構造部品への590MPa級以上の高強度鋼板(ハイテン材とも称する)の適用が進んでいる。ハイテン材を車体構造部品にプレス成形する際には、縮みフランジ変形により生じるしわの抑制が課題となっている。 As the collision safety of automobile bodies continues to improve due to stricter collision safety standards for automobiles, it is also necessary to reduce the weight of automobile bodies in order to improve fuel efficiency and shift to electric vehicles in response to carbon dioxide emission regulations. In order to both improve collision safety and reduce weight of these car bodies, the use of high-strength steel plates of 590 MPa or higher (also known as high-tensile steel) is progressing in car body structural parts. When press-forming high-strength materials into vehicle body structural parts, it is important to suppress wrinkles caused by shrinkage flange deformation.
例えば、自動車部品には、AピラーアッパーやAピラーロア、バンパー部品等のように、天板部と、縦壁部と、フランジ部を有する部品がある。このような部品において天板部の外周縁又はその一部が外方に向かって凸状に湾曲した形状となっている場合、プレス成形の際に当該部位の縦壁部やフランジ部は縮みフランジ変形し、縦壁部の端部やフランジ部の端部にしわが発生する場合がある。特にハイテン材の場合、高強度化によって座屈しやすくなり、しわが発生しやすい。 For example, some automobile parts have a top plate, a vertical wall, and a flange, such as A-pillar uppers, A-pillar lowers, and bumper parts. In such parts, if the outer periphery of the top plate or a part of it is curved outward in a convex shape, the vertical wall or flange of the part will shrink during press forming and become a flange. Deformation may occur, and wrinkles may occur at the ends of the vertical walls and the ends of the flanges. Particularly in the case of high-tensile steel materials, increasing the strength makes them more likely to buckle and cause wrinkles.
そこで、特許文献1には、天板部と、該天板部の少なくとも片側に連続して先端にフランジのない斜壁部を有し、斜壁部の全体もしくは一部が平面視でプレス成形品の長手方向において斜壁部側に凸状に湾曲したプレス成形品を、凹状のダイと凸状のパンチにより成形するに際し、成形途中においてブランク材における斜壁部に相当する部位よりも端部側の部位をダイとパンチとで挟持し、端部側の部位を挟持した状態で斜壁部を成形することにより、ブランク材の板厚方向への座屈を防止して、斜壁部で発生するしわを抑制する方法が開示されている。 Therefore, Patent Document 1 has a top plate part and a sloped wall part continuous to at least one side of the top plate part without a flange at the tip, and the whole or part of the sloped wall part is press-formed in plan view. When forming a press-formed product that is curved convexly toward the oblique wall portion in the longitudinal direction of the product using a concave die and a convex punch, the end portion of the blank material is lower than the portion corresponding to the oblique wall portion during forming. By holding the side parts between a die and a punch and forming the sloped wall part with the end side parts held, buckling of the blank material in the thickness direction is prevented, and the sloped wall part A method for suppressing the appearance of wrinkles is disclosed.
また、特許文献2には、天板部とフランジ部とが側壁部を介して幅方向で連続しているハット形断面を有すると共に天板部及びフランジ部が長手方向に沿って天板部側に凸に湾曲した湾曲部分を有する製品形状に、金属板をプレス成形してプレス成形品を製造するに際し、フランジ部位置よりも外周部分に対しシワ押さえで上記金属板を押さえるシワ押さえ領域を設定し段絞りで成形を行う段絞り工程を有し、段絞りで成形を行う際に、フランジ部位置の一部にも、シワ押さえで押さえる付加領域を設定することにより、フランジ部で発生するしわを抑制する方法が開示されている。 Further, in Patent Document 2, the top plate part and the flange part have a hat-shaped cross section that is continuous in the width direction via the side wall part, and the top plate part and the flange part are arranged on the top plate part side along the longitudinal direction. When manufacturing a press-formed product by press-forming a metal plate into a product shape having a convexly curved curved part, a wrinkle suppressing area is set to press the metal plate with a wrinkle suppressor at the outer circumferential part from the flange position. It has a step-drawing process that performs forming with step-drawing, and when forming with step-drawing, an additional area is set at a part of the flange position to be suppressed with a wrinkle suppressor, thereby eliminating wrinkles that occur at the flange. A method for suppressing this is disclosed.
しかしながら、特許文献1に記載のプレス成形方法では、ブランク材における斜壁部に相当する部位よりも端部側の部位をダイとパンチで挟持した状態で斜壁部を成形するため、ダイとパンチで挟持した部位を次工程でトリミングする必要がある。
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課題もある。
However, in the press forming method described in Patent Document 1, since the inclined wall part is formed with the end part of the blank material being held between the die and the punch than the part corresponding to the inclined wall part, the die and the punch It is necessary to trim the sandwiched part in the next step.
