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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-01-12
(45)【発行日】2022-01-25
(54)【発明の名称】曲げ加工装置
(51)【国際特許分類】
B21D 24/00 20060101AFI20220118BHJP
【ＦＩ】
B21D24/00 H
【請求項の数】
1
(21)【出願番号】P 2021163857
(22)【出願日】2021-10-05
【審査請求日】2021-10-05
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】591214527
【氏名又は名称】株式会社ジーテクト
(74)【代理人】
【識別番号】100098394
【弁理士】
【氏名又は名称】山川 茂樹
(72)【発明者】
【氏名】小林 大哲
(72)【発明者】
【氏名】飯田 勝宏
【審査官】豊島 唯
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１７／１８７６７９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１０－２３０７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１５／１９９２３１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１３／０９４７０５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００９－２６２１６８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－１９９５３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１８／２２５８３２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１９／０２９１１６３（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２１Ｄ ２２／２０ － ２４／００
Ｂ２１Ｄ ５／０１
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
鋼板からなるワークを最終形状に対して曲げ代が残るように折り曲げる第１の金型と、前記第１の金型によって成形された前記ワークに最終形状となるように曲げ加工を施す第２の金型とを備え、
前記第１の金型は、前記ワークを挟んで成形するパンチとダイとを有し、
前記パンチおよび前記ダイは、前記ワークの曲げ部を成形する肩部と、曲げ加工により変位する前記ワークの端部を挟む縦壁部とをそれぞれ有し、
前記パンチの肩部および前記ダイの肩部は、
前記ワークの最終形状の曲げ部より外側に離れた位置で前記曲げ部と同方向に曲がるように湾曲する第１の湾曲面と、
前記第１の湾曲面と前記縦壁部との間に設けられて前記第１の湾曲面に連なるとともに前記第１の湾曲面と同方向に曲がるように湾曲する第２の湾曲面とを有し、該第１の湾曲面と該第２の湾曲面との境界が第３の湾曲面により形成されており、
前記パンチおよび前記ダイの前記縦壁部は、前記ワークの端部を前記最終形状となる位置より外側に成形するように構成されており、
前記第２の金型は、前記第１の金型によって成形された前記ワークを挟んで前記最終形状に成形する第２の金型用パンチと第２の金型用ダイとを有しているとともに、このワークを前記第２の金型用パンチと協働して挟んで保持する第２の金型用パッドを有し、
