JP2009056491A - Press shaping method and press device for aluminum alloy plate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車車体アウタパネルなどの、成形が難しい大型形状のパネルを成形可能とする、アルミニウム合金板のプレス成形方法に関する。以下、アルミニウムをAlとも言う。 The present invention relates to a press forming method of an aluminum alloy plate that makes it possible to form a large-sized panel that is difficult to be formed, such as an automobile body outer panel. Hereinafter, aluminum is also referred to as Al.
自動車のフード(ボンネット)、フェンダー、ドア、ラゲージ(トランクリッド)、ルーフなどのパネル構造体の、アウタパネル (外板) やインナパネル( 内板) 等には、周知の通り、鋼製(鋼板)パネルに代わり、アルミニウム合金製パネルも使用されている。これらアルミニウム合金製パネルは、鋼板と同様に、アルミニウム合金板 (ブランク、パネル成形用素材板) 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:以下、単にパネルとも言う) が使用されている。 As is well known, steel (steel plate) is used for the outer panel (outer plate) and inner panel (inner plate) of panel structures such as automobile hoods (bonnets), fenders, doors, luggage (trunk lids), and roofs. Instead of panels, aluminum alloy panels are also used. These aluminum alloy panels are panel molded products (press molded products: simply referred to as panels hereinafter) in which aluminum alloy plates (blanks, panel molding material plates) are press-molded with a mold, as with steel plates. ing.
この中でも、フードやラゲージ、トランクリッドなどのアウタパネルは、近年の自動車 (パネル) 設計の多様化にもより、特にプレス成形が難しくなっている。この理由は、鋼板に比してアルミニウム合金板の成形性が劣ることと、これらアウタパネルの形状自身に起因する。 Among them, outer panels such as hoods, luggages, and trunk lids are particularly difficult to press due to the diversification of automobile (panel) designs in recent years. This is because the formability of the aluminum alloy plate is inferior to that of the steel plate and the shape of the outer panel itself.
トランクリッドアウタパネルの一例を、図15に自動車車体の後部の斜視図で示す。図15のように、トランクリッドアウタパネル1は、パネル中央部(頂部)に、車体幅方向に延在する高い(大きな)稜線部(峰部)2と、この稜線部2を囲む、二つ以上の長い(広大な)曲面部(あるいは凸状周縁部、輪郭部)3、4とを有する。そして、この稜線部2は、車体のデザイン上、図15に示すように、平面的に半円弧状の(湾曲した)形状のキャラクタラインを有していることが多い。なお、図15において、9はナンバープレートが装着されるライセンス座(凹部)である。
An example of the trunk lid outer panel is shown in FIG. As shown in FIG. 15, the trunk lid outer panel 1 includes at least two ridge lines (ridges) 2 extending in the vehicle body width direction and surrounding the
このような半円弧状の大きな稜線部を有するトランクリッドアウタパネル1を、成形素材板であるアルミニウム合金板から、プレス装置により張出成形して製造する場合、成形品パネルの成形面表面に、特にしわが生じやすい。即ち、後述する図16のプレス成形品パネルのように、曲面部3、4から稜線部2にかけてXで示す部位にしわが生じやすい。 When the trunk lid outer panel 1 having such a semicircular arc-shaped large ridge line portion is manufactured by being stretched and formed from an aluminum alloy plate, which is a forming material plate, by a press device, particularly on the molding surface of the molded product panel. Wrinkles are likely to occur. That is, as in a press-formed product panel shown in FIG.
このようなしわの発生は、半円弧状の大きな稜線部2を有するトランクリッドアウタパネル1のような製品形状を、張出成形する場合に特有の問題である。これは、稜線部2が素材板を不均一に引張り、かつ、材料流入による肉余りが生じやすく、端部の素材板部分が下死点近傍までパンチと接触せず(以下、非接触外周部位とも言う)、自由に変形するためである。このようなしわの発生の問題は、前記非接触外周部位を有する成形品パネル特有の問題である。即ち、このような非接触外周部位の無い、あるいは稜線部2や曲面部3、4形状ではない、通常の平板状パネル成形品では、このようなしわの発生の問題は生じにくい。
The occurrence of such wrinkles is a particular problem when a product shape such as a trunk lid outer panel 1 having a large semicircular arc-
このようなトランクリッドアウタパネル1をプレス装置により張出成形する場合の、通常の方法をプレス中の板およびプレス装置の状態を示す図16(a)、(b)で説明する。図16(a)はプレス途中におけるアルミニウム合金板の変形状態を表す斜視図、図16(b)は、図16(a)の断面Bにおけるプレス装置およびアルミニウム合金板の断面図である。通常は、ダイス22とブランクホルダー(しわ押さえ部材)20によって、アルミニウム合金板30の周縁部31を挟持した上で、ボルスタ(基台)21上に固定されたパンチ11に向けて、ダイス22を相対的に移動(下降)させ、アルミニウム合金板30を成形する。この際、成形中のアルミニウム合金板30において、トランクリッドアウタパネルの稜線部2に相当する頂部32と、ブランクホルダー20によって挟持された周縁部31との間の板33、34の部分はトランクリッドアウタパネルの曲面部3、4に相当する。
When a trunk lid outer panel 1 is stretched and formed by a press device, a normal method will be described with reference to FIGS. FIG. 16A is a perspective view showing a deformed state of the aluminum alloy plate in the middle of pressing, and FIG. 16B is a cross-sectional view of the pressing device and the aluminum alloy plate in section B of FIG. Usually, the die 22 and the blank holder (wrinkle pressing member) 20 sandwich the
図16(a)に示す成形途上のパネルにおいて、製品中央部における断面Aはパネルの稜線が略円弧状であることから、製品中央からはずれた位置にある断面Bよりもその頂部が高い形状になっている。言い換えると断面Aの線長lA(lA’)は断面Bの線長lB(lB’)よりも長く、両断面A、Bの間には線長差が生じる。このように隣接する2断面に線長差が生じる際には、前述のように不均一な引張力が作用しやすく、肉余りも生じやすい。さらに、製品中央部における断面Aの成形高さと製品外周部の成形高さに差異があるために、端部の素材板部分が下死点近傍までパンチと接触しない、前記非接触外周部位が生じる。この非接触外周部位は自由に変形するために、前記した通り、図中に示すXなどにしわが生じやすくなる。 In the panel in the middle of molding shown in FIG. 16 (a), the cross-section A at the center of the product has a substantially arc-shaped ridgeline, so that the top of the cross-section A is higher than the cross-section B at a position off the product center. It has become. In other words, the line length lA (lA ') of the cross section A is longer than the line length lB (lB') of the cross section B, and a line length difference is generated between the cross sections A and B. As described above, when a difference in line length occurs between two adjacent cross sections, a non-uniform tensile force is likely to act as described above, and a surplus is likely to occur. Furthermore, since there is a difference in the molding height of the cross section A in the center of the product and the molding height of the outer periphery of the product, the non-contact outer peripheral portion is generated in which the material plate portion at the end does not contact the punch until near bottom dead center . Since this non-contact outer peripheral portion is freely deformed, as described above, wrinkles are likely to occur in X shown in the figure.
これに対する対策としては、図17にプレス装置の断面を部分的に示すように、ブランクホルダー20よりも内側に、余肉形成部19、26を設けて、板30に対し余肉成形に伴う張力を作用させる方法が一般的である。即ち、板30の周辺部に、この余肉を設けることで、プレス成形の早い段階から板30が余肉部を形成する金型と接触し、かつ、余肉形成時に張力を加えることにより前記しわ発生を防止する方法が汎用されている。
As countermeasures against this, as shown in FIG. 17 partially showing the cross section of the press device, the
また、この他、大きな折り曲げ部分を端部に有するようなアルミニウム合金フードアウタパネルをプレス成形する場合に、しわ押さえ開始前もしくはしわ押さえ開始時に、しわの原因となる凹部の発生が予想される、板の成形面中心部を予め成形することも提案されている(例えば、特許文献1参照) 。この方法では、パンチのパネル(製品)成形面の高さを、しわ押さえ部材の上面よりも所定寸法だけ高くして、板の成形面中心部を予め成形する。 In addition to this, when press-molding an aluminum alloy hood outer panel having a large bent portion at the end, it is expected that a recess that will cause wrinkles will be generated before or when wrinkle pressing starts. It has also been proposed to previously mold the center portion of the molding surface (see, for example, Patent Document 1). In this method, the height of the panel (product) molding surface of the punch is set higher than the upper surface of the wrinkle pressing member by a predetermined dimension, and the center of the molding surface of the plate is molded in advance.
