JP3219496B2 - 板材の曲げ加工方法 - Google Patents
板材の曲げ加工方法Info
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- JP3219496B2 JP3219496B2 JP30744792A JP30744792A JP3219496B2 JP 3219496 B2 JP3219496 B2 JP 3219496B2 JP 30744792 A JP30744792 A JP 30744792A JP 30744792 A JP30744792 A JP 30744792A JP 3219496 B2 JP3219496 B2 JP 3219496B2
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- bending
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、板の曲げ加工方法に関
する。
する。
【０００２】
【従来の技術】板材をＶ字状に曲げ加工する従来の方法
を図６，７に示す。図６に示すものは、上型（ポンチ）
５１と下型（ダイス）５２とで板材５３を挾み付けて底
付き状態で曲げる方法であり、図７に示すものは、間隔
をあけて設けたダイス５４ａ，５４ｂ上に板材５３を乗
せ、上からポンチ５５で板材５３をダイス５４ａ，５４
ｂ間に押し込み、三点で曲げる方法（空気曲げ）であ
る。
を図６，７に示す。図６に示すものは、上型（ポンチ）
５１と下型（ダイス）５２とで板材５３を挾み付けて底
付き状態で曲げる方法であり、図７に示すものは、間隔
をあけて設けたダイス５４ａ，５４ｂ上に板材５３を乗
せ、上からポンチ５５で板材５３をダイス５４ａ，５４
ｂ間に押し込み、三点で曲げる方法（空気曲げ）であ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６に
示した底付き曲げでは、最終的に上型５１と下型５２と
で板材５３を挾み付けて圧力を加える（コイニング）こ
とにより、スプリングバックを減少できるという利点は
あるが、板厚の変化に対応できず、曲げ精度を確保する
ためにはシムを入れる必要があり、修正加工を含めて工
数が増加するという問題があった。また、板厚の大きく
異なる材料については、金型（５１，５２）を交換する
必要があり、金型の取り換え時間や金型の保管スペース
の増大も問題となっている。
示した底付き曲げでは、最終的に上型５１と下型５２と
で板材５３を挾み付けて圧力を加える（コイニング）こ
とにより、スプリングバックを減少できるという利点は
あるが、板厚の変化に対応できず、曲げ精度を確保する
ためにはシムを入れる必要があり、修正加工を含めて工
数が増加するという問題があった。また、板厚の大きく
異なる材料については、金型（５１，５２）を交換する
必要があり、金型の取り換え時間や金型の保管スペース
の増大も問題となっている。
【０００４】一方、図７に示すような空気曲げでは、一
種類の金型５４ａ，５４ｂで比較的広い範囲の板厚の板
材５３の曲げに対応できるが、この場合、最終の曲げ形
状は、素材ごとの板厚公差や強度、残留応力等の影響を
受け、所定の曲げ角度とするためには、余分に曲げ等を
行わなければならず、曲げ角度の精度が底付き曲げに比
べて悪いという問題があった。
種類の金型５４ａ，５４ｂで比較的広い範囲の板厚の板
材５３の曲げに対応できるが、この場合、最終の曲げ形
状は、素材ごとの板厚公差や強度、残留応力等の影響を
受け、所定の曲げ角度とするためには、余分に曲げ等を
行わなければならず、曲げ角度の精度が底付き曲げに比
べて悪いという問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明に係る曲げ加工方法は、間隔をあけて設置された一対
のダイスの上に板材を乗せ、板材の上面よりポンチによ
って板材をダイス間に押し込んで板材を曲げ加工するに
際し、前記ポンチにより前記板材を弾性範囲内で曲げ、
そのときの前記ポンチのストロークと前記ポンチにより
加えた荷重、及び実測した板厚と板幅より見掛けのヤン
グ率を決定し、次に、所定の曲げ角度になるポンチスト
ロークｕ1 を仮の応力−ひずみの関係に基づく構成式よ
