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技術 プレス加工用ドロービードの設計方法

出願人 株式会社神戸製鋼所
発明者 小西晴之藤原昭文吉田正敏
出願日 1998年4月8日 (22年2ヶ月経過) 出願番号 1998-095633
公開日 1999年10月26日 (20年8ヶ月経過) 公開番号 1999-290961
状態 未査定
技術分野 型打ち,へら絞り,深絞り CAD
主要キーワード 設計線 アルミ板材 プレス加工金型 ひずみ範囲 剛塑性 プレス加工用 引き抜き抵抗 全塑性モーメント
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1999年10月26日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

課題

ドロービード通過後の材料のひずみ、ドロービード引き抜き抵抗及び等価曲げ半径の関係を一般的な設計線図として整理し、ドロービード形状、潤滑ビード押え力などの条件が変化しても、新たに実験等を必要とせずにドロービードの設計を可能とする。

解決手段

ドロービード通過後の材料のひずみとドロービード引き抜き抵抗の関係をあらわす第1の設計線図、及びドロービード引き抜き抵抗と等価曲げ半径の関係を表す第2の設計線図を作成し、第1の設計線図に基づき、任意の潤滑、ドロービード押え力のもとでの、ドロービード通過後における材料のひずみの値に対応する引き抜き抵抗の値を決定し、第2の設計線図に基づき、その引き抜き抵抗を発生する等価曲げ半径を決定し、その等価曲げ半径から、所定の引き抜き抵抗と材料のひずみを発生するドロービード形状を決定する。

概要

背景

従来より、実験的手法、数値解析近似計算などにより、ビード通過抵抗を評価することが行われている。また、個々のビードに対する結果(ドロービード押え力−引き抜き抵抗の関係)に基づき、ビード形状やビード押え力の設計が行われている。

概要

ドロービード通過後の材料のひずみ、ドロービード引き抜き抵抗及び等価曲げ半径の関係を一般的な設計線図として整理し、ドロービード形状、潤滑、ビード押え力などの条件が変化しても、新たに実験等を必要とせずにドロービードの設計を可能とする。

ドロービード通過後の材料のひずみとドロービード引き抜き抵抗の関係をあらわす第1の設計線図、及びドロービード引き抜き抵抗と等価曲げ半径の関係を表す第2の設計線図を作成し、第1の設計線図に基づき、任意の潤滑、ドロービード押え力のもとでの、ドロービード通過後における材料のひずみの値に対応する引き抜き抵抗の値を決定し、第2の設計線図に基づき、その引き抜き抵抗を発生する等価曲げ半径を決定し、その等価曲げ半径から、所定の引き抜き抵抗と材料のひずみを発生するドロービード形状を決定する。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
2件

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請求項1

ドロービード通過後の材料のひずみとドロービード引き抜き抵抗の関係をあらわす設計線図を作成し、その設計線図に基づき、任意の潤滑、ドロービード押え力のもとでの引き抜き抵抗及びドロービード通過後における材料のひずみの値を決定することを特徴とするプレス加工用ドロービードの設計方法

請求項2

ドロービード引き抜き抵抗とドロービード等価曲げ半径の関係をあらわす設計線図を作成し、その設計線図に基づき、任意の潤滑、ビード押え力のもとで必要とされる引き抜き抵抗を発生する等価曲げ半径を決定することを特徴とするプレス加工用ドロービードの設計方法。

請求項3

ドロービード通過後の材料のひずみとドロービード引き抜き抵抗の関係を表す設計線図、及びドロービード引き抜き抵抗と等価曲げ半径の関係を表す設計線図を作成し、その両設計線図に基づいて、任意の潤滑、ビード押え力のもとで、所定の引き抜き抵抗と材料のひずみを発生するドロービード形状を決定することを特徴とするプレス加工用ドロービードの設計方法。

技術分野

0001

本発明は、金属板材プレス加工する金型におけるドロービード設計方法に関する。

背景技術

0002

従来より、実験的手法、数値解析近似計算などにより、ビード通過抵抗を評価することが行われている。また、個々のビードに対する結果(ドロービード押え力−引き抜き抵抗の関係)に基づき、ビード形状やビード押え力の設計が行われている。

発明が解決しようとする課題

0003

しかし、従来の手法では、ビード形状、潤滑条件、ビード押え力などがビード通過抵抗、材料のうけるひずみ量などに及ぼす影響を、一般的な形で整理、設計線図化されていなかった。このためビード形状、潤滑、ビード押え力などの条件が変化するたびに、実験等によりビード通過抵抗、ひずみ量を知る必要があり、多くの設計コストを要していた。

0004

本発明者らは、ビード押え力P及び潤滑条件の影響を、摩擦係数をμとして、T0=2μPで与えられる単位幅あたり摩擦力であらわし、さらにそれら全てがビード流入前の材料の初期張力として作用するものと考えたとき、ビード通過後の材料のうけるひずみ量εと、ビード通過前後における無次元化した張力値(T0/Ty)、(T/Ty)の間に、ビード形状によらず各材料ごとに決まる一定の関係が近似的に成立することを見いだし、その関係を示す線図を作成した。ここで、Tyは材料の降伏断面力(=σy・t)、ただしσyは材料の降伏応力、tは板厚である。図1は、FEM解析の結果に基づいて作成した、5000系アルミニウム合金板材のひずみ量(板厚ひずみεt)と(T0/Ty)、(T/Ty)の関係を示す線図である。ドロービード通過後の張力板材の引き抜き抵抗となることから、図1では(T/Ty)を無次元化引き抜き抵抗と言い換えている。また、本発明者らは、ビード流入側(通過前)の無次元化張力(T0/Ty)を一定とするとき、ビード出側(通過後)の無次元化張力(T/Ty)と、後述する無次元化した等価曲げ半径

