JP4177723B2 - Forming method with less mold wear - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄板を素材とした自動車用部材、家電用部材等のプレス成形部材のプレス成形方法に関し、プレス成形用金型から離反した後に生じるスプリングバック（壁部の反り）不良の改善に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
金属薄板を素材とした自動車用部材、家電用部材等のプレス成形部材の中で、ハット型或いはＵ字型断面形状のプレス成型品のプレス成形において、プレス成形用金型から離反した後に生じるスプリングバック（壁部の反り）不良が所定の成品形状、寸法精度を阻害する。 なかでも、使用金属薄板材の強度が高くなると壁反りが顕著に大きくなり、所定の成品形状、寸法精度が得られなくなるという不具合が顕在化するようになる。
この壁そりは、ハット型或いはＵ字型断面形状のプレス成型品のプレス成形において、ダイス肩Ｒ部で曲げ変形とそれに続く曲げ戻し変形を受けた時に曲げ応力が残留し、プレス品が金型から離反後に、その残留曲げ応力によるスプリングバック（壁部の反り）であることがよく知られている。
【０００３】
この壁そりを抑制する従来の技術は、（１）成形ストロークの末期に強い引張り力を作用させ残留する曲げ応力を軽減する方法、 （２）特開平２００１−８７８１６号公報の「壁部に線状凹み部を加圧成形する方法」、（３）特開平７−１５５８４３号公報「形状凍結性に優れた金属板の曲げ加工方法」、（４）特公昭６２−６０１６６号公報「曲げ成形方法」がある。
しかしながら、「（１）の方法は、ストロークの末期に強う引張り力を付与させるためには、特殊なしわ押さえ機構を持つプレス機で、プレスストロークの末期にしわ押さえ力（ＢＨＦ）大幅に高くする必要があり、設備投資が必要になる。 （２）の方法は、プレス部材の壁部に線状凹みを加圧成形するので、部品に線状凹み痕が付く。 （３）の方法は、個体潤滑皮膜を塗布した金属板を用いる必要があり、経済性が不利である。 （４）の方法は、逆曲げ効果を活用する方法で、同公報には、Ｕ形曲げ型を使用して曲げ成型する方法、即ち、同第７図に示されているダイスと板押さえ金具との間隔を板厚ｔ ＋ ０．１ に設定し、バックテンションを付与しないことで、逆曲げ作用効果を大きくした上で、ダイス肩Ｒｄとクリアランスとを適正にする方法であるが、自動車のフレーム等のプレス品では、板押さえではなくしわ押さえを用いしわ発生を防止するいわゆるプレス成形で製造されるもので、（４）の方法では本願発明が対象とするようなプレス品の成型には適用できない。」などの課題がある。
【０００４】
【発明が解決しょうとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、 前記（１）のような特殊なプレス装置を必要としない通常のプレス機で、かつ、平滑な表面を有する壁そり量の少ないプレス部材を得ることができるプレス成形方法を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、 上記課題を解決するプレス成形方法を提供することについて、 鋭意検討を行い本発明を完成したものであり、 その要旨とするところは下記の通りである。
（１）ハット型或いはU字型断面形状のプレス成型品のプレス成形において、しわ押さえを有しワークをダイス肩 R 部で曲げ加工を行うプレス金型のダイス肩 Rd の下部にストレート部を設け、ダイ肩 Rd から離れたストレート部にしごき加工部を設けたダイスで、0.1% 以上 15% 未満のしごき加工を行うことで、壁そり量が少なく、金型磨耗の少ないプレス成形方法。
（２）しごき面が曲率半径 Ri が 3 〜 20mmの曲面である壁反り量の極めて少ないことを特徴とする請求項１に記載のプレス成形方法。
