JP6750569B2 - 絞りプレス加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、絞りプレス加工方法に関する。

アルミニウム板材や薄板鋼板などの素材板を成形する方法として、上型と下型とブランクホルダによって素材板を絞り成形する絞りプレス加工方法がある。

絞りプレス加工方法としては、板状材料（素材板）にビード部を形成し、そのビード部を挟圧して絞りプレス成形を行った後、ビード部の一部を切断し、その後、残留ビード部を平坦に潰すことによって製品の一部とする方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２０１４／１０４０４７号

ところで、絞りプレス加工方法で成形される製品において、ビード部を製品の一部（例えば、製品のボルト締結部やフランジ部）として利用するためには、絞りプレス成形を行った後に、再度プレス加工を行ってビード部を平坦に潰す工程が必要になる。

本発明はそのような実情を考慮してなされたもので、上型と下型とブランクホルダによって素材板を絞り成形する絞りプレス加工方法において、素材板の挟圧部に形成されるビード部の形成領域のうち、製品の一部として利用する領域をプレス成形工程で平坦に成形することが可能な方法を実現することを目的とする。

本発明は、上型と下型とブランクホルダとによって素材板を絞り成形する絞りプレス加工方法であって、前記素材板は絞り成形部と挟圧部とを有しており、前記素材板の前記挟圧部を、連続的に形成された凹部を有する前記ブランクホルダと、前記凹部に対向する位置に非連続に形成された凸部を有する前記上型とで挟圧して、前記素材板の前記挟圧部にビード部を形成する第１工程と、前記素材板の前記絞り成形部を前記上型と前記下型とで押圧して絞り成形するとともに、前記挟圧部に形成した前記ビード部のうち、前記凸部に接していない部分を平坦に成形する第２工程とを含むことを特徴としている。

本発明によれば、製品の一部として利用する平坦な領域を、プレス成形工程（第２工程）のみで成形することができる。これにより、絞りプレス成形工程の後に、ビード部をプレス加工等により潰して平坦にするという工程が不要になる。

本発明によれば、上型と下型とブランクホルダによって素材板を絞り成形する絞りプレス加工方法において、素材板の挟圧部に形成されるビード部の形成領域のうち、製品の一部として利用する領域を、プレス成形工程のみで平坦に成形することができる。

本発明を実施するのに用いる絞りプレス成形装置の概略構成図である。 図１の絞りプレス成形装置の要部構造を示す断面図である。 図１の絞りプレス成形装置の上型の要部構造を示す斜視図である。 図１の絞りプレス成形装置のブランクホルダの要部構造を示す斜視図である。 絞りプレス成形工程の説明図である。 絞りプレス成形工程の説明図である。 絞りプレス成形工程の説明図である。 絞りプレス成形工程の説明図である。 絞りプレス成形工程において、ブランクホールド時の素材板の挟圧部の形状を示す斜視図である。 絞りプレス成形時の成形品の形状を示す斜視図である。 実施形態において絞りプレス成形した成形品の切断プロファイルの一例を示す斜視図である。 実施形態において絞りプレス成形した成形品の成形時の断面形状と、成形後においてスプリングバックした状態を示す断面形状とを示す図である。 図１１の成形品を切断金型で切断する際の形状を示す図である。 図１１の成形品を切断金型にセットした状態を示す図である。 実施形態において絞りプレス成形した成形品の切断プロファイルの他の例を示す斜視図である。 図１５の成形品を切断金型にセットした状態を示す図である。 製品の一部として利用する部分（挟圧部）にビード部が存在する成形品の切断プロファイルを示す斜視図である。 図１７の成形品の成形時の断面形状と、成形後においてスプリングバックした状態を示す断面形状とを示す図である。 図１７の成形品を切断金型で切断する際の形状を示す図である。 図１７の成形品を切断金型にセットした状態を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

