JPH07323338A - プレス金型の成形余裕度評価方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プレス機械の荷重変動やプレス素材の材料特
性の変動に拘らず適正なプレス品質が得られるか否かに
関する成形余裕度の評価が、より高い精度で行われるよ
うにする。 【構成】 ステップＳ１でプレス機械のクッション圧変
動量に応じて基準クッション圧範囲Ｅo を設定した後、
ステップＳ４〜Ｓ６で成形余裕度評価の際に用いるＴ／
Ｌ材および最も割れ易い割れ下限材に関する適正なプレ
ス品質が得られる高圧側限界クッション圧比（Ｃmax １
／Ｃmax ２）で上限値ＣＨ１を補正するとともに、ステ
ップＳ７〜Ｓ９で上記Ｔ／Ｌ材および最も皺が生じ易い
皺下限材に関する適正なプレス品質が得られる低圧側限
界クッション圧比（Ｐft／ＰfL）で下限値ＣＬ１を補正
し、その補正後のクッション圧範囲ＣＬ２〜ＣＨ２で適
正なプレス品質が得られるか否かによって成形余裕度を
評価する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プレス素材の材料特性
の変動やプレス機械の荷重変動に拘らず適正なプレス品
質が得られるように、プレス金型を製作する際に成形余
裕度を評価する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】絞り加工を行うプレス金型の製作に際し
ては、予め定められた正規のしわ押え荷重でしわ押えを
行いながらテストプレスを行い、割れや皺の無い適正な
プレス品質が得られるように金型のチューニング（修
正）を行っているのが普通であるが、そのようにして製
作されたプレス金型においても、プレス機械のしわ押え
荷重変動やプレス素材の材料特性の変動などに起因して
不良品が発生し、必ずしも高い量産安定性が得られない
という問題があった。このため、しわ押え荷重を変化さ
せながらテストプレスを行い、正規のしわ押え荷重を基
準として±２０％の荷重範囲で適正なプレス品質が得ら
れるか否かにより、プレス金型の成形余裕度を評価する
こと（ＦＡＴ；Forming Allowance Test）が考えられて
いる。表１は、正規のしわ押え荷重が１００ton の場合
に、その±２０％の荷重範囲すなわち８０ton 〜１２０
ton の範囲で適正なプレス品質が得られるか否かによっ
て成形余裕度を評価した場合であり、その８０ton 〜１
２０ton の範囲で「○」すなわち適正なプレス品質が得
られる上段のプレス金型は合格であるが、８０ton およ
び１２０ton で「×」となった下段のプレス金型は不合
格である。不合格のプレス金型については、更にチュー
ニングを行って合格となるようにするか、チューニング
しても合格とならない場合はプレス素材のグレード（規
格）を上げて成形性の良いプレス素材を用いるようにす
れば良い。なお、表１の中の「×」のうち高荷重側のも
のは割れに起因する不良で、低荷重側のものは皺に起因
する不良である。また、成形余裕度を評価する際のしわ
押え荷重は、ロードセルや歪ゲージ，圧力センサなどに
より直接または間接的に測定したしわ押え荷重の実測値
で、殆ど誤差が無いものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、成形余裕度
を評価する際の荷重範囲は予め一定、すなわち上記のよ
うに正規のしわ押え荷重を基準として±２０％の範囲に
定められていたが、この±２０％の数字に明確な根拠は
なく、無駄な型チューニングを行っていたり、逆に必要
な型チューニングを行っていなかったりするなどの問題
があった。例えば、プレス機械の制御精度の向上等によ
りしわ押え荷重の変動量が±１０％程度でプレス素材の
材料特性の変動が殆ど無い場合に、上記のように±２０
％の荷重範囲で成形余裕度を評価すると、無駄な型チュ
ーニングを行うことになったり、必要以上の高級グレー
ド材を使用することになったりする。また、同一グレー
ドのプレス素材であっても、その材料特性は所定の許容
範囲内で変動し、プレス成形性もそれぞれ異なるため、
成形余裕度を評価する際のテストプレスで用いたテスト
素材の成形性が比較的良くて成形余裕度の評価が合格で
あっても、量産時のプレス加工で成形性の悪いプレス素
材が納入されると割れや皺などの不良を発生する可能性
がある。