（３）しごき面が平面でしごき角θ：3 〜 15 ゜である壁反り量の極めて少ないことを特徴とする請求項１に記載のプレス成形方法。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態について詳細に述べる。
本発明者は、先ず、（４）の特公昭６２−６０１６６号公報「曲げ成形方法」に記載されている方法を、しわ押さえを有するプレス成形方法でハット型成形で壁反り性を調査した。その結果、同公報の図５に示す条件（但し、ＢＨＦ（しわ押さえ力）は２０ｔｏｎ／１００ｍｍ巾とした）で、評価した結果、同公報のような逆曲げ効果が殆ど現れず、壁そりが大きく、いわゆるプレス成形法においては作用効果が生じないことが分かった。
【０００７】
そこで、プレス成形法で、壁反り低減方法について種々検討した結果、請求項 -1 の更に壁そりの極めて少ないプレス成形方法（軽しごき方法）を見出した。
その方法は、しごき部の金型形状（プロフール）を適正にすれば、極めて良好な壁反りとすることができる壁そり低減プレス成形方法である。
その金型形状は、 しわ押さえを有しワークをダイス肩 R 部で曲げ加工を行うプレス金型で、「ダイス肩 Rd の下部にストレート部を設け、ダイ肩 Rd から離れたストレート部にしごき加工部を設けた 金型形状」で、図２はしごき角θ＝５゜の例をしめす。
【０００８】
図３は、 図２の金型のしごき角θを８゜と５゜で、クリアランスＣを変え、壁反り量としごき率との関係を整理したものである。 しごき率は、金型のしごき部に入る直前の板厚ｔ１としごき後の板厚ｔｉとを測定し、板厚減少率［（ｔ１−ｔｉ）／ｔ１ｘ１００％］で算出したものである。 尚、しごき率＝０％に対応するクリアランスＣは−５〜−１０％となっている。 これは、原板板厚ｔ０は、しわ押さえ力ＢＨＦとダイス肩Ｒにより引張り曲げを受け、引き延ばされｔ１まで減厚されている。 従って、しごき加工を付与するためのクリアランスＣは、そのことを考慮する必要がある。
壁反り量（１／ρ）は、しごき角θが５゜および８゜の何れも若干のしごき（０．１％程度）加工が施されれば、従来法の壁反り量のレベルから急激に低下していき、約０．３％のしごき率を超えるとしごき率とともに壁反り量が低減していき、しごき角θが５゜の場合は約５〜６％のしごき率で、従来法の１／ρの約１２％まで軽減できた。
【０００９】
本発明者は、上記軽しごき法について、その他の金型およびプレス条件について検討し、しごき部金型プロフィールが図２に示すような平坦面でなく、曲面でもその曲面半径Ｒｉが３〜２０ｍｍであれば同様の効果が得られることを見いだした。
【００１０】
以下に本発明の構成条件の詳細な説明を行う。
本発明の方法で、作用効果が得られる金属板は、特に限定する必要はないが、金属板の強度が高いもの、或いはＡｌのようにヤング率が小さいものに適用すると、より大きな壁反り軽減効果が得られる。 又、金属板はその表面にメッキ、樹脂被覆、等の表面処理を施されたものでも良く、壁反り低減効果が得られる。
本発明の作用効果が得られるプレス品形状は、その部品の断面形状がハット型或いはＵ字型であれば充分な作用効果が得られる。 又、壁部が多段或いはテーパー状さらには角筒状であっても、金型とプレス方法を工夫し、本発明の請求項の条件を満たしたプレス成形方法で有れば、作用効果は得られる。 又、円筒絞り（断面形状はハット型になる）の場合でも、円筒形状であるので側壁の剛性は高いため、目に見える壁反り軽減量は少なくなるが、壁反りに対しより高い精度が要求される部品に対しては、作用効果は得られる。
【００１１】
プレス成形のしわ押さえ力ＢＨＦは、通常行われるしわ押さえ力で行えばよい。
【００１２】
請求項１のしわ押さえを有しワークをダイス肩 R 部で曲げ加工を行うプレス金型のダイス肩 Rd の下部にストレート部を設け、ダイ肩 Rd から離れたストレート部にしごき加工部を設けたダイスで、しごき加工を行う方法は、０．１％以上のしごき加工を行えば、壁反り低減効果が得られる。 又、０．３％以上のしごき加工を施すと顕著な壁反り軽減効果が得られる。 更に、しごき率が４％以上になると極めて良好な壁反り低減効果が得られる。 尚、１５％以上のしごき加工を施すと、金型摩耗が大きくなりやすいので、金型材質、潤滑には特に留意する必要がある。
