JP6265315B1 - 自動車車体用プレス成形部品およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(A)縦壁角Rの大きさ(曲率半径)を小さくすることで、部材端部における断面線長が増大する。そのため、側面衝突時にフロアクロスメンバに入力されるような軸圧壊変形モードにおいて部材性能(耐荷重性能)が向上する。
(B)(A)において具体的には、縦壁角Rの寸法を、部材端部における断面線長に対して13%以下にすると良い。
(C)縦壁角Rの縮小に伴って、縦壁フランジおよび床フランジの面積が増大する。そのため、他部材と結合する際は、スポット溶接の打点数、あるいはアーク溶接やレーザー溶接の溶接長を増やすことが可能となり、部材間の結合効率および剛性等の車体性能の向上に繋がる。
(D)縦壁角Rの縮小により、他部材と結合する際に生じる隙間を埋めることができる。部材間の結合効率および剛性等の車体性能の向上に繋がる。
(E)縦壁角Rの縮小に加え、ハット型の断面のプレス成形品の長手方向の端部に設けられた、天板、縦壁、および上稜線に隣接する外向きフランジを連続して形成することで、さらに部材性能を高めることが可能となる。
(1)天板と該天板の両側に上稜線を介して二つの向き合う縦壁を備える部材であって、
前記天板の前記部材の端部側にある天板稜線を介して前記部材の外側に延びる天板フランジと
前記縦壁の前記部材の端部側に延在する縦壁稜線を介して前記部材の外側に延びる二つの縦壁フランジと
前記縦壁フランジに隣接し前記縦壁の端部とは別の前記縦壁の端部に延在する下稜線を介して前記部材の外側に延びる二つの床フランジを備え、
前記縦壁フランジとその端部で隣接する床フランジはそれぞれ連続し、
前記部材の端部において、前記下稜線と前記縦壁稜線の間の前記縦壁の角の曲率半径の総和ΣRと部材端部における天板と縦壁の幅の総和ΣLは、ΣR/ΣL≦0.13の関係になっていることを特徴とする部材。
(2)前記下稜線と前記縦壁稜線の間の前記縦壁の角の曲率半径は20mm以下であることを特徴とする請求項1に記載の部材。
(3)前記天板フランジと前記縦壁フランジが連続している請求項1または請求項2に記載の部材。
(4)前記縦壁が三角形であり、前記床フランジが前記縦壁フランジを兼ねていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の部材。
(5)請求項1から請求項4のいずれかに記載の部材のプレス成形による製造方法であって、ブランクの少なくとも二箇所に床フランジの少なくとも一部と前記床フランジに連続する縦壁フランジの一部をそれぞれ縮みフランジ成形する第1工程と
前記第1工程の次に前記ブランクの前記第1工程における少なくとも二箇所の間の少なくとも二箇所に天板フランジと前記天板フランジに連続する縦壁フランジの残部をそれぞれ伸びフランジ成形する第2工程を備えることを特徴とするプレス成形品の製造方法。
(A)第1工程で、ブランクに任意の拘束条件下で縮みフランジ成形を行って縦壁フランジ−床フランジの間の繋ぎ部を成形して中間成形品とする。
(B)第2工程で、縦壁フランジ−床フランジの間の繋ぎ部を成形された中間成形品にプレス成形を行って、天板、縦壁およびフランジを備える所望の横断面形状を有するプレス成形部品とする。
(C)第2工程では、後述するインナーパッド成形を用いることにより,天板、縦壁、および上稜線に隣接する外向きフランジ連続した形状を作製できる。
(1)ブランクにプレス成形を行って前記下部フランジ繋ぎ部を縮みフランジ形成することにより、少なくとも前記下部フランジ繋ぎ部を備える中間成形品を製造する第1工程と、該中間成形品にプレス成形を行って、前記横断面を有する前記プレス成形部品を製造する第2工程とを有することを特徴とするプレス成形部品の製造方法。
(1)部材の形状
