JP2013244512A - 閉断面構造体の成形方法及び閉断面構造体の成形装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】プレス成形の第1工程で、加工材1に対して長手方向及び幅方向に最終の閉断面形状で要求される曲率形状に成形するとともに、最終の閉断面形状で曲げ線となる位置に曲げ誘導線Gを付与する。次の第2工程で、第1工程で成形した加工材に対し、底部2,3を板厚方向からポンチ15とパッド16で挟み込み、一対のダイス17の間にポンチを押し込むことで、左右の側壁部が近づく方向に曲げ成形する。次に第3工程で、第2工程で成形した加工材の底部の上に、最終の閉断面形状と同一外周形状のプラグ20を配置し、底部及び左右の側壁部をプラグの外周に押し当てることで曲げ誘導線を境界として底部及び左右の側壁部を曲げ成形する。
【選択図】 図5
Description
特許文献1に記載の技術は、金属平板をプレス成形することで、断面平坦な連結部の両端から一対の閉断面構造体半部を立ち上がらせてなる半成品を製作する工程と、両閉断面構造体半部の間に挿入した偏平ポンチにより連結部を内側から押圧して断面V字状の屈曲部に成形しながら両閉断面構造体半部を更に立ち上がらせる工程と、両閉断面構造体半部間から偏平ポンチを引き上げた後、両閉断面構造体半部の外端を相互に突き合わせて溶接する工程とを順次実行している。
このため、特許文献1の技術は、自動車構造部品、例えばフロントサイドメンバーなどに適用した場合に、成形性の点で課題がある。また仮にV字状屈曲部の先端にアールを付与したとすると、両閉断面構造体半部の立ち上がり量が小さくなり、次工程の溶接が困難となる。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、例えば自動車構造部品として適用される3次元の曲がり形状を有する閉断面構造体を、高精度に成形でき、生産コストを低減して製造することができる閉断面構造体の成形方法及び閉断面構造体成形用の成形装置を提供することを目的としている。
また、請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の閉断面構造体の成形方法において、前記底部及び前記左右の側壁部が曲がりを有する形状となるように前記曲げ誘導線が付与されていることを特徴とする。
また、請求項2記載の閉断面構造体の成形方法によると、第3工程で最終の閉断面形状に曲げ成形された加工材からプラグを容易に取り外すことができる。
また、請求項4記載の閉断面構造体の成形方法によると、底部及び左右の側壁部の境界部に形成した曲げ誘導線を、溝部の深さが加工材の板厚Tの0.05倍以上0.3倍以下であり、溝部の溝幅が0.2mm以上3.0mm以下としたことで、第3工程において曲げ誘導線に沿って底部及び左右の側壁部を高精度に曲げ成形することができる。
さらに、請求項5記載の閉断面構造体の成形装置によると、所定形状の閉断面構造体を容易に成形することができ、生産コストを大幅に低減することができる。
図1は、本発明に係る変則5角形状の閉断面形状を有する閉断面構造体を成形する途中の加工材1の形状を示すものであり、変則5角形状の2辺を構成する底部2、3と、変則5角形状の2辺を構成する左側壁部4,5と、変則5角形状の残りの1辺を構成する右側壁部6と、右側壁部6及び左側壁部5に連続して形成され、互いに突き合わされる一対のフランジ部7,8とが長手方向に延在している。
そして、底部2、3、左側壁部4,5、右側壁部6及びフランジ部7,8は、長手方向をY軸方向、幅方向をX軸方向及びY軸とX軸を含む面に直交した方向をZ軸方向とした三次元座標軸上において、Y軸方向、X軸方向及びZ軸方向に曲率を有した形状で(3次元の曲がり形状を有して)成形されている。
閉断面構造体を成形する成形装置は、加工材プレス用金型、曲げ加工用金型、及びヘミングプレス装置(最終閉断面曲げ加工用金型)で構成されている。
図2(b)は、加工材プレス用金型を示す図であり、上型10及び下型11で構成されている。
上型10の下方を向くプレス成形面及び下型11の上方を向くプレス成形面は、互いに倣った形状に形成されており、上型10及び下型11のプレス成形面の間に、図2(a)で示す平板状の加工材1を配置して下型11に向けて上型10を差し込むことで、プレス成形が行われる。
曲げ誘導線Gは、図3(b)に示すように、溝部12の深さFが加工材1の板厚Tの0.05倍以上0.3倍以下であり、溝部12の溝幅Hが0.2mm以上3.0mm以下となるように形成されている。
