JP2002192250A - しごき加工用金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】しごき加工用金型と寸法が一致する成形品を当
該しごき加工用金型内から取り出す際において、成形品
を容易に取り出すことができるようにして、生産効率の
向上を図る。 【解決手段】しごき加工を含むプレス加工に用いるしご
き加工用金型において、少なくとも被加工材料と所定の
大きさ以上の力を受けて接触する部位を、弾性変形可能
な材料により形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、しごき加工用金型
に関し、さらに詳細には、しごき加工を含むプレス加工
に用いて好適なしごき加工用金型に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、しごき加工を含むプレス加工
により無数の製品（成形品）が作られており、しごき加
工を含むプレス加工は人類の生活条件の改善や生活水準
の向上に大きく貢献してきている。

【０００３】このような、しごき加工を含むプレス加工
においては、それぞれの製品に適合した種々のしごき加
工用金型が用いられている。

【０００４】ところで、しごき加工を含むプレス加工の
特徴は、被加工材料（素材）を加工する際に、素材とし
ごき加工用金型とが密に接触して強い力が素材に加えら
れ、素材に塑性変形を与え、素材を所定の形状寸法の成
形品（被加工製品）とすることにある。

【０００５】このため、しごき加工用金型と寸法が一致
する成形品を当該しごき加工用金型内から取り出す際に
は、非常に大きな力が必要となって成形品の取り出しに
困難を生ずる場合があり、これが生産効率を低下させる
一因となっていたという問題点があった。

【０００６】特に、被加工材料の弾性変形的バック（な
お、「弾性変形的バック」は、「スプリングバック」と
も称し、成形中において成形所要力により塑性変形を生
じている材料が、加工終了後の除荷により、与えられた
塑性変形と逆の方向にほぼ弾性変形分寸法形状的に戻る
ことを意味する。）により成形品寸法が大きくなる場合
には、しごき加工用金型の一種であるダイスから成形品
を取り外すことが困難になり、一方、被加工材の弾性変
形的バックにより成形品寸法が小さくなる場合には、し
ごき加工用金型の一種であるポンチから成型品を取り外
すことが困難になっていた。

【０００７】また、しごき加工を含むプレス加工に用い
るしごき加工用金型においては、当該しごき加工用金型
の部位の中で被加工材料が強く接触する部位が、他の部
位よりも激しく摩耗することが知られている。

【０００８】このため、しごき加工用金型の部位の中で
被加工材料が強く接触する部位には、摩耗に強い材料が
用いられることが多く、このことがしごき加工用金型を
形成する際の材料選択の幅を狭めていたという問題点が
あった。

【０００９】さらにまた、従来のしごき加工用金型にお
いては、当該しごき加工用金型と被加工材料との間の油
膜切れを生じやすく、加工限界を向上することができな
いという問題点があった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記したよ
うな従来の技術の有する種々の問題点に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、しごき加工用金
型と寸法が一致する成形品を当該しごき加工用金型内か
ら取り出す際において、成形品を容易に取り出すことが
できるようにして、生産効率の向上を図ることができる
ようにしたしごき加工用金型を提供しようとするもので
ある。

【００１１】また、本発明の目的とするところは、しご
き加工用金型の部位の中で被加工材料が強く接触する部
位を形成する際に、摩耗に強い材料が用いる必要性を排
除して、しごき加工用金型を形成する際の材料選択の幅
を広げることができるようにしたしごき加工用金型を提
供しようとするものである。

【００１２】さらにまた、本発明の目的とするところ
は、しごき加工用金型と被加工材料との間の油膜切れを
防止して、加工限界を向上することができるようにした
しごき加工用金型を提供しようとするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるしごき加工用金型は、少なくともそれ
らの一部に弾性変形が可能な素材または構造材料を用い
るようにしたものである。

【００１４】具体的には、しごき加工用金型としては、
例えば、ポンチやダイスなどがあるが、こうしたポンチ
やダイスまたはそれらの一部に弾性変形が可能な素材ま
たは構造材料を用いるようにしたものである。