更に、大きな折り曲げ部分を有し、この折り曲げ部分とパネル本体部分とを結ぶ輪郭線がパネル本体前方に向かって湾曲した形状を持つ自動車フードアウタパネルに、アルミニウム合金板をプレス成形する方法も提案されている(例えば、特許文献2参照) 。この方法は、板端部の前記折り曲げ部分に相当する部分の内、プレス成形時のしわ押さえ面に相当する部分が、プレス成形時のしわ押さえ部材面形状に適応する形状になるように、前記アルミニウム合金板端部を予め曲げ加工して曲げ部を形成した後、この曲げ部のしわ押さえ面に相当する部分を含めてしわ押さえしながら、プレス成形する方法である。そして、前記アルミニウム合金板端部を予め曲げ加工を、パネル本体の成形のためのパンチ部分とは独立して動く、分割されたパンチによって行うことも提案されている。
前記した素材板の周辺に形成された余肉部を成形する汎用的なしわ発生防止方法、即ち、図17において、前記した板30の周辺部分に余肉成形を行うことで素材板に張力を加える方法では、しわ抑止効果を十分に発揮することはできない。即ち、この方法では、余肉成形に寄与する余肉形成部19がパンチ11と一体に形成されていることから、パンチ11がダイス22に十分接近しないと余肉成形が開始されない。このため、この方法では、成形の比較的後期になるまで、製品端部近傍において金型と素材板とが接触せず、しわ発生につながる前記非接触外周部位の自由な変形を拘束できない。更に、この素材板と金型との接触タイミングが成形後期になるため、しわ抑止において重要な成形の初期段階での張力も発生せず、しわ抑止効果を十分に発揮することはできない。
A general wrinkle generation prevention method for forming the surplus portion formed around the above-described material plate, that is, in FIG. The method of adding cannot exert the effect of suppressing wrinkles sufficiently. That is, in this method, since the
これに対して、成形の前半から、余肉部分の金型を素材板と接触させ、素材板に対しての変形拘束や張力効果を得ようとするとすれば、パンチ11上に設けられた余肉形成部19の凸部高さやダイスに設けられた余肉形成部26の凹部深さを極端に大きくする必要がある。但し、そのようにする場合には、成形の下死点近くでは、板30の周辺部に、極めて深い余肉が成形されてしまい、板30には過大な張力が作用することになる。このため、本発明が対象とするトランクリッドアウタパネルなどでは、アウタパネルの稜線部2あるいは余肉部15等に相当する部分の板厚減少の傾向がより大きくなり、場合によっては、板の破断を招く恐れがある。
On the other hand, from the first half of the molding, if it is attempted to obtain a deformation restraint or a tension effect on the material plate by bringing the surplus mold into contact with the material plate, the surplus portion provided on the
このように、本発明が対象とするトランクリッドアウタパネルなどでは、しわを防止するために必要な余肉を設けると、この板厚減少の傾向が無視できないほどに大きくなり、パネル稜線部2や、余肉部15等での割れが生じやすくなる。したがって、素材板の周辺に形成された余肉部を成形する汎用的なしわ発生防止方法では、しわ発生防止と割れ発生防止とを両立させることができない。
Thus, in the trunk lid outer panel or the like targeted by the present invention, if the surplus thickness necessary for preventing wrinkles is provided, the tendency of this reduction in plate thickness becomes so large that it cannot be ignored, Cracks at the
また、特許文献1の方法は、パネル稜線部2の輪郭が、前記した半円弧形状(湾曲形状)ではなく、略直線的であるパネルの場合には、しわの抑制に一応有効である。しかし、本発明が対象とするような、トランクリッドアウタパネルに対しては、やはり、しわ発生につながる前記非接触外周部位が存在し、この非接触外周部位の自由な変形を拘束できず、しわ発生防止効果が薄い。更に、特許文献2の方法は、トランクリッドアウタパネルにおける稜線部2を、分割パンチにより、板の前後方向(車体長手方向)への曲げ加工により形成する点がユニークである。しかし、この板の前後方向の曲げ加工条件や分割パンチの設計条件の設定が難しく、この点で実用的ではない問題がある。
In addition, the method of Patent Document 1 is effective for suppressing wrinkles in the case of a panel in which the contour of the panel
なお、このような分割パンチによる成形方法としては、他に、割れ防止のために汎用される「呼び込み成形方法」がある。これは、パンチ側のパネル本体成形部分(例えば中央部分)に局部的(部分的)な可動部分を設け、この局部的な可動パンチ部分によって、ブランクを押し上げ、周囲から金型内への材料の流入量を増し、割れを防止するものである。しかし、この割れ防止方法では、本発明が対象とするトランクリッドアウタパネルなどでは、しわ発生防止と割れ発生防止とを両立させることができない。即ち、前記局部的な可動パンチ部分により金型内への材料流入量が増すために、ブランクの余り、即ち、前記したパネルの中央部を成形するパンチと下死点近傍まで接触しない非接触外周部位が反対に大きくなって、成形パネルにしわが一層生じやすくなる。 In addition, as a molding method using such a divided punch, there is a “calling molding method” that is widely used for preventing cracks. This is because a locally movable part is provided in the panel body molding part (for example, the central part) on the punch side, and the blank is pushed up by this locally movable punch part, so that the material from the periphery into the mold can be formed. It increases the inflow and prevents cracking. However, with this crack prevention method, it is impossible to achieve both the prevention of wrinkles and the prevention of cracks in the trunk lid outer panel and the like targeted by the present invention. That is, since the amount of material flowing into the mold is increased by the local movable punch portion, the remainder of the blank, that is, the punch forming the central portion of the panel and the non-contact outer periphery that does not contact the bottom dead center. On the contrary, the part becomes larger, and the molded panel is more likely to be wrinkled.
一方、これらの成形上の問題が依然ある中で、ベークハード性やリサイクル性に優れ、耐力が高いAl−Mg−Si系(6000系)などのアルミニウム合金板の自動車車体アウタパネルへの適用のニーズは、地球環境保護のための自動車の軽量化やエネルギー吸収性による車体安全性強化の必要性のために、益々高まっている。 On the other hand, while these molding problems still remain, needs for application of aluminum alloy plates such as Al-Mg-Si (6000 series), which have excellent bake hardness and recyclability, and high strength to automobile body outer panels Are increasing due to the need for vehicle weight reduction and energy absorption to enhance vehicle safety to protect the global environment.
本発明はこのような事情に着目して、トランクリッドアウタパネルなどの自動車車体アウタパネルであって、成形が難しい形状の大型パネルを成形可能とする、アルミニウム合金板のプレス成形方法を提供しようとするものである。 The present invention aims to provide a press forming method for an aluminum alloy plate that can form a large-sized panel that is difficult to form, such as an outer panel of an automobile body such as a trunk lid outer panel, by paying attention to such circumstances. It is.
上記目的を達成するための、本発明アルミニウム合金板のプレス成形方法の要旨は、パネルの中央部を成形するパンチに対して、このパンチの下死点近傍まで接触しないような非接触外周部位を有する成形品パネルに、アルミニウム合金板をプレス成形する方法であって、前記パネルの中央部を成形する第一のパンチと、この第一のパンチに対して別個に変位でき、前記非接触外周部位の外側に設けた余肉部を成形する第二のパンチと、これに対応する形状を持つダイスとを設け、このダイス外周に設けられたブランクホルダーにより、アルミニウム合金板の外周部を挟持した上で、第一および第二のパンチと前記ダイスとを相対的に移動させるとともに、これら第一および第二のパンチ同士を連動させ、アルミニウム合金板をプレス成形するに際し、下記a〜cの工程を順に行うことである。
a、先ず、第二のパンチを、プレス下死点での第一のパンチに対する相対的な位置に比べて、前記ダイス側に予め変位させておき、この第二のパンチをアルミニウム合金板における前記非接触外周相当部位と接触させた状態で、第一のパンチと前記ダイスとによる前記パネル中央部に相当するアルミニウム合金板の成形を行う。
b、次に、このaの成形の進行に伴う、第一のパンチと前記ダイスとの互いの近接に対して、第二のパンチと前記非接触外周相当部位との前記接触状態は保持したまま、第二のパンチと前記ダイスの余肉形成面との間隔を保持すべく、第二のパンチを変位させる。
c、更に、このbの成形の進行に伴い、第一のパンチがプレス下死点での位置に達する前に、第二のパンチがプレス下死点での位置に予め達するように、第二のパンチを前記ダイス側に変位させて、第一のパンチのプレス下死点近傍にて、この第二のパンチと前記ダイスの余肉形成面とで、前記非接触外周相当部位の成形を行う。
In order to achieve the above object, the gist of the press forming method of the aluminum alloy plate of the present invention is to provide a non-contact outer peripheral portion that does not contact the punch for forming the central portion of the panel to the vicinity of the bottom dead center of the punch. A method of press-molding an aluminum alloy plate on a molded product panel having a first punch for molding a central portion of the panel and the non-contact outer peripheral portion that can be separately displaced with respect to the first punch A second punch for forming the surplus portion provided outside the die and a die having a shape corresponding to the second punch are provided, and the blank holder provided on the outer periphery of the die is used to sandwich the outer periphery of the aluminum alloy plate. Then, the first and second punches and the die are relatively moved, and the first and second punches are interlocked to press the aluminum alloy plate. Upon is to perform the following a~c steps in order.
