JPH01317630A - プレス絞り成型装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は、例えば車両の車体用素材を絞り成形するため
に用いられるプレス絞り成型装置に関する。

〔従来の技術〕

プレス絞り成形、特に深絞り成形において、成形性を向
上させるため、第２図（ａ）に示すように予め素材の角
部１８を直線的に切り落としておく（耳切りと呼ばれる
）ことが知られている。耳切りされた素材は、プレス金
型のダイス上にｓ！置され、素材の外周縁部がダイスの
しわ押え面としわ押え部材のしわ押え面とにより押圧固
定された状態で、ポンチを押当てられ、絞り成形される
。

この絞り成形時、ポンチの下降に従って素材は絞りプロ
ファイルの内部へ向って流入し、この素材の流入量を制
御するため、しわ押え面には絞りプロファイルを囲繞す
るビードが形成される。

従来、絞り成形工程において素材角部に割れ、あるいは
局所伸びが発生する可能性が高い場合、工程整備者が経
験に基づき試行錯誤により耳切り形状を変え、素材の割
れ等を防止している。またビードは、例えば第２図（ｂ
）に−点鎖線Ｂで示すように、絞りプロファイルＰから
外周側に一定距離りだけ離れた部位に形成されたり、あ
るいは製品の形状に従い設計者の経験に基いて定められ
ている。そして、このようにしてビードを形成されたプ
レス絞り金型により試し打ちを行なって、ビード位置不
良による素材のシワあるいはワレを検出し、これに基い
てビード位置を変更、追加あるいは削除している。

〔発明が解決しようとする課題］ このように従来、素材の角部は試行錯誤で切断されてい
たため、作業能率が悪く、また直線状に切断するように
なっていたため、必ずしも成形上最適な切断形状にはな
らない、という問題があった。

またビード位置は何回か修正を繰り返した後最適なもの
に定められており、この修正はプレス絞り金型の設計製
作に多くの工数を要するという問題を生じていた。この
問題は、従来、絞り成形時における素材の流入方向を正
確に予測しないでビード位置を定めることにより生じる
と考えられる。

これを第３図を参照して説明すると、素材の流入方向Ｗ
は絞りプロファイルＰとしわ押え面の形とによって、ま
た流入抵抗発生方向ＲはビードＢの位置によって、それ
ぞれ定まるが、ビードＢの位置が不適当であると、素材
の流入方向Ｗと流入抵抗方向Ｒが一致せず、このため素
材のビードＢより内側の部分Ｓに無理な力が作用してシ
７ワあるいはワレを発生させる。

本発明は、試行錯誤に頬ることなく、短時間で最適な素
材の耳切りを行い、また最適なビード位置を確実に定め
ることができるプレス成形装置を提供し、プレス絞り成
形工程に要する時間を大幅に短縮することを目的とする
。

〔課題を解決するための手段〕

第１の発明に係るプレス成型装置は、素材の角部を予め
切断し、素材の外周部を押圧固定した状態で素材にポン
チを押当てて絞り成形するプレス絞り成型装置において
、上記素材の角部をすべり線場法により求められた最小
主応力線に沿って切断する手段を備えたことを特徴とし
ている。

また第２の発明に係るプレス成型装置は、しわ押え面に
絞りプロファイルを囲繞するビードが形成され、しわ押
え面により素材の外周部を押圧固定した状態で素材にポ
ンチを押当てて絞り成形するプレス絞り成型装置におい
て、上記ビードが、すべり線場法により求められた最小
主応力線に沿って形成されることを特徴としている。

〔作　用〕

第１の発明によれば、素材角部の最適な切断形状が容易
に定まり、絞り成形時における素材角部の割れ等が確実
に防止される。また第２の発明によれば、最適なビード
位置が定まり、絞り成形時における素材外周部の割れ等
の発生が防止される。

〔実施例〕

以下図示実施例により本発明を説明する。

第１図は本発明の一実施例に係るプレス絞り金型を示す
。ダイス１１は、絞り成形される製品の形状に対応した
凹部１２を有し、この凹部１２の周囲に下側しわ押え面
１３を有する。しわ押え部材１４は、ダイス１１の上方
に昇降自在に設けられ、その下面は、上側しわ押え面１
５であり、下側しわ押え面１３と協働して素材（図示せ
ず）の外周部を挟持する。ポンチ１６はダイス１１の上
方に昇降自在に設けられ、しわ押え部材１４の中央に形
成された開口１７を通過し、ダイス１１の凹部材１２内
へ没入可能である。