Furthermore, the method of Patent Document 1 also has a problem in that it cannot be applied to a press-formed product having a flange portion continuous to a vertical wall portion (slanted wall portion).
この点、特許文献2に記載のプレス成形品の製造方法は、フランジ部を有するプレス成形品の成形に適用できるものの、しわ押さえを使用するため、曲げ(フォーム)成形によるプレス成形には適用できないという課題がある。 In this regard, although the method for manufacturing a press-formed product described in Patent Document 2 can be applied to forming a press-formed product having a flange portion, it cannot be applied to press-forming by bending (form) forming because it uses a wrinkle suppressor. There is a problem.
本発明は、係る課題を解決するためになされたものであり、プレス成形後のトリミング工程を必須とすることなく、縮みフランジ変形によって生じるフランジ部のしわを十分に抑制し、曲げ成形にも適用可能なプレス成形方法及びプレス成形品の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve this problem, and can sufficiently suppress wrinkles in the flange caused by shrinkage flange deformation without requiring a trimming process after press forming, and can also be applied to bending forming. The purpose of the present invention is to provide a possible press molding method and a method for manufacturing press molded products.
(1)本発明に係るプレス成形方法は、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、該天板部に連続する縦壁部と、該縦壁部に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、前記中間成形品は、少なくとも前記天板部の凸状外周縁部に対応する部分の天板部からフランジ部までの高さが、前記目標形状のプレス成形品の天板部からフランジ部までの高さよりも低いことを特徴とするものである。 (1) The press molding method according to the present invention includes a top plate portion having a convex outer peripheral edge portion in which the outer peripheral edge or a portion thereof is curved outward in a convex shape, and a vertical wall continuous to the top plate portion. A method for forming a press-formed product having a flange portion and a flange portion continuous to the vertical wall portion, the method comprising: a first forming step of forming a metal plate into an intermediate molded product; a second forming step of forming the intermediate molded product into the press-formed product having the target shape, the intermediate molded product having a flange portion extending from the top plate portion at least in a portion corresponding to the convex outer peripheral edge of the top plate portion. The height from the top plate to the flange of the press-formed product having the target shape is lower than the height from the top plate to the flange.
(2)また、上記(1)に記載のものにおいて、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ものである。 (2) Furthermore, in the item described in (1) above, the first forming step is characterized by applying drawing forming or bending forming, and the second forming step is characterized by applying bending forming. be.
(3)また、上記(1)又は(2)に記載のものにおいて、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ものである。 (3) Furthermore, in the method described in (1) or (2) above, the metal plate is a steel plate having a tensile strength of 590 MPa class or higher.
(4)また、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、該天板部に連続する縦壁部と、該縦壁部に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、前記中間成形品は、少なくとも前記天板部の凸状外周縁部に対応する部分の天板部からフランジ部までの高さが、前記目標形状のプレス成形品の天板部からフランジ部までの高さよりも低いことを特徴とするものである。 (4) Furthermore, the method for manufacturing a press-formed product according to the present invention includes: A method for producing a press-formed product having a vertical wall portion continuous to the vertical wall portion and a flange portion continuous to the vertical wall portion, the method comprising: a first forming step of forming a metal plate into an intermediate molded product; and the first forming step. a second molding step of molding the intermediate molded product into the press molded product having a target shape, the intermediate molded product having at least a portion of the top plate corresponding to the convex outer peripheral edge of the top plate portion; The height from the flange part to the flange part is lower than the height from the top plate part to the flange part of the press-formed product having the target shape.
(5)また、上記(4)に記載のものにおいて、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ものである。 (5) Furthermore, in the item described in (4) above, the first forming step applies drawing forming or bending forming, and the second forming step applies bending forming. be.
(6)また、上記(4)又は(5)に記載のものにおいて、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ものである。 (6) Furthermore, in the method described in (4) or (5) above, the metal plate is a steel plate having a tensile strength of 590 MPa class or higher.
本発明においては、金属板を中間成形品に成形する第1成形工程と、中間成形品を目標形状のプレス成形品に成形する第2成形工程とを備えており、中間成形品は、少なくとも天板部の凸状外周縁部に対応する部分の天板部からフランジ部までの高さが、目標形状のプレス成形品の天板部からフランジ部までの高さよりも低くなっている。これにより、第1成形工程では縮みフランジ変形量を低減して中間成形品を成形できる。また、第2成形工程では、平板状のブランクよりも剛性が高い中間成形品を目標形状に成形するため、縮みフランジ変形による材料移動が生じにくくてしわになりにくい。
このため、目標形状の成形品の板厚増加を抑制でき、しわのない良好な形状のプレス成形品が得られ、プレス成形における歩留まり向上に繋がる。
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。
The present invention includes a first forming step of forming a metal plate into an intermediate molded product, and a second forming step of forming the intermediate molded product into a press-formed product having a target shape. The height from the top plate portion to the flange portion of the portion corresponding to the convex outer peripheral edge portion of the plate portion is lower than the height from the top plate portion to the flange portion of the press-formed product having the target shape. Thereby, in the first molding step, the intermediate molded product can be molded while reducing the amount of shrinkage flange deformation. In addition, in the second forming step, an intermediate molded product having higher rigidity than a flat blank is molded into the target shape, so material movement due to shrinkage flange deformation is less likely to occur and wrinkles are less likely to occur.
