JP3759509B2 - 曲げ加工方法及びその装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、例えば、プレスによる曲げ加工にあって、とくに、小角度の曲げ加工に最適は曲げ加工方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の曲げ加工、例えば、板材の曲げ加工においては、ダイと、該ダイの両側或いは片側に配置された曲げ片を規制する規制型と、前記ダイの上方に配置されたパンチとを備え、このダイ及び規制型に載置された被加工材側にパンチを下降し、このダイ、規制型、パンチ（規制型とパンチとの間には少なくとも板材の厚みに相当するクリアランスを有する）によって被加工材を所定の形状に曲げ加工していた（例えば、非特許文献１参照。）。
また、半円状の突起を被加工材表面に押し込むことによって生じる反り変形を利用して被加工材を小角度に曲げる、いわゆる、コイニングによる歪勾配を利用した小角度の曲げ加工が案出されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【非特許文献１】
井本章著「実用プレス型・プレス加工技術データ集」株式会社日刊工業サービスセンター発行所、平成元年度版（平成元年１０月２５日初版発行）、ｐ１９１
【特許文献１】
特公平４−６２４６２号公報（第２頁第４欄第１行〜１２行、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した前者ものにおいては、規制型とパンチとの少なくとも板材の厚みに相当するクリアランスの間で被加工材を加圧することでモーメントによる曲げ変形を行なうもので、必然的に発生する曲げ変形に伴うスプリングバックの影響を消失することができず、このスプリングバックの影響を消失させるために、被加工材に加えるべき圧縮応力が大きくなり、金型（ダイ、規制型、パンチ）の弾性変形を誘発して実際の曲げ角度に誤差が生じてしまうものであり、また、後者のものにおいては、被加工材の小角度の曲げ加工を高精度に行なうことができるものの、被加工材（材料）の押し込みという自由な変形を利用しているため、曲げ角度が材質や工具（半円状の突起）表面の状態に敏感に依存することとなり、その曲げ角度を任意に設定制御することが困難であった。
そこで、本発明は、上記した従来の問題点に鑑み、スプリングバックの影響を可及的に小さくして曲げ角度を任意に設定制御し、とくに、小曲げ角度の曲げ加工に最適な曲げ加工方法および装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を達成するために、請求項１に記載の発明は、ダイの型面に対しその外側隅角型部より外方に延出した状態で被加工材を載置し、前記ダイの外側隅角型部から型面内方に所定の量だけオーバーラップしてパンチを対向させるとともに、ダイとパンチとにより被加工材を挟みながら加圧し、該パンチを前記ダイにおける外側隅角型部に対向する部位の被加工材に対して厚み方向に所定の量切り込ませることにより被加工材をダイの外側隅角型部から曲げ変形してなる特徴とする。
【０００６】
この構成によれば、被加工材の曲げ部位に対し、ダイとパンチとの所定の量のオーバーラップ及びパンチによる被加工材の厚み方向への所定の量の切り込み、すなわち、被加工材にせん断と圧縮とを同時に負荷することにより伸び歪の勾配を形成する。これによって、とくに、被加工材の小角度の曲げ加工ができるとともに、スプリングバック（弾性変形）の影響を可及的に小さくして曲げ角度を任意に設定制御することができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の曲げ加工方法であって、パンチにおけるダイとのオーバーラップ量を被加工材の厚みに対して０〜６０％に設定したことを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、パンチにおけるダイとのオーバーラップ量を被加工材の厚みに対して０〜６０％に設定することにより、被加工材の小角度の曲げ加工を最適な状態で行なうことができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、被加工材を載置する型面及び外側隅角型部を有するダイと、このダイの隅角型部から型面内方に所定の量だけオーバーラップして対向されたパンチとを備え、このパンチを前記ダイに向かって加圧動作可能に構成してなるを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、請求項１と同様に、被加工材の曲げ部位に対し、ダイとパンチとの所定の量のオーバーラップ及びパンチによる被加工材の厚み方向への所定の量の切り込み、すなわち、被加工材にせん断と圧縮とを同時に負荷することにより伸び歪の勾配を形成する。