JP2009241125A - プレス金型 - Google Patents

Abstract

【課題】曲線部で割れやシワを生じることなく曲げ加工を施すことができるプレス金型を提供する。
【解決手段】プレス金型にスリット刃２４を設ける。プレス加工時には、可動側２０の降下に伴って、スリット刃２４で金属板１０のスクラップ部Ｓにスリット１０ａを形成した後、曲げ刃２２による曲げ加工を完了させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、ワークに曲げ加工を施すためのプレス金型に関し、特に、曲線部を含む線に沿ってワークを曲げるためのプレス金型に関する。

金属板に曲げ加工を施す場合、プレス金型により型成形する方法が周知である（例えば、特許文献１）。図９に、金属板に曲げ加工を施すプレス金型の一例を示す。このプレス金型は、上型（図示省略）、下型１０１、及び曲げ刃１０２を有する。下型１０１の所定位置に金属板１００を配置し、この状態で、曲げ刃１０２を上方より降下させ、金属板１００を下型１０１及び曲げ刃１０２とでプレスする（図１０参照）。これにより、金属板１００に曲げ部Ｐが成形される。

特開２００２−３２１０１３号公報

上記のようなプレス金型によると、曲げ部Ｐが直線部のみからなる場合は問題なく曲げ加工を行うことができるが、例えば図１１及び１２に示すように、曲げ部Ｐが曲線部を含む場合、曲げ部に割れやシワが生じる場合がある。その理由を以下に説明する。

図１１及び１２に示すように、金属板１００に曲げ加工を施すと、金属板１００の一部が曲げ部Ｐ側に引き込まれ、金属板１００が点線位置から実線位置に移動する。このとき、金属板１００の端部のうち、直線部ａ’ｂ’及びｃ’ｄ’（点線）は、それぞれ直線部ａｂ及びｃｄ（実線）に平行移動するため、直線部の長さは曲げ加工により変化しない。従って、金属板１００は単純に折り曲げられることになるため、この部分に割れやシワが発生する恐れはほとんどない。これに対し、金属板１００の端部の曲線部ｂ’ｃ’ （点線）は、曲線部ｂｃ（実線）に移動する。このとき、曲線部ｂｃの長さは曲線部ｂ’ｃ’の長さよりも長いため（ｂｃ＞ｂ’ｃ’）、曲線部ｂ’ｃ’と曲線部ｂｃとで囲まれた領域（図１２に散点で示す）は、曲線部が延びる方向に引っ張られながら曲げ部Ｐ側に引き込まれる。このように、曲げ部Ｐの曲線部では材料が無理やり引き込まれるため、割れやシワが生じる恐れがある。

本発明の課題は、曲線部で割れやシワを生じることなく曲げ加工を施すことができるプレス金型を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明は、ワークに、曲線部を含む線に沿って曲げ加工を施すためのプレス金型であって、ワークにスリットを形成するスリット刃を設け、該スリット刃で、ワークのスクラップとして除去される部分のうちの前記曲線部の近傍にスリットを形成した後、曲げ加工を完了するようにしたものである。

このように、本発明では、曲げ加工の完了前に、ワークのスクラップ部のうちの前記曲線部の近傍にスリットを形成する。このスリットの大きさを大きくしたり、スリットをなるべく曲線部の近くに形成すれば、材料が曲線部に引き込まれやすくなる。一方、スリットの大きさを小さくしたり、スリットを曲線部から離れた所に形成すれば、材料が曲線部に引き込まれにくくなる。すなわち、スリットの大きさや形成箇所を適宜設定することで、曲げ加工により曲線部側に向けて引き込まれる材料の量を調整することができ、曲げ部における割れやシワを防止することができる。

このプレス金型に、ワークのスクラップ部を分離する切断部を設ければ、同一工程でスクラップ部の分離を行うことができるため、工程を簡略化することができる。尚、スリットを形成する前にスクラップ部を分離すると、スリットの形成による上記の効果を得ることができないため、切断部による分離はスリットを形成した後に行う必要がある。

