JP3750421B2

JP3750421B2 - プレス装置及び板金部材

Info

Publication number: JP3750421B2
Application number: JP16904799A
Authority: JP
Inventors: 卓也松村; 浩司黒住; 純渡部
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1999-06-16
Filing date: 1999-06-16
Publication date: 2006-03-01
Anticipated expiration: 2019-06-16
Also published as: JP2001001061A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、板金部材を絞り成形するためのプレス装置、及び、絞り加工後における好ましくない変形を抑制できる板金部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１及び図１２に例示する断面略ハット状の車両用鋼板製部材１は、ダイ及びパンチの協同作用による絞り加工によって隅部２、側壁部３、隅部４等が成形されるが、図１３に示されているように、隅部２は曲げ加工を受けているため隅部２の外面側に実線矢印の引張応力が発生すると共に、隅部２の内面側に実線矢印の圧縮応力が発生する一方、両側壁部３は隅部４を成形する過程において曲げ加工及び曲げ戻し加工を受けているため、側壁部３の外面側に破線矢印の引張応力が発生すると共に、側壁部３の内面側に破線矢印の圧縮応力が発生することとなって、部材１の成形後には、曲げ加工に対する隅部２のスプリングバックと、曲げ加工及び曲げ戻し加工に対する側壁部３のそり変形とが重複的に作用するため、図１２の実線で示す側壁部３の正規状態に対し、図１２の１点鎖線で示す単純な曲げ加工の場合に生じる側壁部３のスプリングバック状態よりも、図１２の２点鎖線で示されているように、絞り加工後には側壁部３が大きくそり返ることとなるので、絞り成形された部材１の精度を高くすることは実際上かなりの困難を伴っていた。
【０００３】
しかも、車体の強度を高めるために、板金部材１の素材を引張強度が２７０ＭＰａ級の一般材から引張強度が５９０ＭＰａ級等の高強度鋼板に変更すると、絞り加工後における鋼板の上記そり現象は約４倍もの大きさに現れるので、絞り加工による板金部材１の精度向上がさらに難しくなる不具合があった。
【０００４】
また、特開平９−７６０１５号公報には、プレスによる曲げ加工と同時に、ワークの外周面に微小な凹溝を形成させて、曲げ加工後のスプリングバックを抑制する技術が記載されているが、この場合は、単純な曲げ加工品に対するスプリングバックの抑制が目的であって、加工後の変形防止量は比較的少ないものであり、絞り成形部材の場合については何ら触れられるところがない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、板金部材の絞り加工後に生じる好ましくない変形を抑制するためのプレス装置、及び、絞り加工後に生じる好ましくない変形を抑制できる板金部材を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明にかかる請求項１所載のプレス装置は、板金の両面を押圧して、一方向に間隔をおき相互に反対方向へ曲げるように板金部材を絞り成形するダイ及びパンチを有し、上記ダイ及び上記パンチの少なくとも一方の上記押圧面のうち、上記両曲げ成形間で上記押圧の方向と傾斜した押圧平面に上記板金の板厚を圧縮して減少させる小凸部が形成されている。
【０００７】
従って、ダイ及びパンチが板金の両面をそれぞれ押圧して、一方向に間隔をおき相互に反対方向へ曲げるように板金部材を絞り成形するとき、上記両曲げ成形間でダイ及びパンチの押圧方向と傾斜したダイ及びまたはパンチの押圧平面における小凸部が板金を押圧することにより、ダイ及びパンチの押圧方向と傾斜した絞り成形平面が部分的に強く圧縮されて板厚が減少し、これらの部分的圧縮によって上記絞り成形平面の両側における応力の差を効果的に低減させることができるので、プレス装置の絞り加工後に板金部材に生じるそり現象を確実に抑制することができる。
【０００８】
また、本発明にかかる請求項３所載の板金部材は、板金の両面がそれぞれダイ及びパンチにより押圧されて、一方向に間隔をおき相互に反対方向へ曲げるように絞り成形され、上記両曲げ成形間で上記押圧の方向と傾斜した絞り成形平面が、上記ダイ及び上記パンチの少なくとも一方の上記押圧の平面に形成された小凸部により部分的に強く圧縮されて板厚が減少させられている。