前記第２の金型用パンチの肩部は、前記第１の金型によって成形された前記ワークにおける、前記第１の湾曲面と前記第２の湾曲面との境界部分である前記第３の湾曲面によって成形された凹部より内側に対峙して曲げ代を形成することを特徴とする曲げ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、冷間で鋼板を曲げる曲げ加工装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、自動車のボディに用いられる鋼材として、高張力鋼より強度が高く、引張強さが１０００ＭＰａを超える超高張力鋼が用いられるようになってきた。この種の超高張力鋼は、冷間で曲げ加工されて所定の形状に成形されている。超高張力鋼は、一般的な高張力鋼に較べると曲げ加工後のスプリングバック量が多くなる。このため、超高張力鋼を使用するにあたっては、スプリングバックを少なく抑えることが必要である。
【0003】
スプリングバックを少なく抑える従来の技術は、例えば特許文献１や特許文献２に記載されている。特許文献１には、山折り状の凸部となる曲げ部分の一部を、ここが逆方向に曲げられるように、言い換えれば凹部が形成されるように弾性変形させ、曲げ部分の残留応力を減らす技術が開示されている。特許文献２には、曲げ成形を２回に分けて行うプレス成形方法が開示されている。１回目の成形時には、山折り状の凸部となる曲げ部の中央部に、曲げ部の内側に向けて凸になるように凹部を成形する。２回目の成形時には、１回目の成形時に成形した凹部を曲げ部の外に向けて凸となるように成形する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１８－１３０７４５号公報
【文献】特開平７－１４８５２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１に示す成形方法では、曲げ部の１箇所で残留応力を解消するために、残留応力を完全に取り除くことはできず、スプリングバックが生じるという問題があった。
特許文献２に示す成形方法では、１回目の成形で曲げ部の内側に向けて凸になるように成形された部分が２回目の成形時に金型の肩部に載るようになる。このため、２回目の成形を行うときにワークの姿勢が安定し難いという問題がある。また、曲げ部の内側に向けて凸になる部分が２回目の成形で逆方向に凸になるように成形されるために、ワークの材料に制約を受けるという問題があった。すなわち、高張力鋼や超高張力鋼などからなるワークを使用すると、曲げ部で割れてしまうおそれがある。
特許文献２に示す成形方法では、１回目の成形で曲げ部の内側に向けて凸になるように成形された部分が２回目の成形時に金型の肩部に載るようになる。このため、２回目の成形を行うときにワークの姿勢が安定し難いという問題がある。また、曲げ部の内側に向けて凸になる部分が２回目の成形で逆方向に凸になるように成形されるために、ワークの材料に制約を受けるという問題があった。すなわち、高張力鋼や超高張力鋼などからなるワークを使用すると、曲げ部で割れてしまうおそれがある。
【0006】
曲げ加工を精度よく行うためには、曲げ部分のスプリングバックを見越して最終形状より大きく曲げることが考えられる。しかし、このようにするためにはカム機構を採用して金型を横方向に移動させなければならないから、金型の構造が複雑になってしまう。
【0007】
本発明の目的は、高張力鋼や超高張力鋼からなるワークを割れることなくかつ単純な構造の金型を使用してスプリングバック量が大幅に減少するように曲げることが可能な曲げ加工装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
この目的を達成するために本発明に係る曲げ加工装置は、鋼板からなるワークを最終形状に対して曲げ代が残るように折り曲げる第１の金型と、前記第１の金型によって成形された前記ワークに最終形状となるように曲げ加工を施す第２の金型とを備え、前記第１の金型は、前記ワークを挟んで成形するパンチとダイとを有し、前記パンチおよび前記ダイは、前記ワークの曲げ部を成形する肩部と、曲げ加工により変位する前記ワークの端部を挟む縦壁部とをそれぞれ有し、前記パンチの肩部および前記ダイの肩部は、前記ワークの最終形状の曲げ部より外側に離れた位置で前記曲げ部と同方向に曲がるように湾曲する第１の湾曲面と、前記第１の湾曲面と前記縦壁部との間に設けられて前記第１の湾曲面に連なるとともに前記第１の湾曲面と同方向に曲がるように湾曲する第２の湾曲面とを有し、前記パンチおよび前記ダイの前記縦壁部は、前記ワークの端部を前記最終形状となる位置より外側に成形するように構成されており、前記曲げ加工装置において、前記第２の金型は、前記第１の金型によって成形された前記ワークを挟んで前記最終形状に成形する第２の金型用パンチと第２の金型用ダイとを有しているとともに、このワークを前記第２の金型用パンチと協働して挟んで保持する第２の金型用パッドを有し、前記第２の金型用パンチの肩部は、前記第１の金型によって成形された前記ワークにおける、前記第１の湾曲面と前記第２の湾曲面との境界部分の第３の湾曲面によって成形された凹部より内側に対峙して曲げ代を形成している。
