JP6380294B2 - Press forming method - Google Patents
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Description
本発明は、溝形状部を有し、該溝形状部を形成する一対の縦壁部の少なくとも一方に面外に湾曲するフランジ部を有する製品形状のプレス成形品を成形するプレス成形方法に関する。 The present invention relates to a press molding method for forming a product-shaped press-molded product having a groove-shaped portion and having a flange portion curved out of plane on at least one of a pair of vertical wall portions forming the groove-shaped portion.
プレス成形とは、その対象物である材料（ブランク）に金型を押し付けることにより、金型の形状をブランクに転写して加工を行う方法のことである。このプレス成形においては、プレス成形品を金型から取り出した後に、そのプレス成形品内の残留応力が弾性回復することによって起こる形状不良、いわゆるスプリングバックが発生し、所望の形状とは異なってしまう問題がしばしば発生する。 The press molding is a method of performing processing by transferring a shape of a mold to a blank by pressing the mold against a material (blank) as an object. In this press molding, after the press-molded product is taken out of the mold, a shape defect caused by elastic recovery of the residual stress in the press-molded product, so-called spring back occurs, which is different from the desired shape. Problems often occur.
スプリングバックがどの程度生じるかについては、主に材料の強度に大きく影響される。昨今では、特に自動車業界を中心に、自動車車体の軽量化の観点から車体部品に高強度な鋼板を使用する傾向が強くなっており、このような材料の高強度化に伴いスプリングバックの生じる程度が大きくなっている。
このため、スプリングバック後の形状を設計形状に近づけるために、生産現場では熟練者によって金型を幾度も修正して、トライアル＆エラーを重ねなければならず、その結果、生産期間が長期化してしまう。
したがって、スプリングバックを効果的に低減できる方法を開発することは、自動車の開発期間やコストを削減する上でもますます重要な課題であり、種々のスプリングバック対策が提案されている。
How much springback occurs is largely influenced by the strength of the material. In recent years, especially in the automobile industry, the tendency to use high-strength steel sheets for car body parts from the viewpoint of weight reduction of car bodies has become stronger, and the extent to which springback occurs with the increase in strength of such materials Is getting bigger.
For this reason, in order to bring the shape after the spring back closer to the design shape, the technician must modify the mold several times and repeat trial and error at the production site, resulting in a prolonged production period. End up.
Therefore, developing a method that can effectively reduce springback is an increasingly important issue in terms of reducing the development period and cost of automobiles, and various springback countermeasures have been proposed.
その例として、例えば特許文献１に記載の技術があり、これはハット断面部品をフォーム成形する際に、フランジ加圧面に凸ビードを設けた金型でプレス成形する方法である。この方法は、下死点直前でブランクが凸ビードにロックされてブランクの縦壁部に引張変形が付与され、縦壁部の反りの原因であった板厚方向の応力差が解消されるというものである。
As an example, for example, there is a technique described in
また、他の提案として特許文献２では、引張応力が発生するプレス成形品の角部に対しフィレット部を設けることで引張応力を低減し、プレス成形品に発生するハネのスプリングバックを低減させる金属製断面ハット型形状部材が提案されている。 As another proposal, Patent Document 2 discloses a metal that reduces a tensile stress by providing a fillet portion at a corner portion of a press-formed product in which a tensile stress is generated, thereby reducing a spring back of the spring generated in the press-formed product. A cross-sectional hat-shaped member has been proposed.
特許文献1はスプリングバックによってある断面に生じる形状変化に対する対策である。しかし、実際の部品ではねじれや曲がりといった部品全体に生ずる３次元的なスプリングバックが問題となる場合も多く、特許文献１はこのような問題に対する充分な対策とはなり得ない。
また、特許文献２の提案では部品形状の変更が必要となるが、衝突特性などの部品の性能の観点から部品形状に制約がある場合では適用できない。また、フィレット追加による成形荷重の増加や割れ・しわなどの成形不良が懸念される。 In addition, the proposal of Patent Document 2 requires changing the part shape, but cannot be applied when there is a restriction on the part shape from the viewpoint of the performance of the part such as collision characteristics. In addition, there is a concern that molding load increases due to the addition of fillets and molding defects such as cracks and wrinkles.
本発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、製品形状を変えることなく、ねじれや曲がりといった部品全体に生ずる３次元的なスプリングバックを低減するプレス成形方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a press molding method for reducing three-dimensional springback that occurs in the entire part such as torsion and bending without changing the product shape. It is said.
