JP6257078B2

JP6257078B2 - プレス成形金型

Info

Publication number: JP6257078B2
Application number: JP2014015975A
Authority: JP
Inventors: 秀剛廣澤
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2014-01-30
Filing date: 2014-01-30
Publication date: 2018-01-10
Anticipated expiration: 2034-01-30
Also published as: JP2015139818A

Description

本発明は、プレス成形金型に関する。

平板状の金属板（ブランク材）を金型でプレスして成形するプレス成形方法は、深絞り成形と張り出し成形とに大別される。例えば、自動車ボディのドアパネルやフードパネル等の緩やかな曲面状の部品は、張り出し成形により形成される。

張り出し成形を行う従来のプレス成形金型は、図１１に示すように、成形面１０３ａを有するパンチ１０３と、パンチ１０３の外周に設けられた上下一対のブランクホルダ１０１，１０２とを備える。このプレス成形金型では、ブランク材Ｗ’の外周部をブランクホルダ１０１，１０２で挟持した状態で、これらを一体に降下させることにより、ブランク材Ｗ’をパンチ１０３の成形面１０３ａに押し付けて所定の形状に成形する（図１２参照）。このプレス成形金型で成形された成形品には、成形面１０３ａで成形された製品部Ｗ１’と、ブランクホルダ１０１，１０２で挟持された平面部Ｗ２’と、製品部Ｗ１’と平面部Ｗ２’との間に設けられた縦壁部Ｗ３’とが設けられる。平面部Ｗ２’及び縦壁部Ｗ３’は、不要部分として製品部Ｗ１から分離除去される。

上記のように、プレス成形品に縦壁部Ｗ３’が形成されることで、その分、材料の歩留まりが低下する。また、製品部Ｗ１’と縦壁部Ｗ３’との間に急激な折り曲げ部が形成されるため、製品部Ｗ１’の伸びが阻害され、品質が低下する恐れがある。

例えば、下記の特許文献１には、ブランク材の端縁をブランクホルダで挟持した状態で、ブランクホルダを外側（パンチから離反する側）にスライドさせながら、ブランク材をパンチの成形面に押し付けるプレス成形方法（張り出し成形方法）が示されている。このプレス成形方法によれば、成形品に縦壁部が形成されないため、材料の歩留まりが高められると共に、製品部を十分に引き延ばして品質向上が図られる。

特開２０１１−１１０５８１号公報

ところで、プレス成形金型では、通常、図１３に示すように、ブランクホルダ２０１がパンチ２０３の外周全周に設けられる。このため、ブランクホルダ２０１をパンチ２０３から離反する方向にスライドさせるためには、ブランクホルダ２０１を複数のホルダ部材２０１ａに分割し、各ホルダ部材２０１ａを異なる方向にスライドさせる必要がある（矢印参照）。この場合、プレス成形開始前は、図１４（ａ）に示すように隣接するホルダ部材２０１ａが互いに当接しているが、プレス成形時には、図１４（ｂ）に示すように、各ホルダ部材２０１ａが異なる方向にスライドするため、プレス成形が進むにつれて各ホルダ部材２０１ａが互いに離反する（矢印Ｆ参照）。通常、各ホルダ部材２０１ａには、ブランク材の製品部側（パンチ２０３側）への材料流入を制御するビード２０４が設けられる。このため、隣接するホルダ部材２０１ａが互いに離反すると、ビード２０４によりホルダ部材２０１ａに対するブランク材の移動が規制され、ホルダ部材２０１ａの境界部付近のブランク材が離反方向Ｆに引っ張られてちぎれてしまう恐れがある。

例えば、隣接するホルダ部材の境界部付近のビードを省略すれば、この部分のブランク材がホルダ部材の離反方向に引っ張られることがなく、ブランク材の破損を防止できる。しかし、この場合、ビードを省略した領域では、ブランク材の製品部側への材料流入を制御することができないため、製品部に過剰な材料が流入してシワが発生する恐れがある。

以上のような事情に鑑み、本発明が解決すべき課題は、ブランクホルダをパンチから離れる方向にスライドさせながらブランク材を成形面に押し付けて成形するプレス成形金型において、隣接するホルダ部材の境界部付近において、ブランク材がちぎれたり製品部にシワが生じたりする事態を防止することにある。

