JP2004009107A

JP2004009107A - プレス成形型

Info

Publication number: JP2004009107A
Application number: JP2002166891A
Authority: JP
Inventors: Tomokazu Kondo; 近藤　智一; Naomori Suzuki; 鈴木　直守; Tadashige Awano; 粟野　多太成
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2002-06-07
Filing date: 2002-06-07
Publication date: 2004-01-15
Anticipated expiration: 2022-06-07
Also published as: JP3931736B2

Abstract

【課題】素材流入抑制効果を高めて、かつビード成形力を低減する。
【解決手段】プレス成形型は、製品部を成形するポンチと、素材を挟持するブランクホルダ２及びダイを備えている。ブランクホルダ２のしわ押さえ面２ａに、素材の流入を抑制するビード５が形成されている。ビード５はしわ押さえ面２ａを基準として凹部５ｈと、凸部５ｉが交互に連続する形状に形成されている。ダイのしわ押さえ面にはビード５と対応するビードが形成されている。前記ビードにより、素材の流入の際に、凸部５ｉでは上に、凹部５ｈでは下に素材の曲げ・曲げ戻しが行われ、さらに凹部５ｈと凸部５ｉの間では伸び・縮みが行われる。
【選択図】　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプレス成形型に関し、詳しくはプレス成形時に素材の端部を挟持するブランクホルダ及びダイのしわ押さえ面に、素材の流入を抑制するビードが形成されたプレス成形型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プレス成形時の素材の流入を抑制するビードについては台形ストレートビードや波状ビード、ダブルビードが知られている。また、特開２０００−１１７３４０号公報にはスポットビードが開示されている。
【０００３】
台形ストレートビード１０は、図５に示すように、断面がほぼ台形形状をしている。台形角部の通過時の曲げ・曲げ戻し抵抗と縦壁１１における面圧により、素材流入抑制効果を得る事を特徴としている。角部の曲率半径は素材板厚が１ｍｍの場合、通常２〜５ｍｍ程度である。また、素材の曲げ返しをするため管理面１２が必要とされるが、台形ビード１０の場合、管理面１２の幅は素材板厚が１ｍｍの場合、通常５ｍｍ程度である。
【０００４】
波状ビード１３は、図６に示すように、断面がほぼ台形形状で、ビードの幅方向に波状に蛇行している。素材の流れとして、素材流れ（ビード前）１４、素材流れ（ビード後）１５の矢印で示すように、素材をしわ押さえ面と平行な方向に伸縮させる際の抵抗に加えて、台形角部を通過時の曲げ・曲げ戻し抵抗により、素材流入抑制効果を得る事を特徴としている。また、角部１６の曲率半径は台形ストレートビードの角部の曲率半径より小さく、通常０．５〜１．５ｍｍ程度である。
【０００５】
ダブルビード１７は、図７に示すように、ビード１８が２本平行に並んでいる。ビード１８は通常の丸ビードのほか、台形ストレートビードでも、他の断面形状のビードでもよい。ビードが１本の場合よりも、素材流入抑制効果が高いことを特徴としている。
【０００６】
特開２０００−１１７３４０号公報にて開示されているスポットビードは、図８（ａ）に示すように、主ビード１９の一部を非連続として、この非連続部分にスポットビード２０を設け、素材流入抑制効果を得る事を特徴としている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、台形ストレートビード１０は、主として面圧により素材流入抑制効果を得ているため、縦壁１１とそれに対応する相手型との面合わせが必要となる。この面合わせは、熟練の技能を要し、膨大な工数が必要とされる。また、管理面１２の幅が広く必要とされるため、その分歩留まりが悪くなる。
【０００８】
また、波状ビード１３は、ダイとブランクホルダで素材を挟持する際に、ビードに対応した形状に素材を変形させるのに、しわ押さえ面と平行な方向に素材を伸縮させる必要がある為、ビード成形力が大きくなる。ビード成形力とは、ブランクホルダ及びダイのしわ押さえ面に設けられたビードを素材に押し当ててビードを成形するのに要する力を意味するものとする。
