JP4787125B2 - ブロー成形用金型 - Google Patents

Description

本発明は、金型を閉じ、流体の圧力でブランク材を超塑性成形（ブロー成形）し、その後に、金型を開いてブロー成形品を離型するブロー成形用金型の改良に関する。

金型を閉じ、流体の圧力でブランク材をブロー成形し、その後に、金型を開いて、金型に密着したブロー成形品を離型するブロー成形用金型が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５−２９７０４８公報（図５（ｂ））

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図１２は従来の技術の基本構成を説明する図であり、ブロー成形用金型１０１は、下型としての吹き込み型１０２と、上型としての成形型１０３と、この成形型１０３の周囲にロッド１０４、１０４を介して設けたブランクホルダ１０５と、を主要な構成とする。

そして、吹き込み型１０２と成形型１０３の間にブランク材１０６を挟むとともに、ブランクホルダ１０５でブランク材１０６を押さえ、吹き込み型１０２から吹き込んだ流体の圧力でブランク材１０６を成形型１０３にブロー成形する。

ブロー成形した後、成形型１０３の周囲に設けたブランクホルダ１０５でブロー成形品１０７の周囲を押さえたまま、成形型１０３を型開き方向に移動させ、ブロー成形品１０７から成形型１０３の成形面１０３ａを離型し、次に、ブロー成形品１０７からブランクホルダ１０５を離型する。つまり、成形型１０３とブランクホルダ１０５とを、異なるタイミングで離型する。

成形型１０３とブランクホルダ１０５は、ブロー成形品１０７から異なるタイミングで離型するので、同じタイミングで離型する場合に較べて、ブロー成形品１０７に大きな力は加わらない。ブロー成形品１０７に大きな力が加わらないので、離型するときに、ブロー成形品１０７の変形を抑えることができる。

しかし、成形面１０３ａの形状や材質などによっては、ブロー成形品１０７が成形面１０３ａに強い力で密着することがある。強く密着すると、ブロー成形品１０７から成形面１０３ａを離型するときに、ブロー成形品１０７に大きな力が加わる。大きな力が加わると、ブロー成形品１０７が変形する虞があり、改良の余地があった。

本発明は、ブロー成形品から金型を離型するときに、ブロー成形品に大きな力が加わらないようにして、ブロー成形品の変形を抑えることができる技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、成形面を備えた成形型と、流体吹き込み口を備えた吹き込み型とからなり、この吹き込み型から吹き込んだ流体の圧力でブランク材を成形型へブロー成形するブロー成形用金型において、成形型は、成形面を有し製品形状を決定する製品形状部と、この製品形状部の外側に配置される製品形状周辺部と、この製品形状周辺部の外側に配置される外周部とを含み、製品形状周辺部に製品形状部を摺動自在に設け、製品形状周辺部に外周部を摺動自在に設けることを特徴とする。

請求項２に係る発明では、製品形状周辺部に、流体をシールするシールビード部が備えられていることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、成形型は、製品形状部と製品形状周辺部と外周部とを含み、製品形状部に製品形状周辺部を摺動自在に設け、製品形状周辺部に外周部を摺動自在に設けた。
成形型を分割構造にするとともに、製品形状部と製品形状周辺部と外周部とを異なる３つのタイミングで離型することを可能とした。異なる３つのタイミングで離型するとき、同時に離型する面積は小さくなるので、ブロー成形品に大きな力が加わらないようにすることができる。ブロー成形品には大きな力が加わらないので、ブロー成形品の変形を抑えることができる。

請求項２に係る発明では、製品形状周辺部に、流体をシールするシールビード部が備えられている。
成形時において、シールビード部にブランク材が強く押さえつけられるため、他の部位に較べると、シールビード部にブランク材は、強い力で密着している。このため、ブロー成形品から製品形状周辺部を離型するときには、ブロー成形品から製品形状部などを離型するときに較べてブロー成形品には大きな力が加わる。