Therefore, it is possible to suppress an increase in the thickness of a molded product having a target shape, and a press-formed product with a good shape without wrinkles can be obtained, which leads to an improvement in yield in press molding.
Furthermore, since there is no need to clamp the ends of the blank between a punch and a die, the conventional trimming process is not essential.
Furthermore, since wrinkle suppression is not required, it can also be applied to bending.
本実施の形態に係るプレス成形方法及びプレス成形品の製造方法が対象とするプレス成形品について、図2の例に基づいて説明する。なお、図2は、プレス成形品の一部を示したものである。図2に示すプレス成形品1は、天板部3と、縦壁部5と、フランジ部7を有するものであって、天板部3の外周縁の一部が外方に向かって凸状に湾曲した部位(以下、「凸状外周縁部3a」という)を有するものである。なお、凸状外周縁部3aと他の部位との境界は、例えば天板部3を平面視したときの凸状外周縁部3aのR止まりまでとする。
また、本例ではプレス成形品1の縦壁部5とフランジ部7とが成す角度は90°とした。
A press-formed product targeted by the press-forming method and press-formed product manufacturing method according to the present embodiment will be described based on the example of FIG. 2. Note that FIG. 2 shows a part of the press-formed product. The press-formed product 1 shown in FIG. 2 has a
Further, in this example, the angle formed between the
プレス成形品1における天板部3と縦壁部5の境界部は、プレス成形に用いたパンチ肩部の形状に対応したR形状となっているので、当該部位を「パンチ肩R部9」と称する。また、縦壁部5とフランジ部7の境界部はダイ肩部の形状に対応したR形状となっているので「ダイ肩R部11」と称する。以降、本明細書において単に「パンチ肩R部9」、「ダイ肩R部11」と表記したときには金型ではなくプレス成形品1の上記部位を指す。
The boundary between the
まず、本実施の形態に係るプレス成形方法及びプレス成形品の製造方法を説明するに先立って、従来の方法で図2のようなプレス成形品1をプレス成形する場合の問題点について、目標形状の天板部3からフランジ部7までの高さを16mmとした場合を例に挙げて説明する。
図9は、従来の方法でプレス成形品1をプレス成形した場合についてFEM解析した結果であり、板厚増加率の分布を色の濃淡で示している。板厚増加率は、プレス成形後のプレス成形品1の板厚とプレス成形前のブランクの板厚との差(板厚増分)を求め、ブランクの板厚との比(割合)で表したものであり、値が大きいほど板厚が増加していることを表している。また、板厚が増加するほど、プレス成形品の該部位にしわが発生しやすくなる。さらに、板厚増加が局所的になるほどしわになりやすい。
First, before explaining the press-forming method and the method for manufacturing a press-formed product according to the present embodiment, we will discuss the problems when press-forming a press-formed product 1 as shown in FIG. 2 by a conventional method. An example will be explained in which the height from the
FIG. 9 shows the results of FEM analysis for the case where the press-formed product 1 was press-formed by the conventional method, and shows the distribution of the plate thickness increase rate by color shading. The plate thickness increase rate was determined by calculating the difference (plate thickness increment) between the plate thickness of press-formed product 1 after press forming and the blank plate thickness before press forming, and expressed as a ratio (rate) to the blank plate thickness. The larger the value, the greater the plate thickness. Furthermore, as the plate thickness increases, wrinkles are more likely to occur in the region of the press-formed product. Furthermore, the more localized the increase in board thickness, the more likely it is that wrinkles will form.