【０００９】
従って、既存のプレス機に波状ビードを用いる時、プレス機の能力を超えたビード成形力が必要とされる場合がある。その際、補助加圧器を別途プレス型に設置する事になる。さらに角部１６が非常に小さいため、磨耗しやすく、定期的に型の修正が必要となり、作業工数が増す。また、波状の振幅があるため、歩留まりが悪くなる。
【００１０】
また、ダブルビード１７は、波状ビード１３に比べて素材流入抑制効果が小さく、ビード１８が２本並んでいるため歩留まりが悪くなる。
また、特開２０００−１１７３４０号公報にて開示されているスポットビードは、波状ビード１３に比べて素材流入抑制効果が小さい。また、図８（ｂ）に示すように、成形品２１にしわ２２が発生しやすい。
【００１１】
本発明は以上の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、素材流入抑制効果を高めて、かつビード成形力を低減できるプレス成形型を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する為に、請求項１に記載の発明は、プレス成形時にポンチによって成形される素材の端部を挟持すると共に、前記ポンチに並設されるブランクホルダ及びダイのしわ押さえ面に、素材の流入を抑制するビードが形成されたプレス成形型において、前記ビードは、その長手方向に沿って前記しわ押さえ面を基準にして凹部と凸部が交互に連続する形状に形成されている。
【００１３】
従って、前記ビードにより、素材の流入の際に、しわ押さえ面に対して凸部では上に、凹部では下に素材の曲げ・曲げ戻しが行われ、さらに凹部と凸部の間では伸び・縮みが行われる為に、素材の曲げ・曲げ戻し抵抗のみによって素材の流入を抑制するものに比較して、強い素材流入抑制効果が得られる。
【００１４】
また、素材の面圧を利用した流入抑制でないため、台形ストレートビードを使用した場合とは異なり、縦壁の面合わせが不要である。従って熟練の技能を要する型の作りこみ工程が不要となり、作業工数の削減ができる。さらに、スポットビードを使用して素材の流入を抑制する場合と異なり、ビードが断続ではないので、素材端末部のしわが発生しにくい。従って、製品部にしわの影響が出る事が無く、高品質の製品を成形する事ができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記しわ押さえ面に形成されたビードのうち、全部にその長手方向に沿って凹部と凸部が交互に連続する形状のビードが形成されている。従って素材端部全体に強い素材流入抑制効果を得る事ができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記しわ押さえ面に形成されたビードのうち、部分的にその長手方向に沿って凹部と凸部が交互に連続する形状のビードが形成されている。従って製品形状に応じて、全部ではなく必要な部分に強い素材流入抑制効果を得る事ができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記ビードは、プレス成形品のポンチ外形線又はブランクホルダ内形線と平行に延びるように形成されている。従って、波状ビードよりビード長が短くなり、ビード成形力を低減できると共に、歩留まりが向上する。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記各凹部及び凸部は、ビードの長手方向断面形状と短手方向の断面形状の少なくとも一方がほぼ台形形状をしている。従って素材の流入の際に、台形角部にて、素材の曲げ・曲げ戻し及び、伸び・縮みによる抵抗が増し、素材流入抑制効果が向上する。
【００１９】
また、波状ビードの成形が、しわ押さえ面と平行な方向に素材の伸び・縮みが発生するのとは異なり、本発明のビードの成形では、素材の伸び・縮みの発生はしわ押さえ面と平行な方向ではない。つまり、波状ビードの形成に比べて、素材を変形させる力が伝わりやすい。従って、波状ビードと同レベルの素材流入抑制効果を得るのに必要とされるビード成形力が低減でき、補助加圧器を別途プレス型に設置する必要が無く、設備コストを削減できる。
【００２０】
