JP3680260B2

JP3680260B2 - 絞り加工装置

Info

Publication number: JP3680260B2
Application number: JP2000075297A
Authority: JP
Inventors: 光夫中根; 史郎山口
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-03-17
Filing date: 2000-03-17
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2020-03-17
Also published as: JP2001259751A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は絞り加工装置に係り、特に、集合ブランク材に絞り加工を行う絞り加工装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
板厚が異なる複数の板材を突き合わせて溶接により一体的に接合した集合ブランク材が、例えば特開平７−１９５１８７号公報などに記載されており、かかる集合ブランク材にプレスによる絞り加工を施すことにより、車両用ドアのインナパネルなど必要強度が部分的に異なるプレス成形品を製造することが考えられている。絞り加工は一般に、周縁部を一対の金型のしわ押え部で挟圧するとともに、そのしわ押え部の一方および他方に設けられた凸部および凹部によりビードを形成し、所定の流入抵抗を付与しながら行われる。すなわち、ブランク材の中央部分がポンチに沿って絞り加工される際には、周縁部が内側へ流入させられる（引き込まれる）が、流入抵抗が小さいと余肉により皺が発生するため、凸部および凹部で挟まれたビード部分をブランク材が通過する際に、曲げおよび曲げ起こし変形によって自由な通過を制限し、所定の流入抵抗を付与するのである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の絞り加工装置においては、板厚が変化している複数の板材の接合部付近で皺などの成形不良が発生し易く、トライアウト（試し打ち）での金型の修整作業に時間が掛かるとともに、成形条件によってはトライアウト時の金型修整だけでは成形不良を解消できない場合があった。すなわち、接合部では板厚が急に変化しているため、板厚が薄い側で十分な流入抵抗が得られず、流入方向と平行な皺が発生し易いとともに、金型修整で流入抵抗を大きくすることは難しく、板厚が厚い側の凸部を削って流入抵抗を低下させるなどして対応していたため、流入抵抗を調整できる範囲が狭いのである。
【０００４】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、複数の板材の接合部付近における成形不良の発生を抑制するとともに、トライアウト時の金型修整を容易にすることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、第１発明は、板厚が異なる複数の板材を突き合わせて溶接により一体的に接合した集合ブランク材の周縁部を一対のしわ押え部で挟圧するとともに、そのしわ押え部の一方および他方に設けられた凸部および凹部によりビードを形成し、所定の流入抵抗を付与しながら絞り加工を行う絞り加工装置において、前記凸部および凹部は、トライアウトなどによる金型修整の前から予め前記複数の板材の接合部を挟圧する部分と他の部分とで断面形状が相違させられ、その接合部では他の部分よりも大きな流入抵抗が付与されるようになっていることを特徴とする。
【０００６】
第２発明は、第１発明の絞り加工装置において、前記凸部および凹部は、少なくとも前記接合部の近傍では前記ビードが略台形になるように設けられていることを特徴とする。
【０００７】
【発明の効果】
