JP4157286B2

JP4157286B2 - プレス成形金型

Info

Publication number: JP4157286B2
Application number: JP2001291815A
Authority: JP
Inventors: 知久片山; 裕一谷口
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-09-25
Filing date: 2001-09-25
Publication date: 2008-10-01
Anticipated expiration: 2021-09-25
Also published as: JP2003094119A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレス成形金型に関するものであり、詳しくは、一成形工程の中でしわ押さえ力を増減させ、さらに場所ごとにもしわ押さえ力を増減することを可能としたプレス成形金型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、一成形工程の中でしわ押さえ力を増減させ、プレス成形不良の発生を抑制する試みがなされている。例えば、特開平０２−３７９２２号公報に開示されているように、一成形工程の中でしわ押さえ力を増加させることにより、ボディーしわの発生を防いだり、特開平９−３８７２８号公報に開示されているように、一成形工程の中でしわ押さえ力を減少させることにより破断を回避する成形法が提案されている。
【０００３】
一方、前記のような一成形工程の中でしわ押さえ力を増減させるための装置として、特開平１０−７６３２３公報や実開昭６１−１９０３１６公報に開示されているように、電磁比例リリーフ弁等の制御弁からなる油圧もしくは空圧回路とプレススライドのストローク位置としわ押さえ力を検出する検出装置と任意のストロークにてしわ押さえ力を電気的に制御する制御装置を設置する方法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記のようなしわ押さえ力制御装置を設置すると、プレス機が大掛かりで高価になると言う問題がある。また、プレス機が大掛かりで高価になることを覚悟し、新たに製作する場合は良いとしても、既に使用中のプレス機に前記しわ押さえ力制御装置を組み付けるには、大掛かりな改造が必要で、長期の設備休止が必要となり、コスト面からも不可能に近い。さらに、製造するべき全ての部品のプレス成形に高価な前記しわ押さえ力制御装置が必要なわけではなく、投資効率が極めて悪くなる可能性が大きい。
【０００５】
本発明は以上の事情を背景としてなされたもので、その目的とするところは、前記しわ押さえ力制御装置を有する高価プレス機を使用することなく、金型への工夫により、一成形工程の中でしわ押さえ力を増減させ、さらに場所ごとにもしわ押さえ力を増減することを可能としたプレス成形金型を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するためになされた請求項１の発明は、パンチ、ダイスとしわ押さえからなるプレス成形金型において、油圧カムの圧力発生部であるシリンダーをダイスとしわ押さえの間に設置し、油圧カムのポンプをしわ押さえの外でかつダイスの下に設置し、ダイスの油圧カムのポンプと対向する位置に油圧カムのポンプを加圧するシリンダーを設置し、成形開始後任意のストロークでダイスに設置した加圧用シリンダーがポンプと接触するとダイスとしわ押さえの間のシリンダーが加圧を開始することにより、一成形工程の中でしわ押さえ力を減少することを可能としたことを特徴とするものである。なお請求項２のように、ポンチとしわ押さえとの間にさらに加圧シリンダーを配置し、一成形工程の中でしわ押さえ力を増加および減少することを可能とすることができ、請求項３のように、しわ押さえを分割し、場所ごとにしわ押さえ力を増減することを可能とすることもできる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。