り算出し、ポンチストロークｕ1 より少ないポンチスト
ロークｕ2 まで前記ポンチを下降して前記板材を曲げ、
前記ポンチストロークｕ2 での前記ポンチによる荷重と
前記板材の曲げ角度より適正な構成式を求め、当該構成
式を用いて所定の曲げ角度となるポンチストロークｕを
算出し、前記ポンチを前記ポンチストロークｕまで下降
して前記板材を曲げ成形することを特徴とする。
明に係る曲げ加工方法は、間隔をあけて設置された一対
のダイスの上に板材を乗せ、板材の上面よりポンチによ
って板材をダイス間に押し込んで板材を曲げ加工するに
際し、前記ポンチにより前記板材を弾性範囲内で曲げ、
そのときの前記ポンチのストロークと前記ポンチにより
加えた荷重、及び実測した板厚と板幅より見掛けのヤン
グ率を決定し、次に、所定の曲げ角度になるポンチスト
ロークｕ1 を仮の応力−ひずみの関係に基づく構成式よ
り算出し、ポンチストロークｕ1 より少ないポンチスト
ロークｕ2 まで前記ポンチを下降して前記板材を曲げ、
前記ポンチストロークｕ2 での前記ポンチによる荷重と
前記板材の曲げ角度より適正な構成式を求め、当該構成
式を用いて所定の曲げ角度となるポンチストロークｕを
算出し、前記ポンチを前記ポンチストロークｕまで下降
して前記板材を曲げ成形することを特徴とする。
【０００６】また、本発明は、上記ポンチストロークｕ
1 の算出からポンチストロークｕの算出までを複数回繰
り返すことによっても実施される。
1 の算出からポンチストロークｕの算出までを複数回繰
り返すことによっても実施される。
【０００７】
【作用】板の曲げ精度の確保のためもっとも重要なもの
がスプリングバックであり、スプリングバックを低減す
るため、種々の案が提案されているが、スプリングバッ
ク量を正確に予測できれば、余分に曲げることにより曲
げ精度が確保できる。
がスプリングバックであり、スプリングバックを低減す
るため、種々の案が提案されているが、スプリングバッ
ク量を正確に予測できれば、余分に曲げることにより曲
げ精度が確保できる。
【０００８】スプリングバックの角度Δθは以下の式で
示される。
示される。
【数１】 ここで、Ｍは曲げモーメント、Ｅはヤング率、Ｉは断面
２次モーメント、ｌは板材の長さである。
２次モーメント、ｌは板材の長さである。
【０００９】本発明の曲げ加工方法は、図５のフローチ
ャートに示すように、数値計算と曲げ加工中のポンチ荷
重及び曲げ角度を測定し、現時点及びポンチストローク
を今より進めた時点のモーメントＭ及びヤング率Ｅを正
確に計算することにより、スプリングバック後の曲げ角
度を正確に予測する加工法である。
ャートに示すように、数値計算と曲げ加工中のポンチ荷
重及び曲げ角度を測定し、現時点及びポンチストローク
を今より進めた時点のモーメントＭ及びヤング率Ｅを正
確に計算することにより、スプリングバック後の曲げ角
度を正確に予測する加工法である。
【００１０】三点曲げの場合、曲げモーメントの分布
は、図４に示すようにポンチの中心線を最大とする線形
の分布に近似的になると考えられる。そこで、板材を微
小な要素に分け、各要素内では曲げモーメントが均一と
すると、ｉ番目（ポンチの中心と接する要素を１番目の
要素とする）の要素の曲げモーメントＭ（ｉ）は下式の
如くなる。
は、図４に示すようにポンチの中心線を最大とする線形
の分布に近似的になると考えられる。そこで、板材を微
小な要素に分け、各要素内では曲げモーメントが均一と
すると、ｉ番目（ポンチの中心と接する要素を１番目の
要素とする）の要素の曲げモーメントＭ（ｉ）は下式の
如くなる。
【数２】 Ｍ（ｉ）＝Ｍ0 （１−Ｓ（ｉ）／Ｓ（ｎ）） ・・・（２） ここで、Ｍ0 は最大曲げモーメント、Ｓ（ｉ）は中心か
らｉ番目の要素までの長さであり、Ｓ（ｎ）はポンチ中
心からダイスと接する点の要素（ｎ番目の要素）までの
長さを示している。
らｉ番目の要素までの長さであり、Ｓ（ｎ）はポンチ中
心からダイスと接する点の要素（ｎ番目の要素）までの
長さを示している。
【００１１】一方、素材の引張試験（圧縮試験）時の応
力とひずみの関係（構成式）は以下のようなべき乗硬化
則に従うとする。
力とひずみの関係（構成式）は以下のようなべき乗硬化
則に従うとする。
【数３】 σ＝Ｆ・εn ・・・（３）
【００１２】このとき、ｉ番目の要素の曲率Ｋ（ｉ）と
