JP4158028B2

JP4158028B2 - Metal plate pressing tool and processing method

Info

Publication number: JP4158028B2
Application number: JP2003112347A
Authority: JP
Inventors: 亮伸石渡; 修近藤; 良清玉井; 隆明比良
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2003-04-17
Filing date: 2003-04-17
Publication date: 2008-10-01
Anticipated expiration: 2023-04-17
Also published as: JP2004314132A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属板を断面ハット形状に成形するプレス加工方法および加工工具に関する技術であり、特に成形体の形状凍結性を改善する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車車体重量の軽減を図るため、素材として従来材より板厚が薄い高張力鋼板とか、比重が小さいアルミニウム合金板などが使用されるようになった。これらの素材は、プレス加工によって様々な部品に成形されるが、従来材に比べて強度が大きいか、またはヤング率（縦弾性係数）が小さい性質を有するために、形状凍結性が劣り、目標形状を得難い場合がある。
【０００３】
例えば、図７（ａ）に示すような断面ハット形状の部品11をプレス加工によって得る場合には、図７（ｂ）に示す通り、目標とする二点鎖線の形状であるべきところ、プレス加工を受けた成形体を加工工具から取り出すと、実線に示すような形状を呈することがある。これがプレス加工における形状凍結不良である。
形状凍結不良は、ハット頭部12と壁部13を繋ぐコーナー部におけるスプリングバックと、壁部13での反りに起因して生じることが知られている。図７（ａ）、（ｂ）中、符号14はフランジ部であり、符号15は部品のダイ肩部である。
【０００４】
断面ハット形状の部品11を得るには、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、ポンチ101 とダイス102 としわ押さえ103 を備えた加工工具を用い、金属板 104を絞り曲げ加工により断面ハット形状に成形するのが一般的である。絞り曲げ加工は、ダイス102 としわ押さえ103 により金属板 104の幅方向両端部を押圧し、ポンチ101 を金属板 104の幅方向中央部に押し込んでダイス102 内に挿入することにより行われる。その際、金属板104 は、ダイスの肩部105 の入口で曲げ加工を、ダイス肩部105 の出口で曲げ戻し加工を受けながらダイス102 内に導入され、所定の高さまでポンチで押し込まれることにより成形がなされる。その結果、加工工具に拘束された状態で目標とする形状に成形される。プレス加工を受けた成形体の形状がそのまま凍結されれば問題はないが、実際には、曲げ、曲げ戻し加工により生じた曲げモーメントのために、プレス加工後の成形体を加工工具から取り外すと、曲げモーメントがゼロになるように弾性変形する。
【０００５】
このプレス加工により生じた曲げモーメントが形状凍結不良の原因であり、素材の強度が大きいほど曲げモーメントが大きく、また曲げモーメントによって生じる弾性変形量はヤング率が小さいほど大きく、さらに素材板厚が薄いほど弾性変形量が大きくなるから、曲げモーメントを小さくすることが形状凍結性を向上させるうえで重要である。
【０００６】
ところで、ハット頭部12と壁部13を繋ぐコーナー部におけるスプリングバックに関しては、プレス加工における成形ストロークの最終工程において、曲げ加工を受けた金属板１の凸面側の少なくともその一部に所定深さの凹部を付与することにより十分小さくできることが知られている（特許文献１）。
あるいは、ハット頭部12と壁部13を繋ぐコーナー部におけるスプリングバックがそれほど大きくない場合には、スプリングバック後に所定の断面ハット形状になるように予め断面ハット形状を得るためのポンチ等の加工工具に見込みを入れておくことによりほぼ解決できることも公知である。
【０００７】
一方、壁部の反りに関しては、その解消が難しく、特に高張力鋼板等の強度が高い金属板素材やアルミニウム合金板等のヤング率の小さい金属板素材を使用した場合、断面ハット形状部品の寸法精度が悪化するという問題があった。
なお、壁部の反りを抑制する方法として、可動ダイを用いたプレス加工方法が知られている（特許文献２）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平8-174074号公報
【特許文献２】
特開平2000-271661 号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平2000-271661 号公報に記載のプレス加工方法は、ダイス内壁の異なる成形方向位置に二つの肩部を設け、その一方の肩部を可動ダイとする必要があるためにダイスの構造が複雑になる欠点があった。
本発明は、上記従来の問題点を解消することにあり、ダイスの構造をシンプルにでき、高張力鋼板等の強度が高い金属板素材やアルミニウム合金板等のヤング率の小さい金属板素材を使用した場合でも絞り曲げ加工により高精度な断面ハット形状部品を得ることができる加工工具および形状凍結性に優れた金属板のプレス加工方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下の通りである。
１．金属板を絞り曲げ加工により断面ハット形状に成形するための、ポンチとダイスとしわ押さえを備えた加工工具であって、前記ポンチは、頭部から順にポンチ頭部と、突出部が頭部側に形成され前記突出部より幅の狭い側壁が基部側に形成されたポンチ胴部と、前記ポンチ頭部を支持するポンチ首部を有し、該ポンチ首部が成形高さ方向に摺動自在に該ポンチ胴部内に装着され、前記ポンチ頭部と前記ポンチ胴部の突出部の間隔が成形高さ方向に可変とされてなることを特徴とする加工工具。
２．上記１．に記載の加工工具を用い、金属板を絞り曲げ加工により断面ハット形状に成形するに際し、前記金属板の幅方向両端部を前記ダイスとしわ押さえにより前記金属板の板厚方向に押圧し、ポンチ頭部とポンチ胴部の突出部とを接近させた状態で、前記ポンチを前記金属板の幅方向中央部に押し込んでダイス内に挿入し、前記ポンチによりダイス内に導入された金属板にオーバーラン現象を生じさせ、その後、ポンチ頭部とポンチ胴部の突出部の間隔を開き、ポンチ胴部の突出部によりオーバーラン後の金属板に逆曲げ加工を行うことを特徴とする金属板のプレス加工方法。
３．前記金属板に逆曲げ加工を行うに際し、前記ポンチを、一旦、ポンチ頭部が成形高さの途中位置に到達するまで前記ダイス内に挿入し、次いで、ポンチ胴部の突出部を成形高さの途中位置に静止させたまま、ポンチ頭部を成形高さ位置に到達させることを特徴とする上記２．に記載の金属板のプレス加工方法。
４．前記金属板に逆曲げ加工を行うに際し、前記ポンチを、一旦、ポンチ頭部が成形高さ位置に到達するまで前記ダイス内に挿入し、次いで、ポンチ頭部を成形高さ位置に静止させたまま、ポンチ胴部の突出部を前記ダイス内から引き出すことを特徴とする上記２．に記載の金属板のプレス加工方法。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係るプレス加工方法について、図１〜３を用いて説明する。
