JPH02173547A - 帯状金属板の成形性試験方法及び装置 - 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】 【産業上の利用分野】 本発明は、帯状金属板のプレス加工等の塑性加工におけ
る変形挙動を、曲げ、曲げ戻し、引抜き、摺動、縮みフ
ランジ変形の２つ以上の挙動に分離してシミュレーショ
ンすることにより、該金属板の成形性を試験する成形性
試験方法及び装置に関する。 ［従来の技術］ 従来、プレス加工に好適な金属板の機械的性質として１
例えば降伏応力が小さいこと、ｒ値、ｎ値、及び伸びが
大きいことが挙げられている。然るに、これらの機械的
性質はいわゆるＪｒＳ５号或は１３号等の試験片による
単軸引張試験によって評価されていた。 又、プレス加工性を評価するために、上述の機械的性質
の把握とともに、実物のプレス加工に近い形態による立
体形状のプレス試験も従来から行なわれている。即ち、
例えば第５図に示す如く、円盤状の金属薄板１を円筒状
のポンチ２とダイ３の間でカップ状に深絞り成形し、破
断なく絞り抜けるまで加工可能な限界状態でのカップ径
Ｄ＋と加工前の円盤状の金属薄板１の直径Ｄｏとの比Ｄ
　ｏ　／　Ｄ　＋を求めることにて、プレス加工の難易
性を評価している。このＤ　ｏ　／　Ｄ　＋をＬＤＲと
称２、この値の大きいものがプレス成形に良好なものと
されていた。 而して、近年になって種々の表面処理鋼板や。 例えば特開昭８３−１３２７０１号公報に記載の高密度
レーザーにより粗面化されたロールでスキンパス王延さ
れた鋼板等が実用化されるに及び、従来のヒ述した如く
の試験方法だけでは実際のプレス加Ｔに適した鋼板の評
価を必ずしも十分に行えないことが認識されるに至った
。その理由は鋼板の素、１４の持つ機械的性質の１１！
握のみでは、各種鋼板のプレス加工性を評価することが
不十分であり、鋼板の表面と工具間の摩擦現象を解明す
る必要が生じたことにある。即ち、鋼板に加えられる塑
性変形、工具との摩擦等により１例えば鋼板表面のＺｎ
メツキが脱落するとか、鋼板上の微細な凹凸が工具との
間の庁擦状ｆムを支配し、プレス加工性に影響を与える
等のことが知られるようになり。 鋼板の表面と工具間の摩擦状態等を解明する必要が生じ
たものである。 そこで従来、鋼板の表面と工具間の現象を解明干るため
、第６図、第７図に示す如く、帯状の鋼板４を先端が一
定の曲率を有する直方体状の工具５又は先端が一定の球
面を有する棒状の工ＪＬ　６を用い、これらの工具５，
６によって鋼板４を〜定圧力Ｐで挟圧しながら該鋼板４
を引き抜く試験が行なわれている。 ［発明が解決しようとする課題］ 然しながら、上記従来の成形性試験方法は限られた成形
条件下での試験であり、複雑な形状をしたポンチ、ダイ
を用いて成形される１例えば自動車用のパネル等の成形
材料については現実の多様な変形挙動のうちのごく一部
の情報を与えるにすぎない。 本発明は、帯状金属板を引張るだけで、該金属板の塑性
加工における複雑なシミレーションを行なえるようにす
ることを目的とする。 ［課題を解決するための手段］ 請求項１に記載の本発明は、帯状金属板の成形性試験方
法において、帯状金属板に加える１回の引張ストローク
の間に、該金属板に対し１曲げ。 曲げ戻し、引抜き、摺動、ｍみフランジ変形のうちの少
なくとも２つ以上の塑性加工を施すようにしたものであ
る。 請求項２に記載の本発明は、帯状金属板の成形性試験装
置において、帯状金属板をその長手方向に引張る引張装
置と、引張装置が上記金属板に加える１回の引張ストロ
ークの間に、該金属板に対し、曲げ、曲げ戻し５引抜き
、摺動、縮みフランジ変形のうちの少なくとも２つ以上
の知性加工を相互に分担して施す複数の加工装置と、各
加工装置のそれぞれに付帯して設けられ、各加工装置の
荷重及び変位量を検知する複数組の検知装置と、各検知
装置の検知結果に基づいて、各加工装置の作動状態を制
御する制ｕ１装とと、を有してなるようにしたものであ
る。 請求項３に記載の本発明は、前記加工装置が。 異なる塑性加工用工具を交換的に装着し得るようにした
ものである。 ［作用］ 請求項１に記載の本発明によれば、帯状金属板を１スト
ローク引張るだけで１曲げ１曲げ戻し。 引抜き、摺動、ｌｌ１ｌみフランジ変形のうちの少なく
とも２つ以上の塑性加工を該金属板に付加することにな
り、結果として該金属板の塑性加工における複雑なシミ
レーションを行なえることができる。 請求項２に記載の本発明によれば、引張装置と加工装置
と検知装置と制御装置とを有して構成される成形性試験
