JP6493331B2 - Manufacturing method of press-molded products - Google Patents
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Description
本発明は、金属板を、長手方向に所定の曲率半径で湾曲した天板部およびフランジ部と天板部とフランジ部をつなぐ縦壁面とを有するハット形断面部品にプレス成形して製造する技術に関する。 The present invention relates to a technique for press-molding a metal plate into a hat-shaped cross-sectional component having a top plate portion curved at a predetermined radius of curvature in the longitudinal direction, a flange portion, and a vertical wall surface connecting the top plate portion and the flange portion. About.
近年、自動車車体の衝突安全性向上と軽量化を両立させるために、車体構造部品へのハイテン材適用が進んでいる。ハイテン材は降伏強度、引張強度が高いため、プレス成形を行う上で、スプリングバックなどの成形不良が課題となる。
車体構造部品に用いられるプレス成形品の一つとして、例えばBピラーアウターのような長手方向に所定の曲率半径で湾曲した天板部およびフランジ部と、天板部とフランジ部をつなぐ縦壁面とを有するハット形断面部品が挙げられる。このような部品をプレス成形した場合、成形下死点の天板部に引張応力、フランジ部に圧縮応力が発生し、これらの応力差により部品長手方向でのスプリングバック(キャンバーバック)が発生する。このような部品に対して、ハイテン材を適用した場合、前述の下死点での応力差が大きくなり、スプリングバックが増加するといった課題が発生する。さらに、ハイテン材では材料強度のバラツキが大きくなるため、寸法精度のバラツキも大きくなる。つまり材料強度感受性が増加する。
In recent years, high-tensile materials have been applied to vehicle body structural parts in order to achieve both improvement in collision safety and weight reduction of automobile bodies. Since high tensile strength materials have high yield strength and tensile strength, defective molding such as springback becomes a problem when performing press molding.
As one of press-formed products used for vehicle body structural parts, for example, a top plate portion and a flange portion curved with a predetermined curvature radius in the longitudinal direction, such as a B pillar outer, and a vertical wall surface connecting the top plate portion and the flange portion, A hat-shaped cross-sectional component having the following. When such a part is press-molded, tensile stress is generated in the top plate portion at the bottom dead center of the molding, and compressive stress is generated in the flange portion, and a spring back (camber back) in the longitudinal direction of the component is generated due to the difference between these stresses. . When a high-tensile material is applied to such a component, there arises a problem that the stress difference at the bottom dead center is increased and the spring back is increased. Furthermore, since the variation in material strength increases in the high-tensile material, the variation in dimensional accuracy also increases. That is, material strength sensitivity increases.
上記の課題に対する技術として特許文献1〜3に記載される技術がある。
特許文献1に記載のプレス成形品の製造方法では、長手方向に湾曲した天板部と、天板部の長手方向に沿った両端から湾曲内側に向かって延在する二つの側壁面とを有する成形品に対して、前工程の天板部の曲率と、天板部と前記側面部とがなす角度を変更することにより、後工程で発生する応力を低減して、スプリングバックを抑制する。
There exists a technique described in patent documents 1-3 as a technique with respect to said subject.
In the manufacturing method of the press-formed product described in
特許文献2に記載のプレス成形品の製造方法では、複数回のプレス成形工程を経て最終プレス成形品形状に至る金属板プレス成形工程において、成形後の形状で所定の曲率を持つ稜線付近で残留引張応力が発生する部位を、前工程で最終形状よりも小さい曲率半径で成形し、残留圧縮応力が発生する部位を、前工程で最終形状よりも大きい曲率半径で成形することにより、残留応力を打ち消し、スプリングバックを低減する。
特許文献3に記載のプレス成形品の製造方法では、プレス成形時に発生する反りを見込んだ金型を生成する方法であり、この見込み形状を用いてプレス成形することによりスプリングバックを低減する。
In the manufacturing method of the press-formed product described in
The method for manufacturing a press-formed product described in
しかしながら、特許文献1に記載のプレス成形品の製造方法では、側面視において天板部の曲率半径のみを変更しているため、フランジ部に発生する応力が改善されない。このため、スプリングバック量が大きい超ハイテン材に対しては、十分にスプリングバックが抑制されず、材料強度感受性を低減することはできない。
特許文献2に記載のプレス成形品の製造方法では、圧縮応力もしくは引張応力が発生する領域により、変更する曲率の大小傾向が変化するため、金型の設計が複雑になる。
However, in the method for manufacturing a press-formed product described in
In the method for manufacturing a press-formed product described in
特許文献3に記載のプレス成形品の製造方法は、プレス下死点での残留応力を0(ゼロ)にすることはできないため、材料強度感受性は低減されない。
本発明は、上記従来の問題点を解消することにあり、ハイテン材を使用した場合でも、スプリングバックを精度良く低減することができ、目標の部品形状に近い高精度なハット形断面湾曲形状の部品を得ることができる形状凍結性および材料強度感受性に優れたプレス成形品の製造方法を提供することを目的とする。
The manufacturing method of the press-formed product described in
The present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and even when a high-tensile material is used, the spring back can be accurately reduced, and a highly accurate hat-shaped cross-sectional curved shape close to the target part shape is obtained. It is an object of the present invention to provide a method for producing a press-formed product excellent in shape freezing property and material strength sensitivity capable of obtaining a part.
