矧台形

21巻・4号（1969．4）
生 産 研 究 139
11川llllllllllMlllllr川lllMllMMIIIIIITIIIIIMIIIIII川IMNIIIIIIIIIIIIIIIITIIIIIIIIIMIIIItlMIMIIItl川tllUIMIIIIMMIUI川lllMllM川IMII“ll川tllllllllllMHItllllll川11111111111！11111tlllll研究速報
UDC 621．771．63．011
ロールフォーミングに関する実験的研究第3報
Experimental Study en Co！d Roll Forming 3 rd Report
一基本的断面形状に関する実験（3）一
一一一Experiments on Fundamental Forming Sections（3）一
鈴木 弘・木内 学・中島 聰・赤堀明夫・雪竹泰三・柴田忠臣
Hi・・m・ISUZUKI・M…b・KIUCHI・S・t・・hi NAKAJIMA・Aki・AKAHORI・T。i。6 YUKITAKE。nd T、d。。mi SHIBATA
1． ま え が き
断面の曲げ角2θで表示し評価検討する，ここで次の各
V形・台形曲げは円弧形曲げと同様にロールフォーミ
種の係数を導入する．成形断面係数ξ一COS（θ）R。11・素材
ングにおける成形断面および成形工程の基本的構成要素
断面係数rp ・・ 2 b／t’成形曲げ係数ζ一（ρy）R。ll／t’圧下係
として重要な部分を占めている．本報では一連の研究の
数∠＝RC／t’台形断面係数K＝2う／W・みかけの対ロー
うちからこのV形・台形断面の単スタンドおよびタンデ
ル進入角α・＝G耳／RGD・RH／SD・上下ロール径比r
ム成形に関して，各種成形条件・成形過程と製品形状と
−D1／Z）2・曲げ角成形度f＝θ／（θ）R。11．これらの係数は
の関係について報告する．
成形の度合や特性・素材の対ロール進入径路およびロー
2．実験方法
ルから受ける束縛の強弱等を示す指標となる．
実験は1∼3組のV形または台形の成形n一ルを第2
3． V形曲げに関する実験結果
報図1のように配置し，左方から素材平板をそう入し半
6．0
毫
開断面の製品を得る．実験条件因子と具体的数値は表1
の通りである．上記の条件下で得た製品の形状を全体的
［ 0．4∼3．2 1．0∼3，0
1／ρ．、朋、：Pの
△
1／ρ。、（RH，：Pの
罵、
。1（RH1：P｝
一
A 隔
A 、
遷．2．。
ISPC1， SS41，・B，．O， B。．1／2H
素材板厚（t）
1／
●
讐
漂゜・°
@ 、
＼
@ 、
@ 、
1
一十一
怪
素材
40∼94 70∼140
ξ30
o
樋÷
矧台形
素材板幅（2の
、、 、
T，P．：3．0×94∬41
曇 2・°
表1 実験条件一覧 （mm）
康材材質
2＝−0．5
煮
ROLL：シVM
ξ】嵩一〇．866
9
形状因子の長手方向そり曲率1／ρ。と部分的形状因子の
lv
、＼ 、、 、
ギ4．0
、、
唱蟻
一〇・075−0．05 0．O O．05 0．075
対ローyル進入角α＝R．H．／S．D．
1
凹ロール曲げ角（2θ）凹or（ξ凹）・
90°∼150°
90°∼150°
凸ロール曲げ角（2θ）凸or（ξ凸）
図1 ロール高さR．H，が製品の長手方向そり
go°∼150°
90°∼150°
の曲率（1／ρ。）に与える影響
成形ロール
凹ロール先端R（R凹）
O，2R
凸ロール先端R（R凸）
1∼1．5R
1
（1）製品の長手
T．P．：0．8×70SPC1
自×7§《
iθ゜）、。LL：V150°
台ロールウェブ幅（W） 1
凹ロール径（D、） 1
10∼80
119．8∼192
121．29∼192
方向そり曲率（1／ρ・）
R．G．D：271
q．C．：
、
凸ロール径（Z）、）
ユ60．2∼262．71
140∼262．71
0．86
O．9
T．0
に与える各因子の影
kO●’
〉
響
甜租o申
ガイド
入ロガイド高さ（G．H．）
一50∼＋50
一50∼十50
ロール高さ（R．H．）
−30∼＋30
−30∼＋30
図1∼3参照．一一
3．
、
般にαが（一）（凹ロ
一LO
檀枳齢蹴
ロール・ガイド間距離
（R．G．D．）
スタンド間距離（S．D．）
圧下 調整
ロール間隙（R．C．）
圧下力
