JP2007253173A - チャンネル材の加工方法およびチャンネル材 - Google Patents

Abstract

【課題】スプリングバックによるウエブの捩れ変形を抑制することができるチャンネル材の加工方法およびチャンネル材を提供する。
【解決手段】板材１０を金型によるプレス成形にて断面コ字状に曲げ加工して、ウエブ２の両側に各々設けられたフランジ３、４の少なくとも一方３に、内側に凸な伸びフランジ部３１と外側に凸な縮みフランジ部３２とを形成するチャンネル材１の加工方法において、曲げ加工に際して、予め、上記板材１０の曲げ加工により上記伸びフランジ部３１となる箇所１３１および上記縮みフランジ部３２となる箇所１３２に、断面積を減少させて金型取出し後のスプリングバックを抑制するスプリングバック抑制部８を形成したものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、板材を金型によりプレス曲げ加工して、伸びフランジ部と縮みフランジ部とを形成するチャンネル材の加工方法およびチャンネル材に関するものである。

従来、トラックフレームとして、一対のサイドメンバー間に複数のクロスメンバーが設けられたはしご型フレームが知られており、そのサイドメンバーには、例えば、断面コ字状のチャンネル材が使用されている。

図７に示すように、チャンネル材７１は、ウエブ７２とそのウエブ７２の両側に各々設けられたフランジ７３、７４とで構成される。図７のチャンネル材７１では、長手方向の一端（Ａ１−Ｂ１）から他端（Ａ２−Ｂ２）に至るにつれウエブ幅が変化し、そのウエブ幅の変化に応じて一方のフランジ７３が曲面状に形成される。その曲面状のフランジ７３は、内側に凸な（外側に凹な）伸びフランジ部７５と外側に凸な縮みフランジ部７６とを有する。

一般に、図７に示すチャンネル材７１を加工・成形するには、そのチャンネル材７１を展開した形状のブランク材７７を、金型によりプレス成形して断面コ字状（Ｕ字状）に曲げ加工するようにしてしていた（特許文献１参照）。

特開２００５−１８６６３８号公報

しかしながら、上述した加工方法では、チャンネル材７１を金型から取り出した後に、曲面状フランジ７３にスプリングバックが発生し、チャンネル材に捩れが発生してしまうという問題があった。

この点を、図７から図１０に基づき説明する。なお、図７では上方が開放したチャンネル材を、図８から図１０では、下方が開放されたチャンネル材を示す。

従来の加工方法の問題点として、ウエブ幅が変化するチャネル材７１をＵ曲げ成形すると、図７に示すように、ブランク材７７の形状とチャンネル材（成形品）７１の形状の幾何学的な関係から、曲面状フランジ７３の一部が、外側に凹な伸びフランジおよび外側に凸な縮みフランジとなる。つまり、曲面状フランジ７３に、伸びフランジ部７５と縮みフランジ部７６とが形成される。

そのため、図８に示すように、プレス成形時にプレス下死点において、伸びフランジ部７５にはフランジ長手方向に引張応力が発生し、他方、縮みフランジ部７６にはフランジ長手方向に圧縮応力が発生する。すなわち、プレス下死点では、伸びフランジ部７５には金型からモーメントＭ１が作用し、縮みフランジ部７６には金型からモーメントＭ２が作用していると考えることができる。

図９に示すように、プレス成形後にチャンネル材７１を金型から取り出すと、金型による拘束がなくなるために、チャンネル材７１にスプリングバックが発生する。伸びフランジ部７５にモーメント−Ｍ１が発生し、他方、縮みフランジ部７６にモーメント−Ｍ２が発生する。

図１０に示すように、そのスプリングバックによるモーメント−Ｍ１、−Ｍ２により、ウエブ７２に捩れ変形が生じ、その結果、チャンネル材７１の寸法精度が悪化してしまう。そのようなウエブ７２の捩れ変形により、例えば、チャンネル材７１を別部品と共に組み立てる場合に、組み立て精度が悪化してしまうなどの不都合が生じることになる。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、スプリングバックによるウエブの捩れ変形を抑制することができるチャンネル材の加工方法およびチャンネル材を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、板材を金型により断面コ字状にプレス曲げ加工して、ウエブの両側に各々設けられたフランジの少なくとも一方に、内側に凸な伸びフランジ部と外側に凸な縮みフランジ部とを形成するチャンネル材の加工方法において、予め、上記板材のプレス曲げ加工により上記伸びフランジ部となる箇所および上記縮みフランジ部となる箇所に、断面積を減少させて金型取出し後のスプリングバックを抑制するスプリングバック抑制部を形成したものである。

