JP5365032B2 - 複合型プレス加工装置および複合プレス加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、パネル状のワークに対するエンボス部の成形とピアス穴加工とを一工程にて行うようにした複合型プレス加工装置および複合プレス加工方法に関するものである。

パネル状のワークに対するエンボス部の成形とそのエンボス部相当部でのピアス穴加工とを一工程にて行うようにした複合型プレス加工装置が特許文献１等で知られている。

この特許文献１に記載の技術では、エンボス部を所定形状に成形した後に、これより遅れてエンボス部にピアス穴加工を施すようになっている。
実開昭５９−１６５７２５号公報

特許文献１に代表されるような従来の技術では、エンボス部を成形した後にピアス穴加工を施すことを前提としている故に、ピアス穴加工部位の周縁部の「まくれ」や「ばり」の発生を防止する上でパッドやストリッパー等のいわゆるワーク押さえ機構が必須で、しかも型構造全体として２段階動作をさせる必要があり、型構造が複雑で且つ大型化することとなって好ましくない。特に曲げ加工等の他の加工に付帯してエンボス部の成形とピアス穴加工を一工程で行おうとすると、従来の構造では大型化し過ぎて採用することができない。

本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、エンボス部の成形とピアス穴加工とを一工程で行うことを前提としつつも、パッドやストリッパー等のいわゆるワーク押さえ機構を採用することなく、しかも２段階動作をさせることなしに、きわめて簡単な構造で所期の目的を達成できるようにした複合型プレス加工装置および複合プレス加工方法を提供しようとするものである。

本発明の複合型プレス加工装置では、ピアス穴の要求加工精度によっては必ずしもピアス穴加工に先行してエンボス部の成形を行う必要がない点を考慮し、実質的に上型に設けたピアスポンチと下型に設けたダイ穴とのせん断作用によりピアス穴加工を先行して行い、そのピアス穴加工よりも遅れて双方の型のエンボス成形面同士がピアス穴の周囲を加圧拘束することでエンボス部を成形するようにしたものである。

すなわち、本発明では、上記下型には上型側に向かって凸形状のエンボス成形面が形成されているとともに、その凸形状のエンボス成形面の中央部にダイ穴が形成されている一方、上記上型には上記凸形状のエンボス成形面に対応する凹状のエンボス成形面が形成されているとともに、その凹状のエンボス成形面の中央部から下型側に向かってピアスポンチが突出していて、上下型同士の接近動作に基づいて、上型側の凹状のエンボス成形面が下型上のワークに接触する前に、ピアスポンチとダイ穴とのせん断作用により上記エンボス部の頂部平坦面相当部にピアス穴加工を先行して施すとともに、上記下型側の凸状のエンボス成形面によりワークのうちピアス穴の周囲の上記頂部平坦面相当部を上型側の凹状のエンボス成形面に向けて押し込み、上記ピアス穴加工よりも遅れて、上下型のエンボス成形面同士がピアス穴の周囲の上記頂部平坦面相当部を加圧拘束することで、上型側に向かって凸形状となるエンボス部を成形するようにしたものである。

本発明によれば、従来は必須とされたパッドやストリッパー等のいわゆるワーク押さえ機構やそのための２段階動作を廃止できるため、型構造の大幅な簡素化と小型化が図れるとともに、設備費を低減できる。また、上記のような型構造の簡素化と小型化によって型設計自由度を大きく確保できるとともに、エンボス部やピアス穴の加工位置の制約も大幅に緩和される。

図１〜３は本発明のより具体的な第１の実施の形態を示す図で、特に図２，３は、図１に示すようなワークとしての例えば鋼板製のパネルＷに対するエンボス部Ｅの成形と当該エンボス部Ｅでのピアス穴Ｐの加工とを一工程にて行う複合型プレス加工装置の要部を示している。

