JP5941369B2 - Hydraulic molding method and hydraulic molding apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、薄鋼板など板状のブランクを絞り成形する過程で液圧を利用することにより自動車や家電等のパネル部品を高品質に成形することが可能な液圧成形方法および液圧成形装置に関する。 The present invention relates to a hydraulic forming method and a hydraulic forming apparatus capable of forming panel parts such as automobiles and home appliances with high quality by using liquid pressure in the process of drawing a plate-like blank such as a thin steel plate. About.
最近、特に自動車産業では、環境問題に起因する車体の軽量化の強い要請を受けて、パネル部品に用いる材料の薄肉化と高強度化が進められている。このパネル部品の加工は、低コストのプレス成形によることが多いが、薄肉化や高強度化された材料を用いるプレス成形では、材料(ブランク)に割れやしわが発生しやすいという問題があった。 Recently, especially in the automobile industry, in response to a strong demand for weight reduction of the vehicle body due to environmental problems, materials used for panel parts have been reduced in thickness and strength. Processing of this panel part is often performed by low-cost press molding, but there is a problem that cracks and wrinkles are likely to occur in the material (blank) in press molding using a thinned or high-strength material. .
そこで、従来、そのような材料の割れやしわの発生を抑えることが可能な絞り成形法として、液圧を利用した対向液圧成形法が知られている。 Therefore, conventionally, a counter hydraulic forming method using hydraulic pressure is known as a drawing forming method capable of suppressing the occurrence of cracks and wrinkles of such a material.
この種の対向液圧成形法は、例えば特許文献1に記載されており、一例を図12に示すように、上面に開口し、液体が充填される液槽1aを有するダイ(下型)1と、油圧シリンダ2により上下移動するパンチ(上型)3の位置に応じて液槽1a内に充填された液体の圧力を調整する液圧調整機構4を備え、アクチュエータにより上下移動するブランクホルダ5でダイ1との間の板状ブランク6の周縁部6aを押えて型締め保持する一方、このブランクホルダ5に対してパンチ3を下降してブランク6を液槽1aに向け押し込むことにより高液圧を加えてブランク6を、凸面部3aが製品形状のパンチ3に沿って塑性変形させて成形する加工法である。
This type of counter hydraulic forming method is described in, for example,
ところが、従来の対向液圧成形法によれば、ブランクホルダ5によりダイ1との間で周縁部6aを押えてブランク6がズレたりシワを発生したりしないように下死点で型締め保持した上で、ブランクホルダ5に対してパンチ3を下降してブランク6を液槽1aに押し込む必要がある。つまり、高液圧を加えてブランク6がパンチ3の凸面部3aに沿って製品形状に塑性変形する迄の間、ブランク6をブランクホルダ5とダイ1との間で押えた片締め状態を「保持する」必要があり、従って、それだけ型締め状態を保持する時間が余計に必要な分だけ生産性が低下するという課題があった。
However, according to the conventional counter hydraulic forming method, the
更に、従来の対向液圧成形法に使用する液圧成形装置には、液槽1a内に充填された液体の圧力を調整する専用の液圧調整機構4を別途に備え、上型に凸面部3aが製品形状の特製パンチ3を備えた専用の油圧プレス機を用いる必要があり、しかも、下型も高液圧を付与する専用液槽1aが凹設された特製のダイを用いる必要があり、とても汎用で安価なメカプレスを利用する余地がないために、それだけ設備投資が嵩んで生産コストが著しく高くなるという課題があった。
Furthermore, the hydraulic forming apparatus used in the conventional counter hydraulic forming method is additionally provided with a dedicated hydraulic pressure adjusting mechanism 4 for adjusting the pressure of the liquid filled in the
そこで、本発明の目的は、液圧成形方法および液圧成形装置において、成形時にブランクの型締め保持時間を不要にして生産性を向上すると共に、汎用メカプレスを利用して設備投資を低く抑え生産コストを低減することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to improve productivity by eliminating the need for holding the clamping time of the blank at the time of molding in a hydraulic molding method and a hydraulic molding apparatus, and using a general-purpose mechanical press to reduce equipment investment. It is to reduce the cost.
