JP5041116B2 - プレス成形品の成形方法およびプレス成形装置 - Google Patents

Description

この発明は、深絞りパネルの成形などに適用されるプレス成形品の成形方法およびプレス成形装置に関するものである。

深絞りパネルの成形では、ダイとパンチとを用いた絞り成形が採用されている。この成形では、図７（ａ）に示すように、ダイ１０に対し、材料（板１２）をブランクホルダ１３で押さえ、ダイ１０のキャビティ１１内にパンチ１４を圧入可能に設置する。この図では、ダイ下降型の装置が示されている。この装置を用いてプレス加工を行うと、図７（ｂ）に示すように、成形途中では、パンチ１４で押し込まれる板１２がブランクホルダ１３からパンチ１４に向けて流れ込むこと（以下：材料流入）と板１２自身の変形（伸びと縮み）により、絞り形状が形成される（図７（ｃ））。図８は、上記成形過程を経て絞り深さＨで得られたプレス成形品１５を示すものであり、成形品１５には余肉幅Ｗ、コーナ曲率半径Ｒからなる余肉部１６が設けられている。このプレス成形品１５から余肉部１６などを切り取って製品形状１００を得ている。

ところで、余肉部１６の両端にある余肉コーナ部１７は、図９（ａ）（ｂ）に示すように、断面方向の伸びと外周方向の縮みが混在しており、成形が難しくなっている。そこで、絞り深さＨが深くなると、深くなった形状分をカバーするための対策の一つとして、断面方向の板自身の変形量を多くするか、材料流入量を多くするかの手段が考えられる。しかし、板自身の変形には限界があり、伸びの限界を超えると、破断（ワレ）が発生し不具合となる。一方、材料流入量を多くすると、外周方向の縮みに影響を与え、図９（ａ）に示すように、２辺の方向から材料がコーナ部１７の中心に向かって流れ込むことにより、材料の流入が難しく、また、材料を流入させ過ぎると、コーナ部１７に余りジワが発生し、そのシワの影響で材料と金型の間に抵抗が発生し、材料流入が少なくなりワレ不具合が発生する。そのため、従来は、コーナの外周方向の縮み量を少なくするため、コーナ部の曲率半径Ｒを大きくする対策が採られている。

また、フランジを有するパネルをプレス成形する際に発生する折りじわを防止するために、フランジ面に凹部を形成したプレス成形方法も提案されている（特許文献１参照）。
特開平１１−２７７１５６号公報

しかし、成形品のコーナ部の曲率半径Ｒを大きくする従来の成形方法では、余肉コーナ部のワレ、シワ等の不具合対策から、絞り深さＨが深くなればなる程、余肉コーナＲを大きくし、また、余肉幅Ｗも大きくしなければならず、材料歩留まりが悪化するという問題がある。また、余肉コーナＲの成形性が難しく、金型のまとめに時間を費やすという問題点もある。
また、前記した折りじわを防止する前記成形方法は、製品内でのしわ防止を意図するものであり、余肉部を小さくして材料歩留まりをよくするという要請に応えることはできない。

本願発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、余肉を小さくして材料歩留まりを向上させることができるプレス成形品の成形方法およびプレス成形装置を提供することを目的とする。

すなわち、本発明のプレス成形品の成形方法の発明のうち、請求項１記載の発明は、ダイのキャビティ内面の側面に、隣接する前記キャビティ内面の側面よりも底部側から開放部側にかけて外側に傾斜する傾斜面を有するブランク材料余り吸収用の突出形状成形部を設けるとともに、パンチの側面に、前記突出形状成形部の内面に沿った外周形状を有するパンチ突出形状部を形成しておき、前記パンチと前記ダイとを用いて、前記突出形状成形部へのブランク材料の流入を誘発させて、プレス終了時までに、該突出形状成形部に流入した前記ブランク材料余りを、該突出形状成形部と前記パンチ突出形状部とによってプレス成形して吸収し、製品形状が得られる部分で切断することを特徴とする。

請求項２記載のプレス成形品の成形方法の発明は、請求項１記載の発明において、成形品をプレス方向上面から見た場合の突出形状中心軸線と、成形品長手方向中心軸線に直角に交わる方向の線とがなす平面角度を、０度〜９０度にしたことを特徴とする。