この複合型プレス加工装置は、先に述べたように、パネルＷに上方に向かって突出した円形状のエンボス部Ｅを形成するとともに、そのエンボス部Ｅの頂部平坦面Ｑの中央部に当該頂部平坦面Ｑよりの小径のピアス穴Ｐを同心状に形成するためのもので、下型１とこの下型１に対して昇降可能な上型２とを備えている。

下型１にはインサートブロックとしてダイ穴３ａを有する円筒状のボタンダイ３を埋設してある。このボタンダイ３は下型１に形成したブロック収容凹部４に着脱可能に嵌合保持させてあるとともに、そのボタンダイ３の上面部はエンボス成形面３ｂとして機能するものであるために、周縁部のテーパ部を含むエンボス成形面３ｂは下型１の一般面（上面）１ａよりも凸状に所定量だけ突出している。そして、下型１からのエンボス成形面３ｂの突出量を調整可能なようにブロック収容凹部４の底面とボタンダイ３の間には薄板状の複数枚のスペーサ（シムプレート）５を挿入してある。

他方、上型２には穴あけ工具としてピアスポンチ６を埋設してあるとともに、その上型２のうちボタンダイ３と対向する部分を同じく円筒状のインサートブロック７として分割してある。このインサートブロック７はボタンダイ３と同様に上型２に形成したブロック収容凹部８に着脱可能に嵌合保持させてあるとともに、そのインサートブロック７の下面部はエンボス成形面７ａとして機能するものであることから、エンボス成形面７ａは上型２の一般面（下面）２ａよりも上方側に凹状に所定量だけ窪ませてある。そして、上型２側のエンボス成形面７ａの窪み量を調整可能なようにブロック収容凹部８の底面とインサートブロック７の間には薄板状の複数枚のスペーサ（シムプレート）９を挿入してあるとともに、ピアスポンチ６の下端はインサートブロック７側のエンボス成形面７ａよりも下型１側に所定量だけ突出している。

このピアスポンチ６の突出量は、後述するように、上型２が下降した後であって且つインサートブロック７側のエンボス成形面７ａがパネルＷに接触していない段階で、ピアスポンチ６とダイ穴３ａとの噛み合いに基づくピアス穴Ｐの打ち抜き加工が完了するような関係を満たし得るものであれば良い。

このように構成された複合型プレス加工装置によれば、図２の（Ａ）に示すように、下型１上にパネルＷを位置決め支持させた上で上型２を下降させると、同図（Ｂ）に示すように、上型２がパネルＷに接触するのと相前後してピアスポンチ６がパネルＷに食い込み始める。

そして、同図（Ｃ）に示すように、上型２が下死点に達していない段階でピアスポンチ６とダイ穴３ａとの噛み合いに基づくせん断作用をもってピアス穴Ｐの打ち抜き加工が完了する。この段階では、上型２側のインサートブロック７のエンボス成形面７ａはパネルＷに接触していないものの、上型２そのものの一般面２ａは既にパネルＷに接触しているので、パネルＷはボタンダイ３に倣わせるように曲げ加工が施されて上方側（上型２側）に向かって凸形状となるエンボス部Ｅが成形され始める。

やがて図３の（Ａ）に示すように上型２が下死点に達すると、上型２そのものの一般面２ａのみならずインサートブロック７のエンボス成形面７ａまでもがパネルＷに当接し、下型１と上型２同士、およびボタンダイ３とインサートブロック７同士はそれぞれにパネルＷを挟圧し、実質的にボタンダイ３側の凸状のエンボス成形面３ｂとインサートブロック７側の凹状のエンボス成形面７ａとの噛み合いによって上方に向かって凸形状のエンボス部Ｅが成形される。

このエンボス部Ｅの成形の際には、パネルＷが引き伸ばされてエンボス部Ｅからその外周側へのパネル材料の塑性流動を伴うことから、この塑性流動に伴いエンボス部Ｅの成形完了に先行して形成されたピアス穴Ｐの穴径がわずかながら拡大化する。このピアス穴Ｐの穴径の拡大化のために、図３の（Ａ）に示すようにピアス穴Ｐとピアスポンチ６との間に微小な隙間Ｇが形成される。

