プレス成形方法及び装置
【課題】 簡単かつ低コストな構成でありながら、プレス成形により肉厚の異なる部位を有する成形品を成形する場合であっても、座屈やカーリング等を発生させることなく、均一で安定して高品質な製品を得ることができるプレス成形方法及び装置を提供する。
【解決手段】 本発明は、肉厚の異なる部位を有する円筒状部材をプレス成形するプレス成形装置であって、素材1へのプレス力の作用によって移動する素材先端1Cの移動に制限を加えることでプレス方向と交差する方向へ素材1の一部を増厚するものにおいて、増厚される部位の素材側面と常時接触する可動金型2を備え、該可動金型2によりその増厚を抑制する方向に素材1を所定圧力で押圧しながら、素材1の一部を増厚して肉厚の異なる部位を有する円筒状部材をプレス成形することを特徴とする。
【解決手段】 本発明は、肉厚の異なる部位を有する円筒状部材をプレス成形するプレス成形装置であって、素材1へのプレス力の作用によって移動する素材先端1Cの移動に制限を加えることでプレス方向と交差する方向へ素材1の一部を増厚するものにおいて、増厚される部位の素材側面と常時接触する可動金型2を備え、該可動金型2によりその増厚を抑制する方向に素材1を所定圧力で押圧しながら、素材1の一部を増厚して肉厚の異なる部位を有する円筒状部材をプレス成形することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、プレス成形技術に関する。より詳しくは、板材若しくはパイプ状素材をプレス成形し、肉厚の異なる成形品を得るプレス成形方法及び装置に関する。
【背景技術】
【0002】
設計上、部分的に肉厚の異なる製品は数多くあり、これらをプレス成形にて得ようとする試みも、これまで数多く行われて来ている。
このような部分的に肉厚の異なる部品のプレス成形方法の従来例を、以下に示す。
【0003】
(1)特許文献1には、中間素材(特許文献1の図3(a)の形状)の一部を成形初期より、下マンドレル(特許文献1の図4の符号28参照)と上ストリッパ(同図4の符号43参照)を夫々接触させ、かつ、両者とも可動とすることで素材の座屈等の成形欠陥が発生することを抑制しながら、この状態で中間素材(特許文献1の図5の符号17参照)端面を押し込むことで円筒部(ボス部)を、フランジ部に対して、テーパ状に板厚増加させる方法が記載されている。
【0004】
(2)また、特許文献1に記載の方法と同様、フランジ付ボスのボス部を増肉させる成形方法の他の一例として、中間素材の外径、又は、内径側を金型にて拘束し、ボス部を増肉させて製品を得るといった方法もある。
【0005】
(3)特許文献2には、フランジ付ボスのボス部(或いは外周縦壁部)を増肉させる成形方法で、中間素材としてボス部(或いは外周縦壁部))がテーパ状(特許文献2の図2の符号1c等参照)となっており、この部分の一部を成形初期より、下マンドレル(同図の符号6等参照)と上ストリッパ(同図の符号4等参照)を夫々接触させ、かつ、両者とも可動とすることで、素材の座屈等の成形欠陥が発生することを抑制しつつ、この状態で中間素材の端面を押し込むことでボス部(或いは外周縦壁部)をテーパ状に板厚増加させる方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2010−142865号公報
【特許文献2】特開2009−248093号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、上述したような従来の成形方法では、以下のようなおそれがある。
すなわち、上記(1)で説明した特許文献1に記載の成形方法においては、素材端面をフランジ面に対して垂直方向に押すため、図11に示すように、成形初期段階において、増肉させるボス部には、中間素材と金型との間に空間ができることになる。このような空間のある状態で成形を進行させると、成形条件によっては、この空間部分に材料が逃げ易くなって座屈等が発生するおそれがあるため、材料の重なり等の欠陥(皺や段差など)(図13等参照)が発生してしまうおそれがある。このようなおそれのない良好な成形を実現するためには、成形条件がある限られた狭い範囲に限定されるおそれがある。
【0008】
また、このような空間に材料が逃げることができる状態での成形は、その材料の逃げ度合いがその都度異なるおそれがあるため、均一で安定した管理が困難であり、均一で安定して高品質な製品を得ることが難しいといった実情もある。
【0009】
上記(2)で説明した成形方法は、上述した(1)項と同様の問題がある。ただし、より一層座屈等が発生し易いため、成形条件がより狭められることになる。
【0010】
上記(3)で説明した特許文献2に記載の成形方法においては、特許文献2の図2に示されるように、中間素材の素材端面がフランジ部に対して垂直ではないため、この斜めの端面を押す際、金型と中間素材の端面は線当りとなり端面に潰れなどが生じ易く、端部を切削や切断などする後加工が必要になるなどのおそれがある。
【0011】
また、かかる成形方法では、図12に示すように、成形初期に金型と中間素材に空間ができるため、欠陥なく成形するためには、上記(1)や(2)と同様に、成形条件が狭く、増肉可能な製品サイズは限られてしまうおそれがある。
【0012】
更に、上記(1)や(2)と同様に、空間への材料の逃げ度合いがその都度異なるおそれがあるため、均一で安定して高品質な製品を得ることが難しいといった実情もある。
