JP7509278B1 - Press molding method, manufacturing method of press molded product, intermediate molded product, and press molding die - Google Patents
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Abstract
【課題】天板部と縦壁部とを具え、天板部の長手方向に段差面を有するプレス成形品のしわを防止できる技術を提供する。
【解決手段】天板部と、天板部の幅方向に稜線部を介して天板部と接続する縦壁部と、を具え、前記天板部が、長手方向の凸曲げおよび凹曲げにより、上段側の第一天板面、段差面および下段側の第二天板面を有する、プレス成形品のプレス成形方法であって、金属板ブランクを、中間形状の中間成形品にプレス成形する第一成形工程と、前記中間成形品を、前記プレス成形品に成形する第二成形工程と、を含み、前記中間成形品は、前記プレス成形品の、前記第二天板面および前記縦壁部の境界となる下段稜線と前記段差面の麓線とのなす第一交点がプレス方向で前記第一天板面側に移動した付加形状を有するものである。
【選択図】図1
A technology is provided that can prevent wrinkles in a press-formed product that has a top plate portion and a vertical wall portion and has a stepped surface in the longitudinal direction of the top plate portion.
[Solution] A press-forming method for a press-formed product comprising a top plate portion and a vertical wall portion connected to the top plate portion in the width direction of the top plate portion via a ridge portion, wherein the top plate portion has a first top plate surface on the upper side, a step surface and a second top plate surface on the lower side by convex and concave bending in the longitudinal direction, the method including a first forming process in which a metal plate blank is press-formed into an intermediate formed product of an intermediate shape, and a second forming process in which the intermediate formed product is formed into the press-formed product, wherein the intermediate formed product has an additional shape in which a first intersection between a lower ridge line, which is the boundary between the second top plate surface and the vertical wall portion of the press-formed product, and a base line of the step surface has moved toward the first top plate surface in the press direction.
[Selected Figure] Figure 1
Description
本発明は天板部と縦壁部とを有し、天板部が長手方向の凸凹曲げにより段差を有するプレス成形品のプレス成形方法、そのプレス成形品の製造方法、中間成形品およびプレス成形に用いるプレス成形金型に関する。 The present invention relates to a press molding method for a press molded product having a top plate portion and a vertical wall portion, in which the top plate portion has a step due to uneven bending in the longitudinal direction, a manufacturing method for the press molded product, an intermediate molded product, and a press molding die used for press molding.
天板面と縦壁の境界に凸部と凹部がある金属部品をプレス成形する際の不具合として、凸部と凹部の近傍で起こるしわがある。たとえば、図4や図5のように天板部10に段差面12がある金属部品(プレス成形品1)をプレス成形する場合、一般に天板部10をパッドで押さえた状態で縦壁部20を、さらには、フランジ30を成形するフォーム成形が用いられることが多い。この時、図4(b)の拡大図に示すように上段天板面11と縦壁部20との境界(上段稜線11a)で曲げられた材料と、段差面12と縦壁部20の境界(側稜線21a)で曲げられた材料が凸曲げ2と凹曲げ3の近傍の縦壁部20に集まる。材料の流れ込み方向Mを矢印で示す。そのため、縦壁部20にしわDが発生する。これはフランジがない図5のような金属部品(プレス成形品1)でも同様である。
When press-molding a metal part having a convex portion and a concave portion at the boundary between the top plate surface and the vertical wall, a problem occurs in that wrinkles occur near the convex portion and the concave portion. For example, when press-molding a metal part (press-molded product 1) having a
図6のような連続する凸曲げ2と凹曲げ3がそれぞれ天板部10と縦壁部20とに跨って形成される金属部品(プレス成形品1)をプレス成形する場合、フランジ部30を金型で先に挟さんで拘束した状態で天板部10と縦壁部20を成形するドロー成形が用いられることが多い。この時、上段天板面11と段差面12の境界(頂線12a)で曲げられた材料と、手前側縦壁面21と段差面12の境界(側稜線21a)で曲げられた材料が凸曲げ2と凹曲げ3の近傍の段差面12に集まり、しわが発生する。材料の流れ込み方向Mを矢印で示す。そのため、段差面12にしわDが発生する。
When press-molding a metal part (press-molded product 1) in which
従来から、このようなしわを防止する技術が開発されている。たとえば、特許文献1には、天板面と縦壁の境界に予めビードを成形しておくことで天板面の剛性を高め、しわ懸念部に材料が集まることを防止する技術が開示されている。また、特許文献2には、しわ懸念部の金属板を金型で挟んで保持した状態でプレス成形することでしわを抑制する技術が開示されている。特許文献3には、しわ懸念部に凸形状をあえて設けることで材料余りを吸収し、次工程でそれを潰すことでしわを防止する技術が開示されている。
Technologies for preventing such wrinkles have been developed in the past. For example,
しかしながら、上記従来技術には、以下のような課題があった。
すなわち、特許文献1に記載の技術では、天板面やフランジなどの材料を変形させる必要がない部位の剛性を高め、そこに材料が寄ることを防ぐことでしわを防止する。しかし、本発明が対象とするしわは、縦壁や段差面のような材料を変形させて成形する過程で起こるため、有効な対策とはならない。
However, the above-mentioned conventional techniques have the following problems.
