JP6256571B1 - プレス加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワーク６のプレス成形とトリミングを同じプレス加工装置で行なうときのトリミング用切刃によるワーク６の損傷を防止する。【解決手段】ワーク６がパンチ側切刃９とダイ側切刃１３によってトリミングされる前のプレス成形中に、ワーク６がパンチ側切刃９及びダイ側切刃１３に接触しないように、ワーク６の姿勢をトリムダイ５側に設けた規制部１４とブランクホルダ７側に設けた規制部１５によって規制する。【選択図】図３

Description

本発明はワークのプレス成形とトリミングを連続的に行なうプレス加工装置に関する。

加熱したワーク（鋼板）を型で急冷しながら成形することで、焼入れされたプレス成形品を得るホットプレスは一般に知られている。このホットプレスで得られる成形品は、焼入れによって硬度が高くなっているため、後工程でトリミングをすることが難しくなる。

これに対して、ワークのホットプレスとトリミングを同じプレス加工装置で行なうことは知られている。例えば、特許文献１には、下型にパンチ２２及びブランクホルダ２４を設け、上型にフォーミングダイ５０及びトリムダイ４０を設けたプレス加工装置が記載されている。このプレス加工装置では、加熱されたワークをパンチ２２とフォーミングダイ５０によって絞り成形した後、トリムダイ４０を下降させてブランクホルダ２４の縁に設けた切刃３６とトリムダイ４０に設けた切刃６０によってトリミングが行なわれる。

特開２０１２−２１８０６７号公報

上述の如き、プレス成形とトリミングを行なうプレス加工装置において、フォーミングダイとトリムダイを一体的に昇降するように設けるケースでは、次の問題がある。このケースでは、プレス成形に続いてトリミングを行なうには、トリムダイの切刃をフォーミングダイの縁よりも下方へ突出させておく必要がある。従って、フォーミングダイをトリムダイと共に下降させると、先にトリムダイの切刃がワークに接触する。そのため、ワークがパンチ及びフォーミングダイによってプレス成形されていくとき、ワークがトリムダイの切刃に接触した状態でずれ動くことにより、ワークに擦り傷ができる。また、トリムダイの切刃も摩耗するため、その寿命が短くなる。

また、上記特許文献１では、ブランクホルダにトリミング用の切刃が設けられているが、その切刃をパンチの肩部から下った段部の側縁部に設け、その側方にブランクホルダを設けるケースでは、次の問題がある。すなわち、ワークの側端部がトリムダイとブランクホルダに挟まれて下降していき、ブランクホルダの高さがワーク側の切刃の高さよりも低くなると、ワークがパンチ側の切刃に接触する。この接触直後にトリムダイの切刃とパンチ側の切刃とによるワークの切断が開始されるのであれば問題はないが、そうではないときは、当該接触時点からワークの切断まで間、ワークのプレス成形が進行することによって、ワークにパンチ側の切刃による擦り傷ができるとともに、パンチ側の切刃も摩耗するため、その寿命が短くなる。

このようなプレス成形中（トリミング前）のワークとトリミング用切刃との接触の問題は、ワークのプレス成形とトリミングを同じプレス加工装置で行なうときは、冷間プレス成形であっても熱間プレス成形（ホットプレス）であっても、同様に出てくる問題である。

そこで、本発明は、ワークのプレス成形とトリミングを同じプレス加工装置で行なうときのトリミング用切刃によるワークの損傷防止を課題とする。

本発明は、上記課題を解決するために、トリミング前にワークが切刃に接触しないようにワークの姿勢を規制するようにした。

ここに開示するプレス加工装置は、ワークをプレス成形するためのパンチ及びフォーミングダイと、
上記パンチの上記ワークを成形する成形面の側縁部に設けられ、上記プレス成形されたワークのトリミングのためのパンチ側切刃と、
上記フォーミングダイと一体的に設けられ、上記フォーミングダイの上記ワークを成形する成形面の側縁よりもプレス方向前方に位置付けられた上記トリミングのためのダイ側切刃を有するトリムダイと、
上記パンチの側方において該パンチに対してプレス方向に相対移動可能に設けられ、上記トリムダイと共に上記ワークの側端部を挟み、上記ワークが上記パンチ側切刃と上記ダイ側切刃によってトリミングされるように、上記パンチに対して相対的に移動するブランクホルダとを備え、
上記トリムダイ及び上記ブランクホルダ各々に、上記ワークが上記トリミング前のプレス成形中に上記パンチ側切刃及び上記ダイ側切刃に接触しないように、該ワークの姿勢を規制する規制部が設けられていることを特徴とする。

