JP3862016B2 - 形状凍結性に優れたプレス加工方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、曲げ加工工具を用いた形状凍結性に優れたプレス加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車の排ガスを少なくするためエンジンの改良などとともに自動車車体重量の軽減化が進められている。このためには車体構成素材の軽量化が有効であり、従来材より板厚が薄い高張力鋼板とか、比重が小さいアルミニウム合金板などの金属板素材がプレス加工に供されている。これらの金属板素材は従来材料に比べて強度が大きいか、またはヤング率（縦弾性係数）が小さいため、曲げ加工工具を用いたプレス加工によってアンダーボディー等の自動車部品とする際、プレス加工後にスプリングバックおよび反りが発生し、所定の部品形状を得難い場合がある。
【０００３】
例えば、図７（ａ）に示すような縦壁部ＡとフランジＢを有する断面形状が倒立ハット形の部品をプレス加工によって得る場合、図７（ｂ）に示す通り目標とする実線の形状に対し、縦壁部Ａの反りとハット頭部Ｃコーナーにおけるスプリングバックにより一点鎖線のような形状を呈する。このような部品のスプリングバックに関しては、例えば図８あるいは図９に示すポンチ２およびダイス３の曲げ加工工具に見込みを入れることにより、すなわちスプリングバック後に所定の形状となるように多目に加工するようにすることにより解消することが可能である。あるいは、プレス加工の成形ストロークの最終工程において、曲げ加工を受けた金属板１の凸面側の少なくともその一部に所定深さの凹部を付与することによって、スプリングバックを小さくすることができる（特許文献１）。
【０００４】
しかし、縦壁部Ａの反りに関しては、その解消が難しいという問題があった。すなわち、曲げ加工工具にしわ押さえ６を用いた場合には、図８に示すようにプレス加工時、金属板１の両端部をしわ押さえ６によりダイス３に押し付けた状態で曲げ加工を行っているが、その際に金属板１の縦壁部Ａとなる部分は、ダイス３の肩部５により曲げられ、下方に引き下げられつつ肩部５の下方で曲げ戻される曲げ・曲げ戻し加工を受ける。この変形が拘束された状態では反りが発生していないけれども、曲げ加工工具から部品を取り出すと、曲げ・曲げ戻し加工を受けた縦壁部Ａに曲げモーメントをゼロにするような大きい反りが生じる。
【０００５】
この縦壁部Ａの反りを抑制できる方法として、図９に示すポンチ張り出し部2Pを設けたつば付きポンチ２を用いるプレス加工方法が知られている。しかしながら、加工工具としてつば付きポンチ２を用いた場合、プレス加工の初期段階では、金属板１の縦壁部Ａとなる部分の曲げ変形が小さいが、プレス加工の途中からは図９（ｂ）に示すように金属板１の両端部がポンチ張り出し部2Pの下面で押さえられ、反りを誘発する曲げ変形が大きくなり、縦壁部Ａの反り抑制効果が不十分であるという問題があった。
【０００６】
また、プレス加工による曲げ成形としては、図10（ａ）〜（ｃ）に示すように３工程で金属板１から図10（ｄ）に示す縦壁部Ａとフランジ部Ｂを有する金属板部品をプレス加工により得る方法も開示されている（特許文献２）。このプレス加工方法では、ワーク１をＵ形状に曲げる図10（ａ）の工程の後、図（ｂ）、（ｃ）の工程でフランジを形成するため、反りの問題は小さく、Ｕ形状の曲げ部に発生するスプリングバックのみを改善することで寸法精度を確保できる。しかしながら、プレス成形によって得られる部品がハット形状でなく、また、一つの部品を得るのに、ポンチを２→20→30、それに対応するダイスを３→22→32と交換し、またストリッパー21、31をプレス機に取り付ける作業が発生し、能率が低いという問題があった。
【０００７】
【特許文献１】
特開平8-174074号公報
【特許文献２】
特開平4-138822号公報
【０００８】
【発明の解決しようとする課題】
そこで本発明は、上記従来の問題点を解決することにあり、ハット頭部の両側につながる縦壁部とフランジ部を有する金属板部品をプレス加工で得るに際し、縦壁部の反りが小さい部品を能率良く製造することができる形状凍結性に優れたプレス加工方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下の通りである。
