JP3268163B2 - 板の曲げ加工方法 - Google Patents
板の曲げ加工方法Info
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Description
し、特に、厚板を曲折して圧力容器などのような円筒型
に成形する場合に有効な方法である。
曲げによる方法が主に適用されている。しかしながら、
厚板を円筒状に曲げる場合には、ロール曲げではロール
がたわんでしまうため、プレス機械を用いた曲げ加工方
法が適用されている。この曲げ加工方法は、図6に示す
ように、目的とする円筒型の外周面と同様な形状の型を
なすダイス21上に板10を載せ、目的とする円筒型の
内周面と同様な形状に先端を形成したポンチ22で板1
0を押圧して曲折した後、当該板10を送ってポンチ2
2で再び押圧することを繰り返すことにより、板10を
円筒型に成形するのである。
たようなプレス機械による板の曲げ加工方法には、次の
ような問題があった。 厚板は、一般に熱間圧延や鍛造などで製造されてい
るため、板厚の公差が大きくなっている。例えば、圧力
容器用鋼板のSPVでは、板厚160mm以上、幅2〜
2.5mのものにおいては板厚公差が3.55mmとなっ
ている。このため、精度よく加工する場合には、ダイス
21と板10との間にシムを入れて、修正曲げを行いな
がら成形しなければならず、工数が増加してしまってい
た。
ることが多く、製品形状毎にダイス21やポンチ22な
どを製作しておくとコストが高くなってしまうため、形
状の異なる数種類の金型から目的とする製品形状に最も
近いものを用いて製造するようにしている。このため、
上記金型をそのまま用いるだけでは目的とする製品形状
に曲げ加工することができないので、上述と同様に金型
と板との間にシムを入れて、修正曲げを行いながら成形
しなければならず、上述と同様に工数が増加してしまっ
ていた。
大型で重量が大きいので、その保管場所や交換作業に難
点があった。
ための、本発明による板の曲げ加工方法は、間隔をあけ
て配置された一対のダイスの上に載せられた板をポンチ
で押圧し、その時の当該ポンチの荷重及びストローク量
と予め測定した当該板の厚さ及び幅とからヤング率を算
出する一方、その時の当該板の曲げ角度及び歪から累乗
硬化法則の構成式の定数を算出し、所定の曲げ角度にな
るように当該板を曲折させる板の曲げ加工方法におい
て、先端を平坦に形成されたポンチを用いることにより
当該ポンチの先端と前記板との接する二点間の当該板の
曲率を一様にすると共に、前記ヤング率及び前記定数か
らスプリングバック後の前記板の最終曲げ角度を算出し
て、目的とする当該板の曲げ角度が当該最終曲げ角度と
なるように当該板を曲折させた後に、当該板の曲げ形状
が目的とする曲げ形状に一致するかどうか当該板の曲げ
形状を計測して確認し、当該板の曲げ形状が目的とする
曲げ形状に一致したら当該板を送って当該板に上記曲げ
加工を施すことを繰り返し行うことにより、当該板を円
筒型に成形することを特徴とする。
を載せて、ポンチで押圧することにより板を曲折させる
ようにすれば、板厚や加工形状の違う場合であっても、
一種類のポンチとダイスとで目的とする形状に加工する
ことができる。しかしながら、板の挟み付けによるスプ
リングバックの防止を行うことができないので、精度が
加工後に狂ってしまう。そこで、スプリングバックを打
ち消す押圧力をさらに加えながら加工すれば、加工後の
精度をよくすることができる。つまり、曲げ加工中のポ
ンチの荷重や板の曲げ角度などを測定して、板の各種の
変形特性値を求め、これらデータから板のスプリングバ
ック角度を算出し、その分を考慮して板を曲げ加工すれ
ばよいのである。
以下に説明する。なお、計算を簡単にするため、図4に
示すような両端を自由支持した梁の中心に集中荷重を与
える塑性曲げをモデルに用いた。このモデルでは、梁
(板)を微小な要素に分割し、要素内の曲率を一定とす
ると共に、支持端間のモーメントが中央部で最大値、支
持端部で0となる線形に分布しているものと仮定する。
なお、図4中、10は板、11a,11bはダイス、1
2aはポンチである。
ントMo は、次の式で表すことができる。
ぞれの曲げモーメントMi は、以下の式で表すことがで
きる。
Sm の時には、Mi =0となる。
0が弾性領域内で完全に変形したとすれば、曲げ角度θ
と最大曲げモーメントMo との関係及びポンチストロー
クuとポンチ荷重Pとの関係は、次の式で表すことがで
きる。
た時の要素iの曲率κi 及び曲げ角度θi は、次の式で
表すことができる。但し、塑性域における応力σと歪ε
との関係は、下記の式(7)に示す累乗硬化法則の構成
式に従うものとする。
ち、Si >Sm の時には、κi =0、θi =θm とな
る。
した際の板10の曲げ角度である最終曲げ角度θn1は、
次の式で表すことができる。
は、板厚t、板幅wを予め測定し、加工中の曲げ角度及
びポンチ荷重からヤング率E、応力定数F、加工硬化定