前記課題を解決するためになされた本発明は、成形面を有するパンチと、前記パンチの外周に設けられ、周方向に隣接して設けられた複数のホルダ部材からなる第１ブランクホルダと、前記第１ブランクホルダのホルダ部材とでブランク材の外周部を挟持する複数のホルダ部材からなる第２ブランクホルダとを備え、前記第１及び第２ブランクホルダのホルダ部材の保持面でブランク材の外周部を挟持した状態で、各ホルダ部材を前記パンチから離反する方向にスライドさせながら、前記ブランク材を前記成形面に押し付けて成形するプレス成形金型であって、周方向に隣接するホルダ部材の保持面に跨って形成され、両ホルダ部材が互いに離反する方向と平行な方向に延びる直線状の流入制御部を設けたことを特徴とする。

このように、本発明のプレス成形金型では、周方向に隣接するホルダ部材の保持面に跨る直線状の流入制御部を形成し、この流入制御部の延在方向を、周方向に隣接するホルダ部材が互いに離反する方向（以下、「ホルダ離反方向」と言う。）と平行とした。これにより、流動制御部は、ホルダ部材に対するブランク材のホルダ離反方向の移動を許容するため、隣接するホルダ部材が互いに離反するときに、ブランク材がホルダ離反方向に引きちぎられる事態を防止できる。一方、この流入制御部は、ホルダ離反方向と直交する方向（製品部に流入する方向）のブランク材の移動を規制するため、隣接するホルダ部材の境界部付近のブランク材の製品部側への材料流入を制御し、製品部のシワが生じる事態を防止できる。

以上のように、本発明のプレス成形金型では、隣接するホルダ部材の境界部付近において、ホルダ離反方向に延びる直線状の流入制御部を設けることで、ブランク材がちぎれたり製品部にシワが生じたりする事態を防止することができる。

本発明の一実施形態に係るプレス成形金型の断面図であり、プレス成形開始前の状態を示す。上記プレス成形金型のパンチ及び下側ブランクホルダの平面図である。下側ブランクホルダの角部保持面周辺の斜視図である。図３のＩＶ−ＩＶ線における上記プレス成形金型の断面図である。上記プレス成形金型の断面図であり、ブランク材の外周部をブランクホルダで保持した状態を示す。上記プレス成形金型の断面図であり、ブランクホルダを外側にスライドさせている状態を示す。上記プレ成形金型のパンチ及び下側ブランクホルダの角部周辺の拡大平面図であり、（ａ）はプレス成形開始前、（ｂ）はプレス成形中の状態を示す。上記プレス成形金型の断面図であり、プレス成形完了時の状態を示す。他の実施形態に係るプレス成形金型の断面図である。さらに他の実施形態に係るプレス成形金型の断面図である。従来のプレス成形金型の断面図である。図１１のプレス成形金型でブランク材を成形した状態を示す断面図である。従来のプレス成形金型のパンチ及び下側ブランクホルダの平面図である。図１３のプレス成形金型の角部周辺の拡大平面図であり、（ａ）はプレス成形開始前、（ｂ）はプレス成形中の状態を示す。

本発明の一実施形態に係るプレス成形金型は、自動車のドアアウタパネルを張り出し成形により形成するものであり、図１に示すように、下型（パンチ１）と、上型２と、第１ブランクホルダとしての下側ブランクホルダ３と、第２ブランクホルダとしての上側ブランクホルダ４と、各ブランクホルダ３，４のスライド方向をガイドするカム５，６とを主に備える。パンチ１、下側ブランクホルダ３、及びカム５は固定プレート７に取り付けられ、上型２、上側ブランクホルダ４、及びカム６は可動プレート８に取り付けられる。

下側ブランクホルダ３は、図２に示すように、パンチ１の外周全周を囲むように環状に設けられる。下側ブランクホルダ３は、複数のホルダ部材３０に分割して設けられる。図示例では、複数のホルダ部材３０の境界部３１が、パンチ１の角部の周方向位置に配される。

下側ブランクホルダ３の各ホルダ部材３０の上面には、ブランク材Ｗの外周のうち、略直線部分を保持する主保持面３２と、角部近傍を保持する角部保持面３３が設けられる。図示例では、各ホルダ部材３０の上面の長手方向両端に角部保持面３３が設けられ、その間に主保持面３２が設けられる。各ホルダ部材３０の主保持面３２は、各ホルダ部材３０のスライド方向（詳細は後述する）と平行な方向に傾斜した平坦面で構成される（図１参照）。主保持面３２には、各ホルダ部材３０の長手方向（すなわち、パンチ１の外周に沿った方向）に沿って延びるビード３４が設けられる。