課題を解決するために、本発明の一態様のプレス成形品の製造方法によれば、天板部とフランジ部とが側壁部を介して幅方向で連続していると共に、上記天板部及び上記フランジ部が長手方向に沿って上記天板部側に凸や凹に湾曲したハット形断面を有する製品形状に、金属板をプレス成形して製造する際に、上記天板部及びフランジ部について、それぞれ長手方向に沿った湾曲を上記製品形状での曲率半径よりも小さい第2の曲率半径のハット形断面を有する部品形状に第1の金型でプレス成形して中間部品を製造する第1の工程と、上記中間部品を上記製品形状に第2の金型でプレス成形する第2の工程とを有し、同一の金型を使用してプレス成形すると想定される複数枚の上記金属板における、材料強度が最も高いと想定される金属板を代表の金属板とし、その代表の金属板の材料条件で上記第1の工程及び上記第2の工程のプレス成形を実施し上記第2の金型から外した後のスプリングバック発生後の部品形状が上記製品形状に近づくようにシミュレーション解析を実施して上記第1の金型の構成を設定することを特徴とする。
シミュレーション解析としては、有限要素法その他の公知の解析手法を適用すればよい。
In order to solve the problem, according to the method for manufacturing a press-formed product of one aspect of the present invention, the top plate portion and the flange portion are continuous in the width direction via the side wall portion, and the top plate portion and When the metal plate is press-molded into a product shape having a hat-shaped cross section that is convexly or concavely curved toward the top plate side along the longitudinal direction, the top plate portion and the flange portion First, an intermediate part is manufactured by press-molding a part along the longitudinal direction with a first die into a part shape having a hat-shaped cross section having a second radius of curvature smaller than the radius of curvature of the product shape. And a second step of press-molding the intermediate part into the product shape with a second die, and a plurality of the metal plates assumed to be press-molded using the same die The metal plate assumed to have the highest material strength The shape of the part after the spring back is generated after performing the press forming of the first step and the second step under the material conditions of the representative metal plate and removing it from the second die. The simulation analysis is performed so as to approach the product shape, and the configuration of the first mold is set.
As the simulation analysis, a finite element method or other known analysis methods may be applied.
ここに、所定範囲のバラツキを許容して金属板は製造されるため、プレスする金属板の材料強度にバラツキが存在する。
これに対し、本発明の態様によれば、同一の金型でプレス成形すると想定される金属板の条件のうち、材料強度が最も高いと想定される金属板の条件で、第1の金型の設計を最適化する。
Here, since the metal plate is manufactured with a variation within a predetermined range, there is variation in the material strength of the metal plate to be pressed.
On the other hand, according to the aspect of the present invention, the first mold is used under the condition of the metal plate assumed to have the highest material strength among the conditions of the metal plate assumed to be press-formed with the same mold. Optimize your design.
この結果、同一金型で加工される複数の金属板の材料強度が振れた場合でも、寸法精度の高い部品が得られ、歩留りの向上に繋がる。さらに、ハット形断面形状の部品を用いて車体構造部品とする際に、部品の組立てを容易に行うことが可能となる。
ここで、製品形状での曲率半径よりも小さい第2の曲率半径のハット形断面を有する部品形状に第1の金型でプレス成形して中間部品を製造することで、少なくとも部品長手方向のスプリングバックを抑制することが可能となる。部品断面方向のスプリングバックも抑制するように設計して第1の金型を構成しても良い。
As a result, even when the material strength of a plurality of metal plates processed with the same mold varies, a part with high dimensional accuracy can be obtained, leading to an improvement in yield. Furthermore, when using a hat-shaped cross-sectional part to make a vehicle body structural part, it is possible to easily assemble the part.
Here, at least a spring in the longitudinal direction of the component is produced by press-molding with a first mold into a component shape having a hat-shaped cross section having a second curvature radius smaller than the curvature radius of the product shape, thereby producing an intermediate component. Backing can be suppressed. The first mold may be configured by designing to suppress the spring back in the component cross-sectional direction.