このような絞り加工装置においては、ビードを形成する凸部および凹部の断面形状が予め複数の板材の接合部を挟圧する部分と他の部分とで相違し、接合部では他の部分よりも大きな流入抵抗が付与されるようになっているため、板厚が変化している接合部付近での皺の発生が抑制されるとともに、トライアウトなどによる金型修整が容易になる。すなわち、接合部近傍では板厚の厚い部位、薄い部位共に流入抵抗が他の一般部に比べて大きくなり、この状態では成形条件が厳しくて割れなどの成形不良を生じる可能性があるが、言い換えれば局部的に流入抵抗を大にして、その範囲においてビード断面形状の微調整（凸角部の研磨など）により容易に流入抵抗を小さくすることが可能になるのであり、そのような金型修整により上記成形不良に対して容易に対応できるのである。
【０００８】
第２発明では、少なくとも接合部の近傍ではビードが略台形になるように凸部および凹部が設けられているため、その台形の高さ寸法、幅寸法、或いは角部の曲率半径を変更することにより、円弧形状のビードに比較して流入抵抗を容易に調整することが可能で、接合部付近の流入抵抗を他の部分よりも簡単に大きくすることができる。また、トライアウトなどによる金型修整時には、凸部や凹部の凸角部を丸くしたり凸部の高さを低くしたりすることにより、流入抵抗を容易に低下させることが可能で、流入抵抗を調整するための金型修整を容易に行うことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
前記集合ブランク材は、少なくとも板厚が異なる複数の板材を接合したもので、複数の板材の材質は一般に同じであるが、材質が異なる複数の板材を接合したものでも良い。接合する板材の数は、２枚以上であれば良く、目的とするプレス成形品の各部の必要強度等によって適宜定められる。複数の板材は、例えばレーザ溶接によって接合されるが、他の溶接法で接合することもできる。
【００１０】
本発明は、例えば車両用ドアのインナパネルをプレスによる絞り加工によって成形する場合に好適に適用されるが、集合ブランク材を使用した他の種々の絞り成形品にも適用され得る。
【００１１】
本発明の絞り加工装置は、例えば下型にしわ押えリングが別体に設けられたシングルアクション型のプレス機械や、上型にブランクホルダが別体に設けられたダブルアクション型のプレス機械に好適に適用される。
【００１２】
凸部および凹部によって形成されるビードの形状は、第２発明のように台形が望ましく、例えばしわ押え部の全周のうちの大部分は円弧形状の丸ビードを採用するとともに、接合部を含む所定の境界領域では台形ビードにして流入抵抗が増大するように構成される。しわ押え部の全周を台形ビードにしても良く、接合部近傍の境界領域では、台形の高さ寸法、幅寸法、および角部の曲率半径の少なくとも一つが変更されることにより、他の部分に比較して流入抵抗が増大するように構成される。また、その境界領域から離間するに従って、台形の高さ寸法、幅寸法、或いは角部の曲率半径が徐々に変化する徐変領域を設けることが望ましい。
【００１３】
台形の高さ寸法、幅寸法、および角部の曲率半径は、少なくとも一つを変化させれば良いが、それ等の総てを変化させて流入抵抗を増大させるようにしても良く、例えば上記境界領域では台形の高さ寸法、幅寸法、および角部の曲率半径が何れも他の部分よりも大きくなるように設定される。一般に、台形の高さ寸法が大きい程流入抵抗は大きくなり、台形の角部の曲率半径が小さい程流入抵抗は大きくなる。また、台形の高さ寸法および幅寸法は、凸部の高さ寸法および幅寸法に対応し、台形の角部の曲率半径は凸部の先端角Ｒや凹部の開口角部の凸Ｒに対応する。
【００１４】
前記境界領域や徐変領域は、成形条件や集合ブランク材の厚さ、材質などによって適宜定められるが、境界領域は、例えば接合部から両側へそれぞれ２０〜４０ｍｍ程度の範囲が定められ、徐変領域は、境界領域の両側に例えば５０〜７０ｍｍ程度の範囲が定められる。なお、第２発明の実施に際しては、例えば境界領域および徐変領域のみを、台形のビードが形成されるようにして、他の領域では円弧形状等の他のビード形状とすることもできる。また、第１発明の実施に際しては、接合部を含めて円弧形状などの他のビード形状を採用することができる。
