JP2005254279A

JP2005254279A - プレス型

Info

Publication number: JP2005254279A
Application number: JP2004069061A
Authority: JP
Inventors: Seiji Mitsuishi; 誠二三石; Kazuyuki Hirai; 和幸平井; Kazuyuki Taniguchi; 和行谷口
Original assignee: Toyota Auto Body Co Ltd
Current assignee: Toyota Auto Body Co Ltd
Priority date: 2004-03-11
Filing date: 2004-03-11
Publication date: 2005-09-22

Abstract

【課題】しごき加工をすることなく金属板素材をハット形断面に曲げ加工でき、さらに、曲げ加工が完了した直後に金属板素材の縦壁部に下向きの圧縮力を付与するようにしたプレス型を提供する。
【解決手段】吊りカム５１に設けた上曲げ刃５５をカムドライバ３により、ポンチ２０に向かう傾斜方向に案内して金属板素材Ｗを折り曲げるようにした。さらに、金属板素材Ｗの縦壁部の上半部を挟持して、下半部に押圧して縦壁部を圧縮する。
【選択図】図１

Description

本発明は、平板状の金属板素材をハット形断面に曲げ加工するプレス型に関し、特に、金属板素材の表面をしごかずに曲げ加工するとともに、このプレス型内でスプリングバック防止用の歪み取りを可能としたプレス型に関する。

自動車の床板下面に設けられるハット形断面のフレームは、エンジンやサスペンション等を支持するための十分な強度を必要とする一方、衝突安全性の観点から、衝突エネルギーを吸収する部位と乗員保護のために高い剛性が要求される部位とを形成する必要がある。
このように部分的に強度剛性を変化させるために、例えばハット形断面のフレームの内部に、所要長さに亘ってその内面に沿ってコ字形断面の補強材を溶接して強度を増加させることが行われる。このような補強材を溶接する部位のハット形断面のフレーム及びコ字形断面の補強材は、部品を密着させるために高い断面精度が要求される。

ところが、平板状の金属板素材の幅方向中央部を下方からパンチにより支持し、上方からパッドによりパンチに押さえつけ、ダイの下降により前記素材の幅方向両側部を下方へ押圧して折り曲げつつ、該素材の幅方向両側部を前記パンチの側面に圧接して所定の形状に成形するという通常のプレス型では、ダイの肩Ｒ部が金属板素材の表面を滑りながら成形するため摩擦などからなる通過抵抗が発生する所謂「しごき」加工となり、成形された部品をプレス型から取り出すと、その縦壁部に反りが生じて僅かに外側に拡がる所謂スプリングバックが発生し、断面精度が得られにくいという問題がある。
特に、近年、自動車の軽量化が叫ばれ、フレームに用いられる金属板素材の板厚を下げつつ強度剛性を確保しなければならないために、その素材に高抗張力鋼板が採用されるようになり、前記スプリングバックがさらに大きくなる傾向にある。

そこで、上記のようなスプリングバックを防止する技術として、特開２００２−１７２４２３号公報（以下、「特許文献１」という。）に記載の技術がある。
この特許文献１に記載された「圧縮力付与装置および圧縮力付与方法」は、ワークに座屈を生じる方向に圧縮力を付与しても、座屈を生じることなく圧縮力を付与することができる技術に関し（特許文献１の「０００１」参照）、ワークの所定部分に圧縮力を付与する圧縮手段に、圧縮の前後を通して連続的にワークに密着し座屈を防止する座屈防止手段を設けたものである（特許文献１の請求項１参照）。
特開２００２−１７２４２３号公報

ところが、上記特許文献１に記載の技術でも曲げ加工にはしごき加工が用いられる（特許文献１の「００５２」から「００５８」の第２の実施の形態参照）ものであるため、スプリングバックの発生を前提とした加工方法を採用するものである。
したがって、この特許文献１に記載の技術では、しごき加工を前提としているため、成形後に圧縮付与工程を必要とし、設備費用が高価になるという問題が生じていた。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、しごき加工をすることなく金属板素材をハット形断面に曲げ加工でき、さらに、曲げ加工が完了した直後に金属板素材の縦壁部に圧縮力を付与するようにしたプレス型を提供することを目的とする。

