JP4079076B2 - プレス成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、プレス成形方法に関する。

近年、板厚や強度が異なる異種板材の端面を突合せて接合してなるブランク材が、プレス素材として用いられている（例えば、特許文献１〜３参照。）。

前記プレス素材は、部位ごとに最適な板厚および強度を選択することが可能であるため、部品点数の削減および軽量化を図ることが可能である。
特開平１０−１８０４７０号公報 特開平１１−１０４７５０号公報 特開２００３−１９５１６号公報

しかし、異種板材は、素材板を打ち抜くことで得られており、バリ防止のために、コーナー部がなだらかな形状とされており、さらに、溶接によって接合されていることで、接合部は硬化している。

つまり、異種板材の接合部は、Ｖ字形状となりかつ伸び延性が低下しているため、伸びフランジ成形を含むプレス成形が施される場合、異種板材の接合部が伸びフランジ成形が施される延伸部に位置していると、異種板材の接合部に対する応力集中が生じ、割れや破断が発生する虞がある。そのため、材料歩留まりが悪化し、コストが上昇する問題を有する。
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、異種板材の端面を突合せて接合してなるブランク材における、伸びフランジ成形が施される延伸部に位置する接合部の割れや破断を、抑制することができるプレス成形方法を、提供することを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、
異種板材の端面を突合せて接合してなるブランク材に対して、伸びフランジ成形を含むプレス成形を施すためのプレス成形方法であって、
前記ブランク材は、伸びフランジ成形が施される延伸部を有し、
前記延伸部は、前記異種板材の接合部、および、前記異種板材の一方における前記接合部の近傍に位置する屈曲部を有しており、
前記プレス成形の前に、前記異種板材の他方における内周側かつ前記接合部の近傍に、周長が伸びる方向に変形する異形部位を形成しており、
前記異種板材の一方のみに、前記屈曲部が位置し、かつ、前記異種板材の他方にのみに、前記異形部位が形成される
ことを特徴とするプレス成形方法である。

上記のように構成した本発明は以下の効果を奏する。

請求項１に記載の発明によれば、プレス成形の際、異種板材の他方における内周側かつ接合部の近傍に予め形成された異形部位が変形し、その周長が伸びることで、伸びフランジ成形による、異種板材の接合部および異種板材の一方における接合部の近傍に位置する屈曲部を有する延伸部の伸びが、緩衝される。したがって、異種板材の接合部に対する応力集中が緩和され、異種板材の接合部における割れや破断の発生が抑制される。つまり、異種板材の端面を突合せて接合してなるブランク材における、伸びフランジ成形が施される延伸部に位置する接合部の割れや破断を、抑制することができるプレス成形方法を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係るプレス成形品を説明するための斜視図である。

本実施の形態に係るプレス成形品は、アクスル部品と車体を連結するために使用される自動車のサスペンション部品１０であり、例えば、アルミニウム合金や、鋼から形成される。

サスペンション部品１０は、サイドメンバ２０，２５と、クロスメンバ３０，３５とを有する。サイドメンバ２０，２５は、端部の内周に屈曲部２１，２６を有しており、屈曲部２１，２６の端面は、クロスメンバ３０，３５の端部端面と連結している。したがって、サスペンション部品１０は、内側に空間Ｓを有する閉塞形状からなる。

図２は、本発明の実施の形態に係るプレス素材を説明するための斜視図である。

本実施の形態に係るプレス素材は、異種板材の端面を突合せて接合して形成されるテーラードブランク材１１０であり、伸びフランジ成形を含むプレス成形（最終プレス成形）が施され、サスペンション部品１０となる。なお、符号１１５は、伸びフランジ成形が施される延伸部である。

テーラードブランク材１１０は、例えば、部位ごとに最適な板厚あるいは材質並びに強度を選択可能であり、部品点数の削減および軽量化を図ることができる。接合方法は、指向性が良好で溶け込みが深く、溶接後にプレス成形を施すのに適したプラズマ溶接が好ましいが、例えば、レーザ溶接や電子ビーム溶接を適用することも可能である。

本実施の形態に係るテーラードブランク材１１０は、差厚テーラードであり、板厚が大きい板材からなる厚板部１２０，１２５と、板厚が小さい板材からなる薄板部１３０，１３５と、厚板部１２０，１２５と薄板部１３０，１３５とを連結する接合部１４０とを有し、内側に空間Ｓを有する閉塞形状からなる。