さらに、波状ビードの角部に比較して、角部の曲率半径が大きい。従って、波状ビードに比べて角部が磨耗しにくく、型修正の作業工数を削減できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を自動車のフードアウタのプレス成形に具体化した一実施の形態を図１〜４に従って説明する。
【００２２】
図１に示すように、プレス成形型は、製品部を成形するポンチ１と、素材４を挟持するブランクホルダ２及びダイ３を備え、図示しないプレス機に取り付けられる。ブランクホルダ２は環状に形成され、ポンチ１を囲む様に配置されている。ダイ３は、ポンチ１とブランクホルダ２の上方に配置されており、下側の面がポンチ１とブランクホルダ２に対応した形状をしている。ポンチ１とブランクホルダ２は図示しない油圧シリンダ等の駆動装置により、それぞれ別々に上下に駆動可能である。また、ブランクホルダ２は上面にビード５が形成されている。一方、ダイ３にはビード５と対応する位置にビード７が形成されている。
【００２３】
図２，３に示すように、ビード５はしわ押さえ面２ａを基準として下側の凹部５ｈと、上側の凸部５ｉが交互に連続する形状に形成されている。ビード５の幅は、しわ押さえ面２ａ上ではビード幅Ｗ１で、凹部５ｈの底面及び凸部５ｉの上面ではビード幅Ｗ２である。また、断面がほぼ台形形状をしている。凹部５ｈの大きさは長手方向長さＬ１、底面の長手方向長さＢ１、深さＴ１で表される。一方、凸部５ｉの大きさは長手方向長さＬ２、上面の長手方向長さＢ２、高さＴ２で表される。
【００２４】
ビード５の長手方向にはビード面５ｂ，５ｄ，５ｆを有している。また凹部５ｈの短手方向にはビード面５ｆに加えてビード面５ｅ，５ｇを有している。また凸部５ｉの短手方向にはビード面５ｂに加えてビード面５ａ，５ｃを有している。ビード５とブランクホルダ内形線の間には管理面２ｂが形成されている。
【００２５】
一方、角部６ａは、しわ押さえ面２ａとビード面５ａの間に形成されている。同じく、角部６ｂはビード面５ａとビード面５ｂの間、角部６ｃはビード面５ｂとビード面５ｃの間、角部６ｄはビード面５ｃと管理面２ｂの間に形成されている。
【００２６】
また、角部６ｅはしわ押さえ面２ａとビード面５ｅの間、角部６ｆはビード面５ｅとビード面５ｆの間、角部６ｇはビード面５ｆとビード面５ｇの間、角部６ｈはビード面５ｇと管理面２ｂの間に形成されている。
【００２７】
また、角部６ｉはビード面５ｄとビード面５ｆの間、角部６ｊはビード面５ｂとビード面５ｄの間に形成されている。また、角部６ｋはビード面５ａとビード面５ｄの間、角部６ｌはビード面５ｄとビード面５ｃの間、角部６ｍはビード面５ｅとビード面５ｄの間、角部６ｎはビード面５ｄとビード面５ｇの間に形成されている。
【００２８】
ダイ３にもそのしわ押さえ面３ａに、ビード５に対応して、断面がほぼ台形形状のビード７が形成されている。図４に示すように、ビード５の凸部がビード７の凹部に対応し、ビード５の凹部がビード７の凸部に対応し、クリアランスＣ１，Ｃ２を空けて、ビード面を持つものであるので、詳細の説明を略す。
【００２９】
自動車のフードアウタのプレス成形に関して通常、素材４の板厚が０．７ｍｍ程度であった場合は、各ビード面の間の角部の曲率半径は角部６ａ〜６ｈは２〜４ｍｍ程度、角部６ｉ，６ｊは３〜７ｍｍ程度、角部６ｋ〜６ｎは２〜３ｍｍ程度である。
【００３０】
ビード幅Ｗ１は８〜１０ｍｍ程度、ビード幅Ｗ２は６〜８ｍｍ程度、凹部５ｈの深さＴ１及び凸部５ｉの高さＴ２は２．５〜３ｍｍ程度である。また、凹部５ｈの長手方向長さＬ１及び凸部５ｉの長手方向長さＬ２は３０〜５８ｍｍ程度、凹部５ｈの底面の長手方向長さＢ１及び凸部５ｉの上面の長手方向長さＢ２は２５〜５０ｍｍ程度である。ビード５とビード７のクリアランスＣ１は１．０ｍｍ程度、クリアランスＣ２は０．８ｍｍ程度である。管理面２ｂの幅は１ｍｍ程度である。
【００３１】
次に上記のように構成された本実施の形態の作用について説明する。
初めに、素材４が手作業あるいは産業用ロボット等の投入手段により、ダイ３とポンチ１及びブランクホルダ２との間の所定の位置に投入される。素材投入時、ブランクホルダ２は上昇した状態にあり、ダイ３が下降し、ブランクホルダ２とダイ３で素材を挟持する。その後、さらにダイ３が下降し、その力によりブランクホルダ２が下降する。その際、ビード５、７によって素材４にしわ押さえ面２ａを基準にして凹部と凸部が交互に連続した形状が成形される。
【００３２】
