(57)【要約】【課題】難しい設備改造をせずとも、精度の高い鋼板の折り曲げ加工ができると共に、板表面には疵をいれずに、また形状が悪い鋼板であっても、所定の形状を得ることができる曲げ加工方法を提供する。【解決手段】ダイ部から突出た板材に、板材の曲げ稜線と平行であってかつ曲げ方向と逆向きのつめ鉤部を設ける予備加工を施し、さらに、上記板材を曲げ稜線に沿って曲げる際には、上記つめ鉤部に、板材押圧パンチを掛けて板材を折り曲げる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製のダイ部と、被処理板材を押える板材押えと、ダイ部から突出た板材を押圧するパンチとを用いた板材の曲げ加工において、板厚：0.3〜1.0mmの、金属製板材または金属を含む複合材からなる板材を、該板材の曲げ稜線内側の曲率半径を0.1mm以下で、かつ直角に折り曲げるにあたり、
上記ダイ部から突出た板材に、板材の曲げ稜線と平行であってかつ曲げ方向と逆向きのつめ鉤部を設ける予備加工を施し、さらに、上記板材を曲げ稜線に沿って曲げるに際し、上記つめ鉤部に上記パンチを掛けて板材を折り曲げる板材の曲げ加工方法。
【請求項２】
前記つめ鉤部の折り曲げ代を、５〜10mmの範囲とする請求項１に記載の板材の曲げ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属製板材または金属を含む複合材からなる板材の曲げ加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車、家電、機械業界などでは、金属材(多くは鋼材)の軽量化や素材のコスト低減などに対する活動が展開されている。
ここで、軽量化という点を考えると、板材部品の薄肉化に伴い、強度が高い金属板の加工技術の向上が望まれる。しかしながら、ハイテン材などでは降伏点が高いため、降伏点が低い材料に比べ、相対的に塑性変形し難くかつ弾性変形しやすいため、成形プレスの除荷後に、板材の変形が初期形状に戻りやすい。これは、いわゆるスプリングバックと呼ばれている現象で、最終部品や、製品の形状が、狙いの形状に対して大きくずれてしまう問題として、板材の板厚や材料が変更されるたびに顕在化する場合があって、板厚や材料を変更するときや、板厚の変動や材質が混在するときなどに、所定の加工精度を得ようとすると、十分な設備調整が必要となる。
【０００３】
スプリングバックの対策については、解析による予測や操業の改善によるアプローチがなされているものの、詳細な応力ひずみ曲線の取得や、材質、板厚のバラツキまで考慮した検討が必要となるために、現場で事前に予測し、操業条件等を適正化するのは困難である。
【０００４】
また、仮に、適正化できたにしても、多種の条件で操業する際には、板厚などの条件の切替えに対応して、頻繁に細かく設備の設定を変更する必要があり、条件変更に多くの時間を消費することとなる結果、効率的な操業が阻害されてしまう。
【０００５】
従って、一般に、絞り加工や曲げ加工では、薄肉化や高強度材への変更に伴って、寸法精度の確保が難しくなる傾向にある。
このような現状から、スプリングバックの抑制や、曲げ加工部の疲労強度の向上など、さまざまな特性、および加工技術の向上が要求されているが、これらの要求に対して、以下に述べるような技術情報が公開されている。
【０００６】
例えば、特許文献１には、プレス加工方法において，コイル材の２箇所をクランプして予ひずみを与えるように引張り、次に、クランプを解除して切断機によって所定長さのブランク材に切断したのち、上記ブランク材にてプレス加工を行うプレス加工方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−３３６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載された方法では、板の切断とプレスが同じラインである必要があって、適用設備が厳しく制限され、既存の設備への追加や、改造などが極めて難しいという問題があった。また、スキンパスを含む圧延などと異なり、ラインを停止してクランプしつつ、同時に引張りを行う必要があるため、作業性の低下が避けられず、コストアップにつながってしまうという問題がある。
加えて、板をクランプして引っ張るために、板表面に疵が入り易い、あるいは形状が悪い鋼板などでは、正確にクランプした状態を維持するのが難しいという問題もある。
【０００９】
本発明は、上記した現状に鑑み開発されたもので、難しい設備改造をせずとも、精度の高い鋼板の折り曲げ加工ができると共に、板表面には疵をいれずに、また形状が悪い鋼板であっても、所定の形状を得ることができる曲げ加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。
