JP4870018B2 - Thin plate press die apparatus and press molding method - Google Patents
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Description
本発明は、薄板を成形材料とするプレス金型装置およびプレス成形方法に関し、特に成形中のクリアランス内での薄板の変形挙動を検知することで、成形品の寸法精度や破断を判定・制御できるプレス金型装置およびプレス成形方法に関する。 The present invention relates to a press mold apparatus and a press molding method using a thin plate as a molding material, and in particular, by detecting the deformation behavior of the thin plate within the clearance during molding, the dimensional accuracy and fracture of the molded product can be determined and controlled. The present invention relates to a press mold apparatus and a press molding method.
プレス金型装置を用いた薄板のプレス成形は、自動車用部品の製造分野などで広く利用されている。プレス成形の分野では、成形品の寸法精度の向上、材料の破断などを防止するために、従来から種々の方策が講じられている。例えば特許文献1、2には、成形時にポンチとダイの間に形成されるクリアランスの大きさを板厚に対して所定の範囲に設定することにより、いわゆる逆曲げを発生させて、スプリングバックによる形状不良を解消する技術が開示されている。また、特許文献2には、逆曲げではなく、クリアランスを板厚より小さくする、いわゆるしごきにより、スプリングバックを低減する技術も開示されている。
The press forming of a thin plate using a press die apparatus is widely used in the field of manufacturing automobile parts. In the field of press molding, various measures have been conventionally taken in order to improve the dimensional accuracy of a molded product and prevent material breakage. For example, in
また、例えば特許文献3には、薄板をしわ押え金型で押えながら成形するドロー成形時に、ダイとしわ押え金型の間に生ずる薄板との摩擦力を測定して、しわ押え力を適正に制御する技術が開示されている。
Further, for example, in
更に、非特許文献4には、ダイの肩部近傍に圧電素子を内蔵させ、ダイ肩に生ずる圧縮歪に基いて、薄板の摺動特性を測定する技術が開示されている。
しかし、プレス成形される薄板の板厚の変化、金型(ダイ、ポンチ)の磨耗、金型の位置ずれなどにより、成形時にポンチとダイの間に形成されるクリアランスの大きさは変動する。このため、上記特許文献1、2のようにクリアランスの大きさを所定の範囲に設定しようとしても、常に同一の条件でプレス成形することは困難である。また、これら特許文献1、2によると、成形時に逆曲げが適切に発生しているかどうかを確認することができない。
However, the size of the clearance formed between the punch and the die at the time of molding varies due to changes in the thickness of the thin plate to be press-molded, wear of the die (die, punch), misalignment of the die, and the like. For this reason, even if it is going to set the magnitude | size of clearance to the predetermined range like the said
また、上記特許文献3や上記特許文献4のようにダイとしわ押え金型の間の摩擦力を測定したとしても、やはりクリアランス内における薄板と金型の接触状態は知ることはできていなかった。
Further, even when the frictional force between the die and the crease presser die is measured as in
ここで、本発明者らが種々の研鑽を重ねたところ、プレス成形では、成形時にクリアランスを形成させるポンチおよびダイの縦壁部に発生する法線方向(縦壁部に直角な方向)の歪が、成形品の寸法精度の向上、材料の破断の防止などに極めて重要な因子であることが判明した。即ち、本発明者らは、プレス成形時にポンチとダイの縦壁部に接触して成形される成形品の垂壁面について、成形方向(ポンチとダイの相対的な直進移動の方向)での直線性を調べた。その結果、ポンチおよびダイの縦壁部に発生する法線方向の歪が所定の範囲内となっている場合は、成形品の垂壁面は成形方向に関してほぼ直線形状となるが、上記法線方向の歪が所定の範囲から外れた場合は、成形品の垂壁面の湾曲が成形方向に対して大きくなるか、あるいは、成形中に材料の破断が発生するといった知見を得た。本発明はかかる知見に基いて得られたものであり、プレス成形中のクリアランス内における薄板と金型の接触状態を正確に知ることにより、薄板を破断させることなく、寸法精度に優れたプレス成形品を得ることを目的としている。 Here, when the present inventors repeated various studies, in press molding, a punch in which a clearance is formed during molding and a strain in a normal direction (a direction perpendicular to the vertical wall portion) generated in the vertical wall portion of the die. However, it has been found that this is a very important factor for improving the dimensional accuracy of the molded product and preventing the material from breaking. That is, the inventors of the present invention have a straight line in the molding direction (the direction of relative straight movement of the punch and the die) with respect to the vertical wall surface of the molded product that is molded in contact with the vertical wall portion of the punch and the die during press molding. I examined the sex. As a result, when the normal direction distortion generated in the vertical wall portion of the punch and the die is within a predetermined range, the vertical wall surface of the molded product is substantially linear with respect to the molding direction. It has been found that when the distortion of the material deviates from the predetermined range, the curvature of the wall surface of the molded product increases with respect to the molding direction, or the material breaks during molding. The present invention has been obtained on the basis of such knowledge, and by accurately knowing the contact state between the thin plate and the mold within the clearance during press forming, press forming excellent in dimensional accuracy without breaking the thin plate The purpose is to obtain goods.
