CN106457625A - 成形模具及凹割成形方法 - Google Patents

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Abstract

该成形模具具备：下部成形模具，具有底部及侧壁部；上部成形模具，沿着与上述下部成形模具的上述侧壁部平行的轴线朝向上述下部成形模具的上述底部移动自如；以及压入模具，在上述下部成形模具的上述侧壁部与上述上部成形模具之间沿着上述轴线朝向上述下部成形模具的上述底部移动自如。

Description

成形模具及凹割成形方法
技术领域
本发明涉及成形模具及凹割成形方法。
本申请基于2014年5月9日在日本申请的特愿2014－097796号并主张优先权，其内容援引于本申请。
背景技术
作为成形出具有凹割部的产品的方法，已知有在后处理中通过切削形成凹割部的方法、以及使用具有伸缩型芯或滑动型芯的成形模具的方法。伸缩型芯由沿着圆周方向配置的多个型芯和在其中央配置的中心销构成。在伸缩型芯中，通过将中心销按入，各型芯扩径，通过拉拔中心销，各型芯缩径。
而且，在专利文献1以及专利文献2中，公开了具有滑动型芯的成形模具。在专利文献1的成形模具中，在中心型芯上交替设置小倾斜角和大倾斜角的滑动面，将具有与各滑动面对应的角度的分割型芯绕中心型芯交替地配置，并经由设置于各滑动面的倒梯形形状的槽使分割型芯滑动，由此使分割型芯的凹割成形部缩径。
在专利文献2的成形模具中，在中心型芯的外周交替地配置有第一分割型芯及第二分割型芯，并在使第一分割型芯朝向中心型芯的中心轴线缩径后，使第二分割型芯沿着与起模方向以及第一分割型芯的缩径方向交叉的方向移动。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特开平5－57760号公报
专利文献2：日本国特开2013－237212号公报
发明内容
发明解决的课题
但是，在通过切削形成凹割部的方法中，由于工序数的增加，成本增加。而且，在使用了伸缩型芯的方法中，伸缩型芯的驱动机构复杂，组装调整需要时间，因此难以低成本化。
而且，在专利文献1中，具有负角的倒梯形形状的槽及与该槽成对的在分割型芯上设置的卡合突起部的加工较难，模具成本变高。而且，在专利文献2中，用于驱动分割型芯的支承部件以及保持架等追加构件是必要的，模具的构件件数变多，模具成本变高。
本发明是鉴于上述情况而做出的，目的在于提供能够低成本地成形出具有凹割部的成形品的成形模具以及凹割成形方法。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明采用下面实施方式。
(1)本发明的第一方式的成形模具，具备：下部成形模具，具有底部及侧壁部；上部成形模具，沿着与上述下部成形模具的上述侧壁部平行的轴线朝向上述下部成形模具的上述底部移动自如；以及压入模具，在上述下部成形模具的上述侧壁部与上述上部成形模具之间沿着上述轴线朝向上述下部成形模具的上述底部移动自如，上述上部成形模具具有：模具主体，被设置为，以中心轴线与上述轴线一致的状态，沿着上述轴线朝向上述下部成形模具的上述底部移动自如；第一分割型芯，被设置为，与上述模具主体的底面抵接，并且以上述轴线为中心沿着放射状地延伸的方向移动自如；可动轴部件，被设置为，以中心轴线与上述轴线一致的状态，从上述模具主体的上述底面不能向下方脱离并且沿着上述轴线从上述模具主体的上述底面向内部插入自如；以及第二分割型芯，被设置为，以上述轴线为中心沿着从上述可动轴部件的下端放射状地延伸的方向移动自如，上述第一分割型芯及上述第二分割型芯绕上述轴线交替地配置，上述第一分割型芯及上述第二分割型芯各自具有随着沿着上述延伸的方向远离上述轴线而从上述模具主体分离的成形面，在上述可动轴部件从上述模具主体露出最多的状态下，上述第一分割型芯及上述第二分割型芯存在于上述模具主体的外缘的内侧，上述第二分割型芯相比于上述第一分割型芯被配置在下方，在上述可动轴部件向上述模具主体的上述内部插入的过程中，上述第二分割型芯在与上述第一分割型芯滑动接触的同时朝向上述模具主体的上述底面接近，从而上述第一分割型芯及上述第二分割型芯分别移动到上述第一分割型芯及上述第二分割型芯的上述成形面在上述模具主体的上述外缘的外侧突出的位置为止。
(2)上述(1)所记载的方式中，可以如下面那样构成：上述第一分割型芯还具有一对第一斜面，该一对第一斜面中间夹着上述第一分割型芯的上面，并且，以将上述第一分割型芯的上述上面作为中心而收窄的方式相连；上述第二分割型芯还具有第二斜面，该第二斜面是与上述第一分割型芯的接合面，且与上述第一分割型芯的上述第一斜面接触；在上述可动轴部件从上述模具主体露出最多的状态下，上述第一分割型芯的上述第一斜面的一部分与上述第二分割型芯的上述第二斜面重叠；在上述可动轴部件向上述模具主体的内部插入的过程中，上述第一分割型芯以及上述第二分割型芯为，在上述第一分割型芯的上述第一斜面与上述第二分割型芯的上述第二斜面互相滑动接触的同时移动，直到上述第一分割型芯的上述第一斜面与上述第二分割型芯的上述第二斜面紧贴为止。
(3)上述(1)或(2)所记载的方式中，可以如下面那样构成：上述模具主体具有是圆柱形状并且朝向径向外侧延伸的第一引导部；上述可动轴部件具有是圆柱形状并且朝向径向外侧延伸的第二引导部；上述第一分割型芯还具有第一收容部，该第一收容部相对于上述第一引导部沿着上述第一引导部的延伸方向滑动接触，并且收容上述第一引导部；上述第二分割型芯还具有第二收容部，该第二收容部相对于上述第二引导部沿着上述第二引导部的延伸方向滑动接触，并且收容上述第二引导部。
(4)上述(3)所记载的方式中，上述第一引导部的硬度可以比上述第一分割型芯的硬度低，上述第二引导部的硬度可以比上述第二分割型芯的硬度低。
