JP7414374B2

JP7414374B2 - プレス成形方法

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Publication number: JP7414374B2
Application number: JP2019175716A
Authority: JP
Inventors: 隆史藤井; 昌宏浄徳
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2019-09-26
Filing date: 2019-09-26
Publication date: 2024-01-16
Anticipated expiration: 2039-09-26
Also published as: JP2021049575A

Description

本発明は、金属板を筒状に成形するプレス成形方法に関する。

筒状の部品をプレス成形する方法として、ＵＯ曲げ成形が知られている（例えば、下記の特許文献１参照）。ＵＯ曲げ成形では、金属板を断面Ｕ字形状にプレス成形（Ｕ曲げ工程）した後、図１０に示すＯ曲げ工程で筒状に成形する。Ｏ曲げ工程では、まず、断面Ｕ字形状の金属板１０１を下型１２０にセットし（図１０（Ａ）参照）、上型１１０を降下させて一対の縦壁部１０１ａの上辺同士を互いに突き合わせる（図１０（Ｂ）参照）。その後、上型１１０をさらに降下させることにより、各縦壁部１０１ａを座屈させて外側に湾曲させ（図１０（Ｃ）参照）、上型１１０の成形面に押し付けることで、断面円形の筒状部品１３０が成形される（図１０（Ｄ）参照）。

また、下記の特許文献２には、異形（非円形）断面の筒状部品をＵＯ曲げにより成形する方法が示されている。具体的には、Ｏ曲げ工程を、断面Ｕ字形状のワークの縦壁部に曲げ部を成形する第一Ｏ曲げ工程（中間曲げ工程）と、縦壁部の端部同士を突き合わせる第二Ｏ曲げ工程（Ｏ曲げ工程）とに分けて行うことで、異形断面の筒状部品のＵＯ曲げ成形を可能としている。

特開２０１４－４６２６号公報特開２０１８－１６１６７８号公報

例えば、長手方向に沿って下向きに凸となるように湾曲した部品を成形する場合、Ｏ曲げ工程の上型の成形面は、断面Ｕ字形状の成形品（Ｕ曲げ成形品）の縦壁部の上辺に沿って湾曲した形状に設計される（図３（Ｂ）参照）。このような上型を降下させると、理論上は、上型のＵ曲げ成形面が成形品の縦壁部の上辺の全域に同時に線接触する。しかし、本発明者らが、実際に、長手方向に沿って下向きに凸となるように湾曲したＵ曲げ成形品にＯ曲げ工程を施したところ、上型の成形面のうち、Ｕ曲げ成形品の角部（縦壁部の上辺の両端の角部）が接触する部分に傷が付いた。このように、Ｏ曲げ工程の金型に傷が付くと、金型の寿命が短くなると共に、成形面の傷がその後の成形品に転写されてしまい、品質が低下する恐れがある。

そこで、本発明は、長手方向に沿って下向きに凸となるように湾曲した筒状部品をＵＯ曲げ成形で形成するにあたり、Ｏ曲げ工程の金型の損傷を防止することを目的とする。

例えば、Ｕ曲げ成形品の一対の縦壁部の上辺の端部に鈍角の角部や曲線部を設ければ、Ｏ曲げ工程において、この鈍角の角部あるいは曲線部が金型の成形面に接触するため、金型の損傷を防止することができる。しかし、Ｕ曲げ成形品の一対の縦壁部の上辺の端部に鈍角の角部あるいは曲線部を設けるために、縦壁部を長手方向に延長すると、コスト増につながる。

そこで、本発明は、長手方向に沿って下向きに凸となるように湾曲した細長形状の底部、及び、前記底部の短手方向両端から上方に立ち上がった一対の縦壁部を有する断面Ｕ字形状のＵ曲げ成形品をプレス成形するＵ曲げ工程と、前記Ｕ曲げ成形品をプレスすることにより、前記一対の縦壁部の端部同士を突き合わせて筒状に成形するＯ曲げ工程とを備えたプレス成形方法であって、前記Ｕ曲げ成形品の一対の縦壁部の上辺に、Ｏ曲げ工程で互いに突き合う突き合わせ線と、前記突き合わせ線に隣接し、前記突き合わせ線の延長線から後退した退避線とを設け、前記突き合わせ線と前記退避線とを、鈍角の角部、あるいは、曲線部を介して連続したプレス成形方法を提供する。

