JP2003010928A - プレス成形用金型およびそれを用いたプレス成形方法 - Google Patents

プレス成形用金型およびそれを用いたプレス成形方法

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JP2003010928A JP2001192302A JP2001192302A JP2003010928A JP 2003010928 A JP2003010928 A JP 2003010928A JP 2001192302 A JP2001192302 A JP 2001192302A JP 2001192302 A JP2001192302 A JP 2001192302A JP 2003010928 A JP2003010928 A JP 2003010928A
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porous metal
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Shunji Fujiwara
俊二 藤原
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Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 成形時、成形性を向上することができるとと
もに、生産性を高くすることができ、かつ構造が簡単な
プレス成形用金型およびそれを用いたプレス成形方法を
提供する。 【解決手段】 成形される金属板と接触するパンチ及び
/又はダイの一部分、もしくはパンチ及び/又はダイの
全部を多孔質金属とするとともに、該多孔質金属と金属
板との非接触面に潤滑油を圧入可能な給油管を設けて、
多孔質金属と金属板との接触面を強制潤滑可能に構成し
てなるパンチとダイとを有するプレス成形用金型し、ま
た、このプレス成形用金型を用い、給油管内での潤滑油
の圧力を少なくとも大気圧以上として金属板を成形す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、成形性を向上する
ことが可能なプレス成形用金型およびそれを用いたプレ
ス成形方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、金属板を所望の形状に成形す
る場合、パンチとダイとを有するプレス成形用金型を用
い、金属板を成形することが一般に行われている。その
際、成形性は、成形される金属板の材質だけではなく、
成形時に、金属板と接触する金型のパンチと金属板間の
摺動抵抗及び金型のダイと金属板間の摺動抵抗により大
きな影響を受けることがよく知られている。
【0003】そこで、成形性を向上させるために、プレ
ス成形用金型を強制潤滑可能な構造とし、成形時、潤滑
油をパンチと金属板間及び/又はダイと金属板間に供給
して、摺動抵抗を低減し、金型と金属板との型かじりを
抑制することが行われるようになった。例えば、ダイと
金属板間を強制潤滑可能な構造としたものとして「アク
アフォームプレス」(片岡征二著、「プレス作業の潤滑
技術」第84〜第85頁)が、また、パンチと金属板間
及びダイと金属板間の両方を強制潤滑可能な構造とした
ものとして「対向液圧付加による絞り加工装置」(同、
第85〜第86頁)が実用化されている。
【0004】しかしながら、上記の「アクアフォームプ
レス」は、パンチとダイとが一体形成された溶製材であ
り、成形時、ダイと金属板間の潤滑が不十分となって、
摺動抵抗が増大して型かじりが生じ、成形性が低下する
という問題があったり、また、成形する製品形状によっ
ては潤滑油が必要な部分となるパンチの先端部分を十分
に潤滑することができず、また、潤滑剤として水を用い
るようにしているので成形性が低下する場合があるとい
う問題があった。
【0005】また、「対向液圧付加による絞り加工装
置」は、パンチとダイとが一体形成された溶製材であ
り、成形時、ダイ肩部、あるいはパンチ肩部等の、潤滑
が必要な摺動抵抗の生じる部分にまで潤滑油を供給可能
な構造とするために、装置が複雑で、成形時の作業性が
悪く、生産性が低いという問題があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の問題点を解消し、成形時、成形性を向上する
