JPH04322823A - 曲げ加工用加工材、この加工材を使用して曲げ部を有する加工品の製造方法及びこの製造方法によって製造された加工品 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、塑性変形可能な材料か
ら長尺状に形成された加工材を曲げ加工するための曲げ
加工用加工材、この曲げ加工材を使用して曲げ部を有す
る加工品の製造方法及びこの製造方法によって製造され
た成形品に関する。

【０００２】

【従来の技術】塑性変形可能な材料から長尺状に形成さ
れた加工材の長手方向（以下「軸線方向」という）に対
して交差する方向（以下「交差方向」という）に曲げ加
工を行うための従来の曲げ加工方法としては、図６乃至
図８に示すようにような方法がある。

【０００３】図６（ａ）、（ｂ）に示す方法は、所定の
長さに切断された長尺状の加工材３又は長尺状の加工材
３を、ベース５上に配置された支持装置７に所定の力ｆ
で送り込み、支持装置７からの加工材３の送り出し側に
配置した曲げ具１１を有する曲げ装置９に連続的に送り
出す。そして、図６（ｂ）に示す如く、曲げ具１１をＸ
方向、Ｙ方向、あるいはθ方向（軸線のねじり方向）に
移動させることにより加工材３を曲げ加工して曲げ加工
材品４を製造する。

【０００４】図７に示す方法は、最終形状に略近いコン
ター１５を有する曲げ型１２の一部に曲げ加工前の直線
状の長尺な加工材３を配置した後に、曲げ具（ローラ又
はシュー等）１３を曲げ型１２のコンター１５に向けて
加工材３を圧接させながら移動させて、加工材３の交差
方向に沿って曲げ加工する。

【０００５】図８に示す方法は、いわゆるストレッチベ
ンディングと呼ばれる方法で、端末固定装置１７で加工
材３の端末を固定し、軸線方向（Ｚ方向）に張力を付与
しながら、端末固定装置１７を矢印ａ方向へ移動させて
、加工材３を曲げ型１２のコンター１５に沿って折り曲
げ加工する。

【０００６】上記図７及び図８に示す加工方法では、加
工材３の軸線方向において、加工材３と曲げ型１２のコ
ンター１５との間に相対摺動はないが、図６に示す加工
方法では、加工材３ａは曲げ具１１と摺動する。

【０００７】次に、図１１に示す断面形状がコ字型で長
尺の加工品４を、車両のドア開口部に固定されるオート
マチックシートベルトのガイドレール（図９参照）の形
状に加工した場合の曲げ加工品４について説明する。加
工品４は、直線状の加工材３の軸線と交差方向に折り曲
げた曲部Ｒｍ　、Ｒｓ　、Ｒｉが形成され、曲部Ｒｍ　
、Ｒｓ　は、曲部Ｒｉ　に比較して、小さい曲率半径で
曲げ加工されており、その曲率半径の大小関係はＲｉ　
＞Ｒｍ　＞Ｒｓ　である。

【０００８】なお、図１０に示すように加工材３の略コ
字型断面の対向する２辺をＡ部、Ｂ部として、これらの
各部に上下３か所の部位Ａ１　、Ａ２　、Ａ３　、Ｂ１
　、Ｂ２　、Ｂ３　をそれぞれ仮想点として設定する。 さらに、幅方向にＩ、ＩＩ、ＩＩＩ　の各部位を設定し
、さらに部位Ａ１　と部位Ｂ１　との中間位置を部位Ｃ
１　とし、部位Ａ２　と部位Ｂ２　との中間位置を部位
Ｃ２　とし、部位Ａ３　と部位Ｂ３　との中間位置を部
位Ｃ３　とする。

【０００９】上記各方法で加工材３を曲げ加工して曲げ
加工材４（製品）を形成すると、曲部の曲率外側は引張
力が付与され、曲部の内側は圧縮力が付与されることか
ら、上記部位Ｃ３　が引張方向（Ｚ方向）の伸び（歪み
）が最も大きい。次に部位Ｃ２、そして次に部位Ｃ１　
である。この部位Ｃ１　は、伸びが０であり、０以下で
圧縮されている場合もある。なお、これは、Ａ部、Ｂ部
についてもほぼ同様である。