これによって、とくに、被加工材の小角度の曲げ加工ができるとともに、スプリングバック（弾性変形）の影響を可及的に小さくして曲げ角度を任意に設定制御することができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載した曲げ加工装置であって、該被加工材に対するパンチの切込み量を調整手段により任意に設定可能に構成したことを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、パンチの切込み量を任意に設定することにより、被加工材をその切込み量に対応した曲げ角度の曲げ加工ができる。
【００１３】
請求項５に記載した発明は、請求項３または４に記載した曲げ加工装置であって、前記ダイにおける外側隅角型部及びパンチにおけるダイとのオーバーラップ部位のそれぞれの隅部を面取り形成してなるを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、請求項３の記載に加え、被加工材に対する曲げ部位の強度低下を抑制するとともに、耐疲労性の低下を防止することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図にしたがって説明する。
図１は本発明の実施の形態における曲げ加工の基本的原理を示す説明図、図２は本発明の実施の形態における曲げ加工で得られた被加工材の一例を示す説明図、図３は本発明の実施の形態における曲げ加工装置の一例を略示する説明図である。
【００１６】
さて、本発明の実施の形態における曲げ加工の一例を図１にしたがって説明する。まず、図に示すように、下型を構成するダイ１の型面１ａに対しその型面１ａの外側隅角型部１ｂより所望の長さ（量）外方に延出した状態で被加工材Ｗを載置する。
【００１７】
そして、前記ダイ１の上方に配設された上型を構成するパンチ２を該ダイ１の隅角型部１ｂから型面１ａ内方に所定の量だけオーバーラップした状態で位置させるとともに、そのオーバーラップ量Ｃを設定する。このオーバーラップ量Ｃは、被加工材Ｗの板厚に対し０〜６０％の範囲で設定することが望ましい。
【００１８】
この場合、前記ダイ１の型面１ａの上方には前記パンチ２とともに上型を構成する被加工材Ｗの押え部材３が配設され、このパンチ２の側面が押え部材３の側面に当接されるとともに、該パンチ２の下面（被加工材Ｗに当接する面）が該押え部材３の下面（被加工材Ｗに当接する面）より下方に突出するようにその突出量（後述する被加工材Ｗに対する厚み方向の切り込み量ｈ）として予め設定する。
【００１９】
上記状態において、上型を構成する押え部材３とともにパンチ２を下降してダイ１と押え部材３及びパンチ２とにより被加工材Ｗを挟みながら加圧し、該パンチ２を前記ダイ１における外側隅角型部１ｂに対向する部位の被加工材Ｗに対してその厚み方向に前記設定された切り込み量ｈで切り込ませる。
【００２０】
すると、その加工初期（曲げ工程初期）では、パンチ２とダイ１との隅角型部２ａと外側隅角型面部１ｂ（両刃先）を結ぶＡＢ面を中心にせん断変形が生じ、被加工材Ｗにおける前記ＡＢ面より外方に位置された部位の被加工材Ｗ２がこのＡＢ面に沿った矢印Ｙ１方向へ剛体移動しようとする。
【００２１】
そして、前記パンチ２の切り込み量ｈの切り込みに伴いＡＡ´Ｃの体積だけが余剰となるが、この状態においては、被加工材Ｗにおける前記ＡＢ面より内方に位置された部位の被加工材Ｗ１が上型を構成する押え部材３により加圧状態で拘束（挟持）されているので、前記ＡＡ´Ｃの体積を側方へ押し出すように矢印Ｙ２方向の流動が生じる。この矢印Ｙ２方向の流動はパンチ２の下面近傍に生じるため、該パンチ２の下面の被加工材Ｗ（材料）はダイ１側の型面１ａ（外側隅角型面部１ｂ）に対して前記流動分だけ余分に伸ばされ、図１に示すようなＹ２方向の伸び歪の勾配が形成される。
【００２２】
