JP6485423B2 - Manufacturing method of press-molded products - Google Patents
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Description
本発明は、プレス成形によって、ハット形断面を有する製品形状に金属板（ブランク材）を製造する技術に関する。 The present invention relates to a technique for manufacturing a metal plate (blank material) into a product shape having a hat-shaped cross section by press molding.
近年、自動車車体の衝突安全性向上と軽量化の両方を両立させるために、車体構造部品に対し５９０ＭＰａ以上のハイテン材の適用が進んでいる。しかし、ハイテン材は降伏強度が高いため、ハイテン材からなる金属板を構造部品にプレス成形を行う際に、ワレ、シワなどの成形性が課題となる。
車体構造部品に用いられるプレス成形品の一つとしては、Ｂピラーアウターのように、天板部およびフランジ部が長手方向に所定の曲率半径で湾曲したハット形断面を本体としその本体の湾曲端部においてハット形断面の縦壁面に対して垂直方向に延在する延在部を有するような製品形状の部品が挙げられる。このような部品は、フランジ部に発生するシワを抑制するため、通常ドロー成形により成形される。しかしながら、ドロー成形で成形する場合には、横断面の開き（スプリングバック）が発生するといった課題がある。
In recent years, in order to achieve both improvement in collision safety and weight reduction of an automobile body, the application of a high-tensile material of 590 MPa or more has been progressing for vehicle body structural parts. However, since the high tensile strength material has a high yield strength, moldability such as cracking and wrinkling becomes a problem when a metal plate made of the high tensile strength material is press-formed to a structural part.
One of the press-formed products used for vehicle body structural parts is a hat-shaped cross section in which the top plate portion and the flange portion are curved with a predetermined radius of curvature in the longitudinal direction, such as a B-pillar outer, and the curved end of the main body. A product-shaped component having an extending portion extending in a direction perpendicular to the vertical wall surface of the hat-shaped cross section at the portion is given. Such a component is usually formed by draw molding in order to suppress wrinkles generated in the flange portion. However, in the case of molding by draw molding, there is a problem that an opening of the cross section (spring back) occurs.
この課題を解決するために段絞りという成形方法を採用する場合がある。この段絞りによる成形では、フランジ部の外周に段差を設け、その段差よりも外側に対しシワ押さえで押さえるシワ押さえ領域を設定して成形を行う。この段絞りによる成形方法を適用することにより、成形下死点で張力が加わるため、断面の開きが低減する。
しかしながら、上記段絞りによる成形では、段差よりも内側の領域はシワ押さえを適用しないため、金属板にハイテン材を適用した場合、フランジ部にシワが発生するおそれがあるといった課題がある。
In order to solve this problem, there is a case where a forming method called step drawing is employed. In molding by this step drawing, a step is provided on the outer periphery of the flange portion, and molding is performed by setting a wrinkle pressing region to be pressed by a wrinkle pressing outside the step. By applying a molding method using this step drawing, tension is applied at the bottom dead center of the molding, so that the opening of the cross section is reduced.
However, in the above-described forming by the step drawing, there is a problem that wrinkles may be generated in the flange portion when a high-tensile material is applied to the metal plate, because wrinkle pressing is not applied to the region inside the step.
ここで、特許文献１に記載のプレス成形方法では、熱間プレス成形において湾曲フランジに発生するシワを低減させるプレス方法が提案されている。この方法はシワが発生しやすい湾曲部のみブランク形状を大きくし且つシワ押さえで材料を拘束させながら成形を行い、他の部分はフォーム成形を行う方法であり、シワ押さえで湾曲部の材料を拘束させながら絞り成形を行うため、シワが低減される効果がある。
また特許文献２に記載のプレス成形方法では、冷間プレス成形において湾曲フランジに発生するシワを低減させる方法が提案されている。この方法はフランジ部にステップ形状を設けることによって、成形途中において張力を付与することで、シワを低減する方法である。
Here, in the press molding method described in
In the press forming method described in
特許文献１に記載のプレス成形方法は、熱間プレス成形であって成形時に高温にすることによって、材料強度を低くして成形する。このため、本発明が対象とする、冷間プレス成形への適用は難しく、特にハイテン材などの高強度材からなる金属板のプレス加工への適用が難しい。
また特許文献２に記載のプレス成形方法では、成形後期にステップにより張力を加えるため、成形初期から発生するフランジシワを十分に抑制することは難しい。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、ハット形断面部品において発生するフランジシワを大きく低減し、シワの無いハット形断面形状の部品を得ることが可能な成形性に優れたプレス成形品の製造方法を提供することを目的とする。
The press molding method described in
Further, in the press molding method described in
The present invention has been made paying attention to the above-described problems, and can greatly reduce the flange wrinkles generated in the hat-shaped cross-section parts, and formability capable of obtaining the hat-shaped cross-section parts without wrinkles. An object of the present invention is to provide a method for producing a press-formed product excellent in.