図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態に係るプレス加工方法の成形過程を示す縦断面模式図であり、図２（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係るプレス加工方法の要部を示す縦断面図である。また、図３は、本発明に用いて好適なポンチ１の概略縦断面図である。
【００１２】
先ず、本発明の実施の形態に係るプレス加工方法に用いた加工工具について述べる。加工工具としては、図１および図３に示すようなポンチ１、ダイス２およびしわ押さえ３を用いることができる。
本発明に用いて好適なポンチ１は、図３に示すように、頭部から順に金属板４をハット頭部形状に成形するためのポンチ頭部１Ａと、突出部８より幅の狭い側壁７が基部側に形成されたポンチ胴部１Ｃと、ポンチ頭部１Ａを支持するポンチ首部１Ｂを有し、ポンチ首部１Ｂが成形高さ方向に摺動自在にポンチ胴部１Ｃ内に装着され、ポンチ頭部１Ａとポンチ胴部１Ｃの突出部８の間隔が成形高さ方向に可変とされてなる。
【００１３】
上述したポンチ１、ダイス２およびしわ押さえ３を用いた場合には、絞り曲げ加工時、ポンチ１をダイス２内に挿入することにより、図２（ａ）に示すようにポンチ胴部１Ｃの側壁７とダイス内壁間の隙間に金属板４のオーバーラン現象が生じると共に、図２（ｂ）に示すように、オーバーラン後の金属板４にポンチ胴部１Ｃの突出部８により逆曲げ加工を行うことができる。図２（ａ）、（ｂ）中、Ｇ₁はポンチ胴部の側壁７とダイスの内壁間のクリアランスを、Ｇ₂はポンチ胴部の突出部８とダイスの内壁間のクリアランスをそれぞれ示し、Ｇ₁＞Ｇ₂の関係となっている。
【００１４】
ところで、図２（ａ）には金属板４のオーバーラン現象を示し、一方、図２（ｂ）には、オーバーラン後の金属板４をポンチ胴部の突出部８に接触させ、オーバーランにより生じた曲げ方向と反対方向に曲げ加工を行っている。すなわち逆曲げ加工を行っている状態を示した。ここでオーバーラン現象とは、金属板４の強度が高い場合等に発生する現象で、金属板４がダイス２の肩２Ａになじまず、金属板４の曲率半径がダイス２の肩半径よりも大きくなる現象である。このようなオーバーラン現象は、ダイス２の肩半径が小さく、押圧力が低い場合に顕著に生じる。
【００１５】
またここで、図１（ａ）〜（ｃ）では、ダイス２が図示しないプレス装置の上部に昇降可能に設置され、一方、ポンチ胴部１Ｃの基部側がプレス装置の下部に固定されている。ダイス２としわ押さえ３は、金属板４を絞り曲げ加工により断面ハット形状に成形するに際し、金属板４の幅方向両端部を金属板４の板厚方向に押圧しつつ、ダイス２の下降に伴って、しわ押さえ３が下降する。その際、しわ押さえ３は、ロッド３Ａを介して図示しない油圧シリンダーに接続され、押圧力を付与可能とされている。押圧力は、油圧シリンダー内の油圧の圧力を調整する圧力調整弁により、割れやしわ等の成形不良を発生することなく絞り曲げ加工により金属板４を断面ハット形状に成形できる適宜な値に設定することができる。ポンチ頭部１Ａを支持するポンチ首部１Ｂは、プレス装置に設置された状態で金属板４を絞り曲げ加工により断面ハット形状に成形するに際してポンチ頭部１Ａとポンチ胴部の突出部８を接近させた状態からポンチ頭部１Ａとポンチ胴部の突出部８の間隔αを開くことができる。
【００１６】
次いで、本発明の実施の形態に係るプレス加工方法について図１（ａ）〜（ｃ）および図２（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。
但し、図１（ａ）、（ｂ）中、矢印５はダイス２の移動方向を示し、矢印６は、ポンチ頭部１Ａとポンチ胴部の突出部８の間隔を変える際の、ポンチ頭部１Ａを支持するポンチ首部１Ｂの移動方向を示す。また、図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図１（ｃ）の要部縦断面図であり、図２（ａ）には、ポンチ胴部１Ｃの側壁７とダイス内壁間の隙間に生じた金属板４のオーバーラン現象を示し、一方、図２（ｂ）には、オーバーラン後の金属板４がポンチ胴部１Ｃの突出部８によりダイス肩部とは逆方向の曲げ加工、すなわち逆曲げ加工を受けている状態を示した。
【００１７】
本発明の実施の形態に係るプレス加工方法は、金属板４を絞り曲げ加工により断面ハット形状に成形するに際し、金属板４の幅方向両端部をダイス２としわ押さえ３により押圧すると共にポンチ頭部１Ａとポンチ胴部の突出部８とを接近させた状態で、ポンチ１を金属板４の幅方向中央部に押し込んでダイス２内に挿入し、ポンチ１によりダイス２内に導入された金属板４にオーバーラン現象を生じさせ、その後、ポンチ頭部１Ａとポンチ胴部の突出部８の間隔αを開き、ポンチ胴部の突出部８によりオーバーラン後の金属板４に逆曲げ加工を行う。
【００１８】
金属板４の幅方向両端部を押圧する理由は、金属板４の幅方向両端部をダイス２としわ押さえ３により押圧しない場合には、ポンチ頭部１Ａとポンチ胴部の突出部８を接近させた状態で共にダイス２内に挿入するに際し、金属板４がダイス２の肩部により曲げ加工を受け、金属板４の幅方向両端部がダイフェース面から離れてしまうために部品のフランジ部となる部分を成形することができないからである。そこで、金属板４を絞り曲げ加工により断面ハット形状に成形するために、金属板４の幅方向両端部をダイス２としわ押さえ３により押圧する。
【００１９】
押圧力は、過大となると、金属板４にオーバーラン現象が生じないだけでなく、金属板４に割れが発生してしまうので、予め実験等により押圧力を決めておくのが望ましい。なお、ダイフェース面とは、金属板４を挟んでしわ押さえ３と対向するダイス２の面である。
また、ポンチ頭部１Ａとポンチ胴部の突出部８とを接近させた状態でポンチ１をダイス２内に挿入する理由は、ポンチ頭部１Ａとポンチ胴部の突出部８とが離隔した状態でポンチ１をダイス２内に挿入した場合、オーバーラン後の金属板４に逆曲げ加工を行うための成形高さ方向範囲が狭くなり、逆曲げ加工を施せない壁部がひろくなるためである。従って、ポンチ頭部１Ａとポンチ胴部の突出部８とを接触させ、その状態でポンチ１をダイス２内に挿入するのがオーバーラン後の金属板４に逆曲げ加工を行うための成形高さ方向範囲をより広くすることができ、壁反り発生を少なくできるので望ましい。
【００２０】
なお、オーバーラン後の金属板４に接触して逆曲げ加工を行っているポンチ胴部の突出部８の面は、図２（ｂ）に示すように、突出部８の最大幅部位置より基部側であり、この面は曲面とするのが部品の内面に引っ掻き疵を発生させないので好ましい。
このように、本発明の実施の形態に係るプレス加工方法においては、ポンチ１を金属板４の幅方向中央部に押し込んでダイス２内に挿入し、ポンチ１によりダイス２内に導入された金属板４にオーバーラン現象を生じさせ、その後、ポンチ頭部１Ａとポンチ胴部の突出部８の間隔αを開き、ポンチ胴部の突出部８によりオーバーラン後の金属板４に逆曲げ加工を行っているので、金属板４の残留応力の分布が緩和されるという作用により、図８に示すような従来のプレス成形方法に比べて、得られる金属板部品の壁部での反りを小さくすることができる。
【００２１】