ここに、フォーミングダイとトリムダイとが「一体的に設けられ」とは、両ダイが相対的に変位しないことを意味し、両ダイが同体になっているケースの他、両ダイが別体になっていて同じダイホルダに固定されているケースを含む。

当該プレス加工装置によれば、フォーミングダイとトリムダイとが一体となってパンチに向かって相対的に接近することにより、ワークがパンチとフォーミングダイによってプレス成形されていく。このプレス成形の過程でワークの側端部がトリムダイとブランクホルダに挟まれることにより、ワークの皺寄りが抑制される。そして、トリムダイとブランクホルダがワークの側端部を挟んだ状態でパンチに対して相対的に移動することにより、ワークがパンチ側切刃とダイ側切刃によってトリミングされる。そうして、このトリミング前のプレス成形中、ワークがパンチ側切刃及びダイ側切刃に接触しないように、ワークの姿勢がトリムダイ及びブランクホルダ各々に設けられた規制部によって規制される。

よって、ワークがトリミング前にパンチ側切刃及びダイ側切刃と接触して傷付くことが防止され、パンチ側切刃及びダイ側切刃の摩耗も避けられる。

一実施形態では、上記パンチは、該パンチの肩部から下った上記成形面を構成する段部を備え、該段部の側縁部に上記パンチ側切刃が設けられており、
上記トリムダイ側の規制部は、上記ダイ側切刃の側方において該ダイ側切刃よりも上記ブランクホルダの方に突出した上記ワークが当接する当接面を有し、
上記ブランクホルダ側の規制部は、上記トリムダイ側の規制部と互い違いになるように、該トリムダイ側の規制部よりも上記パンチ側にずれた位置において上記トリムダイの方へ突出した上記ワークが当接する当接面を有し、
上記トリムダイ側及び上記ブランクホルダ側の両規制部の上記当接面が互い違いになっていることにより、上記ワークが上記パンチ側切刃と上記ダイ側切刃との間でプレス方向に対して斜めの姿勢になるように当該両規制部に挟まれることを特徴とする。

この実施形態の場合、ワークがパンチとフォーミングダイによってプレス成形されていくと、ワークはパンチの肩部から段部に向かって斜めに下ってその側端部がトリムダイとブランクホルダの間に挟まれた状態になる。ここに、トリムダイに規制部がなければ、ワークはトリムダイに設けられたダイ側切刃に接触してしまう。これに対して、当該実施形態では、ワークに対する当接面がダイ側切刃よりもブランクホルダ側に突き出た規制部がトリムダイに設けられているから、ワークは該規制部に妨げられてダイ側切刃に接触することが避けられる。

一方、トリムダイに上記規制部を設けただけでは、ブランクホルダの位置がパンチ側切刃の位置よりも後退すると、ワークがパンチ側切刃に接触するようになる。これに対して、当該実施形態では、ワークに対する当接面がトリムダイ側に突き出た規制部がブランクホルダに設けられているから、ワークは、トリムダイ側とブランクホルダ側の互い違いになった両規制部に挟まれて、トリムダイとブランクホルダの間からパンチとフォーミングダイの間に向かって斜めに配向した姿勢になる。これにより、ブランクホルダがパンチ側切刃よりも下がっても、ワークがパンチ側切刃に接触することが避けられる。

上記トリムダイ側の規制部は、トリムダイとは別に成形して該トリムダイに固定することもできるが、部品点数削減の観点から好ましい実施形態では、当該規制部はトリムダイと一体になっている。

上記ブランクホルダ側の規制部は、ブランクホルダとは別に成形して該ブランクホルダに固定することもできるが、部品点数削減の観点から好ましい実施形態では、当該規制部はブランクホルダと一体になっている。