曲げ角度θ（ｉ）は以下の式で示される。
曲げ角度θ（ｉ）は以下の式で示される。
【数４】 ただし、Ｗは板幅、Δｌ（ｉ）はｉ番目の要素の長さで
ある。
ある。
【００１３】最大曲げモーメントＭ0 はポンチ荷重Ｐよ
り以下の式で示される。
り以下の式で示される。
【数５】 ここで、Ｄはダイス間の距離の半分の値、ｒp はダイス
肩の半径、ｔは板厚、θ1 は曲げ角度を表す。
肩の半径、ｔは板厚、θ1 は曲げ角度を表す。
【００１４】以上の式から曲げ加工後の曲げ角度は以下
の式で示される。
の式で示される。
【数６】
【００１５】ゆえに、実際に曲げ加工を受けている板材
のヤング率Ｅ、断面２次モーメントＩ及び構成式を求め
ることができれば、スプリングバック量を予測すること
ができる。
のヤング率Ｅ、断面２次モーメントＩ及び構成式を求め
ることができれば、スプリングバック量を予測すること
ができる。
【００１６】そこで、先ず、弾性範囲中（弾性限度内）
で板材をたわませ、ヤング率Ｅを計算する。ヤング率Ｅ
は、ポンチストロークｕe とポンチ荷重Ｐe から下式で
計算される。
で板材をたわませ、ヤング率Ｅを計算する。ヤング率Ｅ
は、ポンチストロークｕe とポンチ荷重Ｐe から下式で
計算される。
【数７】
【００１７】次に、仮の構成式を用いて、（２）〜
（９）式において、ｕを微少量増加しながら繰り返し計
算し、θが所定の角度となるポンチストロークｕ1 を決
定する。ここで用いる構成式は、その素材について一般
に知られている構成式（例えば、Ａｌ（Ａｌ１００）で
はσ＝１９ε0.15等）を用いれば良い。ストロークｕ1
は仮の目標ストロークであり、ストロークｕ1 まで曲げ
た場合、曲げ過ぎとなる可能性があるので、ストローク
ｕ1 より少ないｕ2 までポンチを下降し、板材を曲げ
る。
（９）式において、ｕを微少量増加しながら繰り返し計
算し、θが所定の角度となるポンチストロークｕ1 を決
定する。ここで用いる構成式は、その素材について一般
に知られている構成式（例えば、Ａｌ（Ａｌ１００）で
はσ＝１９ε0.15等）を用いれば良い。ストロークｕ1
は仮の目標ストロークであり、ストロークｕ1 まで曲げ
た場合、曲げ過ぎとなる可能性があるので、ストローク
ｕ1 より少ないｕ2 までポンチを下降し、板材を曲げ
る。
【００１８】この時点のポンチ荷重Ｐ2 と曲げ角度θ2
と上記手法で計算した荷重と曲げ角度の差が構成式によ
る誤差なので、計算値とポンチ荷重Ｐ2 及び曲げ角度θ
2 がほぼ一致するように構成式を変更して構成式の最適
化を行い、上記の計算法で最終ストロークｕを決定して
加工することにより一度の加工で所定の曲げ角度を得る
ことができる。
と上記手法で計算した荷重と曲げ角度の差が構成式によ
る誤差なので、計算値とポンチ荷重Ｐ2 及び曲げ角度θ
2 がほぼ一致するように構成式を変更して構成式の最適
化を行い、上記の計算法で最終ストロークｕを決定して
加工することにより一度の加工で所定の曲げ角度を得る
ことができる。
【００１９】
【実施例】次に、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１には一実施例方法を実施するためのプレス
機械の概略を示してある。ポンチ１はロードセル２を介
してプレススライド３に固定されており、プレススライ
ド３により上下動される。一方、プレスベース４上には
一対のダイス５ａ，５ｂがポンチ１の中心線から等距離
の位置に設けられている。これらダイス５ａ，５ｂの位
置は曲げ形状に応じて変えることができるようになって
いる。ポンチ１の先端及びダイス５ａ，５ｂの向き合う
肩部には丸味（アール）が付けてある。
明する。図１には一実施例方法を実施するためのプレス
機械の概略を示してある。ポンチ１はロードセル２を介
してプレススライド３に固定されており、プレススライ
ド３により上下動される。一方、プレスベース４上には
一対のダイス５ａ，５ｂがポンチ１の中心線から等距離
の位置に設けられている。これらダイス５ａ，５ｂの位
置は曲げ形状に応じて変えることができるようになって
いる。ポンチ１の先端及びダイス５ａ，５ｂの向き合う
肩部には丸味（アール）が付けてある。
【００２０】６は変位計で、ポンチ１の移動距離を測定
する。７は動歪計、８はペンレコーダである。なお、図
