JP5405398B2

JP5405398B2 - 温間成形用金型

Info

Publication number: JP5405398B2
Application number: JP2010155178A
Authority: JP
Inventors: 晴之小西; 武志市川
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2010-07-07
Filing date: 2010-07-07
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2030-07-07
Also published as: JP2012016721A

Description

本発明は、ブランクの少なくとも一部を１００℃以上の温度に加熱してプレス成形する温感成形用金型に関する。

近時、自動車の燃費向上の観点から、車体の軽量化が促進されており、このために、自動車の外板部品であるサイドドア等をアルミニウム又はアルミニウム合金（以下、アルミニウム材という）で製造するアルミニウム材化が進められている。しかし、ドアインナ等の部品をアルミニウム材化しようとしたとき、鋼板に比してアルミニウム材の成形性が劣るため、適切なプレス成形ができないという問題がしばしば生じる。

このため、アルミニウム材ブランクを温間成形により成形することが検討されている。この温間成形方法は、成形中のブランクの一部を加熱することにより軟化させ、塑性変形を生じやすくする成形方法である（特許文献１乃至３）。

図４は、この温間成形方法の一例を示す断面図である。下部基部１００上にパンチ１０１が設置されている。このパンチ１０１には、冷却水の通路１０２、１０３、１０４が形成されており、パイプ１０５から通路１０２内に供給された冷却水がこれらの通路１０２、１０３、１０４を通流して、パイプ１０６から排出される。これにより、パンチ１０１が冷却されるようになっている。

このパンチ１０１を取り囲むようにして、矩形リング状のダイス１１１が、上部基部１１５に固定されている。このダイス１１１は、上部基部１１５の下降により、下降することができる。また、下部基部１００を挿通するようにして、ダイクッションピン１０７が配置されており、このダイクッションピン１０７は、その下部がエアクッション（図示せず）により支持されている。また、このダイクッションピン１０７上には、矩形リング状のブランクホルダ１１０が固定されている。そして、ダイス１１１が下方に移動したときには、ダイス１１１がブランクホルダ１１０を下方に押圧し、ブランクホルダ１１０及びクッションピン１０７は、ダイス１１１と共に、下方に押し下げられる。このとき、ダイクッションピン１０７は下方のエアクッションによる反発力を受けるため、ダイス１１１とブランクホルダ１１０との間には、エアクッションの設定に応じて生じる面圧が作用する。このダイス１１１及びブランクホルダ１１０には、夫々、通電により発熱するヒータ１１３及び１１２が内蔵されている。

このように構成された従来の温間成形用金型においては、ブランクホルダ１１０上に平板状のブランク１２０を載置し、ダイス１１１を下降させてブランクホルダ１１０とダイス１１１との間でブランク１２０を狭持する。ブランク１２０の中央部分は、パンチ１０１の上面が接触している。次いで、ヒータ１１２，１１３により、ブランクホルダ１１０及びダイス１１１を加熱し、その熱量によってブランク１２０の周辺部分を加熱しつつ、パンチ１０１を通路１０２、１０３、１０４内を通流する冷却水により冷却することにより、ブランク１２０の中央部分を冷却する。その後、更にダイス１１１が下降すると、ブランクホルダ１１０及びダイス１１１は、ブランク１２０を挟持したまま、下方へ沈み込み、ブランク１２０の周辺部が、中心部よりも低い位置へ押し下げられることにより、ブランク１２０が絞り成形される。この場合に、ブランク１２０の周辺部分は加熱され、ブランクの中央部分は低温に保持されるので、絞り成形性が高まる。

特開平８−６６７２９号公報特開２００４−２０９４８６号公報特開２００９−２４１１４０号公報

しかしながら、このような温間成形装置においては、プレス成形中のブランクの温度上昇により、ダイスとパンチとの間で材料の熱膨張が生じ、材料がダイス内面と密着してしまうことがある。その結果、プレス成形後の成形品を取り出すことができないことがある。そして、この成形品を無理矢理ダイスから取り出すと、プレス成形品にキズ及び変形が生じてしまい、廃棄せざるを得ない場合がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、温間成形後に、ダイスを分割することにより、成形品を取り出しやすくした温間成形用金型を提供することを目的とする。