図2のようなプレス成形品1を従来の方法で成形する場合、例えば、目標形状に対応した形状のパンチとダイを用い、平板状のブランクを1工程で目標形状に成形する。この場合、天板部3の凸状外周縁部3aに対応する縦壁部5とフランジ部7は、縮みフランジ変形して材料が集中し、しわが発生しやすい。図2に示すプレス成形品1の場合、最も板厚が増加したのは図9の矢印で示すフランジ部7の端部であり、最大板厚増加率は+12.5%であった。このように、局所的に板厚が増加することで当該部分にしわが生じ、問題となっていた。図9のようにフランジ部7の板厚が局所的に増加する理由を図10を用いて説明する。
When forming the press-formed product 1 as shown in FIG. 2 by a conventional method, a flat blank is formed into the target shape in one step using, for example, a punch and die having a shape corresponding to the target shape. In this case, the
図10は、上述した従来のプレス成形方法でプレス成形品1を成形する場合の成形過程を示したものである。図10では、ブランク13が変形する過程について、正面図(上側の図、図2(b)の矢印方向からみた図)、及び図2(b)のA-A´断面に相当する断面図(下側の図)でそれぞれ示している。
なお、図中の「5mmup」等の数値は、パンチ21とダイ23のプレス成形方向の距離(板厚分を除く)を示している。したがって、「5mmup」の場合、パンチ21におけるプレス成形品1のフランジ部7を成形する部分とダイ23におけるフランジ部7に成形する部分とのプレス成形方向の隙間がブランク13の板厚に+5mmを加えた図であることを示している。また、「0mmup」は成形下死点のときの状態を示している。
FIG. 10 shows a molding process when the press-formed product 1 is molded by the conventional press-forming method described above. FIG. 10 shows the process in which the blank 13 deforms, including a front view (upper view, view seen from the direction of the arrow in FIG. 2(b)) and a cross-sectional view (corresponding to the AA′ cross section in FIG. 2(b)). (Figure below).
Note that numerical values such as "5 mmup" in the figure indicate the distance between the punch 21 and the die 23 in the press forming direction (excluding the plate thickness). Therefore, in the case of "5 mmup", the gap in the press forming direction between the part of the punch 21 that forms the
図10に示すように、天板部3の凸状外周縁部3aに対応する縦壁部5が成形され始めると、「10mmup」の正面図(上側の図)に示すように、縮みフランジ変形によってブランク13の端部に例えば二つの山状の大きなしわが生じる。この二つの大きな山状のしわは、縮みフランジ変形が進むにしたがって凸状外周縁部の中央に集中して明瞭になる(「5mmup」、「3mmup」の正面図参照)。
As shown in FIG. 10, when the
成形の進行に伴って、ダイ23の下面が山の頂部に到達すると、ダイ23がしわを押し潰すように成形が進行するが、「1mmup」まで成形が進むとブランク13はしわを残したまま拘束され、成形下死点に至る(「0mmup」参照)。 As the molding progresses, when the bottom surface of the die 23 reaches the top of the mountain, the molding progresses so that the die 23 crushes the wrinkles, but when the molding progresses to "1 mm up", the blank 13 remains with the wrinkles. It is restrained and reaches the bottom dead center of molding (see "0mmup").
上記のように、従来の成形過程では、パンチ21とダイ23の間の隙間で大きなしわが生じて、このしわを潰しきれないままフランジ部7を成形するため、プレス成形品1にしわが残存し、しわが生じた部分の板厚が局所的に増加していた。
As mentioned above, in the conventional forming process, large wrinkles occur in the gap between the punch 21 and the die 23, and the
成形過程でしわが生じないようにする手段としては、フランジ部7に相当する部位にしわ押さえを用いるとよいが、曲げ成形ではしわ押さえがないため適用できない。
As a means to prevent wrinkles from forming during the forming process, it is preferable to use a wrinkle suppressor at a portion corresponding to the
そこで、フランジ部7におけるしわの発生を従来よりも低減しつつ、曲げ成形でも適用できる手段を講じたのが、本実施の形態のプレス成形方法である。
Therefore, the press forming method of this embodiment takes measures that can be applied to bend forming while reducing the occurrence of wrinkles in the
具体的には、本実施の形態に係るプレス成形方法は、図2に一例を示したような、外周縁の一部が外方に向かって凸状に湾曲した凸状外周縁部3aを有する天板部3と、天板部3にパンチ肩R部9を介して連続する縦壁部5と、縦壁部5にダイ肩R部11を介して連続するフランジ部7とを有するプレス成形品1を成形する方法であって、図1に示すように、金属板であるブランク13を中間成形品15に成形する第1成形工程と、中間成形品15を目標形状であるプレス成形品1に成形する第2成形工程を備えている。
なお、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。
Specifically, the press molding method according to the present embodiment has a convex outer peripheral edge 3a in which a part of the outer peripheral edge is curved outward in a convex shape, as shown in FIG. Press molding having a
Note that since the press-formed product 1 is manufactured by executing the press-forming method, the invention of the press-forming method can be constituted as the invention of the method of manufacturing a press-formed product. Therefore, the embodiment of the press molding method described below is common to the embodiment of the method of manufacturing a press molded product.
図1(a)は第1成形工程の成形前の状態のパンチ17、ダイ19及びブランク13の斜視図であり、図1(b)は図1(a)のB断面図である。
また、図1(c)は第2成形工程の成形前の状態のパンチ21、ダイ23及び中間成形品15の斜視図であり、図1(d)は図1(c)のC断面図である。
なお、図1(a)~図1(d)の各金型は肉厚部分を無視して成形面部の形状のみを板状に図示している。
また、図1(d)に示す中間成形品15において、プレス成形品1と同一の部位には同一の符号を付している。
以下、各工程を詳細に説明する。
FIG. 1(a) is a perspective view of the punch 17, die 19, and blank 13 in a state before forming in the first forming step, and FIG. 1(b) is a cross-sectional view of B in FIG. 1(a).
