JP2689729B2 - フランジ成形方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はフランジ成形方法に関するものであり、特
に、端縁の寸法が成形前より成形後の方が長くなる伸び
フランジの成形方法に関するものである。

従来の技術 伸びフランジは、板状素材の端部を、その端部の端縁
より内側において内方に凸に湾曲して延びる曲線に沿っ
て曲げることにより成形される。このような曲線（以
下、曲げ曲線と称する）に沿って素材を曲げるときに
は、フランジの端縁を成形前より長く伸ばさなければな
らない。例えば、平板部の端部を内方に凸の曲げ曲線に
沿って直角に曲げてフランジを形成する場合には、フラ
ンジの端縁を曲げ曲線の長さに等しい長さまで伸ばさな
ければならず、この伸ばし量が不足すればフランジに引
張応力が残留し、製品が型から開放された際に反りが発
生する。そのため、実開昭58-93322号公報に記載のフラ
ンジ成形装置においては、素材のフランジとなる部分に
端縁ほど高い波形を成形した後、そのフランジ成形部を
曲げ曲線に沿って曲げつつ波形を平坦に延ばしてフラン
ジを成形するようにされている。このようにすれば波形
の成形により予め素材が伸ばされ、フランジ形成部に引
張応力が生じなくなって反りのないフランジを成形する
ことができる。

発明が解決しようとする課題 このフランジ成形装置は、最終的に形成されるフラン
ジの板面に平行な方向に相対移動する一対の型によって
フランジを成形するようにされているが、フランジをそ
の板面と交差する方向に相対移動する一対の型によって
成形することもある。この場合、上記公報のフランジ成
形装置と同様に、まず、素材の端部に波形を成形し、次
に素材端部を曲げつつ波形を延ばしてフランジを成形す
れば、反りのないフランジを成形することができるが、
波形成形工程とフランジ成形工程との２工程が必要とな
る。一対の型をフランジの板面に平行な方向に相対移動
させてフランジを成形する場合には、素材端部がそれら
一対の型の相対移動方向と交差する向きに延びており、
型はその相対移動時にまず素材端部を両側から挟んで波
形を成形し、更に相対移動することにより素材端部を曲
げてフランジを成形するものとすることができ、波形の
成形とフランジの成形とを一工程で行うことができる。
それに対し、一対の型がフランジの板面と交差する方向
に相対移動するものである場合には、素材端部が型の移
動方向に対して平行に位置することとなるため、この型
では移動時に素材端部を両側から挟んで波形を成形する
ことはできず、別の型を用いて予め波形を成形すること
が必要であり、フランジの成形に２工程が必要となって
成形コストが高くなってしまう。

本発明は、予め素材端部に波形を成形することなく、
フランジの板面と交差する方向に相対移動する一対の型
により、反りのない伸びフランジを成形することができ
る成形方法を提供することを課題として為されたもので
ある。

課題を解決するための手段 本発明は、上記の課題を解決するために、板状素材の
端部を、その端部の端縁より内側において内方に凸に湾
曲して延びる曲線に沿って曲げ、伸びフランジを成形す
る方法であって、フランジの板面と交差する方向に相対
移動する一対の型によってフランジを成形するととも
に、そのフランジ成形の最終段階においてフランジをそ
れら一対の型によって表裏両側から挟んで厚さを厚さ減
少量だけ減少させ、かつ、その厚さ減少量を前記曲線に
平行な方向について平均した平均減少量を、前記曲線か
ら前記端縁に向かうに従って多くすることを特徴とす
る。

フランジの厚さ減少量の平均値を曲げ曲線から端縁に
向かうに従って多くするためには、フランジ全体の厚さ
を曲げ曲線から端縁に向かって漸減させることが最も単
純であるが、このようにフランジの厚さを曲げ曲線に沿
った方向に均一に減少させることは不可欠ではない。例
えば、曲げ曲線に沿った複数箇所の厚さのみを減少さ
せ、その厚さ減少量を曲げ曲線から端縁に向かうに従っ
て多くしても、フランジ全体として厚さ減少量の平均値
を曲げ曲線から端縁に向かうに従って多くすることがで
きる（第20図参照）。また、曲げ曲線に沿った複数箇所
の厚さのみを減少させる場合、厚さ減少部の、曲げ曲線
に平行な方向の寸法を曲げ曲線から端縁に向かって増大
させれば（第19図参照）、厚さ減少部自体の厚さ減少量
は均一であっても、フランジ全体としての厚さ減少量の
平均値を曲げ曲線から端縁に向かうに従って多くするこ
とができる。

