JP2014124683A

JP2014124683A - プレス成形金型

Info

Publication number: JP2014124683A
Application number: JP2012285699A
Authority: JP
Inventors: Shugo Hirozawa; 秀剛廣澤; Makoto Koreshige; 誠是繁
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2014-07-07
Anticipated expiration: 2032-12-27
Also published as: JP6112546B2

Abstract

【課題】しわや割れの無い成形品を安定して生産できるプレス成形金型を提供する。
【解決手段】成形面３ａを有するパンチ３と、パンチ３に対して相対的に昇降移動可能なダイ２及びブランクホルダ４とを備え、ダイ２及びブランクホルダ４に設けられた押さえ面２１、４１でブランク材Ｂの端部を保持した状態で、ブランク材Ｂをパンチ３の成形面３ａに押し付けることにより、ブランク材Ｂに絞り成形を施すプレス成形金型１において、少なくともダイ２又はブランクホルダ４の内部には、作動流体Ｆが充填される充填空間４２が設けられ、該充填空間４２に充填された作動流体Ｆの圧力によって前記押さえ面２１、４１の高さを可変可能とした。
【選択図】図１

Description

本発明はブランク材に絞り成形を施すプレス成形金型に関する。

絞り成形は、例えば自動車のパネル部材などの成形に用いられる成形方法であり、プレス成形金型が用いられている。プレス成形金型１００は、例えば、図９及び図１０に示すように、成形面１１１を有するパンチ１１０と、パンチ１１０に対して相対的に昇降可能に設けられたダイ１２０と、パンチ１１０の周囲に設けられた昇降可能なブランクホルダ１３０とを有する。先ず、ダイ１２０をパンチ１００に対して相対的に下降させてダイ１２０とブランクホルダ１３０とでブランク材Ｂを保持し、この状態のままさらにダイ１２０及びブランクホルダ１３０を下降させてブランク材Ｂをパンチ１００の成形面１１１に押し付けて引き伸ばすことで、ブランク材Ｂを塑性変形させて所定の形状に成形する。

絞り成形を施すプレス成形金型１００では、しわや割れの発生を抑制しながらブランク材Ｂを十分に引き伸ばすために、成形品形状に合わせて最適な挟持圧（以下、保持圧。）でブランク材Ｂの端部を保持する必要がある。下記特許文献１では、成形品の材質や形状に応じて、ビード部材１４０の高さを適宜変更することで、ブランク材Ｂに作用させる保持圧を調節することができるプレス成形金型１００について記載されている。

特開平１０−４３８２０号公報

しかし、上記特許文献１に示されているプレス成形金型１００は、ビード部材１４０に対向する位置に、ビード部材１４０の最大突出位置に応じた凹部１５０を予め設けておかなければならない。そのため、ビード部材１４０が最大突出位置以外の場所に設定された場合には、図１１に示されるように、ビード部材１４０と凹部１５０との隙間１６０が必要以上に大きくなる事態が避けられない。これでは、流入中のブランク材Ｂが凹部１５０に引っ掛かり易くなるために、安定した加工品質を得ることができない。

本発明の解決すべき課題は、ブランク材に作用させる保持圧を調整できると共に、安定した加工品質を得ることができるプレス成形金型を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、成形面を有するパンチと、パンチに対して相対的に昇降移動可能なダイ及びブランクホルダとを備え、ダイ及びブランクホルダに設けられた押さえ面でブランク材の端部を保持した状態で、ブランク材をパンチの成形面に押し付けることにより、ブランク材に絞り成形を施すプレス成形金型において、少なくともダイ又はブランクホルダの内部には、作動流体が充填される充填空間が設けられ、当該充填空間に充填された作動流体の圧力によって押さえ面の高さを可変可能としたことを特徴とする。