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しつつ説明する。
本実施形態が目的とするプレス成形による製品形状の例を図1に示す。この例では、本体部4が、天板部1とフランジ部2とが側壁部3を介して幅方向で連続してハット形断面の部品となっていると共に、天板部1及びフランジ部2が長手方向に沿って天板部1側に凸となるように湾曲した形状となっている。図1では、湾曲部分が左側に偏って形成されている。天板部1及びフランジ部2にそれぞれ形成される、長手方向に沿った湾曲の曲率は同じでも良いが、本実施形態では異なっているとする。
Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an example of a product shape obtained by press molding, which is the purpose of this embodiment. In this example, the main body 4 has a
また、本実施形態の製品形状は、天板部1の長手方向両端部に、それぞれ張出部5が連続している。各張出部5の幅は、天板部1の幅よりも幅方向の寸法が大きいことから、上面視において製品形状の長手方向端部側の天板部が、L字形状若しくはT字形状となっている。図1では、T字形状を例示している。更にフランジ部2の長手方向端部に縦壁部6の下端部が連続している。該縦壁部6は、天板部1側に立ち上がり、その上端が上記張出部5に連続する。上記形状によって、縦壁部6に対し、湾曲端部分を有する本体部4が垂直方向側に延在する。すなわち、本体部4の長手方向に対向するように縦壁部6が立ち上がった形状となっている。長手方向片側のみに縦壁部6が存在する形状であっても良い。
Further, in the product shape of the present embodiment, the projecting
但し、本発明に基づくプレス成形品の製造方法では、張出部5及び縦壁部6が無い製品形状であっても適用可能である。また、天板部1及びフランジ部2が長手方向に沿って天板部1側に凹の湾曲形状であっても適用できる。また、長手方向の湾曲が、部品長手方向全長の一部に形成される場合であっても適用可能である。
さらに、天板部1に対し、補強その他を目的とした凹や凸の形状が形成される場合であっても適用できる。この場合、天板部1と対向する金型のプレス面部分にその凹や凸の形状を形成しておけばよい。
金属板としては、590MPa以上の超ハイテン材を対象とするが、鋼板やアルミニウム板などを用いてもよい。また、中間部品及び製品形状において、天板部1とフランジ部2の曲率半径の大きさは異なっていてもよい。
However, in the manufacturing method of the press-formed product based on this invention, even if it is a product shape without the overhang |
Furthermore, even when a concave or convex shape for the purpose of reinforcement or the like is formed on the
As the metal plate, an ultra high tensile material of 590 MPa or more is targeted, but a steel plate, an aluminum plate, or the like may be used. Moreover, the magnitude | size of the curvature radius of the top-
ここで、天板部1の幅方向両側が側壁部3を介してフランジ部2に連続しているハット形断面部品であって、長手方向に沿って天板部1側に凸となるように湾曲したハット形断面部品に、ブランク材からなる金属板を1回のプレスで成形すると、図2(a)に示すように、湾曲部分の天板部1において引張残留応力が発生すると共に、フランジ部2において圧縮残留応力が発生する。そして、プレス金型から部品を外して、これらの応力が開放されることによって、図2(b)に示すような、部品長手方向に沿ったスプリングバック(キャンバーバック)が発生する。また同時に、図2(c)に示すように、部品断面方向のスプリングバックも同時に発生する。このとき、金属板の材料強度の増加に伴い、この残留応力が増加して、これらスプリングバック量が大きくなる傾向がある。すなわち材料強度によってスプリングバック量が異なり、特に590MPa以上のハイテン材を採用するとスプリングバックが大きくなる。このため、590MPa以上のハイテン材では、材料強度のバラツキが大きいほど、製品の寸法精度のバラツキが大きくなるおそれがある。
Here, it is a hat-shaped cross-sectional component in which both sides in the width direction of the
これに対し、本実施形態のプレス成形品の製造方法では、平板状の金属板を上記の製品形状に成形するためのプレス加工として、図3に示すように、第1の工程と第2の工程とを有する。成形品の製造のためのプレス工程を2段階の多工程とすることで、製品のスプリングバック抑制などの寸法精度を向上させることができる。
ここで、フランジ外周をトリムするトリム加工(不図示)を有する。トリム加工は、第1の工程の前に実施しても良いし、第1の工程と第2の工程の間で実施しても良いし、第2の工程の後に実施しても良い。本実施形態では、トリム加工を第1の工程でのプレス加工の後に実施する場合で説明する。この場合、中間部品は、フランジ外周のトリム加工が行われた状態の部品となる。
On the other hand, in the manufacturing method of the press-formed product of the present embodiment, as shown in FIG. 3, the first step and the second step are performed as press processing for forming a flat metal plate into the product shape. Process. By making the pressing process for manufacturing a molded product into a multi-step process of two stages, it is possible to improve dimensional accuracy such as suppression of spring back of the product.
Here, it has trim processing (not shown) which trims the flange outer periphery. The trim processing may be performed before the first step, may be performed between the first step and the second step, or may be performed after the second step. In the present embodiment, the case where trim processing is performed after the press processing in the first step will be described. In this case, the intermediate part is a part in a state where trimming of the outer periphery of the flange is performed.
第1の工程は、図4(a)に示すような第1の金型を使用して、金属板10(ブランク材)をハット形断面の中間部品にプレス成形する工程である。符号11はパンチ、符号12は下型、符号13はシワ押さえ部材である。
第2の工程は、第1の工程で作製した中間部品20を、図4(b)に示すような第2の金型で使用して、製品形状にプレス成形する工程である。符号21はパンチ、符号22は下型、符号23はシワ押さえ部材である。
The first step is a step of press-molding the metal plate 10 (blank material) into an intermediate part having a hat-shaped cross section using a first mold as shown in FIG.