【０００４】本発明は以上の事情を背景として為された
もので、その目的とするところは、プレス機械のしわ押
え荷重変動量やテストプレスに使用するプレス素材の材
料特性の変動を考慮した適正な荷重範囲で成形余裕度が
正しく評価されるようにすることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は、しわ押え荷重を変化させながらテスト
プレスを行い、予め定められた荷重範囲で適正なプレス
品質が得られるか否かによってプレス金型の成形余裕度
を評価する成形余裕度評価方法において、（ａ）正規の
しわ押え荷重を基準としてプレス機械のしわ押え荷重変
動量に応じて前記成形余裕度を評価する際の基準荷重範
囲を設定する設定工程と、（ｂ） 前記テストプレスに
使用するテスト素材が、そのテスト素材と同一グレード
のプレス素材の中で成形性が最も悪い下限材である場合
は前記基準荷重範囲で成形余裕度が評価されるが、その
下限材に比較してテスト素材の成形性が良くなるに従っ
て評価する荷重範囲が広くなるように、そのテスト素材
および下限材の材料特性の相違をしわ押え荷重に換算し
て前記基準荷重範囲を補正する補正工程とを有すること
を特徴とする。

【０００６】

【作用】すなわち、図１に示すように、プレス機械のし
わ押え荷重変動量に応じて正規のしわ押え荷重を基準と
して基準荷重範囲を設定する一方、テスト素材が下限材
の場合はその基準荷重範囲で成形余裕度が評価される
が、下限材に比較してテスト素材の成形性が良くなるに
従って評価する荷重範囲が広くなるように、そのテスト
素材および下限材の材料特性の相違をしわ押え荷重に換
算して基準荷重範囲を補正し、その補正された荷重範囲
で適正なプレス品質が得られるか否かによって成形余裕
度を評価するのである。これは、プレス素材の材料特性
が相違して成形性が異なる場合でもしわ押え荷重を変更
することによって略同じプレス品質を得ることができる
ことから、材料特性の相違をしわ押え荷重に換算するこ
とが可能であることに着目して為されたもので、テスト
プレスに使用するテスト素材の材料特性に応じて荷重範
囲を補正することにより、テスト素材の材料特性の相違
に拘らず略同じ評価が為されるようにすることができ
る。成形余裕度の評価に際しては、しわ押え荷重を変更
しながら複数回のテストプレスを行う必要があるため、
複数のテスト素材を用いることになるが、共通の帯板か
ら切り出されたテスト素材を用いるようにすれば材料特
性が略同じであるため、必ずしも個々のテスト素材毎に
評価する荷重範囲を設定する必要はない。

【０００７】ここで、上記基準荷重範囲は、プレス機械
のしわ押え荷重設定ダイヤルなどを正規のしわ押え荷重
に設定した場合における実際のしわ押え荷重の変動範囲
と略同じ荷重範囲か、余裕を見込んでそれより広めの荷
重範囲であれば良く、しわ押え荷重に関する実際の制御
誤差を歪ゲージや圧力センサ等の荷重検出手段により測
定しても良いが、設定されたしわ押え荷重に対して±所
定％の範囲で荷重制御を行っているプレス機械の場合
は、その制御範囲に従って基準荷重範囲を定めても良
い。また、プレス金型が取り付けられて実際に量産に使
用するプレス機械のしわ押え荷重変動量に応じて設定す
ることが望ましいが、実際に使用するプレス機械と同一
規格のプレス機械のしわ押え荷重変動量などに基づいて
設定するようにしても差し支えない。

【０００８】また、上記基準荷重範囲を補正する補正工
程で、テスト素材および下限材の材料特性の相違をしわ
押え荷重に換算する方法としては、例えば材料特性およ
びしわ押え荷重をパラメータとする演算式に従って、所
定のプレス品質（歪の量など）が得られるしわ押え荷重
をテスト素材および下限材の材料特性に応じてそれぞれ
算出し、それ等の比（テスト素材のしわ押え荷重／下限
材のしわ押え荷重）を基準荷重範囲の上限値，下限値に
掛算するようにすれば良い。演算式だけでなく実験やシ
ミュレーション，過去のデータなどを用いて、プレス品
の種類例えば形状等に応じて上記比（テスト素材のしわ
押え荷重／下限材のしわ押え荷重）とテスト素材の材料
特性との関係を調べてデータマップなどに記憶させてお
き、使用するテスト素材の材料特性に応じて比を求め、
基準荷重範囲を補正するようにしても良い。

【０００９】また、高荷重側，低荷重側では不良の発生
原因が異なるため、補正についても高荷重側と低荷重側
とで別個に行うことが望ましく、例えば、（ｂ−１）前
記テスト素材と、そのテスト素材と同一グレードのプレ
ス素材の中で割れが最も生じ易い割れ下限材とに関し、
それ等の材料特性に基づいて適正なプレス品質が得られ
る高荷重側の限界しわ押え荷重の比（テスト素材の限界
しわ押え荷重／割れ下限材の限界しわ押え荷重）を求
め、前記基準荷重範囲の上限値にその比を掛算して補正
する上限値補正工程と、（ｂ−２）前記テスト素材と、
そのテスト素材と同一グレードのプレス素材の中で皺が
最も生じ易い皺下限材とに関し、それ等の材料特性に基
づいて適正なプレス品質が得られる低荷重側の限界しわ
押え荷重の比（テスト素材の限界しわ押え荷重／皺下限
材の限界しわ押え荷重）を求め、前記基準荷重範囲の下
限値にその比を掛算して補正する下限値補正工程とを有
して補正すれば良い。