発明者は上記課題を解決するため、図１５（ａ）、（ｂ）に示すようなプレス成形品７をフォーム成形した際にプレス成形品７に生じるスプリングバックの形態について検討した。
プレス成形品７は、パンチ底部７ａと縦壁部７ｂからなる溝形状部、及び面外に湾曲するフランジ部７ｃを有している。湾曲の形態として、図１５（ａ）に示すようなフランジ部がパンチ底部より湾曲中心Ｏに近い位置にある形状（以下、「上凸形状」という）と、図１５（ｂ）に示すようなフランジ部がパンチ底部より湾曲中心Ｏから遠い位置にある形状（以下、「下凸形状」）に分類される。
なお、本明細書において、上凸形状、下凸形状のプレス成形品や金型に関する符号は、両者において対応する箇所には同一の符号を付してある。
In order to solve the above problems, the inventor examined the form of the spring back generated in the press-molded
The press-formed
In addition, in this specification, the code | symbol regarding an upward convex shape, a downward convex shape press-molded product, and a metal mold | die is attached | subjected to the location which respond | corresponds in both.
従来のフォーム成形では図１６（ａ）（ｂ）の斜視図に示すダイ１７とパンチ１９からなる金型１５によって、図１７の断面図に示すようにダイ１７とパンチ１９でブランク２１を挟み込むことで成形を行う。
図１８は離型前後の断面図と、成形前後のブランク線長変化を前記断面図に対応付けて示した側面図である。
上凸形状の場合、図１８（ａ）に示すように、成形が進むに従ってブランク端の曲率半径は小さくなり線長が短くなる（A0B0→A1B1）。つまり、フランジ部は縮みフランジ変形となり、下死点では長手方向に圧縮応力が残存する。
一方、下凸形状の場合、図１８（ｂ）に示すように、成形が進むに従ってブランク端の曲率半径は大きくなり線長が長くなる（C0D0→C1D1）。つまり、フランジ部は伸びフランジ変形となり下死点では長手方向に引張応力が残存する。
In conventional foam molding, the blank 21 is sandwiched between the die 17 and the
FIG. 18 is a cross-sectional view before and after mold release, and a side view showing a change in blank line length before and after molding in association with the cross-sectional view.
In the case of the upward convex shape, as shown in FIG. 18A, the curvature radius of the blank end decreases and the line length decreases as the molding progresses (A 0 B 0 → A 1 B 1 ). That is, the flange portion shrinks and becomes flange deformation, and compressive stress remains in the longitudinal direction at the bottom dead center.
On the other hand, in the case of the downward convex shape, as shown in FIG. 18B, the curvature radius of the blank end increases and the line length increases as the molding proceeds (C 0 D 0 → C 1 D 1 ). That is, the flange portion becomes stretched flange deformation, and tensile stress remains in the longitudinal direction at the bottom dead center.
このフランジ部の残留応力は離型時に解放され、上凸形状のフランジ部では伸び、下凸形状のフランジ部では縮みの戻り変形が生じる。この下死点形状（製品形状）からのフランジ線長変化が、断面図で示す図１９、あるいは斜視図で示す図２０に示すような製品全体に捩れのスプリングバックを生じさせる原因である。 The residual stress of the flange portion is released at the time of releasing, and the upper convex flange portion is stretched, and the lower convex flange portion is shrunk and returned. This change in flange line length from the bottom dead center shape (product shape) is a cause of causing a torsion springback in the entire product as shown in FIG. 19 shown in a sectional view or in FIG. 20 shown in a perspective view.
そこで、発明者は、離型時におけるフランジ部の戻り変形が製品全体の捩り変形を生じさせないようにするにはいかにすべきかを検討した。その結果、伸びフランジ部では下死点で長手方向の線長を製品形状よりわずかに長く、かつ弾性回復する湾曲形状を与え、また、縮みフランジ部では下死点で長手方向の線長を製品形状よりわずかに短く、かつ弾性回復する湾曲形状を与え、かかる弾性回復の形状変化によって捩れのエネルギーを消費させるということを考えた。
本発明はかかる知見に基づいてなされたものであり、具体的には以下の構成からなるものである。
Therefore, the inventor studied how to prevent the return deformation of the flange portion at the time of mold release from causing torsional deformation of the entire product. As a result, the elongated flange part has a slightly longer length at the bottom dead center than the product shape and gives a curved shape that recovers elastically, and the contracted flange part has a longer line length at the bottom dead center in the product. A curved shape that is slightly shorter than the shape and elastically recovers is given, and the twisting energy is consumed by the shape change of the elastic recovery.