【0013】
本発明は、かかる実情に鑑みなされたもので、簡単かつ低コストな構成でありながら、プレス成形により肉厚の異なる部位を有する成形品を成形する場合であっても、座屈やカーリング等を発生させることなく、均一で安定して高品質な製品を得ることができるプレス成形方法及び装置を提供することを目的とする
【課題を解決するための手段】
【0014】
このため、本発明は、
肉厚の異なる部位を有する円筒状部材をプレス成形するプレス成形装置であって、
素材へのプレス力の作用によって移動する素材先端の移動に制限を加えることでプレス方向と交差する方向へ素材の一部を増厚するものにおいて、
増厚される部位の素材側面と常時接触する可動金型を備え、
該可動金型によりその増厚を抑制する方向に素材を所定圧力で押圧しながら、素材の一部を増厚して肉厚の異なる部位を有する円筒状部材をプレス成形することを特徴とする。
【0015】
本発明において、プレス方向と交差するように傾斜した空間を素材先端が進むことにより、素材先端の移動に制限が加えられて、該傾斜した空間において素材が増厚されることを特徴とすることができる。
【0016】
本発明において、前記可動金型は、前記傾斜した空間に臨み、素材の増厚を抑制する方向に素材を所定圧力で押圧するように構成されたことを特徴とすることができる。
【0017】
本発明において、前記可動金型は、円筒状の素材の中心軸に沿って配設されスライドに対して可動に支持されたマンドレルであることを特徴とすることができる。
【0018】
本発明において、前記円筒状部材は、フランジ部付きボス部を有する部材であることを特徴とすることができる。
【0019】
また、本発明は、
肉厚の異なる部位を有する円筒状部材のプレス成形方法であって、
素材へのプレス力の作用によって移動する素材先端の移動に制限を加えることでプレス方向と交差する方向へ素材の一部を増厚する際に、増厚される部位の素材側面と常時接触する可動金型を用いてその増厚を抑制する方向に素材を所定圧力で押圧しながら、素材の一部を増厚して肉厚の異なる部位を有する円筒状部材をプレス成形することを特徴とする。
【発明の効果】
【0020】
本発明によれば、簡単かつ低コストな構成でありながら、プレス成形により肉厚の異なる部位を有する成形品を成形する場合であっても、座屈やカーリング等を発生させることなく、均一で安定して高品質な製品を得ることができるプレス成形方法及び装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法及び装置を説明する工程図である。
【図2】図1の(a)工程を拡大して示すプレス成形部分を装置正面から見た断面図である。
【図3】図1の(b、c)工程を拡大して示すプレス成形部分を装置正面から見た断面図である。
【図4】図1の(d1)工程を拡大して示すプレス成形部分を装置正面から見た断面図である。
【図5】図1の(d2)工程を拡大して示すプレス成形部分を装置正面から見た断面図である。
【図6】図1の(e)工程を拡大して示すプレス成形部分を装置正面から見た断面図である。
【図7】図1の(f)工程を拡大して示すプレス成形部分を装置正面から見た断面図である。
【図8】(A)は同上実施の形態に係るプレス成形方法及び装置により成形可能な製品の一例を示す断面図であり、(B)は(A)の下面図である。
【図9】(A)は同上実施の形態に係るプレス成形方法及び装置により成形可能な製品の他の一例を示す断面図であり、(B)は(A)の下面図である。
【図10】素材の先端の進行を金型(ノックアウトブロックなど)等で規制することで素材の板厚方向へ増厚しようとする力を生じさせる成形例の他の一例を説明する装置正面方向から見た断面図である。
【図11】従来のプレス成形方法の一例(引用文献1)における素材と金型との間の空間等について説明する装置正面方向から見た断面図である。
【図12】従来のプレス成形方法の他の一例(引用文献2)における素材と金型との間の空間等について説明する装置正面方向から見た断面図である。
【図13】プレス成形においてカーリングや座屈等により生じる重なりや皺等について説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法及び装置について、添付の図面に従って説明する。なお、以下で説明する実施の形態により、本発明が限定されるものではない。
【0023】
ここで、肉厚の異なる部位を有する成形品に関して行われてきたこれまでの増肉(増厚)成形は、素材と金型間の空間を少なくしようとしているが、空間を完全に埋めることができないため、成形限界があった。
【0024】
本発明者は、成形初期より素材と金型を接触させることが可能な増肉(増厚)成形方法を見い出し、これによって成形限界を高め、肉厚の異なる部位を有する成形品を成形する場合であっても良好で高品質な製品を得ることができるプレス成形方法及び装置を考案した。
【0025】
図1〜図7に、本実施の形態に係るフランジ部付ボス部を有する製品の成形例を示す。
この図1〜図7に従って、本実施の形態に係る成形方法及び装置の成形過程を説明する。なお、図2〜図7は、図1の各図を拡大して示した図である。
【0026】
図1〜図7に示す符号1〜7の各金型の名称は、符号1は素材、符号2は上マンドレル、符号3は上ストリッパ、符号4は上パンチ、符号5は下ダイス、符号6は下カウンターパンチ、符号7はノックアウトブロックである。