【０００９】
すなわち、ダイ及びまたはパンチの押圧平面に形成された小凸部によって、上記両曲げ成形間でダイ及びパンチによる押圧の方向と傾斜した絞り成形平面が部分的に強く圧縮されて板厚が減少させられていて、上記絞り成形平面の両側における応力の差は効果的に低減させられているので、一方向に間隔をおき相互に反対方向へ曲げるようにプレス装置により絞り成形された後に上記両曲げ成形間で板金部材に生じるそり現象を確実に抑制することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態例について、前記従来装置との同等部分及び各実施形態例の同等部分にはそれぞれ同一符号を付けて説明する。
平板状鋼板の両面が図示しないダイ及びパンチにより一方向に押圧されて、図１及び図２に示す断面略ハット状の車両用鋼板製部材１が絞り成形され、その隅部２、側壁部３、隅部４等が形成されるが、両側壁部３は図１及び図２の上下方向である上記押圧の方向と直交することなく傾斜していて、これらの側壁部３を押圧するダイ及びパンチの少なくとも一方の押圧面には、部材１の長手方向にそれぞれ一定間隔をおいて部材１の縦方向へ延びる複数の小凸部が形成されているため、絞り成形された側壁部３は各小凸部によりそれぞれ部分的に強く圧縮されて、側壁部３には図１のハッチング部及び図３に例示されているように、部材１の長手方向にそれぞれ一定間隔をおいて縦方向へ延びる複数の微小凹部１０が形成されている。
【００１１】
この場合、側壁部３の内外両面に生じる応力について説明すると、図４のようにそれぞれ側壁部３の長手方向をＷ、側壁部３の縦方向をＬ、側壁部３の厚み方向をＴとし、それらの方向に作用する応力にはそれぞれＷ、Ｌ、Ｔの添字を付して表せば、図５に示されているように、絞り加工が施された側壁部３の外面側１１には引張応力σL1が生じると同時に、側壁部３の内面側１２には圧縮応力σL2が生じる。
【００１２】
他方、側壁部３はダイ及びまたはパンチの押圧面に形成された複数の小凸部によりそれぞれ部分的に強く圧縮変形させられているため、図６に示されているように、側壁部３の微小凹部１０が形成された部分の外面側１１及び内面側１２に、それぞれ圧縮応力σT が負荷される。
【００１３】
従って、図７のσL −σT 降伏曲線に示されているように、引張応力σL1が作用した上記側壁部分の外面側１１に生じる応力はＡ点からＡ´点に移行して、上記側壁部分における縦方向の応力はσ1 の大きさとなると共に、圧縮応力σL2が作用した上記側壁部分の内面側１２に生じる応力はＢ点からＢ´点に移行して、上記側壁部分における縦方向の応力はσ2 の大きさとなる結果、上記側壁部分の外面側１１と内面側１２とのＬ方向応力差は〔σL1−σL2〕から〔σ1 −σ2 〕に減少している。
【００１４】
さらに、側壁部３はダイ及びまたはパンチの押圧面に形成された複数の小凸部により部分的にＴ方向へ強く圧縮されて、図３のようにＷ方向に間隔をおいて複数の微小凹部１０が形成されるが、側壁部３の体積は実質的に一定のため、Ｔ方向へ圧縮されなかった部分１３はＷ方向へ強く圧縮されることとなって、上記の場合と同様に、側壁部外面側１１及び内面側１２の応力はそれぞれσL −σW 降伏曲線上を移行して、この面からも側壁部３の外面側１１と内面側１２とのＬ方向応力差は効果的に減少させられる。
【００１５】
なお、上記実施形態例では、部材１の両側壁部３にＷ方向へ一定間隔をおいてＬ方向へ延びる複数の微小凹部１０が形成されているが、必要に応じて図８及び図９に部分的に誇張して例示されているように、平板状鋼板の両面がダイ２０及びパンチ２１により図８の上下方向に押圧されて、隅部２、側壁部３、隅部４等をもつ車両用鋼板製部材１が絞り成形されるとき、上記押圧の方向と直交することなく傾斜しているダイ２０の押圧面２２に、部材１の縦方向にそれぞれ一定間隔をおいて部材１の長手方向へ延びる複数の小凸部２３が形成されているため、部材１の側壁部３は小凸部２３によりそれぞれ部分的に強く圧縮されて、側壁部３にはＬ方向へ一定間隔をおいてＷ方向へ延びる複数の微小凹部２４が図９におけるハッチング部のように成形され、あるいは、パンチ２１側に複数の小凸部２３を形成させて、部材１の側壁部３に複数の微小凹部２４を成形させるようにし、または、上記各実施形態例を適宜組み合わせて、微小凹部１０、２４が格子状に交叉するようにし、または、微小凹部１０、２４がそれぞれＷ方向と傾斜した状態、もしくは、Ｗ方向と傾斜して菱形に交叉した状態に形成されるようにし、さらには、プレス装置のダイ及びパンチのいずれか一方もしくは両方の押圧面に形成された複数の前記小凸部により複数の前記微小凹部１０、２４等が形成されるようにしても、それぞれ上記実施形態例と同様な作用を果たすことができるものである。