中には示していないが、変形の予測計算用の計算機もプ
レス機械の横に設置してある。
する。７は動歪計、８はペンレコーダである。なお、図
中には示していないが、変形の予測計算用の計算機もプ
レス機械の横に設置してある。
【００２１】上記プレス機械により、純Ａｌの板材（Ａ
ｌ０５０−Ｏ材、厚さ２mm−幅５０mm−長さ１５０mm）
を１１０°までＶ字状に曲げる加工を行った。ダイス５
ａ，５ｂ間の距離は２５mmで、ダイス５ａ，５ｂの向き
合う肩部のＲは１０mm、ポンチ１先端のＲも１０mmであ
る。また、板材９の板厚の実測値は２．００５mm、板幅
の実測値は４９．３mmであった。
ｌ０５０−Ｏ材、厚さ２mm−幅５０mm−長さ１５０mm）
を１１０°までＶ字状に曲げる加工を行った。ダイス５
ａ，５ｂ間の距離は２５mmで、ダイス５ａ，５ｂの向き
合う肩部のＲは１０mm、ポンチ１先端のＲも１０mmであ
る。また、板材９の板厚の実測値は２．００５mm、板幅
の実測値は４９．３mmであった。
【００２２】次に、板材９の曲げ加工手順を前述のフロ
ーチャートを参照して説明する。先ず、上記データ及び
ヤング率Ｅ等のダミー定数を計算機に入力する（ステッ
プ（１））。計算機において板材９の弾性範囲のストロ
ークｕe を計算する。ここでは、ｕe ＝０．２mmが求め
られた。
ーチャートを参照して説明する。先ず、上記データ及び
ヤング率Ｅ等のダミー定数を計算機に入力する（ステッ
プ（１））。計算機において板材９の弾性範囲のストロ
ークｕe を計算する。ここでは、ｕe ＝０．２mmが求め
られた。
【００２３】次に、ダイス５ａ，５ｂ上の板材９の表面
にポンチ１の先端を当てた状態から、ポンチ１を０．２
mm下降し、そのときの荷重Ｐを測定する（ステップ
（３））。
にポンチ１の先端を当てた状態から、ポンチ１を０．２
mm下降し、そのときの荷重Ｐを測定する（ステップ
（３））。
【００２４】ポンチストロークｕe と荷重Ｐとにより、
前述の式からヤング率Ｅを計算する。ヤング率はＥ＝６
４９５kgf/mm2 となった（ステップ（４））。
前述の式からヤング率Ｅを計算する。ヤング率はＥ＝６
４９５kgf/mm2 となった（ステップ（４））。
【００２５】次に、ダミーの構成式σ＝１９ε0.15を用
い、曲げ角度を１１０°とするポンチストロークｕ1 を
求める（ステップ（５））。ｕ1 ＝８．０mmとなった。
このダミーの構成式は純Ａｌ材について一般に知られて
いるものを用いる。
い、曲げ角度を１１０°とするポンチストロークｕ1 を
求める（ステップ（５））。ｕ1 ＝８．０mmとなった。
このダミーの構成式は純Ａｌ材について一般に知られて
いるものを用いる。
【００２６】ポンチ１をストロークｕ1 まで下降する
と、曲げ過ぎとなる可能性もあるので、８．０mmより小
さい値である７．０mmをｕ2 として選択し、ポンチ１を
７．０mm下降させる（ステップ（６））。また、下降さ
せたときのポンチ１にかかる荷重Ｐを実測する。
と、曲げ過ぎとなる可能性もあるので、８．０mmより小
さい値である７．０mmをｕ2 として選択し、ポンチ１を
７．０mm下降させる（ステップ（６））。また、下降さ
せたときのポンチ１にかかる荷重Ｐを実測する。
【００２７】ポンチ１の荷重とストロークとの関係を図
２に示す。測定値（実線）は板材と金型の滑りの関係
で、わずかに上下しているが、ダミーの構成式で計算し
た値より低いことがわかる。
２に示す。測定値（実線）は板材と金型の滑りの関係
で、わずかに上下しているが、ダミーの構成式で計算し
た値より低いことがわかる。
【００２８】また、図３にはポンチ１のストロークと板
材９の曲げ角度との関係を示してある。ポンチストロー
クが７mmでの板材９の曲げ角度が１３０°となることよ
り、ダミー関数で計算した曲げ角度（図中破線で示す）
の方が大きいことがわかる。
材９の曲げ角度との関係を示してある。ポンチストロー
クが７mmでの板材９の曲げ角度が１３０°となることよ
り、ダミー関数で計算した曲げ角度（図中破線で示す）
の方が大きいことがわかる。
【００２９】そこで、応力係数（Ｆ）をダミー関数より
低く、加工硬化係数（ｎ）をダミー関数より低くして、
荷重及び曲げ角度を実測値と一致するように構成式を最
適化した（σ＝１５．５ε0.125 ）。
低く、加工硬化係数（ｎ）をダミー関数より低くして、