That is, the technology described in
特許文献2に記載の技術は、フランジのように比較的平坦な形状の部位であれば材料を金型で拘束しながら成形することが容易である。しかし、本発明が対象とするしわは立体的な形状の縦壁や段差面であるため、プレス成形中に金型で拘束することはできない。
The technology described in
特許文献3に記載の技術は、凸形状をしわ懸念部に設けることは余った材料を吸収できるため有効である。しかしながら、その凸形状を平坦に潰すことが難しい場合がある。板厚が数ミリ程度の金属板は板面内で圧縮変形を受けると容易に座屈してしまうので、平坦に潰すには吸収した材料を周囲に引き出してやる必要がある。ただし、一般的なプレス成形では製品の高さ方向に金型をスライドさせて金属板を成形する構造上、高さ方向に材料を動かすことは容易であるが、高さ方向と異なる方向に材料を動かすのは難しい。そのため、本発明が対象とするしわのように高さ方向とは異なる方向に材料が余る場合は平坦に潰すことは困難である。
The technology described in
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、天板部と縦壁部とを具え、天板部の長手方向に段差面を有するプレス成形品のしわを防止できる技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above, and aims to provide a technology that can prevent wrinkles in press-molded products that have a top plate portion and a vertical wall portion and have a stepped surface in the longitudinal direction of the top plate portion.
上記課題を有利に解決する本発明にかかるプレス成形方法は、天板部と、天板部の幅方向に稜線部を介して天板部と接続する縦壁部と、を具え、前記天板部が、長手方向の凸曲げおよび凹曲げにより、上段側の第一天板面、段差面および下段側の第二天板面を有する、プレス成形品のプレス成形方法であって、金属板ブランクを、中間形状の中間成形品にプレス成形する第一成形工程と、前記中間成形品を、前記プレス成形品に成形する第二成形工程と、を含み、前記中間成形品は、前記プレス成形品の、前記第二天板面および前記縦壁部の境界となる下段稜線と前記段差面の麓線とのなす第一交点がプレス方向で前記第一天板面側に移動した付加形状を有することを特徴とする。 The press forming method of the present invention, which advantageously solves the above problem, is a press forming method for a press-formed product comprising a top plate portion and a vertical wall portion connected to the top plate portion via a ridge portion in the width direction of the top plate portion, the top plate portion having a first top plate surface on the upper side, a step surface, and a second top plate surface on the lower side by longitudinal convex bending and concave bending, the method including a first forming step of press-forming a metal sheet blank into an intermediate formed product having an intermediate shape, and a second forming step of forming the intermediate formed product into the press-formed product, the intermediate formed product having an additional shape in which a first intersection between a lower ridge line, which is the boundary between the second top plate surface and the vertical wall portion, and a foot line of the step surface of the press-formed product has been moved toward the first top plate surface in the press direction.
なお、本発明にかかるプレス成形方法は、
(a)前記中間成形品は、移動した前記第一交点が前記段差面と前記縦壁面とのなす側稜線上にあること、
(b)さらに、前記プレス成形品の縦壁部が、前記天板部の凸曲げおよび凹曲げに連続するそれぞれ凸曲げおよび凹曲げにより、手前側の第一縦壁面、前記天板部と共通する段差面および奥側の第二縦壁面を有し、前記中間成形品は、前記第二天板面および前記第二縦壁面の境界となる下段稜線と前記段差面の麓線とのなす第一交点が、さらに、前記第二縦壁面の延長面上で前記段差面上となる位置、または、より前記第一縦壁面側に離れた前記段差面上の位置に移動した付加形状を有すること、
(c)前記付加形状は、さらに、前記下段稜線上の第二交点および前記麓線上の第三交点を持つこと、
(d)前記段差面近傍の前記第一天板面と前記第二天板面とのプレス方向での距離Hに対する、中間成形品における前記第一交点のプレス方向移動距離hの比ΔHが9~100%の範囲にあること、
などがより好ましい解決手段になり得る。
In addition, the press molding method according to the present invention is
(a) the intermediate molded product has the first intersection point moved to a side edge line formed by the step surface and the vertical wall surface;
(b) Furthermore, the vertical wall portion of the press-molded product has a first vertical wall surface on the front side, a step surface common to the top plate portion, and a second vertical wall surface on the rear side due to convex and concave bendings that are continuous with the convex and concave bendings of the top plate portion, respectively, and the intermediate molded product has an additional shape in which a first intersection between a lower ridge line that is the boundary between the second top plate surface and the second vertical wall surface and a foot line of the step surface is further moved to a position on the step surface on an extension surface of the second vertical wall surface, or to a position on the step surface further away from the first vertical wall surface.
(c) the additional shape further has a second intersection point on the lower ridge line and a third intersection point on the foothill line;
(d) a ratio ΔH of a press direction movement distance h of the first intersection in the intermediate molded product to a distance H in the press direction between the first top plate surface and the second top plate surface near the step surface is in the range of 9 to 100%;
This may be a more preferable solution.
上記課題を有利に解決する本発明にかかるプレス成形品の製造方法は、上記いずれかのプレス成形方法を用いて、金属ブランクからプレス成形によりプレス成形品を得ることを特徴とする。 The method for producing a press-formed product according to the present invention, which advantageously solves the above problem, is characterized in that a press-formed product is obtained by press-forming a metal blank using any of the press-forming methods described above.