そこで、上述した課題を解決すべく、請求項1に記載の発明は、たとえば以下に示す図示実施の形態のとおり、固定側の第1凹型M1と、凸面部15が該第1凹型M1の凹面部10と対応する凸形状をなし該凹型M1に対して昇降自在の第1凸型M2とで構成する第1絞り金型Mと、凹面部20が製品形状の固定側の第2凹型N1と、該凹型N1に対して昇降自在で下死点まで下降したときに凸面部25が前記第2凹型N1の凹面部20との間に空隙Sが形成される前記第1凸型M2の凸面部15と同じ形状の第2凸型N2とで構成する第2絞り金型Nを用い、前記第1絞り金型Mにおいて、前記第1凹型M1に対して前記第1凸型M2を下死点まで下降して板状のブランクBを加圧し、凹側に液溜め部aが形成される製品形状途中の中間成形品xの段階まで加工する予備成形工程と、前記第2絞り金型Nにおいて、前記中間成形品xを、前記第2凹型N1の凹面部20上に、前記空隙Sを下にして前記液溜め部aを上向きにセットし、該液溜め部aに液体Wを注入してから、前記中間成形品xの周縁部を押えて型締めすると同時に前記第2凹型N1に対し前記第2凸型N2を下死点まで下降し、前記中間成形品xを、前記空隙Sに押し込んで前記第2凸型N2の凸面部25との間に発生する液圧により前記第2凹型N1の凹面部20に沿って加圧し、製品形状の最終成形品Xの段階まで残りを一気に成形する最終成形工程とからなることを特徴とする。
Accordingly, in order to solve the above-described problem, the invention described in
請求項2に記載の発明は、たとえば以下に示す図示実施の形態のとおり、固定側の第1凹型M1と、凸面部15が該第1凹型M1の凹面部10と対応する凸形状をなし該凹型M1に対して昇降自在の第1凸型M2とで構成する第1絞り金型Mと、凹面部20が製品形状の固定側の第2凹型N1と、該凹型N1に対して昇降自在で下死点まで下降したときに凸面部25が前記第2凹型N1の凹面部20との間に空隙Sが形成される前記第1凸型M2の凸面部15と同じ形状の第2凸型N2とで構成する第2絞り金型Nとを備える液圧成形装置であって、前記第1絞り金型Mは、前記第1凹型M1に対して前記第1凸型M2を下死点まで下降して板状のブランクBを加圧し、凹側に液溜め部aが形成される製品形状途中の中間成形品xの段階まで予め加工し、前記第2絞り金型Nは、前記第2凹型N1の凹面部20上に、前記中間成形品xを、前記空隙Sを下にして前記液溜め部aを上向きにセットし、該液溜め部aに液体Wを注入してから、前記中間成形品xの周縁部をブランクホルダ26で押えて型締めすると同時に前記第2凹型N1に対し前記第2凸型N2を下死点まで下降し、前記中間成形品xを、前記空隙Sに押し込んで前記第2凸型N2の凸面部25との間に発生する液圧により前記第2凹型N1の凹面部20に沿って加圧し、製品形状の最終成形品Xの段階まで残りを一気に成形してなることを特徴とする。
According to the second aspect of the present invention, for example, as shown in the embodiment shown below, the first concave mold M1 on the fixed side and the
請求項1に記載の発明によれば、液圧成型装置の第1絞り金型を用い、第1凹型に対し第1凸型を下降してブランクを加圧し、凹側に液溜め部が形成される製品形状途中の中間成形品にまで予め絞り成形してから、この製品形状の途中段階まで予備成形した中間成形品を、第2絞り金型の第2凹型の凹面部上に、下死点位置にある第2凸型の凸面部との間にできる空隙を下に液溜め部を上向きにセットし、液溜め部に液体を注入してから、中間成形品の周縁部を押えて型締めすると同時に第2凸型を下死点まで一気に下降して中間成形品を空隙へ押し込み、そのときに凸面部との間に発生する液圧によって中間成形品を第2凹型の凹面部に沿って加圧し、製品形状の最終成形品の段階まで残りを一気に成形することから、従来の対向液圧成形法のように高液圧を加えてブランクが製品形状に塑性変形する迄の間にわたり、ブランクを押えて型締め保持する必要がなく、従って、それだけ型締め状態を保持する時間が必要ない分だけ加工速度が速くなって生産性を著しく向上することができる。 According to the first aspect of the present invention, the first drawing mold of the hydraulic molding apparatus is used, the first convex mold is lowered with respect to the first concave mold, the blank is pressurized, and the liquid reservoir is formed on the concave side. The intermediate molded product preformed to the intermediate stage of the product shape after being drawn in advance to the intermediate molded product in the middle of the product shape to be die-dead on the concave portion of the second concave mold of the second drawn die Set the liquid reservoir upward with the gap formed between the convex surface of the second convex mold at the point position, inject the liquid into the