JP2017001045A

JP2017001045A - プレス金型

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Publication number: JP2017001045A
Application number: JP2015114760A
Authority: JP
Inventors: 祐介石本; Yusuke Ishimoto; 卓志星山; Takushi Hoshiyama; 伸之森川; Nobuyuki Morikawa
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-06-05
Filing date: 2015-06-05
Publication date: 2017-01-05
Anticipated expiration: 2035-06-05
Also published as: JP6540248B2

Abstract

【課題】被加工部材との凝着および摩耗を抑制できるプレス金型を提供する。
【解決手段】プレス金型１０は、上型１１と、被加工部材１８を上型１１との間に挟んで成形する下型１２と、上型１１に設けられている油収容部３９と、油収容部３９の圧力室２０に収容される潤滑油を大気圧よりも高圧になるよう昇圧するピストン２５とを備える。油収容部３９は、大気圧よりも高圧になるよう昇圧された潤滑油を被加工部材１８に向けて吐出する吐出口３２を有する。このように昇圧された潤滑油が被加工部材１８に吐出される形態においては、従来のように昇圧されていない潤滑油が被加工部材に供給される形態と比べて、潤滑油の供給量が増える。そのためプレス金型１０の加工部と被加工部材１８との間の油膜切れが抑制され、潤滑状態が良好となる。したがって、プレス加工の加工速度を上げても、プレス金型１０と被加工部材１８との凝着および摩耗を抑制できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、プレス金型に関する。

被加工部材を第１成形型と第２成形型との間に挟んで成形するプレス金型が知られている。特許文献１に開示されたプレス金型は、潤滑油が流れる内部油路と、内部油路の出口に設けられた多孔質樹脂や焼結金属などの油供給部材とを備える。内部油路中の潤滑油は、油供給部材から被加工部材側に流れ出て、プレス金型と被加工部材との間に油膜を形成する。

特開２０１３−２２０４４４号公報

特許文献１に開示されたように油供給部材から潤滑油が流れ出る程度では、プレス加工の加工速度を上げようとすると潤滑油の供給量が十分でなくなり、油膜切れが起こる場合がある。その場合、プレス金型の加工部と被加工部材との間で凝着および摩耗が発生するおそれがある。
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、凝着および摩耗を抑制できるプレス金型を提供することである。

本発明によるプレス金型は、第１成形型、第２成形型、油収容部および昇圧部を備える。第２成形型は、被加工部材を第１成形型との間に挟んで成形する。油収容部は、第１成形型および第２成形型の一方または両方に設けられている。昇圧部は、油収容部に収容されている潤滑油を大気圧よりも高圧になるよう昇圧する。油収容部は、大気圧よりも高圧になるよう昇圧された潤滑油を被加工部材に向けて吐出する吐出口を有する。

本発明のように昇圧された潤滑油が被加工部材に吐出される形態においては、従来のように油供給部材から流れ出た潤滑油が被加工部材に供給される形態と比べて、潤滑油の供給量が増える。そのため、プレス金型の加工部と被加工部材との間の油膜切れが抑制され、潤滑状態が良好となる。したがって、プレス加工の加工速度を上げても、プレス金型と被加工部材との凝着および摩耗を抑制できる。

