JP2011110581A

JP2011110581A - 張り出し成形金型及び張り出し成形方法

Info

Publication number: JP2011110581A
Application number: JP2009269001A
Authority: JP
Inventors: Shugo Hirozawa; 秀剛廣澤; Shigeki Okino; 茂樹沖野; Hirohiko Tanaka; 浩彦田中; Koji Matsumoto; 幸士松本; Naoki Kinoshita; 尚紀木下; Tatsuro Shibamoto; 達郎柴本
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2009-11-26
Filing date: 2009-11-26
Publication date: 2011-06-09
Anticipated expiration: 2029-11-26
Also published as: JP5360995B2

Abstract

【課題】張り出し成形において、成形部の品質を向上させ、成形時のエネルギー効率を高め、さらに、材料の歩留まりを高める。
【解決手段】板金ワークＷの両端縁部を、互いに離反する方向で、且つ、パンチ２０の成形面２１の延長面方向Ｍと同一か、それよりもパンチ２０側に傾斜した方向にスライドさせることにより、板金ワークＷに成形部Ｗ１の伸びを阻害するような急な折れ曲がり部や縦壁部が形成されることはない。これにより、成形部Ｗ１を十分に引き伸ばすことができるため、品質の向上を図ることができると共に、エネルギーを効率よく成形部の引き伸ばしに費やすことができる。また、縦壁部が形成されないため、歩留まりを高めることができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、張り出し成形金型及び張り出し成形方法に関する。

張り出し成形は、板金ワークを引き伸ばしながら金型の成形面に押し付けて塑性変形させることにより所定形状に成形する成形方法であり、例えば、自動車のドアアウタパネルやフードアウタパネルなど、緩やかな曲面状の意匠面を有するパネル部品の成形に適用される。

例えば、特許文献１には、従来技術として、図１１及び図１２に示すような張り出し成形金型が示されている。この張り出し成形金型は、板金ワークＷの両端縁部Ｗ２をブランクホルダ１０１，１０２で保持し（図１１参照）、この状態でブランクホルダ１０１，１０２を降下させて板金ワークＷをパンチ１０３に押し付けることにより、板金ワークＷの成形部Ｗ１を所定形状に成形するものである（図１２参照）。この場合、図１３に示すように、ブランクホルダ１０１，１０２の降下に伴って、板金ワークＷのうち、パンチ１０３の成形面１０３ａで成形される成形部Ｗ１の端部に折り曲げ部Ｐが形成され、この折り曲げ部Ｐを介して縦壁部Ｗ３が形成される。すなわち、ブランクホルダ１０１，１０２を降下させることで、縦壁部Ｗ３を上下に引き伸ばしながら成形部Ｗ１に引っ張り力を加えて成形している。尚、図１１〜１３の各部位には、特許文献１とは異なる名称及び符号を付している。

特開平９−１５０２２４号公報

上記のような金型で張り出し成形を行う場合、図１３に示すように、ブランクホルダ１０１，１０２が降下して成形が進むにつれて、縦壁部Ｗ３が垂直方向に近づくため、パンチ１０３の成形面１０３ａの延長面方向Ｍ’と縦壁部Ｗ３の伸びる方向Ｓ’との間の角度θ’が大きくなり、縦壁部Ｗ３と成形部Ｗ１との間に直角に近い急な折れ曲がり部Ｐが形成される。この折れ曲がり部Ｐで板金ワークＷの巻きつきが生じて成形部Ｗ１の伸びが阻害されるため、成形部Ｗ１を十分に引き伸ばすことが困難となり、成形部Ｗ１の品質が低下する恐れがある。また、折れ曲がり部Ｐで成形部Ｗ１の伸びが阻害されることにより、成形部Ｗ１の伸び（例えば２〜３％程度）に対して縦壁部Ｗ３が大きく引き伸ばされる（例えば１０〜１５％程度）が、縦壁部Ｗ３は、通常、成形部Ｗ１（意匠面）と切り離されて廃棄されたり、成形部Ｗ１の裏側に折り曲げられたりするため、大きく引き伸ばす必要はなく、縦壁部Ｗ３を引き伸ばすために無駄なエネルギーを費やしていることとなる。さらに、縦壁部Ｗ３の引き伸ばしによる破断を防止すると共に、成形部Ｗ１の伸び量を確保することができるように、板金ワークＷの縦壁部Ｗ３の形状を設計する必要があるため、歩留まりの低下を招く。