このように、Ｕ曲げ成形品の一対の縦壁部の上辺に、突き合わせ線の延長線から後退した退避線を設ければ、縦壁部を長手方向に延長することなく、突き合わせ線と退避線との間に鈍角の角部や曲線部を設けて、Ｏ曲げ金型の損傷を防止することができる。

Ｕ曲げ成形品の縦壁部の上辺に上記のような退避線を設けた場合、Ｏ曲げ工程において、両縦壁部に設けた退避線同士が互いに突き合わないため、この部分に成形不良が生じる恐れがある。そこで、Ｏ曲げ工程の後、退避線を含む領域を製品部から切断除去する工程を施せば、成形不良が生じた部分を製品から分離することができるため、不良品の発生を回避できる。

以上のように、本発明によれば、長手方向に沿って下向きに凸となるように湾曲した筒状部品をＵＯ曲げ成形で形成するにあたり、Ｏ曲げ工程の金型の損傷を防止することができるため、金型の長寿命化及び成形品の品質向上を図ることができる。

（Ａ）は、本発明の一実施形態に係るプレス成形方法で製造された筒状部品の平面図（Ｂ図のＡ方向から見た図）、（Ｂ）は同側面図（Ａ図のＢ方向から見た図）、（Ｃ）は同断面図（Ｂ図のＣ－Ｃ断面図）である。（Ａ）は、絞り成形品の平面図（Ｂ図のＡ方向から見た図）、（Ｂ）は同側面図（Ａ図のＢ方向から見た図）、（Ｃ）は同断面図（Ｂ図のＣ－Ｃ断面図）である。（Ａ）は、Ｕ曲げ成形品の平面図（Ｂ図のＡ方向から見た図）、（Ｂ）は同側面図（Ａ図のＢ方向から見た図）、（Ｃ）は同断面図（Ｂ図のＣ－Ｃ断面図）である。（Ａ）（Ｂ）は、Ｕ曲げ成形品の上辺の端部付近の拡大図である。（Ａ）～（Ｄ）は、第一Ｏ曲げ工程の手順を示す断面図である。（Ａ）～（Ｃ）は、第二Ｏ曲げ工程の手順を示す断面図である。第二Ｏ曲げ成形品の平面図である。他の実施形態に係るＵ曲げ成形品の上辺の端部付近の拡大図である。さらに他の実施形態に係るＵ曲げ成形品の上辺の端部付近の拡大図である。（Ａ）～（Ｄ）は、従来のＵＯ曲げ成形におけるＯ曲げ工程の断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

本実施形態では、図１に示す筒状部品１の製造方法を示す。この筒状部品１は、車両のリアサスペンションの左右のトレーリングアームとして用いられる。筒状部品１は異形（非円形）断面を有する。本実施形態では、筒状部品１の断面が略矩形であり、かつ、断面形状が長手方向で変化している。具体的に、筒状部品１は、図１（Ｃ）に示すように、底部１ｂと、底部１ｂの幅方向（図中左右方向）両端から上方に立ち上がった一対の側部１ｃと、一対の側部１ｃの上端から幅方向内側に延びる一対の上部１ｄとを有する。一対の上部１ｄの端部同士を突き合わせた突き合わせ部１ａが、溶接部１ｇにより接合されている。底部１ｂと各側部１ｃとの境界には曲げ部（以下、「底曲げ部１ｅ」と言う。）が設けられ、各側部１ｃと各上部１ｄとの境界には曲げ部（以下、「肩曲げ部１ｆ」と言う。）が設けられる。底部１ｂは、長手方向に沿って下向きに凸となるように湾曲している（図１（Ｂ）参照）。図示例では、筒状部品１全体が、図１（Ａ）に示す平面視及び図１（Ｂ）に示す側面視の何れにおいても湾曲している。尚、本明細書では、筒状部品１の長手方向を略水平に配置した状態で、突き合わせ部１ａ側を上方、底部１ｂ側を下方と言うが、これらはプレス成形時の姿勢に基づく方向であり、筒状部品１の使用態様を限定する趣旨ではない。

