JP2004237347A - プレス成形方法及びプレス成形装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】一つのプレス成形金型において、ステップの高さや、予備成形から仕上成形に推移するタイミング等のプレス成形条件を容易に調節することが可能なプレス成形方法を提供する。
【解決手段】上側ブランクホルダー４の上方に配置された上側エンドブロック１２の高さと下側ブランクホルダー５の下方に配置された下側エンドブロック１３の高さとをそれぞれ変化させることにより、ステップの高さを調節する。また、上側ブランクホルダー４を下方に押圧する力及び／又は下側ブランクホルダー５を上方に押圧する力を変化させることにより、予備成形から仕上成形に推移する接触タイミングを調節する。
【選択図】 図１
【解決手段】上側ブランクホルダー４の上方に配置された上側エンドブロック１２の高さと下側ブランクホルダー５の下方に配置された下側エンドブロック１３の高さとをそれぞれ変化させることにより、ステップの高さを調節する。また、上側ブランクホルダー４を下方に押圧する力及び／又は下側ブランクホルダー５を上方に押圧する力を変化させることにより、予備成形から仕上成形に推移する接触タイミングを調節する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレス成形途中にブランクの周縁部にステップを形成し、該ステップの近傍を挟持することによりブランクに加えられる張力を増大させるプレス成形方法に関する。また、上型と下型と上下動可能な上下一対のブランクホルダーとを備えたプレス成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車体の軽量化をするためやその剛性を高めるために、自動車の部材に成形されるブランクとして高張力鋼板が多用されるようになってきている。高張力鋼板はプレス成形によって様々な形状に成形されるが、一般の鋼板と比較して賦形性が悪く、得られる製品の寸法精度が低下する等の問題が生じていた。
【０００３】
例えば、高張力鋼板を図１３に示すようないわゆるハット型部材２４にプレス成形すると、得られる成形品の形状２０は、図１４に示すように、スプリングバックや反りにより所望の形状２１よりも開いた形状となりやすい。このスプリングバックや反りは、ブランクが曲げられる際にその板厚方向で生じる残留応力の差に起因して生じる。このため、プレス成形工程において、ブランクに加えられる張力を段階的に増加させてゆき、板厚方向の残留応力を均一化させることが行われている。
【０００４】
張力を段階的に増加させる理由は、予備成形においては、プレス成形装置の成形部（上型と下型とに挟まれた空間）に所望の製品形状に成形するのに必要な量のブランクが流入し終えておらず、この状態で大きな張力を加えると、ブランクに割れが生じるおそれがあるためである。予備成形においては、ブランクの成形部への流入をある程度許容し、ブランクに加える張力を比較的小さくする必要があるのに対し、仕上成形においては、ブランクの成形部への流入を制限し、ブランクに大きな張力を加える必要がある。
【０００５】
ここで、予備成形とは、プレス成形工程においてブランクを所望の製品形状の概形に近づける工程を指し、より具体的には、ブランクが上型又は下型のいずれか一方の型のみに接触している状態で成形される工程を指す。これに対し、仕上成形とは、ブランクが双方の型に接触している状態で成形される工程を指す。
【０００６】
ブランクに加えられる張力を段階的に増加させるプレス成形方法として、図１５に示すような、ブランク６の周縁部にステップ２３を形成しながら仕上成形を行うプレス成形方法が知られている。このプレス成形方法では、上型２７が下降するにつれてステップ２３は高くなり、ブランク６は成形部に流入しにくくなる。ブランク６に加えられる張力は、上型２７と下型２８とで型締めされる際に最大となる。
【０００７】
また、特開２００１−４７１４２号公報（特許文献１）には、上型と下型とブランクホルダーからなり、上型の下降途中において、ブランクにビード加工をなすビード体と、ビード体に当接可能な押上部材とを下型に配設したことを特徴とするプレス絞り加工用金型装置が記載されている。また、押上部材とビード体との当接時期を調節可能な位置調節機構を配設することについても記載されている。これにより、ドロー絞り加工及びビード絞り加工の二回にわたる絞り加工を連続的に行うことができることや、絞り加工すべき形状等に応じた深さのビード部を形成することができる旨が記載されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−４７１４２号公報
（特許請求の範囲、発明の効果）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
寸法精度の高いプレス成形品を得るためには、ステップの高さやその形成時期、又は予備成形から仕上成形へと推移するタイミング等のプレス成形条件を最適なものに設定する必要があり、これは製品の形状やブランクの材質によって異なるのが一般的である。このため、銘柄切替えのとき等には、その都度、プレス成形条件を設定する必要がある。
【００１０】
しかし、従来のステップを形成しながら仕上成形を行うプレス成形方法においては、ステップの高さは金型の形状によって一義的に決定され、ステップの高さをプレス成形時に調整することはできなかった。最適なステップの高さは、成形される製品の形状やブランクの材質が変わることによって変更するものであり、特に高張力鋼板を使用する場合には、良好な成形品が得られる成形マージンは狭くなっていた。そのため、仮にステップの高さが不適当であった場合には、金型を作製し直さなければならない場合もあった。
【００１１】
また、特許文献１記載のプレス絞り加工方法においては、形成されるビードの高さが調節可能なだけである。また、その形状から、ビードを形成する方法はステップを形成する方法よりも大きい寸法のブランクが要求されて原料費や廃棄物量が増大する傾向がある。
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、一つのプレス成形金型を用いて、ステップの高さやその形成時期、又は予備成形から仕上成形へと推移するタイミング等のプレス成形条件を調節することにより、条件設定試験又は量産を、効率的かつ高い寸法精度で行うことができるプレス成形装置を提供するものである。また、そのプレス成形装置に好適なプレス成形方法を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、上型と下型と上下動可能な上下一対のブランクホルダーとを備えたプレス成形装置を用いて、成形途中にブランクの周縁部にステップを形成し、該ステップの近傍を挟持することによりブランクに加えられる張力を増大させるプレス成形方法において、上側ブランクホルダーの上方に配置された上側エンドブロックの高さと下側ブランクホルダーの下方に配置された下側エンドブロックの高さとをそれぞれ変化させることにより、前記ステップの高さを調節するプレス成形方法により解決される。
【００１４】
前記ステップの高さは大きければ大きいほど、その近傍で強く挟持され、ブランクの成形部への流入は制限される。一方、ステップの高さは小さければ小さいほど、その近傍での挟持は弱いものとなり、ブランクの成形部への流入は許容される。このため、ステップの高さは、ブランクに加えられる張力の大きさと密接な相関関係を有する。本発明のプレス成形方法においては、このステップの高さ調節を、各エンドブロックの高さをそれぞれ設定するという簡単でありながら精度の高い方法で行うため、ブランクに加えられる張力の大きさを簡単かつ精度良くコントロールすることが可能となる。ステップの高さは、所望の製品形状やブランクの材質を考慮した上で設定されるため、その設定範囲は特に限定されるものではないが、例えば、高張力鋼板を普通自動車のピラーに成形する場合には、通常１〜２０ｍｍの範囲で設定される。