上記スプリングバック抑制部は、貫通穴でもよい。

上記スプリングバック抑制部は、溝でもよい。

上記目的を達成するために本発明は、板材を金型によるプレス成形にて断面コ字状に曲げ加工して、ウエブの両側に各々設けられたフランジの少なくとも一方に、内側に凸な伸びフランジ部と外側に凸な縮みフランジ部とが形成されたチャンネル材において、曲げ加工に際して、予め、上記板材の曲げ加工により上記伸びフランジ部となる箇所および上記縮みフランジ部となる箇所に、断面積を減少させて金型取出し後のスプリングバックを抑制するスプリングバック抑制部を形成してなるものである。

本発明によれば、スプリングバックによるウエブの捩れ変形を抑制することができるという優れた効果を発揮するものである。

以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

本実施形態のチャンネル材は、例えば、はしご型のトラックフレームのサイドメンバーなどに用いられる。

図１に基づき本実施形態のチャンネル材の概略構造を説明する。

図１に示すように、チャンネル材１は、長手方向に延出するウエブ（ウエブ面）２と、そのウエブ２の幅方向両側に各々設けられたフランジ３、４とで構成され、コ字状の断面形状を有する。詳しくは後述するが、本実施形態のチャンネル材１は、板材（以下、ブランク材という）１０（図２参照）を金型によるプレス成形にて断面コ字状に曲げ加工して形成される。

チャンネル材１は、長手方向の一端部（図１のおいて右上）のウエブ幅が、他端部（図１のおいて左下）のウエブ幅よりも広く、長手方向の中間部に、一端部側から他端側に至るにつれウエブ幅が変化（縮小）する形状変化部５を有する。

より具体的には、チャンネル材１は、一方のフランジ３が形状変化部５にて内側および外側に各々湾曲した曲面状に形成され、他方のフランジ４が平面状に形成される。その曲面状フランジ３は、内側（ウエブ２側）に凸な伸びフランジ部３１と外側に凸な縮みフランジ部３２とを有する。

その伸びフランジ部３１と縮みフランジ部３２とには、スプリングバックを抑制するためのスプリングバック抑制部をなす複数の貫通穴８が各々形成される。図例では、貫通穴８は、穴列をなすよう、格子状に等間隔で９つ形成される。詳しくは後述するが、それら貫通穴８は、ブランク材１０の曲げ加工前（プレス成形前）に予め形成される。

次に、本実施形態のチャンネル材１の加工方法を説明する。

チャンネル材１の加工方法は、ブランク材１０（図２参照）を金型によるプレス成形にて断面コ字状に曲げ加工して、ウエブ２の両側に各々設けられたフランジ３、４の少なくとも一方３に、内側に凸な伸びフランジ部３１と外側に凸な縮みフランジ部３２とを形成するものであり、本実施形態では、曲げ加工に際して（曲げ加工前に）、予め、上記ブランク材１０の曲げ加工により上記伸びフランジ部３１となる箇所１３１および上記縮みフランジ部３２となる箇所１３２に、フランジ長手方向の断面積を減少させて金型取出し後のスプリングバックを抑制するスプリングバック抑制部を形成する。

本実施形態のスプリングバック抑制部は、上記伸びフランジ部３１および上記縮みフランジ部３２となる箇所に各々形成された貫通穴８である。

以下に、図１から図３に基づき、本実施形態のチャンネル材１の加工方法について詳細に説明する。

まず、図２に示すように、ブランク材１０を、成形すべきチャンネル材１の展開形状に形成する。

次に、図３に示すように、そのブランク材１０のプレス成形後に伸びフランジ部３１および縮みフランジ部３２になる箇所１３１、１３２に穴加工を施して、スプリングバック抑制部をなす複数の貫通穴８を形成する。穴加工は、例えば、プレスによる穴空け加工や、ドリルなどによる切削加工が考えられる。

