(57)【要約】【課題】従来のオーバサイズ手法におけるデメリットを解消し、プレス成形品の絞り部をスプリングバックが考慮された適切な形状およびサイズに形成することが可能なプレス用金型を、作業負担が少ない簡易な処理によって設計可能な手法を提供する。【解決手段】プレス用金型の設計手法において、金型３のうち、プレス成形品１の絞り部１０に対応するプレス面については、プレス成形品１の目標正寸データと比較して横壁部１０ｂの一部分を横方向にストレッチさせたストレッチ部１４を横壁部１０ｂに少なくとも１つ設け、かつこのストレッチ部１４を介して分割される絞り部１０の２つの分割領域Ｐａ，Ｐｂを、ストレッチ部１４の寸法Ｗだけ横方向に離間させた配置とする形状およびサイズにする。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板にプレス加工を施すことにより、プレス方向に起立した縦壁部およびこれとは交差した横方向に延びる横壁部を有する絞り部を備えたプレス成形品を成形するための金型の形状およびサイズを、前記プレス成形品の目標正寸データに基づいて決定するステップを有している、プレス用金型の設計手法であって、
前記ステップにおいて、前記金型のうち、前記絞り部に対応するプレス面については、前記目標正寸データと比較して前記横壁部の一部分を前記横方向にストレッチさせたストレッチ部を前記横壁部に少なくとも１つ設け、かつこのストレッチ部を介して分割される前記絞り部の２つの分割領域を、前記ストレッチ部の寸法だけ前記横方向に離間させた配置とする形状およびサイズにすることを特徴とする、プレス用金型の設計手法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレス用金型の設計手法に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、自動車ボディの外板部材は、金属板にプレス加工を施すことにより形成されるのが一般的である。この場合、プレス成形品の各部の寸法は、プレス加工後のスプリングバックに起因し、金型とは異なる寸法になる場合が多い。とくに、金属板に絞り量が大きい絞り加工を施した場合、この絞り部のスプリングバック量は大きく、寸法精度が悪くなり易い。したがって、このようなことを適切に解消する必要がある。たとえば、前記したプレス成形品の打ち抜き工程など、前記プレス加工の後の工程においては、所定の正確な寸法に仕上げられている型（以下、「後工程の型」と適宜略称する）を、プレス成形品の絞り部に嵌合させることにより、プレス成形品の位置決めを図るといった手法がよく採用されるが、絞り部の寸法精度が悪いと、この絞り部に前記した後工程の型を適切に嵌合（絞り部の凹部への嵌入）させることができないといった不具合を生じる。
【０００３】
そこで、従来においては、前記不具合を解消するための金型の設計手法として、金型の形状およびサイズを、スプリングバック量を予め見込んだオーバサイズとする手法がある。
【０００４】
このオーバサイズの手法としては、「全周オフセット手法」および「縦壁部のみオフセット手法」が挙げられる。これらの内容、メリット、およびデメリットは、次のとおりである。なお、次の説明におけるプレス成形品１は、図１に示す断面ハット状のものであり、プレス方向に起立した縦壁部１０ａ、およびこれとは交差した横方向に延びる横壁部１０ｂを有する絞り部１０を備えたものである。
【０００５】
Ａ．「全周オフセット手法」
この全周オフセット手法においては、図７に示すように、仮想線で示す金型３ｅのプレス面３０ｅは、実線で示すプレス成形品の目標正寸とされている絞り部１０の縦壁部１０ａ、横壁部１０ｂ、およびこれらに繋がる壁部などの全ての壁部をオーバサイズとなる方向に適当量だけオフセットさせた形状およびサイズとする。
この手法によれば、縦壁部１０ａおよび横壁部１０ｂなどの壁部を一律に適当寸法だけオフセットさせるために、ＣＡＤによる自動処理が可能であり、データ作成時間を短くできる利点がある。
ところが、縦壁部１０ａが傾斜状である場合、縦壁部１０ａの横方向へのオフセット効果は小さくなる。これを解消すべく、オフセット量を増やしていくと、成形される絞り部１０のサイズが目標正寸からかけ離れていく。また、縦壁部１０ａおよび横壁部１０ｂの双方をオフセットさせると、絞り部１０に断面Ｒ部が存在する場合に、この断面Ｒ部が本来の曲率とは相違したものとなる。したがって、後工程の型との関係性はよくない。
【０００６】
