曲げ加工装置および曲げ加工方法ならびにプレス成形装置およびプレス成形方法

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【発明の名称】	曲げ加工装置および曲げ加工方法ならびにプレス成形装置およびプレス成形方法
【発明者】	【氏名】芹澤義久【住所又は居所】愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内
【要約】	【課題】所期の形状に曲げ加工された後の板材のスプリングバックを従来よりも確実に抑制する。【解決手段】塑性変形可能な材料からなる板材５に曲げ加工を施す装置において、曲げ加工されるべき板材に接触すると共に該板材の曲げ加工に寄与する部材１，２の壁面に複数の突起６を設けた。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
塑性変形可能な材料からなる板材に曲げ加工を施す装置において、曲げ加工されるべき板材に接触すると共に該板材の曲げ加工に寄与する部材の壁面に複数の突起を設けたことを特徴とする装置。
【請求項２】
ポンチとダイスとを具備するプレス成形用の装置において、曲げ加工に寄与するポンチの肩部、該ポンチの肩部を受けるダイスの受け部、曲げ加工に寄与するダイスの肩部、および、該ダイスの肩部を受けるポンチの受け部の少なくとも１つに、複数の突起を設けたことを特徴とする装置。
【請求項３】
上記突起の表面が滑らかであることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
上記突起の表面が球面の一部であることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
上記突起の高さが該突起の表面を含む球の直径の半分に略等しいことを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
上記突起の表面を含む球の直径が曲げ加工される板材の厚みの略３０％であって、上記突起の高さが曲げ加工される板材の厚みの５～１０％であることを特徴とする請求項４または５に記載の装置。
【請求項７】
塑性変形可能な材料からなる板材に曲げ加工を施す方法において、曲げ加工される板材の部分の表面に複数の凹みが形成されるように板材を曲げ加工することを特徴とする方法。
【請求項８】
ポンチとダイスとを具備するプレス成形用の装置により板材をプレス成形する方法において、曲げ加工される板材の部分の表面に複数の凹みが形成されるように板材を曲げ加工することを特徴とする方法。
【請求項９】
上記凹みの表面が滑らかであることを特徴とする請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
上記凹みの表面が球面の一部であることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
上記凹みの深さが該凹みの表面を含む球の直径の半分に略等しいことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
上記凹みの表面を含む球の直径が曲げ加工される板材の厚みの略３０％であって、上記凹みの深さが曲げ加工される板材の厚みの５～１０％であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、曲げ加工装置および曲げ加工方法、ならびに、プレス成形装置およびプレス成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１～３に記載されているように、ポンチとダイスとを用いて金属板をプレス成形する場合、所期の形状にプレス成形された金属板が、特に、曲げ加工された部分を中心として、元の形状に戻ろうとするスプリングバックという現象が生じることがある。このスプリングバックが生じると、所期の形状にプレス成形された金属板が所期の形状ではなくなってしまう。そこで、特許文献１では、所期の形状にプレス成形された後の金属板の曲げ加工された部分の凸側の面に金属板の板厚の２０％以下の深さの凹部を付与し、金属板の曲げ加工された部分を中心としたスプリングバックを抑制するようにしている。
【０００３】
【特許文献１】特開平８－１７４０７４号公報
【特許文献２】特開２００４－１８１５０２号公報
【特許文献３】特開平１－０２７７２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、所期の形状に曲げ加工された後の板材のスプリングバックを従来よりも確実に抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、１番目の発明では、塑性変形可能な材料からなる板材に曲げ加工を施す装置において、曲げ加工されるべき板材に接触すると共に該板材の曲げ加工に寄与する部材の壁面に複数の突起を設けた。
上記課題を解決するために、２番目の発明では、ポンチとダイスとを具備するプレス成形用の装置において、曲げ加工に寄与するポンチの肩部、該ポンチの肩部を受けるダイスの受け部、曲げ加工に寄与するダイスの肩部、および、該ダイスの肩部を受けるポンチの受け部の少なくとも１つに、複数の突起を設けた。
【０００６】
３番目の発明では、１または２番目の発明において、上記突起の表面が滑らかである。
４番目の発明では、３番目の発明において、上記突起の表面が球面の一部である。
