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JP6973236B2 - プレス成形方法 - Google Patents

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JP6973236B2 JP2018063594A JP2018063594A JP6973236B2 JP 6973236 B2 JP6973236 B2 JP 6973236B2 JP 2018063594 A JP2018063594 A JP 2018063594A JP 2018063594 A JP2018063594 A JP 2018063594A JP 6973236 B2 JP6973236 B2 JP 6973236B2
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Description

本発明は、プレス成形方法に関し、特に、平面視でL字形状の部位を有する部品のプレス成形方法に関する。
近年、環境問題に起因した自動車車体の軽量化のため、自動車部品に高強度鋼板が多用されつつある。自動車部品の製作には、製作コストに優れたプレス成形が用いられることが多い。しかし高強度鋼板は低強度な鋼板と比較して延性が低く破断を生じやすいため、目的の形状をプレス成形によって得ることを困難にするという問題がある。また、車体軽量化を目的とした使用鋼板の高強度化は薄肉化と同義であるが、板厚の薄い鋼板ほどプレスしわが生じやすいことも上記の問題をより深刻にする。したがって、破断やプレスしわを抑制するためのプレス成形方法の開発が強く要求されている。
破断やプレスしわを抑制する技術として、特許文献1および特許文献2には、しわを発生させることなくハット断面を有するL形製品をプレス成形により製造する方法が開示されている。当該技術によれば、ダイ側に備え付けられたパッド(ダイパッド)を使用することで、部品上面での縮みフランジ成形によるしわ発生と伸びフランジ成形による割れを回避することができるとされている。
WO2012/070623号公報 特許6119929号公報
プレス成形時、成形品の上面に生じるしわを回避するためには、上記の特許文献1および特許文献2に開示されているように、成形品の上面に相当する部位をパッドで押さえて成形することは有効である。一方で、本発明が成形対象とするフロントピラーロア(図2参照)のように、部品下部の外側壁が閉じた形になっている部品に対してフォーム成形を行うと外側フランジ部や縦壁部に顕著なしわを生じるためドロー成形を行わざるを得ない。しかしながら、部品上面を押さえるパッドと、フランジ部に荷重をかけるブランクホルダーを同時に使用するためには、下死点から離型にかけてブランクホルダーがダイと共に上昇すると、上昇するダイの中に部品が残って取り出しに手間が掛かるため、ブランクホルダーが上昇することがないよう固定する必要があり、これにはプレス機に特別な機構を要する上、複数の金型動作を伴うためタクトタイムが増加するため生産性にも問題がある。
そのため、特別な機構を設けずに、かつ生産性を低下させずに、破断を回避しつつしわの発生を抑制することができるプレス成形方法が望まれていた。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、平面視でL字形状に湾曲する部位を有する自動車用のプレス成形品を、高強度鋼板を用いてプレス成形するに際し、しわの発生を抑制して成形するプレス成形方法を提供することを目的とする。