liquid reservoir, and then press the peripheral edge of the intermediate molded product At the same time as tightening, the second convex mold is lowered to the bottom dead center at once, and the intermediate molded product is pushed into the gap, and the intermediate molded product is moved along the concave surface portion of the second concave mold by the hydraulic pressure generated between the convex portion. Pressure, and the rest is molded all the way to the final shape of the product shape. In this way, it is not necessary to press and hold the blank for clamping until the blank is plastically deformed to the product shape by applying a high hydraulic pressure as shown in FIG. The speed can be increased and the productivity can be significantly improved.
しかも、請求項1に記載の発明によれば、使用する液圧成形装置の第1絞り金型および第2絞り金型は、従来のように液槽内に充填された液体の圧力を調整する専用の液圧調整手段を別途に備える必要がなく、上型に凸面部を製品形状にした特製のパンチを備えた専用の油圧プレス機を使用する必要もなく、しかも、下型も高液圧を付与する専用液槽をもった特製のダイである必要もなく、上型も下型もそれぞれ汎用の凹型や凸型のメカプレスを利用して構成することができ、それだけ設備投資を低く抑えて生産コストを著しく低減することができる。 Moreover, according to the first aspect of the present invention, the first and second drawing molds of the hydraulic forming apparatus to be used adjust the pressure of the liquid filled in the liquid tank as in the prior art. There is no need to provide a separate hydraulic pressure adjustment means, there is no need to use a special hydraulic press machine with a special punch with a convex part in the product shape on the upper die, and the lower die also has a high hydraulic pressure. There is no need to use a special die with a dedicated liquid tank that can be used for both upper and lower dies, which can be configured using general-purpose concave and convex mechanical presses, thus reducing capital investment. Production costs can be significantly reduced.
請求項2に記載の発明によれば、液圧成形装置の第1絞り金型および第2絞り金型の共に上型を構成する可動側の第1凹型と第2凸型とが、凹面部が所定製品形状の固定側の第2凹型に対して下死点まで下降したとき凸面部が該第2凹型の凹面部との間に空隙ができる形状をなす同じ凸型の汎用メカプレスにより構成するから、それだけ設備投資が低く抑えられて生産コストを著しく低減することができる。 According to the second aspect of the present invention, the first concave mold and the second convex mold on the movable side, which constitute the upper mold of both the first drawing mold and the second drawing mold of the hydraulic forming apparatus, are concave portions. Is formed by the same convex general-purpose mechanical press in which the convex surface portion forms a space between the concave portion of the second concave mold and the second concave mold on the fixed side of the predetermined product shape. Therefore, the capital investment can be kept low, and the production cost can be significantly reduced.
