JP4561984B2 - 絞り加工品およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、プレス加工によって成形された絞り加工品およびその製造方法に関する。

例えば、トラックのシャシーフレームには、図６に示されるようにアーム部１をＸ形状に配列したＸ形フレーム（クロスメンバーフレーム）がある。このＸ形フレームは、そのアーム部１をはじめ、該アーム部１の集合部である中央部分２が溝形をなすと共に、この溝形を形成する立壁３Ａ、３Ｂの先端にフランジ４Ａ、４Ｂを有する形状となっている。

そして従来、上記したＸ形フレームは、プレス加工によって一体に形成されていた。この場合、先ず、二又状に配列された左右のアーム部１、１と中央部分２とで囲まれた内側領域ＩＮ、ＩＮを絞り加工して、図７および図８に示されるように、内側の立壁３Ａに対してアール（Ｒ）部５を介して接続する底壁６を有する中間体（絞り加工品）７を成形し、次に、図７に示す曲げ線Ｌ１、Ｌ１に沿って外側を曲げ加工して、先端に前記フランジ４Ｂを有する立壁３Ｂを成形し、しかる後、前記底壁６上に設定した抜き線Ｌ２に沿って該底壁６を打抜いて、底壁６の非打抜き部分６ａを前記内側のフランジ４Ａとして残すようにしていた。なお、前記中間体７の絞り加工に際しては、図９に示すように底壁６の周りに浅い段差部６´を同じ成形する場合もある。

しかるに、上記Ｘ形フレームにおいては、立壁３Ａ、３Ｂとフランジ４Ａ、４Ｂとを連接するアール部５の半径をより小さくしたい要望があり、このような半径の小さいアール部５を有する中間体７を絞り加工すると、このアール部５付近（図８に、だ円Ｓで囲んで示す）に板伸びが生じ易くなり、特に左右のアーム部１、１と中央部分２とで囲まれた内側領域ＩＮの隅部Ｐ（図６）における板伸びが大きくなって、場合によっては割れが生じる、という問題があった。

なお、特許文献１には、しわ押え側にフランジを成形する一般的な絞り加工において、成形時の板伸びによって生じるフランジのひねりを防止する目的で、フランジに凸部（余肉コブ）を成形することを行っており、このような凸部の設定によって上記したアール部付近に生じる板伸びを抑制できるのではないか、とも考えられる。しかし、このような対策では、凸部によって製品機能が損われてしまい、根本的な解決には到らない。
特開平５−７６９５１号公報

本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、製品機能に悪影響を与えることなくアール部付近に生じ易い板伸びを効果的に抑制できるようにした絞り加工品を提供し、併せて該絞り加工品を高品質に得ることができる製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る絞り加工品は、立壁に対してアール部を介して接続する底壁の、製品機能上不要となる部分に、プレス方向に膨出する段差部を設けたことを特徴とする。このように底壁に段差部を設け、該段差部が、絞り加工時に板伸びを生じ易いアール部に近接して局部的に配置されることで、成形途中で該段差部内の材料が周辺へ体積移動し、結果としてアール部側の板伸びが抑制されて、強度低下が防止される。また、この段差部を設ける部分は、製品機能上不要となる部分であるので、製品の機能が損われることもない。また、該段差部は、絞り加工時に板伸びを生じ易いアール部に近接して局部的に配置されることで、より集中的に板伸びが抑制される。

本絞り加工品において、上記段差部は、アール部に近接してかつ該アール部に向けて傾斜して配置されるようにするのが望ましい。このように段差部を設定することで、アール部側へより体積移動が起こり易くなり、アール部の板伸びがより確実に抑制される。

本絞り加工品において、上記段差部を設けた部分は、所望により打抜いてスクラップとしてもよいもので、これにより外観品質が向上する。また、この打抜きに際しては、底壁の非打抜き部分が、フランジとして残るように打抜いてもよいもので、この場合は、フランジ付き製品として完成する。

上記課題を解決するため、本発明に係る絞り加工品の製造方法は、立壁に対してアール部を介して接続する底壁の、製品機能上不要となる部分に、プレス方向に膨出する段差部を、絞り加工時に板伸びを生じ易いアール部に近接して局部的に配置して成形する絞り加工工程と、前記底壁の、製品機能上不要となる部分を打抜く抜き工程とを含むことを特徴とする。このように行う絞り加工品の製造方法においては、絞り加工工程で底壁に段差部を成形することでアール部の板伸びが抑制される上、その後の抜き工程で不要部分が除去されるので、品質的に優れた製品が得られるようになる。

