JP2008302426A - プレス型及びプレス成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】特に簡易な構造で、かつ製造が容易で、しかもコストが安価なプレス型、及びプレス成形方法を提供する。
【解決手段】プレス成形に際して使用する上型１、下型２の何れか一方にのみ、成形対象となる鋼板等の成形材料３に成形する凹凸形状に対応する位置に、円形や長円形等の筒状の直穴その他の溝５が設けられている。 また、プレス機械の上型１と下型２との間に、成形対象となる鋼板等の成形材料３と共に、紙、合成樹脂等の圧縮可能材料からなる成形補助材７を介在させて成形するものであり、成形補助材７の種類や厚さや圧縮率を可変することにより、鋼板等の成形材料３に成形する円形や長円形等の凹凸形状の深さを制御して所望の形状にすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、プレス型及びプレス成形方法に関し、特に簡易な構造で、かつ製造が容易で、しかもコストが安価なプレス型、及び作業が簡易で生産性に優れ、使用勝手を飛躍的に向上させたプレス成形方法に関するものである。

従来、鋼板等の金属板材にディンプル、ビード等の所定形状の凹凸を形成させる場合、図９に示すように上型Ｕと下型Ｌとの間に成形すべき鋼板等の成形板材Ｐを配置させてプレス成形していたので、該上型Ｕと下型Ｌの相対向面に成形すべき成形板材Ｐの所定形状の凹凸に対応させた形状に正確に形成させると共に、上記成形板材Ｐの板厚や変形を考慮した凹凸形状を形成させた間隙Ｋを有する形状に形成させている。

しかしながら、上記間隙Ｋを一定に形成するための加工精度にするために多くの時間や熟練を要するといった問題点があった。

また、加工精度を実現する為には、多くの費用や日数を要するという問題点があった。

さらに、加工時に成形板材Ｐの成形部分は、塑性変形時にすべりを起こす為に、擦り傷を発生させることがあり、例えばメッキ鋼板のメッキ層が削られ防錆性能に悪影響を及ぼすという問題点があった。

このような従来技術の問題点に鑑み、本発明の主な目的は、
プレス成形時に使用するプレス型を簡単かつ容易な構造とすることで、
上型と下型の相対向面に成形すべき所定の凹凸形状を簡単なものとして、
製造を容易にし、さらにコストを安価にしたプレス型及びプレス成形方法を提供することにある。

このような目的は、本発明によれば、
プレス成形に際して使用する上型、下型の何れか一方にのみ、
成形対象となる鋼板等の成形材料に成形する凹凸形状に対応する位置に、
溝を設けたことを特徴とするプレス型、及び
プレス成形に際して、プレス機械の上型と下型との間に、成形対象となる鋼板等の成形材料と共に、成形補助材を介在させて成形することを特徴とするプレス成形方法、
を提供することにより達成される。

このように、本発明によれば、
プレス成形時に使用するプレス型を簡単かつ容易な構造とすることで、
上型と下型の相対向面に成形すべき所定の凹凸形状を簡単なものとして、
製造を容易にし、さらにコストを安価にしたプレス型及びプレス成形方法を提供することが出来る。

すなわち、
（１）プレス成形に際して使用する上型、下型の何れか一方にのみ、所定形状に対応した溝を設けたプレス型としたので、プレス型の構造が簡易となり、コストが安価となるという効果がある。
（２）上型と下型との間に、成形対象となる鋼板等の成形材料と共に、介在させて成形する成形補助材の種類や厚さや圧縮率を可変することにより、成形材料に成形される円形や長円形等の凹凸の形状を所望の形状に成形することができるという効果がある。
（３）成形補助材を成形材料と共に介在させて成形するので、滑らかで均一かつ成形面に傷のない円形や長円形等の所望の凹凸形状に成形材料を成形することができるという効果がある。
（４）上型、下型の何れか一方にのみ、所定形状に対応した溝を設けたプレス型としたので、プレス型の構造が簡易となり、プレス型の加工精度を実現する為に要する費用や日数を削減することができるという効果がある。
（５）プレス型の構造を簡易とすると共に、成形補助材を介在させて成形するようにしたので、加工時に成形板材Ｐの成形部分が、塑性変形時にすべりを起こす為に、擦り傷を発生させることがあり、例えばメッキ鋼板のメッキ層が削られ防錆性能に悪影響を及ぼすという問題点を解消することができるという効果がある。
（６）成形補助材の種類や厚さや圧縮率を可変することにより、輪荷重を調整して、成形材料に加わる荷重を変化させて、成形材料に成形される凹凸の深さを調整することができるという効果がある。
（７）成形材料に成形される凹凸の配列をランダム配列、粗密配列、大小の複合配列等の複合的配列を高度な型加工技術や型精度を要する事なく、簡単かつ容易に実現することができるので、成形材料の剛性や固有振動数の向上を図ることができるという効果がある。