Further, FIG. 1(c) is a perspective view of the punch 21, die 23, and intermediate molded
Note that for each of the molds in FIGS. 1(a) to 1(d), only the shape of the molding surface portion is shown as a plate, ignoring the thick wall portion.
Further, in the intermediate molded
Each step will be explained in detail below.
<第1成形工程>
第1成形工程は、図1(a)、図1(b)に示すように金属板であるブランク13を中間成形品15にプレス成形する工程である。
パンチ17及びダイ19は、中間成形品15の天板部3に対応する成形面部からフランジ部25に対応する成形面部までの高さhd1が、目標形状に成形する第2成形工程で用いるパンチ21及びダイ23におけるプレス成形品1の天板部3に対応する成形面部からフランジ部7に対応する成形面部までの高さhd0よりも低い形状となっている(hd1<hd0)。
<First molding process>
The first forming step is a step of press-forming a blank 13, which is a metal plate, into an intermediate molded
The punch 17 and the die 19 are punches 21 used in the second forming process for forming the intermediate molded
第1成形工程では、図1(b)に示すように、パンチ17の天板成形面部上面とパッド27でブランク13の一部を挟持した状態でダイ19を下降させ、天板部3からフランジ部25までの高さ(以下、単に「中間成形品15の高さ」という)hd1が、目標形状のプレス成形品1の天板部3からフランジ部7までの高さ(以下、単に「プレス成形品1の高さ」という)hd0よりも低い中間成形品15(図1(d)参照)を成形する。
なお、この例の中間成形品15の縦壁部29とフランジ部25とが成す角度は目標形状の縦壁部5とフランジ部7とが成す角度と同じ90°である。
第1成形工程での中間成形品15の縦壁部29を成形する際には縮みフランジ変形が生じるが、上述のように中間成形品15の高さは目標形状のプレス成形品1の高さよりも低いので、従来の平板状のブランク13を目標形状に成形する場合と比べて縮みフランジ変形量が小さい。
したがって、第1成形工程において中間成形品15のフランジ部25は板厚が増加しにくく、しわが生じにくい。
In the first forming step, as shown in FIG. 1(b), the die 19 is lowered with a part of the blank 13 being held between the upper surface of the top plate forming surface of the punch 17 and the pad 27, and the flange is formed from the
The angle formed between the
Shrinkage flange deformation occurs when forming the
Therefore, in the first molding step, the thickness of the
<第2成形工程>
第2成形工程は、第1成形工程で成形した中間成形品15を目標形状のプレス成形品1に成形する工程である。第2成形工程のパンチ21及びダイ23は目標形状に対応した形状であり、図10の従来例の金型と同様であるので同一の符号を付している。
<Second molding process>
The second molding step is a step of molding the intermediate molded
第2成形工程では、図1(d)に示すように、中間成形品15のパンチ肩R部9をパンチ21の肩部に合わせてセットし、パンチ21とパッド27で中間成形品15の天板部3を挟持した状態でダイ23を相対的に移動させ、中間成形品15を目標形状に成形する。
第2成形工程における成形過程の様子を図3に示す。
図3では、図10と同様にブランク13の変形過程を、正面図(上側の図、図2(b)の矢印方向からみた図)、及び図2(b)のA-A´断面に相当する断面図(下側の図)でそれぞれ示している。「5mmup」等の数値の意味も図10と同様である。なお、中間成形品15の高さが12mm、プレス成形品1(目標形状)の高さが16mmとした。
In the second forming process, as shown in FIG. 1(d), the punch
FIG. 3 shows the molding process in the second molding step.