まず、参考例について、考え方の模式図である図１に従い説明する。図１において、成形初期は、被加工材はダイス１としわ押さえ２の間で挟持され、被加工材に負荷されるしわ押さえ力は、しわ押さえと下方で接しているクッションピンにより負荷される。成形が進行し、しわ押さえ２が加圧用シリンダー５に接すると、しわ押さえ力は、クッションピンによる力に加圧用シリンダーによる力を加えた値に増加する。この際、しわ押さえ力の増加タイミングは、成形開始時および終了時のしわ押さえの高さ位置および加圧シリンダー５の高さとストロークを考慮し、加圧シリンダー５の下にスペーサーを入れたり、金型内（図１の場合はポンチ３）に凹部をつけ、その中に加圧シリンダー５を設置する等の方法により、加圧シリンダー５の設置位置高さを調節し、加圧シリンダー５としわ押さえ２の接触位置を調節することにより、任意に設定することが可能である。さらに、加圧シリンダー５を複数配置し、それらのしわ押さえ２との接触タイミングを変えることにより、しわ押さえ力を多段で増加させることも可能である。
【０００８】
また、加圧シリンダーの高さ方向と垂直な平面上の設置位置は、クッションピンとの干渉を避けるために0.5(ｄｃ＋Ｄ）＜Ｌとし、さらに、しわ押さえ力により被加工材負荷される面圧の不均一化を防ぐために、Ｌ≦３（ｄｃ＋Ｄ）の範囲内とする。ここで、ｄｃはクッションピンの直径、Ｄは加圧シリンダーの外径、Ｌは圧力発生装置と最近接クッションピンの中心間距離である。
なお、しわ押さえ力の増加の程度は、設置するシリンダーの負荷能力を調整もしくは、必要とする加圧能力のシリンダーを選択することにより可能となる。
【０００９】
次に、請求項１の発明について、考え方の模式図である図２に従い説明する。図２において、成形初期は、被加工材はダイス１としわ押さえ２の間で挟持され、被加工材に負荷されるしわ押さえ力は、しわ押さえと下方で接しているクッションピンにより負荷される。成形が進行し、ダイス内に埋め込まれた加圧用シリンダー９が油圧カムのポンプ部７に接すると油圧カムのシリンダー部６がダイス１としわ押さえ２の間隔を広げる方向に力を作用させ、しわ押さえ力はクッションピンによる力から加圧用シリンダーによる力を差し引いた値に減少する。この際、しわ押さえ力の減少タイミングは、油圧カムのポンプ部７とダイス１内に埋め込まれた加圧用シリンダー９の接触位置を調節することにより、任意に設定することが可能である。さらに、油圧カムを複数配置し、それぞれの油圧カムのポンプ部７とダイス１内に埋め込まれた加圧用シリンダー９の接触タイミングを変えることにより、しわ押さえ力を多段で減少させることも可能である。また、しわ押さえ力の減少の程度は、ダイス１に設置する加圧用シリンダー９の負荷能力と油圧カムのシリンダー部６とポンプ部７の油圧室の断面積比を調整もしくは、必要とする加圧能力のシリンダーおよび必要とするポンプ部とシリンダー部の断面積比を有する油圧カムを選択することにより可能となる。また、油圧カムのポンプ部の設置位置は、面圧の不均一化を防ぐために、必須ではないが、図２に示すようにクッションピンの直上が好ましい。
【００１０】
次に、請求項２の発明について説明する。請求項１及び参考例の機構を一つの金型に組み込み、さらにしわ押さえ力の増加および減少のタイミングをずらすことにより、一成形工程の中でしわ押さえ力を増減させることが可能となる。さらに、請求項１及び参考例の機構の両方を二つ以上組み込むことにより、しわ押さえの増減を繰り返すことも可能となる。
【００１１】
次に、請求項３の発明について、考え方の模式図である図３に従い説明する。図３は、角筒の成形部品を得るための金型の、成形前に被加工材を金型に設置する面からみた１／４部分の平面図であり、例えば、図３に示すように、しわ押さえ２の成形品のたて壁直辺部とコーナー部を形成する被加工材と接触する部分を分割する。そして、請求項１〜３のいずれかに記載した機構を分割部の全てもしくは一部に組み込むことにより、場所ごとにしわ押さえ力を増減することが可能となる。当然、一つの分割部に請求項１または２の機構を複数組み込めば、しわ押さえ力の多段での増加、減少、増減が可能となる。
