JP2022118331A - 金型 - Google Patents

Abstract

【課題】異なるプレス機械に取り付けても見込み量の再設定が不要であるか、軽微な修正で済むプレス加工用の金型を提供する。
【解決手段】プレス加工用の金型２０は、先端側に見込み量Ｇが設定されたパンチ２６と、パンチ２６の底面とダイセット２５の間に設けられたパンチ変形用の隙間Ｓと、を有する。そして、ダイセット２５との間に隙間Ｓを設けて配置されるパンチ２６は、隙間Ｓに対応する位置に見込み量Ｇにより形成された見込み部２６ａが設けられる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プレス加工用の金型に関する。

プレス加工用の金型では、種々の条件に応じた見込み量を設定することが従来から行われている。そして、特許文献１には、この見込み量の設定を簡易化するため、金型モデルを用いたプレス成形解析によりプレス成形モデルを取得し、プレス成形モデルと基準形状との寸法差を取得し、熱応力構造解析により金型モデルを熱膨張させて該寸法差に基づいて熱膨張量を調整するプレス成形金型の形状設定方法が開示される。

特開２０２０－１４０３６１号公報

プレス加工用の金型への見込み量の設定は、プレス機械の剛性等は考慮されていないか、仮想条件下のプレス機械に基づいて行われることが多い。しかしながら、実際の生産においては、生産の都合等により金型を取り付けるプレス機械を切り替えて生産が行われることがあり、プレス機械毎に見込み量の設定が行われることがある。例えば、図６の右側に示すように、プレス機械１０の金型２０のパンチ２３（下型）の先端を見込み量Ｇだけ突出するよう断面視凸円弧状に形成する。円柱形状のパンチ２３であれば、先端面は球面状に形成される。この見込み量Ｇは、図６の左側に示すプレス加工時におけるダイセット２４やボルスタ１３の変形量を見込んだ見込み量Ｇである。なお、図６における符号が示す部材や箇所は、後述する実施形態の説明で述べるプレス機械１０と同じである。

このように見込み量Ｇを設定した金型２０を、例えばボルスタ１３の厚みを厚くして剛性を高くし、プレス加工の際にダイセット２５がほとんど変形しないプレス機械に取り付けた場合には、ダイセット２５が変形しない分、パンチ２６も変形しないので、製品はパンチ２３の断面視凸円弧状の先端形状に倣ってプレス加工されることとなる。このようにして、見込み量Ｇを設定した金型２０を他のプレス機械に載せ替える際には、再度見込み量Ｇを設定する必要が生じ、金型２０の部品（パンチ２３等）を再度作成する必要が生じてしまう。すなわち、同じ製品８１を加工する場合であっても、複数のプレス機械毎に金型２０やその交換部品を準備する必要が生じてしまう。

本発明は、異なるプレス機械に取り付けても見込み量の再設定が不要であるか、軽微な修正で済むプレス加工用の金型を提供する。

本発明に係るプレス加工用の金型は、先端側に見込み量により形成された見込み部が設けられたパンチと、前記見込み部に対応して形成されるパンチ変形用の空間部と、を有する。

本発明によれば、異なるプレス機械に取り付けても見込み量の再設定が不要であるか、軽微な修正で済むプレス加工用の金型を提供することができる。

本発明の実施形態に係るプレス加工用の金型が取り付けられたプレス機械におけるプレス加工前の状態を示す断面模式図である。 本発明の実施形態に係るプレス加工用の金型が取り付けられたプレス機械におけるプレス加工中の状態を示す断面模式図である。 本発明の実施形態に係るプレス加工用の金型が取り付けられた他のプレス機械におけるプレス加工前の状態を示す断面模式図である。 本発明の実施形態に係るプレス加工用の金型が取り付けられた他のプレス機械におけるプレス加工中の状態を示す断面模式図である。 本発明の実施形態に係るプレス加工用の金型の変形例を示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ断面図である。 見込み量が設定された従来のプレス加工用の金型が取り付けられたプレス機械の断面模式図であり、右側がプレス加工前の状態を示し、左側がプレス加工中の状態を示す。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。図１は、プレス機械１０に、本発明に係るプレス加工用の金型２０が取り付けられている。なお、本願の図では、プレス機械１０は要部が模式的に示されている。プレス機械１０のスライド１１は、金型２０の上型であるダイ２１が取り付けられて、上下移動可能に設けられる。ベッド１２の内部には、クッション装置３０が配置される。従って、ベッド１２の上面には、クッション装置３０のクッションピン３２が挿通する貫通孔１２ａが形成される。貫通孔１２ａは、種々のクッション装置３０に対応させるため、金型エリアに対応して、図示しないが上面から見ると長孔状に形成されることがある。