Ｂ．「縦壁部のみオフセット手法」
この縦壁部のみオフセット手法は、図８に示すように、仮想線で示す金型３ｆのプレス面３０ｆは、実線で示すプレス成形品の目標正寸とされている絞り部１０の縦壁部１０ａのみをオーバサイズの方向に適当量だけオフセットさせ、かつ他の壁部についてはオフセットさせない形状およびサイズとする手法である。
この手法においては、縦壁部１０ａのみを横方向にオフセットさせるために、縦壁部１０ａの傾斜角度には関係なくスプリングバックを見込んだ適切な量で横方向にオフセットさせることができる。また、断面Ｒ部が存在する場合には、これを正しい曲率に設定する
ことが可能である。したがって、前記「全周オフセット手法」で述べたような不利を解決することが可能である。
ところが、縦壁部１０ａのみを横方向に適当量だけオフセットさせる処理は、ＣＡＤで自動処理させることは困難であり、マニュアルモデリングを行なう必要がある。したがって、膨大な手間、および作業時間が必要となる。
【０００７】
以上の点をまとめると、次の表１のとおりである。表１から理解されるように、前記従来の２つのそれぞれの手法には、一長一短がある。
【０００８】
【表１】
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【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１２−６８８６７号公報
【特許文献２】特開２００３−３３８２８号公報
【特許文献３】特開２００３−３４０５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであり、前記従来の２種類のオーバサイズ手法におけるデメリットを解消することができ、プレス成形品の絞り部をスプリングバックが考慮された適切な形状およびサイズに形成することが可能なプレス用金型を、作業負担が少ない簡易な処理によって設計することが可能なプレス用金型の設計手法を提供することを、その課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１２】
本発明により提供されるプレス用金型の設計手法は、金属板にプレス加工を施すことにより、プレス方向に起立した縦壁部およびこれとは交差した横方向に延びる横壁部を有する絞り部を備えたプレス成形品を成形するための金型の形状およびサイズを、前記プレス成形品の目標正寸データに基づいて決定するステップを有している、プレス用金型の設計手法であって、前記ステップにおいて、前記金型のうち、前記絞り部に対応するプレス面については、前記目標正寸データと比較して前記横壁部の一部分を前記横方向にストレッチさせたストレッチ部を前記横壁部に少なくとも１つ設け、かつこのストレッチ部を介して分割される前記絞り部の２つの分割領域を、前記ストレッチ部の寸法だけ前記横方向に離間させた配置とする形状およびサイズにすることを特徴とする。
【００１３】
このような構成の金型の設計手法は、横壁部や縦壁部をオーバサイズ方向にオフセットさせることを主眼とする従来のオーバサイズ手法とは異なった概念の手法であり、ストレッチオーバサイズ手法と称し得る手法である。本発明によれば、次のような効果が得られる。
すなわち、プレス成形品の絞り部の縦壁部は、結果的には、横壁部のストレッチ量と同量だけ横方向に変位する。したがって、前記した「縦壁部のみオフセット手法」と同様に、プレス成形品の絞り部をスプリングバックに有効に対応し得るオーバサイズとすることができる。本発明の金型の設計手法は、現段階ではＣＡＤを用いて全自動処理を行なわせることは難しく、マニュアルモデリングが必要であるものの、ストレッチ部を設ける部位が決定されれば、本発明が意図するデータ処理自体は、比較的単純なデータ処理であるため、その処理時間は短く、作業負担も小さい。さらに、断面Ｒ部の曲率は変化しないため、後工程の型との関係性も良好である。
本発明に係る金型の設計手法を評価すると、次の表２のようになる。本発明によれば、従来の２種類のオーバサイズ手法のそれぞれのデメリットを無くし、または少なくすことが可能であり、スプリングバックに起因するプレス成形品の絞り部の寸法誤差を少なくする上で、好ましい金型設計手法である。
【００１４】
【表２】