237．5∼450
270，450
400，800
400，800
0．4∼3．4
2．9∼3．4
40∼160kg
40∼160kg
駆動方式
上下軸直結強制駆動
成形速度
1．32∼30 m／min
Vロール
1
入）から（＋）（凸ロ
ール側から素材が進
@、、
LO
入）へ変化するに従
、、
黛 、
一〇．2 −O．1 0．0 0．1 0．2
図2 ロールクリアランスが長手
1一
q
方向そり曲率（1／ρx）に与える
影響
い，単スタンド・タ
ンデムいずれの場合
もユ／命は（十）の
くら形から（一）の
なべ形へ単調に減少する．
これは図6に示す成形過程で
素材に生じる長手方向膜ひずみe。xの分布形態のαに
2θ
w
、 、、 、
対ロール進入角a＝G．H．／R．G．D．
台形ロール
R．C．
港＝L13
湊、
ール側から素材が進
v4置L23
1．0
qq
伴う変化に対応している．RGD・SDが増大するとス
タンド相互間の束縛が弱まり，Aが大あるいはξ凸〉ξ凹
＊東京大学生産技術研究所 第2部
となるに従いロール直下で素材の受ける拘束が全体的・
tlllllllilltllll1llltlltltlt！1川lllUllllllllllllllllllllllllllltlltlllltllllllllllllllMIIIIIIItlllll1Mllllllllllllllllllllll｛ltllllltllllltllllMtllUllltllllllllTIIIIIIIIIIIIIIIIIIItlliltlllllllllltlllllltllllMllllllllllllllllllllllMllttUllMllllllllllllmmmillm
31
生産研究
140 21巻・4号（1969・4）
研究速報＋lltt川llllltM）lltMl川1川”illS川”川llllllMltltll川1川ll川MllltlllllllttilllHlllHMIIIilll川lllttllltt｝t川1 lli。llll1書”ll川ll川”II川lllltl｝tlllll“1。“eRMelllt”IMIillt闇1。m””“・
圧下力
8 τ凹ロール曲げ角：150°
T・P・：1・0×70mm O材040 kg
@ 霞凸ロール曲げ角：90°o △
E一
[ ； ：ill：：2
越但．ミー4櫓H昨略 2
R・G・D・：270mm o 80
圧下力：80kgO材
（窯謙間隔t・材illi
％H材
△160
も
対ロール進入角
、、 、 、 、
’
ノ
、℃こ＼．
’
’
≡：一＿噛
乙昌隔
2
△
91．・2
ノ
’
！
ヱ
_
ノ
’
ノ
誕1．・・
’
4
’
”
．
層
一「〆
藝
図3 入ロガイド位置が製品の長手方
’
租0・98
向そりの曲率（1／ρx）に与える影響
’
一 一一一一
一
1．0
ミ。．、98
9
1R 3R 7R
T．P．：1．0×70mm O材OlH
R．G．D．：270mm o3κ
（告ヤfl：饗 s・材：ll
@ V凸ヨール先端曲げ角：9ぴo
@ 〃 ：120°o
@ 〃 ：150°●
測定：16mm間隔
▲3尺
▲7κ
1．04
一〇． 2 −0．1 0．0 0．1 0．2
§1．⑪2
5 1．0
ミ
も
↓
tt
●圧下力
書
@ ，／
Y
tT o．，、
@ ：40kg（片側）
u［lllロール先端曲げ角：150°
u凸ロール先端曲げ角：90°
@ 〃 120°
@ 〃 150°
図5 入ロガイド位置が製品の曲げ角θに与える影響
→ →
局部的に緩和され，膜ひずみ
e。。 ’曲げひずみe。bの分布
が幅方向に均一化されるた
喫＝＝：コV ￠＝＝コN＿〆
1／P、＞O
a＞0
め，さらにξ凸凹が増大する
と断面の長手方向曲げ剛性の
増大のため，αに対する1／ρ。
の変化量は小となる．
［：＝コ〉 ロ＝：：コ〕
1／ρ。＝0α＝0
》ト！
¶二：コV di＝コ〕
1／P．＞0 α＜0
図6 長手方向膜ひずみ
exx分布
にロールの局部
的な拘束が強い
ためαの変化に
み分布の変化が
cr＝＝Oの近傍では1／ρ。に対
するAの影響はわずかであ
る．ηが増大する方向にt・2b
が変化すると1／ρxは一般に減
の変化は少な
い．ξ凸〉ξ凹で
@ T．P．：Br一渥H 1．0×70
，”
’
端に大きくさら
果αによる2θ
蓬 @ ．
△【一一’
曲げひずみeyb
婁1・°°
