JP6705449B2 - プレス成形方法およびプレス成形装置 - Google Patents
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Description
本願は、2015年6月1日に、日本に出願された特願2015−111436号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
フロアは、互いに溶接されて接合される平板状のパネル(例えばダッシュパネル、フロントフロアパネル、リアフロアパネル等)と、溶接によりこれら平板状のパネルの車幅方向へ向けて固定配置されてフロアの剛性や強度を高める略ハット形断面を有する長尺のクロスメンバ類(例えばフロアクロスメンバ、シートクロスメンバ等)と、車体前後方向へ向けて固定配置されてフロアの剛性や強度を高める略ハット形断面を有する長尺のメンバ類(サイドシル、サイドメンバ等)とを有する。
このうち、クロスメンバ類は、通常、その長手方向の両端部に形成される外向きフランジを接合代として、例えばフロントフロアパネルのトンネル部およびサイドシルといった他の部材と接合される。
フロアクロスメンバ1を、長手方向の両端部に形成される外向きフランジ4を接合代として、トンネル部およびサイドシル3にスポット溶接等によって接合することにより、フロア2の剛性および衝撃荷重負荷時の荷重伝達特性が向上する。
図29の(b)は、展開ブランク形状を有する展開ブランク6に、曲げ成形によるプレス成形を行うプレス成形方法の例である。
なお、材料の歩留まり向上の観点からは、余肉部5aの切断を伴う絞り成形によるプレス成形よりも曲げ成形によるプレス成形のほうが好ましい。
図30は、図29の(a)に示す絞り成形によるプレス成形を行う製造装置7を示す斜視図である。
図31の(a)は成形前の製造装置7を示す斜視図、図31の(b)は成形前の製造装置7を示す断面図、図31の(c)は成形前のブランク8を抜き出して示す斜視図である。
図31の(d)は成形途中の製造装置7を示す斜視図、図31の(e)は成形途中の製造装置7を示す断面図、図31の(f)は成形途中のブランク8を抜き出して示す斜視図である。
図31の(g)は成形後の製造装置7を示す斜視図、図31の(h)は成形後の製造装置7を示す断面図、図31の(i)はこの時のプレス成形品(成形素材5)を示す斜視図である。
(i)外向きフランジ4の曲線部4aの板端部での伸びフランジ割れや、
(ii)フロアクロスメンバ1の凸稜線1aの長手方向端部1bや外向きフランジ4の曲線部4aの中央部から根元付近でのしわ、
を生じ、所望の形状が得られ難い。
これらの成形不具合は、フロアクロスメンバ1に用いられる鋼材の強度が高いほど、外向きフランジ4の曲線部4aの成形における伸びフランジ率が高い形状であるほど(すなわち図28Bおよび図28Cにおける断面壁角度θが急峻であるほど)、発生し易い。
また、特許文献4は、曲げ成形又は絞り成形によってフロアクロスメンバ等をプレス成形する技術を開示している。
また、特許文献4に開示された従来の発明では、曲げ成形又は絞り成形により外向きフランジ4に相当する部位が形成されるため、当該箇所における伸びフランジ割れやシワの発生を防ぐための切欠き設けることが不可欠であり、その結果、切欠き近傍における剛性や他部材との接合強度を高めるための対策が必要があった。
(2)上記(1)に記載のプレス成形方法では、前記せん断工程後、前記段差部の近傍にある不要部を切除することで、前記天板の縁部から、前記凸稜線の縁部、前記縦壁の縁部、前記凹稜線の縁部、そして前記フランジの縁部にかけて連なる外向きフランジを形成する切除工程をさらに有してもよい。
(3)上記(1)又は(2)に記載のプレス成形方法では、前記せん断工程では、前記被加工材の前記段差部に成形される部分を境とする一方の部分を第1のパンチおよび第1のダイで拘束し、前記被加工材の前記段差部に成形される部分を境とする他方の部分を第2のパンチおよび第2のダイで拘束し、さらに、前記第1のパンチおよび前記第1のダイと、前記第2のパンチおよび前記第2のダイとを、前記被加工材との間に隙間無しのまま斜めの方向へ相対的に移動させることによって、前記段差部を成形してもよい。
