JP2016147289A - Metal mold of press working apparatus, and press working apparatus - Google Patents

Metal mold of press working apparatus, and press working apparatus Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a press working apparatus capable of working a workpiece with high accuracy at a fast working speed and with a long metal mold life.SOLUTION: In a metal mold of a press working apparatus 1, a workpiece is placed between a lower die 30 and an upper die 10, the upper die 10 is pressed toward the lower die 30 in a first direction, and the workpiece is worked. The upper die 10 includes: an action end 13 which is brought into contact with the workpiece so as to perform mold push; a vibration end 14 which is provided on an opposite side of the action end 13 along the first direction and to which vibration is given; a pair of holding sections 15 which are separated in a second direction orthogonal to the first direction and are provided between the action end 13 and the vibration end 14, fix the upper die 10 and transmit driving force in the first direction to the upper die 10; a hole which passes through the upper die 10 in a third direction orthogonal to each of the first direction and the second direction and is provided between the pair of holding sections 15.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、プレス加工装置の金型、及び、プレス加工装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to a die for a press working apparatus and a press working apparatus.

一般的に、プレス加工としては、分離加工、成形加工等が知られている。そしてこれらの加工に用いられる装置は、一般的にプレス加工装置と呼ばれている。プレス加工装置は、例えば、上型(パンチとも呼ぶ)と下型(ダイとも呼ぶ)からなる金型の間に被加工材を置き、これらの金型で被加工材を挟んで押圧し、被加工材を所望の形状に加工する。   In general, separation processing, molding processing, and the like are known as press processing. And the apparatus used for these processes is generally called a press processing apparatus. The press working apparatus, for example, places a workpiece between molds consisting of an upper mold (also called a punch) and a lower mold (also called a die), presses the workpiece with these molds, and presses the workpiece. The workpiece is processed into a desired shape.

分離加工は、被加工材を切ることにより形を作るものである。例えば、分離加工の一例として、下型の上に被加工材を置き上型で形を抜く、抜き加工が知られている。また、成形加工としては、例えば、被加工材を曲げる曲げ加工、被加工材を伸ばして成形する絞り加工等が知られている。   Separation processing forms a shape by cutting a workpiece. For example, as an example of separation processing, a punching process is known in which a workpiece is placed on a lower mold and a shape is extracted with the upper mold. As the forming process, for example, a bending process for bending a workpiece, a drawing process for stretching and molding a workpiece, and the like are known.

特開2003-181569号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-181569

しかしながら、例えば、分離加工においては、せん断面の開始部と終端部にいわゆる「ばり」「だれ」が発生する。これら「ばり」や「だれ」の状態は、被加工材の板の厚みや被加工材の種類、加工速度、クリアランス等により異なる。「だれ」が多く発生するとせん断面の平坦度が損なわれるため、せん断面の平坦度が要求される場合には問題となる。また、「ばり」は、鋭利な先端を有するため、怪我や製品の故障の原因となる。   However, for example, in the separation process, so-called “flash” and “sag” occur at the start and end portions of the shear surface. These “burrs” and “sag” states vary depending on the thickness of the workpiece plate, the type of workpiece, the machining speed, the clearance, and the like. If “sag” occurs frequently, the flatness of the shearing surface is impaired, which is a problem when the flatness of the shearing surface is required. In addition, since the “burr” has a sharp tip, it causes injury and product failure.

また、成形加工においては、被加工材の板の厚みや被加工材の種類、加工速度、クリアランス等により、曲げ加工時における、いわゆる「キズ」「割れ」の発生による品質低下の虞がある。また、絞り加工においては、被加工材の板の厚みや被加工材の種類、加工速度、クリアランス等により、いわゆる「しわ」「割れ」が発生する虞がある。   Further, in the forming process, there is a risk of quality deterioration due to the occurrence of so-called “scratches” and “cracks” during bending due to the thickness of the plate of the workpiece, the type of workpiece, the machining speed, the clearance, and the like. Further, in drawing, there is a possibility that so-called “wrinkles” and “cracks” may occur depending on the thickness of the plate of the workpiece, the type of workpiece, the machining speed, the clearance, and the like.

そこで、本発明においては、高精度に被加工材を加工でき、且つ、プレス加工品の品質を向上させることができるプレス加工装置の金型及びプレス加工装置を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a die for a press working apparatus and a press working apparatus capable of processing a workpiece with high accuracy and improving the quality of a press-processed product.

一実施形態に係るプレス加工装置の金型は、下型と上型の間に被加工材を置き、前記上型を前記下型に向けて第1の方向に押圧し、前記被加工材を加工するプレス加工装置の金型であって、前記上型は、前記被加工材に接触して型押しする作用端と、前記第1の方向に沿って前記作用端の反対側に設けられ振動が与えられる振動端と、前記第1の方向と直交する第2の方向に離間して前記作用端と前記振動端の間に設けられ、前記上型を固定するとともに前記上型に前記第1の方向の駆動力を伝える一対の保持部と、前記第1の方向および前記第2の方向とそれぞれ直交する第3の方向に前記上型を貫通して、前記一対の保持部の間に設けられた孔と、を有する。   The mold of the press working apparatus according to one embodiment places a workpiece between a lower die and an upper die, presses the upper die toward the lower die in a first direction, and A die of a press working apparatus for processing, wherein the upper die is provided on an opposite side of the working end along the first direction with a working end that comes into contact with and pushes the workpiece and vibrates. Is provided between the working end and the vibration end and spaced apart in a second direction orthogonal to the first direction, and fixes the upper mold and the first to the upper mold. A pair of holding portions for transmitting a driving force in the direction of the first and second portions penetrating the upper mold in a third direction orthogonal to the first direction and the second direction, respectively, and provided between the pair of holding portions Having a hole formed therein.

また、一実施形態に係るプレス加工装置は、下型と上型の間に被加工材を置き、前記上型を前記下型に向けて第1の方向に押圧し、前記被加工材を加工するプレス加工装置であって、前記上型を第1の方向へ往復駆動する駆動機構と、前記上型に固定され前記上型に振動を与える振動子と、を有し、前記上型は、前記被加工材に接触して型押しする作用端と、前記第1の方向に沿って前記作用端の反対側に設けられ振動が与えられる振動端と、前記第1の方向と直交する第2の方向に離間して前記作用端と前記振動端の間に設けられ、前記上型を固定するとともに前記上型に前記第1の方向の駆動力を伝える一対の保持部と、前記第1の方向および前記第2の方向とそれぞれ直交する第3の方向に前記上型を貫通して、前記一対の保持部の間に設けられた孔と、を有する。   The press processing apparatus according to an embodiment places a workpiece between a lower die and an upper die, presses the upper die toward the lower die in a first direction, and processes the workpiece. A press working device that includes a drive mechanism that reciprocates the upper die in a first direction, and a vibrator that is fixed to the upper die and that vibrates the upper die. A working end that contacts and presses the workpiece, a vibration end that is provided on the opposite side of the working end along the first direction, and that is subjected to vibration, and a second that is orthogonal to the first direction A pair of holding portions provided between the working end and the vibration end so as to be spaced apart from each other in the direction of fixing the upper mold and transmitting the driving force in the first direction to the upper mold; Between the pair of holding portions through the upper mold in a direction perpendicular to the direction and the second direction. Has a hole provided, the.

本発明によれば、高精度に被加工材を加工でき、且つ、プレス加工品の品質を向上させることができるプレス加工装置の金型及びプレス加工装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the metal mold | die and press work apparatus of a press work apparatus which can process a workpiece with high precision and can improve the quality of a press work product can be provided.