【００１０】ここで、図１２及び図１３に示す応力ー歪
線図に基づいて、金属材料の基本的な物性を含めて説明
すると、図１２は明瞭な降伏点を持たない例えばアルミ
ニウムの合金を加工材３とした場合であり、曲部Ｒｍに
おいて、横断面における各部位での応力と歪は、Ｃ１　
部位では、歪はほとんどゼロか、弾性領域に多小入り込
む範囲で、Ｃ２　部位においては弾性領域を中心とし、
塑性領域に多少入り込む範囲で、曲率の外側にあたるＣ
３　部においては塑性領域を中心とした歪が発生してい
る。

【００１１】また図１２は、降伏点が明瞭に表れる鉄系
の合金を加工材した例である。同図において、上記とほ
ぼ同様に降伏点Ｑ以下の弾性域が部位Ｃ１　を示し、降
伏点Ｑの近傍が部位Ｃ２　を示し、破断点Ｒまでの塑性
域が部位Ｃ３　を示している。また曲部Ｒｉでは部位Ｃ
１　、Ｃ２　を問わずほぼ弾性域内の歪でＣ３　におい
て降伏点をわずかに超える歪が発生している。

【００１２】以上の通り、加工材を曲げ加工したときに
は、その部位により、弾性領域で歪を有する場合や、塑
性領域に及び歪を有する場合があり、従来は、これらの
歪領域が混在して加工品４となっていた。同一生産ロッ
ト内におけるものであっても弾性域内での応力ー歪線図
は比較的バラつきが大きいので、弾性領域で曲げ加工し
た部位は塑性領域の歪が発生した部位に抗して、曲げ加
工後に元の形状に復帰しようとし、曲げ加工後の曲げ加
工品４の曲げ形状に寸法誤差が生じて、曲げ加工４のば
らつきが生じていた。

【００１３】また、曲げ加工材４のばらつきは、長尺な
加工材３の個々のあるいは部分的な基礎的物性のばらつ
きにも起因している。この物性のばらつきは、一般に鉄
系の圧延鋼材に比較して、例えばアルミニウム合金の押
出材のほうが大きいことが判明している。すわわち、ア
ルミニウム合金系の押出し材においては、一つのビレッ
トから一本の数十〜数百メートルの長さにわたって押し
出される押出材の最初に押し出される部分、中間部分、
最終部分で一つのビレットから押し出されたにもかかわ
らず、耐力、伸びの物性にかなりのばらつきがある。

【００１４】ところが、現在の技術水準をもってして、
全長にわたってばらつきの少ない均一な物性を有する加
工材３を得ることは、今後の研究、開発を待たねばなら
ない。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】このように、図６乃至
図８に示す従来の曲げ加工方法では、曲げ加工の条件を
同じにしても、曲げ加工後の曲げ加工品４には曲げ形状
の寸法のばらつきが生じ、加工材３の全長が例えば１〜
２ｍの場合であってかつ、図９に示すような形に曲げ加
工した場合、曲げ加工品４の端部の寸法誤差（図６（ｂ
）における二点鎖線）を±０．５ｍ位に保つことは現実
的に困難である。

【００１６】従って、従来の曲げ加工品の製造方法では
、加工品の曲げ形状の寸法のばらつきが大きく、追加の
矯正作業をしたりする必要があるという問題があった。

【００１７】そこで本発明は、曲げ加工後のばらつきを
少なくすることが出来る曲げ加工用加工材、この加工材
を使用して曲げ部を有する加工品の製造方法及びこの製
造方法によって製造された加工品を提供する方法を提供
することが目的である。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１記載の発明では、所定の横断面形状を有し塑性
変形可能な材料から直線状の長尺材に形成された曲げ加
工用加工材に長尺方向に沿って張力を付与して内部に塑
性歪みを発生させたことを特徴としている。

