JP7476935B2 - プレス成形品の製造方法 - Google Patents
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Description
これら車体の衝突安全性向上と軽量化を両立させるために、車体構造部品への590MPa級以上の高強度鋼板(ハイテン材とも称する)の適用が進んでいる。
このようなプレス成形品をプレス成形する場合、金型を成形下死点まで移動した後に離型するとスプリングバックが生じて、プレス成形品に捩れが生じやすい。特にハイテン材の場合、高強度化によって成形下死点で発生する応力が大きくなり、離型後に大きな応力が解放されて、大きな捩れが発生しやすくなり問題である。
また、特許文献2の段落[0004]には、スプリングバックと逆方向の捩れ角を付与した金型でプレス成形する方法が開示されている。
すなわち、従来の一方向のみの捩れ角を与えた同じ金型によりプレス成形しても、材料強度の違い、板厚や材質のバラツキによってスプリングバックの程度が異なり、プレス成形品のスプリングバックのバラツキが発生してしまう。
金型に見込み角を付与せずに1工程でプレス成形した際にスプリングバックにより生ずる捩れ(正捩れ)と逆方向のスプリングバックによる捩れ(逆捩れ)が残存するような第1見込み角を付与した成形金型を用いてプレス成形する成形工程と、
該成形工程で成形された成形品を第2見込み角を付与したリストライク金型を用いてプレス成形するリストライク工程と、を備えたことを特徴とするものである。
また、材料強度の違いや、板厚や材質のバラツキのあるブランクであっても、同じ金型を用いてスプリングバックを十分低減したプレス成形品を製造できる。
以下、板厚1.0mm、1470MPa級鋼板をブランク9として用いて成形された図3に示すプレス成形品1を例に挙げて本発明の作用について説明する。
<従来例>
従来例は、成形工程を行った後、同じ形状の金型でリストライクしていた。図7は、従来例の成形工程後(図7(a))の成形品17A及びリストライク工程後(図7(b))のプレス成形品1Aにおける長手方向端部近傍のQ-Q断面(図5参照)を示している。
従来例では、図7に示すとおり、成形工程後のスプリングバックによる捩れ角はマイナスのままであり、リストライク工程でも矯正されずにほぼそのまま残留する。
図7(a)に示すプレス成形工程後の成形品17のスプリングバックによる捩れ角は、-3.1度であり、図7(b)に示すリストライク後のプレス成形品1Aのスプリングバックによる捩れ角は-3.4度である。
図8に示されるように、成形品17A、プレス成形品1Aともに長手方向中央部には、外側のフランジ部177A、7Aに縮みフランジ変形による大きな圧縮応力が発生し、内側のフランジ部177A、7Aに伸びフランジ変形による大きな引張応力が発生する。また、天板部173A、3Aの湾曲外側に大きな引張応力が発生し、天板部173A、3Aの湾曲内側に大きな圧縮応力が発生する。
また、成形品17A、プレス成形品1Aともに長手方向端部近傍では、前記の圧縮応力や引張応力は小さくなっている。
比較例は、従来例で発生した捩れを解消するために、成形工程において長手方向中央部から長手方向端部に向かって、長手方向端部近傍(最端部から10mm内部)にて、1工程見込み角を付与した成形金型(成形用パンチ13B)を用いて成形し(図9(a)参照)、その後にリストライク工程で目標形状のリストライク金型(リストライク用パンチ19B)で成形する(図9(b)参照)。
本例の1工程見込み角は、目標形状の金型に対してスプリングバックの捩れと逆方向に6.0度である。
図10(a)に示されるように、比較例の場合、成形下死点では、成形品17Bの長手方向中央部には、外側のフランジ部177Bに縮みフランジ変形による大きな圧縮応力が発生し、内側のフランジ部177Bに伸びフランジ変形による大きな引張応力が発生する。また、天板部173Bの湾曲外側に大きな引張応力が発生し、天板部173Bの湾曲内側に大きな圧縮応力が発生する。
そのため、リストライク工程の成形下死点では、図10(b)に示されるように、発生応力は従来例より低減されており、リストライク工程の成形下死点後に離型すると、スプリングバックはほとんど発生せずに目標形状となるのである。
そのため、同じ金型を用いて、材料強度が異なるブランク9をプレス成形する場合や、材質や板厚等のバラツキがあるブランク9をプレス成形する場合には、リストライク工程の後、スプリングバックによる捩れが発生する場合があった。
すなわち、比較例で示したように、成形工程のみで1工程見込み角を付与する方法では、材料強度の相違や材質や板厚等のバラツキによってプレス成形品1Bの残留応力の分布が異なり、その結果、同じ金型を用いたとしてもスプリングバックを十分低減できない場合があった。
<成形工程>
成形工程は、金型に見込み角を付与せずに1工程でプレス成形した際のスプリングバックにより生ずる捩れ(正捩れ)とは逆方向のスプリングバックによる捩れ(逆捩れ)が残存するような第1見込み角を付与した成形金型13C(図1(a)参照)を用いてプレス成形する。
比較例で示したように、本例では、1工程見込み角を6.0度にすることで、スプリングバック後の捩れが最も低減されるので、逆捩れを残存させるには、第1見込み角を6.0度よりも大きくする。具体的には、図1(a)の成形工程では、図6の金型長手方向中央部のR-R断面に対し、金型長手方向のS-S断面の第1見込み角を8.0度とする。
リストライク工程は、成形工程で成形された成形品17Cを、前記逆捩れを低減する第2見込み角を付与したリストライク金型19Cを用いてプレス成形する。