１． ポンチと、ダイスと、フランジ部を形成するフランジ曲げ工具と、前記ダイスとの間に金属板を挟んで挟圧するしわ押さえを備えた曲げ加工工具を用い、縦壁部とフランジ部を有する金属板部品をプレス加工により得るに際し、先ず、前記ダイスとしわ押さえとにより前記金属板の縦壁部となる部分を挟圧した状態で前記金属板の幅方向端部を前記フランジ曲げ工具により曲げて前記フランジ部を形成し、次いで前記金属板の縦壁部となる部分から前記しわ押さえを離隔した状態で前記ダイスとポンチによる曲げ加工により前記縦壁部を形成することを特徴とする形状凍結性に優れたプレス加工方法。
２． 前記縦壁部を形成するに際し、ハット頭部押さえを用い、該ハット頭部押さえと前記ポンチとにより前記金属板の幅方向中央部を挟圧することを特徴とする上記１．に記載の形状凍結性に優れたプレス加工方法。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１〜図４を用い、本発明に係るプレス加工方法について説明する。
図１〜図４は、各プレス加工工程における金属板１の形状を示す概略縦断面である。本発明に係るプレス加工方法により製造する部品は、例えば、図７（ａ）に示したようなハット頭部Ｃの両側につながる縦壁部Ａとフランジ部Ｂを有する金属板部品であり、例えば矩形状の金属板１を素材として用いる。金属板１の素材は、プレス加工時に図１に示すように金属板１の幅方向中央部がポンチ２の頭部に位置するように配置され、図１→図２→図３→図４に示すようなプレス加工工程を経て金属板部品とされる。本発明においては、曲げ加工により金属板１の幅方向端部をフランジ部Ｂに形成していると共に、金属板部品の縦壁部Ａは、図１および図２に示すように、プレス加工時にダイス３としわ押さえ６とにより挟圧され、その後、図３→図４に示すようなプレス加工工程を経て形成される。本発明においては、金属板部品の縦壁部Ａとなる金属板１の幅方向部分を金属板１の縦壁部となる部分という。
【００１１】
本発明に係るプレス加工方法は、図１〜図４に示すような曲げ加工工具を用いるのが好適である。ここで、本発明に用いて好適な曲げ加工工具について説明しておく。曲げ加工工具は、ポンチ２とダイス３とフランジ部を形成するフランジ曲げ工具８と金属板１をダイス３との間に挟んで挟圧するしわ押さえ６を備えている。なお、フランジ曲げ工具８は、金属板幅方向に所定の間隔を空けてポンチ２の基部でポンチ２と一体化され、断面略Ｅ状のフランジ曲げ工具付きポンチを構成している。フランジ曲げ工具８を付帯するポンチ２とダイス３は、図示しないプレス機に取り付けられている。この場合、フランジ曲げ工具８を付帯するポンチ２が上下方向に移動しないようにプレス機の下側のベッドに固定され、ダイス３が上下方向に移動可能にプレス機の上側のスライドに固定されている。また、金属板１を挟むダイス３としわ押さえ６は、しわ押さえ６を下方側、ダイス３を上方側として所定の間隔を有する空間内に上下方向に移動可能に配置されている。このしわ押さえ６は、ロッドを介してシリンダー９に接続され、金属板１を所定の押さえ力で挟圧可能である。押さえ力は、プレス加工時に図示しない油圧ユニットに設けたレリーフバルブにより所定値に設定することができる。
【００１２】
なお、符号10はシリンダー９に接続された配管であって、配管10は図示しないレリーフバルブ、油圧ポンプ、タンク等を有する油圧ユニットに接続されている。また、符号７は、ハット頭部押さえであり、プレス加工時にハット頭部押さえ７とポンチ２とにより金属板１の幅方向中央部を挟圧することが可能である。上述したフランジ曲げ工具８は、ポンチ２と一体として構成せず、別工具とすることもできる。
【００１３】
ところで、フランジ曲げ工具８を付帯するポンチ２を構成するに際し、ポンチ２とフランジ曲げ工具８の高さの差は、図１、図２に示すように金属板１の両端部を曲げてフランジ部を形成可能な寸法差とされている。ポンチ２とフランジ曲げ工具８間の金属板幅方向の間隔は、図１に示す第１加工工程において、金属板１の幅方向中央部をポンチ２の頭部に位置させ、かつ金属板１の縦壁部となる部分をダイス３としわ押さえ６により挟んだ状態で金属板１の板幅方向端部がフランジ曲げ工具８に当接するようにされていると共に、図２に示すようにダイス３をさらに下降させ、フランジ部を成形する第２加工工程において、ダイス３とフランジ曲げ工具８の内壁上部との隙間が金属板を曲げてフランジ部を形成可能となるような隙間となるようにされており、ダイス３とフランジ曲げ工具８の内壁上部との隙間は、金属板１素材の板厚の概ね1.0 〜1.05倍となるようにすることが好ましい。
【００１４】