【発明の効果】
【0009】
本発明においては、前記曲げ加工装置において、前記第２の金型は、前記第１の金型によって成形された前記ワークを挟んで前記最終形状に成形する第２の金型用パンチと第２の金型用ダイとを有しているとともに、このワークを前記第２の金型用パンチと協働して挟んで保持する第２の金型用パッドを有し、前記第２の金型用パンチの肩部は、前記第１の金型によって成形された前記ワークにおける、前記第１の湾曲面と前記第２の湾曲面との境界部分の第３の湾曲面によって成形された凹部より内側に対峙して曲げ代を形成しているので、ワークの曲げ部に第１の金型の第１および第２の湾曲面によって２つの凸部が成形され外側部分に引張応力、内側部分に圧縮応力が残留するスプリングバック成分となるが、その間に成形された凹部がスプリングゴー成分となる。これらの２つの凸部と、その間の凹部が第２の金型によって潰されることで、前記ワークの曲げ部の外側部分の引張応力、内側部分の圧縮応力を打ち消すようになる。このため、スプリングバックが低減され、高張力鋼や超高張力鋼からなるワークを使用しても割れが生じることはない。また、スプリングバックが低減されるように成形するにあたって第１および第２の金型にカム機構は不要である。
したがって、高張力鋼や超高張力鋼からなるワークを割れることなくかつ単純な構造の金型を使用してスプリングバック量が大幅に減少するように曲げることが可能な曲げ加工装置を提供することができる。
したがって、高張力鋼や超高張力鋼からなるワークを割れることなくかつ単純な構造の金型を使用してスプリングバック量が大幅に減少するように曲げることが可能な曲げ加工装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明に係る曲げ加工装置の一実施の形態を図１～図９を参照して詳細に説明する。
図１中に符号１で示すものは、本発明に係る曲げ加工装置２の一部を構成する第１の金型である。曲げ加工装置２は、第１の金型１と、図２に示す第２の金型３とを用いて鋼板からなるワーク４をいわゆる断面ハット形に成形するものである。ワーク４の材料となる鋼板は、高張力鋼や超高張力鋼からなる平板である。このワーク４の厚みは、５ｍｍ以下で、好ましくは０．６ｍｍ～２．０ｍｍである。図１および図２は、構成を理解し易いように、ワーク４を実際より厚く描いてある。
図１中に符号１で示すものは、本発明に係る曲げ加工装置２の一部を構成する第１の金型である。曲げ加工装置２は、第１の金型１と、図２に示す第２の金型３とを用いて鋼板からなるワーク４をいわゆる断面ハット形に成形するものである。ワーク４の材料となる鋼板は、高張力鋼や超高張力鋼からなる平板である。このワーク４の厚みは、５ｍｍ以下で、好ましくは０．６ｍｍ～２．０ｍｍである。図１および図２は、構成を理解し易いように、ワーク４を実際より厚く描いてある。
【0012】
図１に示す第１の金型１は、ハット形の上端角部を最終形状Ｗに対して後述する曲げ代が残るように折り曲げるものである。以下においては、ハット形の上端角部を単に曲げ部５という。なお、本発明に係る曲げ加工装置２は、ワーク４をハット形に成形するものに限定されることはない。
図２に示す第２の金型３は、第１の金型１によって成形されたワーク４に最終形状Ｗとなるように曲げ加工を施す。
図２に示す第２の金型３は、第１の金型１によって成形されたワーク４に最終形状Ｗとなるように曲げ加工を施す。
【0013】
第１の金型１は、図１に示すように、ワーク４を挟んで成形する第１の金型用パンチ６およびダイ７を有しているとともに、第１の金型用パンチ６と協働してワーク４の保持部４ａを挟んで保持する第１の金型用パッド８を有している。第１の金型用パンチ６は、図示していない基台に固定されている。第１の金型用ダイ７は、図示していない加圧装置に接続されており、パンチ６に対して図１において上下方向に移動する。第１の金型用パッド８は、図示していない駆動装置に接続されており、パンチ６に対して図１において上下方向に移動する。