筒状部品１は、ブランキング工程、絞り成形工程、トリミング工程、Ｕ曲げ工程、Ｏ曲げ工程、溶接工程、及び切断工程を経て製造される。本実施形態では、Ｏ曲げ工程が、第一Ｏ曲げ工程及び第二Ｏ曲げ工程の二段階に分けて行われる。

ブランキング工程では、平板状の金属板を金型で打ち抜くことにより、所定形状のブランク材が形成される。

絞り成形工程では、ブランク材を金型でプレス成形（絞り成形）することにより、図２に示す絞り成形品３を形成する。絞り成形品３は、細長形状の底部１１と、底部１１の短手方向両端から上方に立ち上がった一対の縦壁部１２と、一対の縦壁部１２の上端から外側に延びる一対のフランジ部１３とを有する。底部１１と各縦壁部１２との境界には、底曲げ部１４が設けられる。絞り成形品３の下方部分（底部１１及び底曲げ部１４）の形状は、完成品の筒状部品１の下方部分（底部１ｂ及び底曲げ部１ｅ）の形状と略同一である。

トリミング工程では、絞り成形品３の一対のフランジ部１３を、長手方向に延びる切断線に沿って切断し、トリム品を形成する。本実施形態では、図２（Ａ）に示す切断線Ｍに沿って切断する。尚、トリミング工程は、一回のプレスで行ってもよいし、複数回のプレスに分けて行ってもよい。

Ｕ曲げ工程では、トリム品を金型（図示省略）でプレスして、図３に示す断面略Ｕ字形状のＵ曲げ成形品５を成形する。具体的には、トリム品のフランジ部１３を曲げ成形により立ち上げて、縦壁部１２の略延長面上に配する。以下、縦壁部１２とその延長面上に配したフランジ部１３をまとめて「縦壁部１２」と言う。

Ｕ曲げ成形品５の両縦壁部１２の上辺１２ａには、突き合わせ線１２ｂと退避線１２ｃとが設けられる。図示例では、突き合わせ線１２ｂが、上辺１２ａの長手方向中間部の大部分を占め、退避線１２ｃが、上辺１２ａの長手方向両端部に設けられる。突き合わせ線１２ｂは、後のＯ曲げ工程で互いに突き合う領域である。退避線１２ｃは、突き合わせ線１２ｂの延長線Ｌよりも下方に後退した位置に設けられ、後のＯ曲げ工程で互いに突き合わない領域である。図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、突き合わせ線１２ｂと退避線１２ｃとは鈍角の角部１２ｄを介して連続している。図示例では、退避線１２ｃが直線状を成し、詳しくは、プレス方向と直交する方向の直線状を成している。

第一Ｏ曲げ工程では、図５に示す第一Ｏ曲げ金型４０が用いられる。図３（Ｂ）に鎖線で示すように、第一Ｏ曲げ金型４０の上型４１の下面には、Ｕ曲げ成形品５と略平行に湾曲した凹溝状の成形面４１ａが設けられる。第一Ｏ曲げ工程では、まず、図５（Ａ）に示すように下型４２の凹部４２ａにＵ曲げ成形品５の底部１１をセットした後、上型４１を降下させて、上型４１の成形面４１ａでＵ曲げ成形品５の両縦壁部１２の上辺１２ａを下方に押し込む。これにより、Ｕ曲げ成形品５の一対の縦壁部１２が、上型４１の成形面４１ａにより幅方向内側にガイドされながら内側に傾斜し、両縦壁部１２の上辺１２ａが上型４１に設けられた係止部４１ｂに突き当たる（図５（Ｂ）参照）。このとき、縦壁部１２の上辺１２ａは、上型４１の成形面４１ａに押し付けられながら摺動するが、図３（Ｂ）に示すように上辺１２ａの突き合わせ線１２ｂの両端に鈍角の角部１２ｄを設けているため、この角部１２ｄの接触により上型４１の成形面４１ａが傷つくことを防止できる。