この結果として前記被加工材Ｗにおける前記ＡＢ面より外方に位置された部位の被加工材Ｗ２が下向きに曲がり、図２に示すように、所定の曲角度θに曲げ加工がなされた被加工材Ｗが得られるものである。すなわち、被加工材Ｗにせん断と圧縮を同時にかつ局所的に負荷することにより、除荷後の弾性変形による角度変化を小さく抑え被加工材Ｗを設定した曲げ角度に精度良く曲げることができ、小角度の曲げ加工に最適である。
【００２３】
そして、上記した曲げ加工にあっては、前記ＡＡ´Ｃの体積はパンチ２の切り込み量ｈに比例して増加するため、曲げ角度もこの切り込み量ｈに比例して線形的に増加し、これによって、曲げ角度を任意に設定制御することが可能となる。
【００２４】
このことは、上記した曲げ加工の実験結果により明白である。すなわち、被加工材Ｗには、板厚０．８ｍｍの純アルミニウムを用い、幅１０ｍｍ、長さ４５ｍｍの短冊状の試料を上記のようにして曲げ加工を行なった結果、図４（ａ）、（ｂ）に示す結果が得られた。これによれば、切り込み量ｈの増加に対して曲げ角度が線形的に比例増加することから、得ようとする曲げ角度に対応して切り込み量ｈを設定することによって、その曲げ角度を任意に設定制御し得るものである。
【００２５】
続いて、上記した曲げ加工に使用される装置の一例を図３にしたがって説明すると、プレス装置４の下型用ベース４ａ上には、前記したダイ１が該下型用ベース４ａの図示左右方向への位置調整可能に装設されていて、このダイ１の一方側部（図示右側）には該ダイ１及びパンチ２の図示右側位置を決定する基準ブロック５が立設され、また、ダイ１の他方側部（図示左側）には該ダイ１及びパンチ２の図示左位置を決定するダイ固止部材６及び該ダイ固止部材６に対して図示左右方向への移動可能に螺合された調整部材６ａが装設されている。
【００２６】
しかして、ダイ１は、該ダイ１の一方側部（図示右側）と基準ブロック５との間に介装される板状の調整ゲージ７によってその図示右側位置パンチ２とのオーバーラップ量Ｃ）が決定されるとともに、この状態においてダイ固止部材６の調整部材６ａをダイ１の他方側部（図示左側）に当接することによって下型用ベース４ａ上での位置が決定されこの状態で固止されるものである。なお、調整ゲージ７はその厚さ寸法を変えたものを複数個を用意し、その右側位置の決定、すなわち、パンチ２とのオーバーラップ量Ｃを任意に調整するものである。
【００２７】
そして、プレス装置４の上型用ベース４ｂは油圧シリンダ（図示しない）等により上下動され、その下降に加圧動作をなすように構成され、その下面には前記ダイ１上方に対向されかつ他方側部（図示左側）がガイド部材８でガイドされた前記の被加工材Ｗの押え部材３が若干の上下動可能に装設されている。なお、押え部材３と上型用ベース４ｂとの間には圧縮スプリング９、９を内蔵した受け部材１０が介装されていて、この押え部材３が被加工材Ｗに当接するときの衝撃をその圧縮スプリング９、９により吸収できるように構成されるとともに、該押え部材３は被加工材Ｗに当接して被加工材Ｗを押圧している状態では上型用ベース４ｂの下面に対し受け部材１０を介してその上動位置が規制されてその位置が決定されるものである。
【００２８】
前記したパンチ２は他方側部（図示左側）が前記押え部材３の側面に当接され、一方側部（図示右側）が前記基準ブロック５の側部に対し摺動可能に装設されており、前記ダイ１に対し、該ダイ１の隅角型部１ｂから型面１ａ内方へのオーバーラップ可能に位置されるとともに、その下面（被加工材Ｗに当接する面）が該押え部材３の下面（被加工材Ｗに当接する面）より下方に突出するように板状の調整ゲージ１１を介装してその突出量（被加工材Ｗに対する厚み方向の切り込み量ｈ）を調整可能に装設されている。なお、調整ゲージ１１はその厚さ寸法を変えたものを複数個を用意し、その突出量（被加工材Ｗに対する厚み方向の切り込み量ｈ）の調整に対応するものである。
【００２９】
前記ダイ１における外側隅角型部１ｂ及びパンチ２におけるダイ１とのオーバーラップ部位の隅角型部２ａにはＲ面或いはＣ面状の面取り部（図ではＣ面状の面取り）が形成されている。
【００３０】
上述のように構成されたプレス装置４にあっては、前述のようにしてダイ１の型面１ａ上に載置された被加工材Ｗに対し、上型用ベース４ｂとともに下動して加圧動作をなす押え部材３及びパンチ２により前述のようにして曲げ加工を行なうものである。
【００３１】
そして、オーバーラップ量Ｃの設定にあっては、図示左右方向の位置が定置されたパンチ２に対し、ダイ１を基準ブロック５との間に調整ゲージ７を介装してそのダイ１の図示左右方向の位置を調整することにより任意に設定することができ、また、パンチ２による切り込み量ｈの設定にあっては、該パンチ２と上型ベース４ｂの下面との間に調整ゲージ１１を介装して押え部材３の下面からの突出量を調整することにより任意に設定することができる。