(4)上記(3)に記載のプレス成形方法では、前記斜めの方向は、前記横断面形状における、前記天板の延設方向となす角度、前記縦壁の延設方向となす角度、および、前記フランジの延設方向となす角度、がいずれも20度以上となる方向であってもよい。
(6)上記(5)に記載のプレス成形装置では、前記斜めの方向は、前記横断面形状における、前記天板の延設方向となす角度、前記縦壁の延設方向となす角度、および、前記フランジの延設方向となす角度、がいずれも20度以上となる方向であってもよい。
1.本実施形態に係るプレス成形品10
図1は、本実施形態に係るプレス成形品10を示す斜視図である。
図1に示すプレス成形品10は、引張強度が390MPa以上、望ましくは590MPa以上、さらに望ましくは980MPa以上の高張力鋼板(板厚:0.6〜3.5mm)から形成されるプレス成形品である。
0.8×TAve≦TMin<TAve (式1)
TAve<TMax≦1.2×TAve (式2)
TMinの上限値及びTMaxの下限値は特に限定されるべきものではないため、TAve未満である。
外向きフランジ16−1,16−2の最小幅寸法は、15mm以上であることが更に好ましく、20mm以上であることが更に好ましい。
尚、外向きフランジ幅は、凹稜線から外向きフランジの端部までの、凹稜線の法線方向の距離である。
図2A〜図2Fは、本実施形態に係るプレス成形装置20を用いてプレス成形品10の中間成形品10−1を製造する状況の概要を示す説明図である。図2Aは外向きフランジとなる段差部16−2を成形した後のプレス成形装置20の要部を示す斜視図であり、図2Bは段差部16−2を形成された中間成形品10−1の要部を示す斜視図であり、図2Cはプレス成形品10の外向きフランジ16−2付近を示す斜視図であり、図2Dは図2CにおけるA矢視図であり、図2Eは外向きフランジ16−2の成形性に関係する要素を示す説明図であり、図2Fは図2CにおけるB矢視図である。
図4は、本実施形態に係るプレス成形装置20を用いて中間成形品10−1およびプレス成形品10を製造する状況を示す説明図である。
(a)は外向きフランジとなる段差部16−1,16−2の成形前のプレス成形装置20を示す斜視図であり、(b)はこの時のブランク10−2を抜き出して示す斜視図である。
(c)は段差部16−1,16−2の成形中のプレス成形装置20を示す斜視図であり、(d)はこの時のブランク10−2を示す斜視図である。
(e)は段差部16−1,16−2の成形後のプレス成形装置20を示す斜視図であり、(f)はこの時の中間成形品10−1を示す斜視図である。
(g)はプレス成形品10を示す斜視図である。
(a)は外向きフランジとなる段差部16−1,16−2の成形前のプレス成形装置20を示す上面図であり、(b)はこの時のブランク10−2を抜き出して示す上面図である。
(c)は段差部16−1,16−2の成形中のプレス成形装置20を示す上面図であり、(d)はこの時のブランク10−2を示す上面図である。
(e)は段差部16−1,16−2の成形後のプレス成形装置20を示す上面図であり、(f)はこの時の中間成形品10−1を示す上面図である。
(a)は外向きフランジとなる段差部16−1,16−2の成形前のプレス成形装置20を示す正面図であり、(b)はこの時のブランク10−2を抜き出して示す正面図である。
(c)は段差部16−1,16−2の成形中のプレス成形装置20を示す正面図であり、(d)はこの時のブランク10−2を示す正面図である。
(e)は段差部16−1,16−2の成形後のプレス成形装置20を示す正面図であり、(f)はこの時の中間成形品10−1を示す正面図である。
(a)は外向きフランジとなる段差部16−1,16−2の成形前のプレス成形装置20を示す側面図であり、(b)はこの時のブランク10−2を抜き出して示す側面図である。
(c)は段差部16−1,16−2の成形中のプレス成形装置20を示す側面図であり、(d)はこの時のブランク10−2を示す側面図である。
(e)は段差部16−1,16−2の成形後のプレス成形装置20を示す側面図であり、(f)はこの時の中間成形品10−1を示す側面図である。
図2Eにおいて、
・符号l1は天板11に連続する外向きフランジとなる段差部16−1(16−2)の高さ(mm)であり、
