JPS59229241A - プレス成形用金型 - 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】 本発明は金属板のプレス成形において遠雷成形品の平面
部分に波打ら状に発生する面不良のない成形品を与える
プレス成形用金型に関する。

平面が大部分を占め部分的に張出し、絞り、曲げ等およ
びそれらの複合加工を行うプレス成形品においては部分
的成形部位周辺に、軽微な面としての波打ら欠陥（以下
面歪と略称する）が発生する。このようなプレス成形品
の例としてはドアアウタパネル、ボンネット、トランク
リ・ノド、リヤフェンダなどの自動車用外板パネルが挙
げられる。

これらの成形品は表面が美麗に仕上がることが要求され
るため、この歪の除去に対しては、材料面の対策として
低降伏点材料が用いられているが、面歪の完全な除去は
難しく、多少、波打ちが軽度になる程度の改善しか図ら
れていないのが現状である。更に、軽量化対策として、
高強度鋼板の使−用が増えている最近の状況下ではこの
面歪問題は成形上の最大の課題となっている。プレス成
形加工においてこの面歪の完全な除去が可能となれば、
プレス成形品の美観向上となることは勿論、それらの成
形に当てる材料の自由度が非常に幅広くなり、従来、面
歪という問題のために低降伏点、高成形性材料が当てら
れていたものを高強度材料に置き換えることも可能とな
るし、材料のグレードダうンも可能となる。さらに、プ
レス成形金型設計の立場からも、形状設計の自由度の拡
大が可能となる。

上述の如き従来技術の問題に鑑み、本発明者らは面歪の
ないプレス成′形品を提供することを目的にプレス成形
機構を長年にわたって研究してきた。

本発明者らの研究によると、大部分が平面状であり、局
部的に張出し、絞り、曲げ乃至はそれらの複合した加工
を含むプレス成形による成形品に発生する面歪はプレス
成形時に金属板に不均一に及ぼされる引張応力等によっ
て発生する圧縮残留応力による軽い挫屈である。と考え
られる。従って、面歪の発生する部分を人為的に収縮さ
せて残留圧縮応力を解除すると面歪は消失すると考えら
れた。

本発明は、面歪発生箇所を成形中に局部的に加熱し、非
加熱部と温度差を設けて成形すれば、局部加熱部分は成
形中熱膨張したまま変形し、成形終了時に温度が均一に
なれば、その熱膨張部分は縮み、成形後の弾性回復によ
り生ずるはずの圧縮残留応力が除去されるとの知見に基
ずくものである。また、面歪の要因である圧縮残留応力
の原因を詳細に説明すると平面部分が大部分を占める成
形品中に局部的に存在する絞り、曲げ、張出し成形およ
びそれらの複合した成形における不均一弾性回復あるい
は軽度の肉余りが原因であると考えられている。従っζ
、このような力学的機構からもその成形部分のみを局部
的に加熱して、冷却後に縮むように成形すれば、圧縮残
留応力は解消され、面歪も除去されるはずであり、本発
明の基礎となる上記の知見も支持される。

本発明に従うと、大部分が平面状であり、局部的に張出
し、絞り、曲げ乃至は垂れらの複合した加工を含む成形
加工を金属板に施すプレス成形用金型において、成形品
の平面状部分であって軽微な波打ちによる面歪の発生す
る部位に対応する金型部分の金型内部に加熱手段を設け
て、成形加工の際に上記した成形品の面不良発生部位を
局部的に加熱するように構成したことを特徴とするプレ
ス成形用金型が提供される。加熱手段は加熱最高温度が
２００〜３００℃程度のものでよく、ニクロム線発熱体
、エレマ発熱体等の電気的加熱手段、或。

