JP6523875B2 - 折曲げ加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、Ｌ形状の切欠部を形成した板状のワークにおいて、前記切欠部の一方の側縁部と平行な折曲げ線に沿って折曲げ加工を行う折曲げ加工方法に関する。さらに詳細には、ワークの折曲げ加工を行ったときに、前記切欠部における角部に膨らみが生じることを抑制した折曲げ加工方法に関する。

板状のワークの折曲げ加工を行うと、図１に示すように、ワークＷの折曲げ部の内側には圧縮力が作用し、外側には引っ張り力が作用する。したがって、ワークＷにおける折曲げ部の端面には、図１（Ｂ）に示すように、膨らみＡが生じるものである。したがって、従来は、ワークの折曲げ線の全長に亘ってＶ溝を形成することや、折曲げ線の端部に適宜長さの溝を形成することが行われている（例えば特許文献１，２参照）。

特開平１−９５８１８号公報 特開平９−２１５５３０号公報

前記特許文献１，２に記載のように、ワークの折曲げ線の端部に溝を形成して折曲げ加工を行うことにより、前述した膨らみの発生を抑制することができる。

ところで、例えば図２に示すように、ワークＷの両側にＬ形状の切欠部１を形成することによって、ワークＷに突出部３を形成する。すなわち、ワークＷを大略Ｔ字形状に形成する。そして、前記切欠部１の一方の側縁１Ａを結ぶ折曲げ線Ｌ１において前記突出部３を直角に折曲げると、図２（Ｂ）に示すように、前記突出部３は、一方の前記側縁１Ａから突出した状態に折曲げられることになる。

ここで、図２（Ａ）に示すように、前記側縁１Ａを結ぶ折曲げ線Ｌ１よりも僅かに内側の折曲げ線Ｌ２において前記突出部３の折曲げ加工を行うと、前記側縁１Ａは曲げ加工の影響を受けないので、図２（Ｃ）に示すように、折曲げ後の突出部３の外側面３Ａと前記側縁１Ａとをほぼ同一面に配置させることができる。したがって、図２（Ｄ）に示すように、ワークＷ上に被溶接プレート５を載置し、この被溶接プレート５を、前記突出部３の端面３Ｂに当接できることになる。

しかし、前記折曲げ線Ｌ２の位置において突出部３の折曲げ加工を行うと、切欠部１における角部７の部分に、図１に示した膨らみＡに相当する膨らみ（図示省略）が生じることになる。したがって、図２（Ｄ）示すように、ワークＷに被溶接プレート５を載置して、被溶接プレート５を突出部３の端面３Ｂに当接しようとすると、被溶接プレート５と前記端面３Ｂとの間には、前記膨らみに起因する微小間隙（クリアランス）が生じることになる。逆に、被溶接プレート５と前記端面３Ｂとを接触すると、ワークＷの上面と前記被溶接プレート５との間に微小な間隙が生じることになる。

したがって、前述したように、ワークＷの一方の側縁１Ａと突出部３の外側面３Ａが同一面にほぼ一致するように折曲げ加工を行った後、ワークＷ上に被溶接プレート５を載置し、かつ被溶接プレート５を前記突出部３の端面３Ｂに当接して、レーザ溶接を行う場合、ワークＷと被溶接プレート５との間の間隙、又は突出部３の端面３Ｂと被溶接プレート５との間の間隙が大きく、ワークＷと被溶接プレート５との突合せ溶接部に連続した凹み（アンダーフィル）が生じ易い、という問題がある。

そこで、図３（Ａ）に示すように、前記折曲げ線Ｌ２において突出部３の折曲げを行ったときに、折曲げ線Ｌ２の両端側に生じる膨らみを吸収するためのスリットＳを、切欠部１の前記角部７に形成する。すなわち、前記スリットＳは、前記折曲げ線Ｌ２と直交する方向で、かつ折曲げ線Ｌ２よりも内側に達する長さに形成する。その後、折曲げ線Ｌ２の位置で突出部３の折曲げを行うと、切欠部１の角部７に膨らみが生じることはなくなる。したがって、図３（Ｃ）に示すように、被溶接プレート５を、突出部３の端面３Ｂ及びワークＷの上面に当接することができる。

よって、被溶接プレート５と突出部３の端面３Ｂのレーザ溶接および被溶接プレート５とワークＷの上面のレーザ溶接を行うことができる。しかし、この場合、前記スリットＳの部分が上下に貫通した穴として残ることがあるので、前記スリットＳの部分を溶接によって埋める必要がある。

