JP2004106024A

JP2004106024A - 金属板のプレス成形方法

Info

Publication number: JP2004106024A
Application number: JP2002273072A
Authority: JP
Inventors: Osami Ota; 太田　修身
Original assignee: OOTA KK; OTA KK
Current assignee: OOTA KK; OTA KK
Priority date: 2002-09-19
Filing date: 2002-09-19
Publication date: 2004-04-08

Abstract

【課題】ジュラルミン製などの高硬度金属板を精度良くプレス加工可能な金属板のプレス成形方法を提案すること。
【解決手段】プレス成形機１のプレス金型５、６を構成しているパンチ１３、ストリッパープレート１６、ダイプレート２４、ノックアウト２５にはヒーター３２、３１、３３、３４がそれぞれ埋設されている。ジュラルミン製の被加工材Ｗのプレス工程に先立って、ヒーター３１〜３３によりプレス金型を所定温度に加熱し、しかる後にプレス金型５、６の間に被加工材Ｗを挟み、当該被加工材Ｗを所定の加熱温度状態にする。この後に、可動側のプレス金型５を動作させて被加工材Ｗにプレス加工を施す。従来は不可能あるいは困難であったジュラルミン製の薄板のプレス成形を加工性良く行うことが可能である。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は金属板のプレス成形方法に関するものである。更に詳しくは、ジュラルミン、マグネシウム、チタンなどの高硬度の金属板をプレス成形するのに適した金属板のプレス成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カメラ、パソコンや携帯電話の外装パネル、あるいは家電製品の外装部品としては、アルミニウム製のものが用いられている。アルミニウム製の外装パネルや外装部品は、一般に、アルミニウム板をプレス加工することにより製造されている。肉厚がそれほど薄くない場合には、溶融金属あるいは金属粉末を成形型内に射出して成形する金属射出成形法により製造される場合もあるが、射出成形法は特に肉厚の薄い場合には加工性が低く、また、製造コストがプレス加工よりも割高である。
【０００３】
ここで、アルミニウム板は軽量で加工性に優れているという利点があるものの、強度や剛性が不足する場合があり、また表面に傷が付きやすいという問題点がある。そこで、ジュラルミン、マグネシウム、チタンなどの高硬度の金属板をプレス加工して外装パネルや外装部品を製造することが考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの高硬度の金属板はプレス加工による加工性に乏しいので目標とする寸法および形状のプレス加工品を得ることが困難である。
【０００５】
本発明の課題は、この点に鑑みて、ジュラルミンなどの高硬度の金属板をプレス加工して精度良く肉厚の薄いプレス加工品を製造することのできる金属板のプレス成形方法を提案することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の金属板のプレス成形方法は、
加工対象の金属板を加熱して所定の温度状態に保持する金属板加熱工程と、
プレス金型により、加熱状態の前記金属板をプレスするプレス工程と、
を含むことを特徴としている。
【０００７】
また、本発明の金属板のプレス成形方法は、
前記プレス金型を加熱して所定の温度状態に保持するプレス金型加熱工程を含み、前記プレス工程では、加熱状態の前記プレス金型により、加熱状態の前記金属板をプレスすることを特徴としている。
【０００８】
ここで、一般的には、前記プレス金型および前記金属板をほぼ同一温度に加熱すればよい。
【０００９】
また、前記プレス金型加熱工程では、前記プレス金型のダイプレート、ストリッパープレート、パンチおよびノックアウトを加熱すればよい。
【００１０】
この場合、前記ダイプレート、前記ストリッパープレート、前記パンチおよび前記ノックアウトにヒーターを埋設しておき、ヒーターによりこれらの各部分を加熱することができる。
【００１１】
また、この場合には、前記金属板加熱工程において、前記金属板を、加熱状態の前記ダイプレートと前記ストリッパープレートおよびパンチとの間に挟み込んだ状態で所定期間保持すれば、別個の熱源を用いることなく、当該金属板を所定温度に加熱することができる。
【００１２】
さらに、本発明の金属板のプレス成形方法における前記プレス工程では、下死点まで移動させたパンチを当該下死点に所定時間だけ保持することが望ましい。このようにすれば、目標とする寸法および形状となるように精度良く金属板をプレス成形することができる。
【００１３】
本発明の金属板のプレス成形方法を用いてプレス成形を行うのに適した金属素材としては、ジュラルミン、マグネシウムおよびチタンがある。特に、ジュラルミンは、マグネシウムやチタンに比べて、加工性に優れ、入手が容易であり、購入コストも安いという利点がある。
【００１４】
ジュラルミン、マグネシウムおよびチタンをプレス加工する場合には、前記プレス金型の加熱温度を、１００℃から３５０℃までの範囲内の値にすることが望ましい。また、前記金属板の加熱温度も、１００℃から３５０℃までの範囲内の値にすることが望ましい。
【００１５】
本発明の金属板のプレス成形方法においては、プレス加工に先立って、プレス金型および加工対象の金属板を所定の温度に加熱するようにしている。本発明者等の実験によれば、加熱状態でプレス加工を行うと、従来においては加工性に乏しいので実用化が困難であったジュラルミン、マグネシウムやチタンなどの高硬度の金属板を精度良くプレス成形できることが確認された。特に、１００℃から３５０℃の範囲内の加熱状態を形成すると、極めて加工性良く、これらの金属板をプレス成形できることが確認された。
【００１６】
従って、本発明の方法を用いれば、軽量で、強度および剛性が高く、表面に傷の付きにくいカメラ、パソコン、携帯電話などの肉厚の薄い外装パネルを、加工性良く、しかも廉価に製造することが可能になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明の方法により金属板のプレス成形を行うプレス成形機の実施例を説明する。
【００１８】
（全体構成）
図１はジュラルミン製の薄板をプレス成形するのに適したプレス成形機を示す概略構成図である。プレス成形機１の基本的な構成は一般に使用されているプレス成形機と同一であり、固定側のボルスタ２と可動側の昇降スライダ３と、これらの間に組みつけられたプレス金型アセンブリ４から構成されている。
【００１９】