図3は、本発明に係る部材1を示す説明図であり、図4は、本発明に係る他の部材12を示す説明図である。図中で1本線は部材の縁、2本線は稜線、点線は部材の陰に隠れている箇所を意味する。
図7(a)および図7(b)は、部材1の軸圧壊特性をコンピュータシミュレーションにより解析した結果を示すグラフである。部材1を他の部材(サイドシルインナ)と外向きフランジ(縦壁フランジ10と天板フランジ11)を介して接合した状態で上稜線4の延在する方向の衝撃荷重を負荷したモデルで解析を行った。図7(a)および図7(b)は、軸圧壊した際の軸圧壊特性に及ぼす下稜線5と縦壁稜線7の間の縦壁3のコーナー部の曲率半径R(縦壁角R)(mm)の影響を示す。図7(a)は、曲率半径Rが2mmと20mmの場合について、上稜線4の延在方向への圧壊ストロークと荷重との関係を示す。図7(a)において、実線は曲率半径Rが2mmの場合を示しており、破線は曲率半径Rが20mmの場合を示している。図7(b)は、曲率半径Rと最大荷重(耐荷重)との関係を示す。部材1の断面形状は、部材端部における天板2と縦壁3の幅の総和ΣLが300mmである。素材は引っ張り強さ980MPa、板厚1.2mmの鋼板を模擬した。なお、下稜線5と縦壁稜線7の間の縦壁3のコーナー部の曲率半径R(縦壁角R)の影響のみに着目するため、他の天板2と縦壁3の角はピン角(角の曲率半径が0)で模擬している。
本発明の部材(部材1、部材12)をプレス成形により製造する場合は、2つの工程によって製造することができる。第1の工程は、床フランジ9とフランジ稜線8を介して床フランジ9に連続する縦壁フランジ10の一部を縮みフランジ成形する。第2の工程は、第1の工程の次に行われ、天板フランジ11と天板フランジ11に連続する第1の工程で成形しなかった縦壁フランジ10の残部を成形する。本発明の部材をプレス成形で製造する場合の工程の流れを図13に示す。第1の工程では、ブランク26,34から中間成形品27を製造する。製造方法には製造装置20を使用するCase1-1と製造装置30を使用して予備成形品35を製造し、製造装置40を使用して予備成形品35から中間成形品27を製造するCase1-2が例示されるが、どちらの方法でもよい。第2の工程では中間成形品27から部材1、部材12を製造する。製造方法には製造装置50を使用するCasse2-1と製造装置60を使用するCase2-2が例示されるが、どちらの方法でもよい。
装置20は、ブランク26にプレス成形を行って床フランジ9とフランジ稜線8を介して床フランジ9に連続する縦壁フランジ10の一部を縮みフランジ形成し、中間成形品27を製造する。
0.5×rf≦h≦3.5×rf ・・・・・・・(1)
図17は、Case1-2で使用される製造装置30を示す説明図である。図18は、製造装置30における予備成形開始前のブランク34を示す説明図である。図19は、製造装置30により予備成形されて製造された予備成形品35を示す説明図である。図17〜19は、製造装置30の半分を図示する。製造装置30の図18、図19では図面を見易くするためにダイ31の記載を省略する。
加えて、予備成形品35のプレス成形前の板厚よりも板厚が増加したフランジ稜線8とその周辺の領域における板厚が、最大でも前記プレス成形前の板厚の1.5倍を超えないようにする。なお、成形時の型かじりを抑制するためには僅かに隙間を設けたほうがよい。また、板厚が薄い場合には面外変形の発生が顕著になるため、面外変形抑制工具38とパンチ36の間は予備成形品35の板厚方向へ所定の距離xの隙間を有することが望ましい。所定の距離xは、(3)式:1.03×t≦x<1.35×t(ただし、t:予備成形品35の板厚(mm)、x:距離(mm)である)により規定される。
また、面外変形抑制工具38はダイ37に設けられていてもよいが、この例に限定されるものでない。面外変形抑制工具38は予備成形品35における床フランジ9に相当する部分を拘束できればよい。このため、面外変形抑制工具38の設置位置は特定の位置には限定されない。また、面外変形抑制工具38は上型に付随してではなく、下型として配置されてもよい。
