(57)【要約】【課題】  製品及び金型におけるかじりの発生を押さえ、形状凍結不良を低減するプレス金型を提供する。【解決手段】  ダイ１の肩部に直径１〜２０ｍｍの回転自在なロール４を配置し、ダイ肩を通過する製品の摩擦を低減させることで、製品及び金型におけるかじりの発生を低減させる。さらに、ロール４の軸方向断面において、ロール表面がダイ１の表面より板厚＋３ｍｍ以下離すことによって材料の逆曲げ効果を誘発させ、スプリングバック低減を図る。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パンチ、ダイ及びしわ押さえを有するプレス金型であって、ダイ肩ｒ部に直径１〜２０ｍｍの回転自在なロールを有することを特徴とする形状凍結性に優れたプレス金型。
【請求項２】
ロールの軸方向断面において、ロール表面がダイの表面より板厚＋３ｍｍ以下突出していることを特徴とする請求項１記載の形状凍結性に優れたプレス金型。
【請求項３】
ダイの内部に前記ロールを支持するバックアップロールを有することを特徴とする請求項１又は２記載の形状凍結性に優れたプレス金型。
【請求項４】
ダイ肩Ｒ部に配置したロールを強制的に回転させる回転手段を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の形状凍結性に優れたプレス金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼板・アルミ板等の金属製薄板の絞り加工に用いるプレス金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化問題と衝突安全基準の厳格化を受けて、自動車においては、燃費改善のための軽量化と衝突安全性能を両立するため、高張力鋼板の適用が拡大している。
【０００３】
一方、高張力鋼版の利用拡大を図る上では、成形性向上やプレス後の部品レベルでの強度特性など課題も多い。特に、ハット型断面形状の部品をＵ字型の曲げ加工用金型を用いて成形する場合には、スプリングバックと呼ばれる形状凍結不良が発生し、寸法精度がえられないことが問題となっている。この形状凍結不良は最終製品の外観品質を著しく損なうばかりでなく、成形後に行われる組立作業において溶接不良の原因となるため、自動車の構造部品では形状凍結不良の防止が重要視されている。
【０００４】
この対策技術としては、非特許文献１にダイ肩ｒと板厚ｔの関係をｒ／ｔ≦１．１９に設定することで、成形中の製品の縦壁部を終止内そり変形させ、形状凍結性を低減させる成形法が報告されている。しかし、このような小さなダイ肩ｒでは、製品及び金型表面にかじりを生じやすいので、実プレスで利用されている例はあまり多くない。
【非特許文献１】鉄と鋼：１９８２年１２３６ページ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１は本発明に係るプレス金型と、従来技術のプレス金型の模式図である。また、ここでは本発明の場合を実線、従来のものを点線にて示している。
従来のプレス金型ではダイ肩Ｒ部にパンチ圧力が負荷されるため、多くの成形試験を行うとダイ肩Ｒ部は磨耗していた。特にダイ肩ｒが小さい場合には、多大なパンチ荷重がダイ肩ｒ部に負荷されるため、型かじりが生じやすく困難であった。
本発明の目的は、型かじりの問題を解決し、製品の形状凍結性を改善することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
斯か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通りである。
（１）  パンチ、ダイ及びしわ押さえを有するプレス金型であって、ダイ肩ｒ部に直径１〜２０ｍｍの回転自在なロールを有することを特徴とする形状凍結性に優れたプレス金型。
（２）  ロールの軸方向断面において、ロール表面がダイの表面より板厚＋３ｍｍ以下突出していることを特徴とする（１）記載の形状凍結性に優れたプレス金型。
（３）  ダイの内部に前記ロールを支持するバックアップロールを有することを特徴とする（１）又は（２）記載の形状凍結性に優れたプレス金型。
（４）  ダイ肩Ｒ部に配置したロールを強制的に回転させることのできる回転手段を有することを特徴とする（１）〜（３）の何れか１項に記載の形状凍結性に優れたプレス金型。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、以下のような効果を有する。まず、本発明は、ダイ肩ｒ部にロールを有することで、製品及び型かじりの問題を解決することができる。それにより、従来のダイ肩ｒより小さく設定でき、安定的な逆曲げ効果によって形状凍結性を改善することができる。ロール径が大きい場合にも、ダイ側のクリアランスＬ1とロールの回転を最適に設定することで、材料がパンチの側壁に向かってオーバーランするので形状凍結性を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１に示す本発明に係る金型は、パンチ荷重の一部をロールの（自由）回転力に転換するため、製品及び型かじりを低減することができる。従来の成形法では、型かじりの問題からダイ肩ｒを小さく設定できなかったが、本発明では、この問題を解決できるので、従来のダイ肩ｒより小さくでき、クリアランス内で逆曲げが発生する条件（ｒ／ｔ≦１．１９）での成形試験が可能になる。この逆曲げ効果によって、形状凍結性に優れた製品を得ることができる。