The present invention has been made based on such knowledge, and specifically comprises the following constitution.
（１）本発明に係るプレス成形方法は、長手方向に延びる溝形状部を有し、前記溝形状部を形成する一対の縦壁部の少なくとも一方に、パンチ底部方向に凸となるように湾曲した上反り形状、または、前記パンチ底部方向と反対方向に凸となるように湾曲した下反り形状のフランジ部を有する製品形状のプレス成形品を成形するプレス成形方法であって、
スプリングバックを助長する応力を有するフランジ部の全部又は一部に対し、下死点状態でフランジ部と縦壁部を接続する縦壁接続部からフランジ端部にかけて前記パンチ底部から遠ざける方向へ湾曲する湾曲形状であって下式を満たし、離型後において前記湾曲形状が前記パンチ底部に近づく方向に弾性変形するようなフランジ形状を成形することを特徴とするものである。
L：フランジ幅(mm)
ｔ：ブランク材の板厚(mm)
σYS：ブランク材の降伏応力(MPa)
E：ブランク材のヤング率(MPa)
δmax：プレス成形品のフランジ部残存たわみ量許容値(mm)
(1) The press molding method according to the present invention has a groove-shaped portion extending in the longitudinal direction, and is curved so as to be convex in the punch bottom direction on at least one of a pair of vertical wall portions forming the groove-shaped portion. A press-molding method for molding a product-shaped press-molded product having a flange portion having a downward warp shape that is curved so as to be convex in the opposite direction to the punch bottom direction,
Curves in a direction away from the punch bottom from the vertical wall connecting portion connecting the flange portion and the vertical wall portion in the bottom dead center state to the flange end portion with respect to all or a part of the flange portion having stress for promoting spring back The flange shape is a curved shape that satisfies the following formula, and is molded such that the curved shape elastically deforms in a direction approaching the punch bottom after release.
L: Flange width (mm)
t: Blank sheet thickness (mm)
σ YS : Yield stress of blank material (MPa)
E: Young's modulus (MPa) of blank material
δmax : Allowable deflection of flange in press-molded product (mm)
本発明においては、長手方向に延びる溝形状部を有し、前記溝形状部を形成する一対の縦壁部の少なくとも一方に、パンチ底部方向に凸となるように湾曲した上反り形状、または、前記パンチ底部方向と反対方向に凸となるように湾曲した下反り形状のフランジ部を有する製品形状のプレス成形品を成形するに際して、スプリングバックを助長する応力を有するフランジ部の全部又は一部に対し、下死点状態でフランジ部と縦壁部を接続する縦壁接続部からフランジ端部にかけて前記パンチ底部から遠ざける方向へ湾曲する湾曲形状であって、離型後において前記湾曲形状が前記パンチ底部に近づく方向に弾性変形するようなフランジ形状を成形するようにしたので、製品形状を変えることなく、ねじれや曲がりといった部品全体に生ずる３次元的なスプリングバックを低減することができる。 In the present invention, it has a groove-shaped portion extending in the longitudinal direction, and at least one of the pair of vertical wall portions forming the groove-shaped portion, an upward warped shape that is curved so as to protrude toward the punch bottom portion, or When forming a product-shaped press-molded product having a downwardly bent flange portion curved so as to be convex in a direction opposite to the punch bottom direction, all or part of the flange portion having stress that promotes spring back On the other hand, a curved shape that curves in a direction away from the punch bottom from the vertical wall connecting portion that connects the flange portion and the vertical wall portion in the bottom dead center state to the flange end portion, and after the mold release, the curved shape is the punch shape. Since the flange shape that is elastically deformed in the direction approaching the bottom is formed, the entire part such as torsion and bending is generated without changing the product shape. It is possible to reduce the original specific springback.