本願第１発明に係る温間成形用金型は、ブランクの少なくとも一部の温度を１００℃以上に高めてプレス成形する温間成形用金型において、相対的に上下方向に移動可能な上方基部及び下方基部と、前記上方基部の下面に固定された中央ダイスと、前記上方基部の下面に前記中央ダイスを中心にしてその周囲を取り囲むように複数個配置され夫々前記中央ダイスに向けて接近離隔可能に前記上方基部の下面に対してスライド可能に支持された側方ダイスと、前記各側方ダイスを前記中央ダイスに向けて接近する方向に移動させる複数個のダイス駆動装置と、前記下方基部の上面における前記中央ダイスに整合する位置に配置されたパンチと、前記下方基部を挿通して上下動可能に設置された複数個のクッションピンと、前記クッションピン上に支持され前記中央ダイスに接したときの前記側方ダイスに対して接近移動することにより前記ブランクの周辺部分を前記側方ダイスとの間で挟持するブランクホルダと、被成形体を１００℃以上の温度に加熱する加熱装置と、前記上方基部又は前記下方基部を夫々前記下方基部又は前記上方基部に向けて駆動する基部駆動装置と、を有することを特徴とする。

本願第２発明に係る温間成形用金型は、ブランクの少なくとも一部の温度を１００℃以上に高めてプレス成形する温間成形用金型において、相対的に上下方向に移動可能な上方基部及び下方基部と、前記上方基部の下面に固定された中央ダイスと、前記上方基部の下面に前記中央ダイスを中心にしてその周囲を取り囲むように複数個配置され夫々前記中央ダイスに向けて接近離隔可能に前記上方基部の下面に対してスライド可能に支持された側方ダイスと、前記各側方ダイスの背後に配置された複数個のカム装置と、前記下方基部の上面における前記中央ダイスに整合する位置に配置されたパンチと、
前記下方基部を挿通して上下動可能に設置された複数個のクッションピンと、前記クッションピン上に支持され前記中央ダイスに接したときの前記側方ダイスに対して接近移動することにより前記ブランクの周辺部分を前記側方ダイスとの間で挟持するブランクホルダと、被成形体を１００℃以上の温度に加熱する加熱装置と、前記上方基部又は前記下方基部を夫々前記下方基部又は前記上方基部に向けて駆動する基部駆動装置と、を有し、
前記カム装置は、前記上方基部の下面に固定された第１カムと、前記第１カムと係合して前記第１カムから前記中央ダイスに向かう押圧力を付与される第２カムと、前記第２カムを前記中央ダイスに対して接近離隔する方向に案内するガイド部材と、前記ガイド部材を前記下方基部上で上下動可能に支持する支持部材と、を有することを特徴とする。

この第２の温間成形用金型において、前記支持部材は、前記下方基部上に設置され、前記ガイド部材の下部に連結されたガススプリングを有することが好ましい。

本願第１発明においては、温間成形後に、ダイス駆動装置により側方ダイスが複数個に分割されるので、成形品を取り出すことが容易である。

本願第２発明においては、同様に、温間成形後に、カム装置により側方ダイスが複数個に分割されるので、成形品を取り出すことが容易である。更に、本願第２発明においては、カム機構により側方ダイスを中央ダイスに向けて押圧することにより、中央ダイス及び複数個の側方ダイスにより、成形用のダイスを構成するので、この側方ダイスの移動は、例えば、上方基部を下降させたときに、ダイスが下降する成形工程と連動してなされる。このため、側方ダイスを駆動させる複雑な機構が必要ではなく、金型構造を簡略化できる。

本発明の実施形態に係る温間成形用金型を示す正面図である。同じくその成形後のパンチ下死点におけるブランク形状を示す図である。同じくその平面図である。従来の温間成形用金型を示す正面図である。