プレス絞り成形において、まず素材の角部が切落とされ
る。この角部を切断された素材がダイスｌｌ上に載置さ
れ、次いでしわ押え部材１４が下降し、ダイス１１と共
に素材を押圧固定する。そしてポンチ１６が素材を押圧
しつつ凹部１２内へ人込み、これにより素材は凹部１２
の形状に沿って絞り成形される。次に、ポンチ１６とし
わ押え部材１４が上昇し、成形品が凹部１２より除去さ
れる。

下側しわ押え面１３と上側しわ押え面１５には、絞り成
形時における素材の凹部１２内へのすべり込みを制御す
るため、ビードＢが形成される。ビードＢは、凹部１２
の上縁部すなわち絞りプロファイルＰを囲繞し、例えば
、上側しわ押え面１５上のビードは隆起状を呈し、また
下側しわ押え面１３上のビードは溝状を呈しており、こ
れらはしわ押え面１３　、１５が近接した時相互に対向
する。

素材角部の切断形状およびビードＢは、本発明において
、後に詳述するようにすべり線場法により求められた最
小主応力線に沿って定められる。

第４図〜第６図は、ダイス１１の断面形状すなわち凹部
１２の断面形状を示す。第４図は、凹部１２の側壁１２
ａが底面１２ｂに対して垂直な面のみから成る例を示し
、この形状をここでは単層と呼ぶ。第５図は、凹部１２
の側壁１２ａの途中に水平な段部１２ｃが形成される例
を示し、この形状を複層と呼ぶ。第６図は、凹部１２の
側壁１２ａが湾曲して底面１２ｂに滑らかに接続する形
状を示し、この形状も複層と呼ぶ。

本実施例において、素材角部の切断形状およびビードの
位置はコンピュータを用いて定められ、次に述べるよう
に、ダイス１１の凹部１２の形状が単層か、あるいは複
層かによって異なるルーチンが実行される。しかし、こ
れはあくまでも例示であって、１つのルーチンにするこ
ともできる。

第７図に示す耳切りおよびビード位置決定ルーチンは、
ダイス１１の凹部１２が単層の場合、および複層であっ
ても多段絞りを行なう場合、すなわち、段部１２ｃと底
面１２ｂの数（第５図の場合、３）に対応した回数だけ
絞り成形を行なって各段毎に成形する場合、実行される
。

ステップ１００では、絞りプロファイルＰの形状のデー
タが、所定のデータベースからコンピュータのメモリに
読込まれる。本実施例において絞りプロファイルＰは、
第８図（ａ）に示すように略正方形を呈している。ステ
ップ１０１では、絞りプロファイルＰの形状が認識され
、グラフィックデイスプレィ（図示せず）上に表示され
る。また、例えば、グラフィックデイスプレィ上に表示
された絞りプロファイルＰの内周部分を、ポンチ１６（
第１図）により押圧される部分として指定することによ
り、絞りプロファイルＰの外周部分がすべり線場を描く
側として決定される。

次いでステップ１０２では、絞りプロファイルＰが曲辺
部Ｅすなわち曲線から成る部分と、直辺部Ｆすなわち直
線から成る部分とに分割される。これは、例えば、グラ
フィックデイスプレィ上において直線と曲線の接続部分
Ｇをライトペン等を用いて指定することにより行なって
もよい。あるいは絞りプロファイルＰ上に微小なピンチ
でとった各点における曲率半径を求め、曲率半径が十分
に大きな値以上の部分を直辺部、それ以外の部分を曲辺
部としてもよい。

ステップ１０３では、曲辺部および直辺部におけるすべ
り線の密度、すなわちすべり線の間隔が求められる。こ
れは、例えばキーボードから求めるべきすべり線の本数
を入力することにより行なわれる。

ステップ１０４．　１０５では、塑性力学のすべり線場
法を用いて、絞りプロファイルＰの外周部分にすべり線
場が構築される。ここでは、曲辺部Ｅおよび直辺部Ｆか
ら発生するすべり線により形成されるものを第１次すべ
り線場と呼び、第１次すべり線場の外側におけるすべり
線により形成されるものを第２次すべり線場と呼ぶ。

ステップ１０４では第１次すべり線場が構築される。ま
ず、第８図（ｂ）に示すように、曲辺部Ｅと直辺部Ｆの
接続部分Ｇにおいて、曲辺部Ｅに対して曲辺部Ｅの曲率
中心を中心とする２本の対数らせん曲線（ｙ−ａｅ＊Ｂ
）ＣＩ　、Ｃ，を描き、また直辺部Ｆに対して４５°の
角をなすとともに点Ｈにおいて交叉する２本の線分Ｓｔ
、Ｓｔを描（。