【００１５】
このとき、上側ブランクホルダーを下方に押圧する力及び／又は下側ブランクホルダーを上方に押圧する力を変化させることにより、ブランクが一方の型のみに接触している状態から双方の型に接触している状態へと推移する接触タイミングを調節することが好ましい。これにより、ステップの高さだけでなく、ステップの形成時期や予備成形から仕上成形へと推移するタイミングも調節することが可能となる。このため、多様なプレス成形条件を設定することが可能となり、プレス成形できる製品形状やブランクの材質の幅を広げることが可能となる。
【００１６】
上記プレス成形方法は、プレス成形されるブランクが、４００ＭＰａ以上の引張強さを有する鋼板である場合に好適に使用される。より好適には、５００ＭＰａ以上の引張強さを有する鋼板であることが好ましく、さらに好適には、６００ＭＰａ以上の引張強さを有する鋼板であることが好ましい。また、その板厚が０．５〜２．５ｍｍであることが好ましく、より好適には０．８〜１．６ｍｍであることが好ましい。
【００１７】
上記プレス成形方法によって、最適なステップの高さ及び／又は接触タイミングを求めてから各エンドブロックの高さ及び／又は各ブランクホルダーを押圧する力を設定し、同一形状の製品を繰返しプレス成形することも好ましい。これにより、量産前の条件設定試験を効率的に行うことが可能となり、寸法精度の高い製品を低コストで供給することが可能となる。
【００１８】
また、上記課題は、上型と下型と上下動可能な上下一対のブランクホルダーとを備えたプレス成形装置において、上側ブランクホルダーの上方に上側エンドブロックが配置され、下側ブランクホルダーの下方に下側エンドブロックが配置され、上側エンドブロックと下側エンドブロックはいずれも高さ調節が可能であることを特徴とするプレス成形装置によって解決される。
【００１９】
このとき、上側エンドブロックと下側エンドブロックはいずれも高さ方向に分割可能な構造を有し、分割して得られる各パーツは各エンドブロック間で互換使用することが可能であることが好ましい。これにより、各エンドブロックを、簡素で壊れにくい構成でありながら、その高さを簡単かつ精度良く設定できるものとすることが可能となる。このとき、各エンドブロックの高さの和は常に一定に保たれていないと、型締めの際にプレス成形装置が破損するおそれがある。しかし、各エンドブロックの各パーツが互換性を有することで、下側エンドブロックから取り除いたパーツを上側エンドブロックに取り付けることが可能である。このため、特に注意しなくとも、各エンドブロックの高さの和を一定に保つことが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を使用して、本発明のプレス成形方法とプレス成形装置をより具体的に説明する。図１は、第１のプレス成形条件下でのプレス成形工程において、プレス成形前の状態を示した断面図である。図２は、第１のプレス成形条件下でのプレス成形工程において、予備成形を開始した状態を示した断面図である。図３は、第１のプレス成形条件下でのプレス成形工程において、上型ホルダーの下面が上側エンドブロックの上面と当接した瞬間の状態を示した断面図である。図４は、第１のプレス成形条件下でのプレス成形工程において、仕上成形を開始した状態を示した断面図である。図５は、第１のプレス成形条件下でのプレス成形工程において、型締めした瞬間の状態を示した断面図である。また、図６は、第２のプレス成形条件下でのプレス成形工程において、プレス成形前の状態を示した断面図である。図７は、第２のプレス成形条件下でのプレス成形工程において、予備成形を開始した状態を示した断面図である。図８は、第２のプレス成形条件下でのプレス成形工程において、上型ホルダーの下面が上側エンドブロックの上面と当接した瞬間の状態を示した断面図である。図９は、第２のプレス成形条件下でのプレス成形工程において、仕上成形を開始した状態を示した断面図である。図１０は、第２のプレス成形条件下でのプレス成形工程において、型締めした瞬間の状態を示した断面図である。また、図１１は、エンドブロックをエンドブロック本体とスペーサーとに分解した状態を示した斜視図である。図１２は、エンドブロックが所定の位置に取り付けられた状態を示した断面図である。図１６は、第２のプレス成形条件下でのプレス成形工程において、バッキングプレートを取り付けた場合の、プレス成形前の状態を示した断面図である。
【００２１】
プレス成形装置１は、図１に示すように、上型パンチ２、下型ダイ３、上側ブランクホルダー４、下側ブランクホルダー５のほか、各部により構成されている。成形されるブランク６は、その周縁部を上側ブランクホルダー４と下側ブランクホルダー５とで挟持されている。
【００２２】
以下、プレス成形装置１の各部の構造や動作等について説明する。上型ホルダー７は、図示省略の油圧シリンダー等から力を受けて昇降する構造となっている。上型パンチ２は、上型ホルダー７の下面に固定されており、上型ホルダー７と一体となって昇降する。上型ホルダー７のストローク動作のサイクルタイムは通常２〜２０秒間の範囲で設定される。
【００２３】
下型ホルダー８は、図示省略のボルスター（基台）の上に固定されており、プレス成形工程においてもその位置を変えることはない。下型ダイ３は、下型ホルダー８の上面に固定されている。本実施態様においては、上型がパンチで下型がダイとなっているが、この構成に限定されるものではなく、逆の構成であってもよい。
【００２４】
上側ブランクホルダー４は、ガススプリング９から下向きの力を受けており、下側ブランクホルダー５は、クッションピン１０から上向きの力を受けている。プレス成形前において、各ブランクホルダーは釣り合いの位置で静止している。また、上側ブランクホルダー４はブランク６の周縁部を全て把持しており、図に示された左右の断面は一体的に連続した構造であり、その動作は一致する。下側ブランクホルダー５も同様である。本実施態様においては、上型ホルダー７にガススプリング９が備えられ、下型ホルダー８にクッションピン１０が備えられた構成となっているが、この構成に限定されるものではなく、油圧シリンダー等であってもよい。
【００２５】
上型パンチ２における側面と下面の境界、下型ダイ３における側面と上面の境界、上側ブランクホルダー４における成形部側の側面と下面の境界、下側ブランクホルダー５における成形部側の側面と上面の境界は、いずれもＲ面取り加工が施されていることが好ましい。これにより、ステップ１８（図５）とステップ１９（図１０）のようにいずれの向きにステップを形成する場合においても、ブランク６を破損させることなくプレス成形することが可能となる。Ｒ面取り加工の半径は、通常、ブランク６の板厚の１〜３倍に設定される。また、各型と各ブランクホルダーとのクリアランスは、ブランク６の板厚と等しいことが好ましい。このクリアランスが広すぎると成形部のブランク６に必要な張力を加えることができなくなるおそれがあり、このクリアランスが狭すぎるとブランク６を破損させるおそれがある。
【００２６】
ガススプリング９は、その内部に封入されるガスの圧力を変化させることによって、上側ブランクホルダー４を押圧する力を調節することが可能な構造を有している。また、ガススプリング９の下面、あるいは上側ブランクホルダー４の上面は、バッキングプレート等の延長部材を取り付けることが可能な構造となっている。これにより、エンドブロックの高さを変化させても、型締め時における上側ブランクホルダー４の下方への押圧力を一定に保つことができる。
