JP2014195828A - プレス加工方法及びトリミング加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な機構で、プレス成形品から切断分離されたスクラップを確実に排出する。【解決手段】プレス成形金型でプレス成形品１を成形する成形工程と、プレス成形品１のスクラップ４ａとなる領域（スクラップ部４）に、下方に突出した凸部５ａ，５ｂを形成する凸部形成工程と、トリミング金型でプレス成形品１からスクラップ４ａを切断分離するトリミング工程と、スクラップ４ａを、トリミング金型の下方に配置されたスクラップシュート３０上に落下させ、凸部５ａ，５ｂとスクラップシュート３０の滑走面３１とを接触させた状態で、自重により滑走面３１上を滑らせて排出する排出工程とを経て行う。【選択図】図５

Description

本発明は、プレス成形品を成形する成形工程と、前記プレス成形品から前記スクラップを切断分離するトリミング工程とを経て行うプレス加工方法、及びこれに用いられるトリミング加工装置に関する。

プレス成形品からスクラップ（製品部以外の不要部分、以下同様）を切断分離するトリミング工程では、プレス成形品から分離されたスクラップがトリミング金型の下方に配されたスクラップシュートに落下し、自重によりスクラップシュート上を滑りながら外部に排出される。

このように、スクラップシュートを用いてスクラップを外部に排出する場合、トリミング金型の下方に設けられる空間の高さ寸法が小さいと、スクラップシュートの傾斜角度が緩くなるため、スクラップを確実に排出することができないことがある。例えば、下記特許文献１には、スクラップシュートを旋回させて傾斜角度を大きくするシリンダを設ける構成が示されている。また、下記特許文献２には、スクラップシュートの滑走面に多数の空気噴出し孔を設け、この空気噴出し孔から空気を噴出すことで、スクラップとスクラップシュートとの間に空気層を形成する構成が示されている。

特開平９−１２２７９３号公報 特開２０００−６１５６６号公報

しかし、上記のように、スクラップシュートを旋回させる機構や、スクラップシュートの滑走面から空気を噴出す機構を設けると、スクラップシュート自体が高価になると共に、設備の煩雑化や大型化を招くという問題がある。

本発明が解決すべき技術的課題は、簡素な機構で、プレス成形品から切断分離されたスクラップを確実に排出することにある。

前記課題を解決するため、本発明は、プレス成形金型でプレス成形品を成形する成形工程と、前記プレス成形品のスクラップとなる領域に、下方に突出した凸部を形成する凸部形成工程と、トリミング金型で前記プレス成形品から前記スクラップを切断分離するトリミング工程と、前記スクラップを、前記トリミング金型の下方に配置されたスクラップシュート上に落下させ、前記凸部と前記スクラップシュートの滑走面とを接触させた状態で、自重により前記滑走面上を滑らせて排出する排出工程とを有するプレス加工方法を提供する。

このように、プレス成形品のスクラップとなる領域（以下、「スクラップ部」とも言う。）に下方に突出した凸部を形成することにより、プレス成形品から切断分離したスクラップをスクラップシュート上に落下させたときに、スクラップに形成した凸部とスクラップシュートの滑走面を接触させることができる。これにより、例えばスクラップの下面全面をスクラップシュートに接触させる場合と比べて、スクラップと滑走面との接触面積を低減できる。従って、スクラップと滑走面との間の摩擦抵抗が軽減されるため、複雑な排出機構を設けることなく、スクラップを確実に排出することができる。

例えば、上記の凸部形成工程は、トリミング工程を行うトリミング金型を用いて行うことができる。この場合、凸部形成工程及びトリミング工程は、プレス成形品からスクラップを切断分離するトリミング加工装置であって、上型に設けられた上刃と、下型に設けられた下刃と、下型の下方に配設されたスクラップシュートとを備え、前記上型の下面に突起を設け、この突起で、プレス成形品のスクラップとなる領域に、下方に突出した凸部を形成するトリミング加工装置を用いて行うことができる。

また、上記の凸部形成工程は、成形工程を行うプレス成形金型を用いて行うこともできる。

上記のような凸部は、その頂部がなるべく下方に位置するように形成することが好ましい。スクラップをスクラップシュート上に置いたときに、凸部をスクラップシュートの滑走面に確実に接触させるためである。例えば、スクラップ部に、プレス成形時の流入制御用のビード痕が上方に突出して形成される場合、上記の凸部はこのビード痕を除く領域に形成することが好ましい。一方、スクラップ部に、下方に突出したビード痕が形成される場合、上記の凸部はこのビード痕の底面に形成することが好ましい。