【００１２】
上記した何れかのプレス金型を使用することにより、一成形工程の中でしわ押さえ力を増減させ、さらに場所ごとにしわ押さえ力の増減させるプレス成形方法が可能となる。これにより、しわ押さえ力を一定とした従来の成形法ではなし得なかった、成形部品の製造が可能となる。例えば、破断前にしわ押さえ力を減少させ、材料流入を促進することにより破断を回避したり、しわ発生のタイミングでしわ押さえ力を増加し、しわ発生を回避したり、成形終了直前にしわ押さえを増加させ、破断を回避しかつ形状凍結不良をなくすこと、が可能となる。
【００１３】
【実施例】
以下に本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図４は、図５に示した成形部品を得るための金型構造を示す図である。図４においては、しわ押さえ２の成形品のたて壁直辺部とコーナー部を形成する被加工材と接触する部分を分割している。そして、コーナー部は、成形開始後まずダイス１に埋め込まれた加圧用シリンダー９が油圧ポンプ７に接触し油圧シリンダー６が加圧を開始することによりしわ押さえ力が減少し、さらに成形が進行するとしわ押さえ２に加圧用シリンダー５が接触し加圧を開始し、しわ押さえ力が増加する、という機構を有している。一方、直辺部は、成形開始後しわ押さえ２に加圧用シリンダー５が接触し加圧を開始し、しわ押さえ力が増加する、という機構を有している。このような金型を使用することにより、図６に示すように一成形工程の中でしわ押さえ力を増減させ、コーナー部と直辺部でしわ押さえ力の変化パターンを変えることが可能となった。成形性向上の観点から、図６の例の意味するところは、以下の通りである。コーナー部に関してはしわ発生を抑制するために初期のしわ押さえ力を高めに設定し、その後破断を回避するためにしわ押さえ力を減少させる。その後、形状凍結不良をなくすために下死点直前でしわ押さえ力を増加させている。一方、直辺部に関しては、形状凍結不良をなくすために下死点直前でしわ押さえ力を増加させている。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高価なプレス成形装置を使用せずに、一成形工程中にしわ押さえ力を変化させる成形が可能となる。その結果、難成形材料であるハイテンやアルミの成形が可能となり、これらの材料の適用拡大により自動車の軽量化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例の考え方を示す模式図である。
【図２】請求項１の発明の考え方を示す模式図である。
【図３】請求項３の発明の考え方を示す模式図である。
【図４】本発明の実施例の金型構造を示す図である。
【図５】本発明の実施例で得られた成形品を示す図である。
【図６】実施例により実現されたしわ押さえ力の変化パターンを示す図で、ａはコーナー部、ｂは直辺部におけるしわ押さえ力の変化パターンである。
【符号の説明】
１ダイス
２しわ押さえ
３ポンチ
４クッションピン
５加圧用シリンダー
６油圧カムのシリンダー部
７油圧カムのポンプ部
８ストロークエンドブロック
９加圧用シリンダー
Ｗ被加工材

Claims

パンチ、ダイスとしわ押さえからなるプレス成形金型において、油圧カムの圧力発生部であるシリンダーをダイスとしわ押さえの間に設置し、油圧カムのポンプをしわ押さえの外でかつダイスの下に設置し、ダイスの油圧カムのポンプと対向する位置に油圧カムのポンプを加圧するシリンダーを設置し、成形開始後任意のストロークでダイスに設置した加圧用シリンダーがポンプと接触するとダイスとしわ押さえの間のシリンダーが加圧を開始することにより、一成形工程の中でしわ押さえ力を減少することを可能としたことを特徴とするプレス成形金型。
ポンチとしわ押さえとの間にさらに加圧シリンダーを配置し、一成形工程の中でしわ押さえ力を増加および減少することを可能としたことを特徴とする請求項１に記載のプレス成形金型。
しわ押さえを分割し、場所ごとにしわ押さえ力を増減することを可能としたことを特徴とする請求項２記載のプレス成形金型。