以上のように、本発明のプレス金型によれば、曲線部で割れやシワを生じることなく曲げ加工を施すことができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明に係るプレス金型で成形される自動車のドア１である。ドア１は、窓部２を有し、窓部２の周囲にフレーム３が設けられる。ドア１は、図２（ｂ）のフレーム３の断面形状に示すように、窓部２側の端縁（以下、内側の端縁）及び外側の端縁に沿って車体の内部側（図１の紙面奥側）に曲げられ、さらに、この曲げられた部分の端部がそれぞれ内側及び外側につば状に折り曲げられている。内側の曲げ部Ｐ１及び外側の曲げ部Ｐ２は、図２（ａ）に示すように、直線部及び曲線部を含む線で構成される。

ドア１は、プレス加工で一体に形成され、絞り工程、外抜き工程、曲げ工程、及び抜き工程を経て製作される。各工程を、図３を用いて説明する。尚、図３は、フレーム３の部分が成形される様子を示す断面図である。

まず、図３（ａ）に示すような平板状の金属板１０に、図示しない上型（ダイ）及び下型（ポンチ）を用いて絞り加工を施し、図３（ｂ）のように金属板１０の中央部を突出させる。その後、外抜き工程で金属板１０の余分な部分を除去する（図３（ｂ）に点線で示す）。さらに、金属板１０に曲げ加工を施して、ドア１（フレーム３）の内側及び外側の端縁に沿って曲げ部Ｐ１及びＰ２を成形する。最後に、抜き工程で、金属板１０のうち、製品として使用される領域以外の部分を切断除去し（図３（ｃ）に点線で示す）、ドア１が完成する。

図４は、本発明の実施形態に係るプレス金型を示す。このプレス金型は、上記の曲げ工程及び抜き工程に用いられるものであり、可動側２０及び固定側３０とからなる。可動側２０は、上型２１、曲げ刃２２、上型切断刃２３、及びスリット刃２４を有し、固定側３０は、下型３１及び下型切断刃３２を有する。上型２１に曲げ刃２２が固定され、曲げ刃２２に上型切断刃２３が固定され、さらに、上型切断刃２３の下端面にスリット刃２４が固定される。下型３０と下型切断刃３１とは一体に形成される。

以下、このプレス金型による金属板１０の曲げ工程及び抜き工程を説明する。まず、図４に示すように、下型３０の所定位置に金属板１０を載置し、この状態で可動側２０を下方に降下させ、曲げ刃２３を金属板１０に接触させる。さらに可動側２０を降下させ、図５に示すように、曲げ刃２３と下型３１とで金属板１０の一部をプレス成形すると共に、スリット刃２４を金属板１０に接触、貫通させ、金属板１０にスリット１０ａを形成する。スリット１０ａは、図７に示すように、金属板１０のうち、後述の抜き工程で除去されるスクラップ部Ｓ（図中の散点領域）に形成される。スリット１０ａは、曲げ部Ｐの曲線部Ｐｃの近傍に設けられ、詳しくは、曲線部Ｐｃの端部１０ｂ側の領域（図７に点線の間の領域）内で、且つ、スクラップ部Ｓの切断予定部（図中の一点鎖線）の近傍に設けられる。尚、厳密には、図７に示す状態では曲げ部Ｐはまだ成形されていないので、同図には曲げ部の成形予定部に（）を付けて示している。

このように、金属板１０のスクラップ部Ｓにスリット１０ａを形成することにより、スリット１０ａよりも端部１０ｂ側（曲げ部Ｐと反対側）の材料は、曲げ部Ｐ側へ引き込まれない。従って、スリット１０ａの形成箇所や大きさを適宜調整することにより、曲げ加工時に曲げ部Ｐ側へ引き込まれる材料の量を調整することができ、これにより曲げ部Ｐの曲線部Ｐｃにおける割れやシワの発生を防止できる。スリット１０ａの形成箇所や大きさは、製品形状（特に曲げ部Ｐの曲線部Ｐｃの形状）や材料によって異なる。図示例では、一箇所の曲線部に対して一つのスリット１０ａが形成されているが、これに限らず、例えば一箇所の曲線部に対して複数のスリット１０ａを形成してもよい。あるいは、図示例では曲線部Ｐｃに沿った方向にスリット１０ａを形成しているが、これに限らず、例えば曲線部Ｐｃと直交する方向にスリット１０ａを形成してもよい。さらに、図示例では、曲線部Ｐｃの中央部の端部１０ｂ側にスリット１０ａが形成されているが、これに限らず、例えば曲線部Ｐｃと直線部Ｐｄとの境界部の端部１０ｂ側にスリット１０ａを形成してもよい。

