JPH02165822A - 板金プレス成形方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 崖業上Ω皿里公団 本発明は板金プレス成形方法並びに装置に関し、自動車
工業等に使用する大寸法の特に薄い鋼板又は二面の角度
の比較的狭い形状の仮に好適なプレス成形方法並びに装
置に関する。

の　　　　よ　　　　　　　゛　しよ゛と　る　　　占
・計算機計算の進歩は車体構造設計の分野で自動車設計
者が使用し、特に最終素子と称する解析方法は部品設計
に使用する時間を著しく短縮し、部品の応力下の挙動は
極めて近似した値を得られる。

それ故、応力の程度に応する板の形状と厚さを最適とす
ることが理論上可能となった。

しかし、厚さの下限は現在のプレス成形技法では制限が
あり、厚さ約５５／１１００ｎ＋＋以下の鋼板を車体部
品に使用できない。この理由は、プレス成形板の絞りを
受ける部分に生ずる裂け、及び収縮を受ける部分に生ず
るしわによる。

大寸法の部品のプレス成形は通常は機械的又は液圧複働
プレスによる絞り作業によって行なう。

この機械には通常は固定のダイスと、２個の独立作動の
スライド、即ちポンチを保持したラム又はピストンプラ
ンジャとした中央スライドと、ブランクを保持してポン
チによる絞りを反作用によって保持する外側スライドと
を有する。この作動は通常は次の通りである。第１にブ
ランク保持装置を急速に下降させてブランクの動くのを
防ぎ、第２に、ポンチを急速に下降させて仮に接触させ
、第３にポンチを遅く下降させてプレス成形即ち絞り、
を行ない、第４に中央スライドとブランク保持装置とを
急速に上昇させる。

この通常の技法はフランス特許７５６７６７号に記載さ
れ、プレス成形作業の全部を絞りによって行ない、それ
成板の厚さの減少を生ずる。この既知の方法は特に薄い
材料、即ち厚さ０．５０ｍ以下の板のプレス成形は不可
能であり、ダイスとポンチの剛性とブランク保持装置に
よる板のクランプとが不規則変形を生じ、ある部分では
伸びによって著しい厚さの減少を生じ、最初より更に薄
くなり、他の部分では収縮によって仮は厚くなろうとす
るが、実際上は薄板のバックリング抵抗が小さいためし
わを生ずる。バックリング抵抗は厚さの二乗の関数で変
化する。更に、部品の形状並びに工具の製作上の公差に
暴く局部応力の変化は裂けを生ずる。

しわの形成を避けるために、上述のフランス特許にはブ
ランク保持装置内に取付けて他の部分に比してポンチの
生ずる絞りが不十分な部分で別の絞りを生じさせる。

この問題点は比較的厚い板の角度付き部分を成形する時
にも生ずるが特に薄い板では問題が大きくなる。

グエリン法と称される既知の方法は、ショアー硬度的９
０のエラストマー埋土に休止する金属板をポンチによっ
て成形する。板金のブランクをポンチに密接させて部品
の精度を良くする必要がある。

この方法の大きな欠点はエネルギ消費が大きい点にあり
、即ち、部品の形状に応じた凹凸を形成するに必要な板
金ブランク成形に必要なエネルギの他の成形作業量部品
の全面上にエラストマーによって生ずる摩擦力が加はる
。

このため、現存のプレスではこの方法で大寸法の部品を
製造できない。

更に、この方法はしわが生じ易い。エラストマーの変形
によって生ずる圧力勾配はエラストマーの塊の上部に近
接するに従って減少し、特に角度付き形状の製造に際し
て板間辺部は不十分な保持となる。この作業は単動プレ
スによって行なうためである。

他の既知の成形方法は加圧流体を使用して半球形の簡単
な形状を成形する。しかし、この技法は複雑な形状に適
用できない。即ち、板をダイスに接触させるのはこの技
法では不可能である。

かくして、近年の鋼板の高拡張力の機械的特性の著しい
進歩に拘らず、特に薄い板の車体部品等の部品の製造は
不可能である。

本発明の目的は角度付き部分を有する金属板特に著しく
薄い０．５０ｍｍ以下の鋼板を存利経済的に大量生産可
能の成形方法と装置を得るにある。高拡張力（Ｈ［！Ｌ
）鋼板とはＥ　＞３５０ＭＰａ以上の板を称する。