［実施の形態１］
本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法が成形の対象としているプレス成形品は、図１５に示すように、長手方向に延びる溝形状部を有し、前記溝形状部を形成する一対の縦壁部７ｂの少なくとも一方に、パンチ底部７ａ方向に凸となるように湾曲した上反り形状、または、パンチ底部７ａ方向と反対方向に凸となるように湾曲した下反り形状のフランジ部を有する製品形状のプレス成形品７である。
[Embodiment 1]
As shown in FIG. 15, the press-molded product that is the object of molding by the press molding method according to an embodiment of the present invention has a groove-shaped portion extending in the longitudinal direction, and a pair of grooves forming the groove-shaped portion. At least one of the
本実施の形態に係るプレス成形方法に用いるフォーム成形金型１は、例えば図１の断面図、図２の斜視図に示すように、溝形状部を有するダイ３と、ダイ３の溝形状部に対応する凸形状を有するパンチ５を有し、ダイ３におけるフランジ成形部にはパンチ底側に凹む凹状湾曲形状部３ａが形成され、またパンチにおけるダイの凹状湾曲形状部３ａに対応する部位にはパンチ底側に凸の凸状湾曲形状部５ａが形成されている。
For example, as shown in the cross-sectional view of FIG. 1 and the perspective view of FIG. 2, the foam molding die 1 used in the press molding method according to the present embodiment includes a
本実施の形態に係るプレス成形方法は、上記図１５の形状を有する製品形状のプレス成形品７をプレス成形する方法であって、スプリングバックを助長する応力を有するフランジ部７ｃの全部又は一部に対し、下死点状態でフランジ部７ｃと縦壁部７ｂを接続する縦壁接続部（図３のE-F）からフランジ端部にかけて（図３のF-G’）パンチ底部７ａから遠ざける方向へ湾曲する湾曲形状であって、離型後において前記湾曲形状がパンチ底部７ａに近づく方向に弾性変形するようなフランジ形状を成形することを特徴とするものである。
The press molding method according to the present embodiment is a method of press-molding the product-shaped press-molded
なお、本実施の形態で例示するプレス成形品７は、図１５に示すように縦壁部７ｂの片側にフランジ部７ｃを有するものであり、フランジ部７ｃの全部に下死点で湾曲形状を成形するものであるが、本発明はスプリングバックを助長する応力を有するフランジ部の一部に湾曲形状を成形するものも含み、またフランジ部が複数ある場合には、スプリングバックを助長するフランジ部の複数に湾曲形状を成形するようにする場合も含む。
Note that the press-formed
上記の方法によって、プレス成形品全体に生ずる捩れのスプリングバックが防止できる理由を図３に基づいて以下に説明する。
図３は下死点状態のプレス成形品７の全体形状を実線で示すと共に離型後のフランジ形状を破線で示し、またフランジ部７ｃの拡大図を併せて記載している。
下死点状態では、縦壁部７ｂ及び縦壁部７ｂとフランジ部７ｃを接続する縦壁接続部（E-F）は、製品形状と同じ形状とし、フランジ部７ｃの開始点Fから所定の曲率半径Rで湾曲する湾曲部（F-G’）を成形する。
The reason why the above-described method can prevent the torsion springback occurring in the entire press-formed product will be described below with reference to FIG.
FIG. 3 shows the overall shape of the press-molded
In the bottom dead center state, the
フランジ部７ｃに付与する湾曲形状の曲率半径Rは、曲げの塑性変形による曲げ癖が残存しない程度であることが望ましく、ある程度大きな曲率半径Rであればフランジ部７ｃは離型後に弾性回復によってほぼ製品形状になる。
図４は、本発明のプレス成形方法を適用した際の、離型前後の断面図とブランク線長変化を示した側面図を示す。図４（ａ）が上凸形状で、図４（ｂ）が下凸形状で、Ｏが湾曲中心である。
なお、図４において、離型前のフランジ形状を破線で示し、離型後のフランジ形状を実線で示している。
The curvature radius R of the curved shape to be imparted to the
FIG. 4 shows a cross-sectional view before and after mold release and a side view showing a change in blank line length when the press molding method of the present invention is applied. 4A shows an upward convex shape, FIG. 4B shows a downward convex shape, and O is the center of curvature.
In addition, in FIG. 4, the flange shape before mold release is shown with the broken line, and the flange shape after mold release is shown with the continuous line.