The second step is a step in which the
製品形状は、少なくとも天板部1とフランジ部2とが側壁部3を介して幅方向で連続していると共に天板部1及びフランジ部2が長手方向に沿って上記天板部1側に所定の曲率で湾曲したハット形断面の形状となっている。
本実施形態では、第1の金型を、金属板10を第1の工程を行うことなく製品形状にプレス成形する場合に発生する部品断面方向のスプリングバック及び部品長手方向のスプリングバックの両方を抑制可能な形状の中間部品20に成形するための金型形状に設計する。
The product shape is such that at least the
In the present embodiment, both the spring back in the component cross-sectional direction and the spring back in the component longitudinal direction that occur when the first mold is press-molded into the product shape of the
本実施形態における金型形状の設計は、部品断面方向のスプリングバックを抑制可能な金型形状を決定する第1の設計と、部品長手方向のスプリングバックを抑制可能な形状に第1の設計で決定した金型形状を修正する第2の設計の2段階を経て行われ、第1の金型の最終の金型形状(金型の構成)が決定される。
第1の設計は、例えば次のように実施する。
The design of the mold shape in this embodiment is a first design that determines a mold shape that can suppress spring back in the component cross-sectional direction, and a first design that can suppress spring back in the component longitudinal direction. This is performed through two stages of the second design for correcting the determined mold shape, and the final mold shape (mold configuration) of the first mold is determined.
For example, the first design is performed as follows.
第1の設計では、対象とする製品形状における長手方向に沿った湾曲がない長手方向に沿ってストレートなハット形断面形状を対象として、部品断面方向のスプリングバックを抑制可能な金型形状を決定する。
部品長手方向に沿って湾曲のないストレート形状のハット形断面の部品形状を想定することで、部品長手方向のスプリングバックによる壁開き(部品断面方向のスプリングバック)の影響を無視して、壁開きのみの影響を条件で設定することができる。そして、ストレート形状で壁開きを抑制すれば、長手方向に沿って湾曲形状であっても、壁開きを抑制することが可能となる。
In the first design, for a target hat shape, a die shape capable of suppressing springback in the component cross-sectional direction is determined for a straight hat-shaped cross-sectional shape that is not curved along the longitudinal direction. To do.
By assuming a straight hat-shaped cross-section with no curvature along the longitudinal direction of the part, it is possible to ignore the influence of the spring opening in the longitudinal direction of the part (spring back in the sectional direction of the part) and open the wall. Only the influence can be set on condition. And if a wall opening is suppressed by a straight shape, even if it is a curved shape along a longitudinal direction, it will become possible to suppress a wall opening.
ここで、部品断面方向のスプリングバックを抑制可能な金型形状の設定は、従来提案されている方法を採用して決定すればよい。壁開きは、パンチ肩角度変化(天板部1と側壁部3との接続部の角度変化)と壁反りによって発生する。この壁開き抑制するための金型の設計としては、次のような方法が例示出来る。
すなわち、パンチ肩角度変化を利用して部品断面方向のスプリングバックを抑制する方法としては、例えばパンチ肩11aをC面取りして角度変化を抑制するように金型形状を決定する方法や、曲げ半径の異なる形状で2回曲げするように金型形状を設定する方法がある。これらの方法は、パンチ肩11aで発生するスプリングバック成分とスプリングゴー成分の相殺により角度変化を低減するように金型形状を決定するものである。
Here, the setting of the mold shape capable of suppressing the spring back in the component cross-sectional direction may be determined by adopting a conventionally proposed method. The wall opening occurs due to punch shoulder angle change (change in angle of the connecting portion between the
That is, as a method of suppressing the spring back in the component cross-section direction using the punch shoulder angle change, for example, a method of determining the die shape so as to suppress the angle change by chamfering the
また、壁反りを低減して部品断面方向のスプリングバックを抑制する方法としては、シワ押さえ力を制御するように金型形状を設定する方法がある。シワ押さえが低い領域では縦壁で逆曲げが発生し壁そりが低減するが、低くしすぎるとフランジ部にシワが発生する恐れがある。一方、シワ押さえ力を高くした場合でも張力が付与されるために壁反りが低減するが、高いシワ押さえ力を付加し続けるとワレ発生の恐れがある。 Moreover, as a method of reducing wall warpage and suppressing spring back in the component cross-sectional direction, there is a method of setting a mold shape so as to control the wrinkle pressing force. In the region where the wrinkle pressure is low, reverse bending occurs in the vertical wall and the wall warpage is reduced, but if it is too low, wrinkles may occur in the flange portion. On the other hand, even when the wrinkle pressing force is increased, the wall warpage is reduced because the tension is applied, but if the high wrinkle pressing force continues to be applied, cracking may occur.
第1の設計では、部品断面方向のスプリングバックを抑制する方法として、パンチ肩角度変化と壁反りの両方を抑えるような金型形状に設計しても良い。
また、第2の設計では、第1の設計で決定した金型形状を、部品長手方向のスプリングバックを抑制可能な形状に修正する。
すなわち、上記により部品断面のスプリングバック抑制条件を見出した後、キャンバーバック対策を実施する。
In the first design, as a method of suppressing the spring back in the component cross-sectional direction, a mold shape that suppresses both the punch shoulder angle change and the wall warp may be designed.
In the second design, the mold shape determined in the first design is corrected to a shape that can suppress the spring back in the component longitudinal direction.
That is, after finding the spring back suppression condition of the cross section of the component as described above, a countermeasure for camber back is implemented.
