JPH0825097A

JPH0825097A - プレス加工用金型

Info

Publication number: JPH0825097A
Application number: JP6166648A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Hira; 隆明比良; Eiji Iizuka; 栄治飯塚; Kazuya Miura; 和哉三浦; Toshiyuki Kato; 俊之加藤
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1994-07-19
Filing date: 1994-07-19
Publication date: 1996-01-30

Abstract

(57)【要約】【目的】金属板をプレス加工してプレス製品を製造する
際にしわや割れの発生を低下させるプレス加工用金型を
提供する。【構成】ダイ６０の表面のうちしわが発生しやすい４か
所のコーナー部６０ａに、ダイ６０の表面の内縁に沿っ
て凹部６２を形成した。凹部６２の半径ｒは５０ｍｍ、
深さは２．３ｍｍである。また、図示しないしわ押えの
表面の、凹部６２に対向する位置に、凹部６２に対応す
る形状の凸部を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属板をプレス加工す
る際に用いるプレス加工用金型に関し、例えば延性の少
ない高張力鋼板やアルミニウム合金板を素材とするプレ
ス加工に好適なプレス加工用金型に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５を参照して従来のプレス加工方法を
説明する。図５は、従来のプレス加工方法を示す模式図
である。従来のプレス加工方法は、図５に示すように、
金属薄板である素材１０をダイ１２としわ押え１４との
間に挟んで押え、パンチ１６を下降させて素材１０をプ
レスするものである。これにより、例えば、図６に示さ
れるような立体形状の製品１８が製造される。素材１０
がプレスされる際には、素材１０の中央部はパンチ１６
によって下方に向けて押し込まれ、一方、素材１０のう
ちダイ１２としわ押え１４との間に挟まられた部分は、
矢印２０で示される方向に滑りながらダイ１２としわ押
え１４との間を通過していく。しわ押え１４が素材１０
を押圧する圧力調整が適切でないと図６に示すような割
れ２４やしわ２６といった欠陥が生じる。しわ押え１４
による圧力が高すぎると、素材１０がダイ１２としわ押
え１４との間を通過するときの摩擦抵抗が増し、例えば
図６の割れ２４に該当する部分が伸び、この伸びが素材
１０の伸び限界を超えて割れに至る。一方、しわ押え１
４による圧力が低過ぎると、素材１０の流入が過多にな
り製品の所々にしわが発生する。即ち、しわ押え１４の
表面における素材１０の流入挙動がプレス加工の良否を
支配する。従って、割れやしわの発生しない圧力範囲で
素材を押え圧状態でプレス加工が行なわれる。また、し
わ押えによる圧力を制御するとともに図７に示すような
絞りビード２８をダイ１２の表面としわ押え１４の表面
に形成し、素材１０がこの絞りビード２８を通過すると
きの素材１０の曲がりによる抵抗をしわ押え１４による
圧力に起因する抵抗に加え、素材１０の流入量の制御を
行う方法が広く普及している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年自動車を製造する
に当たって、地球環境の問題から車体重量の軽減を図る
ために、自動車車体の素材として従来よりも薄い板厚の
高張力鋼板を使用したり、比重の軽いアルミニウム合金
板を使用するようになってきた。しかし、高張力鋼板や
アルミニウム合金板は延性が低くプレス成形性に劣る。
このため、これらの材料を上記のような方法でプレス加
工するに当たっては、しわや割れ等の多くの困難が伴
う。これらの材料の延性の不足を補うために、しわ押え
圧力を低下させ材料流入を容易にするのが一般的な考え
方であるが、上述したように、しわ押え圧力を低下させ
るとしわが発生する。このしわとしては、図６に示すよ
うな、製品のボディーしわ２６や素材のしわ押え面に発
生するフランジしわ２７が代表的なものである。このし
わは製品としての美観を損なうため、しわが発生した製
品はスクラップ処理される。しわは、プレス加工時に素
材に発生する圧縮応力が素材の座屈限界応力を超えた時
に発生する。高張力鋼板では、発生する圧縮応力が軟鋼
板の圧縮応力よりも大きく、また、アルミニウム合金で
は、発生する圧縮応力は軟鋼板の圧縮応力程度であるが
アルミニウム合金の座屈限界応力は小さい。このため、
高張力鋼板やアルミニウム合金板をプレスすると、軟鋼
に比べ高い確率でしわが発生する。しわの防止に関して
は、例えば、特公昭５９−４２５７４号公報に、金属板
に凸部をプレス加工するに当たってこの凸部の直径と板
厚とを一定の範囲に設定する方法が開示されているが、
この方法は特殊な形状のプレス部品に対して適用された
ものである。