エンボス部Ｅの成形完了後、同図（Ｂ）に示すように、下死点に達した上型２はピアスポンチ６およびインサートブロック７とともに再び上死点に向かって上昇動作することになるが、先に説明したようにピアス穴Ｐの穴径の拡大化のためにピアス穴Ｐとピアスポンチ６との間に微小な隙間Ｇが既に確保されているので、ピアスポンチ６がピアス穴Ｐから抜け出るようにして上型２とともに一体的に上昇動作しても、ピアス穴Ｐの周縁部の「まくれ」や「ばり」が発生することはない。

ここで、エンボス部Ｅの成形に伴うピアス穴Ｐの穴径の拡大量は、成形したピアス穴Ｐそのものの穴径のほか、ピアスポンチ６の食い込み量およびエンボス部Ｅの高さ等に依存しており、特に要求されるピアス穴Ｐの穴径精度によっては、下型１に対するボタンダイ３の高さ位置や、上型２に対するインサートブロック７の高さ位置の微調整を定期的に行う必要が生ずることがある。その場合には、それぞれのブロック収容凹部４，８の底部に介装してあるスペーサ５，９の抜き差し、あるいは板厚違いの別のスペーサ５，９との交換によって容易に対応することが可能となる。

このように本実施の形態の複合型プレス加工装置によれば、パッドやストリッパー等のいわゆるワーク押さえ機構を有していないにもかかわらず、ピアス穴Ｐの周縁部の「まくれ」や「ばり」の発生を未然に防止でき、結果としてエンボス部Ｅの成形とピアス穴Ｐの加工を一工程で行うものでありながら、二次的不具合の発生を防止しつつ型構造の簡素化と小型化を達成できることになる。

図４は本発明の第２の実施の形態として図１に示したエンボス部Ｅの変形例を示している。

この第２の実施の形態では、ピアス穴Ｐが形成されるエンボス部Ｅの周囲にパネルの一般面よりも一段低い円環状の溝部Ｂを形成するようにしたものであり、この場合にも図２，３と同じ工法で成形を行うことができる。

図５以下の図面は本発明に係る複合型プレス加工装置の第３の実施の形態を示す図である。なお、図６，７の（Ａ）〜（Ｃ）はいずれも図５のＤ−Ｄ線に沿う断面図を示している。

この第３の実施の形態では、図５に示すようにパネルＷ１の端部に縦壁部Ｍを介してフランジ部Ｆを有段状に曲折成形する際に、同じ工程内においてそのフランジ部Ｆに略矩形状のエンボス部Ｅ１を成形するとともに、エンボス部Ｅ１へのピアス穴Ｐの加工とを行う場合の例を示している。なお、エンボス部Ｅ１は、縦壁部Ｍのうちフランジ部Ｆに近い部分からそのフランジ部Ｆにまたがる位置に成形するようになっていて、エンボス部Ｅ１は傾斜面Ｑをもって縦壁部Ｍ側に連続している。

より具体的にはこの第３の実施の形態では、パネルＷ１の一般部に対して段差の大きなフランジ部Ｆの成形に付帯してエンボス部Ｅ１の成形とピアス穴Ｐの加工とを行うものであるため、図６の（Ａ）に示すように、下型としてのポンチ１１とこのポンチ１１に対して昇降可能なセクショナルダイ１２のほか、このセクショナルダイ１２と相対移動可能なパッド１３を備えていて、セクショナルダイ１２とパッド１３とで上型１０が構成されている。

ポンチ１１側にはダイ穴１４ａを有するボタンダイ１４を埋設してあるとともに、セクショナルダイ１２にはピアスポンチ１５を埋設してある。そして、図５のエンボスＥ１を成形するために、ポンチ１１には当該ポンチ１１の一般面１１ａよりも一段高いエンボス成形面として機能するエンボス成形凸部１１ｂを形成してあるとともに、セクショナルダイ１２のうちエンボス成形凸部１１ｂに対応する位置にはセクショナルダイ１２の一般面１２ａよりも一段窪んだエンボス成形面として機能するエンボス成形凹部１２ｂを形成してある。なお、ピアスポンチ１５の先端はエンボス成形凹部１２ｂの底面からは所定量だけ突出してはいても、セクショナルダイ１２の一般面１２ａからは突出しないように設定されている。