【0014】
第１の金型用パンチ６およびダイ７は、ワーク４の曲げ部５を成形する肩部６ａ，７ａと、曲げ加工により変位するワーク４の端部４ｂを挟む縦壁部６ｂ，７ｂとをそれぞれ有している。
パンチ６の肩部６ａおよびダイ７の肩部７ａは、図３に示すように、第１の湾曲面１１，１２と第２の湾曲面１３，１４とを有している。これらの第１および第２の湾曲面１１～１４は、ワーク４に曲げ代を残しながら曲げるための成形面である。第１の湾曲面１１，１２は、前記保持部の外側でワーク４の最終形状Ｗの曲げ部Ｗａより外側に離れた位置で曲げ部Ｗａと同方向に曲がるように湾曲している。
パンチ６の肩部６ａおよびダイ７の肩部７ａは、図３に示すように、第１の湾曲面１１，１２と第２の湾曲面１３，１４とを有している。これらの第１および第２の湾曲面１１～１４は、ワーク４に曲げ代を残しながら曲げるための成形面である。第１の湾曲面１１，１２は、前記保持部の外側でワーク４の最終形状Ｗの曲げ部Ｗａより外側に離れた位置で曲げ部Ｗａと同方向に曲がるように湾曲している。
【0015】
第２の湾曲面１３，１４は、第１の湾曲面１１，１２と縦壁部６ｂ，７ｂとの間に設けられて第１の湾曲面１１，１２に連なるとともに第１の湾曲面１１，１２と同方向に曲がるように湾曲している。パンチ６の第１の湾曲面１１と第２の湾曲面１３は凸曲面で、ダイ７の第１の湾曲面１２と第２の湾曲面１４は凹曲面である。この実施の形態においては、第１の湾曲面１１，１２と第２の湾曲面１３，１４との境界が第３の湾曲面１５，１６によって形成されている。パンチ６の第３の湾曲面１５は凹曲面で、ダイ７の第３の湾曲面１６は凸曲面である。
【0016】
ここで、第１および第２の湾曲面１１～１４の曲率半径について説明する。ここでは、ワーク４の厚み方向の中央を通る仮想線Ｌ（図４参照）を用いて第１、第２の湾曲面１１～１４の曲率半径を説明する。ワーク４には、図４に示すように、保持部４ａの外側に第１の凸部２１と、第２の凸部２２と、凹部２３と、直線状に延びる端部４ｂとが形成されている。図４中には、ワーク４の最終形状Ｗが二点鎖線によって描いてある。第１の凸部２１は、パンチ６の第１の湾曲面１１とダイ７の第１の湾曲面１２とによって成形された部分である。この第１の凸部２１は、ワーク４の最終形状Ｗの曲げ部Ｗａより外側に離れた位置で曲げ部５と同方向に曲がっている。
【0017】
第２の凸部２２は、パンチ６の第２の湾曲面１３とダイ７の第２の湾曲面１４とによって成形された部分である。この第２の凸部２２は、第１の凸部２１とワーク４の端部４ｂとの間に設けられて第１の凸部２１に連なるとともに第１の凸部２１と同方向に曲がっている。
凹部２３は、パンチ６の第３の湾曲面１５とダイ７の第３の湾曲面１６とによって成形された部分である。この実施の形態による凹部２３は、最終形状Ｗの曲げ部Ｗａとは反対方向に向けて断面円弧状に形成されている。
端部４ｂは、パンチ６の縦壁部６ｂとダイ７の縦壁部７ｂとによって成形された部分である。
凹部２３は、パンチ６の第３の湾曲面１５とダイ７の第３の湾曲面１６とによって成形された部分である。この実施の形態による凹部２３は、最終形状Ｗの曲げ部Ｗａとは反対方向に向けて断面円弧状に形成されている。
端部４ｂは、パンチ６の縦壁部６ｂとダイ７の縦壁部７ｂとによって成形された部分である。
【0018】
第１の凸部２１（第１の湾曲面１１，１２）の曲率半径Ｒ１は、最終形状Ｗの曲げ部Ｗａ（単一の凸部）の曲率半径Ｒ２より小さい。すなわち第１の凸部２１の曲率半径Ｒ１＜最終形状Ｗの曲げ部Ｗａの曲率半径Ｒ２である。
また、第２の凸部２２（第２の湾曲面１３，１４）の曲率半径Ｒ３は、最終形状Ｗの曲げ部５の曲率半径Ｒ２以下である。すなわち第２の凸部２２の曲率半径Ｒ３≦最終形状Ｗの曲げ部Ｗａの曲率半径Ｒ２である。
また、第２の凸部２２（第２の湾曲面１３，１４）の曲率半径Ｒ３は、最終形状Ｗの曲げ部５の曲率半径Ｒ２以下である。すなわち第２の凸部２２の曲率半径Ｒ３≦最終形状Ｗの曲げ部Ｗａの曲率半径Ｒ２である。