上記課題を有利に解決する本発明にかかる中間成形品は、天板部と、天板部の幅方向に稜線部を介して天板部と接続する縦壁部と、を具え、前記天板部が、長手方向の凸曲げおよび凹曲げにより、上段側の第一天板面、段差面および下段側の第二天板面を有する、プレス成形品の中間成形品であって、前記プレス成形品の、前記第二天板面および前記縦壁部の境界となる下段稜線と前記段差面の麓線とのなす第一交点がプレス方向で前記第一天板面側に移動した付加形状を有することを特徴とする。 The intermediate molded product of the present invention, which advantageously solves the above problem, is an intermediate molded product of a press-molded product, which comprises a top plate portion and a vertical wall portion connected to the top plate portion via a ridge portion in the width direction of the top plate portion, and the top plate portion has a first top plate surface on the upper side, a step surface, and a second top plate surface on the lower side due to convex and concave bending in the longitudinal direction, and is characterized in that the press-molded product has an additional shape in which a first intersection between the lower ridge line, which is the boundary between the second top plate surface and the vertical wall portion, and the foot line of the step surface has moved toward the first top plate surface in the press direction.
なお、本発明にかかる中間成形品は、
(e)移動した前記第一交点が前記段差面と前記縦壁面とのなす側稜線上にあること、
(f)さらに、前記プレス成形品の縦壁部が、前記天板部の凸曲げおよび凹曲げに連続するそれぞれ凸曲げおよび凹曲げにより、手前側の第一縦壁面、天板部と共通する段差面および奥側の第二縦壁面を有し、前記第二天板面および前記第二縦壁部のなす下段稜線と前記段差面の麓線とのなす前記第一交点が、さらに、前記第二縦壁面の延長面上で前記段差面上となる位置、または、より前記第一縦壁面側に離れた前記段差面上の位置に移動した付加形状を持つこと、
などがより好ましい解決手段になり得る。
The intermediate molded product according to the present invention is
(e) the moved first intersection point is on a side edge line formed by the step surface and the vertical wall surface;
(f) Furthermore, the vertical wall portion of the press-molded product has a first vertical wall surface on the front side, a step surface common to the top plate portion, and a second vertical wall surface on the back side due to convex and concave bendings that are continuous with the convex and concave bendings of the top plate portion, and the first intersection between the lower ridge line formed by the second top plate surface and the second vertical wall portion and the foot line of the step surface is further moved to a position on the step surface on the extension plane of the second vertical wall surface, or to a position on the step surface further away from the first vertical wall surface,
This may be a more preferable solution.
上記課題を有利に解決する本発明にかかるプレス成形金型は、天板部と、天板部の幅方向に稜線部を介して天板部と接続する縦壁部と、を具え、前記天板部が、長手方向の凸曲げおよび凹曲げにより、上段側の第一天板面、段差面および下段側の第二天板面を有する、プレス成形品を製造する際に、金属ブランクを中間形状の中間成形品にプレス成形するためのプレス成形金型であって、
前記中間成形品が、前記プレス成形品の、前記第二天板面および前記縦壁部の境界となる下段稜線と前記段差面の麓線とのなす第一交点をプレス方向で前記第一天板面側に移動させた付加形状を有するように形成されたことを特徴とする。
The press-molding die according to the present invention, which advantageously solves the above-mentioned problems, comprises a top plate portion and a vertical wall portion connected to the top plate portion via a ridge portion in the width direction of the top plate portion, and the top plate portion has a first top plate surface on the upper side, a step surface, and a second top plate surface on the lower side by convex bending and concave bending in the longitudinal direction. The press-molding die is used for press-molding a metal blank into an intermediate molded product having an intermediate shape when manufacturing a press-molded product,
The intermediate molded product is characterized in that it is formed to have an additional shape in which a first intersection between a lower ridge line, which is the boundary between the second top plate surface and the vertical wall portion of the press-molded product, and a foot line of the step surface is moved toward the first top plate surface in the press direction.
なお、本発明にかかるプレス成形金型は、
(g)前記中間成形品は、移動した前記第一交点が前記段差面と前記縦壁面とのなす側稜線上にあること、
(h)さらに、前記プレス成形品の縦壁部が、前記天板部の凸曲げおよび凹曲げに連続するそれぞれ凸曲げおよび凹曲げにより、手前側の第一縦壁面、天板部と共通する段差面および奥側の第二縦壁面を有し、前記中間成形品が、前記第二天板面および前記第二縦壁面の境界となる下段稜線と前記段差面の麓線とのなす第一交点を、さらに、前記第二縦壁面の延長面上で前記段差面上となる位置、または、より前記第一縦壁面側に離れた前記段差面上の位置に移動させた付加形状を有するように形成されたこと、
などがより好ましい解決手段になり得る。
In addition, the press molding die according to the present invention is
(g) the intermediate molded product has the first intersection point moved to a side edge line formed by the step surface and the vertical wall surface;
(h) further, the vertical wall portion of the press-molded product has a first vertical wall surface on the front side, a step surface common to the top plate portion, and a second vertical wall surface on the rear side, which are formed by convex and concave bendings respectively continuing from the convex and concave bendings of the top plate portion, and the intermediate molded product is formed to have an additional shape in which a first intersection between a lower ridge line, which is the boundary between the second top plate surface and the second vertical wall surface, and a base line of the step surface is further moved to a position on the step surface on an extension surface of the second vertical wall surface, or to a position on the step surface further away from the first vertical wall surface;
This may be a more preferable solution.
