JP5355883B2 - Press molding method with excellent canning - Google Patents
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Description
本発明は、冷延鋼板、Niめっき等の表面処理鋼板を素材とした電池用の鉄角缶のプレス成形方法に関するものであって、特に、キャニング性に優れたプレス成形方法に関するものである。尚、本明細書中において、「キャニング性に優れた」とは、プレス成形後の成形品に生ずるキャニング(スプリングバック)を低減して良好な形状凍結性を確保することを意味する。 The present invention, cold-rolled steel sheet, there is about the press forming method of the iron angle cans for batteries a material surface-treated steel sheet such as Ni plating, in particular, those concerning the excellent press molding method canning property is there. In the present specification, “excellent in canning property” means that canning (spring back) generated in a molded product after press molding is reduced to ensure good shape freezing property.
ハイブリッド自動車用の電池には、鉄、アルミニウム合金などを材料とした電池缶モジュールが広く用いられており、金属製電池缶の製造方法が、例えば特許文献1に開示されている。このような電池缶では、プレス成形後のキャニングが問題になっている。このキャニングは、寸法精度が得られない問題であり、最終製品の外観品質を著しく損なうばかりでなく、プレス成形後の組立作業において溶接不良の原因となるため、キャニングの低減が重要視されている。
A battery can module made of iron, aluminum alloy or the like is widely used for a battery for a hybrid vehicle, and a method for manufacturing a metal battery can is disclosed in
キャニングとして知られている形状凍結不良は、プレス加工時の金属板に生じた残留応力が除荷時に弾性回復するために生ずる現象で、成形下死点での残留応力が板厚方向に不均一に分布することに原因がある。鉄角缶のプレス成形においては、図1に示すように、縦壁部11の壁反りや、開口部の口開きのキャニングが問題視されている。これらの対策としては、プレス成形に用いるダイスとポンチのクリアランスを製品の板厚より小さく設定し、この寸法を厳密に管理することで、キャニングを抑えているのが現状である。
The shape freezing defect known as canning is a phenomenon that occurs because the residual stress generated in the metal plate during pressing is elastically restored during unloading. There is a cause in the distribution. In press forming of an iron square can, as shown in FIG. 1, wall warping of the
本発明は、鉄角缶のキャニングを低減するプレス成形方法を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the press molding method which reduces the canning of an iron square can.
係る課題を解決するため、本発明の要旨とするところは下記の通りである。
(1)フランジのない鉄角缶状からなる成形品をプレス成形により製造する方法において、鋼板を所定の幅及び深さになるように一次プレス成形した後、楔型ポンチとその両側に配置される2分割されたポンチを用いた二次プレス成形により、被成形品の幅を広げることを特徴とするキャニング性に優れたプレス成形方法。
(2)前記二次プレス成形工程において、プレス方向における前記楔型ポンチの移動量を変更することにより、前記被成形品の幅を変えることを特徴とする(1)記載のキャニング性に優れたプレス成形方法。
(3)前記二次プレス成形工程において、前記両側に配置されるポンチと、その外側に配置されるパッドとで、前記被成形品の側面を押さえながらプレス成形することを特徴とする(1)又は(2)記載のキャニング性に優れたプレス成形方法。
In order to solve the problem, the gist of the present invention is as follows.
(1) In a method for producing a molded product made of an iron square can without a flange by press molding, a steel plate is first press-formed to have a predetermined width and depth, and then placed on both sides of the wedge-type punch. A press molding method with excellent canning characteristics, characterized in that the width of a product to be molded is expanded by secondary press molding using two divided punches.
(2) In the secondary press molding step, the width of the article to be molded is changed by changing the amount of movement of the wedge punch in the pressing direction. Press molding method.
(3) The secondary press molding step is characterized in that press molding is performed while pressing the side surface of the molded article with the punches arranged on both sides and the pads arranged on the outside thereof (1) Or the press molding method excellent in the canning property of (2) description .
尚、本発明において、略同じ角度の傾斜とは、垂直断面(プレス方向断面)で、水平方向(プレス方向と直角方向)からの斜面の角度を測定した場合に、±5度の範囲に入る傾斜を指すものとする。 In the present invention, the inclination of substantially the same angle is within a range of ± 5 degrees when the angle of the inclined surface from the horizontal direction (perpendicular to the press direction) is measured in the vertical cross section (press direction cross section). It shall refer to the slope.
本発明により、キャニングの発生を低減し寸法精度に優れた良好な成形品を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a good molded product that can reduce the occurrence of canning and has excellent dimensional accuracy.