また、図4(a)は、曲げ加工用金型を示す図であり、第1ポンチ15、パッド16及び一対のダイス17で構成されている。
第1ポンチ15の押込部分の断面形状、つまり下端部の断面形状は、閉断面構造体の底部2、3と同一形状となっている。
一対のダイス17は、底部2、3の幅に応じた間隔を開けて対向する。
さらに、図5(a)は、ヘミングプレス装置を示す図であり、閉断面構造体の形状と同一外周形状(最終の閉断面形状)であるプラグ20と、プラグ20の上側に配置した第2ポンチ21と、プラグ20の下側に配置した支持パッド22と、プラグ20の幅方向外側に配置された一対の押圧カム23,24とを備えている。
第2ポンチ21は、加工材1の長手方向と略同一長さの長尺部材であり、油圧アクチュエータ25の動作により上下方向に移動する。また、一対の押圧カム23,24も、加工材1の長手方向と略同一長さの長尺部材であり、油圧アクチュエータ25の動作に連動するカム駆動機構26が連結されている。そして、カム駆動機構26は、一対の押圧カム23,24をプラグ20に近接する押し込み位置まで移動させる、或いはプラグ20から離間する待機位置まで移動させる。
一方の押圧カム23のプラグ20に対向する押し込み面は、閉断面構造体の左側壁部4,5と同一形状の3次元の曲がり形状を有して形成されている。
そして、第2ポンチ21には、その下端面の幅方向中央にスリット溝27が形成されているとともに、スリット溝27の開口周縁に挿入ガイド面28が形成されている。
ここで、本発明に係る最終閉断面曲げ加工用金型が、プラグ20、支持パッド22及び一対の押圧カム23,24に相当し、本発明に係る第2工程及び曲げ加工用金型のポンチが第1ポンチ15に相当している。
次に、上記構成の加工材プレス用金型、曲げ加工用金型、及び閉断面・ヘミングプレス装置を使用した閉断面構造体の成形方法について説明する。
(第1工程)
図2(a)で示す平板状の加工材1を、図2(b)に示すように、加工材プレス用金型の上型10及び下型11のプレス成形面の間に配置し、下型11に向けて上型10を差し込むことでプレス成形を行う。
次に、図4(a)に示すように、上述したプレス成形後の加工材1の底部2,3を第1ポンチ15及びパッド16で挟み込んで挟持する。
続いて、第1ポンチ15及びパッド16で底部2,3を挟持した状態で、第1ポンチ15を一対のダイス17間に下死点まで差し込む。
そして、図4(b)に示すように、第1ポンチ15及びパッド16に挟み込まれた加工材1を一対のダイス17の間に押し込むことで、左側壁部4,5と右側壁部6とが近づく方向に曲げ線B4を境界として曲げ成形する。
次に、上述した曲げ成形した加工材1の長手方向の両端部にプラグ20を配置する。そして、図5(a)に示すように、プラグ20を長手方向の両端部に配置した加工材1の底部2,3を支持パッド22の支持面上に載せる。このとき、待機位置にある一対の押圧カム23,24の押し込み面は、加工材1の左側壁部5及び右側壁部6の外周に当接させておく。
そして、油圧アクチュエータ25の駆動により第2ポンチ21を最下点まで下降させていくと、加工材1の一対のフランジ部7,8の先端部が第2ポンチ21の挿入ガイド面28に沿ってスリット溝27側へ移動していく。
以上のように、平板状の加工材1の少なくとも底部2,3、左右の側壁部4,5,6の長手方向に沿った境界部位置にそれぞれ曲げ線B2〜B5を形成する線長調整を行うとともに、これら底部2,3、左右の側壁部4,5,6の最終の閉断面形状で曲げ線となる位置に曲げ誘導線Gを付与するプレス成形を行う第1工程を行い、次いで、左側壁部4,5及び右側壁部6が近づく方向に曲げ線B4を曲げ成形する第2工程を行った後、この第2工程で形成した加工材1の長手方向の端部に、最終の閉断面形状と同一外周形状のプラグ20を配置し、底部2,3及び左右の側壁部4,5,6をプラグ20の外周に押し当てることで曲げ誘導線Gを境界として底部2,3及び左右の側壁部4,5,6を曲げ成形することで、閉断面構造体を構成する底部2,3及び左右の側壁部4,5,6を、簡単且つ高精度に成形することができる。
ここで、第1工程において、底部2,3、左側壁部4,5、右側壁部6、一対のフランジ部7,8の境界部に形成した曲げ誘導線Gは、図3(b)で示したように、溝部12の深さFが加工材1の板厚Tの0.05倍以上0.3倍以下であり、溝部12の溝幅Hが0.2mm以上3.0mm以下としている。