このキャンバーバック(部品長手方向のスプリングバック)を低減するために、本実施形態では、第1の設計で、部品長手方向に沿ってストレートに設定した、中間部品20での天板部1及びフランジ部2をプレスする面の部品長手方向に沿った湾曲の曲率半径を、第2の設計で、製品形状での部品長手方向に沿った湾曲の曲率半径よりも小さな曲率半径に修正する。
In order to reduce this camber back (spring back in the longitudinal direction of the component), in this embodiment, the
ここで、上記のように設計した第1の金型を使用して、第1の工程でプレス成形し、第1の金型から開放した後の中間部品20の天板部1およびフランジ部2の部品長手方向に沿った曲率半径は、例えばスプリングバックによって第1の金型に設定した曲率半径よりも若干大きくなっている。従って、この第1の工程後のスプリングバックで発生する天板部1およびフランジ部2の曲率半径(第2の曲率半径)が、製品形状である成形品の曲率半径よりも小さくなるように、第1の金型の部品長手方向に沿った曲率半径を設計する。
Here, the
上述のような第1の金型の設計は、有限要素法その他のシミュレーション解析を実施して上記第1の金型の構成を設定する。
このとき、本実施形態にあっては、解析の条件として設定する金属板の材料条件は、次のようにして決定する。すなわち、同一の金型を使用してプレス成形すると想定される複数枚の金属板10における、材料強度が最も高いと想定される金属板を代表の金属板とし、その代表の金属板の材料条件を解析に適用する材料条件とする。
In designing the first mold as described above, a finite element method or other simulation analysis is performed to set the configuration of the first mold.
At this time, in the present embodiment, the material condition of the metal plate set as the analysis condition is determined as follows. That is, in a plurality of
上記のシミュレーション解析にあっては、代表の金属板に対して第1の工程及び第2の工程のプレス成形を実施し第2の金型から外した後の少なくとも長手方向に沿ったスプリングバック発生後の部品形状が上記製品形状となるように若しくは上記製品形状に近づくように解析を実施して、第1の金型の構成を設定する。材料強度によってスプリングバック量が変化するが、その材料強度も加味した金型から取り出した際に発生するスプリングバック分を考慮して、少なくとも天板部1及びフランジ部2における上記湾曲をプレスする面の部品長手方向での湾曲の曲率半径を、製品形状での部品長手方向の湾曲の曲率半径よりも小さく設定するなどのように設計することによって、第1の金型の構成を設定する。代表の金属板の材料条件を使用して解析を実施して、部品断面方向のスプリングバックも抑制するように第1の金型の構成を設定することが好ましい。
In the simulation analysis described above, the spring back is generated at least in the longitudinal direction after the first metal plate and the second metal plate are press-formed and removed from the second metal mold. Analysis is performed so that the subsequent part shape becomes the product shape or approaches the product shape, and the configuration of the first mold is set. Although the amount of springback varies depending on the material strength, the surface that presses at least the curvature of the
ここに、所定の公差のバラツキを許容して金属板10は製造されるため、プレスする金属板10の材料強度にバラツキが存在する。
上記の代表とする金属板の材料強度は、実際にプレス成形する複数の金属板10における材料強度が最も高い金属板を採用しても良い。なお、バラツキはほぼ正規分布でばらついていると推定される。また、金属板10を製造する際に設定されている材料強度の上限許容強度を、代表の金属板の材料強度として設定しても良い。
Here, since the
As the material strength of the representative metal plate, a metal plate having the highest material strength among the plurality of
ここで、各強度レベルTSにおけるバラツキの上限値は、例えば各強度の10%を足した値(TS+0.1×TS)=1.1TSで表現でき、その上限値の範囲は、例えば1.1TSの±3%の範囲で設定される。このため、上記のようにして求めた代表の金属板の材料強度を基準に、その±3%の範囲内から選択した材料強度を、解析で使用する代表の金属板の材料強度として採用しても良い。 Here, the upper limit value of the variation at each intensity level TS can be expressed by, for example, a value obtained by adding 10% of each intensity (TS + 0.1 × TS) = 1.1 TS, and the range of the upper limit value is, for example, 1.1 TS Is set within a range of ± 3%. Therefore, based on the material strength of the representative metal plate obtained as described above, the material strength selected from the range of ± 3% is adopted as the material strength of the representative metal plate used in the analysis. Also good.
第1の工程後において、スプリングバック後の中間部品20の天板部1とフランジ部2の曲率半径を、製品形状での曲率半径以下になるように成形することより、第2の工程目でのリストライク成形においてバウシンガー効果により天板部1に小さい圧縮応力、フランジ部2に小さい引張応力を発生させる。これにより天板部1とフランジ部2の応力差が低減し、スプリングバック量が低減すると共に、材料強度が振れた場合において、材料強度の感受性を向上させることが可能となる。
After the first step, by forming the curvature radius of the
上記の部品断面方向のスプリングバックとキャンバーバック(部品長手方向のスプリングバック)とは連動しているが、本実施形態では、先に部品断面方向のスプリングバックを低減するように金型を設計することで、キャンバーバック対策を実施した場合の壁開きの変動を最小にするような金型を製造することができる。もし先にキャンバーバック対策を実施した場合には、次に、部品断面のスプリングバック対策を実施した際に、再度キャンバーバックが発生するため、プレス工程が増加し、金型設計が複雑になる。 The spring back in the component cross-sectional direction and the camber back (spring back in the longitudinal direction of the component) are linked, but in this embodiment, the mold is first designed so as to reduce the spring back in the component cross-sectional direction. Thus, it is possible to manufacture a mold that minimizes the fluctuation of the wall opening when the camber back countermeasure is implemented. If the camber back countermeasure is implemented first, the camber back will occur again when the spring cross section countermeasure for the component cross section is implemented next, increasing the pressing process and complicating the die design.