以下、図面を参照しつつ、本発明を実施するための形態について説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明に係る液圧成形装置の第2絞り金型で中間成形品を最終成形品に成形する状態を示し、図2は液圧成形装置の第1絞り金型の構造を示し、図3は第2絞り金型の構造を示す。本発明において、図示例の液圧成形装置は、薄鋼板のブランクを成形して自動車のパネル部品を得る装置で、特徴とするところは、ブランクをパネル部品の製品形状途中の中間成形品の段階まで成形する予備成形工程で用いる第1絞り金型Mと、製品形状途中の中間成形品を製品形状の最終成形品の段階まで残りを一気に成形する最終成形工程に用いる第2絞り金型Nの2組からなる点である。 FIG. 1 shows a state in which an intermediate molded product is formed into a final molded product with a second drawing die of a hydraulic molding apparatus according to the present invention, FIG. 2 shows a structure of the first drawing die of the hydraulic molding device, FIG. 3 shows the structure of the second drawing die. In the present invention, the hydraulic forming apparatus of the illustrated example is an apparatus for obtaining a panel part of an automobile by forming a blank of a thin steel plate, and is characterized in that the blank is an intermediate formed product stage in the middle of the product shape of the panel part. Of the first drawing mold M used in the preforming process for molding up to the final molding process for molding the remainder of the intermediate molded product in the middle of the product shape up to the final molded product stage of the product shape. It is a point consisting of two sets.
第1絞り金型Mは、図2に示すように、下型の第1凹型(ダイ)M1と、第1凹型M1に対して昇降する上型の第1凸型(パンチ)M2を備える。 As shown in FIG. 2, the first drawing die M includes a lower first concave mold (die) M1 and an upper first convex mold (punch) M2 that moves up and down relative to the first concave mold M1.
第1凹型M1は、上面に板状ブランクを載せて成形する凹面部10を凹設し、その凹面部10を上にしてベース11上に固定している。第1凸型M2は、下面にブランクを押圧して成形する凸面部15を凸設し、昇降駆動装置により鉛直上下方向に昇降する昇降部材12に型本体14を固定して凸面部15を下向きに吊設している。型本体14には、凸面部15の周縁にガイド穴14aを図中上下の昇降方向に凹設し、ガイド穴14aにブランクホルダ16を複数のガススプリング17で下向き突出方向に付勢した状態で摺動可能に配設している。
The first concave mold M1 has a
そこで、第1絞り金型Mにおいて、第1凹型M1の凹面部10と第1凸型M2の凸面部15は、それぞれ凹側に液溜め部aが形成される製品形状途中の中間成形品x(図7参照)の形状に合わせて、互いに対応する凹形状(外形状)と凸形状(内形状)に形成する。
Therefore, in the first drawing mold M, the
第2絞り金型Nは、図3に示すように、下型の第2凹型(ダイ)N1と、第2凹型N1に対して昇降する上型の第2凸型(パンチ)N2を備える。 As shown in FIG. 3, the second drawing mold N includes a lower second concave mold (die) N1 and an upper second convex mold (punch) N2 that moves up and down relative to the second concave mold N1.
第2凹型N1は、上面にブランクを載せて成形する凹面部20を凹設し、その凹面部20を上にしてベース21上に固定している。第2凸型N2は、下面にブランクを押圧して成形する凸面部25を凸設し、昇降駆動装置により鉛直上下方向に昇降する昇降部材22に型本体24を固定して凸面部25を下向きに吊設している。型本体24には、凸面部25の周縁にガイド穴24aを図3中上下の昇降方向に凹設し、ガイド穴24aにブランクホルダ26を複数のガススプリング27で下向き突出方向に付勢した状態で摺動可能に配設している。
The second concave mold N1 has a
そこで、第2絞り金型Nにおいて、第2凹型N1の凹面部20は、深絞り部dを有した製品形状の最終成形品(パネル部品)Xに合わせて(図11参照)、中央にダイス穴20aを有した凹形状に形成している。一方、第2凸型N2は、図2および図3に示すように、凸面部25を、第1絞り金型Mにおける第1凸型M2の凸面部15と同じ凸形状で、第2凹型N1に対して下死点まで下降したときに対向する第2凹型N1の凹面部20との間に空隙Sができる凸形状に形成する。
Therefore, in the second drawing die N, the
さて、上述した構成の本発明に係る液圧成形装置を用いて、例えば薄鋼板のブランクを中央に深絞り部dを有した製品形状に成形してパネル部品(図11参照)を得る液圧成形方法について、以下に説明する。
(1)第1段階:予備成形工程
第1絞り金型Mを用い、図4に示すように、第1凹型M1の上にブランクBを載せてセットしてから、図5に示すように、昇降駆動装置を作動して第1凸型M2を第1凹型M1に対して下降し、ブランクBの周縁部をブランクホルダ16で押えて型締めし、図6に示すように、そのまま第1凹型M1に対し第1凸型M2をガススプリング17の付勢力に抗して下死点まで下降してプランクBを加圧し、凹側に液溜め部aが形成される製品形状途中の中間成形品xの段階まで絞り成形する。
Now, using the hydraulic forming apparatus according to the present invention having the above-described configuration, for example, a blank of a thin steel plate is formed into a product shape having a deep drawing portion d at the center to obtain a panel component (see FIG. 11). The molding method will be described below.