0005

ID=000006HE=020 WI=096 LX=0570 LY=2350
図2は、FEM解析の結果に基づき、同じく5000系アルミニウム合金板材の(T/Ty)と等価曲げ半径の関係を、(T0/Ty)を一定とし線図として整理したものである。なお、図2でも(T/Ty)を無次元化引き抜き抵抗と言い換えている。

0006

ここで、プレス加工金型に設けられるドロービード形状の設計を、所定の材料と潤滑、しわ押え力の条件の元で、引き抜き抵抗及び材料の受けるひずみ量(板厚ひずみ等)が適切な値になるべく行う場合を想定する。ビード引き抜き抵抗と板厚ひずみの間に、ドロービード形状によらず図1の線図のような関係が成り立つことから、あるビード引き抜き力仮定したときに生じる材料の板厚ひずみを同線図から予測できる。従って、例えばその引き抜き力のもとでの材料の破断の有無を判断でき、また、これにより例えば製品として許容されるひずみ範囲内で可能な最大の引き抜き抵抗を設定することができる。さらに、図2に示すような線図を用いることにより、所定の引き抜き抵抗に対して、それを実現するドロービード等価曲げ半径を定めることができる。そして、得られた等価曲げ半径に等しくなるように、任意の個数のドロービード半径を定めることで、求める引き抜き抵抗と引き抜き後のひずみ量を発生するドロービード形状を得ることができる。逆に、図2に示すような線図を用いることにより、あるドロービード形状(その形状から等価曲げ半径が算出できる)について、ある潤滑及びしわ押え力に対応する引き抜き抵抗の値を予測できる。そして、図1に基づいてその引き抜き抵抗の値から板厚ひずみを予測できるので、しわ押え、潤滑などの成形条件が適当かどうかを判定できる。また、これにより成形条件の最適化を行うことができる。

0007

図1及び図2に示すような設計線図は、FEM解析による近似、あるいは実験結果から決定することができるが、下記のように計算のみによって得ることもできる。材料の変形応力をσf、板厚をt、σfに対する降伏断面力Tf、全塑性モーメントMfを、Tf=σf・t、Mf=σft2/4、ドロービードの各コーナー部における曲げ半径をρi=ri+t/2(iはドロービードRを示す数を表し、図3のドロービード形状の場合は1〜3の値を取る)で定義し、さらに材料の弾性変形を無視する剛塑性の近似が成り立つものと仮定する。無次元化した張力(T/Ty)の元で曲げ半径ρでの曲げを受ける際、板厚中心において生じるひずみ量△εは

0008

次に、許容される板厚減少の範囲内で最大の引き抜き抵抗を発生するビード形状を決定する方法を具体的に説明する。ここでは、図1、2に示す5000系アルミ板材に対する設計線図を用い、摩擦係数μ=0.1、ビード単位幅あたりのしわ押え力P/Ty=3のもとで、板厚減少が20%以内となる最大の引き抜き張力を発生するビード形状を決定する。この場合、2μP/Ty(=T0/Ty)=0.6であり、図1における2μP/Ty=0.6の曲線から、板厚ひずみε=0.2に対するビード引き抜き力はT/Ty=1.25と求めることができる。次に図2から、このT/Tyを生じるドロービード等価曲げ半径は1/Σ(t/ρi)=1.75と得られる。用いる材料の板厚を1mmとするとき、例えば図3のようなドロービード形状において、図4のように各ドロービードRの曲げ半径=4.75を選ぶと、等価曲げ半径は

発明の効果

0009

本発明によれば、ドロービード通過後の材料のひずみ、ドロービード引き抜き抵抗及び等価曲げ半径の関係を一般的な設計線図として整理することにより、ドロービード形状、潤滑、ビード押え力などの条件が変化しても、新たに実験等を必要とせずにドロービードの設計が可能となった。具体的には、所定の材料に対して予め作成した設計線図から、所定の潤滑、しわ押え力の条件のもとで、任意のビード引き抜き抵抗に対応して材料がビード通過後に受けるひずみを予測でき、逆に材料が通過後に受けるひずみに対応するビード引き抜き抵抗を予測できる。さらに、所定の引き抜き抵抗に対応するドロービード等価曲げ半径を決定でき、そのドロービード等価曲げ半径に等しくなるようにドロービード半径を定めることで、求めるドロービード形状を得ることができる。

図面の簡単な説明

0010

図1ドロービード通過後の材料のひずみとドロービード引き抜き抵抗の関係をあらわす設計線図の例である。
図2ドロービード引き抜き抵抗とドロービード等価曲げ半径の関係をあらわす設計線図である。
図3本発明を適用したドロービード形状の例である。
図4実施例で求めたドロービード形状である。

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