【００１９】請求項２記載の発明では、請求項１の曲げ
加工材の塑性歪みは加工材の引張破断歪から曲げ加工さ
れる部分の最大歪を差し引いた範囲に存在するようにし
た。請求項３記載の曲げ部を有する加工品の製造方法で
は、所定の横断面形状を有し塑性変形可能な材料から長
尺材に形成された加工材に、この加工材の長手方向に沿
って予め張力を付与して塑性歪みを発生させた後に、前
記加工材の長手方向に対して交差する方向に加工材が塑
性変形を起こすに充分な力を作用させて所定の曲率に曲
げ加工することを特徴としている。

【００２０】請求項４記載の曲げ部を有する加工品の製
造方法によれば、加工材を、長手方向に送り出しながら
、送り出し方向前方側で外力を付与することを特徴とし
ている。

【００２１】請求項５記載の請求項３記載の曲げ部を有
する加工品の製造方法によれば、加工材を、所定の形状
のコンターを有する曲げ型に沿って折り曲げることを特
徴としている。

【００２２】請求項６記載の曲げ加工品は、所定の横断
面形状を有し塑性変形可能な材料から長尺状に形成され
、長手方向に沿って張力を付与して予め塑性歪みを形成
した後に、長手方向に対して交差する方向に加工材が塑
性変形を起こすに充分な力を作用させて所定の曲率に曲
げ加工したことを特徴としている。

【００２３】請求項７記載の曲げ加工品は、加工材に予
め形成された歪みが、加工材の引張破断歪から曲げ加工
される部分の最大歪みを差し引いた範囲に存在すること
を特徴としている。

【００２４】

【作用】請求項１の発明によれば、曲げ加工する長尺状
の加工材の長手方向に沿って張力を付与して予め歪を発
生させる。そして加工材を長手方向に対して交差する方
向に折り曲げ加工する。

【００２５】この場合、予め歪を生じさせた状態では、
加工材は塑性変形しているため、曲げ加工する場合には
、塑性領域での曲げ加工となる。従って、曲げ加工後に
、加工材の元の弾性領域における歪の影響が少なくなり
、曲げ加工後の形状の寸法誤差を少なくすることが出来
る。また加工材の個々の物性にばらつきがある場合にも
、寸法誤差が生じることがない。

【００２６】請求項２記載の発明によれば、請求項１の
曲げ加工材の塑性歪みは加工材の引張破断歪から曲げ加
工される部分の最大歪を差し引いた範囲に存在するよう
に予め付与する張力を設定する。

【００２７】請求項３記載の発明によれば、所定の横断
面形状を有し塑性変形可能な材料から長尺材に形成され
た加工材に、この加工材の長手方向に沿って予め張力を
付与して塑性歪みを発生させる。そしてその後に、加工
材の長手方向に対して交差する方向に加工材が塑性変形
を起こすに充分な力を作用させて所定の曲率に曲げ加工
する。

【００２８】請求項４記載の発明によれば、加工材を、
長手方向に送り出しながら、送り出し方向前方側で外力
を付与する。

【００２９】請求項５記載の発明によれば、加工材を、
所定の形状のコンターを有する曲げ型に沿って折り曲げ
る。

【００３０】請求項６記載の発明によれば、所定の横断
面形状を有し塑性変形可能な材料から長尺状に形成され
、長手方向に沿って張力を付与して予め塑性歪みを形成
した後に、長手方向に対して交差する方向に加工材が塑
性変形を起こすに充分な力を作用させて所定の曲率に曲
げ加工される。

【００３１】請求項７記載の曲げ加工品は、加工材に予
め形成された歪みが、加工材の引張破断歪から曲げ加工
される部分の最大歪みを差し引いた範囲に存在するよう
に、張力が付与される。

【００３２】

【実施例】次に本発明に係る曲げ加工方法並びにこの方
法で加工された曲げ加工材の実施例について説明する。 なお、図５乃至図７に示す曲げ方法と同構成部分につい
ては図面に同符号を付して重複した説明を省略する。