本発明にかかるプレス成形方法、プレス成形品の製造方法、中間成形品およびプレス成形金型によれば、天板部の高さが変化する段差部近傍の縦壁部や段差面のしわを防止することができる。 The press molding method, manufacturing method for press molded products, intermediate molded products, and press molding dies of the present invention can prevent wrinkles in the vertical wall portions and step surfaces near the step portions where the height of the top plate changes.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための形状や方法を例示するものであり、構成を下記のものに特定するものでない。すなわち、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。 The following describes in detail the embodiments of the present invention with reference to the drawings. Note that the following embodiments are merely examples of shapes and methods for embodying the technical ideas of the present invention, and do not limit the configuration to those described below. In other words, the technical ideas of the present invention can be modified in various ways within the technical scope described in the claims.
図1は、本実施形態にかかる製品形状1のプレス成形方法を説明するための概略図である。図2は、本実施形態にかかる製品形状3のパターン1のプレス成形方法を説明するための概略図である。図3は、本実施形態にかかる製品形状3のパターン2のプレス成形方法を説明するための概略図である。製品形状2は図5に示すように製品形状1からフランジ部30を除いたものである。また、製品形状3からフランジ部30を除いたものも対象とする。
Figure 1 is a schematic diagram for explaining the press molding method of
本実施形形態では、製品形状1のプレス成形品1は、天板部10とその天板部10の幅方向に稜線部を介して天板部10と接続する縦壁部20と、縦壁部20の天板部と異なる縁に接続し延伸するフランジ部30とを具える。天板部10は、その長手方向に凸曲げ2および凹曲げ3により、上段天板面11、段差面12および下段天板面13を有する。上段天板面11と段差面12との境界に頂線12aを持ち、段差面12と下段天板面13との境界に麓線12bを持つ。上段天板面11と縦壁部20との境界に上段稜線11aを持つ。段差面12と縦壁部20との境界に側稜線21aを持つ。下段天板面11と縦壁部20との境界に下段稜線13aを持つ。
In this embodiment, the press-molded
本実施形態では、製品形状3のプレス成形品1は、製品形状1の天板部10形状に加えて、縦壁部20が、天板部10の凸曲げ2および凹曲げ3にそれぞれ連続した凸曲げ2および凹曲げ3により、手前側縦壁面21、共通する段差面12および奥側縦壁面22を有する。手前側縦壁面21と段差面12との境界に側稜線21aを持ち、段差面12と奥側縦壁面22との境界に谷線22aを持つ。上段稜線11aは上段天板面11と手前側縦壁面21との境界であり、下段稜線13aは下段天板面13と奥側縦壁面22との境界である。
In this embodiment, in addition to the shape of the
本実施形態のプレス成形方法では、金属板のブランクを、中間成形工程(第一成形工程)と、製品成形工程(第二成形工程)との2工程を含むプレス成形を行う。そして、製品形状のプレス成形品1を製造する。中間形状の中間成形品100の例を図1(a)、図2(a)および図3(a)に示す。
In the press forming method of this embodiment, a metal sheet blank is press formed through two steps, an intermediate forming step (first forming step) and a product forming step (second forming step). Then, a press-formed
本実施形態を示す各図において、形状を表す各面間の境界は線で示すが、実際のプレス成形品1では丸みが付与されている。この丸みについては、金属板に割れが起こらなければ境界となる曲面の曲率半径は小さくするなど、製品形状での丸みも考慮して、任意で決めてもよい。引張強度が590MPa以下の金属板であれば曲率半径は曲面の内側表面が2mm以上となるようにすると割れが起こりにくく好ましい。一方、引張強度が590MPaを越える金属板であれば同じく曲率半径を4mm以上とすると割れが起こりにくく好ましい。曲率半径の上限は特に規定しないが、10mmを越える曲率半径にすると金属部品(プレス成形品1)の形状から変更する中間形状(中間成形品100)の部位(付加形状9)が広範囲に及ぶため、座面などの機能上必要な部位と干渉するおそれがある。
In each figure showing this embodiment, the boundaries between the surfaces that represent the shape are shown by lines, but the actual press-formed
本実施形態では、プレス成形品1の下段稜線13aと麓線12bとの交点を第一交点5とする。この第一交点5では、幅方向に凸曲げと長手方向に凹曲げが生じる。中間成形品100では、この交点をプレス方向、つまり、製品高さ方向HDに、上段天板面11側に移動させた第一交点6を含む付加形状9を形成させる。具体的には、製品形状1の場合には、図1(a)~(c)に示すように、付加形状9は、プレス成形品1の第一交点5を側稜線21a上で上段天板面11側に移動させた中間成形品100の第一交点6、下段稜線13a上の第二交点7および麓線12b上の第三交点8を繋ぐ線分で構成することができる。なお、線分は直線でも曲線でもよく、第一交点は側稜線近傍の段差面12上であってもよい。製品形状2では、製品形状1と比較してフランジがないだけであるので、中間成形品100の付加形状9は同様に形成できる。
In this embodiment, the intersection of the
また、製品形状3のパターン1では、図2(a)および(b)に示すように、付加形状9は、プレス成形品1の第一交点5を段差面12内で上段天板面11側および手前側縦壁面21側に移動させた中間成形品100の第一交点6、下段稜線13a上の第二交点7および麓線12b上の第三交点8を繋ぐ線分で構成することができる。なお、線分は直線でも曲線でもよい。また、付加形状9は、段差面12上で第一交点6を含み手前側縦壁面21に平行な段差面12上の凹曲げ3、および、奥側縦壁面22上で第二交点7を含み段差面に平行な凹曲げ3によって形成される。
In addition, in