(1)本発明に係るプレス成形方法は、弧状に湾曲する湾曲部と該湾曲部の両端から延在する辺部とからなる平面視でL字形状を有する天板部と、該天板部から前記湾曲の外側と内側のそれぞれに連続する縦壁部と、該縦壁部から連続するフランジ部とを備えた断面ハット形状のプレス成形品を、パンチと、ダイと、該ダイとの間でブランクを挟むブランクホルダーとを用いて成形するものであって、前記ブランクにおける前記湾曲の外側となる部位を固定し、かつ前記湾曲の内側となる部位を固定しない状態で、前記ダイを前記パンチ側に相対移動させ、前記湾曲の外側から内側に向かう材料の移動を拘束しつつ、前記湾曲の内側から外側に向かって材料が移動するように成形することを特徴とするものである。
(2)本発明に係るプレス成形方法は、弧状に湾曲する湾曲部と該湾曲部の両端から延在する辺部とからなる平面視でL字形状を有する天板部と、該天板部から前記湾曲の外側と内側のそれぞれにパンチ肩R部を介して連続する縦壁部と、該縦壁部からダイ肩R部を介して連続するフランジ部とを備えた断面ハット形状のプレス成形品を成形するものであって、パンチと、ダイと、該ダイとの間でブランクを挟むブランクホルダーを用いて、ブランクを、前記湾曲の外側と内側における前記パンチ肩R部の曲率半径と、前記湾曲の内側における前記ダイ肩R部の曲率半径を、前記目標形状のそれぞれの曲率半径よりも大きく設定した予成形品に予成形する予成形工程と、該予成形工程とは異なる金型を用いて、前記予成形品を前記目標形状の成形品にリストライクするリストライク工程と、を備え、前記予成形工程は、前記ブランクにおける前記湾曲の外側となる部位を固定し、かつ前記湾曲の内側となる部位を固定しない状態で、前記ダイを前記パンチ側に相対移動させ、前記湾曲の外側から内側に向かう材料の移動を拘束しつつ、前記湾曲の内側から外側に向かって材料が移動するように予成形することを特徴とするものである。
(3)上記(1)又は(2)に記載のものにおいて、前記ブランクを固定する部位は、前記湾曲の外側において前記L字形状の少なくとも一辺に沿うように設定することを特徴とするものである。
(4)上記(1)乃至(3)のいずれかに記載のものにおいて、前記湾曲の内側となる部位における前記ダイと前記ブランクホルダーの隙間は、前記ブランクの板厚超えとすることを特徴とするものである。
本発明においては、弧状に湾曲する湾曲部と該湾曲部の両端から延在する辺部とからなる平面視でL字形状を有する天板部と、該天板部から前記湾曲の外側と内側のそれぞれに連続する縦壁部と、該縦壁部から連続するフランジ部とを備えた断面ハット形状のプレス成形品を、パンチと、ダイと、該ダイとの間でブランクを挟むブランクホルダーとを用いて成形するものであって、前記ダイと前記ブランクホルダーとで前記ブランクを挟み、かつ該ブランクにおける前記湾曲の外側となる部位を固定し、前記ダイを前記パンチ側に相対移動させ、前記湾曲の外側から内側に向かう材料の移動を拘束しつつ、前記湾曲の内側から外側に向かって材料が移動するように成形することにより、前記湾曲部におけるしわの発生を抑制して、前記プレス成形品を目標形状に成形することができる。
本発明の実施の形態1に係るプレス成形方法を説明する図である((a)成形対象とするプレス成形品とダイの説明図、(b−1)〜(b−3)材料移動制御範囲におけるブランクの材料移動を示す断面図)。 本実施の形態1及び2に係るプレス成形方法において成形対象とするプレス成形品を示す図である((a)斜視図、(b)平面図)。 従来のプレス成形方法により成形したプレス成形品の天板部における発生するしわを説明する図である。 成形過程におけるブランクの材料移動を説明する図である((a)従来技術、(b)本発明)。 本実施の形態1に係るプレス成形方法においてブランクを固定する固定部の位置を示す図である。 本実施の形態1に係るプレス成形方法において、ブランクにドロービードを形成する固定部を用いて成形する過程を説明する図である。 本実施の形態1に係るプレス成形方法において、ブランクにピンを貫通させて該ブランクを固定する固定部を説明する図である。 本実施の形態1に係るプレス成形方法において、ブランクにピンを貫通させて固定する固定部を有する金型を例示する図である(その1)。 