また、ポンチ２とフランジ曲げ工具８との金属板幅方向の間隔は、図３および図４に示すように、金属板１の縦壁部となる部分からしわ押さえ６を離隔した状態でポンチ２とダイス３による曲げ加工により縦壁部を形成する第３加工工程および第４加工工程において、ポンチ２とダイス３との隙間が金属板を曲げて、縦壁部を形成可能となるようにされており、このポンチ２とダイス３との隙間は金属板１素材の板厚の概ね1.0 〜1.05倍となるようにすることが好ましい。
【００１５】
ここで、金属板１の縦壁部となる部分を挟んでいる一方のしわ押さえ６は、第２加工工程においてフランジ部を成形した後、ダイス３を下降させる前に金属板１の縦壁部となる部分からすみやかに離隔し、ポンチ２の基部に待機させておくようにすることが大切である。また、フランジ曲げ工具８には、その内壁に第２加工工程において形成されたフランジ部が接触しないでスムーズにポンチ２の基部に待機しているしわ押さえ６の上面に到達できるような逃げ部を形成しておくことも重要である。なお、フランジ曲げ工具８の内壁に形成した逃げ部は、図１〜図４中の破線で示した。符号４は、ポンチ２の頭部の肩部に形成したＲ部であり、また符号５は、ダイス３の肩部に形成したＲ部である。フランジ曲げ工具８の内壁上部にも所定の半径のＲが形成されている。
【００１６】
次ぎに、本発明に係るプレス加工方法について説明する。
本発明に係るプレス加工方法においては、縦壁部とフランジ部を有する金属板部品をプレス加工により得るに際し、図１に示したように金属板１の幅方向中央部がポンチ２の頭部に位置するようにダイス３としわ押さえ６とにより金属板１の縦壁となる部分を挟んで挟圧し、その状態でダイス３を下降させる。このダイス３を下降させるプレス加工工程において金属板１の曲げ加工を行う。
【００１７】
先ず、ダイス３としわ押さえ６とにより金属板１の縦壁部となる部分を挟圧した状態で図１に示すように金属板１の幅方向端部をフランジ曲げ工具８に当接させ、図２に示すようにフランジ曲げ工具８により金属板１の幅方向端部を曲げてフランジ部を形成する。次いで、図３、図４に示すようにしわ押さえ６を金属板１の縦壁部となる部分から離隔し、ダイス３を下降させ、金属板１の縦壁部となる部分と金属板１の幅方向中央部との間をポンチ２とダイス３とにより曲げて縦壁部を形成するようにしている。
【００１８】
なお、図４に示す第４加工工程においては、第２加工工程で形成されたフランジ部が、先にポンチ２の基部の位置で待機しているしわ押さえ６と、後から下降してくるダイス３との間で挟み込まれ、これにより、既に形成されたフランジ部をダイス３としわ押さえ６により挟んでその形状を整えるとともに縦壁部に張力を与えることによりスプリングバックを抑制する効果がある。図４に示すプレス加工の成形ストロークエンドから、ダイス３およびハット頭部押さえ７を使用した場合にはハット頭部押さえ７を上昇させ、その後しわ押さえ６を上昇させ、ハット形部品を取り出して、一つの金属板部品を製造する１ストロークが終了する。
【００１９】
本発明のプレス加工方法によれば、金属板１の縦壁部となる部分には、プレス加工時に反りの原因となる曲げ変形がほとんど及んでいないから、曲げ加工工具から取り出した場合に金属板部品の縦壁部における反りを抑制できる。金属板部品の縦壁部における反りを小さくできる理由は、以下のようにして曲げ加工工具を用いて、曲げ加工を行っているためである。
【００２０】
▲１▼：成形ストロークの初めにフランジ部を形成するに際し、ダイス３としわ押さえ６により金属板１の縦壁部となる部分を挟んでいるために、金属板１の縦壁部となる部分に曲げ変形が及んでしまうことを抑止できる。
▲２▼：また、続いて縦壁部を形成する曲げ加工においては、しわ押さえ６を金属板１の縦壁部となる部分から離隔して、ポンチ２とダイス３とにより、ポンチ２の肩部４の位置に相当する金属板１の部分を曲げている。従って、縦壁部となる部分とハット頭部となる幅方向中央部との間の金属板１の部分には、曲げ変形が生じているが、金属板１の縦壁部となる部分に曲げ変形が生じることを抑止できる。
【００２１】
なお、縦壁部を形成する曲げ加工に際しては、フランジ曲げ工具８の内壁に逃げ部を形成したり、またフランジ部の形成が完了した後、しわ押さえ６を速やかに下降させたりして、金属板１がフランジ曲げ工具８の内壁やしわ押さえ６と接触することに起因した曲げモーメントにより金属板１の縦壁部となる部分に曲げ変形が生じることを防止している。また、さらにポンチ２とダイス３との隙間、およびダイス３とフランジ曲げ工具８の内壁上部との隙間を前記好適範囲とすることが、金属板１の縦壁部となる部分に曲げ変形が生じることを抑止して金属板部品の縦壁部の反りを小さくする上で好ましい。
【００２２】