前述したように、上凸形状の場合、図４（ａ）に示すように、成形が進むに従ってブランク端の曲率半径は小さくなって線長が短くなり、成形前の線長（A0B0）が下死点の線長（A1B1）のように短くなってフランジ部は縮みフランジ変形となり、下死点では長手方向に圧縮応力が残存する。
一方、下凸形状の場合、図４（ｂ）に示すように、成形が進むに従ってブランク端の曲率半径は大きくなって線長が長くなり、成形前の線長（C0D0）が下死点の線長（C1D1）のように長くなってフランジ部は伸びフランジ変形となり、下死点では長手方向に引張応力が残存する。
As described above, in the case of an upwardly convex shape, as shown in FIG. 4A, the curvature radius of the blank end becomes smaller and the line length becomes shorter as the forming proceeds, and the line length before forming (A 0 B 0 ) Becomes as short as the line length of the bottom dead center (A 1 B 1 ), the flange portion shrinks and becomes a flange deformation, and a compressive stress remains in the longitudinal direction at the bottom dead center.
On the other hand, in the case of the downward convex shape, as shown in FIG. 4 (b), the curvature radius of the blank end increases and the line length increases as the forming progresses, and the line length (C 0 D 0 ) before forming decreases. As the length of the dead center (C 1 D 1 ) increases, the flange portion expands and deforms into a flange, and tensile stress remains in the longitudinal direction at the bottom dead center.
離型すると、フランジ部７ｃは弾性回復によって図中上方（パンチ底部方向）に変位するため、上凸形状の縮みフランジ変形の場合（図４(a)）、ブランクの線長は伸び（A1B1→A2B2）、下凸形状の伸びフランジ変形の場合（図４(b)）、ブランクの線長は縮む（C1D1→C2D2）。この線長変化を伴う弾性回復による変形により、捩れの要因となるフランジ部７ｃの長手方向の応力は消費され、また、スプリングバックした後のフランジ線長は製品形状の線長となるため、捩れを抑制できる。図５に離型前の形状と離型後の形状の斜視図を示す。
When the mold is released, the
なお、フランジ部７ｃのみに着目すると、縦壁部と縦壁接続部（E-F）は製品形状と同じ形状に塑性変形しており、弾性変形していた部位は、図３におけるF点よりもフランジ端寄りにあるフランジ部７ｃであるため、弾性回復によってフランジ部７ｃは縦壁接続部（E-F）から真っすぐ伸びる製品形状になる。
Focusing only on the
なお、本願発明は、スプリングバックを助長する応力を有するフランジ部の全部又は一部に対して下死点で湾曲形状となる形状を付与するものであるため、スプリングバックを助長するフランジ部を特定する必要がある。
この方法としては、例えば特許第4894294号公報に開示された方法を用いることができる。
In addition, since the invention of the present application gives a curved shape at the bottom dead center to all or a part of the flange portion having stress that promotes the spring back, the flange portion that promotes the spring back is specified. There is a need to.
As this method, for example, the method disclosed in Japanese Patent No. 4894294 can be used.
まず、プレス成形品を複数の領域（フランジ部、縦壁部、パンチ底部など）に分けて、ある一つの領域の下死点での応力を消去する。その状態でスプリングバック解析を行い、応力を消去していない通常のスプリングバック解析の結果と比較し、スプリングバックが小さくなれば、その領域はスプリングバックの要因となる（スプリングバックを助長させる）応力を有する部位であると特定できる。 First, the press-molded product is divided into a plurality of regions (flange portion, vertical wall portion, punch bottom portion, etc.), and the stress at the bottom dead center of one region is eliminated. In this state, the springback analysis is performed. Compared with the result of the normal springback analysis that does not eliminate the stress, if the springback becomes smaller, the area will cause the springback (enhance the springback). It can be specified that it is a part having.
次に、湾曲形状の曲率半径Rの設定範囲について説明する。
湾曲曲率半径Rが小さいと塑性変形により離型後に曲げ癖が残存してしまう。このような曲げ癖は、部品の組み立ての際、部品間で隙間が生じて適切に接合できないという不具合の原因となる。
そこで、フランジ部７ｃの曲げ癖の程度を考慮した適切なRの設定が必要となる。
曲げ成形では材料の表面が最も大きなひずみを受ける。下死点での表面のひずみをε、材料の板厚をt、折り曲げ曲率半径をR、板厚中心の折り曲げ曲率半径をRcとすると、下式が成立する。
If the radius of curvature R is small, bending wrinkles will remain after mold release due to plastic deformation. Such a bending rod causes a problem that when the parts are assembled, a gap is generated between the parts and cannot be appropriately joined.