いは金型内部に設けられた加熱蒸気、加熱油等の加熱流
体の導通管から構成してもよい。

更に本発明に従うと、大部分が平面状であり、局部的に
張出し、絞り、曲げ乃至はそれらの複合した加工を含む
成形加工を金属板に施すプレス成形用金型において、成
形品の平面状部分であって軽微な波打ちによる面歪の発
生する部位に対応する金型部分に凹所を穿ち、該凹所に
加熱手段を内蔵した加熱部材を嵌合してなることを特徴
とするプレス成形用金型が提供される。この加熱表面金
型部材は上記凹所内で成形プレスの押圧方向とほぼ同一
方向に摺動自在に且つ金型表面より突出するように弾性
的に偏倚され、更に成形終了時には金型の他の表面部分
と同一レベルとなるよう構成されるのが好ましい。

更に本発明の好ましい態様に従うと、加熱表面金型部材
を石綿、ガラスウール等の断熱材を介して他の金型部分
く加熱されない金型部分）の凹所に嵌合させる。

更に、本発明の好ましい態様に従うと、加熱表面金型部
材を嵌合する凹所の周辺の金型内に水、空気又はその他
の冷却媒体を導通させる冷却管を配置し、上記加熱表面
金型部材の周囲を冷却可能とするのが好ましい。或いは
、加熱表面金型部材がプレス成形時に対向する他方のプ
レス部材の部分に孔を穿ち、これらの孔より圧縮空気を
上記加熱表面金型部材の周囲の金型表面に噴出して冷却
可能とすることが好ましい。

以上の説明における平面状の形状とは局部的成形部３位
に比較して全体的に平面状に見えるという意味であり、
大きな曲率半径を有する曲面も含むものである。

以下、添付の図面を参照して本発明を実施例により説明
する。

第１図は金属板のプレス成形により製造した自動車ドア
アウクパネルを示す。

第１図において各部の寸法はＡ　＝　１，７５０ｍｍ、
　Ｂ　＝９５０ｍｍ　、　Ｃ＝　３０ｍｍ、　Ｒ＝　２
６００ｍｍであり取手部の寸法はａ　−１７０ｍｍ　、
　ｂ　＝　６５ｍｍ、　ｃ　＝　１１ｍｍ　（第２図の
Ｘ−Ｘの断面に示す）である。このような成形を行った
場合の面歪ば第１図の取手周辺で斜線を施した部分に生
じる。このとき取手下部ｊｌ！　＝　１０ｍｍの位置Ｍ
−Ｍを形状測定機にて測定すると概略第３図の実線で示
すような測定線が得られる。このとき面歪が発生しない
とした仮想形状は第３図中の破線であられされる。面歪
の評価としては、第３図における破線と実線の差の最大
値Δｈの大小で測定した。取手上部についても同様に斜
線部のプロフ、イルば取手下部と同様、仮想形状に対し
て凸形状となるが、面歪の発生機構から見れば、取手下
部のものと同等である。従って、以下の説明では取手下
部の面歪のみについて示すことにする。

また、取手上部の面歪は下部のものに比較して軽度であ
り、本発明の金型を用いた場合、下部の面歪が除去され
た場合は上部のものも同時に除去されていた。

第４図は本発明を実施するための金型の断面を第１図の
ｘ−Ｘに相当する方向で見たものである。

この成形は全体的にはダイス１とポンチ２で成形される
。周辺に面歪の発生する取手部はダイス１に設げられた
エンボスポンチ３とポンチ２のキャビティ４で成形され
る。本実施例においては、面歪の発生ずる取手上部及び
下部のポンチ側に面歪を含みそれぞれ縦、横２０ｍｍだ
け広い加熱板８．８′にニクロム発熱体５．５”をうめ
こみ石綿７．７”を介し゛Ｃポンチ１に嵌合した。ニク
ロム発熱体５．５”ば導線６．６゛により通電加熱する
。

第１図の形状と第４図の金型を用いて第１表に示したＪ
ＩＳ　５号試験片による引張り試験結果を示すｉ〜■の
鋼板（いずれも板厚は０．７ｍｍ　）でプレス成形して
面歪を測定した。