【００１５】ここで、しごき加工用金型は、被加工材料
を成形中においては成形所要力により弾性変形を生じて
いるが、加工終了後には除荷が起き、弾性変形していた
金型が初期の寸法形状に戻る（弾性変形的バックまたは
スプリングバック）。しごき加工用金型から成形品（被
加工製品）を取り出す条件に応じて、所要の寸法減少ま
たは寸法増加を生じさせるようにしごき加工用金型を設
計することにより上記目的を達成することができる。

【００１６】しごき加工用金型などの金型の中で最も摩
耗しやすい部位は、一般に変形が厳しい部位でもある。
この部位のみ弾性構造体を用いると、変形の厳しさを緩
和する効果が生じ、成形限界の上昇を期待し得るととも
に、金型側の摩耗も軽減することができる。

【００１７】さらに、上記した部位に使用される弾性構
造体は、それ自身の弾性係数が低くない限り、金型に弾
性を付与するためにその内部を空洞化するなどの軽量化
を施すことが必然となる。こうしたことは省資源効果と
なって、生産社会に多大な貢献をもたらす。

【００１８】振動手段によりしごき加工用金型に対して
加工中に振動を与えると、当該加工中の振動によるしご
き加工用金型と被加工材料との間の油膜切れ防止を図る
ことができ、加工限界を向上することができる。

【００１９】そして、本発明のうち請求項１に記載の発
明は、しごき加工を含むプレス加工に用いるしごき加工
用金型において、少なくとも被加工材料と所定の大きさ
以上の力を受けて接触する部位を、弾性変形可能な材料
により形成したものである。

【００２０】また、本発明のうち請求項２に記載の発明
は、しごき加工を含むプレス加工に用いるしごき加工用
金型において、前記しごき加工用金型は複数のしごき用
ダイスを直列させた多段しごき加工用ダイスであり、前
記複数のしごき用ダイスの少なくとも一部を弾性変形可
能な材料により形成したものである。

【００２１】従って、本発明のうち請求項１または請求
項２に記載の発明によれば、しごき加工用金型と寸法が
一致する成形品を当該しごき加工用金型内から取り出す
際においても、成形品を容易に取り出すことができるよ
うになり、生産効率の向上を図ることができる。

【００２２】さらに、本発明のうち請求項１または請求
項２に記載の発明によれば、しごき加工用金型の部位の
中で被加工材料が強く接触する部位を形成する際に、摩
耗に強い材料が用いる必要がなくなり、しごき加工用金
型を形成する際の材料選択の幅を広げることができる。

【００２３】また、本発明のうち請求項３に記載の発明
は、しごき加工を含むプレス加工に用いるしごき加工用
金型において、前記しごき加工用金型は単数または複数
のしごき用ダイスを備えた加工用ダイスであり、しごき
加工中に前記単数または複数のしごき用ダイスの一部ま
たは全部を振動させる振動手段を有するようにしたもの
である。

【００２４】従って、本発明のうち請求項３に記載の発
明によれば、振動手段によって単数または複数のしごき
用ダイスの一部または全部に対して加工中に振動を与え
ることができるので、当該加工中の振動によるしごき加
工用金型（加工用ダイス）と被加工材料との間の油膜切
れ防止を図ることができ、加工限界を向上することがで
きる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照しなが
ら、本発明によるしごき加工用金型の実施の形態を詳細
に説明するものとする。

【００２６】プレス加工の中の両面同時しごき加工にお
いては、被加工製品の使用目的に応じて、容器様にプレ
ス加工される被加工製品の側壁内部にプラスまたはマイ
ナスの残留応力（内部応力）を生じさせることができ
る。マイナスの内部応力が生じたときには、側壁が弾性
的に僅かに収縮し、被加工製品をしごき加工用金型たる
ポンチの頭部から取り外すのが困難になる。

【００２７】このような場合には、しごき加工用金型た
るポンチの頭部に使用される材料として、低弾性係数・
高弾性限界の素材、例えば、硬質高分子材料を用いれば
よい。

【００２８】即ち、図１には、本発明によるしごき加工
用金型の第１の実施の形態としてのポンチの構成説明図
が示されており、ポンチ１０は、ポンチサポート１２の
上端部に支持されたポンチ頭部１４の上面部１４ａを硬
質高分子材料により形成している。