したがって、この第３の実施の形態の複合型プレス加工装置によれば、図６の（Ａ）に示すように、ポンチ１１上にパネルＷ１を位置決めした上で上型１０を下降させると、最初にパッド１３がパネルＷ１に当接してそのパネルＷ１を加圧拘束するようになる。

パッド１３がパネルＷ１を加圧拘束すると、以降は同図（Ｂ）に示すようにセクショナルダイ１２が単独で下降することから、パネルＷ１の端部がセクショナルダイ１２に巻き付いて、縦壁部Ｍとともにフランジ部Ｆが徐々に成形され始める。この段階では、エンボス部Ｅ１が成形されることもなければ、ピアスポンチ１５の先端がパネルＷ１に接触することもない。

なおも、セクショナルダイ１２が下降すると、同図（Ｃ）に示すようにエンボス成形凸部１１ｂとエンボス成形凹部１２ｂが噛み合う前に縦壁部Ｍの成形がほぼ完了する。これは、同図から明らかなように、セクショナルダイ１２のうちエンボス部Ｅ１の成形を司る部分よりもフランジ部Ｆの一般部の成形を司る部分の方が下方に突出しているためである。

図６の（Ｃ）の状態よりもさらに成形が進行した状態を図７の（Ａ）に示し、その図７の（Ａ）の拡大図を図８に示す。同図では図５の傾斜面Ｑに相当する部分での材料流入が不足気味となることで図５の稜線Ｒに相当する部分（図８に符号Ｓで示す部分）以外の傾斜面Ｑの成形が進行するとともに、ピアスポンチ１５がパネルＷ１に接触して食い込み始めることになる。そして、図７の（Ａ）および図８の状態からセクショナルダイ１２が下死点に向かう過程において、ピアスポンチ１５とダイ穴１４ａとの噛み合いに基づくせん断作用によりピアス穴Ｐが打ち抜き加工されるとともに、それより遅れて上方に向けて突出したエンボス部Ｅ１が成形されることになる。

図７の（Ｂ）はセクショナルダイ１２が下死点に達した状態を示し、その図７の（Ｂ）の拡大図を図９に示す。図８の状態から図９の状態に至る過程において、先に述べたようにピアス穴Ｐの加工が先行して行われ、それよりも遅れて図５の稜線Ｒを含むエンボス部Ｅ１が成形され、縦壁部Ｍに連続するフランジ部Ｆが正規形状に成形される。このエンボス部Ｅ１の成形の際にパネルＷ１が引き伸ばされてエンボス部Ｅ１からその外周側へのパネル材料の塑性流動を伴うことから（塑性流動の方向を図９に矢印ｍで示す）、この塑性流動に伴いエンボス部Ｅ１の成形完了に先行して形成されたピアス穴Ｐの穴径がわずかながら拡大化する。このピアス穴Ｐの穴径の拡大化のためにピアス穴Ｐとピアスポンチ１５との間に微小な隙間Ｇが形成される。

エンボス部Ｅ１の成形完了後、図７の（Ｃ）に示すように下死点に達したセクショナルダイ１２はピアスポンチ１５とともに再び上死点に向かって上昇動作することになるが、先に説明したようにピアス穴Ｐの穴径の拡大化のためにピアス穴Ｐとピアスポンチ１５との間に微小な隙間Ｇが既に確保されているので、ピアスポンチ１５がピアス穴Ｐから抜け出るようにしてセクショナルダイ１２とともに一体的に上昇動作しても、ピアス穴Ｐの周縁部の「まくれ」や「ばり」が発生することはない。