数nを求めることにより算出することができる。なお、
曲げ角度θn1は、板の曲げ回数より求められるN角形に
円筒型を近似させることで表すことができる。よって、
上述したような曲げ加工をN回繰り返すことにより、近
似円筒型の成形が可能となる。
形成したポンチ12aを用いたが、図5に示すように、
先端を平坦にしたポンチ12bを用いれば、ポンチ12
bの先端と当接する板10の部分では、均一な曲げモー
メントを受けるようになるので、単一形状の曲率に容易
に形成することができ、円筒曲げを容易に行うことがで
きる。
は、次の式で表すことができる。
の曲げモーメントMi は、以下の式で表すことができ
る。
の当接面とダイス11a,11bの肩部と板10との当
接面との間にある場合に成り立つ。要素iが板10とポ
ンチ12bとの当接面にある場合には、Mi =Mo とな
り、対向するダイス11a,11b間の外側に要素iが
ある場合には、Mi =0となる。
いて、最終曲げ角度θn1を求めることができるので、目
的とする曲率に変形するようポンチストロークを制御す
ればよい。このような曲げ加工を板10を長手方向に送
りながらN回繰り返すことにより、板10を円筒型に成
形することができる。
図1〜3を用いて説明する。なお、図1は、その実施に
用いられるプレス機械の外観図、図2は、その手順を表
すフローチャート、図3は、ポンチストロークとポンチ
荷重との関係を表すグラフである。
は、対をなすベッド4a,4bが対向して設けられてい
る。ベッド4a上には、ダイス1aが設けられ、ベッド
4bには、ダイス1bが設けられており、これらダイス
1a,1bは、対向して対をなすと共に、その対向する
中心位置から互いに等間隔で接近離反するようにベッド
4a,4b上を移動できるようになっている。ダイス1
a,1bの肩部には、板10に傷を付けないよう丸み
(アール)が付けられている。
方には、プレススライド5が配置されている。プレスス
ライド5の下面には、先端を平端に形成したポンチ2が
ロードセル6を介して設けられており、このポンチ2
は、対向するダイス1a,1bの間の中心部をプレスス
ライド5により上下動できるようになっている。ポンチ
2の先端の肩部には、板10に傷を付けないよう丸み
(アール)が付けられている。図中には示していない
が、プレススライド5はリニアスケールにより位置が測
定され、演算制御装置により位置制御が行われるように
なっている。
には、帯状の板10をダイス1a,1b上に送り出すと
共に当該板10の縁部をクランプするハンドリング装置
7が設けられている。ハンドリング装置7とポンチ2と
の間の板10の上面には、当該板10の曲げ角度を計測
する傾斜計8が配置されている。ダイス1a,1bの近
傍には、当該ダイス1a,1b上に載せられた板10へ
向けてレーザスリット光を発振するレーザスリット光発
振装置9aと、板10からのその反射光を撮影するカメ
ラ9bとが設けられている。図中には示していないが、
ポンチ荷重及び曲げ角度を加工中に演算処理すると共
に、最終曲げ角度を計算して、ポンチ2の位置を制御す
る一方、加工後の板10の形状の画像処理を行う演算制
御装置が設けられている。
m、幅80mmのSUS304の板を半径180mmの円筒
型に曲げる加工を行った。その手順を以下に説明する。
なお、ポンチ1は、その先端の幅を20mmとし、その肩
部に1mmのアールを付け、ダイス1a,1bは、その間
隔を24mmとし、その肩部に10mmのアールを付けた。
また、上記板の厚さ及び幅を実測したところ、その厚さ
は3.12mm、その幅は80.1mmであった。
サイズ、ダイス1a,1bの間隔などのデータを演算制
御装置に入力し、板10をハンドリング装置7からダイ
ス1a,1b上に送り出してセットする。
ークとポンチ荷重との関係を求めて、板10の降伏応力
及びヤング率を算出する。即ち、図3に示すように、ポ
ンチストロークとポンチ荷重との関係が直線関係にある
間は、板10の変形が弾性領域内にあり、上記関係がそ
の直線関係からずれてなだらかな右上りの曲線になる
と、板10が塑性領域に到達したことになるので、その
ずれ始めた点を降伏点として、降伏応力を算出する一
方、上記直線関係から板10のヤング率を算出するので
ある。このようにして算出した結果、降伏応力は、1
5.3kgf/mm2 であり、ヤング率は、19168kgf/mm
2 であった。また、前記直線関係を示す直線の延長線上
でポンチ荷重が0kgf となる点をポンチ2と板10との
接触開始点とする。
0の曲げ加工を行いながら板10の曲げ角度及び歪を求
め、前記式(7)〜(9)に基づいて、応力定数F及び
加工硬化定数nを算出し、前記構成式(7)を決定する
一方、前記式(10)に基づいて、最終曲げ角度θn1が
目的とする曲げ角度となるように板10の曲げ加工を行
う。
たところで、曲げ半径が目的とする180mmとなること
が予測されたので、ポンチ2の下降を停止して、ポンチ
2を上昇させた後、レーザスリット光発振装置9aから
