JP2022161582A - 絞り加工品の製造装置及び製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
絞り加工は、従来から行われている金属板を被加工材(ブランク、又はワーク)とするプレス成型の他、繊維強化複合樹脂(所謂、FRP)を被加工材とするプレス成型でも広く用いられている。
被加工材が繊維強化複合樹脂又はその繊維強化複合樹脂と金属との複合体の場合、ガラス繊維や炭素繊維などの強化繊維材にエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂などの熱硬化樹脂や熱可塑性樹脂を含浸させて半硬化状態とした中間材(プリプレグ)を用いるのが一般的である。このプリプレグをプレス機で加熱・加圧して所要に加工品を製造する。
この引き込みは加工品のコーナー部分で顕著であり、当該強化繊維材への局部的な不定形引っ張り歪や間隔の伸縮が生じ、強化繊維材密度が変化し、樹脂の偏在が起こって加工品の側壁等にしわを生じさせ、場合によっては繊維の破断が発生する。これは、加工品の強度に部分的なバラツキが生じ、全体強度の低下等の不具合をもたらし、成型品の品質劣化、不良品発生の原因となる。
そして、前記第二金型200のコア2の外周に沿って周回するようにしわ取り板3が設置されている。
図7に示す形式の絞り加工機は、機台(プレス機のベース)7に固定され、第一金型100に対して第二金型200が上昇し、第一金型100のキャビティ1に第二金型200のコア2が圧入するようになっている。なお、一対の金型を上下逆とした形式もある。
絞り加工の際には、被加工材(例えば、プリプレグ)4をしわ取り板3の上に載置する(図7の(a)に示した状態)。このしわ取り板3は伸縮部材5により昇降可能になっており、第二金型200の上昇開始の前又は第二金型の上昇開始と同時に上昇させ、被加工材4を第一金型100の下面と第二金型200の上面(対向面)との間に挟持する。
特許文献1は、凹状部(キャビティ)を持つ上金型と、凸状部(コア)を有する下金型を用い、下金型の外周に配置したしわ取り板を備えた繊維強化複合材料成型品のプレス成型装置と方法を開示している。
本発明の代表的な構成を記述すれば以下のとおりである。
前記コアの前記被加工材の接する面と垂直な面の周囲に配置されるしわ取り板と、
前記しわ取り板の上に配置され、被加工材と同じ厚さ又はそれ以上の厚さを有するスペーサーと、を備える、製造装置。
[2] キャビティを有する第一金型と、コアを有する第二金型からなる上下一対の金型を用いたプレス成形により被加工材を所要の形状の絞り加工品の製造装置による絞り加工品の製造方法であって、前記製造装置は、
前記コアの前記被加工材に接する面と垂直な面の周囲に配置されるしわ取り板と、
前記しわ取り板の上に配置される少なく1つのスペーサーと、を備え、
前記製造方法は、
前記被加工材を前記しわ取り板の上に配置する工程と、
前記しわ取り板とともに前記第二金型を上昇させ、前記コアの前記被加工材に接する面を、前記被加工材に接触させる工程と、
前記被加工材を前記コアと前記キャビティの間に引き込みながら、さらに前記第二金型を上昇させ、前記被加工材を加圧する工程と、
前記第二金型を下降させ、絞り加工品を得る工程とを含む、製造方法。
[3] 前記被加工材が、熱可塑樹脂、熱硬化樹脂、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を含む繊維強化複合樹脂、あるいはこれら樹脂とアルミ、ハイテン及びチタンから選ばれる金属との複合材である、[2]に記載の製造方法。
[4] 前記被加工材が積層体である、[2]に記載の製造方法。
[5] 前記しわ取り板は、前記コアの外側に配置された複数のしわ取り板片で構成され、前記しわ取り板片の各々は、一方が他方に対し直角に延びる一対のアームを有する、[2]に記載の製造方法。
[6] 前記スペーサーの厚さは、前記被加工材と同じ厚さ又はそれ以上の厚さを有する、[2]に記載の製造方法。
図1は、本発明に係るプレス加工機に用いるしわ取り板の実施例1を適用した絞り加工品の製造装置(絞り加工機)の模式図で、(a)はキャビティ1を有する第一金型とコア2を有する第二金型からなる絞り加工機の側面図、(b)は(a)の第一金型と被加工材を取り除いて第二金型を上面から見た要部平面図である。
しわ取り板3は、第二金型200とともに、昇降可能なように、第二金型200に備えられている。しわ取り板3は、第二金型200と、バネ機構で構成した伸縮部材5により接続されている。
第二金型200の上昇開始前に、しわ取り板3の面の上に被加工材4を載置し、第二金型200を上昇させることにより、絞り加工を実施する。