皿」立玉邂訣ま−Ｚ？、＝＆υ（社）Ｌ反末発明による
はシ一定厚さの金属板を？！働デプレスプレス成形する
方法は、成形すべき板を支持装置上に置き、板の周辺部
に第１の外側スライド即ちブランク保持装置を作用させ
、次の板の中央部に第２の中央スライドを作用させる形
式のプレス成形方法において、板の周辺部をブランク保
持装置の下で外側スライドの少なくとも１個の能動部に
よって滑動可能として成形して完成部品のある部分にお
いて成形すべき部分に対して最初の板の厚さを有する過
剰部分を補償し、同時に中央スライドを動かして支持装
置の中央部分の面に板を押付けて板の中央部分の曲り部
を成形する。

好適な実施例によって、支持装置を弾性材料とし、外側
スライドの能動部の成形すべき部分に対する最終部品の
ある部分での過剰部分に対して板をはり一定厚さとする
補償のための作用間に支持装置の一部が流れを生じて板
の中央部を変形して最終部品の面積にはヌ゛等しい面積
に作用させ、次に中央スライドを動かして支持装置の最
終の流れによる板の角度部分と中央部分とを成形する。

この実施例は特に著しく薄い板に好適であり、板の周辺
部のある部分の成形作用と板の中央部の成形とを同時に
行ない、上述の実施例と同様になる。この実施例では中
央スライドの一部がダイス底部の役割を行ない。流動性
支持装置がポンチの役割となって板をダイス底部に押圧
して角度付き部分を成形する。

本発明は最初の平面の板金ブランクの面積と成形ブラン
クの面積との間を等しくする原理を基本とし、所要のプ
レス成形部品の形状に正確に相当し、ブランク保持装置
の下で成形された別の周辺部を加算した値となり、保守
は容易である。［の厚さかは＼等しいため、応力も等し
くなり、後述する。

本発明の実施例によって、第１段階において中央スライ
ドを支持装置材料の流れの効果の下で板の中央部の変形
を制御する位置とする。

外側スライドの能動面及び支持装置面に摩擦防止装置を
設ける。

支持装置を構成する材料を硬度の低いエラストマーとし
、例えば３０以下１０以上とする。

支持装置の材料を成形作業自体の後に減圧する。

支持装置材料を冷却する。

別の実施例によって、支持装置には外側スライドに対応
する周辺部のみ弾性であり中央スライドに接する附近ま
で延長する弾性部材を設ける。

この実施例は比較的厚い材料の角度付き部分の成形に好
適であり、支持材料のシヲァー硬度は７０〜１００とす
る。

比較的硬い弾性材料の欠点は上述した通りエネルギー消
費が大きい。しかし、面積が小さいため、エラストマー
に凹凸を形成するためのエネルギーも比較例減少し、採
用可能の技法となる。

本発明によるプレス成形装置は、成形すべき板を置く支
持装置と、第１の外側スライド即ちブランク保持装置と
第２の中央スライドとを設けたものにおいて、第１の外
側スライドには成形すべき容積に対して板のはヌ゛一定
の厚さの過剰部に対応する形状の浮出部とした少なくと
も１個の能動部を備え、能動部は板の周辺部に対して中
央スライドの作用に関連して同時に作用する。

好適な実施例によって、外側スライドの浮出部とした能
動部は外側スライドとは別個に直線運動可能の素子に支
持されて支持装置に形成した相補形部分と共働する。

別の実施例によって、支持装置には外側スライド及び中
央スライドの全面積に相当する面積を占める弾性材料塊
を含む。

支持装置の材料は容易流動可能とし、例えばショアーＡ
硬度３０以下好適な例で１０以上とし、変形所要エネル
ギー即ち熱として放散するエネルギーを最小とするため
に硬度１０以下とすることもできる。

別の実施例によ；て、支持装置とスライドの能動部は摩
擦防止性を有する。

第１段階で支持装置材料内に入り、第２段階において成
形作業後に引込ませ得る装置を備える。

支持装置の材料を材料内部で冷却する装置を備える。

支持装置から完成部品を離す装置を備える。

他の実施例によって、弾性支持装置の材料を外側スライ
ドの能動部に相当する周辺部の位置とし中央スライドの
部分の附近に延長させる。

この例では支持装置材料のショアー硬度は７０〜１００
を好適とする。

詐」− 本発明による能動部によって、長方形部材の隅に形成す
る過剰部分を外方に滑らせることによって薄い板のプレ
ス成形をしわ、裂けを生ぜずに容易に行ない得る。

１上■ 第１〜４図は本発明プレス成形装置の第１の実施例を示
し、第１図は成形作業前の位置であり、既知の複働プレ
スの一部であり、本発明に関連する部分のみを示す。

外側スライド即ちブランク保持装置１は外周部材１とポ
ンチを形成する中央スライド２を有して上部にあり、成
形すべき板金ブランク７はダイスを形成する支持装置４
上にある。外周部材１０には隅部にロッド３０に形成し
た能動部１１を有し、ブランク保持装置１に形成した開
口内を直線運動可能とする。能動部１１は所要の形状と
し、成形すべき容積に対する過剰面積に対応する。成形
部品の例を第１１図に示す。