ところで、縦壁部を形成するに際し、ハット頭部押さえ７を用い、ハット頭部押さえ７とポンチ２とにより金属板１の幅方向中央部を挟圧することが、ポンチ２の肩部４の位置に相当する金属板１の部分の曲げ加工ひずみ量を一定とすることができ、スプリングバック量のバラツキを小さくできるので好ましい。
なお、金属板素材を曲げ加工工具にセットしてから金属板部品を取り出すまでのプレス加工の１ストローク中に、金属板１の縦壁部Ａとなる部分に弾性範囲内の曲げ変形が加わったとしても、弾性範囲内の曲げ変形は反りに影響を与えないから曲げ変形は弾性範囲内であれば問題となることはない。
【００２３】
【実施例】
曲げ加工工具を用い、プレス加工により縦壁部とフランジ部を有する断面形状がハット型の金属板部品を製造し、縦壁部における曲率を図５に示すようにして測定し、測定した部品の縦壁部における曲率の最大値を、発明例と従来例１、２とで比較して図６に示した。
【００２４】
なお、発明例では、図１〜図４に示した曲げ加工工具を用いた。発明例に用いたフランジ曲げ工具８の肩部の半径は５mmとし、フランジ曲げ工具８の内壁上部とダイス３の側壁との隙間は金属板素材板厚×1.05とした。従来例１、２では、それぞれ図８、図９に示した曲げ加工工具を用いた。いずれの場合も、ポンチ２の側壁とダイス３の側壁との隙間は金属板素材板厚×1.05とし、ポンチ２の肩部４の半径は５mm、ポンチ２の幅は80mm、ダイス３の肩部５の半径は６mmとし、部品の加工高さを100mm とした。また、部品の縦壁部における曲率は、図５に示したような脚幅20mmの中央の変位をダイヤルゲージにより求める治具により縦壁部の曲率半径Ｒを計算し、この半径Ｒを分母にした曲率（１／Ｒ）を求めた。曲率（１／Ｒ）が大きいほど反りが大きいことになる。供試材は、表１に示す板厚1.6mm の４種類の高張力鋼板（引張強さ：440MPa、590MPa、780MPa、980MPa）ならびに5000系のアルミニウム合金板（ヤング率：68.6GPa(7000kgf/mm2 ））であり、アルミニウム合金板は1.6mm と2.0mm の２種類を用いた。
【００２５】
【表１】
【００２６】
図６に示す縦壁曲率の結果から、発明例の場合、従来例１、２より部品の縦壁部における反りが小さいことがわかる。なお、従来例１の方が従来例２より金属板素材が高強度になるとともに反りが大きくなること、また、ヤング率の小さいアルミニウム合金板の反りが大きいこと、板厚が薄い方が反りが大きいこともわかる。発明例では、強度が高く、またヤング率の小さな金属板に対しても反りを防止でき、反り防止効果が顕著である。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、使用する金属板素材の引張強さ、ヤング率および板厚によらず、縦壁部の反りが小さい部品を能率良く製造することができる。この結果、使用する金属板素材によらず精度の良い部品を得ることができ、組み立てが容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係るプレス加工方法の第１加工工程での金属板形状を示す概略縦断面図である。
【図２】図２は、本発明に係るプレス加工方法の第２加工工程での金属板形状を示す概略縦断面図である。
【図３】図３は、本発明に係るプレス加工方法の第３加工工程での金属板形状を示す概略縦断面図である。
【図４】図４は、本発明に係るプレス加工方法の第４加工工程での金属板形状を示す概略縦断面図である。
【図５】図５は、金属板部品の縦壁部における曲率測定方法の説明図である。
【図６】図６は、本発明による効果を従来方法と比較したグラフである。
【図７】図７は、金属板部品の形状を示す（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。
【図８】図８は、従来のプレス加工方法の説明図である。
【図９】図９は、従来の他のプレス加工方法の説明図である。
【図１０】図10は、従来のスプリングバックを防止するプレス加工方法の説明図である。
【符号の説明】
１ 金属板
Ａ 縦壁部
Ｂ フランジ部
Ｃ ハット頭部
２ ポンチ
３ ダイス
４ ポンチの肩部
５ ダイスの肩部
６ しわ押さえ
７ ハット頭部押さえ
８ フランジ曲げ工具
９ シリンダー
2P ポンチ張り出し部
【発明の属する技術分野】
本発明は、曲げ加工工具を用いた形状凍結性に優れたプレス加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車の排ガスを少なくするためエンジンの改良などとともに自動車車体重量の軽減化が進められている。このためには車体構成素材の軽量化が有効であり、従来材より板厚が薄い高張力鋼板とか、比重が小さいアルミニウム合金板などの金属板素材がプレス加工に供されている。これらの金属板素材は従来材料に比べて強度が大きいか、またはヤング率（縦弾性係数）が小さいため、曲げ加工工具を用いたプレス加工によってアンダーボディー等の自動車部品とする際、プレス加工後にスプリングバックおよび反りが発生し、所定の部品形状を得難い場合がある。