そして、第８図（ｃ）に示すように１０曲線Ｃ３゜Ｃ２
と曲辺部Ｅにより囲まれる領域を対数らせん曲線により
分割し、また線分Ｓ、、Ｓ、と直辺部Ｆにより囲まれる
領域を線分Ｓｌ　、Ｓｔに平行な線分により分割する。

しかして第１次すべり線場が構築される。

ステップ１０５では、ヘンキーの第１定理を用いて第２
次すべり線場が構築される。すなわち第２次すべり線場
は、曲辺部已における第１次すべり線場と直辺部Ｆにお
ける第１次すべり線場との間を補関することにより求め
られる。

ヘンキーの第１定理は、例えば第９図に示すように、点
Ａｏ　　、ＢＯ＋ＣＯ、Ｄｏにおける各すべり線に対す
る接線の傾斜の関係を示すものである。

すなわち、例えば左右方向に延びる第１基準線ｉを選び
、すべり線ｆｌの点Ｂ０における接線と、すべり線「、
の点Ｃ０における接線と、すべり線ｒ、の点Ｄ０におけ
る接線と、直線＾。Ｂｏとが第１基準線ｉに対してなす
角をそれぞれφＢ９．φＣ１１φＤｌ　、φＡ、とする
と、 φＢ、−φＣ１＝φＡｔ　−φＤ、　　　　　（１）が
成立する。また第１基準線ｉに対して垂直方向に延びる
第２基準線ｊを選び、すべり線ｒ２の点Ｂ０における接
線と、すべり線ｆ２の点Ｃ０における接線と、すべり線
ｆ４の点り、における接線と、直線ＡＪｏとが第２基準
線ｊに対してなす角をそれぞれφＢｔ＋φＣ３，φＤｔ
、φＡ２とすると、 φＤｉ　　−φＣ２＝φＡ２−φＢｔ　　　　　（２）
が成立する。すべり線ｆ＋　　、ｆｔ　　＋ｆＳ　　、
ｆａは既に求まっているものであるから、角φＢｌ＋φ
Ｃ１、φＤＩ　　ｌφＢ！＋φＣｔ　、φＤ２は既知で
ある。したがって、（１）式より直線Ａ６Ｂ１１のなす
角φＡ１が求められ、また（２）式より直線Ａ６Ｄ１１
のなす角φＡ２求められる。しかして点Ａ６の位置が定
められる。

以下同様にして、隣合うすべり線上の点をヘンキーの第
１定理を用いて補関し、これにより、第８図（ｄ）に示
すようなすべり線場が構築される。

ステップ１０６では、と−ドが通るべき基準点Ｑおよび
耳切りにおける切断線が通るべき基準点Ｑ′の位置が読
込まれる。この基準点Ｑ、Ｑ’は、第８図（ｅ）に示す
ように、例えば直辺部Ｆあるいは曲辺部Ｅの中央部から
所定距離だけ離れた部位に定められ、グラフィックデイ
スプレィ上においてライトペン等を用いて位置決めされ
る。耳切りの位置は、ビード位置よりも外側にあるため
、基準点Ｑ′は基準点Ｑよりも絞りプロファイルＰから
離れた所に位置する０次いでステップ１０７では、この
基準点Ｑ、Ｑ’を通る最小主応力線が創成される。この
最小主応力線はすべり線場゛に対して４５°で交叉し、
かつ絞りプロファイルＰには交わらない線であり、この
絞りプロファイルＰを囲繞する閉曲線である。このよう
にして得られた最小主応力線のうち基準点Ｑを通るもの
が求めるべきビードＢの位置、すなわち最適ビート位置
に相当する。また最小主応力線のうち基準点Ｑ′を通る
ものが耳切りにおける切断線Ｗの位置である。

ビー）Ｂ（および切断線Ｗ）すなわち−最小主応力線に
対して直行する線（図示せず）は、最大主応力線であり
、絞り成形時における素材の流入方向に一致する。した
がって、本実施例によれば、しわ押え面上の素材の流入
方向はビードＢによる流入抵抗発生方向に一致すること
となり、これにより素材にシワあるいはワレが発生する
ことが防止される。

第１０図（ａ）、（ｂ）に示す耳切りおよびビード位置
決定ルーチンは、ダイス１１の凹部１２が複層（第５，
６図参照）であって、ポンチ１６（第１図）の１往復動
作によりプレス成形を行なう場合に実行される。