本実施の形態1に係るプレス成形方法において、ブランクにピンを貫通させて固定する固定部を有する金型を例示する図である(その2)。 本実施の形態1に係るプレス成形方法において、湾曲の内側と外側に分割されたブランクホルダーを示す図である。 本実施の形態2に係るプレス成形方法において、予成形工程で成形する予成形品に設定するパンチ肩R部とダイ肩R部の曲率半径を説明する図である。 本実施の形態2に係るプレス成形方法において、予成形工程で予成形する予成形品の形状と材料の動きを説明する図である。 本発明の実施例において、従来例に係るプレス成形品における板厚分布(a)と湾曲部を含む部位(b)を示す図である。 本発明の実施例において、発明例に係る予成形品を示す図である。 本発明の実施例において、発明例に係るプレス成形品を示す図である。
本発明の実施の形態1及び2に係るプレス成形方法について説明するに先立ち、本発明において成形対象とするプレス成形品と、該プレス成形品におけるしわ発生について説明する。
<プレス成形品>
本発明で成形対象とするプレス成形品21は、図2に一例として示すように、弧状に湾曲する湾曲部23とその両端から延在する辺部25からなる平面視でL字形状を有する天板部27と、天板部27から前記湾曲の外側と内側のそれぞれに連続する縦壁部29と、縦壁部29から連続するフランジ部31とを備えた断面ハット形状であり、プレス成形品21は、例えば自動車用フロントピラーロアとして用いられる。
プレス成形品21においては、天板部27と縦壁部29とはパンチ肩R部33を介して接続され、縦壁部29とフランジ部31はダイ肩R部35を介して接続されている。そして、パンチ肩R部33とダイ肩R部35は、それぞれ所定の曲率半径が設定されている。
<しわ発生>
図2に示すようなプレス成形品21を通常のフォーム成形により成形すると、湾曲部23の湾曲形状が急峻であり、かつ成形に供するブランク(例えば鋼板)の板厚が薄い場合には、図3に示すように、湾曲部23における湾曲の内側にしわが生じる。
そこで、湾曲部23におけるしわ発生を防止するために、プレス成形品21をドロー成形により成形したり、しわ押さえパッドを用いて成形すると、ブランクホルダーやしわ押さえパッドによる加圧でブランクに十分な張力が付与されるためにしわの発生を抑制することは可能である。しかしながら、超高強度鋼板のような延性の低いブランクの場合、板厚が薄いため成形過程においてブランクに破断が生じてしまい、目標形状のプレス成形品を得ることができなかった。
そのため、湾曲部23におけるしわの発生を抑制するためにその原因を精査したところ、通常のフォーム成形やドロー成形においては、図4(a)に示すように、湾曲の内側のフランジ部31aの伸びフランジ変形及び湾曲の外側のフランジ部31bの縮みフランジ変形によりに発生する応力により、湾曲の内側に向かって変形するような回転が生じ、その結果、湾曲部23における湾曲の内側に材料が集中して流入し、顕著なしわが発生することが分かった。
特に、従来のドロー成形では、ブランクとパンチが接触した段階でブランクにおける天板部27(図2参照)の位置がほぼ決定されるため、湾曲部23の成形過程における伸びフランジ変形及び縮みフランジ変形を回避するブランクの動きを付与することができない。
そこで、上記のしわ発生を抑制する方法を鋭意検討した結果、図4(b)に示すように、成形過程において湾曲外側のフランジ部31bを固定し、湾曲内側のフランジ部31aから湾曲外側のフランジ部31bに向かって一方向に材料を移動させることで、材料回転の一因である湾曲の外側のフランジ部31bにおける縮みフランジ変形を回避し、湾曲部23における材料集中を緩和することを着想するに至った。