その後さらに上型４１を降下させると、縦壁部１２が上下方向に圧縮されて座屈が生じ、縦壁部１２の中間部が外側に膨出する（図５（Ｃ）参照）。さらに上型４１を降下させると、縦壁部１２の膨出部が上型４１の成形面４１ａに押し付けられ、これにより縦壁部１２の中間部に肩曲げ部１２ｅが成形され、第一Ｏ曲げ成形品６が形成される（図５（Ｄ）参照）。

第二Ｏ曲げ工程では、図６（Ａ）に示す第二Ｏ曲げ金型５０が用いられる。第二Ｏ曲げ工程では、下型５２の凹部５２ａに第一Ｏ曲げ成形品６をセットした後、上型５１を降下させることにより、第一Ｏ曲げ成形品６の縦壁部１２の上辺１２ａが上型５１で下方に押し込まれ、肩曲げ部１２ｅがさらに曲げられて、縦壁部１２の上辺１２ａ同士が突き合う（図６（Ｂ）参照）。その後、上型５１をさらに降下させると、縦壁部１２全体が上型５１の成形面５１ａに押し付けられて、第二Ｏ曲げ成形品７が成形される（図６（Ｃ）参照）。

第二Ｏ曲げ成形品７は、図７に示すように、突き合わせ線１２ｂ同士を突き合せた突き合わせ部７ａを有するが、長手方向両端に設けられた退避線１２ｃ同士は、互いに突き合わずに、隙間を介して対向している。その後の溶接工程で、第二Ｏ曲げ成形品７の突き合わせ部７ａに溶接を施して、溶接部１ｇを形成する（点線参照）。溶接部１ｇは、例えばアーク溶接で形成される。その後の切断工程で、第二Ｏ曲げ成形品７の不要部分を除去する。本実施形態では、第二Ｏ曲げ成形品７のうち、退避線１２ｃを含む領域を製品部から切断除去する。具体的には、例えば、第二Ｏ曲げ成形品７を、長手方向と略直交する面Ｖで切断することで、図中左側端部に設けられた退避線１２ｃを含む筒状領域が製品部から分離される。また、第二Ｏ曲げ成形品７のうち、突き合わせ部７ａが設けられた面に沿った線Ｗで切断することで、図中右側端部に設けられた退避線１２ｃを含む平面状領域が製品部から分離される。尚、製品として特に問題がなければ、突き合わせ部７ａの両端に設けられた退避線１２ｃの一方又は双方を残してもよい。以上により、図１に示す筒状部品１が完成する。

本発明は、上記の実施形態に限られない。以下では、本発明の他の実施形態を説明するが、上記の実施形態と同様の点は説明を省略する。

図８に示す実施形態では、Ｕ曲げ成形品５の縦壁部１２の上辺１２ａに設けた突き合わせ線１２ｂと退避線１２ｃとを、曲線部１２ｆを介して滑らかに連続している。曲線部１２ｆは、例えば、曲線部１２ｆよりも下方に曲率中心Ｏ１を有する半径Ｒ１の円弧で形成される。曲線部１２ｆは、円弧に限らず、楕円や対数曲線等であってもよい。尚、退避線１２ｃのうち、突き合わせ線１２ｂと反対側の端部は、通常は金型に接触しないと考えられるが、プレス時の変形等により金型と接触する懸念がある場合は、この端部にも曲線部を設けてもよい。