次に、その穴加工が施されたブランク材１０を、図示しないダイスおよびパンチで構成された金型によるプレス成形にて、断面コ字状に曲げ加工（Ｕ曲げ成形）する。具体的には、Ｕ曲げ成形は、穴加工後のブランク材１０をダイス内に収容し、その収容されたブランク材１０をパンチにて押圧して行う。

ブランク材１０は、パンチ（金型）がプレス下死点（成形終了位置）に位置するとチャンネル材１に成形されるが、このとき、チャンネル材１は完全に塑性変形するのではなく、伸びフランジ部３１と縮みフランジ部３２とでは、僅かながら弾性変形しつつ金型により拘束された状態となる。

具体的には、伸びフランジ部３１は、成形後の面積が成形前の面積よりも広くなるためパンチおよびダイスからモーメントＭ１（図８参照）が作用して引張応力（図７参照）が発生する。一方、縮みフランジ部３２は、成形後の面積が成形前の面積よりも狭くなるため、パンチおよびダイスからモーメントＭ２が作用して圧縮応力が発生する。

伸びフランジ部３１と縮みフランジ部３２とが成形されると、それら伸びフランジ部３１および縮みフランジ部３２における貫通穴８の間の材料に、引張応力および圧縮応力によるひずみが集中することになる。

ここで、本実施形態では、予め伸びフランジ部３１および縮みフランジ部３２となる箇所に、貫通穴８を設けているので、その貫通穴８のある箇所は、断面積が減少している。

したがって、伸びフランジ部３１および縮みフランジ部３２を成形するのに必要なチャンネル材長手方向の引張力および圧縮力が減少する。

つまり、パンチ（金型）がプレス下死点（成形終了位置）に位置するときに、伸びフランジ部３１および縮みフランジ部３２に作用するパンチとダイスからのモーメントＭ１、Ｍ２は、貫通穴８を設けない場合に比べて、小さくなる。

次に、プレス成形されたチャンネル材１を、金型（ダイスおよびパンチ）から取り出す。そのチャンネル材１は、金型から取り出されるとスプリングバックする。

上述したように、本実施形態では、スプリングバック抑制部の貫通穴８の分だけ、伸びフランジ部３１および縮みフランジ部３２の引張力および圧縮力が減少しており、スプリングバックが低減される。

すなわち、伸びフランジ部３１に発生するモーメント−Ｍ１（図９参照）と、縮みフランジ部３２に発生するモーメント−Ｍ２とが減少するので、ウエブ２の捩り変形が抑制される。

以上から、貫通穴８の数や径などは、成形後のチャンネル材１が所望の寸法精度を満たすように、スプリングバックの大きさ（例えば、曲げ加工の曲げ角、ブランク材１０の材質および材厚など）を考慮して決定される。

このように、本実施形態では、プレス成形前に予め伸びフランジ部３１および縮みフランジ部３２となる箇所に貫通穴８を形成しておくことで、プレス成形後のスプリングバックによるウエブ２の捩れ変形を抑制することができる。その結果、チャンネル材１の寸法精度を向上することができる。

さらに、本実施形態のチャンネル材１の加工方法によりトラックフレームのサイドメンバーを製造する場合、ウエブ２の捩れの少ない真っ直ぐなＵ曲げ加工が可能となり、従来、行っていた修正工程の廃止または工数低減ができ、製造コストダウンを図ることができる。

次に、図４から図６に基づき、他の実施形態を説明する。

本実施形態は、主にスプリングバック抑制部の形状が上述した図１の実施形態と異なるもので、それ以外は図１の実施形態と同様となっている。したがって、図１の実施形態と同一の要素については、図中同一符号を付すに止め、詳細な説明は省略する。

本実施形態のスプリングバック抑制部は、上記伸びフランジ部３１および上記縮みフランジ部３２となる箇所に各々形成された複数の溝８０である。具体的には、ブランク材１０における伸びフランジ部３１および縮みフランジ部３２となる箇所１３１、１３２に、フランジ幅方向に延出する溝８０が、フランジ長手方向に所定の間隔で複数（図例では、箇所１３１、１３２に各３条）形成される。図６に示すように、本実施形態では、溝８０は、ブランク材１０の曲面状フランジ３側の縁部から、断面半円状にて所定長さ延出する。