ベッド１２の上面には、ボルスタ１３が配置される。ボルスタ１３は、厚板状に形成されており、上面には金型２０のダイセット２５が配置される。ボルスタ１３は、ベッド１２と図示しないボルトにより固定されており、容易に交換できるものではない。一方、金型２０のダイセット２５とボルスタ１３とは、ボルスタ１３に形成された図示しないＴ溝を介してＴ溝ボルトやクランプ装置により互いに固定されている。また、スライド１１とダイ２１も、スライド１１に形成される図示しなＴ溝を介してＴ溝ボルトやクランプ装置によりダイ２１が固定されている。従って、プレス機械１０は、比較的容易な段替え作業により他の金型に交換可能とされている。

金型２０は、上型であるダイ２１と、下型であるパンチ２６を備える。ダイ２１の凹状の内部には、ノックアウト２２が設けられる。ノックアウト２２は、製品８１に対応して形成され、スプリング２２ａにより下方に付勢されている。ノックアウト２２により、ダイ２１内にプレス加工後の製品８１が残存することなく排出される。

金型２０のパンチ２６は、例えば円柱状に形成されてもよいし、横長矩形状等の他の形状とされていてもよい。すなわち、所望の製品８１の形状に対応してパンチ２６の形状（及びダイ２１の形状）は設定される。本実施形態においては、パンチ２６は、先端面が凹状に形成されて、パンチ２６の周縁には見込み量Ｇにより形成された見込み部２６ａが設けられる。一方、ダイセット２５は、略中央位置に凸部２５ａが形成される。ダイセット２５の凸部２５ａは、パンチ２６の底面と当接する。凸部２５ａは、パンチ２６における見込み部２６ａに対応する部位以外の部位のパンチ２６を支持するパンチ支持部Ｑとされる。凸部２５ａにより、パンチ２６の底面とダイセット２５の上面との間には、隙間Ｓが形成される。換言すれば、凸部２５ａ周りには、パンチ２６とダイセット２５とを離間する環状の空間部Ｕが形成される。

なお、ダイセット２５は、鋳造品であり、ボルスタ１３は鋼板又は鋳造品である。ダイセット２５の凸部２５ａは一体としてもよいし、強度の高い別部材で形成してもよい。また、パンチ２６やダイ２１は、金型用の強度の高い鉄鋼材料で形成される。

クッション装置３０は、クッションパッド３３に下方から支持されるクッションピン３２と接続する。クッションピン３２は、ブランクホルダ３１と接続する。なお、クッションパッド３３の下方には、図示しないクッションシリンダが配置されている。ブランクホルダ３１は、ブランクホルダ３１の上面と、ダイ２１のブランクホルダ３１と対向する面とにより、製品８１（ブランク材８０）のフランジ部を挟み込み、しわの発生を抑制する。

図１に示すように、プレス機械１０のパンチ２６とダイ２１との間に、円形や角形とされる板状のブランク材８０を載置してプレス加工を行うと、図２に示すように、ダイ２１の内周壁及びノックアウト２２とパンチ２６によりブランク材８０から製品８１がプレス加工される。

プレス加工の際、ノックアウト２２とパンチ２６とによりブランク材８０が押圧される。すると、パンチ２６の下面がダイセット２５の凸部２５ａ（パンチ支持部Ｑ）により支持されており、パンチ変形用の隙間Ｓ（パンチ変形用の空間部Ｕ）が設けられるので、パンチ２６における凸部２５ａに対応する先端面（本実施形態ではパンチ２６の先端面の中心部分）は変形せず、見込み部２６ａに対応するパンチ２６の下面（すなわち、空間部Ｕに対応するパンチ２６の部位）が下方に変形する。従って、パンチ２６の先端面は中央から周縁に向かって略水平な略平坦状とされ、所望の製品８１を得ることができる。このとき、隙間Ｓは減少し、凸部２５ａ周りの空間部Ｕは減少する。

