JP2006239713A - プレス成形方法及びプレス成形金型 - Google Patents

Abstract

【課題】 Ｏ曲げして成形された円筒形状の突合せ部の精度が確保されるプレス成形方法及びプレス成形金型を提供する。
【解決手段】 フローティングダイス６をダイス９の成形面１１に対して成形部１２側へ突出させて、パンチ５がストロークエンドに到達される直前のタイミングでフローティングダイス６をダイス９に対して後退させて、該フローティングダイス６の成形面１１ａをダイス９の成形面１１に整合させた。したがって、予備成形品１がＯ曲げされて丸められる過程で、予備成形品１の一端部２がフローティングダイス６に突当てられて、予備成形品１の一端部２が、成形される円筒形状の軸心回りに位置決めされることにより、円筒形状の突合せ部の精度が確保される。
【選択図】 図６

Description

本発明は、プレス成形方法及びプレス成形金型に関するもので、特に、Ｕ字状に成形された予備成形品がＯ曲げされて円筒形状が成形されるプレス成形方法及びプレス成形金型に関する。

一般に、金属板材をプレス成形して円筒形状を成形する場合には、まず、金属板材を予めＵ曲げしてＵ字状に成形しておいて、次に、該Ｕ字状に成形された予備成形品をＯ曲げして円筒形状を成形する手法が採られる。この手法では、Ｏ曲げ工程において、予備成形品がプレス成形金型のパンチとダイスとの間で加圧されて丸められることにより、当該予備成形品の両端部の端面が突合されて所定外径寸法を有する円筒形状が成形される。しかしながら、この手法においては、予備成形品が丸められる過程で、予備成形品が軸心回りに回転する現象が起こる。このため、成形品（製品）における突合せ部の位置がばらついてしまい、特に、該突合せ部を溶接ロボットによって溶接する場合には、溶接ロボットの溶接位置（ティーチング等によってプログラムされた位置）に対して成形品の突合せ部がずれるといった問題がある。

そこで、特許文献１には、Ｏ曲げを複数工程に分割して、各工程における金属板材の突合せ部の位置を変更することにより、成形品における突合せ部の精度が高められたＵＯＥ鋼管の製造方法が記載されている。しかしながら、このＵＯＥ鋼管の製造方法では、Ｏ曲げが複数工程に分割されるため、工程数が増大して生産性が著しく低下する。また、このＵＯＥ鋼管の製造方法では、例えば、二股形状のサスペンションアームの各アームがＯ曲げされる場合には、各アームのＯ曲げを同時に行うことが極めて困難であるため、分割された複数工程のＯ曲げを段取り替えを間にいれて２回に分けて行わなくてはならず、生産性の面で現実が難しい。また、従来、このようなサスペンションアームの各アームをＯ曲げする場合には、突合せ部に連続する開口部分に芯金を介在させて円筒形状を回り止めすることが行われる。

この場合、成形時に芯金に掛かる負担が大きく、芯金が破損する虞がある。また、芯金と円筒形状との距離が比較的大きい場合には、各アームが丸められる過程で円筒形状に成形される部分が軸心回りに回ってしまうため、突合せ部の精度の確保が困難である。したがって、このようなサスペンションアームの各アームに成形された円筒形状の突合せ部を溶接する場合には、突合せ部の位置が円筒形状の軸心周りにばらついているため、ティーチングによってプログラムされた溶接位置と突合せ位置とがずれてしまい、溶接ロボットによる自動溶接が困難である。
特開平１１−２８５７２９号公報（段落番号００２７〜００３５、図１）

そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、第１の目的は、Ｏ曲げして成形された円筒形状の突合せ部の精度が確保されるプレス成形方法を提供することにある。
また、第２の目的は、Ｏ曲げして成形された円筒形状の突合せ部の精度が確保されるプレス成形金型を提供することにある。

上記第１の目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、Ｕ字状に成形された予備成形品がＯ曲げされて該予備成形品の両端部が突合された円筒形状が成形されるプレス成形方法であって、プレス成形金型のダイスに、該ダイスの成形面に対して出没可能な入れ子を設けておいて、該入れ子がダイスの成形面に対して突出された状態でプレス成形金型のパンチのストロークが開始されて、予備成形品の一端部が入れ子に突当てられるステップと、入れ子が後退されて該入れ子に賦与された成形面がダイスの成形面に対して整合されることにより予備成形品の両端部が突合されるステップと、の各ステップがパンチのストロークの過程で順次実施されて、目的とする円筒形状が成形されることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のプレス成形方法において、入れ子がパンチがストロークエンドに到達される直前のタイミングで後退されて予備成形品の両端部が突合されることを特徴とする。