もっとも、製品形状に対する中間部品20の曲率変更量を決定するに際し、第1の工程において、製品形状での曲率半径で湾曲したハット形断面部品のスプリングバック計算を実施し、スプリングバック後の天板部1の曲率半径をR1’としたときに、製品形状での天板部1の曲率半径R1oとの比を0.70 ≦ (R1’/R1o) < 1.00 の範囲内に設定することが好ましい。
However, when determining the amount of change in the curvature of the
同様に、製品形状に対する中間部品20のフランジ部2曲率半径をR2’としたときに、製品でのフランジ部2の曲率半径R2oとの比を0.70 ≦ (R2’/R2o) < 1.00 の範囲内に設定することが好ましい。
ここで、(R1’/R1o)および(R2’/R2o)が0.7よりも小さい場合、第2の工程での金型下死点において天板部1に過度の圧縮応力が、フランジ部2に過度の引張応力が発生し、成形品にスプリングゴーが発生するおそれがある。逆に、(R1’/R1o)および(R2’/R2o)が1よりも大きい場合、第2の工程の金型下死点において天板部1に引張応力が、フランジ部2に圧縮応力が残り、スプリングバックが十分抑制されない可能性がある。
Similarly, when the radius of
Here, when (R1 ′ / R1o) and (R2 ′ / R2o) are smaller than 0.7, an excessive compressive stress is applied to the
また、第1の工程で製造される、中間部品20における天板部1およびフランジ部2の長手方向の線長がそれぞれ、製品形状における天板部1およびフランジ部2の長手方向の線長と同じ値となるようにする第1の金型形状に設定することが好ましい。
同じ線長とするには、例えばフランジ部2と張出部5を接続する縦壁部6の線長を変更するように調整することで可能である。
Further, the longitudinal line lengths of the
The same line length can be obtained by adjusting the line length of the
また本実施形態では、第1の工程での上記プレス成形後に、フランジ外周のトリム加工を施す。トリム加工には、せん断加工やレーザ切断加工などの公知の加工方法を採用すれば良い。
また、第2の工程に使用する第2の金型は、製品形状若しくはそれに近似する形状を有する金型形状に設定する。
Moreover, in this embodiment, after the said press molding in a 1st process, the trim processing of a flange outer periphery is given. For the trim processing, a known processing method such as shearing or laser cutting may be employed.
Moreover, the 2nd metal mold | die used for a 2nd process is set to the metal mold | die shape which has a product shape or a shape approximate to it.
ここで、第1の工程ではドローまたはフォーム成形を適用し、第2の工程では製品形状に成形するリストライク工程とすることが好ましい。
また、上記の各中間部品20に発生するスプリングバック後の各曲率半径は、CAE解析その他のシミュレーション解析をコンピュータで行うことで計算によって求めても良いし、実際に試験品を作製して実測によって求めても良い。
Here, it is preferable that draw or foam molding is applied in the first step, and that the second step is a re-striking step of molding into a product shape.
Further, each radius of curvature after the springback generated in each of the
(動作その他)
第1の工程で、上記のように設計した第1の金型を用いて、金属板10を中間部品20にプレス成形する。
次に、第2の工程で、上記の第2の金型を用いて、中間部品20をプレス成形して製品形状の部品を製造する。
(Operation other)
In the first step, the
Next, in the second step, the
本実施形態にあっては、先に部品断面方向のスプリングバックを抑制した形状を決定した後に、部品長手方向のスプリングバック(キャンバーバック)を抑制するように修正を加えた第1の金型で中間部品20を作製する。
ここで、本実施形態では、金型を設計する場合には、スプリングバックが抑制されるように設計するが、そのときの解析には、対象とする金属板の材料条件も設定して行われる。しかし、実際にプレス成形される金属板の材料強度はバラツキがあるため、その材料設定条件によっては、同じ金型でプレス成形して製造した全て製品にわたって寸法精度が良いとは限らない。
In the present embodiment, the first mold that has been modified so as to suppress the spring back (camber back) in the longitudinal direction of the component after first determining the shape in which the spring back in the component cross-sectional direction is suppressed. The
Here, in the present embodiment, when designing the mold, the design is performed so that the springback is suppressed, but the analysis at that time is also performed by setting the material conditions of the target metal plate. . However, since the material strength of the metal plate that is actually press-formed varies, depending on the material setting conditions, the dimensional accuracy is not always good across all products manufactured by press-forming with the same mold.
発明者らが、その点について検討したところ、材料強度が高いほど、製品における寸法精度のバラツキが大きくなる傾向にあるという知見を持った。この知見に基づき、同じ金型でプレス成形する複数の金属板のうちの材料強度が最も高いと想定される材料強度を金属板の材料条件として、金型の構成を設計する。これによって、本実施形態では、同じ金型でプレス成形した製品全体におけるスプリングバック抑制の寸法精度が向上する。 The inventors have examined this point, and have found that the higher the material strength, the greater the variation in dimensional accuracy in the product. Based on this knowledge, the mold configuration is designed with the material strength of the metal plate assumed to be the highest among the plurality of metal plates press-formed by the same mold as the material conditions. Thereby, in this embodiment, the dimensional accuracy of the spring back suppression in the whole product press-molded with the same metal mold | die improves.