支持部材４は硬い材料例えば金属とし、ダイスを形成し
、外周部３１内に中空又は凹み部３２をロッド３０の能
動部１１の相補形として形成する。支持部材４の中央部
３３はダイス底を形成し、完成部品の中央部の形状とす
る。

外側スライド１の外周部１０の外縁にシム又はパツキン
素子３４を有し、支持部材４の外周部３１に接触させ、
これによって板金ブランク７の保持状態で過剰材料が共
動部分１１．３２内で動（即ち滑動するのを可能にする
。

第１図に示す第１段階では板金ブランク７を所定位置に
置き、ブランク保持装置ｌの外側スライドを上げ、可動
素子３０、中央スライド２を上げる。

第２図に示す第２段階ではブランク保持装置の外側スラ
イド１とポンチ２とを下してシート７に接触させる。こ
の段階の間は可動素子３０は動かず、最初の突出位置に
対してブランク保持装置内に引込み板は変形応力を受け
ることなくブランク保持装置による外周部への制御され
たクランプ作用のみを受ける。

第３図に示す段階では部品は能動的に成形され、図示の
通り、可動素子３０とポンチ２とは共に同時に下降し、
成形すべき部品のある部分で過剰面積を順次吸収し、能
動部１１と相補部３２の作用による。

仮はブランク保持装置下の制御された滑によってポンチ
に対して緊張条件を保つ。

第４図に示す段階ではポンチの作動部はダイス３３の底
部に達し、可動素子３０の能動部１１は相補部３２と共
働して＋５．７をクランプする。これによって、成形す
べき完成部品の容積に対して板の過剰面積を吸収する。

このため収縮によるしわの発生又は板の一部での厚さの
減少を防ぐ。

第５〜９図に示す装置は本発明方法と装置の第２の実施
例を示し、外周スライド１の突出能動部１１の中央スラ
イド２の同時共働相対運動が得られる。

第５図に示す装置は成形作業前の位置では複働ブレスの
通常の構成素子を有し、同じ符号によって示す。外側ス
ライド即ちブランク保持装置１はダイスを形成する外周
部材１０を有し、外周部材１０の隅部に所要形状の浮出
部１１を外周部材１０と一体に形成する。浮出部１１の
形状は例えば第１１図に示す生産すべき部品の成形すべ
き容積に対する過剰面積に対応する。滓出部の能動面は
十分に磨き成形作業間の過剰材料の変位を可能とする。

この能動面は材料の滑りを容易にするための処理を行な
うこともできる。

中央スライド２はダイス底部２ａを支持し、上方位置に
あり、成形すべき板金ブランク７は容器３内の支持装置
４の中央に置く。この場合、後の説明に明らかな通り、
ダイスとポンチのａ能を反対にすることもできる。容易
に流れる弾性材料の支持装置は材料の変形によってポン
チの機能となる。

ショアー硬度３０より低く、好適な例で１０より高いエ
ラストマーの重要な特性として急速に、好適な例で１秒
以下で初期位置に戻る材料で支持装置４を形成する。例
えば天然ゴム発砲材のショアー硬度約１５で、変形から
の戻り時間約１秒の材料を使用する。他の既知のゲル又
は発砲材で高塑性度の材料、例えばシリコーンエラスト
マー、又は液充填空隙を有するこの材料の発砲剤も使用
できる。

複合支持装置として、ショアー硬度１０〜２０のシリコ
ーンエラストマーをベースとしたほり平行側面の部材上
側の全部又は横倒部の一部上に比較的薄い被膜、例えば
厚さ１０〜１５ＩＩＩｆｆｌの強い硬い材料、例えばシ
ョアー硬度５０のシリコーン又は摩擦防止性を有するテ
フロンで覆うこともできる。

引込可能の素子５を膨張可能の袋又は柱としてエラスト
マー内に突出させ支持装置４の一部を形成する。挿入容
積は成形作業後のエラストマーの回復容積にはＮ′等し
くする。