本発明に係る請求項１に記載のプレス型は、平板状の金属板素材を曲げ加工するプレス型であって、下型に設けられ、前記金属板素材が載置されるポンチと、上型に設けられ、前記ポンチとにより前記金属板素材を挟持するパッドと、上型に設けられ、前記ポンチと前記パッドとにより挟持された前記金属板素材を曲げ加工するために押圧するダイとを備えたプレス型において、前記ダイは、前記上型の下降により、前記金属板素材の端部に当接し、前記ポンチに向かって傾斜して下降するとともに、前記ポンチと前記ダイとは、それぞれ上下に分割されており、曲げ加工が完了した直後に、分割された前記ポンチと前記ダイとのそれぞれの上部が下降することにより、前記分割された前記ポンチと前記ダイとにより挟持された前記金属板素材に下向きの圧縮力を付与することを特徴とする。

よって、ダイの金属板素材への当接部がその端部であるため、ダイによる金属板素材表面での滑りが殆ど発生せず、摩擦などからなる通過抵抗が金属板素材に発生しないので、離型後の金属板素材の縦壁部に反りが発生しにくくなり、成形精度が向上する。
さらに、これに、同一型内で曲げ加工が完了した直後に金属板素材の縦壁部に下向きの圧縮力を付与するため、金属板素材をさらに安定した形状のプレス品に成形することができる。

また、本発明に係る請求項２に記載のプレス型は、請求項１に記載のプレス型において、前記ポンチは、下型に固定された下曲げ刃と、該下曲げ刃に上下移動可能に案内されクッション機構により下方から支持されたパンチとからなり、前記ダイは、前記上型に左右方向に移動可能に支持された吊りカムと、該吊りカムに上下方向に移動可能に下方に付勢されて支持された上曲げ刃とからなり、前記上型の下降により、前記吊りカムの前記パンチと対向する面と反対側の斜面に当接し、該吊りカムがその下降に伴い前記パンチに向かって移動するように押圧するカムドライバを、クッション機構により上下移動可能に前記下型に支持するとともに、前記曲げ加工が完了した後に、前記パンチと前記カムドライバが前記上型の下降によりさらに下降することで、前記分割された前記ポンチと前記ダイとにより挟持された前記金属板素材に下向きの圧縮力を付与することを特徴とする。

よって、カムドライバにより上曲げ刃が金属板素材の端部を押し下げながらパンチに向かって傾斜方向に移動させられるので、上曲げ刃による金属板素材の被押圧部が殆ど移動せずに曲げ加工が完了するため、上曲げ刃の滑りが発生しない。すなわち、金属板素材にしごきが発生しない。したがって、滑りによる金属板素材の削り滓がプレス型に付着する「型かじり」が発生しにくく、プレス型のメンテナンスが容易となる。
また、曲げ加工完了後に、さらに下型を下降させてパンチと吊りカムとで挟持された縦壁部を圧縮するので、該縦壁部を座屈させることなく、歪みを除去でき、スプリングバックの発生を防止し、より精度の高いプレス品を成形することができる。

本発明のプレス型によれば、ダイによる金属板素材表面での滑りを殆ど発生させないため、摩擦などからなる通過抵抗が金属板素材にかからず、したがって、金属板素材に反りが発生せず、成形精度が向上するとともに、プレス型のメンテナンスが容易となる。
また、曲げ刃の熱処理による硬度が低いものでよくなり、安価な材料費で曲げ刃を製作することができる。
さらに、同一型内で曲げ加工が完了した直後に金属板素材の縦壁部に下向きの圧縮力を付与するため、スプリングバックの原因となる歪みを除去し、さらに安定した形状のプレス品に成形することができる。

次に、本発明に係るプレス型の一の実施の形態について図面を参照して以下に説明する。本実施の形態のプレス型は、自動車車体のフレームのメンバー等に用いられるハット形断面のプレス品を成形するプレス型に適用されたものである。
ここで、図１は、プレス型の、金属板素材をセットした直後の正面断面図であり、図２は、曲げ加工の途中の拡大断面図である。

本発明に係るプレス型の構成について説明する。プレス型１０は、図１に示すように、下型２と上型４とからなり、下型２には、金属板素材Ｗが載置されるポンチ２０と、後述する左右対称に設けられたダイ５０を移動させるカムドライバ３とが、クッション機構１５、１６により、上下方向に移動可能に支持されている。
また、上型４には、前記ポンチ２０とにより前記金属板素材Ｗを挟持するパッド４０と、金属板素材Ｗを左右対称に押圧するダイ５０が、パッド４０は上下方向に移動可能に、ダイ５０は横方向に移動可能に支持されている。

