JP2002282952A

JP2002282952A - アルミニウム合金パネル成形品のプレス成形方法

Info

Publication number: JP2002282952A
Application number: JP2001081887A
Authority: JP
Inventors: Haruyuki Konishi; 晴之小西
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2001-03-22
Filing date: 2001-03-22
Publication date: 2002-10-02

Abstract

(57)【要約】【課題】ドロービードを設けた金型によりパネル材
料を部分的に伸びフランジ変形させてパネル成形品にプ
レス成形する際の、成形品のフランジ端部割れと角部割
れの両者を抑制しうるプレス成形方法を提供することを
目的とする。【解決手段】パネル材料を、ドロービード9 を設け
た金型により部分的に伸びフランジ変形させて、パネル
成形品１にプレス成形するに際し、前記伸びフランジ変
形部分４a のドロービードにおける、パネル材料の通過
抵抗と通過パネル材料の板厚減少量を制御して、パネル
成形品の伸びフランジ変形部分の割れ (フランジ端部割
れ)Xを防止しつつ成形することである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は側壁部および/ また
はフランジ部に大きな湾曲部を有するようなアルミニウ
ム合金パネル成形品のプレス成形方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】自動車、車両、船舶等の輸送機、構造
物、機械、家電製品などの種々のパネル部材 (部品) に
は、周知の通り、アルミニウム合金板や鋼板などのパネ
ル材料 (素材) を金型によりプレス成形した、パネル成
形品 (プレス成形品) が使用されている。

【０００３】近年、これらパネル部材の大型化により、
金型半径やパネル成形品半径あるいはパネル成形品高さ
が増大している。そして、これに伴って、パネル材料の
プレス成形の際に、金型に流入するパネル材料（素材）
の流入量が多くなり、パネル成形品にしわが生成しやす
くなってくる。このようなしわが生成した場合、パネル
成形品のパネル部材としての外観に悪影響を与えるとと
もに、形状精度が悪化し、組み立て工程でのコストアッ
プにつながる。

【０００４】このため、パネル成形品に生じるしわを防
止するために、材料が流入しやすい部位の金型にドロー
ビードと呼ばれる絞りビードを設けることが一般的であ
る。

【０００５】従来から、このドロービードの最適な設計
方法が検討され、例えば、特開平11-290961 号公報など
には、ドロービード通過後のパネル材料の歪みとドロー
ビード引き抜き抵抗との関係を表わす設計線図を作成
し、この設計線図から種々の条件下でのパネル材料の歪
みとドロービード引き抜き抵抗を決定し、ドロービード
を設計していくことが提案されている。

【０００６】近年、ドアやシートパンやオイルパンなど
の自動車部品等を始め、前記大型化した種々のパネル部
材には、軽量化のために、従来使用されていた鋼板に代
わりAA乃至JIS 規格に規定された 3000 系、5000系、60
00系、7000系等のアルミニウム合金板の使用が検討され
始めている。

【０００７】しかし、アルミニウム合金板は鋼板に比し
て成形性が劣るため、アルミニウム合金板をパネル材料
として、前記ドロービードを設けた金型により、前記大
型化した種々のパネル成形品にプレス成形した場合、通
常、パネル成形品の角 (かど) 部に割れ (以下、角部割
れと言う) が生じる現象が多発する。

【０００８】この角部割れの問題に対し、ドロービード
における、パネル材料の通過抵抗を少なくし、パネル材
料の流入量を多くして成形することが一般的である。

【発明が解決しようとする課題】

【０００９】これに対し、大きく湾曲した側壁部やフラ
ンジ部を有する大型パネル成形品では、前記ドロービー
ドの通過抵抗を少なくし、パネル材料の流入量を多くし
て成形した場合、角部割れは防止されるものの、前記湾
曲した側壁部やフランジ部に対応するフランジ端部に割
れ (以下、フランジ端部割れと言う) が生じやすくなる
と言う新たな問題を生じる。

【００１０】このフランジ端部割れの傾向は、アルミニ
ウム合金パネル成形品 (パネル部材) 形状がより大型化
および複雑化し、例えば90度の曲げ側壁部分など、側壁
部やフランジ部の湾曲度や規模が大きくなった場合に特
に強くなる。これは、プレス成形品の前記湾曲部におい
て、アルミニウム合金パネル材料に、部分的に、伸びフ
ランジ変形が生じるためである。従い、フランジ端部割
れは、伸びフランジ変形が部分的に生じるパネル成形品
ほど著しいこととなる。