作用および発明の効果 板状素材の端部を、その端部の端縁より内側において
内方に凸に湾曲して延びる曲線に沿って曲げ、伸びフラ
ンジを成形する場合には、フランジが曲げ曲線に沿った
方向に伸ばされることとなり、その伸び量は端縁側ほど
大きくなる。したがって、端部を単純に曲げてフランジ
を成形する場合には、成形終了時点にフランジ内に残留
する引張応力も端縁側ほど大きくなり、製品の型からの
開放時に反りが発生する。それに対し、フランジ成形の
最終段階においてフランジを一対の型によって表裏両側
から挟んで厚さを減少させれば、フランジを伸ばすこと
ができ、厚さ減少量の平均値を曲げ曲線から端縁に向か
うに従って多くすれば、フランジの伸び量を端縁側ほど
多くすることができる。したがって、応力を残留させる
ことなく、端縁の寸法が曲げの曲げ曲線に対応する寸法
のフランジを成形することができ、反りがなく、寸法形
状精度の高いフランジを得ることができる。また、フラ
ンジは一対の型により表裏両面から強く挟まれて成形さ
れるため、しわが生ずることもない。

実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

本実施例は、第15図および第16図に示す製品10を成形
するものである。この製品10は、底壁12から一対の側壁
14が延び出させられ、それら側壁14の長手方向に平行な
各端部にそれぞれ外向きに延び出すフランジ16が形成さ
れるとともに、全体が側壁14の突出端側に凹に湾曲させ
られた形状を有する。この製品10は、第７図に示す素材
20が第６図，第４図，第３図および第２図にそれぞれ示
す第一、第二，第三および第四の成形装置21,22,24,26
により順次成形を施されることにより成形される。以
下、各装置について説明する。

第６図に示す第一成形装置21は、位置固定に設けられ
たダイス30と、昇降可能に設けられたポンチ32とを有す
る。ダイス30にはその上面に開口し、断面形状が矩形の
溝34が形成され、ポンチ32は溝34に対応した矩形の断面
形状を有している。

第４図に示す第二成形装置22は、位置固定に設けられ
た下型40と、昇降可能に設けられた上型42とを有してい
る。下型40の中央には素材を載置する型部材44が固定さ
れている。この型部材44の上面は、第５図に示すよう
に、長手方向に関して下方に凸に湾曲した湾曲凹面46と
されている。下型40にはまた、可動カム48が水平に、か
つ、型部材44の長手方向と直交する方向に移動可能に設
けられている。可動カム48の型部材44に対向する側には
ウレタンゴム，スプリングあるいはガスシリンダ等の弾
性体から成る圧力調整部材50を介してしわ押さえ部材52
が取り付けられている。一方、上型42にはポンチ56が設
けられている。ポンチ56は、第５図に示すように長手方
向の中央部が下方に突出させられており、先端面が湾曲
突面を成している。上型42にはまた、固定カム60が設け
られており、上型42の下降に伴って可動カム48を型部材
44側へ移動させる。

第三成形装置24は、第３図に示すように、位置固定に
設けられた下型64と、昇降可能に設けられ、下型64に対
して接近，離間させられる上型66とを有する。下型64に
は断面形状が矩形の溝68が形成されている。溝68の底面
は、前記第二成形装置22の型部材44の湾曲凹面46と同様
に長手方向（紙面に直角な方向）に関して下方に凸の湾
曲凹面70とされている。また、溝68の長手方向に平行な
一対の開口端部にはそれぞれ、上側ほど外向きに傾斜す
る傾斜受け面72が形成されている。この傾斜受け面72も
長手方向に関して下方に凸に湾曲させられている。一
方、上型66においては弾性体74に介してポンチ76が型板
77に取り付けられている。ポンチ76の先端面は溝68に対
応する湾曲凸面とされており、上型66には更に、ポンチ
76の両側の位置にそれぞれ曲げ刃78が固定されている。
これら曲げ刃78にはそれぞれ、傾斜受け面72と対応する
傾斜の傾斜曲げ面80が形成されるとともに、この傾斜曲
げ面80は長手方向に関して下方に凸に湾曲させられてい
る。

第四成形装置26は、第２図に示すように、位置固定に
設けられたダイス82と、昇降可能に設けられたポンチ84
とを有する。ダイス82には、その上面に開口し、矩形断
面の溝86が形成されており、その底面は湾曲凹面88とさ
れている。また、ダイス82の上面は、第１図に示すよう
に外側に向かうに従って上方に傾斜させられた傾斜受け
面90とされている。ダイス82の上面が平坦な場合にも、
素材の端部を曲げてフランジとするとき、端縁側ほど多
く伸ばされて厚さが薄くなり、フランジの板面には角度
αの傾斜が生ずるが、傾斜受け面90の傾斜角はαより大
きいβとされている。また、傾斜受け面90は長手方向に
関して下方に凸に湾曲させられている。一方、ポンチ84
には下方に延び出たポンチ部94が設けられるとともに、
ポンチ部94の両側にはそれぞれ、幅方向に関しては水平
であるが、長手方向に関しては下方に凸の押さえ面96が
形成されている。