図1は、本発明の一実施形態に係るプレス加工装置の構造を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing the structure of a press working apparatus according to an embodiment of the present invention. 図2は、図1のプレス加工装置の可動側部分をF2の方向から見た概略図である。FIG. 2 is a schematic view of the movable side portion of the press working apparatus of FIG. 1 as viewed from the direction F2. 図3は、図1のプレス加工装置の固定側部分をF3の方向から見た概略図である。FIG. 3 is a schematic view of the fixed side portion of the press working apparatus of FIG. 1 as viewed from the direction F3. 図4は、図1のプレス加工装置に固定される上型の斜視図である。4 is a perspective view of an upper die fixed to the press working apparatus of FIG. 図5は、図4の上型に振動が伝わる様子を示す振動シミュレーション結果の図である。FIG. 5 is a diagram of a vibration simulation result showing how vibration is transmitted to the upper mold of FIG. 図6は、図4の上型に振動が伝わる様子を示す振動シミュレーション結果の図である。FIG. 6 is a diagram of a vibration simulation result showing how vibration is transmitted to the upper mold of FIG. 図7は、本実施形態に係る上型へ振動を与えて分離加工を行った場合の被加工材Wの切断面写真である。FIG. 7 is a photograph of a cut surface of the workpiece W when the upper mold according to the present embodiment is subjected to vibration and separated. 図8は、本実施形態に係る上型へ振動を与えて分離加工を行った場合の被加工材Wの切断面写真である。FIG. 8 is a photograph of a cut surface of the workpiece W when vibration is applied to the upper mold according to the present embodiment and separation processing is performed. 図9は、従来の金型を用いて分離加工を行った場合の被加工材Wの切断面写真である。FIG. 9 is a photograph of a cut surface of the workpiece W when separation processing is performed using a conventional mold. 図10は、従来の金型を用いて分離加工を行った場合の被加工材Wの切断面写真である。FIG. 10 is a photograph of a cut surface of the workpiece W when separation processing is performed using a conventional mold.

以下、本発明の一実施形態に係るプレス加工装置1について説明する。なお、本実施形態に係るプレス加工装置1には、分離加工を目的とした金型(上型10及び下型30)が取り付けられているが、このプレス加工装置1に用いることができる金型はこれに限らない。例えば、曲げ加工、絞り加工等の他のプレス加工にも本実施形態のプレス加工装置1を用いることができる。また、本発明は、抜き加工、曲げ加工、絞り加工、成形加工、圧縮加工、接合加工など、プレス加工全般に用いる金型に適用することができる。   Hereinafter, the press processing apparatus 1 which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated. In addition, although the metal mold | die (the upper mold | type 10 and the lower mold | type 30) for the purpose of isolation | separation processing is attached to the press work apparatus 1 which concerns on this embodiment, the metal mold | die which can be used for this press work apparatus 1 Is not limited to this. For example, the press working apparatus 1 of the present embodiment can be used for other press working such as bending and drawing. In addition, the present invention can be applied to dies used in general press work such as punching, bending, drawing, forming, compression, and joining.

図1は、プレス加工装置1の金型周辺の主要な構造を示す概略図である。   FIG. 1 is a schematic view showing a main structure around a mold of the press working apparatus 1.

破線で示した仮想線Oは、上型10の質量中心Gを通るZ方向の直線である。以下の説明では、この仮想線Oを中心軸Oと称する。なお、下記で説明する可動側部分2は、駆動機構6によって中心軸Oに沿って往復駆動し、可動側部分2の上型10と固定側部分3の下型30との間で被加工材Wを挟んで分離加工を行う。   An imaginary line O indicated by a broken line is a straight line in the Z direction passing through the center of mass G of the upper mold 10. In the following description, this imaginary line O is referred to as a central axis O. Note that the movable side portion 2 described below is reciprocally driven along the central axis O by the drive mechanism 6, and the workpiece is between the upper die 10 of the movable side portion 2 and the lower die 30 of the fixed side portion 3. Separation processing is performed across W.

プレス加工装置1は、上型10を有する可動側部分2と下型30を有する固定側部分3とを有する。可動側部分2は、上型10と、上型10を固定する固定プレート44a、44bと、固定プレート44a、44bを上型ホルダ41に固定する支持体47を有する。上型ホルダ41と支持体47は、ボルト46で固定される。また、同様に支持体47と固定プレート44a、44bは、ボルト46で固定される。上型10は、後述する2つの保持部15でのみ固定プレート44a、44bによって固定され、それ以外の部位は固定されない。つまり、後述する振動子20により上型10を振動させた場合、その振動がストリッパ45や支持体47に伝わることはない。   The press working apparatus 1 includes a movable side portion 2 having an upper die 10 and a fixed side portion 3 having a lower die 30. The movable side portion 2 includes an upper mold 10, fixing plates 44 a and 44 b that fix the upper mold 10, and a support body 47 that fixes the fixing plates 44 a and 44 b to the upper mold holder 41. The upper mold holder 41 and the support body 47 are fixed with bolts 46. Similarly, the support 47 and the fixing plates 44 a and 44 b are fixed by bolts 46. The upper mold 10 is fixed by the fixing plates 44a and 44b only at two holding portions 15 described later, and other portions are not fixed. That is, when the upper mold 10 is vibrated by the vibrator 20 described later, the vibration is not transmitted to the stripper 45 or the support 47.

可動側部分2は、上型10に被加工材Wが取り付いた場合に剥がすためのストリッパ45と、ストリッパ45を下型30へ向けて付勢するスプリング48と、ストリッパ45の姿勢を安定させるガイドピン43を有する。また、以下で詳細に説明する上型10の振動端14には、振動子20が設けられている。   The movable portion 2 includes a stripper 45 for peeling off the workpiece W when it is attached to the upper mold 10, a spring 48 for biasing the stripper 45 toward the lower mold 30, and a guide for stabilizing the posture of the stripper 45. It has a pin 43. A vibrator 20 is provided at the vibration end 14 of the upper mold 10 described in detail below.

固定側部分3は、下型30と、下型30を固定する下型ホルダ42とを有する。下型30は、上型10の形状に対応する形状の孔31とガイドピン43を受け入れる孔33を有している。なお、プレス加工装置1は、金型に加工に必要な力を与えるためのモータ、フライホイール等の駆動機構6及びこれらを制御する制御機構(図示せず)、安全装置(図示せず)等を備えている。   The fixed side portion 3 includes a lower mold 30 and a lower mold holder 42 that fixes the lower mold 30. The lower mold 30 has a hole 31 having a shape corresponding to the shape of the upper mold 10 and a hole 33 for receiving the guide pin 43. The press working apparatus 1 includes a drive mechanism 6 such as a motor, a flywheel, and the like, a control mechanism (not shown) for controlling these, a safety device (not shown), etc. It has.

図2は、図1に示したプレス加工装置1の可動側部分2を図1の矢印F2の方向からみた概略図である。ストリッパ45は、中央部に上型10を通す孔を有する矩形板状の部材である。ストリッパ45は、2本のガイドピン43に沿って中心軸O方向に移動可能に設けられている。   FIG. 2 is a schematic view of the movable side portion 2 of the press working apparatus 1 shown in FIG. 1 as viewed from the direction of the arrow F2 in FIG. The stripper 45 is a rectangular plate-like member having a hole through which the upper mold 10 is passed at the center. The stripper 45 is provided so as to be movable in the direction of the central axis O along the two guide pins 43.

また、破線で示すように、上型10の振動端14側の中心には、円柱状の振動子20が設けられている。振動子20は、その中心軸が中心軸Oと重なる姿勢で上型10の振動端14に固定される。   Further, as indicated by a broken line, a columnar vibrator 20 is provided in the center of the upper mold 10 on the vibration end 14 side. The vibrator 20 is fixed to the vibration end 14 of the upper mold 10 so that the center axis thereof overlaps the center axis O.

図3は、図1に示すプレス加工装置1の固定側部分3を図1の矢印F3の方向から見た概略図である。下型30は、所定の厚みを有する矩形の金属製の部材であり、下型ホルダ42の上に積層されてボルト34によって固定されている。下型30の中央部には、上型10と対応する形状に型取られている孔31が設けられている。孔31は、上型10よりも少し大きく形成され、上型10と孔31の間には所定のクリアランスが設けられている。所定のクリアランスとは、被加工材Wの板厚、材料特性、加工精度等により適宜設計される上型10と下型30の孔31との間にある隙間である。   FIG. 3 is a schematic view of the fixed side portion 3 of the press working apparatus 1 shown in FIG. 1 as viewed from the direction of the arrow F3 in FIG. The lower die 30 is a rectangular metal member having a predetermined thickness, and is laminated on the lower die holder 42 and fixed by bolts 34. In the center of the lower mold 30, a hole 31 is formed that is shaped in a shape corresponding to the upper mold 10. The hole 31 is formed slightly larger than the upper mold 10, and a predetermined clearance is provided between the upper mold 10 and the hole 31. The predetermined clearance is a gap between the upper mold 10 and the hole 31 of the lower mold 30 that is appropriately designed according to the plate thickness, material characteristics, processing accuracy, and the like of the workpiece W.