本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、Ｌ形状の切欠部を形成した板状のワークにおいて、前記切欠部の一方の側縁と平行な折曲げ線に沿って折曲げ加工を行う折曲げ加工方法であって、前記切欠部の角部に、前記折曲げ線に交差する方向の適宜長さの有底溝部を形成し、前記切欠部の前記一方の側縁よりも内側の位置を折曲げ線の位置とし前記有底溝部を内側にして、前記折曲げ線において折曲げ加工を行うことを特徴とするものである。

また、前記折曲げ加工方法において、前記有底溝部の深さは、ワークの板厚の４７％〜５ ３％程度であることが望ましいものである。

また、前記折曲げ加工方法において、前記一方の側縁からの前記有底溝部の長さは、前記側縁から折曲げ線までの２〜４倍であることが望ましいものである。

本発明によれば、切欠部の角部に、折曲げ線に対して交差する方向の有底溝を形成して折曲げ加工を行うものである。したがって、前記折曲げ線においての折曲げ加工時に、折曲げ線の両端側に生じる傾向にある膨らみを抑制することができる。そして、スリットとは異なり、溶接後に貫通した穴として残るようなことがないものである。

板材の折曲げ加工を行うと、折曲げ線の両端部に膨らみが生じることの説明図である。 ワークに切欠部を形成することによって突出部を備えた形態のワークとし、前記突出部を直角に折曲げたときの一般的な形態の説明図である。 切欠部の一方の側縁と突出部の外側面とを一致するように折曲げ加工するときの説明図である。 切欠部の一方の側縁と突出部の外側面とを一致するように折曲げ加工するときの説明図である。 有底溝部の深さとワークの板厚との関係においてのクリアランスの大きさを示す説明図である。 折曲げ線の位置とワークの材質、板厚との関係を説明するための説明図である。 ワークの材質、板厚と切欠部からの折曲げ線の位置との関係を示す表である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明するに、前述した構成要素と同一機能を奏する構成要素には、同一符号を付することとして重複した説明は省略する。

図４を参照するに、前述したように、ワークＷに切欠部１を形成することによって、ワークＷに突出部３を備えた形態において、前記突出部３を、前述同様の折曲げ線Ｌ２において直角に折曲げる。この際、前記折曲げ線Ｌ２の両端側に、当該折曲げ線Ｌ２と直交（交差）する方向の溝部Ｇを形成する。この溝部Ｇは、前記スリットＳに代わるものであって、その深さは、ワークＷの板厚の４７％〜５３％程度である。すなわち、溝部Ｇは、有底の溝部である。

図４（Ａ）に示すように、折曲げ線Ｌ２の両端側に溝部Ｇを形成して、突出部３を直角に折曲げる（図４（Ｂ）参照）。そして、図４（Ｃ）に示すように、直角に折曲げた突出部３の端面３Ｂに被溶接プレート５を当接したときに、図４（Ｃ）におけるワークＷの上面と被溶接プレート５の下面との間のクリアランスＣの寸法を測定した結果は、図５に示すとおりであった。なお、前記溝部Ｇの長さは、折曲げ線Ｌ２から角部７までの寸法の約２〜４倍の長さである。

図５（Ａ）に示すように、板厚ｔが１．６ｍｍのワークに、深さＨ＝０．８ｍｍの溝部を形成すると、その比Ｈ／ｔは５０％となる。そして、このときのクリアランスＣは０．２０５ｍｍであった。

ところで、ワークＷと被溶接プレート５との突合せ部のクリアランスＣを約０．２ｍｍ以下に保持すると、前記突合せ部のレーザ溶接を良好に行うことができた。すなわち、クリアランスＣを約０．２ｍｍ以下に保持するには、板厚ｔ＝１．６ｍｍの場合には溝部Ｇの深さＨとワークＷの板厚ｔとの関係Ｈ／ｔは約５０％であった。また、ｔ＝２．３ｍｍの場合には、Ｈ／ｔは約４７．８３％であった。なお、図５から理解されるように、約４７％〜５３％の範囲においてクリアランスＣを約０．２ｍｍ以下とすることができる。そして、Ｈ／ｔ＞５０％にすることにより、図５（Ｂ）から理解されるように、前記クリアランスＣをより小さくすることができるものの、溝部Ｇにおける底部の板厚が薄くなるので、Ｈ／ｔは４７％〜５３％程度が望ましいものである。

すなわち、Ｈ／ｔを４７％〜５３％とすることにより、溝部Ｇを形成した部分は、曲げ加工時の中立軸の内側に溝を形成することとなり、溝部Ｇの内側における圧縮による肉の移動を抑制できるものであり、膨らみを効果的に抑制できるものである。なお、溝部Ｇの幅は、前記膨らみの発生を抑制できる幅であって、ワークの材質、板厚にもよるが、１．０ｍｍ〜２．０ｍｍが望ましい範囲であった。