a. First, the second punch is preliminarily displaced to the die side as compared to the relative position with respect to the first punch at the press bottom dead center. An aluminum alloy plate corresponding to the center portion of the panel is formed by the first punch and the die while being in contact with the non-contact outer peripheral equivalent portion.
b, Next, the contact state between the second punch and the non-contact outer peripheral portion is maintained with respect to the proximity of the first punch and the die as the molding of a proceeds. The second punch is displaced so as to maintain the distance between the second punch and the surplus surface of the die.
c, and with the progress of the molding of b, the second punch reaches the position at the press bottom dead center before the first punch reaches the position at the press bottom dead center. The punch is displaced to the die side, and the non-contact outer peripheral portion is formed by the second punch and the surplus surface of the die in the vicinity of the press bottom dead center of the first punch. .
上記目的を達成するための、本発明アルミニウム合金板のプレス成形方法の好ましい態様としては、前記第二のパンチの変位動作を、第二のパンチに設けたガススプリングにより行うことである。また、前記第二のパンチがプレス下死点での位置に達する時期を、前記第一のパンチがプレス下死点に達する10mm〜45mm手前とすることである。 In order to achieve the above object, a preferred embodiment of the press forming method of the aluminum alloy sheet of the present invention is that the displacement operation of the second punch is performed by a gas spring provided in the second punch. Further, the time when the second punch reaches the position at the press bottom dead center is set to be 10 mm to 45 mm before the first punch reaches the press bottom dead center.
本発明では、上記要旨のように、前記パネルの中央部を成形する第一のパンチに対して、これと別個に変位できる第二のパンチを少なくとも一つ以上用いて、成形パネル中央部の更に外側(外周部)の前記非接触外周部位と接触させ、更には成形することを第一の特徴とする。 In the present invention, as described in the above gist, at least one or more second punches that can be displaced separately from the first punch that molds the central part of the panel are used. The first feature is to make contact with the non-contact outer peripheral portion on the outer side (outer peripheral portion) and further to mold.
これによって、a、第一のパンチがダイスとの協働でアルミニウム合金板を成形する際に、素材板端部のしわ変形を拘束するとともに、素材板に張力付与を行うことができる。 As a result, when the aluminum punch plate is formed in cooperation with the die by the first punch, it is possible to restrain wrinkle deformation of the end portion of the material plate and to apply tension to the material plate.
この際、b、第一のパンチと前記ダイスとの、成形の進行に伴う、互いの近接に対して、第二のパンチと前記非接触外周相当部位との前記接触状態は保持したまま、第二のパンチと前記ダイスの余肉形成面との間隔を保持すべく、第二のパンチを変位させることを第二の特徴とする。 At this time, b, with respect to the proximity of the first punch and the die as the molding proceeds, the contact state between the second punch and the non-contact outer peripheral portion is maintained, A second feature is that the second punch is displaced so as to maintain a distance between the second punch and the surplus surface of the die.
これによって、第二のパンチによるアルミニウム合金板(前記非接触外周相当部位)のダイス側(上方)への前記持ち上げ過ぎが防止される。 Thus, the excessive lifting of the aluminum alloy plate (the non-contact outer peripheral equivalent portion) to the die side (upward) by the second punch is prevented.
また、これによって、c、第一のパンチのプレス下死点近傍にて、第二のパンチと前記ダイスの余肉形成面とで、前記非接触外周相当部位の成形を行うことができる。この結果、第一のパンチのプレス下死点近傍位置において、ダイフェースからの張力が、前記パネル中央部に相当する素材アルミニウム合金板に伝わり、しわの発生量が抑制される。 Further, by this, c, the portion corresponding to the non-contact outer periphery can be formed by the second punch and the surplus forming surface of the die in the vicinity of the press bottom dead center of the first punch. As a result, at the position near the press bottom dead center of the first punch, the tension from the die face is transmitted to the material aluminum alloy plate corresponding to the central portion of the panel, and the amount of wrinkles generated is suppressed.
この結果、本発明が対象とするトランクリッドアウタパネルなどのように、前記した図16における、稜線の張り出し高さが高く、断面A、Bの線長差が大きい場合にでも、前記非接触外周部位を解消して、この板(成形中のパネル)の領域全般に亙って、張力を作用させることができる。このため、成形の比較的初期から発生するしわに対しても抑制効果を発揮できる。 As a result, the non-contact outer peripheral portion even in the case where the protruding height of the ridge line in FIG. 16 is high and the line length difference between the cross sections A and B is large as in the trunk lid outer panel targeted by the present invention. Thus, tension can be applied over the entire region of the plate (panel being formed). For this reason, the suppression effect can be exhibited also about the wrinkles which generate | occur | produce from the comparatively initial stage of shaping | molding.
また、本発明では、以上説明したしわ抑制の作用効果(第二のパンチによる素材板の拘束と張力付与の機能)の他に、第二のパンチによる、製品(成形パネル)の破断を防止できる効果も有している。即ち、第一のパンチによる成形工程の早い段階から、第二のパンチが素材板(非接触外周部位)と接触するので、素材板の変形拘束と張力付与を行うことができる。この一方で、プレス下死点では、第二のパンチのダイスに対する相対位置が、プレス成形中に比べて、パンチ側の方に移動する。これによって、余肉の高さが低くなり、破断しやすいプレス下死点近傍において、張力を過大に増大させない効果を奏する。 In addition, in the present invention, in addition to the effect of wrinkle suppression described above (function of restraining the material plate and applying tension by the second punch), it is possible to prevent the product (molded panel) from being broken by the second punch. It also has an effect. That is, since the second punch comes into contact with the material plate (non-contact outer peripheral portion) from an early stage of the molding process by the first punch, it is possible to perform deformation restraint and tensioning of the material plate. On the other hand, at the press bottom dead center, the relative position of the second punch with respect to the die moves toward the punch side as compared to during press molding. As a result, the height of the surplus is reduced, and there is an effect that the tension is not excessively increased in the vicinity of the bottom dead center of the press that is easily broken.
言い換えると、本発明では、しわが発生するか否かを律する成形工程の前半から、成形されるパネルの前記稜線を囲む曲面部(3、4)に相当する素材板部分の変形を拘束し、十分な張力を板に作用させることができる。この結果、成形工程の前半ではしわ発生を防止するとともに、成形工程の後半においては、張力レベルを一定値以下に制御できることで、下死点近くにおいて、材料が極端に板厚減少し、破断することを防止できる。 In other words, in the present invention, from the first half of the molding process that determines whether or not wrinkles occur, the deformation of the material plate portion corresponding to the curved surface portions (3, 4) surrounding the ridge line of the panel to be molded is restrained, Sufficient tension can be applied to the plate. As a result, wrinkles are prevented from occurring in the first half of the molding process, and the tension level can be controlled below a certain value in the second half of the molding process, so that the material is extremely reduced in thickness near the bottom dead center and breaks. Can be prevented.
以上のように、本発明では、前記難成形におけるしわ発生防止と割れ発生防止とを両立させることができ、トランクリッドアウタパネルなどのアルミニウム合金製自動車車体アウタパネルであって、成形が難しい形状の大型パネルであっても、成形が可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to achieve both the prevention of wrinkles and the prevention of cracks in the difficult molding, and it is an aluminum alloy automobile body outer panel such as a trunk lid outer panel, and is a large-sized panel that is difficult to form. Even so, molding becomes possible.
以下に、本発明のより具体的な実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, more specific embodiments of the present invention will be described in detail.