【００１０】上記割れ下限材は、同じ形状のプレス加工
を行った場合に最も低荷重で割れを生じるプレス素材
で、テスト素材の高荷重側限界しわ押え荷重は割れ下限
材の高荷重側限界しわ押え荷重と同じかそれより大き
く、それ等の比（テスト素材の高荷重側限界しわ押え荷
重／割れ下限材の高荷重側限界しわ押え荷重）は１以上
となり、補正後の荷重範囲の上限値は補正前の基準荷重
範囲の上限値と同じかそれより高くなる。すなわち、割
れ下限材は高荷重側における成形性が最も悪く、テスト
素材が割れ下限材の場合には基準荷重範囲の上限値を補
正することなく成形余裕度を評価するのであるが、テス
ト素材の成形性が良くなるに従って、言い換えれば高荷
重側限界しわ押え荷重が高くなるに従って、基準荷重範
囲の上限値の補正量を大きくして評価する荷重範囲を広
くし、成形余裕度の評価を厳しくするのである。

【００１１】また、上記高荷重側の限界しわ押え荷重
は、割れ乃至はくびれが生じる直前のしわ押え荷重であ
り、実験や過去のデータなどから求めることもできる
が、例えばしわ押え荷重や材料特性，歪などをパラメー
タとする演算式に従って、ｎ乗硬化則におけるｎ％の歪
を生じるしわ押え荷重を材料特性に応じて算出するよう
にすることも可能である。その場合に、前記テスト素材
と同一グレードのプレス素材を用いて試し打ちを行い、
その試し打ちの際のしわ押え荷重，使用したプレス素材
の材料特性，および歪などのデータを上記演算式に当て
はめて摩擦係数などを補正するようにすれば、演算式の
精度が高められて成形余裕度の評価の信頼性が一層向上
する。また、上記演算式は、プレス品のうち最も割れが
生じ易い部分、例えば一軸方向のみに変形する平面歪を
生じる場合はその平面歪部分について定めることが望ま
しい。

【００１２】一方、前記皺下限材は、同じ形状のプレス
加工を行った場合に最も高荷重で皺を生じるプレス素材
で、テスト素材の低荷重側限界しわ押え荷重は皺下限材
の低荷重側限界しわ押え荷重と同じかそれより小さく、
それ等の比（テスト素材の低荷重側限界しわ押え荷重／
皺下限材の低荷重側限界しわ押え荷重）は１以下とな
り、補正後の荷重範囲の下限値は補正前の基準荷重範囲
の下限値と同じかそれより低くなる。すなわち、皺下限
材は低荷重側における成形性が最も悪く、テスト素材が
皺下限材の場合には基準荷重範囲の下限値を補正するこ
となく成形余裕度を評価するのであるが、テスト素材の
成形性が良くなるに従って、言い換えれば低荷重側限界
しわ押え荷重が低くなるに従って、基準荷重範囲の下限
値の補正量を大きくして評価する荷重範囲を広くし、成
形余裕度の評価を厳しくするのである。因みに、基準荷
重範囲の下限値が皺下限材の低荷重側限界しわ押え荷重
と等しい場合、補正後の荷重範囲の下限値はテスト素材
の材料特性の相違に拘らずそのテスト素材の低荷重側限
界しわ押え荷重となり、成形余裕度に関する評価は略同
じになる。また、この低荷重側の限界しわ押え荷重につ
いても、過去のデータなどから求めることができるが、
皺発生抑制に必要な最小しわ押え荷重に関する福井，吉
田，阿部の実験式などを用いて、降伏強度等の材料特性
やプレス品の形状などから算出することも可能である。