装置を用いることにより、帯状金属板を１ストローク引
張るだけで１曲げ１曲げ戻し、引抜き、摺動、縮みフラ
ンジ変形のうちの少なくとも２つ以上の塑性加工を該金
属板に付加することになり、結果として該金属板の塑性
加工における複雑なシミレーションを高い実験精度で行
なうことができる。 請求項３に記載の本発明によれば、加工装置は、今回シ
ミレーションに適合する塑性加工用工具を装着して今回
の成形性試験を行なうことになる。従って、各塑性加工
用工具に対応する個々独立の加工装置を設備する必要が
なく、コンパクトな装置構成により５曲げ、曲げ戻し、
引抜き、摺動、縮みフランジ変形の各変形の組合わせを
自在に選定し、現実の塑性加工に忠実な各種シミレージ
、ンを実施可能となる。 〔実施例］ 第１図は本発明の一実施例に係る成形性試験装置を示す
模式図、第２図はプレス加工された自動車＋１１ドアを
示す模式図、第３図はカップ成形中の材料の変形状態図
、第４図は縮みフランジを与える工具の一例を示す模式
図である。 成形性試験装置１０は、以下に詳述する（Ａ）引張装置
、（Ｂ）加工？を置、（Ｃ）検知４Ｉｃｍ、（Ｄ）制御
装置を有して構成され、帯状金属板１１に加える１回の
引７１２ストロークの間に、該金属板１１に対し１曲げ
、曲げ戻し、引抜き、摺動、縮みフランジ変形のうちの
少なくとも２つ以ｌ−の塑性加工を施すことができる。 以下、成形性試験装置１０の構成要素について説明する
。 （Ａ）引張装置 成形性試験袋２！１０は、左右一対の第１引張シリンダ
１２Ａ及び第２引張シリンダ１２Ｂを有し、各引張シリ
ンダ１２Ａ、１２Ｂに設けられるチャック１３Ａ、１３
Ｂに金属板Ｉｆの両＠部のそれぞれを把み、金属板１１
に一定張力を加えながら該金属板１１をその長手方向に
移動可能としている。第１図の例では２金属板１１は左
から右へ移動する。 （Ｂ）加工装置 試験装置１０は、第１加工部１４と第２加工部１５を、
上記両引張シリンダ１２Ａ、１２Ｂの間に並設している
。各加工部１４．１５は、加工用シリンダ１８．１７に
て駆動されるラム１８．１９、及びこのラム１８．１９
に対向するベツド２０．２１のそれぞれに加工用工具を
装着して構成される。これにより、第１加工部１４と第
２加工部１５は、引張シリンダ１２Ａ、１２Ｂが金属板
１１に加える１回の引張ストロークの間に、該金属板１
１に対し１曲げ１曲げ戻し、引抜き、摺動、縮みフラン
ジ変形のうちの少なくとも２つ以Ｅの塑性加工を相互に
分担して施す。 この時、各加工部１４．１５は、曲げ、曲げ戻し、引抜
き、摺動、縮みフランジ変形の各塑性加工に対応する加
工用工具を交換的に着脱できる。 例えば、第１図の例では、第１加工部１４がローラタイ
プの回転可能な曲げ工具２２を備えることにて金属板１
１に曲げを与え、第２加工部１５が曲げ曲げ戻し工具２
３を備えることにて金属板１１に繰り返し曲げ変形と摺
動の複合変形を与える。尚、第１引’Ｈシリンダ１２Ａ
は、ｍｌ加工部１４が金属板１１に曲げ変形を与える時
、鎖線で示す位ｎに移動できる。 （Ｃ）検知装置 試験装置１０は、各引張シリンダ１２Ａ、１２Ｂ、及び
各加工用シリンダ１６，１７のそれぞれに、ロードセル
２４又は不図示の圧力セルを設けるとともに５位置セン
サ２５を設けている。 ロードセル２４は、各引張シリンダ１２Ａ、１２Ｂ、及
び各加工用シリンダ１６．１７の荷重を検知し、位置セ
ンサ２５は５各引張シリンダ１２Ａ、１２Ｂ、及び各加
工用シリンダ１８゜１７の変位量を検知する。 （Ｄ）制御装置 に記検知装はの各ロードセル２４、位置センサ２５の検
知データは制御装置２６に転送される。 制御装置２６は、その検知結果に基づいて、各引張シリ
ンダ１２Ａ、１２Ｂ、及び各加工用シリンダ１６．１７
の作動状態を制御する。即ち、制御装置２６の制御情報
は油圧装置２７にフィードバックされ、各引張シリンダ
１２・Ａ、１２Ｂ、及び各加工用シリンダ１６．１７が
所望の荷重、所ψの変位を実現するように油圧装置２７
を制御する。 以下、実際のプレス加工による塑性変形をシミレートし
た本発明’装置の実施例について説明する。 １１２図に示す自動車用ドアのプレス加工において、材
料の第２図（Ａ）におけるＥ−Ｅ線に沿う断面（第２図
（Ｂ）参照）の部位３３は、部位３１で曲げ曲げ戻しと
摺動を受け、続いて部位３２で曲げ摺動を受ける。この
時、部位３３で割れを発生するおそれがある。この変形
挙動をシュミレートするために上記試験装置１０を用い
、その第２加工部１５に第２図の部位３１に相当する加
