JPH06182457A - プレス成形方法及び装置 - Google Patents

プレス成形方法及び装置

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JPH06182457A
JPH06182457A JP4338545A JP33854592A JPH06182457A JP H06182457 A JPH06182457 A JP H06182457A JP 4338545 A JP4338545 A JP 4338545A JP 33854592 A JP33854592 A JP 33854592A JP H06182457 A JPH06182457 A JP H06182457A
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JP
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metal plate
plate material
press
plate
upper die
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JP4338545A
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Tamehiro Nishiyama
為裕 西山
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Mazda Motor Corp
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Mazda Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 スプリングバックを打ち消すことができるプ
レス成形方法及び装置を提供する。 【構成】 板材の一方の表面を加熱または冷却しつつ、
プレス成形を行う。 【効果】 板材は一旦はスプリングバックを生じるが、
板材が室温に戻るにつれて、加熱または冷却された側の
表面が熱収縮または熱膨張を起こし、スプリングバック
を打ち消す方向に変形する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は板材のプレス成形方法お
よび装置に関する。
【0002】
【従来の技術】薄板のプレス成形は図1に示すような装
置により行われる。すなわち、型1の上に置かれた薄板
3に対してパンチ5が落下し、薄板3は型1の形状に応
じて成形される。ところが、図2に示すように、成形さ
れた薄板3の板厚方向の外方には正の残留応力7が、内
方には負の残留応力9が発生しているため、薄板3を型
1から離型してある程度の時間が経過すると、正負の残
留応力の差に起因して、薄板3はいわゆるスプリングバ
ックまたはスプリングゴーという現象を生じる。例え
ば、薄板3の曲げ部分11は曲げ成形前の状態に戻ろう
として、矢印Aの方向に変形するというスプリングバッ
ク現象を生じる。
【0003】このスプリングバックに対処するため、従
来は、予めスプリングバック量を考慮して寸法を設定し
たり、追加工程(例えば、一旦、プレス成形を行って、
型から薄板を取り出した後、再びプレス成形を行う工
程)を設けるなどの対策を講じてきた。あるいは、特開
平4−9225号公報は、降伏点応力の減少率が大きい
鋼板を用い、プレス成形の下死点において成形荷重が付
加された状態で1秒以上保持することによりプレス成形
の寸法精度の向上を図り、スプリングバックに対処して
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、予めスプリン
グバック量を考慮して寸法を決定することは、時間を要
する作業であるとともに、必要とする労力が大きい。ま
た、追加工程を設けたりすることは、プレス成形に要す
る時間を延長してしまう。さらに、前記公報記載の方法
では、鋼板の降伏点応力の減少率が大きいことという前
提条件があるので、使用範囲が限定されるという難点が
ある。
【0005】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たもので、プレス成形に要する時間を延長することな
く、かつ、鋼板の種類にかかわらず、確実にスプリング
バックに対処し得る方法及び装置を提供することを目的
とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明においては、板の成形時に板の片側表面を加
熱または冷却しながら、成形を完了させる。離型直後に
はスプリングバックやスプリングゴーを生じるが、成形
品の両表面の温度が室温になるにつれて、加熱または冷
却した片側表面が熱膨張または熱収縮する。すなわち、
板はスプリングバックを打ち消す方向に変形することに
なるので、所望の寸法形状を得ることができるというこ
とを基本的思想とするものである。
【0007】具体的には、本発明に係る板材のプレス成
形方法は、板材の成形加工時に、型具内の板材の一方の
表面を冷却または加熱し、または、板材の一方の表面を
冷却し、他方の表面を加熱する工程を備えることを特徴
とする。本発明の好ましい実施態様においては、スプリ
ングバックが起こる側を冷却する工程を備える。
【0008】本発明の好ましい実施態様においては、ス
プリングバックが起こる側と反対側を加熱する工程を備