次に、ポンチ１が前述の駆動装置によって上昇し製品部が成形される。その際、素材４は製品部である中央へ向かって引っ張り力を受け、素材４が製品部へ流入しようとする。
【００３３】
素材が流入するには、素材は初めに、しわ押さえ面２ａからビード面５ａ，５ｅへ流入する際、角部６ａ，６ｅにて曲げ・曲げ戻しを受ける。また、ビード面５ｄでは伸びを受ける。次にビード面５ｂ，５ｄ，５ｆへ流入する際、角部６ｂ，６ｋ，６ｍ，６ｆにて曲げ・曲げ戻しを受け、角部６ｉ，６ｊにて曲げを受ける。そしてビード面５ｄへ流入すると、ビード面５ｄの面方向に縮みを受ける。次にビード面５ｃ，５ｇへ流入する際、角部６ｃ，６ｌ，６ｎ，６ｇにて曲げ・曲げ戻しを受ける。また、ビード面５ｄでは伸びを受ける。そして最後にビード面５ｃ，５ｇから管理面２ｂへ流入する際、角部６ｄ，６ｈにて曲げ・曲げ戻しを受ける。また、ビード面５ｄでは縮みを受ける。
【００３４】
このとき、素材の流入抑制を満足するビード部分の幅について、波状ビードに比較して断面形状差で約３ｍｍ、幅方向の蛇行分で約２ｍｍ狭くできるため、全体として素材大きさを縦横約１０ｍｍずつ小さくでき、スクラップが約８％削減できる。一方、台形ストレートビードに比較して、断面形状差で約６ｍｍ、管理面の差で約４ｍｍ狭くできるため、全体として素材の大きさを縦横約２０ｍｍずつ小さくでき、スクラップが約１６％削減できる。
【００３５】
本実施の形態は以下に示す効果を有する。
（１）　プレス成形時の素材の流入を抑制するビード５、７はしわ押さえ面２ａを基準にして凹部５ｈと凸部５ｉが交互に連続して形成されているので、スポットビードを使用して素材の流入を抑制する場合と異なり、素材端末部又はポンチ側にしわが発生しにくい。従って、製品部にしわの影響が出る事が無く、高品質の製品を成形する事ができる。
【００３６】
（２）　素材を挟持するための面圧を利用した流入抑制でないため、台形ストレートビードを使用した場合とは異なり、縦壁の面合わせが不要である。従って、熟練の技能を要する型の作りこみ工程が不要となり、作業工数の削減ができる。
【００３７】
（３）　素材が流入するには、ビード面５ａ→５ｂ→５ｃ，５ａ→５ｄ→５ｃ，５ｅ→５ｄ→５ｇ，５ｅ→５ｆ→５ｇを通過する際に、角部６ａ〜６ｎにて曲げ・曲げ戻しを受ける。従って素材流入抑制効果が発生する。
【００３８】
（４）　素材が流入するには、ビード面５ｄで伸び・縮みを受ける。従って、素材に対する曲げ・曲げ戻しの抵抗に加えて、素材の伸び・縮みの抵抗により、素材流入抑制効果が増す。
【００３９】
（５）　波状ビードの成形が、しわ押さえ面と平行な方向に伸び・縮みが発生するのとは異なり、本発明のビードの成形は、しわ押さえ面と平行な方向ではなく、ビード面５ｄの面方向である。つまり、波状ビードの形成に比べて、素材を変形させる力が伝わりやすい。さらに、ビード長も短い。従って、波状ビードと同レベルの素材流入抑制効果を得るのに必要とされる成形力が低減でき、既存のプレス機に用いる場合でも、補助加圧器を別途プレス型に設置する必要が無く、設備コストを削減できる。
【００４０】
（６）　波状ビードの角部に比較して、角部６ａ〜６ｎの曲率半径が大きい。従って、波状ビードに比べて角部が磨耗しにくく、自動車のようにモデルライフが短い場合については、型の修正が不要となり、作業工数を削減できる。
【００４１】
（７）　波状ビード及び、ダブルビードと同レベルの素材流入抑制効果を得るのに必要な、ビード部分の面積が小さい。また台形ストレートビードよりも管理面の幅が狭くて済む。その結果、スクラップが削減でき、歩留まりが向上する。
【００４２】
（８）　ビードの、長手方向断面形状と短手方向の断面形状の、両方がほぼ台形形状をしている。従って、台形角部にて素材の曲げ・曲げ戻し及び、伸び・縮みによる抵抗が増し、素材流入効果が向上する。
【００４３】
実施の形態は前記に限らず、例えば次のように構成してもよい。
○　凹部５ｈ及び凸部５ｉの長手方向長さＬ１，Ｌ２を変更してもよい。長さを短くすれば、ビード面５ｄの数が増えるのでビード面５ｄにおける素材の伸び・縮みを受ける部分が増え、素材の流入の際の抵抗が増える。一方、長さを長くすれば、逆に素材の流入の際の抵抗が減る。従って、素材流入抑制効果を調整する事ができる。
【００４４】
