(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板材の縁部の自由端側を１８０°の曲げ角度で折り返してヘム加工するに際し、前記自由端側を９０°を含みその近辺の曲げ角度に曲げ加工する第１段曲げ工程、次いで、板材の曲がり部曲面に該曲面に対応する当て面を有するヘム加工用治具を押し当てながら前記自由端側を９０°と１８０°の中間の鈍角に曲げ加工する第２段曲げ工程、前記ヘム加工用治具を板材の曲がり部曲面に更に押し当てながら前記自由端側を１８０°の曲げ角度で板材に平行なフラット状態に曲げ加工する終段曲げ工程の３段工程によってヘム加工することを特徴とする板材のヘム加工方法。
【請求項２】
板材の縁部の自由端側を１８０°の曲げ角度で折り返してヘム加工するに際し、前記自由端側を押し曲げて曲げ角度が９０°に達するのに相前後して、板材の曲がり部曲面に、該曲面に対応する当て面を有するヘム加工用治具を押し当てながら前記自由端側を９０°を超える鈍角の曲げ角度に曲げ加工する第１段曲げ工程、次いで、前記ヘム加工用治具を板材の曲がり部曲面に更に押し当てながら前記自由端側を１８０°の曲げ角度で板材に平行なフラット状態に曲げ加工する終段曲げ工程の２段工程によってヘム加工することを特徴とする板材のヘム加工方法。
【請求項３】
板材をアンビルとダイスで挟んでこの板材の縁部の自由端側を９０°曲げ用ラムによってダイスに押し当て９０°の曲げ角度に曲げ加工する第１段曲げ工程、次いで、ダイスを取り除いて前記板材に別の板材を合着した後、９０°に曲げ加工された板材の曲がり部曲面に対応する当て面を有するヘム加工用治具をアンビルに沿って押し込み、前記曲がり部曲面に押し当てながら前記自由端側を１３５°曲げ用ラムによって押し曲げて１３５°の曲げ角度に曲げ加工する第２段曲げ工程、前記ヘム加工用治具をアンビルに沿わせて更に押し込み、前記曲がり部曲面に押し当てながら前記自由端側を１８０°曲げ用ラムによって押し曲げて１８０°の曲げ角度に曲げ加工し、自由端側を前記別の板材に密着するフラット状態に曲げ加工する終段曲げ工程の３段工程によって、フラットヘム加工することを特徴とする板材のヘム加工方法。
【請求項４】
板材と別の板材とを合着してアンビルとダイスで挟んで、前記板材の縁部の自由端側を鈍角曲げ用ラムによって押し曲げ、曲げ角度が９０°に達するのに相前後して、板材の曲がり部曲面に対応する当て面を有するヘム加工用治具をアンビルに沿って押し込み、前記曲がり部曲面に押し当てながら前記自由端側を鈍角の曲げ角度に曲げ加工する第１段曲げ工程、次いで、前記ヘム加工用治具をアンビルに沿わせて更に押し込み、前記曲がり部曲面に押し当てながら前記自由端側を１８０°曲げ用ラムによって押し曲げて１８０°の曲げ角度に曲げ加工し、自由端側を前記別の板材に密着するフラット状態に曲げ加工する終段曲げ工程の２段工程によって、フラットヘム加工することを特徴とする板材のヘム加工方法。
【請求項５】
前記各ラム及び前記ヘム加工用治具と接触する板材の表面に予め樹脂コーティングを施し摩擦係数を低減させて成る請求項３又は４記載の板材のヘム加工方法。
【請求項６】
ヘム加工後の板材曲がり部の外側半径と同じ曲率半径で、かつ縁部の自由端側の方向に開いた断面略１／４円形の凹部が、板片状本体の先端部に当て面として設けられ、曲げ加工に際し板材の曲がり部曲面に当て面を押し当てる押し込み部材として用いられることを特徴とするヘム加工用治具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、板材のヘム加工方法並びに該加工方法の実施に使用されるヘム加工用治具に関するものであり、プレス機械等による板材の曲げ成形において、特に極めて小さい曲げ半径での曲げ成形や伸びの少ない材料での曲げ成形に好適に実施されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
板材、例えば自動車用パネル材を例にとった場合、パネル材相互を結合するに当たって、図４（Ａ）に示されるように、一方の板材１の縁部を１８０°折り曲げることで、該板材１と他の板材２とを結合するといった加工、即ちヘム (hem)加工が汎く行われている。この場合における従来のプレス機械による曲げ加工方法を図５により説明する。
【０００３】