本発明において、最初に、強い力で密着している部位を含む製品形状周辺部をブロー成形品から離型し、次に、ブロー成形品から製品形状部を離型するようにすれば、ブロー成形品に大きな力が加わらないようにすることできる。従って、ブロー成形品の変形を抑制することができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は本発明に係るブロー成形用金型で成形したブロー成形品の斜視図であり、ブロー成形品１１は、製品部１２と、この製品部１２の周囲に連続する周囲部１３とからなる。周囲部１３は、ビード形状部１４と板押さえ部１５とを含み、後工程のトリミング工程で除去される。
製品部１２と周囲部１３の境界部については後述する。

ブロー成形品１１は、アルミニウム合金製の板状ブランク材を成形したものであり、本実施例では、自動車用部品の例を示す。以下、ブランク材をブロー成形品１１に成形するとともに離型するブロー成形用金型（「金型」とも云う。）の詳細な構造について説明する。

図２は本発明に係るブロー成形用金型の平面図であり、上型２１の下面には、成形面２３が設けられている。図中、２４・・・（・・・は複数を示す。以下同じ。）は、ブロー成形用金型を搬送するために金型の周囲に設けられているリブである。

図３は図２の３−３線断面図であり、ブロー成形用金型２５は、下型２２としての吹き込み型２８と、上型２１としての成形型２７とを備える。また、吹き込み型２８は、流体吹き込み口３１を有する。

そして、吹き込み型２８と成形型２７間に所定温度に昇温したブランク材２９をセットした後、吹き込み型２８と成形型２７を合わせ、吹き込み型２８に備えられている流体吹き込み口３１から成形型２７に圧縮空気を供給し、ブランク材２９を成形型２７に備えられている成形面２３へ当てて変形させ、所定の製品形状をもつブロー成形品１１を製造する。

成形型２７は、プレス機械に設けたスライド３２にクランプ装置３３、３３を介して取り付けられ、吹き込み型２８は、プレス機械に設けた基部３４に取り付けられている。図中、スライド３２の位置は、プレス機械の下死点の位置である。

成形型２７は、製品形状を決定する製品形状部３６と、この製品形状部３６の外側に配置される製品形状周辺部３７と、この製品形状周辺部３７の外側に配置される外周部３８とからなる３分割構造をもつ型である。

製品形状周辺部３７は、クランプ装置３３、３３を介してスライド３２に取り付けられている。製品形状周辺部３７に、製品形状部３６と外周部３８が摺動可能に取り付けられている。詳細な構造を以下に述べる。

製品形状部３６は、鉛直方向外側に外摺動部４１、４１を有し、製品形状周辺部３７は、鉛直方向内側に内摺動部４２、４２を有する。そして、外摺動部４１、４１に内摺動部４２、４２を摺動自在に設ける。外摺動部４１、４１に内摺動部４２、４２を摺動自在に設けるので、製品形状部３６に対して、製品形状周辺部３７を摺動させることができる。
あるいは、製品形状周辺部３７に対して、製品形状部３６を摺動させるということもできる。

また、製品形状周辺部３７は、水平方向に設けられ、製品形状部３６を型開き方向に駆動する駆動面４３、４３を有し、製品形状部３６は、水平方向に設けられ、製品形状周辺部３７によって駆動される被駆動面４４、４４を有する。駆動面４３、４３と被駆動面４４、４４とは互いに対向する面であり、これらの面の間に隙間４５、４５を形成する。そして、スライド３２に取り付けられている製品形状周辺部３７が、型開き方向に長さｈだけ移動するまでは、隙間４５、４５によって製品形状部３６を駆動せず、その位置から型開き方向に移動したときに、駆動面４３、４３が被駆動面４４、４４に接触して、それ以降、製品形状部３６が製品形状部３６を駆動し、製品形状周辺部３７とともに移動するようにした。