・符号l2は縦壁13aに連続する外向きフランジとなる段差部16−1(16−2)の高さ(mm)であり、
・符号hは縦壁13aの高さ(mm)であり、
・符号θ1は矢印で示すプレス方向と天板11の延設方向とがなす角度(°)であり、
・符号θ2は矢印で示すプレス方向と縦壁13aの延設方向とがなす角度(°)であり、
・符号θ3は矢印で示すプレス方向とフランジ15aの延設方向とがなす角度(°)である。
また、符号θ4は縦壁13aの開き角であり、角度θ4は0度以上でよく、更に望ましくは20度以上であればよい。
本実施形態に係るプレス成形方法では、プレス成形装置20を用い、第1のパンチ24aおよび第1のダイ24bが、プレス成形体10−2の長手方向について、プレス成形品10における外向きフランジとなる段差部16−1,16−2に成形される部分を境とする一方の部分、すなわち段差部16−1,16−2の内側の部分を拘束したまま、第2のパンチ22aおよび第2のダイ23a、第2のパンチ22bおよび第2のダイ23b、第2のパンチ25aおよび第2のダイ26a、第2のパンチ25bおよび第2のダイ26bが、いずれも、プレス成形体10−2との間に隙間を設けずにプレス成形体10−2を拘束したまま、互いに独立して個別に、第1のパンチ24aおよび第1のダイ24bに対して相対的に斜めの方向へ、具体的には、上述したように、プレス成形体10−2における天板11に対する縦壁13a,13bの傾斜角度以上傾斜する方向へ、移動させる(せん断工程)。
以降に参照する図8A〜図23では、パンチおよびダイに関して、第1のパンチ24a−1,第1のダイ24b−1、第2のパンチ22a−1〜3,22b−1〜3,25a−1〜3,25b−1〜3および第2のダイ23a−1〜3,23b−1〜3,26a−1〜3,26b−1〜3の符号を用いるが、「−」記号以降の番号違いは、パンチの外面形状やダイの内面形状のみ相違することを意味する。
図10は、本実施形態に係るプレス成形装置20−1を用いて中間成形品10−3およびプレス成形品10を製造する状況を示す説明図である。
(a)は外向きフランジとなる段差部16−1,16−2の成形前のプレス成形装置20−1を示す斜視図であり、(b)はこの時のブランク10−4を抜き出して示す斜視図である。
(c)は段差部16−1,16−2の成形中のプレス成形装置20−1を示す斜視図であり、(d)はこの時のブランク10−4を示す斜視図である。
(e)は段差部16−1,16−2の成形後のプレス成形装置20−1を示す斜視図であり、(f)はこの時の中間成形品10−3を示す斜視図である。
(a)は外向きフランジとなる段差部16−1,16−2の成形前のプレス成形装置20−1を示す上面図であり、(b)はこの時のブランク10−4を抜き出して示す上面図である。
(c)は段差部16−1,16−2の成形中のプレス成形装置20−1を示す上面図であり、(d)はこの時のブランク10−4を示す上面図である。
(e)は段差部16−1,16−2の成形後のプレス成形装置20−1を示す上面図であり、(f)はこの時の中間成形品10−3を示す上面図である。
(a)は外向きフランジとなる段差部16−1,16−2の成形前のプレス成形装置20−1を示す正面図であり、(b)はこの時のブランク10−4を抜き出して示す正面図である。
(c)は段差部16−1,16−2の成形中のプレス成形装置20−1を示す正面図であり、(d)はこの時のブランク10−4を示す正面図である。
(e)は段差部16−1,16−2の成形後のプレス成形装置20−1を示す正面図であり、(f)はこの時の中間成形品10−3を示す正面図である。
(a)は外向きフランジとなる段差部16−1,16−2の成形前のプレス成形装置20−1を示す側面図であり、(b)はこの時のブランク10−4を抜き出して示す側面図である。
(c)は段差部16−1,16−2の成形中のプレス成形装置20−1を示す側面図であり、(d)はこの時のブランク10−4を示す側面図である。
(e)は段差部16−1,16−2の成形後のプレス成形装置20−1を示す側面図であり、(f)はこの時の中間成形品10−3を示す側面図である。
図14は、本実施形態に係るプレス成形品10を示す斜視図である。