以上のことから、本実施形態にあっては、材料強度にバラツキがあり、超ハイテン材を使用した場合でも、精度良くスプリングバックを低減することができ、さらに材料強度感受性に優れた高精度なハット形断面湾曲形状の部品を得ることができる。すなわち、加工する金属板10によって材料強度がばらついた場合でも、寸法精度の高い部品が得られ、歩留りの向上に繋がる。さらに、ハット形断面形状の部品を用いて車体構造部品とする際に、部品の組立てを容易に行うことが可能となる。
From the above, in the present embodiment, there is a variation in material strength, and even when an ultra-high tensile material is used, the spring back can be reduced with high accuracy, and further, the material strength is highly sensitive and highly accurate. A hat-shaped curved part can be obtained. That is, even when the material strength varies depending on the
本発明に係るプレス成形品の製造方法によるスプリングバック低減効果を確認するため、有限要素法(FEM)によるプレス成形解析およびスプリングバック解析を行ったので、その結果について以下に説明する。
本実施例では、図5に示す長手方向に湾曲したハット形断面部品をプレス成形する場合を対象として、第1の工程で使用する第1の金型と第2の工程で使用する第2の金型との長手方向に沿った曲率半径の比を変更して複数の解析を実施した。なお、プレス成形に使用する金属板10は、板厚t=1.4mmであって、引張強度が590MPa級〜1470MPa級の鋼板とし、第1の工程の成型をフォーム成形で成形した場合とした。
In order to confirm the effect of reducing the spring back by the manufacturing method of the press-formed product according to the present invention, press forming analysis and spring back analysis by the finite element method (FEM) were performed, and the results will be described below.
In this embodiment, the first mold used in the first step and the second used in the second step are intended for the case of press-molding a hat-shaped cross-sectional component curved in the longitudinal direction shown in FIG. Multiple analyzes were performed by changing the ratio of the radius of curvature along the longitudinal direction with the mold. The
上記のように設計した第1の工程の金型モデルを用いてプレス成形解析を実施し、成形下死点まで成形されたプレス成形品の離型後におけるスプリングバック解析を行った。その後、スプリングバック後の成形品を第2の工程でリストライク成形する成形解析を実施し、成形下死点まで成形されたプレス成形品の離型後におけるスプリングバック解析を行った。 The press molding analysis was performed using the mold model of the first process designed as described above, and the spring back analysis after the release of the press-molded product molded to the bottom dead center was performed. Thereafter, a molding analysis was performed in which the molded product after the spring back was subjected to restric molding in the second step, and a spring back analysis was performed after the release of the press molded product molded to the bottom dead center.
表1にプレス条件および評価結果をまとめて示す。
ここで、部品長手方向両端における製品との乖離量を平均化した値によって評価した。部品長手方向のスプリングバックであるキャンバーバック(製品との乖離量)は製品に対して±1.0mmの範囲、材料強度感受性は590−1470MPa材間で1.0mmの範囲で、本実施例では合格の基準として説明する。
Table 1 summarizes the press conditions and evaluation results.
Here, an evaluation was made based on a value obtained by averaging the amount of deviation from the product at both ends in the longitudinal direction of the component. The camber back that is the spring back in the longitudinal direction of the component (the amount of deviation from the product) is in the range of ± 1.0 mm with respect to the product, and the material strength sensitivity is in the range of 1.0 mm between 590-1470 MPa materials. Explain as a criterion for passing.
表1のNo.1〜4は、第1の工程を行うこと無く、すなわち、1工程目の曲率半径を変更せずにプレス成形して、スプリングバック解析を実施した場合である。このNo.1〜4では、製品との最大乖離量は1470MPa材で3.2mm発生する。590MPa材と1470MPa材の差を比較すると2.3mmの差が生じていることが分かる。
また表1のNo.5〜8は、材料強度条件を1470MPa材とし、(R1’/R1o)および(R2’/R2o)が1.1になるように第1の金型を設定して成形にした場合の解析結果である。ここで、(R1’/R1o)および(R2’/R2o)を1.1と設定したのは、590MPa材で第1及び第2の工程後のキャンバーバック(製品との乖離量)を0.0mmとするためである。
No. in Table 1 1-4 is a case where the spring back analysis is performed without performing the first step, that is, by performing press forming without changing the curvature radius of the first step. This No. In 1-4, the maximum deviation from the product is 3.2 mm with 1470 MPa material. When the difference between the 590 MPa material and the 1470 MPa material is compared, it can be seen that a difference of 2.3 mm occurs.
No. 1 in Table 1 5 to 8 are analysis results when the material strength condition is 1470 MPa material and the first mold is set so that (R1 ′ / R1o) and (R2 ′ / R2o) are set to 1.1. It is. Here, (R1 ′ / R1o) and (R2 ′ / R2o) were set to 1.1 because the camber back (the amount of deviation from the product) after the first and second steps was set to 0. This is to make it 0 mm.
