JP5244529B2

JP5244529B2 - 縦型プレス機による増肉プレス加工方法

Info

Publication number: JP5244529B2
Application number: JP2008263079A
Authority: JP
Inventors: 信行川端; 日出好中村
Original assignee: SHINOHARA PRESS SERVICE CO., LTD.
Current assignee: SHINOHARA PRESS SERVICE CO., LTD.
Priority date: 2008-10-09
Filing date: 2008-10-09
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2028-10-09
Also published as: JP2010089139A

Description

本発明は、縦型プレス機による増肉プレス加工方法に関する。

各種の機械部品として、プレス加工により凸形、あるいはハット状の品物を加工することが行われている。平板のシートから打ち抜かれた例えば円形のブランク材を、プレス加工により絞ってハット状とする場合、位置によって板厚が変化するのが普通である。例えば図７（ａ）に示す板厚ｔ₀のブランク材を絞り加工して図７（ｂ）の形状とした場合、天井部はほとんど板厚が変わらないが、側壁部は変化して、
ｔ₁＜ｔ₀
となるのが普通であり、とりわけ、成形部の１軸引張応力により強いしごきを受ける肩の部分や側壁部の板厚が薄くなる傾向が認められる。例えば、厚さ２．３ｍｍの板を成形加工した場合、ｔ₁は通常１．９ｍｍ程度となる。

このため、全体にわたって設計上必要な板厚を確保するためにはｔ₀をやや厚めに設定しなければならず、その結果部品全体がむだな厚みを有することとなり、重量が増加し、材料費も高くなるなどの問題点が生じる。また、プレス成形を断念し、例えば鍛造によって中間製品を作り、必要な部分を残して機械加工により所定の形状とするようなことも行われているが、鍛造工程がコスト高となる上、切削によって除去される重量が大きいので材料にさらに大きな無駄が生じる。

こうした問題点への対策のひとつとして、特許文献１には、プレス成形品の据え込みによる増肉方法が記載されている。これを図面により簡単に説明する。一旦、通常のプレス加工によりシート材からハット状の中間製品を成形する。上記したように、側壁の天井部に近い部分は肉引けによって板厚がやや薄くなっている。つぎに上パンチとして特殊な形状のものを使用して２回目のプレス成形を行う。図８に示すように、上パンチ８２はその先端加圧面に、リング状の膨出部８２１が形成されている。

図９（ａ）はプレス機に前記の中間製品を挿入し、これから２回目のプレス成形を行おうとする段階の模式断面図で、８１は上ダイ、８２は上パンチ、９１は下ダイ、９２は下パンチ、Ｗはワーク（中間製品）である。肉引け部分には隙間が生じている。図９（ｂ）は加圧後の状態を示す模式断面図で、ワークＷは凸部の高さを減じると同時に側壁の肉が隙間に充填され、増肉されている。材料の体積は変わらないから、増肉加工では高さの減少した分だけ肉が厚み方向に回り、肉引けが解消するのである。このような、円筒を軸方向に圧縮して増肉させる成形方法を「据え込み」と称する。

特開２０００−３１７５６５号公報

このように、「据え込み」による増肉加工によって肉引けを解消することができ、鍛造、機械加工によるコスト高は回避できるものの、特許文献１に記載の発明では通常のプレス成形と、特殊なパンチによる２回目のプレス成形との２工程を必要とする。

本発明は、１台のプレス機で２工程の成形を行うことにより、増肉加工を行いながら１サイクル毎に１個の製品を加工できる増肉プレス加工方法を実現することを目的とする。

本発明の縦型プレス機による増肉プレス加工方法は、上部ダイプレートに取り付けられたアウタダイとそのアウタダイに上下方向で対向しているしわ押え板とによって周辺部が挟み付けられかつ前記アウタダイの内周側で前記アウタダイと同一軸線上に配置されたノックアウトとそのノックアウトに上下方向で対向しているセンタポンチとによって中央部が挟み付けられた平板状のブランク材を、前記上部ダイプレートおよび前記ノックアウトを保持しているスライドを下降させて、上部ダイプレートに取り付けられたアウタダイとボルスタに取り付けられたアウタポンチにより上に凸のハット状中間製品に加工する第１の工程と、前記アウタダイとしわ押え板および前記ノックアウトと前記センタポンチとによって前記ブランク材を拘束したまま前記スライドをさらに下降させて、前記アウタダイの内側に設けたインナダイをこの中間製品を介して下部のアウタポンチの内側に設けたセンタポンチにかぶせるように押し下げながら前記中間製品の側面上半の部分を内側に向けて押し付け、ハット状の側面上半の部分を増肉したより細い径のものに加工する第２の工程とからなることを特徴とする。