したがって、しわ取り板3は、被加工材4を配置できる平面を有するとともに、その平面の中央付近に、第二金型200のコア2がせり上がることができる孔を有している。
実施例1の絞り加工機には、しわ取り板3の被加工材4を配置できる平面上に、スペーサー8を設ける。スペーサー8は、しわ取り板3の外縁に沿うように、しわ取り板3の上に配置しており、各辺に4つの直方体のスペーサー8を設ける。なお、スペーサーの位置は、しわ取り板3の平面上であれば、特に限定されるものではなく、被加工材4の大きさや形状に伴って、変更することができる。成形時に可動させて実施してもよい。
実施例1の絞り加工機により、絞り加工できる材料(被加工材4の材料)は、特に限定されるものではないが、板状の鉄、アルミ、ハイテン、チタン等の金属単体に加え、繊維強化複合樹脂、熱可塑樹脂、熱硬化樹脂、これら樹脂と金属(アルミ、ハイテン、チタン)との複合材が挙げられ、絞り加工は、これらを積層したものにも行うことができる。なお、繊維強化複合樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化樹脂、複合材の材料として、プリプレグを用いることができる。プリプレグは、取り扱いやすく好ましい。
繊維強化複合樹脂の繊維は、ガラス繊維、炭素繊維、有機繊維などが挙げられる。
実施例1の絞り加工機を用いる絞り加工方法について説明する。なお、本実施例では、被加工材4として、炭素繊維強化複合樹脂(熱硬化性樹脂)のプリプレグの積層体を用いている。まず図1に(a)のように、スペーサー8に接しないように、しわ取り板3の上に被加工材4を載置する。そして、第二金型200の内部又は外部に備えられている加熱ヒーター(図示しない)により、被加工材4を加熱する。
図6に示す実施例2は、本発明の別の態様である。実施例1は、コア2を挿入するための孔を中心に有する長方形の1つ面を備えるしわ取り板3に関するものであったが、実施例2では、コア2を上から見たときの(図6(b)参照)の略長方形の4つの角30 の外側に配置したしわ取り板片31、32、33、34から構成されるしわ取り板である。なお、しわ取り板片31、32、33、34の所定の製作精度を得る仕上げ作業も短縮でき、全体としてコストの低減が可能となる。
2・・・コア
3・・・しわ取り板
31,32,33,34・・・しわ取り板片
4・・・被加工材
5・・・伸縮部材
6・・・加圧機構
7・・・機枠
8・・・スペーサー
100・・・第一金型
200・・・第二金型
Claims (6)
- キャビティを有する第一金型と、コアを有する第二金型からなる上下一対の金型を用いたプレス成形により被加工材を所要の形状の絞り加工品の製造装置であって、
前記コアの前記被加工材の接する面と垂直な面の周囲に配置されるしわ取り板と、
前記しわ取り板の上に配置され、被加工材と同じ厚さ又はそれ以上の厚さを有するスペーサーと、を備える、製造装置。 - キャビティを有する第一金型と、コアを有する第二金型からなる上下一対の金型を用いたプレス成形により被加工材を所要の形状の絞り加工品の製造装置による絞り加工品の製造方法であって、前記製造装置は、
前記コアの前記被加工材に接する面と垂直な面の周囲に配置されるしわ取り板と、
前記しわ取り板の上に配置される少なく1つのスペーサーと、を備え、
前記製造方法は、
前記被加工材を前記しわ取り板の上に配置する工程と、
前記しわ取り板とともに前記第二金型を上昇させ、前記コアの前記被加工材に接する面を、前記被加工材に接触させる工程と、
前記被加工材を前記コアと前記キャビティの間に引き込みながら、さらに前記第二金型を上昇させ、前記被加工材を加圧する工程と、
前記第二金型を下降させ、絞り加工品を得る工程とを含む、製造方法。 - 前記被加工材が、熱可塑樹脂、熱硬化樹脂、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を含む繊維強化複合樹脂、あるいはこれら樹脂とアルミ、ハイテン及びチタンから選ばれる金属との複合材である、請求項2に記載の製造方法。
- 前記被加工材が積層体である、請求項2に記載の製造方法。
- 前記しわ取り板は、前記コアの外側に配置された複数のしわ取り板片で構成され、前記しわ取り板片の各々は、一方が他方に対し直角に延びる一対のアームを有する、請求項2に記載の製造方法。
- 前記スペーサーの厚さは、前記被加工材と同じ厚さ又はそれ以上の厚さを有する、請求項2に記載の製造方法。
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