このように、金型２０には、ダイセット２５とパンチ２６との間にパンチ変形用の隙間Ｓ（パンチ変形用の空間部Ｕ）が形成されて、パンチ２６における隙間Ｓ（空間部Ｕ）に対応する位置に見込み量Ｇにより形成された見込み部２６ａが設けられる。ここで、見込み部２６ａは、ダイセット２５やボルスタ１３のプレス加工の際の変形、及び、これらの変形によるパンチ２６の変形に応じて設定される。すなわち、プレス加工の際、ボルスタ１３は、ベッド１２の貫通孔１２ａにより中心が下方に向かうように凹状に変形する。ダイセット２５は、ボルスタ１３の変形に応じて、下方に向かうように凹状に変形する。パンチ２６の見込み部２６ａは、ダイセット２５やボルスタ１３が変形してパンチ２６が変形しても、プレス加工により所望の製品８１が得られるよう設定された見込み量Ｇに基づいて形成される。

次に、図１、図２のプレス機械１０に取り付けていた金型２０を、図３、図４に示す別のプレス機械１０Ａに載せ替えた場合について説明する。ここで、図３、図４に示すプレス機械１０Ａは、図１、図２のプレス機械１０のボルスタ１３に対して厚みを十分に厚くした剛性の高いボルスタ１３Ａを備える。図３、図４に示すプレス機械１０Ａは、前述のプレス機械１０と同様にスライド１１、ベッド１２、クッション装置３０を備える。

プレス機械１０Ａでプレス加工を行うと、図４に示すように、厚みの厚いボルスタ１３は変形せず、従ってダイセット２５も変形しない。しかしながら、パンチ２６とダイセット２５との間には、パンチ変形用の隙間Ｓ（パンチ変形用の空間部Ｕ）が設けられ、見込み部２６ａに対応する部位以外の部位が凸部２５ａ（パンチ支持部Ｑ）で支持されているので、隙間Ｓ（空間部Ｕ）に対応した位置に形成される見込み部２６ａは、ノックアウト２２（ダイ２１）により押圧されて、隙間Ｓを形成するパンチ２６の下面周縁（空間部Ｕに対応するパンチ２６の部位）が下方に向かって変形する。これにより、パンチ２６の先端は略水平な略平坦面となる。このとき、隙間Ｓは減少し、凸部２５ａ周りの空間は減少する。

すなわち、金型２０は、プレス加工の際のパンチ２６の変形を見込んだ見込み量Ｇによって形成される見込み部２６ａ及び見込み部２６ａに対応して形成されるパンチ変形用の隙間Ｓ（パンチ変形用の空間部Ｕ）を備えた金型２０にブランク材８０（素材）を配置し、プレス加工によりパンチ変形用の隙間Ｓ（パンチ変形用の空間部Ｕ）に対応するパンチ２６の部位を変形させてブランク材８０（素材）をプレス加工するプレス成形方法を実現できる。

このようにして、金型２０をプレス機械１０から、仕様等が異なる他のプレス機械１０Ａに移設して載せ替えても、見込み量Ｇの設定をプレス機械毎に行う必要はなく、または、軽微な調整のみで、プレス加工を行うことができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は本実施形態によって限定されることはなく、種々の変更を加えて実施することができる。例えば、本実施形態においては、ダイセット２５から突出する凸部２５ａを設けて隙間Ｓ（空間部Ｕ）を形成したが、このような構成ではなく、凸部２５ａが設けられていない平坦面状のダイセットの上面に向けてパンチ２６の下面から突起状の軸部を形成して隙間Ｓ（空間部Ｕ）を形成してもよい。