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。図１乃至図３は本発明の実施形態に係る温間成形用金型を示す。但し、図１は図３のＩ−Ｉ線の位置での断面図である。下方基部１は固定されており、この下方基部１に対向するようにして、下方基部１の上方に上方基部２が上下動可能に設置されている。この上方基部２は適宜の駆動装置により、上下駆動され、この上方基部２の上下動により、上方基部２と下方基部１とは相対的に上下方向に移動することができる。そして、正角柱状の中央ダイス６ａが上方基部２の下面に固定されており、この中央ダイス６ａの角部に水平断面がＬ型である４個の側方ダイス６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅが配置されている。この側方ダイス６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅにより、中央ダイス６ａがその周囲を取り囲まれている。これらの側方ダイス６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅは、中央ダイス６ａに向けて接近離隔可能に、上方基部２の下面に対してスライド可能に、上方基部２に支持されている。

一方、下方基部１には、その中央ダイス６ａに整合する位置に、成形せんとする成形体の内面形状を有するパンチ３が固定されている。また、ブランクホルダ５ａが下方基部１に設けられた挿通孔２ａ，２ｂを挿通するクッションピン４ａ，４ｂ上に支持されている。このブランクホルダ５ａは、中央にパンチ３が貫通する孔を有する矩形リング状をなし、側方ダイス６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅが中央ダイス６ａに向けて進出し、所定のプレス成形を行う状態に配置されたときに、これらの側方ダイス６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅに整合する位置に、矩形リング状のブランクホルダ５ａが配置されるようになっている。このクッションピン４ａ、４ｂが上下動することにより、クッションピン４ａ、４ｂ上のブランクホルダ５ａは側方ダイス６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅの上下動と連動して上下動し、パンチ３に対して相対的に接近離隔移動する。

各側方ダイス６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅの背後には、夫々、カム装置２０が配置されている。各カム装置２０においては、下方基部１上にガススプリング２２が設けられており、このガススプリング２２上にガイド部材２１が設置されている。ガイド部材２１には中央ダイス６ａに向かう前方側及び後方側に夫々縦壁２１ａ、２１ｂが設けられている。ガイド部材２１には、第２カム２３がガイド部材２１上を中央ダイス６ａに向けて接近離隔移動可能に支持されている。即ち、第２カム２３はガイド部材２１上を水平方向の中央ダイス６ａに向かう方向にスライドすることができる。そして、この第２カム２３にはガイド部材２１の縦壁２１ａを挿通して水平方向に延びる連絡部材２５が固定されており、この連絡部材２５の先端は夫々対応する側方ダイス６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅの背面に設けられた溝（図示せず）内に係合している。この溝は、側方ダイス６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅの隅部の外面に垂直方向に延びるように形成されており、この溝内に連絡部材２５の先端が係合しており、これにより、連絡部材２５と側方ダイス６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅとは相対的に上下動することができるが、連絡部材２５が後方に待避したときには、側方ダイス６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅも溝を介して連絡部材２５に引き寄せられて後方に移動する。また、第２カム２３が中央ダイス６ａに向けてスライド移動したときには、連絡部材２５の先端が側方ダイス６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅの背面を押圧し、側方ダイス６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅを中央ダイス６ａに向けて移動させ、最終的に、側方ダイス６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅを中央ダイス６ａに接触させる。なお、第２カム２３と縦壁２１ａとの間には、圧縮バネ（図示せず）が介装されており、この圧縮バネにより、第２カム２３及び連絡部材２５は、中央ダイス６ａから離隔する方向に付勢されている。