続いて、上型10について、図1及び図4を用いて説明する。   Subsequently, the upper mold 10 will be described with reference to FIGS. 1 and 4.

図4は、上型10の斜視図である。以下、上型10の駆動方向(図示上下方向)をZ方向(第1の方向)とし、Z方向と直交する図示左右方向をX方向(第2の方向)とし、Z方向及びX方向とそれぞれ直交する図示前後方向をY方向(第3の方向)とする。Z方向に沿った中心軸Oは、上型10の質量中心Gを通る。また、中心軸Oと直交し、上型10の質量中心Gを通る第1仮想面Pは、上型10を中心軸Oに沿って上下に二等分する面である。   FIG. 4 is a perspective view of the upper mold 10. Hereinafter, the driving direction (up and down direction in the drawing) of the upper mold 10 is defined as the Z direction (first direction), and the left and right direction in the drawing orthogonal to the Z direction is defined as the X direction (second direction). An orthogonal front-rear direction in the drawing is a Y direction (third direction). A central axis O along the Z direction passes through the mass center G of the upper mold 10. The first virtual plane P that is orthogonal to the central axis O and passes through the mass center G of the upper mold 10 is a plane that bisects the upper mold 10 along the central axis O.

また、中心軸Oと重なり、上型10をXZ平面に沿って二等分する面を第2仮想面Rとする。また、中心軸Oを通り、第1仮想面P及び第2仮想面Rと直交する、上型10をYZ平面に沿って二等分する面を第3仮想面Sとする。また、質量中心Gを通り中心軸Oに直交し、Y方向に沿って延びる線を仮想線Qとする。   A surface that overlaps the central axis O and bisects the upper die 10 along the XZ plane is defined as a second virtual surface R. A surface that passes through the central axis O and is orthogonal to the first virtual surface P and the second virtual surface R and bisects the upper mold 10 along the YZ plane is defined as a third virtual surface S. A line passing through the center of mass G and orthogonal to the central axis O and extending along the Y direction is defined as an imaginary line Q.

本実施形態に係る上型10は、金属製の矩形ブロック状の部材である。上型10は、駆動方向の一端(振動端14)に中心軸Oと直交する振動面14aを有し、駆動方向の他端(作用端13)に中心軸Oと直交する作用面13a(図2参照)を有する。振動面14aと作用面13aは合同形である。また、上型10は、振動面14aの各辺と、作用面13aの各辺をつなぐ4つの側面を有する。仮想線Qと交差する2つの湾曲した面を第1側面17とし、その他のYZ平面に沿った平らな2つの面を第2側面18とする。   The upper mold 10 according to the present embodiment is a metal rectangular block-shaped member. The upper mold 10 has a vibration surface 14a orthogonal to the central axis O at one end (vibration end 14) in the drive direction, and a work surface 13a (see FIG. 5) orthogonal to the central axis O at the other end (action end 13) in the drive direction. 2). The vibration surface 14a and the action surface 13a are congruent. The upper mold 10 has four side surfaces that connect each side of the vibration surface 14a and each side of the action surface 13a. Two curved surfaces intersecting the imaginary line Q are defined as a first side surface 17, and other two flat surfaces along the YZ plane are defined as a second side surface 18.

2つの第2側面18のZ方向の中間位置には、それぞれ、第1仮想面Pに沿ってY方向に延びる凸状の保持部15が一体に設けられている。これら2つの保持部15は、固定プレート44a、44bによって可動側部分2に固定される。   A convex holding portion 15 extending in the Y direction along the first virtual surface P is integrally provided at an intermediate position in the Z direction between the two second side surfaces 18. These two holding portions 15 are fixed to the movable portion 2 by the fixing plates 44a and 44b.

第1側面17は、作用面13aの対応する辺の湾曲した周縁の形状に合わせて形成されている。すなわち、第1側面17は、被加工材Wの加工形状に合わせた形状に形成される。本実施形態では、第1側面17は、質量中心Gに向けて内側に円弧状に窪んだ形状に形成されている。例えば、図3に示すように、被加工材Wの加工形状がギア型の場合には、第1側面17には、対応する凹凸が設けられる。2つの第1側面17は、同じ形状である。言い換えれば、上型10は、第2仮想面Rを介して対称形になるように形成されている。   The first side surface 17 is formed in accordance with the curved peripheral shape of the corresponding side of the working surface 13a. That is, the first side surface 17 is formed in a shape that matches the processing shape of the workpiece W. In the present embodiment, the first side surface 17 is formed in a shape recessed in an arc shape toward the center of mass G. For example, as shown in FIG. 3, when the processed shape of the workpiece W is a gear type, the first side surface 17 is provided with corresponding irregularities. The two first side surfaces 17 have the same shape. In other words, the upper mold 10 is formed so as to be symmetrical via the second virtual plane R.

また、上型10は、2つの第1側面17を連絡して上型10をY方向に貫通する孔16を有する。孔16は、Z方向に延びる長円形の断面形状を有する。上型10の質量中心Gは、孔16の中心にある。   The upper mold 10 has a hole 16 that connects the two first side surfaces 17 and penetrates the upper mold 10 in the Y direction. The hole 16 has an oval cross-sectional shape extending in the Z direction. The center of mass G of the upper mold 10 is at the center of the hole 16.

上型10は、第1仮想面Pによって二等分される対称形である。第1仮想面Pを挟んで、下型30側を第1部分11と呼称する。第1仮想面Pを挟んで、上型ホルダ41側を第2部分12と呼称する。第1部分11と第2部分12とは同じ金属材料により一体に形成されている。したがって、第1部分11と第2部分12の質量は、略同じである。ここで、略同じとは、予め設定されている公差範囲に収まるものを含む。   The upper mold 10 is a symmetric shape that is bisected by the first virtual plane P. The lower mold 30 side is referred to as the first portion 11 across the first virtual surface P. The upper mold holder 41 side is referred to as the second portion 12 with the first virtual surface P interposed therebetween. The first portion 11 and the second portion 12 are integrally formed of the same metal material. Therefore, the mass of the 1st part 11 and the 2nd part 12 is substantially the same. Here, “substantially the same” includes those that fall within a preset tolerance range.

第1部分11は、図1に示す被加工材Wと接触して、被加工材Wを押圧する作用面13aを有する。また、第2部分12は、振動子20を固定し上型10への振動の開始位置となる振動面14aを有する。さらに、上型10は、仮想線Qに沿って上型10を貫通する長円形の孔16を有している。   The first portion 11 has a working surface 13a that presses the workpiece W in contact with the workpiece W shown in FIG. Further, the second portion 12 has a vibration surface 14 a that fixes the vibrator 20 and serves as a start position of vibration to the upper mold 10. Furthermore, the upper mold 10 has an oval hole 16 that passes through the upper mold 10 along the virtual line Q.

第1部分11と第2部分12の質量を同じにするため、孔16は、その容積を第1仮想面Pが二等分する位置に設けられている。なお、孔16の形状は図示の形状に限定されない。孔16の形状及び位置は、上型10の振動シミュレーションに基づいて設計され、振動面14aから作用面13aまで振動が最も効率よく伝達されるように決められている。   In order to make the mass of the 1st part 11 and the 2nd part 12 the same, the hole 16 is provided in the position which the 1st virtual surface P bisects the volume. The shape of the hole 16 is not limited to the shape shown in the figure. The shape and position of the hole 16 are designed based on the vibration simulation of the upper mold 10 and are determined so that vibration is transmitted most efficiently from the vibration surface 14a to the working surface 13a.

また、本実施形態に係る上型10は、第2仮想面Rに対して対称形となるように形成されている。さらに、上型10は、第3仮想面Sに対して対称形となるように形成されている。   Further, the upper mold 10 according to the present embodiment is formed so as to be symmetric with respect to the second virtual plane R. Further, the upper mold 10 is formed so as to be symmetric with respect to the third virtual plane S.