【０００９】
ロール半径Ｒが大きい場合にも、ロールの強制回転と、ダイ側のクリアランスＬ1を最適に設定することで、成形中の材料がロールになじみダイ側のクリアランスＬ1にオーバーランするので、この逆曲げ効果によって形状凍結性を低減することができる。
【００１０】
前記（１）に係る発明にてロール直径を１〜２０ｍｍと規定したが、ロール直径が小さい場合（１〜５ｍｍ）には、ロールの剛性を上げるためにロールを支えるバックアップロール９を配置することが好ましい（図２、前記（３）に係る発明）。ロール直径が１ｍｍより小さいとロール自体の剛性に問題があるので、ロール半径は１ｍｍ以上とする。一方、ロール直径が２０ｍｍより大きいとロールにたわみが発生するので、ロール直径は２０ｍｍ以下とする。
【００１１】
ロール４の固定方法は、軸受けあり／なしの何れでも本発明の効果を得ることができ、ロールエンドにベアリング７を取り付け、軸受け６をボルト８で固定するもの（図３）、ダイ１とベアリング７のはめ合いによって固定するもの（図４）などを始め、特に限定するものではない。
【００１２】
前記（２）に係る発明にて、ロールの軸方向断面のロール表面がダイの表面と一致しないが、これはダイ側のクリアランスＬ1を最適に設定することで、成形中の材料をダイ側のクリアランスＬ1に向かってオーバーランさせるためである。また、ダイ側のクリアランスＬ1を板厚＋３ｍｍ以下としたが、これ以上の値に設定すると、材料をダイ１の壁側に向かってオーバーランさせる際に材料がオーバーランしすぎしまい、逆曲げ効果が少なくなるためである。
【００１３】
前記（４）に係る発明にて、ロールを強制的に回転させる回転手段を有すると規定したが、これは、モーターなどの外部力によってロールを回転させることで、材料のオーバーランを制御するためである。ロールの回転力を制御することで、ロールと材料のなじみ具合が調整できるので、最適なオーバーランを設定することができる。
モーターなどロールの駆動装置の配置は、図５のように成形荷重としわ押さえ荷重を受けない位置に配置するのが好ましい。
【００１４】
このように本発明のプレス金型では、ロール半径Ｒが大きい場合にはダイ側のクリアランスＬ1とロールの回転力を最適に設定することで材料のオーバーランを誘発することができ、ロール径が小さい場合には、このような設定をすることなく安定的なオーバーランを誘発することができる。
本発明では、以上の構造により、金型及び製品かじりの低減はもちろんのこと、形状凍結性を低減することができる。
【実施例】
【００１５】
本発明例として、単純なハット型断面を有する成形金型によるプレス成形を実施した。成形条件は、しわ押さえ力を０〜７０ｋＮ、ダイ１側のクリアランスＬ１を２.０ｍｍとして、ダイ肩Ｒ部に１、２、４、１０ｍｍのロールを図１のように設けた。材料強度は５９０ＭＰａ級材（１．４ｔ）である。
図６はスプリングバックに及ぼすダイ肩Ｒの影響を調べたものである。ダイ肩Ｒを変更することで、壁反りが外反りから内反りまで変化する条件（Ｒ≦２．０）があり、ダイギャップ内でのオーバーランによる逆曲げ効果があることがわかった（図７（Ｂ））。このようにダイ肩Ｒを最適に設定することで製品の逆曲げを誘発することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のプレス金型を示す模式図である。
【図２】本発明のプレス金型にバックアップロールを配置したときの模式図である。
【図３】軸受けを配置するための模式図である。
【図４】軸受けを配置するための模式図である。
【図５】モーターを配置するための模式図である。
【図６】スプリングバックに及ぼすダイ肩Ｒの影響を示した図である。
【図７】（Ａ）ダイ肩Ｒが大きい場合の製品形状を示した模式図である。（Ｂ）ダイ肩Ｒが小さい場合の製品形状を示した模式図である。
【符号の説明】
【００１７】
１    ダイ
２    パンチ
３    しわ押さえ
４    ロール
５    ロールのロール軸
６    軸受け
７    ベアリング
８    ボルト穴
９    バックアップロール
１０  バックアップロールのロール軸
１１  モーター
１２  ベルト
Ｒ    ダイ肩半径
ｔ    製品の板厚
ｒ    ロール半径
Ｌ1   ダイ側のクリアランス
Ｌ2   パンチ側のクリアランス
σｔ  縦壁張力
ρ    縦壁曲率
【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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