【００２９】このように、ポンチ頭部１４の上面部１４
ａを弾性変形可能な硬質高分子材料により構成すると、
ポンチ頭部１４の上面部１４ａの弾性変形により、ポン
チ頭部１４から被加工製品を容易に取り外すことができ
る。

【００３０】図２（ａ）には本発明によるしごき加工用
金型の第２の実施の形態の構成説明図が示されており、
図２（ｂ）には本発明によるしごき加工用金型の第３の
実施の形態の構成説明図が示されている。

【００３１】これら本発明によるしごき加工用金型の第
２の実施の形態ならびに第３の実施の形態としてのポン
チ２０（３０）は、ポンチサポート２２（３２）の上端
部に支持されたポンチ頭部２４（３４）の上面部に、弾
性限界の高いバネ鋼のような材料により形成されてい
て、図２（ａ）（ｂ）上において矢印Ａおよび矢印Ｂ方
向に弾性変形する弾性変形部材２６（３６）を配設して
いる。

【００３２】上記した構成のポンチ２０（３０）を用い
ると、加工終了・除荷後に弾性変形部材２６（３６）
は、図２（ａ）（ｂ）上における矢印Ａあるいは矢印Ｂ
方向に弾性変形して半径方向に収縮し、ポンチ頭部２４
（３４）から被加工製品を容易に取り外すことができ
る。

【００３３】深絞りまたはしごき加工におけるしごき加
工用金型たるダイスの構造としては、上記したポンチの
場合と逆になる。即ち、加工時にはダイス内径が僅かに
小さくなり、加工終了後にダイス内径が弾性変形的バッ
クにより大きくなることが要求される。この場合に必要
なしごき加工用金型たるダイスの構造例を図３に示す。

【００３４】図３に示す本発明によるしごき加工用金型
の第４の実施の形態としてのダイス４０は、ダイサポー
ト４２の上面部に、弾性限界の高いバネ鋼のような材料
により形成されていて、図３において矢印Ｃおよび矢印
Ｄ方向に弾性変形する弾性変形部材４４を配設してい
る。

【００３５】上記した構成のダイス４０を用いると、加
工終了・除荷後に弾性変形部材４４は、図３上における
矢印Ｃあるいは矢印Ｄ方向に弾性変形して半径方向に拡
開し、ダイス４０から被加工製品を容易に取り外すこと
ができる。

【００３６】図４には、本発明によるしごき加工用金型
の第５の実施の形態として多段しごき加工用外ダイス５
０が示されており、図５には、本発明によるしごき加工
用金型の第６の実施の形態として多段しごき加工用内ダ
イス６０が示されている。

【００３７】この多段しごき加工用外ダイス５０ならび
に多段しごき加工用内ダイス６０は、剛体により形成さ
れた複数のしごき用ダイスを直列させて多段に形成して
いる。こうした多段に形成されたダイスにより、加工の
厳しさを緩和することが可能となる。

【００３８】さらに、図６に示す本発明によるしごき加
工用金型の第７の実施の形態としての多段しごき加工用
ダイス７０のように、多段に形成されたダイス（弾性内
ダイス、弾性外ダイス）の一部または全部を弾性変形す
る材料、例えば、硬質高分子材料を用いて構成すること
により、上記の変形緩和現象が自動的に促進される。

【００３９】また、図６に示す多段に形成された弾性内
ダイスあるいは弾性外ダイスには、被加工材料を加工す
る際に任意の振動手段により振動を与えてもよい。

【００４０】図６には、振動手段としての反復圧縮ピス
トンにより多段に形成された弾性外ダイスに振動を与え
る構成が示されているが、これら多段に形成された弾性
内ダイスならびに弾性外ダイスに対して加工中に振動を
与えると、当該加工中の振動によりしごき加工用金型
（多段しごき加工用ダイス）と被加工材料との間に間隙
が生じて、当該しごき加工用金型（多段しごき加工用ダ
イス）と被加工材料との間に潤滑油が侵入しやすくな
る。

【００４１】このため、しごき加工用金型（多段しごき
加工用ダイス）と被加工材料との間の油膜切れを確実に
防止することができるようになり、加工限界を向上する
ことができる。