−絞りプレス成形装置−
本発明を実施する絞りプレス成形装置の一例について図１〜図５を参照して説明する。

この例の絞りプレス成形装置１は、例えば、アルミニウム板材や薄板鋼板などを素材板として車両のパネルなどを絞りプレス成形する装置であって、上型（ダイ）２、下型（ポンチ）３、ブランクホルダ４、上型ホルダ５、下型ホルダ６、およびクッションピン７などを備えている。

本実施形態に用いる素材板Ｓは、上型２と下型３とで押圧される絞り成形部Ｓａと、その絞り成形部Ｓａの周りの部分であって上型２とブランクホルダ４とで挟圧される挟圧部Ｓｂとを有する（図２および図５参照）。

上型２には、製品を成形する成形面（凹面）２ａが形成されている。また、上型２の外周部の下部であって成形面２ａの周りには、ホルダ面（しわ押え面）２１が形成されている。ホルダ面２１には、下方に向けて突出する凸ビード（凸部）２２が設けられている。凸ビード２２については後述する。

下型３には、上型２の成形面２ａに対応する形状の成形面（凸面）３ａが形成されている。下型３は下型ホルダ６に固定されている。下型ホルダ６は固定配置されている。

ブランクホルダ４は、上型２と協働して素材板Ｓの挟圧部Ｓｂ（図２参照）を挟圧するための部材であって、下型３の周りに配置されている。ブランクホルダ４の上部には、上型２のホルダ面２１と対応する位置にホルダ面（しわ押え面）４１が形成されている。このホルダ面４１には凹溝（凹部）４２が形成されている。凹溝４２については後述する。

ブランクホルダ４はクッションピン７によって支持されており、上下方向に移動可能となっている。クッションピン７は、上下方向に沿って設けられており、下型３および下型ホルダ６に形成された貫通孔３ｂ，６ｂを通じて、下型ホルダ６の下部にまで延びている。下型ホルダ６の下部にはクッション（図示せず）が配置されており、クッションピン７の下端部がクッションの上面に当接している。

＜凸ビードおよび凹溝について＞
上型２の凸ビード２２は、図２および図３に示すように、ブランクホルダ４の凹溝４２に対向する位置に設けられている。上型２の凸ビード２２は、上型２の成形面２ａの周りに非連続的に形成されており、図３に示すように、ビード無し区間Ｃが設けられている。このビード無し区間Ｃは、製品（完成品）において、ボルト締結部（もしくはフランジ部等）となる部分に対応する位置に設けられている。凸ビード２２は断面形状が円弧状に形成されている。なお、以下、ビード無し区間Ｃを挟んだ両側の凸ビード２２を、それぞれ凸ビード２２Ａおよび凸ビード２２Ｂという場合もある。

凹溝４２は、図２および図４に示すように、断面形状が円弧状の凹条であり、上型２の凸ビード２２が嵌り込むことが可能である。凹溝４２の断面の大きさ（円弧の径）は、上型２の凸ビード２２の断面の大きさ（円弧の径）に対して、素材板Ｓの板厚の２倍に相当する分だけ大きい。凹溝４２は、下型３の成形面３ａの周りに連続的に形成されており、上記ビード無し区間Ｃに対応する部分においても凹溝４２となっている。

−絞りプレス成形工程−
次に、絞りプレス成形工程について図１〜図９を参照して説明する。

（Ｓ１）図５（ａ）に示すように、上型２を上昇させてその上型２とブランクホルダ４とを上下方向に離間させた状態にする。この状態で、上型２とブランクホルダ４との間に素材板（ブランク）Ｓを挿入配置し、その素材板Ｓの挟圧部Ｓｂをブランクホルダ４のホルダ面４１に位置決めする。ブランクホルダ４に素材板Ｓを位置決めした状態（ブランクホールド前の状態）を図６（ａ）および図６（ｂ）に示す。なお、図６（ｂ）は、図６（ａ）の断面と直交する面で切断した断面図である。また、この図６および図７、図８は、素材板Ｓをビード無し区間Ｃ（図３参照）に対応する位置で切断した断面図である。