(5)上述(1)～(4)中任一项所记载的方式中，可以如下面那样构成：上述第一分割型芯还具有设置于上述第一分割型芯的上述上面的凸部；上述第二分割型芯还具有设置于上述第二分割型芯的上述上面的凸部；上述模具主体还具有与上述第一分割型芯的上述凸部以及上述第二分割型芯的上述凸部抵接的定位面。
(6)本发明的另一方式的凹割成形方法，是使用上述(1)～(5)中任一项所记载的成形模具在具有开口部的原料上成形出凹割部的方法，该凹割成形方法的特征在于，具有：第一工序，沿着上述底部以及上述侧壁部将上述原料载置于上述下部成形模具；第二工序，在上述原料的上述开口部内的规定位置使上述第二分割型芯与上述第一分割型芯滑动接触，同时朝向上述模具主体的上述底面接近，并使上述第一分割型芯及上述第二分割型芯的上述成形面向上述模具主体的上述外缘的外侧突出；第三工序，使上述压入模具与上述原料抵接，同时朝向上述下部成形模具的上述底部移动，并使上述原料的内侧侧面的一部分与上述第一分割型芯及上述第二分割型芯的上述成形面抵接；以及第四工序，使上述上部成形模具向从上述下部成形模具的上述底部离开的朝向移动。
(7)上述(6)的方式中，可以是，在上述第一工序中，使上述原料的外侧侧面与上述下部成形模具的上述侧壁部抵接；在上述第三工序中，使上述压入模具与上述原料的上端面抵接，同时朝向上述下部成形模具的上述底部移动。
发明的效果
通过本发明的上述各方式，能够用简易的构造的成形模具成形出具有凹割部的成形品。因此，能够低成本地成形出具有凹割部的成形品的。
附图说明
图1A是表示本发明的第一实施方式的成形模具的图，而且是表示包含其轴线的截面上相比于轴线靠左半部分的纵截面图。
图1B是表示上述成形模具的图，而且是表示使上部成形模具一直下降到下死点的状态的纵截面图。
图1C是表示上述成形模具的图，而且是表示用压入模具按压原料的状态的纵截面图。
图1D是表示上述成形模具的图，而且是表示从原料拉拔上部成形模具的状态的纵截面图。
图1E是表示上述成形模具的图，而且是表示使压入模具上升的状态的纵截面图。
图2是表示上述成形模具的中心型芯的立体图。
图3是表示上述成形模具的引导型芯、第一分割型芯以及第二分割型芯的立体图。
图4是表示上述成形模具的上部成形模具的图，而且是表示成形前的缩径状态的立体图。
图5是表示上述上部成形模具的图，而且是表示使上述上部成形模具一直下降到下死点时的扩径状态的立体图。
图6是用于说明上述上部成形模具的第一分割型芯以及第二分割型芯的动作的图，而且是表示成形前的缩径状态的俯视示意图。
图7是用于说明上述上部成形模具的第一分割型芯以及第二分割型芯的动作的图，而且是在包含上述上部成形模具的轴线的截面观看时的纵截面图。
图8是表示上述上部成形模具的第一分割型芯以及第二分割型芯的变形例的立体图。
图9A是表示使用了上述第一实施方式的成形模具的凹割成形方法的变形例的纵截面图。
图9B是表示上述变形例的成形方法的接续部分的纵截面图。
图10A是表示本发明的第二实施方式的成形模具的图，而且是表示包含该轴线的截面上相比于轴线靠左半部分的纵截面图。
图10B是表示基于上述成形模具的成形方法的接续部分的纵截面图。
图10C是表示基于上述成形模具的成形方法的接续部分的纵截面图。
图10D是表示基于上述成形模具的成形方法的接续部分的纵截面图。
图11A是表示本发明的第三实施方式的成形模具的图，而且是表示包含该轴线的截面上相比于轴线靠左半部分的纵截面图。
图11B是表示基于上述成形模具的成形方法的接续部分的纵截面图。
图11C是表示基于上述成形模具的成形方法的接续部分的纵截面图。
图11D是表示基于上述成形模具的成形方法的接续部分的纵截面图。
图12是表示上述第三实施方式的成形模具的变形例的纵截面图。
图13是表示本发明的第四实施方式的成形模具的图，而且是表示包含该轴线的截面上相比于轴线靠左半部分的纵截面图。
图14是表示上述第三实施方式的成形模具中的、在成形前第一分割型芯与第二分割型芯朝向径向外侧移动了的状态的纵截面图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的各实施方式进行详细地说明。此外，在本说明书及附图中，对于具有实质上相同的功能构成的构成要素，标注同一附图标记，从而将它们的重复说明省略。
(第一实施方式)
首先，对本发明的第一实施方式的成形模具1(凹割成形模具)进行说明。图1A～图1E是表示本实施方式的成形模具1的纵截面图，而且是用于说明在原料80上成形出凹割部86的方法的图。如图1A～图1E所示，成形模具1被用于要在具有底壁部84以及形成于底壁部84的外缘的纵壁部82的杯状(有底圆筒形状)的原料80上成形出凹割部86时。此处，凹割部86意指，原料80的纵壁部82的内面(内侧侧面)朝向原料80的径向外侧鼓起的部分、或原料80的纵壁部82的内面朝向原料80的径向外侧突出的部分。
此外，关于使用成形模具1成形出凹割部86的方法，在后面叙述。
原料80的材质是例如铁、不锈钢、铝、钛、镁或合金钢等金属。此外，原料80的材质不仅限于在上述中列举的材质，只要是能够塑性变形的材质即可。
本实施方式的成形模具1如图1A所示，具备上部成形模具10、凹型的下部成形模具60及压入模具70。此外，上部成形模具10、下部成形模具60及压入模具70被设置于压力机(未图示)。压力机可以是通常的压力机，但优选是能够任意地调整驱动侧的模具的下死点位置以及到下死点为止的下降速度的伺服型压力机。
下部成形模具60具有与原料80的底壁部84抵接地进行支撑的底部61及与原料80的纵壁部82抵接地从周围进行支撑的侧壁部62。并且，在进行成形时，原料80载置在下部成形模具60内。
