JP2008173678A

JP2008173678A - プレス成形装置

Info

Publication number: JP2008173678A
Application number: JP2007011348A
Authority: JP
Inventors: Teruo Kamata; 輝郎鎌田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-01-22
Filing date: 2007-01-22
Publication date: 2008-07-31
Anticipated expiration: 2027-01-22
Also published as: JP5086651B2

Abstract

【課題】プレス成形時における成形荷重を安定させて、より一層高精度なプレス成形品を得ることにある。
【解決手段】クッションプレート３６の孔部４０内に収納されると共にクッションピン３８の下端部に当接するように設けられ、成形初期に発生する成形荷重を吸収するクッション部材４２を備え、前記クッション部材４２は、単一のボデイ５２と、前記ボデイ５２の室内に直列状に配設された第１ピストン５６ａ及び第２ピストン５６ｂと、前記第１ピストン５６ａを押圧するエアが供給された第１圧力室６２ａと、前記第２ピストン５６ｂを押圧するエアが供給された第２圧力室６２ｂとを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、平板状の薄鋼板を所望の形状にドロー成形することが可能なプレス成形装置に関する。

自動車車体には、薄鋼板をプレス機械によってプレス成形した多数のプレス成形品が用いられている。例えば、所望形状の部品をプレス成形するプレス機械では、可動型と固定型との間に薄鋼板がセットされ、前記可動型及び固定型のそれぞれの成形部によって前記薄鋼板を加圧する際に発生する衝撃を緩衝するためにクッション装置が設けられている場合がある。

この種のプレス成形用のクッション装置に関し、例えば、特許文献１には、下型の下部側にクッションシリンダによって持ち上げられるダイクッションを配設し、前記ダイクッションから下型上部にクッションピンを延設し、このクッションピンの上端にクッションパッドを取り付けた構造が従来から一般的に採用され、前記ダイクッションで発生するクッション圧がそのままクッションピンを介してクッションパッドに伝達される、と記載されている。

さらに、前記特許文献１には、クッションパッドを支持するクッションピンの下部に新たに油圧シリンダを設け、前記油圧シリンダによってクッションピン毎のクッション荷重を制御することが開示されている。

実開昭６２−２０７１１号公報

しかしながら、前記特許文献１に開示された技術的思想では、油圧シリンダを用いてクッション荷重を制御しているため、粘性抵抗に起因して圧油の流動性が低下することが懸念され、クッションピン毎のクッション荷重をより高精度に制御したいという産業界の要請がある。

本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、プレス成形時における成形荷重を安定させて、より一層高精度なプレス成形品を得ることが可能なプレス成形装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、上型と下型とが相対的に変位し可動するパンチによって成形素材に対して加圧力を付与することによりプレス成形を行う装置であって、
前記下型を囲繞するように設けられたブランクホルダと、
前記ブランクホルダを支持する複数のクッションピンと、
前記下型の下方側に重畳して設けられたクッションプレート及びクッションパッドと、
前記クッションパッドを支持するクッションシリンダと、
前記クッションプレートの孔部内に収納されると共に前記クッションピンの下端部に当接するように設けられ、成形初期に発生する成形荷重を吸収するクッション部材と、
を備え、
前記クッション部材は、単一のボデイと、前記ボデイの室内に直列状に配設された第１ピストン及び第２ピストンと、前記第１ピストンと前記第２ピストンとの間に設けられ、該第１ピストンを押圧するエアが供給された第１圧力室と、前記第２ピストンの下部側に設けられ、該第２ピストンを押圧するエアが供給された第２圧力室とを有することを特徴とする。

この場合、前記第２圧力室のエア圧力は、前記第１圧力室のエア圧力よりも大きく設定されるとよい。

本発明によれば、先ず、パンチと下型とが当接した成形初期において、前記当接する際に発生した衝撃荷重（振動）がブランクホルダ及びクッションピンを介してクッション部材に伝達される。その際、複数のクッションピンの下端部にそれぞれ当接し、第１圧力室に供給されたエアによって上方に向かって所定の受圧力が付与されている第１ピストンが前記所定の受圧力に抗して下方側に向かって変位することによって第１次緩衝作用が発揮され、前記第１次緩衝作用により成形荷重の低荷重成分が好適に吸収される。なお、前記第１ピストンが変位して緩衝作用がなされるとき、第２ピストンには衝撃荷重が付与されておらず、略静止状態にある。