【００１１】このフランジ端部割れは、前記通常の角部
割れとは逆に、ドロービードにおける、パネル材料の通
過抵抗を高くし、パネル材料の流入量が少ないほど減少
する。したがって、フランジ端部割れと通常の角部割れ
の両者を防止することは、相矛盾する課題となってい
る。

【００１２】このフランジ端部割れの問題を図3 を用い
て、より具体的に以下に説明する。図3 は前記自動車部
品など、大きく湾曲した側壁部やフランジ部を有する大
型パネル成形品の一例を示す斜視図である。図3 におい
て、パネル成形品1 は比較的大きな高さh の製品部2
と、パネル成形品の一部となるか、後に選択的に切り捨
てられる幅w のフランジ部 (余肉部)4からなる。そし
て、特徴的には、製品側壁部3 に大きな湾曲部3a、3bと
湾曲フランジ部4a、4bを有している。

【００１３】このようなパネル成形品のプレス成形方法
を図4 に示す。まず、金型 (ダイス)6は、前記パネル成
形品1 の製品部2 の形成部6aと、製品部周囲のフランジ
部4を形成するダイフェース6bを有し、ダイフェース6b
の面にドロービード部9a、9bを設けている。このドロー
ビード部9a、9bは、図5 に拡大して示すように、雄雌一
対のドロービード凸型 (突起)10 およびドロービード凹
型11からなる。

【００１４】そして、アルミニウム合金板からなるパネ
ル材料5 は、成形の際に、ブランクホルダー8 によりし
わ押さえ力を付与され、また、ドロービード部9a、9bに
より材料の通過抵抗を付与されながら、製品形成部6a内
に流入する。

【００１５】この際、前記図3 において、パネル成形品
1 の前記湾曲部3a、3bは、その前面のフランジ湾曲部4
a、4bからの、ドロービード部9 を経た、材料流入( 矢
印A で示す流入方向) により形成される。この点まで
は、他のパネル成形品1 の部位においても同じである。

【００１６】但し、前記フランジ湾曲部4a、4bから製品
湾曲部3a、3bまでの変形は、他の部位の2 次元的な変形
と異なり、扇状部分 (斜線で示す) の3 次元的な変形で
ある伸びフランジ変形となる。この伸びフランジ変形の
場合、フランジ湾曲部4a、4bが製品湾曲部3a、3b側へ矢
印a 方向に移動するに従い、フランジ湾曲部の端部4cが
矢印a と直角方向である矢印b の方向へと伸びることと
なる。

【００１７】パネル成形品の側壁部やフランジ部の湾曲
度や規模が大きいほど、フランジ湾曲端部4cの移動量も
大きくなるため、伸びフランジ変形も大きくなる。この
結果、この部分の材料にかかる歪み量が増し、伸びフラ
ンジ破断 (ブランク端部の伸びフランジ割れ) である、
図3 に示すフランジ端部割れ (フランジ湾曲端部4cの割
れ)Xが生じ易くなる。

【００１８】前記した、アルミニウム合金パネル成形品
形状がより大型化および複雑化し、側壁部やフランジ部
の湾曲度や規模が大きくなった場合に、フランジ端部割
れ発生の傾向が特に強まるのはこのためである。

【００１９】このフランジ端部割れは、フランジ端部が
パネル成形品の一部となる場合は、そのままパネル成形
品フランジ端部4cの割れ欠陥となり、またフランジ端部
4cが切り捨てられる場合にも、製品湾曲部3aへの割れ欠
陥へとつながり易い。

【００２０】これに対し、アルミニウム合金材料側での
伸びフランジ性の改良によって、フランジ端部割れを防
止するのは限界がある。このため、側壁部やフランジ部
の湾曲度や規模が大きいパネル成形品ほど、フランジ端
部割れを防止するために、材料の流入を抑制することが
一般的である。このため、鋭い肩半径を持ったドロービ
ードを用いる、あるいはブランクホルダーによるしわ押
さえ力を増やさざるを得ない。