上記のプレス成形金型によれば、ダイ又はブランクホルダの少なくとも一方の内部に設けた空間に充填する作動流体の圧力を変化させることによって、作動流体の圧力を受けて変形した部位に設けられた押さえ面の一部を変形させ、当該押さえ面の高さが調整される。このように、本発明は、押さえ面の一部を変形させてその高さを調整することで、ブランク材に作用させる面圧を制御するものであるから、上記特許文献１のように、押さえ面からビード部材を突出させてその突出高さを変更させる機構を設けずともブランク材の流入量を制御できる。そのため、充填空間を設けた側と対向する側の押さえ面に、ビード部材を収容するための凹部を設けなくて済む。よって、ビード部材と凹部との隙間が必要以上に大きい場合に生じるブランク材の凹部への引っ掛かりを防止することができ、安定した加工品質を得ることができる。また、作動流体の圧力を受けて変形した部位に設けられた押さえ面の高さは、周囲の領域（作動流体の圧力の影響をを受けない部位）の押さえ面とつながった形状で滑らかに変化する。このため、高さが調整された部位を含め、ブランク材を十分な接触面積でもって対向する押さえ面で挟持することができる。また、上記構成によれば、作動流体の圧力が押さえ面の高さに直接的に影響するので、対向する押さえ面とのクリアランスを容易かつ高精度に制御することができる。以上より、ブランク材の種類に応じた適切な面圧分布を当該ブランク材に付与することが可能となる。

また、ブランク材の流入量を検知する流入量検知手段を設け、検知手段の検知結果に基いて押さえ面の高さを調節可能としてもよい。これにより、絞り成形を施した際に、ブランク材の成形面側への流入量を検知し、この検知結果に基いて押さえ面の高さを変えることによって、押さえ面によるブランク材の保持圧が調節される。従って、例えば、プレス成形中にブランク材の材質や種類が変更されたり、ブランクホルダの熱膨張等によって押さえ面が変形したりしても、押さえ面の高さ、ひいては押さえ面間のクリアランスを微調整することで上記変更や変形に対応することができ、これにより、しわや割れの無い成形品を安定的に得ることができる。

以上のように、本発明のプレス成形金型によれば、ブランク材に作用させる保持圧を調整できると共に、保持圧の大きさに関係なく常に安定した加工品質を得ることができ、これによりしわや割れの無い成形品を安定して生産できるという優れた効果を奏し得る。

本発明のプレス成形金型の断面図である。図１のプレス成形金型による絞り成形が完了した状態を示す断面図である。図１のブランクホルダの概要を示す斜視図である。図３のＸ−Ｘ線断面図である。図３のＹ−Ｙ線断面図である。ブランクホルダの押さえ面にブランク材を載置した状態を示す断面図である。ブランク材を保持した状態で絞り成形を施している状態を示す断面図である。本発明のプレス成形金型で深絞り成形を施している状態を示す断面図である。従来のプレス成形金型の断面図である（絞り成形前）。従来のプレス成形金型の断面図である（絞り成形後）従来のプレス成形金型のビード部材によるブランク材の変形を示す拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基いて説明する。

図１に、本発明の一実施形態に係るプレス成形金型１を示す。このプレス成形金型１は絞り成形に用いられる金型であり、例えば自動車のドアアウタ等を成形するものである。プレス成形金型１は、ダイ２とパンチ３とブランクホルダ４とを備えている。ダイ２及びブランクホルダ４には、ブランク材Ｂの端部を全周に亘って保持する保持面（ダイ２の押さえ面２１及びブランクホルダ４の押さえ面４１）が設けられている。パンチ３には、ブランク材Ｂを成形する成形面３ａが形成されている。本実施形態では、パンチ３を固定側とすると共にダイ２を可動側とし、パンチ３の上方でダイ２を昇降させる場合を示す。

ダイ２及びブランクホルダ４の少なくとも一方の内部には、作動流体Ｆが充填される充填空間４２が設けられている。本実施形態では、ブランクホルダ４は、図３に示すように、中央にパンチ３を挿通するための開口部を設けた四角環形状をなすもので、角部を除く四辺部の内部に充填空間４２が設けられている。また、各充填空間４２は、図４及び図５に示すように、ブランクホルダ４の押さえ面４１と平行に設けられており、その厚み方向の幅寸法は均一である。また、厚み方向における配設位置についていえば、各充填空間４２は、ブランクホルダ４の厚み方向中央よりも押さえ面４１の側に近い位置に設けられている。