続いて、前記第１ピストンによって第１次緩衝作用がなされることにより、該第１ピストンが下方側に向かって変位して第２ピストンに当接し、該第２ピストンｂを下方側に向かって押圧する。前記第１ピストン及び第２ピストンは当接した状態を維持しながら、第２圧力室に供給されたエアによって上方に向かって所定の受圧力が付与されている第２ピストンが、第１ピストンと一体的に前記所定の受圧力に抗して下方側に向かって変位することによって第２次緩衝作用が発揮され、前記第２次緩衝作用により成形荷重の中荷重成分が好適に吸収される。

さらに、前記第１ピストン及び第２ピストンによって第１次及び第２次緩衝作用が発揮された後、成形末期までに付与される成形荷重は、クッションパッドを介してクッションシリンダに伝達され、前記クッションシリンダによって第３次緩衝作用が発揮され、前記第３次緩衝作用により成形荷重の高荷重成分が好適に吸収される。

このように、本発明では、成形初期段階の成形荷重によって発生した衝撃荷重（振動）が複数個のクッション部材によって吸収（緩衝）されることにより、プレス成形時のおける成形荷重を安定させ、高精度な寸法精度を有する成形品を得ることができる。

また、本発明では、前記クッションピンから伝達される成形荷重の低荷重成分を第１ピストンによって吸収し、続いて、前記第１ピストンが変位して該第１ピストンと第２ピストンとが当接した状態を保持しながら、成形荷重の中荷重成分を第２ピストンによって吸収し、さらに、クッションパッドを介して伝達された成形荷重の高荷重成分をクッションシリンダによって吸収することにより、クッションピンを介して伝達される成形荷重を、異なる荷重成分毎に時系列的に順次吸収することができる。

成形初期段階における衝撃荷重をクッション部材の第１ピストン及び第２ピストンによって吸収することにより、プレス成形時における成形荷重を安定させて、より一層高精度なプレス成形品を得ることができる。

本発明に係るプレス成形装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係るプレス成形装置を示す。このプレス成形装置１０は、図示しない固定手段を介してダイベッド１２上に固定されるボルスタ１４と、中間ブロック１６を介して前記ボルスタ１４上に固定され断面曲線状の凸部からなる成形部１８を有する下型２０と、前記下型２０の上方に昇降可能に設けられ前記下型２０の成形部１８に対応する断面曲線状の凹部からなる成形部２２を有するパンチ２４と、図示しないプレスラムの作用下に前記パンチ２４と一体的に変位する上型２６とを備える。

前記パンチ２４の成形部２２に近接するフランジ部には、ビード成形用凸部２８が形成され、一方、前記下型２０の成形部１８に隣接するブランクホルダ（後述する）には、前記上型２６のビード成形用凸部２８に対応するビード成形用凹部３０が形成されている。前記ビード成形用凸部２８とビード成形用凹部３０との間で、成形素材である薄鋼板３２の端部側に図示しないビードが成形されることにより、成形時における材料の過剰流入を抑制してしわ等の発生を好適に阻止することができる。

また、前記プレス成形装置１０は、前記ボルスタ１４の下方側に設けられ、後述するクッションピンの長さを調整すると共に成形初期における振動並びに騒音を抑制する第１クッション機構３４ａと、前記第１クッション機構３４ａによってクッション作用が営まれた後、成形素材である薄鋼板３２に対しプレス成形時に発生する荷重を抑制する第２クッション機構３４ｂとを有する。

前記第１クッション機構３４ａは、前記ボルスタ１４の下方に略水平方向に沿って配設されたクッションプレート３６と、前記ボルスタ１４の貫通孔を介して下型２０の側方に突出し前記クッションプレート３６上に略鉛直上下方向に沿って支持される複数のクッションピン３８と、前記クッションプレート３６の上面に複数条に配置された有底円筒状の孔部４０内に収納され（図２参照）、前記クッションピン３８の下端部にそれぞれ当接する複数のクッション部材４２と、前記クッションピン３８によって支持され下型２０の側部に隣接し且つ前記下型２０を囲繞するように配置されるブランクホルダ４４とを有する。

前記第２クッション機構３４ｂは、前記クッションプレート３６の下部側に重畳して配設されたクッションパッド４６と、複数のピストンロッド４８ａによって前記クッションプレート３６及びクッションパッド４６をそれぞれ一体的に支持する複数のクッションシリンダ４８とを有する。

