JP2008290144A - プレス型 - Google Patents

Abstract

【課題】絞り成形で発生する金属粉の飛散を抑えることができるようにしたプレス型を提供すること。
【解決手段】平板状の金属板素材Ｗを絞り成形するプレス型により金属板素材Ｗが絞り成形されるときに、ポンチ１０の外周に設けられたシワ押さえ用のリング２０と上型３０とで狭持される部位で、狭持されながら引き込まれる際に金属板素材Ｗに作用する曲げ、曲げ戻しの動作により発生する金属粉Ｆを、リング２０の側面２２に配置した永久磁石４０により吸着する。
【選択図】図２

Description

本発明は、平板状の金属板素材を絞り成形するためのプレス型に関し、特に、金属板素材がプレス型内で滑ることにより発生する金属粉を吸着して飛散を防止し、プレス成形品に傷が付かないようにしたプレス型に関する。

近年、自動車ボデーに用いられる金属板素材には、耐食性を向上させるために表面に亜鉛メッキ等を施した鋼板（亜鉛メッキ鋼板等）が多用されている。
一方、金属板素材を絞り成形する場合は、金属板素材の周縁を、ポンチの周縁に配置され、上面に凸状ビードを設けたリングと、該凸状ビードに対応した下向きの凹状溝を備えた上型とにより挟み、ポンチにより金属板素材を押圧することにより絞り成形が行われるが、この絞り成形のとき、金属板素材の周縁が凸状ビードと凹状溝間の間隙内を滑りながら内部に引き込まれる。

金属板素材Ｗの絞り成形の一般的な過程を図７、図９により説明する。絞り成形に使用される従来のプレス型９１は、ポンチ１０と、該ポンチ１０の外周に設けられたシワ押さえ用のリング７０と、これらポンチ１０とリング７０の上面を覆う上型３０とを備えている。
リング７０の上面には、上部に半円状に突出する２条の凸状ビード７１、７１が形成されている。リング７０に対向する上型３０の外周部３２の下面３３には、金属板素材Ｗを挟んで凸状ビード７１、７１が入り込む２条の凹状溝３４、３４が形成されている。

まず、図７（Ａ）に示すように、上型３０がポンチ１０の上方にあり、リング７０の上面がポンチ１０の凸部１１上面と略同一面にある型開きの状態で、金属板素材Ｗをリング７０の上面とポンチ１０の凸部１１の上面に載置する。
そして、上型３０を徐々に下降させると、図７（Ｂ）に示すように、金属板素材Ｗの外周部がリング７０と上型３０の外周部３２とにより挟まれ、凸状ビード７１と凹状溝３４との間に食い込むように狭持される。

金属板素材Ｗがリング７０と上型３０の外周部３２とにより狭持された状態で上型３０をさらに下降させると、ポンチ１０の凸部１１が上型３０の凹部３１に入り込み、金属板素材Ｗの外周を引き込みながら中央部が押圧されて、図７（Ｃ）に示すように、絞り成形が完了する。
このような絞り成形するためのプレス型は、特許文献１に開示されたものがある。
特開平１１−７７１７８号公報

金属板素材Ｗが凸状ビード７１と凹状溝３４とにより狭持された状態では、凸状ビード７１の付け根（例えば、図７（Ｂ）の（８−Ａ）部）の部位で金属板素材Ｗは、図８（Ａ）に示すように、曲げ部の内側が縮み部（イ）となり、外側が伸び部（ロ）となるが、金属板素材Ｗが図８（Ａ）の矢印方向に引き込まれると、図８（Ｂ）に示すように、金属板素材Ｗに曲げと曲げ戻し動作が繰り返されながら進行することとなる。
このとき、特に縮み部（イ）で金属板素材Ｗの表面にメッキされた亜鉛メッキ片が浮き上がり、金属板素材Ｗが延ばされたときに金属板素材Ｗの地板から剥がれて金属粉Ｆとなり、プレス型９１内に残存する。そして、図１０（Ａ）の（１０−Ｂ）部を拡大した図１０（Ｂ）に示すように、金属粉Ｆがリング７０と金属板素材Ｗとの間やポンチ１０の側面１２等に飛散し、付着する。