まずステップ２０１では、層数ｎ、最小主応力線の数ｍ
、ポンチのストロークピッチｐが読込まれる。層数ｎは
、例えば第５図において段部１２ｃと底部１２ｂの数、
すなわち３である。また、最小主応力線の数ｍおよびス
トロークピッチｐは、後で最適ビード位置を定めるのに
必要でありこれらの決定にあたっては、底部１２ｂまで
の深さが決まっているので、最小主応力線の数ｍを決め
れば、ストロークピッチｐが決まる。またストロークピ
ッチｐを決めれば最小主応力線の数ｍが決まる。例えば
、底部１２ｂまでの深さが９０ｍａ＋の場合、ストロー
クピッチｐを１０１１ｎとすれば最小主応力線の数ｍは
１０となりポンチが凹部１２の底面１２ｂに達した時に
おけるものから、ポンチが底面１２ｂから９０ｍｍ上方
に位置する時におけるものまで、計１０本求められる。

ステップ２０２では、ポンチの下列点前距離ｈ、すなわ
ちポンチ先端の底面１２ｂからの距離がＯに定められる
。そしてステップ２０３では、層の番目の数を表わすパ
ラメータｆが１に定められる。

まず２０４〜２１３により、第１層のみを絞り成形する
場合であってポンチが下死点に到達する時の最小主応力
線（すなわち最適ブランク形状）が求、　められる、ス
テップ２０４では、第１層（第５図の場合、最も上の段
部１２Ｃ）の絞りプロファイルの、形状のデータが、所
定のデータベースからコンピュータのメモリに読込まれ
る。ステップ２０５では、この絞りプロファイルの形状
がコンピュータにより認識されてグラフィックデイスプ
レィ上に表示され、また第７図のステップ１０２と同様
に、絞りプロファイルの外周部分がすべり線場を描く側
として決定される。ステップ２０６では、ステップ１０
３と同様にして絞りプロファイルが曲辺部と直辺部とに
分割される。ステップ２０７では、ステップ１０４と同
様にして、第１次すべり線場が構築され、ステップ２０
８では、ステップ１０５と同様にして、ヘンキーの第１
定理により第２次すべり線場が構築される。また、第２
次すべり線場を何処まで構築するか、その領域を決める
。

次にステップ２１１では、確定すべり込み量が有るか否
かが判別される。確定すべり込み量とは、絞りプロファ
イルの幾何学的形状のみによって定まる素材のすべり込
み量である。絞りプロファイルが第１１の深さの２倍以
上の長さを有する直辺部を有する場合、確定すべり込み
量は存在し、その値は第１１１の深さによって定まり、
ステップ２１２において直辺部中央部からの距離として
読込まれる。これに対し、絞りプロファイルが十分な長
さの直辺部を有しない場合、確定すべり込み量はなく、
ステップ２１３〜２１６が実行されてすべり込み量が求
められる。

ステップ２１３では、プレス機周！’ＩＩＴ　（ｓｅｅ
）すなわちポンチの往復動の周期とプレス最大速度■。

（ｍ／５ｅｅ）すなわちポンチの最大速度が読込まれる
。ステップ２１４では、第１層におけるポンチの通過時
間ｊ　、　（ｓｅｃ）と、第１層の成形における代表速
度Ｖ　Ｉ４　（ｆｆ１ｌｌ　／　５ＩＢＣ）とが求めら
れる。ここで第ｎ層におけるポンチ通過時間ｔ、、（ｓ
ｅｃ）は、と表わされ、ただしくり、−Ｌ、−＋）（ｎ
）は第ｎ層の深さを表わす。また第ｎ層の成形における
代。