製品形状周辺部３７は、その下面４７に外周部３８を収納する溝部４８を有する。そして、この溝部４８に外周部３８を収納する。
溝部４８はその両側に内外の側壁５１ｎ、５１ｓを有し、外周部３８は内外の側面５２ｎ、５２ｓを有する。そして、これら内外の側壁５１ｎ、５１ｓに内外の側面５２ｎ、５２ｓを摺動自在に設ける。内側の側壁５１ｎに内側の側面５２ｎを摺動自在に設け、外側の側壁５１ｓに外側の側面５２ｓを摺動自在に設けるので、製品形状周辺部３７に対して、外周部３８を摺動させることができる。
下死点において、ブランク材２９は、製品形状周辺部３７の下面４７と吹き込み型２８の上面２８ａとにより押さえられている。

また、製品形状部３６は、成形時に、製品形状部３６の上面３６ｕがスライド３２の下面３２ｓに接触するとともに、離型時には、製品形状部３６の上面３６ｕがスライド３２の下面３２ｓから離れるように設けられている。

製品形状部３６の上面３６ｕはスライド３２の下面３２ｓに固定されていないので、通常、製品形状部３６は、自らの重さにより下降し、製品形状部３６の上面３６ｕはスライド３２の下面３２ｓから離れた位置にあるはずである。しかし、図において、製品形状部３６の位置は、成形時には、製品形状部３６の上面３６ｕがスライド３２の下面３６ｓに接触する位置にある。
スライドが下死点にあるとき、製品形状部３６の上面３６ｕがスライド３２の下面３２ｓに接触する構造について、次図で説明する。

図４は図２の４−４線断面図であり、下死点において、スライド３２の下面３２ｓに製品形状部３６の上面３６ｕを保持させたままの状態にする構造について説明する。
製品形状部３６から鉛直方向下向きに支持部材５６を取り付け、この支持部材５６の下端部５６ｂを吹き込み型２８に設けられている座部５７に当てる。従って、下死点では、スライド３２の下面３２ｓに製品形状部３６の上面３６ｕを接触させることができる。つまり、製品形状部３６と吹き込み型２８間に支持部材５６を介在させることで、下死点のとき、製品形状部３６の上面３６ｕをスライド３２の下面３２ｓに接触させることができる。

なお、支持部材５６は、製品形状部３６に取り付ける代わりに、吹き込み型２８に取り付けても良い。

図３に戻って、外周部３８は、製品形状周辺部３７に設けた溝部４８に収納されている。
外周部３８は、溝部４８と摺動する内側の側面５２ｎ及び外側の側面５２ｓと、ブランク材２９を押さえる下面３８ｂと、ストッパアーム６４が取り付けられている上面３８ａとを有する。

ストッパアーム６４は、鍔部６５とこの鍔部６５に連結した軸部６６からなる。そして、鍔部６５を上に、軸部６６を下に向け、製品形状周辺部３７に開けた孔部６７に軸部６６を通し、この軸部６６の下端部６６ｂを外周部３８の上面３８ａに固定する。

スライド３２を上昇させたときに、鍔部６５が製品形状周辺部３７に設けたストッパ面６８に当たることで、製品形状周辺部３７に対して外周部３８が所定値Ｈ以上下降しないように規制することができる。

ストッパアーム６４は、製品形状周辺部３７と外周部３８との間に介在されている部材であり、製品形状周辺部３７が上昇をはじめ、軸部６６の長さＨに達するまでは、外周部３８に対して製品形状周辺部３７が外周部３８に対して相対移動する。そして、製品形状周辺部３７が軸部６６の長さＨを超えて上昇すると、鍔部６５が製品形状周辺部３７のストッパ面６８に当たり、その後は、製品形状周辺部３７の上昇とともに外周部３８は型開き方向に移動する。

図中、７１は、製品部１２と製品外領域である周囲部１３の境界であるトリム部である。ブロー成形品１１のうち、周囲部１３は、後工程のトリミング工程で、製品部１２から切除される。

図５は図３の５部拡大図であり、製品形状周辺部３７には、流体吹き込み口（図３の符号３１）から供給する圧縮空気がブランク材２９の外側に漏れないように金型２５の気密性を保持するシールビード部７０ａ、７０ｂが備えられている。