スクラップ部のうち、同一直線上に無い少なくとも３箇所に上記の凸部を設け、この３箇所の凸部のみをスクラップシュートの滑走面に接触させれば、スクラップと滑走面との接触面積がさらに低減されるため、摩擦抵抗をさらに軽減することができる。

例えば図９に示すように、スクラップ４’の周縁４ａ’を含む位置に凸部５’形成すると、スクラップ４’の周縁４ａ’が下方に凸をなして湾曲する。このようなスクラップ４’を滑走面上で滑らそうとすると、周縁４ａ’の湾曲部（凸部５’）が引っかかってしまう恐れがある。従って、上記のような凸部は、スクラップ部の周縁から離反した領域に設けることが好ましい。

以上のように、本発明によれば、簡素な機構で、プレス成形品から切断分離されたスクラップを確実に排出することができる。

プレス成形品の斜視図である。 上記プレス成形品の平面図である。 図２のＸ−Ｘ線に対応したトリミング金型の断面図である。 （ａ）は上記トリミング金型の上型の下面図であり、（ｂ）は同下型の下スクラップ刃の上面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、図３の拡大断面図であり、上記トリミング金型によるトリミング工程の手順を示す。 （ａ）はスクラップの平面図、（ｂ）は（ａ）図をＢ方向から見た側面図、（ｃ）は（ａ）図をＣ方向から見た側面図、（ｄ）は（ａ）図をＤ方向から見た側面図である。 排出工程を示す断面図である。 他の実施形態にかかるプレス成形金型の断面図である。 スクラップの周縁を含む領域に凸部を形成した場合を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

本実施形態のプレス加工方法は、成形工程とトリミング工程とを経て行われる。成形工程は、プレス成形金型でブランク材に対してプレス加工（例えば絞り加工）を施して、ブランク材を所定形状に成形する工程である。成形工程で成形されたプレス成形品１には、周縁に沿って延びるビード痕２が形成される。図示例では、プレス成形品１から上方に突出したビード痕２が形成されている。プレス成形品１は、図２に示すように、製品部３と、スクラップとなる領域（スクラップ部４）とからなる。図示例では、製品部３の周囲にスクラップ部４が環状に設けられる。

トリミング工程は、プレス成形品１からスクラップを切断分離する工程である。トリミング工程では、プレス成形品１が図２の点線で示す箇所で切断され、製品部３とスクラップ部４とが分離されると共に、スクラップ部４が周方向複数箇所で切断されて複数のスクラップ４ａに分割される。トリミング工程は、切断を行うトリミング金型と、その下方に配されたスクラップシュートとを有するトリミング加工装置で行われる。トリミング金型でプレス成形品１から分離された各スクラップ４ａは、スクラップシュート（図示省略）上に落下し、スクラップシュートの滑走面上を滑り落ちてトリミング加工装置の外部に排出される（図２の矢印参照）。

トリミング金型は、図３に示すように、上型１０と下型２０とを備える。上型１０は、図示しない駆動手段で昇降可能とされる。上型１０には、上刃が設けられ、具体的には、上トリミング刃（図示省略）と上スクラップ刃１１とが設けられる。上スクラップ刃１１に隣接した領域には、上スクラップ刃１１よりも上方に設けられた逃げ面１２が設けられる。上スクラップ刃１１は、上トリミング刃よりも下方に設けられる。上スクラップ刃１１には、プレス成形品１のビード痕２が嵌り込む溝部１３が形成される。下型２０には、下刃が設けられ、具体的には、下トリミング刃（図示省略）と下スクラップ刃２１とが設けられる。上トリミング刃と下トリミング刃とで、プレス成形品１の製品部３とスクラップ部４との境界が切断され、上スクラップ刃１１と下スクラップ刃２１とでスクラップ部４が周方向に離隔した複数箇所で切断されて複数のスクラップ４ａに分割される。