【0027】
本実施の形態に係る成形方法及び装置は、
まず、ステップ1にて、図1の(a)(図2が対応)の素材セット状態に示すように、下ダイス5に素材1をセットする。ここでの素材1は、同一肉厚のフランジ部1Aとボス部1Bを有する部材を一例としている。
【0028】
なお、図1の(a)(図2)に示すように、金型である上マンドレル2、上ストリッパ3、下ダイス5は、クッション力発生部8、9、10により、夫々可動式で支持される構成となっている。
【0029】
次に、ステップ2では、図1の(a)(図2)の素材セット状態から、図1の(b、c)(図3が対応)に示すように、スライドに取り付けられた上パンチ4の下降と共に、スライド側に取り付けられた金型である上マンドレル2、上ストリッパ3が下降し、上ストリッパ3が素材1のフランジ部1Aに接触する。
【0030】
続く、ステップ3では、スライドの下降は進行するが、「上ストリッパ3のクッション力」(クッション力発生部8によるクッション力)<「下ダイス5のクッション力」(クッション力発生部9によるクッション力)であるため、上ストリッパ3はその位置で留まる一方、上マンドレル2は下降を続け、上マンドレル2とノックアウトブロック(金型)7が接触するようになる(図1の(b、c)或いは図3参照)。
【0031】
ステップ4では、図1の(d1)(図4が対応)に示すように、上ストリッパ3と上パンチ(金型)4が接触すると、これら2つの上ストリッパ3と上パンチ4が一体的となって、素材1のフランジ部1Aを押し始める。
【0032】
ステップ5では、図1の(d2)(図5が対応)に示すように、クッション力発生部9が収縮され、素材1のボス部1Bの先端1Cは延伸されて図中下方へ進み、金型である下カウンターパンチ6によって縮径(径方向へ収縮)され始める。このとき、素材1の各部(フランジ部1A、素材1のボス部1Bの両側面)は、それぞれ対面している金型と接触した状態であるため、素材1には成形による座屈等の不具合は発生しない。
【0033】
すなわち、素材1のボス部1Bの先端1Cの進行方向(テーパ状の空間)以外には空間がないため、素材1が加圧されたときに、従来のように素材1の材料が不必要な空間方向へ進行して変形する(逃げる或いは先端1Cがカーリングする)ような現象の発生が抑制され、素材1に座屈等が発生し不具合が生じるようなおそれが抑制される。
【0034】
ステップ6では、図1の(e)(図6が対応)に示すように、ステップ5でのボス部1Bの縮径により、素材1のボス部1Bの先端1Cの金型(上マンドレル2と下カウンターパンチ6の隙間(テーパ状の空間))内での進みに対する抵抗が増え、素材1のボス部1Bには板厚方向へ増厚しようとする力が生じるようになる。
【0035】
これにより、素材1のボス部1Bの先端1Cのカーリング等を抑制していたクッション力発生部10による上マンドレル2のクッション力に抗して上マンドレル2が図上方に移動され、素材1のボス部1Bには板厚方向へ増肉(増厚)が発生する。この増肉量(増厚量)は、クッション力発生部10による上マンドレル2のクッション力、及び、下カウンターパンチ6のテーパ角度等により決定される。
なお、上マンドレル2の図上方への移動ストロークは、ストッパ等によって、所望の板厚が得られるようにある値に規制されるような構成とすることができる。これにより、ばらつきが少なく正確で安定した増肉(増厚)が達成できるように管理することができる。
【0036】
その後、素材1のボス部1Bの先端1Cがノックアウトブロック7に当接し、その先端1Cの下方への進行が規制されつつ、クッション力発生部10によるクッション力に抗して上マンドレル2が図上方に移動されることで、素材1のボス部1Bは所望の板厚に成形されることになる。
【0037】
そして、ステップ7では、図1の(f)(図7が対応)に示すように、プレス機械は下死点に到り、スライドの下降が終った時点で成形が完了となる。
【0038】
このように、本実施の形態に係るプレス成形方法及び装置によれば、素材1と板厚方向において当接する金型の一部(上マンドレル2)が、素材1の不必要な方向への逃げ(カーリングや座屈等)の発生を抑制すべく素材1を板厚方向に所定のクッション力(油圧力等による流体圧、或いはスプリング等による弾性力など)で押圧する一方で、この金型(上マンドレル2)が素材1の板厚方向への増厚力の増加に応じて前記所定のクッション力に抗して板厚増加方向に移動されることで、素材1の不必要な方向への逃げ(カーリングや座屈等)の発生を抑制しながら、素材1の板厚を所望に増厚させることができる。
【0039】
従って、本実施の形態に係るプレス成形方法及び装置によれば、簡単かつ低コストな構成でありながら、プレス成形により肉厚の異なる部位を有する成形品を成形する場合であっても、座屈やカーリング等を発生させることなく、均一で安定して高品質な製品を得ることができる。
【0040】
上述した本実施の形態によるプレス成形方法及び装置では、フランジ部1Aを有する素材1を用いた場合について説明したが、本実施の形態のボス部1Bのように、成形する部分の素材が円筒状(パイプ状)であれば、本発明に係るプレス成形方法及び装置を適用することが可能である。すなわち、フランジ部の無い筒状(パイプ状)の素材を用いた成形に対しても本発明のプレス成形方法及び装置は適用可能である。
【0041】