No.5〜8の場合、キャンバーバックは最も強度が低い590MPa材で0.0mmとほぼ製品形状になったが、1470MPa材で1.5mm発生しており、基準よりも大きくなっている。また、590MPa材と1470MPa材の差は1.5mmとなり、従来法に比べて材料強度感受性は低減しているものの、基準よりも大きい値になった。 No. In the case of 5-8, the camber back was a 590 MPa material having the lowest strength, and the product shape was almost 0.0 mm, but 1.5 mm was generated with the 1470 MPa material, which is larger than the standard. Further, the difference between the 590 MPa material and the 1470 MPa material was 1.5 mm, and although the material strength sensitivity was reduced as compared with the conventional method, the value was larger than the standard.
これに対し、表1のNo.9〜12は、材料強度条件を1470MPa材とし、(R1’/R1o)および(R2’/R2o)を0.9にした解析結果である。キャンバーバックは最も材料強度が低い590MPa材で−0.8mmとスプリングゴー側へ変位するが、1470MPa材で0.0mmと発生しておらず、全強度で基準内になった。また、590MPa材と1470MPa材の差は0.8mmとなり、従来法および比較例に比べて材料強度感受性が低減し、基準内の寸法精度になった。これは最も材料強度が高い1470MPa材以外の材料において、第2の工程での下死点で応力反転し、バウシンガー効果により応力差が低減したためである。
以上のように、本発明に基づき金型を設計することで、同じ金型で加工した製品全体のスプリングバック抑制効果が向上することが分かる。
In contrast, No. 1 in Table 1. 9 to 12 are analysis results in which the material strength condition is 1470 MPa, and (R1 ′ / R1o) and (R2 ′ / R2o) are set to 0.9. The camber back was a 590 MPa material having the lowest material strength and was displaced to -0.8 mm toward the spring go side, but was not generated as 0.0 mm with a 1470 MPa material, and was within the standard for all strengths. Further, the difference between the 590 MPa material and the 1470 MPa material was 0.8 mm, and the material strength sensitivity was reduced as compared with the conventional method and the comparative example, and the dimensional accuracy was within the standard. This is because in the materials other than the 1470 MPa material having the highest material strength, the stress is reversed at the bottom dead center in the second step, and the stress difference is reduced by the Bauschinger effect.
As described above, it can be seen that by designing the mold based on the present invention, the effect of suppressing the spring back of the entire product processed with the same mold is improved.
1 天板部
2 フランジ部
3 側壁部
10 金属板
20 中間部品
DESCRIPTION OF
Claims (6)
上記天板部及びフランジ部について、それぞれ長手方向に沿った湾曲を上記製品形状での曲率半径よりも小さい第2の曲率半径のハット形断面を有する部品形状に第1の金型でプレス成形して中間部品を製造する第1の工程と、上記中間部品を上記製品形状に第2の金型でプレス成形する第2の工程とを有し、
同一の金型を使用してプレス成形すると想定される複数枚の上記金属板における、材料強度が最も高いと想定される金属板を代表の金属板とし、その代表の金属板の材料条件で上記第1の工程及び上記第2の工程のプレス成形を実施し上記第2の金型から外した後のスプリングバック発生後の部品形状が上記製品形状に近づくようにシミュレーション解析を実施して上記第1の金型の構成を設定することを特徴とするプレス成形品の製造方法。 A top shape in which the top plate portion and the flange portion are continuous in the width direction through the side wall portion, and the top plate portion and the flange portion are curved convexly or concavely toward the top plate portion side along the longitudinal direction. When manufacturing a metal plate by press molding into a product shape having a cross section,
The top plate portion and the flange portion are each press-molded with a first die into a part shape having a hat-shaped cross section having a second curvature radius smaller than the curvature radius of the product shape, along the longitudinal direction. A first step of manufacturing an intermediate part, and a second step of press-molding the intermediate part into the product shape with a second mold,
In a plurality of metal plates assumed to be press-molded using the same mold, a metal plate assumed to have the highest material strength is used as a representative metal plate, and the material conditions of the representative metal plate are as described above. After performing the press molding in the first step and the second step and removing it from the second mold, a simulation analysis is performed so that the part shape after the occurrence of springback approaches the product shape. A method for producing a press-molded product, characterized in that the configuration of one mold is set.
0.70 ≦ (R1’/R1o) < 1.00・・・・(1) When the radius of curvature along the longitudinal direction of the top plate portion in the product shape is defined as R1o, the curvature radius R1 ′ along the longitudinal direction of the top plate portion after the spring back in the intermediate part is expressed by the following formula (1). The method for manufacturing a press-formed product according to claim 1 or 2, wherein the value of the second radius of curvature at the top plate portion is set so as to satisfy a value.
0.70 ≦ (R1 ′ / R1o) <1.00 (1)
0.70 ≦ (R2’/R2o) < 1.00・・・・(2) When the radius of curvature along the longitudinal direction of the flange portion in the product shape is defined as R2o, the radius of curvature R2 ′ along the longitudinal direction of the flange portion after springback in the intermediate part satisfies the following formula (2) The method of manufacturing a press-formed product according to any one of claims 1 to 3, wherein a value of the second radius of curvature at the flange portion is set so that
0.70 ≦ (R2 ′ / R2o) <1.00 (2)
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