次に、本発明を添付の図面を参照して、特定の実施の形態について詳述する。

本発明のプレス型及びプレス成形方法は、
プレス成形に際して使用する上型、下型の何れか一方にのみ、
成形対象となる鋼板等の成形材料に成形する凹凸に対応する位置に、
溝を設けたことを特徴とするプレス型に構成され、さらに
プレス成形に際して、プレス機械の上型と下型との間に、成形対象となる鋼板等の成形材料と共に、成形補助材を介在させて成形することを特徴とするプレス成形方法、
であり、製造を容易にし、さらにコストが安価なものとなる。

図１〜図８は、本発明に基づくプレス型及びプレス成形方法の実施の形態の第一実施例を示している。

本発明のプレス型は、
プレス成形に際して使用する上型１、下型２の何れか一方にのみ、
成形対象となる鋼板等の成形材料３に成形する凹凸形状４に対応する位置に、
溝５を設けたことを特徴とするプレス型、であり、
従来の問題点を解消することができる。

上記溝５は、
上型１、下型２の何れか一方にのみ成形するものであり、
上記成形材料３に成形する円形や長円形等の凹凸形状４の形状に対応させて、
円形や長円形等の筒状の直穴６に形成されている。

従来のプレス成形に際しては、使用する上型Ｕと下型Ｌの相対向面に成形すべき成形板材Ｐの所定形状の凹凸形状に対応させて略同一形状の凹凸形状を形成させていたが、
本発明にあっては、成形板材３の所定形状の凹凸形状４に対応させた略同一形状の凹凸形状を形成させることなく、
成形材料３の所定形状の凹凸形状４に対応させた位置に、成形材料３の所定形状の凹凸形状４に対応させた大きさの筒状の直穴６の溝５を上型１、または下型２の何れか一方にのみ設けている。

本実施例にあっては、この溝５を下型２にのみ設けている。

該溝５の直径ｄは、上記成形材料３に成形する円形や長円形等の凹凸形状４の外径Ｄと略同一の大きさに形成されている。

該溝５の高さｈは、上記成形材料３に成形する円形や長円形等の凹凸形状４の高さＨより遥かに高い高さに形成されている。

上記溝５は、上記成形材料３に成形する円形や長円形等の凹凸形状４に対応させて、円形や長円形等の筒状の直穴に形成されている。

本実施例にあっては、この溝５の周囲に、輪荷重を発生させることにより、成形材料３に所定の円形や長円形等の凹凸形状４を成形する。

この溝５を備えた下型２と上型１とを使用して、成形対象となる鋼板等の成形材料３をプレス成形することにより、成形材料３に所定形状の凹凸形状４を成形できる。

このプレス成形に際して、上記輪荷重により、鋼板等の成形材料３を塑性変形させて、円形や長円形等の所望の凹凸形状４に成形することができる。

次に、本発明のプレス成形方法の実施の形態の第一実施例について説明する。

本発明のプレス成形方法は、
プレス成形に際して、プレス機械の上型１と下型２との間に、成形対象となる鋼板等の成形材料３と共に、成形補助材７を介在させて成形する。

上記成形補助材７は、紙、合成樹脂等の圧縮可能材料である。

上記成形補助材７は、その種類や厚さや圧縮率を可変することにより、鋼板等の成形材料３に成形する円形や長円形等の凹凸形状４の深さを制御して所望の形状にすることができる。

このプレス成形に際して、鋼板等の成形材料３を塑性変形させて、円形や長円形等の所望の凹凸形状４に成形するときの加圧力Ｆとそれに対する反力Ｆｎとの関係は、一般部分においては、次のようであった。

すなわち、図２〜図５とに良く示されているように、一般部分においては、
（１）このプレス成形に際して、プレス機械の上型１と下型２とにより、鋼板等の成形材料３を加圧すると、
（２）上記上型１の加圧力Ｆ（ｆ１）により、成形補助材７の厚さがｔからｔ′に変化し、その圧縮量に応じて反力Ｆ２、Ｆ２′が発生し、
（３）この反力Ｆ２、Ｆ２′により、鋼板等の成形材料３を加圧し、反力Ｆ３、Ｆ３′が発生し、
（４）この反力Ｆ３、Ｆ３′により、下型２を加圧し、反力Ｆ４（Ｆ′）が発生する。
（５）これによって、一般部分においては、成形補助材７と鋼板等の成形材料３とを挟んだ上型１と下型２間の力学的なバランスが保持され、成形材料３が平坦に成形された状態となっている。