本発明の実施の形態に係るプレス加工方法においては、適切な押圧力で金属板４の幅方向両端部を金属板の板厚方向に押圧しつつ、絞り曲げ加工により断面ハット形状にするに際し、逆曲げという作用を効果的に発揮させ、得られる金属板部品の壁部での反りをより小さくするには、ポンチ胴部の突出部８とダイス内壁間のクリアランスＧ₂は板厚の1.1 〜1.2 倍程度とするのが好ましい。但し、ポンチ胴部の側壁７とダイスの内壁間のクリアランスＧ₁および押圧力の適正値は、部品形状や用いる金属板素材の板厚、材質、およびプレス加工条件等に応じた予備実験等を行って決定することが好ましい。
【００２２】
上述した本発明の実施の形態に係るプレス加工方法においては、金属板４に逆曲げ加工を行うに際し、ポンチ１を、ポンチ頭部１Ａとポンチ胴部の突出部８を接近させた状態で一旦、ポンチ頭部１Ａが成形高さの途中位置に到達するまでダイス２内に挿入し、次いで、ポンチ胴部の突出部８を成形高さの途中位置に静止させたまま、ポンチ頭部１Ａを成形高さ位置に到達させることがプレス装置の動作を簡単にできるので好ましい。この場合、ポンチ頭部１Ａとポンチ胴部の突出部８を接近させた状態でポンチ１をダイス２内に挿入し、ポンチ胴部の突出部８を静止させる位置は、（ポンチ胴部の突出部８の最大幅箇所からダイスフェース面までの距離（mm））／（ダイス肩半径（mm））を０〜５とすることが好ましい。
【００２３】
この理由は、下記〔実施例２〕の結果からわかるように、（ポンチ胴部の突出部８の最大幅箇所からダイスフェース面までの距離（mm））／（ダイス肩半径（mm））を０未満とした場合、金属板４に適切な逆曲げ加工を施すことができず、得られる金属板部品の壁部の反りを十分小さくすることができない。一方、（ポンチ胴部の突出部８の最大幅箇所からダイスフェース面までの距離（mm））／（ダイス肩半径（mm））を５超えとした場合、ポンチ胴部の突出部８での逆曲げ半径が大きくなりすぎ、十分な逆曲げ効果が得られず、また逆曲げ加工を施す範囲である図１（ｃ）におけるαが過小となるからである。
【００２４】
但し、上述したプレス装置では、図１（ｃ）に示す成形過程で絞り曲げ加工が終了し、続いてダイス２を上昇させて、絞り曲げ加工により断面ハット形状に成形された金属板４の成形体を加工工具から取り出して金属板部品とする。その後、ポンチ首部１Ｂを下降させることにより、ポンチ頭部１Ａとポンチ胴部の突出部８とを接触させ、一回のプレス加工が完了する。
【００２５】
次のプレス加工を行うには、図１（ａ）に示すように金属板４の幅方向両端部をダイス２としわ押さえ３により押圧すると共にポンチ頭部とポンチ胴部の突出部８とを接近させた状態で絞り曲げ加工を開始する。
あるいは、上述した本発明の実施の形態に係るプレス加工方法においては、金属板４に逆曲げ加工行うに際し、ポンチ１を、ポンチ頭部１Ａとポンチ胴部の突出部８を接近させた状態で一旦、ポンチ頭部１Ａが成形高さ位置に到達するまでダイス２内に挿入し、次いで、ポンチ頭部１Ａを成形高さ位置に静止させたまま、ポンチ胴部の突出部８をダイス２内から引き出すようにするのも、プレス装置の動作を簡単にできるので好ましい。
【００２６】
この場合には、オーバーラン後の金属板４に逆曲げ加工を施す範囲を最大とすることができる。ここで、ポンチ１を、ポンチ頭部１Ａとポンチ胴部の突出部８を接近させた状態で一旦、ポンチ頭部１Ａが成形高さ位置に到達するまでダイス２内に挿入し、次いで、ポンチ頭部１Ａを成形高さ位置に静止させたまま、ポンチ胴部の突出部８をダイス２内から引き出すようにするには、図１に示したプレス装置ではプレス装置の動作が煩雑となるため、図１におけてポンチ首部113 を装置に固定し、ポンチ胴部１Ｃを昇降できる機構としたプレス装置により行うことができる。
【００２７】
【実施例】
〔実施例１〕図１、図３に示すポンチ１とダイス２としわ押さえ３を備えた加工工具を用い、金属板４を絞り曲げ加工により成形高さが70mmの断面ハット形状に成形した。その際、ポンチ頭部１Ａの厚み、すなわちポンチ頭部１Ａの頂面から首側の面までの成形高さ方向距離を10mmとし、ポンチ頭部１Ａの肩半径を５mmとした。ポンチ頭部１Ａの最大幅およびポンチ胴部１Ｃの最大幅は共に50mmとし、ポンチ胴部１Ｃの突出部８には、曲率半径が５mmの曲面を基部側に形成した。また、ポンチ胴部１Ｃの突出部８の厚みは10mmとした。また、ダイス２としては、ダイス肩半径を５mm、ダイスの内壁面間の間隔をポンチ頭部１Ａの最大幅およびポンチ胴部１Ｃの最大幅に対して、ポンチ１とダイス２との隙間が供試材板厚の1.1 〜1.2 倍としたものを用いた。ダイス２の内壁は、ストレートに形成し、ポンチ１、ダイス２およびしわ押さえ３は鋼製とした。
【００２８】
金属板４素材としては、引張強さが270MPa、590MPa、980MPaで、板厚が1.2 mmの鋼板と、板厚が1.2 mmの5000系のアルミニウム合金板（ヤング率：69GPa ＝7000kgf/mm²）の４種類を用い、絞り曲げ加工を、金属板の幅方向両端部をダイス２としわ押さえ３により押圧すると共にポンチ頭部とポンチ胴部の突出部８とを接触させた状態で（ポンチ胴部の突出部８の最大幅箇所からダイスフェース面までの距離（mm））／ダイス肩半径（mm））が２となる位置にまでポンチ１をダイス２内に挿入し、その位置にポンチ胴部の突出部８を静止させ、その後、ポンチ頭部１Ａが成形高さ位置に到達するまでポンチ頭部１Ａのみをダイス２内に挿入することにより行い、発明例１とした。但し、発明例１における絞り曲げ加工では、押圧力を12000 kNとした。
【００２９】
得られた断面ハット形状金属板部品の寸法精度を調べ、その結果を従来例の場合と比較して図４に示した。
従来例１としては、図８に示した加工工具を用い、発明例と同じ金属板素材を用い、成形高さを70mmとしてプレス加工を行った。なお、ポンチの幅を50mm、ポンチ肩半径を５mmとした。また、ダイスとしては、ポンチとダイスとの隙間が供試材板厚の1.1 倍とし、ダイスの肩部半径を５mmとした。ダイスの内壁はストレートに形成し、ポンチ、ダイス、しわ押さえの材質は発明例１と同じとした。絞り曲げ加工での押圧力は12000 kNとした。
【００３０】
ここで、金属板部品の寸法精度は、工具から図７（ｂ）に示す成形体を取り出した後、部品のダイ肩部の壁部側の終点、すなわち部品のダイ肩部の壁部側の曲げ留り部の内側間隔：Ｌ（mm）を測定し、寸法誤差（mm）＝（内側間隔測定値Ｌ（mm））−（ポンチ幅（50mm））として寸法誤差（口開き量）を求めた。
図４に示す寸法誤差の結果から、従来例Ｌの場合には寸法誤差が大きく、一方、発明例１の場合には、強度が高い金属板素材やヤング率の小さい金属板素材を使用した場合でも従来例１より金属板部品の寸法精度が良好であることがわかる。
〔実施例２〕上記実施例１に用いた加工工具を用い、引張強さが590MPaで板厚が1.2 mmの鋼板を絞り曲げ加工により断面ハット形状に成形した。
【００３１】
その際、絞り曲げ加工を、金属板の幅方向両端部をダイス２としわ押さえ３により押圧すると共にポンチ頭部とポンチ胴部の突出部８とを接触させた状態で（ポンチ胴部の突出部８の最大幅箇所からダイスフェース面までの距離（mm））／（ダイス肩半径（mm））が図５に示す位置になるようにポンチ１をダイス２内に挿入し、その位置にポンチ胴部の突出部８を静止させ、その後、ポンチ頭部１Ａが成形高さ位置に到達するまでポンチ頭部１Ａのみをダイス２内に挿入することにより行い、発明例２とした。なお、発明例２における押圧力は、実施例１と同じとした。また、金属板部品の寸法精度は、成形体を加工工具から取り出し、実施例１と同様にして測定した。
【００３２】
（ポンチ胴部の突出部８の最大幅箇所からダイスフェース面までの距離（mm））／（ダイス肩半径（mm））と金属板部品の寸法精度の関係を図５に示した。