さらに、製品形状3のパターン2では、図3(a)および(b)に示すように、付加形状9は、プレス成形品1の第一交点5を段差面12内で奥側縦壁面22に平行に上段天板面11側に移動させた中間成形品100の第一交点6、下段稜線13a上の第二交点7および麓線12b上の第三交点8を繋ぐ線分で構成することができる。なお、線分は直線でも曲線や直線と曲線を組み合わせた形状でもよい。形状設計が容易で金型の形状管理が容易な直線の方がより好ましい。
Furthermore, in
移動する第一交点6の製品高さ方向HD、つまり、プレス方向の距離hの、段差面12近傍の天板面11、13間のプレス方向距離Hに対する割合ΔH(%)は、9~100%の範囲にあることが好ましい。ΔHが100%とは、付加形状9の第一交点6が上段天板面11の稜線凸部4、つまり、上段稜線11aと頂線12aの交点にあることを示す。ここで、天板面11、13間のプレス方向距離Hは、中間成形品100の頂線12aと麓線12bとの高さの差とすることができる。
The ratio ΔH (%) of the product height direction HD of the moving
プレス成形品1と中間成形品100とで天板面11、13間のプレス方向距離Hが同一でなくとも、プレス成形品にしわや割れがない限り許容できる。中間成形品100のHがプレス成形品1のHより大きすぎると、製品成形工程でしわになりやすい。一方、中間成形品100のHがプレス成形品1のHより小さすぎると、割れやすくなる。
Even if the press direction distance H between the top plate surfaces 11, 13 of the press-molded
本実施形態では、中間成形品100のフランジ部30の高さ位置は、製品高さ方向で、中間成形品100での下段天板面と同じ高さ位置からプレス成形品1でフランジ部30となる高さ位置の間から選択できる。実際のプレス部品では、より複雑な形状をしており、1回あたりのプレス荷重の分散を図ったり、フランジ部近傍の他の形状、たとえば、ビードや座面などをしわや割れなく成形したりするために適宜選択できる。
In this embodiment, the height position of the
発明者らは、本実施形態にかかるしわ抑制のメカニズムを以下のように考えている。
<製品形状1>
図1(d)に示す製品形状1の金属部品(プレス成形品1)を例にあげると、図1(a)に示す中間形状の中間成形品100は凹曲げ3によって形成されたプレス成形品1の第一交点5の凹部に替えて、付加形状9の第一交点6と第二交点7を結ぶ稜線部が設けられている。このことにより、プレス成形品1を金属板のブランクから1工程で成形した場合に、縦壁部20にしわを起こす材料流れMは、中間成形工程で、この付加形状9の稜線部に引っ張られ、付加形状9の稜線部に材料流れMが分配される。この付加形状9は後の製品成形工程でプレス成形品1の第一交点5まで凹曲げ3が施される。1工程で金属板のブランクからプレス成形品1を成形する場合に比較して、上記のように2工程で成形することにより以下のようにしわ抑制効果が期待できる。
The inventors believe that the mechanism of wrinkle suppression according to this embodiment is as follows.
<
Taking the metal part (press-formed product 1) of the
まず、図7を用いて稜線の方向の材料の長さを中間成形品100とプレス成形品1とで比較する。中間成形品100の付加形状9の稜線の長さY1-Y1’はプレス成形品1の加工後に対応する長さY2-X2-Y2’に比べて短い。そのため材料は伸ばされ、材料余りは発生しない。この稜線の方向は特許文献3の問題点で述べたように高さ方向(プレス方向HD)とは異なる方向のため、従来工法ではしわの対策が難しい方向である。一方、プレス方向HDの断面で比較すると、中間成形品100の付加形状9の線分X1-X1”-X1’はプレス成形品1のX2-X2’よりも長い。しかし、この方向はプレス成形で材料を引っ張りやすい方向であるため、材料余りを分散させることが容易である。これらの利点はフランジがない図5の製品形状2の金属部品(プレス成形品)でも同様である。
First, the length of material in the ridge direction is compared between the
<製品形状3>
図2(c)や図3(c)に示す製品形状3の金属部品(プレス成形品)に関しても同様である。図2(a)や図3(a)に示す中間形状の中間成形品100を中間成形工程で成形することでしわを抑制できる。中間成形品100の付加形状9の第一交点6は、金属部品の高さ方向(プレス方向HD)で、プレス成形品1の第一交点5よりも上段天板面11側に移動した位置にあればよい。プレス成形品の第一交点5と稜線凸部4とを結ぶ線上に付加形状の第一交点を置くパターン1や、単純にプレス成形品1の第一交点5の上方(金属部品の高さ方向)の段差面上に付加形状の第一交点6を設けるパターン2などでもよい。パターン1、2のしわ抑制効果は上記製品形状1と同様である。パターン1がしわ対策として好ましい。その一方で、パターン1は、奥側縦壁面22とフランジ部30の形状も変わることは留意する必要がある。例えばフランジ部にスポット溶接の打点があり、要求される寸法精度が高い場合はフランジ部を2工程で成形することは避けるべきである。可能であれば、金属部品(プレス成形品)の形状をパターン1や2の中間形状そのものとしてもよい。
<
The same is true for the metal part (press-molded product) of the
<鋼種および板厚>
本実施形態で用いる金属板は、引張強度が270~1800MPaの範囲にあり、板厚が0.6~4.0mmの範囲にある鋼板であることが好ましい。引張強度が270MPa未満や板厚が0.6mm未満の金属材料に本実施形態を適用することを否定するものではない。しかしながら、一般的な自動車や家電などの部品で引張強度や板厚が上記を下回る金属部品は少ない。引張強度1800MPaを越える金属板は延性に乏しいため、本実施形態の第二成形工程で稜線部を製品形状に再成形する際に割れが発生しやすくなるおそれがある。板厚が4.0mmを越える金属板は本実施形態の第二成形工程での加工荷重が高くなるため、金型が凹むなどの損傷をしやすくなるおそれがある。
<Steel type and plate thickness>
The metal plate used in this embodiment is preferably a steel plate having a tensile strength in the range of 270 to 1800 MPa and a plate thickness in the range of 0.6 to 4.0 mm. This does not deny the application of this embodiment to metal materials having a tensile strength of less than 270 MPa or a plate thickness of less than 0.6 mm. However, there are few metal parts in general automobiles and home appliances whose tensile strength and plate thickness are below the above. Metal plates with a tensile strength exceeding 1800 MPa have poor ductility, so there is a risk that cracks will easily occur when the ridgeline portion is reshaped into the product shape in the second forming step of this embodiment. Metal plates with a plate thickness exceeding 4.0 mm will be subject to a high processing load in the second forming step of this embodiment, so there is a risk that the mold will be easily damaged, such as being dented.