この場合、前記クッションシリンダ４８の駆動作用下にピストンロッド４８ａと一体的にクッションプレート３６、クッションパッド４６、クッションピン３８及びブランクホルダ４４が上下方向に沿って変位自在に設けられ、上方に向かって変位した前記ブランクホルダ４４の保持面とパンチ２４の保持面との間で成形素材である薄鋼板３２が所定の保持力によって保持され、成形準備状態となる（図４参照）。

クッション部材４２は、図３に示されるように、略円筒状からなり、クッションプレート３６の有底円筒状の孔部４０の内壁に形成された雌ねじ部と嵌合する雄ねじ部５０が外周面に形成された単一のボデイ５２と、前記クッションプレート３６の上面と略面一に設けられ前記ボデイ５２の一端部を閉塞することにより前記ボデイ５２内に閉塞された室を形成するカバー部材５４と、前記ボデイ５２の室内に直列状に配設された上部側の第１ピストン５６ａ及び下部側の第２ピストン５６ｂとを有する。

前記カバー部材５４の下面には、第１ピストン５６ａに当接する凸部５４ａが膨出形成されている。このカバー部材５４を設けることにより、ボデイ５２の室内に切粉等の塵埃等の進入が好適に阻止される。なお、前記カバー部材５４の形状は、図３に示される形状に限定されるものではなく、上下方向に沿った厚さ寸法が抑制された薄肉の図示しない他の形状に形成してもよい。また、前記カバー部材５４に代替して図示しない塵埃防止機構によって、ボデイ５２の室内に対する切粉等の塵埃等の進入を阻止することも可能である。

前記ボデイ５２の外周面には、クッションプレート３６の孔部４０との間でシール機能を営む一組のＯリング５８ａ、５８ｂが装着される。

前記ボデイ５２の内壁面には、上部側の第１ピストン５６ａの環状肩部が当接して上方への変位を規制する第１ストッパ部６０ａと、下部側の第２ピストン５６ｂの環状肩部が当接して上方への変位を規制する第２ストッパ部６０ｂとが設けられる（図２及び図３参照）。

前記ボデイ５２内の室は、第１ピストン５６ａの下面と第２ピストン５６ｂの上面との間で形成される第１圧力室６２ａと、前記第２ピストン５６ｂの下面とクッションプレート３６の孔部４０底面との間で形成される第２圧力室６２ｂとから構成される。前記クッションプレート３６には、前記第１圧力室６２ａに連通し該第１圧力室６２ａに対して所定圧のエアを供給する第１エア供給ポート６４ａと、前記第２圧力室６２ｂに連通し該第２圧力室６２ｂに対して所定圧のエアを供給する第２エア供給ポート６４ｂとが設けられる。

この場合、前記第１圧力室６２ａ内に充填されたエアの所定圧に対して、前記第２圧力室６２ｂ内に充填されたエアの所定圧が大きくなるように設定されている。また、前記第１圧力室６２ａ及び第２圧力室６２ｂ内に供給されるエアには、例えば、防錆効果を有する窒素ガス等が用いられるとよい。

本発明の実施の形態に係るプレス成形装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。

先ず、図４に示されるように、クッションシリンダ４８の駆動作用下にクッションピン３８及びブランクホルダ４４を一体的に上昇させ、パンチ２４のフランジ部とブランクホルダ４４との間で薄鋼板３２が保持される。前記薄鋼板３２が保持された状態において図示しないプレスラムの駆動作用下に上型２６を一体的に下降させ、パンチ２４の成形部２２と下型２０の成形部１８とが当接することにより、前記薄鋼板３２に対するドロー成形（絞り成形）が開始される。

さらに、成形工程が進行して上型２６が下死点に到達する直前の成形末期には、パンチ２４のフランジ部に設けられたビード成形用凸部２８が薄鋼板３２の端部側と接触し、さらに、前記ビード成形用凸部２８に対応しブランクホルダ４４に設けられたビード成形用凹部３０内に前記薄鋼板３２の一部が押し込まれてビードが形成され、成形工程が終了する（図５及び図６参照）。

その後、図示しないプレスラムと一体的に上型２６が上昇すると共に、図示しないノックアウトが作動し且つブランクホルダ４４が下降して成形品から離間することにより、離型された成形品が図示しない搬送機構を介して次工程に搬送される。