【０００４】本発明は、上記事情に鑑み、金属板をプレ
ス加工してプレス製品を製造する際にしわや割れの発生
を低下できるプレス加工用金型を提供することを目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明のプレス加工用金型は、パンチ、ダイ、及びし
わ押えを備えた、金属板のプレス加工用金型において、
金属板が接触するしわ押え表面に対向する前記ダイの表
面に該ダイのキャビティの縁から所定間隔保って延び
る、緩やかに窪む凹部及び／又は緩やかに突出した凸部
と、前記凹部及び／又は前記凸部との間で金属板を挟み
込む、前記しわ押え表面に緩やかに突出した凸部及び／
又は緩やかに窪む凹部とを備えたことを特徴とするもの
である。

【０００６】ここで、ダイ表面としわ押え表面のうち、
しわが発生し易いコーナー部に溝状の凹部や突条の凸部
を有することが好ましい。また、上述した従来の絞りビ
ードは同様の場所に設けられた凹凸であるが、その目的
は素材の流入量を抑制するためであり、ビードの半径は
５〜１０ｍｍ程度である。一方、本発明の凹部、凸部は
流入量の抑制効果ではなくしわの発生に対する抵抗を増
加させるためであり、その半径は絞りビードの数倍以上
である。もちろん絞りビードと併設しても用いることが
できる。

【０００７】

【作用】本発明のプレス加工用金型によれば、キャビテ
ィの縁から所定間隔保って延びる緩やかに窪む凹部及び
／又は緩やかに突出した凸部によって、プレス加工され
る金属板の移動方向に略直交する方向にこの金属板に凹
凸部が形成される。このため、耐圧縮応力強度が向上
し、割れやしわの発生が抑えられる。

【０００８】図１を参照して本発明のプレス加工用金型
によりしわや割れの発生を抑制する原理を説明する。上
述したように、しわは、素材に発生した圧縮応力がこの
素材の座屈限界応力を超えたときに発生する。図１
（ａ）は、ダイの表面としわ押えの表面のうちのコーナ
ー部表面における素材の流れを示す模式図である。図１
（ａ）に示すように、素材１０のうちコーナー部表面に
おいてプレス加工される例えばコーナー部分１０ａは、
矢印３０で示すように内方に向けて流れ込む。このた
め、強い圧縮応力がコーナー部分１０ａに作用する。図
１（ｂ）に示すように、コーナー部分１０ａでは、矢印
３２ａ，３２ｂで示される圧縮応力が作用することにな
り、これによりコーナー部分１０ａが座屈してしわが発
生する。しわの発生を抑制するためには素材の板厚の増
加やヤング率の増加という方法があるが、前者は自動車
車体重量の軽減と相反することになるし、後者は材料固
有の値（鋼では約２１０００ｋｇｆ／ｍｍ² 、アルミニ
ウム合金では約７０００ｋｇｆ／ｍｍ² ）である。この
ため、上記のいずれの方法も適切でない。従って、素材
のうちしわの発生しやすい箇所をしわの発生しにくい形
状に変化させることが最も適切な方法である。そこで、
図１（ｃ）に示すように、コーナー部分１０ａを緩やか
に窪んだ凹部、言い換えると矢印３２ａ，３２ｂで示さ
れる圧縮応力の作用する方向に略直交する方向の半径が
緩やかな半径となる形状にすると、コーナー部分１０ａ
が平らなときと同じ圧縮応力が発生しても座屈しない。
ただし、急に窪みすぎる（半径が小さい過ぎる）とを絞
りビード２８（図７参照）と同様の効果が作用して材料
の流入が疎外されることになり、割れが発生する。

【０００９】ここで、図２（ａ）に示す形状のダイ４
２、しわ押え４４、及びパンチ４６を用いて素材４８を
プレス加工し、図２（ｂ）に示すカップフランジ径５０
を有する製品を製造した円筒深絞り試験の結果を図３に
示す。この円筒深絞り試験では、ブランク径を２５０ｍ
ｍ、パンチ径を５０ｍｍ、成型高さを３０ｍｍとした。
また、図３の縦軸の材料流入量は、（ブランク径−カッ
プフランジ径）／２の値である。

【００１０】この円筒深絞り試験によれば、図３に示す
ように、素材４８を間に挟み込むダイ４２の凹部４２ａ
としわ押え４４の凸部４４ａそれぞれの半径ｒが素材４
８の板厚の４０倍以上あると、素材流入抑制効果が薄れ
るので割れが発生しない。また、半径ｒが大き過ぎると
しわ防止効果が薄れるので、半径ｒは素材４８の板厚の
１４０倍以下が望ましいことが判明した。ここで、金型
の表面にクロムメッキ等を施して素材の流入を阻害しな
いようにし、素材と金型との摩擦を低下させることが好
ましい。尚、ダイ４２に凸部を形成し、しわ押え４４は
凹部を形成してもよい。さらにダイ４２に凸部及び凹部
を形成し、しわ押え４４の、これら凸部及び凹部に対応
する部分に凹部及び凸部を形成してもよい。