える。本発明の好ましい実施態様においては、スプリン
グバックが起こる側を冷却し、スプリングバックが起こ
る側と反対側を加熱する工程を備える。また、本発明に
係る板材のプレス成形装置は、板材の成形加工時に、型
具内の板材の一方の表面を冷却する手段と、型具内の板
材の他方の表面を加熱する手段のうち少なくとも一つを
有することを特徴とする。
【0009】
【実施例】図3に本発明に係る板材のプレス成形装置の
一実施例を示す。プレス成形装置10は、所定の形状に
成形されている凹部12を有する上型ダイ14と、凹部
12に嵌合し得る形状を有する下型パンチ16と、板材
18を上型ダイ14との間に保持するホルダ20とを備
えている。
【0010】板材18が上型ダイ14とホルダ20の間
に挟持された後、下型パンチ16が下から上昇し、板材
18を上型ダイ14の凹部12に押し込む。これによ
り、板材18は凹部12の形状に従って曲げ加工がなさ
れる。上型ダイ14の内部には図3の紙面と垂直方向に
冷媒供給管22が延びており、冷媒供給管22には、モ
ータ24により、冷媒供給源26から冷媒が供給され
る。冷媒はモータ24の出力に応じて冷媒供給源26か
ら供給される。モータ24の出力はコントローラ28に
より制御される。コントローラ28には、プレス成形時
に、室温、板材18の厚み、温度などのデータが入力さ
れ、コントローラ28はこれらのデータに基づいて、モ
ータ24の動力を決定し、冷媒供給管22に送り出す冷
媒量を制御している。
【0011】冷媒供給管22からは冷媒噴出通路30が
延びており、上型ダイ14の凹部12に開口している。
冷媒は冷媒供給管22から冷媒噴出通路30を通って、
プレス成形最中の板材18にあたり、板材18の外側表
面18Aを冷却する。これにより、板材18の外側表面
18Aと内側表面18Bとの間には温度差が生じ、板材
18の内部にはこの温度差に基づく熱応力が発生する。
【0012】図4に示すように、板材18は、上型ダイ
14から取り出した後には、スプリングバック現象によ
り形状Y(実線で示す形状)をなしている。この後、板
材18が室温に戻るにつれて、冷却されていた板材18
の外側表面18Aは徐々に温度が上昇し、熱膨張を起こ
す。この外側表面18Aの熱膨張により、板材18は形
状Yから所望の形状X(破線で示す形状)に変形する。
すなわち、板材18のスプリングバックは打ち消され、
所望の形状Xを得ることができる。
【0013】本実施例においては、冷媒供給管22は二
つしか図示されていないが、冷媒供給管の数は任意であ
る。また、冷媒としては、気体状の媒体を用いることが
好ましい。図5は本発明に係る板材のプレス成形装置の
第二の実施例を示す。本実施例においては、上型ダイ1
4の内部には冷却管40が、下型パンチ16には加熱管
42が各々図5の紙面と垂直な方向に延びている。冷却
管40には、モータ44により、冷却媒体供給源46か
ら冷却媒体が供給される。また、加熱管42には、モー
タ48により、加熱媒体供給源50から加熱媒体が供給
される。冷却媒体供給源46からの冷却媒体の供給量及
び加熱媒体供給源50からの加熱媒体の供給量はモータ
44及び46の出力に応じて各々決定される。モータ4
4及び46の出力はコントローラ52により制御され
る。。コントローラ52には、プレス成形時に、室温、
板材18の厚み、温度などのデータが入力され、コント
ローラ52はこれらのデータに基づいて、モータ44及
び46の出力を決定し、冷却管40及び加熱管42に送
り出す冷却媒体および加熱媒体の量を制御する。
【0014】プレス成形中においては、板材18の外側
表面18Aは冷却管40を通る冷却媒体により冷却さ
れ、板材18の内側表面18Bは加熱管42を通る加熱
媒体により加熱される。このため、板材18の外側表面
18Aと内側表面18Bとの間には温度差が生じ、板材
18の内部にはこの温度差に基づく熱応力が発生する。
板材18は、上型ダイ14から取り出したときには、ス
プリングバック現象により図4に示す形状Yをなしてい
るが、板材18が室温に戻るにつれて、冷却されていた
板材18の外側表面18Aは徐々に温度が上昇し、熱膨
張を起こし、加熱されていた板材18の内側表面18B
は徐々に温度が低下し、熱収縮を起こす。この結果、板
材18は、前実施例と同様に、スプリングバックを打ち
消す方向に変形し、板材18は所望の形状Xに至る。
【0015】本実施例においても、冷却管40および加
熱管42の数は任意に設定できる。また、冷却媒体およ
び加熱媒体としては流体または気体の何れも用いること
ができる。図6は本発明に係る板材のプレス成形装置の
第三の実施例を示す。本実施例においては、下型パンチ
16の中に電磁誘導加熱装置60が埋め込まれており、
プレス成形の最中に、板材18の内側表面18Bを加熱
する。これにより、板材18はその内部において外側表
面18Aと内側表面18Bとの間に温度差を生じ、この
温度差に基づく熱応力が発生する。板材18を上型ダイ
14から取り出したときは、スプリングバックにより図
4に示すような形状Yをなしているが、板材18が室温
に戻るにつれて、板材18の内側表面18Bの温度が低
下し、これに伴い内側表面18Bは熱収縮を起こす。こ
れにより、板材18はスプリングバックを打ち消す方向
に変形し、板材18は所望の形状Xを有するに至る。
【0016】本実施例においても、電磁誘導加熱装置6
0による板材18の内側表面18Bの加熱量はコントロ
ーラを用いて各種データに基づいて制御するようにする