シールビード部７０ａ、７０ｂは、成形用の圧縮空気をシールするために、金型の製品部外方を囲うように形成されている。
また、シールビード部７０ａ、７０ｂの内方には、成型時にブランク材２９の流動を規制する円弧ビード７４が形成されている。
加えて、外周部３８には、成形後のブロー成形品１１を製品形状部から離型するときに、外周部３８によるブロー成形品１１への押さえ力を強くする流入防止ビード７２が備えられている。

シールビード部７０ａ、７０ｂは、吹き込み型２８に設けられた上面２８ａに形成する２つのシールビード面６９ａ、６９ｂと、これらのシールビード面６９ａ、６９ｂに対向し製品形状周辺部３７に備えられている板押さえ部７３とで構成される。下死点のときに、シールビード面６９ａ、６９ｂと板押さえ部７３との間隔ｔｂは、ブランク材２９の板厚ｔよりも小さく設定する。

流入防止ビード７２は、吹き込み型２８の上面２８ａに形成する断面円弧状の凸部７５と、この凸部７５に対向し外周部３８に備えられている断面円弧状の凹部７６とで構成される。この流入防止ビード７２によって、ブロー成形品から成形型２７の一部である製品形状周辺部３７を離型するときに、ブロー成形品の型開き方向への流入を防止することができる。

図６は本発明に係る成形型に設けられている成形面を説明する図であり、成形型２７は、製品形状を決定する製品形状部３６と、この製品形状部３６の外側に配置される製品形状周辺部３７と、この製品形状周辺部３７の外側に配置される外周部３８と、からなる３分割構造をもつ型である。
外周部３８よりも外方には４つの支持部材５６が取り付けられている。

以上に述べたブロー成形用金型の作用を次に述べる。
図７はブランク材のセット工程及び型合わせ工程の説明図である。
（ａ）でブランク材のセット工程を説明すると、クランプ部材７７、７７を用いて、所定温度（４５０℃〜５５０℃）に熱したブランク材２９を吹き込み型２８の上面２８ａにセットする。ブランク材２９は、超塑性加工用のＡｌ−Ｍｇ系合金（５０００系）が好適であり、この他、超塑性加工用のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金（Ａ６０００系）でも良い。
ブランク材２９の温度が低下しないように、金型は、図示しない加熱手段により所定温度に保持されている。

（ｂ）で型合わせ工程を説明すると、下死点までスライド３２を下降させ、製品形状周辺部３７でブランク材２９を押さえるとともに、外周部３８でブランク材２９を押さえる。このとき、スライド３２の下面３２ｓに、製品形状部３６の上面３６ｕが接触する。

図８は成形工程及び第１離型工程の説明図である。
（ａ）で成形工程を説明すると、流体吹き込み口３１から吹き込み型２８の上面２８ａに流体としての圧縮空気を供給し、この圧縮空気によりブランク材（図７の符号２９）を製品形状部３６の成形面２３に当て、所定の形状に成形して、ブロー成形品１１とする。

（ｂ）で第１離型工程を説明すると、スライド３２を上昇させ、製品形状周辺部３７を型開き方向に移動させ、製品形状周辺部３７をブロー成形品１１から離型する。このとき、製品形状周辺部３７に製品形状部３６を摺動自在に設けたので、製品形状周辺部３７が型開き方向に移動するとき、製品形状部３６はその自重により移動することなく、ブロー成形品１１を保持する。

また、製品形状周辺部３７に外周部３８を摺動自在に設けたので、外周部３８はその自重により移動することなく、ブロー成形品１１を保持する。つまり、外周部３８と製品形状部３６でブロー成形品１１を保持しながら、製品形状周辺部３７が型開き方向に摺動する。