ただし、フランジ部が無い場合、成形の際に、素材の板厚に応じたリングパンチが必要となることから、肉厚の薄いパイプ素材の場合には、成形限界は金型の強度に依存することとなる。
【0042】
また、本実施の形態に係るプレス成形方法及び装置により成形した後、テーパ部1D(図7等)をフランジ部1Bと略平行となるように曲げ成形すれば、図8に示すような、穴104が開口された底部103を有するボス部102(穴付き有底ボス部)を持ったフランジ付き製品100の成形をプレス機械により行うことができることになる。符号101は、フランジ部である。
【0043】
また、他にも、図9に示すように、後成形で、ボス部202に段部203を設け、さらに、フランジ部201に、しごき成形によりボス部202へ続く円筒部204を加えることで、ボス部202の肉厚を変化させた製品200を得ることができる。
【0044】
このように、本実施の形態に係るプレス成形方法及び装置によれば、成形初期より素材と金型とを接触させることができるため、従来の成形における素材の座屈等の不具合等を回避しながら、素材のバラツキによる成形不良等が発生しない高品質で安定した増肉(増厚)成形が可能となる。また、後工程を追加することで、製品の肉厚変化の自由度を高めることが可能となる。
【0045】
なお、本実施の形態では、上マンドレル2と下カウンターパンチ6により画成されるテーパ部を素材1(先端1C)が通過する際にその抵抗が大きくなることを利用して、このテーパ部により素材1の先端1Cの移動を規制して、素材1のボス部1Bに板厚方向へ増厚(増肉)しようとする力を生じさせると共に、更にその後において素材1の先端1Cがノックアウトブロック7と当接することで素材1の先端1Cの移動を規制して、素材1のボス部1Bに板厚方向へ増厚(増肉)しようとする力を生じさせる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0046】
すなわち、図10に示すように、素材1の先端1Cの進行を金型(ノックアウトブロックなど)等で規制することで、素材1の底部に板厚方向へ増厚しようとする力を生じさせるような成形の場合にも本発明に係るプレス成形方法及び装置は適用可能で、かかる場合には、可動金型を図下方へ所定押圧力で付勢しつつ上下動可能な可動金型とすることができる。なお、可動金型の図上方への移動ストロークは、ストッパ等によって、所望の板厚が得られるようにある値に規制されるような構成とすることができる。これにより、ばらつきが少なく正確で安定して素材の一部を増肉(増厚)させることができるように管理することができる。
【0047】
以上で説明した本発明に係る実施の形態は、本発明を説明するための例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは可能である。
【産業上の利用可能性】
【0048】
本発明は、簡単かつ低コストな構成でありながら、プレス成形により肉厚の異なる部位を有する成形品を成形する場合であっても、座屈やカーリング等を発生させることなく、均一で安定して高品質な製品を得ることができる成形方法を提供することができ、プレス成形技術の分野において有益である。
【符号の説明】
【0049】
1 素材
1A フランジ部
1B ボス部1B
1C 先端
1D テーパ部
2 上マンドレル
3 上ストリッパ
4 上パンチ
5 下ダイス
6 下カウンターパンチ
7 ノックアウトブロック
8 クッション力発生部(上ストリッパ3のクッション力用)
9 クッション力発生部(下ダイス5のクッション力用)
10 クッション力発生部(上マンドレル2のクッション力用)
100 製品
101 フランジ部
102 ボス部
103 底部
104 穴
200 製品
201 フランジ部
202 ボス部
203 段部
204 しごき成形による円筒部
【技術分野】
【0001】
本発明は、プレス成形技術に関する。より詳しくは、板材若しくはパイプ状素材をプレス成形し、肉厚の異なる成形品を得るプレス成形方法及び装置に関する。
【背景技術】
【0002】
設計上、部分的に肉厚の異なる製品は数多くあり、これらをプレス成形にて得ようとする試みも、これまで数多く行われて来ている。
このような部分的に肉厚の異なる部品のプレス成形方法の従来例を、以下に示す。
【0003】
(1)特許文献1には、中間素材(特許文献1の図3(a)の形状)の一部を成形初期より、下マンドレル(特許文献1の図4の符号28参照)と上ストリッパ(同図4の符号43参照)を夫々接触させ、かつ、両者とも可動とすることで素材の座屈等の成形欠陥が発生することを抑制しながら、この状態で中間素材(特許文献1の図5の符号17参照)端面を押し込むことで円筒部(ボス部)を、フランジ部に対して、テーパ状に板厚増加させる方法が記載されている。
【0004】
(2)また、特許文献1に記載の方法と同様、フランジ付ボスのボス部を増肉させる成形方法の他の一例として、中間素材の外径、又は、内径側を金型にて拘束し、ボス部を増肉させて製品を得るといった方法もある。
【0005】
(3)特許文献2には、フランジ付ボスのボス部(或いは外周縦壁部)を増肉させる成形方法で、中間素材としてボス部(或いは外周縦壁部))がテーパ状(特許文献2の図2の符号1c等参照)となっており、この部分の一部を成形初期より、下マンドレル(同図の符号6等参照)と上ストリッパ(同図の符号4等参照)を夫々接触させ、かつ、両者とも可動とすることで、素材の座屈等の成形欠陥が発生することを抑制しつつ、この状態で中間素材の端面を押し込むことでボス部(或いは外周縦壁部)をテーパ状に板厚増加させる方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2010−142865号公報
