JP2014213357A - プレス成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
板金プレス成形における成形難易度の高い成形では、成形性向上させ、割れおよびクラック発生防止のため、潤滑油を塗布する。しかし、潤滑油を塗布する時間および潤滑油自体のコストが発生するため、最終的な製品のコストが増大する可能性がある。
【解決手段】
上金型と下金型とにより間に配置された被成形物を挟み込むことにより該被成形物を成形する絞り成形方法において、絞り形状内平面部に穴を有する場合、成形前に成形難易度の高い部位付近の平面に対して、予め最終形状に影響の無い大きさで抜き穴を成形することによって成形性を向上させる。
【選択図】図１

Description

本発明はプレス成形方法に関し、特に絞り形状の成形における成形性向上のための抜き穴に関する。

本技術分野の背景技術として、特開平４−３７１３２３号公報（特許文献１）がある。この公報には、「ドロー金型のパンチ部材の表面に同じ素材で形成した給油ノズルを埋設し、この給油ノズルに、プレス加工の際成形品にデフォームが生じない程度の小径の潤滑油吐出口を多数穿設して、これらの吐出口から吐出させた潤滑油によりパンチ部材表面の必要とする部分を潤滑するようにしたもの」と記載されている。

特開平４−３７１３２３号

板金プレス成形における成形難易度の高い成形では、成形性向上させ、割れおよびクラック発生防止のため、潤滑油を塗布する。しかし、潤滑油を塗布する時間および潤滑油自体のコストが発生するため、最終的な製品のコストが増大する可能性があるためこれを回避することが課題である。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段の一例を挙げるならば、「絞り形状を含む板金部品において、絞り形状内平面部に穴を有する場合、絞り成形前に成形難易度の高い部位付近の平面に対して、最終形状に差し支えの無い寸法で抜き穴を成形することによって成形性を向上させる。」ことである。

本発明によれば、絞り成形前に成形難易度の高い部位付近の平面に対して、最終形状に差し支えの無い寸法で抜き穴を成形することによって、以下の３点の効果を得ることが出来る。１点目は、成形性の向上である。絞り工程において、予め加工した穴が拡大し、穴が無い場合と比較して、穴との境界で材料同士の引張りが無くなるので、潤滑油を塗布することなく、割れのリスクを軽減できる。２点目は、加工力の低減である。予め加工する抜き穴の部位は、絞り加工において、大きく伸ばされる部位である。予め抜き落とすことによって、抜き穴の部位を成形する力を低減することが出来る。したがって、より加圧能力低いプレス機で生産可能になると考える。３点目は、絞り工程での位置決め簡易化である。次工程である絞り工程において、予め加工した穴にピンを挿入することによって、材料の位置を決めることが出来る。したがって、プレス作業の効率化を実現できると考える。
上記した課題、構成及び効果の詳細は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

製品の加工工程（最終形状が回転体）を説明する図である。 第２工程（絞り）における加工前後の金型断面図を説明するための図である。 第２工程（絞り）における材料の位置決め方法（最終形状が回転体）を説明するための図である。 本発明の位置決めピン１０の直径（ｄ）と穴１の直径（Ｄ）を説明するための図である。 製品の加工工程（最終形状が非回転体）を説明する図である。 第２工程（絞り）における材料の位置決め方法（最終形状が非回転体）を説明するための図である。

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

一般的にプレス金型を用いた絞り成形で、特に成形後の形状が複雑である場合、被成形体である板金に割れやひびの発生や、また経時的に金型の磨耗が激しくなるといった問題が生じる。これらの現象を防止するために、潤滑油を金型表面に向かって噴霧し、ワークと金型の摩擦力を軽減することが一般的である。

しかし、潤滑油を塗布する時間および潤滑油自体のコストが発生するため、最終的な製品のコストが増大する可能性がある。さらに、潤滑油は目的の部位以外へも飛散するので、潤滑油のムダや浮遊した油滴による作業環境の悪化が生じる。また凹部のコーナーＲへの噴霧、もしくは噴霧距離が長い場合、目的の部位に潤滑油の塗布が出来ないなどの問題も発生する。そこで、以下においてはこれらの問題を解消するための本実施例の構成について説明する。