検討に用いたプレス成形品の寸法例を図8に示す。各面の境界は金属板の割れを防止する目的で、製品外側に凸となる境界は、製品の内面曲率半径5mmの曲面とし、凹となる境界は、製品の外面曲率半径6mmの曲面とした。なお、中間成形品の各面の境界も同様の曲率半径とした。用いた材料の板厚、機械特性を表1にまとめた。 Figure 8 shows an example of the dimensions of the press-formed product used in the study. In order to prevent cracks in the metal plate, the boundaries of each surface were curved such that the convex boundaries on the outside of the product had an inner surface curvature radius of 5 mm, and the concave boundaries had an outer surface curvature radius of 6 mm. The boundaries of each surface of the intermediate formed product also had the same radius of curvature. The plate thickness and mechanical properties of the materials used are summarized in Table 1.
比較例は、金属板ブランクを1回の成形工程で製品形状のプレス成形品に成形した。発明例は、上記実施形態に示した中間成形工程および製品成形工程の2回の成形工程で製品形状のプレス成形品に成形した。中間成形工程について、製品形状1および2はフォーム成形とし、製品形状3はドロー成形とした。また、製品成形工程は、いずれの製品形状もフォーム成形とした。
In the comparative example, a metal sheet blank was formed into a press-formed product of the product shape in a single forming process. In the invention example, a press-formed product of the product shape was formed in two forming processes, the intermediate forming process and the product forming process shown in the above embodiment. In the intermediate forming process,
製品形状1および2について、検討結果を表2にまとめた。天板部の段差、つまり、上段天板面11と下段天板面13とのプレス方向での距離Hは、10mmと8mmとの2水準とした。中間成形品100の第一交点6のプレス成形品1の第一交点5からのプレス方向での移動距離hのHに対する比率ΔH(%)を表2に示す値で変化させて、プレス成形した。表2中のLAはプレス成形品1の第一交点5と中間成形品の第二交点7との距離であり、LBはプレス成形品1の第一交点5と中間成形品の第三交点8との距離である。
The results of the study on
しわは2項目で評価した。一つ目は最終工程後のしわ懸念部の板厚増加率とした。板厚増加率は35%以上を不可とした。金属板をプレス金型で成形する際、上型と下型の間には金属板の板厚分の隙間(クリアランス)を設け、板厚方向に金属板を圧縮することは避けることが一般的である。板厚が増加すると金型に設けた隙間以上の厚みとなってしまうので、あまりに厚みが大きくなると金型に問題が起こる可能性がある。35%未満であれば金属板を圧縮する力に比べて金型の強度が十分大きいので、金型が凹んだり破損したりする問題は起こりにくい。一方、35%以上ではそれらの問題が起こりやすい。二つめは最終工程後の製品外観での評価とした。金属板が板面外に座屈してしわが折り重なる場合や、重なりはしないが座屈が起こっている場合は×、それ以外は○とした。 Wrinkles were evaluated based on two criteria. The first was the increase in thickness of the area where wrinkles were likely to occur after the final process. A thickness increase rate of 35% or more was deemed unacceptable. When forming a metal plate using a press die, a gap (clearance) equal to the thickness of the metal plate is provided between the upper and lower dies, and it is common to avoid compressing the metal plate in the thickness direction. If the plate thickness increases, it will be thicker than the gap provided in the die, so if the thickness becomes too large, problems may occur with the die. If the increase is less than 35%, the strength of the die is sufficiently large compared to the force compressing the metal plate, so problems such as denting or damage to the die are unlikely to occur. On the other hand, if the increase is 35% or more, such problems are likely to occur. The second was an evaluation of the product appearance after the final process. If the metal plate buckles outside the plate surface and the wrinkles fold over, or if buckling occurs without overlapping, it is marked as ×, and otherwise as ○.