本発明の第１実施形態によるプレス金型を示す図であって、上型と下型とが離間している状態の図である。図１の状態から、上型と下型とが接近するよう移動した状態の図である。図１のＩＩＩ部分の拡大図である。本発明の第２実施形態によるプレス金型のダイの加工部付近を示す拡大図である。本発明の第３実施形態によるプレス金型のダイの加工部付近を示す拡大図である。本発明の第４実施形態によるプレス金型のダイの加工部付近を示す拡大図である。本発明の第５実施形態によるプレス金型のダイの加工部付近を示す拡大図である。本発明の第６実施形態によるプレス金型を示す図であって、上型と下型とが離間している状態の図である。図８の状態から、上型と下型とが接近するよう移動した状態の図である。本発明の第７実施形態によるプレス金型を示す図であって、上型と下型とが離間している状態の図である。図１０の状態から、上型と下型とが接近するよう移動した状態の図である。図１０のＸＩＩ部分の拡大図である。本発明の第８実施形態によるプレス金型のパンチの加工部付近を示す拡大図である。本発明の第９実施形態によるプレス金型のパンチの加工部付近を示す拡大図である。本発明の第１０実施形態によるプレス金型のパンチの加工部付近を示す拡大図である。本発明の第１１実施形態によるプレス金型のパンチの加工部付近を示す拡大図である。本発明の第１２実施形態によるプレス金型を示す図であって、上型と下型とが接近している状態の図である。図１７のＸＶＩＩＩ部分の拡大図である。図１７のダイを刃先側から見た図である。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づき説明する。実施形態同士で実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。なお、図面は模式的に示されている。図面に示された各部の寸法、角度および寸法比は、必ずしも正確なものではない。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態によるプレス金型を図１および図２に示す。プレス金型１０は、上型１１、下型１２、および、押さえプレート１３を備えている。上型１１は、特許請求の範囲に記載の「第１成形型」に相当し、ダイ１４およびダイホルダ１５を有する。下型１２は、特許請求の範囲に記載の「第２成形型」に相当し、パンチ１６およびパンチホルダ１７を有する。上型１１および下型１２は、互いに接近および離間する動作が可能なよう図示しないプレス機に取り付けられる。下型１２は、被加工部材１８を上型１１との間に挟んで成形する。第１実施形態では、上型１１および下型１２は被加工部材１８を絞り加工する。

プレス金型１０は、さらに、圧力室２０、オイルタンク２１、給油通路２２、ポンプ２３、第１チェックバルブ２４、ピストン２５、ロッド２６、押圧ピン２７、リリーフ通路２８、リリーフバルブ２９、吐出通路３０および第２チェックバルブ３１を備えている。
圧力室２０は、ダイ１４の内部に設けられている。
給油通路２２は、オイルタンク２１と圧力室２０とを接続している。

ポンプ２３は、給油通路２２の途中に設けられており、オイルタンク２１の潤滑油を圧力室２０に圧送する。ポンプ２３は、潤滑油を圧力室２０に補給する給油部である。
第１チェックバルブ２４は、給油通路２２の途中であって、ポンプ２３と圧力室２０との間に設けられている。第１チェックバルブ２４は、ポンプ２３側から圧力室２０側への潤滑油の流れを許容し、圧力室２０側からポンプ２３側への潤滑油の流れを阻止する。

ピストン２５は、圧力室２０に隣接して設けられており、上型１１と下型１２とが互いに接近および離間する方向と平行な方向へ移動可能である。ピストン２５が移動すると、圧力室２０の容積は増減する。
ロッド２６は、ピストン２５からダイ１４を貫通してパンチホルダ１７側へ突き出すように設けられている。

押圧ピン２７は、パンチホルダ１７からダイ１４側へ突き出すよう設けられている。押圧ピン２７は、上型１１と下型１２とが互いに接近するよう動作するとき、ロッド２６を介してピストン２５を圧力室２０側へ押圧する。ピストン２５は、上型１１と下型１２とが互いに接近する動作を利用して圧力室２０の容積が小さくなるよう移動する。ピストン２５は、圧力室２０に収容されている潤滑油を大気圧よりも高圧になるよう昇圧するものであり、特許請求の範囲に記載の「昇圧部」に相当する。

リリーフ通路２８は、圧力室２０とオイルタンク２１とを接続している。
リリーフバルブ２９は、リリーフ通路２８の途中に設けられている。リリーフバルブ２９は、圧力室２０の潤滑油の圧力が所定のリリーフ圧力を超えたとき開弁し、圧力室２０の潤滑油をオイルタンク２１側に逃がす。これにより、圧力室２０の潤滑油の圧力はリリーフ圧力以下に保たれる。第１実施形態では、上記リリーフ圧力は、被加工部材１８の降伏圧力よりも低い値に設定されている。