【００１３】なお、上記割れ下限材や皺下限材は、過去
の実績やシミュレーションなどによって予め定められ
る。

【００１４】

【発明の効果】このように、本発明では、プレス機械の
しわ押え荷重変動量に応じて基準荷重範囲が設定される
とともに、実際にテストプレスに用いられるテスト素材
の材料特性に応じて基準荷重範囲が補正されるため、適
正な荷重範囲で成形余裕度を正しく評価できるようにな
る。これにより、必要以上に広い荷重範囲で成形余裕度
を評価することに起因する無駄な型チューニングや必要
以上の高級グレード材の使用を防止できるとともに、テ
スト素材の材料特性に影響されることなく略同じ評価が
為されることから評価の信頼性が向上し、量産時におけ
る不良品の発生が一層確実に防止されるようになる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図２は、絞り加工を行うプレス金型１０を
説明する図で、このプレス金型１０は、シングルアクシ
ョン型のプレス機械に配設されて使用されるもので、ダ
イス型１２，ポンチ型１４，およびしわ押えリング１６
から構成されており、ダイス型１２は図示しないプレス
スライドに取り付けられて上下動させられるようになっ
ている一方、ポンチ型１４は図示しないボルスタに位置
固定に配設される。また、しわ押えリング１６は、エア
シリンダなどの付勢手段を有する図示しないクッション
装置によって上方へ付勢され、平板状のプレス素材１８
の周縁部をクッション圧Ｃで挟圧しながらダイス型１２
と共に下降させられることにより、例えばハット形状に
絞り加工されるプレス品２０に皺が生じることを防止す
る。このしわ押えリング１６およびダイス型１２には、
それぞれ突起２２，凹所２４が設けられており、プレス
素材１８にビード２６を形成して、その曲げ，曲げ戻し
により所定の通過抵抗を付与するようになっている。上
記クッション圧Ｃはしわ押え荷重に対応するもので、ク
ッション圧Ｃにしわ押え面積を掛算したものがしわ押え
荷重であり、例えばクッション装置のエアシリンダのエ
ア圧をエア圧センサで検出しながらエアポンプや開閉弁
などによってそのエア圧を変更することにより、クッシ
ョン圧Ｃ更にはしわ押え荷重を調整できる。なお、図２
の（ａ）はダイス型１２がポンチ型１４に接近させられ
た状態で、図２の（ｂ）はダイス型１２が下死点まで下
降させられた状態である。

【００１６】上記プレス金型１０の製作に際しては、図
３に示されているように複数回のテストプレスを行っ
て、割れや皺の無い適正なプレス品質が得られるように
チューニング（修正）する。図３の単初では、実際の量
産時に使用するプレスラインのプレス機械に上記プレス
金型１０を取り付け、実際にプレス加工を行うグレード
のプレス素材１８を用いて、設計時に設定された正規の
しわ押え荷重すなわち正規クッション圧Ｃo でしわ押え
を行いながらテストプレスを行う。単初でのテストプレ
スを終了したら、プレス金型１０をプレス機械から取り
外し、テスト結果に応じて適正なプレス品質が得られる
ように例えば１カ月程度かけてプレス金型１０のチュー
ニングを行う。次のＴ／Ｌ（ライントライ）では、上記
絞り加工用のプレス金型１０のみならず、目的とする製
品を得るための抜き型，曲げ型，寄曲げ型等について
も、プレスラインのプレス機械にそれぞれ配設してテス
トプレスを行う。この時、絞り加工を行うプレス金型１
０については、しわ押え荷重すなわちクッション圧Ｃを
変化させながらテストプレスを行って成形余裕度を評価
する。Ｔ／Ｌ終了後もプレス機械から各金型を取り外し
てチューニングを行い、その後、１Ｐや２Ｐでは再び各
金型をプレスラインのプレス機械に配設して量産の号口
評価を行うとともに、必要に応じて成形余裕度の評価や
チューニングを実施する。

【００１７】次に、図４を参照しつつ上記成形余裕度の
評価方法を説明すると、先ずステップＳ１では、図５に
示されているように正規クッション圧Ｃo を基準として
基準クッション圧範囲Ｅo を設定する。この基準クッシ
ョン圧範囲Ｅo は、プレス金型１０が配設されて量産に
使用されるプレスラインのプレス機械におけるクッショ
ン圧Ｃの変動量に対応するもので、例えば設定圧に対し
て上下１０％の許容範囲内で圧力制御が行われるように
なっている場合は、正規クッション圧Ｃo ±１０％を基
準クッション圧範囲Ｅo とすれば良い。基準クッション
圧範囲Ｅo は基準荷重範囲に相当するもので、このステ
ップＳ１は設定工程に相当する。

【００１８】次のステップＳ２では、単初でのテストプ
レスの際に平面歪部の断面形状，しわ押え長さＬ，板厚
歪ε_T を測定し、ステップＳ３では、単初のテストプレ
スで用いたプレス素材（単初材）の材料特性や平面歪部
の断面形状，板厚歪ε_T などを用いて、クッション圧Ｃ
と材料特性と歪との関係を表す演算式（１）の摩擦係数
μを決定する。上記平面歪部は、一軸方向にのみ変形す
る最も割れが生じ易い部分で、前記プレス品２０のよう
にハット形状を成す部品については、図６に示すように
略円筒形状の立壁部２８が平面歪部に相当し、周方向に
は殆ど変形せず高さ方向へのみ変形する。また、その立
壁部２８の断面形状は、立壁部２８を絞り加工する際に
引張張力を発生させる部分、すなわち図７に示すように
前記ビード２６を含む部分の形状で、プレス金型１０の
形状から４か所の曲部Ｂ１〜Ｂ４における巻付き半径ρ
₁ 〜ρ₄ ，巻付き角度φ₁ 〜φ₄ を測定する。しわ押え
長さＬはしわ押えリング１６の幅寸法であり、立壁部２
８の板厚歪ε_T は、プレス素材１８の当初の板厚ｔo お
よび絞り加工後の板厚ｔを測定し、その差Δｔ（＝ｔ−
ｔo ）を元の板厚ｔo で割算すれば良い。 Ｃ＝ｆ（ＴＳ，ｎ，ｒ，ｔo ，ρ₁ 〜ρ₄ ，φ₁ 〜φ₄ ，Ｌ，ε_T ，μ） ・・・（１）