本発明によれば、鍛造、機械加工という工程を回避できるのでコスト上昇を見ることなく製造が可能であり、１台のプレス機で、１回のサイクル内での２工程の異なるプレス加工を実現でき、効率よく増肉加工を行うことができるという、すぐれた効果を奏する。また、絞り加工における加工硬化による強度の向上も期待できる。

以下本発明の一実施例を図面により説明する。図１は実施例の増肉プレス加工の概念を示す製品の断面図で、（ａ）は素材であるブランク材、（ｂ）は第１の工程によるハット状の中間製品、（ｃ）は第２の工程による増肉加工を行った最終製品を示す。材料は、例えば自動車用構造部品として、一般冷間圧延鋼板やハイテン材（高張力鋼板）などである。一寸法例として、（ａ）に示すブランク材の直径を１８０ｍｍ、板厚を２．３ｍｍとする。（ｂ）に示す中間製品では、ハット状部分の内径ｄ₁が１００ｍｍ、高さｈ₁が６３ｍｍで、肩の部分の板厚ｔ₁は１．９ないし２．０ｍｍである。

ところが、追って詳しく説明する第２の工程における増肉によって、（ｃ）に示す最終製品では天井部分の内径ｄ₂が７５ｍｍであり、高さｈ₂は６３ｍｍで変わらないが、肩の部分の板厚ｔ₂は約２．４ｍｍとなるのである。なお、第２の工程前後の半径の差が大きいほど増肉効果も大きいが、ｄ₁、ｄ₂の比である絞り率については限界がある。しかし、本発明に直接関係ないので詳細は省略する。なお、第２の工程におけるスライドのストロークをさらに大きくして、図１（ｄ）に示す形状のものを作ることもできる。

つぎに、本発明の増肉加工を達成するプレス機の構成を図面により説明する。実施例のプレス機は、サーボモータにより駆動される、いわゆるサーボプレスである。縦型で、ダイの取り付けられた上部のスライドが昇降し、ポンチの取り付けられた下部のボルスタは基本的に固定状態である。図２は上部のスライド回りを示す断面図で、１０はスライド、１１は上部ダイプレート、１２は上部ダイプレート１１に取り付けられたアウタダイ、１３はアウタダイ１２の内側に挿入されたインナダイである。さらにその内側には、加工後の製品を排出するノックアウト１４が設けられている。アウタダイ１２、ノックアウト１４は同心円筒状の２重シリンダを介して上部ダイプレート１１に取り付けられており、外側がアウタダイ１２の昇降シリンダ１２１、内側がノックアウト用シリンダ１４１である。これらの中間にあるインナダイ１３はブロックを介して上部ダイプレート１１に直接固定されており、単独の昇降は行わない。図２において、中心線から左側は昇降シリンダ１２１が下降した状態、右側は上昇した状態を示す。

図３は下部のボルスタ回りを示す断面図で、２０はボルスタ、２１は下部ダイプレート、２２はしわ押え板、２３はアウタポンチ、２４はその内側、中央にあるセンタポンチ、２２１はロッドを介してしわ押え板２２に連結されたダイクッション用のウエアプレート、２３１はアウタポンチ２３の昇降シリンダ、２３２はアウタポンチ２３を下方に付勢するスプリングである。

センタポンチ２４は下部ダイプレート２１に直接固定されているから、昇降動作は行わない。ウエアプレート２２１は図示しないダイクッションに載置されている。ダイクッションは圧力空気の封入された空気ばねであり、したがってしわ押え板２２は上方から押されれば沈み、解放されれば浮上する。しわ押え力はダイクッションのばね力により変化し、ばね力が強すぎると製品は破断し、逆に弱すぎると外フランジにしわが発生する。図３においても、中心線から左側は昇降シリンダ２３１およびしわ押え板２２が上昇した状態、右側は下降した状態を示す。

続いてこのプレス機による加工方法を図面により説明する。図４はさきに図１において示した第１の工程を行っている状態を示す説明図である。上部の昇降シリンダ１２１は下降しており、アウタダイ１２は突出し、下方のしわ押え板２２はダイクッションの空気ばね力を発生させながら下降している。下方の昇降シリンダ２３１、すなわちアウタポンチ２３は上昇状態である。この状態でスライド１０が下降すると、材料Ｗ（ワーク）の天井部分がノックアウト１４とセンタポンチ２４で挟まれたままアウタダイ１２が下降し、ストローク半ばで図１（ｂ）に示したハット状の中間製品が成形される。このストローク位置では上方のインナダイ１３は材料Ｗには接触していない。なお、ここまでの加工は、従来一般のプレス成形と何ら変わりはない。