図５に示す金属板部品の寸法精度から発明例２の場合には、（ポンチ胴部の突出部８の最大幅箇所からダイスフェース面までの距離（mm））／（ダイス肩半径（mm））が０〜５の範囲ではその範囲を外れた場合より格段と金属板部品の寸法精度が良好となる。
【００３３】
また、図５に示す結果から、（ポンチ胴部の突出部８の最大幅箇所からダイスフェース面までの距離（mm））／（ダイス肩半径（mm））＝７とした場合は、図４に示す引張強さが590MPaで板厚が1.2 mmの鋼板を成形した従来例１の場合と大差がなく、本発明の効果が小さくなってしまうため、（ポンチ胴部の突出部８の最大幅箇所からダイフェース面までの距離（mm））／（ダイス肩半径（mm））は０〜５の範囲とすることが好ましい。
〔実施例３〕上記実施例１に用いた加工工具を用い、実施例１と同様な金属板素材を絞り曲げ加工により断面ハット形状に成形した。その際、絞り曲げ加工を、金属板の幅方向両端部をダイス２としわ押さえ３により押圧すると共にポンチ頭部とポンチ胴部の突出部８とを接触させた状態でポンチ１をポンチ頭部が成形高さ位置に到達するまでダイス内に挿入し、その後、ポンチ頭部を成形高さ位置に位置させたまま、ポンチ胴部を降下させポンチ胴部の突出部８をダイス内より引き出すことにより逆曲げ加工を行い発明例３とした。
【００３４】
発明例３により得られた金属板部品の寸法精度を実施例１と同様に測定し、その結果を図６に示した。従来例２は、上述した実施例１における従来例２を再掲した。
図６に示す寸法誤差の結果から、発明例３の場合には、強度が高い金属板素材やヤング率の小さい金属板素材を使用した場合でも従来例１より金属板部品の寸法精度が良好であることがわかる。また、図６に示す発明例３の寸法誤差と、図４に示す発明例１の寸法誤差とを比較することにより、発明例３のプレス成形方法によれば、発明例１の場合より金属板部品の寸法精度をより良好にできることがわかる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、ダイスの構造をシンプルにでき、高張力鋼板等の強度が高い金属板素材やアルミニウム合金板等のヤング率の小さい金属板素材を使用した場合でも壁部の反りを小さくすることができ、絞り曲げ加工により高精度な断面ハット形状部品を得ることができる。この結果、高寸法精度でかつ高剛性のハット形状部品を得ることができ、この部品を自動車の構造部材として使用することにより構造部材の組み立てが容易に行え、耐衝突性能に優れた自動車とすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係るプレス加工方法の成形過程を示す説明図である。
【図２】図２（ａ）、（ｂ）は、本発明に係るプレス加工方法の要部を示す縦断面図である。
【図３】図３は、本発明に用いて好適なポンチの概略縦断面図である。
【図４】図４は、本発明のプレス加工方法により成形した金属板部品の寸法精度を従来例と比較して示すグラフである。
【図５】図５は、本発明のプレス加工方法における好適範囲を示すグラフである。
【図６】図６は、本発明のプレス加工方法により成形した金属板部品の寸法精度を従来例と比較して示す他のグラフである。
【図７】図７は、ハット状金属板部品の一例を示す（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。
【図８】図８（ａ）、（ｂ）は、従来のプレス加工方法の説明図である。
【符号の説明】
１ポンチ
１Ａポンチ頭部
１Ｂポンチ首部
１Ｃポンチ胴部
２ダイス
３しわ押さえ
４金属板
５ダイス２の移動方向を示す矢印
６ポンチ首部１Ｂの移動方向を示す矢印
７ポンチ胴部の側壁
８ポンチ胴部の突出部
α ポンチ頭部１Ａとポンチ胴部の突出部８の間隔
Ｇ₁ ポンチ胴部の側壁７とダイスの内壁間のクリアランス
Ｇ₂ ポンチ胴部の突出部８とダイスの内壁間のクリアランス
11 ハット形状金属板部品
12 ハット頭部
13 壁部
14 フランジ部
15 ダイ肩部
１０１ポンチ
１０２ダイス
１０３しわ押さえ
１０４金属板
１０５ダイスの肩部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a press working method and a working tool for forming a metal plate into a cross-sectional hat shape, and more particularly to a technique for improving the shape freezing property of a formed body.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in order to reduce the weight of an automobile body, a high-tensile steel plate having a thinner plate thickness than a conventional material or an aluminum alloy plate having a lower specific gravity has been used as a material. These materials are formed into various parts by press working, but because of their properties that are higher in strength or lower in Young's modulus (longitudinal elastic modulus) than conventional materials, they are inferior in shape freezing properties and target It may be difficult to obtain the shape.
[0003]
For example, when the cross-sectional hat-shaped part 11 as shown in FIG. 7A is obtained by press working, as shown in FIG. When the molded body that has been subjected to the removal is taken out from the processing tool, the shape shown by the solid line may be exhibited. This is a shape freezing defect in press working.
It is known that the shape freezing failure is caused by a springback at a corner portion connecting the hat head 12 and the wall portion 13 and warping at the wall portion 13. 7A and 7B, reference numeral 14 denotes a flange portion, and reference numeral 15 denotes a die shoulder portion of the component.
