JP2012218061A

JP2012218061A - プレス成形装置

Info

Publication number: JP2012218061A
Application number: JP2011089345A
Authority: JP
Inventors: Masayasu Nishida; 雅烈西田; Takeshi Hashimoto; 健橋本; Yutaka Futami; 豊二見; Mitsutoshi Akiyama; 光利秋山; Kenzo Koike; 健造小池
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2011-04-13
Filing date: 2011-04-13
Publication date: 2012-11-12

Abstract

【課題】成形不良の発生を抑制しつつ、１回のストロークで深い段差の座面形状を成形できるプレス成形装置を提供すること。
【解決手段】パンチ本体２１３と、パンチ本体２１３に内蔵されてパンチ本体２１３の成形面２１３ａに対して突出した位置から凹んだ位置まで移動可能な可動パンチ２１１と、を備えるパンチ２１と、可動パンチ２１１がパンチ本体２１３の成形面２１３ａに対して最も凹んだ位置にあるときのパンチ２１の成形面２１ａに対応する形状の成形面を有するダイ３１と、を備え、下側ブランクホルダ２３を下降させて鋼板１０をパンチ２１に押し付けることで、可動パンチ２１１が突出した位置にあるときのパンチ２１の成形面２１ａに対応する形状に鋼板１０を予備加工した後、ダイ３１を下降させてパンチ２１に近接させることで、可動パンチ２１１をパンチ本体２１３の成形面２１３ａに対して最も凹んだ位置まで移動させながら鋼板１０を絞り加工する。
【選択図】図３

Description

本発明は、プレス成形装置に関する。詳しくは、ワークに対して絞り加工を行うプレス成形装置に関する。

従来より、例えば部品の取付座面等のように、凹部に孔が設けられた段差形状（以下、「座面形状」という）がプレス成形装置により成形されている。

例えば、１回のストロークで、絞り加工によりワークに凹部を形成した後、穴抜き加工により凹部に孔を形成するプレス成形装置が提案されている（特許文献１参照）。

実開昭５９−１６５７２５号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、材料の伸びに自由度を与え得る穴抜き加工の前に絞り加工を行うため、絞り加工時における材料の伸びに限界がある。このため、段差が深い座面形状の成形を行う場合には、亀裂等の成形不良が発生するおそれがある。

上記のような成形不良を回避するために、絞り加工を複数回のストロークで行う場合には、工程毎に成形金型を変更する必要があり、成形精度が低下する。また、ストローク数の増加や成形金型の変更により、加工費が嵩む。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、成形不良の発生を抑制しつつ、１回のストロークで深い段差の座面形状を成形できるプレス成形装置を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明に係るプレス成形装置（例えば、後述のプレス成形装置１）は、ワーク（例えば、後述の鋼板１０）に対して絞り加工を行うプレス成形装置であって、パンチ本体（例えば、後述のパンチ本体２１３）と、前記パンチ本体に内蔵されて前記パンチ本体の成形面（例えば、後述の成形面２１３ａ）に対して突出した位置から凹んだ位置まで移動可能な可動パンチ（例えば、後述の可動パンチ２１１）と、を備えるパンチ（例えば、後述のパンチ２１）と、前記ワークの端部を挟持するブランクホルダ（例えば、後述の下側ブランクホルダ２３，上側ブランクホルダ３３）と、前記パンチに対向して設けられ、前記可動パンチが前記パンチ本体の成形面に対して最も凹んだ位置にあるときの前記パンチの成形面（例えば、後述の成形面２１ａ）に対応する形状の成形面（例えば、後述の成形面３１ａ）を有するダイ（例えば、後述のダイ３１）と、前記ブランクホルダ及び前記ダイを昇降させる制御手段（例えば、後述の制御装置４０）と、を備え、前記制御手段は、前記ブランクホルダを下降させて前記ワークを前記パンチに押し付けることで、前記可動パンチが前記パンチ本体の成形面に対して突出した位置にあるときの前記パンチの成形面に対応する形状に前記ワークを予備加工した後、前記ダイを下降させて前記パンチに近接させることで、前記可動パンチを前記パンチ本体の成形面に対して最も凹んだ位置まで移動させながら前記ワークを絞り加工することを特徴とする。