【特許文献2】特開2009−248093号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、上述したような従来の成形方法では、以下のようなおそれがある。
すなわち、上記(1)で説明した特許文献1に記載の成形方法においては、素材端面をフランジ面に対して垂直方向に押すため、図11に示すように、成形初期段階において、増肉させるボス部には、中間素材と金型との間に空間ができることになる。このような空間のある状態で成形を進行させると、成形条件によっては、この空間部分に材料が逃げ易くなって座屈等が発生するおそれがあるため、材料の重なり等の欠陥(皺や段差など)(図13等参照)が発生してしまうおそれがある。このようなおそれのない良好な成形を実現するためには、成形条件がある限られた狭い範囲に限定されるおそれがある。
【0008】
また、このような空間に材料が逃げることができる状態での成形は、その材料の逃げ度合いがその都度異なるおそれがあるため、均一で安定した管理が困難であり、均一で安定して高品質な製品を得ることが難しいといった実情もある。
【0009】
上記(2)で説明した成形方法は、上述した(1)項と同様の問題がある。ただし、より一層座屈等が発生し易いため、成形条件がより狭められることになる。
【0010】
上記(3)で説明した特許文献2に記載の成形方法においては、特許文献2の図2に示されるように、中間素材の素材端面がフランジ部に対して垂直ではないため、この斜めの端面を押す際、金型と中間素材の端面は線当りとなり端面に潰れなどが生じ易く、端部を切削や切断などする後加工が必要になるなどのおそれがある。
【0011】
また、かかる成形方法では、図12に示すように、成形初期に金型と中間素材に空間ができるため、欠陥なく成形するためには、上記(1)や(2)と同様に、成形条件が狭く、増肉可能な製品サイズは限られてしまうおそれがある。
【0012】
更に、上記(1)や(2)と同様に、空間への材料の逃げ度合いがその都度異なるおそれがあるため、均一で安定して高品質な製品を得ることが難しいといった実情もある。
【0013】
本発明は、かかる実情に鑑みなされたもので、簡単かつ低コストな構成でありながら、プレス成形により肉厚の異なる部位を有する成形品を成形する場合であっても、座屈やカーリング等を発生させることなく、均一で安定して高品質な製品を得ることができるプレス成形方法及び装置を提供することを目的とする
【課題を解決するための手段】
【0014】
このため、本発明は、
肉厚の異なる部位を有する円筒状部材をプレス成形するプレス成形装置であって、
素材へのプレス力の作用によって移動する素材先端の移動に制限を加えることでプレス方向と交差する方向へ素材の一部を増厚するものにおいて、
増厚される部位の素材側面と常時接触する可動金型を備え、
該可動金型によりその増厚を抑制する方向に素材を所定圧力で押圧しながら、素材の一部を増厚して肉厚の異なる部位を有する円筒状部材をプレス成形することを特徴とする。
【0015】
本発明において、プレス方向と交差するように傾斜した空間を素材先端が進むことにより、素材先端の移動に制限が加えられて、該傾斜した空間において素材が増厚されることを特徴とすることができる。
【0016】
本発明において、前記可動金型は、前記傾斜した空間に臨み、素材の増厚を抑制する方向に素材を所定圧力で押圧するように構成されたことを特徴とすることができる。
【0017】
本発明において、前記可動金型は、円筒状の素材の中心軸に沿って配設されスライドに対して可動に支持されたマンドレルであることを特徴とすることができる。
【0018】
本発明において、前記円筒状部材は、フランジ部付きボス部を有する部材であることを特徴とすることができる。
【0019】
また、本発明は、
肉厚の異なる部位を有する円筒状部材のプレス成形方法であって、
素材へのプレス力の作用によって移動する素材先端の移動に制限を加えることでプレス方向と交差する方向へ素材の一部を増厚する際に、増厚される部位の素材側面と常時接触する可動金型を用いてその増厚を抑制する方向に素材を所定圧力で押圧しながら、素材の一部を増厚して肉厚の異なる部位を有する円筒状部材をプレス成形することを特徴とする。
【発明の効果】
【0020】
本発明によれば、簡単かつ低コストな構成でありながら、プレス成形により肉厚の異なる部位を有する成形品を成形する場合であっても、座屈やカーリング等を発生させることなく、均一で安定して高品質な製品を得ることができるプレス成形方法及び装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法及び装置を説明する工程図である。
【図2】図1の(a)工程を拡大して示すプレス成形部分を装置正面から見た断面図である。
【図3】図1の(b、c)工程を拡大して示すプレス成形部分を装置正面から見た断面図である。
【図4】図1の(d1)工程を拡大して示すプレス成形部分を装置正面から見た断面図である。