この曲げ加工は、板材１をアンビル４とダイス５で挟んでこの板材１の縁部の自由端側１Ａを９０°曲げ用ラム３によってダイス５に押し当て９０°の曲げ角度に曲げ加工する第１段曲げを行った後（図５（Ａ）参照）、別の板材２との位置合わせを行い、次いで、自由端側１Ａを１３５°曲げ用ラム６によって押し曲げて１３５°の曲げ角度に曲げ加工する第２段曲げを行い（図５（Ｂ）参照）、更に、自由端側１Ａを１８０°曲げ用ラム７によって押し曲げて１８０°の曲げ角度に曲げ加工し、自由端側１Ａを別の板材２に密着させる終段曲げの３段工程によって行われる。このようなヘム加工の実例として、自動車のフードアウターパネルにおけるヘム加工例が図７（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示される。近年、この実例の図７（Ｃ）に断面図で示されるように、他部材との接合等の関係から曲げ加工後の両端面、特にラム７と接触する表面をフラット（平坦面）にしたいとのフラットヘム加工の要求が多くなってきている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、図４（Ｂ）に断面示されるように、逃げのための懐部を有する形状の従来の１８０°曲げ用ラム７を、フラットな押し当て面を持って懐部が存しない形状の１８０°曲げ用ラム８のように形態変更して曲げ成形を行うフラットヘム加工方法が一般的に行われている。しかし、この場合、結果として折り返しの曲げ部の曲げ半径が小さくなるために、特に伸びの少ない材料を用いた場合や、板厚の厚い材料を用いた場合には曲げ外側表面で破断が生じることが問題となっている。
【０００５】
このようなことから、破断を防止できてフラットヘム加工に適した方法の一つとしてローラーヘミング加工方法が提案されており、該方法の概要については図６の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示されるが、これは曲げ加工時の材料に発生するひずみの位置を分散させることで、小さい曲げ半径での加工を可能とする方法であり、ローラーヘム１０と称される装置を用いてヘムローラ１１と呼ばれる工具を板材１の曲げられる端部に沿って（Ｂ）〜（Ｃ）のようにて、順次曲げ加工を行って行くものである。しかしながら、この方法では従来のプレスによる加工方法と比較して加工時間が大きく延ばされて大量生産が難しいのが最大の問題である。
【０００６】
一方、特開平 4−266425号公報、特開平 3−184636号公報に示される公知の先行技術があり、これは温間加工により材料の伸びを増加させて加工する方法であって、この方法を利用することも考えられるが、この場合は部材の強度低下や、残留応力による加工精度悪化等の問題が避けられない。
【０００７】
本発明は、このような問題点の解消を図るために成されたものであり、本発明の目的は、板材の１８０°のヘム曲げ加工において、曲げ部での破断や肌荒れを未然に防ぐことができ、かつ大量生産が可能な板材のヘム加工方法を簡易にしかも低コストの下で実現させ得るようにすることを目的とするものであり、併せて該方法の実施に使用するための安価にして簡便性に富むヘム加工用治具を提供することをも目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため以下に述べる構成としたものである。即ち、本発明は、板材の縁部の自由端側を１８０°の曲げ角度で折り返してヘム加工するに際し、前記自由端側を９０°を含みその近辺の曲げ角度に曲げ加工する第１段曲げ工程、次いで、板材の曲がり部曲面に該曲面に対応する当て面を有するヘム加工用治具を押し当てながら前記自由端側を９０°と１８０°の中間の鈍角に曲げ加工する第２段曲げ工程、前記ヘム加工用治具を板材の曲がり部曲面に更に押し当てながら前記自由端側を１８０°の曲げ角度で板材に平行なフラット状態に曲げ加工する終段曲げ工程の３段工程によってヘム加工することを特徴とする板材のヘム加工方法である。
【０００９】
本発明はまた、板材の縁部の自由端側を１８０°の曲げ角度で折り返してヘム加工するに際し、前記自由端側を押し曲げて曲げ角度が９０°に達するのに相前後して、板材の曲がり部曲面に、該曲面に対応する当て面を有するヘム加工用治具を押し当てながら前記自由端側を９０°を超える鈍角の曲げ角度に曲げ加工する第１段曲げ工程、次いで、前記ヘム加工用治具を板材の曲がり部曲面に更に押し当てながら前記自由端側を１８０°の曲げ角度で板材に平行なフラット状態に曲げ加工する終段曲げ工程の２段工程によってヘム加工することを特徴とする板材のヘム加工方法である。