0．2
一一
認0・98
先端での幅方向
少なく，その結
対ロール進入角α＝ G．H．／R．G．D．
7t −0．2 −0．1 0．0 0．1 ξ凹一・ξ凸の場合，
伴う付加的ひず
対ロール進入角 α・＝G．H．／R．G．D．
図4 入［ガイド位置が製晶曲げ角θに与える影響
図4・5参照．
分に比較して極
，’
怐^
える各因子の影
響
る影響
i片側）
租 0。94
曲げ角2θに与
が他のひずみ成
^ 圧下力：40kg −V凹ロール先端曲げ角：150°
T．P．：Br−01，0×70mm
響
（2）製品の
図7 曲げRが曲げ角θに与え
穐
誕。．、96
ない．
ノ
凸ロール先端曲げR
蹴
影響はほとんど
ノ
`
黶Z．2 −0．1
成形速度FSの
’
1，04
@ α＝G．H／R．G．D 8 1 0．1 0．2
一一
る割合が大き
い．圧下力・ζ・
40 80 160
圧下力（kg） 「
はロールの局部
的拘束が緩和さ
図8 圧下力が曲げ角θに与える影響
れαによる2θの変化が大きい．Aが増大するに従い2θ
は次第に減少しオーバーベンドが進行する．この変化の
度合はξ凸凹が大なるほど激しい．ノ1による2θの変化
は1／tOxの変化と対応しており．一般に1／ρ。が（＋）から
減少するに従いV形断面の直線部は外にふくらむ状態か
ら内にくぼんだ状態に移行し，結果的に2θ減少となる
（図6参照）．凸v一ル先端Rが変化しζが増大すると
Br−0材では2θの変化は少なく，Br−1／2H材では2θは
増加し圧下力の小なるほどその割合は大である．圧下力
が増大するとBr−0材では2θは設計値の近傍でわずか
に増大するが，Br−1／2H材ではζ≦3で2θがほぼ一定
であるがζ＞3で大きく減少し圧下力の増大が弾性回復
少する．これはη増大に伴う
減少に効果があることがわかる．また圧下力の影響はξ凸
exxの寄与の増大よりも断面
により異り特にBr−O材ではξ凹一ξ凸で圧下力増大とと
曲げ剛性の増大の効果がより
もに2θは増大するが，ξ凹くξ凸ではわずかに減少する．
大きいためと考えられる．r
ηが増大するようにt・2bが変化すると2θはオーバー
に関しては，v一ルの等周速半径D・が製品断面中央に
ベンドの状態から次第に増大し設計値に近づく．ロー一ル
あるとき1／ρxは極小となる．素材の材質的にみると，n
径比rが大となるに従い2θは減少の傾向を示す．成形
値の大きい材料ほど各因子の変化に対して1／ρ。が変化す
速度．FS「の影響は認められない．素材材質の影響はn
ltlllllltllllllllllllilllltllllllllllltlllllllltllllllllt川ltlllMIIIIIItllllMtlllllltlllllllllllllllllllllllllllllllllllllTIIIIIIIIIIIIIIIMIIIItllllllllllllllillllllltltUlliHlltiUlllMlllllllllllllMlllllll｛llllllltllltlltltllllllllllllltllltllllllltllllllllllllllltill
32
21巻・4号（1969．4）
生産研究 141
川111111111111tlllllllllllllllllllUllltlll川lllllllMIUIIItllll川llllllSIUII“lllllltlltMlllMlllllllllllltllllMllltllll“1墨llllll量ltlllll置HlllMINIMIIIIIIItllllllllllllllllllllltl巳lll“llllllMtHlllllllllll研究速報
6．O
L
h
ROLL：シ〕M60
ξF−0．866
ξ3＝0°
女 、、
K
o 1。1RH1：P1
一一…− −一皿
●
1／。、RH2：Pぞ
△
1／ρ．3RH3：P罫
為
、
a@ 、、、馬
、 軸 噸一
翫。
@ 噛鴨噸、
o
@ 軸
ROLL：シ）M60
T．P．：SS41−3．OX2占
o
S1．01
ζ
、、
、
A 、 、
↓
轡ユ・00
、
曇2・°
1．02
T．P．：3．0×120SS41
ξ2嵩一〇，5
5 4．、o
@ 、、 、舳＿
@ 、
、、、、
一
至
、、 、 、
i
対ロール進入角α＝R．H．／S．D．
図9 ロール高さR．H．が製品の長手方向そりの