次に成形について説明する。まず、第７図および第８
図に示す前記素材20を第一成形装置21により成形する。
この素材20は高張力鋼製の平板である。素材20は第一成
形装置21により長手方向に延びる一対の直線に沿って曲
げられ、第９図および第10図に示す一次成形品100とさ
れる。一次成形品100は、底壁102から一対の側壁104が
延び出す溝形を成す。

次に、一次成形品100は第二成形装置22により成形さ
れる。一次成形品100が型部材44上に載置されたとき、
第５図に示すように一次成形品100の底壁102と型部材44
の湾曲凹面46との間には隙間があり、上型42の下降に伴
って固定カム60が可動カム48に係合し、これを型部材44
側に移動させることによりしわ押さえ部材52が側壁104
に接触する。このときポンチ56の先端面が底壁102とは
まだ接触しておらず、一次成形品100には力が加えられ
ていない。この状態から更に上型42を下降させるとポン
チ56の先端面が底壁102に接触して曲げ成形が開始され
るが、同時に可動カム48は固定カム60に押されて移動
し、圧力調整部材50を圧縮しつつしわ押さえ部材52を側
壁104に押圧する。この後、上型42は更に下降して底壁1
02の曲げ成形を行い、底壁102ならびに側壁104は長手方
向に関して湾曲させられるが、上型42の下降と共にしわ
押さえ部材52が側壁104に直角に圧力を加えるため、側
壁104にしわや反りが生じない。成形が進むほど一次成
形品100の湾曲が大きくなり、側壁104が拘束されていな
ければ、側壁104の先端部に圧縮応力が生じてしわが発
生するのであるが、上型42が下降するほどしわ押さえ部
材52が側壁104に加える力は大きくなるため、一次成形
品100は主として伸びによって湾曲させられ、しわの発
生が抑制されるのである。この成形により一次成形品10
0は、第11図および第12図に示すように、底壁102および
側壁104が側壁104の端縁側に凹の二次成形品110とされ
る。

次に二次成形品110は第三成形装置24により成形さ
れ、第13図および第14図に示すように、一対の側壁104
の長手方向の端部がそれぞれ外向きにほぼ45度曲げられ
た予備曲げ部114を有する三次成形品116とされる。第三
成形装置24においては、第３図の左側に示すように上型
66の下降に伴って、まずポンチ76が二次成形品110内に
嵌入して溝68と共に底壁102および側壁104をその先端部
を残して挟み、その状態から更に上型66が弾性体74を圧
縮しつつ下降させられることにより曲げ刃78がポンチ76
に対して下降し、側壁104の先端部を曲げて予備曲げ部1
14が形成される。この際、予備曲げ部114の曲げ線は、
側壁104の端縁側に凹の円弧状を成す。

三次成形品116は、第四成形装置26の溝86内にセット
され、ポンチ84の下降によりまずポンチ部94が三次成形
品116内に嵌入し、溝86の側壁面との間で側壁104を挟
む。ポンチ部94の下降に伴って押さえ面96が予備曲げ部
114の端縁に係合して傾斜受け面90の端縁に沿って曲
げ、フランジ16を成形する。そして、予備曲げ部114の
先端が傾斜受け面90に当接した後は、押さえ面96と傾斜
受け面90とがフランジ16を表裏両側から挟んで押さえる
のであるが、傾斜受け面90が外側ほど上方に向かう向き
に傾斜させられ、押さえ面96と傾斜受け面90との間隔が
狭いため、端縁側ほど薄く伸ばされる。二次成形品110
の側壁104の端縁が最終的に製品10のフランジ16の端縁
となるのであるが、側壁104の端縁は長さが１である
のに対し、側壁104をその端縁側に凹（内方に凸）に湾
曲した曲げ曲線に沿って曲げた場合、その曲げ曲線は
１より長いl2である。そのためフランジ16の端縁側の伸
ばしが不足し、引張応力が残れば、第17図に示すよう
に、成形されたフランジ120には長手方向の中央部が矢
印Ａで示すように互に接近し、端部が矢印Ｂで示すよう
に互に離間する向きに変形しようとし、全体が一点鎖線
で示すように変形して精度の良い製品が得られない。特
に、高張力鋼の場合には降伏点が高いため、この変形が
生じ易いのであるが、本実施例におけるようにフランジ
16の端縁側ほど多く伸ばせば、高張力鋼であっても残留
応力が生ずることはなく、変形のない精度の良い製品10
を得ることができる。