プレス金型アセンブリ４は、昇降スライダ３の側に取り付けられている可動側プレス金型５とボルスタ２の側に支持されている固定側プレス金型６から構成されている。可動側プレス金型５は、昇降スライダ３に固定されたダイセット１１と、このダイセット１１に取り付けられているバッキングプレート１２と、このバッキングプレート１２によって支持されているパンチ１３と、断熱材１４を介してバッキングプレート１２に支持されているパンチプレート１５と、ストリッパープレート１６とを備えている。
【００２０】
固定側プレス金型６は、ボルスタ２の表面に支持されているダイセット２１と、このダイセット２１の表面に支持されているバッキングプレート２２と、断熱材２３を介してバッキングプレート２２によって支持されているダイプレート２４と、ノックアウト２５とを備えている。可動側のパンチ１３と、固定側のダイプレート２４およびノックアウト２５とによって、プレス成形形状が規定される。
【００２１】
ここで、可動側のストリッパープレート１６およびパンチ１３には、それぞれヒーター３１、３２が埋設されており、これらの部分を加熱可能となっている。同様に、固定側のダイプレート２４およびノックアウト２５にもヒーター３３および３４がそれぞれ埋設されており、これらの部分を加熱可能となっている。また、例えば、固定側のダイプレート２４には温度センサ（図示せず）が取り付けられており、当該ダイプレート２４の温度を検出可能となっている。
【００２２】
この構成のプレス成形機１の駆動制御はマイクロコンピュータを中心に構成された制御部４０により行われている。制御部４０は操作盤（図示せず）などからの入力に基づきコントローラ４１を介して各ヒーター３１〜３４を駆動すると共に、油圧回路４２を介して、可動側のプレス金型５を駆動する。
【００２３】
（プレス成形動作）
次に、図２ないし図５を参照して本例のプレス成形機１によるプレス成形動作を説明する。
【００２４】
まず、図２に示すように、ジュラルミン製のプレス成形品に対応するように固定側および可動側のプレス金型５、６をセットアップした後に、ヒーター３１〜３４をオンにして、ダイプレート２４、ストリッパープレート１６、パンチ１３およびノックアウト２５を加熱する（プレス金型加熱工程）。本例では、不図示の温度センサ出力に基づき、プレス金型温度が１００℃から３５０℃の範囲内の値となるように制御している。プレス金型の加熱温度は、プレス成形品の形状、厚さなどに応じて、上記の温度範囲内において適切な値に設定すればよい。また、プレス金型５、６の加熱状態はプレス動作が終了するまで保持される。
【００２５】
次に、被加工材であるジュラルミン製の薄板の表面に潤滑剤を塗布した後に、当該被加工材Ｗ（金属板）を固定側のプレス金型６の上にセットする。
【００２６】
この後は、図３に示すように、可動側のプレス金型５を下降させて、ダイプレート２４と、ストリッパープレート１６の間に被加工材Ｗを挟み込み、パンチ１３を被加工材Ｗの表面に押し当てた状態を形成する。このように固定側および可動側のプレス金型５、６の間に被加工材Ｗを挟んだ状態を一定期間保持する。プレス金型５、６は上記のようにヒーター３１ないし３３によって所定の加熱状態に保持されているので、かかる加熱状態にあるプレス金型５、６によって被加工材Ｗを保持することにより、被加工材Ｗもプレス金型５、６と実質的に同一の温度まで加熱される（金属板加熱工程）。なお、本例では被加工材Ｗの加熱を時間で管理しているが、被加工材Ｗの温度を検出して被加工材Ｗが所定の加熱温度状態になったことを検出してもよい。
【００２７】
被加工材Ｗが所定の加熱状態になった後は、図４に示すように、可動側のプレス金型５を動作させて、当該被加工材Ｗをプレスする（金属板プレス工程）。プレス加工速度は、プレス製品の形状・寸法に応じて適切なものにする。パンチ１３を下死点まで下降させた後は、パンチ１３を当該下死点で一定時間保持する。
【００２８】
最後に、図５に示すように、可動側のプレス金型５を上昇させて型を開き、ノックアウト２５によってプレス成形品Ｗ１を取り出す（プレス製品の取り出し工程）。
【００２９】
このように、本例のプレス成形方法では、ジュラルミン製の薄い金属板Ｗをプレスに先立って加熱し、加熱状態でプレスを行うようにしている。本発明者等の実験によれば、従来においては不可能であったジュラルミン製の金属板のプレス成形を精度良く行うことができることが確認された。
【００３０】
すなわち、従来のプレス方法では、ジュラルミン製の板を曲げ加工する場合には、曲げ加工部分の内側半径が板厚の約２．５倍以上ないと割れてしまう。また、絞り成形を行うためには、より大きな曲率半径の曲面でないと成形できない。これに対して本例の方法によれば、アルミ成形品とほぼ同様に成形が可能になる。
【００３１】
（その他の実施の形態）
本発明のプレス成形方法は、ジュラルミン製の金属板に限らず、それ以外の高硬度金属に対しても適用できる。例えば、マグネシウム製の薄い金属板やチタン製の薄い金属板のプレス成形にも適用できる。本発明者等の実験によれば、マグネシウム製およびチタン製の薄い金属板のプレス成形も、精度良く行い得ることが確認された。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の金属板のプレス成形方法においては、プレスに先立って金属板を所定の温度まで加熱し、加熱状態にある金属板にプレス加工を施すようにしている。
【００３３】
本発明によれば、従来においては加工性の点でプレス加工が困難あるいは不可能であった高硬度金属板、特に、ジュラルミン、マグネシウムやチタン製の金属板に対するプレス加工を精度良く行うことが始めて可能になった。
【００３４】
従って、本発明の方法を採用すれば、アルミニウム製の薄板をプレス加工して製造されていたカメラ、パソコンや携帯電話の外装パネル、あるいは家電製品の外装部品を、強度および剛性が高く、表面に傷が付きにくい金属板をプレス加工することにより製造可能になるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施するのに適したプレス成形機の一例を示す全体構成図である。
【図２】図１のプレス成形機におけるプレス金型加熱工程を示す説明図である。
【図３】図１のプレス成形機における金属板加熱工程を示す説明図である。
【図４】
図１のプレス成形機におけるプレス工程を示す説明図である。
【図５】図１のプレス成形機におけるプレス製品の取り出し工程を示す説明図である。
【符号の説明】
１　　プレス成形機
２　　ボルスタ
３　　昇降スライダ
４　　プレス金型アセンブリ
５　　可動側のプレス金型
６　　固定側のプレス金型
１１　ダイセット
１２　バッキングプレート
１３　パンチ
１４　断熱材
１５　パンチプレート
１６　ストリッパープレート
２１　ダイプレート
２２　バッキングプレート
２３　断熱材
２４　ダイプレート
２５　ノックアウト
３１、３２、３３、３４　ヒーター
４０　制御部
４１　コントローラ
４２　油圧回路
Ｗ　　被加工材（金属板）
Ｗ１　プレス製品