【００４２】なお、多段しごき加工用外ダイス５０なら
びに多段しごき加工用内ダイス６０における剛体により
形成された複数のしごき用ダイスに関しても、図６に関
して上記したと同様に、その一部または全部に振動を与
えることにより、当該加工中の振動によるしごき加工用
金型（多段しごき加工用外ダイス５０、多段しごき加工
用内ダイス６０）と被加工材料との間の油膜切れ防止を
図ることができ、加工限界を向上することができる。

【００４３】なお、上記したように多段に形成されたダ
イスを備えた加工用ダイスに振動を与えるのみではな
く、単数のダイスのみから構成される加工用ダイスに振
動を与えても同様な効果を得ることができる。

【００４４】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、しごき加工用金型と寸法が一致する成形品
を当該しごき加工用金型内から取り出す際において、成
形品を容易に取り出すことができるようになり、生産効
率の向上を図ることができるようになるという優れた効
果を奏する。

【００４５】また、本発明は、以上説明したように構成
されているので、しごき加工用金型の部位の中で被加工
材料が強く接触する部位を形成する際に、摩耗に強い材
料を用いる必要性がなくなり、しごき加工用金型を形成
する際の材料選択の幅を広げることができるようになる
という優れた効果を奏する。

【００４６】さらに、本発明は、以上説明したように構
成されているので、しごき加工用金型と被加工材料との
間の油膜切れの防止を図ることができ、加工限界を向上
することができるようになるという優れた効果を奏す
る。

【００４７】より詳細には、本発明によれば、加工限界
を向上することができるようになり、また、しごき加工
用金型を軽量化して省資源化を図ることができ、また、
加工後の成形品の取り出しや後処理工程の合理化を図る
ことができ、しごき加工用金型の摩耗の軽減を図ること
ができるようになるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるしごき加工用金型の第１の実施の
形態としてのポンチの構成説明図である。

【図２】（ａ）は本発明によるしごき加工用金型の第２
の実施の形態としてのポンチの構成説明図であり、
（ｂ）は本発明によるしごき加工用金型の第３の実施の
形態としてのポンチの構成説明図である。

【図３】本発明によるしごき加工用金型の第４の実施の
形態としてのダイスの構成説明図である。

【図４】本発明によるしごき加工用金型の第５の実施の
形態としての多段しごき加工用外ダイスの構成説明図で
ある。

【図５】本発明によるしごき加工用金型の第６の実施の
形態としての多段しごき加工用内ダイスの構成説明図で
ある。

【図６】本発明によるしごき加工用金型の第７の実施の
形態としての多段しごき加工用ダイスの構成説明図であ
る。

【符号の説明】

１０、２０、３０ ポンチ １２、２２、３２ ポンチサポート １４、２４、３４ ポンチ頭部 １４ａ 上面部 ２６、３６、４４ 弾性変形部材 ４０ ダイス ４２ ダイサポート ５０ 多段しごき加工用外ダイス ６０ 多段しごき加工用内ダイス ７０ 多段しごき加工用ダイス

フロントページの続き (72)発明者 宮内 邦雄 東京都練馬区大泉学園町７−13−23 株式 会社ウイ・プラン内 (72)発明者 青木 隆行 群馬県前橋市鳥羽町190番地 群馬県工業 試験場内 (72)発明者 高橋 一郎 埼玉県和光市広沢２番１号 理化学研究所 内 Ｆターム(参考） 4E050 JA01 JA04 JC02 JC04 JD03

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 しごき加工を含むプレス加工に用いるし
   ごき加工用金型において、 少なくとも被加工材料と所定の大きさ以上の力を受けて
   接触する部位を、弾性変形可能な材料により形成したも
   のであるしごき加工用金型。
2. 【請求項２】 しごき加工を含むプレス加工に用いるし
   ごき加工用金型において、 前記しごき加工用金型は複数のしごき用ダイスを直列さ
   せた多段しごき加工用ダイスであり、前記複数のしごき
   用ダイスの少なくとも一部を弾性変形可能な材料により
   形成したものであるしごき加工用金型。
3. 【請求項３】 しごき加工を含むプレス加工に用いるし
   ごき加工用金型において、 前記しごき加工用金型は単数または複数のしごき用ダイ
   スを備えた加工用ダイスであり、しごき加工中に前記単
   数または複数のしごき用ダイスの一部または全部を振動
   させる振動手段を有するものであるしごき加工用金型。