JPS6138721A - 板金プレス成形方法および装置 - 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】 本発明は板金プレス成形方法並びに装置に関し、自動車
工業等に使用する大寸法の特に薄い鋼板又は二面の角度
の比較的狭い形状の板に好適なプレス成形方法並びに装
置に関する。

計算機計算の進歩は車体構造設計の分野で自動車設計者
が使用し、特に最終素子と称する解析方法は部品設計に
使用する時間を著しく短縮し１部品の応力下の挙動は極
めて近似した値？得られろ。

それ故、応力の程度に応する板の形状と厚さ？最適とす
ることが理論上可能となった。

しかし、厚さの下限は現在のプレス成形技法では制限が
あり、厚さ約５５／１００ｍａ以下の鋼板を車体部品に
使用できない。この理由は、プレス成形板の絞り馨受け
ろ部分に生ずる裂け、及び収縮７受けろ部分に生ずるし
わによる。

大寸法の部品のプレス成形は通常は機械的又は液圧複動
プレスによろ絞り作業によって行なう。

この機械には通常は固定のダイスと、２個の独立作動の
スライド、即ちポンチ馨保持したラム又はピストンプラ
ンジャとした中央スライドと、ブランク？保持してポン
チによる絞りを反作用によって保持する外側スライドと
２有する。この作動は通常は次の通りである。第１にブ
ランク保持装置を急速に下降させてブランクの動く力馨
附ぎ、第２に、ポンチ馨急速に下降させて板［接触させ
、第３にポンチχ遅く下降させてプレス成形即ち絞り、
７行ない、第４に中央スライドとブランク保持装置と乞
急速に上昇させろ。

この通常の技法はフランス特許７５６７６７号に記載さ
れ、プレス成形作業の全部７絞りによって行ない、それ
故板の厚さの減少２生ずる。この既知の方法は特に薄い
材料、即ち厚さ０．５０　ｍｘ以下の板のプレス成形は
不可能であり、ダイスとポンチの剛性とブランク保持装
置による板のクランプとが不規則変形を生じ、ある部分
では伸びによって著しい厚さの減少２生じ、最初より更
に薄くなり、他の部分では収縮によって板はｊ卑＜なろ
うとするが、実際上は薄板のバックリング抵抗が小さい
ためしわ馨生ｆろ。バックリング抵抗は厚さ０′）二乗
の関数で変化する。更に１部品の形状並びに工具の製作
上の公差に基く局部応力の変化は裂けを生ずる。しわの
形成ヶ避けるために、上述のフランス特許にはブランク
保持装置内に敗付けて他の部分に比してポンチの生ずる
絞りが不十分な部分で別の絞り馨生じさせろ。

この問題点は比較的厚い板の角度付き部分を成形する時
にも生ずるが特に薄い板では問題が大きくなる。

グエリン法と称されろ既知の方法は、ショアー硬度約９
０のエラストマー棟上に休ＩＦする金属板馨ポンチによ
って成形する。板金のブランクをポンチに密接させて部
品の精度２良くする必要がある。この方法の大きな欠点
はエネルギ消費が大きい点にあり、即ち５部品の形状に
応じた凹凸ケ形成するに必要な板金ブランク成形に必要
なエネルギの他に成形作業量部品の全面上にエラストマ
ーによって生ずる壱撓力が加はる。

このため、現存のプレスではこＯ）方法で大寸法の部品
を製造できない。

更に、この方法はしわが生じ易い。エラストマーの変形
によって生ずる圧力勾配はエラストマーの塊の上部に近
接するに従って減少し、特に角度付き形状の製造に際し
て板間辺部は不十分な保持となる。この作業は竿働プレ
スによって行なうためである。

他の既知の成形方法は加ＦＥ流体を使用して半球形の簡
革な形状？成形する。しかし、この技法は複雑な形状に
適用できない。即ち、板をダイスに接触させろのはこの
技法では不可能である。

かくして、近年の鋼板の高拡張力の機械的特性の著しい
進歩に拘らず、特に薄い板の車体部品等の部品の製造は
不可能である。

本発明の目的は角度付き部分を有する金属板特に著しく
薄い０．５０１１Ｊ以下の鋼板２有利経済的に大量生産
可能の成形方法と装置？得るにある。高拡張力（ＨＥＬ
）鋼板とはＥ＞３５０　ＭＰａ　　以上の板？称する。