かかる目的を達成するために、本発明によれば、ポンチとダイの相対的な直進移動によって薄板をプレス成形するプレス金型装置であって、成形時に互いに対向してクリアランスを形成させる前記ポンチおよび前記ダイの前記直進移動方向に平行な縦壁部の少なくとも一方の内部に、前記縦壁部の法線方向に発生する歪を測定する歪測定手段が配置されていることを特徴とする薄板のプレス金型装置が提供される。 To achieve the above object, according to the present invention, there is provided a press die apparatus for press-molding the sheet by the relative linear movement of the punch and die, said punch to form a clearance face each other at the time of molding and A thin plate characterized in that a strain measuring means for measuring strain generated in the normal direction of the vertical wall portion is disposed inside at least one of the vertical wall portions parallel to the linearly moving direction of the die. A press mold apparatus is provided.
このプレス金型装置において、例えば、前記歪測定手段はピエゾ素子又は歪ゲージである。また、前記ポンチと前記ダイの相対的な移動方向において、異なる位置に前記歪測定手段が複数配置されていても良い。更に、しわ押え金型及び/または前記ポンチと連動するパッドを有しても良い。 In this press mold apparatus, for example, the strain measuring means is a piezo element or a strain gauge. A plurality of strain measuring means may be arranged at different positions in the relative movement direction of the punch and the die. Furthermore, a wrinkle presser mold and / or a pad interlocking with the punch may be provided.
また本発明によれば、上記プレス金型装置を用いた薄板のプレス成形方法であって、プレス成形中に前記歪測定手段によって測定した歪が所定範囲を超えたとき、または、所定範囲を下回ったときに、成形異常と判定することを特徴とするプレス成形方法が提供される。 Further, according to the present invention, there is provided a press forming method for a thin plate using the above press mold apparatus, wherein the strain measured by the strain measuring means during press molding exceeds a predetermined range or falls below a predetermined range. A press forming method is provided in which it is determined that the forming is abnormal.
また本発明によれば、上記プレス金型装置を用いた薄板のプレス成形方法であって、プレス成形中に前記歪測定手段によって測定した歪が所定範囲を超えたとき、または、所定範囲を下回ったときに、歪が所定の範囲となるようにしわ押え荷重またはパッド圧を調節することを特徴とするプレス成形方法が提供される。 Further, according to the present invention, there is provided a press forming method for a thin plate using the above press mold apparatus, wherein the strain measured by the strain measuring means during press molding exceeds a predetermined range or falls below a predetermined range. A press forming method is provided, wherein the wrinkle presser load or the pad pressure is adjusted so that the strain falls within a predetermined range.
このプレス成形方法において、前記クリアランス内で薄板に逆曲げを起こさせながらプレス成形することもできる。 In this press molding method, press molding can be performed while causing reverse bending of the thin plate within the clearance.
本発明によれば,ポンチおよびダイの縦壁部に発生する法線方向の歪を測定することにより、プレス成形中のクリアランス内における薄板の変形挙動を正確に検知することが可能となる。即ち本発明によれば,逆曲げやしごき成形のようにクリアランス内の材料とポンチおよびダイの縦壁部との接触を利用してスプリングバックを抑制する際に、成形中のクリアランス内での薄板と縦壁部との接触状態を検知することにより、クリアランス内において逆曲げやしごきが正しく行われているかどうかを判定できるようになる。また、しごきのときの接触力異常を検出することにより、薄板の破断も防止できる。その結果、薄板を破断させることなく成形でき、寸法精度に優れたプレス成形品が得られるようになる。 