５番目の発明では、４番目の発明において、上記突起の高さが該突起の表面を含む球の直径の半分に略等しい。
６番目の発明では、４または５番目の発明において、上記突起の表面を含む球の直径が曲げ加工される板材の厚みの略３０％であって、上記突起の高さが曲げ加工される板材の厚みの５～１０％である。
【０００７】
上記課題を解決するために、７番目の発明では、塑性変形可能な材料からなる板材に曲げ加工を施す方法において、曲げ加工される板材の部分の表面に複数の凹みが形成されるように板材を曲げ加工する。
上記課題を解決するために、８番目の発明では、ポンチとダイスとを具備するプレス成形用の装置により板材をプレス成形する方法において、曲げ加工される板材の部分の表面に複数の凹みが形成されるように板材を曲げ加工する。
【０００８】
９番目の発明では、７または８番目の発明において、上記凹みの表面が滑らかである。
１０番目の発明では、９番目の発明において、上記凹みの表面が球面の一部である。
１１番目の発明では、１０番目の発明において、上記凹みの深さが該凹みの表面を含む球の直径の半分に略等しい。
１２番目の発明では、１０または１１番目の発明において、上記凹みの表面を含む球の直径が曲げ加工される板材の厚みの略３０％であって、上記凹みの深さが曲げ加工される板材の厚みの５～１０％である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、所期の形状に曲げ加工（プレス加工）された後の板材のスプリングバックが確実に抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。まず、本実施形態のプレス成形装置の特徴的な構成を説明する前に、その基本的な構成を説明する。図１に示されているように、本実施形態のプレス成形装置は、ポンチ１とダイス２とシワ押さえ４を有する。ポンチ１は、ダイス２に対して相対的に移動可能となっている。そして、ポンチ１は、ダイス２に設けられている凹部３の内壁面から所定間隔（具体的には、成形加工されるプレートの厚みに等しい間隔）を置きつつ該凹部３内に収容可能な凸部を有する。このようなプレス成形装置は、例えば、高張力鋼板材（いわゆる、ハイテン材）やアルミ合金板材をプレス成形加工するものである。
【００１１】
本実施形態のプレス成形装置によって板材を成形加工する場合には、例えば、図２（Ａ）に示されているように、ダイス２の頂面に板材５が配置されると共に、該板材５に関してダイス２の反対側にポンチ１が配置される。そして、ポンチ１がダイス２に向かって移動せしめられる。そして、図２（Ｂ）に示されているように、ポンチ１の凸部によって板材５をダイス２の凹部３内に入れ込むように、ポンチ１がダイス２に対して移動せしめられる。そして、最終的には、図２（Ｃ）に示されているように、板材５がポンチ１とダイス２との間に完全に挟まれるまでポンチ１がダイス２に対して移動せしめられる。こうして、板材５が所期の形状に成形加工される。
【００１２】
次に、本実施形態のプレス成形装置の特徴的な構成を説明する。図３は、本実施形態のプレス成形装置のポンチ１の肩部１Ａとダイス２の受け部２Ａとを示している。本実施形態では、ポンチ１の肩部１Ａの外壁面一帯には、比較的小さい複数の突起６が設けられおり、一方、このポンチ１の肩部１Ａを受けるダイス２の受け部２Ａの内壁面は、突起を備えておらず、滑らかな曲面とされている。そして、ポンチ肩部１Ａの各突起６の表面は、滑らかな曲面とされ、しかも、球面の一部とされている。
【００１３】
このプレス成形装置によってプレス成形加工された板材において、曲げ加工された板材部分には、比較的小さい複数の凹みが形成されることになる。このように凹みが形成された板材の部分は、その他の部分よりも強く変形加工されることから、このように凹みが形成されるようにして板材を曲げ変形することは、曲げ変形後の板材５のいわゆるスプリングバックを抑制するという観点から好ましい。
【００１４】
なお、本実施形態において、突起６が設けられていない場合のポンチ肩部１Ａの外壁面から突起６の最も突出した部分までの距離（図４で参照符号Ｈで示されている距離）を「突起の高さ」と定義した場合、ポンチ肩部１Ａに設けられる各突起の高さが、突起６の表面を含む球の直径の半分に略等しいと好ましい。
【００１５】
また、本実施形態において、各突起６は、その表面を含む球の直径がプレス成形加工される板材５の厚みの略３０％であって、且つ、その高さがプレス成形加工される板材５の厚みの５～１０％となっているようにポンチ肩部１Ａに設けられると、より好ましい。突起６をこのような形でポンチ肩部１Ａに設けることによって、プレス成形加工後における板材５のいわゆるスプリングバックを効果的に抑制することができる。
【００１６】
また、図５は、別の実施形態のプレス成形装置のポンチ肩部１Ａとダイス受け部２Ａとを示している。本実施形態では、ポンチ肩部１Ａの外壁面は、突起を備えておらず、滑らかな曲面とされており、一方、このポンチ肩部１Ａを受けるダイス受け部２Ａの内壁面一体には、比較的小さい複数の突起６が設けられている。そして、ダイス受け部２Ａの各突起６の表面は、滑らかな曲面とされ、しかも、球面の一部とされている。
【００１７】
このプレス成形装置によってプレス成形加工された板材においても、曲げ加工された板材部分には、比較的小さい複数の凹みが形成されることになるので、曲げ変形後の板材５のいわゆるスプリングバックを抑制するという観点から好ましい。