【００１１】

【実施例】以下、本発明のプレス加工用金型の一実施例
を示す。図４は実施例のプレス加工用金型のうちダイの
一部を示す断面図であり、このダイの概略の形状は図７
に示される従来のダイと同じである。本発明のプレス加
工用金型は鋳物であり、図４に示すように、ダイ６０の
表面のうちしわが発生しやすい４か所のコーナー部６０
ａの表面には、ダイ６０のキャビティの縁から所定間隔
保って延びる凹部６２が形成されている。凹部６２の半
径ｒは５０ｍｍ、深さは２．３ｍｍである。また、図示
しないしわ押えの表面の、凹部６２に対向する位置に
は、凹部６２に対応する形状の凸部が形成されている。
尚、従来の金型には凹部６２が形成されていない。

【００１２】上記のプレス加工用金型を用いて、ＪＩＳ
規格のＳＰＣＣ軟鋼板、３８キロハイテン材、及びＪＩ
Ｓ規格の５１８２アルミニウム合金板をプレス加工した
結果を、従来のプレス加工用金型を用いた場合と比較し
て示す。表１に、上記したＳＰＣＣ軟鋼板、３８キロハ
イテン材、及び５１８２アルミニウム合金板の板厚、機
械的性質を示し、表２にプレス加工の結果を示す。プレ
ス加工するに当たり、しわ押え荷重を２０トン〜５０ト
ンまで変化させた。また、潤滑のために通常の防錆油
（粘度１５Ｃｓｔ／４０℃）を素材の片面当り１．５ｇ
／ｍ² 塗布した。

【００１３】表２に示すように、従来のプレス加工用金
型を用いてＳＰＣＣをプレス加工した場合、２５トンか
ら５０トンまで範囲内のしわ押え荷重で割れやしわを発
生させずにプレス加工できた。３８キロハイテン材を従
来の金型でプレス加工した場合、４０トンから５０トン
までの範囲内のしわ押え荷重で割れやしわを発生させず
にプレス加工できた。割れやしわを発生させずにプレス
加工できるしわ押え荷重の範囲が広い方が成形性に優れ
る。アルミニウム合金板５１８２を従来の金型でプレス
加工した場合、しわや割れの発生しないしわ押え荷重範
囲は存在しない。つまり、しわか割れ、または両者が同
時に発生した。

【００１４】一方、実施例のプレス加工用金型を用いた
場合、表２に示すように、割れ限界しわ押え荷重はほと
んど同じか、ややそれが低下する（割れ易くなる）もの
の、しわ発生の限界荷重は小さくなり、総合的に成形性
が向上し、難成形材といわれるハイテン材、アルミニウ
ム合金板でも成形できた。

【００１５】

【表１】

【００１６】

【表２】

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように本発明のしわ防止金
型によれば、しわ押え表面とダイ表面に形成された凹部
及び凸部により、プレス加工されている金属板に緩やか
に窪んだ凹部、緩やかに突出した凸部が形成されるの
で、しわや割れの発生を低下させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプレス加工用金型によってしわや割れ
の発生を抑制する原理を示す説明図である。

【図２】円筒深絞り試験に用いたプレス加工用金型を示
す断面図である。

【図３】円筒深絞り試験の結果を示すグラフである。

【図４】本発明のプレス加工用金型の一実施例のうちの
ダイの一部を示す断面図である。

【図５】従来のプレス加工方法を示す模式図である。

【図６】従来のプレス加工用金型を用いてプレス成型さ
れた製品の一例を示す斜視図である。

【図７】従来のプレス加工用金型のうちのダイを示す斜
視図である。

【符号の説明】

４２，６０ダイ４２ａ，６２凹部４４しわ押え４４ａ凸部４６パンチ６０ａコーナー部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者三浦和哉千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社鉄鋼開発・生産本部鉄鋼研究所内 (72)発明者加藤俊之千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社鉄鋼開発・生産本部鉄鋼研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パンチ、ダイ、及びしわ押えを備えた、
金属板のプレス加工用金型において、金属板が接触するしわ押え表面に対向するダイ表面に該
ダイのキャビティの縁から所定間隔保って延びる、緩や
かに窪む凹部及び／又は緩やかに突出した凸部と、前記凹部及び／又は前記凸部との間で金属板を挟み込
む、前記しわ押え表面に緩やかに突出した凸部及び／又
は緩やかに窪む凹部とを備えたことを特徴とするプレス
加工用金型。