カム装置２０の第１カム２４は、上方基部２の下面に固定されている。この第１カム２４はガイド部材２１の縦壁２１ｂと第２カム２３との間に介在する。そして、第１カム２４及び第２カム２３には鉛直方向に対して同一角度で傾斜する斜面が形成されており、第１カム２４の中心と第２カム２３の中心との上下方向の間隔が短くなると、この斜面同士が重なり、両斜面は相互に摺動する。このとき、第１カム２４は、水平方向の位置が上方基部２により固定されているので、第２カム２３が水平方向に移動する。そして、上方基部２の下降により、カム装置２０の第１カム２４の中心点と第２カム２３の中心点との間の上下距離が最も小さくなり、第１カム２４により第２カム２３が縦壁２１ａに押圧された時点で、その後、更に、上方基部２が下降した場合は、ガススプリング２２が縮みながら、上方基部２の下降運動が行われる。

側方ダイス６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅには、夫々ヒータ３０が内蔵されており、このヒータ３０の通電発熱により、側方ダイス６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅが加熱されるようになっている。そして、側方ダイス６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅを加熱することにより、プレス成形時にこの側方ダイス６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅに接触するブランク４０の周辺部を１００℃以上の温度に加熱する。また、矩形リング形状を有するブランクホルダ５ａにもヒータ（図示せず）が内蔵されており，このヒータの通電発熱によりブランクホルダ５ａが加熱され、プレス成形時にはブランクホルダ５ａと接触するブランク４０の周辺部を１００℃以上の温度に加熱する。一方、パンチ３は、図４に示す従来のパンチ１０１と同様に内部に冷却水の通路（図示せず）が形成されており、この通路を通流する冷却水によりパンチ３が冷却されるようになっている。このパンチ３を冷却することにより、このパンチ３に接触するブランク４０の中央部が低温に保持される。

次に、上述のごとく構成された本実施形態の温間成形装置の動作について説明する。上方基部２が上死点に位置している状態で、第１カム２４の中心と、第２カム２３の中心との間の上下方向の間隔は大きく、側方ダイス６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅは中央ダイス６ａから離隔して位置（待避位置）に位置する。そして、ブランクホルダ５ａ、５ｂ上にブランク４０を載置し、上方基部２を下降させる。そうすると、第１カム２４が下降して第２カム２３に接触し、その斜面同士が摺動して、第１カム２４の中心と第２カム２３の中心との間の上下間距離が減少すると共に、第１カム２４が固定されているので、第２カム２３は第１カム２４の斜面から押圧力を受けて、水平方向に中央ダイス６ａに向けて移動する。これにより、側方ダイス６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅは中央ダイス６ａに向けて移動し、中央ダイス６ａに接触する。この状態で、更に上方基部２が下降して、側方ダイス６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅと中央ダイス６ａが一体となって下降を続けると、ブランク４０の上面にも側方ダイス６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅの下面が接触する。これにより、ブランク４０が側方ダイス６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅとブランクホルダ５ａ、５ｂ等との間で挟持される。

その後、上方基部２の下降により、中央ダイス６ａと側方ダイス６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅとを、ブランクホルダ５ａとの間でブランク４０を挟持したまま、更に下降させると，、パンチ３上に支持されるブランク４０の中央部に対して、側方ダイス６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅとブランクホルダ５ａとの間で挟持されるブランク４０の周辺部が下方に引きおろされ、ブランク４０が、絞り成形される。このとき、ガイド部材２１はガススプリング２２が縮小することにより、側方ダイス６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅと共に、下降する。

このようにして、ブランク４０がプレスにより下死点まで絞り成形された後、上方基部２が上昇する。そうすると、ブランクホルダ５ａも上昇し、側方ダイス６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅは、ブランクホルダ５ａとの間でブランク４０を挟持したまま、中央ダイス６ａと共に上昇する。これにより、パンチ３は成形品の内部から下方に離脱し、成形品とパンチ３とは分離される。この状態では、成形品は、その熱膨張により、側方ダイス６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅの内面に密着しているが、更に、上方基部２が上昇することにより、第２カム２３の中心と、第１カム２４の中心との間の上下方向の間隔が広がり、第２カム２３が第１カム２４により拘束を受けなくなる結果、第２カム２３と縦壁２１ａの間の圧縮バネ（図示せず）によって第２カム２３が中央ダイス６ａから離隔する方向に押し出される。これにより、連絡部材２５と共に側方ダイス６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅも中央ダイス６ａから離隔し、結局、側方ダイス６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅは成形品の外面から離脱する。これにより、成形品は、側方ダイス６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅからも分離され、成形品は、容易にダイス及びパンチから離脱して回収される。従って、成形品にキズがついたり、変形が生じたりすることがない。