According to the present invention, it is possible to accurately detect the deformation behavior of the thin plate within the clearance during press forming by measuring the normal strain generated in the vertical wall portion of the punch and die. That is, according to the present invention, when the spring back is suppressed by utilizing the contact between the material in the clearance and the vertical wall portion of the punch and the die as in reverse bending or ironing, a thin plate in the clearance during molding is used. By detecting the contact state between the vertical wall portion and the vertical wall portion, it is possible to determine whether reverse bending or ironing is correctly performed within the clearance. Further, by detecting an abnormality in contact force during ironing, the thin plate can be prevented from breaking. As a result, the thin plate can be molded without breaking, and a press-molded product with excellent dimensional accuracy can be obtained.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を用いて説明する。図1〜3は、本発明の第1の実施の形態にかかるプレス金型装置の概略的な説明図である。図1〜3のプレス金型装置は、しわ押え金型を用いずに絞り加工を行う方式である。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 3 are schematic explanatory views of a press die apparatus according to the first embodiment of the present invention. The press mold apparatus of FIGS. 1-3 is a system which performs a drawing process without using a wrinkle presser mold. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
プレス金型装置では、上方に配置されたポンチ1と下方に配置されたダイ2が対向して配置されている。ポンチ1は、プレス金型装置のポンチホルダー3に支持されており、ダイ2は、プレス金型装置のダイホルダー4に支持されている。
In the press mold apparatus, a
かかるプレス金型装置において、ダイ2の上に成形材料である薄板5を載せ、図2,3に示すように、ポンチ1とダイ2を上下方向に相対的に直進移動させる。このポンチ1とダイ2の相対的な直進移動に従い、薄板5はダイ2の空腔2a内に引き込まれ、ポンチ1に沿った形状にプレス成形される。なお、この場合、ポンチ1を下降させてもよいし、ダイ2を上昇させても良いことはもちろんである。また、ポンチ1とダイ2を上下逆に設置し、ダイ2を下降させても良い。
In such a press mold apparatus, a
プレス金型装置では、成形時にポンチ1がダイ2の空腔2a内に挿入されて、ポンチ1の外周面である縦壁部1’と、ダイ2の空腔2aの内周面である縦壁部2’とが、所定の間隔をあけて互いに対向した状態となる。このポンチ1の縦壁部1’とダイ2の縦壁部2’とによって形成される空間はクリアランスと呼ばれる。
In the press mold apparatus, the
図1〜3に示したプレス金型装置では、このクリアランス(ポンチ1の縦壁部1’とダイ2の縦壁部2’との間隔)c(mm)は、薄板5の板厚t(mm)よりも僅かに小さく設定されている。即ち、t>cである。そのため、プレス成形中、クリアランスc内では、薄板5はポンチ1の縦壁部1’とダイ2の縦壁部2’との間でしごかれた状態となる。このポンチ1の縦壁部1’とダイ2の縦壁部2’との間のしごきの作用により、成形後の製品に生ずるスプリングバックをキャンセルさせ、所望の製品形状を得ている。
In the press mold apparatus shown in FIGS. 1 to 3, this clearance (interval between the
しかしながら、例えば薄板5が硬い材料である場合や、あるいは、クリアランスc内で薄板5が十分にしごかれなかった場合等には、成形後にスプリングバックを生じ、所望の製品形状を得られなくなる心配がある。また、薄板5の板厚の変化、金型(ポンチ1、ダイ2)の磨耗、金型の位置ずれなどに起因するクリアランスcの変動の影響で、しごきによって薄板5に加わる力も変化してしまう。更に、クリアランスc内でのしごきによって薄板5に加わる力が過大であると、成形中に薄板5を破断させてしまう心配もある。
However, for example, when the
一方、クリアランスc内で薄板5がしごかれる力は、ポンチ1の縦壁部1’とダイ2の縦壁部2’との間で薄板5が圧縮されることにより生じる。例えばクリアランスcが比較的大きければ、しごきによって薄板5に加わる力は小さくなるし、逆にクリアランスcが比較的小さければ、しごきによって薄板5に加わる力は大きくなる。したがって、ポンチ1の縦壁部1’およびダイ2の縦壁部2’から薄板5に加わる圧縮力は、しごきによって薄板5に加わる力の指標となるはずである。
On the other hand, the force for squeezing the
また一方、ポンチ1の縦壁部1’およびダイ2の縦壁部2’の法線方向に発生する歪εは、ポンチ1の縦壁部1’およびダイ2の縦壁部2’から薄板5に加わる圧縮力の反力によって生ずる。この歪εは、クリアランスc内で薄板5に加わる圧縮力と比例関係にあるから、クリアランスc内で薄板5に加わる圧縮力と同様に、歪εもしごきによって薄板5に加わる力の指標となるはずである。
On the other hand, the strain ε generated in the normal direction of the
そこで本発明では、ポンチ1の縦壁部1’およびダイ2の縦壁部2’の少なくとも一方の内部に、縦壁部1’、2’の法線方向に発生する歪εを測定する歪測定手段を設ける。図1〜3に示したプレス金型装置では、その一例として、ポンチ1の縦壁部1’の内部に、縦壁部1’の法線方向に発生する歪εを測定する歪測定手段10を、ポンチ1とダイ2の相対的な移動方向(紙面上下方向)に2個設け、ダイ2の縦壁部2’の内部に、縦壁部2’の法線方向に発生する歪εを測定する歪測定手段10を一つ設けている。