第１表 プレス成形は３００ｔｏｎ　　２００ｔｏｎの複動メカ
ニカルプレスで行った。このプレス成形を加熱板８の温
度を種々に変えて行った結果を第５図に示す。第５図で
明らかなように材料■では温度差３５℃で面歪は完全に
除去されている。また、面歪の最もはげしい材料■の場
合でも温度差７０℃で面歪は除去された。温度差がさら
に高い場合では面歪は全く発生しＣいない。温度差が大
きくなれば、縮みも大となり、ひけの発生など型状に悪
影響を及ぼすことが想像されるが、本実験例の場合は、
そのようなことばなかった。この理由は明らかではない
が、余分な縮みは他の成形部分に吸収され、悪影響をお
よぼさなかったと考えられる。本実施例の場合は、発熱
体としてニクロム線を用いているが、エレマ発熱体、そ
の他の電気的発熱体または加熱流体等を用いても同様の
効果が得られる。

第６図は本発明の他の態様に従う金型を示している。す
なわち、加熱板８をダイス側に設け、かつ、加熱板８を
ハネ９で支持してプレス進行方向に摺動自在としている
。第６図ではダイス側のみを示しているが、ポンチ側は
従来のものをそのまま用いている。この金型を用いて、
上記実施例と同様の実験を行った結果を第７図に示す。

本実施例の金型を用いた場合、第５図と比べて、温度差
がより低くても面歪の除去は完全に行なわれている。す
なわち面歪の最もはげしい材料■の場合ですら、約３５
℃の温度差で面歪の完全な除去が行なわれている。これ
は、加熱板８が成形の初期より材料１０に接触するため
、温度差が充分に与えられたためと考えられる。第６図
には図示していないが、取手上部に対しても同様な加熱
板を設けることで面歪は完全に除去された。また、本実
施例では加熱板８の摺動用支持をバネを用いて行ってい
るが１．バネと同等な効果を有するエアとリング、油圧
シリンダ等を用いてもよいことはいうまでもない。

第８図は本発明の更に別の実施例を示したものである。

すなわち、第８図（イ）に示すように加熱板８．８”の
周辺に導管１１を設は一端より水を流入し他端より回収
するようにした。導管１１は平面的に見れば、第８図（
ロ）の斜線部で示す１２の範囲を冷却するようにジグザ
グに配列されている。

勿論、導管１１には空気、その他の冷却媒体を流通させ
てもよいことはいうまでもない。

第９図は、本発明の更に好ましい実施例を示したもので
ある。すなわち、加熱板８．８の対向側の金型に直径３
φの孔１３を設け、この孔より４　ｋｇ　／　ｃｓ＆に
加圧された空気を材料が金型内にないときに噴出させる
ようになってい堂。なお、第９図ではこの空気噴出用の
孔は１カ所しか示していないが、第８図（ロ）の斜線部
１２に相当する部分を冷却するように複数個設けられて
いる（本実施例では１１個）。またこの孔からの噴出空
気が直接加熱板に当たらないように、孔は加熱板に対し
て若干外向きとなるように穿たれている。

第８図、第９図に示した金型を用いて先に示した実施例
と同様の実験を行なったところ、第８図と第９図の金型
のプレス成形品の差はほとんどなく、いずれの場合にも
金型の加熱部分と金型の他の部分との温度差が第５図の
場合と比べて３〜５℃低くても面歪の除去が完全に行な
われていた。すなわち、局部加熱がより効率よく行なわ
れたためであると考えられる。

第１０図は自動車用トランクリッドパネルを示す。

このパネルの場合、面歪ば１４の位置に発生し、第１表
に示した材料■の場合でΔｈ　＝　０．０４ｍｍであっ
た。この場合、金型に対し、第１Ｏ図中の破線で示すよ
うに、面歪を含み縦、横に各々約１０ｍｍ広い部分１５
を加熱板とし第６図に示したのと同様の方式で設げ、そ
の部分の温度を周辺より約３０℃高くすることで面歪は
解消された。