如图1A及图3所示，上部成形模具10具有圆柱形状的中心型芯11(模具主体)；圆柱形状的引导型芯21(可动轴部件)，以与中心型芯11的中心轴线CL形成同轴的方式被插入到中心型芯11的内部；3个第一分割型芯31及3个第二分割型芯41。中心型芯11被安装于上述压力机的驱动轴，沿着中心轴线CL直线性地往复运动。上部成形模具10从原料80的上方由其开口部向通过原料80的纵壁部82以及底壁部84形成的凹部内插入。
在图1A中，附图标记CL是上述中心轴线并且表示与下部成形模具60的侧壁部62构成平行的、上部成形模具10的移动轴线。此外，上述移动轴线CL与中心型芯11的中心轴线以及引导型芯21的中心轴线一致。
在引导型芯21的上端设置有挡块23。挡块23与设置于中心型芯11内部的台阶部14抵接，防止引导型芯21由于自重而落下。即，引导型芯21在挡块23的作用下不能从中心型芯11向下方脱离。
压入模具70能够沿着移动轴线CL移动，朝向铅垂方向下方按压原料80的纵壁部82的上端面82a。
图2是表示中心型芯11的图，而且是从底面11b侧观察的立体图。如图2所示，中心型芯11具有与中心轴线CL垂直的底面11b(下端面)。在中心型芯11的底面11b的中央，设置有从底面11b朝向中心型芯11的铅垂方向下方突出的圆筒状的凸起部12(圆筒状的突起)。该凸起部12的中心轴线与中心型芯11的中心轴线CL一致。在凸起部12设置有，沿着凸起部12的中心轴线从凸起部12的下端面朝向中心型芯11的内部贯通的圆孔13。该圆孔13的中心轴线也与中心型芯11的中心轴线一致。圆孔13被用作用于安装引导型芯21的安装孔13(插入孔)。并且，在中心型芯11的底面11b，设置有以中心轴线为中心从凸起部12的外周面朝向中心型芯11的径向外侧放射状地延伸的6个槽部15。这些槽部15绕中心轴线以60°间隔设置。并且，在各槽部15的一方的端部(位于中心型芯11的径向外侧的端部)，分别设置有定位面16。
凸起部12具有以中心轴线为中心从凸起部12的下端附近的外周面朝向凸起部12的径向外侧放射状地延伸的3个引导销19(第一引导部)。这些引导销19绕中心轴线以120°间隔设置。此外，在凸起部12的外周面，绕中心轴线以120°间隔设置有3个安装孔17，各安装孔17中插入有引导销19(第一引导部)。
引导销19的形状不限于圆柱形状，也可以采用例如四棱柱形状、三棱柱形状等。此外，虽在后面叙述，但在引导销19上安装第一分割型芯31。
凸起部12具有从凸起部12的下端面朝向凸起部12的长度方向内侧(上方)延伸的3个切口部18(凹部)。这些切口部18绕凸起部12的中心轴线以120°间隔设置在3个部位(更具体地，绕中心轴线从引导销19偏离60°的位置)。
此外，在对向观察中心型芯11的底面11b时，切口部18与槽部15沿着中心型芯11的径向连续地存在的区域与引导销19与槽部15沿着中心型芯11的径向重叠地存在的区域，绕中心轴线以60°间隔交替地存在。
图3是表示引导型芯21、3个第一分割型芯31以及3个第二分割型芯41的立体图。如图3所示，3个第一分割型芯31以及3个第二分割型芯41以包围引导型芯21的方式，绕中心轴线交替地配置。而且，引导型芯21具有以中心轴线为中心从引导型芯21的下端附近的外周面朝向引导型芯21的径向外侧放射状地延伸的3个引导销22(第二引导部)。这些引导销22绕中心轴线以120°间隔设置。
第一分割型芯31被设置为与中心型芯11的底面11b对置，并且具有与中心型芯11的底面11b抵接的上面35、相对于中心轴线倾斜的一对斜面37(第一斜面)、与原料80的纵壁部82的内面抵接的成形部32、设置于上面35的凸部33。一对斜面37是第一分割型芯31的周向上的两端面，中间夹着上面35，并且，以将上面35作为中心而收窄的方式相连。
第一分割型芯31的成形部32由与上面35连接且相对于中心轴线倾斜的斜面32a(成形面)及与斜面32a连接且与上面35垂直的(与中心轴线平行的)垂直面32b构成。此外，斜面32a在俯视的情况下，是从上面35朝向径向外侧扩展的面。换言之，斜面32a是随着沿着径向(以中心轴线为中心放射状地延伸的方向)远离中心轴线，而从中心型芯11离开的凹割成形面。
而且，在第一分割型芯31上，在径向内侧的面上设置有安装孔38(第一收容部)。并且，第一分割型芯31通过以将凸部33装入在俯视中心型芯11的底面11b时与引导销19重叠的槽部15的状态、将中心型芯11的引导销19(参照图2)向安装孔38插入，而被安装于中心型芯11。
第二分割型芯41被设置为与中心型芯11的底面11b对置，并且具有与中心型芯11的底面11b抵接的上面45、相对于中心轴线倾斜的一对斜面47(与第一分割型芯31的接合面：第二斜面)、与原料80的纵壁部82的内面抵接的成形部42、及设置于上面45(第二抵接面)的凸部43。一对斜面47是第二分割型芯41的周向上的两端面，中间夹着上面45，并且，以将上面45作为中心扩展的方式相连。
第二分割型芯41的成形部42由与上面45连接且相对于中心轴线倾斜的斜面42a(成形面)及与斜面42a连接且与上面45垂直的(与中心轴线平行的)垂直面42b构成。此外，斜面42a在俯视的情况下，是从上面45朝向径向外侧扩展的面。换言之，斜面42a是随着沿着径向(以中心轴线为中心放射状地延伸的方向)远离中心轴线，从中心型芯11离开的凹割成形面。
而且，在第二分割型芯41上，在径向内侧的面上设置有安装孔48(第二收容部)。并且，第二分割型芯41通过以将凸部43装入到在俯视中心型芯11的底面11b时与切口部18连续的槽部15的状态、将引导型芯21的引导销22向安装孔48插入，而被安装于引导型芯21。