以下、本発明を詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail. In the present specification and drawings, elements having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
本発明者らは、ジッポケースのような鉄角缶のキャニング(スプリングバック)を低減するプレス成形方法について検討し、それらの課題を解決できることを知見した。従来の深絞り鉄角缶のプレス成形では、プレス成形に用いる金型であるダイスとポンチのクリアランスを製品の板厚よりも小さく設定し、このクリアランスを厳密に管理する必要があった。本発明者らは、プレス成形工程の金型のクリアランスを厳密に管理しなくとも、キャニングが発生した鉄角缶に対し、図2に示すように、鉄角缶1の長手方向(以下、幅方向Wと称する)に引張り張力2を付与することで、キャニングを低減できることを知見した。 The present inventors examined a press molding method for reducing canning (spring back) of an iron square can such as a zippo case, and found that these problems could be solved. In conventional deep-drawn iron square can press forming, it is necessary to set the clearance between the die and punch, which is a mold used for press forming, to be smaller than the plate thickness of the product, and to strictly control this clearance. The present inventors, as shown in FIG. 2, show the longitudinal direction of the iron square can 1 (hereinafter referred to as the width) with respect to the iron square can in which canning occurs without strictly controlling the mold clearance in the press molding process. It was found that canning can be reduced by applying a tensile tension of 2 in the direction W).
図3は、本発明を実施するプレス成形金型を示す。金型は、中央部の楔型ポンチ3と、2分割された対称形の両側のポンチ4,4で構成される。楔型ポンチ3は、正面形状が先端に向かって細くなるように、両側面に傾斜面13,13が形成されている。楔型ポンチ3の両側に配置されるポンチ4,4は、楔型ポンチ3の傾斜面13,13と対向する側面に、傾斜面13,13とそれぞれ略同じ角度の傾斜面14,14を有する。本発明の二次プレス成形時には、先ず、図3(a)に示すように、両側のポンチ4,4の傾斜面14,14を対向させて配置する。次に、図3(b)に示すように、上方から中央部の楔型ポンチ3を押し込み方向6に適宜押し込むことにより、両側のポンチ4,4の幅を広げる。
FIG. 3 shows a press mold for carrying out the present invention. The mold is composed of a wedge-
図4は、本発明の二次プレス成形時における、鉄角缶1へのプレス成形金型のセット方法を示す。図4に示すように、金型の下方向からセット方向7に沿って鉄角缶1をセットし、楔型ポンチ3を前述のように押し込むことで、鉄角缶1の縦壁部11に所定の引張り張力2を作用させる。さらに、両側のポンチ4,4の外側にはパッド5,5が配置され、パッド圧力方向8に沿って、鉄角缶1の側面12が押さえつけられる。
FIG. 4 shows a method of setting a press molding die on the iron square can 1 during the secondary press molding of the present invention. As shown in FIG. 4, the iron square can 1 is set along the
前記(1)に係る発明は、フランジのない鉄角缶状からなる成形品をプレス成形により製造する方法において、鋼板を所定の幅及び深さになるように一次プレス成形した後、楔型ポンチ3とその両側に配置される2分割されたポンチ4を用いた二次プレス成形により、被成形品(鉄角缶1)の幅を広げることを特徴とする。
The invention according to (1) described above is a method for producing a molded product having an iron square can shape without a flange by press forming, after first press forming a steel plate to have a predetermined width and depth, and then a wedge punch. The width of the product to be molded (iron square can 1) is widened by secondary press molding using 3 and two divided
本発明においては、先ず、鋼板を所定の幅及び深さになるように一次プレス成形する際に、フランジがなくなるまでプレス成形して、鉄角缶状の中間成形品とする。その後、その中間成形品を、楔型ポンチ3と両側に配置される2分割されたポンチ4により二次プレス成形を行って拡幅し、フランジのない鉄角缶状の成形品とする。
In the present invention, when the steel sheet is first press-formed so as to have a predetermined width and depth, it is press-formed until the flange disappears to obtain an iron square can-shaped intermediate formed product. Thereafter, the intermediate molded product is subjected to secondary press molding with the wedge-
また、所定の幅及び深さにプレス成形した後、残存するフランジを除去して鉄角缶状の中間成形品とした後、上記方法と同様に、拡幅工程の二次プレス成形を行うこともできる。更に、所定の幅及び深さにプレス成形した後、フランジがついたままの中間成形品を、後工程として拡幅工程の二次プレス成形を行い、その後、フランジを除去してフランジのない鉄角缶状の成形品とすることもできる。 In addition, after press forming to a predetermined width and depth, the remaining flange is removed to form an iron square can-like intermediate molded product, and then the secondary press molding in the widening step may be performed in the same manner as the above method. it can. Furthermore, after press molding to a predetermined width and depth, the intermediate molded product with the flange attached is subjected to secondary press molding of the widening process as a subsequent process, and then the flange is removed to remove the iron angle without the flange. It can also be a can-shaped molded product.