振動子20は、例えば、円柱状の部材であり、一端から所定の周波数の振動を発振して対象物を振動させる装置である。振動周波数については、特に定められていないが、可聴域内の音波振動を使用するとプレス加工において振動子20の動作音が気になることもあり、非可聴域であるいわゆる超音波領域の振動周波数を用いている。   The vibrator 20 is, for example, a cylindrical member, and is a device that oscillates an object by oscillating a predetermined frequency from one end. The vibration frequency is not particularly defined, but if the sound wave vibration in the audible range is used, the operation sound of the vibrator 20 may be anxious in press working, and the vibration frequency in the so-called ultrasonic range that is a non-audible range is set. Used.

本実施形態においては、図1に示すように、振動子20は、上型10の振動面14aに当接して設けられている。さらに言えば、振動子20は、図2に示すように、上型10の質量中心Gを通る中心軸Oと振動子20の中心軸が重なる姿勢で上型10に固定されている。振動子20から発振される振動周波数は、いわゆる超音波である。具体的には、振動子20から発振される振動の周波数は、例えば、10kHzから30kHzの範囲である。振動子20から発振された振動は、上型10をZ方向に振動させる。なお、上型10に振動子20から与えられる周波数については、上記の範囲に限定されない。   In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the vibrator 20 is provided in contact with the vibration surface 14 a of the upper mold 10. Further, as shown in FIG. 2, the vibrator 20 is fixed to the upper mold 10 so that the central axis O passing through the mass center G of the upper mold 10 and the central axis of the vibrator 20 overlap each other. The vibration frequency oscillated from the vibrator 20 is a so-called ultrasonic wave. Specifically, the frequency of vibration oscillated from the vibrator 20 is, for example, in the range of 10 kHz to 30 kHz. The vibration oscillated from the vibrator 20 causes the upper mold 10 to vibrate in the Z direction. The frequency given from the vibrator 20 to the upper mold 10 is not limited to the above range.

上型10へ与える振動の周波数については、上型10の質量や形状又は孔16の大きさや位置によって変化する。このため、上型10の形状を固定した場合には、振動シミュレーションを用いて最適な振動の周波数を計測する。具体的には、上型10に与えられる最適な振動の周波数は、振動面14aからの振動が作用面13aに効率的に伝導する周波数である。これは、例えば、上型10の固有振動数の付近であり、共振が起こる周波数が選択される。   The frequency of vibration applied to the upper mold 10 varies depending on the mass and shape of the upper mold 10 or the size and position of the holes 16. For this reason, when the shape of the upper mold | type 10 is fixed, the frequency of the optimal vibration is measured using vibration simulation. Specifically, the optimum vibration frequency given to the upper mold 10 is a frequency at which vibration from the vibration surface 14a is efficiently conducted to the working surface 13a. This is, for example, in the vicinity of the natural frequency of the upper mold 10, and the frequency at which resonance occurs is selected.

続いて、本実施形態に係るプレス加工装置1によって被加工材Wを打ち抜く動作について説明する。作業者は、プレス加工装置1に電源を入れ、プレス加工装置1の駆動機構6を駆動させる。プレス加工装置1が駆動した後、振動端14に固定された振動子20を駆動させる。この振動子20から発生した振動は上型10に伝導する。上型10は、Z方向に微細な高速振動を開始する。続いて、作業者は、被加工材Wを下型30の上型10と対向する面32に載置する。このとき作業者は、被加工材Wの打ち抜き位置を確認し、被加工材Wを面32の所定の位置にセットする。そして、作業者は、プレス加工装置1を操作して、可動側部分2に固定されている上型10を固定側部分3に固定されている下型30に向けて閉じる方向(Z方向)に動作させる。これにより、まず、可動側部分2のストリッパ45が被加工材Wに接触して被加工材Wを押さえる。さらに可動側部分2を駆動させると、上型10がストリッパ45の中央部の孔から突出し、被加工材Wに当接するとともに、被加工材Wを打ち抜く。その後、上型10は、下型30の孔31へ挿入される。   Subsequently, an operation of punching the workpiece W by the press working apparatus 1 according to the present embodiment will be described. The operator turns on the press working apparatus 1 and drives the drive mechanism 6 of the press working apparatus 1. After the press working apparatus 1 is driven, the vibrator 20 fixed to the vibration end 14 is driven. The vibration generated from the vibrator 20 is conducted to the upper mold 10. The upper mold 10 starts fine high-speed vibration in the Z direction. Subsequently, the worker places the workpiece W on the surface 32 facing the upper mold 10 of the lower mold 30. At this time, the operator confirms the punching position of the workpiece W and sets the workpiece W at a predetermined position on the surface 32. Then, the operator operates the press working device 1 to close the upper die 10 fixed to the movable side portion 2 toward the lower die 30 fixed to the fixed side portion 3 (Z direction). Make it work. Thereby, first, the stripper 45 of the movable side portion 2 comes into contact with the workpiece W and presses the workpiece W. When the movable side portion 2 is further driven, the upper die 10 protrudes from the hole in the central portion of the stripper 45, contacts the workpiece W, and punches the workpiece W. Thereafter, the upper mold 10 is inserted into the hole 31 of the lower mold 30.

上型10による被加工材Wの打ち抜き動作が終了すると、可動側部分2が逆方向に駆動されて、上型10が下型30から離間される。このとき、ストリッパ45がスプリング48の付勢力により図1の位置に戻り、上型10に張り付いた被加工材Wを剥がし取る。   When the punching operation of the workpiece W by the upper mold 10 is completed, the movable side portion 2 is driven in the reverse direction, and the upper mold 10 is separated from the lower mold 30. At this time, the stripper 45 returns to the position shown in FIG. 1 by the urging force of the spring 48 and peels off the workpiece W adhered to the upper mold 10.

続いて、上型10の振動面14aに振動子20から与えられた振動がどのようにして作用面13aまで伝わるのかを振動シミュレーションを用いて検証した結果について説明する。上型10の振動シミュレーションの結果は、図5及び図6に示す。まず、上型10の振動シミュレーションについて説明する。   Next, a description will be given of the results of verification using vibration simulation on how the vibration applied from the vibrator 20 is transmitted to the vibration surface 14a of the upper mold 10 to the working surface 13a. The result of the vibration simulation of the upper mold 10 is shown in FIGS. First, the vibration simulation of the upper mold 10 will be described.

始めにプレス加工装置1に組み込む上型10をコンピュータ上で設計する。設計された上型10(以下、上型モデル10aとする。)を用いて、振動シミュレーションを行った。なお、上型モデル10aにおいても、上型10と共通する部分においては、同一の符号を付して表し、その詳細な説明は省略する。なお、振動シミュレーションとは、コンピュータ上で設計された上型モデル10aの振動端14から種々の振動を与えた場合の上型モデル10aにおける振動の伝導状態、及び、上型モデル10aの変形の状態を視覚的に表し、その特性を把握するためのものである。   First, the upper mold 10 to be incorporated in the press working apparatus 1 is designed on a computer. Vibration simulation was performed using the designed upper mold 10 (hereinafter referred to as the upper mold model 10a). In addition, also in the upper mold model 10a, portions common to the upper mold 10 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The vibration simulation is a state of vibration conduction in the upper model 10a when various vibrations are applied from the vibration end 14 of the upper model 10a designed on a computer, and a state of deformation of the upper model 10a. This is to visually represent and to understand its characteristics.

図5及び図6は、上型モデル10aを図4に示すY方向から見た様子示している。簡単に説明すると、図示上側に振動端14、図示下側に作用端13が示され、振動端14と作用端13の中間位置に2つの保持部15が示されている。また、上型モデル10aの中央部には、長円形の孔16が示されている。また、図示下方が第1部分11であり、図示上方が第2部分12を示している。なお、本振動シミュレーションにおいて、上型モデル10aは、図1に示すように可動側部分2の固定プレート44a、44bに固定された状態を想定してシミュレーションを行っている。   5 and 6 show the upper mold model 10a as viewed from the Y direction shown in FIG. Briefly, the vibration end 14 is shown on the upper side of the drawing, the working end 13 is shown on the lower side of the drawing, and two holding portions 15 are shown at intermediate positions between the vibration end 14 and the working end 13. In addition, an oval hole 16 is shown at the center of the upper model 10a. Further, the lower part in the figure is the first part 11, and the upper part in the figure shows the second part 12. In the vibration simulation, the upper model 10a is simulated on the assumption that the upper model 10a is fixed to the fixed plates 44a and 44b of the movable portion 2 as shown in FIG.