此处，3个第一分割型芯31以及3个第二分割型芯41例如通过将圆环形状的成形型芯沿着其周向分割为6个而获得。
图4是表示上部成形模具10的立体图，而且是表示成形开始前的状态的图。如上所述，第一分割型芯31被安装于中心型芯11，第二分割型芯41被安装于引导型芯21。如图4所示，引导型芯21以引导型芯21的引导销22处在绕中心轴线从中心型芯11的引导销19错开了60°的位置的方式可移动地安装于中心型芯11的安装孔13(参照图2)，并能够沿着中心轴线移动。此外，在将引导型芯21向中心型芯11安装时，只要在将没有挡块23的状态的引导型芯21从中心型芯11的下方插入后，将挡块23固定于引导型芯21的上端即可。
在已将引导型芯21安装于中心型芯11的状态下，挡块23与形成于中心型芯11的台阶部14抵接(参照图1A)，从而能够防止引导型芯21由于自重而从中心型芯11的安装孔13脱落。此时，引导型芯21成为从中心型芯11露出最多的状态。此外，引导型芯21处在从中心型芯11沿中心轴线方向离开了规定距离的位置，第一分割型芯31与第二分割型芯41之间的距离(第一分割型芯31的上面35与第二分割型芯41的上面45之间的距离)为H。即，引导型芯21的引导销22相对于中心型芯11的引导销19向中心轴线方向的下侧离开距离H的量而配置。
而且，如图4所示，在成形开始前的状态(引导型芯21从中心型芯11露出最多的状态)下，在从中心轴线方向观察的情况下，以第一分割型芯31的底面36的一部分与第二分割型芯41的底面46重叠的方式，第一分割型芯31以及第二分割型芯41绕中心轴线交替地配置。此外，在本说明书中，将第一分割型芯31的底面36的一部分与第二分割型芯41的底面46重叠的状态称为“缩径状态”。即，在缩径状态下，第一分割型芯31的斜面37的一部分与第二分割型芯41的斜面47重叠。而且，在缩径状态下，在从中心轴线方向观察的情况下，3个第一分割型芯31以及3个第二分割型芯41被中心型芯11覆盖(存在于中心型芯11的外缘的内侧)。
各第一分割型芯31由于对第一分割型芯31的安装孔38插入中心型芯11的引导销19，而沿着引导销19(沿着径向)滑动。并且，各第一分割型芯31的成形部32的垂直面32b到中心型芯11的中心轴线的距离在缩径状态下变得比中心型芯11的底面11b的半径小。
各第二分割型芯41由于对各第二分割41的安装孔48插入引导型芯21的引导销22，而沿着引导销22滑动。并且，从各第二分割型芯41的成形部42的垂直面42b到中心轴线的距离，在缩径状态下变得比中心型芯11的底面11b的半径小。
接着，对使用本实施方式的成形模具1在原料80上成形出凹割部86的方法进行说明。首先，如图1A所示，以杯状的原料80的外面与下部成形模具60的内面接触的方式，在下部成形模具60内载置原料80。在下部成形模具60内载置有原料80的状态下，原料80的底壁部84与下部成形模具60的底部61抵接，原料80的纵壁部82与下部成形模具60的侧壁部62抵接。
接下来，将上部成形模具10向原料80内插入。此时，引导型芯21为从中心型芯11露出最多的状态，第一分割型芯31以及第二分割型芯41为相比于中心型芯11的底面11b不向径向外侧突出的缩径状态。即，在从中心轴线方向观察的情况下，第一分割型芯31以及第二分割型芯41为被中心型芯11的底面11b覆盖的状态。
而且，如图1A所示，在中心型芯11的外周面11a与原料80的纵壁部82的内面之间，设置有规定的间隙。并且，压入模具70以与下部成形模具60的内面和中心型芯11的外周面11a接触的方式，配置在下部成形模具60与上部成形模具10之间且原料80的上方。
接着，如图1B所示，使中心型芯11沿着中心轴线下降，使第二分割型芯41的底面46与原料80的底壁部84接触。通过使第二分割型芯41的底面46与原料80的底壁部84接触，引导型芯21被上推，与中心型芯11的台阶部14接触的挡块23从中心型芯11脱离。因此，通过使中心型芯11进一步下降，中心型芯11相对于引导型芯21相对地下降。
即，在图1A所示的状态下，第一分割型芯31处于比第二分割型芯41高距离H的位置，通过中心型芯11下降，距离H渐渐变小。并且，周向相邻的第一分割型芯31的斜面37与第二分割型芯41的斜面47接触，由此第一分割型芯31沿着中心型芯11的引导销19移动，第二分割型芯41沿着引导型芯21的引导销22移动。即，第一分割型芯31由于中心型芯11的下降而被压紧于第二分割型芯41，第二分割型芯41朝向径向外侧移动，并且，第一分割型芯31在从第二分割型芯41受到的反力的作用下朝向径向外侧移动。
其结果，如图5所示，第一分割型芯31以及第二分割型芯41分别向径向外侧移动，第一分割型芯31的上面35与第二分割型芯41的上面45、第一分割型芯31的底面36与第二分割型芯41的底面46，在沿着中心轴线观察的情况下吻合。换言之，成为周向相邻的第一分割型芯31的斜面37与第二分割型芯41的斜面47彼此紧贴的状态。此外，在本实施方式中，将图5所示的周向相邻的第一分割型芯31的斜面37与第二分割型芯41的斜面47彼此紧贴的状态称为“扩径状态”。在该扩径状态下，第一分割型芯31的成形部32以及第二分割型芯41的成形部42在俯视时从中心型芯11的外周面11a突出。
此外，如图5所示，在第一分割型芯31以及第二分割型芯41上分别设置有切口部34、44。因此，在第一分割型芯31以及第二分割型芯41沿径向移动时，能够防止第一分割型芯31与第二分割型芯41干涉。
而且，如图5所示，在扩径状态下，第一分割型芯31的成形部32及第二分割型芯41的成形部42平滑地连续，3个第一分割型芯31以及3个第二分割型芯41形成一个圆盘形状。通过以上，用于在原料80上形成凹割部86的准备完毕。