【0019】
この実施の形態による第１の凸部２１の曲率半径Ｒ１は、第２の凸部２２の曲率半径Ｒ３より小さい。また、第２の凸部２２の曲率半径Ｒ３は、最終形状Ｗの曲げ部Ｗａの曲率半径Ｒ２と等しくなるように形成されている。最終形状Ｗの曲げ部Ｗａの曲率半径Ｒ２は、ワーク４の材料が超高張力鋼である場合は約３ｍｍ～５０ｍｍ程度とすることができる。
第１の金型用パンチ６およびダイ７の縦壁部６ｂ，７ｂは、ワーク４の端部４ｂを図１中に二点鎖線で示す最終形状Ｗとなる位置より外側に成形するように形成されている。
第１の金型用パンチ６およびダイ７の縦壁部６ｂ，７ｂは、ワーク４の端部４ｂを図１中に二点鎖線で示す最終形状Ｗとなる位置より外側に成形するように形成されている。
【0020】
第２の金型３は、図２に示すように、第１の金型１によって成形されたワーク４の保持部４ａを挟んで最終形状Ｗに成形する第２の金型用パンチ２４と第２の金型用ダイ２５とを有しているとともに、このワーク４の保持部４ａを第２の金型用パンチ２４と協働して挟んで保持する第２の金型用パッド２６を有している。第２の金型用パンチ２４は図示していない基台に固定されている。第２の金型用ダイ２５は、図示していない加圧装置に接続されており、パンチ２４に対して図２において上下方向に移動する。第２の金型用パッド２６は、図示していない駆動装置に接続されており、パンチ２４に対して図２において上下方向に移動する。
【0021】
第２の金型用パンチ２４の肩部２４ａは、図５に示すように、第１の金型１によって成形されたワーク４の凹部２３より内側に位置している。言い換えれば、肩部２４ａは、ワーク４における、第１の金型１の第１の湾曲面１１，１２と第２の湾曲面１３，１４との境界部分の第３の湾曲面１５，１６によって成形された凹部２３より内側に位置している。このため、凹部２３がパンチ２４に向けて突出するにもかかわらず、この突出部分がパンチ２４の肩部２４ａに乗り上げるようなことはない。図５に示すように、第２の金型用パンチ２４の保持部４ａより外側にあるワークの凸部２１、２２、凹部２３、端部４ｂが最終形状の曲げ部５に対応する曲げ代となる。
【0022】
次に、上述した曲げ加工装置２を使用してワーク４に曲げ加工を施す曲げ加工方法を図６のフローチャートを参照して説明する。
先ず、第１の金型１に平板状の鋼板からなるワーク４を装填する（ステップＳ１）。このときは、第１の金型用パンチ６の上にワーク４を載置し、このワーク４に上方からパッド８を押し付ける。このようにワーク４がパンチ６上に保持部４ａが保持されている状態で、ダイ７を下降させてパンチ６とダイ７とによってワーク４を挟み、第１の成形ステップ（ステップＳ２）を実施する。
先ず、第１の金型１に平板状の鋼板からなるワーク４を装填する（ステップＳ１）。このときは、第１の金型用パンチ６の上にワーク４を載置し、このワーク４に上方からパッド８を押し付ける。このようにワーク４がパンチ６上に保持部４ａが保持されている状態で、ダイ７を下降させてパンチ６とダイ７とによってワーク４を挟み、第１の成形ステップ（ステップＳ２）を実施する。
【0023】
第１の成形ステップにおいては、ワーク４の曲げ部５を第１の凸部２１と第２の凸部２２とを含むように成形し、かつワーク４の端部４ｂを最終形状Ｗとなる位置より外側に成形する。
ここで、ワーク４に曲げ加工を施したときにワーク４内に生じる応力について説明する。平板からなるワーク４を単純に曲げると、金型が下死点に達したときに図７（Ａ）に示すようにワーク４の厚み方向の中央を境界として外側に引張応力が生じ、内側に圧縮応力が生じる。図７（Ａ）においては、引張応力が生じる部分に左右方向に延びる線からなるハッチングを施し、圧縮応力が生じる部分に左下がりの線と右下がりの線とからなるハッチングを施してある。そして、このワーク４が金型から取り出されて金型による拘束が解かれたときに、これらの応力でワーク４が弾性回復することによって、図７（Ａ）中に矢印で示す方向にモーメントが生じ、角度変化（スプリングバック）が生じる。