また、上記特許文献１には、板金ワークを水平方向に引っ張ってプリテンションをかけることにより、成形部の引き伸ばし量を増やし、余肉部（縦壁部）を縮小する発明が記載されている。しかし、このプリテンションは、意匠面の成形に先立って板金ワークを水平方向に引き伸ばすものであり、板金ワークの意匠面の成形は、あくまでブランクホルダを降下させて板金ワークをパンチに押し付けることにより行われる。従って、板金ワークに急な折れ曲がり部や縦壁部が形成されることには変わりなく、成形部の品質低下や、成形時のエネルギー効率の低下、あるいは歩留まりの低下等の課題を解決できるとは言えない。

本発明の解決しようとする課題は、張り出し成形において、成形部の品質を向上させ、成形時のエネルギー効率を高め、さらに、材料の歩留まりを高めることにある。

前記課題を解決するために、本発明は、部品の意匠面を成形するための成形面を有するパンチと、部品の基材となる板金ワークを前記成形面に沿わせた状態で、前記成形面からはみ出た板金ワークの両端縁部を保持する一対のブランクホルダとを備えた張り出し成形金型であって、一対のブランクホルダを、互いに離反する方向で、且つ、前記成形面の延長面方向と同一か、それよりもパンチ側に傾斜した方向にスライドさせるスライド機構を設けたことを特徴とする。

また、本発明は、部品の意匠面を成形するためのパンチの成形面に板金ワークを沿わせるステップと、前記成形面からはみ出た板金ワークの両端縁部を、互いに離反する方向で、且つ、前記成形面の延長面方向と同一か、それよりもパンチ側に傾斜した方向に沿って引っ張ることにより、板金ワークを前記成形面に押し付けて意匠面を成形するステップとを有する張り出し成形方法として特徴づけることもできる。

本発明では、板金ワークＷの両端縁Ｗ２を保持した一対のブランクホルダを、平行に降下させる（図１１及び図１２参照）のではなく、互いに離反する方向にスライドさせて板金ワークの両端縁部を引っ張ることにより、パンチの成形面の延長面方向Ｍと板金ワークのスライド方向Ｓとの間の角度θが小さくなり（図５及び図７参照）、板金ワークＷに急な折れ曲がり部Ｐ（図１３参照）が形成される事態を回避できる。これにより、板金ワークの成形部を十分に引き伸ばすことができ、品質の向上を図ることができる。また、板金ワークに、急な折れ曲がり部を介した縦壁部Ｗ３（図１３参照）も形成されないため、かかる縦壁部を引き伸ばすエネルギーも必要なくなり、ブランクホルダのスライドによる引っ張りエネルギーを効率よく成形部の引き伸ばしに費やすことができる。さらに、縦壁部Ｗ３が形成されないため、歩留まりを高めることができる。

尚、張り出し成形時に板金ワークＷに折れ曲がり部を形成しないという観点からすると、板金ワークの引っ張り方向（ブランクホルダのスライド方向Ｓ）をパンチの成形面の延長面方向Ｍに一致させることが理想的である（図５参照）。しかし、必ずしも両方向を一致させる必要はなく、成形部の伸びを阻害するような急な折れ曲がり部や縦壁部が形成されない限り、板金ワークの引っ張り方向と成形面の延長面方向とが異なっていても良い。ただし、板金ワークの引っ張り方向を、成形面の延長面方向に対してパンチから離反する側に傾斜させると、板金ワークの成形部の一部（端縁付近）がパンチの成形面と接触せず、成形不良が生じる恐れがあるため、板金ワークの引っ張り方向は、成形面の延長面方向と同一か、それよりもパンチ側に傾斜させる必要がある。

ブランクホルダは、例えば板金ワークを挟持する一対のホルダ部材で構成することができる。このブランクホルダをスライドさせる際に、一方のホルダ部材が他方のホルダ部材に対してスライド方向にすべると、ブランクホルダによる板金ワークの保持力に支障を来たす恐れがある。そこで、一対のホルダ部材を、スライド方向で何れの方向にも互いに平面同士で係合させれば、一対のホルダ部材のスライド方向での相対的なすべり（位置ズレ）を確実に防止できる。