製品形状周辺部３７には、シールビード部（図５の符号７０ａ、７０ｂ）が備えられているので、成形時に、ブランク材（図７の符号２９）には、シールビード部７０ａ、７０ｂによって大きな力がかかるとともに、ブランク材２９が流動しようとすると、成型時の流動を規制する円弧ビード７４によって、ブランク材２９の流動が規制される。

成形時に、ブランク材（図７の符号２９）は、シールビード部７０ａ、７０ｂや円弧ビード７４などによって、製品形状周辺部３７に強い力で押さえつけられて密着しており、製品形状周辺部３７をブロー成形品１１から離型するためには、製品形状部３６をブロー成形品１１から離型するときに較べて大きな力が必要となる。

この点、本発明では、製品形状部３６に製品形状周辺部３７を摺動自在に設け、製品形状周辺部３７に外周部３８を摺動自在に設け、製品形状部３６と製品形状周辺部３７と外周部３８とを１度に離型することなく、３つに分けて離型することを可能にした。

詳細には、製品形状部３６及び外周部３８で製品形状周辺部３７の両側を押さえながら、製品形状部３６を離型するので、ブロー成形品１１に大きな力が加わり難くすることができる。

また、製品形状周辺部３７にシールビード部（図５の符号７０ａ、７０ｂ）が備えられ、ブロー成形品１１が強い力で密着しているシールビード部７０ａ、７０ｂを含む製品形状周辺部３７が最初に離型し、次に、ブロー成形品１１から製品形状部３６を離型するようにすれば、ブロー成形品１１に大きな力が加わらないようにすることできる。従って、ブロー成形品１１の変形を抑制することができる。

シールビード部７０ａ、７０ｂの他、強い力で成形型２７に密着する部位としては、水平方向に対して傾斜角の大きな成形面があげられる。傾斜角の大きい成形面を製品形状周辺部３７に含ませ、この製品形状周辺部３７を先に離型させることにより、ブロー成形品１１の変形を抑えることができる。

すなわち、最初に、製品形状部３６と外周部３８を押さえながら、強い力で密着している製品形状周辺部３７を先に離型し、次に、製品形状部３６を離型すれば、ブロー成形品１１には大きな力は加わらない。特に、製品形状周辺部３７に流体をシールするシールビード部（図５の符号７０ａ、７０ｂ）が備えられているので、強い力で密着していてもブロー成形品への影響を小さくできる。従って、ブロー成形品１１の変形を抑えることができる。

図９は第２離型工程及び第３離型工程の説明図である。
（ａ）において、第２離型工程では、スライド３２を上昇させ、製品形状周辺部３７を第１離型工程の位置からさらに型開き方向に移動させ、駆動面４３、４３を被駆動面４４、４４に当て、製品形状部３６を製品形状周辺部３７とともに型開き方向に移動させ、製品形状部３６をブロー成形品１１から離型する。このとき、外周部３８には、流入防止ビード７２が備えられているので、ブロー成形品１１の型開き方向への流入を防止することができる。

（ｂ）において、第３離型工程では、スライド３２を上昇させ、製品形状周辺部３７を第２離型工程の位置からさらに型開き方向に移動させ、鍔部６５をストッパ面６８に当て、外周部３８を型開き方向に移動させ、外周部３８をブロー成形品１１から離型する。

すなわち、成形型２７は製品形状部３６と製品形状周辺部３７と外周部３８とを含み、製品形状部３６に製品形状周辺部３７を摺動自在に設け、製品形状周辺部３７に外周部３８を摺動自在に設けた。ブロー成形品１１からの離型を１度に行うことなく、製品形状部３６と製品形状周辺部３７と外周部３８とに分けて離型するとともに、他の部分よりも密着している製品形状周辺部３７を最初に離型し、製品形状部３６を製品形状周辺部３７の次に離型し、最後に、外周部３８を離型した。

このように成形型２７を３分割にするとともに、ビード部を有する製品形状周辺部３７を先に離型させることで、ブロー成形品１１にかかる力を減らすことができる。ブロー成形品１１にかかる力を減らすことにより、ブロー成形品１１に生じる変形を抑えることができる。