【００２７】
クッションピン１０は、設置本数や流入するガスの圧力を変化させることによって、下側ブランクホルダー５を押圧する力を調節することが可能な構造を有している。また、クッションピン１０の上面、あるいは下側ブランクホルダー５の下面は、プレッシャーピン１１を取り付けることが可能な構造となっている。このため、クッションピン１０による下側ブランクホルダー５への押圧力や、プレス成形前における下側ブランクホルダー５の待機位置は、プレッシャーピン１０の高さを選択することで調節可能である。
【００２８】
上側ブランクホルダー４の上方には、上側エンドブロック１２が配置されている。上側エンドブロック１２は、上型ホルダー７の下面に取り付けてもよいが、取付けが下側からの作業となり困難であるため、上側ブランクホルダー４の上面に取り付けるのが好ましい。
【００２９】
下側ブランクホルダー５の下方には、下側エンドブロック１３が配置されている。下側エンドブロック１３は、上側エンドブロック１２と同様の理由で、下型ホルダー３の上面に取り付けるのが好ましい。下側エンドブロック１３は、下側ブランクホルダー５の下死点を定めるもので、下側エンドブロック１３の上面が下側ブランクホルダー５の下面と当接した後は、各ブランクホルダーはそれ以上下降することができない仕組みとなっている。
【００３０】
エンドブロックは、図１１に示すように、エンドブロック本体１４とスペーサー１５の各パーツに分割可能な構造を有している。エンドブロック本体１４は、エンドブロックの高さを大まかに定めるものであり、スペーサー１５はその高さを微調整するものである。各パーツの形状は、円柱や円板に限られず、角柱形状や角板形状のものであってもよい。
【００３１】
これらの各パーツには、ボルト１６を通すための孔が設けられており、図１２に示すように、ボルト１６のフランジ部と取付面１７の間でエンドブロックが挟着される構造であることが好ましい。エンドブロック本体１４に設けられた孔の一端は広くなっており、ボルト１６のフランジ部が陥入できる構造となっている。これにより、各パーツの取付けや取外しを簡単なものとし、エンドブロックの高さを容易に調節できる。
【００３２】
本実施態様において、スペーサー１５は、厚さが５ｍｍと１ｍｍのものを各１枚と、厚さが２ｍｍのものを２枚使用している。このため、３種のスペーサー１５で、０〜１０ｍｍの範囲を１ｍｍ毎に設定することができる。エンドブロック本体１４は、高さが２０ｍｍのものと３０ｍｍのものとを使用している。
【００３３】
各エンドブロックの高さは、各エンドブロック間で、エンドブロック本体１４やスペーサー１５を交換することにより設定される。これにより、特に意識せずとも、各エンドブロックの高さの和を一定に保つことができる。各エンドブロックの高さの和が所定の高さよりも低ければ、型締めまで上型パンチ２が下降できなくなるか、又は、各ブランクホルダーが型締め後も慣性により下降を続けてしまい、製品の周縁部に撓みを生じてしまうおそれがある。一方、各エンドブロックの高さの和が、所定の高さよりも高ければ、各ブランクホルダーに圧力が不当にかかり、プレス成形装置１が破損するおそれがある。本実施態様では、その和は６０ｍｍで一定であるが、プレス成形装置の消耗等により、新たにスペーサーを追加する場合もある。
【００３４】
以下、本発明を説明するために、代表的な２通りのプレス成形条件下でのプレス成形工程を説明する。第１のプレス条件は、下側ブランクホルダーへの押圧力が支配的となるよう設定され、上側エンドブロックの高さは２０ｍｍに、下側エンドブロックの高さは４０ｍｍに設定されている。第２のプレス成形条件は、下側ブランクホルダーへの押圧力が支配的となるよう設定され、上側エンドブロックの高さは４０ｍｍに、下側エンドブロックの高さは２０ｍｍに設定されている。
【００３５】
ここで、下側ブランクホルダーへの押圧力が支配的とは、上型ホルダーの下降に伴い、上型ホルダー下面と上側エンドブロック上面との間隔（Ｌ１）と、下側エンドブロック上面と下側ブランクホルダー下面との間隔（Ｌ２）とが共に減少する場合において、Ｌ１の減少量がＬ２の減少量よりも大きいことをいう。逆に、Ｌ１の減少量がＬ２の減少量よりも小さいことを、上側ブランクホルダーへの押圧力が支配的という。以下においては、簡単のために、Ｌ１又はＬ２のいずれか減少量が小さい方を無視して説明している。上側ブランホルダーへの押圧力と下側ブランクホルダーへの押圧力のいずれが支配的になるか、又はその程度は、ガススプリングの圧力や、クッションピンの圧力、本数又はストローク等を変化させることにより調節される。
【００３６】
まず、第１のプレス成形条件下でのプレス成形工程について説明する。図１は、プレス成形前の状態を示したものである。プレス成形装置１を駆動し、上型ホルダー７が下降を始めてしばらくすると、図２に示すように、上型パンチ２がブランク６の上面と接し、予備成形が開始される。
【００３７】
さらに上型ホルダー７が下降を続けると、図３に示すように、上型ホルダー７の下面が上側エンドブロック１２の上面と当接する。このため、各ブランクホルダーは、上型ホルダー７と一体となって下降を始める。このとき、上型パンチ２と下側ブランクホルダー５の境界部には、ステップ１８が既に形成されており、ブランク６のステップ１８より外側の部分は、図２の状態と比較して成形部に流入しにくくなっている。このため、より高い張力を加えた状態でブランク６を成形することが可能となる。
【００３８】
所望の製品形状やブランク６の材質によっては、ステップ１８の形成時期を遅くしたい場合も考えられる。この場合は、下側ブランクホルダー５への押圧力を弱めるか、上側ブランクホルダー４への押圧力を強めればよい。また、プレッシャーピン１１を低くしてもよい。その逆の設定にすれば、ステップの形成時期を早めることができる。
【００３９】
さらに上型ホルダー７が下降を続けると、図４に示すように、ブランク６の下面が下型ダイ３と接し、仕上成形が開始される。このとき、ブランク６は下型ダイ３からも押圧力を受けながら成形されて、より複雑な形状に曲げられるため、成形部のブランク６にかかる張力はさらに増加していく。この張力は、型締めの瞬間に最大となる。
【００４０】
図５は、下側ブランクホルダー５の下面が下側エンドブロック１３の上面と当接して型締めされた瞬間の状態を示したものである。以上で、第１のプレス成形条件下でのプレス成形工程は完了する。このプレス成形条件は、ブランクに加える張力を徐々に大きくしたい場合に適している。
【００４１】
次に、第２のプレス成形条件下でのプレス成形工程について説明する。図６は、プレス成形前の状態を示したものである。プレス成形装置１を駆動し、上型ホルダー７が下降すると、図７に示すように、上型パンチ２がブランク６の上面と接し、予備成形が開始される。
【００４２】
さらに上型ホルダー７が下降を続けると、図８に示すように、上型ホルダー７の下面が上側エンドブロック１２の上面と当接する。このため、各ブランクホルダーは、上型ホルダー７と一体となって下降を始める。このとき、ステップはまだ形成されておらず、第１のプレス成形条件の場合とは異なっている。
【００４３】