【００２１】しかし、この結果、前記図3 における製品
部分の材料に加わる引張応力が増大し、フランジ端部割
れとは逆の傾向にある、通常の角部割れが生じやすくな
る。

【００２２】それゆえ、現状では、特にアルミニウム合
金からなるパネル材料では、成形できるパネル成形品の
側壁部やフランジ部の湾曲度や規模に大きな制約があ
る。このため、強度を犠牲にした (強度の低い) 成形性
の良い材料とするか、パネル部材の方を設計変更するし
かないのが実情であった。

【００２３】本発明はこの様な事情に着目してなされた
ものであって、その目的は、ドロービードを設けた金型
によりパネル材料を部分的に伸びフランジ変形させてパ
ネル成形品にプレス成形する際の、成形品のフランジ端
部割れと角部割れの両者を抑制しうるプレス成形方法を
提供しようとするものである。

【００２４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明プレス成形方法の要旨は、請求項1 に記載の
ように、パネル材料を、ドロービードを設けた金型によ
り部分的に伸びフランジ変形させて、パネル成形品にプ
レス成形するに際し、前記伸びフランジ変形部分のドロ
ービードにおける、パネル材料の通過抵抗と通過パネル
材料の板厚減少量を制御して、パネル成形品の伸びフラ
ンジ変形部分の割れ (フランジ端部割れ) を防止しつつ
成形することである。

【００２５】本発明者らは、前記側壁部やフランジ部の
湾曲度や規模が大きいパネル成形品を、ドロービードを
設けた金型によりパネル材料を部分的に伸びフランジ変
形させてパネル成形品にプレス成形するに際し、従来か
ら行われている、ドロービードにおけるパネル材料の通
過抵抗を制御することに加えて、ドロービードを通過す
る際のパネル材料の板厚減少量を、パネル成形品の板厚
精度や製品部の割れなどに影響の無い範囲で、比較的大
きくするように制御してやれば、フランジ端部割れ (前
記図3 におけるフランジ湾曲端部4cの割れX)を防止しつ
つ、かつパネル成形品の角部割れやしわ発生を防止しつ
つ、成形できることを知見した。

【００２６】以下、図を用いて、本発明を概念的に説明
する。先ず、図1 は前記図3 におけるパネル成形品1 の
フランジ端部割れX や角部割れY とドロービードを通過
する際のパネル材料の通過抵抗 (ドロービードの通過抵
抗) との関係を示している。図中、縦軸は各々の割れの
程度(Cの点線が割れの限界) 、横軸はドロービードの通
過抵抗を示す。そして、A1、A2は各々フランジ端部割れ
限界曲線を示し、A1が板厚減少が大きい場合、A2が板厚
減少が小さい場合を示す。また、B は角部割れ限界曲線
を示す。

【００２７】図1 から分かる通り、通常問題となるパネ
ル成形品の角部割れはドロービードの通過抵抗が大きい
(パネル材料の流入量が小さい) ほど大きくなる。した
がって、前記した通り、伸びフランジ変形が生じないよ
うな、単純形状のパネル成形品の場合には、通常、ドロ
ービードの通過抵抗を小さくし、フランジからのパネル
材料の流入量を大きくして成形される。

【００２８】これに対し、本発明が主たる防止対象とす
るフランジ端部割れは、逆に、ドロービードの通過抵抗
が小さい (パネル材料の流入量が大きい) ほど大きくな
る。

【００２９】したがって、パネル成形品のフランジ端部
割れと角部割れの両方を抑制して、前記側壁部やフラン
ジ部の湾曲度や規模が大きいパネル成形品のプレス成形
を行うためには、ドロービードの通過抵抗を、パネル成
形品の角部割れを起こす限界値よりも小さくするとと
もに、パネル成形品のフランジ端部割れを起こす限界値
よりも大きくすれば良いこととなる。言い換えると、図
1 のフランジ端部割れ限界曲線A1と角部割れ限界曲線B
以下とが、割れの絶対的な限界であるC の点線以下とな
るドロービード通過抵抗を選択すれば良いこととなる。

【００３０】しかし、図1 のフランジ端部割れ限界曲線
A2などの場合には、角部割れ限界曲線B との交点が、割
れ限界点C を越えている。このため、フランジ端部割れ
と角部割れとを両方防止する、ドロービードの通過抵抗
の最適値 (範囲) が無い、あるいは決められない。