図5及び図6中の白色の縞状に表される点は、振動シミュレーションにおいて上型モデル10aに振動が発生している箇所を示している。振動シミュレーションにおいて、上型モデル10aに与えられる振動は、上型モデル10aを第1の方向に振動させる成分の振動(以下、縦方向の振動51という。)が主成分である。   The points represented by white stripes in FIGS. 5 and 6 indicate locations where vibrations are generated in the upper model 10a in the vibration simulation. In the vibration simulation, the vibration given to the upper mold model 10a is mainly composed of the vibration of the component that vibrates the upper mold model 10a in the first direction (hereinafter referred to as the vertical vibration 51).

上型モデル10aの振動端14に、上型モデル10aの固有振動数に近い周波数であって、上型モデル10aが共振する周波数の振動を与えたところ、良好なシミュレーション結果を得た。つまり、この上型モデル10aによると振動端14から与えられた振動が作用端13まで減衰することなく伝導され、振動端14に与えた振動を作用端13で再現できることがわかった。言い換えれば、この上型モデル10aは、ある周波数の振動を与えられると、保持部15で固定されているにも関わらず、中心軸Oに沿って上下方向に高速振動する。   When a vibration having a frequency close to the natural frequency of the upper model 10a and a frequency at which the upper model 10a resonates was given to the vibration end 14 of the upper model 10a, good simulation results were obtained. That is, according to this upper model 10a, it was found that the vibration applied from the vibration end 14 is conducted without being attenuated to the action end 13, and the vibration applied to the vibration end 14 can be reproduced by the action end 13. In other words, when the upper model 10a is given a vibration at a certain frequency, it vibrates at high speed in the vertical direction along the central axis O although it is fixed by the holding portion 15.

この結果についてより詳細に説明する。振動端14から与えられた振動は、作用端13へ向かって縦方向の振動51として伝導する。縦方向の振動51のエネルギーは、固定された保持部15の位置においてその方向を変化させる。つまり、縦方向の振動51のエネルギーを示す明瞭な白色の縞模様が消えて、白色の霧状に示される。言い換えれば、縦方向の振動51のエネルギーは、横方向に広がり、横方向の振動52に変わる。この横方向の振動52に変化したエネルギーは、図5及び図6に示すように、断面形状が長円形の孔16をX方向に開閉し、上型10を横方向に振動させるエネルギーへと変換される。その後、この横方向の振動エネルギーは、保持部15を超えて第1部分11側へ伝導する。固定位置である保持部15を超えた振動エネルギーは、縦方向の振動51に再変換されて作用端13へ伝わる。   This result will be described in more detail. The vibration given from the vibration end 14 is conducted as the vibration 51 in the vertical direction toward the action end 13. The energy of the vibration 51 in the vertical direction changes its direction at the position of the fixed holding unit 15. That is, a clear white stripe pattern indicating the energy of the vibration 51 in the vertical direction disappears and is shown as a white mist. In other words, the energy of the vertical vibration 51 spreads in the horizontal direction and changes to the horizontal vibration 52. As shown in FIGS. 5 and 6, the energy changed to the horizontal vibration 52 is converted into energy that opens and closes the hole 16 having an oval cross section in the X direction and vibrates the upper mold 10 in the horizontal direction. Is done. Thereafter, the vibration energy in the lateral direction is conducted to the first portion 11 side beyond the holding portion 15. The vibration energy exceeding the holding portion 15 that is the fixed position is reconverted into the vibration 51 in the vertical direction and transmitted to the working end 13.

このように、上型モデル10aは、振動子20から連続的に与えられる振動を、保持部15の位置で孔16の開閉を高速で繰り返す横方向の振動エネルギーへと変換することで、固定位置における振動の大幅な減衰を防ぎ、作用端13側へ振動を伝導することを可能とした。   As described above, the upper model 10a converts the vibration continuously given from the vibrator 20 into the vibration energy in the lateral direction that repeats opening and closing of the hole 16 at the position of the holding portion 15 at a high speed. It was possible to prevent the vibration from being greatly attenuated and to conduct the vibration to the working end 13 side.

一方、振動伝達の最適条件を検討するため、本実施形態の上型モデル10aとは異なる形状を有する上型のモデルを種々設計して同様に振動シミュレーションを実施した。   On the other hand, in order to study the optimum conditions for vibration transmission, various types of upper models having shapes different from the upper model 10a of the present embodiment were designed and vibration simulations were similarly performed.

検証した上型のモデルとしては、例えば、上型に孔16を設けないモデル、第1部分11と第2部分12の形状が異なるモデル、また、第1部分11と第2部分12との質量が異なるモデル、上型の孔16が貫通していないモデル等である。なお、上記検証用の上型モデルの振動シミュレーションの設定条件は、上型モデルの条件(形状、質量、孔等)以外の条件(保持部の固定状態、振動子の位置、振動成分等)を上型モデル10aの振動シミュレーションに使用した条件と同じ条件に揃えた。   As the verified upper model, for example, a model in which the hole 16 is not provided in the upper mold, a model in which the shapes of the first part 11 and the second part 12 are different, and masses of the first part 11 and the second part 12 Are different models, models in which the upper mold hole 16 does not penetrate, and the like. The vibration simulation setting conditions for the upper model for verification described above are the conditions (shape, mass, hole, etc.) other than the upper model model conditions (fixed state of holding unit, vibrator position, vibration component, etc.). The same conditions as those used for the vibration simulation of the upper model 10a were set.

その結果、いずれの上型モデルの場合にも作用端13側において振動の大幅な減衰がみられた。すなわち、これらの形状を有する上型のモデルは、振動端14に与えられた振動を作用端13へ十分に伝導することができなかった。   As a result, in any of the upper models, significant vibration attenuation was observed on the working end 13 side. That is, the upper model having these shapes cannot sufficiently transmit the vibration applied to the vibration end 14 to the action end 13.

これは、第1に、第1部分11と第2部分12の質量が異なると、第2部分12の振動を保持部15を超えて第1部分11で再現することが難しいことが考えられる。第2に、孔16が貫通していない、又は設けられていない場合には、振動端14から伝わった振動の逃げ場がなくなるため、上型10の固定部である保持部15で振動が大幅に減衰されることが考えられる。例えば、上記の2つの理由により、上述したその他の上型のモデルにおいては、振動を作用端13まで良好に伝えることができなかったものと考えられる。なお、もし、保持部15を無くして上型10を固定しないフリーな状態に維持することができるのであれば、孔16が無くても振動伝達は可能である。しかしながら、保持部15が無いと、上型10にプレス加工装置1の駆動機構6からの駆動力を伝達することができない。   First, if the mass of the 1st part 11 and the 2nd part 12 differs, it is possible that it is difficult to reproduce the vibration of the 2nd part 12 in the 1st part 11 beyond the holding | maintenance part 15. FIG. Secondly, when the hole 16 does not penetrate or is not provided, there is no escape space for vibration transmitted from the vibration end 14, so that the vibration is greatly generated by the holding portion 15 that is a fixing portion of the upper mold 10. It may be attenuated. For example, it is considered that, for the above two reasons, in the other upper models described above, vibration could not be transmitted well to the working end 13. If the holding part 15 is eliminated and the upper die 10 can be maintained in a free state where it is not fixed, vibration transmission is possible even without the hole 16. However, without the holding portion 15, the driving force from the driving mechanism 6 of the press working apparatus 1 cannot be transmitted to the upper mold 10.

上記の点を考慮して、上記振動シミュレーション結果から得られた上型10の好ましい構成条件をまとめると以下のようになる。   Considering the above points, the preferable configuration conditions of the upper mold 10 obtained from the vibration simulation result are summarized as follows.