引き続き上型ホルダー７が下降を続けると、図９に示すように、ブランク６の下面が下型ダイ３と接し、仕上成形が開始される。その後しばらくすると、上側ブランクホルダー４と下型ダイ３の境界部にステップ１９（図１０）が形成され始める。ステップ１９の形成時期を変化させたい場合は、第１のプレス成形条件下の場合と同様に、各ブランクホルダーへの押圧力やプレッシャーピン１１の高さを調節すればよい。このステップ１９は、絞り成形される方向（本実施態様においては下向き）から折り返される向きに形成されるから、型締め時にブランク６にかかる張力を増大させるのに効果的である。
【００４４】
図１０は、下側ブランクホルダー５の下面が下側エンドブロック１３の上面と当接した瞬間の状態を示したものである。このときのガススプリング９のピストン２５のストロークは、第１のプレス成形条件下における型締めの状態（図５）と比較して、第１のプレス成形条件における下側エンドブロック１３の高さ（４０ｍｍ）と、第２のプレス成形条件における下側エンドブロック１３の高さ（２０ｍｍ）との差だけ（２０ｍｍ）長くなっている。このため、第２のプレス成形条件下における型締め時のガススプリング９による上側ブランクホルダー４への押圧力が、第１のプレス成形条件下におけるそれよりも小さくなっており、各ブランクホルダーがブランク６を挟持する力も小さくなっている。
【００４５】
各ブランクホルダーがブランク６を挟持する力は、ステップの高さと同様、得られるプレス成形品の寸法精度に影響を与えるものであるため、この挟持する力を常に一定にしておかないと、条件設定試験において、得られる製品の寸法精度が、どのパラメータに影響されているのか把握できなくなるおそれがある。また、量産時においても、プレス成形装置１の微調整が困難なものとなるおそれがある。このため、あるプレス成形条件から下側エンドブロック１３の高さを低く設定変更する場合は、図１６に示すように、ガススプリング９の下面と上側ブランクホルダー４の上面との間に、設定変更前後における下側エンドブロック１３の高さの差と同じ高さのバッキングプレート２６を配置することが好ましい。これにより、各エンドブロックの高さを変更した場合においても、各ブランクホルダーがブランク６を挟持する力を常に一定に保つことが可能となる。バッキングプレート２６は、図１１に示すエンドブロックと同様の構造を有しているが、高さが低く設定される場合は、スペーサーのみで構成される場合もある。
【００４６】
以上で、第２のプレス成形条件下でのプレス成形工程は完了する。このプレス成形工程は、型締めに近い時期に集中して大きな張力をブランクに加えたい場合に適している。
【００４７】
このようにして得られるプレス成形品の周縁部にはステップが形成されている。このステップ周辺は、製品として不要な部分であるために切り捨てられるのが一般的であるが、この部分が広すぎると歩留りが悪くなるために好ましくない。しかし、プレス成形装置１は、各エンドブロックの高さや各ブランクホルダーへの押圧力を容易に変化させることが可能であるため、量産前に条件設定試験を実施して、ブランク寸法を最適化することが可能である。
【００４８】
本発明のプレス成形方法は、成形予測の困難な複雑な三次元形状を有する製品の成形に好適であり、得られる製品の寸法精度も非常に高い。特に、成形条件マージンの狭い高張力鋼板を成形する場合に効果的である。このため、本発明のプレス成形方法により成形された製品は、複雑な三次元形状や精密さが要求される製品に好適に使用される。なかでも、ピラー等の自動車部材や建材は、高張力鋼板を使用して剛性を高めることが一般的に行われているために、好適である。特に、自動車部材への使用は、車体の剛性を高めて乗員の安全性を向上させるだけでなく、車体を軽量化して排ガスを削減することにも繋がり、地球環境の改善にも良い影響を与えるために最適である。また、自動車は、消費者の購買意欲や性能が車体やその部材のデザインに影響され易いものであるため、それらを複雑な三次元形状に成形する必要性が高い。このため、本発明のプレス成形方法により成形された製品を自動車部材に使用することの利益は非常に大きい。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、一つのプレス成形金型において、ステップの高さ、ステップを形成する時期、予備成形から仕上成形に推移するタイミング等のプレス成形条件を容易に調節することが可能であるため、所望の製品形状やブランクの材質に合ったプレス成形条件や、歩留りの良いプレス成形条件を求めるための条件設定試験を低コスト、かつ短時間で実施することが可能となる。
【００５０】
また、量産時においても、プレス成形装置の消耗等により再調整が必要となることも考えられるが、この場合も容易にメンテナンスが行える。また、銘柄切替えの際にも容易に各種設定を変更できる。このため、寸法精度が高く高品質なプレス成形品を低コストで提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１のプレス成形条件下でのプレス成形工程において、プレス成形前の状態を示した断面図である。
【図２】第１のプレス成形条件下でのプレス成形工程において、予備成形を開始した状態を示した断面図である。
【図３】第１のプレス成形条件下でのプレス成形工程において、上型ホルダーの下面が上側エンドブロックの上面と当接した瞬間の状態を示した断面図である。
【図４】第１のプレス成形条件下でのプレス成形工程において、仕上成形を開始した状態を示した断面図である。
【図５】第１のプレス成形条件下でのプレス成形工程において、型締めした瞬間の状態を示した断面図である。
【図６】第２のプレス成形条件下でのプレス成形工程において、プレス成形前の状態を示した断面図である。
【図７】第２のプレス成形条件下でのプレス成形工程において、予備成形を開始した状態を示した断面図である。
【図８】第２のプレス成形条件下でのプレス成形工程において、上型ホルダーの下面が上側エンドブロックの上面と当接した瞬間の状態を示した断面図である。
【図９】第２のプレス成形条件下でのプレス成形工程において、仕上成形を開始した状態を示した断面図である。
【図１０】第１のプレス成形条件下でのプレス成形工程において、型締めした瞬間の状態を示した断面図である。
【図１１】エンドブロックを、エンドブロック本体とスペーサーとに分解した状態を示した斜視図である。
【図１２】エンドブロックが、所定の位置に取り付けられた状態を示した断面図である。
【図１３】ハット断面形状にプレス成形された成形品の斜視図である。
【図１４】図１３に示す成形品において、スプリングバックと反りが生じた形状と、それらが生じていない形状とを比較した断面図である。
【図１５】従来のステップを形成しながら仕上成形を行うプレス成形方法における、ステップが形成されている状態を示した断面図である。
【図１６】第２のプレス成形条件下でのプレス成形工程において、バッキングプレートを取り付けた場合の、プレス成形前の状態を示した断面図である。
【符号の説明】
１ プレス成形装置
２ 上型パンチ
３ 下型ダイ
４ 上側ブランクホルダー
５ 下側ブランクホルダー
６ ブランク
７ 上型ホルダー
８ 下型ホルダー
９ ガススプリング
１０ クッションピン
１１ プレッシャーピン
１２ 上側エンドブロック
１３ 下側エンドブロック
１４ エンドブロック本体
１５ スペーサー
１６ ボルト
１７ 取付面
１８ ステップ
１９ ステップ
２０ 得られる成形品の形状
２１ 所望の形状
２２ ブランクホルダー
２３ ステップ
２４ ハット型部材
２５ ピストン
２６ バッキングプレート
２７ 上型
２８ 下型