(プレス装置)
本発明で用いるプレス装置の具体的な態様を、図2〜8を用いて説明する。図2は上型(ダイス:図2では成形品中央に相当する中央部を取り除いた周辺部のみ表示)22と、下型である第一のパンチ11、第二のパンチ15、ブランクホルダー(しわ押さえ部材)20とを組み合わせた態様を示している。
(Press machine)
Specific embodiments of the press apparatus used in the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows an upper die (die: FIG. 2 shows only a peripheral portion from which the central portion corresponding to the center of the molded product is removed) 22, a lower punch
(下型)
図3は、下型のみを示し、第一のパンチ(本体パンチ)11と、この第一のパンチ11と分割され、独立した動き(変位)をなす、第二のパンチ(分割パンチ)15とを組み合わせた態様を示している。これらパンチ11、15の上面には、上型であるダイス22中央の成形形成面と係合される、製品形成面を各々有する。
(Lower mold)
FIG. 3 shows only the lower die, and includes a first punch (main body punch) 11 and a second punch (divided punch) 15 that is divided from the
即ち、第一のパンチ11は、本体パンチとして、成形パネル(素材板)の中央部を成形する。具体的には、図4に斜視図で部分的に示すように、第一のパンチ11は、対象とするトランクリッドアウタパネルなどの製品形成面として、パネル中央部の稜線部(図15の2)を形成する稜線部12と、このパネルの稜線部12を囲む平面部(図15の3、4)を形成する平面部13、14とを有する。また、トランクリッドアウタパネルに特有な、図15に示す、ナンバープレートが装着されるライセンス座9を形成する形成面aも有する。
That is, the
また、第二のパンチ15は、分割されたパンチとして、前記パネルの中央部を成形する第一のパンチ11とは別個に、前記非接触外周部位(前記パネルの下死点近傍まで第一のパンチ11と接触しない部位)と接触するか、更に進んで、この非接触外周部位を積極的に成形する。具体的には、第二のパンチ15は、図5に斜視図で部分的に示すように、製品形成面(後述する余肉形成面)として、第一のパンチ11の周囲に配置された略環状の形状を有している。この他、成形用のパンチをこれら第一と第二のパンチとに分割しても良いが、いずれにしても、この第二のパンチ15は、第一のパンチ11に対して、連動はするが、別個に変位できるものとして構成する。
In addition, the
但し、この第二のパンチ15の周囲形状(輪郭)や数は、第一のパンチ11の周囲形状(輪郭)に応じて決められるべきものであり、必ずしも図5のような円環状や1個のみでなくとも良い。この点、例えば、第一のパンチ11の周囲を部分的に囲む複数のパンチあるいはパーツ(部分)からなる、部分的な環状形状でも良い。
However, the peripheral shape (contour) and the number of the
図8に、これらのパンチ11、15の取り付け状態を、パンチ11、15をボルスタ上に取り付けた状態の斜視図で示す。パンチ11は、ボルスタ上に剛体的に取り付けられる。一方第二のパンチ15は、その必要箇所に必要数配置されたガススプリング18などを介してボルスタに結合されており、第二のパンチ15に上方から圧縮力が作用すれば下方に沈み込む構造となっている。別の態様として、第二のパンチ15を、前記した通り、複数個設け、各々別個の油圧などの駆動装置を介して、上型に対して、各々別個に進退可能(昇降可能)なように構成しても良い。本発明のように、第二のパンチ15を第一のパンチ11に対して連動させて、本発明の各成形工程に応じて、第二のパンチ15の変位を精密に制御するためには、機構的に、上記ガススプリング18などが最適である。
FIG. 8 is a perspective view showing a state in which the
(上型)
一方、上型のダイス22は、図6に斜視図で示すように、成形品中央に相当する中央部と、しわ押さえ面23、23を各々有している。また、図7に斜視図で示すようにブランクホルダー(しわ押さえ部材)20は各々24、24のしわ押さえ面を有している。そして、ブランクホルダー20は、クッションピン( 図示しない) により保持されており、プレス装置の下部の油圧機構で発生する上向きの力がクッションピンを介してブランクホルダー20に伝えられ、しわ押さえ力としてブランクを保持するのに使われる。
(Upper type)
On the other hand, as shown in a perspective view in FIG. 6, the
図1(a)を用いて更に具体的に説明すると、ダイス22は昇降装置に連結されたスライド( 図示しない) に取り付けられている。このダイス22の下面には製品形成面22aが形成されている。また、ダイス22の最外周部には、前記下型のブランクホルダー20のしわ押さえ面24、24と各々対向する位置に、枠状のしわ押さえ面23、23が形成されている。
More specifically, the
そして、ダイス22の、前記下型の第二のパンチ15の余肉形成面16、17に対応する位置に、第二のパンチ15と協働して、板30の平面部33、34の更に外縁側の各余肉部35、36を各々成形するための余肉形成面22b、22cが各々設けられている。
In addition, in cooperation with the
本発明の特徴のように、プレス成形開始時点における、第二のパンチ15の、第一のパンチ11に対する相対的位置を、プレス下死点での相対的位置に比べて、予めダイス22側に変位させておく態様は、設備の上からも好ましい。このような態様では、成形が進行してダイス22が下方向に移動し、第1のパンチ11とダイス22との隙間が小さくなるのに応じて、第2のパンチ15を板との接触を保ちながら下方向に移動させつつ成形を行う。このような成形の態様は、可動金型とダイクッションとを組み合わせることで可能であり、比較的単純な金型構成で達成が可能であり、設備上好ましい。
As the feature of the present invention, the relative position of the
これに対して、第一のパンチ11に対して、第二のパンチ15の変位を独立的に制御する機構を設けた場合、プレス装置は設備的に複雑になるが、より積極的に素材板と金型との接触および張力付与のタイミングを制御可能であり、より成形の難しい(しわ、破断の生じやすい)製品(成形パネル)をプレス成形するのに好適である。
On the other hand, when a mechanism for independently controlling the displacement of the
なお、本発明で言う、前記非接触外周部位とは、成形されたパネルにおける非接触外周部位と、これに対応する、成形素材であるアルミニウム合金板における非接触外周部位との両方の意味があり、本発明ではこれらを適宜使い分ける。 In addition, the said non-contact outer peripheral part said by this invention has both the meaning of the non-contact outer peripheral part in the shape | molded panel, and the non-contact outer peripheral part in the aluminum alloy plate which is a shaping | molding material corresponding to this. In the present invention, these are appropriately used.
また、本発明では、第一のパンチ11が成形する範囲は、前記パネルの中央部のみだけではなく、その中央部近傍や中央部周囲の成形必要部位を含むものであって当然良い。したがって、前記パネルの中央部を成形する第一のパンチ11と言う表現は、前記パネルの中央部のみか、前記パネルの中央部近傍や中央部周囲を含めて成形する第一のパンチ11と言う意味である。
Further, in the present invention, the range in which the
(プレス成形方法)
次に、このような構成を前提としたプレス装置の断面図である図1(a)、(b)、(c)、(d)を用いて、本発明アルミニウム合金板のプレス成形方法を具体的に説明する。
(Press molding method)
Next, referring to FIGS. 1A, 1B, 1C, and 1D, which are cross-sectional views of a press apparatus premised on such a configuration, the press forming method of the aluminum alloy plate of the present invention will be concretely described. I will explain it.