[0004]
To obtain a hat-shaped part 11, as shown in FIGS. 8A and 8B, a metal tool 104 is drawn and drawn by using a processing tool having a punch 101, a die 102 and a wrinkle presser 103. It is common to form into a cross-sectional hat shape. The drawing bending process is performed by pressing both ends of the metal plate 104 in the width direction with the die 102 and the wrinkle presser 103, and pressing the punch 101 into the center portion in the width direction of the metal plate 104 and inserting it into the die 102. At that time, the metal plate 104 is introduced into the die 102 while being bent at the inlet of the die shoulder 105 and bent back at the outlet of the die shoulder 105, and pushed into the predetermined height by a punch. Molding is done. As a result, it is formed into a target shape while being constrained by the processing tool. There is no problem if the shape of the molded body that has undergone the pressing process is frozen as it is, but in reality, if the molded body after the pressing process is removed from the processing tool due to the bending moment caused by the bending and unbending processes. , Elastic deformation so that the bending moment becomes zero.
[0005]
The bending moment generated by this press work is the cause of shape freezing failure. The greater the strength of the material, the greater the bending moment. The smaller the Young's modulus, the greater the amount of elastic deformation caused by the bending moment, and the thinner the plate thickness. Since the amount of elastic deformation increases, it is important to reduce the bending moment in order to improve the shape freezing property.
[0006]
By the way, regarding the spring back at the corner portion connecting the hat head portion 12 and the wall portion 13, a predetermined depth is provided at least on a part of the convex surface side of the metal plate 1 subjected to bending processing in the final step of the forming stroke in press working. It is known that it can be made sufficiently small by providing a concave portion (Patent Document 1).
Alternatively, when the spring back at the corner portion connecting the hat head 12 and the wall portion 13 is not so large, a processing tool such as a punch for obtaining a cross-sectional hat shape in advance so as to have a predetermined cross-sectional hat shape after the spring back It is also known that it can be almost solved by putting a prospect in
[0007]
On the other hand, it is difficult to eliminate the warpage of the wall, especially when using a metal plate material with a high Young's modulus such as a high strength steel plate such as a high-strength steel plate or an aluminum alloy plate. There was a problem that accuracy deteriorated.
A press working method using a movable die is known as a method for suppressing wall warpage (Patent Document 2).
[0008]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 8-174074
[Patent Document 2]
Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-271661
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, the press working method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-271661 requires two shoulder portions at different molding direction positions on the inner wall of the die, and one of the shoulder portions needs to be a movable die. There was a drawback that would be complicated.
The present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and can use a metal plate material having a low Young's modulus such as a high-strength metal plate material such as a high-strength steel plate or an aluminum alloy plate, which can simplify the structure of a die. It is an object of the present invention to provide a processing tool capable of obtaining a highly accurate cross-sectional hat-shaped part by drawing bending and a method for pressing a metal plate excellent in shape freezing property.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is as follows.
1. A processing tool having punches, dies and wrinkle presses for forming a metal plate into a cross-sectional hat shape by drawing and bending, wherein the punch includes a punch head in order from the head, and a protrusion on the head side. A punch body having a side wall narrower than the protrusion formed on the base side, and a punch neck for supporting the punch head, and the punch neck is slidable in the molding height direction. A machining tool, mounted in a punch body, wherein the distance between the punch head and the protrusion of the punch body is variable in the molding height direction.
2. Above 1. Described in When a metal plate is formed into a cross-sectional hat shape by drawing and bending using a processing tool, both ends in the width direction of the metal plate are By the die and wrinkle presser Pressing in the thickness direction of the metal plate, with the punch head and the protruding portion of the punch body portion approaching, the punch is pushed into the center in the width direction of the metal plate and inserted into the die, An overrun phenomenon occurs in the metal plate introduced into the die by the punch, and then the distance between the protrusion of the punch head and the punch body is opened, and the protrusion of the punch body reverses the metal plate after the overrun. A method of pressing a metal plate, characterized by bending.
3. When reverse bending is performed on the metal plate, the punch is once inserted into the die until the punch head reaches the middle position of the molding height, and then the protruding portion of the punch body is formed at the molding height. 2. The punch head is made to reach the molding height position while being stopped at a midway position. The metal plate press working method according to 1.
4). When performing reverse bending on the metal plate, the punch was once inserted into the die until the punch head reached the molding height position, and then the punch head was stationary at the molding height position. 2. The projecting portion of the punch body is pulled out from the die as it is. The metal plate press working method according to 1.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a press working method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
1 (a) to 1 (c) are schematic longitudinal sectional views showing a forming process of a press working method according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 (a) and 2 (b) are diagrams illustrating the embodiment of the present invention. It is a longitudinal cross-sectional view which shows the principal part of the press work method which concerns on a form. FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view of a punch 1 suitable for use in the present invention.
[0012]
First, a working tool used in the press working method according to the embodiment of the present invention will be described. As the processing tool, a punch 1, a die 2 and a wrinkle presser 3 as shown in FIGS. 1 and 3 can be used.
As shown in FIG. 3, the punch 1 suitable for use in the present invention includes a punch head 1 A for forming the metal plate 4 in a hat head shape in order from the head, and a side wall 7 narrower than the protrusion 8. Has a punch body 1C formed on the base side, and a punch neck 1B that supports the punch head 1A. The punch neck 1B is mounted in the punch body 1C so as to be slidable in the molding height direction. The distance between the head 1A and the protrusion 8 of the punch body 1C is variable in the molding height direction.
[0013]
When the punch 1, the die 2 and the wrinkle presser 3 described above are used, the punch 1 is inserted into the die 2 at the time of drawing bending, whereby the side wall of the punch body 1 C as shown in FIG. 2 and an inner wall of the die, an overrun phenomenon of the metal plate 4 occurs, and as shown in FIG. 2B, the metal plate 4 after the overrun is reverse-bent by the protruding portion 8 of the punch body 1C. It can be carried out. 2 (a) and 2 (b), G ₁ Is the clearance between the side wall 7 of the punch barrel and the inner wall of the die, ₂ Indicates the clearance between the protrusion 8 of the punch body and the inner wall of the die, ₁ > G ₂ It has become a relationship.
[0014]
2A shows the overrun phenomenon of the metal plate 4, while in FIG. 2B, the metal plate 4 after the overrun is brought into contact with the protruding portion 8 of the punch body, and the overrun phenomenon is caused. Bending is performed in a direction opposite to the bending direction caused by the above. In other words, the reverse bending process was performed. Here, the overrun phenomenon is a phenomenon that occurs when the strength of the metal plate 4 is high. The metal plate 4 does not conform to the shoulder 2A of the die 2, and the radius of curvature of the metal plate 4 is larger than the shoulder radius of the die 2. It is a phenomenon that grows. Such an overrun phenomenon remarkably occurs when the shoulder radius of the die 2 is small and the pressing force is low.