上型１０には、下面から下方に突出した突起が設けられる。図示例では、上スクラップ刃１１と下スクラップ刃２１とで切断される切断面Ｐの両側に突起が設けられる。具体的には、上スクラップ刃１１に第１突起１４ａが設けられ、逃げ面１２に第２突起１４ｂが設けられる。本実施形態では、図４（ａ）に示すように、第１突起１４ａ及び第２突起１４ｂがそれぞれ複数箇所（２箇所ずつ）に設けられる。各突起１４ａ，１４ｂは、各スクラップ４ａの周縁から離反した領域に当接する位置に設けられ、例えば、各スクラップ４ａのコーナー付近に当接する位置に配される。下スクラップ刃２１の上面には、上型１０の第２突起１４ｂが嵌合する凹部２２が設けられる（図３及び図４（ｂ）参照）。

以下、上記のトリミング金型を用いて、プレス成形品１にトリミング工程を施す手順を説明する。

まず、図５（ａ）に示すように、下型２０の上にプレス成形品１を載置する。この状態で上型１０を降下させると、図５（ｂ）に示すように、プレス成形品１のビード痕２が上型１０の溝部１３に嵌り込みながら、スクラップ部４の一方の端部が上型１０の第１突起１４ａで上方から押圧される。これにより、スクラップ部４が塑性変形して、下方に突出した凸部５ａが形成される。この凸部５ａは、スクラップ部４を下方から支持しない状態で形成されるため、第１突起１４ａよりも大径でなだらか凸形状とされる。

その後、さらに上型１０を降下させ続けると、図５（ｃ）に示すように、上トリミング刃と下トリミング刃とでプレス成形品の製品部３とスクラップ部４との境界が切断されてこれらが分離されると共に、上スクラップ刃１１と下スクラップ刃２１とでスクラップ部４が複数のスクラップ４ａに分割される。これと同時に、上型１０の第２突起１４ｂが、スクラップ部４の他方の端部を上方から押圧しながら下スクラップ刃２１の凹部２２に嵌合する。これにより、スクラップ部４が塑性変形して、下方に突出した凸部５ｂが形成される。この凸部５ｂは、上型１０の逃げ面１２と下スクラップ刃２１の上面とでスクラップ４ａを挟持しながら形成されるため、第２突起１４ｂの形状に倣った形状とされる。このとき、スクラップ４ａの他方の端部が上型１０の逃げ面１２と下スクラップ刃２１の上面とで挟持されることにより、ビード痕２の他方の端部が潰される（図６（ｄ）参照）。

以上により、プレス成形品１からスクラップ４ａが切断・分離されると共に、各スクラップ４ａに下方に突出した凸部５ａ，５ｂが形成される。図示例の凸部５ａ，５ｂの頂部（最も下方の部分）は、下方に向けて凸を成した曲面状（略球面状）とされる。各凸部５ａ，５ｂは、各スクラップ４ａの周縁から離反した領域に配される。例えば、図６（ａ）に示すように、スクラップ４ａのコーナー付近に凸部５ａ，５ｂが形成される。こうしてプレス成形品１から分離されたスクラップ４ａは、図７に示すようにスクラップシュート３０の滑走面３１上に落下し、傾斜した滑走面３１上を滑りながらトリミング加工装置から外部に排出される。

このとき、スクラップ４ａの下面に、下方に突出した凸部５ａ，５ｂが形成されているため、凸部５ａ，５ｂと滑走面３１とが接触する。特に、このような凸部５ａ，５ｂを、同一直線上にない３箇所以上（図示例では４箇所）に設けることで、スクラップ４ａが凸部５ａ，５ｂのみにより支持される。また、凸部５ａ，５ｂが、上方に突出したビード痕２を除く領域に形成されているため、スクラップ４ａのうち、凸部５ａ，５ｂの頂部が最も下方に位置している（図６（ｂ）〜（ｄ）参照）。このため、スクラップ４ａを凸部５ａ，５ｂのみで滑走面３１と接触させることができる。さらに、凸部５ａ，５ｂの頂部が凸曲面状を成していることで、凸部５ａ，５ｂと滑走面３１とを略点接触させることができる。以上により、スクラップ４ａと滑走面３１との接触面積が小さくなり、摩擦抵抗が抑えられるため、スクラップ４ａを滑走面３１上を滑らせて、トリミング加工装置の外部に確実に排出することができる。