3 shows the deformation process of the blank 13 in the same way as FIG. Each is shown in a cross-sectional view (bottom view). The meanings of numerical values such as "5mmup" are also the same as in FIG. Note that the height of the intermediate molded
図1(d)の状態からダイ23を下降させると、「5mmup」のときにダイ23が中間成形品15のフランジ部25に接触する。以降、ダイ23が中間成形品15のダイ肩R部31を曲げ戻して縦壁部5の下部が成形され始める。この成形は縮みフランジ変形を伴うものであるが、中間成形品15は加工硬化しているため、平板状のブランク13よりも剛性が高くて材料が移動しにくくなっている。したがって、「5mmup」では、従来のような局所的な2つの山状にならず、「3mmup」の正面図に示すようにしわが生じたとしても、このときダイ23とパンチ21のプレス成形方向の隙間は板厚+3mmととても小さいので、そのしわは大きくなることなくダイ23に押し潰されて成形下死点に至る。
このように、中間成形品15の剛性が高いことから成形過程でしわが生じにくくなっており、第2成形工程においてもプレス成形品1のフランジ部7で板厚が増加しにくくて、しわが生じにくい。
When the die 23 is lowered from the state shown in FIG. 1(d), the die 23 contacts the
As described above, the high rigidity of the intermediate molded
上述した例における中間成形品15及びプレス成形品1の板厚増加率の分布を図4に示す。
図4(a)は第1成形工程の成形下死点における中間成形品15の板厚増加率の分布である。また、図4(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。なお、図4(a)、図4(b)の板厚増加率の分布は図9の従来例よりも小さいレンジで示している。
FIG. 4 shows the distribution of the plate thickness increase rate of the intermediate molded
FIG. 4(a) shows the distribution of the plate thickness increase rate of the intermediate molded
図4(a)と図4(b)を比較するとわかるように、第2成形工程で成形したプレス成形品1は、第1成形工程で成形した中間成形品15よりも板厚増加が広い範囲に分散している。これは、第2成形工程時の縮みフランジ変形によるひずみが、第1成形工程時の縮みフランジ変形によるひずみよりも広範囲に分散していることを示しており、この図からも第2成形工程において局所的に板厚増加しにくくてしわになりにくいことがわかる。
As can be seen by comparing FIG. 4(a) and FIG. 4(b), the press-formed product 1 formed in the second forming process has a wider range of plate thickness increase than the intermediate formed
上記のように、本実施の形態の第1成形工程では、天板部3からフランジ部25までの高さが目標形状よりも低い形状の中間成形品15を成形し、第2成形工程で中間成形品15を目標形状に成形することにより、局所的な板厚増加の問題を解消し、プレス成形品1のフランジ部7に生じるしわを抑制できる。
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要としない。
なお、上述のプレス成形方法の第1成形工程及び第2成形工程を実行することで、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。
As described above, in the first molding step of the present embodiment, the intermediate molded
Furthermore, since there is no need to clamp the end of the blank between a punch and a die, there is no need for a trimming process as in the conventional example shown in Patent Document 1.
In addition, by performing the first forming step and the second forming step of the above-mentioned press forming method, the target press-formed product can be manufactured, and the manufactured press-formed product has suppressed wrinkles as described above. becomes.
また、本実施の形態のプレス成形方法及びプレス成形品の製造方法は、しわ押さえを用いることなくフランジ部7のしわを抑制することができるので、曲げ(フォーム)成形によるプレス成形に適用できる。即ち、中間成形品15を成形する第1成形工程で絞り成形又は曲げ成形を適用し、目標形状を成形する第2成形工程で曲げ成形を適用する場合に特に効果的である。
Further, the press molding method and the method for manufacturing a press molded product of the present embodiment can suppress wrinkles in the
さらに、本実施の形態のプレス成形方法及びプレス成形品の製造方法は、縮みフランジ変形によってしわが生じやすい高強度鋼板を用いる場合に特に効果的である。例えば、金属板(ブランク)を引張強度が590MPa級以上の鋼板としてもよく、その場合も十分なしわの低減効果を奏することができる。 Further, the press-forming method and the method for manufacturing a press-formed product of the present embodiment are particularly effective when using a high-strength steel plate that is prone to wrinkles due to shrinkage flange deformation. For example, the metal plate (blank) may be a steel plate having a tensile strength of 590 MPa or higher, and in that case as well, sufficient wrinkle reduction effects can be achieved.
なお、本実施の形態のプレス成形方法及びプレス成形品の製造方法は、天板部3からフランジ部25までの高さが目標形状より低い中間成形品15を成形することで、目標形状の成形品に生じるしわを従来よりも低減できるようにしたものであり、この点についてさらに説明する。
Note that in the press forming method and the method for manufacturing a press formed product of the present embodiment, the height from the
図5(a)は、第1成形工程における成形前のブランク13の断面形状を破線、成形後の成形下死点における中間成形品15の断面形状を実線で示したものである。ここで、図5(a)におけるブランク13の端部から中間成形品15のフランジ部25の端部までの距離を第1成形工程での材料流入量と定義する。
この第1成形工程での材料流入量は、中間成形品15の高さが低いほど小さくなる。材料流入量が小さいと第1成形工程における縮みフランジ変形量が小さくなるので、中間成形品15の高さを低くすることで第1成形工程による板厚増加(ブランク13からの板厚増加)を低減できる。
FIG. 5A shows the cross-sectional shape of the blank 13 before molding in the first molding step with a broken line, and the cross-sectional shape of the intermediate molded