【０００３】
例えば、図７（ａ）に示すような縦壁部ＡとフランジＢを有する断面形状が倒立ハット形の部品をプレス加工によって得る場合、図７（ｂ）に示す通り目標とする実線の形状に対し、縦壁部Ａの反りとハット頭部Ｃコーナーにおけるスプリングバックにより一点鎖線のような形状を呈する。このような部品のスプリングバックに関しては、例えば図８あるいは図９に示すポンチ２およびダイス３の曲げ加工工具に見込みを入れることにより、すなわちスプリングバック後に所定の形状となるように多目に加工するようにすることにより解消することが可能である。あるいは、プレス加工の成形ストロークの最終工程において、曲げ加工を受けた金属板１の凸面側の少なくともその一部に所定深さの凹部を付与することによって、スプリングバックを小さくすることができる（特許文献１）。
【０００４】
しかし、縦壁部Ａの反りに関しては、その解消が難しいという問題があった。すなわち、曲げ加工工具にしわ押さえ６を用いた場合には、図８に示すようにプレス加工時、金属板１の両端部をしわ押さえ６によりダイス３に押し付けた状態で曲げ加工を行っているが、その際に金属板１の縦壁部Ａとなる部分は、ダイス３の肩部５により曲げられ、下方に引き下げられつつ肩部５の下方で曲げ戻される曲げ・曲げ戻し加工を受ける。この変形が拘束された状態では反りが発生していないけれども、曲げ加工工具から部品を取り出すと、曲げ・曲げ戻し加工を受けた縦壁部Ａに曲げモーメントをゼロにするような大きい反りが生じる。
【０００５】
この縦壁部Ａの反りを抑制できる方法として、図９に示すポンチ張り出し部2Pを設けたつば付きポンチ２を用いるプレス加工方法が知られている。しかしながら、加工工具としてつば付きポンチ２を用いた場合、プレス加工の初期段階では、金属板１の縦壁部Ａとなる部分の曲げ変形が小さいが、プレス加工の途中からは図９（ｂ）に示すように金属板１の両端部がポンチ張り出し部2Pの下面で押さえられ、反りを誘発する曲げ変形が大きくなり、縦壁部Ａの反り抑制効果が不十分であるという問題があった。
【０００６】
また、プレス加工による曲げ成形としては、図10（ａ）〜（ｃ）に示すように３工程で金属板１から図10（ｄ）に示す縦壁部Ａとフランジ部Ｂを有する金属板部品をプレス加工により得る方法も開示されている（特許文献２）。このプレス加工方法では、ワーク１をＵ形状に曲げる図10（ａ）の工程の後、図（ｂ）、（ｃ）の工程でフランジを形成するため、反りの問題は小さく、Ｕ形状の曲げ部に発生するスプリングバックのみを改善することで寸法精度を確保できる。しかしながら、プレス成形によって得られる部品がハット形状でなく、また、一つの部品を得るのに、ポンチを２→20→30、それに対応するダイスを３→22→32と交換し、またストリッパー21、31をプレス機に取り付ける作業が発生し、能率が低いという問題があった。
【０００７】
【特許文献１】
特開平8-174074号公報
【特許文献２】
特開平4-138822号公報
【０００８】
【発明の解決しようとする課題】
そこで本発明は、上記従来の問題点を解決することにあり、ハット頭部の両側につながる縦壁部とフランジ部を有する金属板部品をプレス加工で得るに際し、縦壁部の反りが小さい部品を能率良く製造することができる形状凍結性に優れたプレス加工方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下の通りである。
１． ポンチと、ダイスと、フランジ部を形成するフランジ曲げ工具と、前記ダイスとの間に金属板を挟んで挟圧するしわ押さえを備えた曲げ加工工具を用い、縦壁部とフランジ部を有する金属板部品をプレス加工により得るに際し、先ず、前記ダイスとしわ押さえとにより前記金属板の縦壁部となる部分を挟圧した状態で前記金属板の幅方向端部を前記フランジ曲げ工具により曲げて前記フランジ部を形成し、次いで前記金属板の縦壁部となる部分から前記しわ押さえを離隔した状態で前記ダイスとポンチによる曲げ加工により前記縦壁部を形成することを特徴とする形状凍結性に優れたプレス加工方法。