Claims

加工対象の金属板を加熱して所定の温度状態に保持する金属板加熱工程と、
プレス金型により、加熱状態の前記金属板をプレスするプレス工程と、
を含むことを特徴とする金属板のプレス成形方法。
請求項１において、
前記プレス金型を加熱して所定の温度状態に保持するプレス金型加熱工程を含み、
前記プレス工程では、加熱状態の前記プレス金型により、加熱状態の前記金属板をプレスすることを特徴とする金属板のプレス成形方法。
請求項２において、
前記プレス金型および前記金属板はほぼ同一温度に加熱されることを特徴とする金属板のプレス成形方法。
請求項２または３において、
前記プレス金型加熱工程では、前記プレス金型のダイプレート、ストリッパープレート、パンチ、およびノックアウトを加熱することを特徴とする金属板のプレス成形方法。
請求項４において、
前記プレス金型加熱工程では、前記ダイプレート、前記ストリッパープレート、前記パンチおよび前記ノックアウトのそれぞれに埋設されているヒーターにより、これらを加熱することを特徴とする金属板のプレス成形方法。
請求項４または５において、
前記金属板加熱工程では、前記金属板を、加熱状態の前記ダイプレートと前記ストリッパープレートおよびパンチとの間に挟み込んだ状態で所定期間保持することにより、当該金属板を所定温度に加熱することを特徴とする金属板のプレス成形方法。
請求項４、５または６において、
前記プレス工程では、下死点まで移動させたパンチを当該下死点に所定時間だけ保持することを特徴とする金属板のプレス成形方法。
請求項１ないし７のうちのいずれかの項において、
前記金属板は、ジュラルミン、マグネシウムあるいはチタン製の金属板であることを特徴とする金属板のプレス成形方法。
請求項８において、
前記金属板の加熱温度は、１００℃から３５０℃までの範囲内の値であることを特徴とする金属板のプレス成形方法。