本発明によるほゞ一定厚さの金属板を複動プレスでプレ
ス成形する方法は、成形すべき板を支持装置上に置き、
板の周辺部に第１の外側スライド即ちブランク保持装置
を作用させ、次の板の中央部に第２の中央スライド２作
用させろ形式のプレス成形方法において、板の周辺部馨
ブランク保持装置の下で外側スライドの少なくとも１個
の能動部によって滑動可能として成形して完成部品のあ
る部分において成形すべき部分に対して最初の板の厚さ
？有する過剰部分２補償し、同時に中央スライド２動か
して支持装置の中央部分の面に板を押付けて板の中央部
分の曲り部馨成形する。

好適な実施例によって、支持装置２弾性材料とし、外側
スライドの能動部の成形すべき部分に対する最終部品の
ある部分でＯ）過剰部分に対して板乞はマ一定厚さとす
る補償のための作用間に支持装置の一部が流れを生じて
板の中央部Ｘ変形して最終部品の面積にはソ等しい面積
に作用させ１次に中央スライドを動かして支持装置の最
終の流れによる板の角度部分と中央部分とを成形する。

この実施例は特に著しく薄い板に好適であり、板の周辺
部のある部分の成形作用と板の中央部の成形と？同時に
行ない、上述の実施例と同様になる。この実施例では中
央スライドの一部がダイス底部の役割２行ない、流動性
支持装置がポンチの役割となって板をダイス底部に押圧
して角度付き部分火成形する。

本発明は最初の千１ｍの板金ブランクの面積と成形ブラ
ンクの面積との間を等しくする原理を基本とし、所要の
プレス成形部品の形状に正確に相当し、ブランク保持装
置の下で成形された別の周辺部馨加算した値となり、保
守ば容易である。板の厚さがほり等しいため、応力も等
しくなり、後述する。

本発明の実施例によって、第１段階において中央スライ
ド乞支持装置材料の流れの効果の下で板の中央部の変形
？制御する位置とする。

外側スライドの能動面及び支持装置面に摩擦防止装置を
設ける。

支持装置を構成する材料を硬度の低いエラストマーとし
１例えば６０以下１０以上とする。

支持装置の材料を成形作業自体の後に減圧する。

支持装置材料を冷却する。

別σ−）実施例によって、支持装置には外側スライドに
対応する周辺部のみ弾性であり中央スライドに接する附
近まで延長する弾性部材を設ける。

この実施例は比較的厚い材料の角度付き部分の成形に好
適であり、支持材料のショアー硬度は７０〜１００とす
る。

比較的硬い弾性材料の欠点は上述した通りエネルギー消
費が太きい。しかし１面積が小さいため、エラストマー
に凹凸を形成するためのエネルギーも比較例　減少し、
採用可能の技法となる。

本発明によるプレス成形装置は、成形すべき板を置く支
持装置と、第１の外側スライド即ちブランク保持装置と
第２の中央スライドと欠設けたものに（、Ｅいて、第１
の外側スライドには成形すべき容積に対して板Ｏ）はマ
一定の厚さの過剰部に対応する形状の浮出部とした少な
くとも１個の能動部を備え、能動部は板の周辺部に対し
て中央スライドの作用に関連して同時に作用する。

好適な実施例によって、外側スライドの浮出部とした能
動部は外側スライドとは別個に直線運動可能の素子に支
持されて支持装置に形成した相補形部分と共働する。

別の実施例によって、支持装置には外側スライド及び中
央スライド０）全面積に相当する面積２占めろ弾性材料
塊？含む。

支持装置の材料は容易流動可能とし１例えばショアーＡ
硬度ろＯ以下好適な例で１０以上とし、変形所要エネル
ギー即ち熱として放散するエネルギーを最小とするため
には硬度１０以下とすることもできる。