本絞り加工品の製造方法において、上記抜き工程は、アール部に沿って底壁を打抜き、非打抜き部分をフランジとして残してもよく、これによりフランジ付きの絞り加工品が得られるようになる。

本発明に係る絞り加工品によれば、製品機能に悪影響を与えることなくアール部付近に生じ易い板伸びを効果的に抑制できるので、強度および機能共に十分に満足するものとなり、る。

また、本発明に係る絞り加工品の製造方法によれば、強度および機能面に加え、外観品質も満足する絞り加工品を安定して製造できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基いて説明する。

図１および図２は、本発明に係る絞り加工品のを一つの実施形態を示したものである。本絞り加工品は、前出図６に示したＸ形フレームの製造における中間体として提供されるもので、その基本構造は、図７に示した中間体７と同じであるので、ここでは、図７に示した部分と同一部分に同一符号を付すこととする。本実施形態の特徴とするところは、内側の立壁３Ａに対してアール部５を介して接続する底壁６に、プレス方向へ膨出する段差部１０を設けた点にある。

上記段差部１０は、底壁６の、後に抜き線Ｌ２に沿って打抜かれてスクラップとなる部分（機能上不要部分となる部分）に設けられている。また、この段差部１０は、図６に示したＸ形フレームにおける左右のアーム部１、１と中央部分２とで囲まれた内側領域Ａの隅部Ｐに位置するアール部５に近接して局部的に配置されると共に、該アール部５に傾斜面１１を向けて配置されている。

上記した段差部１０は、該段差部１０のプロファイルに倣う成形凸部を先端に設定したポンチを用いて中間体７を絞り加工することによって一体に成形することができる。この絞り加工に際しては、成形途中で前記ポンチの成形凸部に接触する部分の材料が周辺へ移動（体積移動）を起こし、これにより前記アール部５付近の板伸びが抑制される。この時、段差部１０の傾斜面１１がアール部５に向けられていることから、該アール部５に向けて円滑に体積移動が起こり、アール部５付近の板伸びがより確実に抑制される。この結果、アール部５付近に十分なる板厚が確保されることはもちろん、該アール部５付近に割れが発生することもなくなり、得られた中間体（絞り加工品）７は強度的に十分に満足するものとなる。

このようにして得られた中間体７に対しては、前記したと同様の手順で、先ず、周辺の平坦部に設定した曲げ線Ｌ１、Ｌ１に沿って曲げ加工が施され、これによって先端に前記フランジ４Ｂを有する立壁３Ｂ（図６）が成形される。次に、前記底壁６に設定した抜き線Ｌ２に沿って該底壁６が打抜かれる。この打抜きにより、底壁６の、段差部１０を設けた部分がスクラップとして除去される一方で、底壁６の非打抜き部分６ａが前記内側のフランジ４Ａ（図６）として残り、これによりＸ形フレームが完成する。

ここで、板厚２.３ｍｍのＪＩＳ ＳＰＣ２７０（冷間圧延鋼板）を素材として用い、前記Ｘ形フレームの中間体７（図１）を絞り加工した際の板伸びをＣＡＥ解析したところ、図３に示すような結果が得られた。図３は、前記図１のＬ−Ｌ線に沿う断面の板厚分布を示しており、同図中、下線を付した数値は前記断面内の各部位における板厚減少率（％）を表わしている。図３に示す結果より、立壁３Ａと底壁６との連接部であるアール部５付近の板厚減少率は最大で２２％程度となっており、薄肉化による強度低下や割れ発生など、品質上問題となる板伸びの限界と考えられる板厚減少率３５％よりも十分に小さな値となっている。一方、段差部１０の傾斜面１１における板厚減少率は９〜１５％範囲となっており、この段差部１０側で比較的大きな板伸びが発生していることが明らかである。この段差部１０側の板伸びは、周辺への材料流動（体積移動）によってもたらされたもので、この体積移動が、前記アール部５付近における板厚減少の抑制につながったと推定される。