【００１９】上記演算式（１）は、プレス素材１８の材
料特性である引張強度ＴＳ，ｎ値，ｒ（ランクフォー
ド）値，板厚ｔo 、上記断面形状を表す巻付き半径ρ₁
〜ρ₄，巻付き角度φ₁ 〜φ₄ 、その断面部のしわ押え
長さＬ、板厚歪ε_T 、摩擦係数μ、およびクッション圧
Ｃをパラメータとして表され、摩擦係数μ以外のパラメ
ータに単初のテストプレス時のデータを代入することに
より摩擦係数μが求められる。プレス素材１８の材料特
性ＴＳ，ｎ値，ｒ値，板厚ｔo については、材料メーカ
ーから送られて来るデータをそのまま用いるか或いは一
軸引張り試験を行って求め、巻付き半径ρ₁ 〜ρ₄ ，巻
付き角度φ₁ 〜φ₄ ，しわ押え長さＬ，および板厚歪ε
_T についてはステップＳ２の測定値を代入し、クッショ
ン圧Ｃには正規クッション圧Ｃo を代入すれば良い。

【００２０】演算式（１）について具体的に説明する
と、図７の曲部Ｂ１とＢ２との間の引張応力σ_T1は、曲
部Ｂ１における曲げ（曲げ戻し）応力をσ_B1、クッショ
ン圧Ｃによる摩擦応力をσ_M とすると次式（２）で表さ
れ、曲部Ｂ２とＢ３との間の引張応力σ_T2、曲部Ｂ３と
Ｂ４との間の引張応力σ_T3、最終の立壁部２８の引張応
力σ_T4は、それぞれ次式（３）〜（５）で表される。ま
た、摩擦応力σ_M は次式（６）で表され、曲げ応力σ_Bi
（ｉ＝１，２，３，４）は、（７）式で表されるＦ値を
用いて次式（８）で表される。これ等の（２）〜（８）
式の関係から、板厚歪ε_T を除く各パラメータの関係が
求められ、前記立壁部２８における引張応力σ_T4と伸び
歪ε_L との関係をＨill の異方性パラメータψを用いて
ｎ乗硬化則に従って定めると次式（９）で表され、平面
歪では幅歪が０で且つ体積は不変であるからε_L ＝−ε
_T となり、これにより、板厚歪ε_T を含めて前記（１）
式の関係が定まる。なお、（７）式の「ｅ」は自然対数
の底で、ｇ（ｒ）はｒ値をパラメータとして予め定めら
れた関数である。また、温度が違うとプレス素材１８の
潤滑油剤の揮発量が変化して摩擦係数が変化するなど、
プレス加工に影響を与える他の種々の物理量をパラメー
タに含めたり、更にきめ細かな理論式を用いたりして前
記（１）式を設定することも可能である。

【００２１】 σ_T1＝exp(μ・φ₁ ）・（σ_B1＋σ_M ）＋σ_B1 ・・・（２） σ_T2＝exp(μ・φ₂ ）・（σ_B2＋σ_T1）＋σ_B2 ・・・（３） σ_T3＝exp(μ・φ₃ ）・（σ_B3＋σ_T2）＋σ_B3 ・・・（４） σ_T4＝exp(μ・φ₄ ）・（σ_B4＋σ_T3）＋σ_B4 ・・・（５） σ_M ＝２μ・Ｃ・Ｌ／ｔo ・・・（６） Ｆ＝ＴＳ・（ｅ／ｎ）ⁿ ・ｇ（ｒ） ・・・（７） σ_Bi＝Ｆ・（２＋ｎ）^-1・（ｔo ／２ρ_i ）ⁿ⁺¹ ・・・（８） σ_T4＝Ｆ・ψ・ε_L ⁿ ・・・（９）