したがって、本実施形態のように、底部2,3、左側壁部4,5、右側壁部6、一対のフランジ部7,8の境界部に形成した曲げ誘導線Gを、溝部12の深さFが加工材1の板厚Tの0.05倍以上0.3倍以下であり、溝部12の溝幅Hが0.2mm以上3.0mm以下としたことで、第3工程において曲げ誘導線Gに沿って底部2,3及び左右の側壁部4,5,6を高精度に曲げ成形することができる。
ここで、本実施形態の平板状の加工材1を閉断面構造体に成形する方法は、閉断面の形状は上述したものに限定されず、他の色々な形状に成形する場合であっても適用可能である。
ここで、本発明の効果を確認するために、本実施例と比較例とを示す。
本実施例及び比較例は、次のような諸元の材料を加工材としている。
使用鋼板:980MPa級冷延鋼板
板厚:1.6mm
引張強度:1005MPa
降伏強度:680MPa
全伸び:17%
上記の引張特性は、圧延垂直方向から採取したJIS5号試験片を用いて、JISZ2241に準拠して測定した特性値である。
比較例1では、第1工程、第2工程は成形可能であるが、第3工程では、成形できない。つまり、この図8で成形された閉断面構造体は、底部2,3及び左右の側壁部4,5,6を内側から支持する部材(プラグ20)が存在しないので、底部2,3及び左右の側壁部4,5,6は曲げ誘導線Gを境界として曲げ成形されず、3次元の曲がり形状の閉断面構造体を高精度に成形することができない。
Claims (5)
- 平板状の加工材を長手方向に延在する複数の曲げ線となる位置で曲げて、前記加工材の幅方向中央部側に形成される底部と、この底部の幅方向両側に位置する左右の側壁部とを備えた閉断面構造体に成形する方法であって、
プレス成形により、前記加工材に対して長手方向及び幅方向に最終の閉断面形状で要求される曲率形状に成形するとともに、最終の閉断面形状で曲げ線となる位置に曲げ誘導線を付与する第1工程と、
前記第1工程で成形した前記加工材に対し、前記底部を板厚方向からポンチとパッドで挟み込み、一対のダイスの間に前記ポンチを押し込むことで、前記左右の側壁部が近づく方向に曲げ成形する第2工程と、
前記第2工程で成形した前記加工材の前記底部の上に、前記最終の閉断面形状と同一外周形状のプラグを配置した状態で、前記底部及び前記左右の側壁部を前記プラグの外周に押し当てることで前記曲げ誘導線を境界として前記底部及び前記左右の側壁部を曲げ成形する第3工程と、
を備えたことを特徴とする閉断面構造体の成形方法。 - 第3工程において、前記加工材の長手方向の端部における前記底部の上に、前記プラグを配置したことを特徴とする請求項1記載の閉断面構造体の成形方法。
- 前記底部及び前記左右の側壁部が曲がりを有する形状となるように、前記曲げ誘導線を付与することを特徴とする請求項1又は2記載の閉断面構造体の成形方法。
- 前記曲げ誘導線は、前記加工材の一方の面に溝部が形成され、この溝部に対応する他方の面に凸部が形成された部位であり、前記溝部の深さが、板厚の0.05倍以上0.3倍以下であり、前記溝部の溝幅が、0.2mm以上3.0mm以下であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の閉断面構造体の成形方法。
- 平板状の加工材を長手方向に延在する複数の曲げ線となる位置で曲げ、前記加工材の幅方向中央部側に形成される底部と、この底部の幅方向両側に位置する左右の側壁部とを備えた閉断面構造体に成形する装置であって、
前記加工材に対して長手方向及び幅方向に最終の閉断面形状で要求される曲率形状に成形し、且つ最終の閉断面形状で曲げ線となる位置に曲げ誘導線を付与するように、前記平板状の加工材をプレス成形する上型及び下型を備えたプレス用金型と、
前記プレス用金型で成形した前記加工材に対し、前記底部を板厚方向からポンチとパッドで挟み込み、一対のダイスの間に前記ポンチを押し込むことで、前記左右の側壁部が近づく方向に曲げ成形する曲げ加工用金型と、
前記最終の閉断面形状と同一外周形状に形成され、前記曲げ加工用金型で成形した前記加工材の前記底部の上に配置されるプラグと、前記加工材の底部を支持する支持パッド及び前記プラグの幅方向外側に配置された一対の押圧カムとを備え、前記支持パッド及び前記一対の押圧カムで前記底部及び前記左右の側壁部を前記プラグの外周に押し当てることで前記曲げ誘導線を境界として前記底部及び前記左右の側壁部を曲げ成形する最終閉断面曲げ加工用金型と、
を備えることを特徴とする閉断面構造体の成形装置。
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