支持装置４に合成樹脂材料、例えばテフロンの板８を覆
い、板７とエラストマーとの間に介挿し、所要に応じて
エラストマーに接着又は溶接し、主要な機能は成形作業
量板金の滑動を容易にする。

更に上述の複合構造のエラストマーを保護する。

支持装置４内に導管６を通して冷却流体例えば圧縮空気
を循環させる。信の導管９は特に圧縮空気使用の時に、
完成部品を剥す。支持装置４の冷却のために、金属ワイ
ヤ又は金属粉充填材を埋込み、熱伝達を良くする。

第６図には部品の予備成形段階を示す、ブランク保持装
置スライド１は外周ダイス１０と共に下降する。このダ
イスは板金ブランク７に接触し、ブランク７はエラスト
マー支持装置４を反作用によって圧縮する。エラストマ
ーは外周圧縮作用の効果によって中央部への流れを生じ
、板金ブランクの中央部を変形させる。

板金ブランク上方への膨らみは、中央スライド２に固定
されたダイス底部２ａによって制限され、金属の異方性
又は非対称部品形状に基く不時の誤変形を防ぐ。本発明
の一特徴によって、外周ダイス１０を有するブランク保
持装置１の下降を調整可能の機械的止め部１２．１６に
よって制限し、板金ブランクの中央部の変形部の表面積
が生産すべき完成部品の中央部表面積には−”等しくな
るようにする。

第７図は部品の最終成形段階を示す。中央スライド２の
ダイス底部２ａは下部位置まで下り、前の作業で予備成
形された仮７の中央部の最終成形を行なう。

底部２ａが板の頂部に接触したことによる圧縮応力は板
の反対側に作用するエラストマー４の作用によってダイ
ス底部２ａの存在によって補償されない全板面に生ずる
引張応力に変換され、板をすべての利用可能容積内で変
位させる。

この圧縮応力と引張応力とは互に相殺され、但しエラス
トマーの降伏を除き、部品は最小の厚さ変化で最終成形
される。特に薄い板の成形の特別な場合は厚さ変化を必
要とする。

第８図は柱５を引込めてエラストマー支持装置４の圧縮
力を除いた状態を示す。この作業の目的はエラストマー
の形状回復の反作用によって成形部品の変形するのを防
ぐ。

第９図はダイスを存する２個のスライド１，２を同時に
上げて成形部品７を解放する段階を示す。

エラストマー支持装置４の加熱を制限するために、特に
大量生産条件では圧縮空気を導管６内に送入する。支持
装置４の冷却は更に第８図に示す圧縮抜き段階でも行な
うことができる。更に、圧縮空気を導管９に通して部品
７を分離する。

第１０図は上述の再実施例を混合した変型例を示し、外
側スライド即ちブランク保持装置Ｉは第１の実施例の型
式とし、能動部１１即ち浮出部がブランク保持装置１に
形成した開口内を直進運動可能に支持される。

上述の可動部１１に対向した凹み４０内に比較的硬いエ
ラストマー材料４１を充填し、この材料内に浮出部ＩＩ
の相補形の凹みが形成され、この部分１１は板７に作用
し、成形すべき容積に対する板の過剰部に相当する形状
の隅部を抑止する。

ポンチを形成する中央スライド２の効果の下で板金ブラ
ンクの中央部が成形される時に、可動素子３０は同時に
ポンチの動きに関連して下降し、第１の実施例と同様の
効果を生ずる。

第１１図は本発明による板金ＨＢＬの部品を示し、Ｅ＝
６０ｋｇ／柵８、厚さ４θ／１００ｍｍ、はり長方形の
面積１．５ホとする。第１２．１３図の断面図は隅部１
３を成形する時に過剰面積が部品の隅部のベース１３ａ
に向けて変位し、外周ダイス１０の浮出部１１の形状に
相当する。成形後に既知の作業によって不要な縁部１５
を除去して部品を最終形状とする。

第１１図に示す形状等の長方形側部の部品は第１４図に
示す平面長方形板から長方形部分５０を板の角隅から切
取れば成形できる。

しかし、この部品をプレス成形作業で生産するためには
正方形部５０が存在し、過剰材料となる。

本発明の目的は厚い部分又は厚さ減少部分が生ずるのを
防ぎ、しわ又は裂けの生ずるのを防いで著しく薄い板を
深い角形状に成形可能とする。

上述のプレス成形による隅部成形技法は上述の問題点の
解決となる。

光凱夏苅来 本発明によるプレス成形ダイスは角隅に所要形状の浮出
部１１を有し、浮出部は成形すべき部品の各隅部のベー
スに順次凹形の中室部を形成し、この面積は過剰材料、
例えば第１５図に示す長方形部品製造の場合の第１４図
に示す正方形部５０の面積に相当する。