クリアランスＣは、約−７％前後からしごき加工が施されるようになるので、プレス条件（Ｒｄ，ＢＨＦ等）を考慮し、所定の壁反り低減効果が得られるしごき率になるように調整すればよい。 尚、しごき率の調整は、ダイス肩 Rd の下部にストレート部を設け、ダイ肩 Rd から離れたストレート部に、しごきダイスのチップをはめ込む方式にし、スペーサーを調節し、しごき率を調整するのが好ましい。
【００１３】
尚、ダイス肩Ｒｄは、本方法の場合は特に制約する必要はない。
請求項２の方法は、上記請求項１のしごき面の形状が、曲率半径 Ri が 3 ｍｍ以上の曲面であれば極めて優れた壁反り低減効果が得られる。 Ｒｉが３．０ｍｍ未満では、壁反り効果が不十分で克つしごき面がかじりやすくなる。 尚、Ｒｉが２０ｍｍ超になるとしごき面に掛かる力が大きくなり、金型が破損しやすくなるので、Ｒｉは２０ｍｍの以下にするのが好ましい。
請求項３の方法は、上記請求項１のしごき部の形状が、しごき面が平面で、しごき角θが１５゜以下であれば極めて優れた壁反り低減効果が得られる。 しごき角θが１５゜超では、壁反り効果が不十分で克つしごき面がかじりやすくなる。 尚、しごき角θが３゜未満になるとしごき面に掛かる力が大きくなり、金型が破損しやすくなるので、しごき角θは３゜以上にするのが好ましい。
【００１４】
（実施例−１）
以下に本発明の効果を実施例により説明する。
板厚が１．２ｍｍのＳＰＣＥ，４４０Ｍｐａハイテン，５９０Ｍｐａハイテン，７８０Ｍｐａハイテンを供試材とし、前述の試験条件でハット曲げ成形し、壁反り量を評価した。
評価結果は、図４に、鋼板のＴ．Ｓ（Ｘ軸）とプレス品の壁反り量１／ρ（Ｙ軸）にプロットし、示した。
従来法のプレス条件は、Ｒｄ＝５ｍｍ，クリアランスＣ≒８％，ＢＨＦ＝１０ｔｏｎ、 軽しごき法は、しごき角θ＝５゜，しごき率≒６％，ＢＨＦ＝５ｔｏｎで、ハット曲げプレス成形を行った。 プレス潤滑油は日本プレス工作油＃６３０を塗油した。
請求項１および３の実施例である軽しごき法は、優れた壁反り低減効果を発揮し、７８０Ｍｐａ級のハイテン材でも、ＳＰＣＥよりも良好な壁反り量になっている。
【００１５】
（実施例−２）
実施例−１と同様に、請求項２の軽しごき法は、しごき面が曲面で、その曲率半径Ｒｉ＝１０ｍｍ，しごき率≒４％，ＢＨＦ＝１０ｔｏｎで、ハット曲げプレス成形を行った。 プレス潤滑油は日本プレス工作油＃６３０を塗油した。同強度の鋼板の壁反り量は、従来法の２８〜３５％になり、優れた壁反り軽減効果が得られた。
【００１６】
【発明の効果】
以上， 本発明について詳細に説明したが、 本発明の形状凍結性の優れたプレス成形方法は、ハット型或いはＵ字型断面形状を有するプレス品の壁反り量の低減に対し、優れた効果を十分に発揮し、 産業上有用な著しい効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハット型プレス試験概要並びに壁反り量（ρ）を示す図である。
【図２】請求項１の軽しごき法のしごき面が平面である金型の断面を示す図である。
【図３】請求項３の軽しごき法のしごき率と壁反り量（１／ρ）との関係を示す図である。
【図４】軽しごき法の鋼板強度（ＴＳ）と壁反り量（１／ρ）との関係を示す図である。 [0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention, automotive parts where the sheet a material relates to the press molding method of the press molding member such as home appliances member (warpage of the wall portion) spring back occurring after away from the press mold on Improvement of bad Is.