別の実施例によって、支持装置とスライドの能動部は摩
擦防止性を有する。

第１段階で支持装置材料内に入り、第２段階において成
形作業後に引込ませ得る装置を備える。

支持装置の材料を材料内部で冷却する装置を備える。

支持装置から完成部品を離す装置を備える。

他の実施例によって１弾性支持装置の材料乞外側スライ
ドの能動部に相当する周辺部の位置とし中央スライドの
部分の附近に延長させる。

この例では支持装置材料のショアー硬度は７０〜１００
？好適とする。

作用 本発明による能動部によって、長方形部材の隅に形成す
る過剰部分を外方に滑らせろことによって薄い板のプレ
ス成形をしわ、裂けを生ぜずに容易に行ない得る。

実施例 第１〜４図は本発明プレス成形装置の第１の実施例２示
し、第１図は成形作業前の位置であり。

既知の複動プレスの一部であり１本発明に関連す　′る
部分のみ乞示す。

外側スライド即ちブランク保持装置１は外周部材１とポ
ンチ馨形成する中央スライド２乞有して上部にあり、成
形すべぎ板金ブランク７はダイス馨形成する支持装置４
上にある。外周部材１０には隅部にロッド５０に形成し
た能動部１１を有し。

ブランク保持装置１（（形成した開ロ内ケ直線運動可能
とする。能動部１１は所要の形状とし、成形すべき容積
に対する過剰面積に対応する。成形部品の例を第１１図
に示す。

支持部材４は硬い材料例えば金属とし、ダイス乞形成し
、外周部３１内に中空又は凹み部６２７０ツド６０の能
動部１１の相補形として形成する。

支持部材４の中央部ろろはダイス底を形成し、完成部品
の中央部の形状とする。

外側スライド１の外周部１０の外縁にシム又はパツキン
素子６４を有し、支持部材４の外周部６１’［接触させ
、これによって板金ブランク７の保持状態で過剰材料が
共働部分１１．５２内で動く即ち滑動するの２可能にす
る。

第１図に示す第１段階では板金ブランク７を所定位置に
置き、ブランク保持装置１の外側スライドを上げ、可動
素子６０．中央スライド２？上げる。

第２図に示す第２段階ではブランク保持装置の外側スラ
イド１とポンチ２とを下してシート７に接触させろ。こ
の段階の間は可動素子ろ０は動かず、最初の突出位置に
対してブランク保持装置内に引込み板は変形応力を受け
ることなくブランク保持装置による外周部への制御され
たクランプ作用のみを受けろ。

第６図に示す段階では部品は能動的に成形され。

図示の通り、可動素子３０とポンチ２とは共に同時に下
降し、成形すべき部品のある部分で過剰面積を順次吸収
し、能動部１１と相補部３２０作用による。板はブラン
ク保持装置下の制御された滑によってポンチに対して緊
張条件を保つ。

第４図に示す段階ではポンチの作動部はダイスろ５の底
部に達し、可動素子３０の能動部１１は相補部３２と共
働して板７をクランプする。これによって、成形−「べ
き完成部品の容積に対して板の過剰面積を吸収する。こ
のため収縮によろしわの発生又は板の一部での厚さの減
少を防ぐ。

第５〜９図に示す装置は本発明方法と装置の第２１７１
実施例？示し、外周スライド１の突出能動部１１の中央
スライド２の同時共働相対運動が得られる。

第５図に示す装置は成形作業前の位置では複動プレスの
通常の構成素子？有し、同じ符号によって示す。外側ス
ライド即ちブランク保持装置１はダイスを形成する外周
部材１０を有し、外周部材１０の隅部に所要形状の浮出
部１１を外周部材１０と一体に形成する。浮出部１１の
形状は例えば第１１図に示す生産すべき部品の成形すべ
ぎ容積に対する過剰面積に対応する。浮出部の能動面は
十分に磨き成形作業間の過剰材料の変位？可能とする。

この能動面は材料の滑りを容易にするためめ処理を行な
うこともできる。

中央スライド２はダイス底部２ａＹ支持し、上方位置に
あり、成形すべき板金ブランク７は容器３内の支持装置
４の中央に置（。この場合、後の説明に明らかな通り、
ダイスとポンチの機能を反対にすることもできる。容易
に流れる弾性材料の支持装置は材料の変形によってポン
チの機能となる。