請求項３記載のプレス成形品の成形方法の発明は、請求項１または２に記載の発明において、製品形状が得られ、かつ成形品端部からの距離が最も短い部分で切断することを特徴とする。

請求項４記載のプレス成形装置の発明は、ブランクを加圧するパンチと、前記ブランクが前記パンチとともに圧入されるダイと、前記ブランクを押さえるブランクホルダとを備える成形装置であって、前記ダイのキャビティ内面の側面に、隣接する前記キャビティ内面の側面よりも底部側から開放部側にかけて外側に傾斜する傾斜面を持つブランク材料余り吸収用の突出形状成形部が形成され、前記パンチの側面に、前記突出形状成形部の内面に沿った外周形状を有するパンチ突出形状部が形成されており、プレス終了時までに該突出形状成形部に流入したブランク材料余りを該突出形状成形部の内面と前記パンチ突出形状部の外周面とでプレスして吸収するように形成されていることを特徴とする。

請求項５記載のプレス成形装置の発明は、請求項４記載の発明において、前記突出形状成形部は、ダイのコーナ部に設けられていることを特徴とする。

本発明のプレス成形品の成形方法によれば、前記突出形状部は、成形初期段階でパンチオープニングラインが成形品中心に対して外側に出て材料の拘束がなくなり、材料の流入の余りが誘発されてダイの突出形状成形部に余りが吸収される。また突出形状成形部をダイのコーナ部に設けるものとすれば、コーナ部のＲを小さくしてシワを誘発し、発生したシワをシワ吸収形状である突出形状成形部で吸収することとなる。上記により絞り深さが大きい場合にも余肉幅を小さくすることができる。
また、ダイに設ける突出形状成形部の数も特に限定されるものではなく、例えば余肉部形成用のキャビティの両側のコーナ部に設けることができる。

また、本発明のプレス成形装置によれば、成形時に、ダイに設けられた余肉用の突出形状成形部にブランクの余りを効果的に流入させて吸収することができる。

以上説明したように、本発明のプレス成形品の成形方法の発明によれば、ダイのキャビティ内面の側面に、隣接する前記キャビティ内面の側面よりも底部側から開放部側にかけて外側に傾斜する傾斜面を有するブランク材料余り吸収用の突出形状成形部を設けるとともに、パンチの側面に、前記突出形状成形部の内面に沿った外周形状を有するパンチ突出形状部を形成しておき、前記パンチと前記ダイとを用いて、前記突出形状成形部へのブランク材料の流入を誘発させて、プレス終了時までに、該突出形状成形部に流入した前記ブランク材料余りを、該突出形状成形部と前記パンチ突出形状部とによってプレス成形して吸収し、製品形状が得られる部分で切断するので、材料余りが誘発されて材料余りがダイの突出形状成形部で吸収され、余肉幅が小さくなる。その結果、製品形状以外として切断される部位が少なくなり、材料の歩留まりが向上する効果がある。また、材料の伸び特性に対する要求が低減されるので、材料グレードを下げてコストダウンを図ることも可能になる。また金型をまとめる時間を短縮できる。

また、本発明のプレス成形装置によれば、ブランクを加圧するパンチと、前記ブランクが前記パンチとともに圧入されるダイと、前記ブランクを押さえるブランクホルダとを備える成形装置であって、前記ダイのキャビティ内面の側面に、隣接する前記キャビティ内面の側面よりも底部側から開放部側にかけて外側に傾斜する傾斜面を持つブランク材料余り吸収用の突出形状成形部が形成され、前記パンチの側面に、前記突出形状成形部の内面に沿った外周形状を有するパンチ突出形状部が形成されており、プレス終了時までに該突出形状成形部に流入したブランク材料余りを該突出形状成形部の内面と前記パンチ突出形状部の外周面とでプレスして吸収するように形成されているので、前記成形方法における材料余りの誘発と吸収が確実になされる効果がある。