図１は製品の加工工程（最終形状が回転体）を説明するための図である。第１工程（展開）、第２工程（絞り）および第３工程（穴明け）における製品形状を示している。

特徴としては、第２工程（絞り）において、被成形体である板金に割れやひびの発生の防止のため、絞り成形前に成形難易度の高い部位付近の平面に対して、予め最終形状に影響の無い大きさで抜き穴１を成形することによって成形性を向上させること共に、加工力の低減が可能になることや、抜き穴１を絞り工程における材料位置決めに出来る点である。以下に加工工程の詳細を説明する。

第１工程（展開）では、外形の展開および次工程における成形性向上のための穴１を抜き成形する。この際、抜き成形する穴１の径は、第２工程（絞り）により穴径が拡がった場合でも、最終製品の穴径よりも小さい値にする。第２工程（絞り）では絞り成形の際、前工程で抜き成形した穴１が拡がることにより、材料の伸びが抑制され、成形性向上および加工力低減、さらに抜き成形した穴を材料位置決めにも利用できる利点がある。第３工程（穴明け）では、前工程で拡がった穴を含む平面を抜き落とす。以上が加工工程であるが、第２工程（絞り）における材料位置決め方法について図２を用いて説明する。

図２は第２工程（絞り）における加工前後の金型断面図を説明するための図である。図１は上金型２と下金型３から構成されるプレス金型の断面であり、これらの間に被成形体４が配置され、上金型２と下金型３とで挟み込むことにより、被成形体４を成形する。また、このプレス金型は、上型ベース５、下型ベース６、ワークホルダー７、板押さえ８、スプリング９を備えて構成される。被成形体４は、予め前工程で抜き加工により成形した穴１を下型に取り付けられたピン１０に挿入することによって位置決めする。絞り成形により、予め抜いた穴１が、最終形状の穴径よりも小さい径に成形する。また、最終形状が単純でかつ高い精度を必要としない穴の場合、絞り成形後に所望の寸法になる形状に穴１を設定する。

また既存の絞り成形金型において、予め最終形状に影響の無い大きさで抜き穴１を成形できる場合、絞り工程の加工力を低減できるため、金型の取り付けを行なうプレス機の能力が低いものに変更可能であるという利点がある。

さらに、絞り成形金型の開発前において、絞り成形荷重が金型の取り付けを行なうプレス機の仕様を超過する場合、絞り加工を複数工程に分け、複数の絞り金型を製作する、もしくは、成形荷重の仕様を満足させるプレス機を購入する必要がある。この際も同様に、予め抜き穴１を成形できる場合、絞り工程の加工力を低減できるため、現状のプレス機で対応可能となる。したがって、新たな絞り金型製作およびプレス機の購入コストの削減ができる利点がある。

図３は第２工程（絞り）における材料の位置決め方法（最終形状が回転体）を説明するための図である。第２工程（絞り）において材料位置決め穴がない場合、外形で位置を決める必要があるので、通常の場合、図３のように外形に接触する位置に３本の一般的なピン１１を配置する。一方、材料位置決め穴がある場合、穴１を中央の１本ピン１０に挿入するだけで位置を決めることが可能である。したがって、材料位置決め穴がある場合は、ピンの数量が少なくて済み、金型の製造コストを抑制でき、また位置決めが１本のピン１０に抜き穴を入れる動作のみであるため、比較的作業が簡単になる可能性が高いといった利点がある。