ことが可能である。以上の第一乃至第三実施例における
冷却または加熱のための手段は例示的なものであって、
これら以外の手段を用いることも当然に可能である。
【0017】なお、板材18の種類に応じて、板材18
の外側表面18Aの温度をどの程度に低下させる必要が
あるかについて、以下に、計算の一例を示す。原長L1
の鋼材に引張力Fを作用させ、鋼材が長さL2 まで延び
たものとすれば、次の式が成り立つ。 L1 −L2 =e・L1 (1) ここで、eは鋼材のひずみである。ヤング係数をEとす
れば、ひずみeは次の式で表される。
【0018】e=F/E (2) 鋼材のヤング係数E=2.1×106 kg/cm2 であ
るから、引張力Fとして20×102 kg/cm2 を作
用させると、 e=20×102 /2.1×106 =9.52×10-4 従って、(1)式は次の通りになる。
【0019】 L1 −L2 =9.52×10-41 (3) L1 =L2 とするためには、引張時の鋼材の温度を室温
よりもΔTだけ低くしておけばよい。従って、 ΔT×α×L1 =9.52×10-41 (4) ここで、αは鋼材の熱膨張係数で、α=1.23×10
-5 である。このαの値を(4)式に代入して計算すれ
ば、 ΔT=77.3 となる。すなわち、鋼材をプレス成形するときには、板
材の外側表面の温度が室温よりも77.3度下がるよう
にすればよい。
【0020】鋼材以外の材料についても、以上の計算と
同様にして、温度下降分を計算することができる。図7
は本発明に係る板材のプレス成形方法のフローチャート
である。下型パンチ16が上昇し、板材18が上型ダイ
14の凹部12において曲げ成形されている最中に(ス
テップ100)、(1)板材18の外側表面18Aを冷
却する、(2)板材18の内側表面18Bを加熱する、
(3)板材18の外側表面18Aを冷却し、内側表面1
8Bを加熱する、の何れかの工程を実施する(ステップ
110)。板材18を上型ダイ14から取り出したとき
の板材18はスプリングバックにより図4に示すような
形状Yをなしている(ステップ120)。この後、板材
18が室温に戻るにつれて、板材18の外側表面18A
は温度が上昇し、それに伴い、熱膨張を起こし、内側表
面18Bは温度が低下し、それに伴い、熱収縮を起こ
す。この結果、板材18はスプリングバックを打ち消す
方向に変形し、板材18は所望の形状Xになる(ステッ
プ130)。
【0021】
【発明の効果】本発明においては、スプリングバック量
を見込んで、プレス成形時に板材の表面を冷却または加
熱する。このため、プレス成形後の板材は一旦はスプリ
ングバックを行うが、時間の経過とともに板材の表面が
熱膨張または熱収縮を行い、板材はスプリングバックを
打ち消す方向に変形する。このように、スプリングバッ
クによる影響を除去した所望の形状に板材をプレス成形
することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】プレス成形装置の概略図である。
【図2】スプリングバックを生じた板材の平面図であ
る。
【図3】本発明に係る板材のプレス成形装置の第一の実
施例の断面図である。
【図4】スプリングバックを生じた板材(実線)と板材
の所望の形状(破線)の平面図である。
【図5】本発明に係る板材のプレス成形装置の第二の実
施例の断面図である。
【図6】本発明に係る板材のプレス成形装置の第三の実
施例の断面図である。
【図7】本発明に係る板材のプレス成形方法のフローチ
ャートである。
【符号の説明】
1 型 3 薄板 5 パンチ 10 プレス成形装置 12 凹部 14 上型ダイ 16 下型パンチ 18 板材 20 ホルダ 22 冷媒供給管 24 モータ 26 冷媒供給源 28 コントローラ 30 冷媒噴出通路 40 冷却管 42 加熱管 44,48 モータ 46 冷却媒体源 50 加熱媒体源 52 コントローラ 60 電磁誘導加熱装置

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 板材のプレス成形方法において、板材の
    成形加工時に、型具内の板材の一方の表面を冷却または
    加熱し、または、板材の一方の表面を冷却し、他方の表
    面を加熱する工程を備えることを特徴とする板材のプレ
    ス成形方法。
  2. 【請求項2】 スプリングバックが起こる側を冷却する
    工程を備えることを特徴とする請求項1に記載の板材の
    プレス成形方法。
  3. 【請求項3】 スプリングバックが起こる側と反対側を
    加熱する工程を備えることを特徴とする請求項1に記載
    の板材のプレス成形方法。
  4. 【請求項4】 スプリングバックが起こる側を冷却し、
    スプリングバックが起こる側と反対側を加熱する工程を
    備えることを特徴とする請求項1に記載の板材のプレス
    成形方法。
  5. 【請求項5】 板材のプレス成形装置において、板材の
    成形加工時に、型具内の板材の一方の表面を冷却する手
    段と、型具内の板材の他方の表面を加熱する手段のうち
    少なくとも一つを有することを特徴とする板材のプレス
    成形装置。
JP4338545A 1992-12-18 1992-12-18 プレス成形方法及び装置 Pending JPH06182457A (ja)

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