上記トリムダイ側及びブランクホルダ側の両規制部は、パンチ側及びダイ側の両切刃の長手方向全長に亘って設けることもできるが、当該長手方向に沿って間欠的に設けるようにしてもよい。

また、上記ワークをプレス成形したとき、パンチ側及びダイ側の両切刃間でワークに該両切刃の長手方向に沿って波打ちを生ずるケースでは、トリムダイ側の規制部は、上記波打ちに伴ってワークがダイ側切刃に向かって凸変形する部位に対応するように配置し、ブランクホルダ側の規制部は、上記波打ちに伴ってワークがパンチ側切刃に向かって凸変形する部位に対応するように配置するようにしてもよい。

一実施形態では、上記プレス加工装置はホットプレス用である。本発明によれば、ワークのプレス成形に続いて、ワークが焼入れ硬化する前にトリミングを行なうことができ、トリミングが容易になる。

本発明によれば、ワークがパンチ側切刃とダイ側切刃によってトリミングされる前のプレス成形中、ワークがパンチ側切刃及びダイ側切刃に接触しないように、ワークの姿勢がトリムダイ側及びブランクホルダ側の両規制部によって規制されるから、パンチ側切刃及びダイ側切刃との接触によるワークの損傷が防止され、パンチ側切刃及びダイ側切刃の損傷も避けられる。

プレス加工装置にワークを投入した状態を示す断面図。 プレス成形に伴うワークの形状の変化を示す平面図。 図４の一部を拡大した断面図。 プレス成形途中段階のプレス加工装置を示す断面図。 プレス成形が進んだ状態のプレス加工装置を示す断面図。 図５の一部を拡大した断面図。 プレス成形がさらに進んだ状態のプレス加工装置を示す断面図。 図７の一部を拡大した断面図。 プレス成形完了状態のプレス加工装置を示す断面図。 図９の一部を拡大した断面図。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１に示すプレス加工装置において、１はプレス成形用型としてのパンチ２を備えた固定の下型、３はプレス成形用型としてのフォーミングダイ４及びトリムダイ５を備えた可動の上型、６はワーク（鋼板）である。下型１にはパンチ２に対して相対的に昇降可能なブランクホルダ７が設けられている。本例のプレス加工装置は、加熱したワーク６をパンチ２及びフォーミングダイ４にて曲げ成形しながら急冷する（ホットプレス）。これにより、焼入れされた高張力鋼製プレス成形品が得られる。

下型１は、パンチホルダ８を備え、パンチホルダ８にパンチ２が固定されている。パンチ２は、ワーク６をプレス成形する成形面２ａが断面ハット形になっていて、パンチ肩部２ｂより下った段部２ｃを備えている。この段部２ｂの側縁部にトリミング用のパンチ側切刃９が設けられている。ブランクホルダ７は、パンチ２の段部２ｃの側方に設けられ、上面が段部２ｃの上面と面一になるように、パンチホルダ８にスプリング１１にて上向きに付勢して支持されている。

上型３は、プレス機械の昇降するスライダ（図示省略）に取り付けられダイホルダ１２を備え、このダイホルダ１２に上記フォーミングダイ４及びトリムダイ５が固定されている。従って、フォーミングダイ４とトリムダイ５は、一体となって昇降する。フォーミングダイ４のワーク６をプレス成形する成形面４ａは、パンチ２の成形面２ａに対応して断面ハット形になっている。トリムダイ５のフォーミングダイ４側の側縁部に、該フォーミングダイ４の成形面４ａの側縁よりもプレス方向前方（下方）に位置付けられたトリミング用のダイ側切刃１３が設けられている。

上記プレス加工装置ではプレス成形品の冷却に水冷が採用されている。図示は省略するが、パンチ２及びフォーミングダイ４各々には冷却水通路が形成され、各々の成形面２ａ，４ａに冷却水の噴出口と冷却水の吸込口が開口している。パンチ２及び／又はフォーミングダイ４の成形面２ａ，４ａとプレス成形品の間に冷却水を供給することで、プレス成形品を急冷して焼き入れする。なお、パンチ２及び／又はフォーミングダイ４に冷却水通路を形成し、冷却水を噴出させることなく、パンチ２及び／又はフォーミングダイ４を介してプレス成形品を間接的に水冷することもできる。