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレス成形途中にブランクの周縁部にステップを形成し、該ステップの近傍を挟持することによりブランクに加えられる張力を増大させるプレス成形方法に関する。また、上型と下型と上下動可能な上下一対のブランクホルダーとを備えたプレス成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車体の軽量化をするためやその剛性を高めるために、自動車の部材に成形されるブランクとして高張力鋼板が多用されるようになってきている。高張力鋼板はプレス成形によって様々な形状に成形されるが、一般の鋼板と比較して賦形性が悪く、得られる製品の寸法精度が低下する等の問題が生じていた。
【０００３】
例えば、高張力鋼板を図１３に示すようないわゆるハット型部材２４にプレス成形すると、得られる成形品の形状２０は、図１４に示すように、スプリングバックや反りにより所望の形状２１よりも開いた形状となりやすい。このスプリングバックや反りは、ブランクが曲げられる際にその板厚方向で生じる残留応力の差に起因して生じる。このため、プレス成形工程において、ブランクに加えられる張力を段階的に増加させてゆき、板厚方向の残留応力を均一化させることが行われている。
【０００４】
張力を段階的に増加させる理由は、予備成形においては、プレス成形装置の成形部（上型と下型とに挟まれた空間）に所望の製品形状に成形するのに必要な量のブランクが流入し終えておらず、この状態で大きな張力を加えると、ブランクに割れが生じるおそれがあるためである。予備成形においては、ブランクの成形部への流入をある程度許容し、ブランクに加える張力を比較的小さくする必要があるのに対し、仕上成形においては、ブランクの成形部への流入を制限し、ブランクに大きな張力を加える必要がある。
【０００５】
ここで、予備成形とは、プレス成形工程においてブランクを所望の製品形状の概形に近づける工程を指し、より具体的には、ブランクが上型又は下型のいずれか一方の型のみに接触している状態で成形される工程を指す。これに対し、仕上成形とは、ブランクが双方の型に接触している状態で成形される工程を指す。
【０００６】
ブランクに加えられる張力を段階的に増加させるプレス成形方法として、図１５に示すような、ブランク６の周縁部にステップ２３を形成しながら仕上成形を行うプレス成形方法が知られている。このプレス成形方法では、上型２７が下降するにつれてステップ２３は高くなり、ブランク６は成形部に流入しにくくなる。ブランク６に加えられる張力は、上型２７と下型２８とで型締めされる際に最大となる。
【０００７】
また、特開２００１−４７１４２号公報（特許文献１）には、上型と下型とブランクホルダーからなり、上型の下降途中において、ブランクにビード加工をなすビード体と、ビード体に当接可能な押上部材とを下型に配設したことを特徴とするプレス絞り加工用金型装置が記載されている。また、押上部材とビード体との当接時期を調節可能な位置調節機構を配設することについても記載されている。これにより、ドロー絞り加工及びビード絞り加工の二回にわたる絞り加工を連続的に行うことができることや、絞り加工すべき形状等に応じた深さのビード部を形成することができる旨が記載されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−４７１４２号公報
（特許請求の範囲、発明の効果）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
寸法精度の高いプレス成形品を得るためには、ステップの高さやその形成時期、又は予備成形から仕上成形へと推移するタイミング等のプレス成形条件を最適なものに設定する必要があり、これは製品の形状やブランクの材質によって異なるのが一般的である。このため、銘柄切替えのとき等には、その都度、プレス成形条件を設定する必要がある。
【００１０】
しかし、従来のステップを形成しながら仕上成形を行うプレス成形方法においては、ステップの高さは金型の形状によって一義的に決定され、ステップの高さをプレス成形時に調整することはできなかった。最適なステップの高さは、成形される製品の形状やブランクの材質が変わることによって変更するものであり、特に高張力鋼板を使用する場合には、良好な成形品が得られる成形マージンは狭くなっていた。そのため、仮にステップの高さが不適当であった場合には、金型を作製し直さなければならない場合もあった。
【００１１】
また、特許文献１記載のプレス絞り加工方法においては、形成されるビードの高さが調節可能なだけである。また、その形状から、ビードを形成する方法はステップを形成する方法よりも大きい寸法のブランクが要求されて原料費や廃棄物量が増大する傾向がある。
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、一つのプレス成形金型を用いて、ステップの高さやその形成時期、又は予備成形から仕上成形へと推移するタイミング等のプレス成形条件を調節することにより、条件設定試験又は量産を、効率的かつ高い寸法精度で行うことができるプレス成形装置を提供するものである。また、そのプレス成形装置に好適なプレス成形方法を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、上型と下型と上下動可能な上下一対のブランクホルダーとを備えたプレス成形装置を用いて、成形途中にブランクの周縁部にステップを形成し、該ステップの近傍を挟持することによりブランクに加えられる張力を増大させるプレス成形方法において、上側ブランクホルダーの上方に配置された上側エンドブロックの高さと下側ブランクホルダーの下方に配置された下側エンドブロックの高さとをそれぞれ変化させることにより、前記ステップの高さを調節するプレス成形方法により解決される。
【００１４】
前記ステップの高さは大きければ大きいほど、その近傍で強く挟持され、ブランクの成形部への流入は制限される。一方、ステップの高さは小さければ小さいほど、その近傍での挟持は弱いものとなり、ブランクの成形部への流入は許容される。このため、ステップの高さは、ブランクに加えられる張力の大きさと密接な相関関係を有する。本発明のプレス成形方法においては、このステップの高さ調節を、各エンドブロックの高さをそれぞれ設定するという簡単でありながら精度の高い方法で行うため、ブランクに加えられる張力の大きさを簡単かつ精度良くコントロールすることが可能となる。ステップの高さは、所望の製品形状やブランクの材質を考慮した上で設定されるため、その設定範囲は特に限定されるものではないが、例えば、高張力鋼板を普通自動車のピラーに成形する場合には、通常１〜２０ｍｍの範囲で設定される。
【００１５】
このとき、上側ブランクホルダーを下方に押圧する力及び／又は下側ブランクホルダーを上方に押圧する力を変化させることにより、ブランクが一方の型のみに接触している状態から双方の型に接触している状態へと推移する接触タイミングを調節することが好ましい。これにより、ステップの高さだけでなく、ステップの形成時期や予備成形から仕上成形へと推移するタイミングも調節することが可能となる。このため、多様なプレス成形条件を設定することが可能となり、プレス成形できる製品形状やブランクの材質の幅を広げることが可能となる。
【００１６】
上記プレス成形方法は、プレス成形されるブランクが、４００ＭＰａ以上の引張強さを有する鋼板である場合に好適に使用される。より好適には、５００ＭＰａ以上の引張強さを有する鋼板であることが好ましく、さらに好適には、６００ＭＰａ以上の引張強さを有する鋼板であることが好ましい。また、その板厚が０．５〜２．５ｍｍであることが好ましく、より好適には０．８〜１．６ｍｍであることが好ましい。
【００１７】