此外，在扩径状态下，第一分割型芯31的凸部33的侧面33a(径向外侧的面)与中心型芯11的槽部15的定位面16抵接，并且第一分割型芯31的上面35与中心型芯11的底面11b抵接，由此第一分割型芯31相对于中心型芯11被定位(参照图2以及图3)。而且，第二分割型芯41的凸部43的侧面43a与中心型芯11的槽部15的定位面16抵接，并且第二分割型芯41的上面45与中心型芯11的底面11b抵接，由此第二分割型芯41相对于中心型芯11被定位。
接着，如图1C所示，使压入模具70下降，并按压原料80的纵壁部82的上端面82a。此时，原料80的纵壁部82被下部成形模具60的侧壁部62限制，所以通过按压原料80的纵壁部82的上端面82a，原料80的纵壁部82的一部分被增厚。其结果，能够在原料80上成形出凹割部86。
接下来，如图1D所示，将上部成形模具10从原料80拔出，因此使中心型芯11沿着中心轴线上升。此时，第一分割型芯31由于成形部32的斜面32a与原料80的凹割部86接触，而被向径向内侧推。同样地，第二分割型芯41由于成形部42的斜面42a与原料80的凹割部86接触，因此被向径向内侧推。
在要使中心型芯11上升时，引导型芯21的挡块23从中心型芯11的台阶部14向中心轴线的上侧离开距离H(参照图1C)。因此，若中心型芯11沿着中心轴线上升，则第二分割型芯41沿着中心轴线从中心型芯11离开。因此，能够避免在朝向径向内侧的力作用于第一分割型芯31以及第二分割型芯41时，第一分割型芯31与第二分割型芯41的干涉。因此，能够使第一分割型芯31以及第二分割型芯41分别朝向径向内侧移动，能够将上部成形模具10从原料80拔出。
最后，如图1E所示，通过使压入模具70上升，能够从下部成形模具60取出原料80。
如上所述，第一分割型芯31的扩径动作及缩径动作通过第一分割型芯31的安装孔38与中心型芯11的引导销19进行。因此，通过第一分割型芯31的扩径动作及缩径动作，第一分割型芯31的凸部33的侧面33a、第一分割型芯31的上面35、中心型芯11的定位面16以及中心型芯11的底面11b不会磨损，就能够防止定位精度的降低。
同样地，第二分割型芯41的扩径及缩径动作通过第二分割型芯41的引导孔48与引导型芯21的引导销22来进行。因此，通过第二分割型芯41的扩径动作及缩径动作，第二分割型芯41的凸部43的侧面43a、第二分割型芯41的上面45、中心型芯11的定位面16以及中心型芯11的底面11b不会磨损，就能够防止定位精度的降低。
接着，使用图6以及图7，对第一分割型芯31以及第二分割型芯41的各参数进行说明。图6是表示缩径状态下从中心轴线方向观察的第一分割型芯31以及第二分割型芯41的俯视示意图。此外，在图6中，将第一分割型芯31相对于第二分割型芯41重叠的区域用剖面线表示。
将扩径状态下的第一分割型芯31以及第二分割型芯41的半径定义为RL，将缩径状态下的第一分割型芯31以及第二分割型芯41的半径定义为RS，将第一分割型芯31以及第二分割型芯41的径向可动距离定义为△R，将第一分割型芯31与第二分割型芯41的型芯数的总和(型芯分割数)定义为N，将第一分割型芯31以及第二分割型芯41的型芯角度定义为2θc[rad]，以及将中心型芯11的半径定义为r。此时，型芯角度2θc为θc＝π/N。并且，在考虑将第一分割型芯31的成形部32以及第二分割型芯41的成形部42从成形有凹割部86的原料80拉拔所用的条件(RS≤r)时，第一分割型芯31以及第二分割型芯41的半径方向可动距离ΔR从几何形状通过下述的式(1)表示。
【数式1】
ΔR＝RLcosθc-r sin[arccos{(RL/r)sinθc}] (1)
而且，在将第一分割型芯31的底面36与斜面37所成的角定义为θ1[rad]，将第二分割型芯41的底面46与斜面47所成的角定义为θ2[rad]时(参照图3)，有θ1＝π－θ2的关系。并且，在将图6所示的缩径状态下的第一分割型芯31与第二分割型芯41的重叠量定义为OL时，OL通过下述的式(2)表示。
【数式2】
OL＝2ΔR sinθc (2)
在将引导型芯21的沿着中心轴线的移动量的必要最小距离定义为ΔH时，ΔH通过下述的式(3)表示。
【数式3】
ΔH＝OL tan(θ2) (3)
对上述式(3)代入上述式(1)以及(2)，从而ΔH通过下述的式(4)表示。
【数式4】
ΔH＝2×[RLcosθc-r sin[arccos{(RL/r)sinθc}]]×sinθc (4)
图7是表示第一分割型芯31以及第二分割型芯41的正面示意图。此外，图7的右图表示图4的A－A截面图，图7的左图表示图5的B－B截面图。在将第一分割型芯31的成形部32的斜面32a与第一分割型芯31的底面36所成的角及第二分割型芯41的成形部42的斜面42a与第二分割型芯41的底面46所成的角分别定义为θ3[rad]时，第一分割型芯31与第二分割型芯41之间的中心轴线的方向上的距离H通过下述的式(5)表示。
【数式5】
H＝ΔR tan(θ3) (5)
根据上述式(3)以及(5)，必要最小距离ΔH通过下述的式(6)表示。
【数式6】
ΔH＝OL tan(θ2)≤ΔR tan(θ3) (6)
通过对上述的式(6)代入上述的式(3)，θ3通过下述的式(7)表示。
【数式7】
θ3≥arctan{2sinθc·tan(θ2)} (7)
通过上述的式(1)～(7)，能够决定在原料80上成形出凹割部86时的各参数。在本实施方式中，示出了型芯分割数N为6的情况，但N的数量只要是4以上的偶数即可。此外，根据构件件数少这一点，型芯分割数N优选为6。而且，为了防止作用于模具构件的力集中于一个方向，第一分割型芯31的角度θ1优选为2π/3≤θ1≤5π/6，第一分割型芯31以及第二分割型芯41的角度θ3优选为π/6≤θ3≤π/3。