以上のように、本発明によれば、張り出し成形において、成形部の品質を向上させ、成形時のエネルギー効率を高め、さらに、材料の歩留まりを高めることができる。

板金ワークから成形されるドアのアウタパネルを示す平面図である。張り出し成形金型の断面図である（成形開始前）。張り出し成形金型の断面図である（板金ワークの両端部を保持した状態）張り出し成形金型の断面図である（張り出し成形時）。張り出し成形金型の拡大断面図である。張り出し成形金型の断面図である（成形完了時）。他の断面における張り出し成形金型の拡大断面図である。他の実施形態にかかるブランクホルダのホルダ部材の斜視図である。（ａ）は、他の実施形態にかかるブランクホルダの断面図であり、（ｂ）は、同ブランクホルダの異なる位置における断面図である。ブランクホルダの参考例を示す断面図である。従来の張り出し成形金型の断面図である（成形開始前）。従来の張り出し成形金型の断面図である（成形完了時）。従来の張り出し成形金型の拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

本実施形態の張り出し成形により形成する部品は、図１に示すようなドアのアウタパネルＤ_O（以下、ドアアウタＤ_O）である。以下の説明では、図１のＸ−Ｘ断面における成形の様子を説明する。

本実施形態の張り出し成形金型は、図２に示すように、スライド可能な上型スライド１に固定されたダイ１０と、固定側となるボルスター２に固定されたパンチ２０と、板金ワークＷの端縁部Ｗ２（図３参照）を保持するブランクホルダ３０，４０とを備える。上型スライド１及びダイ１０は、パンチ２０に接近・離反する方向にスライド可能とされる。本実施形態では、上型スライド１及びダイ１０のスライド方向が上下方向である場合を示す。尚、説明の便宜上、図２において上下方向と直交する方向（図中の左右方向）を幅方向と言う。

ダイ１０は、図２に示すように、ドアアウタＤ_Oの意匠面に沿った緩やかな凹曲面状の押さえ面１１と、ドアアウタＤ_Oの意匠面上の凹部（例えば取っ手部の凹部Ｈ、図１参照）を成形するための凸部１２と、押さえ面１１の幅方向両外側に設けられた上部スライド面１３とを備える。上部スライド面１３は、ブランクホルダ３０，４０をスライドさせるためのスライド機構の一要素を構成し、図示例では幅方向外側へ向けて上方に傾斜している。

パンチ２０は、図２に示すように、ドアアウタＤ_Oの意匠面に沿った緩やかな凸曲面状の成形面２１と、ダイ１０の凸部１２とで板金ワークＷをプレスすることでドアアウタＤ_Oの意匠面上の凹部を成形する凹部２２と、成形面２１の幅方向両外側に設けられた下部スライド面２３とを備える。下部スライド面２３は、ブランクホルダ３０，４０をスライドさせるためのスライド機構の一要素を構成し、パンチ２０の成形面２１の延長面方向Ｍ（すなわち成形面２１の端部２１ａにおける接線方向、図２参照）に沿って傾斜し、特に図示例では延長面方向Ｍと平行となるように幅方向外側へ向けて下方に傾斜している。

ブランクホルダ３０，４０は、板金ワークＷの端縁部を保持するものであり、パンチ２０の成形面２１の幅方向両外側に配され、ダイ１０及びパンチ２０に対してスライド可能に設けられる。以下、一方のブランクホルダ３０の具体的な構成を説明するが、他方のブランクホルダ４０の構成も同様であるため、重複説明は省略する。

ブランクホルダ３０は、上下一対のホルダ部材３１，３２からなる。上側のホルダ部材３１は、バネ等の伸縮部材３３を介してダイ１０に取付けられ、ダイ１０の上部スライド面１３に沿ってスライド可能とされる。下側のホルダ部材３２は、バネ等の伸縮部材３４を介してパンチ２０に取付けられ、パンチ２０の下部スライド面２３に沿ってスライド可能とされる。各ホルダ部材３１，３２のワーク保持面３１ａ，３２ａは水平に設けられる。上側のホルダ部材３１のワーク保持面３１ａには、自身の長手方向（図２で示す断面と直交する方向）に延びた溝３１ａ１が形成され、下側のホルダ部材３２のワーク保持面３２ａには、上側のホルダ部材３１の溝３１ａ１に対応し、自身の長手方向に延びた凸部３２ａ１が形成される。尚、これとは逆に、上側のホルダ部材３１に凸部を設け、下側のホルダ部材３２に溝を設けてもよい。

上記構成の張り出し成形金型による張り出し成形方法を、図２〜６を用いて説明する。

まず、図２に示すように、ダイ１０とパンチ２０とを型開きした状態で、パンチ２０の成形面２１の上に板金ワークＷを載置する。このとき、ブランクホルダ３０，４０は最も中央側の位置に配置され、すなわち上側のホルダ部材３１，４１がダイ１０の押さえ面１１の幅方向両外側に隣接して配置されると共に、下側のホルダ部材３２，４２がパンチ２０の成形面２１の幅方向両外側に隣接して配置される。