[0015]
Further, here, in FIGS. 1A to 1C, the die 2 is installed on the upper part of a press apparatus (not shown) so as to be movable up and down, while the base side of the punch body 1 C is fixed to the lower part of the press apparatus. When the metal plate 4 is formed into a cross-sectional hat shape by drawing and bending, the die 2 and the wrinkle retainer 3 press the both end portions in the width direction of the metal plate 4 in the plate thickness direction of the metal plate 4 to lower the die 2. Along with this, the wrinkle retainer 3 is lowered. At that time, the wrinkle presser 3 is connected to a hydraulic cylinder (not shown) via the rod 3A so that a pressing force can be applied. The pressing force is set to an appropriate value that allows the metal plate 4 to be formed into a cross-sectional hat shape by drawing and bending without causing molding defects such as cracks and wrinkles by a pressure adjusting valve that adjusts the hydraulic pressure in the hydraulic cylinder. can do. The punch neck portion 1B that supports the punch head portion 1A allows the punch head portion 1A and the protrusion portion 8 of the punch body portion to approach each other when the metal plate 4 is formed into a cross-sectional hat shape by drawing bending while being installed in the press device. In this state, the distance α between the punch head 1A and the protrusion 8 of the punch body can be increased.
[0016]
Next, a press working method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 (a) to 1 (c) and FIGS. 2 (a) and 2 (b).
However, in FIGS. 1A and 1B, the arrow 5 indicates the moving direction of the die 2, and the arrow 6 indicates the punch head when changing the distance between the punch head 1A and the protrusion 8 of the punch body. The movement direction of the punch neck part 1B which supports 1A is shown. 2 (a) and 2 (b) are longitudinal sectional views of the main part of FIG. 1 (c). FIG. 2 (a) shows the gap between the side wall 7 of the punch body 1C and the inner wall of the die. 2B shows the overrun phenomenon of the metal plate 4 that has occurred, while FIG. 2B shows that the metal plate 4 after the overrun is bent in the direction opposite to the die shoulder by the protruding portion 8 of the punch body 1C. That is, the state which received the reverse bending process was shown.
[0017]
In the press working method according to the embodiment of the present invention, when the metal plate 4 is formed into a cross-sectional hat shape by drawing and bending, both ends in the width direction of the metal plate 4 are pressed by the dies 2 and the wrinkle presser 3 and the punch head. With the portion 1A and the projecting portion 8 of the punch body portion approaching each other, the punch 1 is inserted into the die 2 by being pushed into the central portion in the width direction of the metal plate 4, and the metal introduced into the die 2 by the punch 1 An overrun phenomenon is caused in the plate 4, and thereafter, a gap α between the punch head 1 A and the protrusion 8 of the punch body is opened, and the metal plate 4 after overrun is reverse-bent by the protrusion 8 of the punch body. Do.
[0018]
The reason why both ends in the width direction of the metal plate 4 are pressed is that when both ends in the width direction of the metal plate 4 are formed as dies 2 and are not pressed by the wrinkle presser 3, the punch head 1A and the protruding portion 8 of the punch body are brought closer. When both are inserted into the die 2 in a state where the metal plate 4 is inserted, the metal plate 4 is bent by the shoulder portion of the die 2 and both end portions in the width direction of the metal plate 4 are separated from the die face surface. It is because the part which becomes becomes cannot be shape | molded. Therefore, both ends of the metal plate 4 in the width direction are pressed by the dies 2 and the wrinkle presser 3 in order to form the metal plate 4 into a cross-sectional hat shape by drawing bending.
[0019]
If the pressing force is excessive, not only the overrun phenomenon does not occur in the metal plate 4, but also the metal plate 4 is cracked. Therefore, it is desirable to determine the pressing force in advance by experiments or the like. The die face surface is the surface of the die 2 that faces the wrinkle presser 3 with the metal plate 4 interposed therebetween.
The reason why the punch 1 is inserted into the die 2 with the punch head 1A and the protrusion 8 of the punch body close to each other is that the punch head 1A and the protrusion 8 of the punch body are separated from each other. When the punch 1 is inserted into the die 2, the range in the molding height direction for performing reverse bending on the metal plate 4 after overrun becomes narrow, and the wall portion that cannot be subjected to reverse bending is expanded. . Therefore, when the punch head 1A and the protrusion 8 of the punch body are brought into contact with each other and the punch 1 is inserted into the die 2 in this state, the forming height for performing the reverse bending process on the metal plate 4 after overrun. This is desirable because the range in the vertical direction can be made wider and the occurrence of wall warpage can be reduced.
[0020]
In addition, the surface of the protrusion 8 of the punch body that is in contact with the metal plate 4 after overrun and performing the reverse bending process is from the position of the maximum width of the protrusion 8 as shown in FIG. It is the base side, and it is preferable that this surface is a curved surface because scratches are not generated on the inner surface of the component.
Thus, in the press working method according to the embodiment of the present invention, the punch 1 is pushed into the center in the width direction of the metal plate 4 and inserted into the die 2, and the metal introduced into the die 2 by the punch 1. An overrun phenomenon is caused in the plate 4, and thereafter, a gap α between the punch head 1 A and the protrusion 8 of the punch body is opened, and the metal plate 4 after overrun is reverse-bent by the protrusion 8 of the punch body. Since the distribution of the residual stress of the metal plate 4 is relaxed, the warpage at the wall portion of the obtained metal plate part is reduced as compared with the conventional press forming method as shown in FIG. be able to.
[0021]
In the press working method according to the embodiment of the present invention, while pressing the both ends in the width direction of the metal plate 4 with an appropriate pressing force in the plate thickness direction of the metal plate, when making a cross-sectional hat shape by drawing bending, The clearance G between the protrusion 8 of the punch body and the inner wall of the die is used to effectively exhibit the action of reverse bending and to reduce the warpage at the wall of the obtained metal plate part. ₂ Is preferably about 1.1 to 1.2 times the plate thickness. However, the clearance G between the side wall 7 of the punch body and the inner wall of the die ₁ The appropriate value of the pressing force is preferably determined by conducting a preliminary experiment or the like according to the part shape, the thickness of the metal plate material to be used, the material, the pressing conditions, and the like.
[0022]
In the press working method according to the above-described embodiment of the present invention, when reverse bending is performed on the metal plate 4, the punch 1 is temporarily placed in a state in which the punch head 1A and the projecting portion 8 of the punch body are brought close to each other. The punch head 1A is inserted into the die 2 until the punch head 1A reaches an intermediate position of the molding height, and then the punch head 1A is kept stationary at the intermediate position of the molding height. It is preferable to reach the molding height position because the operation of the press apparatus can be simplified. In this case, the position where the punch 1 is inserted into the die 2 with the punch head 1A and the protrusion 8 of the punch body close to each other and the protrusion 8 of the punch body is stationary is It is preferable that the distance from the maximum width portion of the portion 8 to the die face surface (mm) / (die shoulder radius (mm)) is 0 to 5.
[0023]
The reason for this is that, as can be seen from the results of [Example 2] below, the distance from the maximum width portion of the projecting portion 8 of the punch body portion to the die face surface (mm) / (die shoulder radius (mm)) When it is less than 0, the metal plate 4 cannot be subjected to an appropriate reverse bending process, and the warp of the wall portion of the obtained metal plate component cannot be sufficiently reduced. On the other hand, if (distance from the maximum width portion of the projecting portion 8 of the punch body portion to the die face surface (mm)) / (die shoulder radius (mm)) is more than 5, the projecting portion 8 of the punch body portion This is because the reverse bending radius becomes excessively large, a sufficient reverse bending effect cannot be obtained, and α in FIG. 1C, which is the range where reverse bending is performed, is too small.