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【００１５】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】プレス成形品の一例としての断面ハット状のプレス成形品を示す斜視図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は、図１（ａ）に示すプレス成形品を成形するための金型を備えたプレス成形装置の一例を示す説明図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、図１に示すプレス成形品を成形するための金型を設計する手法において用いられる処理の概念の一部を示す説明図である。
【図４】図３（ａ）〜（ｃ）に示す処理を、ＣＡＤを用いて実行する場合の一連の動作処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】（ａ）は、図１に示したプレス成形品とこれを成形するための金型との関係を示す説明図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すプレス成形品にストレッチ部を設けた状態を概念的に示す斜視図である。
【図６】プレス成形品およびストレッチ部の他の例を示す正面図である。
【図７】従来の全周オフセット手法を示す説明図である。
【図８】縦壁部のみオフセット手法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
【００１８】
本実施形態において、プレス成形品は、図１に示す断面ハット状のプレス成形品１とする。このプレス成形品１を成形するためのプレス用の金型は、図２に示すプレス成形装置２にセットされた金型３（ダイ３Ａおよびポンチ３Ｂ）とする。
【００１９】
プレス成形装置２は、その基本的な構成自体は従来既知のものと同様であり、昇降可能に設けられるダイ３Ａ、このダイ３Ａに対向する位置に固定されるポンチ３Ｂ、およびポンチ３Ｂの両側方に設けられた皺押さえ２０を備えている。同図（ｂ）に示すように、ダ
イ３Ａを下降させた状態では、ダイ３Ａおよびポンチ３Ｂの相互間に配されていた金属板１Ａに絞り加工を施し、図１のプレス成形品１を成形することが可能である。プレス成形品１の絞り部１０は、背景技術の欄で述べたとおり、プレス方向に起立した縦壁部１０ａ、これと交差する横方向に延びる横壁部１０ｂを有している。縦壁部１０ａには、横方向に延びるフランジ部１２も繋がっている。
【００２０】
次に、金型３（３Ａ，３Ｂ）の設計手法の一例について、図３の説明図、および図４のフローチャートを参照して説明する。
【００２１】
金型３の設計に際しては、ＣＡＤを利用する。まず、図３（ａ）に示すように、プレス成形品１のデータを、コンピュータの記憶部から読み出し、これを画像データＤａとしてディスプレイ表示させる（Ｓ１）。画像データＤａは、プレス成形品１の目標正寸データ（いわゆる製品データ）に相当する。プレス成形品１の目標正寸データは、本来的には、３次元データであるが、処理の容易化を図るべく、一部の断面構造を２次元表示させてもよい。なお、図３は、ディスプレイ表示されたプレス成形品１の画像データであるが、簡単のため、プレス成形品１の各部に相当する部分には、プレス成形品１と同一の符号を付すこととする。
【００２２】
前記した画像データＤａのうち、プレス成形品１の絞り部１０の横壁部１０ｂのいずれかの位置を、後述するストレッチ部１４を設けるための位置として選択する（Ｓ２）。この位置選択は、好ましくは、プレス方向と直交する方向に延びた厚みが一定の平板状部分の位置とされる。ただし、本実施形態のプレス成形品１においては、横壁部１０ｂのうち、縦壁部１０ａとの繋ぎ目以外の箇所であれば、いずれの箇所も前記した平板状部分となっている。したがって、前記した繋ぎ目を避けた位置であればいずれの位置を選択してもよい。
【００２３】
次いで、前記した位置の選択の後には、この選択された部分を横方向にストレッチさせ、図３（ｃ）に示すように、ストレッチ部１４を設けるデータ処理を行なう（Ｓ３）。このようなストレッチ処理は、概念的には、図３（ｂ）に示すように、前記の選択位置において、プレス成形品１を左右２つの領域Ｐａ，Ｐｂに分割した上で、これらの部分Ｐａ，Ｐｂを左右に離間させてから、分断状の２つの横壁部１０ｂ’どうしを繋ぎ合わせる処理と同様である。ストレッチ部１４の幅Ｗは、プレス成形後に一対の縦壁部１０ａが横方向にスプリングバックすると見込まれる寸法である。ストレッチ部１４は、図５（ｂ）に示すように、プレス成形品１の絞り部１０の長手方向の全長域にわたって一様に設ける。
【００２４】