Therefore, it is necessary to set an appropriate R in consideration of the degree of bending flaw of the
In bending, the material surface is subjected to the greatest strain. When the surface strain at the bottom dead center is ε, the thickness of the material is t, the bending radius of curvature is R, and the bending radius of curvature at the center of the thickness is R c , the following equation is established.
ここで材料の板表面が成形およびスプリングバックの過程で受ける応力−ひずみ関係を図６に示す。材料が曲げにより変形してひずみεを受け、下死点で応力σを受けた後、スプリングバックによりひずみΔεだけ戻る。この際、εからΔε差し引いたひずみε´が材料に残存するひずみ、つまり曲げ癖である。図７に示すように、曲げ癖によるフランジ残存曲率半径をR´とすると、ε´は以下のように表せる。
さらに、残存曲率半径R´は以下のように表せる。
ここで、フランジ先端の残存たわみ量δを考える。
フランジ幅をL、湾曲するフランジ部の円弧の中心角をθとすると、Lは下記のように表せる。
When the flange width is L and the center angle of the arc of the curved flange portion is θ, L can be expressed as follows.
ここで、材料の表層が受ける曲げ方向の応力σに関して、材料の降伏応力をσYSとするとσ<σYSのときは弾性内であるため曲げ癖は生じず、δ＝0である。一方、σ>σYSのとき下式が成り立つ。
さらに、プレス成形品のフランジ部残存たわみ量許容値をδｍａｘとすると、残存たわみ量δはそれより小さいこと（δ＜δｍａｘ）が求められるため下式となる。
この条件がフランジ部７ｃの曲げ癖を許容範囲内にとどめて、なおかつスプリングバック低減効果が得られる条件である。
本発明で着眼しているフランジ部７ｃの応力は、上記の捩れのスプリングバックのみならず、曲がりやキャンバー方向の反りの要因となることがあるため、本発明はそれらのスプリングバック低減にも有効である。
This condition is a condition in which the bending wrinkle of the
Since the stress of the
なお、本発明で効果が得られる製品形状としては長手方向に湾曲したフランジ部を少なくとも1つ含む形状であればよい。製品の断面の一例を図８に示す。 Note that the product shape that can achieve the effect of the present invention may be any shape that includes at least one flange portion curved in the longitudinal direction. An example of a cross section of the product is shown in FIG.
図８（ａ）〜図８（ｆ）は、縦壁部の両側にフランジ部を有するものであり、図８（ｇ）〜図８（ｉ）は縦壁部の片側にフランジ部を有するものである。図８（ａ）、（ｄ）、（ｇ）は縦壁が垂直になっているものである。図８（ｃ）、（ｆ）、（ｉ）は両縦壁部が傾斜して断面のパンチ頂部に平坦部のないものである。図８（ｃ）、（ｆ）、（ｉ）の断面形状を成形するには、パンチ底部を成形する部位がＲになっているパンチを使用するとよい。 8 (a) to 8 (f) have flanges on both sides of the vertical wall, and FIGS. 8 (g) to 8 (i) have flanges on one side of the vertical wall. It is. 8A, 8D, and 8G show the vertical walls that are vertical. 8 (c), (f), and (i), both vertical wall portions are inclined and there is no flat portion at the top of the punch in the cross section. In order to mold the cross-sectional shapes of FIGS. 8C, 8F, and 8I, it is preferable to use a punch in which the portion where the punch bottom is molded is R.
また、上記ではパンチおよびダイを用いたフォーム成形で説明したが、図９の断面図、図１０の斜視図に示すようにダイ３、パンチ５およびブランクホルダ１１を用いたドロー成形金型９を用いたドロー成形でもよい。ドロー成形金型９の場合、ブランクホルダ１１に凸状湾曲形状部１１ａを設けている。
また、図１１の断面図に示すようにパンチ底と対となるパッド１３を用いたプレス成形方法でも同様の効果が得られる。なお、図９〜図１１において、図１、図２と同一及び対応する部位には同一の符号を付してある。
In the above description, the foam molding using the punch and the die has been described. However, as shown in the cross-sectional view of FIG. 9 and the perspective view of FIG. 10, the draw molding die 9 using the
Further, as shown in the cross-sectional view of FIG. 11, a similar effect can be obtained by a press molding method using a
本発明のプレス成形方法の作用効果を確認するための具体的な実験を行ったので、その結果について以下に説明する。なお、Ｘ軸は製品長手方向、Ｙ軸は製品幅方向、Ｚ軸は製品高さ方向を示す。
図１２に本発明において検討を実施した離型後のプレス成形品の形状を示す。図１２(a)は上凸形状、図１２(b)は下凸形状の断面ハット形のプレス成形品である。図１２においては、上凸形状、下凸形状のそれぞれについてX-Y平面視した図とX-Z平面視した図を併せて記載している。
A specific experiment for confirming the effect of the press molding method of the present invention was performed, and the result will be described below. The X axis represents the product longitudinal direction, the Y axis represents the product width direction, and the Z axis represents the product height direction.