なお、この図1のプレス装置は、前提として、下側のパンチ11は、ボルスタ21に固定されて動かず、成形は、上側のダイス22の方が下降して(下向きの矢印で示す)行なうものである。この点、下側のパンチ11側を上昇させるようにしても良く、要は、パンチ11とダイス22とが相対的に移動するものであれば良い。
1 is premised on that the
図1(a):
図1(a)は、プレス装置にアルミニウム合金板30をセットした、パンチによる成形開始前の状態を示す。この図1(a)では、板30の最周縁部31が、ダイス22の周辺部に位置するしわ押さえ面23、23と、ブランクホルダー20のしわ押さえ面24、24とによって、適当なしわ押さえ力で挟持される。このしわ押さえ力は、通常のアルミニウム合金板のプレス成形で用いられる範囲で良い。ここで、ブランクホルダー20は、アルミニウム合金板30がセットされる前は、各々クッションピン25により、上限位置に保持されている。
FIG. 1 (a):
Fig.1 (a) shows the state before the shaping | molding start by punch which set the
図1(b):
図1(b)は、ダイス22が成形の下死点位置より上方65mmの位置まで下降した状態を示す。このダイス22の下降にあわせて、ブランクホルダー20は、その一部であるしわ押さえ面24と、ダイス22の周辺に位置するしわ押さえ面23との協働によりアルミニウム合金板30を挟持した状態のまま、沈み込む動きをする。
FIG. 1 (b):
FIG. 1B shows a state where the
この図1(b)では、第一のパンチ11の成形開始に伴い、第二のパンチ15が板の余肉部35、36との接触を開始した状態を示す。ここで、板の余肉部35、36は、前記した板の非接触外周部位であり、前記パネルの下死点近傍まで第一のパンチ11と接触しない部位である。そして、板の余肉部35、36は、後述する成形品パネルの余肉部5、6に対応した、平面部33、34の更に外縁側である。
FIG. 1B shows a state in which the
(工程a)
この図1(b)で示す、第一のパンチ11の成形開始に伴い、第二のパンチ15が板の余肉部35、36との接触を開始するためには、工程aとして、先ず、第二のパンチ15を、プレス下死点での第一のパンチ11に対する相対的な位置に比べて、ダイス22側に予め変位させておく。これによって、第一のパンチ11とダイス22とによる板30の中央部である稜線部相当部位32(2)の成形時に、この第二のパンチが板30における前記非接触外周相当部位である、板の余肉部35、36と接触することを保証する。
(Process a)
In order to start the contact of the
この図1bの例では、第二のパンチ15を、ボルスタ21よりガススプリング18によって、予め浮かせた状態とし、第一のパンチ11での成形が始まる初期段階に、第二のパンチ15の前記接触を開始するようにしている。
In the example of FIG. 1b, the
工程aとして、第二のパンチ15を、プレス下死点での第一のパンチ11に対する相対的な位置に比べて、ダイス22側に予め変位させておかなければ、第一のパンチ11による成形工程の早い段階で、第二のパンチ15を前記非接触外周部位である、板の余肉部35、36と接触させることができない。このため、素材板30端部のしわ変形を拘束するとともに、素材板30に張力付与を行うことができない。
As the process a, if the
ここで、複数の第二のパンチ15を用いて、それぞれ独立的に、各非接触外周部位との接触のタイミングを制御すれば、製品の形状に応じて、製品内の場所ごとに、素材板30に与える張力をきめ細かく制御することができる。この効果を最大限に発揮するために、第二のパンチ15は、製品周囲に設けられる板の余肉部35、36に対応する部分に設ける。
Here, if the timing of contact with each non-contact outer peripheral part is controlled independently using each of the plurality of
なお、第二のパンチ15の板の余肉部35、36との接触開始のタイミングは、第一のパンチ11の成形の初期段階(第一のパンチによる成形工程の早い段階)でさえあれば、第一のパンチ11の成形に先立つか、第一のパンチ11の成形と同時か、あるいは、第一のパンチ11の成形よりも遅れても良い。この第二のパンチ15と素材板の余肉部35、36の接触タイミングは、成形する製品に加える張力に応じて便宜選択される。
Note that the timing of the start of contact of the
(第一パンチによる板の成形)
この図1(b)は、前記した通り、第一のパンチ11は、板30の中央部である稜線部相当部位32(2)の成形を開始した状態である。この図1(b)の状態以降、ダイス22は第一のパンチ11に向かって引き続き下降し、第一のパンチ11が板30の成形を行う。即ち、第一のパンチ11の製品形成面12、13、14が、ダイスの製品形成面22aとの協働で、パネル中央部の稜線部2(板の相当部位32)と、このパネルの稜線部2を囲む平面部3、4(板の相当部位33、34)とを成形する。
(Forming the plate with the first punch)
In FIG. 1B, as described above, the
この際、前記した通り、板30の各余肉部35、36と接触している第二のパンチ15は、ダイス22側に相対的に変位しており、第一のパンチ11により成形される板30に対し、第二のパンチ15の余肉形成面16、17の各接触点2箇所で接触している。即ち、第一のパンチ11による成形の際に、板30におけるパネル中央部の稜線部2に相当する部位32に対し、周囲から張力を与えるよう機能する。
At this time, as described above, the
これによって、第一のパンチ11が、ダイス22との協働で、アルミニウム合金板30を成形する際に、板30におけるパネルの曲面部3、4に相当する部位32に対し、周囲から張力を与えて拘束しながら成形することが可能となる。
As a result, when the
しかも、第二のパンチ15による、板30の各余肉部35、36の位置や接触度合いを調整することによって、本発明が対象とするトランクリッドアウタパネルなどのように、前記した図16における、上記張力が作用すべき板30の断面A、Bの線長差が大きくても、パネル全般に亙って張力を作用させることができる。
Moreover, by adjusting the position and degree of contact of each
このため、例え、板30の断面A、Bの線長差が大きくても、第一のパンチ11やダイス22によって成形される際に、前記非接触外周部位を解消して、トランクリッドアウタパネルの平面部3、4に相当する部分にしわが生じにくくなる。
For this reason, even if the line length difference between the cross sections A and B of the
図1(c):
図1(c)は、上記図1(b)の状態以降で、成形が進み、引き続き、ダイス22が第一パンチ11に向かって、成形下死点から30mm上方の位置まで移動(下降)した状態を示す。図1(c)は、第二のパンチ15が下方向に移動せず、第二パンチ15による板余肉部(前記非接触外周部位)35、36を挟持した状態を示す。
FIG. 1 (c):
In FIG. 1C, the molding proceeds after the state of FIG. 1B, and then the die 22 moves (lowers) toward the
(工程b)
但し、この段階では、工程bとして、第二のパンチ15を、板余肉部(前記非接触外周部位)35、36へ、単に接触させることが、前記非接触外周部位を解消して、素材板端部のしわ変形を拘束するとともに、素材板に与える張力を制御できる効果を発揮するために重要である。即ち、第二のパンチ15とダイスの余肉形成面22b、22cとの間隔を保持し、第二のパンチ15を板余肉部35、36へ接触させながら、第二のパンチ15を変位させることが重要である。即ち、第2のパンチは、しわが発生しやすい成形工程前半の段階で、素材と接触させるとともに、素材の所定の張力を加えることが重要であり、必ずしも成形途中の段階で板余肉部(前記非接触外周部位)35、36を挟持する必要はない。
(Process b)
However, at this stage, as the step b, simply bringing the
言い換えると、この接触状態から、更に第二のパンチ15により圧力を板30の余肉部35、36に加え、余肉部35、36を強固に保持しない方が望ましい。成形途中の段階で余肉部(前記非接触外周部位)35、36を第2のパンチ15とダイス22により強固に保持してしまった場合、下死点近傍では、ダイフェースからの張力が余肉部35、36の内側まで加わらなくなり、しわが逆に消去しにくくなる。さらに、成形途中の段階で板余肉部35、36を挟持した場合には、第二のパンチ15をダイス22側に変位させ過ぎとなり、第一のパンチ11による成形工程の初期段階で、第二のパンチ15が、板30の各余肉部35、36を、ダイス22側に(上方に)持ち上げ、肉余り量の増大によりしわが大きくなるという問題も生じる。
In other words, from this contact state, it is desirable that pressure is further applied to the
この状態を、図12、図13、図14を用いて説明する。図12は、上記図1(c)の状態における、製品右側のみ頂点近傍の断面図を部分的に拡大して示している。これに対して、図13は、図12と同じく、上記図1(c)の状態における、製品右側のみ頂点近傍の断面図を部分的に拡大して示しているが、成形途中の段階で第二のパンチ15が素材30を完全に保持してしまった状態を示す比較例である。即ち、図13においては、成形途中の段階で、第二のパンチ15がその余肉形成面16と、ダイス22の余肉形成面22bとの間に、素材30を完全に保持してしまった状態を示す比較例である。
This state will be described with reference to FIGS. 12, 13, and 14. FIG. FIG. 12 is a partially enlarged cross-sectional view of the vicinity of the apex only on the right side of the product in the state shown in FIG. On the other hand, FIG. 13 shows a partially enlarged cross-sectional view of the vicinity of the apex only on the right side of the product in the state of FIG. It is a comparative example which shows the state which the
この図13のA線での断面を図14に示す。この図14に示すように、第二のパンチ15による上記図13のような素材板30の成形を行うと、第一のパンチ11の成形面である下死点形状14に対して、中央部寄りの板30は、高さHだけ、ダイス22側に(上方に)持ち上げられた形状になり、線長Lは、下死点での形状14の線長L´に対して長く、肉余りが増大することになる。そしてHが大きくなるほど肉余り量が増大するといえる。
FIG. 14 shows a cross section taken along line A of FIG. As shown in FIG. 14, when the
これを防止するための制御として、上記図1(c)の状態を拡大して示す、図12のように、第二のパンチ15は、板30の余肉部35、36を強固に保持しない状態方が望ましい。この図12では、第二のパンチ15とダイスの余肉形成面22b、22c(図示せず)との間隔を保持し、第二のパンチ15を板余肉部35、36へ接触させながら、第二のパンチ15を変位させる上記図1(c)の状態を示している。