The amount of material flowing in this first molding step becomes smaller as the height of the intermediate molded
図5(b)は、第1成形工程の成形下死点における中間成形品15の断面形状を破線、第2成形工程の成形下死点におけるプレス成形品1の断面形状を実線で示したものである。ここで、図5(b)における中間成形品15のフランジ部25の端部からプレス成形品1のフランジ部7の端部までの距離を第2成形工程での材料流入量と定義する。
この第2成形工程での材料流入量は、中間成形品15の高さが低いほど大きくなる。材料流入量が大きいと第2成形工程における縮みフランジ変形量が大きくなるので、中間成形品15の高さを低くすることで第2成形工程による板厚増加(中間成形品15からの板厚増加)は大きくなる。
また、中間成形品15の高さが低いほど、第2成形工程でパンチ21とダイ23のプレス成形方向の隙間が大きいときに縦壁部5の成形が始まるので、成形過程でしわが大きくなりやすく、目標形状の成形品の板厚増加の要因となる。
FIG. 5(b) shows the cross-sectional shape of the intermediate molded
The amount of material inflow in this second molding step increases as the height of the intermediate molded
In addition, the lower the height of the intermediate molded
上述したように、中間成形品の高さが低いほど、第1成形工程での材料流入量が小さく、第2成形工程での材料流入量が大きくなる。上記関係の一例として、目標形状の天板部からフランジ部までの高さが16mmの場合の中間成形品15の高さと各工程の材料流入量との関係を図6に示す。
As described above, the lower the height of the intermediate molded product, the smaller the amount of material flowing in the first molding step, and the larger the amount of material flowing in the second molding step. As an example of the above relationship, FIG. 6 shows the relationship between the height of the intermediate molded
中間成形品15の高さを低くした場合、第1成形工程での材料流入量を少なくし板厚増加を低減できるが、第2成形工程での材料流入量が多くなり板厚増加が増大して最終的な板厚増加を十分に低減できない場合がある。したがって、第1成形工程、第2成形工程の双方でバランスよく板厚増加を低減するように中間成形品15の高さを設定することで、本発明はより効果的になる。例えば、中間成形品の高さを目標形状の高さの5割~9割程度とすると各工程における材料流入量のバランスがよく好ましい。この点については、下記の実施例でも本発明の効果とともに具体的に説明する。
If the height of the intermediate molded
本発明のプレス成形方法及びプレス成形品の製造方法における縮みフランジ変形でのしわの抑制効果について、FEM解析を用いて具体的な検討を行ったので、その結果について以下に説明する。
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、目標形状の高さは16mmとする。
鋼板を1工程で目標形状に成形する従来例と、鋼板を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、縮みフランジ変形部位における最大板厚増加率を求めた。なお、従来例の解析結果は図9で説明したとおりであるので、以下では本発明例の解析結果について説明する。
The effect of suppressing wrinkles due to shrinkage flange deformation in the press-forming method and press-formed product manufacturing method of the present invention was specifically investigated using FEM analysis, and the results will be described below.
In this example, a case was confirmed in which a steel plate with a thickness of 1.0 mm and a tensile strength of 980 MPa class was used as a blank, and the press-formed product 1 of FIG. 2 was press-formed into the target shape. Note that the height of the target shape is 16 mm.
FEM analysis was conducted for a conventional example in which a steel plate is formed into a target shape in one process and an example of the present invention in which a steel plate is formed into a target shape in two processes, and the maximum plate thickness increase rate at the shrinkage flange deformation site was determined. Note that since the analysis results of the conventional example are as explained with reference to FIG. 9, the analysis results of the example of the present invention will be explained below.
本発明例では、中間成形品15の高さを14mm、12mm、10mm、8mmとした4例についてFEM解析を行った。図7に第1成形工程における中間成形品15の成形下死点での板厚増加率分布、図8に第2成形工程における目標形状の成形品(プレス成形品1)の成形下死点での板厚増加率分布を示す。図7、図8において、「14mm」等の数値は中間成形品15の高さを示しており、「7.4%」等の数値は最大板厚増加率を示している。また、図7、図8の最大板厚増加率はいずれもブランク13の板厚を基準とする増加率を示したものである。図7~図9の結果をまとめたものを表1に示す。
In the example of the present invention, FEM analysis was performed on four examples in which the height of the intermediate molded
図7~図9、及び、表1に示すように、従来例では目標形状の成形品(プレス成形品1)の最大板厚増加率が12.5%であったのに対し、本発明例(No.2~No.5)では目標形状の成形品の最大板厚増加率がすべて従来例より低減した。その結果、上記のように、本実施例では、本発明によって縮みフランジ変形によるフランジしわを従来よりも抑制できることが示された。
なお、前述したように、第1成形工程、第2成形工程の双方でバランスよく板厚増加を低減できるように中間成形品15の高さを設定することで、より効果的にしわを抑制することができる。この点について、以下具体的に説明する。
As shown in FIGS. 7 to 9 and Table 1, in the conventional example, the maximum plate thickness increase rate of the molded product with the target shape (press-formed product 1) was 12.5%, whereas in the example of the present invention (No. .2 to No.5), the maximum plate thickness increase rate of the molded product with the target shape was all lower than the conventional example. As a result, as described above, this example showed that the present invention can suppress flange wrinkles due to shrinkage flange deformation more than before.