下型２に設けられたポンチ２０は、金属板素材Ｗが載置されるパンチ２１と、該パンチ２１を上下移動可能に支持するとともに、金属板素材Ｗがハット形断面に成形されたときに、その開口部にフランジを形成する下曲げ刃２５とからなる。
パンチ２１は、図２に示すように、上部に金属板素材Ｗが載置される上面２１１と該上面２１１の両端から下部に連続する左右の外側面２１３とから形成される台形の頭部２１０と、該頭部２１０の下部の、前記左右の外側面２１３の間隔より狭い外径を有する摺動軸２１５とからなっている。

下曲げ刃２５は、ハット形断面のプレス品のフランジ部を成形する下刃本体２５１と、該下刃本体２５１の略中央部に前記パンチ２１の外側面２１３から延長するように形成された外側面２５３を外形として前記下刃本体２５１から上部に盛り上がる凸部２５５とからなり、前記凸部２５５と下刃本体２５１との中央部を貫通し、前記パンチ２１の摺動軸２１５を摺動可能に支持する摺動孔２５７が設けられている。
そして、前記摺動軸２１５の下端は、下型２に設けられたクッション機構１５により、常時上方に押圧されるように付勢されている。

パンチ２１の頭部２１０の外側面２１３の下端と、下刃本体２５１の外側面２５３の上端との間には、連結部２９を設けている。連結部２９は、図３に示すように、パンチ２１と下刃本体２５１の双方に交互に噛み合う複数の凸部と凹部とを設けて噛み合わせたものである。

つぎに、パッド４０は、上型４の略中央部に、該上型４とは別個に動いて前記ポンチ２０とにより前記金属板素材Ｗを挟持するように押圧するシリンダ４５により支持されている。
また、ダイ５０は、上端を上型４の下面に設けられたスライド部材２７に、左右に摺動可能に支持された吊りカム５１と、該吊りカム５１の前記ポンチ２０寄りの下端角部に設けられた上曲げ刃５５と、前記吊りカム５１に対して前記上曲げ刃５５を上下方向に移動可能に支持するタンカシリンダ５７とからなる。

吊りカム５１は、その上面５１０が前述したように上型４の下面に左右に摺動可能に支持された菱形のもので、前記パンチ２１の外側面２１３に対向する側部には曲げ加工が完了したときに前記パンチ２１の外側面２１３とにより金属板素材Ｗを挟持する外側面５１３を有し、該外側面５１３の反対側の面には、前記上型４の下降により、前記吊りカム５１が前記ポンチ２０に向かって傾斜して摺動するように、傾斜面５１１が設けられている。
吊りカム５１の下面５１５と前記外側面５１３とがなす下角部には、断面Ｌ字形の凹部５１７が形成されており、該凹部５１７に上曲げ刃５５が収納されている。

上曲げ刃５５は、断面Ｌ字型の前面が前記吊りカム５１の外側面５１３から延長するように形成された外側面５５３と、該外側面５５３の高さ方向中間部で、前記パンチ２１から離れる方向に突出する上刃本体５５１とからＬ字状断面に形成されたものである。
上刃本体５５１の下面５５５と前記外側面５５３とがなす角部５５７は、図４に示すように、ハット形断面のプレス品の角部Ｐを形成するものであり、上刃本体５５１の下面５５５は、曲げ加工完了の時点で下刃本体２５１の上面とにより、ハット形断面のプレス品のフランジ部を成形するように形成されている。

そして、この上曲げ刃５５は、吊りカム５１の凹部５１７にタンカシリンダ５７により常時下方に付勢されて支持されている。
吊りカム５１の外側面５１３の下端と、上刃本体５５１の外側面５５３の上端との間には、ポンチ２０と同様に連結部５９が設けられている。連結部５９は、図３に示すように、吊りカム５１と上刃本体５５１の双方に交互に噛み合う複数の凸部と凹部とを設けて噛み合わせたものである。