上記第２の目的を達成するために、本発明のうち請求項３に記載の発明は、Ｕ字状に成形された予備成形品がＯ曲げされて該予備成形品の両端部が突合された円筒形状が成形されるプレス成形金型であって、ダイスに設けられて該ダイスの成形面に対して出没可能な入れ子と、該入れ子がダイスの成形面に対して突出される方向へ付勢される入れ子付勢手段と、を具備して、パンチのストロークのストロークの過程で予備成形品の一端部が入れ子に突当てられると共に、入れ子が所定のタイミングで後退されることにより、該入れ子の成形面がダイスの成形面に対して整合されて予備成形品の両端部が突合されるように構成されることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のプレス成形金型において、入れ子が、パンチがストロークエンドに到達される直前のタイミングで後退されるように構成されることを特徴とする。

したがって、請求項１及び３に記載の発明では、パンチのストロークの過程で、予備成形品の一端部が入れ子に突当てられて、この予備成形品の一端部が入れ子に突当てられた状態が、予備成形品の両端部が突合されるまで維持される。
請求項２及び４に記載の発明では、予備成形品の一端部が入れ子に突当てられた状態が、パンチがストロークエンドに到達される直前のタイミングまで維持される。

Ｏ曲げして成形された円筒形状の突合せ部の精度が確保されるプレス成形方法及びプレス成形金型を提供することができる。

本発明の一実施の形態を図１〜図８に基づいて説明する。図１〜図３に示されるように、本プレス成形方法は、予めＵ字状に成形された予備成形品１（図１参照）がＯ曲げされることにより、該予備成形品１の両端部２，３が突合された円筒形状４が成形されるものであって、図６に示されるように、パンチ５のストロークの過程で上記予備成形品１の一端部２がフローティングダイス６（入れ子）に突当てられる。そして、図５に示されるように、当該パンチ５がストロークエンドに到達される直前のタイミングで上記フローティングダイス６が後退されることにより、予備成形品１の両端部２，３が突合されて、目的とする円筒形状４（図３参照）が成形される構造になっている。このように、本プレス成形方法では、成形時にパンチ５のストロークエンド直前まで、予備成形品１の一端部２がフローティングダイス６に突当てられて当該円筒形状４の軸心回りに位置決めされることにより、成形される円筒形状４の突合せ部７の精度が確保されるように構成される。なお、上記Ｕ字状に成形された予備成形品１とは、平坦な状態と比較して、両端部２，３の距離が相互に近接されるように湾曲された状態の予備成形品１をいう。

図６に示されるように、本プレス成形金型８は、パンチ５とダイス９とに分割して構成されて、当該パンチ５とダイス９とが衝合されることにより、内部に、各成形面１０，１１によって囲繞される成形部１２が形成される。上記ダイス９は、ダイスホルダを介してプレス成形装置の固定テーブルに固定される。また、上記ダイス９は、衝合部１３が正面視（図６における紙面視）で略Ｖ字状に形成されて、該衝合部１３の谷には、成形部１２の下側部分を形成する上記成形面１１が賦与される。また、上記ダイス９には、当該ダイス９に対してパンチストローク方向（図６における上下方向）へ移動可能な上記フローティングダイス６が組込まれる。該フローティングダイス６には、略Ｖ字状に形成された上記衝合部１３及び上記成形面１１の一側１３ａ，１１ａ（図６における左側）が形成される。また、上記ダイス９は、フローティングダイス９を上方（図６における上方向）へ付勢させるガススプリング１４（入れ子付勢手段）を備える。

そして、本プレス成形金型８は、フローティングダイス６が上記ガススプリング１４によって上方へ付勢されて成形面１１に対して成形部１２側（図６における上側）へ突出された状態でパンチ５のストローク（下降）が開始されると共に、パンチ５がストロークエンド（下死点）に到達される直前のタイミング、即ちパンチ５とダイス９とが衝合される直前のタイミングで、フローティングダイス６がダイス９に対して後退されて成形面１１ａが成形面１１に対して整合される構造になっている。そして、パンチ５がストロークエンドに到達、即ちパンチ５とダイス９とが衝合されて、当該金型８の内部に上記成形部１２が形成される。なお、本プレス成形金型８では、フローティングダイス６は、パンチ５がストロークエンドに到達される直前に衝合部１３ａに衝突されたパンチ５によって、上記ガススプリング１４の圧力に抗してダイス９に対して下方へ押し込まれて後退される構造になっている。