・第1部分11と第2部分12の質量が同じであること。
・仮想線Qに沿って上型10を貫通する孔16が設けられていること。
・第1仮想面Pを介して対称形であること。
・第2仮想面Rを介して対称形であること。
・第3仮想面Sを介して対称形であること。
・保持部15で固定されていること。
以上が、上型10の好ましい構成条件である。ただし、上型10の形状によっては、振動シミュレーションにより、例えば、孔16は、必ずしも仮想線Qに沿って設けられている必要はなく、振動シミュレーションの結果を考慮して作製される。
-The mass of the 1st part 11 and the 2nd part 12 is the same.
A hole 16 that penetrates the upper mold 10 along the virtual line Q is provided.
-It is symmetrical via the first virtual plane P.
-It is symmetrical via the second virtual plane R.
-It is symmetrical via the third virtual plane S.
-It is fixed by the holding part 15.
The above is a preferable configuration condition of the upper mold 10. However, depending on the shape of the upper mold 10, for example, the hole 16 does not necessarily have to be provided along the virtual line Q by vibration simulation, and is manufactured in consideration of the result of vibration simulation.

次に、本実施形態に係る上型10を用いて分離加工をした被加工材Wのせん断面と比較例の被加工材Wのせん断面の違いについて説明する。   Next, the difference between the shear surface of the workpiece W that has been separated using the upper mold 10 according to the present embodiment and the shear plane of the workpiece W of the comparative example will be described.

図7及び図8は、本実施形態に係る上型10に振動子20から発振された振動を与えながら分離加工を行った場合の被加工材Wの切断面写真である。これに対して、図9及び図10は、比較例として振動が与えられていない金型を用いて分離加工を行った場合の被加工材Wの切断面写真である。なお、比較例の金型は、本実施形態の金型と同じものを用いた。   7 and 8 are photographs of a cut surface of the workpiece W when separation processing is performed while applying vibration oscillated from the vibrator 20 to the upper mold 10 according to the present embodiment. On the other hand, FIG.9 and FIG.10 is a cut surface photograph of the to-be-processed material W at the time of performing a separation process using the metal mold | die which is not given the vibration as a comparative example. The same mold as that of the present embodiment was used as the mold of the comparative example.

<加工条件>
本実施形態に係る上型の加工条件
・加工速度:25spm
・クリアランス:0.03mm
・振動の有無:有(20kHz)
比較例として使用した上型の加工条件
・加工速度:14spm
・クリアランス:0.2mm
・振動の有無:無
なお、spmとは、Shot Per Minuteを示し、1分間に何個のプレス加工が出来るかを示す。本加工条件においては、RPM(Revolutions per minute)と同様の意味で用いている。
<Processing conditions>
Machining conditions of upper mold according to this embodiment-Machining speed: 25 spm
・ Clearance: 0.03mm
・ Existence of vibration: Existence (20kHz)
Machining conditions of the upper mold used as a comparative example-Machining speed: 14 spm
・ Clearance: 0.2mm
-Presence / absence of vibration: None In addition, spm stands for Shot Per Minute and indicates how many press processes can be performed per minute. In this processing condition, it is used in the same meaning as RPM (Revolutions per minute).

<被加工材Wの条件>
被加工材Wは、熱間圧延軟鋼板(SPH)により形成され、板厚は、6mmとし、加工形状は、ギア形状である。その他、プレス加工装置1の条件については、同じとした。
<Conditions of workpiece W>
The workpiece W is formed of hot rolled mild steel plate (SPH), the plate thickness is 6 mm, and the processing shape is a gear shape. The other conditions for the press working apparatus 1 were the same.

本実施形態によると、図7に示すように、ギアの歯の歯先200に割れが生じることがなく、金型形状に沿って精確に切り抜くことができた。また、図8に示すように、本実施形態によると、せん断面に「だれ」や「ばり」がほぼみられず、表面が非常に滑らかに切り取られて、亀裂等が発生しなかった。   According to this embodiment, as shown in FIG. 7, the tooth tip 200 of the gear tooth was not cracked and could be accurately cut out along the mold shape. Further, as shown in FIG. 8, according to the present embodiment, almost no “sag” or “burr” was observed on the shear surface, the surface was cut off very smoothly, and no cracks or the like were generated.

これに対して、図9に示すように、比較例の場合、ギアの歯の歯先200に割れが生じた。また、図10に示すように、比較例によると、せん断面の粗さが目立ち、さらに一部に亀裂が生じた。なお、本実施形態に係る分離加工の加工速度は、上記の通り、図9及び図10に示した従来の分離加工の加工速度の約2倍で行った。   On the other hand, as shown in FIG. 9, in the comparative example, the tooth tip 200 of the gear tooth was cracked. Further, as shown in FIG. 10, according to the comparative example, the roughness of the shearing surface was conspicuous, and a crack was generated in part. Note that, as described above, the processing speed of the separation processing according to the present embodiment was about twice the processing speed of the conventional separation processing shown in FIGS. 9 and 10.

以上のように、本実施形態によると、同一の板厚を有する同じ材質の被加工材Wの加工において、加工精度を高めることでき、加えて、加工速度を上昇させることができる。また、本実施形態によると、「ばり」等の発生を抑えることができるため、加工時の金型(上型10又は下型30)と被加工材Wとの摩擦による、金型の摩耗を低減することができる。このため、本実施形態のように上型10に振動を与えながらプレス加工をすると、金型の寿命を約2倍に長くすることができる。   As described above, according to the present embodiment, in the processing of the workpiece W of the same material having the same plate thickness, the processing accuracy can be increased and, in addition, the processing speed can be increased. In addition, according to the present embodiment, it is possible to suppress the occurrence of “burrs” and the like, so that the wear of the mold due to the friction between the mold (upper mold 10 or lower mold 30) and the workpiece W during processing is prevented. Can be reduced. For this reason, if press working is performed while applying vibration to the upper mold 10 as in the present embodiment, the life of the mold can be extended by a factor of about two.

本実施形態の上型10は、振動子20から発振される第1の方向(Z方向)の振動をほぼ減衰させることなく作用端13へ伝導可能な形状を有している。本実施形態に係るプレス加工装置1は、分離加工を開始する時点から加工終了の時点の一工程(ワンストローク)に亘って振動子20を連続的に作動させ上型10を中心軸Oに沿って継続的に振動させる。この振動は、上型10の作用端13と被加工材Wとの接触時において、被加工材Wと上型10との間の摩擦力を小さくさせる。このため、上型10側に被加工材Wが挟まり抜けなくなることを低減することができる。さらに、被加工材Wと上型10との間の摩擦力を小さくすることにより、潤滑油の使用量を減らすことができるため経済的である。   The upper mold 10 of the present embodiment has a shape capable of conducting to the working end 13 without substantially attenuating vibration in the first direction (Z direction) oscillated from the vibrator 20. The press working apparatus 1 according to the present embodiment operates the vibrator 20 continuously for one step (one stroke) from the time when separation processing is started to the time when processing is finished, and the upper die 10 is moved along the central axis O. Vibrate continuously. This vibration reduces the frictional force between the workpiece W and the upper die 10 when the working end 13 of the upper die 10 and the workpiece W are in contact with each other. For this reason, it can be reduced that the workpiece W is not caught on the upper mold 10 side. Furthermore, by reducing the frictional force between the workpiece W and the upper mold 10, it is economical because the amount of lubricating oil used can be reduced.

さらに、上型10の中心軸Oに沿った振動は、上型10のワンストロークの間に多数の連続した圧力を被加工材Wに対して与える。このため、従来は、分離加工が困難とされている、板厚が5mm以上の熱間圧延軟鋼板(SPH)の被加工材Wであっても抵抗を軽減し分離加工を行うことができる。例えば、本実施形態の上型10を用いた分離試験においては、加工精度を維持した状態で約12mmの厚さまでの熱間圧延軟鋼板(SPH)の被加工材Wを分離加工することが可能であった。   Further, the vibration along the central axis O of the upper mold 10 gives a large number of continuous pressures to the workpiece W during one stroke of the upper mold 10. For this reason, even if it is the workpiece W of the hot rolled mild steel plate (SPH) whose thickness is 5 mm or more conventionally considered that separation processing is difficult, resistance can be reduced and separation processing can be performed. For example, in the separation test using the upper mold 10 of this embodiment, it is possible to separate and process the workpiece W of hot rolled mild steel plate (SPH) up to a thickness of about 12 mm while maintaining the processing accuracy. Met.