本発明によれば、ワークに対して絞り加工を行う際に、先ず、ワークの端部を挟持したブランクホルダを下降させてワークをパンチに押し付ける。これにより、可動パンチがパンチ本体の成形面に対して突出した位置にあるときのパンチの成形面に対応する形状にワークが成形される。即ち、ワークに凸部を一旦形成する予備加工が行われる。
その後、ダイを下降させてパンチにダイを近接させることで、パンチ本体の成形面に対して最も凹んだ位置まで可動パンチを移動させる。これにより、予備加工で形成された凸部を、逆に凹部に成形しながら、ワークの絞り加工が行われる。
このように本発明によれば、予備加工により一旦凸部を形成した後、その凸部を凹部に成形しながら絞り加工を行うため、材料の伸びを十分に確保できる。このため、深い段差の座面形状を成形する場合でも、亀裂等の成形不良が生じることがない。また、１回のストロークで予備加工と絞り加工を行うため、高い成形精度が得られ、加工費を低減できる。

本発明によれば、成形不良の発生を抑制しつつ、１回のストロークで深い段差の座面形状を成形できるプレス成形装置を提供できる。

本発明の一実施形態に係る絞り加工を説明するための図である。上記実施形態に係るプレス成形装置の縦断面図である。上記実施形態に係る予備加工を行うプレス成形装置の縦断面図である。上記実施形態に係る絞り加工を行うプレス成形装置の縦断面図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
本発明の一実施形態に係る絞り加工は、後述するプレス成形装置１により行われる。図１に示すように、本実施形態の絞り加工は、ワークとしての鋼板１０に対して凸部を一旦形成する予備加工を行った後に、形成された凸部を逆に凹部に成形することで、座面形状の成形を行うものである。

図２は、本発明の一実施形態に係るプレス成形装置の縦断面図である。
プレス成形装置１は、ワークとしての鋼板１０の下側に配置される下型機構２０と、鋼板１０の上側に配置される上型機構３０と、これら下型機構２０及び上型機構３０を制御する制御手段としての制御装置４０と、を備える。
下型機構２０と上型機構３０は、鋼板１０を挟んで対向配置されている。

下型機構２０は、固定された基部２７と、基部２７の上面に設けられたパンチ２１と、パンチ２１の周囲に設けられた環状の下側ブランクホルダ２３と、下側ブランクホルダ２３をパンチ２１に対して相対的に昇降させるダイクッション機構２５と、を備える。

パンチ２１は、成形時に鋼板１０を支持し、後述するダイ３１とともに鋼板１０を挟んで絞り加工する。パンチ２１の上面には、鋼板１０の下面に当接する成形面２１ａが形成されている。
パンチ２１は、環状の可動パンチ２１１と、基部２７の上面に固定され且つ可動パンチ２１１の周囲に設けられた環状のパンチ本体２１３と、を備える。

可動パンチ２１１は、パンチ本体２１３に内蔵されている。可動パンチ２１１は、外径が大きい環状大径部２１１ｃと、その上端側に設けられた外径が小さい環状小径部２１１ｂを有する。これら環状大径部２１１ｃと環状小径部２１１ｂは、内径が同一となっている。
また、可動パンチ２１１は、基部２７の上面に設けられた可動パンチ昇降機構２１５により、パンチ本体２１３に対して相対的に昇降可能となっている。より詳しくは、可動パンチ２１１は、パンチ本体２１３の上面（成形面）２１３ａに対して突出した位置から凹んだ位置（即ち、環状小径部２１１ｂの上面（成形面）２１１ａが、パンチ本体２１３の上面（成形面）２１３ａよりも上方の位置から下方の位置）まで昇降可能となっている。
なお、環状小径部２１１ｂの上端外縁は、面取りされて曲面となっている。