ことができるとともに、生産性を高くすることができ、
かつ構造が簡単なプレス成形用金型およびそれを用いた
プレス成形方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、成形され
る金属板と接触する金型部分を多孔質金属で形成し、多
孔質金属の空孔に潤滑油を圧入する構造とすることによ
り、成形される金属板と接触する金型の接触面、特に、
金型の摺動面に潤滑油を均一に安定して供給することが
でき、上記課題を解決できるという知見を得て、本発明
を完成させた。
【0008】本発明は、パンチとダイとを有するプレス
成形用金型において、成形される金属板と接触する接触
面を有する前記パンチ及び/又は前記ダイの一部分、も
しくは前記接触面を有する前記パンチ及び/又は前記ダ
イの全部を多孔質金属とするとともに、該多孔質金属の
前記金属板との非接触面に潤滑油を圧入可能な給油管を
接続して、前記接触面を強制潤滑可能に構成してなるこ
とを特徴とするプレス成形用金型パンチとダイとを有す
るプレス成形用金型において、成形される金属板と接触
する接触面を有する前記パンチ及び/又は前記ダイの一
部分、もしくは前記パンチ及び/又は前記ダイの全部を
多孔質金属とするとともに、該多孔質金属の非接触面に
潤滑油を圧入可能な給油管を接続して、前記接触面を強
制潤滑可能に構成してなることを特徴とするプレス成形
用金型である。
【0009】また、本発明のプレス成形用金型において
は、前記多孔質金属の空孔の平均径および隣接する空孔
の平均中心間隔をそれぞれ300μm 以下とし、かつ前
記多孔質金属の空孔率を25%以下とすることが好まし
い。さらに本発明のプレス成形方法は、上記のプレス成
形用金型を用い、前記給油管内での潤滑油の圧力を少な
くとも大気圧以上として前記金属板を成形することを特
徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明を、図1、図2に示すよう
なプレス成形用金型に適用した場合を例に説明する。こ
のプレス成形用金型は、 パンチA、パンチガイドB、
インナーダイCおよびアウターダイDを備え、金属板を
成形してカップ状製品を得るものである。
【0011】多孔質金属2は、パンチAのパンチ肩部を
含む頭部、インナーダイCの下部、アウターダイDのダ
イ肩部を含む内周部にそれぞれ設けてある。パンチAの
頭部に設けた多孔質金属2には、給油管3が多孔質金属
2の下面中央に1本取り付けてあり、インナーダイCの
下部に設けた多孔質金属2には、4本の給油管3が多孔
質金属2の上面に周方向に等間隔となるように配置され
て取り付けてあり、またアウターダイDの内周部に設け
た多孔質金属2には、4本の給油管3が多孔質金属2の
外周面に等間隔となるように配置して取り付けてある。
【0012】次いで、上記金型に用いる多孔質金属につ
いて説明する。本発明に用いる多孔質金属は、一端面に
開口する空孔と他端面に開口する空孔とがその間に形成
されているいずれかの空孔を介して連通されている。例
えば、図2に示すアウターダイDの内周部に設けた多孔
質金属2において、成形される金属板1(成形時の状態
を示す図6を参照)と接触する金型の接触面22に開口
する空孔と、成形される金属板1と接触しない非接触面
21に開口する空孔とは、その間に形成されているいず
れかの空孔を介して連通されている。図3は、一端面で
の空孔6を模式的に示した断面図であって、5は金属粉
末である。
【0013】このような多孔質金属は、金属粉末を公知
の方法により焼結処理することにより得ることができ
る。例えば、歯車等の機械部品には、金属粉末を焼結処
理する粉末冶金法により多孔質金属を得、得られた多孔
質金属に潤滑油を含油させたものがあり、この多孔質金
属は、機械部品として使用できるだけの強度があるか
ら、プレス成型用金型としても強度が十分ある。また、
この金属粉末を焼結処理して得た多孔質金属は、多数の
空孔を含み、これらの空孔はその殆どがいずれかの空孔
を介して連通している。
【0014】そこで、金属粉末を焼結処理し、必要によ
り機械加工して所定形状に形成した多孔質金属を用い
て、パンチ及び/又はダイの一部、もしくはパンチ及び
/又はダイの全部を形成することにより、成形時に金属
板と接触する接触面を多孔質金属の面とすることがで
き、かつ非接触面に給油管を接続することにより、接触
面を強制潤滑可能に構成することができる。接触面のう