ここで、ワーク４に曲げ加工を施したときにワーク４内に生じる応力について説明する。平板からなるワーク４を単純に曲げると、金型が下死点に達したときに図７（Ａ）に示すようにワーク４の厚み方向の中央を境界として外側に引張応力が生じ、内側に圧縮応力が生じる。図７（Ａ）においては、引張応力が生じる部分に左右方向に延びる線からなるハッチングを施し、圧縮応力が生じる部分に左下がりの線と右下がりの線とからなるハッチングを施してある。そして、このワーク４が金型から取り出されて金型による拘束が解かれたときに、これらの応力でワーク４が弾性回復することによって、図７（Ａ）中に矢印で示す方向にモーメントが生じ、角度変化（スプリングバック）が生じる。
【0024】
平板状のワーク４に対して第１の成形ステップが実施されると、ワーク４は図７（Ｂ）に示すように成形される。第１の成形ステップにおいては、後述する第２の成形ステップで曲げ戻すための形状が付与され、第１の凸部２１、第２の凸部２２および凹部２３が成形される。ワーク４が第１の金型１によって拘束されている状態においては、第１の凸部２１に相当する部分と第２の凸部２２に相当する部分にそれぞれスプリングバック成分のモーメントが作用し、凹部２３に相当する部分に逆方向のスプリングゴー成分のモーメントが作用する。
【0025】
このように第１の金型１で成形が行われた後、ワーク４を第１の金型１から取り出し（ステップＳ３）、第２の金型３に装填する（ステップＳ４）。このときには、図５に示すように、ワーク４の保持部４ａを第２の金型用パンチ２４とパッド２６とによって挟んで保持する。この工程において、第２の金型用パンチ２４はワーク４の第１の凸部２１より内側に入るようになり、ワーク４が安定した状態で保持される。
【0026】
しかる後、第２の金型用ダイ２５を下降させ、図２に示すように第２の成形ステップ（ステップＳ５）を実施する。第２の成形ステップが実施されることにより、第２の金型３によってワーク４が最終形状Ｗに成形される。この第２の成形ステップにおいては、ダイ７の下降により最初にワーク４の端部４ｂがパンチ２４とダイ２５とによって挟まれて成形される。そして、第１の凸部２１と第２の凸部２２とが、パンチ２４とダイ２５とによって挟まれながら潰されて最終形状Ｗ（単一の曲げ部５）に成形される。
【0027】
このようにワーク４の単一の曲げ部５が成形されることにより、ワーク４の曲げ部５には図７（Ｃ）中に矢印で示すようにモーメントが作用するようになる。詳述すると、ワーク４の保持部４ａと第１の凸部２１との境界であった部分にスプリングバック成分のモーメントが作用し、第１の凸部２１であった部分にスプリングゴー成分のモーメントが作用する。また、凹部２３であった部分にスプリングバック成分のモーメントが作用し、第２の凸部２２であった部分にスプリングゴー成分のモーメントが作用する。
第２の成形時にワーク４の曲げ部５の外側に生じる内部応力について解析を行ったところ、図８に示すような結果が得られた。図８においては内部応力を明暗で表している。図８において相対的に明るい領域Ａ，Ｂは引張応力が発生している領域を示し、相対的に暗い領域Ｃ，Ｄは、圧縮応力が発生している領域を示している。
第２の成形時にワーク４の曲げ部５の外側に生じる内部応力について解析を行ったところ、図８に示すような結果が得られた。図８においては内部応力を明暗で表している。図８において相対的に明るい領域Ａ，Ｂは引張応力が発生している領域を示し、相対的に暗い領域Ｃ，Ｄは、圧縮応力が発生している領域を示している。
【0028】
領域Ａは、第１の凸部２１とワーク４の保持部４ａとの境界部分が曲げられることによって引張応力が生じる（スプリングバック成分のモーメントが作用する）領域である。
領域Ｂは、凹部２３が伸ばされることによって引張応力が生じる（スプリングバック成分のモーメントが作用する）領域である。
領域Ｃは、第１の凸部２１が潰されることによって圧縮応力が生じる（スプリングゴー成分のモーメントが作用する）領域である。
領域Ｄは、第２の凸部２２が潰されることによって圧縮応力が生じる（スプリングゴー成分のモーメントが作用する）領域である。すなわち、ワーク４の曲げ部５の外側部分には、２箇所に圧縮応力が残留するようになる。
領域Ｂは、凹部２３が伸ばされることによって引張応力が生じる（スプリングバック成分のモーメントが作用する）領域である。
領域Ｃは、第１の凸部２１が潰されることによって圧縮応力が生じる（スプリングゴー成分のモーメントが作用する）領域である。