次に、上記成形工程中における第１クッション機構３４ａ及び第２クッション機構３４ｂの作用効果について以下詳細に説明する。

先ず、パンチ２４の成形部２２と下型２０の成形部１８とが当接した成形初期において、前記当接する際に発生した衝撃荷重がブランクホルダ４４及びクッションピン３８を介してクッション部材４２に伝達される（図７参照）。その際、複数のクッションピン３８の下端部にそれぞれ当接し、第１圧力室６２ａに供給されたエアによって上方に向かって所定の受圧力が付与されている第１ピストン５６ａが、前記所定の受圧力に抗して下方側に向かって変位することによって第１次緩衝作用が発揮され、前記第１次緩衝作用により成形荷重の低荷重成分が好適に吸収される（図８参照）。前記第１ピストン５６ａが変位して緩衝作用がなされるとき、第２ピストン５６ｂは略静止状態にある。

前記第１ピストン５６ａによって第１次緩衝作用がなされることにより該第１ピストン５６ａが下方側に向かって僅かに変位し、第２ピストン５６ｂの上面に当接して該第２ピストン５６ｂを下方側に向かって押圧する。

従って、第１ピストン５６ａ及び第２ピストン５６ｂが当接した状態を維持しながら、第２圧力室６２ｂに供給されたエアによって上方に向かって所定の受圧力が付与されている第２ピストン５６ｂが、第１ピストン５６ａと一体的に前記所定の受圧力に抗して下方側に向かって変位することによって第２次緩衝作用が発揮され、前記第２次緩衝作用により成形荷重の中荷重成分が好適に吸収される（図９参照）。

さらに、前記第１クッション機構３４ａによって緩衝作用が発揮された後、成形末期までに付与される成形荷重は、クッションプレート３６に重畳した下部側のクッションパッド４６を介してクッションシリンダ４８に伝達され、前記クッションシリンダ４８によって第３次緩衝作用が発揮され、前記第３次緩衝作用により成形荷重の高荷重成分が好適に吸収される。

このように、本実施の形態では、成形初期段階の成形荷重によって発生した振動が複数個のクッション部材４２によって吸収（緩衝）されることにより、プレス成形時のおける成形荷重を安定させ、高精度な寸法精度を有する成形品を得ることができる。換言すると、プレスの成形性を安定させることにより、より一層高精度なプレス成形品を得ることができる。

また、本実施の形態では、第１圧力室６２ａのエア圧に抗して第１ピストン５６ａが変位することによる第１次緩衝作用に起因して成形荷重の低荷重成分が吸収され、続いて、第２圧力室６２ｂのエア圧（第１圧力室６２ａのエア圧よりも圧力が大きく設定されている）に抗して第２ピストン５６ｂ及び第１ピストン５６ａがそれぞれ一体的変位することによる第２次緩衝作用に起因して成形荷重の中荷重成分が吸収され、最後に、クッションシリンダ４８による第３次緩衝作用に起因して成形荷重の高荷重成分が吸収される。

本実施の形態では、このように吸収される成形荷重の荷重成分がそれぞれ異なる第１次〜第３次緩衝作用により、成形初期段階から成形末期までの異なる荷重成分を時間的経過に伴って徐々に吸収することができる。なお、成形荷重の荷重成分は、第１圧力室６２ａ、第２圧力室６２ｂ及びクッションシリンダ４８の圧力をそれぞれ図示しない減圧弁等によって調圧することにより、適宜制御することができる。

例えば、図１０の破線で示される比較例では、クッションピンから伝達される成形荷重を図示しない単一のクッション装置のみで吸収するようにした場合、パンチの成形部が下型の成形部に当接した成形初期段階において成形荷重が急激に上昇して成形素材に対して悪影響を及ぼすのに対し、図１０の実線で示される本実施の形態では、成形初期段階におけるピーク荷重を好適に吸収し、パンチ２４の変位量に対応して徐々に成形荷重が上昇する安定した荷重特性曲線を得ることができる。

