JPH08187514A

JPH08187514A - 鋼板の成形方法

Info

Publication number: JPH08187514A
Application number: JP34050094A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Fukumoto; 紀福本; Masayuki Horie; 正之堀江; Toshiro Ishihara; 利郎石原; Yoshihiko Ono; 好彦尾野; Katsuyasu Togawa; 勝安戸川; Ryoji Endo; 良治遠藤
Original assignee: SEIKEI KK; NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: SEIKEI KK; JFE Engineering Corp
Priority date: 1994-12-28
Filing date: 1994-12-28
Publication date: 1996-07-23
Anticipated expiration: 2014-02-17
Also published as: JP2859548B2

Abstract

(57)【要約】【目的】鋼板のプレス曲げにおいて、過大なプレス荷
重をかけずに、曲げ曲率の均一な曲面体を成形すること
ができる鋼板の成形方法を提供する。【構成】鋼板2 の２か所を支持部材1A,1B で単純支持
状態に支持しつつ、前記支持部材1A,1B 間の中央部の鋼
板2 の他方の面をポンチ3 で押して変形させることによ
り鋼板を曲面体に加工する成形方法であって、前記ポン
チ3 の下面は平面状であり、且つ、前記ポンチ3 の幅の
両端部によって形成される２つの荷重点2d,2e の間隔
は、２つの支点1a,1b を結ぶ方向にその支点1a,1b の間
隔の０．３〜０．８倍の長さであることからなる。ま
た、上記発明において、前記ポンチの下面には幅方向端
部に２つの突出部が設けられており、且つ、突出部によ
って形成される荷重点の間隔は、支点の間隔の０．３〜
０．８倍の長さであることからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鋼板のプレス曲げ成形方
法に関するものであり、特に、膨大なプレス荷重を負荷
することなく曲げ曲率の均一な曲げ成形が可能になる鋼
板のプレス成形方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、プレス曲げ方法で鋼板を曲げ成形
する方法としては、単純曲げ方式（所謂３点曲げ。以
下、先行技術１という）、総型ダイスによる曲げ方式
（以下、先行技術２という）および４点曲げ方式（以
下、先行技術３という）が知られている。

【０００３】図８は、先行技術１による鋼板の曲げ成形
方法を説明する概略縦断面図である。同技術による成形
方法は、同図に示すように、２か所に設けた支持部材１
Ａ、１Ｂの上に鋼板２を置き、支持部材１Ａ、１Ｂによ
って形成される２つの支点１ａ、１ｂ間の中点の、鋼板
２の上面側に対応する点をプレス６に取りつけられたポ
ンチ３の先端３ａで押すことによって、支点１ａと１ｂ
間の鋼板２の部分をプレス曲げ成形する方法である。こ
の方法において支点１ａ、１ｂにおける鋼板の支持状態
は単純支持である。ここで単純支持の状態とは、前記支
点において、鋼板の上下方向の変位は拘束されるが支点
回りの回動は自在であるような支持の状態を言う。また
鋼板に加わる荷重点の数は、２か所の支点１ａ、１ｂと
接する鋼板２の下面側の２点２ａ、２ｂ、及び、ポンチ
３の先端３ａで押される鋼板２の上面側の１点２ｃの計
３点であるため、通称、３点曲げ成形といわれる。

【０００４】先行技術１による鋼板の成形方法は、上述
した方法で２支点間の鋼板に所定の曲げ曲率を与える加
工（曲げ加工）を施した後、鋼板の未加工部分を上記２
支点間内に、上記２支点を結ぶ方向（板幅方向）に所定
量送り込み、次いで、上記曲げ加工を繰り返すものであ
り、このようにして、鋼板の所定部分に所定形状のプレ
ス曲げ加工を順次施すものである。