−パンチ側切刃及びダイ側切刃によるワークの損傷防止−
本例のプレス加工装置では、図２（Ａ）に示す平板状のワーク６から図２（Ｃ）に示すハット型断面形状のプレス成形品を得る。パンチ２及びフォーミングダイ４によるワーク６の成形が進むにつれて、ワーク６の両側部が中央側へ引き寄せられる。このプレス成形中に、ワーク６の両側部がパンチ側切刃９又はダイ側切れは１３に接触すると、ワーク６の両側部が中央側へ引き寄せられるときに切刃９，１３を擦って、ワーク６に擦過傷が入ってしまう。

特に、図２（Ｂ）に示すように、プレス成形の途中でワーク６の両側部にパンチ側及びダイ側の切刃９，１３の長手方向に沿って波打ち２６を生ずるケースでは、その波打ち２６によってパンチ側切刃９に向かって凸変形した部分は該切刃９を強く擦り、ダイ側切刃１３に向かって凸変形した部分は該切刃１３を強く擦ることになる。

そこで、上記プレス加工装置では、トリムダイ５の下面及びブランクホルダ７の上面に、ワーク６がトリミング前のプレス成形中にパンチ側切刃９及びダイ側切刃１３に接触しないように、該ワーク６の姿勢を協働で規制する規制部１４，１５が設けられている。

図３に示すように、トリムダイ５側の規制部１４は、ダイ側切刃１３の側方において該ダイ側切刃１３よりもブランクホルダ７の方に突出したワーク当接面（ワーク６が当接する面）１４ａを有する。一方、ブランクホルダ７側の規制部１５は、トリムダイ５側の規制部１４と互い違いになるように、該トリムダイ５側の規制部１４よりもパンチ２側にずれた位置においてトリムダイ５の方へ突出したワーク当接面（ワーク６が当接する面）１５ａを有する。

本実施形態では、トリムダイ５側の規制部１４はトリムダイ５と一体になっている。また、ブランクホルダ７側の規制部１５はブランクホルダ７と一体になっている。

−プレス成形・トリミング・焼入れ−
図４に示すように、上型３が下降すると、ワーク６はパンチ２とフォーミングダイ４に挟まれて上向きの凸になるように変形する。このとき、図３に示すように、ワーク６の側端部は、トリムダイ５側の規制部１４に当接し、ワーク６がダイ側切刃１３に接触することが該規制部１４によって妨げられる。

図５及び図６に示すように、上型３がさらに下降すると、ワーク６の側端部は、トリムダイ５側の規制部１４とブランクホルダ７側の規制部１５に挟まれた状態になる。この両規制部１４，１５は、トリムダイ５側及びブランクホルダ７側から互い違いで相手側へ向かって突き出し、ブランクホルダ７側の規制部１５がパンチ２寄りに位置する。従って、ワーク６の側端部は、上記両規制部１４，１５に挟まれると、トリムダイ５とブランクホルダ７の間からパンチ２とフォーミングダイ４の間に向かって斜めに立ち上がった姿勢になる。これにより、ブランクホルダ７がパンチ２の段部２ｂよりも低くなっても、ワーク６がパンチ側切刃９に接触することが避けられる。

図７及び図８に示すように、上型３がさらに下降すると、パンチ側切刃９とダイ側切刃１３によるワーク６のトリミングが行なわれる。そして、図９及び図１０に示すように、パンチ側切刃９とダイ側切刃１３がすれ違った状態になるまでフォーミングダイ４及びトリムダイ５が下降することにより、ワーク６のプレス成形及びトリミングが完了する。しかる後、フォーミングダイ４及びトリムダイ５が若干上昇し、パンチ２及び／又はフォーミングダイ４の成形面２ａ，４ａとプレス成形品の間に冷却水が供給されることで、プレス成形品の焼き入れがなされる。

以上のように、本実施形態によれば、トリミング前のプレス成形中のワーク６の姿勢がトリムダイ５側及びブランクホルダ７側の規制部１４，１５によって規制されることにより、ワーク６がパンチ側切刃９及びダイ側切刃１３に接触することが避けられる。

