JP2007130658A

JP2007130658A - プレス成形方法

Info

Publication number: JP2007130658A
Application number: JP2005325184A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Nishi; 宏幸西; Masayuki Kaneda; 昌之金田; Naoki Onaka; 直樹大中; Noboru Matsukawa; 昇松川
Original assignee: FUJI WORLD KK; Toyota Motor Corp; Taiho Seiki Co Ltd
Current assignee: FUJI WORLD KK; Toyota Motor Corp; Taiho Seiki Co Ltd
Priority date: 2005-11-09
Filing date: 2005-11-09
Publication date: 2007-05-31

Abstract

【課題】平板をプレス加工して穴曲げ形状が形成されるプレス成形品の品質が確保されるプレス成形方法を提供する。
【解決手段】平板１０に形成された下穴2aの周辺を当該平板１０に対して垂直方向に絞り加工しつつ、該下穴2aの周辺を凸形状１１に形成する第１の絞り工程と、下穴2aの周辺を凸形状１１の頂部１３から絞り加工して凹形状に形成する第２の絞り工程と、下穴2aの周縁を穴抜き加工して異形状の下穴を形成する穴抜き工程と、異形状の下穴を穴曲げ加工して異形穴の穴曲げ形状を形成する穴曲げ工程と、が順次実施されてフロントクロスメンバが形成される。したがって、第１の絞り工程、第２の絞り工程及び穴曲げ工程の各工程における板伸び発生部位が分散されるので、穴曲げ形状の特定の部位に板伸びが集中することがなく、当該穴曲げ形状の縁端に割れが生じるのが防止されて、フロントクロスメンバ１の品質が確保される。
【選択図】図４

Description

本発明は、プレス成形方法に関するもので、特に、平板をプレス加工して穴曲げ形状が形成されるプレス成形品のプレス成形方法に関する。

一般に、貨物用自動車のトラックフレームは、車体前後方向に延びる一対のサイドレール間に複数本のクロスメンバが梯子状に架設されて形成される。このようなトラックフレームのフロントクロスメンバ１（複数本のクロスメンバのうち、トラックフレームの前端部に配置されるクロスメンバ）には、図１０に示されるように、ステアリングシャフトを挿通させるための異形穴の穴曲げ形状２が形成されるものある。従来、このような穴曲げ形状２を備えるフロントクロスメンバ１をプレス成形して形成する場合、まず、第１の絞り工程において、平板状の成形材料が当該成形材料に対して垂直方向に絞り成形されて、図１１及び１２に示されるように、下穴2aの周辺が下方向へ凹の凹形状に形成された第１の成形仕掛品３が形成される。なお、図１１に示される下穴2aは、予め加工される。次に、第２の絞り工程において、上記第１の成形仕掛品３の下穴2aの周辺が、図１３に示される寄カム成形型４によって斜め方向に絞り成形（寄カム成形）されて、図１４及び１５に示されるように、下穴2aの周辺が斜め方向へ凹の凹形状１２に形成された第２の成形仕掛品５が形成される。

次に、上記第２の成形仕掛品５の下穴2aの周縁が複数回のパンチによって穴抜き加工されて異形状の下穴（穴曲げ形状の下穴）が形成される。そして、該異形状の下穴が穴曲げ加工（バーリング加工）されて、フロントクロスメンバ１の端部に、図１６に示されるように、異形穴の穴曲げ形状２が形成される。しかしながら、従来のプレス成形方法では、第１の絞り工程において成形材料の下穴2aの周辺が当該成形材料に対して垂直方向へ絞り加工されて、次に、第２の絞り工程において第１の成形仕掛品３の下穴2aの周辺が斜め方向へ絞り加工されるため、図１４に示される第２の成形仕掛品５におけるA1部の板伸び率が相対的に大きくなる（本フロントクロスメンバ１の測定値では、A1部の板伸び率２４％。）。これは、図１７に示されるように、第２の絞り工程が他部位からの材料流入が見込めない張出し成形であるためで、当該第２の絞り工程では、第１の成形仕掛品３におけるＢ部の線長L0がL1に引き伸ばされる（線長差L1−L0）。

そして、従来のプレス成形方法では、第２の絞り工程を完了した時点における板伸び最大部位A1と穴曲げ工程における板伸び最大部位A2とが一致するため、第２の成形仕掛品５の異形状の下穴が穴曲げ加工されると、相対的に板伸び率が大きいA1部がさらに引き伸ばされるため、A2部の板伸び率が許容値を越えて穴曲げ形状２の縁端に割れが生じる虞がある（許容値３０％に対して、A2部の板伸び率３３％。）。また、従来のプレス成形方法では、第２の絞り工程において、寄カム成形型４の構造上、Ｃ部にシワ押えを設定することができないため、当該Ｃ部にシワを生じ易い。

そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、平板をプレス加工して穴曲げ形状が形成されるプレス成形品の品質が確保されるプレス成形方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、平板をプレス加工して穴曲げ形状が形成されるプレス成形品のプレス成形方法であって、平板に形成された下穴の周辺を平板に対して垂直方向に絞り加工しつつ、下穴の周辺を凸形状に形成する第１の絞り工程と、下穴の周辺を凸形状の頂部から絞り加工して凹形状に形成する第２の絞り工程と、下穴を穴曲げ加工して穴曲げ形状を形成する穴曲げ工程と、を含んで構成されることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のプレス成形方法において、穴曲げ形状の板伸び最大部位を予知しておいて、第１の絞り工程において、下穴の周辺における穴曲げ形状の板伸び最大部位に相当する部位を含んで凸形状の頂部が形成されることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のプレス成形方法において、第２の絞り加工後、下穴の周縁をパンチの１ストローク動作で穴抜き加工する穴抜き工程を備えることを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明のうち請求項４に記載の発明は、平板をプレス加工して端部に異形穴の穴曲げ形状が形成されるクロスメンバのプレス成形方法であって、平板に形成された下穴の周辺を平板に対して垂直方向に絞り加工しつつ、下穴の周辺を凸形状に形成する第１の絞り工程と、下穴の周辺を凸形状の頂部から絞り加工して凹形状に形成する第２の絞り工程と、下穴の周縁をパンチの１ストローク動作で穴抜き加工して異形穴を形成する穴抜き工程と、穴抜き工程によって形成された異形穴を穴曲げ加工して穴曲げ形状を形成する穴曲げ工程と、を含んで構成されることを特徴とする。

したがって、請求項１に記載の発明では、第１の絞り工程において下穴の周辺を垂直方向に絞り加工して凸形状に形成することにより、第２の絞り工程の絞り加工における板伸びに向けて必要な材料の体積が確保される。また、第２の絞り工程を完了した時点での板伸び最大部位と穴曲げ工程における板伸び最大部位とを分散させることができる。
請求項２に記載の発明では、第２の絞り工程を完了した時点での板伸び最大部位と穴曲げ工程における板伸び最大部位とを分散させることができる。
請求項３に記載の発明では、穴曲げ形状の縁端に割れが発生するのを防ぐことができる。
請求項４に記載の発明では、第１の絞り工程において下穴の周辺を垂直方向に絞り加工して凸形状に形成することにより、第２の絞り工程の絞り加工における板伸びに向けて必要な材料の体積が確保される。また、第２の絞り工程を完了した時点での板伸び最大部位と穴曲げ工程における板伸び最大部位とを分散させることができる。さらに、穴曲げ形状の縁端に割れが発生するのを防ぐことができる。

異形穴の穴曲げ形状を有するプレス成形品の品質が確保されるプレス成形方法を提供することができる。

本発明の一実施の形態を図１〜図９に基づいて説明する。なお、上記従来のプレス成形方法に対する同一又は相当の構成については、同一の名称及び符号を付与する。本プレス成形方法は、平板１０（成形材料）をプレス加工して、端部にステアリングシャフトを挿通させるための異形穴の穴曲げ形状２が形成されるトラックフレームのフロントクロスメンバ１（図１０参照）のプレス成形方法であって、上記平板１０に形成された下穴2aの周辺を当該平板１０に対して垂直方向に絞り加工しつつ、上記下穴2aの周辺を凸形状１１に形成する第１の絞り工程と、上記下穴2aの周辺を凸形状１１の頂部１３から絞り加工して凹形状１０に形成する第２の絞り工程と、上記下穴2aの周縁を穴抜き加工して異形状の下穴2b（穴曲げ形状２の下穴）を形成する穴抜き工程と、上記異形状の下穴2bを穴曲げ加工して上記異形穴の穴曲げ形状２を形成する穴曲げ工程と、が順次実施される。これにより、本プレス成形方法では、上記第２の絞り工程を完了した時点における板伸び最大部位P1と、上記穴曲げ工程における板伸び最大部位P2とが分散されて、上記穴曲げ形状２の特定の部位に板伸びが集中することに起因して当該穴曲げ形状２の縁端に割れが生じるのが防止される構造になっている。