【図5】図1の(d2)工程を拡大して示すプレス成形部分を装置正面から見た断面図である。
【図6】図1の(e)工程を拡大して示すプレス成形部分を装置正面から見た断面図である。
【図7】図1の(f)工程を拡大して示すプレス成形部分を装置正面から見た断面図である。
【図8】(A)は同上実施の形態に係るプレス成形方法及び装置により成形可能な製品の一例を示す断面図であり、(B)は(A)の下面図である。
【図9】(A)は同上実施の形態に係るプレス成形方法及び装置により成形可能な製品の他の一例を示す断面図であり、(B)は(A)の下面図である。
【図10】素材の先端の進行を金型(ノックアウトブロックなど)等で規制することで素材の板厚方向へ増厚しようとする力を生じさせる成形例の他の一例を説明する装置正面方向から見た断面図である。
【図11】従来のプレス成形方法の一例(引用文献1)における素材と金型との間の空間等について説明する装置正面方向から見た断面図である。
【図12】従来のプレス成形方法の他の一例(引用文献2)における素材と金型との間の空間等について説明する装置正面方向から見た断面図である。
【図13】プレス成形においてカーリングや座屈等により生じる重なりや皺等について説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法及び装置について、添付の図面に従って説明する。なお、以下で説明する実施の形態により、本発明が限定されるものではない。
【0023】
ここで、肉厚の異なる部位を有する成形品に関して行われてきたこれまでの増肉(増厚)成形は、素材と金型間の空間を少なくしようとしているが、空間を完全に埋めることができないため、成形限界があった。
【0024】
本発明者は、成形初期より素材と金型を接触させることが可能な増肉(増厚)成形方法を見い出し、これによって成形限界を高め、肉厚の異なる部位を有する成形品を成形する場合であっても良好で高品質な製品を得ることができるプレス成形方法及び装置を考案した。
【0025】
図1〜図7に、本実施の形態に係るフランジ部付ボス部を有する製品の成形例を示す。
この図1〜図7に従って、本実施の形態に係る成形方法及び装置の成形過程を説明する。なお、図2〜図7は、図1の各図を拡大して示した図である。
【0026】
図1〜図7に示す符号1〜7の各金型の名称は、符号1は素材、符号2は上マンドレル、符号3は上ストリッパ、符号4は上パンチ、符号5は下ダイス、符号6は下カウンターパンチ、符号7はノックアウトブロックである。
【0027】
本実施の形態に係る成形方法及び装置は、
まず、ステップ1にて、図1の(a)(図2が対応)の素材セット状態に示すように、下ダイス5に素材1をセットする。ここでの素材1は、同一肉厚のフランジ部1Aとボス部1Bを有する部材を一例としている。
【0028】
なお、図1の(a)(図2)に示すように、金型である上マンドレル2、上ストリッパ3、下ダイス5は、クッション力発生部8、9、10により、夫々可動式で支持される構成となっている。
【0029】
次に、ステップ2では、図1の(a)(図2)の素材セット状態から、図1の(b、c)(図3が対応)に示すように、スライドに取り付けられた上パンチ4の下降と共に、スライド側に取り付けられた金型である上マンドレル2、上ストリッパ3が下降し、上ストリッパ3が素材1のフランジ部1Aに接触する。
【0030】
続く、ステップ3では、スライドの下降は進行するが、「上ストリッパ3のクッション力」(クッション力発生部8によるクッション力)<「下ダイス5のクッション力」(クッション力発生部9によるクッション力)であるため、上ストリッパ3はその位置で留まる一方、上マンドレル2は下降を続け、上マンドレル2とノックアウトブロック(金型)7が接触するようになる(図1の(b、c)或いは図3参照)。
【0031】
ステップ4では、図1の(d1)(図4が対応)に示すように、上ストリッパ3と上パンチ(金型)4が接触すると、これら2つの上ストリッパ3と上パンチ4が一体的となって、素材1のフランジ部1Aを押し始める。
【0032】
ステップ5では、図1の(d2)(図5が対応)に示すように、クッション力発生部9が収縮され、素材1のボス部1Bの先端1Cは延伸されて図中下方へ進み、金型である下カウンターパンチ6によって縮径(径方向へ収縮)され始める。このとき、素材1の各部(フランジ部1A、素材1のボス部1Bの両側面)は、それぞれ対面している金型と接触した状態であるため、素材1には成形による座屈等の不具合は発生しない。
【0033】
すなわち、素材1のボス部1Bの先端1Cの進行方向(テーパ状の空間)以外には空間がないため、素材1が加圧されたときに、従来のように素材1の材料が不必要な空間方向へ進行して変形する(逃げる或いは先端1Cがカーリングする)ような現象の発生が抑制され、素材1に座屈等が発生し不具合が生じるようなおそれが抑制される。
【0034】
ステップ6では、図1の(e)(図6が対応)に示すように、ステップ5でのボス部1Bの縮径により、素材1のボス部1Bの先端1Cの金型(上マンドレル2と下カウンターパンチ6の隙間(テーパ状の空間))内での進みに対する抵抗が増え、素材1のボス部1Bには板厚方向へ増厚しようとする力が生じるようになる。
【0035】