【０００５】図９は、先行技術２による鋼板の曲げ成形
方法を説明する概略縦断面図である。同技術による成形
方法は、同図に示すように総型ダイスに鋼板をプレス曲
げ成形する方法であって、所定の曲率をもった上ダイス
４および下ダイス５を用いるものであり、下ダイス５の
上に鋼板２を載せ、プレス６に取りつけた上ダイス４の
下部曲面４ａで鋼板２を上から下ダイス５に押しつけて
プレス曲げ成形する。ここで、プレス曲げ開始時には、
鋼板２は下ダイス５の両端５ａ、５ｂで単純支持されて
いるが、曲げが進むにつれて鋼板２は下ダイス５の曲面
部５ｃに接触してもはや２点支持による単純支持状態で
はなくなり、鋼板２は上ダイス４と下ダイス５との間で
各曲面に倣うまで成形される。次いで、上ダイスと下ダ
イスとの間に鋼板の未加工部分を板幅方向に所定量送り
込み、上記曲げ加工を繰り返すものであり、このように
して、鋼板の所定部分に所定形状のプレス曲げ加工を施
す。

【０００６】先行技術３の４点曲げ方式は、特開昭５７
−２２８２３号公報に開示されており、先行技術１の３
点曲げ成形方法では荷重点が１点であるのに対し、従来
技術３では荷重点が２点である点が異なる。また２個の
荷重点の間隔はその支点間距離の１／１０〜１／４に限
定することが提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、先行技
術には以下に述べるような問題点がある。先行技術１
は、３点曲げ成形であるため曲げ曲率が不均一になる。
即ち、図８に示した方法で曲げ成形した場合の２支点１
ａ、１ｂ間の曲率は、ポンチで押される位置が最も大き
く（即ち、曲率半径が最も小さく）、ここから２支点１
ａ、１ｂに近づくにつれて極端に小さくなる。従って、
この方法で鋼板を円筒形にプレス成形して鋼管を製造す
ると、円周方向の曲率分布が不均一となり、断面が多角
形状の鋼管となってしまうという問題がある。

【０００８】先行技術２は、総型ダイスを用いるので鋼
板は総型ダイスの面に倣うまで押しつけられるので、総
型ダイスの曲率が均一である限り鋼板の曲げ加工を施さ
れた部分の曲率も均一になり、従来技術１の問題点は解
決される。しかしながら、総型ダイスを用いる場合に必
要なプレス荷重は、先行技術１の方法に比べ７〜１０倍
またはそれ以上になるという問題点がある。その結果大
容量のプレス設備が必要になり設備費の増大を招いた
り、鋼板の成形可能範囲が先行技術１に比べ著しく狭く
なるという問題点がある。

【０００９】先行技術３は、所定の条件下で４点曲げ成
形を行なうことにより、鋼板の曲げ曲率を均一にすると
いうものである。しかしながら、４点曲げ成形による鋼
板の曲げ曲率は、ポンチによる荷重点の間隔（以下、Ａ
で表わす）と支持部材の２支点の間隔（以下、Ｂで表わ
す）との比Ａ／Ｂの値によって大きく左右される。例え
ば、Ａ／Ｂの値が極端に小さければ３点曲げに類似した
状態となり、曲率の分布は不均一になる。ところで、先
行技術３においては、Ａ／Ｂの値を１／１０〜１／４に
限定すべきであるとされているが、このような条件で成
形した場合の曲率の均一性に関する具体的な説明がな
く、曲率がどの程度均一な鋼管が得られるのかについて
も不明である。

【００１０】従って、この発明の目的は、鋼板のプレス
曲げにおいて、上述した問題を解決し、過大なプレス荷
重をかけずに、曲げ曲率の均一な曲面体を成形すること
ができる鋼板の成形方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の問題
点を解決するために、鋭意研究および実験を重ねた結果
以下の手段により、先行技術１とほぼ同じ程度のプレス
曲げ荷重で、曲げ部の曲率はほぼ均一となる鋼板のプレ
ス曲げ成形方法が得られることを見出した。即ち、請求
項１の発明は、鋼板の一方の面上の２か所を各々支持部
材で単純支持状態に支持しつつ、前記鋼板の他方の面上
の、前記支持部材によって形成される２つの支点間の中
央部に相当する部分を、ポンチで押して変形させること
により前記鋼板を曲面体に加工する成形方法であって、
前記ポンチの下面は平面状であり、且つ、前記ポンチの
幅は、前記２つの支点を結ぶ方向に前記支点の間隔の
０．３〜０．８倍の範囲内の長さであることに特徴を有
するものである。