以下に、本発明の一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。
先ず、本発明のプレス成形装置について説明する。該成形装置は、プレス成形品１００の形状と余肉幅に合わせたキャビティ２を有するダイ１を有しており、該ダイ１は、余肉側の２つのコーナ部に、それぞれ外側に突出する突出形状成形部３、３が形成されている。
該突出形状成形部３のパンチライン３ａは、キャビティ２の深さ方向に対し、３０度の成形傾きでキャビティ２の底部側から開放側にかけて外側に傾斜している。また、該突出形状成形部３は、プレス成形品１００の長手方向を形成するキャビティ２の中心軸線と直角に交わる方向の線Ｌに対し、４５度で交差する方向に形成されている。
突出形状成形部３、３が設けられたコーナ部は曲率半径Ｒ１で形成されており、従来のコーナ部の曲率半径Ｒに対し、顕著に小さくなっている。

また、上記ダイ１に対し配置される材料である板５は、ブランクホルダ６によってダイ１の表面に押さえられる。該ブランクホルダ６は、ダイ１のキャビティ２の輪郭に略沿ってパンチライン形状を有しており、ダイ１の突出形状成形部３に合わせて窪み形状部７を有している。

また、上記ダイ１のキャビティ２内に圧入されるパンチ８は、キャビティ２の内周面に対し成形品の厚みの分のクリアランスを有して該内周面に沿った外周形状を有しており、したがってダイ１の突出形状成形部３に合わせてパンチ突出形状部９を有している。

次に、上記プレス成形装置を用いたプレス成形方法に説明する。
ダイ１におけるキャビティ２の開放面を下側にし、該開放面を覆うようにしてダイ１の表面に板材５を配置しブランクホルダ６にて該板材５をダイ１側に押さえ付ける。このダイ１の下方側にキャビティ２の形状に沿うようにパンチ８が配置される（図２（ａ））。

上記設置状態で、ダイ１およびブランクホルダ６を下降させると、パンチ８が板材５に押し当たり絞り成形が開始される。この絞り成形により、ブランクホルダ６にて押さえられている板材５がダイ１のキャビティ２側に流入し、成形初期段階では、ダイ１の突出形状成形部３付近で材料余りが発生し、突出形状成形部３側にしわが発生する（図２（ｂ））。成形初期段階においては、ブランクホルダ６の窪み形状部７の範囲で、板材５は、ブランクホルダ６及びパンチ８、ダイ１、すべてに非接触な範囲が発生しているので、成形初期に上記しわは容易に発生し、そのまま突出形状成形部３に吸収される。絞り成形を引き続き行うと、図３に示すように、ダイ１のキャビティ２の形状に沿って絞り深さＨのプレス成形品２０が得られ、突出形状成形部３に吸収された材料余り形状は、ダイ１の突出形状成形部３とパンチ８のパンチ突出形状部９によって突出形状部であるコーナ部２２として成形される。

該プレス成形品２０は、余肉幅Ｗ１の余肉部２１が設けられており、該余肉部２１は、上記したように両端に曲率半径Ｒ１のコーナ部２２、２２を有している。コーナ部２２は、図４に示すように、２辺の方向から流れ込む材料が吸収されており、該コーナ部２２が材料余りとして機能している。さらに、コーナ部２２の曲率半径Ｒ１も従来の成形品の曲率半径Ｒに比べて大幅に小さくなっている。また、余肉幅Ｗ１も、製品形状１００が確保され、かつ成形品端部２０ａからの距離が最も小さい位置に設定できるので、従来の余肉幅Ｗに比べて大幅に小さくなっている。該プレス成形品２０は、図３に示すように、上記余肉幅Ｗ１の設定にしたがって切断し、製品形状１００を切り出す。
上記プレス成形方法および成形装置によれば、絞り深さが大きい場合にも破断（ワレ）の発生を招くことなく、余肉幅を小さくして成形品を得ることができ、製品歩留まりを大きく向上させることができる。

なお、上記実施形態では、ダイ１の突出形状成形部３を、深さ方向に対し、３０度の角度で傾斜したパンチライン３ａを有するものとしたので、プレス成形品２０におけるコーナ部２２のコーナ線２２ａは、図５に示すように鉛直方向に対する角度θが３０度となっている。しかし、本願発明としては、このコーナ部２２の鉛直方向傾斜角度θは特に限定されるものではなく、０°＜θ＜９０°の範囲で任意に設定可能である。ただし、材料の流入を円滑にして吸収するものとしては３０±５°が好適である。