【００１５】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、集合ブランク材１０に絞り加工が施されて車両用ドアのインナパネル１２が成形された状態でを示す平面図で、図２は、本発明の一実施例である絞り加工装置１４により絞り加工が行われている状態の断面図であり、インナパネル１２の外周側には絞り加工時に形成されたビード１６が存在する。集合ブランク材１０は、各部の必要強度等に応じて定められた板厚が異なる４枚の板材１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを突き合わせてレーザ溶接により一体的に接合したもので、３本の接合部１８は何れも直線状を成している。因みに、板材１０ａの板厚は約１．４ｍｍ、板材１０ｂ、１０ｃの板厚は約１．０ｍｍ、板材１０ｄの板厚は約０．６５ｍｍで、材質は同じである。なお、集合ブランク材１０の外周形状は、実際には絞り加工に伴う流入量のばらつきなどで波状を成している。
【００１６】
絞り加工装置１４はシングルアクション型のプレス機械で、インナパネル１２に対応する成形面が設けられたポンチ２０およびダイス２２と、ポンチ２０の外側に上下動可能に配設された環状のしわ押えリング２４と、そのしわ押えリング２４を上方へ押圧してダイス２２の外周部２２ａとの間で集合ブランク材１０の周縁部を挟圧するエアシリンダ等のしわ押え手段２６とを備えている。そして、ダイス２２がプレスラムと共に上昇端から下降させられる際に、先ずしわ押えリング２４と外周部２２ａとの間で集合ブランク材１０の周縁部を挟圧し、その状態でしわ押えリング２４と一体的に更に下降させられると、集合ブランク材１０の中央部分がポンチ２０の成形面に倣って変形させられるとともに、下降端まで下降させられることにより、ポンチ２０およびダイス２２の成形面で集合ブランク材１０を挟圧して所定形状に成形する。
【００１７】
上記外周部２２ａおよびしわ押えリング２４はしわ押え部として機能するもので、外周部２２ａには凸部３０が設けられているとともにしわ押えリング２４には凹部３２が設けられている。それ等の凸部３０および凹部３２によって集合ブランク材１０にはビード１６が形成され、絞り加工時に内側へ引き込まれる際にそのビード１６部分で曲げおよび曲げ起こし変形させられることにより所定の流入抵抗が付与され、所定の張力で引っ張られた状態で絞り加工が施される。凸部３０および凹部３２は、ポンチ２０周りの全周に亘って設けられ、環状のビード１６を形成するようになっているが、前記接合部１８を挟圧する部分と他の部分とでは断面形状が相違し、接合部１８の近傍には他の部分よりも大きな流入抵抗を付与するようになっている。
【００１８】
図３の(a) および(b) は、図１の右下部分の接合部１８付近におけるビード１６の平面図およびビード１６に沿って切断した断面図で、接合部１８を含む境界領域Ｅ１と、その境界領域Ｅ１の両側の徐変領域Ｅ２と、それ以外の一般領域Ｅ３とではビード１６の形状が相違する。Ｅ１およびＥ２の長さ寸法は、何れも約６０ｍｍで、接合部１８を中心として対称的に設けられている。図４の(a) は境界領域Ｅ１におけるビード１６の拡大断面図で、図４の(b) は一般領域Ｅ３におけるビード１６の拡大断面図であり、何れも略台形を成しているが、高さ寸法Ｔ、ｔ、幅寸法Ｄ１、Ｄ２、ｄ１、ｄ２、角部の曲率半径Ｒ１、Ｒ２、ｒ１、ｒ２は何れも相違し、徐変領域Ｅ２ではそれ等が略直線的に変化させられている。本実施例では、高さ寸法Ｔ≒１０ｍｍ、ｔ≒４ｍｍで、境界領域Ｅ１の方が高く、幅寸法Ｄ１≒１５ｍｍ、Ｄ２≒１０ｍｍ、ｄ１≒１０ｍｍ、ｄ２≒７ｍｍで、境界領域Ｅ１の方が広く、角部の曲率半径Ｒ１≒４ｍｍ、Ｒ２≒４ｍｍ、ｒ１≒２．５ｍｍ、ｒ２≒２．５ｍｍで、境界領域Ｅ１の方が大きく、全体として境界領域Ｅ１では一般領域Ｅ３よりも大きな流入抵抗が付与される。
【００１９】