ちでも、成形される金属板が摺動する摺動面を多孔質金
属とするのが効果的である。
【0015】焼結用金属粉末としては、カーボニル法、
ガスアトマイズ法、水アトマイズ法、粉砕法等により製
造された各種金属粉末(Fe、ハイス、ステンレス鋼
等)の1種または2種以上の混合粉末を使用することが
できる。また、この金属粉末に、セラミック粉末を混合
したり、もしくは金属粉末に、各種強化繊維を混合した
りすることができる。金属粉末の粒子径は、数μm のも
のから使用することができ、普通、10μm 以上数百μm
以下のものを用いる。焼結条件は用いる金属粉末により
異なり、適宜な焼結温度、焼結時間とする。
【0016】なお、本発明に用いる多孔質金属は、多孔
質金属の空孔の平均径および隣接する空孔の平均中心間
隔をそれぞれ300μm 以下とし、かつ多孔質金属の空
孔率を25%以下とすることが好ましい。多孔質金属の
空孔6の平均径および隣接する空孔の平均中心間隔をそ
れぞれ300μm 以下とするのが好ましい理由は、成形
時、金属板と接触する強制潤滑が必要な接触面におい
て、潤滑油をより均一に浸出させて、特に、うねりの少
ない金属板を使用する場合では、うねり波長は300μ
m 以下であることと相まって、型かじりをより効果的に
抑制できるためである。また、多孔質金属の空孔率を2
5%以下とするのが好ましい理由は、用いる金属粉末お
よび焼結条件によっては、多孔質金属の空孔率が25%
を超えた場合、多孔質金属の強度が低下し、プレス成型
用金型としての強度が不十分となる場合があるからであ
る。
【0017】ここで、このプレス用金型の場合、多孔質
金属2は、パンチAのパンチ肩部を含む頭部、インナー
ダイCの下部およびアウターダイDのダイ肩部を含む内
周部に設けてあり、この部分は、成形時、図4〜図6に
示すように、プレス成形過程において、それぞれ金属板
1と接触する接触面を有する金型の部分である。なお、
図4〜図6中には、金型の取り付け部、金型の上下動装
置、および給油管3に接続する潤滑油圧入ホース等を図
示していない。
【0018】また、多孔質金属2は、金属板1と接触す
る接触面以外の非接触面は、潤滑油が浸出しないように
一体溶製材からなる中実金属で極力覆うようにするの
が、金属板1と接触する接触面に潤滑油を効果的に供給
することができるので望ましい。この場合、これらの中
実金属は、パンチAでは下向きに作用する力、インナー
ダイCでは上向きに作用する力、アウターダイDでは上
向き並びに外向きに作用する力に対抗するようにもなっ
ているので、多孔質金属2を補強する効果も併せ持つ。
【0019】次いで、上記のプレス成型用金型の作用に
ついて、図4〜図6を用いて説明する。図4は上記した
プレス成型用金型を用い、パンチAが金属板1と接触す
る前であって、パンチガイドBとインナーダイ、アウタ
ーダイC、D間に金属板1を挟んで押圧している成形過
程の初期状態、図5はパンチAが金属板1と接触するよ
うになった同成形過程の途中の状態、図6は金属板1が
成形されてカップ状製品となっている同成形過程の下死
点状態を示す要部断面図である。
【0020】なお、パンチA、パンチガイドB、インナ
ーダイ、アウターダイC、Dを備えたプレス成形用金型
は、図示しないプレス装置の取り付け部に取り付けら
れ、さらに給油管3には潤滑油圧入ホースが連結され、
プレス装置の上下動装置により上下に移動するようにさ
れている。そして、金属板1は、成形時、図4〜図6に
示すようにしてカップ状に成形され、その後ノックアウ
ト棒4により取り出され、続いて、次の金属板1が図4
〜図5に示すようにして同様に成形される。
【0021】その際に、本発明では、プレス用金型の給
油管3に潤滑油を圧入するので、給油管3に接続されて
いる多孔質金属2の非接触面に開口している空孔から圧
入された潤滑油は、この空孔と連通しているいずれかの
空孔を介して金属板1と接触する接触面に開口している
空孔に送られ、多孔質金属2と金属板1と間に浸出す
る。この浸出した潤滑油により、成形される金属板1と
多孔質金属2間の摺動抵抗が低下するとともに、型かじ
りを抑制するように作用するために、プレス成形性が向
上する。多孔質金属2と金属板1との接触面に潤滑油を
大気圧に抗して浸出させるには、給油管3内の圧油の圧
力を少なくとも大気圧以上とする。
【0022】なお、パンチガイドBは、成形時、パンチ