【００１２】請求項２の発明は、鋼板の一方の面上の２
か所を各々支持部材で単純支持状態に支持しつつ、前記
鋼板の他方の面上の、前記支持部材によって形成される
２つの支点間の中央部に相当する部分を、ポンチで押し
て変形させることにより前記鋼板を曲面体に加工する成
形方法であって、前記ポンチの下面には前記２つの支点
を結ぶ方向に所定の間隔をあけて２つの突出部が設けら
れており、且つ、前記２つの突出部によって形成される
２つの荷重点の間隔は、前記支点の間隔の０．３〜０．
８倍の範囲内の長さであることに特徴を有するものであ
る。

【００１３】

【作用】本発明においては、２か所の支点で単純支持状
態に支持された鋼板の２か所の支点の間隔の中央部分を
押して鋼板に変形を与えるため、プレス曲げ成形におい
て総型ダイスを用いた場合に比べ１／８〜１／５という
小さな荷重で成形をすることが可能となる。

【００１４】次に、ポンチの形状は、その下面が平面状
である場合（以下、タイプ１のポンチという）、及び、
２つの支点を結ぶ方向に所定の間隔をあけてポンチの下
面に２つの突出部が設けられている場合（以下、タイプ
２のポンチという）があり、突出部の下面の形状は、例
えば、半円柱体を円弧部分を下にし長さ方向を支点間方
向に直角に向けたものであり、タイプ１又はタイプ２の
いずれかを、適宜選択することができる。ポンチの形状
が上記如きである場合の鋼板プレスにおける作用を以下
に述べる。まず、突出部が設けられたタイプ２のポンチ
で鋼板を押した場合、２つの支点で単純支持状態に支持
された鋼板は、２か所の突出部の先端を介して荷重が加
わり、４点曲げ状態となる。その結果この２つの荷重点
で挟まれる区間は一定の曲げモ−メントがかかる区間
（以下、一定曲げモ−メント区間という）になり、この
一定曲げモ−メント区間は下向きに凸の形状になるよう
に変形する。その結果、この区間の弧の曲率は一定にな
り従来技術１に比べ曲率にばらつきの少ない円形または
その一部からなる断面形状の成形品を得ることができ
る。

【００１５】ポンチの下面が平面状である場合（タイプ
１の場合）には、プレス成形の初期段階ではポンチ下面
全面が鋼板表面と接触するが、更にポンチを下降させ鋼
板を押してゆくと、鋼板のポンチ下面に位置する部分に
は鋼板が下向きに凸の形状となるように変形を開始す
る。その結果、鋼板に接触するポンチの下面は、２つの
支点を結ぶ方向の両端（以下、ポンチの幅方向両端とい
う）のみとなり、ポンチの幅方向両端が各々荷重点とな
る。このようにして、ポンチの幅方向両端が上記突出部
と同じ作用を発揮する。

【００１６】また、ポンチの２つの荷重点の間隔Ａを支
点の間隔Ｂの０．３倍〜０．８倍の範囲内に限定した理
由は、以下の通りである。即ち、荷重点の間隔Ａが支点
の間隔Ｂの０．３倍未満になると、支点の間隔に対する
一定曲げモ−メント区間の長さの割合が小さくなり、曲
率が一定となる区間の割合が少なくなるので、曲げ曲率
を十分均一にすることができなくなる。一方、荷重点の
間隔Ａが支点の間隔Ｂの０．８倍を超えると、プレス成
形に必要な荷重が大幅に大きくなり、大容量のプレス設
備が必要になるとともに、支点及び荷重点にプレス疵が
発生し、製品の品質を損なう。従って、ポンチの２つの
荷重点の間隔Ａを支点の間隔Ｂの０．３〜０．８倍の範
囲内にすべきである。