【００３１】このことから、前記フランジ端部割れや角
部割れとドロービードの通過抵抗との関係の観点だけか
らでは、ドロービードの通過抵抗の最適値 (範囲) を決
められない場合が生じることが分かる。言い換えると、
ドロービードの通過抵抗の制御だけでは、フランジ端部
割れや角部割れとを防止できない場合があることが分か
る。前記側壁部やフランジ部の湾曲度や規模が大きいパ
ネル成形品の成形が、こういう場合に相当する。

【００３２】しかして、図1 からは、パネル材料の板厚
減少量によって、フランジ端部割れ限界曲線A1とA2とが
大きく変わっていることが分かる。同じドロービード通
過抵抗で比較した場合、板厚減少が小さいフランジ端部
割れ限界曲線A2よりも、板厚減少が大きいフランジ端部
割れ限界曲線A1の方が、割れ限界点C 以下となりやす
く、フランジ端部割れ発生の危険性が少ないことが分か
る。

【００３３】即ち、板厚減少が小さいフランジ端部割れ
限界曲線A2のような成形条件の場合に、パネル材料の板
厚減少量を制御して、大きくし、フランジ端部割れ限界
曲線A1となるように成形条件を変えれば、角部割れ限界
曲線B との交点が割れ限界点C 以下となり、ドロービー
ド通過抵抗の最適値が決定できる。言い換えると、ドロ
ービードの通過抵抗の制御に加えて、パネル材料の板厚
減少量を制御してやれば、フランジ端部割れと角部割れ
とを両方防止できることが分かる。

【００３４】なお、パネル材料の板厚減少量が大きいほ
ど、フランジ端部割れ発生が減る理由は、パネル材料の
板厚減少量が大きいほど、この板厚減少に見合ったパネ
ル材料の線長の増加が起きるからである。このパネル材
料の線長の増加が起きると、前記図3 の伸びフランジ変
形部であるフランジ湾曲部4a、4bの端部4cの製品湾曲部
3a、3b側への移動が緩和されることとなる。この結果、
この部分の材料にかかる歪み量が緩和され、フランジ端
部割れX が抑制乃至防止される。

【００３５】言い換えると、請求項2 に記載の通り、パ
ネル成形品の形状精度や製品部の割れなどに影響の無い
範囲で、ドロービードの通過抵抗を低い値にとどめ、こ
の状態で、ドロービード通過時のパネル材料の板厚減少
量が大きくなるよう、ドロービードを設計、制御すれ
ば、フランジ端部割れと角部割れとを両方防止できるこ
とが分かる。

【００３６】但し、パネル成形品のフランジ端部割れ
は、ドロービードの通過抵抗とドロービードでのパネル
材料の板厚減少量の両方に支配される。また、パネル成
形品の角部割れもドロービードの通過抵抗に支配され
る。このため、この両者の割れを防止するためには、ド
ロービードの通過抵抗とドロービードでのパネル材料の
板厚減少量の適切な組み合わせを選ぶ必要がある。

【００３７】この点を図2 を用いて説明する。図2 は、
横軸のドロービードの通過 (引き抜き) 抵抗と、縦軸の
ドロービード通過後の板厚ひずみε_tにより、フランジ
端部割れと角部割れとがどのように変化するかを概念的
に示したものである。図2 において、A がフランジ端部
割れ限界曲線、B が角部割れ限界線、D がドロービード
での板厚減少量の許容限界線である。

【００３８】図2 において、角部割れ限界線B より右側
の、ドロービードの通過抵抗が大きい領域では、角部割
れが生じる。フランジ端部割れ限界曲線A より左側の領
域ではフランジ端部割れが生じる。また、ドロービード
での板厚減少量の許容限界線D より下側の、ドロービー
ドでの板厚減少量が大きい領域では、ドロービードでの
板割れが生じる。したがって、これら3 つの曲線に囲ま
れた領域内に、ドロービードの通過抵抗とドロービード
でのパネル材料の板厚減少量とを設定することで、フラ
ンジ端部割れと角部割れとを両方防止できる