なお、上記実施例において、最終の製品を成形する第
四成形装置26のダイスの上面が傾斜受け面とされていた
が、第18図に示す第四成形装置130のように、ダイス132
の上面を水平な受け面134とし、ポンチ136の押さえ面を
外側ほど下方に傾斜した傾斜押さえ面138としてもよ
い。この場合にも、傾斜押さえ面138の傾斜角度は前期
傾斜受け面90と同様にβとし、フランジ16の端縁側を強
制的に多く伸ばすようにする。

また、上記各実施例においては、フランジ16の端縁が
長手方向の全体にわたって多く伸ばされるようになって
いたが、部分的に多く伸ばすようにしてもよい。この場
合には、例えば第19図に示す製品140のように、フラン
ジ142に厚さが一定であって、長手方向の寸法がフラン
ジ142の端縁側ほど大きい溝144を等間隔に形成する。厚
さの薄い部分をフランジ142の端縁側ほど多くすること
により、端縁側を多く伸ばすのであり、このように伸ば
すためには、溝144に対応する形状の凸部をダイスの受
け面に設ける。

さらに、第20図に示す製品150のようにフランジ152の
端縁側ほど深くなる溝154をフランジ152に等間隔に形成
してもよい。この場合には、溝154の深さを変えること
によりフランジ152の端縁側を多く伸ばすのであり、ダ
イスの受け面に溝154に対応する形状の凸部を設ける。

また、上記各実施例において成形されるフランジ16,1
42,152は側壁に対して直角とされていたが、第21図に示
すように側壁160に対して傾斜したフランジ162を成形す
る場合にも本発明を適用することができる。この場合に
は、前記第１図〜第16図の実施例において三次成形品11
6を成形する場合と同様の構成の成形装置において、ダ
イス164の傾斜受け面166を外側ほど上型168の曲げ刃170
の曲げ面172に接近する向きに角度β傾斜させればよ
い。また、逆に、曲げ面172を外側ほど傾斜受け面166に
接近する向きに傾斜させてもよく、あるいは第19図，第
20図に示すように部分的に多く伸ばすものとしてもよ
い。

なお、上記各実施例においてフランジの成形はいずれ
も上下方向に相対移動する一対の型によって行われるよ
うにされていたが、水平方向に相対移動する一対の型に
よるフランジの成形にも本発明を適用することができ
る。

また、本発明は、溝形の部材の側壁を曲げてフランジ
を成形する場合に限らず、素材端部を湾曲した曲げ曲線
に沿って曲げて伸びフランジを成形する場合に一般的に
適用することができる。

その他、特許請求の範囲を逸脱することなく、当業者
の知識に基づいて種々の変形，改良を施した態様で本発
明を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるフランジ成形方法に使
用される４台の成形装置のうち第四成形装置の要部を示
す正面断面図である。第２図は上記第四成形装置の成形
途中の状態と成形終了時の状態とを示す正面断面図であ
る。第３図は第三成形装置の成形途中の状態と成形終了
時の状態とを示す正面断面図である。第４図は第二成形
装置を示す正面断面図であり、第５図は側面断面図であ
る。第６図は第一成形装置を示す正面断面図である。第
７図は上記フランジ成形方法によってフランジが成形さ
れる素材を示す斜視図であり、第８図は正面図である。
第９図は上記素材が上記第一成形装置により成形されて
一次成形品とされた状態を示す斜視図であり、第10図は
正面図である。第11図は上記一次成形品が上記第二成形
装置により成形されて二次成形品とされた状態を示す斜
視図であり、第12図は正面図である。第13図は上記二次
成形品が上記第三成形装置により成形されて三次成形品
とされた状態を示す斜視図であり、第14図は正面図であ
る。第15図は上記三次成形品が上記第四成形装置により
成形されてフランジ付の製品とされた状態を示す斜視図
であり、第16図は正面図である。第17図は従来のフラン
ジ成形においてフランジに生ずる反りを説明する図であ
る。第18図は本発明の別の実施例であるフランジ成形方
法に使用される第四成形装置を示す正面断面図である。
第19図および第20図はそれぞれ、本発明の別の実施例で
あるフランジ成形方法により成形されたフランジを示す
斜視図である。第21図は本発明の更に別の実施例である
フランジ成形方法に使用される成形装置を示す正面断面
図である。 16:フランジ、90:傾斜受け面 142,152,162:フランジ 166:傾斜受け面

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】板状素材の端部を、その端部の端縁より内
   側において内方に凸に湾曲して延びる曲線に沿って曲
   げ、伸びフランジを成形する方法であって、 フランジの板面と交差する方向に相対移動する一対の型
   によってフランジを成形するとともに、そのフランジ成
   形の最終段階においてフランジをそれら一対の型によっ
   て表裏両側から挟んで厚さを厚さ減少量だけ減少させ、
   かつ、その厚さ減少量を前記曲線に平行な方向について
   平均した平均減少量を、前記曲線から前記端縁に向かう
   に従って多くすることを特徴とするフランジ成形方法。