このように第３の実施の形態の複合型プレス加工装置によれば、フランジ部Ｆの成形に付帯するピアス穴Ｐの加工とエンボス部Ｅ１の成形に関しては、パッドやストリッパー等のいわゆるワーク押さえ機構を有していないにもかかわらず、ピアス穴Ｐの周縁部の「まくれ」や「ばり」の発生を未然に防止でき、結果としてフランジ部Ｆの成形に付帯してエンボス部Ｅ１の成形とピアス穴Ｐの加工を一工程で行うものでありながら、二次的不具合の発生を防止しつつ型構造の簡素化と小型化を達成できることになる。

エンボス部とピアス穴とが形成されたパネル（ワーク）の一例を示す要部の半断面斜視図。 図１のエンボス部とピアス穴の加工を司る複合型プレス加工装置の要部の工程説明図で、（Ａ）は上型がパネルに接触する前の状態を示す断面説明図、同図（Ｂ）は上型がパネルに接触してピアス穴の加工が開始された状態を示す断面説明図、同図（Ｃ）はピアス穴の加工が終了した状態を示す断面説明図。 図２の（Ｃ）に続く複合型プレス加工装置の工程説明図で、（Ａ）は上型が下死点に達してエンボス部の成形が完了した状態を示す断面説明図、同図（Ｂ）は成形を終えた上型が下死点から上昇し始めた時の状態を示す断面説明図。 本発明の第２の実施の形態として図１のエンボス部の変形例を示す要部の半断面斜視図。 本発明の第３の実施の形態としてエンボス部とピアス穴とが形成されたパネル（ワーク）の別の例を示す要部斜視図。 図５のフランジ部でのエンボス部とピアス穴の加工を司る複合型プレス加工装置の要部の工程説明図で、（Ａ）はセクショナルダイがパネルに接触する前の状態を示す断面説明図、同図（Ｂ）はセクショナルダイがパネルに接触してフランジ部の成形が開始された状態を示す断面説明図、同図（Ｃ）はピアス穴の加工が開始される直前の状態を示す断面説明図。 図６の（Ｃ）に続く複合型プレス加工装置の工程説明図で、（Ａ）はピアス穴の加工が開始された状態を示す断面説明図、同図（Ｂ）はセクショナルダイが下死点に達してピアス穴とエンボス部の加工が完了した状態を示す断面説明図、同図（Ｃ）は成形を終えたセクショナルダイが下死点から上昇し始めた時の状態を示す断面説明図。 図７の（Ａ）の拡大説明図。 図７の（Ｂ）の拡大説明図。

符号の説明

１…下型
２…上型
３…インサートブロックとしてのボタンダイ
３ａ…ダイ穴
３ｂ…エンボス成形面
４…ブロック収容凹部
５…スペーサ
６…ピアスポンチ
７…インサートブロック
７ａ…エンボス成形面
８…ブロック収容凹部
９…スペーサ
１０…上型
１１…下型としてのポンチ
１１ｂ…エンボス成形面としてのエンボス成形凸部
１２…セクショナルダイ
１２ｂ…エンボス成形面としてのエンボス成形凹部
１３…パッド
１４…ボタンダイ
１４ａ…ダイ穴
１５…ピアスポンチ
Ｅ，Ｅ１…エンボス部
Ｆ…フランジ部
Ｇ…隙間
Ｍ…縦壁部
Ｐ…ピアス穴
Ｑ…傾斜面
Ｗ，Ｗ１…ワークとしてのパネル

Claims (7)