○　凹部５ｈの深さＴ１及び凸部５ｉの高さＴ２を変更してもよい。凹部５ｈを深く、凸部５ｉを高くすれば、ビード面５ｄにおける素材の伸び・縮みが大きくなり、素材の流入の際の抵抗が増える。一方、凹部５ｈを浅く、凸部５ｉを低くすれば、素材の流入の際の抵抗が減る。従って素材流入抑制効果を調整する事ができる。
【００４５】
○　凹部５ｈの長手方向長さＬ１と凸部５ｉの長手方向長さＬ２は同じでなくてもよい。ビード５とビード７がお互いに対応した長さであればよい。
○　凹部５ｈの長手方向長さＬ１と凸部５ｉの長手方向長さＬ２は一定でなくてもよい。製品形状に応じて、素材流入抑制効果が強く必要な部分では短く、素材流入抑制効果が弱くてもよい部分では長くしてもよい。ビード５とビード７がお互いに対応した長さであればよい。
【００４６】
○　ビード５，７はプレス成形品のポンチ外形線又はブランクホルダ内形線と平行に延びるように形成されているものに限らず、幅方向に波状に蛇行するように形成してもよい。この場合、素材流入抑制効果がより向上する。
【００４７】
○　ポンチ１及びブランクホルダ２は素材４に対して上側に配置してもよい。このときダイ３はポンチ１及びブランクホルダ２の下側に配置される。
○　凹部５ｈ及び凸部５ｉの形状はビードの長手方向断面形状と短手方向断面形状の一方のみがほぼ台形形状でもよい。
【００４８】
○　しわ押さえ面２ａ，３ａは必ずしも水平に形成されるものに限らず、斜状に形成されてもよい。
○　凹部５ｈと凸部５ｉが交互に連続する形状のビード５は全部ではなく、部分的に形成されていてもよい。
【００４９】
○　ブランクホルダ２はポンチ１を囲む様に設けられていなくても、ポンチに平行に設けられていてもよい。
前記実施の形態から把握できる技術的思想（発明）について以下に記載する。
【００５０】
（１）　前記ビードは幅方向に波状に蛇行するように形成されている請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のプレス成形型。
【００５１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明では素材流入抑制効果を高めて、かつビード成形力を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態におけるプレス成形型の略断面図。
【図２】一実施の形態におけるブランクホルダの平面図。
【図３】（ａ）は実施の形態におけるブランクホルダのビードの部分斜視図、（ｂ）はビードの長手方向の部分断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図、（ｄ）は（ａ）のＣ−Ｃ線における端面図。
【図４】素材挟持時のビード短手方向の部分断面図。
【図５】台形ストレートビードを有するブランクホルダ及びダイを示す部分概略断面図。
【図６】波状ビードの部分概略図。
【図７】ダブルビードの部分概略図。
【図８】（ａ）はスポットビードの部分概略図、（ｂ）はスポットビードを使用した成形品の部分斜視図。
【符号の説明】
１…プレス成形型を構成するポンチ、２…プレス成形型を構成するブランクホルダ、２ａ，３ａ…しわ押さえ面、３…プレス成形型を構成するダイ、４…素材、５，７…ビード、５ｈ…凹部、５ｉ…凸部。

Claims

プレス成形時にポンチによって成形される素材の端部を挟持すると共に、前記ポンチに並設されるブランクホルダ及びダイのしわ押さえ面に、素材の流入を抑制するビードが形成されたプレス成形型において、前記ビードは、その長手方向に沿って前記しわ押さえ面を基準にして凹部と凸部が交互に連続する形状に形成されているプレス成形型。
前記しわ押さえ面に形成されたビードのうち、全部にその長手方向に沿って凹部と凸部が交互に連続する形状のビードが形成されている請求項１に記載のプレス成形型。
前記しわ押さえ面に形成されたビードのうち、部分的にその長手方向に沿って凹部と凸部が交互に連続する形状のビードが形成されている請求項１に記載のプレス成形型。
前記ビードは、プレス成形品のポンチ外形線又はブランクホルダ内形線と平行に延びるように形成されている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のプレス成形型。
前記各凹部及び凸部は、ビードの長手方向断面形状と短手方向断面形状の少なくとも一方がほぼ台形形状をしている請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のプレス成形型。