表速度Ｖ　ｈａ　（ｗａ　／　５ｅｃ）、すなわち第ｎ
層の絞りプロファイルにおける素材の流入速度は、と表
され、ただしり、−Ｌ、、≧ｈである。

しかして所定の数値を各変数に代入することにより、第
１層におけるポンチ通過時間ｔ　ｒ　（ｓｅｃ）と代表
速度Ｖ１４　（ａａ／５ｅｃ）とが求められる。

ステップ２１５では、ガイリンガ−の式を用いて絞りプ
ロファイルの外周側に速度場が構築される。

すなわち、第１１図に示すように、ステップ２０８にお
いて求められたすべり線場の各接点ｐにおける素材の流
入速度Ｖ、が求められる。

ガイリンガ−の式を第１２図を参照して説明する。点Ｂ
、、Ｃ，を通るすべり線をα線、点Ｂ６＋Ａ、を通るす
べり線をβ線と呼ぶことにすると、α線とβ線は交点Ｂ
、において直交する０点Ｂ０におけるα線の接線方向の
速度成分をｖ＆１、α線の法線方向すなわちβ線の接線
方向の速度成分を■β、とし、また点Ｃ０におけるα線
の接線方向の速度成分をＶ　６１　Ｃ、α線の法線方向
の速度成分をｖｌＪｃとする。また、ここで図中左右方
向に延びる基準、ｆ！１を考え、速度成分Ｖ＆１および
速度成分ｖ＆６の方向と基準線のなす角をそれぞれφ＆
、、φ３．とすると、速度成分Ｖ　＆　ＩＩと速度成分
Ｖ＆ｅの各方向のなす角ｄφは、 ｄφ＝φ１ｙｌ−φ（ｙｃ　　　　　　　　　　　（５
）である０点Ｂ０におけるα線方向の伸びひずみ速度が
ゼロであるという条件から、α線に沿ってｄ　Ｖ　＆ｃ
　＋　Ｖ　ｓ　ｃ　ｄ　φ＝　Ｏ（６）となる。全く同
様にして、β線に沿ってｄＶβａ＋ｖｅＭａφ＝Ｏ（７
） が求められる。これらの（６）、（７）式がガイリンガ
−の式である。

さて、点Ｂ０における速度成分Ｖ　＆　ｍは、Ｖ　、ｙ
　ｍ　＝　Ｖ　ｏｒ　ｃ　＋ｄ　Ｖ　ａｔ　ｃ　　　　
　　　　（８）であり、（５）、（６）、（８）式から
、Ｖ、、＝ｖ、ｃ　−ｖβＣ（φ＆ｌ−φ＆Ｃ）（９）
が得られる。また、同様にして、点Ｂ０における速度成
分Ｖβ、は、 Ｖβｍ　＝ＶＢｈ　＋ｄｖ６＾　　　　　　　（１０）
であり、（５）　、　　（７）　、　（１０）式から、
ＶＢｍ　＝ＶＢＡ十ＶａＡ　（φβｓ　　＄１３ａ　）
（１１）が得られる。（９）　　、　　（１１）式に表
わされた速度成分を合成すれば、点Ｂ０における速度■
、が求められる。すなわち、α線およびβ線に沿う単位
ベクトルをそれぞれｆ　ｌｙ、−５βとおくと、Ｖｌ　
＝Ｖ　ｙ　＠　Ｘ？＆　＋　ＶＢ　ｍ　ＸＴβ（１２）
であり、（１２）式に（９）　、　　（１１）式を代入
すればよい。そして、この計算を絞りプロファイルに近
い節点から外側に向かって順次繰返す。

しかして各節点ｐにおける素材の流入速度■Ｐが求めら
れると、次にステップ２１６においてすべり込み量が求
められる。各節点間における素材の通過時間１＋は ｌ。

となり、ここで２．は、その節点と、１つの内側の節点
との間の距離である。第ｎ層におけるポンチの通過時間
をｔ、いとすると、 を満足する自然数Ｋが求められる。したがってすべり込
み量ｌは、第１９図に示すように、絞りプロファイルＰ
に対して直交する最大主応力線に沿って並ぶ節点間の距
離！、をに個だけ加算すればよく、 により表わされる。

このようにして、ステップ２１２により確定すべり込み
量が求められ、あるいはステップ２１６によりすべり込
み量が求められると、次にステップ２１７により最小主
応力線が創成される。この場合、最小主応力線は、第１
層の絞りプロファイルからすべり込み量の大きさだけ外
側に位置する閉曲線であり、また確定すべり込み量があ
る場合、絞りプロファイルから確定すべり込み量の大き
さだけ外側に位置する点を通り、すべり線場に４５°の
角度で交叉する閉曲線である。しかしてこの最小主応力
線は、第１層のみを絞り成形する場合における最適ブラ
ンク形状である。

次に、ステップ２２１以下が実行され、第１層とともに
第２層を絞り成形した場合の最小主応力線すなわち最適
ブランク形状が求められる。

ステップ２２１では、第（１＋１）層の絞りプロファイ
ルの形状のデータが所定のデータベースからコンピュー
タのメモリに読込まれる。初めてこのステップ２２１が
実行される時、Ｉ＝１であるので、第２層（第５図の場
合、上から２番目の段部１２ｃ）の絞りプロファイルの
形状のデータが読込まれる。