FIG. 12 shows the shape of the press-molded product after mold release studied in the present invention. FIG. 12A shows a press-formed product having an upward convex shape, and FIG. In FIG. 12, both an upward convex shape and a downward convex shape are shown in the XY plane view and the XZ plane view.
また、図１３は図１２に示したプレス成形品の断面形状である。
プレス成形品形状は、パンチ底部の両側に縦壁部を有し、両方の縦壁にフランジ部がある断面ハット形状である。ここで、XY平面視で、湾曲の内側にあるフランジ部を内側フランジ、湾曲の外側にあるフランジ部を外側フランジとする。プレス成形品の長さは1000mm、断面の高さは30mm、パンチ底部の幅は20mm、フランジ部の幅は15mm、XY平面視でのパンチ底幅中央の湾曲曲率半径は2000mm、ZX平面視でのフランジ部の湾曲曲率半径は1000mmである。鋼板は厚さ1.2mmの590MPa級鋼板と1180MPa級鋼板を使用した。降伏応力はそれぞれ400MPa、850MPaで、両材料ともヤング率は210000MPaである。
FIG. 13 shows a cross-sectional shape of the press-formed product shown in FIG.
The shape of the press-formed product is a cross-sectional hat shape having vertical wall portions on both sides of the punch bottom and flange portions on both vertical walls. Here, in the XY plan view, a flange portion inside the curve is an inner flange, and a flange portion outside the curve is an outer flange. The length of the press-formed product is 1000mm, the height of the cross section is 30mm, the width of the punch bottom is 20mm, the width of the flange is 15mm, the radius of curvature at the center of the punch bottom width in XY plane view is 2000mm, in ZX plane view The radius of curvature of the flange portion is 1000 mm. The steel plate used was a 590 MPa grade steel plate and a 1180 MPa grade steel plate with a thickness of 1.2 mm. The yield stress is 400MPa and 850MPa, respectively, and the Young's modulus of both materials is 210000MPa.
本プレス成形品の事前のFEM解析により、スプリングバックによる捩れがプレス成形品に発生し、さらに、内側フランジは捩れを助長させる応力を有するフランジ部であることが分かっている。
本実施例では内側フランジに湾曲形状を付与する成形を適用し、湾曲の曲率半径をR200、R100、R50の3条件とした。湾曲方向はパンチ底部から遠ざかる方向(-Z方向)である。従来例としてフランジ部に湾曲形状を付与しない成形も行った。成形試験には1000tonf油圧プレス機を用いた。また、図１１に示したパンチ底と対となるパッド１３を用いた成形も行った。
According to the FEM analysis of this press-molded product in advance, it is known that twist due to springback occurs in the press-molded product, and the inner flange is a flange portion having a stress that promotes twist.
In this example, molding for imparting a curved shape to the inner flange was applied, and the curvature radius of the curvature was set to three conditions of R200, R100, and R50. The bending direction is the direction away from the punch bottom (-Z direction). As a conventional example, molding without giving a curved shape to the flange portion was also performed. A 1000tonf hydraulic press was used for the molding test. Further, molding using the
プレス成形後に離型した部品形状は3次元形状測定で測定した。その後、CADソフトウェア上で部品端A部（図１２）のパンチ底部が設計形状と合うように測定データの位置合わせを行った後、部品端B部のパンチ底部の角度差θを捩れ角度として算出した（図１４参照）。また、湾曲形状を付与したフランジ部において、離型時に曲げ癖（残存たわみ量）が許容範囲にあるかどうかについても評価を行った。本実施例のたわみ量の許容値δmaxは0.5mmである。 The part shape released after press molding was measured by three-dimensional shape measurement. Then, after positioning the measurement data on the CAD software so that the punch bottom at the part end A (Fig. 12) matches the design shape, the angle difference θ between the punch bottom at the part end B is calculated as the twist angle. (See FIG. 14). Moreover, in the flange part which provided the curved shape, it evaluated also whether a bending wrinkle (residual deflection amount) was in tolerance level at the time of mold release. In this embodiment, the allowable value δ max of the deflection amount is 0.5 mm.
