JP2013000780A

JP2013000780A - プレス成形装置

Info

Publication number: JP2013000780A
Application number: JP2011135297A
Authority: JP
Inventors: Yuji Matsumoto; 裕児松元; Noboru Otsuki; 昇大槻; Tadahisa Akiyama; 忠久秋山; Toshihiro Terao; 敏浩寺尾; Kenzo Koike; 健造小池
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2011-06-17
Filing date: 2011-06-17
Publication date: 2013-01-07

Abstract

【課題】簡単な装置構成により、複雑な形状を１工程で成形可能なプレス成形装置を提供すること。
【解決手段】下型パンチ２１と、下型パンチ２１の周囲に設けられ、クッション２３１に支持されることで下型パンチ２１に対して相対的に昇降可能な可動ダイ２３と、可動ダイ２３の成形面２３３より外側に設けられ、クッションピン２５１に支持されることで可動ダイ２３に対して相対的に昇降可能なブランクホルダ２５と、ブランクホルダ２５に対向して設けられ、上型基部３９に支持される上型パンチ３１と、下型パンチ２１及び可動ダイ２３に対向して設けられ、上型基部３９にクッション３３１を介して支持されることで上型パンチ３１に対して相対的に昇降可能なパッド３３と、を備え、可動ダイ２３は、成形面２３３よりも下方に位置してブランクホルダ２５が下降した際にブランクホルダ２５により下方に押圧されるフランジ部２３５を備えるプレス成形装置１である。
【選択図】図５

Description

本発明は、プレス成形装置に関する。より詳しくは、複雑な形状を１工程で成形可能なプレス成形装置に関する。

従来より、プレス成形により複雑な形状を成形する場合には、複数の工程に分けて成形が行われる。ところが、この場合には工程ごとに異なる成形金型が必要となるため、成形精度が低下するとともに生産性が低下する。

そこで、例えば図１に示すようなフレーム形状の上面にエンボスが形成された形状を、１工程で成形可能なプレス成形装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このプレス成形装置では、ワークの端部を折り曲げ成形してフレーム形状とした後、所定のタイミングで可動パンチを可動させることにより、フレームの上面にエンボスを形成する。

特開昭５８−１６３５３３号公報

しかしながら、特許文献１のプレス成形装置では、可動パンチを可動させるための油圧システムが必要となるうえ、成形金型の動作に同期させて可動パンチを可動させる複雑な油圧制御が必要となる。このため、装置構成が複雑化し、コストが増加するうえ、成形金型の段取り替え作業やメンテナンス作業が煩雑化するという問題があった。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な装置構成により、複雑な形状を１工程で成形可能なプレス成形装置を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明は、ワーク（例えば、後述の鋼板１０）を支持する下型機構（例えば、後述の下型機構２０）と、当該下型機構に対向して設けられ当該下型機構に対して進退可能な上型機構（例えば、後述の上型機構３０）と、を備えるプレス成形装置（例えば、後述のプレス成形装置１）を提供する。本発明に係るプレス成型装置では、前記下型機構は、下型パンチ（例えば、後述の下型パンチ２１）と、当該下型パンチの周囲に設けられ、クッション（例えば、後述のクッション２３１）に支持されることで前記下型パンチに対して相対的に昇降可能な可動ダイ（例えば、後述の可動ダイ２３）と、当該可動ダイの成形面（例えば、後述の成形面２３３）より外側に設けられ、クッションピン（例えば、後述のクッションピン２５１）に支持されることで前記下型パンチ及び前記可動ダイに対して相対的に昇降可能なブランクホルダ（例えば、後述のブランクホルダ２５）と、を備え、前記上型機構は、前記ブランクホルダに対向して設けられ、前記上型機構の基部（例えば、後述の上型基部３９）に支持される上型パンチ（例えば、後述の上型パンチ３１）と、前記下型パンチ及び前記可動ダイに対向して設けられ、前記基部にクッション（例えば、後述のクッション３３１）を介して支持されることで前記上型パンチに対して相対的に昇降可能なパッド（例えば、後述のパッド３３）と、を備え、前記可動ダイは、その成形面よりも下方に位置して前記ブランクホルダが下降した際に前記ブランクホルダにより下方に押圧されるフランジ部（例えば、後述のフランジ部２３５）を備えることを特徴とする。