吐出通路３０は、圧力室２０と吐出口３２とを接続している。圧力室２０および吐出通路３０は、ダイ１４内部で潤滑油を収容する油収容部３９を構成している。吐出口３２は、ダイ１４の加工部、すなわち、成形中の被加工部材１８と対向する箇所に開口している。吐出口３２は、大気圧よりも高圧になるよう昇圧された潤滑油を被加工部材１８に向けて吐出する。第１実施形態では、吐出口３２は、複数形成されており、図３に示すようにダイ１４のＲ部３３に開口している。Ｒ部３３は、ダイ１４の肩部の丸みを帯びた部分であって、先端面３４とランド部３５との間にある。ランド部３５に対してＲ部３３とは反対側には逃げ部３６が形成されている。各吐出口３２は、周方向において等間隔に設けられている。吐出通路３０は、各吐出口３２に接続するよう分岐している。

図１および図２に戻って、第２チェックバルブ３１は、吐出通路３０の途中に設けられており、吐出口３２側から圧力室２０側への潤滑油の流れを阻止する。また、第２チェックバルブ３１は、圧力室２０側の圧力が大気圧よりも高い所定圧力以上になると開弁して潤滑油の吐出口３２側への流れを許容する。第２チェックバルブ３１は、特許請求の範囲に記載の「チェックバルブ」であり、圧力室２０から吐出口３２に潤滑油を供給する供給部である。第１実施形態では、油収容部３９の潤滑油は、上型１１および下型１２による被加工部材１８の成形中にのみ、被加工部材１８に向けて吐出される。具体的には、押圧ピン２７およびロッド２６は、上型１１および下型１２の両方が被加工部材１８に接触し始めたときに圧力室２０の圧力が前記所定圧力以上になるよう構成されている。

このように構成されたプレス金型１０は、上型１１と下型１２とが互いに接近するとき、被加工部材１８に絞り加工を施す。被加工部材１８の成形中において、ピストン２５は、圧力室２０の容積を小さくすることによって、圧力室２０の潤滑油を昇圧する。リリーフバルブ２９が設けられているため、ピストン２５により昇圧された潤滑油の圧力は被加工部材１８の降伏圧力よりも低い。圧力室２０の潤滑油は、吐出通路３０に導かれ、吐出口３２から被加工部材１８に向けて吐出される。吐出口３２から吐出される潤滑油の圧力は、被加工部材１８の降伏応力よりも低い。吐出された潤滑油は、ダイ１４と被成形部材１８との間に油膜を形成する。

（効果）
以上説明したように、第１実施形態によるプレス金型１０は、上型１１と、被加工部材１８を上型１１との間に挟んで成形する下型１２と、上型１１に設けられている油収容部３９と、油収容部３９の圧力室２０に収容されている潤滑油を大気圧よりも高圧になるよう昇圧するピストン２５とを備えている。油収容部３９は、大気圧よりも高圧になるよう昇圧された潤滑油を被加工部材１８に向けて吐出する吐出口３２を有する。

このように昇圧された潤滑油が被加工部材１８に吐出される形態においては、従来のように昇圧されていない潤滑油が被加工部材に供給される形態と比べて、潤滑油の供給量が増える。そのため、プレス金型１０の加工部と被加工部材１８との間の油膜切れが抑制され、潤滑状態が良好となる。したがって、プレス加工の加工速度を上げても、プレス金型１０と被加工部材１８との凝着および摩耗を抑制できる。これにより、プレス機が持つ能力の最大限まで加工速度を上げることができる。また、プレス金型１０の寿命を延ばすことができるとともに、プレス加工の品質を高めることができる。

また、第１実施形態では、ピストン２５により昇圧された潤滑油の圧力は、被加工部材１８の降伏応力よりも低い。
そのため、吐出口３２から吐出される潤滑油により被加工部材１８が変形することを回避できる。