Therefore, in the present invention, the strain for measuring the strain ε generated in the normal direction of the
なお、プレス成形時には、薄板5はダイ2の肩部2bを通過した直後にクリアランスc内に引き込まれる。その際、薄板5には、最も大きな力がしごきによって加わることとなる。そのため、薄板5がダイ2の肩部2bを通過した直後にポンチ1の縦壁部1’およびダイ2の縦壁部2’に生ずる歪εは、しごきによって薄板5に加わる力の指標に最もふさわしいと考えられる。そこで、図1〜3に示したプレス金型装置では、肩部2bのすぐ下においてダイ2の縦壁部2’の内部に一つの歪測定手段10を配置している。一方、ポンチ1については、ダイ2の空腔2a内へポンチ1が挿入されることに伴って、しごきによって薄板5に最も大きな力が加わる位置が順次上方に移動して行く。そこで、図1〜3に示したプレス金型装置では、ポンチ1の縦壁部1’の内部には、複数の歪測定手段10を互いに異なる高さに配置して、薄板5がダイ2の肩部2bを通過した直後に生ずる歪εを、プレス成形中に複数回検出できるように構成している。
During press molding, the
ここで、図4を参考にして、ダイ2の縦壁部2’の内部に設ける歪測定手段10の取り付け方向について説明する。図4において、歪測定手段10aは、ダイ2の縦壁部2’の法線方向(紙面左向きの矢印)に発生する歪εを測定する向きに配置されている。一方、歪測定手段10bは、ダイ2の縦壁部2’の面方向(法線方向と垂直方向:紙面下向きの矢印)に発生する歪ε’を測定する向きに配置されている。歪測定手段10aによれば、しごきによって薄板5に加わる力の指標となるダイ2の縦壁部2’の法線方向に発生する歪εを測定することができる。一方、歪測定手段10bは、ダイ2の縦壁部2’と薄板5との摩擦力による歪ε’は測定できるが、しごきによって薄板5に加わる力の指標となるダイ2の縦壁部2’の法線方向に発生する歪εを測定することができない。そこで本発明では、歪測定手段10の取り付け方向を、歪測定手段10aのように、ダイ2の縦壁部2’の法線方向に発生する歪εを測定できる向きとする。但し、歪測定手段10の取り付け方向は、ダイ2の縦壁部2’の表面に対して正確に垂直でなくても良い。感度向上の観点では、歪測定手段10の測定軸方向がダイ2の縦壁部2’の法線方向と一致していることが望ましいが、多少傾いていても、実施的にダイ2の縦壁部2’の法線方向に発生する歪εを測定できれば良い。
Here, with reference to FIG. 4, the mounting direction of the strain measuring means 10 provided inside the
なお、ダイ2の縦壁部2’の内部に設ける歪測定手段10の取り付け方向について説明したが、ポンチ1の縦壁部1’の内部に設ける歪測定手段10についても同様である。
Note that the mounting direction of the strain measuring means 10 provided inside the
このようにポンチ1の縦壁部1’およびダイ2の縦壁部2’の内部に設けられる歪測定手段10としては、例えばピエゾ素子又は歪ゲージなどが利用できる。図5は、そのようなピエゾ素子、歪ゲージ等からなる測定手段10をダイ2の縦壁部2’の内部に取り付ける場合の説明図である。
As the strain measuring means 10 provided inside the
この図5では、ダイ2に形成した孔の底部に歪測定手段10を挿入することにより、ダイ2の縦壁部2’の内部に歪測定手段10を配置させ、その後、ボルト11によって孔を塞いだ構成である。歪測定手段10による検出信号を取り出すリード線12は、ボルト11内を貫通させて、外部に引き出されている。この場合、縦壁部2’の表面から例えば深さ4〜30mm程度の位置に歪測定手段10が配置されると良い。
In FIG. 5, the strain measuring means 10 is inserted into the bottom of the hole formed in the
なお、ダイ2の縦壁部2’の内部に設ける歪測定手段10の取り付け構造について説明したが、ポンチ1の縦壁部1’の内部に設ける歪測定手段10についても同様である。
Although the attachment structure of the strain measuring means 10 provided inside the
以上のように、ポンチ1の縦壁部1’やダイ2の縦壁部2’の内部に、縦壁部1’、2’の法線方向に発生する歪εを測定する歪測定手段10を設けたことにより、成形中のクリアランスc内での薄板5と縦壁部1’、2’との接触状態を検知でき、クリアランスc内においてしごき加工が正しく行われているかどうかを判定できる。また、接触力異常を検出することにより、薄板5の破断も防止できる。その結果、薄板5を破断させることなく成形でき、寸法精度に優れたプレス成形品が得られるようになる。
As described above, the strain measuring means 10 for measuring the strain ε generated in the normal direction of the
また例えば、プレス成形中に歪測定手段10によって測定した歪εが所定範囲を超えたとき、または、所定範囲を下回ったときに、成形異常と判定することもできる。かかる場合は、次の成形を行うときに、金型を修理する等、クリアランスcの調整を行うことなどによる対処が可能となる。また、成形異常の検知により、不具合品の検出やプレス条件の修正による対策など、大量生産時の品質管理が容易にできるようになる。 Further, for example, when the strain ε measured by the strain measuring means 10 during press molding exceeds a predetermined range or falls below a predetermined range, it can be determined that the molding is abnormal. In such a case, when the next molding is performed, it is possible to cope by adjusting the clearance c, such as repairing the mold. Also, quality control during mass production, such as countermeasures by detecting defective products and correcting press conditions, can be facilitated by detecting molding abnormalities.