【００３９】そして、本発明者らが知見した、前記3 つ
の曲線に囲まれた最適領域内は、後述する実施例から得
られた、図６の領域内となる。即ち、ドロービード通過
後の板厚ひずみをε_t、通過パネル材料の耐力で無次元
化した単位パネル材料幅当たりのドロービードの通過抵
抗を T/T_y ( 但し、T;単位幅当たりのドロービード抵
抗、T _y; パネル材料の板厚と耐力の積) とした時、請
求項3 に記載の通り、図6(図2)のフランジ端部割れ限界
曲線A と右側の最適領域は、(式1) ε_t＜−0.178(T/T
_y)²＋0.6408(T/T_y) −0.5767で表わされ、図6(図2)
の角部割れ限界線B と左側の最適領域は、(式2) ε_t
＞−0.3 で表わされ、図6(図2)のドロービードでの板厚
減少量の割れ限界線D と上側の最適領域は、(式3) T/T
_y＜1.8 で表わされる。

【００４０】一方、本発明では製品部への材料の流入量
を適正範囲とすれば、本来のドロービードの役割は果た
され、成形品に発生するしわも抑制される効果がある。
即ち、図2 の3 つの曲線に囲まれた領域内に、ドロービ
ードの通過抵抗とドロービードでのパネル材料の板厚減
少量とを設定すると、フランジ端部割れと角部割れの防
止とともに、しわの発生も抑制できる。

【００４１】なお、前記特開平11-290961 号公報などで
も、ドロービード通過後の材料の歪み、即ち材料の板厚
減少を考慮して、材料の板厚減少とドロービード通過抵
抗との関係を把握している。

【００４２】しかし、この技術は、公報に明記されるご
とく、ビード形状、潤滑条件、ビード押さえ力などが、
ビード通過抵抗や材料が受ける歪み量 (板厚減少) にど
のように影響するかを把握して、設計線図を作成し、こ
の設計線図から種々の条件下での材料の歪みとドロービ
ード通過抵抗を決定し、ドロービードを設計していくも
のである。

【００４３】したがって、前記特開平11-290961 号公報
は、ドロービードを設けた金型によりパネル材料を通常
のパネル成形品にプレス成形する通常のプレス成形方法
の範囲でしかドロービードの設計を意図していない。即
ち、この従来技術は、本発明の主課題たる、前記側壁部
やフランジ部の湾曲度や規模が大きいパネル成形品を、
ドロービードを設けた金型によりパネル材料を部分的に
伸びフランジ変形させてパネル成形品にプレス成形する
に際し、パネル成形品の角部の割れとフランジ端部割れ
とを防止しつつ、かつパネル成形品のしわ発生をも防止
しつつ、成形する点についての開示が全く無い。そし
て、この観点から、ドロービードの通過抵抗とドロービ
ードでのパネル材料の板厚減少量を制御するものでもな
い。

【００４４】ただ、本発明によって、一旦、最適なドロ
ービードの通過抵抗とドロービードでのパネル材料の板
厚減少量が決まった後は、この従来技術を用いて、ビー
ド形状、潤滑条件、ビード押さえ力、ビード通過抵抗な
どを考慮して、前記最適な材料の板厚減少率を達成する
ためのドロービードの設計が可能である。

【００４５】また、通常のドロービードを設けた金型に
よりパネル材料をパネル成形品にプレス成形する際に
も、ドロービードを通過する際のパネル材料の板厚減少
は、当然起りうる。しかし、通常のプレス成形において
は、パネル成形品の板厚精度を考慮して、パネル材料の
板厚減少が生じないように、あるいは、パネル材料の大
きな板厚減少が生じない範囲で成形するのが常識的であ
った。このため、本発明のように、ドロービードを通過
する際のパネル材料の板厚を積極的に減少させて、パネ
ル材料のフランジ端部割れや、これに起因する成形品割
れを防止する観点はなかったものである。

【００４６】本発明は、前記パネル材料の成形品角部割
れやフランジ端部割れとともにしわも防止できる優れた
効果を有するために、請求項4 に記載の通り、前記割れ
やしわが発生し易く成形が難しい、側壁部および/ また
はフランジ部に湾曲部を有するパネル成形品の成形に適
用されて好適である。

【００４７】また、本発明は、請求項5 に記載の通り、
前記成形が難しいパネル成形品を、鋼板よりも成形性が
劣るAA乃至JIS 規格に規定される 3000 系、5000系、60
00系、7000系などから選択されるアルミニウム合金に適
用されて好適である。パネル成形品にアルミニウム合金
を適用することによって、パネル部材のより軽量化が図
れる。