荷重及び曲げ角度を実測値と一致するように構成式を最
適化した（σ＝１５．５ε0.125 ）。
【００３０】この最適化した構成式で曲げ角度を１１０
°とするポンチストロークを計算すると、ｕ＝８．８mm
となった。そこで、ポンチストロークが８．８mmとなる
までポンチ１を下降し曲げ加工を行った。その結果、曲
げ加工後の曲げ角度が１１０°となり、目標通りの曲げ
角度を確保できた。
°とするポンチストロークを計算すると、ｕ＝８．８mm
となった。そこで、ポンチストロークが８．８mmとなる
までポンチ１を下降し曲げ加工を行った。その結果、曲
げ加工後の曲げ角度が１１０°となり、目標通りの曲げ
角度を確保できた。
【００３１】
【発明の効果】本発明に係る板材の曲げ加工方法によれ
ば、各種の板厚の種々の曲げ角度のＶ曲げ加工が１組の
金型で可能となり、また、スプリングバックを含めた最
終の曲げ角度を試し曲げなしで精度良く確保でき、ひい
ては、金型費用、材料費用及び工数の低減が可能とな
る。
ば、各種の板厚の種々の曲げ角度のＶ曲げ加工が１組の
金型で可能となり、また、スプリングバックを含めた最
終の曲げ角度を試し曲げなしで精度良く確保でき、ひい
ては、金型費用、材料費用及び工数の低減が可能とな
る。
【図１】本発明の一実施例方法を実施するためのプレス
機械の概略図である。
機械の概略図である。
【図２】ポンチストロークとポンチ荷重との関係を示す
線図である。
線図である。
【図３】ポンチストロークと曲げ角度との関係を示す線
図である。
図である。
【図４】板材の３点曲げの概念図である。
【図５】本発明に係る曲げ加工方法の手順を示すフロー
チャートである。
チャートである。
【図６】従来の底付きタイプの曲げ加工法を示す模式図
である。
である。
【図７】従来の空気曲げ加工法を示す模式図である。
１ ポンチ ２ ロードセル ３ プレススライド ４ プレスベース ５ａ，５ｂ ダイス ６ 変位計 ７ 動歪計 ９ 板材
Claims (1)
- 【請求項１】 間隔をあけて設置された一対のダイスの
上に板材を乗せ、板材の上面よりポンチによって板材を
ダイス間に押し込んで板材を曲げ加工する方法におい
て、 前記ポンチにより前記板材を弾性範囲内で曲げ、そのと
きの前記ポンチのストロークと前記ポンチにより加えた
荷重、及び実測した板厚と板幅より見掛けのヤング率を
決定し、 次に、所定の曲げ角度になるポンチストロークｕ1 を仮
の応力−ひずみの関係に基づく構成式より算出し、ポン
チストロークｕ1 より少ないポンチストロークｕ2 まで
前記ポンチを下降して前記板材を曲げ、 前記ポンチストロークｕ2 での前記ポンチによる荷重と
前記板材の曲げ角度より適正な構成式を求め、 当該構成式及び前記見掛けのヤング率を用いて算出した
スプリングバック量を考慮して、所定の曲げ角度となる
ポンチストロークｕを算出し、 前記ポンチを前記ポンチストロークｕまで下降して前記
板材を曲げ成形することを特徴とする板材の曲げ加工方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30744792A JP3219496B2 (ja) | 1992-11-18 | 1992-11-18 | 板材の曲げ加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30744792A JP3219496B2 (ja) | 1992-11-18 | 1992-11-18 | 板材の曲げ加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06154879A JPH06154879A (ja) | 1994-06-03 |
| JP3219496B2 true JP3219496B2 (ja) | 2001-10-15 |
Family