【００１７】

【実施例】次に、この発明を実施例により、更に、詳細
に説明する。表１に示す本発明の範囲内の条件、及び、
本発明の範囲外の条件で鋼板を曲げ成形した。

【００１８】

【表１】

【００１９】図１は、本発明の方法の範囲内の４点曲げ
方式による鋼板の曲げ成形方法の１実施例であって、下
部に２つの突出部を有するタイプ２のポンチを用い、鋼
板を曲げている途中の状態を示す概略縦断面図である。
同図に示すように、鋼板２の下面を２か所の支持部材１
Ａ、１Ｂによって形成された２つの支点１ａ、１ｂで単
純支持状態に支持しつつ、２個所の支持部材１Ａ、１Ｂ
の中央部の鋼板２の上面の２か所をポンチ３の幅方向両
端に設けられた２か所の突出部３ｂ、３ｃで押す。突出
部３ｂ、３ｃで押すことによって、突出部３ｂ、３ｃの
先端３ｂ’、３ｃ’に接する鋼板２の上面側の２点に荷
重点２ｄ、２ｅが形成され、この荷重点２ｄ、２ｅ間の
鋼板は下に凸に曲げ成形される。

【００２０】図２は、本発明の方法の範囲内の他の方法
による鋼板の曲げ成形方法の１実施例であって、下面が
平面状のタイプ１のポンチ３を用い、鋼板を曲げている
途中の状態を示す概略縦断面図である。同図に示すよう
に、鋼板２の下面を２か所の支持部材１Ａ及び１Ｂで単
純支持状態に支持しつつ、鋼板２の上面をポンチ３で押
さえた状態でポンチ３を下降させ鋼板２を押してゆく
と、ポンチ３の幅方向両端３ｄ、３ｅのみが鋼板２の上
面と接触する状態になり、この鋼板２の上面側の２点に
荷重点２ｄ、２ｅが形成され、鋼板２を曲げ成形しつつ
あるものであり、この場合も、図１に示した実施例と同
様、図２の状態は４点曲げ方式による鋼板の曲げ成形方
法になる。なお、図１及び図２のいずれにおいても、支
持部材１ａ及び１ｂには直径５０ｍｍ、長さが鋼板２の
長さよりも長い丸棒を用いた。

【００２１】表１中試験Ｎo.１〜３及び８の本発明の範
囲内の鋼板の曲げ成形方法（以下、本発明方法という）
は、図１又は図２に示した４点曲げ装置を用いて試験し
た。これに対して、表１中試験Ｎo.４〜７及び９の本発
明の範囲外の鋼板の曲げ成形方法（以下、比較方法とい
う）は、図１、図８又は図９に示した４点曲げ、３点曲
げ又は総型ダイスの装置を用いて試験した。

【００２２】本発明方法及び比較方法のいずれの曲げ成
形においても、幅の両端部を予め別の方法で端曲げした
厚さ２２ｍｍの鋼板を用い、表１に示す各々の条件で、
支点間のほぼ中央部の鋼板部分を、プレス装置にとりつ
けられたポンチで所定量プレスした。次いで、鋼板を板
幅方向に、支点間隔の１／２だけずらして再びプレスす
ることを繰り返して半円筒形状の成形体を同一条件で２
個製造し、この２個を向かい合わせて円筒形状に保持
し、２か所の接合面を円筒長さ方向に溶接して外径８５
０ｍｍの鋼管に製造した。このようにして製造された各
々の鋼管についての曲率、および、プレス荷重を測定
し、鋼管の真円性および所要プレス能力を評価した。曲
率の測定は、所定の荷重点を中心にその両側の管周方向
幅８０ｍｍ以内の部分を約１０ｍｍピッチで行なった。
但し、所定の荷重点とは、鋼管の長さ方向の中央点にお
いて溶接線から円周方向に１／４円周長離れた位置に最
も近い荷重点を指す。所定の荷重点をこのように定めた
のは、次の理由による。即ち、荷重点の間隔Ａを支点間
隔Ｂで除した値Ａ／Ｂが１／２ではないので、鋼板を板
幅方向に、支点間隔の１／２だけずらすと、次回又は次
次回の荷重点の内１つは、前回の荷重点の間に入るとい
うことが繰り返される。そして、幅８０ｍｍ以内に荷重
点が２つ入る場合もあるからである。

【００２３】図３は、本発明方法である試験Ｎo.１〜３
の条件下で成形され製造された鋼管の曲率半径の分布を
示すグラフであり、図４は、同じく比較方法である試験
Ｎo.４及び５の条件下で成形され製造された鋼管の曲率
半径の分布を示すグラフである。各図において、曲率半
径の値は測定された曲率の逆数を算出したものであり、
また、管周方向位置の０（零）は上記所定の荷重点を表
わす。