本発明では、従来は固定されていた下型ダイを、クッションにより昇降可能なフロート構造の可動ダイとし、従来は可動式であった下型の可動パンチを、固定式の下型パンチとする。これにより、本発明に係るプレス成形装置は次のように動作する。
先ず、可動ダイの上面及びブランクホルダの上面でワークを支持した状態で、上型機構を下降させると、パッドがワークの上面に当接し、ワークがパッドによって押さえ込まれる。即ち、ワークは、可動ダイとパッドとにより挟持される。
引き続き上型機構を下降させていくと、パッドが上型パンチに対して相対的に上昇していき、上型パンチがワークの端部上面に当接する。すると、ワークを介してブランクホルダが上型パンチによって下方に押圧され、ブランクホルダが可動ダイに対して相対的に下降する。これにより、ワークの端部が折り曲げ成形されて、フレーム形状が形成される。
さらに上型機構を下降させていくと、ブランクホルダがさらに下降して可動ダイのフランジ部に当接し、フランジ部が下方に押圧される。すると、可動ダイが下型パンチに対して相対的に下降することにより、下型パンチがワークの中央部下面に当接してワークを上方に押圧する。これにより、ワークの中央部にエンボスが形成される。
その後、上型機構を上昇させることにより、フレーム形状の上面にエンボスが形成された成形品が得られる。

従って本発明によれば、油圧システムや複雑な制御を要せずに、簡単な装置構成により、複雑な形状を１工程で成形できる。このため、コストを削減でき、成形金型の段取り替え作業やメンテナンス作業を容易化できる。
また本発明によれば、先にワークの端部を折り曲げ成形することで端部材料が固定されるため、その後ワークの中央部をエンボス成形する際に、端部から中央部への材料の流入を抑制でき、特にワークの端部における高い成形精度を確保できる。従って、ワークの端部を挟持して成形を行う従来の絞り成形と異なり、本発明によれば成形後に端部をカットする必要が無い。

本発明によれば、簡単な装置構成により、複雑な形状を１工程で成形可能なプレス成形装置を提供できる。

フレーム形状の上面にエンボスが形成された成形品の縦断面図である。本発明の一実施形態に係るプレス成形装置の初期状態を示す縦断面図である。上記実施形態に係るプレス成形装置のパッドと可動ダイで鋼板を挟持したときの状態を示す縦断面図である。上記実施形態に係るプレス成形装置で鋼板の端部を折り曲げ成形するときの状態を示す縦断面図である。上記実施形態に係るプレス成形装置で鋼板の中央部をエンボス成形するときの状態を示す縦断面図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
本発明の一実施形態に係るプレス成形装置は、１工程で、ワークとしての鋼板を複雑な形状に成形する。より具体的にはプレス成形装置は、鋼板を、図１に示すようなフレーム形状の上面に部品取り付け座面用のエンボス１１０が形成された成形品１１に成形する。

図２は、本実施形態に係るプレス成形装置１の初期状態を示す縦断面図である。
プレス成形装置１は、鋼板１０の下側に配置されて鋼板１０を支持する下型機構２０と、鋼板１０の上側に配置されて下型機構２０に対して進退可能な上型機構３０と、を備える。
下型機構２０と上型機構３０は、鋼板１０を挟んで対向配置されている。

下型機構２０は、固定された第１下型基部２９及び第２下型基部２７と、下型パンチ２１と、下型パンチ２１の周囲に設けられた可動ダイ２３と、可動ダイ２３の成形面２３３より外側に設けられたブランクホルダ２５と、を備える。

下型パンチ２１は、鋼板１０の中央部の下面に当接し、鋼板１０を上方に押圧することで、エンボスを形成する。
下型パンチ２１は、第１下型基部２９に固定されている。下型パンチ２１は、その上部が順テーパ状に形成されており、その上面は水平となっている。これらテーパ面と水平面とにより、下型パンチ２１の成形面２１１が形成される。成形面２１１は、当該成形面２１１が転写される成形品のエンボスと同一の形状となっている。

可動ダイ２３は、後述するパッド３３とともに、鋼板１０を挟持する。
可動ダイ２３は、クッション２３１を介して第１下型基部２９に支持されている。このため、可動ダイ２３は、下型パンチ２１に対して相対的に昇降可能となっている。
クッション２３１は、ガスシリンダで構成される。