（Ｓ２）以上のようにして、素材板Ｓをセットした状態で上型２を下降させる。この上型２の下降により、上型２のホルダ面２１とブランクホルダ４のホルダ面４１との間に素材板Ｓの挟圧部Ｓｂが挟み込まれる。さらに、上型２の凸ビード２２によって素材板Ｓの挟圧部Ｓｂがブランクホルダ４の凹溝４２に押し込まれて挟圧部Ｓｂにビード部（ＳｂＡ，ＳｂＢ，ＳｂＣ）が形成される。これにより、素材板Ｓの挟圧部Ｓｂが拘束（ブランクホールド）される。

ここで、図３に示すように、上型２の凸ビード２２には、ボルト締結部などに相当する位置にビード無し区間Ｃが設けられているが、上記ブランクホールド時において、ビード無し区間Ｃの両側の凸ビード２２Ａと凸ビード２２Ｂとによって素材板Ｓの挟圧部Ｓｂを押し込む際に、そのときに作用する力によってビード無し区間Ｃに対応する挟圧部Ｓｂ（凸ビード２２に接していない部分）がブランクホルダ４の凹溝４２に沿うようになり、これにより、図７（ａ）、図７（ｂ）および図９に示すように、ビード無し区間Ｃに対応する挟圧部Ｓｂにもビード部ＳｂＣが形成される。なお、図７（ｂ）は、図７（ａ）の断面と直交する面で切断した断面図である。以上の（Ｓ２）工程が、本発明の「第１工程」に相当する。

（Ｓ３）以上のようにして素材板Ｓをブランクホールドした状態（図５（ｂ）に示す状態）で上型２を下降させていく。この上型２の下降に伴ってブランクホルダ４も下降していく。このような上型２およびブランクホルダ４が下降していく過程において、素材板Ｓの絞り成形部Ｓａが下型３の成形面（凸面）３ａに当接した状態から、素材板Ｓの絞り成形部Ｓａが成形面３ａによって押圧されて上型２の成形面（凹面）内に張り出していく。そして、上型２が下死点に到達した状態（図５（ｃ）の状態）で、素材板Ｓの絞り成形部Ｓａが上型２の成形面２ａと下型３の成形面３ａとで押圧されて、素材板Ｓの絞り成形部Ｓａがそれら成形面２ａ，３ａに倣った形状に絞り成形される。これにより絞りプレス成形が完了する。その後に、上型２を上昇させて成形品を絞りプレス成形装置１から取り出す。このようにして絞りプレス成形により成形した成形品を「成形品１００」という。

ここで、本実施形態にあっては、上記ブランクホールド時において、上型２のビード無し区間Ｃ（図３参照）に対応する挟圧部Ｓｂにもビード部ＳｂＣ（図９参照）が成形されるが、そのビード部ＳｂＣは絞りプレス成形後に平坦化される。この点について図８（ａ）、図８（ｂ）、図９および図１０を参照して説明する。なお、図８（ｂ）は、図８（ａ）の断面と直交する面で切断した断面図である。

まず、絞りプレス成形初期（Ｓ２）においてビード部ＳｂＣ（図９参照）は存在しており、ビード部ＳｂＣのブランクホルダ４の凹溝４２内への嵌り込みにより、この部分においても素材板Ｓの挟圧部Ｓｂが拘束されるので、バランスのとれた絞りプレス成形が可能となる。

次に、絞りプレス成形が進行していくと、素材板Ｓの挟圧部Ｓｂが絞り成形部Ｓａに向けて移動する（図１０の破線矢印参照）ようになるが、ビード部ＳｂＡおよびビード部ＳｂＢについては、上型２の凸ビード２２Ａ，２２Ｂが嵌り込んでおり、拘束力が大きいので、この部分の絞り成形部Ｓａに向けての移動は少ない。これに対し、ビード部ＳｂＡとビード部ＳｂＢとの間のビード部ＳｂＣについては、凸ビード２２が接しておらず拘束力が小さいので、絞りプレス成形が進むにつれて絞り成形部Ｓａに向けての移動量が大きくなっていき、これに伴ってビード部ＳｂＣの高さが低くなっていく。そして、最終的に（絞りプレス成形が終了した段階で）、ビード部ＳｂＡとビード部ＳｂＢとの間においてビード形状が消失し、この部分（ビード部ＳｂＡとビード部ＳｂＢとの間との領域）が平坦となる（図８（ｂ）および図１０参照）。以上の（Ｓ３）工程が本発明の「第２工程」に相当する。