２． 前記縦壁部を形成するに際し、ハット頭部押さえを用い、該ハット頭部押さえと前記ポンチとにより前記金属板の幅方向中央部を挟圧することを特徴とする上記１．に記載の形状凍結性に優れたプレス加工方法。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１〜図４を用い、本発明に係るプレス加工方法について説明する。
図１〜図４は、各プレス加工工程における金属板１の形状を示す概略縦断面である。本発明に係るプレス加工方法により製造する部品は、例えば、図７（ａ）に示したようなハット頭部Ｃの両側につながる縦壁部Ａとフランジ部Ｂを有する金属板部品であり、例えば矩形状の金属板１を素材として用いる。金属板１の素材は、プレス加工時に図１に示すように金属板１の幅方向中央部がポンチ２の頭部に位置するように配置され、図１→図２→図３→図４に示すようなプレス加工工程を経て金属板部品とされる。本発明においては、曲げ加工により金属板１の幅方向端部をフランジ部Ｂに形成していると共に、金属板部品の縦壁部Ａは、図１および図２に示すように、プレス加工時にダイス３としわ押さえ６とにより挟圧され、その後、図３→図４に示すようなプレス加工工程を経て形成される。本発明においては、金属板部品の縦壁部Ａとなる金属板１の幅方向部分を金属板１の縦壁部となる部分という。
【００１１】
本発明に係るプレス加工方法は、図１〜図４に示すような曲げ加工工具を用いるのが好適である。ここで、本発明に用いて好適な曲げ加工工具について説明しておく。曲げ加工工具は、ポンチ２とダイス３とフランジ部を形成するフランジ曲げ工具８と金属板１をダイス３との間に挟んで挟圧するしわ押さえ６を備えている。なお、フランジ曲げ工具８は、金属板幅方向に所定の間隔を空けてポンチ２の基部でポンチ２と一体化され、断面略Ｅ状のフランジ曲げ工具付きポンチを構成している。フランジ曲げ工具８を付帯するポンチ２とダイス３は、図示しないプレス機に取り付けられている。この場合、フランジ曲げ工具８を付帯するポンチ２が上下方向に移動しないようにプレス機の下側のベッドに固定され、ダイス３が上下方向に移動可能にプレス機の上側のスライドに固定されている。また、金属板１を挟むダイス３としわ押さえ６は、しわ押さえ６を下方側、ダイス３を上方側として所定の間隔を有する空間内に上下方向に移動可能に配置されている。このしわ押さえ６は、ロッドを介してシリンダー９に接続され、金属板１を所定の押さえ力で挟圧可能である。押さえ力は、プレス加工時に図示しない油圧ユニットに設けたレリーフバルブにより所定値に設定することができる。
【００１２】
なお、符号10はシリンダー９に接続された配管であって、配管10は図示しないレリーフバルブ、油圧ポンプ、タンク等を有する油圧ユニットに接続されている。また、符号７は、ハット頭部押さえであり、プレス加工時にハット頭部押さえ７とポンチ２とにより金属板１の幅方向中央部を挟圧することが可能である。上述したフランジ曲げ工具８は、ポンチ２と一体として構成せず、別工具とすることもできる。
【００１３】
ところで、フランジ曲げ工具８を付帯するポンチ２を構成するに際し、ポンチ２とフランジ曲げ工具８の高さの差は、図１、図２に示すように金属板１の両端部を曲げてフランジ部を形成可能な寸法差とされている。ポンチ２とフランジ曲げ工具８間の金属板幅方向の間隔は、図１に示す第１加工工程において、金属板１の幅方向中央部をポンチ２の頭部に位置させ、かつ金属板１の縦壁部となる部分をダイス３としわ押さえ６により挟んだ状態で金属板１の板幅方向端部がフランジ曲げ工具８に当接するようにされていると共に、図２に示すようにダイス３をさらに下降させ、フランジ部を成形する第２加工工程において、ダイス３とフランジ曲げ工具８の内壁上部との隙間が金属板を曲げてフランジ部を形成可能となるような隙間となるようにされており、ダイス３とフランジ曲げ工具８の内壁上部との隙間は、金属板１素材の板厚の概ね1.0 〜1.05倍となるようにすることが好ましい。
【００１４】
また、ポンチ２とフランジ曲げ工具８との金属板幅方向の間隔は、図３および図４に示すように、金属板１の縦壁部となる部分からしわ押さえ６を離隔した状態でポンチ２とダイス３による曲げ加工により縦壁部を形成する第３加工工程および第４加工工程において、ポンチ２とダイス３との隙間が金属板を曲げて、縦壁部を形成可能となるようにされており、このポンチ２とダイス３との隙間は金属板１素材の板厚の概ね1.0 〜1.05倍となるようにすることが好ましい。
【００１５】