ここで上部の昇降シリンダ１２１の圧力の封じ込めを開放し、下部の昇降シリンダ２３１を下降に変換してスライド１０をさらに下降させると、上部ダイプレート１１がさらに下降して第２の工程である図５の状態となる。すなわちインナダイ１３がさらに下降し、これに同調して下側のアウタポンチ２３も下降して、インナダイ１３は材料Ｗ（中間製品）を介して下部のアウタポンチ２３の内側に設けたセンタポンチ２４にかぶせるように押し下げられ、材料Ｗのハット状の側面上半の部分をより細い径に加工するのである。これはこれらインナダイ１３とアウタポンチ２３とがプレス機の中心軸と同芯で対応する直径であるとともに、インナダイ１３の下縁部が下端に向けて開いたテーパ形状であり、アウタポンチ２３の上縁部がインナダイ１３の下縁部に対応して上端に向けてすぼまるテーパ形状であることによる縮径加工である。製品はノックアウト１４によりダイセットから外し、取り出される。

本発明ではこのように、前記の「据え込み」とは異なり、ハット状の側壁部分を中心に向けて、より小さい径に加工するところに特徴がある。径が小さくなればそれだけ周長も短くなるので、体積一定として、当然肉は厚くなる。この加工は上部のスライドの下降力、すなわちプレス機本来の加圧力を利用し、インナダイ１３下縁部のテーパによって行うものであるから、テーパの角度によって効果は異なるが、あまり角度が少なく平面に近い状態であればこの効果は少ないし、またあまり角度が大きいと下降に要するストロークが大きくなるから、４５度から６０度の範囲が望ましい。

本発明ではこのように１回の圧下サイクルの中で２工程の異なる加工を行うので、１台のプレス機で、能率よく増肉加工を達成できる。また、このようなスライドの昇降動作をストローク中間で変化させるプレス成形は、駆動モータの回転、停止、速度制御等をプログラムにより自由に設定できるサーボモータ駆動のいわゆるサーボプレスが好適である。

図６は実施例のプレス機の空圧および油圧配管系統図で、３０は空圧源、３１〜３３はエア電磁弁、３４〜３６は空圧／油圧の圧力コンバータ、３７〜３９は油圧電磁弁、１２１は前記のアウタダイ用の昇降シリンダ、１４１はノックアウト用シリンダ、２２２は前記したダイクッション、２３１は下側のアウタポンチ用昇降シリンダである。この回路例では空圧からコンバータを介して変換して油圧源としているが、この他アキュムレータを使用したり、油圧部分に専用の油圧ポンプを使用してもよい。

本発明実施例の増肉加工を説明する製品の断面図である。本発明実施例におけるプレス機上部スライド回りの断面図である。本発明実施例におけるプレス機下部ボルスタ回りの断面図である。本発明実施例における第１の工程を説明する説明図である。本発明実施例における第２の工程を説明する説明図である。本発明実施例におけるプレス機の配管系統図である。本発明に係わるプレス加工の説明図である。従来の技術における上パンチの部分断面図である。従来の技術における据え込み加工の説明図である。

符号の説明

１０…スライド、１１…上部ダイプレート、１２…アウタダイ、１３…インナダイ、１４…ノックアウト、２０…ボルスタ、２１…下部ダイプレート、２２…しわ押え板、２３…アウタポンチ、２４…センタポンチ、３０…空圧源、３１〜３３…エア電磁弁、３４〜３６…圧力コンバータ、３７〜３９…油圧電磁弁、８１…上ダイ、８２…上パンチ、９１…下ダイ、９２…下パンチ、１２１，２３１…昇降シリンダ、１４１…ノックアウト用シリンダ、２２１…ウエアプレート、２２２…ダイクッション、２３２…スプリング、Ｗ…材料（ワーク）。

Claims

上部ダイプレートに取り付けられたアウタダイとそのアウタダイに上下方向で対向しているしわ押え板とによって周辺部が挟み付けられかつ前記アウタダイの内周側で前記アウタダイと同一軸線上に配置されたノックアウトとそのノックアウトに上下方向で対向しているセンタポンチとによって中央部が挟み付けられた平板状のブランク材を、前記上部ダイプレートおよび前記ノックアウトを保持しているスライドを下降させて、上部ダイプレートに取り付けられたアウタダイとボルスタに取り付けられたアウタポンチにより上に凸のハット状中間製品に加工する第１の工程と、前記アウタダイとしわ押え板および前記ノックアウトと前記センタポンチとによって前記ブランク材を拘束したまま前記スライドをさらに下降させて、前記アウタダイの内側に設けたインナダイをこの中間製品を介して下部のアウタポンチの内側に設けたセンタポンチにかぶせるように押し下げながら前記中間製品の側面上半の部分を内側に向けて押し付け、ハット状の側面上半の部分を増肉したより細い径のものに加工する第２の工程とからなることを特徴とする縦型プレス機による増肉プレス加工方法。