【００３３】以下、本実施例に係る曲げ加工方法につい
て図１に示す工程図に基づいて説明する。

【００３４】（１）塑性変形可能な材料、例えばアルミ
ニウムの合金、鉄系の金属板等を、押出成形や冷間ロー
ル成形などで図２（ａ）に示す如く所定の横断面形状、
例えば、丸パイプ、角パイプ、チャンネル、異形の形状
を有する長尺状に加工して加工材２３を形成する。

【００３５】（２）長尺な加工材２３の軸線方向（Ｚ方
向）に沿って、引張力Ｆを付与して、加工材２３に予め
歪みを形成する。このときの歪は耐力値を超える歪ので
、実用的には、５パーセント以下の歪が最も好ましい。

【００３６】（３）予め歪みが形成された長尺な加工材
２３を、この加工材２３の軸線と交差する方向に、塑性
変形するのに充分な力を与えて交差方向に軸線曲げ加工
する。この曲げ加工方法では、図６乃至図８に示す公知
の方法で曲げ加工する。

【００３７】ここで、同一加工品４について説明する。 図９において、部位Ｒｍ　、Ｒｓ　の部位Ｃ１　、Ｃ２
　、Ｃ３　を比較すると、部位Ｃ３　では、完全な塑性
変形の領域に入っているもの、部位Ｃ２　及び部位Ｃ２
　〜部位Ｃ１　の間では、耐力、歪（降伏点歪み）の部
分を含んでいる。さらに部位Ｃ１　に近い部位は弾性領
域又は、逆に圧縮された部位である。

【００３８】例えば、図９において、加工品４を部位Ｃ
２　に沿って長手方向に糸鋸等で切断して、部位Ｃ１　
〜Ｃ２　及び部位Ｃ２　〜Ｃ３　の部分に切り離せば、
部位Ｃ１　〜Ｃ２における部位は、加工品４の元の形状
よりも直線状に近い形状に、部位Ｃ２　〜Ｃ３　の部分
は逆にさらに小さい曲げ形状に変形する。

【００３９】また、加工材２３に付与する引張力、引張
速度歪の量は、材質、断面形状によりことなるが、図５
に示すように、加工材の材質の応力と歪の関係から、耐
力（降伏点）を越えた塑性領域となるまで、すなわち、
耐力歪を越えて、その材料の引張破断歪から、曲げ加工
される部分の最大歪（図９に示す加工品４では曲部Ｒｓ
におけるＣ３　部品に発生する歪）を差し引いた範囲の
歪を予め与えるように、歪の量を決定する。

【００４０】このような物性のばらつきの影響を曲げ加
工した加工材２３の形状のばらつきを与える影響を極力
少なくする為に、曲げ加工をする前の直線状の加工材の
軸線方向に引張力を加え、予め歪を与えておく。最も好
ましいと推定される歪は、耐力（降伏点歪）を越えて、
引張破断に至ることのない範囲の歪である。

【００４１】このような歪を予め加工材に与える方法と
しては、図２（ａ）、図２（ｂ）、図３に示す方法があ
る。図２（ａ）は加工品の長さにほぼ等しい長さに切断
された加工材２３の両端に引張力を加えて引き伸ばすと
ともに歪を発生させる。図２（ｂ）は数本分の加工材の
長さに相当する素材に引張力を加えて、歪を発生させた
後に、所定の加工材の長さＬに切断する。図３は、加工
材の曲げを要求される部分にのみに局部的に歪を生じさ
せる方法である。ただしこの場合には、曲げを必要とし
ない部分は歪が発生しないので、素材の表面が変色する
等の変化が表れることがない。

【００４２】このように、本実施例の曲げ用加工材を用
いれば、曲げ加工する前に予め加工材に引張力を付与し
て歪を生じさせ、加工材の交差方向に加工材が塑性変形
するのに充分な力を与えて曲げ加工する。この際、図９
に示す如く曲げの内側に位置する部位Ｃ１　がすでに耐
力歪（降伏点歪）を越えた歪が生じているので、加工材
の交差方向に外力を付与して、軸線曲げ加工を行えばす
べて塑性変形領域での加工が行われる。