【００２２】次のステップＳ４では、Ｔ／Ｌのテストプ
レスで使用するプレス素材１８すなわちテスト素材（Ｔ
／Ｌ材）の材料特性に基づいて、ステップＳ３で摩擦係
数μが決定された演算式（１）に従って板厚歪ε_T がｎ
（ｎ乗硬化則におけるｎ値）％となるクッション圧Ｃ
を、高圧側限界クッション圧Ｃmax １として算出する。
すなわち、板厚歪ε_T がｎ％となるのは、図８に示すよ
うに引張応力σ_T4が引張強度ＴＳの場合で、プレス素材
１８にくびれが生じる直前の状態であり、その時のクッ
ション圧Ｃは割れの無い適正なプレス品質が得られる高
圧側の限界クッション圧となるのである。この高圧側限
界クッション圧Ｃmax １の算出に際しては、単初のテス
トプレス後のチューニングによって前記巻付き角度φ₁
〜φ₄ や巻付き半径ρ₁ 〜ρ₄ が変化した場合には、そ
れ等を新たに測定することになる。

【００２３】ステップＳ５では、テストプレスに使用す
るプレス素材１８、すなわち実際の量産時に使用するプ
レス素材１８と同一グレードのプレス素材の中で割れが
最も生じ易い割れ下限材について、上記ステップＳ４と
同様にして板厚歪ε_T がｎ％となる高圧側限界クッショ
ン圧Ｃmax ２を算出する。割れ下限材は、同じ形状のプ
レス加工を行った場合に最も低いしわ押え荷重で割れを
生じるプレス素材であり、高圧側限界クッション圧Ｃma
x ２は前記クッション圧Ｃmax １以下となる。また、割
れ下限材は過去の実績などから定められ、その材料特性
データを（１）式に代入すれば良い。材料特性以外のパ
ラメータは、ステップＳ４でクッション圧Ｃmax １を算
出した時と同じ値が用いられる。図９は、割れ下限材，
Ｔ／Ｌのテストプレスで用いるプレス素材（Ｔ／Ｌ
材），単初のテストプレスで用いたプレス素材（単初
材），および同一グレードで割れが最も生じ難い上限材
について、クッション圧Ｃと板厚歪ε_T との関係を比較
して示した図であり、板厚歪ε_TOはステップＳ２におけ
る測定値である。

【００２４】そして、ステップＳ６では、上記高圧側限
界クッション圧Ｃmax １とＣmax ２との比Ｃmax １／Ｃ
max ２を、前記基準クッション圧範囲Ｅo の上限値ＣＨ
１に掛算して新たな上限値ＣＨ２を算出し、これを成形
余裕度を評価する際のクッション圧範囲Ｅの上限値とす
る。比Ｃmax １／Ｃmax ２は１以上で上限値ＣＨ２はＣ
Ｈ１以上となり、Ｔ／Ｌ材が割れ下限材の場合には、Ｃ
Ｈ２＝ＣＨ１で基準クッション圧範囲Ｅo の上限値ＣＨ
１はそのままで成形余裕度を評価することになるが、Ｔ
／Ｌ材の成形性が良くなるに従って、言い換えれば高圧
側限界クッション圧Ｃmax １が高くなるに従って、上限
値ＣＨ２は高くなるとともにクッション圧範囲Ｅが広く
なり、成形余裕度の評価が厳しくなる。このように材料
特性の相違をクッション圧に換算して基準クッション圧
範囲Ｅo を補正するようになっているため、Ｔ／Ｌ材の
材料特性の相違に拘らず成形余裕度に関する評価が略同
じになる。例えば、基準クッション圧範囲Ｅo の上限値
ＣＨ１が割れ下限材の高圧側限界クッション圧Ｃmax ２
と等しい場合、補正後の上限値ＣＨ２はＴ／Ｌ材の高圧
側限界クッション圧Ｃmax １となり、材料特性の相違に
よって高圧側限界クッション圧Ｃmax １が変化しても、
それに伴って上限値ＣＨ２も変化することになり、成形
余裕度の評価は略同じになる。

【００２５】次のステップＳ７〜Ｓ９では、次式（10）
で表される皺発生抑制に必要な最小しわ押え荷重Ｐf に
関する福井，吉田，阿部の実験式に基づいて、Ｔ／Ｌ材
および同一グレードの中で皺が最も生じ易い皺下限材に
ついて、適正なプレス品質が得られる低荷重側の限界し
わ押え荷重の比を求め、その比で基準クッション圧範囲
Ｅo の下限値ＣＬ１を補正する。（10）式において、Ｙ
Ｐは降伏強度，ＴＳは引張強度で、Ｒo ，ｔo ，ｒ₂ ，
ｒ_d はそれぞれ図１０に示されている各寸法であり、ｒ
_d は前記巻付き半径φ₄ に相当する。かかる（10）式か
ら明らかなように、プレス素材１８およびプレス品２０
の形状が同じであれば、最小しわ押え荷重Ｐf 、すなわ
ち適正なプレス品質が得られる低荷重側の限界しわ押え
荷重は（ＹＰ＋ＴＳ）に比例する。そして、ステップＳ
７でＴ／Ｌ材の（ＹＰ＋ＴＳ）をＰftとして算出すると
ともに、ステップＳ８で皺下限材の（ＹＰ＋ＴＳ）をＰ
fLとして算出し、ステップＳ９でそれ等の比Ｐft／ＰfL
を基準クッション圧範囲Ｅo の下限値ＣＬ１に掛算して
新たな下限値ＣＬ２を算出し、これを成形余裕度を評価
する際のクッション圧範囲Ｅの下限値とする。 Ｐf ＝（ＹＰ＋ＴＳ）・Ｒo ・〔２（Ｒo −ｒ₂ −ｒ_d ）／ｔo 〕 ÷９０π・〔Ｒo ² −（ｒ₂ ＋ｒ_d ）² 〕 ・・・（10）