次に、上型スライド１及びダイ１０を降下させ、上側のホルダ部材３１，４１で板金ワークＷの端縁部Ｗ２を押し下げながら、上側のホルダ部材３１，４１のワーク保持面３１ａ，４１ａと下側のホルダ部材３２，４２のワーク保持面３２ａ，４２ａとで板金ワークＷの幅方向両側の端縁部Ｗ２を上下から挟持する（図３参照）。このとき、溝３１ａ１，４１ａ１及び凸部３２ａ１，４２ａ１で板金ワークＷを挟持することで、その後のスライド動作時における板金ワークＷのブランクホルダ３０，４０に対する位置ズレを防止している。

さらに上型スライド１及びダイ１０を降下させると、スライド機構により、ブランクホルダ３０，４０が、成形面２１の延長面方向Ｍと平行で、幅方向で互いに離反する方向にスライドする。本実施形態では、ダイ１０に形成された上部スライド面１３とパンチ２０に形成された下部スライド面２３とでスライド機構が構成される。具体的には、図４に示すように、上側のホルダ部材３１，４１がダイ１０の上部スライド面１３によって幅方向外側に押し出され、これに伴って、図５に拡大して示すように、板金ワークＷの端縁部Ｗ２を挟持したブランクホルダ３０，４０が、パンチ２０の下部スライド面２３に沿って（すなわち成形面２１の延長面方向Ｍに沿って）幅方向外側にスライドする。こうして、板金ワークＷが幅方向外側に引っ張られながらパンチ２０の成形面２１に押し付けられて塑性変形し、成形面２１の形状に沿って成形される。

このように、ブランクホルダ３０，４０を互いに離反する方向にスライドさせることで、ブランクホルダのスライド方向Ｓと成形面２１の延長面方向Ｍとの間の角度が小さくなり、これにより板金ワークＷの成形部Ｗ１と端縁部Ｗ２との間の角度を緩やかにすることができる。特に、図５に示すように両方向を一致させると、板金ワークＷの成形部Ｗ１と端縁部Ｗ２とが滑らかに連続し、これらの間に折れ曲がり部は全く形成されない。これにより、ブランクホルダ３０，４０のスライドによる引っ張り力を板金ワークＷの成形部Ｗ１に効率よく伝えることができると共に、成形部Ｗ１（意匠面）の加工品質を高めることができる。また、従来の張り出し成形品の縦壁部Ｗ３（図１３参照）が形成されないため、歩留まりを高めることができる。

さらに上型スライド１及びダイ１０を降下させると、図６に示すように、板金ワークＷが幅方向外側にさらに引き伸ばされると共に、ダイ１０の押さえ面１１とパンチ２０の成形面２１とで板金ワークＷの成形部Ｗ１が挟持される。これと同時に、ダイ１０の押さえ面１１の凸部１２とパンチ２０の成形面２１の凹部２２とで板金ワークＷに凹部が成形される。

以上により、板金ワークＷの張り出し成形が完了する。その後、上型スライド１及びダイ１０を上昇させて型開きし、成形後の板金ワークＷを取り出す。取り出した成形後の板金ワークＷを所定の形状にトリミングすることで、ドアアウタＤ_Oが完成する。

尚、ブランクホルダ３０のスライド方向Ｓは、図５に示すように成形面２１の延長面方向Ｍに一致させることが理想的であるが、ドアアウタＤ_O等の部品は、断面によって意匠面の端縁部における傾斜角度が異なるため、あらゆる断面においてブランクホルダ３０のスライド方向Ｓを成形面２１の延長面方向Ｍに一致させることは現実的に不可能である。従って、断面によっては、図７に示すように、プランクホルダ３０，４０のスライド方向Ｓが成形面２１の延長面方向Ｍと異なる場合がある。このとき、板金ワークＷを確実に成形面２１に当接させるために、ブランクホルダ３０，４０のスライド方向Ｓは成形面２１の延長面方向Ｍに対してパンチ２０側（図中の下側）に傾斜させる必要がある。この場合、成形面２１の端部２１ａで板金ワークＷに僅かな折れ曲がり部が形成されるが、成形面２１の延長面方向Ｍに応じてブランクホルダ３０のスライド方向Ｓを適宜設定し、折れ曲がり部の角度を調節することで、成形部Ｗ１を十分に引き伸ばすことができる。