As a control for preventing this, the
このように、上記した工程bによって、第一のパンチ11とダイス22との、成形の進行に伴う、互いの近接に対して、第二のパンチ15と板30の各余肉部(前記非接触外周相当部位35、36)との、前記した接触状態は保持したまま、第二のパンチ15とダイスの余肉形成面22b、22cとの間隔を保持すべく、第二のパンチ15を変位させる。これによって、第二のパンチ15のダイス22側への前記変位させ過ぎや、第二のパンチ15によるアルミニウム合金板30(前記非接触外周相当部位)のダイス22側(上方)への前記持ち上げ過ぎが防止される。
Thus, by the above-described step b, the surplus portions of the
また、これによって、後述する工程cとして、第一のパンチ11のプレス下死点近傍にて、第二のパンチ15とダイス22の余肉形成面22b、22cとで、板30の各余肉部(前記非接触外周相当部位35、36)の成形を行うことができる。この結果、第一のパンチ11のプレス下死点近傍位置において、ダイフェースからの張力が、パネル中央部に相当する素材アルミニウム合金板30に伝わり、しわの発生量が抑制される。
Further, as a process c described later, the surplus surplus of the
(第二のパンチの下降)
第二のパンチ15と板30の各余肉部(前記非接触外周相当部位35、36)との接触状態を保持するためには、第二のパンチ15とダイスの余肉形成面22b、22cとの間隔を保持したままで、第二のパンチを変位させる。第二のパンチ15とダイスの余肉形成面22b、22cとの間隔が保持できなければ、成形が過度に進行したり、板との接触が途切れて板の拘束状態が外れてしまう。
(Descent of second punch)
In order to maintain the contact state between the
このため、例えば、図1(b)以降の成形後半で、成形が進行してダイス22が下死点に近づくにつれて、第二のパンチ15を、ダイス22と連動して、板30を挟持した状態のまま、下降させる。即ち、図1(b)のダイス22が、余肉形成面22b、22cと第二のパンチ15の余肉形成面16、17との協働で、板30に形成される余肉部35、36を挟持する位置まで移動(下降)した状態以降、成形が進行して、ダイス22が下死点に近づくにつれて、第二のパンチ15を、ダイス22と連動して、アルミ合金板30を挟持した状態のまま下降させる。この下降は、ダイス22の下降により、第二のパンチ15を支持するガススプリング18を縮ませることにより行なう。
For this reason, for example, in the latter half of molding after FIG. 1B, as the molding progresses and the die 22 approaches the bottom dead center, the
これによって、第二のパンチ15とダイス22による、前記余肉部35、36への張力付与の(拘束)機能を一定レベルで維持する。即ち、成形が進行してダイス22が下方向に移動し、第1のパンチ11とダイス22との隙間が小さくなるのに応じて、第2のパンチ15を板との接触を保ちながら下方向に移動させつつ成形を行う。これによって、板33、34の部分に対する、成形後半の無用の張力の増大を無くし、この状態で第一のパンチ11による後半の成形を行なわせ、図1(d)のように、パネルの張出成形を終了させる。このため、板厚を大きく減少させずに、板厚減少率を通常の張出成形と同程度に抑制することが可能となる。
As a result, the function of applying (constraining) tension to the
なお、勿論、この第二のパンチ15の動きは、単に下降だけでなく、成形条件によっては、第二のパンチ15とダイスの余肉形成面22b、22cとの間隔を保持するために、ダイス22と連動させて、第二のパンチ15を上昇させることもあり得る。
Of course, the movement of the
また、前述したように、図1(c)では、第二のパンチ15とダイス22により、必ずしも素材30を完全に挟持する必要はなく、むしろ、第二のパンチ15とダイス22の間に所定のクリアランスを設けた状態、即ち、第二のパンチ15が単に板30に接触した状態、あるいは上記クリアランスを設けた状態の方が望ましい。このような、第二のパンチ15が単に板に接触した状態、あるいは上記クリアランスを設けた状態では、完全に挟持する場合に比べて、素材板に加わる張力は若干小さくなる。しかし、素材板30との第二のパンチが接触していることにより、素材板の変形拘束効果と摩擦抵抗による張力付与効果は得られるとともに、前述したように、素材の持ち上げすぎによる肉余りの増大の抑制、下死点近傍での張力付与によるしわ抑制効果が大きくなることで、よりしわを小さくすることができる。
Further, as described above, in FIG. 1C, it is not always necessary to completely hold the material 30 between the
仮に、前記のような第二パンチの下降動作などの変位操作を使わずに、成形の初期からの余肉成形による上記張力付与の機能を得るには、図17のようなパンチと一体に形成される余肉形成部19、ダイスの余肉形成部26において、前記した通り、特に余肉の高さを高くすることになる。しかしこの方法では、成形の下死点近くでは、余肉形成部26、19での成形深さが極めて深くなるため、過大な張力をアルミニウム合金板に作用させてしまうこととなる。よって、これも前記した通り、板厚減少率が大きくなり、成形中の板の割れの原因となる。
In order to obtain the above-described tension application function by surplus molding from the initial stage of molding without using a displacement operation such as the lowering operation of the second punch as described above, it is formed integrally with the punch as shown in FIG. In the
(工程c)
この図1(c)の成形が進んで、後述する張出成形の最終段階である成形下死点の図1(d)に至るまでに、本発明では、工程cとして、第一のパンチ11のプレス下死点近傍にて、第二のパンチ15とダイス22の余肉形成面22b、22cとで、板30の各余肉部(前記非接触外周相当部位35、36)の成形を行う。この工程cによって、第一のパンチ11のプレス下死点近傍位置において、ダイフェースからの張力が、パネル中央部に相当する素材板30に伝わり、しわの発生量が抑制される。
(Process c)
In the present invention, the
なお、このためには、図1(c)の成形の進行に伴い、第一のパンチ11がプレス下死点での位置に達する前に、第二のパンチ15がプレス下死点での位置に予め達するように、第二のパンチ15を前記ダイス側に予め変位させておく。これによって、第一のパンチ11のプレス下死点近傍にて、前記第二のパンチ15による非接触外周相当部位の成形が行える。
For this purpose, the
この成形を行うことができないと、後述する図1(d)での、第一のパンチ11のプレス下死点近傍位置において、ダイフェースからの張力が、前記パネル中央部に相当する素材アルミニウム合金板に伝わらなくなるため、しわの発生量を増大させてしまう。
If this molding cannot be performed, the material aluminum alloy in which the tension from the die face corresponds to the center of the panel at the position near the press bottom dead center of the
図1(d):
図1(d)では、張出成形の最終段階(成形下死点での状況)を図示している。即ち、この図1(d)に示すパネル成形品1において、2がパネル中央部の稜線部2(板の相当部位32)、3、4がこの稜線部2を囲む平面部(板の相当部位33、34)である。また、5、6が、分割パンチ15の余肉形成面16、17と、ダイス22の余肉形成面22b、22cとによって成形された、特徴的な余肉部(板の相当部位35、36:前記非接触外周部位)である。
FIG. 1 (d):
FIG. 1D shows the final stage of overhang forming (the situation at the bottom dead center of forming). That is, in the panel molded product 1 shown in FIG. 1D, 2 is a ridge line portion 2 (corresponding
この図1(d)では、第二のパンチ15の余肉形成面16、17は上面が平坦な形状となっているが、この形状は平坦でなくとも良く、上面が略半円状の凸形状でも良い。また、第二のパンチ15のアルミニウム合金板との接触面に凹凸あるいは段差を設けても良い。更に、これと対応するダイス22側の余肉形成面22b、22c(アルミニウム合金板との接触面)にも、前記凹凸あるいは段差に対応する凹凸あるいは段差を設けても良い。これら凹凸あるいは段差などによって、下死点近傍で板部位を成形することで、板に積極的に張力が加わり、パネル成形品の面ひずみを消して、形状精度をより向上させるなどの効果が期待できる。
In FIG. 1 (d), the
以上のように張出成形されたパネル成形品は、更に、前記余肉部分5、6や最周縁部などがトリミング加工されて除去され、パネル製品として、前記図13に示したトランクリッドアウタパネルなどのアルミニウム合金製自動車車体アウタパネルなどに仕上げられる。
The panel molded product stretched as described above is further trimmed to remove the
本発明では、以上説明したように、パネル張出成形時のしわ発生防止と割れ発生防止とを両立させることができる。この結果、トランクリッドアウタパネルなどのアルミニウム合金製自動車車体アウタパネルであって、前記パネルの稜線部が半円弧状のキャラクタラインを有するなど、成形が難しい形状の大型パネルであっても、成形が可能となる。したがって、本発明は、これら成形が難しい形状の大型パネルの代表例である、フード、フェンダー、ドア、トランクリッド(ラゲージ)、ルーフなどから選択されるアルミニウム合金製自動車車体アウタパネルに適用されて好ましい。 In the present invention, as described above, it is possible to achieve both the prevention of wrinkles and the prevention of cracks during panel extension molding. As a result, it is possible to form even an aluminum alloy automobile body outer panel such as a trunk lid outer panel, which is difficult to form, such as a semi-arc-shaped character line at the ridge line portion of the panel. Become. Accordingly, the present invention is preferably applied to an aluminum alloy automobile body outer panel selected from a hood, a fender, a door, a trunk lid (luggage), a roof, and the like, which are representative examples of these large panels that are difficult to form.