試験No.1および5は顕著なしわが発生し、しわ同士が重なった。そのため板厚増加率は計測できず、外観評価も不可であった。発明例はいずれもしわが軽微であり、外観評価は問題なかった。ΔHが大きくなるほど板厚増加率は減少し、しわの評価としてはより優れていた。 Tests No. 1 and 5 showed significant wrinkles and overlapped wrinkles. As a result, the thickness increase rate could not be measured, and appearance evaluation was also impossible. In the invention examples, the wrinkles were minor in all cases, and the appearance evaluation was satisfactory. The larger ΔH was, the smaller the thickness increase rate was, and the better the wrinkle evaluation was.
試験No.1および試験No.2について、板厚の増減率(%)の分布をFEM(有限要素法)で解析した結果を図9に示す。図9(a)は試験No.1の場合の板厚分布を示す。しわDが重なっていることがわかる。図9(b)は試験No.2の場合の板厚分布を示す。しわの発生がなく、板厚の増加率は最大で25%であった。 Figure 9 shows the results of an FEM (finite element method) analysis of the distribution of the plate thickness increase/decrease rate (%) for Test No. 1 and Test No. 2. Figure 9(a) shows the plate thickness distribution for Test No. 1. It can be seen that wrinkles D overlap. Figure 9(b) shows the plate thickness distribution for Test No. 2. No wrinkles were observed, and the plate thickness increase rate was a maximum of 25%.
製品形状3について、検討結果を表3および4にまとめた。中間形状がパターン1の場合を表3に示し、パターン2の場合を表4に示す。表中の諸元は表2と同様である。表3および4中でLCは、プレス成形品1の第一交点5と中間成形品の第一交点6との麓線12bに投影した距離である。
The results of the study on
試験No.9および13はΔHが0であり、板厚増加率が35%以上と大きく、しわが発生した。一方、ΔHを9%以上とした試験では、板厚増加率を低く抑えることができ、しわの発生もなかった。 In tests No. 9 and 13, ΔH was 0, the sheet thickness increase rate was large at 35% or more, and wrinkles occurred. On the other hand, in tests where ΔH was 9% or more, the sheet thickness increase rate was kept low and no wrinkles occurred.
本発明にかかるプレス成形方法、プレス成形品の製造方法、中間成形品およびプレス成形金型によれば、天板部の高さが変化する段差部近傍の縦壁部や段差面のしわを防止することができるので、プレス成形品の歩留まりが向上し、生産性が向上するので産業上有用である。 The press molding method, manufacturing method for press molded products, intermediate molded products, and press molding dies of the present invention can prevent wrinkles on the vertical wall portions and step surfaces near the step portions where the height of the top plate changes, improving the yield of press molded products and productivity, making them industrially useful.
1 プレス成形品
100 中間成形品
10 天板部
11 上段天板面
11a 上段稜線
12 段差面
12a 頂線
12b 麓線
13 下段天板面
13a 下段稜線
20 縦壁部
21 手前側縦壁面
21a 側稜線
22 奥側縦壁面
22a 谷線
30 フランジ
2 凸曲げ
3 凹曲げ
4 稜線凸部(上段稜線と頂線との交点)
5 (プレス成形品の麓線と下段稜線との)第一交点
6 (中間成形品の付加形状の)第一交点
7 (中間成形品の付加形状の下段稜線上の)第二交点
8 (中間成形品の付加形状の麓線上の)第三交点
9 (中間成形品の)付加形状
D しわ
M (材料の)流れ方向
HD 製品高さ方向(プレス方向)
1 Press-molded
5 First intersection (between the foot line and the lower ridge line of the press molded product) 6 First intersection (of the added shape of the intermediate molded product) 7 Second intersection 8 (on the lower ridge line of the added shape of the intermediate molded product) Third intersection 9 (on the foot line of the added shape of the intermediate molded product) Added shape D (of the intermediate molded product) Wrinkles M Flow direction (of material) HD Product height direction (press direction)
Claims (12)
金属板ブランクを、中間形状の中間成形品にプレス成形する第一成形工程と、
前記中間成形品を、前記プレス成形品に成形する第二成形工程と、を含み、
前記中間成形品は、前記プレス成形品の、前記第二天板面および前記縦壁部の境界となる下段稜線と前記段差面の麓線とのなす第一交点がプレス方向で前記第一天板面側に移動した付加形状を有する、プレス成形方法。 A press-molding method for a press-molded product, comprising: a top plate portion; and a vertical wall portion connected to the top plate portion via a ridge portion in the width direction of the top plate portion, the top plate portion having a first top plate surface on an upper stage side, a step surface, and a second top plate surface on a lower stage side by convex bending and concave bending in the longitudinal direction,
A first forming step of press-forming a metal sheet blank into an intermediate formed product having an intermediate shape;
A second molding step of molding the intermediate molded product into the press-molded product,
A press molding method in which the intermediate molded product has an additional shape in which a first intersection between a lower ridge line, which is the boundary between the second top plate surface and the vertical wall portion of the press molded product, and a foot line of the step surface has been moved toward the first top plate surface in the press direction.