[0024]
However, in the press apparatus described above, the drawing bending process is completed in the forming process shown in FIG. 1C, and then the die 2 is raised, and the metal plate 4 formed into a cross-sectional hat shape by the drawing bending process is formed. The body is taken out from the processing tool and made into a metal plate part. Thereafter, the punch neck portion 1B is lowered to bring the punch head portion 1A into contact with the protruding portion 8 of the punch body portion, and one press process is completed.
[0025]
In order to perform the next press work, as shown in FIG. 1A, both ends in the width direction of the metal plate 4 are pressed by the die 2 and the wrinkle presser 3, and the punch head and the protruding portion 8 of the punch body are formed. The drawing and bending process is started in the state of approach.
Alternatively, in the press working method according to the embodiment of the present invention described above, when reverse bending is performed on the metal plate 4, the punch 1 is in a state in which the punch head 1A and the projecting portion 8 of the punch body are brought close to each other. The punch head 1A is inserted into the die 2 until the punch head 1A reaches the molding height position, and then the punch body protrusion 8 is placed in the die 2 while the punch head 1A is stationary at the molding height position. It is also preferable to pull out from the above because the operation of the press device can be simplified.
[0026]
In this case, the range in which reverse bending is performed on the metal plate 4 after overrun can be maximized. Here, the punch 1 is once inserted into the die 2 until the punch head 1A reaches the molding height position with the punch head 1A and the projecting portion 8 of the punch body close to each other. In order to pull out the protrusion 8 of the punch body from the die 2 while the head 1A is stationary at the molding height position, the operation of the press device is complicated in the press device shown in FIG. In FIG. 1, the punch neck 113 can be fixed to the apparatus, and the punch body 1C can be moved up and down by a press apparatus.
[0027]
【Example】
[Example 1] Using a processing tool provided with punch 1 and die 2 and wrinkle presser 3 shown in FIGS. 1 and 3, metal plate 4 was formed into a cross-sectional hat shape having a forming height of 70 mm by drawing bending. At that time, the thickness of the punch head 1A, that is, the distance in the molding height direction from the top surface of the punch head 1A to the surface on the neck side was 10 mm, and the shoulder radius of the punch head 1A was 5 mm. The maximum width of the punch head 1A and the maximum width of the punch body 1C were both 50 mm, and the protrusion 8 of the punch body 1C was formed with a curved surface with a curvature radius of 5 mm on the base side. Moreover, the thickness of the protrusion 8 of the punch body 1C was 10 mm. The die 2 has a gap between the die 1 and the die 2 with respect to the maximum width of the punch head 1A and the maximum width of the punch body 1C with respect to the die shoulder radius of 5 mm and the distance between the inner wall surfaces of the die. A sample having a thickness of 1.1 to 1.2 times the sample thickness was used. The inner wall of the die 2 was formed straight, and the punch 1, the die 2 and the wrinkle presser 3 were made of steel.
[0028]
The four metal plate materials are tensile strength 270MPa, 590MPa, 980MPa, steel plate with 1.2mm thickness and aluminum alloy plate of 5000 series with 1.2mm thickness (Young's modulus: 69GPa = 7000kgf / mm ² ), And the both ends in the width direction of the metal plate are pressed by the die 2 and the wrinkle presser 3 and the punch head and the projecting portion 8 of the punch body are in contact with each other (the punch). The punch 1 is inserted into the die 2 until the distance from the maximum width portion of the protruding portion 8 of the body portion to the die face surface (mm) / die shoulder radius (mm) is 2, and the punch is inserted at that position. The projecting portion 8 of the trunk portion was made stationary, and thereafter, only the punch head 1A was inserted into the die 2 until the punch head 1A reached the molding height position, whereby Invention Example 1 was obtained. However, in the drawing bending process in Invention Example 1, the pressing force was 12000 kN.
[0029]
The dimensional accuracy of the obtained cross-sectional hat-shaped metal plate part was examined, and the result is shown in FIG. 4 in comparison with the case of the conventional example.
As the conventional example 1, using the processing tool shown in FIG. 8, the same metal plate material as that of the invention example was used, and the forming height was set to 70 mm. The punch width was 50 mm and the punch shoulder radius was 5 mm. As for the die, the gap between the punch and the die was 1.1 times the thickness of the specimen material, and the shoulder radius of the die was 5 mm. The inner wall of the die was formed straight, and the materials for the punch, the die, and the wrinkle presser were the same as those of Invention Example 1. The pressing force in the drawing bending process was 12000 kN.
[0030]
Here, the dimensional accuracy of the metal plate part is determined by taking out the molded body shown in FIG. 7B from the tool and then ending the wall side of the die shoulder part of the part, that is, the wall side of the die shoulder part of the part. Measure the inner distance of the bent part: L (mm) and obtain the dimensional error (opening amount) as dimensional error (mm) = (measured inner distance L (mm))-(punch width (50mm)). It was.
From the result of the dimensional error shown in FIG. 4, in the case of the conventional example L, the dimensional error is large. On the other hand, in the case of the invention example 1, when a metal plate material having high strength or a low Young's modulus is used. However, it can be seen that the dimensional accuracy of the metal plate part is better than that of Conventional Example 1.
[Example 2] Using the processing tool used in Example 1 above, a steel plate having a tensile strength of 590 MPa and a plate thickness of 1.2 mm was formed into a cross-sectional hat shape by drawing bending.
[0031]
At that time, the drawing bending process is performed in a state in which both ends in the width direction of the metal plate are pressed by the die 2 and the wrinkle presser 3 and the punch head and the projecting portion 8 of the punch body are in contact with each other (projection of the punch body). The punch 1 is inserted into the die 2 so that the distance from the maximum width portion of the portion 8 to the die face surface (mm) / (die shoulder radius (mm)) is the position shown in FIG. The projecting portion 8 of the body portion was made stationary, and thereafter, only the punch head 1A was inserted into the die 2 until the punch head 1A reached the molding height position, whereby Invention Example 2 was obtained. The pressing force in Invention Example 2 was the same as in Example 1. In addition, the dimensional accuracy of the metal plate part was measured in the same manner as in Example 1 after removing the formed body from the processing tool.
[0032]
FIG. 5 shows the relationship between the distance from the maximum width portion of the protrusion 8 of the punch body portion to the die face surface (mm) / (die shoulder radius (mm)) and the dimensional accuracy of the metal plate part.
From the dimensional accuracy of the metal plate part shown in FIG. 5, in the case of the invention example 2, (distance from the maximum width portion of the projecting portion 8 of the punch body to the die face surface (mm)) / (die shoulder radius (mm) ) Is in the range of 0-5, the dimensional accuracy of the metal plate parts is much better than when the range is outside the range.
[0033]
From the results shown in FIG. 5, when (distance from the maximum width portion of the protrusion 8 of the punch body portion to the die face surface) / (die shoulder radius (mm)) = 7, FIG. The tensile strength is 590 MPa and the thickness of the steel plate is 1.2 mm. This is not much different from the conventional example 1 and the effect of the present invention is reduced. The distance from the location to the die face surface (mm) / (die shoulder radius (mm)) is preferably in the range of 0-5.