ここで、金属板１の縦壁部となる部分を挟んでいる一方のしわ押さえ６は、第２加工工程においてフランジ部を成形した後、ダイス３を下降させる前に金属板１の縦壁部となる部分からすみやかに離隔し、ポンチ２の基部に待機させておくようにすることが大切である。また、フランジ曲げ工具８には、その内壁に第２加工工程において形成されたフランジ部が接触しないでスムーズにポンチ２の基部に待機しているしわ押さえ６の上面に到達できるような逃げ部を形成しておくことも重要である。なお、フランジ曲げ工具８の内壁に形成した逃げ部は、図１〜図４中の破線で示した。符号４は、ポンチ２の頭部の肩部に形成したＲ部であり、また符号５は、ダイス３の肩部に形成したＲ部である。フランジ曲げ工具８の内壁上部にも所定の半径のＲが形成されている。
【００１６】
次ぎに、本発明に係るプレス加工方法について説明する。
本発明に係るプレス加工方法においては、縦壁部とフランジ部を有する金属板部品をプレス加工により得るに際し、図１に示したように金属板１の幅方向中央部がポンチ２の頭部に位置するようにダイス３としわ押さえ６とにより金属板１の縦壁となる部分を挟んで挟圧し、その状態でダイス３を下降させる。このダイス３を下降させるプレス加工工程において金属板１の曲げ加工を行う。
【００１７】
先ず、ダイス３としわ押さえ６とにより金属板１の縦壁部となる部分を挟圧した状態で図１に示すように金属板１の幅方向端部をフランジ曲げ工具８に当接させ、図２に示すようにフランジ曲げ工具８により金属板１の幅方向端部を曲げてフランジ部を形成する。次いで、図３、図４に示すようにしわ押さえ６を金属板１の縦壁部となる部分から離隔し、ダイス３を下降させ、金属板１の縦壁部となる部分と金属板１の幅方向中央部との間をポンチ２とダイス３とにより曲げて縦壁部を形成するようにしている。
【００１８】
なお、図４に示す第４加工工程においては、第２加工工程で形成されたフランジ部が、先にポンチ２の基部の位置で待機しているしわ押さえ６と、後から下降してくるダイス３との間で挟み込まれ、これにより、既に形成されたフランジ部をダイス３としわ押さえ６により挟んでその形状を整えるとともに縦壁部に張力を与えることによりスプリングバックを抑制する効果がある。図４に示すプレス加工の成形ストロークエンドから、ダイス３およびハット頭部押さえ７を使用した場合にはハット頭部押さえ７を上昇させ、その後しわ押さえ６を上昇させ、ハット形部品を取り出して、一つの金属板部品を製造する１ストロークが終了する。
【００１９】
本発明のプレス加工方法によれば、金属板１の縦壁部となる部分には、プレス加工時に反りの原因となる曲げ変形がほとんど及んでいないから、曲げ加工工具から取り出した場合に金属板部品の縦壁部における反りを抑制できる。金属板部品の縦壁部における反りを小さくできる理由は、以下のようにして曲げ加工工具を用いて、曲げ加工を行っているためである。
【００２０】
▲１▼：成形ストロークの初めにフランジ部を形成するに際し、ダイス３としわ押さえ６により金属板１の縦壁部となる部分を挟んでいるために、金属板１の縦壁部となる部分に曲げ変形が及んでしまうことを抑止できる。
▲２▼：また、続いて縦壁部を形成する曲げ加工においては、しわ押さえ６を金属板１の縦壁部となる部分から離隔して、ポンチ２とダイス３とにより、ポンチ２の肩部４の位置に相当する金属板１の部分を曲げている。従って、縦壁部となる部分とハット頭部となる幅方向中央部との間の金属板１の部分には、曲げ変形が生じているが、金属板１の縦壁部となる部分に曲げ変形が生じることを抑止できる。
【００２１】
なお、縦壁部を形成する曲げ加工に際しては、フランジ曲げ工具８の内壁に逃げ部を形成したり、またフランジ部の形成が完了した後、しわ押さえ６を速やかに下降させたりして、金属板１がフランジ曲げ工具８の内壁やしわ押さえ６と接触することに起因した曲げモーメントにより金属板１の縦壁部となる部分に曲げ変形が生じることを防止している。また、さらにポンチ２とダイス３との隙間、およびダイス３とフランジ曲げ工具８の内壁上部との隙間を前記好適範囲とすることが、金属板１の縦壁部となる部分に曲げ変形が生じることを抑止して金属板部品の縦壁部の反りを小さくする上で好ましい。
【００２２】
ところで、縦壁部を形成するに際し、ハット頭部押さえ７を用い、ハット頭部押さえ７とポンチ２とにより金属板１の幅方向中央部を挟圧することが、ポンチ２の肩部４の位置に相当する金属板１の部分の曲げ加工ひずみ量を一定とすることができ、スプリングバック量のバラツキを小さくできるので好ましい。
なお、金属板素材を曲げ加工工具にセットしてから金属板部品を取り出すまでのプレス加工の１ストローク中に、金属板１の縦壁部Ａとなる部分に弾性範囲内の曲げ変形が加わったとしても、弾性範囲内の曲げ変形は反りに影響を与えないから曲げ変形は弾性範囲内であれば問題となることはない。
【００２３】
【実施例】