下側ブランクホルダ３の各ホルダ部材３０の角部保持面３３には、図３に示すように、平坦面３５が設けられる。平坦面３５は、隣接するホルダ部材３０の双方のスライド方向と平行な平面で構成される。すなわち、平坦面３５は、隣接するホルダ部材３０の一方（図３の左側）のスライド方向を示すベクトルαと、他方（図３の右側）のスライド方向を示すベクトルβとで形成される平面と平行とされる。隣接するホルダ部材３０同士を当接あるいは最接近させた状態では、図３に示すように、境界部３１を挟んで隣接する平坦面３５が同一平面上に配される。

下側ブランクホルダ３の各ホルダ部材３０の角部保持面３３には、流入制御部３６が設けられる。流入制御部３６は、平坦面３５で保持されたブランク材Ｗの製品部側（パンチ１側）へ向けた流入に抵抗を付与して制御するものである。図示例では、平坦面３５の外側（パンチ１と反対側）に段差面３７を介して平坦面３８を設け、段差面３７と平坦面３５との境界に設けられた山型（１８０°未満）の角部で流入制御部３６が構成される（図４参照）。流入制御部３６は、隣接するホルダ部材３０の角部保持面３３に跨って形成される。流入制御部３６は、隣接するホルダ部材３０の離反方向Ｆ｛図７（ｂ）参照｝と平行な方向に延びる直線状を成す。図３に示すように、境界部３１の両側に設けられた各ホルダ部材３０の流入制御部３６は、ホルダ離反方向Ｆと平行な一直線上に配される。図示例では、境界部３１の両側に設けられた各ホルダ部材３０の角部保持面３３の全域（平坦面３５、流入制御部３６、段差面３７、及び平坦面３８）が、ホルダ離反方向Ｆと平行とされる。尚、段差面３７は、平坦な平面で構成され、図示例ではプレス方向（鉛直方向）と平行な平面で構成される。また、平坦面３８は、プレス方向と交差する平面で構成され、図示例では水平方向の平面で構成される。

上側ブランクホルダ４は、上型２の外周全周を囲むように環状に設けられる（図示省略）。上側ブランクホルダ４は、複数のホルダ部材４０に分割して設けられる。上側ブランクホルダ４を構成する複数のホルダ部材４０の境界部は、下側ブランクホルダ３を構成する複数のホルダ部材３０の境界部３１と同じ周方向位置に設けられる。

上側ブランクホルダ４のホルダ部材４０には、主保持面４２と角部保持面４３が設けられる。主保持面４２にはビード４４が設けられる（図１参照）。角部保持面４３には、平坦面４５、段差面４７、及び平坦面４８が設けられる（図４参照）。上側ブランクホルダ４のホルダ部材４０の主保持面４２及び角部保持面４３は、それぞれ下側ブランクホルダ３のホルダ部材３０の主保持面３２及び角部保持面３３と上下方向に対向し、これらとの間にブランク材Ｗを挟持可能な形状とされる。上側ブランクホルダ４には、流入制御部４６が設けられ、図示例では、角部保持面４３の段差面４７と平坦面４８との境界に設けられた山型の角部で流入制御部４６が構成される。

カム５，６には傾斜面５ａ，６ａが設けられる（図１参照）。この傾斜面５ａ，６ａ上を摺動してホルダ部材３０，４０がスライドすることで、ホルダ部材３０，４０のスライド方向が所定方向にガイドされる。カム５の傾斜面５ａの水平方向に対する傾斜方向θ１（すなわち、ホルダ部材３０，４０の水平方向に対するスライド方向）は、パンチ１の成形面１ａの外周端における接線の水平方向に対する傾斜角度θ２と同じかそれより大きい（θ１≧θ２）。ホルダ部材３０，４０には、それぞれ初期位置（図１に示す位置）に戻すための付勢手段９，１０が設けられる。

以下、上記のプレス成形金型を用いて行うプレス成形方法について説明する。

まず、図１に示すように、パンチ１の成形面１ａ上にブランク材Ｗをセットする。このとき、ブランクホルダ３，４はパンチ１に隣接して配置される。本実施形態では、パンチ１の成形面１ａの外周端と下側ブランクホルダ３の保持面（主保持面３２及び角部保持面３３）の内周端とが略同じ高さにあり、パンチ１の成形面１ａの延長上に下側ブランクホルダ３の保持面が設けられる。

次に、可動プレート８を降下させ、図５に示すように、上側ブランクホルダ４の保持面（主保持面３２及び角部保持面３３）と下側ブランクホルダ３の保持面（主保持面４２及び角部保持面４３）とで、ブランク材Ｗの外周部全周を挟持する。このとき、ブランク材Ｗの外周部Ｗ２が上側ブランクホルダ４で押し下げられ、ブランク材Ｗの中央の製品部Ｗ１が成形面１ａにおおよそ沿って湾曲する。