１．金属製のダイ部と、被処理板材を押える板材押えと、ダイ部から突出た板材を押圧するパンチとを用いた板材の曲げ加工において、板厚：0.3〜1.0mmの、金属製板材または金属を含む複合材からなる板材を、該板材の曲げ稜線内側の曲率半径を0.1mm以下で、かつ直角に折り曲げるにあたり、
上記ダイ部から突出た板材に、板材の曲げ稜線と平行であってかつ曲げ方向と逆向きのつめ鉤部を設ける予備加工を施し、さらに、上記板材を曲げ稜線に沿って曲げるに際し、上記つめ鉤部に上記パンチを掛けて板材を折り曲げる板材の曲げ加工方法。
【００１１】
２．前記つめ鉤部の折り曲げ代を、５〜10mmの範囲とする前記１に記載の板材の曲げ加工方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、予備加工を施し、曲げ方向と逆向きのつめ鉤部を設けることで、板厚の全域に亘って、均一に歪を導入することができ、その結果、安定した加工精度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】(ａ)〜(ｃ)は、本発明に従う曲げ加工方法の要領を説明する図である。
【図２】(ａ)〜(ｃ)は、本発明に従うつめ鉤部の例を示す図である。
【図３】板厚が0.3mmの鋼板を用いた場合の、曲げ加工後の目標角度からの角度ズレの頻度を度数分布で示したグラフである。
【図４】鋼板の板厚を変えた場合の、曲げ加工後の目標角度からの角度ズレの平均値を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に従う板材の曲げ加工方法について説明する。
本発明で、曲げ加工に供する被処理板材は、板厚：0.3〜1.0mmの、金属製板材または金属を含む複合材からなる板材である。特に、スプリングバックが大きい板厚だからである。
以下、図を用いつつ、本発明を具体的に説明する。
【００１５】
本発明における曲げ加工は、板材の曲げ稜線内側の曲率半径を0.1mm以下で、かつ直角に折り曲げる加工であって、本発明は、図１の(ａ)〜(ｃ)に示す順番に行われる。図中、１は試料（板材）、２はダイ、３は押さえ板(パッド)、４はパンチ、５はガイドプレート、６はシャフ卜および７はつめ鈎部である。
【００１６】
すなわち、本発明における曲げ加工は、金属製のダイ部と、被処理板材を押える板材押えと、ダイ部から突出た板材を押圧するパンチとを具えた装置を用いると共に、板材(試料)の加工後の表面の折り目（曲げ稜線）を境として、片側を、上下にダイおよびパッドを配置して加工前に挟圧し、他方の側を、パンチにて抑圧して折り曲げる手順を踏むものである。
なお、上記装置は、板材の曲げ加工装置として、従来公知の装置を用いることができる、また、上記板材の曲げ稜線内側とは、図１(ｃ)のＡの部分を示す。従って、本発明における曲げ加工とは、Ａ部の角度を直角とし、さらにその曲率半径を0.1mm以下とする加工を施すものである。加えて、本発明における直角とは、90度から鈍角側に３度以内を意味する。
【００１７】
ここで、本発明は、折り曲げ加工の前に、予備加工として、被処理板材の端部の成形を行い、図２の(ａ)〜(ｃ)に示すようなつめ鉤部を設ける。そして、曲げ加工用のパンチ先端をつめ鉤部に掛けて押圧するために、板厚全域に亘って効果的に引張り力を作用することができる。このため、曲げ加工時には、スプリングバックを生じやすい板厚の薄い材料であっても、板厚全域を無理なく塑性変形させることができると共に、金型解放後の形状戻りであるスプリングバックを、確実に抑制することができるようになるのである。なお、本発明では、上記パンチが、曲げ加工中常につめ鈎部に掛かっていなければならないわけではなく、少なくとも、折り曲げ加工の終了段階で掛かっていれば良い。
【００１８】
ここに、本発明におけるつめ鉤部は、図２(ａ)に示したように、θ1を略直角として折り曲げた形状が考えられる。図中、Ｂは、つめ鈎部の幅（折り曲げ代）を意味する。
【００１９】
また、図２(ｂ)に示したように、θ2を鈍角として折り曲げた形状も考えられる。図中、Ｃは、つめ鈎部の幅（折り曲げ代）を意味する。
【００２０】
さらに、図２(ｃ)に示したように、θ3を鋭角として折り曲げた形状も考えられる。図中、Ｄは、つめ鈎部の幅（折り曲げ代）を意味する。
【００２１】
本発明で効果を得るメカニズムは、上述したとおりであるため、パンチ先端が掛かれば予備加工の折り曲げ形状に特に限定はないが、予備加工の折り曲げ代（図２(ａ)〜(ｃ)中、Ｂ〜Ｄで示した長さ）は、パンチとダイの隙間を乗り越えてつめ鉤部が確実にパンチ側に掛かるようにする必要があるため、５〜10mm程度以上確保することが望ましい。
【００２２】
また、本発明は、製品や部品加工のゲージダウンを実施する場合に、金型のクリアランス条件を変更せずに試作することも可能である。
【００２３】
上記した条件を満足しつつ、稜線を挟んだ垂直面と水平面との両面を同時に押圧し、さらに板材内側の曲率半径を0.1mm以下で、かつ曲げ角度を直角とすることで、本発明における板材の曲げ加工が達成される。