また、本実施形態に係るプレス加工装置1及び金型(上型10、下型30)を用いることにより、被加工材Wとして例えば、ガラス繊維を樹脂に含浸させた素材や、CFRP(炭素繊維強化プラスチック)等の繊維性の材料を含む素材の場合であっても、繊維層の剥離等を生じずに良好な、せん断面を得ることができる。振動子20から振動を与えられた上型10は、ワンストロークにおいて、多数回の圧力を連続して被加工材Wに対して与えることができるため、中心軸Oと直交するXY平面に沿って積層された炭素繊維も良好に切断することができる。   In addition, by using the press working apparatus 1 and the mold (upper mold 10 and lower mold 30) according to the present embodiment, for example, a material in which glass fiber is impregnated as a work material W or CFRP (carbon fiber) Even in the case of a material containing a fibrous material such as (reinforced plastic), a good shear surface can be obtained without causing peeling of the fiber layer. Since the upper die 10 to which vibration is applied from the vibrator 20 can continuously apply a number of times of pressure to the workpiece W in one stroke, along the XY plane orthogonal to the central axis O. Laminated carbon fibers can also be cut well.

本実施形態に係るプレス加工装置1は、6mm程度の板厚の熱間圧延軟鋼板(SPH)の被加工材Wの加工においては、加工精度を維持した状態で、加工速度を従来よりも大幅に上昇させることが可能である。具体的には、図7及び図8に示すように加工速度を比較例に対して約2倍にしても、加工精度の低下が見られなかった。よって、本実施形態に係るプレス加工装置1を用いることにより、量産性を飛躍的に向上させることができる。   In the press working apparatus 1 according to the present embodiment, the working speed of the hot-rolled mild steel plate (SPH) having a thickness of about 6 mm is greatly increased as compared with the prior art while maintaining the working accuracy. Can be raised. Specifically, as shown in FIGS. 7 and 8, even when the processing speed was about twice that of the comparative example, no reduction in processing accuracy was observed. Therefore, by using the press working apparatus 1 according to this embodiment, mass productivity can be dramatically improved.

また、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態においては、プレス加工の中でも分離加工のみを記載しているが、本実施形態に係るプレス加工装置1は、例えば、金型を交換することにより他のプレス加工にも適用することができる。   Further, the present invention is not limited to the above embodiment. In the embodiment described above, only the separation process is described among the press processes. However, the press process apparatus 1 according to the present embodiment can be applied to other press processes, for example, by exchanging a die. Can do.

例えば、プレス加工装置1は、曲げ加工にも使用することができる。ここで、曲げ加工とは、被加工材Wを上型と下型で挟みこんで、被加工材Wの一部を曲げる加工をするものである。曲げ加工においては、曲げ部分の「割れ」や、「キズ」が問題となることがある。この問題は、被加工材Wの板厚が厚すぎたり、曲げ部分の丸みが足りない場合に、被加工材Wの曲げ部分に大きな圧力がかかることにより発生する。   For example, the press working apparatus 1 can also be used for bending. Here, the bending process is a process of bending a part of the workpiece W by sandwiching the workpiece W between the upper mold and the lower mold. In bending, “cracking” and “scratches” at the bent part may be a problem. This problem occurs when a large pressure is applied to the bent portion of the workpiece W when the plate thickness of the workpiece W is too thick or the bent portion is not sufficiently round.

そこで、例えば、上述の分離加工において検証された上型10の好ましい構成条件を充足するように設計された曲げ加工用の上型10を作製する。この曲げ加工用の上型10は、振動子20と組み合わせて用いることで、一度の上型10のストロークに多数回の圧力を被加工材Wに与えながら、曲げ加工をする。このため、押圧力の集中を防ぎ「割れ」や「キズ」の発生を抑える。また、従来よりも板厚の厚い被加工材においてもプレス加工装置のサイズを大きくすることなく加工することができる。   Therefore, for example, the upper mold 10 for bending is designed so as to satisfy the preferable configuration conditions of the upper mold 10 verified in the above-described separation process. The upper mold 10 for bending is used in combination with the vibrator 20 to bend the workpiece W while applying multiple pressures to the workpiece W once in the stroke of the upper mold 10. For this reason, concentration of the pressing force is prevented and occurrence of “cracking” and “scratches” is suppressed. Further, even a workpiece having a thicker plate thickness than before can be processed without increasing the size of the press working apparatus.

また、本実施形態に係るプレス加工装置1を曲げ加工に使用することにより、いわゆる曲げの加工精度を悪くする原因となるスプリングバックの発生を抑制することができる。具体的には、上型10は、振動子20によって中心軸Oの方向に振動するため、上型10と下型30とが被加工材Wを挟み込んだ状態においても、多数回の連続した押圧力を被加工材Wに加える。このため、被加工材Wの曲げ部分に発生している元に戻ろうとする力が高速の振動を伴う上型10の圧力により抑えられる。これにより、被加工材のスプリングバックを抑制し、被加工材Wを所望の角度に一度で曲げることができると考えられる。   Moreover, by using the press working apparatus 1 according to the present embodiment for bending, it is possible to suppress the occurrence of a springback that causes the so-called bending working accuracy to deteriorate. Specifically, since the upper mold 10 vibrates in the direction of the central axis O by the vibrator 20, even when the upper mold 10 and the lower mold 30 sandwich the workpiece W, the upper mold 10 is continuously pressed many times. Pressure is applied to the workpiece W. For this reason, the force which returns to the original which has generate | occur | produced in the bending part of the workpiece W is suppressed by the pressure of the upper mold | type 10 accompanied by a high-speed vibration. Thereby, it is considered that the spring back of the workpiece can be suppressed and the workpiece W can be bent at a desired angle at a time.

また、例えば、絞り加工においても本実施形態に係るプレス加工装置1を使用することができる。絞り加工とは、板状の被加工材を上型と下型とから構成される金型により挟み込むことにより、つなぎ目のない一方端が塞がれた筒状のものを作り出す加工のことである。絞り加工において、被加工材は、上型により下型へ押し込まれ、引張力により伸ばされて板厚が減少する。そして、被加工材の上型により押し込まれる部分の周りの部分は、上型の押込み動作に伴って中心方向へ移動する。   Further, for example, the press working apparatus 1 according to the present embodiment can also be used in drawing. Drawing is a process of creating a cylindrical material in which one end without a joint is closed by sandwiching a plate-shaped workpiece with a mold composed of an upper mold and a lower mold. . In the drawing process, the workpiece is pushed into the lower mold by the upper mold and is stretched by the tensile force to reduce the plate thickness. And the part around the part pushed by the upper mold | type of a workpiece moves to a center direction with the pushing operation | movement of an upper mold | type.

このため、絞り加工においては、上型による被加工材を引っ張る力と、その外周において被加工材を押さえる力とのバランスが重要となる。このバランスが崩れると被加工材の外周部分に「しわ」が発生する虞があり、上型が下型へ押し込んだ部分においては、「割れ」が発生する虞がある。   For this reason, in drawing, the balance between the force for pulling the workpiece by the upper die and the force for pressing the workpiece on the outer periphery is important. If this balance is lost, “wrinkles” may occur in the outer peripheral portion of the workpiece, and “cracking” may occur in the portion where the upper die is pushed into the lower die.

例えば、本実施形態に係るプレス加工装置1に用いられる絞り加工用の上型10は、上述の分離加工において検証された上型10の好ましい構成条件を充足するように設計された絞り加工用の上型10である。この絞り加工用の上型10は、振動子20と組み合わせて用いることで、一度の上型10のストロークに多数回の圧力を被加工材Wに与えながら、絞り加工をする。   For example, the upper die 10 for drawing used in the press working apparatus 1 according to the present embodiment is used for drawing, which is designed to satisfy the preferable configuration conditions of the upper die 10 verified in the above-described separation processing. Upper mold 10. The upper die 10 for drawing is used in combination with the vibrator 20 so as to draw the workpiece W while applying a large number of pressures to the stroke of the upper die 10 once.