1. ダイ穴を有する下型とピアスポンチを有する上型との協働によりパネル状のワークを加圧拘束して、頂部平坦面を有するエンボス部の成形とそのエンボス部の頂部平坦面に対して当該頂部平坦面よりも小径のピアス穴の加工とを一工程にて行うようにした複合型プレス加工装置であって、
   上記下型には上型側に向かって凸形状のエンボス成形面が形成されているとともに、その凸形状のエンボス成形面の中央部にダイ穴が形成されている一方、
   上記上型には上記凸形状のエンボス成形面に対応する凹状のエンボス成形面が形成されているとともに、その凹状のエンボス成形面の中央部から下型側に向かってピアスポンチが突出していて、
   上下型同士の接近動作に基づいて、上型側の凹状のエンボス成形面が下型上のワークに接触する前に、ピアスポンチとダイ穴とのせん断作用により上記エンボス部の頂部平坦面相当部にピアス穴加工を先行して施すとともに、上記下型側の凸状のエンボス成形面によりワークのうちピアス穴の周囲の上記頂部平坦面相当部を上型側の凹状のエンボス成形面に向けて押し込み、
   上記ピアス穴加工よりも遅れて、上下型のエンボス成形面同士がピアス穴の周囲の上記頂部平坦面相当部を加圧拘束することで、上型側に向かって凸形状となるエンボス部を成形するようになっていることを特徴とする複合型プレス加工装置。
2. 少なくとも一方の型のうちエンボス成形面を含む一部がインサートブロックとして分割されていて、そのインサートブロックの高さ位置が調整可能となっていることを特徴とする請求項１に記載の複合型プレス加工装置。
3. インサートブロックは一方の型に形成されたブロック収容凹部に収容配置されていて、ブロック収容凹部の底面とインサートブロックとの間にスペーサを介装することでインサートブロックの高さ位置が調整可能となっていることを特徴とする請求項２に記載の複合型プレス加工装置。
4. 下型および上型のうちエンボス成形面を含む一部がインサートブロックとして分割されているとともに、それらのインサートブロックはそれぞれの型に形成されたブロック収容凹部に収容配置されていて、各ブロック収容凹部の底面とインサートブロックとの間にスペーサを介装することで各インサートブロックの高さ位置が調整可能となっていることを特徴とする請求項３に記載の複合型プレス加工装置。
5. パネル状のワークの端部を有段状に折り曲げてそのワークの端部に縦壁部を介してフランジ部を曲折成形する際に、ワークに対するエンボス部の成形とそのエンボス部相当部でのピアス穴加工とを同一工程にて行うようになっていて、
   フランジ部の曲折成形の末期にピアス穴加工を先行して行い、そのピアス穴加工よりも遅れてエンボス部を成形するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の複合型プレス加工装置。
6. エンボス部は、縦壁部のうちフランジ部に近い部分からそのフランジ部にまたがる位置に成形するようになっているとともに、傾斜面をもって縦壁部に連続していることを特徴とする請求項５に記載の複合型プレス加工装置。
7. ダイ穴を有する下型とピアスポンチを有する上型との協働によりパネル状のワークを加圧拘束して、ワークの端部を有段状に折り曲げてそのワークの端部に縦壁部を介してフランジ部を曲折成形する際に、そのフランジ部に対して頂部平坦面を有するエンボス部を成形する工程と、そのエンボス部の頂部平坦面に対して当該頂部平坦面よりも小径のピアス穴の加工を施す工程とを、同一工程にて行うようにした複合プレス加工方法であって、
   上記下型には上型側に向かって凸形状のエンボス成形面が形成されているとともに、その凸形状のエンボス成形面の中央部にダイ穴が形成されている一方、
   上記上型には上記凸形状のエンボス成形面に対応する凹状のエンボス成形面が形成されているとともに、その凹状のエンボス成形面の中央部から下型側に向かってピアスポンチが突出していて、
   上下型同士の接近動作に基づいて、上型側の凹状のエンボス成形面が下型上のワークに接触する前に、ピアスポンチとダイ穴とのせん断作用により上記エンボス部の頂部平坦面相当部にピアス穴加工を先行して施すとともに、上記下型側の凸状のエンボス成形面によりワークのうちピアス穴の周囲の上記頂部平坦面相当部を上型側の凹状のエンボス成形面に向けて押し込み、
   上記ピアス穴加工よりも遅れて、上下型のエンボス成形面同士がピアス穴の周囲の上記頂部平坦面相当部を加圧拘束することで、上型側に向かって凸形状となるエンボス部を成形することを特徴とする複合プレス加工方法。

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