[0002]
[Prior art]
Spring formed after separating from a press molding die in press molding of a hat-shaped or U-shaped cross-sectional shape of a press-molded member such as an automobile member or a household appliance member made of a thin metal plate A back (wall warp) defect hinders a predetermined product shape and dimensional accuracy. In particular, when the strength of the metal sheet material used is increased, the wall warp is remarkably increased, and a problem that a predetermined product shape and dimensional accuracy cannot be obtained becomes apparent.
This wall sled has a bending stress when it is subjected to bending deformation and subsequent bending back deformation at the die shoulder R portion in the press molding of a hat-shaped or U-shaped cross-sectional shape. It is well known that this is a springback (wall warp) due to the residual bending stress after separation from the wall.
[0003]
The conventional techniques for suppressing this wall warpage are as follows: (1) A method of reducing residual bending stress by applying a strong tensile force at the end of the molding stroke; (2) Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-87816 “Method of pressure-forming a linear recess in a wall”, (3) Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-155743 “A method of bending a metal plate having excellent shape freezing properties” (4) Japanese Patent Publication No. Sho 62-60166, “Bending molding method”.
However, the method of "(1), in order to impart strength cormorants tensile force at the end of the stroke, in a press with special blank holder mechanism, blank holding force at the end of the press stroke (BHF) much higher must be a method of capital investment is required. (2) since the pressure-molded linear recessed in the wall portion of the press member, the linear dent in parts stick method. (3) , it is necessary to use a metal plate coated with individual bodies lubricating layer, it is disadvantageous economics. the method of (4) is a method utilizing reverse bending effect, the same publication, using a U-shaped bending mold In this way, the distance between the die shown in FIG. 7 and the plate holding metal fitting is set to the plate thickness t + 0.1, and no back tension is applied, thereby providing the reverse bending effect. Increase the die shoulder Rd and clearance appropriately Although it is a correct method, press products such as automobile frames are manufactured by so-called press molding that prevents wrinkling by using wrinkle presses rather than plate presses, and the method of (4) covers the present invention. the molding of the press articles such as and can not be applied. "there is a problem, such as.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The problem to be solved by the present invention is that it is possible to obtain a press member having a smooth surface and a small amount of wall warpage with an ordinary press machine that does not require a special press device as in (1) above. A press molding method is provided.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present inventor has intensively studied to provide a press molding method for solving the above-mentioned problems, and has completed the present invention. The gist of the present invention is as follows.
(1) In press molding of press-molded products with hat-shaped or U-shaped cross-sections , a straight part is provided below the die shoulder Rd of the press die that has a crease press and bends the work at the die shoulder R part. A press molding method with less wall warpage and less mold wear by performing squeezing of 0.1% or more and less than 15% with a die with a squeezing part on the straight part away from the die shoulder Rd .
(2) The press molding method according to claim 1 , wherein the ironing surface is a curved surface having a radius of curvature Ri of 3 to 20 mm , and the amount of wall warpage is extremely small.
(3) The press molding method according to claim 1, characterized in that the ironing surface is flat and the ironing angle θ is 3 to 15 ° , and the amount of wall warpage is extremely small.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
The inventor first investigated the wall warpage property by hat-type molding using the press molding method having a wrinkle presser as described in (4) Japanese Patent Publication No. Sho 62-60166, “Bending molding method”. As a result, as a result of evaluation under the conditions shown in FIG. 5 of the same publication (however, the BHF (wrinkle pressing force) is 20 ton / 100 mm width), the reverse bending effect as shown in the same publication hardly appears, and the wall warpage is It has been found that there is no effect in the so-called press molding method.
[0007]
Therefore, a press molding method, wall warp reduction method a result of various studies for and found very little press-forming method further wall warping of claim 1 (light ironing process).
The method is a wall warp reduction press molding method that can provide a very good wall warp if the mold shape (profre) of the ironing portion is made appropriate.
The mold shape is The workpiece has a blank holder with a press die which performs the bending process at a die shoulder R portion, a straight portion provided in the lower portion of the "die shoulder Rd, mold provided with a processing unit ironing the straight portion remote from the die shoulder Rd FIG. 2 shows an example of the ironing angle θ = 5 °.