次に、上記各工程の作用を説明する。まず、上記第１の絞り工程では、図１に示されるように、予め下穴2aが形成された平板１０（成形材料）が、２分割して構成されたダイス７，８のうちの外枠状に形成されたダイス７上にセットされて、この状態で、パンチ９が下降される。そして、上記第１の絞り工程では、該パンチ９の下降動作の過程で、上記平板１０は、図２に示されるように、所定部位（実験データに基づいて上記穴曲げ工程において板伸びが最大になると予知された部位、本フロントクロスメンバ１では図９に示されるP2。）で曲げ加工された後、図３に示されるように、平板１０における下穴2aの周辺が、当該平板１０に対して垂直方向（図３における下方向）へ絞り加工される。これにより、上記第１の絞り工程では、図３〜図５に示されるように、下穴2aの周辺が凸形状１１に形成された第１の成形仕掛品３が形成される。次に、上記第２の絞り工程では、上記第１の成形仕掛品３の下穴2aの周辺が、図１３に示される寄カム成形型４によって寄カム成形されて、図６に示されるように、下穴2aの周辺が凹形状１２に形成された第２の成形仕掛品５が形成される。

なお、上記第２の絞り工程では、図４に示されるシワ押え面１４がシワ押さえパッドによって把持されるため、シワの発生が防止されると共に必要に応じて板伸び量が調節可能である。また、上記第２の絞り工程では、上記第１の成形仕掛品３の上記凸形状１１が、当該凸形状１１の頂部１３から斜め方向（図１３における左下斜め方向）に絞り加工（寄カム成形）されて、下穴2aの周辺が凹形状１２に形成される。これにより、本プレス成形方法では、第２の絞り工程で絞り加工によって凹形状１２を形成するのに必要な材料の体積が、第１の絞り工程で絞り加工によって形成される凸形状１１の材料の体積によって確保されるため、上記第２の絞り工程を完了した時点における板伸び最大部位P1を上記穴曲げ工程における板伸び最大部位P2に対して位置が意図的にずらされる。ここで、第２の絞り工程を完了した時点における板伸び最大部位P1の板伸び率は２５％であって、第２の絞り工程を完了した時点における上記穴曲げ工程での板伸び最大部位P2に相当する部位P1の板伸び率は、従来のプレス成形方法と比較して小さい値になる。

次に、上記穴抜き工程では、図７及び図８に示されるように、上記下穴2aの周縁をパンチの１ストローク動作で穴抜き加工して異形状の下穴2b（穴曲げ形状２の下穴）を形成する。そして、上記穴曲げ工程では、上記異形状の下穴2bを穴曲げ加工（バーリング加工）することで、図９に示されるように、フロントクロスメンバ１の端部に異形穴の穴曲げ形状２が形成される。なお、上記穴曲げ形状２における板伸び最大部位P2の板伸び率は２３％となり、許容値（３０％）を下回るため、製品（本実施の形態では、フロントクロスメンバ１。）の品質が確保される。

この実施の形態では以下の効果を奏する。
本プレス成形方法は、平板１０に形成された下穴2aの周辺を当該平板１０に対して垂直方向に絞り加工しつつ、該下穴2aの周辺を凸形状１１に形成する第１の絞り工程と、下穴2aの周辺を凸形状１１の頂部１３から絞り加工して凹形状１０に形成する第２の絞り工程と、下穴2aの周縁を穴抜き加工して異形状の下穴2b（穴曲げ形状２の下穴）を形成する穴抜き工程と、異形状の下穴2bを穴曲げ加工して異形穴の穴曲げ形状２を形成する穴曲げ工程と、が順次実施されることにより、端部に異形穴の穴曲げ形状２を有するフロントクロスメンバ１が形成される。
したがって、本プレス成形方法では、第２の絞り工程において絞り加工によって凹形状１２を形成するのに必要な材料の体積が、第１の絞り工程における平板１０に対して垂直方向の絞り加工によって形成される凸形状１１の材料の体積によって確保されるため、第２の絞り工程における成形が容易（材料に付与されるストレスが小さい）になり、従来のプレス成形方法で問題となっていたような、第１の絞り工程と第２の絞り工程とによって特定の部位が集中して引き伸ばされるようなことがない。