図6は、本発明の第2の実施の形態にかかるプレス金型装置の概略的な説明図である。図6のプレス金型装置は、しわ押え金型15によって薄板5のフランジ部にしわ押え荷重を加えながら絞り加工を行う方式である。図1〜3に示したプレス金型装置と同様、図6のプレス金型装置も、クリアランスc(mm)は、薄板5の板厚t(mm)よりも僅かに小さく設定され(t>c)、プレス成形中、クリアランスc内では、薄板5はポンチ1の縦壁部1’とダイ2の縦壁部2’との間でしごかれた状態となる。このように、しわ押え金型15を用いることによってフランジ部にしわの無い形状の優れたプレス成形品が得られるようになる。
FIG. 6 is a schematic explanatory view of a press die apparatus according to the second embodiment of the present invention. The press mold apparatus shown in FIG. 6 is a system that performs drawing while applying a wrinkle pressing load to the flange portion of the
図7は、本発明の第3の実施の形態にかかるプレス金型装置の概略的な説明図である。図7のプレス金型装置は、パッド16によってポンチ1との間に薄板5を押えながら、絞り加工を行う方式である。図7のプレス金型装置も、クリアランスc(mm)は、薄板5の板厚t(mm)よりも僅かに小さく設定され(t>c)、プレス成形中、クリアランスc内では、薄板5はポンチ1の縦壁部1’とダイ2の縦壁部2’との間でしごかれた状態となる。このように、ポンチ1との間にパッド16で薄板5を押えることによって安定したプレス成形が行えるようになる。
FIG. 7 is a schematic explanatory view of a press die apparatus according to the third embodiment of the present invention. The press die apparatus shown in FIG. 7 is a system that performs drawing while pressing the
次に、図8は、本発明の第4の実施の形態にかかるプレス金型装置の概略的な説明図である。図8のプレス金型装置では、クリアランスc(mm)は、薄板5の板厚t(mm)よりも大きく設定されている。即ち、t<cである。この図8のプレス金型装置では、プレス成形中、クリアランスc内において、薄板5の断面形状をS字カーブとさせることによりいわゆる逆曲げを発生させて、スプリングバックによる形状不良を解消することが行われる。なお、図8のプレス金型装置は、しわ押え金型15によって薄板5のフランジ部にしわ押え荷重を加えながらプレス成形を行う方式である。
Next, FIG. 8 is a schematic explanatory view of a press die apparatus according to a fourth embodiment of the present invention. In the press die apparatus of FIG. 8, the clearance c (mm) is set larger than the plate thickness t (mm) of the
図8に示したプレス金型装置では、クリアランスc内では、薄板5は特定の箇所においてのみポンチ1の縦壁部1’とダイ2の縦壁部2’に接触することとなる。そこで本発明では、ポンチ1の縦壁部1’およびダイ2の縦壁部2’の少なくとも一方の内部に、縦壁部1’、2’の法線方向に発生する歪εを測定する歪測定手段を設ける。図8に示したプレス金型装置では、その一例として、ダイ2の縦壁部2’のほぼ中間の高さに、縦壁部2’の法線方向に発生する歪εを測定する歪測定手段10を設けている。
In the press die apparatus shown in FIG. 8, within the clearance c, the
以上のように、ダイ2の縦壁部2’のほぼ中間の高さに、縦壁部2’の法線方向に発生する歪εを測定する歪測定手段10を設けたことにより、成形中のクリアランスc内において、薄板5がダイ2の縦壁部2’のほぼ中間の高さで外側に膨出し、薄板5がダイ2の縦壁部2’のほぼ中間の高さに正しく接触していることを検出できる。なお、薄板5がダイ2の縦壁部2’のほぼ中間の高さで外側に膨出していない場合は、歪測定手段10は歪εを検出しなくなることにより、薄板5がダイ2の縦壁部2’のほぼ中間の高さに接触していないことが分かる。その結果、クリアランスc内における薄板5の成形の状態を検出することができる。また、薄板5がダイ2の縦壁部2’のほぼ中間の高さで外側に膨出していないと判断した場合は、薄板5がダイ2の縦壁部2’のほぼ中間の高さに正しく接触するようにしわ押え荷重を調節することにより、不良品の発生を回避することもできる。