次いでこの第２層の絞りプロファイルの形状データを用
いて、ステップ２２２．　２２３．　２２４．　２２５
が実行されてすべり線場が構築される。ステップ２２２
、　２２３．　２２４．　２２５は、それぞれステップ
２０５、　２０６．　２０７．　２０８と同じ処理を行
なうものであり、その説明を省略する。

ステップ２３１では、ステップ２１３と同様に、プレス
機周期Ｔ　（ｓｅｃ）とプレス最大速度Ｖ　ｏ　（［Ｉ
Ｉｍ　／　ｓ　ｅｃ）が読込まれ、ステップ２３２では
、ステップ２１４と同様に、第１＋１）層におけるボン
デの通過時間も、と、代表速度Ｖ　ｎ＋１　（ｒｍｓ　
／　５ｅｃ）とが求められる。そしてステップ２３３で
は、ステップ２１５と同様に、ガイリンガ−の式を用い
て速度場が構築される。

ステップ２３４では、ステップ２３３において求められ
た速度場に材料傾きを考慮した補正が加えられる。この
材料傾きは、第１３図に示すように、ポンチ１６が段部
１６ａ、１６ｂを有するために生じる。ステップ２３３
までの実行により求められた速度場は、水平面１６ｃ上
のすべり線場に構築されたものであり、ステップ２３４
では、素材が段部１６ａ。

１６ｂの部分で傾斜していることによる影響が補正され
る。

材料傾きの最大値θ。は、 であり、ただし、Ｘｏは段部１６ａの幅、ｙｏは段部１
６ａ、１６ｂ間の深さ方向の距離である。ポンチ１６が
下死点前りにある時、材料傾きθは、で表わされる。さ
て、第１４図に示すように、傾斜している素材の点ｐに
おける速度ｖｐの大きさ万ｒ　ＯＰ”＝ＯＰｃｏｓ　θ
（θは（１６）　　、　　（１７）式より求められる）
を満足する点ｐ′における速度ＶＰ’に等しいとして定
められる。速度場は水平面１６ｃ上に構築されているの
で、この傾斜している素材を水平面１６ｃに一致させる
と、点ｐは点ｐＩＩに対応する。しかして点ｐ′におけ
る速度Ｖｐ’が点ｐ　ＩＩにおける速度ｖ２として読込
まれ、これにより第１５図に示すように新たな速度場が
構築される。

ステップ２３５では第１層と第（１＋１）層のすべり込
み量の合成が行なわれ、第（１＋１）層を絞り成形する
場合の最適ブランク形状が求められる。初めてステップ
２３５が実行される時、Ｉ＝１であるから、ステップ２
０４〜２１７において求められた第１層のみを絞り成形
する場合の最適ブランク形状を用いて、第２層も併せて
絞り成形する場合の最適ブランク形状が求められる。

第１６図に示すように、第１層〜第１層を絞り成形する
場合の最適ブランク形状をＢｌ、第１層〜第（１＋１）
層を絞り成形する場合の最適ブランク形状を８１４１　
とする。まずステップ２３４において求められた第（１
＋１）層のすべり線場における速度場から、第（１＋１
）層の絞りプロファイルＰ　＋＋を上の点ａにおける速
度ｖ五。１４と、点ａを通る最大主応力線Ｍ（第１１頁
第２行参照）に沿う速度場を求める（第１９図参照）。

ここでは段絞りの最適ブランク形状を求める考え方を利
用し、第Ｎ＋１）層の絞り成形の後に第１層の絞り成形
を行なう場合を考えると、第（１＋１）層の絞り成形後
におけるしね押え面の素材形状が第１層の絞り成形時に
おける最適ブランク形状になっていればよい。したがっ
て第１９図に示すように最適ブランク形状Ｂ１＋１上の
点Ｃと最適ブランク形状Ｂ、との距離ｌは、ステップ２
１６（第１６頁第１８行〜第１７頁第１３行）と同様の
方法で、すなわち、絞りプロファイルの代わりに最適ブ
ランク形状Ｂ１を扱った場合として求められる。

そしてこの２なる距離を最適ブランク形状Ｂ。

に沿って順次求め、その外周側に加えれば、最適ブラン
ク形状Ｂ＋。、が求められる。しかしてこの最適ブラン
ク形状Ｂ　１４１は、第１層〜第１層を絞り成形する時
の最適ブランク形状に、第（１＋１）層を絞り成形する
時における絞りプロファイルＰ１．．上のすべり込み量
を合成して求められたものである。