【００３２】
上述した本実施の形態における曲げ加工方法及び曲げ加工装置においては、ダイ１における外側隅角型部１ｂ及びパンチ２におけるダイ１とのオーバーラップ部位の隅角型部２ａにはＲ面或いはＣ面状の面取り部（図ではＣ面状の面取り）が形成されているので、被加工材に対する曲げ部位の強度低下を抑制するとともに、耐疲労性の低下を防止することができるとともに、被加工材Ｗの板厚の約２０％程度のパンチ２による切り込み量ｈまでその強度を維持することができる。
【００３３】
なお、本実施の形態における曲げ加工装置にあっては、図示の態様の構成に限定されるののだはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の変更が可能であり、オーバーラップ量Ｃ及びパンチ２による切り込み量ｈの設定になす調整手段にあっても図示のものに限定するものではない。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明にあっては、被加工材にせん断と圧縮とを同時に負荷することにより伸び歪の勾配を形成して曲げ加工を行なうことができる。これによって、とくに、被加工材の小角度の曲げ加工ができるとともに、スプリングバック（弾性変形）の影響を可及的に小さくして曲げ角度を任意に設定制御することができる。
【００３５】
請求項２に記載の発明にあっては、被加工材の小角度の曲げ加工を最適な状態で行なうことができる。
【００３６】
請求項３に記載の発明にあっては、曲げ加工装置として、請求項１に記載の発明と同様に、被加工材にせん断と圧縮とを同時に負荷することにより伸び歪の勾配を形成して曲げ加工を行なうことができる。これによって、とくに、被加工材の小角度の曲げ加工ができるとともに、スプリングバック（弾性変形）の影響を可及的に小さくして曲げ角度を任意に設定制御することができる。
【００３７】
請求項４に記載の発明にあっては、被加工材をその切込み量に対応した曲げ角度の曲げ加工ができる。
【００３８】
請求項５に記載した発明にあっては、被加工材に対する曲げ部位の強度低下を抑制するとともに、耐疲労性の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態における曲げ加工の基本的原理を示す説明図である。
【図２】実施の形態における曲げ加工で得られた被加工材の一例を示す説明図である。
【図３】実施の形態における曲げ加工装置の一例を略示する説明図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は切り込み量と曲げ角度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ ダイ
１ａ 型面
１ｂ 外側隅角型部
２ パンチ
２ａ 隅角型部
３ 押え部材
Ｗ 被加工材

Claims (5)

1. ダイの型面に対しその外側隅角型部より外方に延出した状態で被加工材を載置し、前記ダイの外側隅角型部から型面内方に所定の量だけオーバーラップしてパンチを対向させるとともに、ダイとパンチとにより被加工材を挟みながら加圧し、該パンチを前記ダイにおける外側隅角型部に対向する部位の被加工材に対して厚み方向に所定の量切り込ませることにより被加工材をダイの外側隅角型部から曲げ変形してなる特徴とする曲げ加工方法。
2. 請求項１に記載の曲げ加工方法であって、パンチにおけるダイとのオーバーラップ量を被加工材の厚みに対して０〜６０％に設定したことを特徴とする曲げ加工方法。
3. 被加工材を載置する型面及び外側隅角型部を有するダイと、このダイの隅角型部から型面内方に所定の量だけオーバーラップして対向されたパンチとを備え、このパンチを前記ダイに向かって加圧動作可能に構成してなるを特徴とする曲げ加工装置。
4. 請求項３に記載した曲げ加工装置であって、該被加工材に対するパンチの切込み量を調整手段により任意に設定可能に構成したことを特徴とする曲げ加工装置。
5. 請求項３または４に記載した曲げ加工装置であって、前記ダイにおける外側隅角型部及びパンチにおけるダイとのオーバーラップ部位のそれぞれの隅部を面取り形成してなるを特徴とする曲げ加工装置。

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