(アルミニウム合金)
本発明で用いるアルミニウム合金は、剛性、強度、成形性、耐食性など、パネル用途の要求特性に応じた、AA乃至JIS規格に規定される乃至含まれる、3000系、5000系、6000系、7000系などから選択されるアルミニウム合金材料が適宜選択される。ただ、これらの中でも、アルミニウム合金製自動車車体アウタパネルなどに汎用され、ベークハード性に優れさせるために、0.2%耐力が130MPa以上の高強度で張出成形され、前記成形性改善の要求が高い、Al−Mg−Si系(6000系)アルミニウム合金板に適用されて好適である。
(Aluminum alloy)
The aluminum alloy used in the present invention includes 3000 series, 5000 series, 6000 series, and 7000 series that are specified or included in AA to JIS standards according to required characteristics for panel use such as rigidity, strength, formability, and corrosion resistance. An aluminum alloy material selected from the above is appropriately selected. However, among these, it is widely used for aluminum alloy automobile body panels and the like, and in order to improve the bake hardness, 0.2% proof stress is stretched and formed with a high strength of 130 MPa or more, and there is a demand for improvement of the formability. It is suitable for application to a high Al—Mg—Si (6000) aluminum alloy plate.
以下に、本発明の実施例を説明する。アルミニウム合金の中でも、張出成形がより難しい、AA6022−T4材の高強度アルミニウム合金板を、図13に示した形状の、ライセンス座9を有するトランクリッドアウタパネル1に張出成形した。このアルミニウム合金板の0.2%耐力は173MPa、板厚は1.0mm、大きさは、幅:1720(1620)mm×長さ:1450mmの略台形形状であった。
Examples of the present invention will be described below. Among aluminum alloys, a high-strength aluminum alloy plate made of AA6022-T4, which is more difficult to be stretched, was stretched and formed on the trunk lid outer panel 1 having the
成形したトランクリッドアウタパネル1は、車体幅方向の製品幅が1250mmであり、プレス方向の高さ差が117mm、プレス直交方向のずれ量が86mmある製品端部の頂点と製品幅方向中央断面の頂点をつなぐ半円弧状の稜線部2とこの稜線部2を囲む平面部3(長さ約460mm)、4(長さ約467mm)とを有する。そして、この稜線部2は、平面部3と4とのなす折り曲げ角度が約90DEG.となるような形状である。
The molded trunk lid outer panel 1 has a product width in the vehicle width direction of 1250 mm, a height difference in the press direction of 117 mm, and a deviation in the direction perpendicular to the press of 86 mm and the apex of the product cross section in the center in the product width direction. And a flat surface portion 3 (length: about 460 mm) and 4 (length: about 467 mm) surrounding the
発明例は、プレス装置として、図1、図2〜8で説明した、第二のパンチを設けた(分割した)プレス装置10(10MN油圧プレス装置)を用い、前記したa〜cの工程を用いて張出成形試験した。BHFは1000、1300、1700kNと各々変化させた。なお、潤滑剤には、共通して、市販の鋼板用の防錆洗浄油を用いた。 The invention example uses the press device 10 (10MN hydraulic press device) provided (divided) with the second punch described in FIGS. 1 and 2 to 8 as the press device, and the steps a to c described above are performed. Using this, a stretch molding test was conducted. BHF was changed to 1000, 1300 and 1700 kN, respectively. In addition, the rust preventive cleaning oil for commercial steel plates was used for the lubricant in common.
各発明例(後述する発明例1、2)は、特徴的な工程a〜cを以下のような条件で行った。
a、第二のパンチ15は、プレス下死点での第一のパンチ11に対する相対的な位置に比べて、ダイス22側に予め30mmだけ変位させておいた。そして、第一のパンチ11とダイス22との近接による成形開始の前に、予め、この第二のパンチ15を、板30に対し、第二のパンチ15の余肉形成面16、17の各接触点2箇所で、接触させた。即ち、第二のパンチ15の余肉形成面16、17と、ダイス22の余肉形成面22b、22cとで、板30の各余肉部(前記非接触外周相当部位35、36)を接触させ、パネル中央部の稜線部2に相当する部位32に対し、周囲から張力を与えた。
b、次に、第一のパンチ11とダイス22との成形の進行に伴う、互いの近接に対して、第二のパンチ15の板30との接触状態は保持したまま、第二のパンチと前記ダイスの余肉形成面との間隔を30mmに保持すべく、下死点上60〜30mmの間、第二のパンチを下降(変位)させた。
c、更に、下死点上30mmの時点において、第二のパンチ15がプレス下死点位置に達し、第一のパンチ11のプレス下死点近傍にて、第二のパンチ15とダイス22の余肉形成面22b、22cとで、板30の各余肉部(前記非接触外周相当部位35、36)の成形を行った。
Each invention example (invention examples 1 and 2 to be described later) performed characteristic steps a to c under the following conditions.
a, The
b. Next, the
c. Furthermore, at the point of 30 mm above the bottom dead center, the
比較のために、第2のパンチの移動タイミングのみ変化させ、下死点上30mm時点まで、第2のパンチ15を移動させず、この時点で余肉部35、36を形成した後、第1のパンチ11により、製品部を形成する条件でも成形を行った。この成形結果を、従来例として、後述する図9、10、11に、発明例と比較して示す。この従来例の成形条件では、成形途中の段階で、第2のパンチ15により、前記した図13、14のように、板余肉部(前記非接触外周部位)35、36をほぼ挟持して成形したことになる。
For comparison, only the movement timing of the second punch is changed, and the
(変形形態の差)
成形中の板(パネル)の変形形態(パネル成形品のしわ発生状況)を図9に示す。図9は、下死点上30mmにおける変形形状であり、上段が従来例、中段が発明例1、下段が発明例2を示す。中段に示す発明例1は、第2のパンチ15を前記した図12と上記bの工程(第二のパンチ15の板30との接触状態は保持したまま、第二のパンチと前記ダイスの余肉形成面との間隔を保持すべく第二のパンチを下降させる)を下死点上60mmから行った。また、下段に示す発明例2は、この第前記した図12と上記bの工程とを、発明例1よりも遅れて、下死点上30mmから行った。
(Difference in deformation)
FIG. 9 shows a deformed form of the plate (panel) being molded (wrinkle generation state of the panel molded product). FIG. 9 shows a deformed shape at a top dead center of 30 mm. The upper row shows a conventional example, the middle row shows Invention Example 1, and the lower row shows Invention Example 2. Inventive example 1 shown in the middle stage shows the
成形途中の段階で、第2のパンチ15により、前記図13、14のように、板余肉部35、36をほぼ挟持して成形した従来例では、図9上段の通り、成形途中の段階で、パネル成形品高さの高い中央部の稜線部(図15の2相当)周辺から、周縁の余肉部に向かい、放射状に多数のしわが発生していた。これに対して、発明例1、2では、いずれも、従来例に比べてしわが抑制されていることがわかる。更に、最終パネル成形品表面の平滑性や稜線部のキャラクタラインを含めた形状精度にも優れている。なお、第2のパンチ15の移動タイミングの差を比較すると、下死点上60mmから、前記した図12と上記bの工程にて、第2のパンチ15を動かした方が、製品頂点近傍に生じる肉余しわの発生が小さくなっている。したがって、第2のパンチ15により、成形途中の段階で完全に素材30を挟持するよりも、ある程度クリアランスを設けた状態で成形を進行させ、下死点近傍で余肉部を形成する方が、しわ抑制のためにはより望ましいことが裏付けられる。
In the conventional example in which the
(しわ高さ)
この発明例、従来例の成形品パネルの、最もしわ高さが大きくなる曲面部3の周縁部(図15)におけるしわ高さを、成形パネルの三次元形状測定機により測定した結果を図10(a)、(b)、(c)に各々示す。図10(b)、(c)における横軸Xと縦軸Zとは、図10(a)の成形パネル(前記図9の成形パネル)上に図示する通り、横軸Xは成形パネル周縁部からしわに直交する方向への距離、縦軸Zは面直方向の高さを各々示す。図10(b)はBHFが1300kNと比較的小さい場合、図10(c)はBHFが1700kNと比較的大きい場合を示す。図10(b)、(c)において、薄く太い線が従来例、細い実線が発明例1、太く濃い実線が発明例2である。これら図10(b)の同一BHF条件で比較すると、縦軸Zの高さが示すしわ高さは、発明例1、2では、従来例の1/2まで減少させていることが分かる。また、図10(c)のように、BHFを1700kNと大きくすると、特に発明例1では、明確な凹凸(しわ)が確認できない程度にまで、しわ高さを減少させていることが分かる。なお、前記図15で説明した、通常の、第二のパンチを設けない、一体型パンチ11を用いたプレス装置を用いた例(従来例)では、本試験評価における上記従来例(比較例)よりも、もっとしわ高さが高くなる。
(Wrinkle height)
FIG. 10 shows the result of measuring the wrinkle height at the peripheral edge portion (FIG. 15) of the
(板厚減少率)
この発明例、従来例の成形品パネルの、最も板厚減少が大きくなる曲面部3、4(図15)の、各2か所における最大板厚減少率(元の板厚に対する板厚減少率)を求めた。結果を図11に示す。図11において、横軸における測定位置1〜4は、図11の左上に図示する成形パネル(前記図9の成形パネルであって、図5でいう曲面部3、4に相当)上に図示する○印の測定位置(各々矢印で番号を付与)に各々対応する。また、図11において縦軸は板厚減少率を示し、黒塗りの棒グラフが従来例、斜線入りの棒グラフが発明例1である。この図11から分かる通り、BHFが1000kNでは、従来例よりも発明例の方が板厚減少率がむしろ若干大きい。これは、前記した本発明のa〜cの工程が成形品パネルに対して効いていることの証明であって、成形品パネルの張り剛性を向上させていることが分かる。なお、このレベルの板厚減少率は、アルミニウム合金製トランクリッドアウタパネルの張出成形における、割れが発生しやすくなる上限の板厚減少率の20%よりも著しく小さく、全く許容範囲内である。
