(57)【要約】【課題】  プレス加工における「割れ」、「シワ」、「寸法精度不良」を防止する方法及び装置を提供する。【解決手段】  プレス加工中において材料にかかる張力を測定し、張力が所定範囲内となるように、ポンチの成形速度を制御することを特徴とする張力制御を用いた薄板のプレス加工方法。  ポンチ１、ダイス２及びシワ押さえ３と、更にプレス加工中の材料にかかる張力を測定する張力測定手段５と、前記張力測定手段で測定した張力に基づいてポンチまたはダイスの成形速度を調整する制御手段を有することを特徴とする張力制御を用いた薄板のプレス加工装置。【選択図】      図６
2005125354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス加工中において材料にかかる張力を測定し、張力が所定範囲内となるようにポンチまたはダイスの成形速度を制御することを特徴とする張力制御を用いた薄板のプレス加工方法。
【請求項２】
予め材料にかかる張力の目標値を定め、前記目標値の±９％以内となるようにポンチまたはダイスの成形速度を制御することを特徴とする請求項１記載の張力制御を用いた薄板のプレス加工方法。
【請求項３】
ポンチ、ダイス及びシワ押さえと、更にプレス加工中の材料にかかる張力を測定する張力測定手段と、前記張力測定手段で測定した張力に基づいてポンチまたはダイス成形速度を調整する制御手段を有することを特徴とする張力制御を用いた薄板のプレス加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動車用部品、家電製品用部品、容器等を、鋼板、アルミ板等の薄板材を用いてプレス加工することにより製造する方法及び装置に関し、加工中に成形速度を制御するプレス加工方法及びプレス装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
薄板のプレス加工において成形性に及ぼす成形速度の影響は大きく、非特許文献１には張出し成形では成形速度の増大とともに破断成形高さが減少し、深絞り成形では高速成形ほど成形限が向上することが記載されている。そのため、成形方法に応じて最適な成形速度を設定する必要があるが、自動車や家電向けなどに量産されるプレス部品は形状が複雑であるため張出し成形や深絞り成形が複合しており、成形過程において最適な成形速度が異なる問題がある。また、材料の特性のバラツキにより、プレス加工における成形速度の適正条件は変動する問題があり、成形速度を適正範囲に収める必要がある。最近、安全対策、環境対策として自動車への高強度鋼板適用が拡大しているが、一般に高強度鋼板の場合、伸びが小さく成形性が劣るため、プレス加工の成形速度の適正範囲が狭くなる傾向があり、プレス加工を難しくしている。
また成形速度の制御に関し、特許文献１には、あらかじめ破断危険部とポンチの接触状況や歪量を調べ、それらに応じて成形速度を変更するプレス成形方法が開示されている。
【非特許文献１】塑性と加工  Ｖｏｌ．１７  ｎｏ．１８８  ７２２−７３０頁
【特許文献１】特開平５−１６１９２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１に開示された発明では、成形速度を変更するための因子としては、破断危険部とポンチの接触状況や破断危険部に発生する歪量であり、加工中に加わる材料の張力が所定の範囲となるように成形速度を制御する技術は開示されていない。また、成形途中に速度を制御する方法についても開示されていない。また、成形品の表面品質である「割れ」、「シワ」の発生を防止し、「寸法精度不良」を防ぐことについても記載されていない。
本発明は、薄板のプレス加工中に発生する「割れ」、「シワ」、「寸法精度不良」を防止することが可能な薄板のプレス加工方法及び装置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】
【０００４】
係る課題を解決するため、本発明の要旨とするところは、下記のとおりである。
（１）プレス加工中において材料にかかる張力を測定し、張力が所定範囲内となるように、ポンチまたはダイスの成形速度を制御することを特徴とする張力制御を用いた薄板のプレス加工方法。
（２）予め材料にかかる張力の目標値を定め、前記目標値の±９％以内となるように、ポンチまたはダイスの成形速度を制御することを特徴とする（１）記載の張力制御を用いた薄板のプレス加工方法。
（３）ポンチ、ダイス及びシワ押さえと、更にプレス加工中の材料にかかる張力を測定する張力測定手段と、前記張力測定手段で測定した張力に基づいてポンチまたはダイスの成形速度を調整する制御手段を有することを特徴とする張力制御を用いた薄板のプレス加工装置。
【発明の効果】
【０００５】
本発明に係るプレス加工方法及び装置により、プレス加工時に発生する「割れ」、「シワ」、「寸法精度不良」を効果的に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明について、詳細に説明する。