さらに可動プレート８を降下させると、図６に示すように、上下のブランクホルダ３，４のホルダ部材３０，４０が、ブランク材Ｗの外周部Ｗ２を挟持した状態で、カム５，６の傾斜面５ａ，６ａに沿って外側（パンチ１から離反する側）にスライドしながら降下する。これにより、ブランク材Ｗの製品部Ｗ１が外側に引き延ばされながら、パンチ１の成形面１ａに押し付けられる。本実施形態では、ブランク材Ｗをパンチ１の成形面１ａの全面に押し付けながら、ブランクホルダ３、４がカム５の傾斜面５ａに沿ってスライドする（矢印参照）。

このとき、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、下側ブランクホルダ３（上側ブランクホルダ４も同様）を構成する複数のホルダ部材３０は、境界部３１において互いに離反する。上記のように、境界部３１の両側に設けられた流入制御部３６が、ホルダ離反方向Ｆと平行な同一直線上に設けられていることで、これらの流入制御部３６が同一直線上に配された状態のまま、隣接するホルダ部材３０が離反する。この場合、流入制御部３６は、ホルダ部材３０に対するブランク材Ｗのホルダ離反方向Ｆの移動を規制しないため、ブランク材Ｗがホルダ離反方向Ｆに引きちぎられる事態を防止できる。一方、離反方向Ｆと直交する方向では、流入制御部３６によりブランク材Ｗの移動が規制されるため、ブランク材Ｗの外周部Ｗ２から製品部Ｗ１への材料流入が制御され、製品部Ｗ１におけるシワの発生を防止できる。

その後、図８に示すように、可動プレート８をさらに降下させることで、ブランクホルダ３，４でブランク材Ｗがさらに外側に引き延ばされると共に、上型２の成形面２ａがブランク材Ｗに押し付けられる。以上により、製品部Ｗ１がパンチ１の成形面１ａに沿った形状に成形され、プレス成形が完了する。その後、可動プレート８を上昇させて型開きを行い、成形されたブランク材Ｗをプレス成形金型から取り出す。このとき、付勢手段９，１０の付勢力により、ブランクホルダ３，４が図１に示す初期位置に復帰する。

本発明は上記の実施形態に限られない。例えば、上記の実施形態では、ホルダ部材３０，４０に、山型の角部からなる流入制御部３６，４６をそれぞれ一箇所ずつに形成した場合を示したが、この数をさらに増やしてもよい。例えば図９に示す実施形態では、ホルダ部材３０，４０に、山型の角部からなる流入制御部３６，４６をそれぞれ二箇所ずつに形成している。

また、流入制御部３６、４６は山型の角部に限られない。例えば図１０に示す実施形態では、波型の山部で流入制御部３６，４６を構成している。

また、上記の実施形態では、ホルダ部材３０，４０の主保持面３２、４２と角部保持面３３、４３とが周方向で隣接している場合を示したが、これに限らず、例えば主保持面３２、４２と角部保持面３３、４３との間に、これらの面を滑らかに連続する曲面を設けてもよい。

また、本発明は、張り出し成形のプレス成形金型に限らず、深絞り成形のプレス成形金型に適用することもできる。

１パンチ（下型）
２上型
３下側ブランクホルダ（第１ブランクホルダ）
４上側ブランクホルダ（第２ブランクホルダ）
３０、４０ホルダ部材
３１境界部
３２、４２主保持面
３３、４３角部保持面
３４、４４ビード
３５、４５平坦面
３６、４６流入制御部
３７、４７段差面
３８、４８平坦面
５、６カム
Ｗブランク材

Claims

成形面を有するパンチと、前記パンチの外周に設けられ、周方向に隣接して設けられた複数のホルダ部材からなる第１ブランクホルダと、前記第１ブランクホルダのホルダ部材とでブランク材の外周部を挟持する複数のホルダ部材からなる第２ブランクホルダとを備え、前記第１及び第２ブランクホルダのホルダ部材の保持面でブランク材の外周部を挟持した状態で、各ホルダ部材を前記パンチから離反する方向にスライドさせながら、前記ブランク材を前記成形面に押し付けて成形するプレス成形金型であって、
周方向に隣接するホルダ部材の保持面に跨って形成され、両ホルダ部材が互いに離反する方向と平行な方向に延びる直線状の流入制御部を設けたことを特徴とするプレス成形金型。