ショアー硬度６０より低く、好適な例で１０より高いエ
ラストマーの重要な特性として急速に。

好適な例で１秒以下で初期位置に戻る材料で支持装置４
馨形成する。例えば天然ゴム発泡材のショアー硬度約１
５で、変形からの戻り時間約１秒の材料を使用する。他
の既知のゲル又は発泡材で高塑性度の材料１例えばシリ
コーンエラストマー、又は液充填空隙２有するこの材料
の発泡剤も使用できろ。

複合支持装置として、ショアー硬度１０〜２０のシリコ
ーンエラストマ−２ベースとしタホソ平行側面の部材上
側の全部又は横側部の一部上に比　　　′較的薄い被膜
、例えば厚さ１０〜１５□０強い硬い材料５例えばショ
アー硬度５０のシリコーン又は摩擦防止性？有するテフ
ロンで覆うこともできる。

引込可能の素子５乞膨張可能の袋又は柱としてエラスト
マー内に突出させ支持装置４の一部ケ形成する。挿入容
積は成形作業後のエラストマーの回復容積にほり等しく
する。

支持装置４に合成樹脂材料１例えばテフロンの板８を覆
い、板７のエラストマーとの間に介挿し。

所要に応じてエラストマーに接着又は溶接し、主要な機
能は成形作業量板金の滑動？容易にする。

更に上述の複合構造のエラストマー７保護する。

支持装置４内に導管６乞通して冷却流体例えば圧縮空気
に循環させろ。他の導管９は特に圧縮空気使用の時に、
完成部品？剥す。支持装置４の冷却のために、金属ワイ
ヤ又は金属粉充填材ケ埋込み、熱伝達？良くする。

第６図には部品の予備成形段階馨示す。ブランク保持装
置スライド１は外周ダイス１０と共に下降する。このダ
イスは板金ブランクＺに接触し、ブランク７はエラスト
マー支持装置４馨反作用によって圧縮する。エラストマ
ーは外周圧縮作用び）効果によって中央部への流れを生
じ、板金ブランクの中央部を変形させろ。

板金ブランクの上方への膨らみは、中央スライド２に固
定されたダイス底部２ａによって制限され、金属の異方
性又は非対称部品形状に基く不時の誤食形ケ防ぐ。本発
明の一特長によって、外周ダイス１０’ａｊ有′ｆるブ
ランク保持装置１の下降を調整可能の機械的止め部１２
・１６によって制限し、板金ブランクの中央部の変形部
の表面積が生産すべき完成部品の中央部衣…」積にはソ
等しくなろよ５にする。

第７図は部品の最終成形段階２示す。中央スライド２の
ダイス底部２ａは下部位置まで下り、前の作業で予備成
形された板７の中央（６Ｓｃｒ）最終成形７行なう。

底部２ａが板の頂部に接触したことによる圧縮　　　□
応力は板の反対側に作用するエラストマー４の作用によ
ってダイス底部２ａの存在によって補償されない全板面
に生ずる引張応力に変換され、板をすべての利用可能容
積内で変位゛させろ。

この圧縮応力に引張応力とは互に相殺され、但しエラス
トマーの降伏を除き、部品は最小の厚さく２０） 変化で最終成形される。特に薄い板の成形の特別な場合
は厚さ変化を必要とする。

第８図は柱５を引込めてエラストマー支持装置４の圧縮
力を除いた状態？示す。この作業の目的はエラストマー
の形状回復の反作用によって成形部品の変形するの馨防
ぐ。

第９図はダイスケ有する２個のスライドト２を同時に上
げて成形部品７を解放する段階馨示す。

エラストマー支持装置４の加熱？制限するために。

特に大量生産条件では圧縮空気を導管６内に送入する。

支持装置４の冷却は更に第８図に示す圧縮抜き段階でも
行なうことができろ。更に、圧縮空気？導管９に通して
部品７を分離する。

第１０図は上述の両実施例？混合した変型例？示し、外
側スライド即ちブランク保持装置１は第１の実施例の型
式とし、能動部１１即ち浮出部がブランク保持装置１に
形成した開口内？直進運動可能に支持されろ。

上述の可動部１１に対向した凹み４０内に比較的硬いエ
ラストマー材料４１を充填し、この材料内に浮出部１１
の相補形の凹みが形成され、この部分１１は板７に作用
し、成形すべき容積に対する板の過剰部に相当する形状
の隅部娶抑Ｉトする。