図１０は本発明に係るブロー成形品の製造フロー図であり、図７〜９に基づいて説明する。なお、ＳＴ××はステップ番号を示す。
ＳＴ０１：（セット工程）：所定温度に昇温させたブランク材２９を下型としての吹き込み型２８にセットする。

ＳＴ０２：（型合わせ工程）：ブランク材２９の上方から成形型２７を型閉じ方向に移動させ、成形型２７を吹き込み型２８に合わせるとともに、吹き込み型２８と成形型２７の間にブランク材２９を挟む。
ＳＴ０３：（成形工程）：吹き込み型２８の流体吹き込み口３１から金型内に流体を吹き込み、この流体の圧力でブランク材２９を成形型２７へブロー成形する。

ＳＴ０４：（第１離型工程）：吹き込み型２８に対して製品形状周辺部３７を型開き方向に移動して、製品形状周辺部３７をブロー成形品１１から離型する。
ＳＴ０５：（第２離型工程）：吹き込み型２８に対して製品形状部３６を型開き方向に移動して、製品形状部３６をブロー成形品１１から離型する。
ＳＴ０６：（第３離型工程）：吹き込み型２８に対して外周部３８を型開き方向に移動し、外周部３８をブロー成形品１１から離型する。
ＳＴ０７：（ブロー成形品取出工程）：ブロー成形品を金型から取り出す。
以上で、成形の１サイクルが終了する。

図１１は図５の別実施例図であり、図５と異なる点は、外周部３８に備えた流入防止ビード７２の一種としての、いわゆる、ステップビード７８としたものである。
ステップビード７８は、吹き込み型２８に略水平に形成される第１横面８１と、この第１横面８１の外側に連続して設けた縦面８３と、この縦面８３の外側に連続して設けた第２横面８２と、外周部３８に形成され縦面８３と対向する外周縦面８４と、この外周縦面８４の外側に連続して設け第２横面８２と対向する外周横面８５とで構成される。
ステップビード７８は、ブランク材２９の大きさが限られており、凸部と凹部からなるビードが利用できない場合などに適用するものである。

尚、本実施例において、成形型は３分割構造としたが、成形型の分割数をさらに増やし、４分割構造、５分割構造にすることは差し支えない。

本発明は、ブロー成形用金型に好適である。

本発明に係るブロー成形用金型で成形したブロー成形品の斜視図である。 本発明に係るブロー成形用金型の平面図である。 図２の３−３線断面図である。 図２の４−４線断面図である。 図３の５部拡大図である。 本発明に係る成形型に設けられている成形面を説明する図である。 ブランク材のセット工程及び型合わせ工程の説明図である。 成形工程及び第１離型工程の説明図である。 第２離型工程及び第３離型工程の説明図である。 本発明に係るブロー成形品の製造フロー図である。 図５の別実施例図である。 従来の技術の基本構成を説明する図である。

符号の説明

２３…成形面、２５…ブロー成形用金型、２７…成形型、２８…吹き込み型、２９…ブランク材、３１…流体吹き込み口、３６…製品形状部、３７…製品形状周辺部、３８…外周部、７０ａ、７０ｂ…シールビード部。

Claims (2)

1. 成形面を備えた成形型と、流体吹き込み口を備えた吹き込み型とからなり、この吹き込み型から吹き込んだ流体の圧力で前記ブランク材を前記成形型へブロー成形するブロー成形用金型において、
   前記成形型は、前記成形面を有し製品形状を決定する製品形状部と、この製品形状部の外側に配置される製品形状周辺部と、この製品形状周辺部の外側に配置される外周部とを含み、
   前記製品形状周辺部に前記製品形状部を摺動自在に設け、前記製品形状周辺部に前記外周部を摺動自在に設けることを特徴とするブロー成形用金型。
2. 前記製品形状周辺部に、流体をシールするシールビード部が備えられていることを特徴とする請求項１記載のブロー成形用金型。

Images