また、図５に示すパンチ２６Ａ及びダイセット２５Ａを用いることもできる。図５のダイセット２５Ａは、略長矩形の厚みを有する板状のダイセットベース部２５Ａｂを有する。ダイセットベース部２５Ａｂには、ダイセットベース部２５Ａｂの上面から下面に貫通する略長矩形状の孔部２５Ａｃが左右にそれぞれ設けられる。孔部２５Ａｃの間には、図５（ｂ）の断面視において略Ｔ字状とされるパンチ載置部２５Ａｄが形成される。パンチ載置部２５Ａｄの上面（Ｔ字状の横棒に相当する部位）には、パンチ２６Ａが複数のボルト２８により固定される。パンチ２６Ａは、上面視において左右方向に長い略長矩形状に形成され、上面視においてパンチ載置部２５Ａｄの上面と略一致した形状とされている。なお、ダイセットベース部２５Ａｂには、ボルスタに固定するためのＵ字状の切欠部２５Ａｅが左右２箇所ずつ設けられる。

そして、パンチ２６Ａの上面における左右端部近傍には、パンチ２６Ａの上面から突出する見込み部２６Ａａが設けられる。見込み部２６Ａａは、ダイセット２５Ａの孔部２５Ａｃに形成される空間部Ｕに対応する位置に形成される。見込み部２６Ａａは、前述の実施形態と同様に、パンチ２６の変形に応じた見込み量Ｇに基づいて形成される。

なお、ダイセット２５Ａ及びダイセット２５Ａと一体的に形成されるパンチ載置部２５Ａｄは、前述と同様に鋳造品であり、パンチ載置部２５Ａｄに固定されるパンチ２６Ａは金型用の強度の高い鉄鋼材料で形成される。

このパンチ２６Ａ及びダイセット２５Ａを用いてプレス加工を行うと、ダイセットベース部２５Ａｂの孔部２５Ａｃ間（図５（ｂ）に図示する幅Ｗ）に対応する部分のパンチ載置部２５Ａｄが、パンチ支持部Ｑとなる。従って、ダイセット２５Ａの変形の有無に関わらず、空間部Ｕに対応するパンチ２６の部位（具体的には、幅Ｗから張り出している部分のパンチ載置部２５Ａｄ及びパンチ２６Ａ）が下方に変形し、パンチ２６Ａの上面は平坦状に変形する。このようにして、プレス成形された所望の製品を得ることができる。

このように、見込み部２６ａ，２６Ａａが形成されたパンチ２６，２６Ａは、見込み部２６ａ，２６Ａａに対応して形成されるパンチ変形用の空間部Ｕが形成されていればよく、上記実施形態のようにパンチ２６，２６Ａとダイセット２５，２５Ａとの間に、パンチ２６，２６Ａが変形するための空間部Ｕを形成してもよいし、上記とは異なる箇所にパンチが変形するための空間部Ｕを形成してもよい。

１０ プレス機械 １０Ａ プレス機械
１１ スライド １２ ベッド
１２ａ 貫通孔 １３ ボルスタ
１３Ａ ボルスタ ２０ 金型
２１ ダイ ２２ ノックアウト
２２ａ スプリング ２３ パンチ
２４ ダイセット ２５ ダイセット
２５ａ 凸部 ２６ パンチ
２６ａ 見込み部 ２８ ボルト
３０ クッション装置
３１ ブランクホルダ ３２ クッションピン
３３ クッションパッド ８０ ブランク材
８１ 製品
２５Ａ ダイセット ２５Ａｂ ダイセットベース部
２５Ａｃ 孔部 ２５Ａｄ パンチ載置部
２５Ａｅ 切欠部
２６Ａ パンチ ２６Ａａ 見込み部
Ｇ 見込み量 Ｓ 隙間
Ｕ 空間部 Ｑ パンチ支持部

Claims (3)

1. 先端側に見込み量により形成された見込み部が設けられたパンチと、
   前記見込み部に対応して形成されるパンチ変形用の空間部と、
   を有することを特徴とするプレス加工用の金型。
2. 前記空間部は、前記パンチとダイセットとの間に形成されることを特徴とする請求項１に記載のプレス加工用の金型。
3. 前記パンチは、前記パンチにおける前記見込み部に対応する部位以外の部位の前記パンチを支持するパンチ支持部により支持されることを特徴とする請求項１又は２に記載のプレス加工用の金型。

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