図４は本発明の位置決めピン１０の直径（ｄ）と穴１の直径（Ｄ）を説明するための図である。位置決めピン１０の直径（ｄ）は、穴１の直径（Ｄ）よりも小さい値とし、例えば、Ｄ＝ｄ−０．１とする。また、直径Ｄは材料の短手寸法をｗとした場合、０＜Ｄ＜ｗとする。図４では、穴１の形状は円形であるが、楕円、多角形、星型等の複雑な形状の穴無含む。この場合におけるピン１０の形状は、例えば、穴の形状から内側に０．１ｍｍオフセットさせた形状のように、穴の形状よりも小さくする。

図５は製品の加工工程（最終形状が非回転体）を説明するための図である。第１工程（展開）では、図１とは最終形状が回転体では無い点で異なるため、回転方向で１点、さらに回転方向以外で１点の合計２点材料位置決め穴の加工が必要である。

図６は第２工程（絞り）における材料の位置決め方法（最終形状が非回転体）を説明するための図である。第２工程（絞り）において材料位置決め穴がない場合、図３と同様、外形で位置を決める必要があるので、各辺に２本の一般的なピン１１で合計８本を配置する。一方、材料位置決め穴がある場合、２本のピン１０だけで位置を決めることが可能である。

以上に説明したように本実施例は、上金型２と下金型３とにより間に配置された被成形物４を挟み込むことにより該被成形物４を成形する絞り成形方法において、成形前に成形難易度の高い部位付近の平面に対して、予め最終形状に影響の無い大きさで抜き穴を最終形状と同心で、最終形状より小さい寸法で成形することによって成形性を向上させるものである。

そして、成形性を向上させるための抜き穴を、絞り工程における金型に取り付けられたピン１０に挿入することによって材料位置決めをすることが望ましい。
また、最終形状が回転体である場合、絞り工程における材料位置決めを回転体の中心軸上の１箇所ですることが望ましい。
さらに最終形状が非回転体である場合、絞り工程における材料位置決めを２箇所とすることが望ましい。

さらに絞り成形により、予め抜いた成形性向上のための穴が、最終形状の穴径よりも小さい径に成形することが望ましい。
さらに予め抜いた成形性向上のための穴が、絞り成形後に所望の寸法になる穴形状に設定することが望ましい。
さらに難易度の高い絞り成形部位付近の平面に存在する穴を、成形前に最終形状よりも小さく加工し、成形後に所望の形状で加工することが望ましい。

１…成形性向上のための穴、２…上金型、３…下金型、４…被成形体、５…上型ベース、６…下型ベース、７…ワークホルダー、８…板押さえ、９…スプリング、１０…ピン、
１１…一般的なピン

Claims (7)

1. 上金型と下金型とにより間に配置された被成形物を挟み込むことにより該被成形物を成形する絞り成形方法において、成形前に成形難易度の高い部位付近の平面に対して、予め最終形状に影響の無い大きさで抜き穴を最終形状と同心で、最終形状より小さい寸法で成形することによって成形性を向上させることを特徴とするプレス成形方法。
2. 請求項１に記載のプレス成形方法において、
   成形性を向上させるための抜き穴を、絞り工程における金型に取り付けられたピンに挿入することによって材料位置決めをすることを特徴とするプレス成形方法。
3. 請求項２に記載のプレス成形方法において、
   最終形状が回転体である場合、絞り工程における材料位置決めを回転体の中心軸上の１箇所ですることを特徴とするプレス成形方法。
4. 請求項２に記載のプレス成形方法において、
   最終形状が非回転体である場合、絞り工程における材料位置決めを２箇所とすることを特徴とするプレス成形方法。
5. 請求項２に記載のプレス成形方法において、
   絞り成形により、予め抜いた成形性向上のための穴が、最終形状の穴径よりも小さい径に成形することを特徴とするプレス成形方法。
6. 請求項２に記載のプレス成形方法において、
   予め抜いた成形性向上のための穴が、絞り成形後に所望の寸法になる穴形状に設定することを特徴とするプレス成形方法。
7. 難易度の高い絞り成形部位付近の平面に存在する穴を、成形前に最終形状よりも小さく加工し、成形後に所望の形状で加工することを特徴とするプレス成形方法。