As described above, by providing the strain measuring means 10 for measuring the strain ε generated in the normal direction of the
次に、図9は、本発明の第5の実施の形態にかかるプレス金型装置の概略的な説明図である。図9のプレス金型装置も、クリアランスc(mm)は、薄板5の板厚t(mm)よりも大きく設定され(t<c)、プレス成形中、クリアランスc内において、薄板5の断面形状をS字カーブとさせることによりいわゆる逆曲げを発生させて、スプリングバックによる形状不良を解消することが行われる。図9のプレス金型装置は、しわ押え金型15によって薄板5のフランジ部にしわ押え荷重を加えつつ、パッド16によってポンチ1との間に薄板5を押えながらプレス成形を行う方式である。このように、しわ押え金型15を用いながら、ポンチ1との間にパッド16で薄板5を押えることによって安定したプレス成形が行えるようになる。また、薄板5がダイ2の縦壁部2’のほぼ中間の高さで外側に膨出していないと判断した場合は、薄板5がダイ2の縦壁部2’のほぼ中間の高さに正しく接触するようにしわ押え荷重とパッド16による押え荷重(パッド圧)を調節することにより、不良品の発生を回避することもできる。
Next, FIG. 9 is a schematic explanatory view of a press die apparatus according to a fifth embodiment of the present invention. In the press mold apparatus of FIG. 9, the clearance c (mm) is set larger than the plate thickness t (mm) of the thin plate 5 (t <c), and the cross-sectional shape of the
次に、図10は、本発明の第6の実施の形態にかかるプレス金型装置の概略的な説明図である。図10のプレス金型装置も、クリアランスc(mm)は、薄板5の板厚t(mm)よりも大きく設定され(t<c)、プレス成形中、クリアランスc内において、薄板5の断面形状をS字カーブとさせることによりいわゆる逆曲げを発生させて、スプリングバックによる形状不良を解消することが行われる。なお、図10のプレス金型装置は、しわ押え金型15によって薄板5のフランジ部にしわ押え荷重を加えながらプレス成形を行う方式である。
Next, FIG. 10 is a schematic explanatory view of a press die apparatus according to a sixth embodiment of the present invention. In the press mold apparatus of FIG. 10 as well, the clearance c (mm) is set larger than the plate thickness t (mm) of the thin plate 5 (t <c), and the cross-sectional shape of the
図10のプレス金型装置では、ダイ2の縦壁部2’の上部と中間と下部の3つの高さに、縦壁部2’の法線方向に発生する歪εを測定する歪測定手段10を設けている。このように、異なる高さに複数の歪測定手段10を設けることにより、成形中のクリアランスc内において、薄板5がどのような位置で外側に膨出し、薄板5がダイ2の縦壁部2’に対してどの位置で接触していることを検出できる。その結果、クリアランスc内における薄板5の成形の状態を検出でき、成形品の形状も判別できるようになる。また、薄板5が正しい高さで外側に膨出していないと判断した場合は、正しい形状となるようにしわ押え荷重を調節することにより、不良品の発生を回避することもできる。
In the press die apparatus of FIG. 10, strain measuring means for measuring strain ε generated in the normal direction of the
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this example. It is obvious for those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the technical idea described in the claims. It is understood that it belongs to.