ここで、溝８０の本数、幅、深さ、および長さなどは、成形後のチャンネル材１が所望の寸法精度を満たすように、スプリングバックの大きさ（例えば、曲げ加工の曲げ角、ブランク材１０の材質および材厚など）を考慮して決定される。

本実施形態では、そのスプリングバック抑制部をなす溝８０が予め形成されたブランク材１０を、金型によるプレス成形にて曲げ加工する。その曲げ加工により、伸びフランジ部３１および縮みフランジ部３２が成形されると、溝加工された箇所は溝８０により板厚が薄くなっているため、その薄くなった箇所にひずみが集中する。

本実施形態では、溝８０を設けた箇所の断面積が減少しているので、その溝８０の分だけ伸びフランジ部３１および縮みフランジ部３２を成形するのに必要なチャンネル材長手方向の引張力および圧縮力が減少する。そのため、プレス下死点における金型からのモーメントＭ１、モーメントＭ２が小さくなる。

以上から、金型から取出し後のモーメント−Ｍ１、モーメント−Ｍ２が小さくなるので、スプリングバックによるウエブ２の捩れが低減する。

その他、本実施形態では、図１の実施形態と同様の効果が得られる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されず、様々な変形例や応用例が考えられるものである。

例えば、スプリングバック抑制部は、貫通穴８や溝８０に限定されず、窪み部やスリットなど、伸びフランジ部３１および縮みフランジ部３２となる箇所の断面積を減少させる様々な形状が考えられる。

また、ブランク材の形成と貫通穴の形成とを、プレス加工などにて同時に行うようにしてもよい。この場合、工数を低減することができる。

図１は、本発明に係る一実施形態によるチャンネル材の斜視図である。 図２は、本実施形態のブランク材の斜視図である。 図３は、図２のＩＩＩ部拡大図である。 図４は、他の実施形態のチャンネル材の斜視図である。 図５は、他の実施形態のブランク材の斜視図である。 図６は、図５のＶＩ部拡大図である。 図７は、チャンネル材のスプリングバックを説明するための図である。 図８は、チャンネル材のスプリングバックを説明するための図である。 図９は、チャンネル材のスプリングバックを説明するための図である。 図１０は、チャンネル材のスプリングバックを説明するための図である。

符号の説明

１ チャンネル材
２ ウエブ
３、４ フランジ
８ 貫通穴（スプリングバック抑制部）
１０ 板材
３１ 伸びフランジ部
３２ 縮みフランジ部
８０ 溝（スプリングバック抑制部）

Claims (4)

1. 板材を金型によるプレス成形にて断面コ字状に曲げ加工して、ウエブの両側に各々設けられたフランジの少なくとも一方に、内側に凸な伸びフランジ部と外側に凸な縮みフランジ部とを形成するチャンネル材の加工方法において、
   曲げ加工に際して、予め、上記板材の曲げ加工により上記伸びフランジ部となる箇所および上記縮みフランジ部となる箇所に、断面積を減少させて金型取出し後のスプリングバックを抑制するスプリングバック抑制部を形成したことを特徴とするチャンネル材の加工方法。
2. 上記スプリングバック抑制部は、貫通穴である請求項１記載のチャンネル材の加工方法。
3. 上記スプリングバック抑制部は、溝である請求項１記載のチャンネル材の加工方法。
4. 板材を金型によるプレス成形にて断面コ字状に曲げ加工して、ウエブの両側に各々設けられたフランジの少なくとも一方に、内側に凸な伸びフランジ部と外側に凸な縮みフランジ部とが形成されたチャンネル材において、
   曲げ加工に際して、予め、上記板材の曲げ加工により上記伸びフランジ部となる箇所および上記縮みフランジ部となる箇所に、断面積を減少させて金型取出し後のスプリングバックを抑制するスプリングバック抑制部を形成してなることを特徴とするチャンネル材。
   

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