[0008]
FIG. 3 shows the relationship between the amount of wall warp and the ironing rate by changing the clearance C between the ironing angle θ of the mold shown in FIG. The ironing ratio is calculated by measuring the sheet thickness t1 immediately before entering the ironing part of the mold and the sheet thickness ti after ironing and calculating the sheet thickness reduction rate [(t1-ti) / t1 × 100%]. The clearance C corresponding to the ironing rate = 0% is −5 to −10%. This is because the original plate thickness t0 is stretched and bent by the wrinkle holding force BHF and the die shoulder R, and is reduced to t1. Therefore, the clearance C for applying the ironing process needs to take that into consideration.
The amount of wall warp (1 / ρ) is abrupt from the level of the amount of wall warp of the conventional method if the ironing angle θ is 5 ° or 8 ° and a slight amount of ironing (about 0.1%) is applied. When the squeezing rate exceeds about 0.3%, the amount of wall warp decreases with the squeezing rate. When the squeezing angle θ is 5 °, the squeezing rate is about 5-6%. It was reduced to about 12% of 1 / ρ.
[0009]
The present inventor examined other molds and press conditions for the light ironing method, and the iron part mold profile was not a flat surface as shown in FIG. It was it Mii that the same effect can be obtained, if any.
[0010]
In the following, detailed description of the configuration conditions of the present invention will be given.
The metal plate that can obtain the effect by the method of the present invention is not particularly limited, but when applied to a metal plate having a high strength or a material having a low Young's modulus such as Al, a larger wall warp is reduced. An effect is obtained. The metal plate may have a surface treated with plating, resin coating, or the like on its surface, and an effect of reducing wall warpage can be obtained.
As for the shape of a pressed product from which the effects of the present invention can be obtained, sufficient effects can be obtained if the cross-sectional shape of the part is a hat shape or a U shape. Even if the wall portion is multi-staged, tapered, or rectangular tube-shaped, if the die and the press method are devised and the press molding method satisfies the conditions of the claims of the present invention, the effect can be obtained. It is done. Even in the case of a cylindrical diaphragm (having a hat-shaped cross section), the rigidity of the side wall is high because of the cylindrical shape, so the amount of visible wall warpage reduction is reduced, but higher accuracy is required for wall warpage. The effect is obtained for the parts to be processed.
[0011]
The press forming wrinkle pressing force BHF may be performed by a normal wrinkle pressing force.
[0012]
A straight part is provided at the lower part of the die shoulder Rd of the press die having the wrinkle presser according to claim 1 and bending the work at the die shoulder R part, and an ironing part is provided on the straight part away from the die shoulder Rd . In the method of performing ironing with a die, an effect of reducing wall warpage can be obtained by performing ironing of 0.1% or more. Further, when the ironing process of 0.3% or more is performed, a remarkable wall warp reduction effect can be obtained. Furthermore, when the ironing rate is 4% or more, a very good wall warp reduction effect can be obtained. In addition, if the ironing process of 15% or more is performed, the mold wear tends to increase, and therefore it is necessary to pay particular attention to the mold material and lubrication.
Since the clearance C starts to be ironed from about -7%, the pressing condition (Rd, BHF, etc.) is taken into consideration, and the clearance C is adjusted so as to obtain the ironing rate that provides a predetermined wall warp reduction effect. That's fine. The adjustment of the ironing rate, a straight portion provided in the lower portion of the die shoulder Rd, the straight portion remote from the die shoulder Rd, the method of fitting the tip of the ironing die to adjust the spacer to adjust the ironing ratio preferable.
[0013]
Note that the die shoulder Rd is not particularly limited in the case of this method.
According to the method of claim 2 , if the shape of the ironing surface of claim 1 is a curved surface having a radius of curvature Ri of 3 mm or more, an extremely excellent wall warp reduction effect can be obtained. If Ri is less than 3.0 mm, the wall warping effect is insufficient and the ironing surface is easily gnawed. It should be noted that if Ri exceeds 20 mm, the force applied to the ironing surface increases and the mold is liable to be damaged. Therefore, Ri is preferably 20 mm or less.