【００２４】図３及び図４から明らかなように、曲率半
径の分布のバラツキは、本発明方法による場合の方が、
比較方法による場合よりも著しく小さい。即ち、本発明
方法による場合の鋼管の最大曲率半径（以下、Ｒ_Maxと
いう）は、最小曲率半径（以下、Ｒ_minという）の１．
７倍以内にあり、試験Ｎo.２の場合、約１．５倍となっ
ている。

【００２５】これに対して、比較方法である試験Ｎo.５
の３点曲げによる場合には、荷重点付近の曲率半径が小
さく、荷重点から離れるにつれて曲率半径が極端に大き
くなり、Ｒ_MaxはＲ_minの約３倍にも達する。同じく比
較方法である試験Ｎo.４は４点曲げによる場合ではある
が、荷重点の間隔Ａと支点の間隔Ｂとの比Ａ／Ｂの値が
０．１９と小さいので、Ｒ_MaxはＲ_minの約２倍と大き
く、その曲率半径分布は、試験Ｎo.５のそれと同様な傾
向を示した。

【００２６】比較方法である試験Ｎo.６は４点曲げであ
るが、Ａ／Ｂが０．８５と本発明の範囲を超えて大きい
ために、曲げ成形に要するプレス荷重が著しく増大し、
荷重点および支点に相当する位置の鋼板表面に深い疵が
発生し、製品価値を著しく損なう結果になった。

【００２７】図５及び図６は、各々、本発明の方法で鋼
板をプレスしている途中におけるタイプ１及びタイプ２
のポンチと鋼板との接触部分の状態を示す拡大縦断面図
である。いずれの場合にもポンチ３により成形された荷
重点の下方に位置する鋼板部分は、下向きに凸の形状に
変形していることがわかる。これは、図３において、曲
率半径の分布を試験Ｎo.１と２とで比較した場合、用い
たポンチはそれぞれタイプ１及びタイプ２と異なるにも
かかわらず同じような曲率半径分布を呈したことと一致
するものである。即ち、図５のように、幅方向両端に荷
重点３ｄ、３ｅを形成するような、下面が平面状のポン
チであるか、又は、図６のように、幅方向両端部に荷重
点３ｂ’、３ｃ’を形成するような、突出部３ｂ、３ｃ
を有する下面が窪んだポンチである（負の曲率である）
かの何れかであれば、曲げ成形中の鋼板が下向きに凸の
形状に変形した部分に接触することはなく、本発明が期
待する４点曲げ状態を実現することができる。

【００２８】なお、試験Ｎo.１に用いたポンチは下面が
平面状のものであるが、プレス時、鋼板にポンチによる
疵がつくのを防ぐため、望ましくは、ポンチの幅の端部
にア−ルを付けたり面取りを施すのが望ましい。

【００２９】次に、プレス成形に必要な荷重の測定結果
について述べる。本発明方法である試験Ｎo.１、２及び
３においては、１回のプレス当たりのプレス荷重は、鋼
板長さ方向１ｍ当たり１３０ｔｏｎであり、比較方法で
ある試験Ｎo.４及び５における測定値１２５ｔｏｎと大
差ない荷重であった。

【００３０】これに対して、幅２４０ｍｍの総型ダイス
を用いた比較方法である試験Ｎo.７においては、鋼管の
曲率半径の分布は均一であったが、プレス成形荷重は９
８０ｔｏｎと著しく大きかった。この値は、試験Ｎo.１
の支点の間隔が２４０ｍｍの４点曲げである本発明方法
の試験Ｎo.１における所要プレス荷重の５倍以上の約
７．５倍という膨大なものである。

【００３１】図７は、４点曲げにおいて支点の間隔を狭
くした場合に、本発明方法と比較方法とについて、曲率
半径の分布を比較するグラフである。同図から明らかな
ように、本発明方法である試験Ｎo.８においては均一な
曲率半径が得られたのに対し、比較方法である試験Ｎo.
９においては曲率半径のバラツキが大きかった。