【００１０】
本発明はまた、板材をアンビルとダイスで挟んでこの板材の縁部の自由端側を９０°曲げ用ラムによってダイスに押し当て９０°の曲げ角度に曲げ加工する第１段曲げ工程、次いで、ダイスを取り除いて前記板材に別の板材を合着した後、９０°に曲げ加工された板材の曲がり部曲面に対応する当て面を有するヘム加工用治具をアンビルに沿って押し込み、前記曲がり部曲面に押し当てながら前記自由端側を１３５°曲げ用ラムによって押し曲げて１３５°の曲げ角度に曲げ加工する第２段曲げ工程、前記ヘム加工用治具をアンビルに沿わせて更に押し込み、前記曲がり部曲面に押し当てながら前記自由端側を１８０°曲げ用ラムによって押し曲げて１８０°の曲げ角度に曲げ加工し、自由端側を前記別の板材に密着するフラット状態に曲げ加工する終段曲げ工程の３段工程によって、フラットヘム加工することを特徴とする板材のヘム加工方法である。
【００１１】
本発明はまた、板材と別の板材とを合着してアンビルとダイスで挟んで、前記板材の縁部の自由端側を鈍角曲げ用ラムによって押し曲げ、曲げ角度が９０°に達するのに相前後して、板材の曲がり部曲面に対応する当て面を有するヘム加工用治具をアンビルに沿って押し込み、前記曲がり部曲面に押し当てながら前記自由端側を鈍角の曲げ角度に曲げ加工する第１段曲げ工程、次いで、前記ヘム加工用治具をアンビルに沿わせて更に押し込み、前記曲がり部曲面に押し当てながら前記自由端側を１８０°曲げ用ラムによって押し曲げて１８０°の曲げ角度に曲げ加工し、自由端側を前記別の板材に密着するフラット状態に曲げ加工する終段曲げ工程の２段工程によって、フラットヘム加工することを特徴とする板材のヘム加工方法である。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項３又は４記載の板材のヘム加工方法において、前記各ラム及び前記ヘム加工用治具と接触する板材の表面に予め樹脂コーティングを施し摩擦係数を低減させて成ることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明はまた、ヘム加工後の板材曲がり部の外側半径と同じ曲率半径で、かつ縁部の自由端側の方向に開いた断面略１／４円形の凹部が、板片状本体の先端部に当て面として設けられ、曲げ加工に際し板材の曲がり部曲面に当て面を押し当てる押し込み部材として用いられることを特徴とするヘム加工用治具である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例に係る加工工程が説明される図１を参照して、ヘム加工しようとする板材１をアンビル４とダイス５で挟んでこの板材１の縁部の自由端側１Ａを９０°曲げ用ラム３によってダイス５に押し当て９０°の曲げ角度に曲げ加工した後、（第１段曲げ工程：図１（Ａ）参照）、ダイス５を取り除いて前記板材１に別の板材２を合着させ、次いで、９０°に曲げ加工された板材１の曲がり部曲面に対応する当て面を有するヘム加工用治具９をアンビル４に沿って押し込み、前記曲がり部曲面に押し当てながら前記自由端側１Ａを１３５°曲げ用ラム６によって押し曲げて１３５°の曲げ角度に曲げ加工する（第２段曲げ工程：図１（Ｂ）参照）。
【００１５】
続いて、第２段曲げ工程と同じように、ヘム加工用治具９をアンビル４に沿わせて更に押し込み、前記曲がり部曲面に押し当てながら自由端側１Ａを１８０°曲げ用ラム８によって押し曲げて１８０°の曲げ角度に曲げ加工し、自由端側１Ａを別の板材２に密着するフラット状態に曲げ加工する（終段曲げ工程：図１（Ｃ）参照）。以上述べた３段の加工工程を順次行うことによって、フラットヘム加工が終了する。
【００１６】
本発明の曲げ加工方法を用いることで、各曲げ段階においてひずみの集中する位置を分散させ、破断を抑制することが可能となる。図２には、加工に伴うひずみ集中位置の移動態様が、本発明方法（図２の（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）で表される）と従来方法（図２の（Ａ）→（Ｄ）→（Ｅ）で表される）との比較で模式的に示されるが、従来方法では初期９０°曲げでひずみの集中した位置Ａが常に曲げ中心となり、従ってＡ部にひずみが集中するのに対して、本発明方法による場合、第１段曲げ工程でひずみの集中した位置Ａが曲げ端部側へと移動し、第２段、終段曲げ工程それぞれでＢ，Ｃのように新たにひずみの集中する位置が変化して行く。