ポンチを形成する中央スライド２の効果の下で板金ブラ
ンクの中央部が成形される時に、可動素子６０は同時に
ポンチの動きに関連して下降し。

第１の実施例と同様の効果を生ずろ。

第１１図は本発明による板金ＨＥＬの部品２示し、　　
Ｅ　＝　６０　Ｋｇ／ａｓ２．厚さ４０　／　ｉ　００
　＃Ｒ１はｙ長方形の面積１．５ｍ２とする。第１２．
１３図の断面図は隅部１６？成形する時に過剰面積が部
品の隅部のベース１５ａに向けて変位し、外周ダイス１
０の浮出部１１の形状に相当する。成形後に既知の作業
によって不要な縁部１５を除去して部品を最終形状とす
る。

第１１図に示す形状等の長方形側部の部品は第１４図に
示す平面長方形板から長方形部分５０を板の各隅から切
取れば成形できる。

しかし、この部品乞プレス成形作業で生産するためには
正方形部５０が存在し、過剰材料となる。

本発明の目的は厚い部分又は厚さ減少部分が生ずるのを
防ぎ、しわ又は裂げの生ずるのを防いで著しく薄い板？
深い角形状に成形可能とする。

上述のプレス成形による内部成形技法は上述の問題点の
岬決となる。

発明の効果 本発明によるプレス成形ダイスは各隅に所要形状の沸出
部１１を有し、浮出部は成形すべき部品の各隅部のペー
スに順次凹形の中室部ヶ形成し、こＩ７）面積は過剰オ
料１例えば第１５図に示す長方形部品製造の場合の第１
４図に示す正方形部５００面積に相当する。