この場合、湾曲外側のフランジ部31bにおける縮みフランジ変形を回避しても、伸びフランジ変形となる湾曲内側のフランジ部31aの応力状態に変化はなく、湾曲の内側から外側に向う方向に材料が流れて湾曲部23に材料移動がわずかに集中する。しかしながら、図4(b)に示すとおり、湾曲外側のフランジ部31bに向かって材料が移動し続けることで、一旦集まりかけた湾曲部23の材料が、再度、湾曲外側へと分散する。
その結果、従来用いられていたしわ押さえ用のパッドを使用せずに湾曲部23のしわ発生を回避することができるという知見が得られた。さらに、プレス成形品21をドロー成形する場合であっても、湾曲の内側から外側に向かって材料が移動することで、ダイとブランクホルダーによる張力で破断させずに成形することができることが確認された。
本発明は、上記の知見に基づいてなされたものであり、以下、本発明の実施の形態1及び2に係るプレス成形方法について説明する。
[実施の形態1]
まず、本実施の形態1に係るプレス成形方法に用いる金型について説明する。
本実施の形態1で用いる金型1は、図1に示すように、パンチ3とダイ5とブランクホルダー7とを備えてなるものであり、ブランク41を断面ハット形状のプレス成形品21(図2)に成形するものである。
ブランクホルダー7は、成形過程においてダイ5と協働してブランク41の端部を挟むものである。そして、ダイ5とブランクホルダー7は、ブランク41を挟んだときに、プレス成形品21の湾曲部23の湾曲の外側となるブランク41における部位を固定する固定部9を有する。
図1に示す固定部9は、湾曲の外側となる部位において天板部27のL字形状の一辺である辺部25に沿って設けられ、ブランク41を挟んだときにステップビード43を形成するものである。
固定部9によりブランク41にステップビード43が形成されることで、ブランク41における湾曲の外側となる部位を固定し、成形過程における材料移動を拘束する。
さらに、図1に示すブランクホルダー7は、ブランク41における湾曲部23の内側となる部位のダイ5との間に所定のクリアランス(間隔)を設けるスペーサー11を有する。
スペーサー11は、ダイ5とブランクホルダー7との間のクリアランスがブランク41の板厚超えとするものであり、ダイ5とブランクホルダー7との間にスペーサー11を設けてブランク41における湾曲の内側となる部位が固定されないように挟む。
これにより、成形過程において当該湾曲の内側の材料移動が拘束されず、湾曲の外側へと材料が移動することで、天板部27(湾曲部23)に発生するしわを抑制する。
次に、本実施の形態1に係るプレス成形方法の一例について、図1に示す金型1を用いて、図2に示す断面ハット形状のプレス成形品21をプレス成形する場合を例として説明する。
まず、ブランク41をパンチ3とダイ5の間に設置し、ダイ5とブランクホルダー7とでブランク41を挟む。ダイ5とブランクホルダー7とでブランク41を挟むことで、固定部9によりブランク41にステップビード43が形成される。
また、ブランクホルダー7には、湾曲部23の内側となる部位を挟むクリアランスをブランク41の板厚超えとするスペーサー11が設けられており、ダイ5とブランクホルダー7とでブランク41の前記部位を挟んでも、ブランク41はダイ5及びブランクホルダー7により加圧されない。
次に、ダイ5とブランクホルダー7とでブランク41を挟んだ状態のまま、ダイ5をパンチ3側に成形下死点まで相対移動させる(図1(b−1)〜(b−3)参照)。このとき、湾曲の外側が固定部9により固定されているので湾曲の外側から内側に向かう材料の移動は拘束されるのに対し、湾曲の内側は固定されていないので、湾曲の内側から外側に向かって材料が移動する。
このように、ブランク41における湾曲の外側となる部位を固定し、かつ内側となる部位を固定しない状態で、ダイ5をパンチ3側に相対移動させると、湾曲部23における湾曲の内側から外側の一方向に材料が移動するため、図4(a)に示すようなしわ発生の一因である湾曲の外側のフランジ部31bにおける縮みフランジ変形を回避でき、湾曲部23における材料集中が緩和される。