また、上記実施形態では、ダイ１の突出形状成形部３は、プレス成形品１００の長手方向を形成するキャビティ２の中心軸線と直角に交わる方向の線Ｌに対し、４５度で交差する方向に形成されている。したがって、プレス成形品２０におけるコーナ部２２のコーナ線２２ａは、図６（ａ）に示すように水平方向において、プレス成形品１００の長手方向と直角に交わる方向の基準線Ｌ０に対する角度αが４５度となっている。しかし、本願発明としては、このコーナ部２２の水平方向角度αは特に限定されるものではなく、図６（ｂ）および（ｃ）に示すように０°≦α≦９０°の範囲で任意に設定可能である。ただし、材料の流入を円滑にして吸収するものとしては４５±５°が好適である。

以上、本発明について上記実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない範囲において適宜変更が可能である。

本発明のプレス成形装置の一実施形態における底面図（図ａ）および図ａのｂ−ｂ線断面図（図ｂ）である。 同じく、本発明のプレス成形方法における成形過程を示す図である。 同じく、得られたプレス成形品および製品形状を示す図である。 同じく、成形時の材料の流れ及び変形状態を示す図である。 同じく、余肉コーナ部の傾斜角θを説明する図であり、図ａは一部斜視図、図ｂは図ａのｂ−ｂ線断面図である。 同じく、余肉コーナ部の水平角度αの変更例を示す図である。 従来の成形方法における材料の成形過程を示す図である。 同じく、成形されたプレス成形品および該成形品から切り出された製品形状を示す図である。 同じく、成形時の材料の流れ及び変形状態を示す図である。

符号の説明

１ ダイ
２ キャビティ
３ 突出形状成形部
３ａ パンチライン
５ 板材
６ ブランクホルダ
７ 窪み形状部
７ａ パンチライン
８ パンチ
９ パンチ突出形状部
２０ プレス成形品
２１ 余肉部
２２ コーナ部
２２ａ コーナ線
１００ 製品形状

Claims (5)

1. ダイのキャビティ内面の側面に、隣接する前記キャビティ内面の側面よりも底部側から開放部側にかけて外側に傾斜する傾斜面を有するブランク材料余り吸収用の突出形状成形部を設けるとともに、パンチの側面に、前記突出形状成形部の内面に沿った外周形状を有するパンチ突出形状部を形成しておき、前記パンチと前記ダイとを用いて、前記突出形状成形部へのブランク材料の流入を誘発させて、プレス終了時までに、該突出形状成形部に流入した前記ブランク材料余りを、該突出形状成形部と前記パンチ突出形状部とによってプレス成形して吸収し、製品形状が得られる部分で切断することを特徴とするプレス成形品の成形方法。
2. 成形品をプレス方向上面から見た場合の突出形状中心軸線と、成形品長手方向中心軸線に直角に交わる方向の線とがなす平面角度を、０度〜９０度にしたことを特徴とする請求項１記載のプレス成形品の成形方法。
3. 製品形状が得られ、かつ成形品端部からの距離が最も短い部分で切断することを特徴とする請求項１または２に記載のプレス成形品の成形方法。
4. ブランクを加圧するパンチと、前記ブランクが前記パンチとともに圧入されるダイと、前記ブランクを押さえるブランクホルダとを備える成形装置であって、前記ダイのキャビティ内面の側面に、隣接する前記キャビティ内面の側面よりも底部側から開放部側にかけて外側に傾斜する傾斜面を持つブランク材料余り吸収用の突出形状成形部が形成され、前記パンチの側面に、前記突出形状成形部の内面に沿った外周形状を有するパンチ突出形状部が形成されており、プレス終了時までに該突出形状成形部に流入したブランク材料余りを該突出形状成形部の内面と前記パンチ突出形状部の外周面とでプレスして吸収するように形成されていることを特徴とするプレス成形装置。
5. 前記突出形状成形部は、ダイのコーナ部に設けられていることを特徴とする請求項４記載のプレス成形装置。

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