この多数回の圧力は、引張力により伸ばされた被加工材Wの残留応力を低下させ、上述の「割れ」や「しわ」の発生を抑制する。また、本実施形態におけるプレス加工装置1を用いた絞り加工は、限界絞り率を向上させることができる。   This multiple times of pressure reduces the residual stress of the workpiece W stretched by the tensile force, and suppresses the occurrence of the above-mentioned “crack” and “wrinkle”. Further, the drawing using the press working apparatus 1 in the present embodiment can improve the limit drawing ratio.

また、本実施形態において、被加工材Wは、熱間圧延軟鋼板(SPH)及びCFRPを示しているが、被加工材Wはこれに限られない。
この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。
Moreover, in this embodiment, although the workpiece W has shown the hot rolled mild steel plate (SPH) and CFRP, the workpiece W is not restricted to this.
Of course, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

1…プレス加工装置、2…可動側部分、3…固定側部分、6…駆動機構、10…上型、11…第1部分、12…第2部分、13…作用端、14…振動端、15…保持部、16…孔、20…振動子、30…下型、31…孔、32…面、33…孔、41…上型ホルダ、42…下型ホルダ、43…ガイドピン、44a…固定プレート、44b…固定プレート、45…ストリッパ、46…ねじ、47…支持体、48…スプリング、51…縦方向の振動、52…横方向の振動。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Press processing apparatus, 2 ... Movable side part, 3 ... Fixed side part, 6 ... Drive mechanism, 10 ... Upper mold | type, 11 ... 1st part, 12 ... 2nd part, 13 ... Action end, 14 ... Vibration end, DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 ... Holding part, 16 ... Hole, 20 ... Vibrator, 30 ... Lower mold, 31 ... Hole, 32 ... Surface, 33 ... Hole, 41 ... Upper mold holder, 42 ... Lower mold holder, 43 ... Guide pin, 44a ... Fixed plate, 44b ... Fixed plate, 45 ... Stripper, 46 ... Screw, 47 ... Support, 48 ... Spring, 51 ... Longitudinal vibration, 52 ... Lateral vibration.

Claims (10)

下型と上型の間に被加工材を置き、前記上型を前記下型に向けて第1の方向に押圧し、前記被加工材を加工するプレス加工装置の金型であって、
前記上型は、
前記被加工材に接触して型押しする作用端と、
前記第1の方向に沿って前記作用端の反対側に設けられ振動が与えられる振動端と、
前記第1の方向と直交する第2の方向に離間して前記作用端と前記振動端の間に設けられ、前記上型を固定するとともに前記上型に前記第1の方向の駆動力を伝える一対の保持部と、
前記第1の方向および前記第2の方向とそれぞれ直交する第3の方向に前記上型を貫通して、前記一対の保持部の間に設けられた孔と、
を有するプレス加工装置の金型。
A work piece is placed between a lower die and an upper die, the upper die is pressed in a first direction toward the lower die, and the die of a press working apparatus for working the work material,
The upper mold is
An action end that contacts and embosses the workpiece;
A vibration end provided on the opposite side of the working end along the first direction and provided with vibration;
The upper end is fixed and the driving force in the first direction is transmitted to the upper mold while being spaced apart in a second direction orthogonal to the first direction and provided between the working end and the vibration end. A pair of holding portions;
A hole provided between the pair of holding portions through the upper mold in a third direction orthogonal to the first direction and the second direction,
A die for a press working apparatus.
前記上型は、前記作用端を含む第1部分と、
前記第1部分と一体に形成された前記振動端を含む第2部分とを含み、
前記第1部分と前記第2部分は、前記上型の質量中心を通り、前記第1の方向と直交する平らな第1仮想面を挟んで同じ質量を有することを特徴とする請求項1に記載のプレス加工装置の金型。
The upper mold includes a first portion including the working end;
A second part including the vibration end formed integrally with the first part,
The first portion and the second portion have the same mass through a flat first imaginary plane that passes through the center of mass of the upper mold and is orthogonal to the first direction. The metal mold | die of the described press processing apparatus.
前記上型は、前記作用端を含む第1部分と、
前記第1部分と一体に形成され前記振動端を含む第2部分とを有し、
前記第1部分と前記第2部分は、前記第1部分と前記第2部分の間の前記第1の方向と直交する平らな第1仮想面を挟んで対称形であることを特徴とする請求項1に記載のプレス加工装置の金型。
The upper mold includes a first portion including the working end;
A second portion formed integrally with the first portion and including the vibration end,
The first portion and the second portion are symmetrical with respect to a flat first imaginary plane perpendicular to the first direction between the first portion and the second portion. Item 2. A die for a press working apparatus according to Item 1.
前記上型は、前記質量中心を通り、前記第1の方向及び前記第2の方向に沿った第2仮想面を挟んで対称形であることを特徴とする請求項2に記載のプレス加工装置の金型。   3. The press working apparatus according to claim 2, wherein the upper die is symmetrical with respect to the second imaginary plane passing through the center of mass and along the first direction and the second direction. Mold. 前記上型は、前記質量中心を通り、前記第1の方向及び前記第3の方向に沿った第3仮想面を挟んで対称形であることを特徴とする請求項2に記載のプレス加工装置の金型。   3. The press working apparatus according to claim 2, wherein the upper die is symmetrical with respect to the third virtual plane passing through the center of mass and extending along the first direction and the third direction. Mold. 前記孔は、前記第1の方向に沿った断面形状が長円形であることを特徴とする請求項1に記載のプレス加工装置の金型。   The die of the press working apparatus according to claim 1, wherein the hole has an oval cross-sectional shape along the first direction. 下型と上型の間に被加工材を置き、前記上型を前記下型に向けて第1の方向に押圧し、前記被加工材を加工するプレス加工装置であって、
前記上型を第1の方向へ往復駆動する駆動機構と、
前記上型に固定され前記上型に振動を与える振動子と、を有し、
前記上型は、
前記被加工材に接触して型押しする作用端と、
前記第1の方向に沿って前記作用端の反対側に設けられ振動が与えられる振動端と、
前記第1の方向と直交する第2の方向に離間して前記作用端と前記振動端の間に設けられ、前記上型を固定するとともに前記上型に前記第1の方向の駆動力を伝える一対の保持部と、
前記第1の方向および前記第2の方向とそれぞれ直交する第3の方向に前記上型を貫通して、前記一対の保持部の間に設けられた孔と、
を有するプレス加工装置。
A press working device for processing a workpiece by placing a workpiece between a lower die and an upper die, pressing the upper die toward the lower die in a first direction, and
A drive mechanism for reciprocatingly driving the upper mold in the first direction;
A vibrator that is fixed to the upper mold and that vibrates the upper mold,
The upper mold is
An action end that contacts and embosses the workpiece;
A vibration end provided on the opposite side of the working end along the first direction and provided with vibration;
The upper end is fixed and the driving force in the first direction is transmitted to the upper mold while being spaced apart in a second direction orthogonal to the first direction and provided between the working end and the vibration end. A pair of holding portions;
A hole provided between the pair of holding portions through the upper mold in a third direction orthogonal to the first direction and the second direction,
A press working apparatus.
前記上型は、前記作用端を含む第1部分と、
前記第1部分と一体に形成された前記振動端を含む第2部分とを含み、
前記第1部分と前記第2部分は、前記上型の質量中心を通り、前記第1の方向と直交する平らな第1仮想面を挟んで同じ質量を有することを特徴とする請求項7に記載のプレス加工装置。
The upper mold includes a first portion including the working end;
A second part including the vibration end formed integrally with the first part,
8. The first portion and the second portion have the same mass across a flat first imaginary plane that passes through the center of mass of the upper mold and is orthogonal to the first direction. The press working apparatus as described.
前記振動子は、前記振動子の中心軸が、前記上型の前記質量中心を通る姿勢で設けられていることを特徴とする請求項8に記載のプレス加工装置。   The press working apparatus according to claim 8, wherein the vibrator is provided such that a center axis of the vibrator passes through the center of mass of the upper mold. 前記振動子は、前記上型を前記第1の方向に振動させる振動成分を主として発振することを特徴とする請求項7に記載のプレス加工装置。   The press working apparatus according to claim 7, wherein the vibrator mainly oscillates a vibration component that vibrates the upper die in the first direction.
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