【００１６】
図２の実線は部材１の正規形状を示しているのに対し、図２の破線は部材１の絞り成形後に、発生応力に対する弾性的回復のため変形した部材１の状態を示しており、両者間の開き量Ｙについて説明すると、板厚１．２ｍｍの５９０ＭＰａ級高強度鋼板から部材１を絞り成形したとき、側壁部３に微小凹部１０、２４を形成しない場合と、形成した場合との例が図１０に示されている。
【００１７】
すなわち、側壁部３に特別な圧縮力を作用させない場合（ａ）と、ダイ及びパンチ間の隙間を上記板厚より少なくすることによりダイ側から側壁部３の全面に強く圧縮力を作用させた場合（ｂ）と、ダイ及びパンチ間の隙間を上記板厚より少なくすることによりパンチ側から側壁部３の全面に強く圧縮力を作用させた場合（ｃ）とでは、それぞれ開き量Ｙが比較的大きく現れるが、これらに対し、パンチ側押圧面に形成された高さ０．１ｍｍの小凸部により側壁部３へ図１のようにＷ方向幅１０ｍｍの微小凹部１０をＷ方向へ１０ｍｍの間隔をおいて多数形成させた場合（ｄ）と、ダイ側押圧面に形成された高さ０．１ｍｍの小凸部により側壁部３へ図１のようにＷ方向幅１０ｍｍの微小凹部１０をＷ方向へ１０ｍｍの間隔をおいて多数形成させた場合（ｅ）と、ダイ側押圧面に形成された高さ０．１ｍｍの小凸部により側壁部３へ図１のようにＷ方向幅５ｍｍの微小凹部１０をＷ方向へ５ｍｍの間隔をおいて多数形成させた場合（ｆ）と、ダイ側押圧面に形成された高さ０．１ｍｍの小凸部２３により側壁部３へ図９のようにＬ方向幅１０ｍｍの微小凹部２４をＬ方向へ１０ｍｍの間隔をおいて多数形成させた場合（ｇ）とでは、それぞれ開き量Ｙが比較的小さくてすみ、とくに、微小凹部１０の間隔が小さい方が開き量Ｙを低減させる効果が大きく、同様にして、微小凹部２４の間隔が小さい方が開き量Ｙを低減させる効果が大きいことはいうまでもない。
【００１８】
また、側壁部３を部分的に強く圧縮するためパンチ側またはダイ側に形成させる小凸部の高さは、絞り加工を施す鋼板の厚さの１０％程度とすると、側壁部３における開き量Ｙの効果的な低減と、絞り成形された側壁部３の表面に対する傷つき防止とをバランスよく成立させることができる。
【００１９】
上記のように、プレス装置の絞り加工時に側壁部３に対するダイ及びまたはパンチの押圧面に形成された小凸部により側壁部３が部分的に強く圧縮されて、複数の微小凹部１０、２４等が形成される結果、これらの微小凹部１０、２４等の形成によって側壁部３の内外両面におけるＬ方向の応力差が効果的に低減させられるので、プレス装置の絞り加工後に側壁部３に生じるそり現象を確実に、かつ、容易に抑制することができるので、部材１の絞り成形に際して、その成形後における側壁部３の変形量を従来よりも少なく見込むことが可能となって、プレス装置による部材１の絞り成形精度を容易に高めることができ、ひいては、部材１の製造コストを大幅に軽減させることができる。
【００２０】
また、プレス装置のダイ及びパンチにより絞り加工を施す際、ダイ及びパンチの押圧方向と傾斜し、かつ、上記押圧方向と直角の面内で弧状に湾曲した絞り成形面に、ダイ及びまたはパンチの押圧面に形成された複数の小凸部で部分的に強く圧縮力を作用させて、複数の微小凹部が形成されるように構成すれば、上記絞り成形面の内外に生じる応力差の上記低減作用と共に、弧状に湾曲した絞り成形面における湾曲方向の引張応力も低減させることができるので、スプリングバックによる板金部材のねじれ現象をも容易に軽減させることができる特殊な長所がある。
【００２１】
なお、上記各実施形態例においては、ダイ及びまたはパンチの押圧面に形成された複数の小凸部が一定間隔で形成され、従ってまた、板金部材の絞り成形面に複数の微小凹部が一定間隔で形成されているが、これらの間隔は適宜異ならせてもよく、あるいは、絞り成形後における板金部材の変形をとくに抑制したい部分では上記間隔を集中的に狭めるようにすれば、変形抑制作用が一層効果的となる利点があり、さらには、ダイ及びまたはパンチの押圧面に形成された小凸部、従ってまた、板金部材の絞り成形面に形成された微小凹部がそれぞれ単一であっても、微小凹部付近の部分については上記実施形態例の場合と同等の作用効果を奏することができるものである。
また、本発明の実施形態例を次のようにまとめて表現することもできる。