課題を解決するために、本発明の一態様のプレス成形品の製造方法は、天板部とフランジ部とが側壁部を介して幅方向で連続しているハット形断面を有すると共に上記天板部及びフランジ部が長手方向に沿って上記天板部側に凸に湾曲した湾曲部分を有する製品形状に、金属板をプレス成形してプレス成形品を製造するプレス成形品の製造方法において、上記フランジ部位置よりも外周部分に対しシワ押さえで上記金属板を押さえるシワ押さえ領域を設定し段絞りで成形を行う段絞り工程を有し、上記段絞りで成形を行う際に、上記フランジ部位置の一部にも、シワ押さえで押さえる付加領域を設定することを特徴とする。 In order to solve the problem, a method for manufacturing a press-formed product according to one aspect of the present invention includes a hat-shaped cross section in which a top plate portion and a flange portion are continuous in a width direction through a side wall portion, and the top plate. In the method of manufacturing a press-molded product, the metal plate is press-molded to produce a press-molded product in a product shape having a curved portion that is convexly curved toward the top plate portion along the longitudinal direction of the portion and the flange portion. There is a step drawing process in which a wrinkle holding region for pressing the metal plate with a wrinkle press is set to the outer peripheral part with respect to the outer peripheral portion, and forming with the step drawing, and when forming with the step drawing, the flange portion position An additional area to be pressed with a wrinkle presser is also set in a part of.
本発明の態様によれば、ハット形断面のプレス成形品におけるフランジシワを低減することが出来る。この結果、成形不良の無い部品が得られ、歩留まりの向上に繋がる。
また、例えば、ハット形断面形状の部品を用いて車体構造部品とする際に、部品の組み立てを容易に行うことが可能となる。
特に、上記製品形状が、ハット形断面を有すると共に、天板部及びフランジ部に、長手方向に沿って少なくとも一部が天板部側に凸に湾曲した形状をする場合に効果的である。
According to the aspect of the present invention, it is possible to reduce flange wrinkles in a press-formed product having a hat-shaped cross section. As a result, a part free from molding defects is obtained, leading to an improvement in yield.
Further, for example, when a vehicle body structural component is formed using a hat-shaped cross-sectional component, it is possible to easily assemble the component.
This is particularly effective when the product shape has a hat-shaped cross section, and the top plate portion and the flange portion have a shape curved at least partially convex toward the top plate portion along the longitudinal direction.
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しつつ説明する。
本実施形態では、ハット形断面のプレス成形品として、図１に示すような製品形状を例にして説明する。この例は、Ｂピラーアウターに代表される構造部品を想定したものである。
すなわち、本実施形態のプレス成形品１０の製品形状は、図１に示すような、天板部１の幅方向両側が側壁部３を介してフランジ部２に連続しているハット形断面を有すると共に、長手方向に沿って天板部１側に凸となるように湾曲した製品形状となっている。
Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.
In the present embodiment, a product shape as shown in FIG. 1 will be described as an example of a press-formed product having a hat-shaped cross section. This example assumes a structural component represented by a B-pillar outer.