本発明は上記の実施形態に限られない。以下、本発明の他の実施形態を説明するが、上記実施形態と同一の構成及び機能を有する箇所には同一の符号を付して説明を省略する。

例えば、板金ワークＷを挟持した一対のホルダ部材３１，３２及び４１，４２の相対的な位置ズレを防止するために、一対のホルダ部材を、スライド方向で何れの方向にも互いに平面同士で係合するようにしてもよい。具体的には、例えば図８に示すように、下側のホルダ部材３２のワーク保持面３２ａの幅方向外側端部に凸部３２ｂ及び凹部３２ｃを設けると共に、上側のホルダ部材３１（図９参照）のワーク保持面３１ａの幅方向外側端部に凹部３１ｃ及び凸部３１ｂを設ける。これらのホルダ部材３１，３２で板金ワークＷを挟持すると、図９（ａ）に示すように、下側のホルダ部材３２の凸部３２ｂと上側のホルダ部材３１の凹部３１ｃとが嵌合し、両者がスライド方向で平面同士で係合する（係合部をＱ１で示す）ことにより、下側のホルダ部材３２に対して上側のホルダ部材３１が幅方向外側（図中右側）にずれる事態を防止できる。これと同時に、図９（ｂ）に示すように、上側のホルダ部材３１の凸部３１ｂと下側のホルダ部材３２の凹部３２ｃとが嵌合し、両者がスライド方向で平面同士で係合する（係合部をＱ２で示す）ことにより、下側のホルダ部材３２に対して上側のホルダ部材３１が幅方向内側（図中左側）にずれる事態を防止できる。以上のように、一対のホルダ部材３１，３２をスライド方向の何れの方向にも平面同士で係合させることで、ホルダ部材３１，３２の相対的なすべり（位置ズレ）を確実に防止することができる。

例えば、図１０に示すように、上側のホルダ部材３１’のワーク保持面の幅方向中間部に凹部３１ｃ’を設けると共に、下側のホルダ部材３２’のワーク保持面の幅方向中間部に凸部３２ｂ’を設け、これらを嵌合させることによっても、スライド方向の何れの方向にも平面同士で係合する係合部Ｑ１’及びＱ２’を設けることができる。しかし、下側のホルダ部材３２’の凸部３２ｂ’や、上側のホルダ部材３１’の凹部３１ｃ’の幅方向外側部分３１ｄ’は、係合に耐え得る強度を確保するためにある程度の幅方向の肉厚が必要となるため、これらを幅方向に並べて配するとブランクホルダ３０’全体の幅方向寸法が大きくなる。特に、本発明の張り出し成形金型では、ブランクホルダを幅方向外側にスライドさせるので、金型全体の幅方向寸法が大きく傾向にあるため、ブランクホルダの幅方向寸法をコンパクトにすることが好ましい。そこで、図８及び図９に示すように、係合に耐え得る幅方向の肉厚が必要となる凸部３１ｂ，３２ｂを幅方向で同じ位置に設ければ、ブランクホルダ３０の幅方向寸法を抑えることができる。

１上型スライド
２ボルスター
１０ダイ
２０パンチ
２１成形面
３０ブランクホルダ
３１，３２ホルダ部材
４０ブランクホルダ
４１，４２ホルダ部材
Ｍ成形面の延長面方向
Ｓブランクホルダのスライド方向
Ｗ板金ワーク
Ｗ１成形部
Ｗ２端縁部

Claims

部品の意匠面を成形するための成形面を有するパンチと、部品の基材となる板金ワークを前記成形面に沿わせた状態で、前記成形面からはみ出た板金ワークの両端縁部を保持する一対のブランクホルダとを備えた張り出し成形金型であって、
一対のブランクホルダを、互いに離反する方向で、且つ、前記成形面の延長面方向と同一か、それよりもパンチ側に傾斜した方向にスライドさせるスライド機構を設けたことを特徴とする張り出し成形金型。
ブランクホルダが、板金ワークの端縁部を挟持する一対のホルダ部材からなり、一対のホルダ部材を、スライド方向で何れの方向にも互いに平面同士で係合させた請求項１記載の張り出し成形金型。
部品の意匠面を成形するためのパンチの成形面に板金ワークを沿わせるステップと、前記成形面からはみ出た板金ワークの両端縁部を、互いに離反する方向で、且つ、前記成形面の延長面方向と同一か、それよりもパンチ側に傾斜した方向に沿って引っ張ることにより、板金ワークを前記成形面に押し付けて意匠面を成形するステップとを有する張り出し成形方法。