以上の実施例では、すべて対向する金型の片方のみに加
熱手段を設けた場合について示したが、本発明の要旨で
ある局部的加熱の行なえる金型であれば、実施例とは逆
の金型または対向する金型の両側に加熱板を用いても同
様の効果が得られる。

以上の実施例は鋼板の場合について示したが、本発明の
金型は熱膨張する他の金属材料、例えば、ステンレス、
アルミ、銅等にも利用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の金型を用いるプレス成形によって製造
可能なプレス成形体の一例である自動車ドアアウタパネ
ルの斜視図である。 第２図は第１図のＸ−Ｘの方向の断面図である。 第３図は第１図のアウタパネルの取手下部の位置Ｍ−Ｍ
の形状を示す。 第４図は本発明の一実施例の金型の断面図である。 第５図は本発明の金型を用いて加熱温度を変えてプレス
成形したときの温度差と面歪の関係を示すグラフである
。 第６図は本発明の別の実施例に従う金型の断面である。 第７図は第６図に示す金型を用い、加熱温度を変えてプ
レス成形した場合の温度差と面歪の関係を示すグラフで
ある。 第８図（イ）は本発明の更に別の実施例に従う金型の断
面図であり、第８図（ロ）は上記金型の冷却水導管の配
置を示す。 第９図は本発明の更に好ましい実施例に従う金型の断面
図である。 第１０図は本発明の金型を用いてプレス成形できる自動
車のクランクリッドパネルの斜視図である。 （主な参照番号） １：ダイス、　　　２：ポンチ、 ３：エンボスポンチ、 ４：エンポスポンチ用のキャビティ、 ５．５″　二発熱体、　　　　７．７゛　：断熱材、８
．８“　：加熱板、　　　９：バネ、１０：材料、　　
　　　　　１１：冷却流体用導管、１２：冷却される範
囲、　　１３：孔、１４二面歪の発生する位置、 Ｉ５：加熱板、 出願人　住友金属工業株式会社 代理人　弁理士　新居　正彦 第１図 鵡 第２図 第３図 第４図 第５図 力ｔＩ褒也８Ｐと１１Ｏ襄１舒ヒめ」古層Ｊ　　（’Ｃ
ン第６図 第７図 加熱前と非力ａ９ｉｎ、Ｐの蕩ノ＠４　　　（’Ｃ）第
８図 （イ） （ロ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１３大部分が平面状であり、局部的に張出し、絞り、
   曲げ乃至はそれらの複合した加工を含む成形加工を金属
   板に施すプレス成形用金型において、成形品の平面状部
   分であって軽微な波打ちによる面歪が発生ずる部位に対
   応する金型部分の金型内部に加熱手段を設けて、成形加
   工の際に上記した成形品の面歪発生部位を局部的に加熱
   するように構成したことを特徴とするプレス成形用金型
   。 （２）上記加熱手段は電気的加熱手段であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載のプレス成形用金型
   。 （３）上記加熱手段は、上記面歪発生部位に対応する金
   型の内部に加熱流体を導通する手段。からなることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載のプレス成形用金
   型。 ［４）　　大部分が平面状であり、局部的に張出し、絞
   り、曲げ乃至はそれらの複合した加工を含む成形加工を
   金Ｎ板に施すプレス成形用金型において、成形品の平面
   状部分であって軽微な波打ちによる面歪の発生する部位
   に対応する金型部分に凹所を穿ち、該凹所に加熱手段を
   内蔵した加熱部材を嵌合してなることを特徴とするプレ
   ス成形用金型。 （５）　　上記加熱表面部材は上記凹所内で成形プレス
   の押圧方向とほぼ同一方向に摺動自在に且つ金型表面よ
   り突出するように弾性的に偏倚され、更に成形終了時に
   は金型の他の表面部分と同一レベルとなるよう構成され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の
   プレス成形用金型。