一方、湾曲の内側のフランジ部31aでは伸びフランジ変形となり、内側の縦壁相当部分では、湾曲部23への材料集中が生じるが、ブランク41を拘束していないため応力状態に変化はなく、天板相当部分から湾曲外側のフランジ部31bに向かって材料が移動し続けるため、一度材料が集まりかけた湾曲部23の材料が再度分散する。
以上のように、本実施の形態1に係るプレス成形方法によれば、しわ押さえパッドを使用せずに、天板部27における湾曲の内側に発生するしわの発生を防止し、L字形状を有する断面ハット形状のプレス成形品21を成形することが可能となる。さらに、湾曲の内側はダイ5とブランクホルダー7とで加圧されていないため、従来のドロー成形に比べてブランク41に生じる張力が小さくなり、破断を抑制することができる。
なお、上記の説明において、湾曲の外側においてL字形状の一方の辺(辺部25)に沿うようにダイ5とブランクホルダー7に設けられた固定部9によりブランク41を固定するものであったが、本発明においてブランク41を固定する部位は当該部位に限定されるものではなく、例えば、図5に示す部位であってもよい(後述する実施の形態2における予成形工程でも同様)。
図5は、ダイ5に設けられた固定部9a〜9dの例示であり、成形対象とするプレス成形品21の湾曲部23と辺部25との位置関係を示すものである。
図5(a)に示す固定部9aは、プレス成形品21のL字形状の一方の辺となる辺部25aに沿って湾曲部23との境界近傍まで設けられたものである。
図5(b)に示す固定部9bは、L字形状の他方の辺となる辺部25bに沿って湾曲部23との境界を超えて設けられたものである。
図5(c)に示す固定部9cは、湾曲の外側において辺部25a、25bと湾曲部23に沿って設けられたものである。
図5(d)は、L字形状の辺となる辺部25a、25bに沿った部位と、これらの部位を直線で繋ぐように設けられたものである。
これらの固定部9a〜9dにおいても、ブランク41における湾曲の外側の部位を固定し、成形過程における材料移動を拘束することで、湾曲部23におけるしわの発生を抑制することができる。
また、本実施の形態1に係るプレス成形方法において、ブランク41を固定する固定部は、上記のようにブランク41にステップビード43を形成する固定部9に限られるものではなく、図6に示すように、ブランク41における湾曲の外側となる部位にドロービード45を形成する固定部13や、図7〜図9に示すように、ブランク41にピン15aを貫通させて固定することで材料移動を拘束する固定部15であってもよい。
固定部15は、図8に示すように、ダイ5に設けたピン15aと、ブランクホルダー7に設けた孔15bとからなるものであり、ブランク41を貫通させたピン15aを孔15bに挿入させることで、ブランク41を固定して成形することができる。なお、ピン15aをブランクホルダー7に設け、孔15bをダイ5に設けてもよい。
ブランク41を固定して材料移動を拘束するという観点からは、ピン15aを用いた固定部15が最も好ましく、次に、ドロービード45を形成する固定部13が好ましい。
図6に示すようにドロービード45を形成する固定部13や、図7〜図9に示すようにピン15aを貫通させる固定部15においても、ブランク41を固定する部位は、前述の図5に示す位置とすることができる。
さらに、ブランク41における湾曲の内側となる部位を挟むスペーサー11は、当該部位におけるダイ5とブランクホルダー7との間のクリアランスを板厚超えにするものであったが、本発明は、ブランク41における湾曲の内側における面圧がほぼゼロであって成形過程において材料の移動を拘束しないのであれば、ブランクホルダー7にスペーサー11を設けずにダイ5とブランクホルダー7がブランク41に当接するものであってもよい。
または、ダイ5および/またはブランクホルダー7の端部に凸部を設けてもよい。