【００２６】上記比Ｐft／ＰfLは、（Ｔ／Ｌ材の低荷重
側限界しわ押え荷重）／（皺下限材の低荷重側限界しわ
押え荷重）と同じで、皺下限材は同じ形状のプレス加工
を行った場合に最も高荷重で皺を生じるプレス素材であ
るため、比Ｐft／ＰfLは１以下で下限値ＣＬ２はＣＬ１
以下となる。そして、Ｔ／Ｌ材が皺下限材の場合には、
ＣＬ２＝ＣＬ１で基準クッション圧範囲Ｅo の下限値Ｃ
Ｌ１はそのままで成形余裕度を評価することになるが、
Ｔ／Ｌ材の成形性が良くなるに従って、言い換えれば低
圧側限界しわ押え荷重、更には上記Ｐft が低くなるに
従って、下限値ＣＬ２は低くなるとともにクッション圧
範囲Ｅが広くなり、成形余裕度の評価が厳しくなる。こ
のように材料特性の相違をしわ押え荷重に換算して基準
クッション圧範囲Ｅo を補正するようになっているた
め、Ｔ／Ｌ材の材料特性の相違に拘らず成形余裕度に関
する評価が略同じになる。

【００２７】上記ステップＳ４〜Ｓ９は補正工程であ
り、ステップＳ６およびＳ９で求めた上限値ＣＨ２と下
限値ＣＬ２との間のクッション圧範囲Ｅで適正なプレス
品質が得られるか否かにより、プレス金型１０の成形余
裕度が評価される。

【００２８】次に、自動車のホイールハウス部のプレス
品を例として具体的に説明すると、前記巻付き角度（ｒ
ａｄ）および巻付き半径（ｍｍ）が単初およびＴ／Ｌ時
で変わらず、φ₁ ＝０．８９４，φ₂ ＝１．７８８，φ
₃ ＝０．８９４，φ₄ ＝１．５７０、巻付き半径（ｍ
ｍ）ρ₁ ＝５，ρ₂ ＝５，ρ₃ ＝５，ρ₄ ＝８であり、
正規クッション圧Ｃo ＝０．３ｋｇｆ／ｍｍ² （しわ押
え荷重＝３０ ton）、単初材，Ｔ／Ｌ材，割れ下限材，
皺下限材の材料特性が表２の場合、単初のテストプレス
の際の立壁部最大板厚歪ε_TOは１０％であり、前記
（１）式の摩擦係数μ≒０．１５となる。また、高圧側
限界クッション圧Ｃmax １≒０．３４２（ｋｇｆ／ｍｍ
² ）、Ｃmax ２≒０．３００（ｋｇｆ／ｍｍ² ）で、上
限値ＣＨ１＝１．２×Ｃo とすると、補正後の上限値Ｃ
Ｈ２＝１．２×（０．３４２／０．３００）×Ｃo ＝
１．３７×Ｃo となる。一方、前記Ｐft＝４８．５（ｋ
ｇｆ／ｍｍ ² ）、ＰfL＝５２．０（ｋｇｆ／ｍｍ² ）
で、下限値ＣＬ１＝０．８×Ｃo とすると、補正後の下
限値ＣＬ２＝０．８×（４８．５／５２．０）×Ｃo ＝
０．７５×Ｃo となる。したがって、この場合には０．
７５〜１．３７×Ｃo のクッション圧範囲で適正なプレ
ス品質が得られるか否かによって成形余裕度を評価すれ
ば良い。なお、表２におけるＹＰ，ＴＳの単位はＭＰａ
で、１ｋｇｆ／ｍｍ² ≒９．８ＭＰａである。またＥｌ
（エロンゲーション）は破断までの歪（％）である。

【００２９】以上詳述したように、本実施例ではプレス
機械のしわ押え荷重変動量に応じて基準クッション圧範
囲Ｅo を設定するとともに、Ｔ／Ｌ材の材料特性に応じ
て基準クッション圧範囲Ｅo を補正し、成形余裕度を評
価する際の最終クッション圧範囲Ｅを定めるようになっ
ているため、適正なクッション圧範囲Ｅで成形余裕度を
正しく評価できるようになる。これにより、必要以上に
広い荷重範囲で成形余裕度を評価することに起因する無
駄な型チューニングや必要以上の高級グレード材の使用
を防止できるとともに、Ｔ／Ｌ材の材料特性に影響され
ることなく略同じ評価が為されることから評価の信頼性
が向上し、量産時における不良品の発生が一層確実に防
止されるようになる。