而且，在本实施方式中，将第一分割型芯31以及第二分割型芯41的材质设为SKD11，并将中心型芯11的引导销19以及引导型芯21的引导销22的材质设为S45C。这样，在以相对于第一分割型芯31以及第二分割型芯41的硬度，中心型芯11的引导销19以及引导型芯21的引导销22的硬度较低的方式进行材料选定时，硬度低的引导销19、22优先磨损。因此，在进行磨损引起的保养时，引导销19、22的更换频度提高，能够抑制相对高价的第一分割型芯31以及第二分割型芯41的更换频度。因此，能够抑制磨损引起的模具成本的上升。
通过以上说明的本实施方式，在缩径状态下第一分割型芯31与第二分割型芯41配置为重叠，中心型芯11相对于第二分割型芯41的斜面47将第一分割型芯31的斜面37压紧，所以第一分割型芯31以及第二分割型芯41在互相滑动接触的同时朝向径向外侧移动。
而且，第一分割型芯31的成形部32具有斜面32a，第二分割型芯41的成形部42具有斜面42a，所以在将上部成形模具10从原料80沿着中心轴线方向拉拔时，第一分割型芯31以及第二分割型芯41向径向内侧移动。
因此，能够使成形凹割的模具的滑动机构成为简易的机构，所以能够以低成本在原料80上成形出凹割部86。
此处，在现有技术中，在要成形出具有凹割部的厚壁的成形品的情况下，通过切削加工，由厚壁的原料成形出具有凹割部的厚壁的成形品。与此相对，在本实施方式中，能够在原料80上成形出凹割部86，并且能够使原料80增厚。因此，能够从例如薄壁的原料成形出具有凹割部的厚壁的成形品。因此，通过冲压加工，能够成形出具有凹割部的厚壁的成形品，所以能够谋求成本降低。
[成形模具的变形例]
在本实施方式中，示出了将圆环形状的成形型芯分割为第一分割型芯和第二分割型芯的情况。但是，也可以将俯视时具有多边形状的成形型芯分割为第一分割型芯和第二分割型芯。例如，也可以如图8所示那样将俯视时为六边形的成形型芯分割为3个第一分割型芯和3个第二分割型芯。这样，在分割具有多边形状的成形型芯的情况下，需要该多边形的顶点的数量是偶数。此外，在多边形的顶点的数量与将第一分割型芯31和第二分割型芯41合计后的数量相等的情况下，为了使第一分割型芯31以及第二分割型芯41的半径方向可动距离ΔR变小，优选在中心型芯11的中心轴线CL与多边形的顶点所成的面上配置各引导销22的轴中心。
而且，在本实施方式中，示出了通过压入模具70按压原料80的上端面82a来使原料80增厚由此成形出凹割部86的情况。但是，也可以如图9A以及图9B所示那样，在原料80的纵壁部82上预先成形出台阶部82b，并将在前端设置有斜面的压入模具70压入纵壁部82与下部成形模具60的侧壁部62之间，由此使原料80的纵壁部82成为沿着第一分割型芯31的成形部32以及第二分割型芯41的成形部42的形状。在该情况下，也能够在原料80上成形出凹割部86。
(第二实施方式)
接着，对本发明的第二实施方式的成形模具200进行说明。此外，对于与上述的构成要素相同的构成要素，附以同一附图标记，由此将以后的重复说明省略。
图10A～图10D是表示本实施方式的成形模具200的纵截面图。如图10A所示，成形模具200与上述第一实施方式的成形模具1的不同点在于，在引导型芯21的下端设置有圆柱形状的冲头部227的点、以及在下部成形模具260的侧壁部62的下端设置有台阶部263的点。
而且，在上述第一实施方式中，示出了在底壁部84未设置有孔的原料80上成形出凹割部86的情况。与此相对，本实施方式的成形模具200被用于在具有设置有圆孔的底壁部284的原料280上成形出凹割部86以及凸起部285时(参照图10D)。
使用图10A～图10D，对在原料280上成形出凹割部86以及凸起部285的方法进行说明。首先，如图10A所示，以原料280的底壁部284与下部成形模具260的台阶部263抵接的方式将原料280载置于下部成形模具260。然后，向原料280插入上部成形模具210，并使冲头部227与原料280的底壁部284抵接。
接下来，如图10B所示，使中心型芯11下降。此时，第二分割型芯41的底面46抵接于冲头部227的上面227a，所以第二分割型芯41的沿中心轴线方向的移动被限制。因此，通过使中心型芯11下降，第一分割型芯31被压紧于第二分割型芯41。由此，第一分割型芯31以及第二分割型芯41开始朝向径向外侧扩径。并且，在第一分割型芯31以及第二分割型芯41达到扩径状态时，中心型芯11的加压力经由第一分割型芯31以及第二分割型芯41向冲头部227传递。
接下来，在从图10B所示的状态起进一步将中心型芯11压入时，如图10C所示，原料280的底壁部284通过冲头部227而被扩孔成形，成形出凸起部285。然后，与第一实施方式同样地，通过使压入模具70下降并按压原料280的上端面82a，如图10D所示，在原料280上成形出凹割部86。此外，这以后与第一实施方式相同，因此省略说明。
通过上述的成形方法，能够在原料280上成形出凹割部86以及凸起部285。此外，也能够代替原料280而使用具有圆孔的圆板。该情况下，上述圆板被冲头部227、第一分割型芯31的底面36、第二分割型芯41的底面46及下部成形模具260拉深，成形为图10C的状态。
(第三实施方式)
接着，对本发明的第三实施方式的成形模具300进行说明。此外，对于与上述的构成要素相同的构成要素，附以同一附图标记，由此将以后的重复说明省略。