可動ダイ２３の上面は水平となっており、この水平面により、可動ダイ２３の成形面２３３が形成される。可動ダイ２３は、成形前の初期状態において、その成形面２３３が下型パンチ２１の成形面２１１を形成する水平面よりも上方に位置するように配置される。
可動ダイ２３の成形面２３３よりも下方には、可動ダイ２３の下部から外側に向かって水平に延びるフランジ部２３５が設けられている。フランジ部２３５は、後述するブランクホルダ２５が下降した際に、フランジ部２３５の上面に設けられたストッパ２３７にブランクホルダ２５が当接することで、下方に押圧される。これにより、可動ダイ２３が下型パンチ２１に対して相対的に下降する。

ブランクホルダ２５は、後述する上型パンチ３１とともに、鋼板１０の端部を挟持する。
ブランクホルダ２５は、クッションピン２５１を介して第２下型基部２７に支持されている。このため、ブランクホルダ２５は、可動ダイ２３に対して相対的に昇降可能となっている。このブランクホルダ２５が、上型パンチ３１とともに鋼板１０の端部を挟持した状態で、可動ダイ２３に対して相対的に下降することで、鋼板１０の端部が折り曲げ成形される。
クッションピン２５１のクッションは、ガスシリンダで構成される。

ブランクホルダ２５の上面は、水平となっている。ブランクホルダ２５は、成形前の初期状態において、その上面が可動ダイ２３の成形面２３３と同一の高さに位置するように配置される。

上型機構３０は、上型基部３９と、パッド３３と、パッド３３の周囲に設けられた上型パンチ３１と、を備える。また、上型機構３０には、上型機構３０を昇降させる昇降機構３７が設けられている。

パッド３３は、成形時に鋼板１０の上面に当接し、鋼板１０を下方に押圧して押さえ込むものである。
パッド３３は、下型パンチ２１及び可動ダイ２３に対向して配置されている。また、パッド３３は、クッション３３１を介して上型基部３９に支持されている。このため、パッド３３は、後述の上型パンチ３１に対して相対的に昇降可能となっている。
クッション３３１は、ガスシリンダで構成される。

パッド３３の端部下面は、水平となっており、その中央部下面は、下型パンチ２１の成形面２１１の形状に対応した順テーパ状となっている。これにより、鋼板１０の中央部は、下型パンチ２１とパッド３３とに挟持されて、エンボス形状に成形される。

上型パンチ３１は、ブランクホルダ２５とともに、鋼板１０の端部を挟持する。上述したように、鋼板１０の端部を挟持した状態で、ブランクホルダ２５が可動ダイ２３に対して相対的に下降することで、鋼板１０の端部が折り曲げ成形される。
上型パンチ３１は、ブランクホルダ２５に対向して配置されており、上型基部３９に支持されている。

上型パンチ３１の下面は、水平となっており、その下面の外側端部には、下方に突出してその先端面が水平の凸部３１１が設けられている。凸部３１１の突出長さは、鋼板１０の厚み以下となっている。上型パンチ３１は、凸部３１１の先端面がパッド３３の端部下面よりも上方に位置するように配置される。

昇降機構３７は、上型機構３０を昇降させることで、上型機構３０を下型機構２０に対して接近、離隔させる。
昇降機構３７は、ピンに連結された図示しない油圧シリンダと、油圧シリンダを駆動する図示しないサーボ機器と、サーボ機器を制御する図示しない制御装置と、を含んで構成される。

以上のような構成を備えるプレス成形装置１の動作について、図２〜図５を参照して説明する。
ここで、図２は、上述したようにプレス成形装置１の初期状態を示す縦断面図であり、図３は、プレス成形装置１のパッド３３と可動ダイ２３で鋼板１０を挟持したときの状態を示す縦断面図であり、図４は、プレス成形装置１で鋼板１０の端部を折り曲げ成形するときの状態を示す縦断面図であり、図５は、プレス成形装置１で鋼板１０の中央部をエンボス成形するときの状態を示す縦断面図である。

先ず図２に示すように、昇降機構３７を駆動して上型機構３０を上死点まで上昇させた状態で、鋼板１０を下型機構２０にセットする。具体的には、鋼板１０を、可動ダイ２３の上面及びブランクホルダ２５の上面で支持する。

次いで図３に示すように、上型機構３０を下降させていくと、先ずパッド３３の端部下面が鋼板１０の上面に当接し、鋼板１０がパッド３３によって押さえ込まれる。即ち、鋼板１０は、可動ダイ２３とパッド３３とによって、挟持される。