つぎに、下型２に設けられ、上型４の下降による前記吊りカム５１の傾斜面５１１との摺接により、吊りカム５１をポンチ２０に向かって傾斜して摺動させるカムドライバ３は、下型２に対して凹断面のベース３７を介してクッション機構１６により上下方向に摺動可能に支持され、該ベース３７はクッション機構１６により常時上方に付勢されている。
カムドライバ３の上部は、前記吊りカム５１の傾斜面５１１が摺動して、ポンチ２０に接近する方向にガイドするガイド面３１となっている。ガイド面３１の傾斜角度は、上曲げ刃５５の角部５５７が下刃本体２５１の上面と凸部２５５との角部（図４のＰ点）に向かって進行するように設定される。

以上のように構成された本発明のプレス型の動作を説明する。まず、パンチ２１の上面２１１と上刃本体５５１の下面５５５とが高さ方向で離間するように上型４を上昇させておき（図略）、所定の幅に切断された金属板素材Ｗをパンチ２１の上面２１１に載置し、上型４を下降させながらシリンダ４５を伸張作動させてパッド４０を下降させて、パンチ２１の上面２１１とパッド４０の下面とで金属板素材Ｗを挟持し、その挟持状態を保ちながらさらに上型４を徐々に下降させて、図１に示す金属板素材Ｗの中央部をポンチ２０とパッド４０により挟持し、ダイ５０の上曲げ刃５５が金属板素材Ｗの端部（図４のＭ点）に当接した状態にする。
そして、ポンチ２０とパッド４０とによる挟持状態を維持しながら上型４をさらに下降させると、上曲げ刃５５の角部５５７が金属板素材Ｗの略Ｍ点に当接しながらこれを押圧し、金属板素材Ｗを折り曲げる。

さらに上型４が下降すると、やがて、図２に示すように、上型４に支持された吊りカム５１の傾斜面５１１がカムドライバ３のガイド面３１に当接する。
さらに、上型４を下降させると、図５に示すように、吊りカム５１はカムドライバ３のガイド面３１に案内されながら、該ガイド面３１と平行にポンチ２０に向かって進行する。このため、金属板素材Ｗは、上刃本体５５１の角部５５７によりパンチ２１の上面の角部を中心にして回動するように折り曲げられる。
すなわち、角部５５７は金属板素材Ｗ上を殆ど滑ることなく、したがって、通過摩擦も発生させずに曲げるため、金属板素材Ｗはその縦壁部に反りが発生せずに曲げ加工される。

そして、金属板素材Ｗの先端が下刃本体２５１の上面に当接し、ハット形断面のプレス品のフランジとなるように外側に折り曲げられる。
さらに、上型４を下降させると、図６に示すように、吊りカム５１の外側面５１３と上曲げ刃５５の外側面５５３とが、パンチ２１の頭部２１０の外側面２１３と下曲げ刃２５の凸部２５５の外側面２５３とで金属板素材Ｗの縦壁部を挟持し、かつ、上刃本体５５１の下面５５５が下刃本体２５１の上面とで金属板素材Ｗを挟持して曲げ加工が完了する。

その後、上型４をさらに押圧して、パッド４０と吊りカム５１に押圧力を付加すると、図７に示すように、パンチ２１の頭部２１０の外側面２１３と吊りカム５１の外側面５１３とにより金属板素材Ｗの縦壁部の上半部を挟持した状態で、パンチ２１がクッション機構１５の上方への押圧力に抗して下方へ摺動する。すなわち、連結部２９の間隙が殆ど無くなるまで摺動する。
同時に、カムドライバ３がクッション機構１６の上方への押圧力に抗して下方に摺動し、また、上刃本体５５１が下刃本体２５１とにより金属板素材Ｗを挟持して固定された状態で、吊りカム５１が、該上刃本体５５１を支持するタンカシリンダ５７の押圧力に抗して下降する。すなわち、連結部５９の間隙が殆ど無くなるまで下降する。
その結果、下刃本体２５の外側面２５３と上曲げ刃５５の外側面５５３とにより挟持された金属板素材Ｗの縦壁部の下半部を固定したまま、パンチ２１の頭部２１０の外側面２１３と吊りカム５１の外側面５１３とにより挟持された金属板素材Ｗの縦壁部の上半部を下方に押圧して、該縦壁部に圧縮力を付加する。縦壁部が圧縮されることにより、内部応力が吸収されて離型時のスプリングバックの発生が防止される。