この状態で、図９（Ａ）に示すように、ポンチ１０に対して上型３０及びリング７０を上昇させると、金属板素材Ｗ（プレス成形品Ｐ）はポンチ１０の凸部１１から離型されながら上昇する。
このポンチ１０からプレス成形品Ｐが上昇するときに、図１１（Ａ）に示すように、凸部１１とプレス成形品Ｐとの間が真空になるため、図１１（Ａ）の（１１−Ｂ）部を拡大した図１１（Ｂ）に示すように、付着していた金属粉Ｆがこの真空部に吸引され、ポンチ１０の上部等に侵入する。

つぎに、図９（Ｂ）に示すように、リング７０を下降させると、プレス成形品Ｐがリング７０上に載置された状態で、プレス成形品Ｐが上型３０から離れる。そして、プレス成形品Ｐをリング７０から持ち上げてプレス型９１から取り出すと、図１２（Ａ）に示すように、プレス成形品Ｐとリング７０との間に空気が侵入するため、図１２（Ａ）の（１２−Ｂ）部を拡大した図１２（Ｂ）に示すように、この間隙に金属粉Ｆが侵入する。
このため、金属粉Ｆがポンチ１０の周囲や上面に付着し、次の金属板素材Ｗを絞り成形すると、この金属粉Ｆが挟み込まれて金属板素材Ｗに凸部が発生し、プレス成形品Ｐの品質を悪化させるという問題が生じていた。

このため、プレス型の清掃を頻繁に行う必要があるため、１ロットの成形数が制限されたり、型段取り手順が縛られたり、清掃工数が多くかかったりして効率よくプレス工程を運営することが困難であった。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、絞り成形で発生する金属粉の飛散を抑えることができ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絞り成形するプレス型であって、ポンチと、該ポンチの外周に設けられたシワ押さえ用のリングと、これらポンチとリングの上面を覆う上型とを備え、前記リングの、前記ポンチと対向する側面に、磁場を形成させたことを特徴とする。
よって、シワ押さえ用のリングの上面と上型の下面とにより狭持された金属板素材が、前記ポンチにより絞り成形される際に、リングの上面を滑ることにより曲げ、曲げ戻し動作が作用して発生する金属粉を、前記磁場によりリングの側面に吸着して飛散を抑え、ポンチ上面等への侵入を防止することができる。

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、前記磁場は、前記リングの側面に、プレス方向と交差する方向に複数の永久磁石を配列して形成したものであることを特徴とする。
よって、永久磁石を用いることにより、磁場を安価に簡単に設けることができるため、プレス型のメンテナンスや清掃が容易にできる。

本発明のプレス型によれば、シワ押さえ用のリングの上面と上型の下面とにより狭持された金属板素材が、前記ポンチにより絞り成形される際に、リングの上面を滑ることにより発生する金属粉を、前記磁場によりリングの側面に吸着して飛散を抑え、ポンチ上面等への侵入を防止することができるので、効率よくプレス工程を運営することができ、かつ、絞り成形された金属板素材に凹凸等の傷を発生させず、プレス成形品の品質を向上させることができる。

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説明する。本実施の形態のプレス型は、自動車ボデーのサイドパネルの絞り成形型に採用されたものである。
ここで、図１は、プレス成形品であるサイドパネルを示した図であり、図２は、プレス型のリング部の拡大断面図である。