(1) First stage: Preliminary forming process As shown in FIG. 4, after setting the blank B on the first concave mold M1, as shown in FIG. The lifting / lowering drive unit is actuated to lower the first convex mold M2 with respect to the first concave mold M1, press the peripheral edge of the blank B with the
(2)第2段階:最終成形工程
しかる後、図7に示すように、第2絞り金型Nに中間成形品xを搬送し、図8に示すように、第2凹型N1の凹面部20の上に、中間成形品xを、空隙Sを下にして液溜め部aを上向きにセットしてから、図9中に矢示するように、外部からホース等を使って水などの液体Wを液溜め部aに注入する。
(2) Second stage: final molding step Thereafter, as shown in FIG. 7, the intermediate molded product x is conveyed to the second drawing die N, and as shown in FIG. 8, the
次いで、昇降駆動装置を作動し、図10に示すように第2凸型N2の下降を開始し、図1に示すように、中間成形品xの周縁部をブランクホルダ26で押えて型締めすると同時に、第2凸型N2を、第2凹型N1に対しガススプリング27の付勢力に抗して下死点まで一気に下降して中間成形品xを空隙Sに押し込む。すると、そのとき、第2凸型N2は、凸面部25が間に液体Wを挟んで中間成形品xを密閉状態の空隙S内へ押し込むため、凸面部25と中間成形品x間で液体Wの内圧が急上昇し、図11に示すように、この液圧により中間成形品xを第2凹型N1の凹面部20に沿って加圧し、製品形状の最終成形品Xの段階まで残りを一気に絞り成形してパネル部品に加工する。
Next, the lifting drive device is actuated to start the lowering of the second convex mold N2 as shown in FIG. 10, and when the mold is clamped by pressing the peripheral part of the intermediate molded product x with the
以上のように本発明によれば、液圧成型装置の第1絞り金型Mを用い、第1凹型M1に対し第1凸型M2を下降してプランクBを加圧し、凹側に液溜め部aが形成される製品形状途中の中間成形品xの段階まで予め絞り成形してから(予備成形工程)、製品形状の途中まで予備成形した中間成形品xを、第2絞り金型Nの第2凹型N1の凹面部20上に、下死点にある第2凸型N2の凸面部25との間にできる空隙Sを下に液溜め部aを上向きにセットし、液溜め部aに液体Wを注入してから、中間成形品xの周縁部をブランクホルダ26で押えて型締めすると同時に、第2凸型N2を下死点まで一気に下降して中間成形品xを空隙Sに押し込み、そのとき、凸面部25との間に発生する液圧により第2凹型N1の凹面部20に沿って加圧し、製品形状の最終成形品Xの段階まで残りを一気に絞り成形することから(最終成形工程)、従来の対向液圧成形法のように高液圧を加えてブランクが製品形状に塑性変形する迄の間にわたり、ブランクを押えて型締め保持する必要がなく、従って、それだけ型締め状態を保持する時間が必要ない分だけ加工速度が速くなって生産性が著しく向上する。 As described above, according to the present invention, the first drawing mold M of the hydraulic molding apparatus is used, the first convex mold M2 is lowered with respect to the first concave mold M1, the plank B is pressurized, and the liquid is stored on the concave side. After drawing in advance to the stage of the intermediate molded product x in the middle of the product shape in which the part a is formed (preliminary molding process), the intermediate molded product x preformed to the middle of the product shape is transferred to the second drawn mold N. On the concave surface portion 20 of the second concave mold N1, the liquid reservoir a is set upward with the gap S formed between the convex surface portion 25 of the second convex mold N2 at the bottom dead center, and the liquid reservoir a After injecting the liquid W, the peripheral edge of the intermediate molded product x is pressed by the blank holder 26 and clamped, and at the same time, the second convex mold N2 is lowered to the bottom dead center and the intermediate molded product x is pushed into the gap S. At that time, pressure is applied along the concave surface portion 20 of the second concave mold N1 by the hydraulic pressure generated between the convex surface portion 25 and Since the rest of the product shape