【００１７】
この結果、曲げ外側フランジ部の曲げ方向変位Ｓに対するひずみ分布は図３のようになる。つまり、本発明曲げ方法ではひずみの生じる領域がより広範囲となるため、結果的に最大ひずみ量は小さくなり、従って破断が抑制可能である。また、ヘム加工用治具９を押し込むことで板材１の曲げ端部側の直片部分はその影響でアンビル４面に対して９０°以上の角度に曲がることから、第２段曲げ工程を省略して直接終段曲げ工程に続ける加工が可能となり、金型費用の節減、加工時間の短縮が図れる。
【００１８】
なお、本発明方法に使用されるヘム加工用治具９は、図１及び図２に示される例から明らかな通り、ヘム加工後の板材曲がり部の外側半径と同じ曲率半径で、かつ縁部の自由端側１Ａの方向に開いた断面略１／４円形の凹部が、板片状本体の先端部に当て面として設けられてなる逆ナイフ形の板片に形成されたものであって、板材１の厚さ寸法に応じて曲率半径が種々異なるものを準備しておけば良い。
【００１９】
更に、各ラム３，６，８及びヘム加工用治具９と接触する板材１の外側表面部分にビニールシートを貼り、或いはビニール皮膜を塗布するなどによる樹脂コーティングを施して摩擦係数を低減することで、ヘム加工時により一層スムーズな板材の移動が生じ、均一なひずみ分布が得られ易くなるものであり、かかる手段は好ましいことである。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の実施例について添付図面を参照しながら説明する。板材１として板厚１．２mmのＡｌ６０６１材のパネルを用い、これに合着する板材２（Ａｌ６０６１材）の板厚を０．７mmから１．２mmまで変化させ、曲げ限界を調査した。ここで、ヘム加工用治具９の押し込み量は第２，３段曲げ工程それぞれで３mmとしている。なお、曲げ加工に際して、鋼板用潤滑油を使用する例と各ラム３，６，８及びヘム加工用治具９と接触する板材１の外側表面部分にビニールコーティングを施す例との２例の潤滑手段を行った。この場合の試験結果は下記表１に示される。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
通常の曲げ成形では板材２の板厚が１．２mmの時にだけ肌荒れのない成形品が得られるに過ぎないのに対して、本発明に係る曲げ加工方法を用いた場合、板材２を１．０mmとした場合についても肌荒れのない成形が可能となり、曲げ内側半径Ｒと板厚ｔとの比については、Ｒ／ｔ＝０．５→Ｒ／ｔ＝０．４２程度までの向上が見られた。また、板材の曲げ外側表面にビニールコーティングを施した後に曲げ加工を行った場合、板材２の板厚が０．８mmとした場合についても肌荒れが生じず、Ｒ／ｔ＝０．３３以上の向上が見られた。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る曲げ加工方法によれば、簡易な手法でしかも低コストの下での大量生産が可能であり、さらに曲げ半径が小さい場合についてもひずみが１個所に集中するのを確実に回避して曲げ部での破断や肌荒れを未然に防ぐことができる。また、曲げ加工の際に使用するヘム加工用治具は、簡単な構造の逆ナイフ形板片で形成されているので、ダイスやラムとの併用が何ら支障なく行えるとともに破断や肌荒れの抑制に有効に機能する利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る加工工程の説明図である。
【図２】本発明の実施例に係る加工に伴うひずみ集中位置の移動態様を従来方法との比較で示す説明図である。
【図３】本発明の実施例と従来方法との比較で示すひずみ分布図である。
【図４】ヘム加工の両例を示す断面図である。
【図５】従来のヘム加工の例に係る加工工程の説明図である。
【図６】従来のヘム加工の他例に係る加工工程の説明図である。
【図７】フラットヘム加工の実例の説明図である。
【符号の説明】
１…ヘム加工される板材
１Ａ…板材縁部の自由端側
２…別の板材
３…９０°曲げ用ラム
４…アンビル
５…ダイス
６…１３５°曲げ用ラム
７…１８０°曲げ用ラム
８…１８０°曲げ用ラム
９…ヘム加工用治具
【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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