ID=17969177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30744792A Expired - Fee Related JP3219496B2 (ja) | 1992-11-18 | 1992-11-18 | 板材の曲げ加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3219496B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6429073B1 (en) | 1999-06-23 | 2002-08-06 | Seiko Epson Corporation | Methods for manufacturing semiconductor devices having a non-volatile memory transistor |
| US6522587B1 (en) | 1999-06-23 | 2003-02-18 | Seiko Epson Corporation | Non-volatile semiconductor memory devices |
| US6537869B1 (en) | 1999-09-17 | 2003-03-25 | Seiko Epson Corporation | Semiconductor devices having a non-volatile memory transistor and methods for manufacturing the same |
| US6717204B1 (en) | 1999-06-23 | 2004-04-06 | Seiko Epson Corporation | Semiconductor devices having a non-volatile memory transistor |
| US8125834B2 (en) | 1991-07-26 | 2012-02-28 | Sandisk Technologies Inc. | Device and method for controlling solid-state memory system |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5629842A (en) * | 1995-04-05 | 1997-05-13 | Zero Emissions Technology Inc. | Two-stage, high voltage inductor |
| JP3411951B2 (ja) * | 1996-07-31 | 2003-06-03 | 東洋アルミホイルプロダクツ株式会社 | 紙容器 |
| EP3147643B1 (en) * | 2015-09-28 | 2019-01-16 | SSAB Technology AB | Method and computer program product |
-
1992
- 1992-11-18 JP JP30744792A patent/JP3219496B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8125834B2 (en) | 1991-07-26 | 2012-02-28 | Sandisk Technologies Inc. | Device and method for controlling solid-state memory system |
| US6429073B1 (en) | 1999-06-23 | 2002-08-06 | Seiko Epson Corporation | Methods for manufacturing semiconductor devices having a non-volatile memory transistor |
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| US6537869B1 (en) | 1999-09-17 | 2003-03-25 | Seiko Epson Corporation | Semiconductor devices having a non-volatile memory transistor and methods for manufacturing the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06154879A (ja) | 1994-06-03 |
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