（１）板金の両面をそれぞれ押圧して板金部材を絞り成形するダイ及びパンチを有し、上記ダイ及び上記パンチの少なくとも一方の上記押圧面のうち、上記押圧の方向と傾斜した押圧面に小凸部が形成され、上記小凸部の高さが上記板材の厚みの１０％程度であるプレス装置。
（２）板金の両面をそれぞれ押圧して板金板材を絞り成形するダイ及びパンチを有し、上記ダイ及び上記パンチの少なくとも一方の上記押圧面のうち、上記押圧の方向と傾斜した押圧面に複数の小凸部が形成され、上記小凸部の幅及び隣接する上記小凸部の間隔がそれぞれ約１０ｍｍであるプレス装置。
（３）板金の両面をそれぞれ押圧して板金板材を絞り成形するダイ及びパンチを有し、上記ダイ及び上記パンチの少なくとも一方の上記押圧面のうち、上記押圧の方向と傾斜した押圧面に複数の小凸部が形成され、上記小凸部の幅及び上記各小凸部間の距離がそれぞれ約５ｍｍであるプレス装置。
（４）板金の両面がそれぞれダイ及びパンチにより押圧されて絞り成形され、上記押圧の方向と傾斜した絞り成形面が、上記ダイ及び上記パンチの少なくとも一方の上記押圧の面に形成されて高さが上記板材の厚みの１０％程度である小凸部により部分的に強く圧縮された板金部材。
（５）板金の両面がそれぞれダイ及びパンチにより押圧されて絞り成形されて、上記押圧の方向と傾斜した絞り成形面が、上記ダイ及び上記パンチの少なくとも一方の上記押圧の面に形成された複数の小凸部により部分的に強く圧縮され、上記小凸部の幅及び隣接する上記小凸部の間隔がそれぞれ約１０ｍｍである板金部材。
（６）板金の両面がそれぞれダイ及びパンチにより押圧されて絞り成形されて、上記押圧の方向と傾斜した絞り成形面が、上記ダイ及び上記パンチの少なくとも一方の上記押圧の面に形成された複数の小凸部により部分的に強く圧縮され、上記小凸部の幅及び隣接する上記小凸部の間隔がそれぞれ約５ｍｍである板金部材。
【００２２】
【発明の効果】
本発明にかかる請求項１所載のプレス装置にあっては、ダイ及びパンチが板金の両面をそれぞれ押圧して、一方向に間隔をおき相互に反対方向へ曲げるように板金部材を絞り成形するとき、上記両曲げ成形間でダイ及びパンチの押圧方向と傾斜した絞り成形平面を部分的に強く圧縮して板厚を減少させ、上記絞り成形平面の両側において発生する応力の差を効果的に低減させることにより、プレス装置の絞り加工後に板金部材に生じるそり現象を確実に抑制することができるので、プレス装置の絞り加工コストを大幅に軽減させることができる。
【００２３】
また、本発明にかかる請求項３所載の板金部材においては、上記両曲げ成形間でダイ及びパンチによる押圧の方向と傾斜した絞り成形平面が部分的に強く圧縮されて板厚が減少させられ、上記絞り成形平面の両側において発生する応力の差が効果的に低減し、一方向に間隔をおき相互に反対方向へ曲げるようにプレス装置により絞り成形された後に生じるそり現象を確実に抑制することができるので、プレス装置の絞り成形後における精度が容易に高められる長所がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態例における斜視図。
【図２】図１のII−II縦断面拡大説明図。
【図３】図１の III−III 横断面拡大図。
【図４】上記実施形態例の作用説明図。
【図５】上記実施形態例の作用説明図。
【図６】上記実施形態例の作用説明図。
【図７】上記実施形態例の作用説明図。
【図８】本発明の他の実施形態例における縦断面説明図。
【図９】図８の実施形態例における要部斜視図。
【図１０】本発明の各実施形態例における性能説明図。
【図１１】従来部材の斜視図。
【図１２】図１０の XII−XII 縦断面拡大説明図。
【図１３】上記従来部材の作用説明図。
【符号の説明】
１板金部材
３側壁部
１０微小凹部
１１外面側
１２内面側
２４微小凹部

Claims

板金の両面を押圧して、一方向に間隔をおき相互に反対方向へ曲げるように板金部材を絞り成形するダイ及びパンチを有し、上記ダイ及び上記パンチの少なくとも一方の上記押圧面のうち、上記両曲げ成形間で上記押圧の方向と傾斜した押圧平面に上記板金の板厚を圧縮して減少させる小凸部が形成されたプレス装置。
請求項１において、上記小凸部の高さが上記板厚の１０％であるプレス装置。
板金の両面がそれぞれダイ及びパンチにより押圧されて、一方向に間隔をおき相互に反対方向へ曲げるように絞り成形され、上記両曲げ成形間で上記押圧の方向と傾斜した絞り成形平面が、上記ダイ及び上記パンチの少なくとも一方の上記押圧の平面に形成された小凸部により部分的に強く圧縮されて板厚が減少させられた板金部材。