次いで図４に示すように、引き続き上型機構３０を下降させていくと、パッド３３が上型パンチ３１に対して相対的に上昇していき、上型パンチ３１が鋼板１０の端部上面に当接する。その後さらに上型機構３０を下降させていくと、鋼板１０を介してブランクホルダ２５が上型パンチ３１によって下方に押圧され、ブランクホルダ２５が可動ダイ２３に対して相対的に下降する。下降したブランクホルダ２５は、やがてフランジ部２３５に当接する。これにより、鋼板１０の端部が折り曲げ成形されて、フレーム形状が形成される。また、パッド３３は、上型パンチ３１に対して相対的にさらに上昇し、上型基部３９の下面に設けられたストッパ３９１に当接する。

ここで、上型パンチ３１が鋼板１０の端部を下方に押圧する圧力をプレス成形圧Ｐとし、クッション３３１がパッド３３を鋼板１０側に付勢する圧力をパッド圧Ｐ_Ｐとし、クッションピン２５１がブランクホルダ２５を鋼板１０側に付勢する圧力をブランクホルダ圧Ｐ_ＢＨとし、クッション２３１が可動ダイ２３を鋼板１０側に付勢する圧力を可動ダイ圧Ｐ_Ｄとしたときに、各圧力が下記の式（１）で表される関係を満たすように設定されるのが好ましい。
［数１］

Ｐ＋Ｐ_Ｐ＜Ｐ_ＢＨ＋Ｐ_Ｄ・・・式（１）

各圧力が上記の式（１）で表される関係を満たす場合には、可動ダイ２３がブランクホルダ２５とともに下降してしまうことがなく、折り曲げ成形が効率良く行われる。即ちこれは、圧力源の力関係の初期設定のみによって、プレス成形装置１の動作を制御し得ることを意味する。

次いで図５に示すように、さらに上型機構３０を下降させていくと、ブランクホルダ２５がさらに下降することにより、可動ダイ２３のフランジ部２３５が下方に押圧される。すると、可動ダイ２３が下型パンチ２１に対して相対的に下降することにより、下型パンチ２１が鋼板１０の中央部下面に当接して鋼板１０を上方に押圧する。これにより、鋼板１０の中央部にエンボスが形成される。

その後、上型機構３０を上昇させることにより、フレーム形状の上面にエンボスが形成された成形品が得られる。

以上のように動作する本実施形態に係るプレス成形装置１によれば、油圧システムや複雑な制御を要せずに、簡単な装置構成により、複雑な形状を１工程で成形できる。このため、コストを削減でき、成形金型の段取り替え作業やメンテナンス作業を容易化できる。
また本実施形態によれば、先に鋼板１０の端部を折り曲げ成形することで端部材料が固定されるため、その後に鋼板１０の中央部をエンボス成形する際に、端部から中央部への材料の流入を抑制でき、特に鋼板１０の端部における高い成形精度を確保できる。従って、鋼板の端部を挟持して成形を行う従来の絞り成形と異なり、本実施形態によれば成形後に端部をカットする必要が無い。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
例えば上記実施形態では、クッション２３１，３３１及びクッションピン２５１のクッションとしてガスシリンダを用いたが、ウレタンクッションを用いてもよい。

１…プレス成形装置
１０…鋼板（ワーク）
２０…下型機構
２１…下型パンチ
２３…可動ダイ
２５…ブランクホルダ
３０…上型機構
３１…上型パンチ
３３…パッド
３９…上型基部（基部）
２３１，３３１…クッション
２３３…成形面
２３５…フランジ部
２５１…クッションピン

Claims

ワークを支持する下型機構と、当該下型機構に対向して設けられ当該下型機構に対して進退可能な上型機構と、を備えるプレス成形装置において、
前記下型機構は、
下型パンチと、
当該下型パンチの周囲に設けられ、クッションに支持されることで前記下型パンチに対して相対的に昇降可能な可動ダイと、
当該可動ダイの成形面より外側に設けられ、クッションピンに支持されることで前記可動ダイに対して相対的に昇降可能なブランクホルダと、を備え、
前記上型機構は、
前記ブランクホルダに対向して設けられ、前記上型機構の基部に支持される上型パンチと、
前記下型パンチ及び前記可動ダイに対向して設けられ、前記基部にクッションを介して支持されることで前記上型パンチに対して相対的に昇降可能なパッドと、を備え、
前記可動ダイは、その成形面よりも下方に位置して前記ブランクホルダが下降した際に前記ブランクホルダにより下方に押圧されるフランジ部を備えることを特徴とするプレス成形装置。