图11A～图11D是表示本实施方式的成形模具300的纵截面图。如图11A所示，在成形模具300中，上部成形模具310具有：具有曲面形状(凸曲面)的成形部332的第一分割型芯331、具有曲面形状(凸曲面)的成形部342的第二分割型芯341、及设置于引导型芯21的下端的半球状的冲头部327。而且，在成形模具300中，在下部成形模具360上设置有弯曲部364(凹曲面)。
在上述第一实施方式中，示出了通过使杯状的原料80的纵壁部82增厚来成形出凹割部86的情况，但在本实施方式中，通过第一分割型芯331以及第二分割型芯341按压原料380的内面而成形出凹割部386，并且用压入模具70将原料380的纵壁部82的上端面82a压入，由此抑制凹割部386的减薄。
使用图11A～图11D对在原料380上成形出凹割部386的方法进行说明。首先，如图11A所示，在形成有向与中心轴线正交的方向凹陷的弯曲部364的下部成形模具360内，设置原料380。此外，为了在原料380中冲压成形出球体状的鼓出形状，原料380的底壁部384被预先成形为半球状。并且，在使上部成形模具310下降后，冲头部327与原料380的底壁部384抵接。
图11B是表示从图11A所示的状态起使中心型芯11下降到下死点为止的状态的图。如图11B所示，在中心型芯11到达下死点时，第一分割型芯331以及第二分割型芯341成为扩径状态。第一分割型芯331以及第二分割型芯341成为扩径状态，从而原料380的纵壁部82的一部分被下部成形模具360的弯曲部364压入而弯曲。
并且，与中心型芯11的下降、及第一分割型芯331以及第二分割型芯341的扩径动作连动地、使压入模具70下降，并将原料380的纵壁部82的上端面82a按入，由此使原料380的纵壁部82的材料向原料380的弯曲部流动同时成形出凹割部386。并且，通过控制原料380的纵壁部82的上端面82a的压入量，能够抑制凹割部386的板厚的减薄。
接下来，如图11C所示，沿着中心轴线，使压入模具70上升，并且使中心型芯11上升。此时，第一分割型芯331以及第二分割型芯341伴随中心型芯11的上升而缩径，所以能够从成形后的原料380拉拔上部成形模具310。而且，如图11D所示，下部成形模具360由通过中心轴线的面分割为两半，使用沿径向的移动机构(未图示)使下部成形模具360向径向外侧移动，从而能够将原料380取出。通过本实施方式，能够得到在杯的底部具有球体状的鼓出形状并且厚度均匀的成形品。
在本实施方式中，示出了为了将成形后的原料380取出而使下部成形模具360为分割构造的情况。但是，也可以如图12所示，将下部成形模具360用与中心轴线垂直并且通过弯曲部364的面分割。即，下部成形模具360也可以由第一分割下部成形模具360a和第二分割下部成形模具360b构成。在该情况下，在成形后的原料380的取出时使下部成形模具360向径向移动的移动机构并不需要，仅仅沿着中心轴线使中心型芯11、压入模具70、第一分割下部成形模具360a移动，就能够将成形后的原料380取出。
(第四实施方式)
接着，对本发明的第四实施方式的成形模具400进行说明。此外，对于与上述的构成要素相同的构成要素，附以相同的附图标记从而将以后的重复说明省略。
图13是表示本实施方式的成形模具400的纵截面图。如图13所示，在成形模具400中，与第三实施方式的成形模具300的不同点在于，上部成形模具410具有分割型芯驱动机构451的点。
在第三实施方式中，第一分割型芯331以及第二分割型芯341的缩径通过与原料380的凹割部386的接触而发生(关于第一、第二实施方式也是同样的)，但在本实施方式中，通过使用分割型芯驱动机构451，进行第一分割型芯331以及第二分割型芯341的缩径动作。
在应用于量产时，需要提高中心型芯11的动作速度，例如，若是第三实施方式的成形模具300，则如图14所示，因为中心型芯11的下降的反作用，第一分割型芯331以及第二分割型芯341可能在被向原料380插入前成为扩径状态。在该情况下，第一分割型芯331以及第二分割型芯341与原料380的纵壁部82的上端面82a接触，导致冲压装置的异常停止。而且，就原料380的凹割部386的表面精度对性能带来影响的产品而言，缩径时的与第一分割型芯331以及第二分割型芯341的接触并不优选。
因此，通过使用图13所示的分割型芯驱动机构451，在无负荷状态下能够保持缩径状态。作为分割型芯驱动机构451，能够使用例如盘簧、螺线管等。而且，在大型的构件成形中也可以使用液压机构。
以上，对本发明的各实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子提示的，本发明的范围并不仅限定于这些实施方式。这些实施方式能够以其他各种各样的方式实施，在不脱离发明的宗旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围及宗旨内，同样包含于权利要求书记载的发明及其等同的范围内。
例如，在上述第一实施方式中，通过固定下部成形模具60并使中心型芯11及压入模具70移动来将原料80成形为规定的形状，但也可以使中心型芯11及压入模具70固定并使下部成形模具60上升。而且，通过将中心型芯11、压入模具70、下部成形模具60全部独立地驱动，也可以将原料80成形为规定的形状。
而且，例如，在上述的各实施方式中，示出了在杯状的原料上成形出凹割部的方法，但也可以使用本发明的成形模具在中空的管的内面成形出凹割部。
工业上的可利用性
根据本发明，能够提供能够低成本地成形出具有凹割部的成形品的成形模具以及凹割成形方法。因此，本发明充分具备工业上的可利用性。
附图标记说明
1：成形模具(第一实施方式)
10：上部成形模具
11：中心型芯(模具主体)
11a：中心型芯外周面
11b：底面
12：凸起部
13：安装孔(插入孔)
14：台阶部
15：槽部(滑动槽)