また、ブランクホルダ４には、図示は省略するが、各充填空間４２に作動流体Ｆを充填するための流体の通路（穿孔部）が設けられており、この通路を介して充填空間４２内に所定圧力の作動流体Ｆが充填されると、作動流体Ｆの充填圧に応じた面圧が充填空間４２周囲の壁面４３に作用する。これにより、例えば図４及び図５の破線で示されるように、押さえ面４１のうち、主に充填空間４２の上方に位置する領域が基準位置（作動流体Ｆを充填していない状態の位置）から変位し、その高さが変わる。同図では、正圧の作動流体Ｆを充填空間４２に充填して、ブランクホルダ４のうち充填空間４２の上方に位置する部位を膨出変形させることで、当該変形部に形成された押さえ面４１の一部を高くしている。特に、ブランクホルダ４のうち押さえ面４１側の部位の肉厚はその他の部位と比較して相対的に小さいので、優先的に押さえ面４１側の部位を変形させることができる。なお、所定圧力の作動流体Ｆの充填には、油圧ポンプやコンプレッサなど、使用する作動流体Ｆの種類や圧力の方向（正圧または負圧）に応じて、適切な流体供給装置Ｐが用いられる。なお、「高さ」とは、充填空間４２内の作動流体Ｆに圧力を加える前後のブランクホルダ４の押さえ面４１の法線方向の変化量を意味する。

また、プレス成形金型１には、図示は省略するが、ブランク材Ｂの流入量を検知する流入量検知手段を設けることもできる。その場合、流入量検知手段と流体供給装置Ｐとを、充填空間４２の作動流体Ｆの圧力を制御する制御部Ｃ（図１）に接続して、制御部Ｃにより、流入量検知手段によって検知された結果（単位時間当たりの流入量）に基いて流体供給装置Ｐを駆動させることで、充填空間４２内に供給される作動流体Ｆの圧力を調整することが可能である。

次に、上記のプレス成形金型１を用いたプレス成形工程をブランク材Ｂの端部を保持する工程を中心に説明する。

先ず、図６に示すように、ダイ２を上死点位置に配した状態で、ブランクホルダ４の押さえ面４１に平板状あるいは所定の前加工で成形部（中央部）を所定の形状としたブランク材Ｂを載置する。なお、ブランクホルダ４の押さえ面４１の高さ変化を解り易くするため、押さえ面４１の歪みを誇張して図示している。ブランクホルダ４の充填空間４２には、所定圧力の作動流体Ｆを充填しておき、予め押さえ面４１を所定の高さに設定しておく。ダイ２をパンチ３に対して下降させ、ダイ２及びブランクホルダ４の押さえ面２１、４１でブランク材Ｂの端部を保持する。これにより、ブランク材Ｂの端部が所定の保持圧で保持される。

次に、ダイ２とブランクホルダ４とによってブランク材Ｂを保持した状態で、これらを一体にパンチ３に向かって下降させる。図７に示すように、ブランク材Ｂはパンチ３の成形面３ａに押圧され、塑性変形することにより絞り成形が施される。ブランク材Ｂがパンチ３に押圧されると共に、保持されているブランク材Ｂの端部が成形面３ａ側へ引っ張られ、成形面３ａに流入する。この時、ブランクホルダ４の押さえ面４１は部分的に高さを異ならせており、これにより対向するダイ２の押さえ面２１とのクリアランスが調整されている。これにより、ブランク材Ｂの端部は、その周方向位置に応じた適切な保持圧で保持されるので、成形面３ａ側への流入量のばらつきが抑えられる（周方向で極力均等化される）。

そして、図８に示すように、さらにダイ２及びブランクホルダ４を下降させて、成形面３ａによる塑性加工を続行することで、ブランク材Ｂ深絞りが施される。この際も、ブランク材Ｂの端部は、双方の押さえ面２１、４１により所定の保持圧で保持された状態にあるため、成形面３ａ側へのブランク材Ｂの流入量が引き続き制御される（流入量のばらつきが抑えられる）。

また、上記成形時に、ブランク材Ｂの流入量を、図示しない流入量検知手段によって検知する場合、流入量検知手段により検知した結果に基いて制御部Ｃは、流体供給装置Ｐに向けて、例えば次回の成形時に充填空間４２内に送る作動流体Ｆの圧力を調節する指令を送る。これにより、ブランクホルダ４の充填空間４２に充填される作動流体Ｆの圧力が適切な大きさに調整され、押さえ面４１が適切な高さに調整し直される。これにより、ブランク材Ｂの保持圧分布が高精度に制御される。

そして、最後に図２に示すようにダイ２及びブランクホルダ４を下死点まで下降させて、ブランク材Ｂの絞り成形が完了する。

以上のように、本実施形態のプレス成形金型１によれば、ブランク材Ｂの端部が適切な保持圧分布で保持された状態で絞り成形を施すことができるので、しわや割れの発生を抑制することができる。さらに、ブランク材Ｂの材質や種類が変わったり、ブランクホルダ本体４の熱膨張等によって押さえ面４１が変形したりしても、ブランク材Ｂの変形に合わせて押さえ面４１の高さを可変させることができるので、成型品を安定して生産することができる。