ところで、スリット１０ａの形成は、図５に示すように、金属板１０を下側から支持しない状態で、金属板１０の上方からスリット刃２４を貫通させて行われるため（この形成方法をエアカットと称す）、スリット１０ａの周辺には、図８に示すように下側に凹んだ凹部が形成される。スリット１０ａは製品として使用されないスクラップ部Ｓに形成されるため、スリット１０ａの周辺に凹部が形成されても製品の加工品質に影響はない。よって、スリット１０ａの加工を、上記のような下型を用いないエアカットで行うことができ、これによりプレス金型の構成が簡略化され、プレス金型の製造コストの低減を図ることができる。

さらに可動側２０を降下させると、図６に示すように、曲げ刃２２及び下型３１で金属板１０の曲げ部Ｐが成形されると共に、上型切断刃２３及び下型切断刃３２で金属板１０が製品形状に切断され、スクラップ部Ｓ（図示省略）が分離される。図示例では、曲げ刃２２及び下型３１による曲げ加工の完了の直前に、上型切断刃２３及び下型切断刃３１により金属板１０が所定位置で切断される。このように、曲げ加工を行うプレス金型に、抜き加工を行う切断部（上型切断刃２３及び下型切断刃３２）を設けることにより、曲げ工程及び抜き工程を一つの金型で行うことができるため、工程を簡略化することができる。こうして成形された金属板１０を金型から取り出し、ドア１（フレーム３）が完成する。

上記のような曲げ加工方法は、フレーム３の内側（窓部２側）の曲げ部Ｐ１及び外側の曲げ部Ｐ２の何れにも適用可能であるが、特に、内側の曲げ部Ｐ１に適用することが有効である。すなわち、ドア１の内側部分（窓部２）に外抜き加工を施すと、外抜き加工で切断した切れ端が金型の内部に残されるため、この切れ端を除去するために、金型に切れ端排出用の通路を設ける必要が生じる。このような通路を設けると、金型の剛性が低下するので好ましくないため、ドア１の内側部分は外抜き加工を行わないことがある。外抜き加工を行わないと、金属板１０のスクラップ部が大きくなるため、曲げ部Ｐ１の曲線部側に引き込まれる際に材料に発生する内部応力が大きくなり、割れやシワが発生する恐れが高まる。従って、内側の曲げ部Ｐ１では、スリット１０ａを形成することで割れやシワの発生を防止することが有効となる。

車のドアを示す正面図である。 （ａ）は図１のＡ部の拡大図であり、（ｂ）は（ａ）図のＢ−Ｂ断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、ドアのプレス成形工程を示す断面図である。 本発明の実施形態に係るプレス金型の断面図である。 本発明の実施形態に係るプレス金型の断面図である。 本発明の実施形態に係るプレス金型の断面図である。 スクラップ部にスリットを形成した様子を示す成形品の拡大平面図である。 スリットの状態を示す成形品の断面図である。 曲げ加工に用いられるプレス金型の一例を示す断面図である。 曲げ加工に用いられるプレス金型の一例を示す断面図である。 金属板に曲げ加工を施した様子を示す斜視図である。 金属板に曲げ加工を施した様子を示す平面図である。

符号の説明

１ ドア
２ 窓部
３ フレーム
１０ 金属板
１０ａ スリット
１０ｂ 端部
２０ 可動側
２１ 上型
２２ 曲げ刃
２３ 上型切断刃
２４ スリット刃
３０ 固定側
３１ 下型
３２ 下型切断刃
Ｐ１、Ｐ２ 曲げ部
Ｐａ 曲線部
Ｐｄ 直線部
Ｓ スクラップ部

Claims (2)

1. ワークに、曲線部を含む線に沿って曲げ加工を施すためのプレス金型であって、
   ワークにスリットを形成するスリット刃を設け、該スリット刃で、ワークのスクラップとして除去される部分のうちの前記曲線部の近傍にスリットを形成した後、曲げ加工を完了するようにしたプレス金型。
2. ワークのうちのスクラップとして除去される部分を分離する切断部を設け、スリットを形成した後に切断部による分離を行うようにした請求項１記載のプレス金型。

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