上記プレス成形方法によって、最適なステップの高さ及び／又は接触タイミングを求めてから各エンドブロックの高さ及び／又は各ブランクホルダーを押圧する力を設定し、同一形状の製品を繰返しプレス成形することも好ましい。これにより、量産前の条件設定試験を効率的に行うことが可能となり、寸法精度の高い製品を低コストで供給することが可能となる。
【００１８】
また、上記課題は、上型と下型と上下動可能な上下一対のブランクホルダーとを備えたプレス成形装置において、上側ブランクホルダーの上方に上側エンドブロックが配置され、下側ブランクホルダーの下方に下側エンドブロックが配置され、上側エンドブロックと下側エンドブロックはいずれも高さ調節が可能であることを特徴とするプレス成形装置によって解決される。
【００１９】
このとき、上側エンドブロックと下側エンドブロックはいずれも高さ方向に分割可能な構造を有し、分割して得られる各パーツは各エンドブロック間で互換使用することが可能であることが好ましい。これにより、各エンドブロックを、簡素で壊れにくい構成でありながら、その高さを簡単かつ精度良く設定できるものとすることが可能となる。このとき、各エンドブロックの高さの和は常に一定に保たれていないと、型締めの際にプレス成形装置が破損するおそれがある。しかし、各エンドブロックの各パーツが互換性を有することで、下側エンドブロックから取り除いたパーツを上側エンドブロックに取り付けることが可能である。このため、特に注意しなくとも、各エンドブロックの高さの和を一定に保つことが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を使用して、本発明のプレス成形方法とプレス成形装置をより具体的に説明する。図１は、第１のプレス成形条件下でのプレス成形工程において、プレス成形前の状態を示した断面図である。図２は、第１のプレス成形条件下でのプレス成形工程において、予備成形を開始した状態を示した断面図である。図３は、第１のプレス成形条件下でのプレス成形工程において、上型ホルダーの下面が上側エンドブロックの上面と当接した瞬間の状態を示した断面図である。図４は、第１のプレス成形条件下でのプレス成形工程において、仕上成形を開始した状態を示した断面図である。図５は、第１のプレス成形条件下でのプレス成形工程において、型締めした瞬間の状態を示した断面図である。また、図６は、第２のプレス成形条件下でのプレス成形工程において、プレス成形前の状態を示した断面図である。図７は、第２のプレス成形条件下でのプレス成形工程において、予備成形を開始した状態を示した断面図である。図８は、第２のプレス成形条件下でのプレス成形工程において、上型ホルダーの下面が上側エンドブロックの上面と当接した瞬間の状態を示した断面図である。図９は、第２のプレス成形条件下でのプレス成形工程において、仕上成形を開始した状態を示した断面図である。図１０は、第２のプレス成形条件下でのプレス成形工程において、型締めした瞬間の状態を示した断面図である。また、図１１は、エンドブロックをエンドブロック本体とスペーサーとに分解した状態を示した斜視図である。図１２は、エンドブロックが所定の位置に取り付けられた状態を示した断面図である。図１６は、第２のプレス成形条件下でのプレス成形工程において、バッキングプレートを取り付けた場合の、プレス成形前の状態を示した断面図である。
【００２１】
プレス成形装置１は、図１に示すように、上型パンチ２、下型ダイ３、上側ブランクホルダー４、下側ブランクホルダー５のほか、各部により構成されている。成形されるブランク６は、その周縁部を上側ブランクホルダー４と下側ブランクホルダー５とで挟持されている。
【００２２】
以下、プレス成形装置１の各部の構造や動作等について説明する。上型ホルダー７は、図示省略の油圧シリンダー等から力を受けて昇降する構造となっている。上型パンチ２は、上型ホルダー７の下面に固定されており、上型ホルダー７と一体となって昇降する。上型ホルダー７のストローク動作のサイクルタイムは通常２〜２０秒間の範囲で設定される。
【００２３】
下型ホルダー８は、図示省略のボルスター（基台）の上に固定されており、プレス成形工程においてもその位置を変えることはない。下型ダイ３は、下型ホルダー８の上面に固定されている。本実施態様においては、上型がパンチで下型がダイとなっているが、この構成に限定されるものではなく、逆の構成であってもよい。
【００２４】
上側ブランクホルダー４は、ガススプリング９から下向きの力を受けており、下側ブランクホルダー５は、クッションピン１０から上向きの力を受けている。プレス成形前において、各ブランクホルダーは釣り合いの位置で静止している。また、上側ブランクホルダー４はブランク６の周縁部を全て把持しており、図に示された左右の断面は一体的に連続した構造であり、その動作は一致する。下側ブランクホルダー５も同様である。本実施態様においては、上型ホルダー７にガススプリング９が備えられ、下型ホルダー８にクッションピン１０が備えられた構成となっているが、この構成に限定されるものではなく、油圧シリンダー等であってもよい。
【００２５】
上型パンチ２における側面と下面の境界、下型ダイ３における側面と上面の境界、上側ブランクホルダー４における成形部側の側面と下面の境界、下側ブランクホルダー５における成形部側の側面と上面の境界は、いずれもＲ面取り加工が施されていることが好ましい。これにより、ステップ１８（図５）とステップ１９（図１０）のようにいずれの向きにステップを形成する場合においても、ブランク６を破損させることなくプレス成形することが可能となる。Ｒ面取り加工の半径は、通常、ブランク６の板厚の１〜３倍に設定される。また、各型と各ブランクホルダーとのクリアランスは、ブランク６の板厚と等しいことが好ましい。このクリアランスが広すぎると成形部のブランク６に必要な張力を加えることができなくなるおそれがあり、このクリアランスが狭すぎるとブランク６を破損させるおそれがある。
【００２６】
ガススプリング９は、その内部に封入されるガスの圧力を変化させることによって、上側ブランクホルダー４を押圧する力を調節することが可能な構造を有している。また、ガススプリング９の下面、あるいは上側ブランクホルダー４の上面は、バッキングプレート等の延長部材を取り付けることが可能な構造となっている。これにより、エンドブロックの高さを変化させても、型締め時における上側ブランクホルダー４の下方への押圧力を一定に保つことができる。
【００２７】
クッションピン１０は、設置本数や流入するガスの圧力を変化させることによって、下側ブランクホルダー５を押圧する力を調節することが可能な構造を有している。また、クッションピン１０の上面、あるいは下側ブランクホルダー５の下面は、プレッシャーピン１１を取り付けることが可能な構造となっている。このため、クッションピン１０による下側ブランクホルダー５への押圧力や、プレス成形前における下側ブランクホルダー５の待機位置は、プレッシャーピン１０の高さを選択することで調節可能である。
【００２８】
上側ブランクホルダー４の上方には、上側エンドブロック１２が配置されている。上側エンドブロック１２は、上型ホルダー７の下面に取り付けてもよいが、取付けが下側からの作業となり困難であるため、上側ブランクホルダー４の上面に取り付けるのが好ましい。
【００２９】
下側ブランクホルダー５の下方には、下側エンドブロック１３が配置されている。下側エンドブロック１３は、上側エンドブロック１２と同様の理由で、下型ホルダー３の上面に取り付けるのが好ましい。下側エンドブロック１３は、下側ブランクホルダー５の下死点を定めるもので、下側エンドブロック１３の上面が下側ブランクホルダー５の下面と当接した後は、各ブランクホルダーはそれ以上下降することができない仕組みとなっている。
【００３０】