【００１８】
なお、本実施形態において、突起６が設けられていない場合のダイス受け部２Ａの内壁面から突起６の最も突出した部分までの距離（図６で参照符号Ｈで示されている距離）を「突起の高さ」と定義した場合、ダイス受け部２Ａに設けられる各突起６の高さが、突起６の表面を含む球の直径の半分に略等しいと好ましい。
【００１９】
また、本実施形態において、各突起６は、その表面を含む球の直径がプレス成形加工される板材５の厚みの略３０％であって、且つ、その高さがプレス成形加工される板材５の厚みの５～１０％となっているようにポンチ肩部１Ａに設けられると、より好ましい。
【００２０】
また、図７は、さらに別の実施形態のプレス成形装置のポンチ肩部１Ａとダイス受け部２Ａとを示している。本実施形態では、ポンチ肩部１Ａの外壁面にも、このポンチ肩部１Ａを受けるダイス受け部２Ａの内壁面にも、比較的小さい複数の突起６が設けられている。そして、これらポンチ肩部１Ａおよびダイス受け部２Ａの各突起６の表面は、滑らかな曲面とされ、しかも、球面の一部とされている。
【００２１】
このプレス成形装置によってプレス成形加工された板材においても、曲げ加工された板材部分には、比較的小さい複数の凹みが形成されることになるので、曲げ変形後の板材５のいわゆるスプリングバックを抑制するという観点から好ましい。
【００２２】
なお、本実施形態においても、突起６が設けられていない場合のポンチ肩部１Ａの外壁面から該外壁面に設けられた突起６の最も突出した部分までの距離（図４で参照符号Ｈで示されている距離）、および、突起６が設けられていない場合のダイス受け部２Ａの内壁面から該内壁面に設けられた突起６の最も突出した部分までの距離（図６で参照符号Ｈで示されている距離）を、共に、「突起の高さ」と定義した場合、各突起６の高さが、突起６の表面を含む球の直径の半分に略等しいと好ましい。
【００２３】
また、本実施形態においても、各突起６は、その表面を含む球の直径がプレス成形加工される板材の厚みの略３０％であって、且つ、その高さがプレス成形加工される板材の厚みの５～１０％となっているようにポンチ肩部１Ａに設けられると、より好ましい。
【００２４】
なお、上述した実施形態において、突起６の高さが同じ場合には、突起６の表面の湾曲半径が小さいほうが曲げ加工後の板材のスプリングバックを抑制する効果は高くなる傾向にある。（もちろん、突起６の表面の湾曲半径があまりに小さすぎても、曲げ加工後の板材のスプリングバックを抑制する効果は高くならない場合はある。）
【００２５】
また、上述した実施形態において、突起６の構成を決定するに際し、板材のプレス成形加工中に板材との接触によって、突起６がプレス肩部１Ａまたはダイス受け部２Ａから脱落しないように突起６の構成を決定することも重要である。こうした観点からは、突起６がないとした場合のプレス肩部１Ａまたはダイス受け部２Ａと突起６との接触面積ができるだけ大きくなるように突起６の高さを設定することが好ましい。例えば、突起６の表面が球面の一部となっている場合、すなわち、突起６が球体の一部である場合には、突起６の高さが突起６の表面を含む球体の直径の半分であることが好ましい。
【００２６】
また、上述した実施形態では、プレス成形を例に本発明を説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、鉄鋼やアルミ合金等の金属製の板材を成形する装置に適用可能であり、例えば、いわゆるプレス加工やロールフォーミングやハイドロフォーミングを行う装置にも適用可能である。したがって、こうした観点から、本発明は、塑性変形可能な材料からなる板材に曲げ加工を施す装置に適用可能であると言える。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明が適用されたプレス成形装置の一例を示す図である。
【図２】図１に示されているプレス成形装置によるプレス成形加工を示す図である。
【図３】第１実施形態のプレス成形装置のポンチ肩部とダイス受け部とを示す図である。
【図４】ポンチ肩部に設けられた突起の高さを説明するための図である。
【図５】第２実施形態のプレス成形装置のポンチ肩部とダイス受け部とを示す図である。
【図６】ダイス受け部に設けられた突起の高さを説明するための図である。
【図７】第３実施形態のプレス成形装置のポンチ肩部とダイス受け部とを示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１ポンチ
１Ａポンチ肩部
２ダイス
２Ａダイス受け部
３凹部
４シワ押さえ
５板材
６突起

【出願人】	【識別番号】０００００３２０７【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社【住所又は居所】愛知県豊田市トヨタ町１番地
【出願日】	平成１７年５月６日（２００５．５．６）
【代理人】	【識別番号】１０００９９７５９【弁理士】【氏名又は名称】青木篤【識別番号】１０００９２６２４【弁理士】【氏名又は名称】鶴田準一【識別番号】１００１０２８１９【弁理士】【氏名又は名称】島田哲郎【識別番号】１００１２３５８２【弁理士】【氏名又は名称】三橋真二【識別番号】１０００８２８９８【弁理士】【氏名又は名称】西山雅也
【公開番号】	特開２００６－３１２１７６（Ｐ２００６－３１２１７６Ａ）
【公開日】	平成１８年１１月１６日（２００６．１１．１６）
【出願番号】	特願２００５－１３５０８０（Ｐ２００５－１３５０８０）