パンチ本体２１３は、本体部２１３ｃと、可動パンチ２１１の環状小径部２１１ｂの周囲に設けられ、本体部２１３ｃの上端側で径方向内側に突出する鍔部２１３ｂを有する。上述の可動パンチ２１１は、可動パンチ２１１の環状大径部２１１ｃの上面が、パンチ本体２１３の鍔部２１３ｂの下面に当接することで、上方への移動が規制される。
なお、鍔部２１３ｂの上端外縁は、面取りされて曲面となっている。

下側ブランクホルダ２３は、その上面が水平となっており、後述する上側ブランクホルダ３３とともに鋼板１０の端部を挟持する。下側ブランクホルダ２３は、上側ブランクホルダ３３とともに予備加工時に下降し、挟持した鋼板１０をパンチ２１の成形面２１ａに押し付けることで、鋼板１０に凸部を形成する。また、絞り加工時には、しわの発生や位置ずれの発生を防止する。

ダイクッション機構２５及び可動パンチ昇降機構２１５は、それぞれ、図示しないピンに連結された図示しない油圧シリンダと、油圧シリンダを駆動する図示しないサーボ機器と、を含んで構成される。サーボ機器は、後述する制御装置４０に接続されており、これにより、所定の圧力制御が行われる。

上型機構３０は、基部３５と、基部３５を昇降させるメイン昇降機構３７と、基部３５の下面に設けられたダイ３１と、基部３５の下面に固定され且つダイ３１の周囲に設けられた環状の上側ブランクホルダ３３と、を備える。

ダイ３１の下面には、鋼板１０の上面に当接する成形面３１ａが形成されている。この成形面３１ａは、可動パンチ２１１がパンチ本体２１３の上面（成形面）２１３ａに対して最も凹んだ位置にあるときの、パンチ２１の成形面２１ａに対応する形状となっている。

ダイ３１は、上述の可動パンチ２１１及びパンチ本体２１３の中心軸Ｘと同軸上に設けられている。ダイ３１は、基部３５に固定された円柱状の固定ダイ３１１と、固定ダイ３１１の周囲に設けられた環状の可動ダイ３１３と、を備える。

固定ダイ３１１は、大径部３１１ｃと、その下端側に設けられた小径部３１１ｂを有する。大径部３１１ｃの径は、上述のパンチ本体２１３の鍔部２１３ｂの内径よりも若干小さく設定されており、小径部３１１ｂの径は、可動パンチ２１１の環状小径部２１１ｂの内径よりも僅かに小さく設定されている。小径部３１１ｂの下面は、後述する上側ブランクホルダ３３の下面よりも上方に位置するように配置される。また、小径部３１１ｂの下端縁にはトリム刃３１１ａが設けられており、小径部３１１ｂは、座面の凹部に孔を形成するための打抜きパンチとして機能する。

可動ダイ３１３は、基部３５の下面に設けられたサブ昇降機構３１５により、固定ダイ３１１及び上側ブランクホルダ３３に対して相対的に昇降可能となっている。可動ダイ３１３の下面は、小径部３１１ｂの下面よりも上方に位置するように配置される。

上側ブランクホルダ３３は、その下面が水平となっており、下側ブランクホルダ２３とともに鋼板１０の端部を挟持する。上側ブランクホルダ３３は、下側ブランクホルダ２３とともに予備加工時に下降し、挟持した鋼板１０をパンチ２１に押し付けて、鋼板１０に凸部を形成する。また、絞り加工時には、しわの発生や位置ずれの発生を防止する。

メイン昇降機構３７及びサブ昇降機構３１５は、それぞれ、図示しないピンに連結された図示しない油圧シリンダと、油圧シリンダを駆動する図示しないサーボ機器と、を含んで構成される。サーボ機器は、後述する制御装置４０に接続されており、これにより、所定の圧力制御が行われる。