このプレス成形に際して、鋼板等の成形材料３を塑性変形させて、円形や長円形等の所望の凹凸形状４に成形するときの加圧力とそれに対する反力との関係、すなわちこの凹凸形状４が成形される下型２の溝５の周囲に発生する輪荷重は、次のようであった。

すなわち、図２〜図５とに良く示されているように、凹凸形状４が成形される下型２の溝５の周囲においては、
（１）このプレス成形に際して、プレス機械の上型１と下型２とにより、鋼板等の成形材料３を加圧すると、
（２）上記上型１の加圧力ｆ１により、成形補助材７には、上型１に対して内力ｆ２が生ずると共に、鋼板等の成形材料３に対する内力ｆ２′が発生するが、該成形材料３の変形に伴なって、内力がｆ２′−１〜ｆ２′−４に漸減し、成形補助材７と成形材料３の接触が終わる部分ｅで０となる。
（３）この反力ｆ２、ｆ２′により、鋼板等の成形材料に、反力ｆ３、ｆ３′が発生し、
（４）この反力ｆ３、ｆ３′により、下型２を加圧し、反力ｆ４が発生する。
（５）これによって、成形材料３の変形部分においては、輪荷重が、所定幅で滑らかに変化して、力学的な釣り合いで形状を生成させるから、滑らかで均一な成形面が、円形や長円形等の所望の凹凸形状４で成形される。

次に、本発明に基づくプレス成形方法の実施例は、次のようであった。

すなわち、
（１）成形材料３として、普通鋼板、高張力鋼板、ステンレススティール板、アルミニュウム板。
（２）成形材料３に成形する凹凸形状４として、円形、三角形状、四角形状、及び長円形状を形成。
（３）成形補助材７として、塩化ビニールシート（厚さ＝１ｍｍ、２．７ｍｍ）、ゴムシート（厚さ＝１．２ｍｍ、２．４ｍｍ）、厚紙（厚さ＝０．６ｍｍ、１．８ｍｍ）を使用して成形した。

これらにより、プレス成形した結果は、次のようであった。

すなわち、
（４）塩化ビニールシートの厚さ＝１ｍｍの場合に、成形材料３に成形される凹凸形状４の深さは、０．８ｍｍ、塩化ビニールシートの厚さ＝２．７ｍｍの場合、成形材料３に成形される凹凸形状４の深さは、１．５ｍｍであった。
（５）ゴムシートの厚さ＝１．２ｍｍの場合に、成形材料３に成形される凹凸形状４の深さは、０．９ｍｍ、ゴムシートの厚さ＝２．４ｍｍの場合、成形材料３に成形される凹凸形状４の深さは、１．６ｍｍであった。
（６）厚紙の厚さ＝０．６ｍｍの場合に、成形材料３に成形される凹凸形状の深さは、０．４ｍｍ、厚紙の厚さ＝１．８ｍｍの場合、成形材料３に成形される凹凸形状４の深さは、０．９ｍｍであった。
（７）また、このプレス成形は、成形材料３を水平に配設した場合に成形できる他、成形材料３を傾斜させて配設した場合に成形することができ、傾斜角４５度においても問題なく成形することができた。
（８）この成形補助材７の種類や厚さや圧縮率を可変することにより、上記輪荷重を調整して、成形材料３に加わる荷重を変化させて、成形材料３に成形される所望の凹凸形状４の深さを調整することができた。
（９）さらに、この成形材料３は、成形される所望の凹凸形状４の配列をランダム配列、粗密配列、大小の複合配列等の複合的配列を高度な型加工技術や型精度を要することなく、実現することができ、成形材料３の剛性や固有振動数の向上を図ることができた。

上記成形補助材７は、上記実施例の塩化ビニールシート、ゴムシート、厚紙に限られることなく、プレス成形時に圧縮されて上記溝５を利用して成形材料３の成形を補助するものならば、合成樹脂（プラスチック）その他の圧縮可能材料等とすることができる。

さらに、上記成形補助材７の種類や厚さや圧縮率を可変することにより、上記鋼板等の成形材料３に成形する円形や長円形等の凹凸形状４の深さを制御して所望の形状にすることが出来る。

また、上記成形材料３は、上記実施例の普通鋼板、高張力鋼板、ステンレススティール板、アルミニュウム板に限られることなく、銅板等の金属板や合成樹脂（プラスチック）板、または金属板と合成樹脂（プラスチック）板との複合材、その他の成形板材に適用することができる。

尚、本発明のプレス型及びプレス成形方法は、上記実施例の構成に限られることなく、上記実施例の構成に追加することや、他の構成で置換することができるのは勿論であり、例えば、次のようなものがある。