板10へレーザスリット光を照射し、板10からの反射
光をカメラ9bで撮影し、前記演算制御装置で画像処理
を行って、板10の曲げ形状を計測する。その結果、板
10の曲げ形状は、ほぼ180mmRの円弧状となってい
た。
ンチ2の先端の幅の大きさである20mmだけ送った後、
上述と同様にして板10の曲げ加工を行う。以上のよう
な操作を繰り返すことにより、板10を円筒型に成形す
るのである。
ンチ2だけでも板10を目的とする円筒形状に修正曲げ
などを行わなくとも精度よく加工することができるの
で、工数が大幅に少なくなるだけでなく、金型の交換作
業やその保管場所などが不要となるので、コストを大幅
に低減することができる。
加工方法では、間隔を明けて配置された一対のダイスの
上に載せられた板をポンチで押圧して曲折する際に、板
の各種変形特性値などから当該板のスプリングバック後
の当該板の曲げ角度である最終曲げ角度を算出して、目
的とする曲げ角度が当該最終曲げ角度となるように上記
板を曲折させるので、板を目的とする形状に修正曲げな
どを行わなくても精度よく加工することができる。この
ため、工数を大幅に少なくすることができると共に、金
型の交換作業やその保管場所を不要とすることができる
ので、コストを大幅に低減することができる。
いれば、ポンチの先端と当接する板の部分では、均一な
曲げモーメントを受けるようになるので、単一形状の曲
率に容易に形成することができ、円筒曲げを容易に行う
ことができる。
を曲折すれば、板の形状を確認しながら加工を行うこと
ができる。
用したプレス機械の外観図である。
る。
チ荷重との関係を表すグラフである。
用いられる模式図である。
式図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 間隔をあけて配置された一対のダイスの
上に載せられた板をポンチで押圧し、その時の当該ポン
チの荷重及びストローク量と予め測定した当該板の厚さ
及び幅とからヤング率を算出する一方、その時の当該板
の曲げ角度及び歪から累乗硬化法則の構成式の定数を算
出し、所定の曲げ角度になるように当該板を曲折させる
板の曲げ加工方法において、先端を平坦に形成されたポンチを用いることにより当該
ポンチの先端と前記板との接する二点間の当該板の曲率
を一様にすると共に、 前記ヤング率及び前記定数からス
プリングバック後の前記板の最終曲げ角度を算出して、
目的とする当該板の曲げ角度が当該最終曲げ角度となる
ように当該板を曲折させた後に、当該板の曲げ形状が目
的とする曲げ形状に一致するかどうか当該板の曲げ形状
を計測して確認し、当該板の曲げ形状が目的とする曲げ
形状に一致したら当該板を送って当該板に上記曲げ加工
を施すことを繰り返し行うことにより、当該板を円筒型
に成形することを特徴とする板の曲げ加工方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11036095A JP3268163B2 (ja) | 1995-05-09 | 1995-05-09 | 板の曲げ加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP11036095A JP3268163B2 (ja) | 1995-05-09 | 1995-05-09 | 板の曲げ加工方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH08300045A JPH08300045A (ja) | 1996-11-19 |
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ID=14533814
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11036095A Expired - Lifetime JP3268163B2 (ja) | 1995-05-09 | 1995-05-09 | 板の曲げ加工方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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KR102391340B1 (ko) * | 2021-11-10 | 2022-04-28 | 주식회사 시스템알앤디 | 버스바 벤딩장치 |
-
1995
- 1995-05-09 JP JP11036095A patent/JP3268163B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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JPH08300045A (ja) | 1996-11-19 |
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