領域Ｄは、第２の凸部２２が潰されることによって圧縮応力が生じる（スプリングゴー成分のモーメントが作用する）領域である。すなわち、ワーク４の曲げ部５の外側部分には、２箇所に圧縮応力が残留するようになる。
【0029】
このようにワーク４が第２の金型３で成形されることによりワーク４は保持部４ａを固定されながら、曲げ代の第１、第２凸部、凹部が逆方向に変形し単一の曲げ部になるように外側から曲げられるため、内部応力が緩和される。そして、応力が緩和された最終形状のワーク４が第２の金型３から取り出される（ステップＳ６）。このとき、図８中に領域Ｂで示した引張応力は、領域Ｃと領域Ｄとに生じている圧縮応力によって相殺される。領域Ｂの引張応力は、通常はワーク４が第２の金型３から取り出されることによりワーク４の端部４ｂを開く方向に変位させるが、この実施の形態においては両側の圧縮応力で打ち消されるために、端部４ｂを外側に変位させることはないか、変位させたとしても極めて僅かになる。
領域Ａで示した引張応力は、その一部が領域Ｃの圧縮応力で打ち消される。
このため、第１および第２の凸部２１，２２が成形されることにより生じる圧縮応力は、ワーク４が曲げられることにより生じる引張応力を打ち消すようになる。すなわち、第１の成形ステップで成形された曲げ部分を第２の成形ステップで曲げ戻すことにより、スプリングゴー成分が生じ、スプリングバック成分を相殺させる。
このようにスプリングバック成分が相殺されることにより、スプリングバックが低減される。
領域Ａで示した引張応力は、その一部が領域Ｃの圧縮応力で打ち消される。
このため、第１および第２の凸部２１，２２が成形されることにより生じる圧縮応力は、ワーク４が曲げられることにより生じる引張応力を打ち消すようになる。すなわち、第１の成形ステップで成形された曲げ部分を第２の成形ステップで曲げ戻すことにより、スプリングゴー成分が生じ、スプリングバック成分を相殺させる。
このようにスプリングバック成分が相殺されることにより、スプリングバックが低減される。
【0030】
第１の金型１の第１および第２の湾曲面１１～１４によって成形されたワーク４の２つの凸部（第１の凸部２１と第２の凸部２２）は、第２の金型３で凸Ｒが小さくなるように成形されるから、高張力鋼や超高張力鋼からなるワーク４を使用したとしても、ワーク４に割れが生じることはない。また、スプリングバックが低減されるように成形するにあたって第１および第２の金型１，３にカム機構は不要である。
したがって、この実施の形態によれば、高張力鋼や超高張力鋼からなるワーク４を割れることなくかつ単純な構造の金型を使用してスプリングバック量が大幅に減少するように曲げることが可能な曲げ加工装置を提供することができる。
したがって、この実施の形態によれば、高張力鋼や超高張力鋼からなるワーク４を割れることなくかつ単純な構造の金型を使用してスプリングバック量が大幅に減少するように曲げることが可能な曲げ加工装置を提供することができる。
【0031】
この実施の形態による第１の湾曲面１１，１２の曲率半径は、最終形状Ｗの曲げ部Ｗａの曲率半径より小さい。第２の湾曲面１３，１４の曲率半径は、最終形状Ｗの曲げ部Ｗａの曲率半径以下である。このため、ワーク４の第１の凸部２１が最終形状Ｗに成形されることによりワーク４の外側に圧縮応力が生じるようになり、第２の凸部２２が最終形状Ｗに形成されることにより圧縮応力が不足するようなことがない。
したがって、スプリングバック量を更に少なく抑えることができるようになる。
したがって、スプリングバック量を更に少なく抑えることができるようになる。
【0032】
この実施の形態による第１の湾曲面１１，１２の曲率半径は、第２の湾曲面１３，１４の曲率半径より小さい。このため、ワーク４の第１の凸部２１の外側に確実に圧縮応力が生じるようになるから、スプリングバックを低減するうえで信頼性が高くなる。
【0033】