これにより、本プレス成形方法では、第１の絞り工程、第２の絞り工程及び穴曲げ工程の各工程における板伸び発生部位が分散されて、第２の絞り工程を完了した時点における板伸び最大部位P1と、穴曲げ工程における板伸び最大部位P2とが一致されることがないため、穴曲げ工程においても、穴曲げ形状２の特定の部位に板伸びが集中することがなく、当該穴曲げ形状２の縁端に割れが生じるのが防止されて、製品（フロントクロスメンバ１）の品質が確保される。
また、本プレス成形方法では、第２の絞り工程において、第２の成形仕掛品５の端部の幅方向両側にシワ押え面１４を設定したので、製品にシワが発生するのが防止されると共に板伸び量の調節が可能になる。
また、本プレス成形方法では、穴抜き工程において、パンチの１ストローク動作で異形状の下穴2bを穴抜き加工したので、パンチを複数回ストローク動作させて１つの穴（下穴2b）を穴抜き加工した場合のように、当該下穴2bの端面に切欠き形状が形成されることがなく、穴曲げ形状２に割れが発生することを防止することができる。

なお、実施の形態は上記に限定されるものではなく、例えば次のように構成してもよい。
製品は、トラックフレームのフロントクロスメンバである必要がなく、他のプレス成形品であってもよい。
第１の絞り工程で用いられるダイス７，８を一体で形成してもよい。

本実施の形態の説明図であって、第１の絞り工程において平板（成形材料）にパンチが接触した状態を示す図である。図１に示される状態からパンチが下降されて平板が曲げ加工される状態を示す図である。図２に示される状態からパンチが下降されて第１の絞り工程での成形が完了した状態を示す図である。本実施の形態の説明図であって、第１の成形仕掛品の一端部を示す図である。図４におけるＥ−Ｅ矢視図である。本実施の形態の説明図であって、第２の成形仕掛品の一端部を示す図である。本実施の形態の説明図であって、穴抜き工程において穴抜き加工される直前の下穴を示す図である。本実施の形態の説明図であって、穴曲げ工程において穴曲げ加工される直前の下穴を示す図である。本実施の形態の説明図であって、フロントクロスメンバの一端に形成された穴曲げ形状を示す図である。フロントクロスメンバの斜視図である。従来の実施の形態の説明図であって、第１の成形仕掛品の一端部を示す斜視図である。従来の実施の形態の説明図であって、第１の成形仕掛品の一端部を示す断面図である。第２の絞り工程の説明図である。従来の実施の形態の説明図であって、第２の成形仕掛品の一端部を示す図である。従来の実施の形態の説明図であって、第２の成形仕掛品の一端部を示す断面図である。従来の実施の形態の説明図であって、フロントクロスメンバの一端に形成された穴曲げ形状を示す図である。従来の実施の形態の説明図であって、第１の絞り工程と第２の絞り工程との線長差を示す図である。

符号の説明

１フロントクロスメンバ（プレス成形品）、２穴曲げ形状、2a，2b 下穴、３第１の成形仕掛品、５第２の成形仕掛品、９パンチ、１０平板、１１凸形状、１２凹形状、１３頂部

Claims

平板をプレス加工して穴曲げ形状が形成されるプレス成形品のプレス成形方法であって、前記平板に形成された下穴の周辺を前記平板に対して垂直方向に絞り加工しつつ、前記下穴の周辺を凸形状に形成する第１の絞り工程と、前記下穴の周辺を前記凸形状の頂部から絞り加工して凹形状に形成する第２の絞り工程と、前記下穴を穴曲げ加工して前記穴曲げ形状を形成する穴曲げ工程と、を含んで構成されることを特徴とするプレス成形方法。
前記穴曲げ形状の板伸び最大部位を予知しておいて、前記第１の絞り工程において、前記下穴の周辺における前記穴曲げ形状の板伸び最大部位に相当する部位を含んで前記凸形状の頂部が形成されることを特徴とする請求項１に記載のプレス成形方法。
前記第２の絞り加工後、前記下穴の周縁をパンチの１ストローク動作で穴抜き加工する穴抜き工程を備え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。
平板をプレス加工して端部に異形穴の穴曲げ形状が形成されるクロスメンバのプレス成形方法であって、前記平板に形成された下穴の周辺を前記平板に対して垂直方向に絞り加工しつつ、前記下穴の周辺を凸形状に形成する第１の絞り工程と、前記下穴の周辺を前記凸形状の頂部から絞り加工して凹形状に形成する第２の絞り工程と、前記下穴の周縁をパンチの１ストローク動作で穴抜き加工して異形穴を形成する穴抜き工程と、前記穴抜き工程によって形成された異形穴を穴曲げ加工して前記穴曲げ形状を形成する穴曲げ工程と、を含んで構成されることを特徴とするプレス成形方法。