さらに、本実施の形態では、複数のクッションピン３８の軸線方向に沿った全長が、製造誤差や長期間の使用による摩耗によって不均一となって高低差が発生した場合であっても、前記製造誤差や摩耗に起因する複数のクッションピン３８の高低差が前記クッションピン３８の下端部が当接する第１ピストン５６ａ（第１圧力室６２ａのエア圧）によって吸収されるため、成形素材である薄鋼板３２に対して均等且つ均一に成形荷重を付与することができる。なお、複数のクッションピン３８の軸線方向に沿った全長が同一であっても、装置を製造する際の複数のクッションピン３８の組み付け誤差等が発生した場合には、前記製造誤差と同様に前記クッションピン３８の高低差を好適に吸収することができる。

さらにまた、本実施の形態では、ビードを成形する際の押し付け荷重を安定させることができるため、ビード成形用凸部２８とビード成形用凹部３０との合わせ位置精度（特に、高さ方向の位置精度）が向上するため、ビードの形状が非常に寸法精度良く成形することができる。

なお、本実施の形態では、クッション部材４２に第１ピストン５６ａ及び第２ピストン５６ｂの２つのピストンを配設した構造について説明しているが、これに限定されるものではなく、２以上の複数のピストンが多段に且つ直列的に配列され、且つピストンの個数に対応してエアが供給される複数の圧力室が設けられていればよい。

本発明の実施の形態に係るプレス成形装置の概略構成を示す縦断面図である。図１のプレス成形装置を構成するクッションプレート及びその孔部に配設されたクッション部材の斜視図である。図２に示すクッション部材の一部切り欠き側面図である。図１に示すプレス成形装置のパンチとブランクホルダとの間に成形素材である薄鋼板が保持された成形準備状態を示す縦断面図である。図４に示す状態から上型及びパンチが一体的に下降した状態を示す縦断面図である。図５に示す状態からパンチがさらに下降して成形完了状態を示す縦断面図である。クッションピンを介して伝達された成形荷重によってクッション部材が押圧された状態を示す拡大縦断面図である。図７に示す状態から、前記成形荷重によって第１ピストンが下方側に変位して第２ピストンに当接した状態を示す拡大縦断面図である。図８に示す状態から第１ピストン及び第２ピストンが当接状態を保持しながら、さらに変位した拡大縦断面図である本実施の形態と比較例とにおける成形荷重と変位量との関係を示す特性図である。

符号の説明

１０…プレス成形装置１２…ダイベッド
１４…ボルスタ２０…下型
２４…パンチ２６…上型
２８…ビード成形用凸部３０…ビード成形用凹部
３２…薄鋼板３４ａ、３４ｂ…クッション機構
３６…クッションプレート３８…クッションピン
４０…孔部４２…クッション部材
４４…ブランクホルダ４６…クッションパッド
４８…クッションシリンダ５２…ボデイ
５４…カバー部材５６ａ、５６ｂ…ピストン
６０ａ、６０ｂ…ストッパ部６２ａ、６２ｂ…圧力室
６４ａ、６４ｂ…エア供給ポート

Claims

上型と下型とが相対的に変位し可動するパンチによって成形素材に対して加圧力を付与することによりプレス成形を行う装置であって、
前記下型を囲繞するように設けられたブランクホルダと、
前記ブランクホルダを支持する複数のクッションピンと、
前記下型の下方側に重畳して設けられたクッションプレート及びクッションパッドと、
前記クッションパッドを支持するクッションシリンダと、
前記クッションプレートの孔部内に収納されると共に前記クッションピンの下端部に当接するように設けられ、成形初期に発生する成形荷重を吸収するクッション部材と、
を備え、
前記クッション部材は、単一のボデイと、前記ボデイの室内に直列状に配設された第１ピストン及び第２ピストンと、前記第１ピストンと前記第２ピストンとの間に設けられ、該第１ピストンを押圧するエアが供給された第１圧力室と、前記第２ピストンの下部側に設けられ、該第２ピストンを押圧するエアが供給された第２圧力室とを有することを特徴とするプレス成形装置。
請求項１記載の装置において、
前記第２圧力室のエア圧力は、前記第１圧力室のエア圧力よりも大きく設定されることを特徴とするプレス成形装置。
請求項１又は２記載の装置において、
前記クッションピンから伝達される成形荷重の低荷重成分を第１ピストンによって吸収し、続いて、前記第１ピストンが変位して該第１ピストンと第２ピストンとが当接した状態を保持しながら、成形荷重の中荷重成分を第２ピストンによって吸収し、さらに、クッションパッドを介して伝達された成形荷重の高荷重成分をクッションシリンダによって吸収することを特徴とするプレス成形装置。