この実施の形態による第２の金型３は、第１の金型１によって成形されたワーク４を挟んで最終形状Ｗに成形する第２の金型用パンチ２４と第２の金型用ダイ２５とを有しているとともに、このワーク４を第２の金型用パンチ２４と協働して挟んで保持する第２の金型用パッド２６を有している。第２の金型用パンチ２４の肩部２４ａは、第１の金型１によって成形されたワーク４における、第１の湾曲面１１，１２と第２の湾曲面１３，１４との境界部分の第３の湾曲面によって成形された凹部２３より内側に位置している。このため、第２の金型３がワーク４を担ぐようなことがないから、ワーク４を第２の金型用パンチ２４と第２の金型用パッド２６とで安定性よく保持することができ、第２の成形ステップを精度よく行うことができる。
【0034】
この実施の形態による曲げ加工装置２は、例えば図９に示す自動車の車体フレーム３１のピラーロアー３２に用いることができる。図９に示す車体フレーム３１は、ピラーロアー３２の上端部から斜め上方に延びるフロントピラー３３と、フロントピラー３３から後方に延びるルーフ部３４と、ピラーロアー３２の下端部から後方に延びるサイドシル３５と、サイドシル３５の後端とルーフ部３４の後端とを接続するリヤピラー３６と、ルーフ部３４とサイドシル３５とを接続するセンターピラー３７などを有している。
なお、前記第１の凸部２１、第２の凸部２２、凹部２３に限ることなく、第３、第４の凸部…、それらの間の凹部を増加させてもよい。また、前記ワークの端部とは、頂部（保持部）、曲げ部、側壁部とつば部とからなるハット断面のワークであれば、側壁部とつば部を指す。また、一方の辺、曲げ部、他方の辺からなるＬ字断面のワークであれば、ワークの端部はパンチとパッドで挟まれる一方の辺に対して他方の辺を指す。
なお、前記第１の凸部２１、第２の凸部２２、凹部２３に限ることなく、第３、第４の凸部…、それらの間の凹部を増加させてもよい。また、前記ワークの端部とは、頂部（保持部）、曲げ部、側壁部とつば部とからなるハット断面のワークであれば、側壁部とつば部を指す。また、一方の辺、曲げ部、他方の辺からなるＬ字断面のワークであれば、ワークの端部はパンチとパッドで挟まれる一方の辺に対して他方の辺を指す。
【符号の説明】
【0035】
１…第１の金型、２…曲げ加工装置、３…第２の金型、４…ワーク、５，Ｗａ…曲げ部、６…第１の金型用パンチ、６ａ，７ａ，２４ａ…肩部、６ｂ，７ｂ…縦壁部、７…第１の金型用ダイ、８…第１の金型用パッド、１１，１２…第１の湾曲面、１３，１４…第２の湾曲面、２１…第１の凸部、２２…第２の凸部、２３…凹部、２４…第２の金型用パンチ、２５…第２の金型用ダイ、２６…第２の金型用パッド、Ｗ…最終形状。
【要約】
【課題】高張力鋼や超高張力鋼からなるワークを割れることなくかつスプリングバック量が大幅に減少するように曲げることが可能な曲げ加工装置を提供する。
【解決手段】鋼板からなるワーク４を最終形状Ｗに対して曲げ代が残るように折り曲げる第１の金型１と、第１の金型１によって成形されたワーク４に最終形状Ｗとなるように曲げ加工を施す第２の金型とを備える。第１の金型１はパンチ６とダイ７とを有する。パンチ６およびダイ７は、ワーク４の曲げ部５を成形する肩部６ａ，７ａと、ワーク４の端部を挟む縦壁部とをそれぞれ有する。パンチ６の肩部６ａおよびダイ７の肩部７ａは、ワーク４の最終形状Ｗの曲げ部Ｗａより外側に離れた位置に形成された第１の湾曲面１１，１２と、第１の湾曲面１１，１２と縦壁部との間に設けられた第２の湾曲面１３，１４とを有している。パンチ６およびダイ７の縦壁部は、ワーク４の端部を最終形状Ｗとなる位置より外側に成形するように構成されている。
【選択図】 図３
【解決手段】鋼板からなるワーク４を最終形状Ｗに対して曲げ代が残るように折り曲げる第１の金型１と、第１の金型１によって成形されたワーク４に最終形状Ｗとなるように曲げ加工を施す第２の金型とを備える。第１の金型１はパンチ６とダイ７とを有する。パンチ６およびダイ７は、ワーク４の曲げ部５を成形する肩部６ａ，７ａと、ワーク４の端部を挟む縦壁部とをそれぞれ有する。パンチ６の肩部６ａおよびダイ７の肩部７ａは、ワーク４の最終形状Ｗの曲げ部Ｗａより外側に離れた位置に形成された第１の湾曲面１１，１２と、第１の湾曲面１１，１２と縦壁部との間に設けられた第２の湾曲面１３，１４とを有している。パンチ６およびダイ７の縦壁部は、ワーク４の端部を最終形状Ｗとなる位置より外側に成形するように構成されている。
【選択図】 図３
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】