is drawn to the stage of the final molded product X (final molding process), until the blank is plastically deformed into the product shape by applying high hydraulic pressure as in the conventional counter hydraulic molding method There is no need to press and hold the blank for a short time, and therefore the machining speed is increased by the amount that the time for holding the clamped state is not required, and the productivity is remarkably improved.
B ブランク
M 第1絞り金型
M1 第1凹型
M2 第1凸型
N 第2絞り金型
N1 第2凹型
N2 第2凸型
S 空隙
X 最終成形品
x 中間成形品
a 液溜め部
10・20 凹面部
15・25 凸面部
16・26 ブランクホルダ
B Blank M 1st drawing mold M1 1st concave mold M2 1st convex mold N 2nd drawing mold N1 2nd concave mold N2 2nd convex mold S Cavity X Final molded product x Intermediate molded product a
Claims (2)
前記第1絞り金型において、前記第1凹型に対して前記第1凸型を下死点まで下降して板状のブランクを加圧し、凹側に液溜め部が形成される製品形状途中の中間成形品の段階まで加工する予備成形工程と、
前記第2絞り金型において、前記中間成形品を、前記第2凹型の凹面部上に、前記空隙を下にして前記液溜め部を上向きにセットし、該液溜め部に液体を注入してから、前記中間成形品の周縁部を押えて型締めすると同時に前記第2凹型に対し前記第2凸型を下死点まで下降し、前記中間成形品を、前記空隙に押し込んで前記第2凸型の凸面部との間に発生する液圧により前記第2凹型の凹面部に沿って加圧し、製品形状の最終成形品の段階まで残りを一気に成形する最終成形工程と、
からなることを特徴とする、液圧成形方法。 A first drawing mold comprising a first concave mold on the fixed side, and a convex section having a convex shape corresponding to the concave section of the first concave mold, and a first convex mold that is movable up and down with respect to the concave mold; Is formed between the second concave mold on the fixed side of the product shape and the concave section of the second concave mold when the convex surface portion is lowered to the bottom dead center and can be moved up and down with respect to the concave mold. Using a second aperture mold configured with a convex second convex mold having the same shape as the convex convex portion,
In the first drawing mold, the first convex mold is lowered to the bottom dead center with respect to the first concave mold to press the plate-shaped blank, and the liquid reservoir is formed on the concave side. A preforming process to process to the stage of intermediate molded products;
In the second drawing mold, the intermediate molded product is set on the concave surface portion of the second concave mold, the liquid reservoir portion is set upward with the gap below, and liquid is injected into the liquid reservoir portion. From the above, the peripheral edge of the intermediate molded product is pressed and clamped, and at the same time, the second convex mold is lowered with respect to the second concave mold to the bottom dead center, and the intermediate molded product is pushed into the gap and the second convex A final molding step of pressurizing along the concave surface portion of the second concave mold by a hydraulic pressure generated between the convex surface portion of the mold and molding the remainder at a stroke until the final molded product stage of the product shape;
A hydraulic forming method comprising:
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