図11 素材板幅2bが曲げ角成形度f＝θ゜（θ゜）R。11
に与える影響
TP： LO×70，Br
Ro11：〕
GH：0，
▲
3．0
ROLL；シ）M60
124
、
T．P．：3．0×120∬41
o
1／．、RC1：PD
●
1／．，（RC、：P3
△
1／ρ。、（RC、：P夢
ξ1富一〇．866
，5
皿一一一一
一一一一一
@ ！
圧一ドカ
一一一一
160
180kg
、
、
藝12。
、
、
Br−0
、
、
118
’
@，’
C’
、
h▲一一一
一一一一
＿＿＿：二
1
●△
一一
十 一“
一＿・噸一
一一一
0．0
0．95 1．0 1．05 1．10 1．15
圧下係数Zi・＝ R C．／t
図10 ロールクリアランスR．C．が製品の長
手方向そりの曲率（1／ρ。）に与える影響
値の小なる材料ほど各因子の変化に対して2θの変化す
る割合が大である。
4． 台形曲げに関する実験結果
（1）製品の長手方向そり曲率1／ρ。に与える各因子の
影響
図9・10参照．αが（一）から（＋）へ変化するに従
1 2 3
“h
一一
Br−％H
@ 〇
■
ｼ゜
：270
、
@ ’
r 噸 r ＿ ＿ 一 一
1
2θ＝120°
RGD
：
、
蕊122
、
、気）、、
140
1．25 1．50 1．75 2．0 2．25
曲率（1／ρx）に与える影響
2＝『
． 亀
台形断面係数K＝・2b／60
−0．075 −O．05 0．0 0。05 0．10
ξ3冨0
．∼・
100 120
素材幅2b（mm）
＄ −2・°
一一
∫2（26：P3）
∫32ゐ：P早
一 一 『 一
礁0．99 80
隔獣＼ 、
轟
恥。
ノ12う：P子）
●
△
4 5 6 7
台形断面係数K−26／W
図12 素材板幅2bが製品の曲げ角2θに与
える影響
1バーベンドの状態から増加して設計値に近づく．図11
はW一定で2ろを変え，図12は2う一定でWを変化さ
せた場合を示すが，共にKの増大に伴い2θは大きく
減少する．n値の大きいBr−O材ではKのいかんによ
らず2θは圧下力の影響をほとんど受けない．n値の小
なるBr−1／2H材ではKの小さい場合に圧下力の増加と
ともに2θは激しく減少する，成形速度FS・ロール径
比rの2θに対する影響はほとんど認められない．素材
材質ではn値が小さいほど各因子の変化に対して2θの
い，1／ρ。は単調に減少する．その変化の割合はn値の
変化する割合が大である．
大きい材料ほど大きい．またKが小なるほど激しいが，
5． む す び
これは1／ρ。に対するウェブ部のe。bの寄与が急激に増
木報ではV形・台形曲げに関し各種条件因子が製品形
大するためと考えられる．K一定の場合には∠が1／ρx
状に与える影響に関して実験結果を主体に述べた．
に与える影響は少ない．他の条件因子が一定ならばKの
（1969年1月20日受理）
増大につれ曲げ剛性は増大し1／p。は減少の傾向を示す．
参 考 文 献
ロールの設計等周速径Doが成形断面中央に位置すると
第18
材材質ではn値の大きいほど各因子の変化に対して1／ρ、
ロールフォーミングに関する解析的研究 第1・2報
回塑性加工連合講演会前刷集42．11木内
〃 実験的研究 第1報
42．11鈴木，木内，中島
の変化する割合は大となる．
〃 第2報第19回
同上
き1／ρ。は極小となる．圧下力の影響は言忍められない．素
（2）製品の曲げ角2θに与える各因子の影響
Kが小さな場合，αが（一）から（＋）へ変化するに
同上
43．ユ1鈴木，木内，中島，赤堀
〃 第4報
同上
43．11鈴木，木内，巾島，赤堀，雪竹，柴rU
従い2θはわずかに増加する．Aの増加に従い2θはオ
lllltlllltlt1Ilii｝IltIIIliiiiiliiiiiilliiiillIl11II1llllllll畳IIIllllIlIll量1塵IIIIIIIIIIIIII量1llIl19181111111111111111Il1llIllllll1lll馨1IlllllIIIIllllIlllltllIII1111IlllIlIlllllllIIIIIII：ltIIIIllllllIlllltlllllllllllll11111tllllllltlllllllltllllllllll1；lllIl「llIl｛lllllIl！11111111llll
33