また、本プレス成形金型８では、上記フローティングダイス６のダイス９の成形面１１に対する突出量、及びフローティングダイス６をダイス９に対して後退させるタイミングが、必要に応じて適宜設定される。さらに、上記パンチ５は、パンチホルダを介してプレス成形装置のラムに固定される。

次に、本実施の形態の作用を説明する。なお、本実施の形態では、図７に示される二股形状の自動車用サスペンションアーム１５の各アーム１６，１７に円筒形状が成形される場合を説明する。上記サスペンションアーム１５は、ブランキング工程、Ｕ曲げ工程、Ｏ曲げ工程を含んで構成される製造工程によって、各アーム１６，１７の先端部に、突合せ部７を有する円筒形状４が成形される。まず、上記ブランキング工程では、鋼板が打抜かれて所定形状（サスペンションアーム１５が展開された形状）のブランク材（金属板材）が形成される。次に、該ブランク材は、次のＵ曲げ工程においてプレス成形されることにより、最終的に当該ブランク材におけるサスペンションアーム１５の各アーム１６，１７に成形される部分が、Ｕ字状に成形される。そして、次のＯ曲げ工程では、上記Ｕ曲げ工程によって得られた予備成形品１のＵ字状に成形された部分がＯ曲げされて、サスペンションアーム１５の各アーム１６，１７に円筒形状４が成形される。

上記Ｏ曲げ工程では、予備成形品１が図８及び図９に示されるプレス成形金型８のダイス９にセットされた後、プレス成形装置のラムが下降されてパンチ５のストロークが開始される。なお、パンチ５のストロークが開始される時点では、フローティングダイス６（入れ子）がガススプリング１４（入れ子付勢手段）によって上方（図６における上方向）へ付勢されて、当該フローティングダイス６が成形面１１に対して成形部１２側（図６における上側）へ突出された状態にある。そして、図１に示されるように、パンチ５のストローク前半では、予備成形品１のＵ字状に形成された各アーム１６，１７に成形される部分（以下、予備成形品１の各アーム１６，１７と称する。）が、両端部２，３が近接されるようにして丸められる。この時、図６に示されるように、Ｕ字状に形成された予備成形品１の各アーム１６，１７の一端部２がフローティングダイス６の側面に突当てられて、予備成形品１の各アーム１６，１７が各アーム１６，１７の軸心回りに位置決めされる。

そして、図２及び図４に示されるパンチ５がストロークエンド（下死点）に到達される直前のタイミング（パンチ５がストロークエンドの数ｍｍ手前に到達されるタイミング）でガススプリング１４が圧縮されてフローティングダイス６がダイス９に対して後退されることにより、図５に示されるように、フローティングダイス６の成形面１１ａがダイス９の成形面１１に整合される。これにより、予備成形品１の各アーム１６，１７の両端部２，３の端面が、フローティングダイス６とダイス９との境界１８で突合される。そして、図３に示されるように、パンチ５がストロークエンドに到達された時点、即ちパンチ５とダイス９とが衝合された時点で、プレス成形金型８の内部に成形部１２が形成されて、各アーム１６，１７の先端部に、目的とする円筒形状４が成形される。

この実施の形態では以下の効果を奏する。
本プレス成形方法では、予めＵ字状に成形された予備成形品１をＯ曲げして円筒形状４を成形するに際して、フローティングダイス６（入れ子）がダイス９の成形面１１に対して成形部１２側へ突出されて、パンチ５がストロークエンド（下死点）に到達される直前のタイミングでフローティングダイス６がダイス９に対して後退されて、該フローティングダイス６の成形面１１ａがダイス９の成形面１１に整合される。
したがって、本プレス成形方法では、Ｕ字状に成形された予備成形品１がＯ曲げされて丸められる過程で、当該予備成形品１の一端部２が、ダイス９の成形面１１に対して成形部１２側へ突出されたフローティングダイス６に突当てられる。そして、予備成形品１の一端部２がフローティングダイス６に突当てられた状態が、パンチ５がストロークエンドに到達される直前のタイミングまで継続される。