これにより、素材1のボス部1Bの先端1Cのカーリング等を抑制していたクッション力発生部10による上マンドレル2のクッション力に抗して上マンドレル2が図上方に移動され、素材1のボス部1Bには板厚方向へ増肉(増厚)が発生する。この増肉量(増厚量)は、クッション力発生部10による上マンドレル2のクッション力、及び、下カウンターパンチ6のテーパ角度等により決定される。
なお、上マンドレル2の図上方への移動ストロークは、ストッパ等によって、所望の板厚が得られるようにある値に規制されるような構成とすることができる。これにより、ばらつきが少なく正確で安定した増肉(増厚)が達成できるように管理することができる。
【0036】
その後、素材1のボス部1Bの先端1Cがノックアウトブロック7に当接し、その先端1Cの下方への進行が規制されつつ、クッション力発生部10によるクッション力に抗して上マンドレル2が図上方に移動されることで、素材1のボス部1Bは所望の板厚に成形されることになる。
【0037】
そして、ステップ7では、図1の(f)(図7が対応)に示すように、プレス機械は下死点に到り、スライドの下降が終った時点で成形が完了となる。
【0038】
このように、本実施の形態に係るプレス成形方法及び装置によれば、素材1と板厚方向において当接する金型の一部(上マンドレル2)が、素材1の不必要な方向への逃げ(カーリングや座屈等)の発生を抑制すべく素材1を板厚方向に所定のクッション力(油圧力等による流体圧、或いはスプリング等による弾性力など)で押圧する一方で、この金型(上マンドレル2)が素材1の板厚方向への増厚力の増加に応じて前記所定のクッション力に抗して板厚増加方向に移動されることで、素材1の不必要な方向への逃げ(カーリングや座屈等)の発生を抑制しながら、素材1の板厚を所望に増厚させることができる。
【0039】
従って、本実施の形態に係るプレス成形方法及び装置によれば、簡単かつ低コストな構成でありながら、プレス成形により肉厚の異なる部位を有する成形品を成形する場合であっても、座屈やカーリング等を発生させることなく、均一で安定して高品質な製品を得ることができる。
【0040】
上述した本実施の形態によるプレス成形方法及び装置では、フランジ部1Aを有する素材1を用いた場合について説明したが、本実施の形態のボス部1Bのように、成形する部分の素材が円筒状(パイプ状)であれば、本発明に係るプレス成形方法及び装置を適用することが可能である。すなわち、フランジ部の無い筒状(パイプ状)の素材を用いた成形に対しても本発明のプレス成形方法及び装置は適用可能である。
【0041】
ただし、フランジ部が無い場合、成形の際に、素材の板厚に応じたリングパンチが必要となることから、肉厚の薄いパイプ素材の場合には、成形限界は金型の強度に依存することとなる。
【0042】
また、本実施の形態に係るプレス成形方法及び装置により成形した後、テーパ部1D(図7等)をフランジ部1Bと略平行となるように曲げ成形すれば、図8に示すような、穴104が開口された底部103を有するボス部102(穴付き有底ボス部)を持ったフランジ付き製品100の成形をプレス機械により行うことができることになる。符号101は、フランジ部である。
【0043】
また、他にも、図9に示すように、後成形で、ボス部202に段部203を設け、さらに、フランジ部201に、しごき成形によりボス部202へ続く円筒部204を加えることで、ボス部202の肉厚を変化させた製品200を得ることができる。
【0044】
このように、本実施の形態に係るプレス成形方法及び装置によれば、成形初期より素材と金型とを接触させることができるため、従来の成形における素材の座屈等の不具合等を回避しながら、素材のバラツキによる成形不良等が発生しない高品質で安定した増肉(増厚)成形が可能となる。また、後工程を追加することで、製品の肉厚変化の自由度を高めることが可能となる。
【0045】
なお、本実施の形態では、上マンドレル2と下カウンターパンチ6により画成されるテーパ部を素材1(先端1C)が通過する際にその抵抗が大きくなることを利用して、このテーパ部により素材1の先端1Cの移動を規制して、素材1のボス部1Bに板厚方向へ増厚(増肉)しようとする力を生じさせると共に、更にその後において素材1の先端1Cがノックアウトブロック7と当接することで素材1の先端1Cの移動を規制して、素材1のボス部1Bに板厚方向へ増厚(増肉)しようとする力を生じさせる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0046】
すなわち、図10に示すように、素材1の先端1Cの進行を金型(ノックアウトブロックなど)等で規制することで、素材1の底部に板厚方向へ増厚しようとする力を生じさせるような成形の場合にも本発明に係るプレス成形方法及び装置は適用可能で、かかる場合には、可動金型を図下方へ所定押圧力で付勢しつつ上下動可能な可動金型とすることができる。なお、可動金型の図上方への移動ストロークは、ストッパ等によって、所望の板厚が得られるようにある値に規制されるような構成とすることができる。これにより、ばらつきが少なく正確で安定して素材の一部を増肉(増厚)させることができるように管理することができる。
【0047】
以上で説明した本発明に係る実施の形態は、本発明を説明するための例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは可能である。
【産業上の利用可能性】
【0048】