【００４３】従って、同一生産ロット内においても物性
としてばらつきの大きい弾性領域内での、耐力（降伏点
領域）近くの歪を超えた歪を有している加工材を長手方
向に対して交差する方向に曲げるので曲げられた加工品
の曲げ形状のばらつきを従来より少なくすることが出来
る。

【００４４】なお、上記実施例では、コ字型の断面の加
工材の例について説明したが、これに限らず、丸棒、パ
イプ、異形材、でも上記加工方法で曲げ加工することが
出来る。また、材質についても熱間、又は冷間圧延鋼板
、合金（アルミニウム、銅）でも加工することが出来る
。なお本発明の実施に際しては従来の設備に何らの変更
を加えることなく実施できるので極めて経済的である。

【００４５】さらに、上記実施例では、オートマチック
シートベルトのガイドレールの製造方法を例について示
したが、これに限らず、サッシ類、トリム・モール類、
ピラー類、やその他種々の製品の製造に本発明の製造方
法を利用することが出来る。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る曲げ加
工用加工材並びにこの加工材を使用した加工品の製造方
法によれば、加工後の寸法のばらつきを少なくすること
が出来るという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係る製造方法の工程を示す工程
図である。

【図２】加工材の歪を付与する方法を示す説明図である
。

【図３】加工材の一部に歪を付与する方法を示す説明図
である。

【図４】応力と歪の関係を示す線図である。

【図５】応力と歪の関係を示す線図である。

【図６】従来の曲げ加工方法を説明する説明図である。

【図７】従来の曲げ加工方法を説明する説明図である。

【図８】従来の曲げ加工方法を説明する説明図である。

【図９】曲げ加工材を示す正面図、平面図、側面図であ
る。

【図１０】曲げ加工材の各部位を示す説明図である。

【図１１】曲げ加工前の加工材を示す斜視図である。

【図１２】アルミニウム合金系の応力と歪の関係を示す
線図である。

【図１３】鉄合金系の応力と歪の関係を示す線図である
。

【符号の説明】

９　　曲げ装置 １２　　曲げ型 ２３　　加工材

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　所定の横断面形状を有し塑性変形可能
   な材料から直線状の長尺材に形成された曲げ加工用加工
   材に長尺方向に沿って張力を付与して内部に塑性歪を発
   生させたことを特徴とする曲げ加工用加工材。
2. 【請求項２】　　前記塑性歪は加工材の引張破断歪から
   曲げ加工される部分の最大歪を差し引いた範囲に存在す
   るようにした請求項１記載の曲げ加工用加工材。
3. 【請求項３】　　所定の横断面形状を有し塑性変形可能
   な材料から長尺材に形成された加工材に、この加工材の
   長手方向に沿って予め張力を付与して塑性歪みを発生さ
   せた後に、前記加工材の長手方向に対して交差する方向
   に加工材が塑性変形を起こすに充分な力を作用させて所
   定の曲率に曲げ加工することを特徴とする曲げ部を有す
   る加工品の製造方法。
4. 【請求項４】　　前記加工材を、長手方向に送り出しな
   がら、送り出し方向前方側で外力を付与することを特徴
   とする請求項３の曲げ部を有する加工品の製造方法。
5. 【請求項５】　　前記加工材を、所定の形状のコンター
   を有する曲げ型に沿って折り曲げることを特徴とする請
   求項３記載の曲げ部を有する加工品の製造方法。
6. 【請求項６】　　所定の横断面形状を有し塑性変形可能
   な材料から長尺状に形成され、長手方向に沿って張力を
   付与して予め塑性歪みを形成した後に、長手方向に対し
   て交差する方向に加工材が塑性変形を起こすに充分な力
   を作用させて所定の曲率に曲げ加工したことを特徴とす
   る曲げを有する曲げ加工品。
7. 【請求項７】　　前記加工材に予め形成された前記歪み
   が、加工材の引張破断歪から曲げ加工される部分の最大
   歪みを差し引いた範囲に存在することを特徴とする請求
   項６記載の曲げ加工品。