【００４８】

【発明の実施の形態】(適用対象パネル成形品)本発明に
おけるプレス成形方法は、ドロービードを設けた金型に
よりパネル材料をプレス成形する際に、必然的に、部分
的な伸びフランジ変形が生じるパネル成形品に適用され
る。このようなパネル成形品は、ドアやシートパンやオ
イルパンなどの自動車部品等を始め、ハット型あるいは
C 型断面を有して大きく湾曲乃至曲げられたような形状
や、前記図3 の側壁部やフランジ部の湾曲度や規模が大
きい形状の、パネル成形品が例示される。

【００４９】一方、このような部分的な伸びフランジ変
形が生じないようなパネル成形品、例えば、通常の円筒
状など単純形状の飲料缶などの深絞り成形では、成形品
自体にフランジ湾曲端部割れを生じるようなフランジ湾
曲端部自体がない。このため、本発明での適用対象パネ
ル成形品とはしない。

【００５０】(プレス成形方法)本発明におけるプレス成
形方法は、板厚減少制御の部分を除いて、基本的には、
前記図4 に示した従来乃至通常のパネル成形品のプレス
成形方法および金型6やドロービード部9 およびしわ押
さえ力などの成形条件範囲を使用する。

【００５１】(最適板厚減少量)本発明における最適板厚
減少量は、パネル材料の機械的性質やパネル成形品条件
(特に側壁部やフランジ部の湾曲度) および成形条件や
ドロービード条件によっても異なる。このため、前記図
3 に示したパネル成形品1 の角部割れY やフランジ端部
割れX と、ドロービードの通過抵抗と、ドロービードを
通過する際のパネル材料の板厚減少量 (率) との関係
を、前記図2 のように予め求めておき、成形品角部割れ
やフランジ端部割れあるいはしわを抑制できる、ドロー
ビードの通過抵抗と最適板厚減少量あるいは最適板厚減
少率 (図5 のt₁−t₂あるいはt₁/t₂)を選択する。

【００５２】そして、この範囲から、前記した通り、パ
ネル成形品の板厚精度に影響を及ぼさない、最適な板厚
減少量を選択する。また、予めこの最適板厚減少量を補
償すべく、成形されるパネル材料の板厚を増しておき、
板厚減少に見合ったパネル材料板厚を選択しても良い。

【００５３】なお、前記最適板厚減少量を選択した場合
にも、成形条件によって異なるものの、ドロービードを
通過した部分が、プレス成形品の製品部にまで移動する
ことは、本発明者らの知見によれば、起らない。

【００５４】また更に、この最適板厚減少量となるよう
に、前記特開平11-290961 号公報などの方法によって、
前記図5 のドロービード部9 のドロービード凸型 (突
起)10およびドロービード凹型11の半径r₁、r₂、r₃など
のビード形状、潤滑条件、ビード押さえ力などを含め
て、前記最適な材料の板厚減少率を達成するためのドロ
ービードや金型の設計を行う。

【００５５】また、このドロービードや金型の条件下
で、あるいは、予めパネル部材としての要求特性に応じ
て、最適な材料の板厚減少率となるような材料特性を有
するアルミニウム合金板を、その圧延や熱処理条件など
の製造方法、条件も含めて選択する。

【００５６】(適用金属板の種類)なお、本発明で用いる
金属板は、パネル部材としての要求特性に応じて、材料
特性として、強度、伸び値などが高いアルミニウム合金
板が適宜選択される。

【００５７】アルミニウム合金板は、通常、この種構造
部材用途に汎用される、AA乃至JIS規格に規定された 30
00 系、5000系、6000系、7000系等のAl合金が好適に用
いられる。これらのAl合金は比較的成形性も良い。これ
らAl合金の調質乃至強度などの機械的性質は、パネル部
材としての要求特性に応じて適宜選択される。

【００５８】

【実施例】以下に、本発明の実施例を説明する。前記図
3 に示した大きく湾曲した側壁部やフランジ部を有する
大型パネル成形品1 を、図4 に示した金型6 を用いて、
ドロービード部9a、9bにおけるドロービード通過の際の
パネル材料の板厚減少量 (図5 のt₁−t₂) とドロービー
ド通過抵抗 (拘束力) を種々変えてプレス成形した場合
の、パネル成形品1 の角部の割れ、フランジ湾曲端部の
割れ、パネル成形品のしわ発生状況を目視で調査した。