【００３０】また、本実施例では基準クッション圧範囲
Ｅo の上限値ＣＨ１を補正する際に用いる演算式（１）
が、単初のテストプレスの際のデータを用いて最終的に
定められるようになっているため、演算式（１）の精度
が高められて成形余裕度の評価の信頼性が一層向上す
る。

【００３１】なお、上例では成形余裕度の評価について
のみ説明したが、例えば実際の量産時におけるプレス機
械の設定クッション圧を前記正規クッション圧Ｃo では
なく、クッション圧範囲Ｅの中央値すなわち（ＣＨ２＋
ＣＬ２）／２のクッション圧とすれば、割れおよび皺を
最も発生し難いクッション圧を中心としてしわ押えが行
われるようになり、プレス素材１８の材料特性の変動に
起因する不良品の発生をより効果的に防止できるように
なって量産安定性が更に向上する。

【００３２】以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明したが、本発明は他の態様で実施することもで
きる。

【００３３】例えば、前記実施例ではシングルアクショ
ン型のプレス機械に取り付けて使用されるプレス金型１
０について説明したが、ダブルアクション型のプレス機
械に取り付けて使用されるプレス金型の成形余裕度評価
方法にも本発明は同様に適用され得る。

【００３４】また、前記実施例ではＴ／Ｌのテストプレ
スで成形余裕度を評価するようになっていたが、絞り金
型のみをテストする単初のテストプレスで成形余裕度を
評価することも可能である。

【００３５】また、前記実施例では単初のテストプレス
でのデータに従って演算式（１）の摩擦係数μが定めら
れるようになっていたが、この摩擦係数μについても、
潤滑油剤の種類や粘度などをパラメータとして演算で求
めるようにしても良い。

【００３６】その他一々例示はしないが、本発明は当業
者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実
施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法に従って定められる成形余裕度評価
時の荷重範囲を説明する図である。

【図２】本発明方法に従って成形余裕度が評価されるプ
レス金型の一例を説明する断面図である。

【図３】図２のプレス金型が量産に使用されるまでの手
順を説明する図である。

【図４】成形余裕度を評価するクッション圧範囲を本発
明方法に従って設定する際の手順を説明するフローチャ
ートである。

【図５】図４のフローチャートに従ってクッション圧範
囲を設定する際の各クッション圧の関係を示す図であ
る。

【図６】図２のプレス金型によって製造されるプレス品
に基づいて、図４のステップＳ２における平面歪部を説
明する図である。

【図７】図２のプレス金型によって製造されるプレス品
に基づいて、図４のステップＳ２における平面歪部の断
面形状を説明する図である。

【図８】図４のステップＳ４，Ｓ５で高圧側限界クッシ
ョン圧を算出する際に板厚歪ε _T ＝ｎとした時の引張応
力との関係を説明する図である。

【図９】割れ下限材，Ｔ／Ｌ材，単初材，および上限材
におけるクッション圧Ｃと板厚歪ε_T との関係を比較し
て示す図で、図４のステップＳ４，Ｓ５で算出される高
圧側限界クッション圧Ｃmax １，Ｃmax ２を説明する図
である。

【図１０】皺発生抑制に必要な最小しわ押え荷重に関す
る福井，吉田，阿部の実験式に含まれるパラメータを説
明する図である。

【符号の説明】

１０：プレス金型 １８：プレス素材 ステップＳ１：設定工程 ステップＳ４〜Ｓ９：補正工程 Ｃo ：正規クッション圧（正規のしわ押え荷重） Ｅo ：基準クッション圧範囲（基準荷重範囲）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 しわ押え荷重を変化させながらテストプ
   レスを行い、予め定められた荷重範囲で適正なプレス品
   質が得られるか否かによってプレス金型の成形余裕度を
   評価する成形余裕度評価方法において、 正規のしわ押え荷重を基準としてプレス機械のしわ押え
   荷重変動量に応じて前記成形余裕度を評価する際の基準
   荷重範囲を設定する設定工程と、 前記テストプレスに使用するテスト素材が、該テスト素
   材と同一グレードのプレス素材の中で成形性が最も悪い
   下限材である場合は前記基準荷重範囲で成形余裕度が評
   価されるが、該下限材に比較してテスト素材の成形性が
   良くなるに従って評価する荷重範囲が広くなるように、
   該テスト素材および下限材の材料特性の相違をしわ押え
   荷重に換算して前記基準荷重範囲を補正する補正工程と
   を有することを特徴とするプレス金型の成形余裕度評価
   方法。