That is, the product shape of the press-formed
また、本実施形態のプレス成形品１０の製品形状は、天板部１の長手方向両端部に、それぞれ張出部５が連続している。各張出部５の幅は、天板部１の幅よりも幅方向の寸法が大きいことから、上面視において製品形状の長手方向端部側の天板部１の面がＴ字形状となっている。更にフランジ部２の長手方向端部に縦壁部６の下端部が連続している。該縦壁部６は、天板部１側に立ち上がり、その上端が上記張出部５に連続する。上記形状によって、縦壁部６に対し、湾曲端部分を有する本体部４が垂直方向側に延在する。すなわち、本体部４の長手方向に対向するように縦壁部６が立ち上がった形状となっている。
Further, in the product shape of the press-formed
ここで、本発明は、対象とするプレス成形品１０の製品形状がＴ字形状となっている必要はなく、段絞り成形によってフランジ部２にシワが発生する可能性があるハット形断面形状を有する製品形状であれば適用可能である。
金属板２４を上記のような製品形状に、段絞りによりプレス成形すると、図２に示す例のように、フランジ部２の湾曲部分においてシワが発生するおそれがある。このフランジシワは材料強度の増加に伴い、発生しやすくなる。図２中、符号Ｓがフランジシワの発生位置の例である。
Here, the present invention does not require the product shape of the target press-formed
When the
ここで、上記の段絞りによるプレス成形に使用される金型は、パンチ２０、ダイ２１及びシワ押さえ２３を備える。ダイ２１及びパンチ２０には、図３や図４（ａ）に示すように、天板部形成部２０ａ、側壁部形成部２０ｂ及びフランジ部形成部２０ｃからなるハット形断面形成部と、フランジ部形成部２０ｃの外周に段差形成部２０ｄが設けられている。そして、図３に示すように、パンチ２０に形成された段差形成部２０ｄの外側にシワ押さえ２３が配置され、図４（ａ）のように、シワ押さえ２３とダイ２１とによって、金属板２４の外周を押さえることが可能となっている。ここで、金属板２４における、シワ押さえ２３が当接する位置がシワ押さえ領域Ｓ０となり、フランジ部２よりも外周側にシワ押さえ領域Ｓ０を設定される。そのシワ押さえ領域Ｓ０のフランジ部２側の輪郭のラインＬ０を、図３（ａ）に示す。
Here, the mold used for press molding by the above-described step drawing includes a
ここで、段絞りによるプレス成形は、ワレ低減やソリ低減には有効な加工方法ではあるものの、発明者らが調査したところ、金属板２４の材料強度が高くなるほど、フランジ部２にシワが発生するおそれがあるという知見を得た。特に、湾曲したフランジ部２の部分にシワが発生しやすいとの知見を得た。
このような知見に基づき、検討した結果、フランジ部２の面におけるシワが発生する部分を部分的に押さえて段絞りによる成形を行うことで、フランジ部２に発生するシワも低減できて成形精度を向上できるという知見を得た。
Here, press forming by step drawing is an effective processing method for reducing cracks and warping, but the inventors have investigated that wrinkles occur in the
As a result of examination based on such knowledge, it is possible to reduce wrinkles generated in the
上記の知見に基づき、本実施形態では、上記のシワ押さえ領域Ｓ０に加えて、フランジ部２位置の一部にも、シワ押さえ２３で押さえる付加領域Ｓ１を設定して段絞りで成形を行うことで、金属板２４を目的の製品形状に成形する。この段絞りにより成形する段絞り工程の前後に、他の処理工程を有していても良い。他の処理工程とは、例えばブランク材をトリムする工程である。
上記付加領域Ｓ１は、フランジ部２の位置の一部であって、金属板２４を付加領域が無い状態で段絞りで成形して製品形状に成形した場合に、シワが発生すると推定されるシワ発生領域Ｓの一部または全部を含むように設定する。
Based on the above knowledge, in the present embodiment, in addition to the wrinkle holding area S0, an additional area S1 to be pressed by the
The additional area S1 is a part of the position of the
シワ発生領域Ｓは、実験によって判定しても良い。本実施形態では、金属板２４を上記製品形状に付加領域が無い状態の段絞りで成形するＣＡＥ解析を行い、その結果に基づき、フランジ部２におけるシワが発生するシワ発生領域を推定する。
ここで、シワ発生領域が複数箇所存在する場合に、その全てを押さえ無くても良い。例えば一番シワが大きく発生する領域や、他の部品と溶接やボルトなどで接合される接合部位置となる部分に対し、付加領域Ｓ１を設定する。
ここで、付加領域Ｓ１の設定は、上記のようにシワ発生領域を推定することなく、単純に、他の部品との接合部として設定されるフランジ部２の位置を含むように付加領域Ｓ１を設定しても良い。この場合には、接合部位置に対し、確実にシワを発生させることなく、金属板を製品形状に成形することが可能となる。使用者から隠れた箇所に使用されるプレス成形品１０であれば、最低限、接合部の部位に発生するシワを回避したい。接合部の部位にフランジシワが形成された場合には、他の部品との接合の際に接合精度が悪くなるなどの悪影響が発生する。
The wrinkle generation region S may be determined by experiment. In the present embodiment, CAE analysis is performed in which the
Here, when there are a plurality of wrinkle generation regions, it is not necessary to hold down all of them. For example, the additional region S <b> 1 is set for a region where wrinkles are most greatly generated or a portion that is a joint position where other parts are joined by welding or bolts.