本発明は上記の実施形態に限らない。例えば、上記の実施形態では、ブランクホルダ４に充填空間４２を設けたものについて示したが、ダイ２のみ、又はダイ２とブランクホルダ４双方に充填空間４２を配設してもよい。これにより、ブランク材Ｂの種類や形状によらず常に同じ品質の成形品を安定して成形することができる。

また、ブランクホルダ４に設けられている充填空間４２は、ブランクホルダ４の四角環形状の角部を除く四辺部の内部に一部屋ずつ設けた場合を示したが、これ以外にも、四辺部のうち長辺側の二辺部のみや、短辺側の二辺部のみ、角部にも設けるなど充填空間４２の部屋数や配置を適宜変更することができる。また、充填空間４２の厚み方向の幅寸法を不均一としたり、充填空間４２の形状も四角形や台形など適宜変更してもよい。また、充填空間４２内の作動流体Ｆに圧力を付与する穿孔部も充填空間４２内の任意の箇所に設けても良い。また、穿孔部の数もそれぞれの部屋毎に複数箇所設けても良い。

また、本実施形態のプレス成形金型１にビード部材を設けることもできる。この場合、ビード部材の高さは一定でよいので、凹部とのクリアランスは一定に保たれる。このため、流入中のブランク材Ｂが引っ掛かることはないので、安定した流入制御を行うことができる。

また、流入量検知手段により、ブランク材Ｂの端部の成形面３ａへの流入量を検知し、検知した結果をその成形中にフィードバックして充填空間４２内へ送る作動流体Ｆの圧力をその都度調整するようにしてもよい。これにより、絞り成形の最中であっても、ブランクホルダ４の押さえ面４１の高さ、ひいては対向するダイ２の押さえ面２１とのクリアランスを適宜調整することができるので、保持圧を安定的に制御することができる。例えば、絞りが深くなるにつれてブランク材Ｂが成形面３ａへ流入する量も次第に大きくなるような場合において、この流入量の変化を検知することが可能となれば、充填空間４２内の作動流体Ｆの圧力を制御して押さえ面４１の高さを変化させることにより、ブランク材Ｂと保持面（ダイ２の押さえ面２１及びブランクホルダ４の押さえ面４１）との摩擦抵抗を調節して、しわや割れの発生を防止できる。従って、絞り成形時にブランク材Ｂの端部の流入量がしわや割れの発生を抑えつつ、寸法精度のよい成型品を安定して成形できるように、ダイ２とブランクホルダ４とによるブランク材Ｂの保持圧を変化させることができる。

また、図示しない流入量検知手段として、例えば、カメラ等の画像撮影装置を使用してもよい。例えば、ブランク材Ｂに予め印を付けておき、絞り成形前後で印の移動量を、カメラ等で撮影し、撮影した画像を画像処理することによって流入量を算出することができる。また、上記以外にも、金型に変位センサを設けておき、絞り成形によってブランク材Ｂが成形面３ａへ流入した量を変位センサによって検出するようにしてもよい。その他にも、ブランク材Ｂの移動量を直接的・間接的に測定できるものであれば適宜使用することができる。

本発明は、前述した実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、さらに種々の形態で実施しうることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内の全ての変更を含む。

１プレス成形金型
２ダイ
２１押さえ面（ダイ側）
３パンチ
３ａ成形面
４ブランクホルダ
４１押さえ面（ブランクホルダ側）
４２充填空間
４３壁面
Ｂブランクホルダ
Ｃ制御部
Ｆ作動流体
Ｐ流体機械

Claims

成形面を有するパンチと、パンチに対して相対的に昇降移動可能なダイ及びブランクホルダとを備え、ダイ及びブランクホルダに設けられた押さえ面でブランク材の端部を保持した状態で、ブランク材をパンチの成形面に押し付けることにより、ブランク材に絞り成形を施すプレス成形金型において、
少なくともダイ又はブランクホルダの内部には、作動流体が充填される充填空間が設けられ、該充填空間に充填された作動流体の圧力によって前記押さえ面の高さを可変可能としたことを特徴とするプレス成形金型。
前記ブランク材の流入量を検知する流入量検知手段を設け、該検知手段の検知結果に基いて押さえ面の高さを調節可能としたことを特徴とする請求項１記載のプレス成形金型。