[Example 3] Using the processing tool used in Example 1, the same metal plate material as in Example 1 was formed into a cross-sectional hat shape by drawing bending. At that time, the punch 1 is punched with the punch 1 in the state in which both ends in the width direction of the metal plate are pressed by the dies 2 and pressed by the wrinkle presser 3 and the punch head and the protrusion 8 of the punch body are in contact with each other. Is inserted into the die until it reaches the forming height position, and then the punch body is lowered while the punch head is positioned at the forming height position, and the protrusion 8 of the punch body is pulled out from the die. Thus, reverse bending was performed to obtain Invention Example 3.
[0034]
The dimensional accuracy of the metal plate part obtained by Invention Example 3 was measured in the same manner as in Example 1, and the result is shown in FIG. Conventional Example 2 is the same as Conventional Example 2 in Example 1 described above.
From the result of the dimensional error shown in FIG. 6, in the case of Invention Example 3, even when a metal plate material having high strength or a metal plate material having a low Young's modulus is used, the dimensional accuracy of the metal plate parts is better than that of Conventional Example 1. I know that there is. Moreover, by comparing the dimensional error of Invention Example 3 shown in FIG. 6 with the dimensional error of Invention Example 1 shown in FIG. It can be seen that the dimensional accuracy of the parts can be improved.
[0035]
【The invention's effect】
According to the present invention, the structure of the die can be simplified, and even when a metal plate material having a high Young's modulus such as a high strength metal plate material such as a high-strength steel plate or an aluminum alloy plate is used, the warpage of the wall portion is reduced. It is possible to obtain a highly accurate cross-sectional hat-shaped part by drawing bending. As a result, a hat-shaped part with high dimensional accuracy and high rigidity can be obtained, and by using this part as a structural member of an automobile, the assembly of the structural member can be easily performed and the automobile has excellent crash resistance performance. It becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A to FIG. 1C are explanatory views showing a forming process of a press working method according to the present invention.
2 (a) and 2 (b) are longitudinal sectional views showing a main part of a press working method according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view of a punch suitable for use in the present invention.
FIG. 4 is a graph showing the dimensional accuracy of a metal plate part formed by the press working method of the present invention in comparison with a conventional example.
FIG. 5 is a graph showing a preferred range in the press working method of the present invention.
FIG. 6 is another graph showing the dimensional accuracy of a metal plate part formed by the press working method of the present invention in comparison with a conventional example.
7A is a perspective view showing an example of a hat-shaped metal plate part, and FIG. 7B is a front view thereof.
FIGS. 8A and 8B are explanatory views of a conventional press working method.
[Explanation of symbols]
1 punch
1A punch head
1B Punch neck
1C punch body
2 dice
3 Wrinkle presser
4 Metal plate
5 Arrow indicating the direction of movement of the die 2
6 Arrow indicating the direction of movement of the punch neck 1B
7 Side wall of punch body
8 Protruding part of punch body
α Spacing between punch head 1A and punch body protrusion 8
G ₁ Clearance between the side wall 7 of the punch body and the inner wall of the die
G ₂ Clearance between the protrusion 8 on the punch body and the inner wall of the die
11 Hat-shaped metal plate parts
12 Hat head
13 Wall
14 Flange
15 Die shoulder
101 punch
102 dice
103 Wrinkle presser
104 Metal plate
105 Dice shoulder

Claims

金属板を絞り曲げ加工により断面ハット形状に成形するための、ポンチとダイスとしわ押さえを備えた加工工具であって、
前記ポンチは、頭部から順にポンチ頭部と、突出部が頭部側に形成され前記突出部より幅の狭い側壁が基部側に形成されたポンチ胴部と、前記ポンチ頭部を支持するポンチ首部を有し、該ポンチ首部が成形高さ方向に摺動自在に該ポンチ胴部内に装着され、前記ポンチ頭部と前記ポンチ胴部の突出部の間隔が成形高さ方向に可変とされてなることを特徴とする加工工具。A processing tool equipped with a punch, a die and a wrinkle retainer for forming a metal plate into a cross-sectional hat shape by drawing bending,
The punch includes, in order from the head, a punch head, a punch body having a protruding portion formed on the head side and a side wall having a narrower width than the protruding portion formed on the base side, and a punch that supports the punch head. The punch neck is mounted in the punch barrel so as to be slidable in the molding height direction, and the distance between the punch head and the protruding portion of the punch barrel is variable in the molding height direction. A processing tool characterized by

請求項１に記載の加工工具を用い、金属板を絞り曲げ加工により断面ハット形状に成形するに際し、前記金属板の幅方向両端部を前記ダイスとしわ押さえにより前記金属板の板厚方向に押圧し、ポンチ頭部とポンチ胴部の突出部とを接近させた状態で、前記ポンチを前記金属板の幅方向中央部に押し込んでダイス内に挿入し、前記ポンチによりダイス内に導入された金属板にオーバーラン現象を生じさせ、その後、ポンチ頭部とポンチ胴部の突出部の間隔を開き、ポンチ胴部の突出部によりオーバーラン後の金属板に逆曲げ加工を行うことを特徴とする金属板のプレス加工方法。Using the processing tool according to claim 1, when formed into cross-sectional hat shape by drawing bending a metal plate, pressing in the thickness direction of the metal plate in the width direction both end portions of the metal plate by the die and the blank holder Then, with the punch head and the projecting portion of the punch body close to each other, the punch is pushed into the center in the width direction of the metal plate and inserted into the die, and the metal introduced into the die by the punch An overrun phenomenon is caused in the plate, and then the gap between the punch head and the projecting portion of the punch body is opened, and the metal plate after overrun is reverse-bent by the projecting portion of the punch body. Metal plate pressing method.

前記金属板に逆曲げ加工を行うに際し、前記ポンチを、一旦、ポンチ頭部が成形高さの途中位置に到達するまで前記ダイス内に挿入し、次いで、ポンチ胴部の突出部を成形高さの途中位置に静止させたまま、ポンチ頭部を成形高さ位置に到達させることを特徴とする請求項２に記載の金属板のプレス加工方法。When reverse bending is performed on the metal plate, the punch is once inserted into the die until the punch head reaches the middle position of the molding height, and then the protruding portion of the punch body is formed at the molding height. The metal plate pressing method according to claim 2, wherein the punch head is made to reach the forming height position while being stopped at a midway position.

前記金属板に逆曲げ加工を行うに際し、前記ポンチを、一旦、ポンチ頭部が成形高さ位置に到達するまで前記ダイス内に挿入し、次いで、ポンチ頭部を成形高さ位置に静止させたまま、ポンチ胴部の突出部を前記ダイス内から引き出すことを特徴とする請求項２に記載の金属板のプレス加工方法。When performing reverse bending on the metal plate, the punch was once inserted into the die until the punch head reached the molding height position, and then the punch head was stationary at the molding height position. The metal plate pressing method according to claim 2, wherein the protruding portion of the punch body is pulled out from the die.