若しくは、図10に示すように、湾曲の内側に配置された内側ブランクホルダー7aと湾曲の外側に配置された外側ブランクホルダー7bとに分割されたブランクホルダー7を用いてもよい。この場合、外側ブランクホルダー7bは、ブランク41を固定する固定部9を有するものとし、内側ブランクホルダー7aは、成形過程においてダイ5との間のクリアランスがブランク41の板厚超えとなるように位置制御すればよい。
[実施の形態2]
本発明の実施の形態2に係るプレス成形方法は、前述の実施の形態1と同様に、図2に例示するプレス成形品21を目標形状に成形するものであって、ブランク41を予成形品51(図12)に予成形する予成形工程と、予成形品51を前記目標形状のプレス成形品21にリストライクするリストライク工程とを備えたものである。
以下、上記各工程をそれぞれ説明する。
<予成形工程>
予成形工程は、図11に示すように、パンチ3と、ダイ5と、ダイ5との間でブランク41を挟むブランクホルダー7とを備えてなる金型1を用いて、予成形品51に予成形する工程である。
予成形工程においては、前述の実施の形態1と同様、湾曲の外側となる部位にステップビード43を形成して固定し、湾曲の内側となる部位においてはダイ5とブランクホルダー7とのクリアランスを板厚超えとする。これにより、図12に示すように、予成形工程では、湾曲の内側では材料の移動を拘束せず、湾曲の外側では材料の移動を拘束することで、湾曲の内側から外側に向かって材料移動させ、予成形品51を成形する。
予成形品51は、図11に示すように、湾曲の内側と外側におけるパンチ肩R部63a、63bの曲率半径と、湾曲の内側におけるダイ肩R部65aの曲率半径を、目標形状であるプレス成形品21のパンチ肩R部33とダイ肩R部35の曲率半径よりもそれぞれ大きく設定したものである。さらに、湾曲の外側におけるダイ肩R部65bの曲率半径は、目標形状のダイ肩R部35bの曲率半径と等しく設定されている。
このように、予成形品51のパンチ肩R部63(63a、63b)とダイ肩R部65(65a、65b)の曲率半径を設定することで、湾曲の外側を固定して材料移動を拘束した状態で、湾曲の内側から外側に向かって材料が移動しやすくなる。その結果、湾曲部23の湾曲の内側においてしわの発生を抑制して予成形品51を得ることができる。
なお、予成形品51のパンチ肩R部63及びダイ肩R部65の曲率半径を設定するに際し、しわおよび割れを防ぐため、断面における線長が目標形状の線長を大きく変化させないことが望ましく、予成形品51の断面における線長を目標形状の断面における線長と等しくすることが好ましい。
<リストライク工程>
リストライク工程は、前記予成形工程とは異なる金型を用いて、予成形品51を前記目標形状のプレス成形品21にリストライクする工程である。
リストライク工程で用いる金型は、予成形工程において予成形されたパンチ肩R部63及びダイ肩R部65が目標形状の曲率半径となるようにパンチとダイの形状が規定されたものである。さらに、図11に示すように、予成形品51の天板部57が目標形状のプレス成形品21よりも凸状に予成形されたものである場合には、天板部57を目標形状となるように形状が規定された金型を用いる。
また、リストライク工程では、予成形品のパンチ肩R部およびダイ肩R部の位置がほぼ決まるためブランクホルダーを用いずにフォーム成形により予成形品51をリストライクすることもできる。
以上、本実施の形態2に係るプレス成形方法によれば、平面視でL字形状を有する天板部における湾曲の内側に発生するしわをより効果的に防止して、目標形状のプレス成形品を得ることができる。また、予成形工程においては、前述の実施の形態1と同様に、ブランクに作用する張力が抑制され、ブランクの破断の発生を防ぐことができる。
なお、予成形品のパンチ肩R部とダイ肩R部の曲率半径は、しわの発生が抑制できるように、目標形状の曲率半径よりも大きくなるように適宜調整して決定すればよい。