曲げ加工工具を用い、プレス加工により縦壁部とフランジ部を有する断面形状がハット型の金属板部品を製造し、縦壁部における曲率を図５に示すようにして測定し、測定した部品の縦壁部における曲率の最大値を、発明例と従来例１、２とで比較して図６に示した。
【００２４】
なお、発明例では、図１〜図４に示した曲げ加工工具を用いた。発明例に用いたフランジ曲げ工具８の肩部の半径は５mmとし、フランジ曲げ工具８の内壁上部とダイス３の側壁との隙間は金属板素材板厚×1.05とした。従来例１、２では、それぞれ図８、図９に示した曲げ加工工具を用いた。いずれの場合も、ポンチ２の側壁とダイス３の側壁との隙間は金属板素材板厚×1.05とし、ポンチ２の肩部４の半径は５mm、ポンチ２の幅は80mm、ダイス３の肩部５の半径は６mmとし、部品の加工高さを100mm とした。また、部品の縦壁部における曲率は、図５に示したような脚幅20mmの中央の変位をダイヤルゲージにより求める治具により縦壁部の曲率半径Ｒを計算し、この半径Ｒを分母にした曲率（１／Ｒ）を求めた。曲率（１／Ｒ）が大きいほど反りが大きいことになる。供試材は、表１に示す板厚1.6mm の４種類の高張力鋼板（引張強さ：440MPa、590MPa、780MPa、980MPa）ならびに5000系のアルミニウム合金板（ヤング率：68.6GPa(7000kgf/mm2 ））であり、アルミニウム合金板は1.6mm と2.0mm の２種類を用いた。
【００２５】
【表１】
図６に示す縦壁曲率の結果から、発明例の場合、従来例１、２より部品の縦壁部における反りが小さいことがわかる。なお、従来例１の方が従来例２より金属板素材が高強度になるとともに反りが大きくなること、また、ヤング率の小さいアルミニウム合金板の反りが大きいこと、板厚が薄い方が反りが大きいこともわかる。発明例では、強度が高く、またヤング率の小さな金属板に対しても反りを防止でき、反り防止効果が顕著である。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、使用する金属板素材の引張強さ、ヤング率および板厚によらず、縦壁部の反りが小さい部品を能率良く製造することができる。この結果、使用する金属板素材によらず精度の良い部品を得ることができ、組み立てが容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係るプレス加工方法の第１加工工程での金属板形状を示す概略縦断面図である。
【図２】図２は、本発明に係るプレス加工方法の第２加工工程での金属板形状を示す概略縦断面図である。
【図３】図３は、本発明に係るプレス加工方法の第３加工工程での金属板形状を示す概略縦断面図である。
【図４】図４は、本発明に係るプレス加工方法の第４加工工程での金属板形状を示す概略縦断面図である。
【図５】図５は、金属板部品の縦壁部における曲率測定方法の説明図である。
【図６】図６は、本発明による効果を従来方法と比較したグラフである。
【図７】図７は、金属板部品の形状を示す（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。
【図８】図８は、従来のプレス加工方法の説明図である。
【図９】図９は、従来の他のプレス加工方法の説明図である。
【図１０】図10は、従来のスプリングバックを防止するプレス加工方法の説明図である。
【符号の説明】
１ 金属板
Ａ 縦壁部
Ｂ フランジ部
Ｃ ハット頭部
２ ポンチ
３ ダイス
４ ポンチの肩部
５ ダイスの肩部
６ しわ押さえ
７ ハット頭部押さえ
８ フランジ曲げ工具
９ シリンダー
2P ポンチ張り出し部
Claims (2)
- ポンチと、ダイスと、フランジ部を形成するフランジ曲げ工具と、前記ダイスとの間に金属板を挟んで挟圧するしわ押さえを備えた曲げ加工工具を用い、縦壁部とフランジ部を有する金属板部品をプレス加工により得るに際し、
先ず、前記ダイスとしわ押さえとにより前記金属板の縦壁部となる部分を挟圧した状態で前記金属板の幅方向端部を前記フランジ曲げ工具により曲げて前記フランジ部を形成し、
次いで前記金属板の縦壁部となる部分から前記しわ押さえを離隔した状態で前記ダイスとポンチによる曲げ加工により前記縦壁部を形成することを特徴とする形状凍結性に優れたプレス加工方法。 - 前記縦壁部を形成するに際し、ハット頭部押さえを用い、該ハット頭部押さえと前記ポンチとにより前記金属板の幅方向中央部を挟圧することを特徴とする請求項１に記載の形状凍結性に優れたプレス加工方法。
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