上記ビード１６の形状は、トライアウトなどによる金型修整を行う前のもので、前記凸部３０および凹部３２の基本形状を表している。すなわち、台形の高さ寸法Ｔ、ｔや幅寸法Ｄ１、Ｄ２、ｄ１、ｄ２は凸部３０の高さや幅寸法に対応し、台形の上底（ビード１６の先端）側の角部の曲率半径Ｒ１、ｒ１は凸部３０の先端の凸角部の曲率半径に対応し、下底（ビード１６の基端）側の角部の曲率半径Ｒ２、ｒ２は凹部３２の開口部分の凸角部の曲率半径に対応する。また、本実施例では板厚の相違に起因する段差がビード１６の突出側、すなわち図２における下側であってインナパネル１２の裏面側に存在し、しわ押えリング２４のしわ押え面や凹部３２の側壁部分などには、その段差に対応して段差が設けられている。なお、接合部１８の近傍以外の大部分の領域のビード１６の断面形状は、前記一般領域Ｅ３と同じ台形であっても良いが、一般領域Ｅ３と同程度の流入抵抗が得られる円弧形状の丸ビードを採用することもできる。
【００２０】
このような絞り加工装置１４においては、ビード１６を形成する凸部３０および凹部３２の断面形状が予め接合部１８を挟圧する部分と他の部分とで相違し、接合部１８では他の部分よりも大きな流入抵抗が付与されるようになっているため、板厚が変化している接合部１８付近での皺の発生が抑制されるとともに、トライアウトなどによる金型修整が容易になる。すなわち、接合部１８付近（境界領域Ｅ１）では板厚の厚い部位、薄い部位共に流入抵抗が他の一般部に比べて大きくなり、このままでは成形条件が厳しくて破断等の成形不良を生じるが、ビード１６の形状に関与する凸部３０や凹部３２の凸角部を丸くしたり、凸部３０の高さを低くしたりすることにより、流入抵抗を小さくすることが容易に可能であるため、そのような金型修整により上記成形不良に対して容易に対応できるのである。
【００２１】
また、本実施例ではビード１６が略台形になるように凸部３０および凹部３２が設けられているため、その台形の高さ寸法Ｔ、ｔ、幅寸法Ｄ１、Ｄ２、ｄ１、ｄ２、或いは角部の曲率半径Ｒ１、Ｒ２、ｒ１、ｒ２を変更することにより、円弧形状のビードに比較して流入抵抗を容易に調整することが可能で、接合部１８付近の流入抵抗を他の部分よりも簡単に大きくすることができる。また、トライアウトなどによる金型修整時には、凸部３０や凹部３２の凸角部を丸く（曲率半径を大きく）したり凸部３０の高さを低くしたりすることにより、流入抵抗を容易に低下させることが可能で、流入抵抗を調整するための金型修整を容易に行うことができる。
【００２２】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の絞り加工装置によって成形されたプレス成形品の一例を示す平面図である。
【図２】本発明の一実施例である絞り加工装置のしわ押え付近を示す断面図である。
【図３】集合ブランク材の接合部付近のビード形状を説明する図で、(a) は平面図、(b) はビードに沿って切断した断面図である。
【図４】図３のビードの断面形状を示す拡大図で、(a) は境界領域Ｅ１、(b) は一般領域Ｅ３のものである。
【符号の説明】
１０：集合ブランク材１４：絞り加工装置１６：ビード１８：接合部２２ａ：外周部（しわ押え部）２４：しわ押えリング（しわ押え部）３０：凸部３２：凹部

Claims

板厚が異なる複数の板材を突き合わせて溶接により一体的に接合した集合ブランク材の周縁部を一対のしわ押え部で挟圧するとともに、該しわ押え部の一方および他方に設けられた凸部および凹部によりビードを形成し、所定の流入抵抗を付与しながら絞り加工を行う絞り加工装置において、
前記凸部および凹部は、トライアウトなどによる金型修整の前から予め前記複数の板材の接合部を挟圧する部分と他の部分とで断面形状が相違させられ、該接合部では他の部分よりも大きな流入抵抗が付与されるようになっている
ことを特徴とする絞り加工装置。
前記凸部および凹部は、少なくとも前記接合部の近傍では前記ビードが略台形になるように設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の絞り加工装置。