また、パンチ肩R部とダイ肩R部の曲率半径を目標形状よりも大きく設定する部位においては、曲率半径は一定でなくてもよく、湾曲に沿った方向において曲率半径を変化させてもよい。
さらに、曲率半径を大きくするパンチ肩R部とダイ肩R部は、湾曲部から湾曲の内側と外側のフランジ部まで連続する範囲に限るものではなく、天板部から縦壁部を介してフランジ部まで連続する範囲のパンチ肩R部とダイ肩R部の曲率半径を大きくしてもよい。
なお、予成形工程において、ブランクを固定する部位や固定部の種類、さらには、湾曲の内側となる部位におけるダイとブランクホルダーとの隙間の調整は、前述の実施の形態1と同様に設定することができる。
本発明に係るプレス成形方法の作用効果を検証する実験を行ったので、以下に説明する。
実験では、図2に示す自動車のフロントピラーロアを成形対象とする目標形状のプレス成形品21とし、ブランクには1180MPa級、板厚1.2mmの鋼板を用いた。
本実施例においては、図11に示すように、湾曲の内側と外側のパンチ肩R部63a、63bの曲率半径と、湾曲の内側のダイ肩R部65aの曲率半径のそれぞれを、目標形状のプレス成形品21のパンチ肩R部33及びダイ肩R部35の曲率半径よりも大きく設定した予成形品51を予成形する予成形工程と、予成形品51をリストライクするリストライク工程の2工程でプレス成形品21を成形したものを発明例とした。
目標形状のプレス成形品21において、パンチ肩R部33及びダイ肩R部35の曲率半径は、それぞれ10mmとした。
一方、発明例に係る予成形品51において、湾曲の内側と外側から連続するパンチ肩R部63a、63bの曲率半径を30〜50mmの範囲とし、湾曲の内側におけるダイ肩R部65aの曲率半径を30mmとした。
予成形工程では、図10に示す金型17を用い、ダイ5とブランクホルダー7とでブランク41を挟むことで固定部9によりブランクにおける湾曲の外側となる部位にステップビード43(図1参照)を形成し、当該部位を固定した。
ここで、ブランクホルダー7は、図10に示すように、湾曲の内側に配置された内側ブランクホルダー7aと、湾曲の外側に配置された外側ブランクホルダー7bに分割されている。そして、予成形工程では、ブランク41における湾曲の外側となる部位においては外側ブランクホルダー7bとダイ5とで所定のしわ押さえ荷重で挟持し、湾曲の内側となる部位においては内側ブランクホルダー7aをブランク41の板厚よりも0.5mm開けて1.7mmの空間とした位置に保持し、湾曲内側におけるダイ5とブランクホルダー7との間のクリアランスを板厚超えとなるようにした。
さらに、リストライク工程における予成形品51のリストライクには、予成形品51を目標形状にフォーム成形するパンチとダイを備えた金型(図示なし)を用いた。
なお、本実施例では、比較対象として、ドロー成形の1工程のみで目標形状に成形したプレス成形品を従来例とした。
図13に、従来例に係るプレス成形品21を示す。
図13(a)は、従来例に係るプレス成形品21の板厚分布であり、色の濃淡で板厚の大小を示す図である(濃:板厚大、淡:板厚小)。また、図13(b)は、プレス成形されたプレス成形品21の湾曲部23を中心とする部位を表示した図である。
図13(a)より、湾曲部23の湾曲の内側となる部位では板厚が大きく(図の右側破線丸部分)、図13(b)に示すようにしわが発生していることが分かる。
また、湾曲部23の湾曲の外側となる部位(図の左側破線丸部分)では板厚が小さくなっており、当該部位においては破断の発生が懸念される。
図14及び図15に発明例に係る予成形品51及びプレス成形品21を示す。
図14より、予成形品51においては、湾曲部53の湾曲の内側となる部位におけるしわの発生が防止されていることがわかる。さらに、予成形品51をリストライクしたプレス成形品21においても、図15に示すように新たなしわや破断の発生が見られず、目標形状に成形できることが示された。これは、予成形品の形状を適切に決定できたためである。