ステップ２３６では、パラメータＩが（ｎ−１）以上か
否かが判別される。すなわち、例えば第５図において全
ての段部１２ｃおよび底面１２ｂを形成する場合のすべ
り込み量の合成が行なわれたか否かが判別される。まだ
パラメータＩが（ｎ−１）以上になっていない場合、ス
テップ２３７においてパラメータ■に１を加算した後、
ステップ２２１〜２３５が実行され、次の層（段部）の
絞り成形によるすべり込み量の合成が行なわれる。全て
の層についてステップ２３５の実行が終了した時、その
時求められた最適ブランク形状が、全ての層を絞り成形
するときにおける１本の最適ブランク形状で、仮に、こ
れを複層における１本の最小主応力線と呼ぶ。

しかして全ての層を絞り成形する時の最小主応力線が求
められ、パラメータＩが（ｎ−１）以上になると、ステ
ップ２４１において、ポンチ下列点前距離りが（ｍＸｐ
）以上になったか否がが判別され、まだ（ｍＸｐ）以上
になっていない場合、ステップ２４２において下列点前
距離りにピッチｐが加算され、この新しい下列点前距離
についてステップ２０３〜２４１が実行される。例えば
最小主応力線の数ｍがｌＯ、ピッチｐが１０ｍｍである
場合、ポンチの下列点前距離りがＯｍｍの場合から始ま
って、９０鵬まで、計１０本の最小主応力線（すなわち
最適ブランク形状）が求められる。

予定していた全ての最小主応力線が求められると、ステ
ップ２４３において、第１７図に示すようにビード位置
および耳切りの基準点Ｑ、Ｑ’の位置が読込まれる。こ
の基準点Ｑ、Ｑ’は、設計者により歩留のニーズに基づ
いて適当に選定される。

次いでステップ２４４では、基準点Ｑ、Ｑ’を通る最小
主応力線Ｂが創設される。これは、基準点Ｑ。

Ｑ′のそれぞれすぐ内側と外側を通る最適ブランク形状
と、基準点Ｑ、Ｑ’との間を比例配分し、２本の最適ブ
ランク形状の間にその比例配分に基づいて曲線を描くこ
とにより求められる。このようにして求められた最小主
応力線がそれぞれ最適ビード位置最適耳切り位置である
。

以上のように、ダイスの凹部１２（第４〜６図）が単層
（第４図）の場合および複層（第５．６図）であっても
多段絞りを行なう場合、第７図のルーチンのように、す
べり線場を構築した後、所定の点を通るように最小主応
力線を描き、これが最適ビード位置あるいは最適耳切り
位置となる。一方、ダイスの凹部１２が複層（第５図、
６図）であって−段絞りを行なう場合、第１０図のルー
チンのように、ポンチの各ストローク（下列点前距離）
における最適ブランク形状（最小主応力線と見なす）を
求め、所定の点を通る最小主応力線を描いてこれを最適
ビード位置あるいは最適耳切り位置とする。ダイスのプ
レス方向に沿った断面形状が各層においてかなり大きい
差を有する場合、最適ビード位置および最適耳切り位置
は第１０図のルーチンにより求める必要があるが、その
断面形状が各層において大きい差を有しない場合、最適
ビード位置および最適耳切り位置は第７図のルーチンに
より求められる。

第１８図は、素材の流入方向の実験データと上記実施例
による最大主応力線とを比較したものである。実験はポ
ンチのストロークを２０１１ＩＩ１１から７０ｍまで１
０ｍｍ＋毎に行なわれた。この図から理解されるように
、実験により得られた素材の流入線（図中、符号Ｕで示
される）と最大主応力線Ｍはよく一敗している。最大主
応力線Ｍは前述したように最小主応力線Ｚに直交する。

したがって上記実施例により求められた最小主応力線の
１つを最適ビード位置が素材にシワあるいはワレを発生
させないために効果的であることが理解される。

なお、第７図および第１０図のフローチャートにおいて
、ステップ１０１〜１０５は、ステップ２０４〜２０８
およびステップ２２１〜２２５と同じものであり、これ
らは説明の簡単のために分けて書かれているだけであり
、実際には１カ所にまとめられる。

第２０図（ａ）〜（ｄ）は絞りプロファイルがほぼ正方
形の場合における素材形状の例を示し、第２０図（ａ）
は上記実施例によりすべり線場法を用いて得た素材、第
２０図（ｂ）は円形の素材、第２０図（Ｃ）は角部を直
線的に耳切りして得た素材、第２０図（ｄ）は角部を全
く耳切りしない素材を、それぞれ示す、第２１図は第２
０図Ｃａ）〜（ｄ）の各素材を用いて行った絞り成形に
おける最大成形深さと、最大ポンチ荷重とを実験的に得
た結果を示す。