工用工具を装着し、さらにそのｍｌ加工部１４にｍ２図
の部位３２に相当する加工用工具を装着し、金属板１１
を第１図の右から左に引張りそれら第１加工部１４、第
２加工部１５による塑性加工を該金属板１１に施した。 その結果、実際のプレス状況が１回の引張ストロークで
、然も小さな試験片（０，？Ｘ　５０Ｘ　７００ｍ謳）
で忠実に再現でき、その結果を利用して逆に破断が危惧
された部位３３で破断の生じない材料を選択することが
可能になった。 第３図に示すカップのプレス加工において、材料は部位
３４で半径方向に引張られ、円周方向に縮むいわゆる縮
みフランジ変形を受け、さらに部位３５で曲げ摺動の変
形を受ける。これをシミレートするために上記試験像Ｈ
ＩＯを用い、その第２加工部１５に第３図に示す如く試
験片３６（Ｚｎメツキ鋼板）の幅が次第に狭まっていく
縮みフランジ工具３７を装若し、さらにその第１加工部
１４に固定曲げ工具を装着し、試験片３６を第１図の右
から左に引張りそれらｍｌ加工部１４．１２加工部１５
による塑性加工を試験片３６に施した。尚、この時の試
験片３６はＺｎメツキ鋼板であり、縮みフランジ変形時
のＺｎメツキの剥離状況ならびに曲げによる変形が極め
て良好にシュミレートできた。 以上のように上記実施例によれば、引張装置と加工装置
と検知装置と制御装置とを有して構成される成形性試験
装置ｌＯを用いることにより、帯状金属板１１を１スト
ローク引張るだけで、曲げ１曲げ戻し、引抜き、摺動、
縮みフランジ変形のうちの少なくとも２つ以上の塑性加
工を該金属板１１に付加することになり、結果として該
金属板１１の塑性加工における複雑なシミレーションを
行なうことができる。即ち、各加工装置が付与する変形
のいくつかを組合わせることで、実際のプレス加工を行
なわなくても、現実のプレス加工における材料に生ずる
ほとんどすべての変形挙動をわずか１回の引張りにてシ
ミレートでき、プレス加工に好適な材料を極めて容易に
選定しこれを供給することが可能になる。 又上記実施例によれば、加工装置の各加工部１４．１５
は、今回シュミレーションに適合する塑性加工用工具を
装着して今回の成形性試験を行なうことになる。従って
、各塑性加工用工具に対応する個々独立の加工装置を設
備する必要がなく、コンパクトな装置構成により、曲げ
、曲げ戻し、引抜き、摺動、縮み２ランジ変形の各変形
の組合わせを自在に選定し、現実の塑性加工に忠実な各
種シミレーションを実施可能となる。 〔発明の効果〕 以りのように本発明によれば、帯状金属板を引張るだけ
で、該金属板の塑性加工における複雑なシミレーション
を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は木発１５１の一実施例に係る成形性試験装置を
示す模式図、第２図はプレス加工された自動車用ドアを
示す模式図、第３図はカップ成形中の材料の変形状態図
、第４図は縮みフランジを与える−［珪の一例を示す模
式図、第５図は円筒深絞り状ｙムを示す模式図、第６図
は平行圧子による１ｔ）動試験状１ｍを示す模式図、第
７図は棒状圧子による摺動試験状態を示す模式図である
。 １０・・・成形性試験装置２ １１・・・帯状金属板、 １２Ａ、１２Ｂ・・・引張シリンダ（引張装置）、１４
．１５・・・加工部（加工装置）、２２．２３・・・工
具。 ２４・・・ａ−ドセル（検知装ｆ！１）、５・・・位置
センサ （検知装置） ６・・・制御装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）帯状金属板に加える１回の引張ストロークの間に
   、該金属板に対し、曲げ、曲げ戻し、引抜き、摺動、縮
   みフランジ変形のうちの少なくとも２つ以上の塑性加工
   を施すことを特徴とする帯状金属板の成形性試験方法。
2. （２）帯状金属板をその長手方向に引張る引張装置と、
   引張装置が上記金属板に加える１回の引張ストロークの
   間に、該金属板に対し、曲げ、曲げ戻し、引抜き、摺動
   、縮みフランジ変形のうちの少なくとも２つ以上の塑性
   加工を相互に分担して施す複数の加工装置と、各加工装
   置のそれぞれに付帯して設けられ、各加工装置の荷重及
   び変位量を検知する複数組の検知装置と、各検知装置の
   検知結果に基づいて、各加工装置の作動状態を制御する
   制御装置と、を有してなることを特徴とする帯状金属板
   の成形性試験装置。
3. （３）前記加工装置が、異なる塑性加工用工具を交換的
   に装着し得る請求項２記載の帯状金属板の成形性試験装
   置。