以上より、本発明に係るプレス成形方法によれば、しわと破断の発生を抑制して、平面視でL字形状の部位を有する断面ハット形状のプレス成形品を目標形状に成形できることが示された。
1 金型
3 パンチ
5 ダイ
7 ブランクホルダー
7a 内側ブランクホルダー
7b 外側ブランクホルダー
9、9a、9b、9c、9d 固定部
11 スペーサー
13 固定部
15 固定部
15a ピン
15b 孔
17 金型
21 プレス成形品
23 湾曲部
25 辺部
27 天板部
29 縦壁部
31 フランジ部
33 パンチ肩R部
35 ダイ肩R部
41 ブランク
43 ステップビード
45 ドロービード
51 予成形品
53 湾曲部
55 辺部
57 天板部
63a、63b パンチ肩R部
65a、65b ダイ肩R部

Claims (3)

  1. 弧状に湾曲する湾曲部と該湾曲部の両端から延在する辺部とからなる平面視でL字形状を有する天板部と、該天板部から前記湾曲の外側と内側のそれぞれに連続する縦壁部と、該縦壁部から連続するフランジ部とを備えた断面ハット形状のプレス成形品を、パンチと、ダイと、該ダイとの間でブランクを挟むブランクホルダーとを用いて成形するプレス成形方法であって、
    前記L字形状の前記辺部と前記湾曲部との境界近傍までの少なくとも一辺に沿うように前記ブランクにおける前記湾曲の外側となる部位を、前記湾曲の内側に向かって変形するような材料回転を生じさせる前記湾曲の外側の前記フランジ部における縮みフランジ変形を回避するように、固定し、かつ前記湾曲の内側となる部位を固定せず材料移動を拘束しない状態で、前記ダイを前記パンチ側に相対移動させ、前記湾曲の外側から内側に向かう材料の移動を拘束して前記材料回転を拘束しつつ、前記湾曲の内側から外側に向かって材料が一方向に移動するように成形することにより前記天板部におけるしわの発生を防止することを特徴とするプレス成形方法。
  2. 弧状に湾曲する湾曲部と該湾曲部の両端から延在する辺部とからなる平面視でL字形状を有する天板部と、該天板部から前記湾曲の外側と内側のそれぞれにパンチ肩R部を介して連続する縦壁部と、該縦壁部からダイ肩R部を介して連続するフランジ部とを備えた断面ハット形状を目標形状とするプレス成形品を成形するプレス成形方法であって、
    パンチと、ダイと、該ダイとの間でブランクを挟むブランクホルダーを用いて、ブランクを、前記湾曲の外側と内側における前記パンチ肩R部の曲率半径と、前記湾曲の内側における前記ダイ肩R部の曲率半径を、前記目標形状のそれぞれの曲率半径よりも大きく設定した予成形品に予成形する予成形工程と、
    該予成形工程とは異なる金型を用いて、前記予成形品を前記目標形状の成形品にリストライクするリストライク工程と、を備え、
    前記予成形工程は、前記L字形状の前記辺部と前記湾曲部との境界近傍までの少なくとも一辺に沿うように前記ブランクにおける前記湾曲の外側となる部位を、前記湾曲の内側に向かって変形するような材料回転を生じさせる前記湾曲の外側の前記フランジ部における縮みフランジ変形を回避するように、固定し、かつ前記湾曲の内側となる部位を固定せず材料移動を拘束しない状態で、前記ダイを前記パンチ側に相対移動させ、前記湾曲の外側から内側に向かう材料の移動を拘束して前記材料回転を拘束しつつ、前記湾曲の内側から外側に向かって材料が一方向に移動するように予成形することにより前記天板部におけるしわの発生を防止することを特徴とするプレス成形方法。
  3. 前記湾曲の内側となる部位における前記ダイと前記ブランクホルダーの隙間は、前記ブランクの板厚超えとすることを特徴とする請求項1又は2に記載のプレス成形方法。
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