制御装置４０は、ダイクッション機構２５、可動パンチ昇降機構２１５、メイン昇降機構３７及びサブ昇降機構３１５と電気的に接続されており、これら機構を制御する。

以上のような構成を備えるプレス成形装置１の動作について、図２〜４を参照して説明する。
先ず、上型機構３０及び下型機構２０の初期設定を行う。
上型機構３０については、制御装置４０によりメイン昇降機構３７を駆動して、ダイ３１及び上側ブランクホルダ３３を上死点まで上昇させておく。また、成形する座面形状の段差の深さに応じて、可動ダイ３１３の下面が固定ダイ３１１の小径部３１１ｂの下面よりも上方となるように、制御装置４０によりサブ昇降機構３１５を駆動して可動ダイ３１３を固定ダイ３１１に対して上昇させておく。
下型機構２０については、可動パンチ２１１の環状小径部２１１ｂの上面（成形面）２１１ａが、パンチ本体２１３の鍔部２１３ｂの上面（成形面）２１３ａよりも上方に位置するように、制御装置４０により可動パンチ昇降機構２１５を駆動して可動パンチ２１１を上昇させておく。具体的には、成形する座面形状の段差の深さに応じて、例えば図２に示すように、可動パンチ２１１の環状大径部２１１ｃの上面がパンチ本体２１３の鍔部２１３ｂの下面に当接する位置、即ちパンチ本体２１３の上面（成形面）２１３ａに対して最も突出した位置に可動パンチ２１１を上昇させておく。また、下側ブランクホルダ２３の上面が、可動パンチ２１１の環状小径部２１１ｂの上面（成形面）２１１ａよりも上方に位置するように、制御装置４０によりダイクッション機構２５を駆動して下側ブランクホルダ２３を上昇させておく。

次いで、鋼板１０をプレス成形装置１にセットする。
具体的には、未加工の鋼板１０を下側ブランクホルダ２３の上面で支持し、この状態で、制御装置４０によりメイン昇降機構３７を駆動してダイ３１及び上側ブランクホルダ３３を下降させる。すると、上側ブランクホルダ３３の下面が鋼板１０の上面に接触し、図２に示すように、鋼板１０の端部が下側ブランクホルダ２３と上側ブランクホルダ３３とで挟持される。

次いで、鋼板１０に対して予備加工を行う。
具体的には図３に示すように、制御装置４０によりメイン昇降機構３７を駆動して、ダイ３１及び上側ブランクホルダ３３をさらに下降させる。より詳しくは、ダイ３１及び上側ブランクホルダ３３の下降を維持しながら、制御装置４０によりダイクッション機構２５を駆動して、下側ブランクホルダ２３と上側ブランクホルダ３３とで鋼板１０の端部を適度な圧力で挟持するように、下側ブランクホルダ２３を下降させる。すると、挟持された鋼板１０の下面がパンチ２１の成形面２１ａに接触して押し付けられ、パンチ２１の成形面２１ａに対応する形状に鋼板１０が予備加工される。これにより図３に示すように、鋼板１０は、上方に凸に伸びて、凸部を有する形状に一旦成形される。
またこのとき、固定ダイ３１１の小径部３１１ｂの下端縁にトリム刃３１１ａが設けられているため、図３に示すように小径部３１１ｂの下面が鋼板１０の凸部に接触し、さらに下降することで凸部の一部は切除され、凸部に孔が形成される。これにより、次の絞り加工における材料の伸びの自由度が増す。
なお、突出した可動パンチ２１１の環状小径部２１１ｂの上端外縁と、パンチ本体２１３の鍔部２１３ｂの上端外縁は面取りされているため、予備加工の際に鋼板１０の下面が損傷するのが抑制される。