本発明は上記の実施形態に限られない。例えば、上記の実施形態ではトリミング工程においてスクラップ４ａに凸部５ａ，５ｂを形成した場合を示したが、成形工程においてスクラップ部４に凸部５ａ，５ｂを形成してもよい。図８に示すプレス成形金型は、ダイ４０と、ポンチ５０と、ブランクホルダ６０とを有する。ダイ４０の下面には、ブランク材１’の周縁に沿って延びるビード形成用凸部４１が形成される。ブランクホルダ６０の上面には、ブランク材１’の周縁に沿って延びるビード形成用凹部６１が形成される。ビード形成用凸部４１の下面のうち、その延在方向に離隔した複数箇所には、突起４２が形成される。ビード形成用凹部６１の底面のうち、その延在方向に離隔した複数箇所には、凹部６２が形成される。

ダイ４０を降下させると、ダイ４０とブランクホルダ６０とでブランク材１’が挟持される。このとき、ビード形成用凸部４１とビード形成用凹部６１とでブランク材１’を挟持することで、プレス成形品に下方に突出したビード痕２が形成される。これと同時に、突起４２と凹部６２とでブランク材１’を挟持することで、ビード痕２の底面に下方に突出した凸部５ｃが形成される。その後、さらにダイ４０を降下させることで、ダイ４０，ブランクホルダ６０，及びブランク材１’が一体に降下し、ブランク材１’がポンチ５０に押し付けられて所定形状に成形される。こうして形成されたプレス成形品１を、トリミング加工装置に搬入し、トリミング工程を施す。そして、プレス成形品１から分離されたスクラップ４ａがスクラップシュート上に落下し、各スクラップ４ａのビード痕２の底面に形成された凸部５ｃがスクラップシュートの滑走面と接触した状態で、各スクラップ４ａが滑走面上を滑ってトリミング加工装置から排出される。

尚、図８に示す実施形態において、ダイ４０とブランクホルダ６０とで挟持した部分のブランク材１’を成形部側（ポンチ５０側）へ流入させる場合（例えば絞り加工）、ブランク材１’が突起４２及び凹部６２で挟持されることで、ブランク材１’の流入が幾分規制される。この場合、突起４２及び凹部６２が形成された領域とそうでない領域とで材料の流入具合が変わるため、成形品質が低下する恐れがある。従って、成形工程においてスクラップ部４に凸部を形成する場合は、突起４２及び凹部６２は、材料流入に影響を及ぼさないように（すなわち流入制御用ビードとして機能しないように）、位置や形状等を設計することが好ましい。例えば、ビード形成用凸部４１及びビード形成用凹部６１でブランク材１’の流入を完全に規制する場合（例えば張り出し加工）、ビード形成用凸部４１の底面（図８参照）やビード形成用凸部４１よりも外周側に突起４２（あるいは凹部）を設けると共に、この突起４２が嵌合する位置に凹部６２（あるいは突起）を設ければよい。

１ プレス成形品
２ ビード痕
３ 製品部
４ スクラップ部（スクラップとなる領域）
４ａ スクラップ
５ａ，５ｂ，５ｃ 凸部
１０ 上型
１１ 上スクラップ刃
１２ 逃げ面
１３ 溝部
１４ａ 第１突起
１４ｂ 第２突起
２０ 下型
２１ 下スクラップ刃
２２ 凹部
３０ スクラップシュート
３１ 滑走面

Claims (3)

1. プレス成形金型でプレス成形品を成形する成形工程と、前記プレス成形品のスクラップとなる領域に、下方に突出した凸部を形成する凸部形成工程と、トリミング金型で前記プレス成形品から前記スクラップを切断分離するトリミング工程と、前記スクラップを、前記トリミング金型の下方に配置されたスクラップシュート上に落下させ、前記凸部と前記スクラップシュートの滑走面とを接触させた状態で、自重により前記滑走面上を滑らせて排出する排出工程とを有するプレス加工方法。
2. 前記凸部形成工程を、前記トリミング金型を用いて行う請求項１記載のプレス加工方法。
3. プレス成形品からスクラップを切断分離するトリミング加工装置であって、
   上型に設けられた上刃と、下型に設けられた下刃と、下型の下方に配設されたスクラップシュートとを備え、
   前記上型の下面に突起を設け、前記突起で、プレス成形品のスクラップとなる領域に、下方に突出した凸部を形成するトリミング加工装置。

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