プレス成形される本実施の形態のサイドパネルは、金属板素材Ｗを絞り成形することにより、図１に示すように、ドアや窓ならびにホイールハウス部の抜き部Ｎを有し、その外周に、後述する凸状ビード２１と凹状溝３４で形成されるビードＢが部位によって１条あるいは２条で形成される大型のプレス成形品Ｐとなるものである。
なお、抜き部Ｎはこの絞り成形段階では抜かれずに、後工程の抜き工程で抜き加工されるものである。

プレス型１は図７に示す従来のプレス型９１と略同一であり、図１のII−II線に沿う部分を成形するプレス型１の断面図である図２に示すように、ポンチ１０と、該ポンチ１０の外周に設けられたシワ押さえ用のリング２０と、これらポンチ１０とリング２０の上面を覆う上型３０とを備えている。
リング２０の上面には、上部に半円状に突出する２条の凸状ビード２１、２１が形成されている。また、リング２０に対向する上型３０の外周部３２の下面３３には、金属板素材Ｗを挟んで凸状ビード２１、２１が入り込む２条の凹状溝３４、３４が形成されている。なお、図２では金属板素材Ｗの記載は省略されている。

上型３０は、ポンチ１０に対向する凹部３１と、リング２０に対向する外周部３２と、プレス機械に取り付けられるベース部３８（図７に図示）とを備えている。外周部３２の下面３３には、金属板素材Ｗを挟んで凸状ビード２１、２１が入り込む２条の凹状溝３４、３４が形成されている。

ポンチ１０は、金属板素材Ｗの絞り成形面である上部の凸部１１と、該凸部１１から下方に下がる側面１２と下部のベース部１８（図７に図示）とを備え、ベース部１８によりプレス機械のボルスタに取り付けられる。

リング２０は、ポンチ１０の側面１２と一定の間隙を保って配置される金属環であり、その上面に２条の凸状ビード２１、２１が形成されている。リング２０の下面は、クッション部２３（図７に図示）により、常に上昇方向に付勢されている。
リング２０の、前記ポンチ１０の側面１２に対向する側面２２には、図３、図４に示すように、プレス方向と交差する方向に複数の永久磁石４０が配置されて取り付けられている。

永久磁石４０は、所定長さのものがネジ４１により、１列又は上下２列に渡ってリング２０の側面２２に取り付けられる。
リング２０の側面２２に取り付けられる永久磁石４０には、表１に示すように、発明者らが種々調査した結果、最適なものとしてネオジウム磁石を採用することが望ましいことが判った。なお、表１中の○、△、×印は、各項目毎の評価結果を示す。

次に、本発明のプレス型１の作用について説明する。従来と同様に、図７（Ａ）に示すように、上型３０がポンチ１０の上方にあり、リング２０の上面がポンチ１０の凸部１１上面と略同一面にある型開きの状態で、金属板素材Ｗをリング２０の上面とポンチ１０の凸部１１の上面に載置する。
そして、上型３０を徐々に下降させると、図７（Ｂ）に示すように、金属板素材Ｗの外周部がリング２０と上型３０の外周部３２とにより挟まれ、凸状ビード２１と凹状溝３４との間に食い込むように狭持される。

金属板素材Ｗがリング２０と上型３０の外周部３２とにより狭持された状態で上型３０をさらに下降させると、ポンチ１０の凸部１１が上型３０の凹部３１に入り込む。
このとき金属板素材Ｗの外周を引き込むため、金属板素材Ｗの外周に曲げと曲げ戻し動作が繰り返し作用され、これにより金属板素材Ｗの表面にメッキされた亜鉛メッキ層が剥がれて金属粉Ｆとなり、リング２０とポンチ１０の間に入り込む。
しかし、リング２０の側面には永久磁石４０が取り付けられているので、金属粉Ｆがこの永久磁石４０に吸着されて、ポンチ１０の上面等への飛散が防止される。したがって、プレス成形品Ｐに傷等が付かない。