前記したストレッチ部１４を有するプレス成形品１のデータＤｂを作成した後には、図２に示した金型３のプレス面３０ａ，３０ｂのデータを、データＤｂに対応したものに作成する（Ｓ４）。
前記した一連の処理においては、プレス成形品１にストレッチ部１４を設けたデータＤｂを作成してから、これに基づいて金型３のプレス面３０ａ，３０ｂデータを作成したが、本発明はこれに限定されない。前記とは異なり、金型３のデータとして、プレス成形品１の目標正寸に対応するプレス面の形状、サイズに対応するように予め処理されたデータを利用し、この金型３のデータ上において、前記した一連の処理と同様な処理を行なうことにより、金型３のプレス面３０ａ，３０ｂの形状およびサイズを決定してもよい。
【００２５】
図５（ａ）において、プレス成形品１と金型３（ダイ３Ａ）との関係を考察すると、金型３（便宜上、ダイ３Ａのみを示す）のプレス面３０は、前記したストレッチ処理により、プレス成形品１の縦壁部１０ａが横方向にストレッチ幅Ｗだけ変位された位置および形状となる。したがって、スプリングバックに対応するための一対の縦壁部１０ａの横方向におけるオーバサイズを的確に図ることができる。また、前記したストレッチ処理によれ
ば、縦壁部１０ａと横壁部１０ｂとの相対的な位置関係に変化はなく、仮に、これらの部位に断面Ｒ部分が存在したとしても、その曲率に変化はない。したがって、プレス成形品１についての後工程を行なう際に、絞り部１０には、後工程の型を適切に嵌合させることが可能である。
【００２６】
一方、前記したストレッチ処理は、ＣＡＤによる全自動処理は困難であるものの、図３（ａ）〜（ｃ）に示したような一連のデータ処理は、比較的容易である。したがって、ＣＡＤオペレータの作業負担は少なく、その所要時間も短いものとすることができる。既述したように、プレス成形品１の断面Ｒ部の曲率は変化しないため、これを修正する処理も不要である結果、金型設計に際しての作業負担の軽減、および所要時間の短縮化をより徹底することが可能である。
【００２７】
図６は、車両のドアを構成するドアパネル４（ドアインナパネル）の正面図であり、プレス方向は、紙面と直交する方向である。同図の正面視において、ループ状に繋がった縦壁部４０ａによって囲まれている部分が、絞り部４０の横壁部４０ｂである。好ましくは、ドアパネル４を成形するための金型を設計する場合、横壁部４０ｂに２つのストレッチ部４４ａ，４４ｂを直交状態で設けるようにした上で、金型のプレス面をそれに対応する形状およびサイズとされる。
【００２８】
このような構成によれば、絞り部４０を互いに直交する２方向にオーバサイズさせるため、１方向のみにオーバサイズさせる場合と比較すると、スプリングバックに起因して、絞り部４０に様々な方向の寸法誤差が発生することを防止する上で、好ましいものとなる。
本実施形態から理解されるように、ストレッチによるオーバサイズの方向は、複数の方向とすることができる。なお、１つのプレス成形品に複数の絞り部が形成される場合、これら複数の絞り部のいずれか１つの絞り部が選択されて、ストレッチ部が設けられる処理が行なわれればよい。この場合、後工程の型との嵌合が図られる絞り部を選択し、この絞り部の横壁部にストレッチ部を設けるようにすることが好ましい。
【００２９】
本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係るプレス用金型の設計手法の各部の具体的な構成は、本発明の意図する範囲内において種々に変更自在である。
【００３０】
プレス成形品は、断面ハット状の部材や、車両のドアパネルなどの車両用パネルに限定されず、その具体的な用途、種類、形状、サイズ、材質などは問わない。プレス成形対象となる金属板は、必ずしも平板状のブランク材でなくてもよく、たとえば一部分に既に別のプレス加工（予備加工など）が施されたパネルであってもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１  プレス成形品
１０  絞り部
１０ａ  縦壁部
１０ｂ  横壁部
１４  ストレッチ部
３  金型
３Ａ  ダイ（金型）
３Ｂ  ポンチ
４  ドアパネル（プレス成形品）
４０  絞り部
４０ａ  縦壁部
４０ｂ  横壁部
４４ａ，４４ｂ  ストレッチ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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