Note that, as described above, wrinkles can be suppressed more effectively by setting the height of the intermediate molded
No.2~No.5の中間成形品15の最大板厚増加率を比較すると分かるように、第1成形工程では、中間成形品15の高さを低くするほど、第1成形工程における中間成形品15の最大板厚増加率が減少する。これは、中間成形品15の高さが低いほど第1成形工程での材料流入量(図5(a)参照)が低減するからである。
As can be seen by comparing the maximum plate thickness increase rate of the intermediate molded
一方、第2成形工程では、No.2~No.5の目標形状の成形品の最大板厚増加率を比較すると分かるように、最大板厚増加率が最も小さいのはNo.3であり、中間成形品15の高さがNo.3よりも低いNo.4、No.5は、最大板厚増加率がNo.3より増加している。これは、中間成形品15の高さが低いほど、縦壁部5の成形開始時期が早くなり、第2成形工程での材料流入量(図5(b)参照)が増大するからである。
On the other hand, in the second forming process, as can be seen by comparing the maximum plate thickness increase rate of molded products with the target shape of No. 2 to No. 5, No. 3 has the smallest maximum plate thickness increase rate, No. 4 and No. 5, in which the height of the intermediate molded
したがって、表1のNo.3の例のように、第2成形工程後の板厚増加がなるべく低減するように中間成形品15の高さを設定すると、しわ抑制効果を最大限に奏することができて効果的である。
Therefore, as in example No. 3 in Table 1, if the height of the intermediate molded
1 プレス成形品(目標形状)
3 天板部
3a 凸状外周縁部
5 縦壁部(プレス成形品)
7 フランジ部(プレス成形品)
9 パンチ肩R部
11 ダイ肩R部(プレス成形品)
13 ブランク(金属板)
15 中間成形品
17 パンチ(第1成形工程)
19 ダイ(第1成形工程)
21 パンチ(第2成形工程、従来例)
23 ダイ(第2成形工程、従来例)
25 フランジ部(中間成形品)
27 パッド
29 縦壁部(中間成形品)
31 ダイ肩R部(中間成形品)
1 Press-formed product (target shape)
3 Top plate portion 3a Convex outer
7 Flange part (press molded product)
9 Punch shoulder R part 11 Die shoulder R part (press molded product)
13 Blank (metal plate)
15 Intermediate molded product 17 Punch (first molding process)
19 Die (first molding process)
21 Punch (second forming process, conventional example)
23 Die (second forming process, conventional example)
25 Flange part (intermediate molded product)
27
31 Die shoulder R part (intermediate molded product)
Claims (6)
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、
前記中間成形品は、少なくとも前記天板部の凸状外周縁部に対応する部分の天板部からフランジ部までの高さが、前記目標形状のプレス成形品の天板部からフランジ部までの高さよりも低いことを特徴とするプレス成形方法。 A top plate portion having a convex outer peripheral edge portion where the outer peripheral edge or a portion thereof is curved outward in a convex shape, a vertical wall portion continuous to the top plate portion, and a flange portion continuous to the vertical wall portion. A press molding method for forming a press molded product having
a first forming step of forming a metal plate into an intermediate molded product;
a second molding step of molding the intermediate molded product molded in the first molding step into the press molded product having a target shape;
The intermediate molded product has a height from the top plate portion to the flange portion of at least a portion corresponding to the convex outer peripheral edge of the top plate portion that is equal to the height from the top plate portion to the flange portion of the press molded product having the target shape. A press forming method characterized by being lower than the height.
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。 The first forming step applies drawing forming or bending forming,
2. The press forming method according to claim 1, wherein the second forming step applies bending forming.
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、
前記中間成形品は、少なくとも前記天板部の凸状外周縁部に対応する部分の天板部からフランジ部までの高さが、前記目標形状のプレス成形品の天板部からフランジ部までの高さよりも低いことを特徴とするプレス成形品の製造方法。 A top plate portion having a convex outer peripheral edge portion where the outer peripheral edge or a portion thereof is curved outward in a convex shape, a vertical wall portion continuous to the top plate portion, and a flange portion continuous to the vertical wall portion. A method for manufacturing a press-formed product comprising:
a first forming step of forming a metal plate into an intermediate molded product;
a second molding step of molding the intermediate molded product molded in the first molding step into the press molded product having a target shape;
The intermediate molded product has a height from the top plate portion to the flange portion of at least a portion corresponding to the convex outer peripheral edge of the top plate portion that is equal to the height from the top plate portion to the flange portion of the press molded product having the target shape. A method for manufacturing a press-formed product characterized by being lower than its height.
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4記載のプレス成形品の製造方法。 The first forming step applies drawing forming or bending forming,
5. The method of manufacturing a press-formed product according to claim 4, wherein the second forming step applies bending forming.
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