ポンチ１０に対して上型３０及びリング２０を上昇させると、図９（Ａ）に示すように、金属板素材Ｗ（プレス成形品Ｐ）はポンチ１０の凸部１１から離型されながら上昇する。
このポンチ１０からプレス成形品Ｐが上昇するときに、図５（Ａ）に示すように、凸部１１とプレス成形品Ｐとの間が真空になるため、図５（Ｂ）に示すように、付着していた金属粉Ｆがこの真空部に吸引され、ポンチ１０の上部等に侵入する。
しかし、このときも金属粉Ｆは永久磁石４０に吸着されて、ポンチ１０の上面等への飛散が防止される。

また、プレス成形品Ｐをリング２０から持ち上げてプレス型１から取り出すと、図６（Ａ）に示すように、プレス成形品Ｐとリング２０との間に空気が侵入するため、図６（Ｂ）に示すように、この間隙に金属粉Ｆが侵入する。しかし、このときも金属粉Ｆは永久磁石４０に吸着されて、ポンチ１０の上面等への飛散が防止される。

このように、本実施の形態のプレス型１は、金属板素材Ｗが絞り成形されるときに、リング２０と上型３０とで狭持される部位で、狭持されながら引き込まれる際に作用する曲げ、曲げ戻しの動作により発生する金属粉Ｆを、リング２０の側面２２に配置した永久磁石４０により吸着するので、金属粉Ｆの飛散が防止され、したがって、ポンチ１０の上面１１等に残らないので、次に絞り成形する金属板素材Ｗに傷が付かず、プレス型１の清掃頻度を少なくすることが可能となった。

なお、本発明は前記実施の形態のものに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施の形態では、磁場を形成させるのに永久磁石を用いたが、これに限られず、コイル状の磁石を用いることも可能である。

本発明の一の実施の形態に係るプレス成形品である自動車ボデーのサイドパネルを示した図である。 図１のII−II線に沿う部分を成形する、本発明の一の実施の形態に係るプレス型のリング部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リング部に永久磁石を取り付けた部分斜視図である。 図３の側面断面図である。 本発明の一の実施の形態に係るプレス型による絞り成形後、上型とリングをポンチから上昇させた状態の、（Ａ）は部分断面図であり、（Ｂ）はそ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による絞り成形後、上型とリングをポンチから上昇させ、さらに上型をリングから上昇させた状態の、（Ａ）は部分断面図であり、（Ｂ）はその拡大断面図である。 従来及び本発明のプレス型による絞り成形を工程毎に説明する断面図である。 絞り成形時に、金属板素材がリングと上型とにより狭持される部位で曲げ・曲げ戻しが作用する説明図である。 図７の続きの工程を説明する断面図である。 従来のプレス型による絞り成形が完了して、型締めされた状態の、（Ａ）は部分断面図であり、（Ｂ）はその拡大断面図である。 図５に対応する従来のプレス型による絞り成形の状態の、（Ａ）は部分断面図であり、（Ｂ）はその拡大断面図である。 図６に対応する従来のプレス型による絞り成形の状態の、（Ａ）は部分断面図であり、（Ｂ）はその拡大断面図である。

符号の説明

１、９１ プレス型
１０ ポンチ
１１ 凸部
２０、７０ リング
２１、７１ 凸状ビード
２２、７２ 側面
３０ 上型
３１ 凹部
３２ 外周部
３３ 下面
３４ 凹状溝
４０ 永久磁石
Ｗ 金属板素材
Ｐ プレス成形品
Ｆ 金属粉

Claims (2)

1. 平板状の金属板素材を絞り成形するプレス型であって、ポンチと、該ポンチの外周に設けられたシワ押さえ用のリングと、これらポンチとリングの上面を覆う上型とを備え、前記リングの、前記ポンチと対向する側面に、磁場を形成させたことを特徴とするプレス型。
2. 請求項１に記載のプレス型において、
   前記磁場は、前記リングの側面に、プレス方向と交差する方向に複数の永久磁石を配列して形成したものであることを特徴とするプレス型。

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