従来、通常の鉄角缶1のプレス成形では、残留応力が板厚方向(図2の矢印t方向)に不均一に分布することで、除荷時の弾性回復により、図1に示すような壁反りや口開き等のキャニングが発生していた。それに対し、本発明によりキャニングを低減できる理由は、本発明のプレス成形方法又はプレス金型を用いることで、鉄角缶1の幅方向Wに引張り張力2を付与して塑性変形させることにより、多工程の一次プレス成形で生じた板厚方向tの残留応力を緩和できるためである。
Conventionally, in the press forming of a normal iron square can 1, the residual stress is unevenly distributed in the thickness direction (the direction of arrow t in FIG. 2). Canning such as wall warping and mouth opening occurred. On the other hand, the reason that canning can be reduced by the present invention is that by using the press molding method or press mold of the present invention, by applying a
前記(2)に係る発明は、二次プレス成形工程において、プレス方向における楔型ポンチ3の移動量を変更することにより、被成形品(鉄角缶1)の幅を変えることを特徴とする。
The invention according to (2) above is characterized in that, in the secondary press forming step, the width of the product (iron square can 1) is changed by changing the moving amount of the
キャニングの原因となる縦壁部11の残留応力を緩和するためには、縦壁部11にある程度の引張り張力を作用させる必要がある。本発明のプレス成形では、図3に示す楔型ポンチ3の押し込み方向6への押し込み量によって、この引張り張力2(引張りひずみ)の大きさをコントロールすることができる。
In order to relieve the residual stress of the
縦壁部11に生じる引張りひずみが0.5%以下であると、縦壁部11全体に十分な引張り張力2が付与できないため、板厚方向tの残留応力を緩和できず、また、引張りひずみが5%以上になると、図5のように縦壁部11にリューダース帯9が発生する。したがって、本発明の二次プレス成形によって発生させる引張りひずみは、0.5%〜5%の範囲内にすることが好ましい。
If the tensile strain generated in the
前記(3)に係る発明は、二次プレス成形工程において、両側に配置されるポンチ4,4と、その外側に配置されるパッド5,5とで、被成形品(鉄角缶1)の側面12を押さえながらプレス成形することを特徴とする。
In the invention according to (3), in the secondary press molding process, the
本発明は、深絞り鉄角缶に発生する残留応力を緩和することを目的としているので、縦壁部11に引張り張力が確実に作用するように、鉄角缶1の両側面12をパッド5,5で押さえながらプレス成形することが望ましい。
The present invention is intended to relieve the residual stress generated in the deep-drawn iron square can, so that both
本発明は、楔型ポンチ3とその両側に配置される2分割されたポンチ4,4を有し、楔型ポンチ3は、正面形状が先端から基端側に向けて幅が広がるように両側面に、水平面に対して20〜60.5°の傾斜面13,13が形成され、両側に配置されるポンチ4,4は、楔型ポンチ3の傾斜面13,13と対向する側面に、楔型ポンチ3の傾斜面13とそれぞれ略同じ角度の傾斜面14を有するプレス成形金型で実施される。
The present invention has a wedge-
本発明の効果を得るためには、幅方向Wに引張り張力2(図2)を作用させる必要がある。プレス成形金型は、前述のように、両側の側面に傾斜面13,13を有する中央部の楔型ポンチ3と、楔型ポンチ3の対向する側面に、楔型ポンチ3の傾斜面13とそれぞれ略同じ角度の傾斜を有する分割された2つの両側のポンチ4,4とからなり、楔型ポンチ3の上下の動きによって、2分割された両側のポンチ4,4が左右に移動できる機構になっている(図3)。
In order to obtain the effect of the present invention, it is necessary to apply a tensile tension 2 (FIG. 2) in the width direction W. As described above, the press-molding die includes a wedge-
楔型ポンチ3および両側のポンチ4のそれぞれの傾斜面13,14は、垂直断面において、水平方向に対する傾斜の角度が85度より大きいと、拡幅量が小さくなるため引張応力を十分に付与しにくくなり、20度より小さいと拡幅しにくくなるため、傾斜の角度は、水平方向に対して20度〜85度とすることが好ましい。
The
また、本発明は、両側のポンチ4,4の外側にそれぞれパッド5,5が配置されるプレス成形金型で実施される。
In addition, the present invention is implemented by a press mold in which
本発明を実施するための金型構造は、図4に示したように、分割された両側のポンチ4,4と楔型ポンチ3と、鉄角缶1の側面12を押さえるパッド5を備えることが好ましい。また、分割されたポンチ4,4がW方向に移動できるようなスライド機構を有している(図示省略)。
As shown in FIG. 4, the mold structure for carrying out the present invention is provided with the divided