（１）前記溝５の開口端に、面取りやＲ（円弧）を形成することにより、成形材料３に成形する凹凸形状４の立上隅部を滑らかにすることができ、成形材料３の剛性を向上させることができる利点がある。
（２）前記溝５は、前記実施例の円形や長円形等の筒状の直穴６に形成するものに限られることなく、曲面が連続する形状のものや上型１、下型２の何れか一方にのみ貫通形成するものとすることができるのは勿論であり、適用範囲を広くできる利点がある。
（３）前記成形補助材７は、上記実施例の塩化ビニールシート、ゴムシート、厚紙等の単一材に限ることなく、塩化ビニールシートと厚紙の複合材等の複合材とすることができ、成形材料３の凹凸形状４の成形をより簡単かつ確実とすることができる利点がある。

本発明の実施の形態の一例を示す構成の一部断面正面図である。 本発明の実施の形態の一例を示す構成の要部の拡大正面断面図である。 本発明の実施の形態の一例を示す構成の要部の拡大平面図である。 本発明の実施の形態の一例を示す構成のプレス成形時の力学的作用を示す一般部分の説明図である。 本発明の実施の形態の一例を示す構成のプレス成形時の力学的作用を示す凹凸形状部分の拡大説明図である。 本発明の凹凸形状がプレス成形された成形材料の平面図である。 本発明の凹凸形状がプレス成形された成形材料の別実施例の平面図である。 本発明の凹凸形状がプレス成形された成形材料の別実施例の平面図である。 従来例のプレス成形を示す要部の拡大正面断面図である。

符号の説明

１ 上型
２ 下型
３ 成形材料
４ 凹凸形状
５ 溝
６ 筒状の直穴
７ 成形補助材
ｄ 溝の内径
ｅ 成形補助材と成形材料の接触が終わる部分
ｈ 溝の高さ
ｔ 成形補助材の厚さ（プレス成形前）
ｔ′ 成形補助材の厚さ（プレス成形時）
Ｄ 凹凸形状の外径
Ｕ 上型
Ｌ 下型
Ｐ 鋼板等の成形板材
Ｋ 間隙
Ｆ 加圧力
Ｆ′ 反力
Ｆ２ 成形補助材の反力
Ｆ２′ 成形補助材の反力
Ｆ３ 鋼板等の成形材料の反力
Ｆ３′ 鋼板等の成形材料の反力
Ｆ４ 下型の反力
ｆ１ 上型の加圧力
ｆ２ 成形補助材の上型に対する内力
ｆ２′ 成形補助材の鋼板等の成形材料に対する内力
ｆ２′−１〜ｆ２′−４ 成形補助材の鋼板等の成形材料に対する内力
ｆ３ 鋼板等の成形材料の反力
ｆ３′ 鋼板等の成形材料の反力
ｆ４ 下型の反力

Claims (8)

1. プレス成形に際して使用する上型、下型の何れか一方にのみ、
   成形対象となる鋼板等の成形材料に成形する凹凸形状に対応する位置に、
   溝を設けた、
   ことを特徴とするプレス型。
2. プレス成形に際して、
   上型、下型の何れか一方にのみ、成形対象となる鋼板等の成形材料に成形する凹凸形状に対応する位置に、溝が設けられたプレス機械の上型と下型との間に、
   成形対象となる鋼板等の成形材料と共に、成形補助材を介在させて成形する、
   ことを特徴とするプレス成形方法。
3. 上記溝は、
   上記成形材料に成形する円形や長円形等の凹凸形状に対応させて、円形や長円形等の筒状の直穴に形成されている、
   ことを特徴とする請求項１記載のプレス型。
4. 上記溝は、
   上記成形材料に成形する円形や長円形等の凹凸形状に対応させて、円形や長円形等の筒状の直穴に形成されている、
   ことを特徴とする請求項２記載のプレス成形方法。
5. 上記成形補助材は、
   紙、合成樹脂等の圧縮可能材料である、
   ことを特徴とする請求項２記載のプレス成形方法。
6. 上記溝の周囲には、輪荷重を発生させる、
   ことを特徴とする請求項２または請求項４の何れかに記載のプレス成形方法。
7. プレス成形に際して、上記輪荷重により、
   鋼板等の成形材料を塑性変形させて、円形や長円形等の所望の凹凸形状に成形する、
   ことを特徴とする請求項２または請求項４〜請求項６の何れかに記載のプレス成形方法。
8. 上記成形補助材の種類や厚さや圧縮率を可変することにより、
   鋼板等の成形材料に成形する円形や長円形等の凹凸形状の深さを制御して所望の形状に成形する、
   ことを特徴とする請求項２または請求項４〜請求項７の何れかに記載のプレス成形方法。

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