最大成形深さは、すべり線場法により得た素材（第２０
図（ａ））による絞り成形によると、符号ａ、で示され
るように約７５ａｉに達するが、円形の素材（第２０図
（ｂ））および角部を直線的に耳切りして得た素材（第
２０図（Ｃ））では、符号す。

およびｃ、で示されるように約７０１１Ｉ１１であり、
また角部を耳切りしない素材（第２０図（ｄ））による
と、符号ｄ１で示されるように約５０１１ＩＩｌｌまで
しか達しない、すなわち、上記実施例によれば最大成形
深さは従来よりも太き（なり、プレス絞り成型装置にお
ける深絞り成形性能が向上することが理解される。一方
最大ポンチ荷重については、上記実施例による素材は他
の例とほぼ同じ大きさであった。

素材の角部を直線的に耳切りしていた従来技術において
、絞り成形時に素材の割れがどうしても防止できない場
合、素材の板厚を増加させたり、あるいは素材の材質を
より高級なものに変更することが行なわれてきた。しか
し本実施例によれば、最適な耳切り形状が得られるため
、素材の割れがより確実に防止でき、板厚の増加あるい
は材質の変更の必要性が減少する。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、試行錯誤に頼ることなく
、短時間で最適な素材の耳切りを行い、また最適ビード
位置を確実に定めることができ、プレス絞り成形工程に
要する時間を大幅に短縮することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るプレス絞り金型を示す
斜視図、 第２図（ａ）は従来の耳切り形状を示す図、第２図（ｂ
）は従来のビード位置を示す図、第３図は従来のビード
位置に基づくシワの発生位置を示す図、 第４図は単層のダイスの一例を示す断面図、第５図は複
層のダイスの一例を示す断面図、第６図は複層のダイス
の他の例を示す断面図、第７図はビード位置決定ルーチ
ンの一例のフローチャート、 第８図（ａ）は絞りプロファイルを示す図、第８図（ｂ
）は絞りプロファイルの周囲に第１次すべり線場を描き
始めた状態を示す図、第８図（Ｃ）は第１次すべり線場
を示す図、第８図（ｄ）は第１次すべり線場の外側に第
２次すべり線場を描いた状態を示す図、 第８図（ｅ）はすべり線場に最適ビード位置を描いた状
態を示す図、 第９図はヘンキーの第１定理における符号の説明図、 第１０図（ａ）、（ｂ）はビード位置決定ルーチンの他
の例のフローチャート、 第１１図はすべり線場の各節点における速度を示す図、 第１２図はガイリンガ−の式における符号の説明図、 第１３図はポンチの断面図、 第１４図は速度場に対する材料傾斜の影響の補正の説明
図、 第１５図は材料傾斜の影響を補正した速度場を示す図、 第１６図はすべり込み量の合成の説明図、第１７図はポ
ンチの各ストロークにおける最小主応力線を示す図、 第１８図は素材の流入方向の実験データとすべり線場法
による最大主応力線とを比較した図、第１９図は各節点
における素材の流入速度を示す図、 第２０図は（Ｃ）〜（ｄ）は素材形状の例を示す図、 第２１図は第２０図（ａ）〜（ｄ）の素材を用いた絞り
成形における最大成形深さと最大ポンチ荷重を示すグラ
フである。 １３　、１５・・・しわ押え面、　　　１６・・・ポン
チ、Ｂ・・・ビード。 第１図 第２図（。）　　　第２図（ｂ） Ｂ・・・ビード 第３図 第４図　　　　第５図 ２ｂ 第６図 第７図 第１１図 第１３図 第１４図　　　　第１５図 第１６図 第゛図　　　　第・８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、素材の角部を予め切断し、該素材の外周部を押圧固
   定した状態で該素材にポンチを押当てて絞り成形するプ
   レス絞り成型装置において、上記素材の角部をすべり線
   場法により求められた最小主応力線に沿って切断する手
   段を備えたことを特徴とするプレス絞り成型装置。 ２、しわ押え面に絞りプロファイルを囲繞するビードが
   形成され、該しわ押え面により素材の外周部を押圧固定
   した状態で該素材にポンチを押当てて絞り成形するプレ
   ス絞り成型装置において、上記ビードは、すべり線場法
   により求められた最小主応力線に沿って形成されること
   を特徴とするプレス成型装置。