JP2023013940A - プレス用金型 - Google Patents
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Abstract
Description
上金型にはプレス加工性の観点から高い剛性が求められるために、従来は、加工面のみならず、背面に至る全体が無垢のブロック状のものであった(例えば、特許文献1)。
高さ方向下方に設けられた下金型と、上方に設けられた上金型と、この上金型を上下動させるプレス機構とを備えるプレス機に使用する金型において、
前記金型は、枠部と、加工面部と、前記加工面部と交差するリブとを有し、
前記リブ、あるいは前記リブ及び前記枠部と、これによって囲まれた空間との組み合わせによるセグメントが複数形成されている、
ことを特徴とするプレス用金型。
さらに、形成したセグメントの空間により軽量化を図ることができる。
要すれば、複数のセグメントと枠部とにより。軽量でありながら十分な剛性を有する金型を提供することができる。
第1のリブは、複数の第2のリブを交差して第1の方向に延びるものであるから、第1の方向における曲げに対する剛性は高いものである。
これに対して、倒れ変形を重視する必要のない、リブと加工面部とが連なる第1の方向に沿う角部の弧状部の曲率は、前記枠部側の弧状部の曲率より相対的に小さくすることにより、その分、空間の容積を大きくすることになり、軽量化に寄与する。
プレス成型装置11の構成を説明するうえで、方向を示すにあたっては、便宜上、紙面の手前側を前側とし、紙面の裏側を後側として説明する。また、図11に示すプレス成型装置11を前側から見た状態で上側をプレス成型装置11の上側、左右をプレス成型装置11の左右として説明する。
金型についても同様であり、前後をX方向、左右をY方向、高さ方向をZ方向ともいう。また、X方向及びY方向の一方を第1の方向という場合、他方が第2の方向である。
これによって、軽量化を図ることができるとともに、十分な剛性を有する金型を提供することができる。また、特に上金型については、軽量化に伴って、プレス機の上下動機構などにかかる負担が小さくなり、高速での高精度での成型が可能となる。
(1)図4に示す平面視で正格子状のリブ1Bを有する正格子形金型14A
(2)図5に示す平面視で斜格子状のリブ1Bを有する斜格子形金型14B
(3)図6に示す斜視視でハニカム状のリブ1Bを有するハニカム形金型14C
(4)図7に示す平面視でトラス状のリブ1Bを有するトラス形金型14D
(5)図8に示す平面視で円状のリブ1Bを有する円形金型14E
(6)図9に示す平面視で縦長(前後に長い)斜格子状のリブ1Bを有する縦長斜格子形金型14F
(7)図10に示す平面視で縦長(前後に長い)斜格子状のリブ1Bを有する横長斜格子形金型14G
リブは隣接する凹部(空間)2を仕切っており、凹部(空間)2の数だけセグメントが形成されている。
また、第1のリブ1Aと複数の第2のリブ1Bとで凹部(空間)2を有するセグメントを構成するものがある。
さらに、第2のリブ1Bは、第1のリブ1Aと交差しないで、複数の第2のリブ1Bの組み合わせで凹部(空間)2を有するセグメントを構成するものもある。
したがって、例えば図4に示す正格子形金型14Aの例では、リブが「第1の方向に沿っている」ことの条件を満たすが、後者の「加重的にリブが形成された」ことの条件を満たしていないので、第1のリブ1Aとは称しない。
すなわち、第1の方向(図1のX方向)に延びる第1のリブ1Aと、この第1のリブ1Aと交差する複数の第2のリブ1Bと枠部1Fとで、凹部(空間)2を有するセグメントを有する。
また、枠部1Fと交差しないで、第1のリブ1Aと複数の第2のリブ1Bとで凹部(空間)2を有するセグメントをも有する。
さらに、第2のリブ1Bは、枠部1F及び第1のリブ1Aと交差しないで、複数の第2のリブ1Bの組み合わせで凹部(空間)2を有するセグメントを構成するものもある。
この態様によると、成型時の圧縮荷重により金型に作用する外向きの水平荷重による枠部の外向きの倒れ変形を、中間リブの延在方向について、好適に抑制できる。また、中間リブ4の形成によって剛性が担保できるとともに、側面凹部5の形成によって軽量化を図ることができる。
下金型13の加工面部1Wの両側部には、下金型13と別材質のブランクホルダインサート(ブロック)15が設けられている。
下金型13の加工面部1Wの肩部と上型ダイインサート(ブロック)6との間は、曲げ加工部(曲部)Zとなっている。
なお、図示例においては、下金型13の下側は、ボルト(図示せず)などによって連結された下型パンチホルダ17によって閉じられているが、凹部(空間)2の開放も可能である。