16：定位面
17：安装孔(插入孔)
18：切口部(凹部)
19：引导销(第一引导部)
21：引导型芯(可动轴部件)
22：引导销(第二引导部)
23：挡块
31：第一分割型芯
32：成形部
32a：成形部的斜面(成形面)
32b：成形部的垂直面
33：第一分割型芯的凸部
34：第一分割型芯的切口部
35：第一分割型芯的上面
36：第一分割型芯的底面
37：第一分割型芯的斜面(第一斜面)
38：安装孔(第一收容部)
41：第二分割型芯
42：第二分割型芯的成形部
42a：成形部的斜面(成形面)
42b：成形部的垂直面
43：第二分割型芯的凸部
44：第二分割型芯的切口部
45：第二分割型芯的上面
46：第二分割型芯的底面
47：第二分割型芯的斜面(与第一分割型芯31的接合面：第二斜面)
48：安装孔(第二收容部)
60：下部成形模具
61：底部
62：侧壁部
70：压入模具
80：原料
82：纵壁部
82a：纵壁部的上端面
84：底壁部
86：凹割部
CL：中心轴线(移动轴线)

Claims (7)

1.一种成形模具，其特征在于，具备：
下部成形模具，具有底部及侧壁部；
上部成形模具，沿着与上述下部成形模具的上述侧壁部平行的轴线朝向上述下部成形模具的上述底部移动自如；以及
压入模具，在上述下部成形模具的上述侧壁部与上述上部成形模具之间沿着上述轴线朝向上述下部成形模具的上述底部移动自如，
上述上部成形模具具有：
模具主体，被设置为，以中心轴线与上述轴线一致的状态，沿着上述轴线朝向上述下部成形模具的上述底部移动自如；
第一分割型芯，被设置为，与上述模具主体的底面抵接，并且以上述轴线为中心沿着放射状地延伸的方向移动自如；
可动轴部件，被设置为，以中心轴线与上述轴线一致的状态，从上述模具主体的上述底面不能向下方脱离并且沿着上述轴线从上述模具主体的上述底面向内部插入自如；以及
第二分割型芯，被设置为，以上述轴线为中心沿着从上述可动轴部件的下端放射状地延伸的方向移动自如，
上述第一分割型芯及上述第二分割型芯绕上述轴线交替地配置，
上述第一分割型芯及上述第二分割型芯各自具有随着沿着上述延伸的方向远离上述轴线而从上述模具主体分离的成形面，
在上述可动轴部件从上述模具主体露出最多的状态下，上述第一分割型芯及上述第二分割型芯存在于上述模具主体的外缘的内侧，上述第二分割型芯相比于上述第一分割型芯被配置在下方，
在上述可动轴部件向上述模具主体的上述内部插入的过程中，上述第二分割型芯在与上述第一分割型芯滑动接触的同时朝向上述模具主体的上述底面接近，从而上述第一分割型芯及上述第二分割型芯分别移动到上述第一分割型芯及上述第二分割型芯的上述成形面在上述模具主体的上述外缘的外侧突出的位置为止。
2.根据权利要求1记载的成形模具，其特征在于，
上述第一分割型芯还具有一对第一斜面，该一对第一斜面中间夹着上述第一分割型芯的上面，并且以将上述第一分割型芯的上述上面作为中心而收窄的方式相连；
上述第二分割型芯还具有第二斜面，该第二斜面是与上述第一分割型芯的接合面，且与上述第一分割型芯的上述第一斜面接触；
在上述可动轴部件从上述模具主体露出最多的状态下，上述第一分割型芯的上述第一斜面的一部分与上述第二分割型芯的上述第二斜面重叠；
在上述可动轴部件向上述模具主体的内部插入的过程中，上述第一分割型芯以及上述第二分割型芯为，在上述第一分割型芯的上述第一斜面与上述第二分割型芯的上述第二斜面互相滑动接触的同时移动，直到上述第一分割型芯的上述第一斜面与上述第二分割型芯的上述第二斜面紧贴为止。
3.根据权利要求1或2记载的成形模具，其特征在于，
上述模具主体具有是圆柱形状并且朝向径向外侧延伸的第一引导部；
上述可动轴部件具有是圆柱形状并且朝向径向外侧延伸的第二引导部；
上述第一分割型芯还具有第一收容部，该第一收容部相对于上述第一引导部沿着上述第一引导部的延伸方向滑动接触，并且收容上述第一引导部；
上述第二分割型芯还具有第二收容部，该第二收容部相对于上述第二引导部沿着上述第二引导部的延伸方向滑动接触，并且收容上述第二引导部。
4.根据权利要求3记载的成形模具，其特征在于，
上述第一引导部的硬度比上述第一分割型芯的硬度低；
上述第二引导部的硬度比上述第二分割型芯的硬度低。
5.根据权利要求1～4中任一项记载的成形模具，其特征在于，
上述第一分割型芯还具有设置于上述第一分割型芯的上述上面的凸部；
上述第二分割型芯还具有设置于上述第二分割型芯的上述上面的凸部；
上述模具主体还具有与上述第一分割型芯的上述凸部以及上述第二分割型芯的上述凸部抵接的定位面。
6.一种凹割成形方法，是使用权利要求1～5中任一项记载的成形模具在具有开口部的原料上成形出凹割部的方法，该凹割成形方法具有：
第一工序，沿着上述底部以及上述侧壁部将上述原料载置于上述下部成形模具；
第二工序，在上述原料的上述开口部内的规定位置使上述第二分割型芯与上述第一分割型芯滑动接触，同时朝向上述模具主体的上述底面接近，并使上述第一分割型芯及上述第二分割型芯的上述成形面向上述模具主体的上述外缘的外侧突出；
第三工序，使上述压入模具与上述原料抵接，同时朝向上述下部成形模具的上述底部移动，并使上述原料的内侧侧面的一部分与上述第一分割型芯及上述第二分割型芯的上述成形面抵接；以及
第四工序，使上述上部成形模具向从上述下部成形模具的上述底部离开的朝向移动。
7.根据权利要求6所述的凹割成形方法，其特征在于，
在上述第一工序中，使上述原料的外侧侧面与上述下部成形模具的上述侧壁部抵接；
在上述第三工序中，使上述压入模具与上述原料的上端面抵接，同时朝向上述下部成形模具的上述底部移动。
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