実施例1では、先に図6で説明したように、しわ押え金型15によって薄板5のフランジ部にしわ押え荷重を加えながら絞り加工を行うプレス金型装置(No11〜15)と、先に図1〜3で説明したように、しわ押え金型15およびパッド16をいずれも有していないプレス金型装置(No16〜18)と、先に図9で説明したように、しわ押え金型15によって薄板5のフランジ部にしわ押え荷重を加えつつ、パッド16によってポンチ1との間に薄板5を押えながらプレス成形を行うプレス金型装置(No19〜21)と、図11に示すパッド16を用いてプレス成形を行うプレス成形装置(No22)の4種類について測定を行い、それぞれの条件で薄板5をプレス成形した。なお、実施例1では、クリアランスc(mm)は、薄板5の板厚t(mm)よりも僅かに小さく設定され(t>c)、プレス成形中、クリアランスc内では、薄板5はポンチ1の縦壁部1’とダイ2の縦壁部2’との間でしごかれた状態となる。実施例1では、全て図11に示すように、肩部2bのすぐ下においてダイ2の縦壁部2’の内部に、縦壁部2’の法線方向に発生する歪εを測定する歪測定手段Aを配置している(図9においては図示を省略した)。また、ポンチ1のほぼ中間の高さにおいて縦壁部1’の内部に、全て縦壁部2’の法線方向に発生する歪εを測定する歪測定手段Bを配置している(図9においては図示を省略した)。更に、薄板5のフランジ部とダイ2の上面との間に生ずる摩擦力を測定するための歪測定手段Cを、全てダイ2の上面の内部に配置している(図1〜3、図6、図9においては図示を省略した)。歪測定手段Cは、肩部2b近傍においてダイ2の上面の面方向(法線方向と垂直方向)に発生する歪を測定する向きに配置した。薄板5は、板厚1.21〜1.50mmの高張力鋼板であり、ウェブ幅90mm、深さ80mmのハット断面ビーム(長さ150mm)を成形した。各歪測定手段を金型の長手方向中央に配置し、ストローク中の最大出力値を測定した。
In the first embodiment, as described above with reference to FIG. 6, a press mold apparatus (No. 11 to 15) that performs drawing while applying a wrinkle pressing load to the flange portion of the
実施例1においてプレス成形された成形品の垂壁面について、成形方向(ポンチ1とダイ2の相対的な直進移動の方向)での直線性を調べた。その結果、表1を得た。歪測定手段Aによって測定されるダイ2の縦壁部2’の法線方向に発生する歪εと、歪測定手段Bによって測定されるポンチ1の縦壁部1’の法線方向に発生する歪εがいずれも100〜200(μ)の範囲にある場合は、成形方向に対する成形品の垂壁面の曲率(1/m)は1.0以下となり、ほぼ直線形状となった。一方、歪測定手段Aによって測定されるダイ2の縦壁部2’の法線方向に発生する歪εと、歪測定手段Bによって測定されるポンチ1の縦壁部1’の法線方向に発生する歪εのどちらか一方が100〜200(μ)の範囲から外れると、成形方向に対する成形品の垂壁面の曲率(1/m)は1.0を越えてしまい、湾曲が大きくなっていた。また、No15は、歪測定手段Aによって測定されるダイ2の縦壁部2’の法線方向に発生する歪εと、歪測定手段Bによって測定されるポンチ1の縦壁部1’の法線方向に発生する歪εのいずれもは100〜200(μ)の範囲を超えており、成形中に材料の破断が生じた。なお、歪測定手段Cによって測定したダイ2の上面の面方向に発生する歪は、成形品の判定の指標となっていなかった。
About the vertical wall surface of the press-molded product in Example 1, the linearity in the molding direction (the direction of relative straight movement of the
図12は、本発明の実施例2にかかるプレス金型装置の概略的な説明図である。図12のプレス金型装置は、クリアランスc(mm)は、薄板5の板厚t(mm)よりも大きく設定され(t<c)、プレス成形中、クリアランスc内において、薄板5の断面形状をS字カーブとさせることによりいわゆる逆曲げを発生させて、スプリングバックによる形状不良を解消した(No31〜35)。なお、しわ押え金型15によって薄板5のフランジ部にしわ押え荷重を加えながらプレス成形を行った。図12のプレス金型装置では、ダイ2の縦壁部2’のほぼ中間の高さにおいて、縦壁部2’の法線方向に発生する歪εを測定する歪測定手段Aを配置した。更に図12のプレス金型装置では、肩部2b近傍においてダイ2の上面の法線方向に発生する歪を測定する歪測定手段Dを配置した。薄板5は、板厚1.4mmの高張力鋼板であり、ウェブ幅80mm、深さ80mmのハット断面ビーム(長さ100mm)を成形した。各歪測定手段を金型の長手方向中央に配置し、ストローク中の最大出力値を測定した。
FIG. 12 is a schematic explanatory diagram of a press die apparatus according to the second embodiment of the present invention. In the press mold apparatus of FIG. 12, the clearance c (mm) is set larger than the plate thickness t (mm) of the thin plate 5 (t <c), and the cross-sectional shape of the
実施例2においてプレス成形された成形品の垂壁面について、成形方向(ポンチ1とダイ2の相対的な直進移動の方向)での直線性を調べた。その結果、表2を得た。歪測定手段Aによって測定されるダイ2の縦壁部2’の法線方向に発生する歪εが40(μ)以上の場合は、成形方向に対する成形品の垂壁面の曲率(1/m)は1.0以下となり、ほぼ直線形状となった。一方、歪測定手段Aによって測定されるダイ2の縦壁部2’の法線方向に発生する歪εが40(μ)未満の場合は、成形方向に対する成形品の垂壁面の曲率(1/m)は1.0を越えてしまうか、あるいは、No32のように逆反りが発生した。なお、歪測定手段Dによって測定したダイ2の上面の法線方向に発生する歪は、成形品の判定の指標となっていなかった。また、表2中のNo34では歪測定手段Aによって測定される歪εが過大で、曲率(1/m)が1.7となったが、No35に示すように、歪測定手段Aによって測定される歪εが40(μ)以上となるようにしわ押さえ荷重を低く調節することで、曲率(1/m)を1.0以下とすることができた。