このように、本実施の形態のプレス型１０では、吊りカム５１に設けた上曲げ刃５５をカムドライバ３により、ポンチ２０に向かう傾斜方向に案内して金属板素材Ｗを折り曲げるようにしたので、上曲げ刃５５が金属板素材Ｗを滑ることがなく、したがって、摩擦の発生が防止されるので、金属板素材Ｗに反りが発生せず、精度よくプレス成形できる。
さらに、金属板素材Ｗの縦壁部の上半部を挟持して、下半部に押圧して縦壁部を圧縮するので、内部応力を解消し、スプリングバックの発生を防止することが可能となった。

本発明は、平板状の金属板素材を曲げ加工するプレス型であって、下型に設けられ、前記金属板素材が載置されるポンチと、上型に設けられ、前記ポンチとにより前記金属板素材を挟持するパッドと、上型に設けられ、前記ポンチと前記パッドとにより挟持された前記金属板素材を曲げ加工するために押圧するダイとを備えたプレス型において、前記ダイは、前記上型の下降により、前記金属板素材の端部に当接し、前記ポンチに向かって傾斜して下降するとともに、前記ポンチと前記ダイとは、それぞれ上下に分割されており、曲げ加工が完了した直後に、分割された前記ポンチと前記ダイとのそれぞれの上部が下降することにより、前記分割された前記ポンチと前記ダイとにより挟持された前記金属板素材に下向きの圧縮力を付与するように構成したので、金属板素材をしごくことなく曲げ加工ができるため、型かじりがなく寿命の長いプレス型とすることができ、金属板素材に反りが発生せず、しかも歪みを除去できるので、精度の高いプレス品を成形することが可能となった。

本発明の一の実施の形態に係るプレス型の、金属板素材をセットした直後の正面断面図である。本発明の一の実施の形態に係るプレス型の、曲げ加工の途中の拡大断面図で、吊りカムがカムドライバに接触した時点の拡大断面図である。本発明の一の実施の形態に係るプレス型の、連結部の概略図である。本発明の一の実施の形態に係るプレス型の、曲げ方向を示す概略図である。本発明の一の実施の形態に係るプレス型の、曲げ加工の途中の拡大断面図である。本発明の一の実施の形態に係るプレス型の、曲げ加工が完了した時点の拡大断面図である。本発明の一の実施の形態に係るプレス型の、圧縮が完了した時点の拡大断面図である。

符号の説明

１０プレス型
２下型
２０ポンチ
２１パンチ
２５下曲げ刃
３カムドライバ
４上型
４０パッド
５０ダイ
５１吊りカム
５５上曲げ刃
Ｗ金属板素材

Claims

平板状の金属板素材を曲げ加工するプレス型であって、
下型に設けられ、前記金属板素材が載置されるポンチと、
上型に設けられ、前記ポンチとにより前記金属板素材を挟持するパッドと、
上型に設けられ、前記ポンチと前記パッドとにより挟持された前記金属板素材を曲げ加工するために押圧するダイとを備えたプレス型において、
前記ダイは、前記上型の下降により、前記金属板素材の端部に当接し、前記ポンチに向かって傾斜して下降するとともに、
前記ポンチと前記ダイとは、それぞれ上下に分割されており、曲げ加工が完了した直後に、分割された前記ポンチと前記ダイとのそれぞれの上部が下降することにより、前記分割された前記ポンチと前記ダイとにより挟持された前記金属板素材に下向きの圧縮力を付与することを特徴とするプレス型。
請求項１に記載のプレス型において、
前記ポンチは、下型に固定された下曲げ刃と、該下曲げ刃に上下移動可能に案内されクッション機構により下方から支持されたパンチとからなり、
前記ダイは、前記上型に左右方向に移動可能に支持された吊りカムと、該吊りカムに上下方向に移動可能に下方に付勢されて支持された上曲げ刃とからなり、
前記上型の下降により、前記吊りカムの前記パンチと対向する面と反対側の斜面に当接し、該吊りカムがその下降に伴い前記パンチに向かって移動するように押圧するカムドライバを、クッション機構により上下移動可能に前記下型に支持するとともに、
前記曲げ加工が完了した後に、前記パンチと前記カムドライバが前記上型の下降によりさらに下降することで、前記分割された前記ポンチと前記ダイとにより挟持された前記金属板素材に下向きの圧縮力を付与することを特徴とするプレス型。