＜効果＞
以上のように、本実施形態によれば、絞りプレス成形工程において、素材板Ｓの挟圧部Ｓｂに、製品の一部（ボルト締結部等）として利用する平坦な領域を成形することができる。これにより、絞りプレス成形工程の後に、ビード部をプレス加工等により潰して平坦にするという工程が不要になり、生産性が向上する。

−切断工程−
次に、以上の絞りプレス成形により成形した成形品の切断加工について説明する。

＜従来例＞
まず、従来の成形品の切断加工について図１７〜図２０を参照して説明する。図１７に示す成形品（ワーク）５００にあっては、製品の一部（ボルト締結部等）として利用する部分（挟圧部５０１）にビード部５０２が存在しており、成形品５００の切断プロファイルにはビード部５０２が含まれている。

図１７の成形品５００において、絞りプレス成形時の断面形状は図１８の破線で示す形状であるが、絞りプレス成形後の状態では、スプリングバックにより図１８の実線で示す断面形状となる。そして、スプリングバックした成形品５００を切断する際の断面形状は、図１９に示すように、スプリングバック後のビード部５０２の深さが、絞りプレス成形時におけるビード部５０２の深さよりも浅くなる。

ここで、図１７の成形品５００を切断する切断金型６００は、図２０に示すように、上切刃６０１、下切刃６０２および成形品５００を押えるパッド６０３などを備えており、それら上切刃６０１および下切刃６０２の形状を、絞りプレス成形時の断面形状に合わせた形状としている。このため、スプリングバックした成形品５００を切断金型６００にセットした場合、図２０に示すように、上切刃６０１および下切刃６０２に対して成形品５００が浮いた状態となってしまう。こうした状態で切断を行うと、切断不良が発生する。さらに、切断切粉の発生量が多くなり、またバリやまくれなどの不良が発生する。なお、成形品５００を押えるパッド６０３により、強制的な荷重を印加してスプリングバックのない状態（絞りプレス成形時の状態）にすることも考えられるが、この場合、絞りプレス成形と同等の押え力が必要となるので、現実的ではない。なお、この場合、切断金型６００の上切刃６０１および下切刃６０２は、車種ごとに個別の形状とする必要がある。

＜本実施形態＞
次に、本実施形態において絞りプレス成形により成形した成形品１００の切断加工の一例について図１１〜図１４を参照して説明する。

図１１に示す成形品（ワーク）１００において、ビード部１０２Ａとビード部１０２Ｂとの間の部分（平坦部分）が製品の一部（ボルト締結部等）として利用する領域であり、この領域を切断する切断プロファイルにはビード形状が含まれていない。

図１１に示す成形品１００のビード部１０２Ａとビード部１０２Ｂとの間の領域の断面形状を図１２に示す。図１２において破線で示す断面形状は絞りプレス成形時の断面形状であり、実線で示す断面形状は、絞りプレス成形後においてスプリングバックした後の断面形状である。

そして、図１１の成形品１００では、切断プロファイルにビード形状が含まれず平坦であるので、成形品１００を切断する際の挟圧部１０１の断面形状は図１３において２点鎖線および実線で示すように、ほぼ平坦な状態となる。これにより、図１４に示すように、スプリングバックした成形品１００を切断金型２００にセットする際に、成形品１００が切断金型２００の上切刃２０１および下切刃２０２に対して成形品１００が浮いた状態とはならないので、良好な切断を行うことができる。なお、成形品１００のビード部１０２Ａとビード部１０２Ｂとの間の領域に多少の凹凸が残っていても、上下から押圧することで、その凹凸を平坦にすることが可能である。