ガイドBとアウターダイD間に金属板1を挟んで押圧す
る上面を有し、パンチガイドBとアウターダイD間に金
属板1を挟んで押圧する押圧力(普通、しわ抑え力とい
う)により、周方向に圧縮力が作用して縮み変形が生じ
る金属板1の外周部にしわが発生しないようにするとと
もに、金属板1の外周部がアウターダイDとパンチA間
の隙間に流入する流入量を調節している。パンチガイド
Bの上面は、金属板1との摺動面であるが、この場合、
あまり型かじりが生じない部分であるので多孔質金属2
を設けていない。金属板1の外周部(カップ状製品とし
た時のフランジになる部分)をアウターダイDとパンチ
A間の隙間にさらに流入させて、カップ状製品の高さを
高くしたい場合には、パンチガイドBの上面を含む部分
を多孔質金属2としてもよい。
【0023】また、本発明において、多孔質金属を用い
る部分は、成形される金属板と接触する接触面を有する
パンチ又はダイの一部分、もしくはパンチ及び/又はダ
イの全部とすることもできる。このように、本発明のプ
レス用金型は、成形される金属板と接触する接触面を有
するパンチ及び/又はダイの一部分、もしくはパンチ及
び/又はダイの全部を多孔質金属とするとともに、この
多孔質金属の非接触面に潤滑油を圧入可能な給油管を接
続して、接触面を強制潤滑可能に構成してなる構造であ
り、プレス装置に金型を取り付け、給油管3に潤滑油供
給ホースを繋ぐだけの簡単な装置構造とすることができ
る。
【0024】そのうえ本発明のプレス用金型は、成形時
に、金属板1と接触する接触面において、潤滑油を大気
圧に抗して浸出させるように給油管内の圧油を大気圧以
上とするだけでよいから、作業性がよく、効率的にプレ
スを行うことができる。以上、本発明をカップ状製品を
得るプレス成形用金型に適用した場合について説明した
が、本発明は上記作用効果を発揮できるものであればカ
ップ状に限定されず、各種形状のプレス成形用金型に適
用できる。
【0025】
【発明の効果】本発明のプレス成形用金型によれば、構
造が簡単な装置とすることができ、成形時、成形される
金属板と金型との接触面、特に、摺動面に均一に潤滑油
を安定して供給することができるから、プレス成形性を
向上することができる。また、本発明のプレス成形用金
型を用いれば、構造が簡単な装置とすることができ、成
形時、潤滑油の圧力を大気圧以上にするだけでよいか
ら、生産性を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る一例のプレス成形用金型の構造を
示す平面図である。
【図2】図1のX−X断面図である。
【図3】本発明に用いる多孔質金属の内部状態を示す断
面模式図である。
【図4】本発明に係る一例のプレス成形用金型を用いた
成形過程の初期状態を示す要部断面図である。
【図5】同成形過程の途中の状態を示す要部断面図であ
る。
【図6】同成形過程の下死点状態を示す要部断面図であ
る。
【符号の説明】
1 金属板 2 多孔質金属 3 給油管 4 ノックアウト棒 5 金属粉末 6 空孔 A パンチ B パンチガイド C インナーダイ D アウターダイ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パンチとダイとを有するプレス成形用金
    型において、成形される金属板と接触する接触面を有す
    る前記パンチ及び/又は前記ダイの一部分、もしくは前
    記接触面を有する前記パンチ及び/又は前記ダイの全部
    を多孔質金属とするとともに、該多孔質金属の前記金属
    板との非接触面に潤滑油を圧入可能な給油管を接続し
    て、前記接触面を強制潤滑可能に構成してなることを特
    徴とするプレス成形用金型。
  2. 【請求項2】 前記多孔質金属の空孔の平均径および隣
    接する空孔の平均中心間隔をそれぞれ300μm 以下と
    し、かつ前記多孔質金属の空孔率を25%以下とするこ
    とを特徴とする請求項1記載のプレス成形用金型。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載のプレス成形用金型
    を用い、前記給油管内での潤滑油の圧力を少なくとも大
    気圧以上として前記金属板を成形することを特徴とする
    プレス成形方法。
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