因みに、上記と同じ素材を用いて絞り加工を行い、上記段差部１０を有しない従来の中間体７（図７）を絞り加工した際の板伸びを同じくＣＡＥ解析したところ、図４に示すような板厚分布が得られた。なお、同図中の下線を付した数値が、Ｌ−Ｌ線に沿う断面内の各部位における板厚減少率（％）を表わしていることは、図３における場合と同様である。図４に示す結果より、立壁３Ａと底壁６との連接部であるアール部５付近の板厚減少率は最大で４７％程度となっており、前記した品質上問題となる板厚減少率３５％よりもかなり大きな値となっている。一方、底壁６側の板厚減少率は３〜４％範囲となっており、底壁６側ではあまり板伸びが発生していないことが明らかである。このことは、底壁６から周辺への体積移動がほとんどないことを表わしており、前記アール部５付近における板厚減少率の大きさは、この体積移動がほとんどないことが影響していると推定される。

なお、例えば、図５に示すようにアール部５´の形状（半径）を拡大方向に変更すると共に、前記底壁６に設ける段差部１０´を前記アール部５´の終端から直接傾斜面１１´で続く形状とした中間体７´を想定し、上記と同じ素材を用いて絞り加工を行って該中間体７´を絞り加工した際の板伸びを同じくＣＡＥ解析したところ、図５に示すような板厚分布が得られた。なお、同図中の下線を付した数値が板厚減少率（％）を表わしている点は、図３、４における場合と同様である。図５に示す結果より、立壁３Ａと底壁６との連接部であるアール部５´付近の板厚減少率は最大で１９％程度であり、図３に示した段差部１０を設けたものよりも板伸びは小さくなっている。一方、段差部１０´側の板厚減少率は７〜８％範囲となっており、この段差部１０´側でも比較的大きな板伸びが発生している。アール部５´付近で板厚減少が大きく抑制されたのは、アール部５´の半径拡大と該アール部５´に対する段差部１０´の接近とによってもたらされたものと推定される。したがって、本発明は、このような形状の中間体７´も対象とすることができる。ただし、この場合は、底壁６の全体が機能上不要となる部分であることが前提となる。

本発明の一つの実施形態である絞り加工品の要部構造を示す斜視図である。 図１のＬ−Ｌ線に沿う断面形状を示す断面図である。 本絞り加工品を絞り加工した際の板伸びをＣＡＥ解析した結果を示す模式図である。 従来の絞り加工品を絞り加工した際の板伸びをＣＡＥ解析した結果を示す模式図である。 本発明の他の実施形態である絞り加工品を絞り加工した際の板伸びをＣＡＥ解析した結果を示す模式図である。 トラックのシャシーフレームの一つであるＸ形フレームの構造を示す斜視図である。 図６に示したＸ形フレームの製造に際して絞り加工された、従来の絞り加工品の要部構造を示す斜視図である。 図７のＬ−Ｌ線に沿う断面形状を示す断面図である。 図７に示した絞り加工品の変形構造を示す斜視図である。

３Ａ、３Ｂ） 立壁
４Ａ、４Ｂ フランジ
５ アール部
６ 底壁
７、７´ 中間体（絞り加工品）
１０、１０´ 段差部
１１、１１´ 段差部の傾斜面

Claims (6)

1. 立壁に対してアール部を介して接続する底壁の、製品機能上不要となる部分に、プレス方向に膨出する段差部を設け、該段差部が、絞り加工時に板伸びを生じ易いアール部に近接して局部的に配置されることを特徴とする絞り加工品。
2. 段差部が、アール部に近接してかつ該アール部に向けて傾斜して配置されることを特徴とする請求項１に記載の絞り加工品。
3. 製品機能上不要となる部分が、打抜かれてスクラップとなることを特徴とする請求項１または２に記載の絞り加工品。
4. 底壁の非打抜き部分が、フランジとして残ることを特徴とする請求項３に記載の絞り加工品。
5. 立壁に対してアール部を介して接続する底壁の、製品機能上不要となる部分に、プレス方向に膨出する段差部を、絞り加工時に板伸びを生じ易いアール部に近接して局部的に配置して成形する絞り加工工程と、前記底壁の、製品機能上不要となる部分を打抜く抜き工程とを含ことを特徴とする絞り加工品の製造方法。
6. 抜き工程において、アール部に沿って底壁を打抜き、非打抜き部分をフランジとして残すことを特徴とする請求項５に記載の絞り加工品の製造方法。

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