ところで、前記切欠部１の角部７からの前記溝部Ｇの望ましい長さ寸法を求めるために、図６（Ａ）に示すごとき形状のサンプルを作成し、曲げ加工時のワークＷの伸びを考慮して、切欠部１の角部７から折曲げ線Ｌ２までの寸法の変化をシミュレーションしたところ、図７に示すとおりであった。例えば、ワークＷとして軟鋼であって、板厚ｔ＝１．６ｍｍの折曲げ加工を行う場合、ダイにおけるＶ溝の幅は１０ｍｍであり、両伸び値は２．７９ｍｍである。そして、角部７から折曲げ線Ｌ２までの距離は１．４ｍｍであった。

なお、図７から明らかなように、ワークＷの材質、板厚が異なると、両伸び値が異なるので、切欠部の角部７からの折曲げ線Ｌ２の位置は、ワークＷの材質、板厚によって異なることになる。したがって、前記溝部Ｇの長さは、ワークＷの材質、板厚によって異なるものの、折曲げ線Ｌ２の位置を中心として曲げ加工するので、溝部Ｇの長さは、折曲げ線Ｌ２の位置から角部７までの寸法の約２倍であることが望ましいものである。

前記溝部Ｇの長さは、折曲げ線Ｌ２の位置から角部７までの寸法の約２倍に限るものではなく、より長くてもよいものである。しかし、前記溝部Ｇの長さが、折曲げ線Ｌ２の位置から角部７までの寸法の４倍以上の長さになると、溝部Ｇの加工が無駄な加工となるので、溝部Ｇの長さは、約２〜４倍が望ましいものである。

以上のごとき説明から理解されるように、本実施形態によれば、Ｌ形状の切欠部１を形成して突出部３を備えた板状のワークＷにおいて、前記切欠部１の一方の側縁１Ａよりも内側であって、前記側縁１Ａに平行な折曲げ線Ｌ２に沿って前記突出部３を直角に折曲げるとき、前記切欠部１の角部７から前記折曲げ線Ｌ２に直交する方向の有底の溝部Ｇを形成し、この溝部Ｇを内側にして、前記折曲げ線Ｌ２において折曲げ加工を行うものである。

したがって、前記角部７に膨らみが生じることを抑制できる。よって、直角に折曲げた後の突出部３の外側面３Ａと切欠部１の一方の端縁１Ａとをほぼ一致した状態に折曲げ加工することができる。そして、直角の角部を備えた被溶接プレート５をワークＷ上に載置して、前記突出部３の端面３Ｂに被溶接プレート５を当接することができる。すなわち、ワークＷの上面と被溶接プレート５の下面との間のクリアランスＣ及び被溶接プレート５と前記突出部３の端面３Ｂとの間のクリアランスＣを、レーザ溶接を良好に行うことのできる微小クリアランス（約０．２ｍｍ以下）とすることができるものである。

ところで、前記ワークＷの外形切断はレーザ切断加工によって行い、前記溝部Ｇの形成は、パンチプレスによって行うことが望ましい。すなわち、ワークＷの加工は、レーザ・パンチ複合加工機によって加工することが望ましいものである。しかし、溝部Ｇの加工は、例えばエンドミル等を用いた切削加工とすることも可能である。なお、前記突出部３の曲げ加工の寸法が小さい場合には、突出部３の折曲げ加工を、前記レーザ・パンチ複合加工機によって行うことも可能である。また、前記折曲げ線Ｌ２の位置に溝加工を行った後に折曲げ加工を行うことも可能である。

１ 切欠部
１Ａ 一方の側縁
３ 突出部
３Ａ 外側面
３Ｂ 端面
５ 被溶接プレート
７ 角部
Ｇ 溝部

Claims (3)

1. Ｌ形状の切欠部を形成した板状のワークにおいて、前記切欠部の一方の側縁と平行な折曲げ線に沿って折曲げ加工を行う折曲げ加工方法であって、前記切欠部の角部に、前記折曲げ線に交差する方向の適宜長さの有底溝部を形成し、前記切欠部の前記一方の側縁よりも内側の位置を折曲げ線の位置とし前記有底溝部を内側にして、前記折曲げ線において折曲げ加工を行うことを特徴とする折曲げ加工方法。
2. 請求項１に記載の折曲げ加工方法において、前記有底溝部の深さは、ワークの板厚の４７％〜５３％であることを特徴とする折曲げ加工方法。
3. 請求項１又は２に記載の折曲げ加工方法において、前記一方の側縁からの前記有底溝部の長さは、前記側縁から折曲げ線までの２〜４倍であることを特徴とする折曲げ加工方法。

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