エンドブロックは、図１１に示すように、エンドブロック本体１４とスペーサー１５の各パーツに分割可能な構造を有している。エンドブロック本体１４は、エンドブロックの高さを大まかに定めるものであり、スペーサー１５はその高さを微調整するものである。各パーツの形状は、円柱や円板に限られず、角柱形状や角板形状のものであってもよい。
【００３１】
これらの各パーツには、ボルト１６を通すための孔が設けられており、図１２に示すように、ボルト１６のフランジ部と取付面１７の間でエンドブロックが挟着される構造であることが好ましい。エンドブロック本体１４に設けられた孔の一端は広くなっており、ボルト１６のフランジ部が陥入できる構造となっている。これにより、各パーツの取付けや取外しを簡単なものとし、エンドブロックの高さを容易に調節できる。
【００３２】
本実施態様において、スペーサー１５は、厚さが５ｍｍと１ｍｍのものを各１枚と、厚さが２ｍｍのものを２枚使用している。このため、３種のスペーサー１５で、０〜１０ｍｍの範囲を１ｍｍ毎に設定することができる。エンドブロック本体１４は、高さが２０ｍｍのものと３０ｍｍのものとを使用している。
【００３３】
各エンドブロックの高さは、各エンドブロック間で、エンドブロック本体１４やスペーサー１５を交換することにより設定される。これにより、特に意識せずとも、各エンドブロックの高さの和を一定に保つことができる。各エンドブロックの高さの和が所定の高さよりも低ければ、型締めまで上型パンチ２が下降できなくなるか、又は、各ブランクホルダーが型締め後も慣性により下降を続けてしまい、製品の周縁部に撓みを生じてしまうおそれがある。一方、各エンドブロックの高さの和が、所定の高さよりも高ければ、各ブランクホルダーに圧力が不当にかかり、プレス成形装置１が破損するおそれがある。本実施態様では、その和は６０ｍｍで一定であるが、プレス成形装置の消耗等により、新たにスペーサーを追加する場合もある。
【００３４】
以下、本発明を説明するために、代表的な２通りのプレス成形条件下でのプレス成形工程を説明する。第１のプレス条件は、下側ブランクホルダーへの押圧力が支配的となるよう設定され、上側エンドブロックの高さは２０ｍｍに、下側エンドブロックの高さは４０ｍｍに設定されている。第２のプレス成形条件は、下側ブランクホルダーへの押圧力が支配的となるよう設定され、上側エンドブロックの高さは４０ｍｍに、下側エンドブロックの高さは２０ｍｍに設定されている。
【００３５】
ここで、下側ブランクホルダーへの押圧力が支配的とは、上型ホルダーの下降に伴い、上型ホルダー下面と上側エンドブロック上面との間隔（Ｌ１）と、下側エンドブロック上面と下側ブランクホルダー下面との間隔（Ｌ２）とが共に減少する場合において、Ｌ１の減少量がＬ２の減少量よりも大きいことをいう。逆に、Ｌ１の減少量がＬ２の減少量よりも小さいことを、上側ブランクホルダーへの押圧力が支配的という。以下においては、簡単のために、Ｌ１又はＬ２のいずれか減少量が小さい方を無視して説明している。上側ブランホルダーへの押圧力と下側ブランクホルダーへの押圧力のいずれが支配的になるか、又はその程度は、ガススプリングの圧力や、クッションピンの圧力、本数又はストローク等を変化させることにより調節される。
【００３６】
まず、第１のプレス成形条件下でのプレス成形工程について説明する。図１は、プレス成形前の状態を示したものである。プレス成形装置１を駆動し、上型ホルダー７が下降を始めてしばらくすると、図２に示すように、上型パンチ２がブランク６の上面と接し、予備成形が開始される。
【００３７】
さらに上型ホルダー７が下降を続けると、図３に示すように、上型ホルダー７の下面が上側エンドブロック１２の上面と当接する。このため、各ブランクホルダーは、上型ホルダー７と一体となって下降を始める。このとき、上型パンチ２と下側ブランクホルダー５の境界部には、ステップ１８が既に形成されており、ブランク６のステップ１８より外側の部分は、図２の状態と比較して成形部に流入しにくくなっている。このため、より高い張力を加えた状態でブランク６を成形することが可能となる。
【００３８】
所望の製品形状やブランク６の材質によっては、ステップ１８の形成時期を遅くしたい場合も考えられる。この場合は、下側ブランクホルダー５への押圧力を弱めるか、上側ブランクホルダー４への押圧力を強めればよい。また、プレッシャーピン１１を低くしてもよい。その逆の設定にすれば、ステップの形成時期を早めることができる。
【００３９】
さらに上型ホルダー７が下降を続けると、図４に示すように、ブランク６の下面が下型ダイ３と接し、仕上成形が開始される。このとき、ブランク６は下型ダイ３からも押圧力を受けながら成形されて、より複雑な形状に曲げられるため、成形部のブランク６にかかる張力はさらに増加していく。この張力は、型締めの瞬間に最大となる。
【００４０】
図５は、下側ブランクホルダー５の下面が下側エンドブロック１３の上面と当接して型締めされた瞬間の状態を示したものである。以上で、第１のプレス成形条件下でのプレス成形工程は完了する。このプレス成形条件は、ブランクに加える張力を徐々に大きくしたい場合に適している。
【００４１】
次に、第２のプレス成形条件下でのプレス成形工程について説明する。図６は、プレス成形前の状態を示したものである。プレス成形装置１を駆動し、上型ホルダー７が下降すると、図７に示すように、上型パンチ２がブランク６の上面と接し、予備成形が開始される。
【００４２】
さらに上型ホルダー７が下降を続けると、図８に示すように、上型ホルダー７の下面が上側エンドブロック１２の上面と当接する。このため、各ブランクホルダーは、上型ホルダー７と一体となって下降を始める。このとき、ステップはまだ形成されておらず、第１のプレス成形条件の場合とは異なっている。
【００４３】
引き続き上型ホルダー７が下降を続けると、図９に示すように、ブランク６の下面が下型ダイ３と接し、仕上成形が開始される。その後しばらくすると、上側ブランクホルダー４と下型ダイ３の境界部にステップ１９（図１０）が形成され始める。ステップ１９の形成時期を変化させたい場合は、第１のプレス成形条件下の場合と同様に、各ブランクホルダーへの押圧力やプレッシャーピン１１の高さを調節すればよい。このステップ１９は、絞り成形される方向（本実施態様においては下向き）から折り返される向きに形成されるから、型締め時にブランク６にかかる張力を増大させるのに効果的である。
【００４４】
図１０は、下側ブランクホルダー５の下面が下側エンドブロック１３の上面と当接した瞬間の状態を示したものである。このときのガススプリング９のピストン２５のストロークは、第１のプレス成形条件下における型締めの状態（図５）と比較して、第１のプレス成形条件における下側エンドブロック１３の高さ（４０ｍｍ）と、第２のプレス成形条件における下側エンドブロック１３の高さ（２０ｍｍ）との差だけ（２０ｍｍ）長くなっている。このため、第２のプレス成形条件下における型締め時のガススプリング９による上側ブランクホルダー４への押圧力が、第１のプレス成形条件下におけるそれよりも小さくなっており、各ブランクホルダーがブランク６を挟持する力も小さくなっている。
【００４５】