【００２４】
本発明では、上記パンチの先端部が、曲げ加工後に板材の曲げ稜線を挟んだ垂直面と水平面とを併せて押圧する逆Ｌ字形の切欠きを有し、さらに、この切欠き部の内側を、板材の曲げ稜線方向に沿って、上記パンチの両端を含む稜線全長の10％以上の軟質部分とすることができる。この際の軟質部分の比率は、以下の式（１）に従うことで求めることができる。従って、本発明に用いるパンチは、式（１）および式（１）´の右辺が10以上になるものを使用することができる。
軟質部分の比率  ＝  ｛（LS１＋LS２＋LS３）／Ｌｐ｝×100・・・（１）
但し、Ｌｐはパンチの有効長、LS１、LS２乃至LSｎ（ｎは整数）は板材に接する軟質部分のそれぞれの長さを示す。
すなわち、一般式は、
軟質部分の比率  ＝  ｛（ΣLSｎ）／Ｌｐ｝×100・・・（１）´
となる。
【００２５】
ここで、ゴムの貼り付け領域（パンチ部）の稜線方向の長さは、最小値として板厚の２〜３倍程度以上あれば良いが、貼り付ける部材の形状が小さい場合には、金型への取り付けが難しくなるため、稜線方向及びパンチ端面と垂直方向のそれぞれの一辺が10〜100mm程度のものが扱いやすい。また、奥行き方向の長さは、板厚の10倍程度が必要で、20〜50mm程度が使いやすい。厚みは、１〜20mm、また肩Ｒとしては、角度を付与せず水平とする方法や、１〜５mmr程度とする方法が考えられる。１mmr程度以下として、肩Ｒが、あまりに小さい場合には、割れが発生しやすくなり好ましくない。
【００２６】
ここで、本発明の軟質部分に用いられる軟質材は、硬度で、JIS-K6253 記載のタイプＡもしくはＤタイプであって、デュプロメータによる測定値にて20〜100程度のものが好ましく、具体的には、金型用の天然ゴムやウレタンゴムなどが適している。また、ポリウレタンなども好ましい。
【００２７】
また、上記軟質材は、折り曲げ加工後の板材と対する逆L字状の切欠き形状になる面に貼り付けられ、加工終了時のコーナー相当部を抑圧する。そして、稜線方向位置では、前記形態となる部分が少なくとも製品の両端を含む稜線全長の10％以上となるように配置している。
というのは、10％以上の軟質部分を、上記のようにパンチに貼り付けると、軟質部分の無い部分における試料は、金型になじみ難いものの、軟質部分の有る部分においては金型になじみ易くなる。その結果、軟質部分の有る部分、無い部分の両部分において、加工特性に相違が生じる。すなわち、双方の相違により、不連続になっている部分において、塑性変形が残りやすくなるので、この作用を利用するとスプリングバックを抑制することが可能となる。
【００２８】
上記軟質部分の大きさは、適宜変更することができるが、厚みは１〜20mm程度、幅は10〜100mm程度が好ましい。また、稜線長さに設定する数としては、１箇所〜10箇所程度が適当である。
【００２９】
また、上述した以外のパンチの加圧力や降下速度等の曲げ加工条件は、従来公知の加工条件を用いることができる。
【実施例１】
【００３０】
本発明の効果を検証する実験を下記手順にて行った．
素材として表１に示す70mm角の冷延板（SPCC）を用い、また図１に記載の設備を用いてL字曲げ成形を実施した。
さらに、曲げ加工前の素材形状は、従来条件では、予備加工の曲げを実施せずに、本発明では、予備加工を行ってつめ鉤部を設けた。
なお、つめ鉤部は、図２（ａ）の形状で、Ｂ部の長さは、７mmとした。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
板厚が0．3mmの鋼飯を用いた場合の、曲げ加工後の目標角度からの角度ズレを、図３に示す。従来条件では、１〜２度の角度ズレの頻度分布が最も多かったが、本発明に従う条件で最も頻度が高い角度ズレ量は、０〜１度の範囲のものであった。すなわち、本発明に従う曲げ加工方法は、従来条件に対して優れた曲げ加工精度が得られることが明らかになった。
【００３３】
また，他の板厚の場合においても、図４に示すように、いずれも平均値で30％以上の角度ズレを改善する効果が確認され、簡単かつ確実に曲げ加工精度の向上が図れることが明らかになった。
【００３４】
さらに、発明者らは、上記つめ鈎部の折り曲げ角度に関係なく、また、合金系の鋼材及びクロム系ステンレス鋼、ニッケル系ステンレス鋼などの金属材、およびこれらを積層させた複合材を、被処理板材として用いた場合においても同様の効果を得られることを確認している。
【符号の説明】
【００３５】
１  試料（板材）
２  ダイ
３  押さえ板(パッド)
４  パンチ
５  ガイドプレート
６  シャフ卜
７  つめ鈎部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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