また、第１実施形態では、油収容部３９は、圧力室２０と、当該圧力室２０と吐出口３２とを接続している吐出通路３０と、を有する。吐出通路３０には第２チェックバルブ３１が設けられている。第２チェックバルブ３１は、圧力室２０側の圧力が大気圧よりも高い所定圧力以上になると開弁して潤滑油の吐出口３２側への流れを許容する。
そのため、プレス金型１０の加工部近傍であるダイ１４内部に圧力室２０を設け、その圧力室２０に高圧な潤滑油を溜めることができる。したがって、吐出通路３０を極力短く設定して、圧力損失を低減することができる。これにより、できるだけ高圧な潤滑油を被加工部材１８に供給することができる。

また、第１実施形態では、ピストン２５は、上型１１と下型１２とが互いに接近する動作を利用して圧力室２０の容積が小さくなるよう移動する。
そのため、ポンプを用いることなく圧力室２０の潤滑油を昇圧することができる。したがって、プレス金型１０の小型化および省コスト化を図ることができる。

また、第１実施形態では、吐出口３２は、ダイ１４のうち、成形中の被加工部材１８と対向する箇所であって、Ｒ部３３に開口している。
そのため、成形中の被加工部材１８に確実に潤滑油を供給できる。
また、第１実施形態では、油収容部３９の潤滑油は、上型１１および下型１２による被加工部材１８の成形中にのみ、被加工部材１８に向けて吐出される。
そのため、被加工部材１８の成形開始前に潤滑油が吐出されることがなく、潤滑油の消費を抑えることができる。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態では、図４に示すように、吐出口４１は、ダイ１４の先端面３４に開口している。このように吐出口４１がダイ１４の先端面３４に設けられてもよい。

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態では、図５に示すように、吐出口４３は、ダイ１４のランド部３５に開口している。このように吐出口４３がダイ１４のランド部３５に設けられてもよい。

［第４実施形態］
本発明の第４実施形態では、図６に示すように、吐出口４４は、ダイ１４の逃げ部３６のうち、ランド部３５付近に開口している。このように吐出口４４がダイ１４の逃げ部３６に設けられてもよい。

［第５実施形態］
本発明の第５実施形態では、図７に示すように、吐出通路３０の出口部分には窪み４５が形成されている。吐出口４６は窪み４５の開口部である。そのため、窪み４５に潤滑油を溜めることができる。

［第６実施形態］
本発明の第６実施形態では、図８および図９に示すように、前述のポンプ２３が設けられていない代わりに、スプリング４７が設けられている。スプリング４７は、圧力室２０に設けられている。スプリング４７は、上型１１と下型１２とが互いに離間するとき、圧力室２０の容積が大きくなるようピストン２５を押して圧力室２０に潤滑油を吸入させるものであり、特許請求の範囲に記載の「給油部」に相当する。
このようにポンプ２３に代えてスプリング４７が設けられることによって、プレス金型の小型化および省コスト化を図ることができる。

［第７実施形態］
本発明の第７実施形態によるプレス金型を図１０および図１１に示す。プレス金型５０は、上型５１、下型５２、押さえプレート５３、および、エジェクタ５４を備えている。上型５１は、特許請求の範囲に記載の「第１成形型」に相当し、ダイ５５、ダイホルダ５６およびダイプレート５７を有する。下型５２は、特許請求の範囲に記載の「第２成形型」に相当し、パンチ５８、パンチホルダ５９およびパンチプレート６０を有する。

プレス金型５０が被加工部材１８を絞り加工する金型である点は、第６実施形態と同じである。しかし、油収容部６１等が下型５２に設けられている点は、第６実施形態と異なる。第７実施形態では、圧力室６２、ピストン６３およびスプリング６４は、パンチプレート６０に設けられている。また、ロッド６５は、ピストン６３からパンチプレート６０を貫通してダイプレート５７側に突き出すように設けられている。パンチプレート６０は、上型５１と下型５２とが互いに接近するよう動作するとき、ロッド６５を介してピストン６３を圧力室６２側へ押圧する。