各ブランクホルダーがブランク６を挟持する力は、ステップの高さと同様、得られるプレス成形品の寸法精度に影響を与えるものであるため、この挟持する力を常に一定にしておかないと、条件設定試験において、得られる製品の寸法精度が、どのパラメータに影響されているのか把握できなくなるおそれがある。また、量産時においても、プレス成形装置１の微調整が困難なものとなるおそれがある。このため、あるプレス成形条件から下側エンドブロック１３の高さを低く設定変更する場合は、図１６に示すように、ガススプリング９の下面と上側ブランクホルダー４の上面との間に、設定変更前後における下側エンドブロック１３の高さの差と同じ高さのバッキングプレート２６を配置することが好ましい。これにより、各エンドブロックの高さを変更した場合においても、各ブランクホルダーがブランク６を挟持する力を常に一定に保つことが可能となる。バッキングプレート２６は、図１１に示すエンドブロックと同様の構造を有しているが、高さが低く設定される場合は、スペーサーのみで構成される場合もある。
【００４６】
以上で、第２のプレス成形条件下でのプレス成形工程は完了する。このプレス成形工程は、型締めに近い時期に集中して大きな張力をブランクに加えたい場合に適している。
【００４７】
このようにして得られるプレス成形品の周縁部にはステップが形成されている。このステップ周辺は、製品として不要な部分であるために切り捨てられるのが一般的であるが、この部分が広すぎると歩留りが悪くなるために好ましくない。しかし、プレス成形装置１は、各エンドブロックの高さや各ブランクホルダーへの押圧力を容易に変化させることが可能であるため、量産前に条件設定試験を実施して、ブランク寸法を最適化することが可能である。
【００４８】
本発明のプレス成形方法は、成形予測の困難な複雑な三次元形状を有する製品の成形に好適であり、得られる製品の寸法精度も非常に高い。特に、成形条件マージンの狭い高張力鋼板を成形する場合に効果的である。このため、本発明のプレス成形方法により成形された製品は、複雑な三次元形状や精密さが要求される製品に好適に使用される。なかでも、ピラー等の自動車部材や建材は、高張力鋼板を使用して剛性を高めることが一般的に行われているために、好適である。特に、自動車部材への使用は、車体の剛性を高めて乗員の安全性を向上させるだけでなく、車体を軽量化して排ガスを削減することにも繋がり、地球環境の改善にも良い影響を与えるために最適である。また、自動車は、消費者の購買意欲や性能が車体やその部材のデザインに影響され易いものであるため、それらを複雑な三次元形状に成形する必要性が高い。このため、本発明のプレス成形方法により成形された製品を自動車部材に使用することの利益は非常に大きい。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、一つのプレス成形金型において、ステップの高さ、ステップを形成する時期、予備成形から仕上成形に推移するタイミング等のプレス成形条件を容易に調節することが可能であるため、所望の製品形状やブランクの材質に合ったプレス成形条件や、歩留りの良いプレス成形条件を求めるための条件設定試験を低コスト、かつ短時間で実施することが可能となる。
【００５０】
また、量産時においても、プレス成形装置の消耗等により再調整が必要となることも考えられるが、この場合も容易にメンテナンスが行える。また、銘柄切替えの際にも容易に各種設定を変更できる。このため、寸法精度が高く高品質なプレス成形品を低コストで提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１のプレス成形条件下でのプレス成形工程において、プレス成形前の状態を示した断面図である。
【図２】第１のプレス成形条件下でのプレス成形工程において、予備成形を開始した状態を示した断面図である。
【図３】第１のプレス成形条件下でのプレス成形工程において、上型ホルダーの下面が上側エンドブロックの上面と当接した瞬間の状態を示した断面図である。
【図４】第１のプレス成形条件下でのプレス成形工程において、仕上成形を開始した状態を示した断面図である。
【図５】第１のプレス成形条件下でのプレス成形工程において、型締めした瞬間の状態を示した断面図である。
【図６】第２のプレス成形条件下でのプレス成形工程において、プレス成形前の状態を示した断面図である。
【図７】第２のプレス成形条件下でのプレス成形工程において、予備成形を開始した状態を示した断面図である。
【図８】第２のプレス成形条件下でのプレス成形工程において、上型ホルダーの下面が上側エンドブロックの上面と当接した瞬間の状態を示した断面図である。
【図９】第２のプレス成形条件下でのプレス成形工程において、仕上成形を開始した状態を示した断面図である。
【図１０】第１のプレス成形条件下でのプレス成形工程において、型締めした瞬間の状態を示した断面図である。
【図１１】エンドブロックを、エンドブロック本体とスペーサーとに分解した状態を示した斜視図である。
【図１２】エンドブロックが、所定の位置に取り付けられた状態を示した断面図である。
【図１３】ハット断面形状にプレス成形された成形品の斜視図である。
【図１４】図１３に示す成形品において、スプリングバックと反りが生じた形状と、それらが生じていない形状とを比較した断面図である。
【図１５】従来のステップを形成しながら仕上成形を行うプレス成形方法における、ステップが形成されている状態を示した断面図である。
【図１６】第２のプレス成形条件下でのプレス成形工程において、バッキングプレートを取り付けた場合の、プレス成形前の状態を示した断面図である。
【符号の説明】
１ プレス成形装置
２ 上型パンチ
３ 下型ダイ
４ 上側ブランクホルダー
５ 下側ブランクホルダー
６ ブランク
７ 上型ホルダー
８ 下型ホルダー
９ ガススプリング
１０ クッションピン
１１ プレッシャーピン
１２ 上側エンドブロック
１３ 下側エンドブロック
１４ エンドブロック本体
１５ スペーサー
１６ ボルト
１７ 取付面
１８ ステップ
１９ ステップ
２０ 得られる成形品の形状
２１ 所望の形状
２２ ブランクホルダー
２３ ステップ
２４ ハット型部材
２５ ピストン
２６ バッキングプレート
２７ 上型
２８ 下型
Claims (6)
- 上型と下型と上下動可能な上下一対のブランクホルダーとを備えたプレス成形装置を用いて、成形途中にブランクの周縁部にステップを形成し、該ステップの近傍を挟持することによりブランクに加えられる張力を増大させるプレス成形方法において、上側ブランクホルダーの上方に配置された上側エンドブロックの高さと下側ブランクホルダーの下方に配置された下側エンドブロックの高さとをそれぞれ変化させることにより、前記ステップの高さを調節するプレス成形方法。
- 上側ブランクホルダーを下方に押圧する力及び／又は下側ブランクホルダーを上方に押圧する力を変化させることにより、ブランクが一方の型のみに接触している状態から双方の型に接触している状態へと推移する接触タイミングを調節する請求項１記載のプレス成形方法。
- プレス成形されるブランクは引張強さが４００ＭＰａ以上の鋼板である請求項１又は２記載のプレス成形方法。
- 請求項１〜３のいずれかに記載されたプレス成形方法によって、最適なステップの高さ及び／又は接触タイミングを求めてから、各エンドブロックの高さ及び／又は各ブランクホルダーを押圧する力を設定し、同一形状の製品を繰返しプレス成形する、プレス成形品の製造方法。
- 上型と下型と上下動可能な上下一対のブランクホルダーとを備えたプレス成形装置において、上側ブランクホルダーの上方に上側エンドブロックが配置され、下側ブランクホルダーの下方に下側エンドブロックが配置され、上側エンドブロックと下側エンドブロックはいずれも高さ調節が可能であることを特徴とするプレス成形装置。
- 上側エンドブロックと下側エンドブロックはいずれも高さ方向に分割可能な構造を有し、分割して得られる各パーツは各エンドブロック間で互換使用することが可能な請求項５記載のプレス成形装置。
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