For the vertical wall surface of the press-molded product in Example 2, the linearity in the molding direction (the direction of relative straight movement of the
図13は、本発明の実施例3にかかるプレス金型装置の概略的な説明図である。図13のプレス金型装置は、クリアランスc(mm)が、薄板5の板厚t(mm)よりも大きく設定され(t<c)、プレス成形中、クリアランスc内において、薄板5の断面形状をS字カーブとさせることによりいわゆる逆曲げを発生させて、スプリングバックによる形状不良を解消した(No41〜47)。なお、しわ押え金型15によって薄板5のフランジ部にしわ押え荷重を加えつつ、パッド16によってポンチ1との間に薄板5を押えながらプレス成形を行った。図13のプレス金型装置では、ダイ2の縦壁部2’の複数の高さに、縦壁部2’の法線方向に発生する歪εを測定する歪測定手段A1、A2を配置した。更に図13のプレス金型装置では、肩部2b近傍においてフランジ部とダイ2の上面の法線方向に発生する歪を測定する歪測定手段Dを配置した。薄板5は、板厚1.4mmの高張力鋼板であり、ウェブ幅80mm、深さ80mmのハット断面ビーム(長さ100mm)を成形した。各歪測定手段を金型の長手方向中央に配置し、ストローク55mmでの出力値を測定した。
FIG. 13 is a schematic explanatory diagram of a press die apparatus according to Example 3 of the present invention. In the press mold apparatus of FIG. 13, the clearance c (mm) is set larger than the plate thickness t (mm) of the thin plate 5 (t <c), and the cross-sectional shape of the
実施例3においてプレス成形された成形品の垂壁面について、成形方向(ポンチ1とダイ2の相対的な直進移動の方向)での直線性を調べた。その結果、表3を得た。歪測定手段A1によって測定されるダイ2の縦壁部2’の法線方向に発生する歪εが40(μ)未満であり、歪測定手段A2によって測定されるダイ2の縦壁部2’の法線方向に発生する歪εが40(μ)以上の場合は、成形方向に対する成形品の垂壁面の曲率(1/m)は1.0以下となり、ほぼ直線形状となった。一方、歪測定手段A1によって測定されるダイ2の縦壁部2’の法線方向に発生する歪εが40(μ)以上であるか、歪測定手段A2によって測定されるダイ2の縦壁部2’の法線方向に発生する歪εが40(μ)未満の場合は、成形方向に対する成形品の垂壁面の曲率(1/m)は1.0を越えてしまった。なお、歪測定手段Dによって測定したダイ2の上面の法線方向に発生する歪は、成形品の判定の指標となっていなかった。また、表3中のNo45では歪測定手段A2によって測定される歪εが過小で、曲率(1/m)が1.4となったが、歪測定手段A2によって測定される歪εが40(μ)以上となるよう、No46ではパッド圧を、No47ではパッド圧としわ押さえ荷重の両方を調節することで、曲率(1/m)を1.0以下とすることができた。
For the vertical wall surface of the molded product press-molded in Example 3, the linearity in the molding direction (the direction of relative straight movement of the
本発明は、薄板のプレス成形分野に適用できる。 The present invention can be applied to the field of press forming thin plates.
1 ポンチ
1’ 縦壁部
2 ダイ
2’ 縦壁部
2a 空腔
3 ポンチホルダー
4 ダイホルダー
5 薄板
c クリアランス
10 歪測定手段
15 しわ押え金型
16 パッド
DESCRIPTION OF
Claims (7)
成形時に互いに対向してクリアランスを形成させる前記ポンチおよび前記ダイの前記直進移動方向に平行な縦壁部の少なくとも一方の内部に、前記縦壁部の法線方向に発生する歪を測定する歪測定手段が配置されていることを特徴とする薄板のプレス金型装置。 A press mold apparatus for press-molding a thin plate by a relative straight movement of a punch and a die,
Strain measurement for measuring strain generated in the normal direction of the vertical wall portion inside at least one of the punch and the vertical wall portion parallel to the linearly moving direction of the die that form a clearance facing each other during molding A thin plate press mold apparatus, characterized in that means are arranged.
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