Here, the setting of the additional area S1 does not estimate the wrinkle generation area as described above, and simply includes the position of the additional area S1 so as to include the position of the
シワ押さえ領域Ｓ０と付加領域Ｓ１とは、それぞれ個別のシワ押さえ２３で押さえても良いし、一体物のシワ押さえ２３で、シワ押さえ領域Ｓ０と付加領域Ｓ１とを同時に押さえるようにしても良い。
個別のシワ押さえ２３で金属板２４を押さえる場合には、シワ押さえ領域Ｓ０と付加領域Ｓ１とを押さえる押圧力を個別設定することが可能となり、例えばシワ押さえ領域Ｓ０よりも付加領域Ｓ１の押圧力を相対的に弱く設定することなどが可能となる。ただし、その分、金型の構成が複雑化する。
また、シワ押さえ領域Ｓ０と付加領域Ｓ１とは連続していても良いし、シワ押さえ領域Ｓ０と付加領域Ｓ１とを非連続な領域として配置しても良い。
The wrinkle pressing area S0 and the additional area S1 may be pressed by individual
When pressing the
Further, the wrinkle holding area S0 and the additional area S1 may be continuous, or the wrinkle holding area S0 and the additional area S1 may be arranged as non-continuous areas.
以下の説明では、一体物のシワ押さえ２３を採用し、且つシワ押さえ領域Ｓ０と付加領域Ｓ１とが連続している場合を例に説明する。
この例では、図５のように、シワ押さえ領域Ｓ０を部分的にフランジ部２側に拡大することで付加領域Ｓ１を設定する場合の例である。
この例では、フランジ部２外周に設定する段絞り用の段差について、シワ押さえ領域Ｓ０の一部における付加領域Ｓ１部分に向けて拡大した領域に被る位置だけ段絞り用の段差を省略する場合の例である。すなわち、付加領域Ｓ１の外側部分を除いてフランジ部２の外周に段絞り用の段差を設ける。この場合には、付加領域Ｓ１とシワ押さえ領域Ｓ０との境界部分に段差による凹凸が形成されないことから、シワ押さえ２３の押さえ面が平坦になっている。すなわち、この例では、付加領域Ｓ１を設けたフランジ部２外周位置の段差を省略した、部分段差絞りとも言うような段絞りの設定によって成形する場合を例示している。勿論、付加領域Ｓ１を設けたフランジ部２外周にも段差を形成しても良い。この段差は、金属板２４（ブランク材）に対しビードのような役割を有するため、フランジ外周部の拘束に対する要求に応じて、段差に応じた凹凸をシワ押さえ２３に形成しても良い。
In the following description, the case where the
In this example, as shown in FIG. 5, the additional region S1 is set by partially expanding the wrinkle holding region S0 toward the
In this example, with respect to the step for step restriction set on the outer periphery of the
なお、シワ押さえ領域Ｓ０と付加領域Ｓ１とが非連続に設定する場合においても、付加領域Ｓ１を設定したフランジ部２の外側に段差を設けても良いし、設けなくても良い。
付加領域Ｓ１部分の輪郭のラインＬ１は、曲率半径が急峻する曲率急峻部の無い滑らかなラインから構成され、且つシワ押さえ領域Ｓ０のラインに滑らかに接続するように設定することが好ましい。このようにすることでシワ押さえ２３による応力集中する部分の発生を回避可能となる。
また、シワ押さえ領域Ｓ０と付加領域Ｓ１とが非連続に設定する場合においても、一体物のシワ押さえ２３で両方の領域を押さえるようにしても良い。
Even when the wrinkle holding area S0 and the additional area S1 are set to be discontinuous, a step may or may not be provided outside the
It is preferable that the contour line L1 of the additional region S1 is composed of a smooth line having no curvature steep portion with a steep curvature radius and is smoothly connected to the line of the wrinkle holding region S0. By doing in this way, it becomes possible to avoid the occurrence of a stress concentrated portion due to the
In addition, even when the wrinkle holding area S0 and the additional area S1 are set to be discontinuous, both areas may be pressed by the integrated wrinkle pressing 23.