厚板部１２０，１２５および薄板部、１３０，１３５は、最終プレス成形後において、サイドメンバ２０，２５およびクロスメンバ３０，３５をそれぞれ構成する。厚板部１２０，１２５の端部１２１，１２６の内周は、屈曲部１２２，１２７を有する。

なお、最終プレス成形の際に伸びフランジ成形が施される延伸部１１５は、屈曲部１２２，１２７と、接合部１４０と、接合部１４０の近傍（薄板部１３０，１３５の端部１３１，１３６の端面１３２，１３７の近傍）とを含んでいる。つまり、接合部１４０は、伸びフランジ成形が施される延伸部１１５に位置している。

屈曲部１２２，１２７は、最終プレス成形後において、サイドメンバ２０，２５の屈曲部２１，２６を構成する。

図３は、本発明の実施の形態に係るプレス成形方法における異形部位の形成を説明するための斜視図である。

本実施の形態に係るプレス成形方法においては、最終プレス成形の前に、接合部１４０の近傍に、周長が伸びる方向に変形する異形部位１５０を形成する。

異形部位１５０は、薄板部１３０，１３５に配置されており、最終プレス成形の際に変形し、その周長が伸びることで、伸びフランジ成形による延伸部１１５の伸びを緩衝する。したがって、最終プレス成形において、接合部１４０に対する応力集中が緩和され、接合部１４０における割れや破断の発生が抑制される。さらに、割れや破断の発生の抑制は、材料歩留まりを向上させ、コストを低下させる。

次に、異形部位１５０を詳細に説明する。図４は、異形部位１５０の形状および配置を説明するための平面図、図５は、異形部位１５０の成形方法を説明するための要部拡大図である。

異形部位１５０は、周長が伸びる方向に変形する凹部１５１を有する。凹部１５１は、断面が円弧状かつ幅および深さが徐々に小さくなって延長する半円錐形であり（図４参照）、曲率を有している。したがって、最終プレス成形において、凹部１５１は、亀裂することなく、その周長が伸びることで、伸びフランジ成形による延伸部１１５の伸びを確実に緩衝する。

凹部１５１は、最終プレス成形と異なる第２のプレス成形（予備プレス成形）を施すことによって形成される。

予備プレス成形は、異種板材の接合前においては、異種板材の端面を変形させる虞がある。異種板材の端面の変形は、突合せて接合する際の接合品質を低下させるため、予備プレス成形は、異種板材の接合後かつ最終プレス成形の前が好ましい。しかし、必要に応じ、予備プレス成形を異種板材の接合前に施すことも可能である。

なお、予備プレス成形は、接合部１４０の近傍に施されるため、接合部１４０に亀裂を発生させる方向に応力を発生させる。そのため、例えば、異種板材の接合される端面に、段差部１６０を予め形成し、予備プレス成形の際、段差部１６０を固定することで、亀裂を確実に抑制することが好ましい。

段差部１６０の固定は、成形ネスト（雄型部材）１７０を適用することで、実施可能である。例えば、成形ネスト１７０は、段差部１６０の形状に対応する凹部を有し、テーラードブランク材１１０に対して近接離間可能に設けられ、接合部１４０の上方に位置決め自在とされる。したがって、成形ネスト１７０を、段差部１６０（および段差部１６０の間に位置する接合部１４０）を覆うように当接させることで、段差部１６０を確実に固定することが可能である（図５参照）。

接合される異種板材は、素材板に打ち抜き加工を施すことで、形成される。そのため、打ち抜き加工の際に段差部１６０を同時に形成することが、生産性の点で好ましい。

なお、テーラードブランク材の外周は、最終プレス成形の際に、伸びフランジとならないため、欠肉よりも皺が発生する虞があり、周長が伸びる方向に変形する異形部位１５０を形成する必要がない。一方、伸びフランジ成形の程度が大きな部位は、周囲から肉が流入するため、異形部位１５０の形成は、効果的でない。したがって、異形部位１５０（凹部１５１）は、テーラードブランク材１１０の内周に位置する延伸部又はその周囲（外側）に形成することが好ましい。

以上のように、本実施の形態は、異種板材の端面を突合せて接合してなるブランク材における、伸びフランジ成形が施される、異種板材の接合部および異種板材の一方における接合部の近傍に位置する屈曲部を有する延伸部における前記接合部の割れや破断を、抑制することができるプレス成形方法を提供することができる。さらに、本実施の形態は、部品点数が少なく軽量であり安価なプレス成形品を提供することができる。