本発明の実施例として、板厚0.4mmで、冷延鋼板を用いた多工程の一次プレス成形を実施し、一次プレス成形後にフランジを除去して角缶状の中間成形品とした後、本発明の二次プレス成形を実施した。縦壁部11に生じる引張りひずみを1.1%および2.3%の2通りとし、キャニングに及ぼす引張りひずみの影響について検討した。中央部の楔型ポンチ5及び両側のポンチ4,4の斜面の傾斜角度は、水平面に対して全て60±0.5度の範囲内とした。また、引張りひずみが2.3%の場合のパッドあり・なしの影響についても検討した。比較例として、二次プレス成形を行わない場合についても測定した。成形品の形状は、図6に示す角型部品とした。
As an example of the present invention, with a plate thickness of 0.4 mm, a multi-step primary press molding using a cold-rolled steel plate was performed, and after the primary press molding, the flange was removed to form a square can-shaped intermediate molded product, The secondary press molding of the present invention was performed. The tensile strain generated in the
評価項目は、図6に示す縦壁部11中央断面のポンチ底から20mm高さ位置Aでの基準位置(理想形状)からの変位量(壁反り量)W1、開口部の中央位置Bにおける基準位置からの変位量(口開き量)W2をそれぞれ測定した。実施例1の測定結果を表1に示す。
The evaluation items are a displacement amount (wall warpage amount) W1 from a reference position (ideal shape) at a height position A of 20 mm from the punch bottom of the center section of the
本発明により、いずれの条件でも、比較例よりも寸法精度が向上し、寸法精度に優れた成形品を得られることがわかった。引張りひずみが1.1%、2.3%のいずれの場合も、比較例よりもキャニングが大きく低減したが、特に2.3%の方が低減効果が大きかった。パッドによるキャニングの低減効果は、少し見られた。 According to the present invention, it has been found that, under any conditions, the dimensional accuracy is improved as compared with the comparative example, and a molded product having excellent dimensional accuracy can be obtained. In both cases where the tensile strain was 1.1% and 2.3%, the canning was greatly reduced as compared with the comparative example, but the reduction effect was particularly great when 2.3%. The effect of reducing the canning by the pad was slightly seen.
本発明の参考例として、板厚0.4mmで、Niめっき鋼板を用いた多工程の一次プレス成形を実施し、フランジのついたままの角缶状の中間成形品とした後、本発明の二次プレス成形を実施し、その後フランジを除去し、フランジのない角缶状の成形品とした。 As a reference example of the present invention, a multi-step primary press molding using a Ni-plated steel sheet with a thickness of 0.4 mm was performed to obtain a square can-shaped intermediate molded product with a flange, Secondary press molding was performed, and then the flange was removed to obtain a square can-shaped molded product without a flange.
中央部の楔型ポンチ3及び両側のポンチ4,4の傾斜面の角度は、水平面に対して全て80±0.5度の範囲内とした。それ以外は上記実施例と同じ条件とした。評価項目も、上記実施例と同様とした。参考例の測定結果を表2に示す。
The angles of the inclined surfaces of the wedge-shaped
いずれの条件でも、上記実施例と同様に、比較例よりも寸法精度が向上し、良好な寸法精度に優れた成形品を得られることがわかった。 Under any condition, it was found that the dimensional accuracy was improved as compared with the comparative example, and a molded product having excellent dimensional accuracy was obtained as in the above example .
本発明は、金属製の角型缶の成形に適用できる。 The present invention can be applied to forming a metal square can.
1 鉄角缶
2 引張り張力
3 楔型ポンチ(中央部のポンチ)
4 両側のポンチ
5 パッド
6 押し込み方向
7 セット方向
8 パッド圧力
9 リューダース帯
11 縦壁部
12 側面
13,14 傾斜面
1 Iron square can 2
4 Punches on both
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