本発明は、簡単かつ低コストな構成でありながら、プレス成形により肉厚の異なる部位を有する成形品を成形する場合であっても、座屈やカーリング等を発生させることなく、均一で安定して高品質な製品を得ることができる成形方法を提供することができ、プレス成形技術の分野において有益である。
【符号の説明】
【0049】
1 素材
1A フランジ部
1B ボス部1B
1C 先端
1D テーパ部
2 上マンドレル
3 上ストリッパ
4 上パンチ
5 下ダイス
6 下カウンターパンチ
7 ノックアウトブロック
8 クッション力発生部(上ストリッパ3のクッション力用)
9 クッション力発生部(下ダイス5のクッション力用)
10 クッション力発生部(上マンドレル2のクッション力用)
100 製品
101 フランジ部
102 ボス部
103 底部
104 穴
200 製品
201 フランジ部
202 ボス部
203 段部
204 しごき成形による円筒部
【特許請求の範囲】
【請求項1】
肉厚の異なる部位を有する円筒状部材をプレス成形するプレス成形装置であって、
素材へのプレス力の作用によって移動する素材先端の移動に制限を加えることでプレス方向と交差する方向へ素材の一部を増厚するものにおいて、
増厚される部位の素材側面と常時接触する可動金型を備え、
該可動金型によりその増厚を抑制する方向に素材を所定圧力で押圧しながら、素材の一部を増厚して肉厚の異なる部位を有する円筒状部材をプレス成形することを特徴とするプレス成形装置。
【請求項2】
プレス方向と交差するように傾斜した空間を素材先端が進むことにより、素材先端の移動に制限が加えられて、該傾斜した空間において素材が増厚されることを特徴とする請求項1に記載のプレス成形装置。
【請求項3】
前記可動金型は、前記傾斜した空間に臨み、素材の増厚を抑制する方向に素材を所定圧力で押圧するように構成されたことを特徴とする請求項2に記載のプレス成形装置。
【請求項4】
前記可動金型は、円筒状の素材の中心軸に沿って配設され、スライドに対して可動に支持されたマンドレルであることを特徴とする請求項3に記載のプレス成形装置。
【請求項5】
前記円筒状部材は、フランジ部付きボス部を有する部材であることを特徴とする請求項1〜請求項4の何れか1つに記載のプレス成形装置。
【請求項6】
肉厚の異なる部位を有する円筒状部材のプレス成形方法であって、
素材へのプレス力の作用によって移動する素材先端の移動に制限を加えることでプレス方向と交差する方向へ素材の一部を増厚する際に、増厚される部位の素材側面と常時接触する可動金型を用いてその増厚を抑制する方向に素材を所定圧力で押圧しながら、素材の一部を増厚して肉厚の異なる部位を有する円筒状部材をプレス成形することを特徴とするプレス成形方法。
【請求項1】
肉厚の異なる部位を有する円筒状部材をプレス成形するプレス成形装置であって、
素材へのプレス力の作用によって移動する素材先端の移動に制限を加えることでプレス方向と交差する方向へ素材の一部を増厚するものにおいて、
増厚される部位の素材側面と常時接触する可動金型を備え、
該可動金型によりその増厚を抑制する方向に素材を所定圧力で押圧しながら、素材の一部を増厚して肉厚の異なる部位を有する円筒状部材をプレス成形することを特徴とするプレス成形装置。
【請求項2】
プレス方向と交差するように傾斜した空間を素材先端が進むことにより、素材先端の移動に制限が加えられて、該傾斜した空間において素材が増厚されることを特徴とする請求項1に記載のプレス成形装置。
【請求項3】
前記可動金型は、前記傾斜した空間に臨み、素材の増厚を抑制する方向に素材を所定圧力で押圧するように構成されたことを特徴とする請求項2に記載のプレス成形装置。
【請求項4】
前記可動金型は、円筒状の素材の中心軸に沿って配設され、スライドに対して可動に支持されたマンドレルであることを特徴とする請求項3に記載のプレス成形装置。
【請求項5】
前記円筒状部材は、フランジ部付きボス部を有する部材であることを特徴とする請求項1〜請求項4の何れか1つに記載のプレス成形装置。
【請求項6】
肉厚の異なる部位を有する円筒状部材のプレス成形方法であって、
素材へのプレス力の作用によって移動する素材先端の移動に制限を加えることでプレス方向と交差する方向へ素材の一部を増厚する際に、増厚される部位の素材側面と常時接触する可動金型を用いてその増厚を抑制する方向に素材を所定圧力で押圧しながら、素材の一部を増厚して肉厚の異なる部位を有する円筒状部材をプレス成形することを特徴とするプレス成形方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【公開番号】特開2012−206150(P2012−206150A)
【公開日】平成24年10月25日(2012.10.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−75221(P2011−75221)
【出願日】平成23年3月30日(2011.3.30)
【出願人】(000100861)アイダエンジニアリング株式会社 (153)
【公開日】平成24年10月25日(2012.10.25)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年3月30日(2011.3.30)
【出願人】(000100861)アイダエンジニアリング株式会社 (153)
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