図６は、異形部位の変形例を説明するための要部拡大図である。

異形部位１５０は、周長が伸びる方向に変形する段差部１５１Ａを有する。段差部１５１Ａは、異種板材の接合部１４０の近傍を突出させることで形成される。

段差部１５１Ａは、最終プレス成形の際に変形し、その周長が伸びることで、伸びフランジ成形による延伸部の伸びを緩衝する。したがって、最終プレス成形において、接合部１４０に対する応力集中が緩和され、接合部１４０における割れや破断の発生を抑制することが可能である。

段差部１５１Ａは、例えば、異種板材の接合部１４０の近傍を突出させることで形成される。段差部１５１Ａは、素材板の打ち抜き加工の際に同時に形成することが、生産性の点で、好ましい。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。

例えば、プレス成形品は、自動車のサスペンション部品に限定されず、他の構造部材に適用することも可能である。

また、異形部位は、最終プレス成形の際に、周長が伸びる方向に変形する形状であれば、凹部や段差部を有することに特に限定されず、他の形状、例えば、切欠き部を有することも可能である。この場合、切欠き部を、曲率を有する形状とし、最終プレス成形の際に、切欠き部に応力集中が生じ、亀裂が発生することを確実に抑制することが好ましい。

本発明の実施の形態に係るプレス成形品を説明するための斜視図である。 本発明の実施の形態に係るプレス素材を説明するための斜視図である。 本発明の実施の形態に係るプレス成形方法における異形部位の形成を説明するための斜視図である。 異形部位の形状および配置を説明するための平面図である。 異形部位の成形方法を説明するための要部拡大図である。 異形部位の変形例を説明するための要部拡大図である。

符号の説明

１０・・サスペンション部品、
２０，２５・・サイドメンバ、
２１，２６・・屈曲部、
３０，３５・・クロスメンバ、
１１０・・テーラードブランク材、
１１５・・延伸部、
１２０，１２５・・厚板部、
１２１，１２６・・端部、
１２２，１２７・・屈曲部、
１３０，１３５・・薄板部、
１３１，１３６・・端部、
１３２，１３７・・端面、
１４０・・接合部、
１５０・・異形部位、
１５１・・凹部、
１５１Ａ・・段差部、
１６０・・段差部、
１７０・・成形ネスト（雄型部材）、
Ｓ・・空間。

Claims (10)

1. 異種板材の端面を突合せて接合してなるブランク材に対して、伸びフランジ成形を含むプレス成形を施すためのプレス成形方法であって、
   前記ブランク材は、伸びフランジ成形が施される延伸部を有し、
   前記延伸部は、前記異種板材の接合部、および、前記異種板材の一方における前記接合部の近傍に位置する屈曲部を有しており、
   前記プレス成形の前に、前記異種板材の他方における内周側かつ前記接合部の近傍に、周長が伸びる方向に変形する異形部位を形成しており、
   前記異種板材の一方のみに、前記屈曲部が位置し、かつ、前記異種板材の他方にのみに、前記異形部位が形成される
   ことを特徴とするプレス成形方法。
2. 前記異形部位は、凹部を有することを特徴とする請求項１に記載のプレス成形方法。
3. 前記凹部は、断面が円弧状かつ幅および深さが徐々に小さくなって延長する半円錐形であることを特徴とする請求項２に記載のプレス成形方法。
4. 前記凹部は、前記異種板材の接合後かつ前記プレス成形の前において、第２のプレス成形を施すことによって形成されることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のプレス成形方法。
5. 前記異種板材の接合前に、前記異種板材の接合される端面に段差部を形成し、
   前記凹部を形成する第２のプレス成形の際、前記段差部を雄型部材によって固定することを特徴とする請求項４に記載のプレス成形方法。
6. 前記異形部位は、切欠き部を有することを特徴とする請求項１に記載のプレス成形方法。
7. 前記切欠き部は、曲率を有する形状からなることを特徴とする請求項６に記載のプレス成形方法。
8. 前記異形部位は、段差部を有することを特徴とする請求項１に記載のプレス成形方法。
9. 前記段差部は、前記異種板材の接合部の近傍を突出させることで形成されることを特徴とする請求項８に記載のプレス成形方法。
10. 前記段差部は、前記異種板材の接合前に形成されることを特徴とする請求項９に記載のプレス成形方法。

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