表1に各成形条件で成形されたプレス成形品のフランジ捩れ角度θとフランジ部の残存たわみ量δを示す。
本発明ではプレス成形品の凸方向によらず、内側フランジの湾曲形状の曲率半径が小さくなるに伴い捩れ角度は小さくなり、捩れのスプリングバックの低減効果が確認された。さらに590MPa級鋼板の湾曲形状の曲率半径200mm（本発明例１、８）、1180MPa級鋼板の湾曲形状の曲率半径200mmと100mm（本発明例４、５、１１、１２）においてフランジ部の残存たわみ量は許容値内となった。また、パッドを用いた成形においても本発明の効果が確認された。 In the present invention, the twist angle is reduced as the curvature radius of the curved shape of the inner flange is reduced regardless of the convex direction of the press-formed product, and the effect of reducing the spring back of the twist has been confirmed. Furthermore, the bending deflection of the flange portion is obtained when the curvature radius of the curved shape of the 590 MPa class steel sheet is 200 mm (Invention Examples 1 and 8) and the curvature radius of the curved shape of the 1180 MPa class steel sheet is 200 mm and 100 mm (Invention Examples 4, 5, 11, 12). The amount was within tolerance. The effect of the present invention was also confirmed in molding using a pad.
なお、上記の説明では、フランジ部と共にパンチ底部が上方に凸となる上凸形状、あるいはフランジ部と共にパンチ底部が下方に凸となる下凸形状について説明したが、本発明が対象としているプレス成形品は図２１に示すように、パンチ底部は平坦で、フランジ部のみが上方に凸なる形状（図２１（ａ）参照）や、フランジ部のみが下方に凸となる形状（図２１（ｂ）参照）も含む。 In the above description, the upper convex shape in which the punch bottom portion protrudes upward together with the flange portion, or the lower convex shape in which the punch bottom portion protrudes downward together with the flange portion has been described. As shown in FIG. 21, the bottom of the punch is flat and only the flange portion protrudes upward (see FIG. 21A), or only the flange portion protrudes downward (FIG. 21B). Reference) is also included.
１ フォーム成形金型
３ ダイ
３ａ 凹状湾曲形状部
５ パンチ
５ａ 凸状湾曲形状部
７ プレス成形品
７ａ パンチ底部
７ｂ 縦壁部
７ｃ フランジ部
９ ドロー成形金型
１１ ブランクホルダ
１１ａ 凸状湾曲形状部
１３ パッド
１５ 金型（従来例）
１７ ダイ
１９ パンチ
２１ ブランク
DESCRIPTION OF
17
Claims (1)
スプリングバックを助長する応力を有するフランジ部の全部又は一部に対し、下死点状態でフランジ部と縦壁部を接続する縦壁接続部からフランジ端部にかけて前記パンチ底部から遠ざける方向へ湾曲する湾曲形状であって下式を満たし、離型後において前記湾曲形状が前記パンチ底部に近づく方向に弾性変形するようなフランジ形状を成形することを特徴とするプレス成形方法。
L：フランジ幅(mm)
ｔ：ブランク材の板厚(mm)
σYS：ブランク材の降伏応力(MPa)
E：ブランク材のヤング率(MPa)
δmax：プレス成形品のフランジ部残存たわみ量許容値(mm) A groove-shaped portion extending in the longitudinal direction, and at least one of the pair of vertical wall portions forming the groove-shaped portion, an upward warped shape curved so as to protrude toward the punch bottom portion, or the punch bottom portion direction A press molding method for molding a product-shaped press-molded product having a downwardly curved flange portion that is curved so as to be convex in the opposite direction,
Curves in a direction away from the punch bottom from the vertical wall connecting portion connecting the flange portion and the vertical wall portion in the bottom dead center state to the flange end portion with respect to all or a part of the flange portion having stress for promoting spring back A press molding method characterized by forming a flange shape which is a curved shape and satisfies the following formula, and is elastically deformed in a direction in which the curved shape approaches the punch bottom after mold release.
L: Flange width (mm)
t: Blank sheet thickness (mm)
σ YS : Yield stress of blank material (MPa)
E: Young's modulus (MPa) of blank material
δmax : Allowable deflection of flange in press-molded product (mm)
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