これにより、本プレス成形方法では、予備成形品１の一端部２がフローティングダイス６によって成形部１２の軸心回り（成形される円筒形状４の軸心回り）に位置決めされて、パンチ５がストロークエンドに到達される直前のタイミングで予備成形品１の両端部２，３の端面が突合されて円筒形状４が成形されるので、円筒形状４の突合せ部７の位置（円筒形状４の軸心回りの角度位相）の制御が可能になり、当該円筒形状４の突合せ部７の精度が確保される。このようにして成形された円筒形状４は、成形品（本実施の形態では、サスペンションアーム１５。）間における突合せ部７の位置にばらつきが極めて小さいため、当該突合せ部７を溶接ロボットで接合するに向けて好適である。

なお、実施の形態は上記に限定されるものではなく、例えば次のように構成してもよい。
本実施の形態では、フローティングダイス６（入れ子）がガススプリング１４（入れ子付勢手段）によって上方へ付勢されてダイス９の成形面１１に対して成形部１２側へ突出されるが、ガススプリング１４の代わりに、圧縮コイルばね、皿ばね、ゴム等の弾性材料を用いて構成してもよい。
また、ガススプリング１４の代わりに油圧シリンダを用いて、プレス成形装置のラムの位置に応じてダイス９に対するフローティングダイス６の位置（突出の度合）を制御するように構成してもよい。これにより、必要に応じてダイス９の成形面１１に対するフローティングダイス６の突出量をより精密に制御することが可能になる。
また、本実施の形態では、ラムが下死点に到達されることでパンチ５とダイス９とが衝合されるが、ラムが上死点に到達されることでパンチ５とダイス９とが衝合されるタイプのプレス成形装置に本プレス成形金型８を装着してもよい。この場合、ダイス９がパンチ５の上方に配置される。

本実施の形態の説明図であって、Ｕ字状に成形された予備成形品が丸められる過程を示す図である。 本実施の形態の説明図であって、パンチがストロークエンドに到達される直前の状態を示す図である。 本実施の形態の説明図であって、パンチとダイスとが衝合された状態を示す図である。 図２におけるＡ部詳細図である。 図３におけるＢ部詳細図である。 本実施の形態の説明図であって、特に、予備成形品の一端部がフローティングダイスに突当てられた状態を示す図である。 本プレス成形金型によって成形されるサスペンションアームの平面図である。 本実施の形態の説明図であって、図７に示されるサスペンションアームを成形するためのプレス成形金型のダイスを示す図である。 図８に示されるダイスの要部詳細図である。

符号の説明

１ 予備成形品、２ 一端部、４ 円筒形状、５ パンチ、６フローティングダイス（入れ子）、８ プレス成形金型、９ ダイス、１１ 成形面

Claims (4)

1. Ｕ字状に成形された予備成形品がＯ曲げされて該予備成形品の両端部が突合された円筒形状が成形されるプレス成形方法であって、
   プレス成形金型のダイスに、該ダイスの成形面に対して出没可能な入れ子を設けておいて、該入れ子が前記ダイスの成形面に対して突出された状態で前記プレス成形金型のパンチのストロークが開始されて、前記予備成形品の一端部が前記入れ子に突当てられるステップと、
   前記入れ子が後退されて該入れ子に賦与された成形面が前記ダイスの成形面に対して整合されることにより前記予備成形品の両端部が突合されるステップと、
   の各ステップが前記パンチのストロークの過程で順次実施されて、目的とする円筒形状が成形されることを特徴とするプレス成形方法。
2. 前記入れ子が、前記パンチがストロークエンドに到達される直前のタイミングで後退されて前記予備成形品の両端部が突合されることを特徴とする請求項１に記載のプレス成形方法。
3. Ｕ字状に成形された予備成形品がＯ曲げされて該予備成形品の両端部が突合された円筒形状が成形されるプレス成形金型であって、
   ダイスに設けられて該ダイスの成形面に対して出没可能な入れ子と、該入れ子が前記ダイスの成形面に対して突出される方向へ付勢される入れ子付勢手段と、を具備して、
   パンチのストロークの過程で前記予備成形品の一端部が前記入れ子に突当てられると共に、前記入れ子が所定のタイミングで後退されることにより、該入れ子の成形面が前記ダイスの成形面に対して整合されて前記予備成形品の両端部が突合されるように構成されることを特徴とするプレス成形金型。
4. 前記入れ子が、前記パンチがストロークエンドに到達される直前のタイミングで後退されるように構成されることを特徴とする請求項３に記載のプレス成形金型。
   

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