図15Aは外向きフランジとなる段差部16−2を成形した後のプレス成形装置20−2の要部を示す斜視図、図15Bは段差部16−2を形成された中間成形品10−5の要部を示す斜視図、図15Cはプレス成形し品10の外向きフランジ16−2付近を示す斜視図、図15Dは図15CにおけるA矢視図、図15Eは図15CにおけるB矢視図である。
図17は、本実施形態に係るプレス成形装置20−2を用いて中間成形品10−5およびプレス成形品10を製造する状況を示す説明図である。
(a)は外向きフランジとなる段差部16−1,16−2の成形前のプレス成形装置20−2を示す斜視図であり、(b)はこの時のブランク10−6を抜き出して示す斜視図である。
(c)は段差部16−1,16−2の成形中のプレス成形装置20−2を示す斜視図であり、(d)はこの時のブランク10−6を示す斜視図である。
(e)は段差部16−1,16−2の成形後のプレス成形装置20−2を示す斜視図であり、(f)はこの時の中間成形品10−5を示す斜視図である。
(a)は外向きフランジとなる段差部16−1,16−2の成形前のプレス成形装置20−2を示す上面図であり、(b)はこの時のブランク10−6を抜き出して示す上面図である。
(c)は段差部16−1,16−2の成形中のプレス成形装置20−2を示す上面図であり、(d)はこの時のブランク10−6を示す上面図である。
(e)は段差部16−1,16−2の成形後のプレス成形装置20−2を示す上面図であり、(f)はこの時の中間成形品10−5を示す上面図である。
(a)は外向きフランジとなる段差部16−1,16−2の成形前のプレス成形装置20−2を示す正面図であり、(b)はこの時のブランク10−6を抜き出して示す正面図である。
(c)は段差部16−1,16−2の成形中のプレス成形装置20−1を示す正面図であり、(d)はこの時のブランク10−6を示す正面図である。
(e)は段差部16−1,16−2の成形後のプレス成形装置20−2を示す正面図であり、(f)はこの時の中間成形品10−5を示す正面図である。
(a)は外向きフランジとなる段差部16−1,16−2の成形前のプレス成形装置20−2を示す側面図であり、(b)はこの時のブランク10−6を抜き出して示す側面図である。
(c)は段差部16−1,16−2の成形中のプレス成形装置20−2を示す側面図であり、(d)はこの時のブランク10−6を示す側面図である。
(e)は段差部16−1,16−2の成形後のプレス成形装置20−2を示す側面図であり、(f)はこの時の中間成形品10−5を示す側面図である。
これにより、段差部16−1,16−2のせん断成形時に、断面周長差および張り出し形状が緩和されて段差部16−1,16−2への材料の流入を促進でき、段差部16−1,16−2と凸稜線12a,12bとの会合部(伸びフランジ成形部)での割れを効果的に抑制できる。
図21は、本実施形態に係るプレス成形品30を示す斜視図である。
図22Aは外向きフランジとなる段差部16−2を成形した後のプレス成形装置20−3の要部を示す斜視図であり、図22Bは段差部が形成された中間成形品10−7の要部を示す斜視図であり、図22Cはプレス成形品30の外向きフランジ16−2付近を示す斜視図であり、図22Dは図2CにおけるA矢視図であり、図22Eは図22CにおけるB矢視図である。
図24は、本実施形態に係るプレス成形装置20−3を用いて中間成形品10−7およびプレス成形品30を製造する状況を示す説明図である。
(a)は外向きフランジとなる段差部16−1,16−2の成形前のブランク10−8を抜き出して示す斜視図であり、(b)は段差部16−1,16−2の成形中のブランク10−8を示す斜視図であり、(c)は段差部16−1,16−2の成形後の中間成形品10−7を示す斜視図であり、(d)はプレス成形品30を示す斜視図である。
(a)は外向きフランジとなる段差部16−1,16−2の成形前のブランク10−8を抜き出して示す上面図である。
(b)は段差部16−1,16−2の成形中のブランク10−8を示す上面図である。
(c)は段差部16−1,16−2の成形後の中間成形品10−7を示す上面図である。
(a)は外向きフランジとなる段差部16−1,16−2の成形前のブランク10−8を抜き出して示す正面図である。
(b)は段差部16−1,16−2の成形中のブランク10−8を示す正面図である。
(c)は段差部16−1,16−2の成形後の中間成形品10−7を示す正面図である。