以上のように、成形品１００の切断部分が平坦であると、ビード部をプレス加工等により潰して平坦にするという工程を行うことなく、切断加工を行うことができるので、製造工程の工程数を低減することができる。さらに、成形品１００の切断部分が平坦であると、切断金型２００の上切刃２０１および下切刃２０２を、車種ごとに個別の形状とする必要がなくなるので、型投資を低減することができる。

＜切断加工の他の例＞
次に、本実施形態において絞りプレス成形した成形品１００の切断加工の他の例について図１５および図１６を参照して説明する。

この例は、素材板Ｓの挟圧部Ｓｂに形成した平坦な領域を、製品の一部（ボルト締結部等）として利用しない場合の例である。この例の成形品１００の切断プロファイルは、図１５に示すように、挟圧部１０１のビード部１０２Ａおよびビード部１０２Ｂと平行な方向に延びる直線状の加工ライン（挟圧部１０１を切断除去する加工ライン）と、当該直線状の切断プロファイルと直交する方向のスクラップカットラインから成る。スクラップカットラインは、挟圧部１０１のビード部１０２Ａとビード部１０２Ｂとの間の中央に位置している。

この例において切断加工に用いる切断金型を図１６に示す。図１６に示す切断金型３００は、上切刃３０１、下切刃３０２、上切刃３０１の下方に配置されるスクラップカッター３０３、および成形品１００を押えるパッド３０４などを備えている。スクラップカッター３０３は、上切刃３０１と下切刃３０２とによる切断面と直交する面で成形品１００を切断するために、切断金型３００に取り付けられる工具である。

そして、この成形品１００においても、切断プロファイルにビード形状が含まれていないので、成形品１００を切断する際の挟圧部１０１の断面形状は、ほぼ平坦な状態となる（図１３参照）。これにより、図１６に示すように、スプリングバックした成形品１００を切断金型３００にセットする際に、成形品１００が切断金型３００の上切刃３０１およびスクラップカッター３０３に対して成形品１００が浮いた状態とはならないので、良好な切断を行うことができる。なお、成形品１００のビード部１０２Ａとビード部１０２Ｂとの間の領域に多少の凹凸が残っていても、上下から押圧することで、その凹凸を平坦にすることが可能である。

−他の実施形態−
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、以上の実施形態では、素材板の挟圧部に形成するビード部の断面形状が円弧状である場合を示したが、それに限らず、ビード部の断面形状は直線で構成されていてもよい。

以上の実施形態では、上型に凸部（凸ビード）、ブランクホルダに凹部（凹溝）を設ける場合を示したが、それに限らず、上型に凹部、ブランクホルダに凸部を設ける構成でもよい。

本発明は、上型と下型とブランクホルダによって素材板を絞り成形する絞りプレス加工方法に利用することができる。

１ 絞りプレス成形装置
２ 上型
２ａ 成形面
２２，２２Ａ，２２Ｂ 凸ビード（凸部）
３ 下型
３ａ 成形面
３ｂ 貫通孔
４ ブランクホルダ
４２ 凹溝（凹部）
５ 上型ホルダ
６ 下型ホルダ
６ｂ 貫通孔
７ クッションピン
Ｓ 素材板
Ｓａ 絞り成形部
Ｓｂ 挟圧部
ＳｂＡ，ＳｂＢ，ＳｂＣ ビード部

Claims (1)

1. 上型と下型とブランクホルダとによって素材板を絞り成形する絞りプレス加工方法であって、
   前記素材板は絞り成形部と挟圧部とを有し、
   前記素材板の前記挟圧部を、連続的に形成された凹部を有する前記ブランクホルダと、前記凹部に対向する位置に非連続に形成された凸部を有する前記上型とで挟圧して、前記素材板の前記挟圧部にビード部を形成する第１工程と、
   前記素材板の前記絞り成形部を前記上型と前記下型とで押圧して絞り成形するとともに、前記挟圧部に形成した前記ビード部のうち、前記凸部に接していない部分を平坦に成形する第２工程とを含むことを特徴とする絞りプレス加工方法。

Images