吐出通路６６は、パンチプレート６０とパンチ５８とにわたって設けられ、圧力室６２と吐出口６７とを接続している。吐出口６７は、パンチ５８の加工部、すなわち、成形中の被加工部材１８と対向する箇所に開口している。第７実施形態では、吐出口６７は、図１２に示すようにパンチ５８のＲ部６８に開口している。
このように圧力室６２、ピストン６３およびスプリング６４が下型５２に設けられてもよい。また、吐出口６７がパンチ５８に設けられてもよい。それでも、昇圧された潤滑油が吐出口６７から被加工部材１８に吐出されるため、プレス金型５０と被加工部材１８との間の油膜切れが抑制される。

［第８実施形態］
本発明の第８実施形態では、図１３に示すように、吐出口７１は、パンチ５８の先端面７２に開口している。このように吐出口７１がパンチ５８の先端面７２に設けられてもよい。

［第９実施形態］
本発明の第９実施形態では、図１４に示すように、吐出口７３は、パンチ５８のランド部７４に開口している。このように吐出口７３がパンチ５８のランド部７４に設けられてもよい。

［第１０実施形態］
本発明の第１０実施形態では、図１５に示すように、吐出口７５は、パンチ５８の逃げ部７６のうち、ランド部７４付近に開口している。このように吐出口７５がパンチ５８の逃げ部７６に設けられてもよい。

［第１１実施形態］
本発明の第１１実施形態では、図１６に示すように、吐出通路６６の出口部分には窪み７７が形成されている。吐出口７８は窪み７７の開口部である。そのため、窪み７７に潤滑油を溜めることができる。

［第１２実施形態］
本発明の第１２実施形態によるプレス金型を図１７に示す。プレス金型８０は、上型８１、下型８２、押さえプレート８３、および、エジェクタ８４を備えている。上型８１は、特許請求の範囲に記載の「第１成形型」に相当し、ダイ８５およびダイホルダ８６を有する。下型８２は、特許請求の範囲に記載の「第２成形型」に相当し、パンチ８７およびパンチホルダ８８を有する。

プレス金型８０は、被加工部材１８をせん断加工する金型である点が第６実施形態と異なる。第１２実施形態では、図１７および図１８に示すように吐出通路８９は、穴部９０と環状溝９１と複数の斜め溝９２とから構成されている。環状溝９１は、ダイ８５のランド部９３に形成されている。穴部９０は、圧力室２０と環状溝９１とを接続している。斜め溝９２は、環状溝９１からダイ８５の刃先まで斜めに延びるように形成されている。斜め溝９２の刃先側には吐出口９４が開口している。図１９に示すように、各斜め溝９２は周方向において等間隔に設けられている。

このように構成されたプレス金型８０では、上型８１と下型８２とが接近するように動作し始めてから被加工部材１８が切断されるまでの間、ピストン２５により昇圧された圧力室２０の潤滑油は、吐出通路８９に導かれ、吐出口９４から被加工部材１８に向けて吐出される。そして、被加工部材１８が切断され始めると、斜め溝９２は、被加工部材１８の切断面に潤滑油を供給する。そのため、プレス金型８０と被加工部材１８との間の油膜切れが抑制される。

［他の実施形態］
本発明の他の実施形態では、油収容部は、上型および下型の両方に設けられてもよい。そして、吐出口は、ダイおよびパンチの両方に設けられてもよい。
本発明の他の実施形態では、吐出口は、ダイのＲ部、先端面およびランド部のいずれか２つに開口していてもよいし、全部に開口していてもよい。
本発明の他の実施形態では、吐出口は、パンチのＲ部、先端面およびランド部のいずれか２つに開口していてもよいし、全部に開口していてもよい。
本発明の他の実施形態では、昇圧部は、潤滑油を圧力室に圧送するポンプであってもよい。その場合、潤滑油を圧力室に補給する給油部としてのポンプが昇圧部を兼ねていてもよい。

本発明の他の実施形態では、圧力室が設けられなくてもよい。その場合、油収容部は油路のみから構成されてもよい。
本発明の他の実施形態では、せん断加工は、抜き加工に限らず、シェービング加工であってもよい。
本発明の他の実施形態では、吐出通路の出口部分に形成される窪みは、周方向へ延びる溝であってもよい。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１１、５１、８１・・・上型（第１成形型）
１２、５２、８２・・・下型（第２成形型）
１８・・・被加工部材
２５・・・昇圧部
３２、４１、４３、４４、４６、６７、７１、７３、７５、７８、９４・・・吐出口
３９、６１・・・油収容部