【００５９】なお、ドロービードの通過抵抗とドロービ
ードでのパネル材料の板厚減少量は、しわ押さえ力や工
具形状、摩擦係数を変化させることで変化させた。ま
た、通過抵抗とパネル材料の板厚減少率については、上
記プレス成形試験の中では測りにくい。このため、上記
プレス成形と同じドロービードを形成して、上記プレス
成形と通過パネル材料単位幅当たりの通過抵抗力を同じ
にし、上記プレス成形と相関させたつかみ治具を用いた
摺動試験を別途実施した。即ち、このつかみ治具の間に
板をクランプして板を引き抜き、この際の、通過パネル
材料単位幅当たりの通過抵抗とパネル材料の板厚減少率
を、上記プレス成形でのそれとして測定した。これらの
通過抵抗とパネル材料の板厚減少率の測定結果と、上記
プレス成形の結果を表1 に示す。なお、表1 では、板厚
減少量は板厚減少率(%) で、ドロービードの通過抵抗は
通過パネル材料単位幅当たりの通過抵抗力(N/mm²) で示
している。

【００６０】パネル成形品の角部の割れについては、割
れが生じていないものを〇、割れの前段階としての微細
なネッキングが生じているものを△、割れが生じている
ものを×として評価した。フランジ湾曲端部の割れにつ
いては、同じく、割れが生じていないものを〇、割れの
前段階としての微細なネッキングが生じているものを
△、割れが生じているものを×として評価した。更に、
パネル成形品のしわ発生状況については、製品部に大小
の縦しわが生じていないものを〇、0.05mm以下の縦しわ
が生じているものを△、0.05mmを越える縦しわが生じて
いるものを×として、各々評価した。これらの結果を表
1 および図6 に示す。

【００６１】パネル材料条件は、板厚が1.0mm の、JIS
5182-O Al合金 (引張強さ270 、耐力130 、伸び26%)の
圧延板から切り出したブランク材 (550mm ×450mm)を用
いた。また、パネル成形品1 の条件は、製品部2 を、高
さ50mm、長さ (図の横方向)400mm、長幅 (図の縦方向右
側)350mm、短幅 (図の縦方向左側)250mm、湾曲部3a、3b
の曲率半径R を200mm とした。

【００６２】金型 (ダイス) 条件は前記パネル成形品条
件に適応させるとともに、前記フランジ部4(余肉部) を
形成するダイフェース6a、6bに成形開始時に挟まれる板
の長さを各々150mm 、図5 に示す、ドロービード凸型10
および凹型11のr₁、r₂、r₃を5mm とした。

【００６３】表1 から明らかな通り、ドロービードの通
過抵抗とドロービードでのパネル材料の板厚減少量を最
適範囲に制御した発明例No.1〜3 は、フランジ湾曲端部
の割れが生じておらず、また、パネル成形品の角部割れ
やしわも発生していない。

【００６４】これに対し、ドロービード通過の際のパネ
ル材料の板厚減少量によらず、ドロービード通過抵抗が
大きい、比較例No.4と6 は、フランジ湾曲端部の割れは
生じていないものの、パネル成形品の角部割れが生じて
いる。

【００６５】また、ドロービード通過の際のパネル材料
の板厚減少量が少ない、比較例No.7、8 は、パネル成形
品の角部割れは生じていないものの、フランジ湾曲端部
の割れが生じている。

【００６６】更に、ドロービード通過の際のパネル材料
の板厚減少量が大き過ぎる、比較例No.5は、フランジ湾
曲端部の割れは生じていないものの、ドロービード部で
の板厚減少による割れが生じている。

【００６７】そして、これらの結果を、板厚ひずみ量と
無次元化したドロービード通過抵抗の形で表わし、前記
図2 の3 つの曲線に囲まれた最適領域内を求めると、図
６が得られ、請求項3 に記載の通り、図2 のフランジ端
部割れ限界曲線A と右側の領域は、ε_t＜−0.178(T/T
_y)²＋0.6408(T/T_y) −0.5767 (前記式1)で表わされ、
図2 の角部割れ限界線B と左側の領域は、ε_t＞−0.3
(前記式2)で表わされ、図2 のドロービードでの板厚減
少量の割れ限界線D と下側の領域は、T/T _y＜1.8 (前
記式3)で表わされる。なお、図6 中の番号は、表1 の発
明例、比較例の番号と各々対応する。