以上のような、本実施形態における段絞りによる成形では、フランジシワを低減するために、段絞りで成形する際に、シワ押さえ２３の領域を部分的に拡大して付加領域Ｓ１を別途設定し製品形状に成形する。これにより、成形初期からシワが発生しやすいフランジ湾曲部などを押さえて成形し、フランジシワが抑制される。
また、フランジシワが発生しない若しくは発生するシワが小さい領域においては、段絞りとしているため、成形後期に張力が付与され壁開きが抑制される。
金属板２４としてはハイテン材を対象とした場合が特に効果を奏するが、金属板２４として鋼板やアルミニウム板などを用いてもよい。
In forming by step drawing in the present embodiment as described above, in order to reduce flange wrinkles, when forming by step drawing, the region of the
Further, in the region where the flange wrinkle is not generated or the wrinkle generated is small, the step drawing is performed, so that a tension is applied in the later stage of molding and the wall opening is suppressed.
The
ここで、材料強度の増加に伴いフランジシワが大きく発生するが、このフランジシワ全領域をシワ押さえ２３で押さえようとすると張力が過大になり、割れが発生する可能性がある。したがって、ワレが発生しないようにフランジシワ発生領域の一部分のみをシワ押さえ２３で押さえてもよい。
成形方法は段絞りまたはドロー成形を適用してもよい。
Here, as the material strength increases, flange wrinkles are greatly generated. However, if the entire wrinkle wrinkle area is pressed with the
As the forming method, step drawing or draw forming may be applied.
本発明に係るプレス成形方法によるフランジシワ低減効果を確認するため、有限要素法（ＦＥＭ）によるプレス成形解析を行った。その結果について以下に説明する。
本実施例では図１に示す長手方向に湾曲したハット形断面部品にプレス成形する場合を対象とした。なお、プレス成形に使用する金属板２４は板厚ｔ＝１．４ｍｍであって、引張強度が１４７０ＭＰａ級の鋼板とし、シワ押さえ２３力が５０ｔｏｎという条件で解析を行った。
比較のため、図３に示すような通常の段絞り成形時の金型を使用して段絞りによる成形を行った場合の解析を実施した。すなわち、フランジ部２の外側全周に段差形状があり、この段差の外側のシワ押さえ領域Ｓ０だけをシワ押さえ２３で押さえて成形するという条件で解析した。
In order to confirm the flange wrinkle reduction effect by the press forming method according to the present invention, press forming analysis by a finite element method (FEM) was performed. The results will be described below.
In this embodiment, the case of press-molding into a hat-shaped cross-sectional component curved in the longitudinal direction shown in FIG. The
For comparison, an analysis was performed in the case of forming by step drawing using a mold at the time of normal step drawing as shown in FIG. That is, there was a step shape on the entire outer periphery of the
このような比較例の金型により成形した際の成形途中における、全体図および断面図を図４に示す。図４（ａ）から図４（ｄ）に向けて成形が行われており、下死点３０ｍｍｕｐ〜５ｍｍｕｐの結果を示している。なお、「ｍｍｕｐ」は下死点を基準とした下死点からの上方位置を示す。例えば、下死点３０ｍｍｕｐは、下死点よりも３０ｍｍ上方位置を指す。
図４から分かるように、比較例では、２０ｍｍｕｐからシワが発生し始め、断面をみると段差部分のブランクが膨らんでいることが確認できる。最終的にこの膨らみがシワになり残ってしまう。
FIG. 4 shows an overall view and a cross-sectional view in the middle of molding with a mold of such a comparative example. Molding is performed from FIG. 4A to FIG. 4D, and the result of bottom dead center of 30 mmup to 5 mmup is shown. “Mmup” indicates an upper position from the bottom dead center with respect to the bottom dead center. For example, a bottom dead center of 30 mmup indicates a position 30 mm above the bottom dead center.