部品の形状によって生ずる材料の過剰に基く圧縮応力は
工具の形状によって生ずる相当引張応力によって補償さ
れ、材料の過剰を吸収する。

本発明による方法は５最初の薄い材料であっても板金ブ
ランクの厚さの減少の最大値を制限し、応力集中を防ぎ
、しわを生ずることなく隅部な成形する。

更に５本発明の装置は現存の複動プレスに適合させ得ろ
。

本発明は自動車車体部品、航空機外殻等の著しく薄い鋼
板から成形部品の製造に主用途があるが、各種金属の厚
い板のプレス成形にも適用し鴇る。

エラストマーのクッション上でのフレス成形ノ場合はエ
ラストマーに接する板の９ＩＩＩ面の表向条件は完全に
保たれろ。このため予じめ被覆した板をプレス成形の時
に表面被覆のフィルム、例えばペンキ接着剤又は他の有
機被覆のフィルムを損傷することはない。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明によるプレス成形過程を示
す図、第５図ないし第１０図は第２の実施例によるプレ
ス成形過程を示す図、第１１図は本発明によって成形し
た平行側部２有する部品の斜視図、第１２図・第１３図
は第１１図の１２−１２線、１３−１５線に沿う部分断
面図、第１４図、第１５図はプレス成形過剰部分の概念
を示す図である。 １・・・ブランク保持装置（外側スライド）。 ２・・・中央スライド、　　４・・・支持部材、　５・
・・引込可能素子、　　７・・・板金ブランク、　８・
・・合成樹脂被覆、　１０・５１・・・外周部、　１１
・・・能動部（浮出部）、　　１６・・・隅部、　１５
ａ・・・ベース。 １４・・・側部、　　１５・・・縁部、　５Ｇ・・・可
動素子（ロンド）、　　３２由凹み、　３６・・・ダイ
ス。 ４１・・・エラストマー材料。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ほゞ一定厚さの金属板を複働プレスでプレス成形す
   る方法であつて、成形すべき板を支持装置上に置き、板
   の周辺部に第１の外側スライド即ちブランク保持装置を
   作用させ、次に板の中央部に第２の中央スライドを作用
   させる方法において、板の周辺部をブランク保持装置の
   下方で前記外側スライドの少なくとも１つの能動部によ
   つて滑動可能として成形して完成部品のある部分におい
   て成形される部分に対して最初の板の厚さを有する過剰
   部分を補償し、同時に前記中央スライドを動かして支持
   装置の中央部分の面に板を押付けて板の中央部分の曲り
   部を成形することを特徴とする板金プレス成形方法。 ２、前記支持装置を弾性材料とし、外側スライドの能動
   部の成形される部分に対する最終部品のある部分での過
   剰部分に対して板をほゞ一定厚さとする補償のための作
   用間に支持装置の一部が流れを生じて板の中央部を変形
   して最終部品の面積にほゞ等しい面積に作用させ、次に
   中央スライドを動かして支持装置の最終流れによる板の
   角度部分と中央部分を成形することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のプレス成形方法。 ３、第１段階において中央スライドを支持装置による材
   料の流れの効果の下で板の中央部の変形を制限する位置
   とすることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のプ
   レス成形方法。 ４、前記外側スライドの能動部面及び支持装置面に摩擦
   防止装置を設けることを特徴とする特許請求の範囲第２
   項又は第３項記載のプレス成形方法。 ５、前記支持装置を構成する材料をショアー硬度の低い
   エラストマーとすることを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項ないし第４項のいずれか１項記載のプレス成形方法
   。 ６、前記エラストマーはショアー硬度３０以下好適な例
   で１０以上とすることを特徴とする特許請求の範囲第５
   項記載の方法。 ７、成形作業終了後支持装置を構成する材料を減圧する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項ないし第６項の
   いずれか１項記載のプレス成形方法。 ８、前記支持装置材料を冷却することを特徴とする特許
   請求の範囲第２項ないし第７項のいずれか１項記載のプ
   レス成形方法。 ９、前記支持装置は外側スライドの能動部に対応する周
   辺部のみ弾性であり中央スライドに接する附近まで延長
   する弾性部材を設けることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項ないし第８項のいずれか１項のプレス成形方法。 １０、前記弾性材料のショアー硬度は好適な例で７０〜
   １００とすることを特徴とする特許請求の範囲第９項記
   載のプレス成形方法。 １１、成形すべき板を置く支持装置と、第１の外側スラ
   イド即ちブランク保持装置と、第２の中央スライドとを
   設けたプレス成形装置において、第１の外側スライドは
   成形すべき容積に対して板のほゞ一定の厚さの過剰部に
   対応する形状の浮出部とした少なくとも１個の能動部を
   備え、上記能動部が板の周辺部に対して中央スライドの
   作用に関連して同時に作用することを特徴とするプレス
   成形装置。 １２、前記外側スライドの浮出部とした能動部が外側ス
   ライドとは別個に直線運動可能の素子に支持されて支持
   装置に形成した相補形部分と共働することを特徴とする
   特許請求の範囲第１１項記載のプレス成形装置。 １３、前記支持装置が外側スライド及び中央スライドの
   全面積に相当する面積を占める弾性材料塊を含むことを
   特徴とする特許請求の範囲第１１項記載のプレス成形装
   置。 １４、前記支持装置の材料をショアー硬度を好適な例と
   して３０以下１０以上のエラストマーとすることを特徴
   とする特許請求の範囲第１３項記載のプレス成形装置。 １５、弾性支持装置の材料を外側スライドの能動部に相
   当する周辺部の位置とし中央スライドの部分の附近に延
   長させることを特徴とする特許請求の範囲第１１項又は
   第１２項記載のプレス成形装置。 １６、前記支持装置の材料をショアー硬度７０〜１００
   とすることを特徴とする特許請求の範囲第１５項記載の
   プレス成形装置。 １７、前記支持装置とスライドの能動部とが摩擦防止性
   を有することを特徴とする特許請求の範囲第１１項ない
   し第１６項のいずれか１項記載のプレス成形装置。 １８、第１段階において支持装置材料内に入り、第２段
   階において成形作業後に引込ませ得る装置を備えること
   を特徴とする特許請求の範囲第１１項ないし第１７項の
   いずれか１項記載のプレス成形装置。 １９、支持装置の材料を材料内部で冷却する装置を備え
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１１項ないし第１
   ８項のいずれか１項記載のプレス成形装置。 ２０、完成部品を支持装置材料から離す装置を備えるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１１項ないし第１９項
   のいずれか１項記載のプレス成形装置。