成形工程の離型後には、スプリングバックによって逆捩れが残存しているので、これを低減するために図1(b)に示すように、逆捩れを低減するためにスプリングバックと同方向の第2見込み角(本例では図6の金型長手方向中央部のR-R断面に対し、金型長手方向端部近傍のS-S断面の角度が-6.0度)を付与したリストライク金型19Cで成形して、目標形状とする。
図2(a)に示すとおり、成形工程では、成形品17Cの長手方向中央部には、外側のフランジ部177Cに縮みフランジ変形による大きな圧縮応力が発生し、内側のフランジ部177Cに伸びフランジ変形による大きな引張応力が発生する。
また、天板部173Cの湾曲外側に大きな引張応力が発生し、天板部173Cの湾曲内側に大きな圧縮応力が発生する。
すなわち、本発明の図2(b)のリストライク工程後のプレス成形品1Cの応力分布は、比較例の図10(b)に示すリストライク工程後のプレス成形品1Bの応力よりプレス成形品全体に応力が低減し、スプリングバックによる捩れを十分に低減できる。また、これと同時に、同じ金型を用いて、材料強度が異なるブランク9や材質や板厚等のバラツキがあるブランク9をプレス成形する場合でも、プレス成形品1Cに発生する応力を十分に低減できる結果、プレス成形品1Cのスプリングバックを低減できるわけである。
プレス成形品1の形状は、図11に示すように、天板部3、天板部3に連続する縦壁部5、縦壁部5に連続するフランジ部7を有するハット断面形状であり、断面寸法は図12に示す通りである。
なお、スプリングバックによる捩れ角、および金型見込み角は、上述したのと同様に、金型長手方向中央部の天板成形部の断面を基準として、湾曲外側を左、湾曲内側を右とする紙面左回りを+(プラス)の値、紙面右回りを-(マイナス)の値とした。
その後、前述した従来例、比較例、発明例それぞれの成形工程、リストライク工程を実施した。
結果を、表1に示す。
また、リストライク工程後の材料強度による捩れ角の差は-0.1度であって、材料強度が1470MPa級材、980MPa級材と大きく異なるにも係わらず、同じ金型を用いても材料強度の相違による捩れ角の差はわずかであった。
そのため、本発明によれば、同じ金型を用いて材料が異なるプレス成形を行っても、十分にスプリングバックを低減できることがわかった。
3 天板部
5 縦壁部
7 フランジ部
9 ブランク
11 パッド
13 成形用パンチ
15 成形用ダイ
17 成形品
19 リストライク用パンチ
21 リストライク用ダイ
1A プレス成形品(従来例)
3A 天板部
5A 縦壁部
7A フランジ部
1B プレス成形品(比較例)
3B 天板部
5B 縦壁部
7B フランジ部
1C プレス成形品(発明例)
3C 天板部
5C 縦壁部
7C フランジ部
13A 成形用パンチ(従来例)
13B 成形用パンチ(比較例)
13C 成形用パンチ(発明例)
17A 成形品(従来例)
173A 天板部
175A 縦壁部
177A フランジ部
17B 成形品(比較例)
173B 天板部
175B 縦壁部
177B フランジ部
17C 成形品(発明例)
173C 天板部
175C 縦壁部
177C フランジ部
19A リストライク用パンチ(従来例)
19B リストライク用パンチ(比較例)
19C リストライク用パンチ(発明例)
Claims (5)
- 上面視で湾曲し、少なくとも、天板部と、天板部から連続する縦壁部を有し、離型後のスプリングバックによる目標形状との誤差を低減するために、金型に見込み角を付与して製造されるプレス成形品の製造方法であって、
金型に見込み角を付与せずに1工程でプレス成形した際にスプリングバックにより生ずる捩れ(正捩れ)と逆方向のスプリングバックによる捩れ(逆捩れ)が残存するような第1見込み角を付与した成形金型を用いてプレス成形する成形工程と、
該成形工程で成形された成形品を、前記逆捩れを低減する第2見込み角を付与したリストライク金型を用いてプレス成形するリストライク工程と、を備えたことを特徴とするプレス成形品の製造方法。
ただし、前記第1見込み角は、前記成形金型の長手方向中央の幅方向断面の天板成形面部を基準として、前記成形金型の長手方向端部又はその近傍における幅方向断面の天板成形面部の傾斜角とし、前記第2見込み角は、前記リストライク金型の長手方向中央の幅方向断面の天板成形面部を基準として、前記リストライク金型の長手方向端部又はその近傍における幅方向断面の天板成形面部の傾斜角とする。 - 前記第1見込み角は、前記プレス成形品を1工程でプレス成形した際のスプリングバックによる捩れが所定の閾値以下となる1工程見込み角よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載のプレス成形品の製造方法。
- 予め、前記プレス成形品のプレス成形解析およびスプリングバック解析を行って、スプリングバックによる捩れの方向と前記1工程見込み角を求めることを特徴とする請求項2に記載のプレス成形品の製造方法。
- 予め、前記プレス成形品の実プレス成形を行って、スプリングバックによる捩れの方向と前記1工程見込み角を求めることを特徴とする請求項2に記載のプレス成形品の製造方法。
- リストライク工程における第2見込み角の絶対値を、第1見込み角の絶対値より小さくしたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のプレス成形品の製造方法。
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