(a)は外向きフランジとなる段差部16−1,16−2の成形前のブランク10−8を抜き出して示す側面図である。
(b)は段差部16−1,16−2の成形中のブランク10−8を示す側面図である。
(c)は段差部16−1,16−2の成形後の中間成形品10−7を示す側面図である。
上述の説明では、外フランジを一対有するプレス成形品を例示したが、外フランジを一つのみ有するプレス成形品であってもよい。
さらに、上述の説明では、凸稜線と、縦壁と、凹稜線と、フランジとを一対有する横断面形状を有するプレス成形品を例示したが、凸稜線と、縦壁と、凹稜線と、フランジとを一つのみ有する片ハット型の横断面形状を有するプレス成形品であってもよい。また、そのプレス成形品の外フランジは一つのみであってもよい。
上述の説明では、段差部又は外向フランジの面方向と、天板の面方向とがなす角度が90度超であるプレス成形品を例示したが、90度以下であってもよい。
図4の(b)に示す外形を有するプレス成形体10−2に対して、図30に示す絞り成形による比較例のプレス成形装置(製造装置7)と、図3に示すせん断成形による本発明例のプレス成形装置20とを用いて、図1に示す外形を有するプレス成形品10を製造した。
11 天板
12a,12b 凸稜線
13a,13b 縦壁
14a,14b 凹稜線
15a,15b フランジ
16a,16b 外向きフランジ
Claims (6)
- 所定方向に直交する横断面形状が、天板と、前記天板に凸稜線を介して連続する縦壁と、前記縦壁に凹稜線を介して連続するフランジと、を有する被加工材の、前記所定方向に沿って見た場合の途中位置をせん断変形させることにより、前記天板、前記縦壁、及び前記フランジの何れにも連なる段差部、を形成するせん断工程を有する
ことを特徴とするプレス成形方法。 - 前記せん断工程後、前記段差部の近傍にある不要部を切除することで、前記天板の縁部から、前記凸稜線の縁部、前記縦壁の縁部、前記凹稜線の縁部、そして前記フランジの縁部にかけて連なる外向きフランジを形成する切除工程をさらに有する
ことを特徴とする請求項1に記載のプレス成形方法。 - 前記せん断工程では、
前記被加工材の前記段差部に成形される部分を境とする一方の部分を第1のパンチおよび第1のダイで拘束し、
前記被加工材の前記段差部に成形される部分を境とする他方の部分を第2のパンチおよび第2のダイで拘束し、
さらに、前記第1のパンチおよび前記第1のダイと、前記第2のパンチおよび前記第2のダイとを、前記被加工材との間に隙間無しのまま斜めの方向へ相対的に移動させることによって、前記段差部を成形する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のプレス成形方法。 - 前記斜めの方向は、前記横断面形状における、前記天板の延設方向となす角度、前記縦壁の延設方向となす角度、および、前記フランジの延設方向となす角度、がいずれも20度以上となる方向である
ことを特徴とする請求項3に記載のプレス成形方法。 - 所定方向に直交する横断面形状が、天板と、前記天板に凸稜線を介して連続する縦壁と、前記縦壁に凹稜線を介して連続するフランジと、を有する被加工材を加工することにより、前記天板の縁部から、前記凸稜線の縁部、前記縦壁の縁部、前記凹稜線の縁部、そして前記フランジの縁部にかけて連なる外向きフランジを有するプレス成形品を得るプレス成形装置であって、
前記被加工材の、前記所定方向に沿った途中位置を境とする一方の部分を拘束する第1のパンチ及び第1のダイと;
前記被加工材の、前記途中位置を境とする他方の部分を拘束する第2のパンチ及び第2のダイと;
前記第1のパンチ及び前記第1のダイと、前記第2のパンチ及び前記第2のダイとを、前記被加工材との間に隙間無しのまま斜めの方向へ相対的に移動させることによって、前記途中位置に段差部を形成する駆動部と;
を備えることを特徴とするプレス成形装置。 - 前記斜めの方向は、前記横断面形状における、前記天板の延設方向となす角度、前記縦壁の延設方向となす角度、および、前記フランジの延設方向となす角度、がいずれも20度以上となる方向である
ことを特徴とする請求項5に記載のプレス成形装置。
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