本発明は上記実施形態に限らず、種々の変形が可能である。上記実施形態においては、側方ダイス６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅを、カム装置２０により、上方基部２と連動させて中央ダイス６ａに向けて移動させたが、側方ダイス６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅを水平方向、即ち、中央ダイス６ａに向けて接近離隔する方向に駆動する駆動装置を設け、上方基部２の下降とは別個に、独立して、側方ダイス６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅを駆動することとしても良い。

１：下方基部
２：上方基部
３：パンチ
４ａ、４ｂ：クッションピン
５ａ、５ｂ：ブランクホルダ
６ａ：中央ダイス
６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ：側方ダイス
２０：カム装置
２１：ガイド部材
２２：ガススプリング
２３：第２カム
２４：第１カム
２５：連絡部材
４０：ブランク

Claims

ブランクの少なくとも一部の温度を１００℃以上に高めてプレス成形する温間成形用金型において、相対的に上下方向に移動可能な上方基部及び下方基部と、前記上方基部の下面に固定された中央ダイスと、前記上方基部の下面に前記中央ダイスを中心にしてその周囲を取り囲むように複数個配置され夫々前記中央ダイスに向けて接近離隔可能に前記上方基部の下面に対してスライド可能に支持された側方ダイスと、前記各側方ダイスを前記中央ダイスに向けて接近する方向に移動させる複数個のダイス駆動装置と、前記下方基部の上面における前記中央ダイスに整合する位置に配置されたパンチと、前記下方基部を挿通して上下動可能に設置された複数個のクッションピンと、前記クッションピン上に支持され前記中央ダイスに接したときの前記側方ダイスに対して接近移動することにより前記ブランクの周辺部分を前記側方ダイスとの間で挟持するブランクホルダと、被成形体を１００℃以上の温度に加熱する加熱装置と、前記上方基部又は前記下方基部を夫々前記下方基部又は前記上方基部に向けて駆動する基部駆動装置と、を有することを特徴とする温間成形用金型。
ブランクの少なくとも一部の温度を１００℃以上に高めてプレス成形する温間成形用金型において、相対的に上下方向に移動可能な上方基部及び下方基部と、前記上方基部の下面に固定された中央ダイスと、前記上方基部の下面に前記中央ダイスを中心にしてその周囲を取り囲むように複数個配置され夫々前記中央ダイスに向けて接近離隔可能に前記上方基部の下面に対してスライド可能に支持された側方ダイスと、前記各側方ダイスの背後に配置された複数個のカム装置と、前記下方基部の上面における前記中央ダイスに整合する位置に配置されたパンチと、
前記下方基部を挿通して上下動可能に設置された複数個のクッションピンと、前記クッションピン上に支持され前記中央ダイスに接したときの前記側方ダイスに対して接近移動することにより前記ブランクの周辺部分を前記側方ダイスとの間で挟持するブランクホルダと、被成形体を１００℃以上の温度に加熱する加熱装置と、前記上方基部又は前記下方基部を夫々前記下方基部又は前記上方基部に向けて駆動する基部駆動装置と、を有し、
前記カム装置は、前記上方基部の下面に固定された第１カムと、前記第１カムと係合して前記第１カムから前記中央ダイスに向かう押圧力を付与される第２カムと、前記第２カムを前記中央ダイスに対して接近離隔する方向に案内するガイド部材と、前記ガイド部材を前記下方基部上で上下動可能に支持する支持部材と、を有することを特徴とする温間成形用金型。
前記支持部材は、前記下方基部上に設置され、前記ガイド部材の下部に連結されたガススプリングを有することを特徴とする請求項２に記載の温間成形用金型。