In the method of claim 3 , if the ironing portion of claim 1 has a flat ironing surface and an ironing angle θ of 15 ° or less, an extremely excellent wall warp reduction effect can be obtained. When the squeezing angle θ exceeds 15 °, the wall warping effect is insufficient and the squeezing surface is easily galled. If the ironing angle θ is less than 3 °, the force applied to the ironing surface increases and the mold is easily damaged. Therefore, the ironing angle θ is preferably 3 ° or more.
[0014]
(Example-1)
The effects of the present invention will be described below with reference to examples.
SPCE having a plate thickness of 1.2 mm, 440 Mpa high tensile strength, 590 Mpa high tensile strength, and 780 Mpa high tensile strength were used as test materials, and hat bending was performed under the test conditions described above, and the amount of wall warpage was evaluated.
The evaluation results are shown in FIG. Plotted to S (X axis) and the wall warp amount 1 / ρ (Y axis) of the pressed product.
The press method of the conventional method is Rd = 5 mm, clearance C≈8%, BHF = 10 ton, the light ironing method performs hat bending press molding with the ironing angle θ = 5 °, the ironing rate≈6 %, and BHF = 5 ton. It was. The press lubricant was coated with Nippon Press Machine Oil # 630.
The light ironing method according to the embodiments of claims 1 and 3 exhibits an excellent wall warp reduction effect, and even with a high strength material of 780 MPa class, the wall warp amount is better than that of SPCE.
[0015]
(Example-2)
As in Example 1, the light ironing method of claim 2 performed hat bending press molding with the ironing surface being a curved surface, the radius of curvature Ri = 10 mm, the ironing rate≈4%, and BHF = 10 ton . The press lubricant was coated with Nippon Press Machine Oil # 630. The wall warp amount of the steel plate with the same strength was 28 to 35% of the conventional method , and an excellent wall warp reduction effect was obtained.
[0016]
【The invention's effect】
As described above, the present invention has been described in detail. However, the press molding method with excellent shape freezing property according to the present invention has an excellent effect on the reduction of wall warpage of a pressed product having a hat-shaped or U-shaped cross-sectional shape. It is fully effective and has significant industrially useful effects.
[Brief description of the drawings]
[1] Ru FIG der showing hat press test summary, as well as wall warp amount ([rho).
FIG. 2 is a view showing a cross section of a mold in which the ironing surface of the light ironing method according to claim 1 is a flat surface.
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the ironing rate and the amount of wall warp (1 / ρ) in the light ironing method according to claim 3;
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between steel plate strength (TS) and wall warp amount (1 / ρ) in a light ironing method .

Claims (3)

ハット型或いはU字型断面形状のプレス成型品のプレス成形において、しわ押さえを有しワークをダイス肩 R 部で曲げ加工を行うプレス金型のダイス肩 Rd の下部にストレート部を設け、ダイ肩 Rd から離れたストレート部にしごき加工部を設けたダイスで、0.1% 以上 15% 未満のしごき加工を行うことで、壁そり量が少なく、金型磨耗の少ないプレス成形方法。In a hat-type or press molding press forming of U-shaped cross-section, the straight portion at the bottom of the press die of the die shoulder Rd of the workpiece having a blank holder performs bending at a die shoulder R portion is provided, the die shoulder A press molding method with less wall warpage and less mold wear by performing ironing of 0.1% or more and less than 15% with a die that has a ironing part on the straight part away from Rd . しごき面が曲率半径 Ri が 3 〜 20mmの曲面である壁反り量の極めて少ないことを特徴とする請求項１に記載のプレス成形方法。2. The press molding method according to claim 1 , wherein the ironing surface is a curved surface having a curvature radius Ri of 3 to 20 mm , and the amount of wall warpage is extremely small. しごき面が平面でしごき角θ：3 〜 15 ゜である壁反り量の極めて少ないことを特徴とする請求項１に記載のプレス成形方法。2. The press molding method according to claim 1 , wherein the ironing surface is flat and the ironing angle [theta] is 3 to 15 [ deg .] And the amount of wall warpage is extremely small.

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