図１はプレス加工前、図２はプレス加工後の例を示している。まず、ダイス２上の材料４に対して、シワ押さえ３が上から圧力をかける。次に、プレス加工においてポンチ１が上方から移動して材料４をプレスする。この際、ポンチ１とダイス２の間の材料４には、シワ押さえ３の圧力により張力が発生している。
【０００７】
図３は前記（３）に係る本発明の装置構成の例を示している。ダイス２に張力測定手段５が設置されており、プレス加工に際して材料４にかかる張力を測定する。図４は本発明の装置構成例の詳細を示している。ダイス２内に設置されたロードセル等の張力測定手段５は、材料４に接触して材料４にかかる張力を測定している。
【０００８】
図５は材料４にかかる張力を測定する仕組みの概念を２次元で示している。材料４にかかる張力をＴ［ＭＰａ］とし、張力測定手段５のダイス２側およびポンチ１側で材料４が水平となす角度をそれぞれθ１［度］、θ２［度］とすれば、張力測定手段５が垂直方向に受ける荷重Ｗ［ＭＰａ］は以下の（１）式で表すことができる。
Ｗ＝Ｔ×（ｓｉｎθ１＋ｓｉｎθ２）                            （１）
【０００９】
θ１、θ２はポンチ１、ダイス２、シワ押さえ３の幾何形状と位置、および材料４の板厚で決まるので、張力測定手段５が垂直方向に受ける荷重Ｗを測定することにより材料にかかる張力Ｔを算出することができる。前記（１）に係る発明では、上記に説明したようにプレス加工中において材料にかかる張力を測定し、張力が所定範囲内となるようにポンチまたはダイスの成形速度を制御する。金型で実際に移動するのはスライド側に固定されている型であり、ポンチが移動しても良いし、ダイスが移動しても良い。
前記（１）に係る発明では、プレス加工中において材料にかかる張力を測定し、張力が所定範囲内となるように、ポンチまたはダイスの成形速度を制御する。
【００１０】
図６は材料にかかる張力と成形速度の関係を示す例であり、ポンチの成形速度を操作することにより、材料にかかる張力を適正範囲に制御できることを示している。
プレス加工中に材料に係る張力が所定値以下になると、シワが発生し、所定値を超えると、割れが発生しやすくなる。
【００１１】
前記（２）に係る発明では、予め材料にかかる張力の目標値を定め、前記目標値の±９％以内となるようにポンチまたはダイスの成形速度を制御する。
張力の目標値は事前に実施するテストプレスにより定める。すなわち、成形速度を変化させてテストプレスを繰り返し、割れもシワも発生しない最適なプレスが行えた際の張力測定手段５による測定値を目標値とする（図６参照）。プレス加工中に測定した張力が、目標値−９％より小さいとシワが発生し、目標値＋９％より大きいと割れが発生するので、目標値±９％以内となるようにポンチまたはダイスの成形速度を制御することが好ましい。
【実施例】
【００１２】
以下、実施例について説明する。
材料として、直径２００ｍｍ、厚さ１．０ｍｍの５９０ＭＰａ級冷延鋼板を用いた。金型は円筒深絞り用でパンチは径７８ｍｍ、肩Ｒ８ｍｍ、ダイスは径１４０ｍｍ、肩Ｒ１０ｍｍを用い、シワ押さえ力を１５［ＴＯＮ］とした。本発明例として、図３に示すようにダイス２内に張力測定手段５として、図５に示すロードセルを設置してプレス加工中の張力を測定した。尚、θ１＝１．５［度］、θ２＝３［度］とした。
プレス加工に先立ちテストプレスを実施した結果、シワと割れが発生しない場合の張力測定値から、張力の目標値は６３０［ＭＰａ／ｍｍ］とした。
【００１３】
本発明例ではプレス加工中に張力を測定し、図６に示すように張力の測定値が目標値の±９％以内となるように成形速度を制御した。その結果、３０回のプレス加工においてシワ、割れの発生は皆無であった。また、全ての成形品において寸法精度の変動が小さく、円筒部の外径の最大値と最小値の差が０．５ｍｍ以下であった。
一方、比較例ではプレス加工中の張力測定を行わずに、成形速度を１００［ｍｍ／ｓ］一定として加工したところ、３０回のプレス加工において、シワ９件、割れ６件が発生した。また、成形できた加工品においても寸法精度の変動が大きく、円筒部の外径の最大値と最小値の差が１．０ｍｍ以上であった。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】プレス加工前の装置構成例を示す。
【図２】プレス加工後の装置構成例を示す。
【図３】本発明の装置構成例の概要を示す。
【図４】本発明の装置構成例の詳細を示す。
【図５】材料にかかる張力の測定の仕組みを示す。
【図６】材料にかかる張力と成形速度の関係の例を示す図である。
【符号の説明】
【００１５】
１    ポンチ
２    ダイス
３    シワ押さえ
４    材料
５    荷重測定手段
【図１】
2005125354.tif 000003
【図２】
2005125354.tif 000004
【図３】
2005125354.tif 000005
【図４】
2005125354.tif 000006
【図５】
2005125354.tif 000007
【図６】
2005125354.tif 000008