商品の形状によって生ずる材料の過剰に基く圧縮応力は
工具の形状によって生ずる相当引張応力によって補償さ
れ、材料の過剰を吸収する。

本発明による方法は、最初の薄い材料であっても板金ブ
ランクの厚さの減少の最大値を制限し、応力集中を防ぎ
、しわを生ずることなく隅部を成形する。

更に、本発明の装置は現存の複働プレスに適合させ得る
。

本発明は自動車車体部品、航空機外殻等の著しく薄い鋼
板から成形部品の製造に主用途があるが、各種金属の厚
い板プレス成形にも適用し得る。

エラストマーのクツション上でのプレス成形の場合はエ
ラストマーに接する板の側面の表面条件は完全に保たれ
る。このため予じめ被覆した板をプレス成形の時に表面
被覆のフィルム、例えばペンキ接着剤又は他の有機被覆
のフィルムを損傷することはない。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明によるプレス成形過程を示
す図、第５図ないし第１０図は第２の実施例によるプレ
ス成形過程を示す図、第１１図は本発明によって成形し
た平行側部を有する部品の斜視図、第１２図、第１３図
は第１１図の１２−１２線、　１３−１３線に沿う部分
断面図、第１４図、第１５図はプレス成形過剰部分の概
念を示す図である。 １・・・ブランク保持装置（外側スライド）。 ２・・・中央スライド、　　　　４・・・支持部材。 ５・・・引込可能素子、　　　　７・・・板金ブランク
。 訃・・合成樹脂被覆、　　　　１０．３１・・・外周部
。 １１・・・能動部（浮出部）、１３・・・隅部。 １３ａ・・・ベース、１４・・・側部。 １５・・・縁部１３０・・・可動素子（ロッド）。 ３３・・・凹み、３３・・・ダイス。 ４１・・・エラストマー材料。 （外４名） ＦＩＧ、４ ＦＩＧ、１０ ＦＩＧ、６ ＼ ／ ＼、／

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ほゞ一定厚さの金属板を複働プレスでプレス成形す
   る方法であって、成形すべき板を支持装置上に置き、板
   の周辺部に第１の外側スライド即ちブランク保持装置を
   作用させ、次に板の中央部に第２の中央スライドを作用
   させる方法において、板の周辺部をブランク保持装置の
   下方で前記外側スライドの少なくとも１つの能動部によ
   って滑動可能として成形して完成部品のある部分におい
   て成形される容積に対して最初の板の厚さを有する過剰
   部分を補償し、同時に前記中央スライドを動かして支持
   装置の中央部分の面に板を押付けて板の中央部分の曲り
   部を成形することを特徴とする板金プレス成形方法。 ２、第１段階において中央スライドを支持装置による材
   料の流れの効果の下で板の中央部の変形を制限する位置
   とすることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のプ
   レス成形方法。 ３、前記外側スライドの能動部面及び支持装置面に摩擦
   防止装置を設けることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項又は第２項記載のプレス成形方法。 ４、成形すべき板を置く支持装置と、第１の外側スライ
   ド即ちブランク保持装置と、第２の中央スライドとを設
   けたプレス成形装置において、第１の外側スライドは成
   形すべき容積に対して板のほゞ一定の厚さの過剰部に対
   応する形状の浮出部とした少なくとも１個の能動部を備
   え、上記能動部が板の周辺部に対して中央スライドの作
   用に関連して同時に作用することを特徴とするプレス成
   形装置。 ５、前記外側スライドの浮出部とした能動部が外側スラ
   イドとは別個に直線運動可能の素子に支持されて支持装
   置に形成した相補形部分と共働することを特徴とする特
   許請求の範囲第４項記載のプレス成形装置。 ６、前記支持装置が外側スライドの能動部に相当する周
   辺部に弾性材料を含み、該弾性材料が中央スライドの部
   分の附近に延長していることを特徴とする特許請求の範
   囲第４項記載のプレス成形装置。 ７、前記弾性材料をショアー硬度７０〜１００とするこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第６項記載のプレス成形
   装置。 ８、前記支持装置とスライドの能動部とが摩擦防止性を
   有することを特徴とする特許請求の範囲第４項記載のプ
   レス成形装置。 ９、完成部品を支持装置材料から離す装置を備えること
   を特徴とする特許請求の範囲第４項記載のプレス成形装
   置。