As can be seen from FIG. 4, in the comparative example, wrinkles started to be generated from 20 mmup, and it can be confirmed that the blank at the stepped portion is swollen by looking at the cross section. Eventually, this bulge becomes wrinkled and remains.
次に、本発明に基づく成形の解析結果について説明する。
本発明例では、図５のように、部分的にシワ押さえ領域Ｓ０を拡大して付加領域Ｓ１を設定した金型を使用して段絞りによる成形をする場合である。なお、付加領域Ｓ１を設定したフランジ部２の外側には段差形状は無くなり、ダイＲ止まりからシワ押さえ２３が配置されるという条件で解析した。
このような本発明例の金型により成形した際の成形途中における、全体図および断面図を図６に示す。図６（ａ）から図６（ｄ）に向けて成形が行われており、下死点３０ｍｍｕｐ〜５ｍｍｕｐの結果を示している。図６から分かるように、本発明例では、成形初期からフランジ部のシワが抑制されており、成形途中にフランジ部に材料が余ることなく成形されるため、フランジシワの無い製品が得られることが分かる。
Next, the analysis result of molding based on the present invention will be described.
In the example of the present invention, as shown in FIG. 5, molding is performed by step drawing using a mold in which the wrinkle holding area S0 is partially enlarged and the additional area S1 is set. The analysis was performed under the condition that there is no step shape outside the
FIG. 6 shows an overall view and a cross-sectional view in the middle of molding using the mold of the present invention example. Molding is performed from FIG. 6A to FIG. 6D, and the result of bottom dead center of 30 mmup to 5 mmup is shown. As can be seen from FIG. 6, in the example of the present invention, wrinkles of the flange portion are suppressed from the initial stage of molding, and since the material is formed in the flange portion in the middle of molding, a product without flange wrinkles can be obtained. I understand.
１ 天板部
２ フランジ部
３ 側壁部
４ 本体部
５ 張出部
５ 各張出部
５ 張出部
６ 縦壁部
１０ プレス成形品
２０ パンチ
２０ａ 天板部形成部
２０ｂ 側壁部形成部
２０ｃ フランジ部形成部
２０ｄ 段差形成部
２１ ダイ
２４ 金属板
Ｌ０ 輪郭のライン
Ｌ１ 輪郭のライン
Ｓ シワ発生領域
Ｓ０ シワ押さえ領域
Ｓ１ 付加領域
DESCRIPTION OF
Claims (7)
上記フランジ部位置よりも外周部分に対しシワ押さえで上記金属板を押さえるシワ押さえ領域を設定し段絞りで成形を行う段絞り工程を有し、
上記段絞りで成形を行う際に、上記フランジ部位置の一部にも、シワ押さえで押さえる付加領域を設定することを特徴とするプレス成形品の製造方法。 A curve in which the top plate portion and the flange portion have a hat-shaped cross section that is continuous in the width direction through the side wall portion, and the top plate portion and the flange portion are convexly curved toward the top plate portion side along the longitudinal direction. In the method of manufacturing a press-formed product, in which a metal plate is press-molded into a product shape having a part to manufacture a press-formed product,
It has a step drawing process for setting a wrinkle holding region for pressing the metal plate with a wrinkle press against the outer peripheral part from the flange part position and forming with a step drawing.
A method for manufacturing a press-formed product, characterized in that an additional region to be pressed with a wrinkle presser is set at a part of the flange portion position when forming with the step drawing.
上記付加領域を設定する位置は、上記接合部の位置の一部または全部を含むことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載したプレス成形品の製造方法。 The press-molded product is set with a joint part for joining the other part to the flange part,
The method for manufacturing a press-formed product according to any one of claims 1 to 3, wherein the position where the additional region is set includes a part or all of the position of the joint portion.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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