なお、図示していないが、第1工程では、ダイ22,31に対向して配置されるブランクホルダにより、ダイ22,31とともにブランク26,34を押えながらプレス成形を行うようにしてもよい。
図23は、製造装置50の構成を示す説明図である。図24は、製造装置50における中間成形品27の配置状況を示す説明図である。図25は、製造装置50における成形下死点の状況を示す説明図である。図25ではダイ53の記載を省略する。
図23〜25に示すように、製造装置50は、パンチ頂部51aに出入り自在に配置されたインナーパッド52を備えるパンチ51と、パンチ51に対向して配置されるとともにダイパッド54を支持するダイ53とを備える。
第2装置50は、第2工程では、インナーパッド52とダイパッド54とを用いて中間成形品27をパンチ頂部51aより離してプレス成形を開始する。より詳細には、インナーパッド52を突き出した状態で、中間成形品27,40をインナーパッド52とダイパッド54とで挟持する。次に、ダイ53を下に移動させ、ダイ53がダイパッド54を押し、ダイパッド54に中間成形品27,40とインナーパッド52が押されて成形が進む。成形下死点では、インナーパッド52がパンチ51に収納された状態になる。これにより、部材1,12における縦壁フランジ10のうち第1工程で成形されなかった部分と、天板フランジ11と、上稜線4を成形することができる。
図26は、製造装置60の構成を示す説明図である。図27は、製造装置60における中間成形品27の配置状況を示す説明図である。図28は、製造装置60における稜線パッド63のホールド時の状況を示す説明図である。さらに、図29は、製造装置60における成形下死点の状況を示す説明図である。図29ではダイ62は省略する。
2 天板
3 縦壁
4 上稜線
5 下稜線
6 天板稜線
7 縦壁稜線
8 フランジ稜線
9 床フランジ
10 縦壁フランジ
11 天板フランジ
12 部材(縦壁が三角形)
26 展開ブランク
27 中間成形品
Claims (5)
- 天板と該天板の両側に上稜線を介して二つの向き合う縦壁を備える部材であって、
前記天板の前記部材の端部側にある天板稜線を介して前記部材の外側に延びる天板フランジと
前記縦壁の前記部材の端部側に延在する縦壁稜線を介して前記部材の外側に延びる二つの縦壁フランジと
前記縦壁フランジに隣接し前記縦壁の端部とは別の前記縦壁の端部に延在する下稜線を介して前記部材の外側に延びる二つの床フランジを備え、
前記縦壁フランジとその端部で隣接する床フランジはそれぞれ連続し、
前記部材の端部において、前記下稜線と前記縦壁稜線の間の前記縦壁の角の曲率半径の総和ΣRと部材端部における天板と縦壁の幅の総和ΣLは、ΣR/ΣL≦0.13の関係になっていることを特徴とする、部材。 - 前記下稜線と前記縦壁稜線の間の前記縦壁の角の曲率半径は20mm以下であることを特徴とする、請求項1に記載の部材。
- 前記天板フランジと前記縦壁フランジが連続していることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の部材。
- 前記縦壁が三角形であり、前記床フランジが前記縦壁フランジを兼ねていることを特徴とする、請求項1から請求項3のいずれかに記載の部材。
- 請求項1から請求項4のいずれかに記載の部材の製造方法であって、
ブランクの少なくとも二箇所に床フランジの少なくとも一部と前記床フランジに連続する縦壁フランジの一部をそれぞれ縮みフランジ成形する第1工程と
前記第1工程の次に前記ブランクの前記第1工程における少なくとも二箇所の間の少なくとも二箇所に天板フランジと前記天板フランジに連続する縦壁フランジの残部をそれぞれ伸びフランジ成形する第2工程を備えることを特徴とする、プレス成形品の製造方法。
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