(Thickness reduction rate)
The maximum thickness reduction rate at each of the two portions of the
これらの実施例から、本発明成形方法の、難成形パネルを成形するに際してのしわを抑制する効果が裏付けられる。なお、本実施例では、成形が比較的難しい6000系について、成形性向上効果を裏付けている。この結果、6000系と同等以下の成形性を有する3000系か、あるいは比較的成形しやすい5000系などのAl合金板に適用された場合にも、成形性は確実に向上する。これらAl合金は合金組成や調質 (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異なる。ただ、このような機械的性質の相違によって、前記したしわの発生の程度は異なるものの、しわの発生機構自体は、これら機械的性質によらず、共通している。したがって、このようなしわの発生機構に対して、本発明のしわ抑制機構も、共通して効果を発揮する。 From these Examples, the effect of suppressing wrinkles when molding a difficult-to-form panel by the molding method of the present invention is supported. In addition, in a present Example, the moldability improvement effect is supported about 6000 type | system | group with comparatively difficult shaping | molding. As a result, even when applied to an Al alloy plate of 3000 series having a formability equal to or less than that of the 6000 series or 5000 series, which is relatively easy to form, the formability is reliably improved. These Al alloys have different mechanical properties such as tensile strength, yield strength and elongation depending on the alloy composition and tempering (heat treatment) conditions. However, although the degree of wrinkle generation is different depending on the difference in mechanical properties, the wrinkle generation mechanism itself is common regardless of these mechanical properties. Therefore, the wrinkle suppression mechanism of the present invention is also effective in common with such a wrinkle generation mechanism.
本発明によれば、トランクリッドアウタパネルなどの自動車車体アウタパネルであって、前記非接触外周部位を有し、成形が難しい形状の大型パネルを成形可能とする、アルミニウム合金板のプレス成形方法を提供することができる。このため、自動車などのアウタパネル成形品用途に、成形素材としてのアルミニウム合金板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。 According to the present invention, there is provided a press forming method of an aluminum alloy plate, which is an automobile body outer panel such as a trunk lid outer panel, and which can form a large-sized panel having the non-contact outer peripheral portion and having a shape difficult to form. be able to. For this reason, the use of an aluminum alloy plate as a forming material is greatly expanded for use in an outer panel molded product such as an automobile, and the industrial value is great.
1:トランクリッドアウタパネル、2:稜線部、3、4:平面部、
5、6:成形品パネルの非接触外周部位(成形品パネルの余肉部)、
10:プレス装置、11:第一のパンチ、12:パンチ稜線部、
13、14:パンチ平面部、15:第二の分割パンチ、
16、17:余肉形成面、18:ガススプリング、19、26:余肉形成部、
20:ブランクホルダー、21:ボルスタ、22:ダイス、
23、24:しわ押さえ面、25:クッションピン、30:板、
31:板の最周縁部、32:板の稜線部2相当部位、
33、34:板の平面部3、4相当部位、
35、36:板の非接触外周部位(板の余肉部)、
1: Trunk lid outer panel, 2: Ridge part, 3, 4: Plane part,
5, 6: Non-contact outer peripheral part of the molded product panel (remaining part of the molded product panel),
10: Press device, 11: First punch, 12: Punch ridge line part,
13, 14: punch plane portion, 15: second divided punch,
16, 17: surplus forming surface, 18: gas spring, 19, 26: surplus forming portion,
20: Blank holder, 21: Bolster, 22: Dice,
23, 24: Wrinkle holding surface, 25: Cushion pin, 30: Plate,
31: The outermost peripheral part of a board, 32: The
33, 34:
35, 36: non-contact outer peripheral portion of the plate (the surplus portion of the plate),
Claims (3)
a、先ず、第二のパンチを、プレス下死点での第一のパンチに対する相対的な位置に比べて、前記ダイス側に予め変位させておき、この第二のパンチをアルミニウム合金板における前記非接触外周相当部位と接触させた状態で、第一のパンチと前記ダイスとによる前記パネル中央部に相当するアルミニウム合金板の成形を行う。
b、次に、このaの成形の進行に伴う、第一のパンチと前記ダイスとの互いの近接に対して、第二のパンチと前記非接触外周相当部位との前記接触状態は保持したまま、第二のパンチと前記ダイスの余肉形成面との間隔を保持すべく、第二のパンチを変位させる。
c、更に、このbの成形の進行に伴い、第一のパンチがプレス下死点での位置に達する前に、第二のパンチがプレス下死点での位置に予め達するように、第二のパンチを前記ダイス側に変位させて、第一のパンチのプレス下死点近傍にて、この第二のパンチと前記ダイスの余肉形成面とで、前記非接触外周相当部位の成形を行う。 A method of press-molding an aluminum alloy plate on a molded product panel having a non-contact outer peripheral portion that does not come into contact with the punch that molds the central portion of the panel to the vicinity of the bottom dead center of the punch, A first punch that molds the central portion, a second punch that can be separately displaced with respect to the first punch, and that molds a surplus portion provided outside the non-contact outer peripheral portion, and corresponds to these. A die having a shape is provided, and the blank holder provided on the outer peripheral portion of the second punch sandwiches the outer peripheral portion of the aluminum alloy plate. Then, the first and second punches are relatively connected to the die. The first and second punches are interlocked with each other, and the following steps a to c are sequentially performed when the aluminum alloy plate is press-formed. Press molding method of the plate.
a. First, the second punch is preliminarily displaced to the die side as compared to the relative position with respect to the first punch at the press bottom dead center. An aluminum alloy plate corresponding to the center portion of the panel is formed by the first punch and the die while being in contact with the non-contact outer peripheral equivalent portion.
b, Next, the contact state between the second punch and the non-contact outer peripheral portion is maintained with respect to the proximity of the first punch and the die as the molding of a proceeds. The second punch is displaced so as to maintain the distance between the second punch and the surplus surface of the die.
c, and with the progress of the molding of b, the second punch reaches the position at the press bottom dead center before the first punch reaches the position at the press bottom dead center. The punch is displaced to the die side, and the non-contact outer peripheral portion is formed by the second punch and the surplus surface of the die in the vicinity of the press bottom dead center of the first punch. .
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