また、同様に、上金型14の上側を下型パンチホルダ(図示せず)によって閉じることも可能である。
第1のリブ1A及び第3のリブ1Cは、曲げ加工部(曲部)Zと完全に一致することを要求されるものではなく、50mm程度までの偏位があってもよい。
仮に、底角部が例えば90度であると、プレス荷重が作用したとき、その部分が損傷する可能性があるのに対して、弧状部であると、荷重が分散し応力集中がなく、損傷を防止できるなどの利点をもたらす。
弧状部3A、3Bは円弧状のほか、曲率半径が相違するものをつないで組み合わせた弧状のものでもよい。
ここで、弧状部3Aの曲率は、弧状部3Bの曲率より大きいのが望ましい。弧状部3A及び弧状部3Bの曲率半径は20~70mmが望ましい。
シミュレーションに際し、ヤング率が100~170Gaの範囲内の設定値を選択し、かつ、上金型の形状を単純に直方体とした条件で行った。
「縦荷重」として、底面の4隅をX方向及びY方向に拘束し、かつ、底面側をZ方向に拘束する、
「横荷重」として、Y方向の両側面(左右側面)をY方向に拘束し、かつ、底面側をZ方向に拘束する、
条件下で、「縦荷重」及び「横荷重」に伴う変形量を算出した。
図12の結果から次のことが判る。
(1)縦荷重に対する剛性は、ハニカム形状が最も高い。
(2)斜格子形及び縦長斜格子形のものについても、縦荷重に対する剛性が高い。
(3)横荷重に対する剛性は、斜格子形、トラス形、縦長斜格子形のものが高い。
(4)他方で、ハニカム形状のものは、縦荷重に対する剛性は顕著に高いものの、横荷重については、格子状のものと同レベルである。
円形のものについても、同様の傾向がある。
(5)斜めにリブが通る形状のもの、すなわち格子形、トラス形、縦長斜格子形のものは、縦荷重及び横荷重の両者について、バランスのよい剛性を示す。
(6)横長斜格子のものは、縦荷重及び横荷重の両者について、バランスが高くない。
例えば、縦荷重及び横荷重の両者について、バランスのよい剛性を示すことが必要であれば、斜格子形、トラス形、縦長斜格子形のものを選定できる。
他方で、縦荷重を重視する観点からは、特にハニカム形状のもの、場合により円形ものを選定できる。
しかるに、例えばリブ形状が異なるものを組み合せて使用することもできる。
このリブ形状が異なるものを組み合せて使用することは、上記のシミュレーションによって得た、それぞれのリブ形状の利点を利用しながら、対象とする材料のプレス形態に好適に適応した金型を得ることができるようになる。
なお、図17に仮想線で示すように、第1のリブ1A及び又は第1のリブ1Ayを枠部1Fと交差するようにしてもよい。
さらに、図1に示された第1のリブ1Aは長手方向に沿っているが、短手方向に沿っていてもよい。
Claims (10)
- 高さ方向下方に設けられた下金型と、上方に設けられた上金型と、この上金型を上下動させるプレス機構とを備えるプレス機に使用する金型において、
前記金型は、枠部と、加工面部と、前記加工面部と交差するリブとを有し、
前記リブ、あるいは前記リブ及び前記枠部と、これによって囲まれた空間との組み合わせによるセグメントが複数形成されている、
ことを特徴とするプレス用金型。 - 前記セグメントは、平面視で第1の方向に延びる第1のリブと、この第1のリブと交差する複数の第2のリブとを有している請求項1記載のプレス用金型。
- 前記第1のリブは、前記加工面部の曲部に沿っている請求項2記載のプレス用金型。
- 前記第1のリブに対応して、他方の金型に第3のリブが形成されている請求項2又は3記載のプレス用金型。
- 前記セグメントの少なくとも一つが平面視でハニカム形状を示している請求項1記載のプレス用金型。
- 前記曲部は、本体と材質が相違する別体のブロックにより形成されている請求項3記載のプレス用金型。
- 前記枠部と加工面部との連なる第1の方向に沿う角部が弧状部となった枠部側の曲率半径は、前記リブと加工面部との連なる前記第1の方向に沿う角部が弧状部となったリブ側の曲率半径より大きい請求項3記載のプレス用金型。
- 前記枠部の外周囲面に枠部を周回して中間リブが形成されている請求項1記載のプレス用金型。
- 平面視で金型の中央部において、ハニカム形状を示す少なくとも一つのセグメントが形成されており、平面視で金型の周辺部においてハニカム形状とは異なるセグメントが形成されている請求項1記載のプレス用金型。
- 平面視で前記リブの形状が斜格子状である請求項1記載のプレス用金型。
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