図９に示す実施形態では、退避線１２ｃ自体を曲線で形成し、突き合わせ線１２ｂと滑らかに連続している。図示例では、退避線１２ｃと突き合わせ線１２ｂとが、退避線１２ｃを延長した曲線部１２ｆを介して滑らかに連続している。このときの退避線１２ｃ及び曲線部１２ｆは、例えば、退避線１２ｃよりも下方に曲率中心Ｏ２を有する半径Ｒ２の円弧で形成される。退避線１２ｃ及び曲線部１２ｆは、円弧に限らず、楕円や対数曲線等であってもよい。また、退避線１２ｃと曲線部１２ｆとが異なる曲線であってもよい。

以上の実施形態では、退避線１２ｃをトリミング工程で形成する場合を示したが、これに限らず、例えば、退避線１２ｃの一部または全部を、ブランキング工程で形成してもよい。上記の実施形態では、図２（Ｂ）に示すように、絞り成形品３が長手方向に沿って下向きに凸となるように湾曲していることで、長手方向端部付近では、トリミング工程における金型の抜き方向とフランジ部１３の面方向とが直交せず、退避線１２ｃを精度よく形成できない恐れがある。従って、長手方向端部の退避線１２ｃの一部または全部を、トリミング工程ではなく、ブランキング工程で形成すれば、退避線１２ｃを精度よく形成することができる。例えば、ブランキング工程で退避線１２ｃを形成し、トリミング工程で突き合わせ線１２ｂを形成することができる。あるいは、ブランキング工程で、図４、図８及び図９に示す側辺１２ｇ及びこれに連続する退避線１２ｃの一部（これらの間に曲線部を形成する場合はその曲線部）を形成し、トリミング工程で、突き合わせ線１２ｂ、退避線１２ｃの残りの部分、及びこれらの間の角部１２ｄ又は曲線部１２ｆを形成してもよい。

また、筒状部品１の製造工程は上記に限られない。例えば、Ｏ曲げ工程を二工程（第一Ｏ曲げ工程及び第二Ｏ曲げ工程）に分けずに、一工程で行ってもよい。あるいは、第一Ｏ曲げ工程を多段階に分けて行ってもよい。また、特に必要がなければ、絞り成形工程、トリミング工程、及び切断工程の何れか一つあるいは複数の工程を省略してもよい。

また、以上の実施形態では、本発明に係る筒状部品１が車両のトレーリングアームである場合を示したが、これに限られない。例えば、左右のトレーリングアームを連結する中間ビームや、ピラーツーピラーメンバ、あるいは、ドアのインパクトビーム等の筒状部品に、本発明を適用することができる。

１筒状部品
１ａ突き合わせ部
１ｇ溶接部
３絞り成形品
５Ｕ曲げ成形品
６第一Ｏ曲げ成形品
７第二Ｏ曲げ成形品
１１底部
１２縦壁部
１２ａ上辺
１２ｂ突き合わせ線
１２ｃ退避線
１２ｄ角部
１２ｆ曲線部
１３フランジ部
４０第一Ｏ曲げ金型
５０第二Ｏ曲げ金型
Ｌ（突き合わせ線の）延長線
Ｍ切断線

Claims

長手方向に沿って下向きに凸となるように湾曲した細長形状の底部、及び、前記底部の短手方向両端から上方に立ち上がった一対の縦壁部を有する断面Ｕ字形状のＵ曲げ成形品をプレス成形するＵ曲げ工程と、前記Ｕ曲げ成形品をプレスすることにより、前記一対の縦壁部の端部同士を突き合わせて筒状に成形するＯ曲げ工程とを備えたプレス成形方法であって、
前記Ｕ曲げ成形品の一対の縦壁部の上辺に、Ｏ曲げ工程で互いに突き合う突き合わせ線と、前記突き合わせ線に隣接し、前記突き合わせ線の延長線よりも下方に後退し、Ｏ曲げ工程で互いに突き合わずに隙間を介して対向する退避線とを設け、
前記突き合わせ線と前記退避線とを、鈍角の角部、あるいは、曲線部を介して連続したプレス成形方法。
Ｏ曲げ工程の後、前記退避線を含む領域を製品部から切断除去する工程を有する請求項１に記載のプレス成形方法。