【００３２】以上、この発明の方法により、鋼板を鋼管
に成形する場合の実施例について説明したが、この発明
の方法は上述した実施例に限定されるものではなく、例
えば、鋼管の長さ方向に半径が変化するテ−パ−鋼管、
円錐形状のコ−ン、および、鋼板の一部分のみが曲面状
に曲げられるプレス成形体等に対しても本発明は適用可
能である。

【００３３】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
４点曲げプレス成形加工において、２か所の荷重点で挟
まれる区間内の鋼板に一定の曲げモ−メントがかかるの
で、過大なプレス荷重を必要とすることなく、曲げ曲率
のバラツキの少ない曲面体を得ることができる鋼板の成
形方法を提供することができ、工業上有用な効果がもた
らされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法の１実施例であって、鋼板を曲げ
加工している状態を示す概略縦断面図である。

【図２】本発明の方法の他の実施例であって、鋼板を曲
げ加工している状態を示す概略縦断面図である。

【図３】本発明の方法で成形された鋼管の曲率半径の分
布を示すグラフである。

【図４】比較例の方法で成形された鋼管の曲率半径分布
を示すグラフである。

【図５】図２に示した鋼板の曲げ加工における、ポンチ
と鋼板との接触部分の状態を示す拡大縦断面図である。

【図６】図１に示した鋼板の曲げ加工における、ポンチ
と鋼板との接触部分の状態を示す拡大縦断面図である。

【図７】支点間隔が狭い場合の、本発明方法及び比較方
法で成形された鋼管の曲率半径分布を示すグラフであ
る。

【図８】従来技術の１例である３点曲げ成形方法を示す
概略縦断面図である。

【図９】従来技術の１例である総型ダイスによる曲げ成
形方法を示す概略縦断面図である。

【符号の説明】

１Ａ一方の支持部材１Ｂ他方の支持部材１ａ一方の支点１ｂ他方の支点２鋼板２ａ一方の支点における荷重点２ｂ他方の支点における荷重点２ｃ３点曲げポンチによる荷重点２ｄ４点曲げポンチによる一方の荷重点２ｅ４点曲げポンチによる他方の荷重点３ポンチ３ａポンチ先端３ｂ一方の突出部３ｂ’一方の突出部の先端３ｃ他方の突出部３ｃ’他方の突出部の先端３ｄポンチ下面の幅方向一端３ｅポンチ下面の幅方向他端４上ダイス４ａ上ダイス下部曲面５下ダイス５ａ下ダイス幅方向の一端５ｂ下ダイス幅方向の他端５ｃ下ダイス下部曲面６プレス７支持部材設置台

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石原利郎東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者尾野好彦栃木県佐野市栄町３番地２株式会社セイケイ内 (72)発明者戸川勝安栃木県佐野市栄町３番地２株式会社セイケイ内 (72)発明者遠藤良治栃木県佐野市栄町３番地２株式会社セイケイ内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼板の一方の面上の２か所を各々支持部
材で単純支持状態に支持しつつ、前記鋼板の他方の面上
の、前記支持部材によって形成される２つの支点間の中
央部に相当する部分を、ポンチで押して変形させること
により前記鋼板を曲面体に加工する成形方法であって、
前記ポンチの下面は平面状であり、且つ、前記ポンチの
幅の両端部によって形成される２つの荷重点の間隔は、
前記２つの支点を結ぶ方向に前記支点の間隔の０．３〜
０．８倍の範囲内の長さであることを特徴とする鋼板の
成形方法。
【請求項２】鋼板の一方の面上の２か所を各々支持部
材で単純支持状態に支持しつつ、前記鋼板の他方の面上
の、前記支持部材によって形成される２つの支点間の中
央部に相当する部分を、ポンチで押して変形させること
により前記鋼板を曲面体に加工する成形方法であって、
前記ポンチの下面には前記２つの支点を結ぶ方向に所定
の間隔をあけて２つの突出部が設けられており、且つ、
前記２つの突出部によって形成される２つの荷重点の間
隔は、前記支点の間隔の０．３〜０．８倍の範囲内の長
さであることを特徴とする鋼板の成形方法。