トリムダイ５側及びブランクホルダ７側の規制部１４，１５は、パンチ側切刃９及びダイ側切刃１３に沿って連続して設けてもよく、間欠的に設けてもよい。

また、上記実施形態では、ワーク６の姿勢をトリムダイ５側の規制部１４とブランクホルダ７側の規制部１５の協働で規制するようにしたが、トリムダイ５側の規制部１４は、ワーク６が波打ちによってダイ側切刃１３に向かって凸変形する部位に対応するように配置し、ブランクホルダ７側の規制部１５は、ワーク６が波打ちによってパンチ側切刃９に向かって凸変形する部位に対応するように配置してもよい。

本発明は、上記実施形態のホットプレスに限らず、ワークを冷間でプレス成形するケースにも適用することができる。

１ 下型
２ パンチ
２ａ 成形面
２ｂ 肩部
２ｃ 段部
３ 上型
４ フォーミングダイ
４ａ 成形面
５ トリムダイ
６ ワーク
７ ブランクホルダ
８ パンチホルダ
９ パンチ側切刃
１３ ダイ側切刃
１４ トリムダイ側の規制部
１４ａ ワーク当接面
１５ ブランクホルダ側の規制部
１５ａ ワーク当接面
２６ 波打ち

Claims (6)

1. ワークをプレス成形するためのパンチ及びフォーミングダイと、
   上記パンチの上記ワークを成形する成形面の側縁部に設けられ、上記プレス成形されたワークのトリミングのためのパンチ側切刃と、
   上記フォーミングダイと一体的に設けられ、上記フォーミングダイの上記ワークを成形する成形面の側縁よりもプレス方向前方に位置付けられた上記トリミングのためのダイ側切刃を有するトリムダイと、
   上記パンチの側方において該パンチに対してプレス方向に相対移動可能に設けられ、上記トリムダイと共に上記ワークの側端部を挟み、上記ワークが上記パンチ側切刃と上記ダイ側切刃によってトリミングされるように、上記パンチに対して相対的に移動するブランクホルダとを備え、
   上記トリムダイ及び上記ブランクホルダ各々に、上記ワークが上記トリミング前のプレス成形中に上記パンチ側切刃及び上記ダイ側切刃に接触しないように、該ワークの姿勢を規制する規制部が設けられていることを特徴とするプレス加工装置。
2. 請求項１において、
   上記パンチは、該パンチの肩部から下った上記成形面を構成する段部を備え、該段部の側縁部に上記パンチ側切刃が設けられており、
   上記トリムダイ側の規制部は、上記ダイ側切刃の側方において該ダイ側切刃よりも上記ブランクホルダの方に突出した上記ワークが当接する当接面を有し、
   上記ブランクホルダ側の規制部は、上記トリムダイ側の規制部と互い違いになるように、該トリムダイ側の規制部よりも上記パンチ側にずれた位置において上記トリムダイの方へ突出した上記ワークが当接する当接面を有し、
   上記トリムダイ側及び上記ブランクホルダ側の両規制部の上記当接面が互い違いになっていることにより、上記ワークが上記パンチ側切刃と上記ダイ側切刃との間でプレス方向に対して斜めの姿勢になるように当該両規制部に挟まれることを特徴とするプレス加工装置。
3. 請求項１又は請求項２において、
   上記トリムダイ側の規制部は、上記トリムダイと一体になっていることを特徴とするプレス加工装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
   上記ブランクホルダ側の規制部は、上記ブランクホルダと一体になっていることを特徴とするプレス加工装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
   上記ワークには、上記プレス成形の途中で、上記パンチ側及び上記ダイ側の両切刃間で該両切刃の長手方向に沿って波打ちを生ずるものであり、
   上記トリムダイ側の規制部は、上記波打ちに伴って上記ワークが上記ダイ側切刃に向かって凸変形する部位に対応するように配置され、
   上記ブランクホルダ側の規制部は、上記波打ちに伴って上記ワークが上記パンチ側切刃に向かって凸変形する部位に対応するように配置されていることを特徴とするプレス加工装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
   ホットプレス用であることを特徴とするプレス加工装置。

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