【００６８】したがって、これらの実施例から、本発明
成形方法の意義が明らかである。なお、本実施例では、
JIS 5182-O Al 合金の場合について述べたが、他の3000
系、5000系、6000系、7000系等のAl合金の場合にも、同
じことが言える。Al合金や調質 (熱処理) 条件によっ
て、引張強さ、耐力、伸びなどの機械的性質は勿論異な
る。しかし、ドロービード通過抵抗をAl合金材の耐力に
よって無次元化した場合には、ドロービード通過抵抗と
板厚ひずみ値との関係式は、他のAl合金であっても、JI
S 5182-O Al 合金の場合とほぼ等しくなる。したがっ
て、前記請求項3に記載の条件は、他のAl合金の場合に
も適用できる。

【００６９】

【表１】

【００７０】

【発明の効果】本発明によれば、ドロービードを設けた
金型によりパネル材料を部分的に伸びフランジ変形させ
てパネル成形品にプレス成形する際の、成形品のフラン
ジ端部割れと角部割れの両者としわを抑制しうるプレス
成形方法を提供することができる。このため、パネル成
形品用途に、成形しにくい高強度のAl合金板などの用途
を大きく拡大するものであり、工業的な価値が大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】パネル成形品のフランジ端部割れや角部割れ
と、ドロービードにおける通過抵抗とパネル材料の板厚
減少量との関係を示す説明図である。

【図２】パネル成形品のフランジ端部割れや角部割れ
と、ドロービードにおける通過抵抗と板厚ひずみとの関
係を示す説明図である。

【図３】パネル成形品の一例を示す斜視図である。

【図４】パネル成形品のプレス成形に用いる金型の一例
を示す断面図である。

【図５】図４の金型に用いるドロービードの一例を示す
断面図である。

【図６】パネル成形品のフランジ端部割れや角部割れを
防止する、ドロービードにおける通過抵抗とパネル材料
の板厚減少量との最適関係を示す説明図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミニウム合金パネル材料を、ドロー
ビードを設けた金型により部分的に伸びフランジ変形さ
せて、パネル成形品にプレス成形するに際し、前記伸び
フランジ変形部分のドロービードにおける、パネル材料
の通過抵抗と通過パネル材料の板厚減少量を制御して、
パネル成形品の伸びフランジ変形部分のフランジ端部割
れとパネル成形品の角部割れとを防止しつつ成形するこ
とを特徴とするアルミニウム合金パネル成形品のプレス
成形方法。
【請求項２】前記ドロービードを通過する際のパネル
材料の板厚減少量を、パネル成形品の板厚精度や製品部
の割れなどに影響の無い範囲で、大きくする方向に制御
する請求項１に記載のアルミニウム合金パネル成形品の
プレス成形方法。
【請求項３】前記伸びフランジ変形部分のドロービー
ドを、ドロービード通過後の板厚ひずみε_tと、通過パ
ネル材料の耐力で無次元化した単位パネル材料幅当たり
のドロービードの通過抵抗 T/T_y (但し、T;単位幅当た
りのドロービード抵抗、T _y; パネル材料の板厚と耐力
の積) とが、下記３つの式を満足するものとする請求項
２に記載のアルミニウム合金パネル成形品のプレス成形
方法。 (式1) ε_t＜−0.178(T/T _y)²＋0.6408(T/T_y) −0.5767 (式2) ε_t＞−0.3 (式3) T/T _y＜1.8
【請求項４】前記パネル成形品がその側壁部および/
またはフランジ部に湾曲部を有する請求項１乃至３のい
ずれか１項に記載のアルミニウム合金パネル成形品のプ
レス成形方法。
【請求項５】前記パネル材料が、AA乃至JIS 規格に規
定される 3000 系、5000系、6000系、7000系から選択さ
れるアルミニウム合金である請求項１乃至４のいずれか
１項に記載のアルミニウム合金パネル成形品のプレス成
形方法。