Claims

第１成形型（１１、５１、８１）と、
被加工部材（１８）を前記第１成形型との間に挟んで成形する第２成形型（１２、５２、８２）と、
前記第１成形型および前記第２成形型の一方または両方に設けられている油収容部（３９、６１）と、
前記油収容部に収容されている潤滑油を大気圧よりも高圧になるよう昇圧する昇圧部（２５）と、
を備え、
前記油収容部は、大気圧よりも高圧になるよう昇圧された潤滑油を前記被加工部材に向けて吐出する吐出口（３２、４１、４３、４４、４６、６７、７１、７３、７５、７８、９４）を有することを特徴とするプレス金型。
前記昇圧部により昇圧された潤滑油の圧力は、前記被加工部材の降伏応力よりも低いことを特徴とする請求項１に記載のプレス金型。
前記油収容部は、圧力室（２０、６２）、および、当該圧力室と前記吐出口とを接続している吐出通路（３０、６６）を有し、
前記吐出通路に設けられ、前記圧力室側の圧力が大気圧よりも高い所定圧力以上になると開弁して前記吐出口側への潤滑油の流れを許容するチェックバルブ（３１）を、さらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載のプレス金型。
前記昇圧部は、前記第１成形型と前記第２成形型とが互いに接近する動作を利用して前記圧力室の容積が小さくなるよう移動するピストンであることを特徴とする請求項３に記載のプレス金型。
前記第１成形型と前記第２成形型とが互いに離間するとき、前記圧力室の容積が大きくなるよう前記ピストンを押して前記圧力室に潤滑油を吸入させる給油部を、さらに備えることを特徴とする請求項４に記載のプレス金型。
前記昇圧部は、潤滑油を前記圧力室に圧送するポンプであることを特徴とする請求項３に記載のプレス金型。
前記第１成形型および前記第２成形型のうち、前記油収容部が設けられている成形型を特定成形型と呼ぶ場合、
前記吐出口は、前記特定成形型のうち、成形中の前記被加工部材と対向する箇所に開口していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のプレス金型。
前記第１成形型および前記第２成形型の一方にはダイ（１４）が設けられ、
前記吐出口（３２）は、前記ダイのＲ部（３３）に開口していることを特徴とする請求項７に記載のプレス金型。
前記第１成形型および前記第２成形型の一方にはダイが設けられ、
前記吐出口（４１）は、前記ダイの先端面（３４）に開口していることを特徴とする請求項７に記載のプレス金型。
前記第１成形型および前記第２成形型の一方にはダイが設けられ、
前記吐出口（４３）は、前記ダイのランド部（３５）に開口していることを特徴とする請求項７のいずれか一項に記載のプレス金型。
前記第１成形型および前記第２成形型の一方にはパンチ（５８）が設けられ、
前記吐出口（６７）は、前記パンチのＲ部（６８）に開口していることを特徴とする請求項７に記載のプレス金型。
前記第１成形型および前記第２成形型の一方にはパンチが設けられ、
前記吐出口（７１）は、前記パンチの先端面（７２）に開口していることを特徴とする請求項７に記載のプレス金型。
前記第１成形型および前記第２成形型の一方にはパンチが設けられ、
前記吐出口（７３）は、前記パンチのランド部（７４）に開口していることを特徴とする請求項７に記載のプレス金型。
前記油収容部の潤滑油は、前記第１成形型および前記第２成形型による前記被加工部材の成形中にのみ、前記被加工部材に向けて吐出されることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載のプレス金型。
前記第１成形型（１１、５１）および前記第２成形型（１２、５２）は前記被加工部材を絞り加工することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載のプレス金型。
前記第１成形型（８１）および前記第２成形型（８２）は前記被加工部材をせん断加工することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載のプレス金型。