前記中間成形品は、前記第二天板面および前記第二縦壁面の境界となる下段稜線と前記段差面の麓線とのなす第一交点が、前記段差面上で前記第二縦壁面の延長面上となる位置、または、前記段差面上で前記第二縦壁面の延長面上よりも前記第一縦壁面側に近い位置に位置する付加形状を有する、請求項1に記載のプレス成形方法。 The vertical wall portion of the press -molded product has a first vertical wall surface on the front side, a step surface common to the top plate portion, and a second vertical wall surface on the back side, each of which is formed by a convex bend and a concave bend that are continuous with the convex bend and the concave bend of the top plate portion,
The press molding method according to claim 1, wherein the intermediate molded product has an additional shape in which a first intersection between a lower ridge line, which is a boundary between the second top plate surface and the second vertical wall surface, and a base line of the step surface is located at a position on the step surface that is on an extension of the second vertical wall surface , or at a position on the step surface that is closer to the first vertical wall surface than on the extension of the second vertical wall surface.
金属ブランクからプレス成形によりプレス成形品を得る、プレス成形品の製造方法。 Using the press molding method according to any one of claims 1 to 3,
A method for producing a press-molded product, comprising press-molding a metal blank to obtain a press-molded product.
前記プレス成形品の、前記第二天板面および前記縦壁部の境界となる下段稜線と前記段差面の麓線とのなす第一交点がプレス方向で前記第一天板面側に移動した付加形状を有する、中間成形品。 An intermediate press-molded product comprising a top plate portion and a vertical wall portion connected to the top plate portion via a ridge portion in the width direction of the top plate portion, the top plate portion having a first top plate surface on the upper side, a step surface, and a second top plate surface on the lower side by convex bending and concave bending in the longitudinal direction,
An intermediate molded product having an additional shape in which a first intersection between a lower ridge line, which is the boundary between the second top plate surface and the vertical wall portion, and a foot line of the step surface of the press molded product has been moved toward the first top plate surface in the press direction.
前記第二天板面および前記第二縦壁部のなす下段稜線と前記段差面の麓線とのなす前記第一交点が、前記段差面上で前記第二縦壁面の延長面上となる位置、または、前記段差面上で前記第二縦壁面の延長面上よりも前記第一縦壁面側に近い位置に位置する付加形状を持つ、請求項7または8に記載の中間成形品。 The vertical wall portion of the press -molded product has a first vertical wall surface on the front side, a step surface common to the top plate portion, and a second vertical wall surface on the back side, each of which is formed by a convex bend and a concave bend that are continuous with the convex bend and the concave bend of the top plate portion,
The intermediate molded product according to claim 7 or 8, wherein the first intersection between a lower ridge line formed by the second top panel surface and the second vertical wall portion and a base line of the step surface has an additional shape located at a position on the step surface that is on an extension of the second vertical wall surface, or at a position on the step surface that is closer to the first vertical wall surface than on the extension of the second vertical wall surface.
前記中間成形品が、前記プレス成形品の、前記第二天板面および前記縦壁部の境界となる下段稜線と前記段差面の麓線とのなす第一交点をプレス方向で前記第一天板面側に移動させた付加形状を有するように形成された、プレス成形金型。 A press-molding die for press-molding a metal blank into an intermediate molded product having an intermediate shape when manufacturing a press-molded product, the press-molding die comprising: a top plate portion; and a vertical wall portion connected to the top plate portion via a ridge portion in the width direction of the top plate portion, the top plate portion having a first top plate surface on an upper stage side, a step surface, and a second top plate surface on a lower stage side by longitudinal convex bending and concave bending,
A press molding die in which the intermediate molded product is formed to have an additional shape in which a first intersection between a lower ridge line, which is the boundary between the second top plate surface and the vertical wall portion of the press molded product, and a foot line of the step surface is moved toward the first top plate surface in the press direction.
前記中間成形品が、前記第二天板面および前記第二縦壁面の境界となる下段稜線と前記段差面の麓線とのなす第一交点が、前記段差面上で前記第二縦壁面の延長面上となる位置、または、前記段差面上で前記第二縦壁面の延長面上よりも前記第一縦壁面側に近い位置に位置する付加形状を有するように形成された、請求項10または11に記載のプレス成形金型。 The vertical wall portion of the press -molded product has a first vertical wall surface on the front side, a step surface common to the top plate portion, and a second vertical wall surface on the back side, each of which is formed by a convex bend and a concave bend that are continuous with the convex bend and the concave bend of the top plate portion,
The press molding die according to claim 10 or 11, wherein the intermediate molded product is formed to have an additional shape in which a first intersection between a lower ridge line, which is a boundary between the second top plate surface and the second vertical wall surface, and a base line of the step surface is located at a position on the step surface that is on an extension of the second vertical wall surface, or at a position on the step surface that is closer to the first vertical wall surface than on the extension of the second vertical wall surface.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010120058A (en) | 2008-11-20 | 2010-06-03 | Nissan Motor Co Ltd | Press formed product, and method and apparatus for manufacturing the same |
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