次いで、鋼板１０に対して絞り加工を行う。
具体的には図４に示すように、制御装置４０によりメイン昇降機構３７を駆動して、ダイ３１及び上側ブランクホルダ３３をさらに下降させる。このとき、固定ダイ３１１の下面が鋼板１０の上面に接触するため、制御装置４０によりサブ昇降機構３１５を駆動して、固定ダイ３１１とパンチ本体２１３とで鋼板１０を適度な圧力でプレスするように、可動ダイ３１３を上昇させる。
すると、固定ダイ３１１により可動パンチ２１１が下方に押されて下降しながら、固定ダイ３１１の大径部３１１ｃと、可動パンチ２１１の環状小径部２１１ｂ及びパンチ本体２１３の鍔部２１３ｂとで挟まれた部分（成形品のフランジ部分）に対して絞り加工が施され、鋼板１０に一旦形成された凸部が、逆に凹部に成形される。なお、固定ダイ３１１により可動パンチ２１１が下方に押されて下降する際には、制御装置４０により可動パンチ昇降機構２１５を駆動して、可動パンチ２１１の環状小径部２１１ｂの上面と固定ダイ３１１の大径部３１１ｃの下面とで上記フランジ部分を適度に絞り加工するように、可動パンチ２１１を下降させる。これにより、鋼板１０が所望の座面形状に成形される。

その後、制御装置４０によりメイン昇降機構３７を駆動して、ダイ３１及び上側ブランクホルダ３３を上昇させる。次いで、制御装置４０によりダイクッション機構２５を駆動して、下側ブランクホルダ２３を上昇させて、成形後の鋼板１０を取り出す。

本実施形態に係るプレス成形装置１によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態によれば、鋼板１０に対して絞り加工を行う際に、先ず、鋼板１０の端部を挟持した下側ブランクホルダ２３及び上側ブランクホルダ３３を下降させて鋼板１０をパンチ２１に押し付ける。これにより、可動パンチ２１１がパンチ本体２１３の成形面２１３ａに対して突出した位置にあるときのパンチ２１の成形面２１ａに対応する形状に鋼板１０が成形される。即ち、鋼板１０に対して、凸部を一旦形成する予備加工が行われる。
その後、ダイ３１を下降させてパンチ２１にダイ３１を近接させることで、パンチ本体２１３の成形面２１３ａに対して最も凹んだ位置まで可動パンチ２１１を移動させる。これにより、予備加工で形成された凸部を、逆に凹部にしながら、鋼板１０の絞り加工が行われる。
このように本実施形態によれば、予備加工により一旦凸部を形成した後、その凸部を凹部に成形しながら絞り加工を行うため、材料の伸びを十分に確保できる。このため、深い段差の座面形状を成形する場合でも、亀裂等の成形不良が生じることがない。また、１回のストロークで予備加工と絞り加工を行うため、高い成形精度が得られ、加工費を低減できる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
例えば上記実施形態では、固定ダイ３１１の下端側に小径部３１１ｂを設けたが、これに限定されない。座面に孔を形成しない場合には、小径部３１１ｂを設ける必要が無く、固定ダイ３１１を可動ダイ３１３と一体化して固定してもよい。またこの場合には、可動パンチ２１１の中空部は不要であるため、可動パンチ２２１を環状では無く円柱状としてもよい。

１…プレス成形装置
１０…鋼板（ワーク）
２０…下型機構
２１…パンチ
２１１…可動パンチ
２１３…パンチ本体
２１５…可動パンチ昇降機構
２３…下側ブランクホルダ（ブランクホルダ）
２５…ダイクッション機構
３０…上型機構
３１…ダイ
３１１…固定ダイ
３１３…可動ダイ
３１５…サブ昇降機構
３３…上側ブランクホルダ（ブランクホルダ）
３７…メイン昇降機構
４０…制御装置（制御手段）

Claims

ワークに対して絞り加工を行うプレス成形装置であって、
パンチ本体と、前記パンチ本体に内蔵されて前記パンチ本体の成形面に対して突出した位置から凹んだ位置まで移動可能な可動パンチと、を備えるパンチと、
前記ワークの端部を挟持するブランクホルダと、
前記パンチに対向して設けられ、前記可動パンチが前記パンチ本体の成形面に対して最も凹んだ位置にあるときの前記パンチの成形面に対応する形状の成形面を有するダイと、
前記ブランクホルダ及び前記ダイを昇降させる制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記ブランクホルダを下降させて前記ワークを前記パンチに押し付けることで、前記可動パンチが前記パンチ本体の成形面に対して突出した位置にあるときの前記パンチの成形面に対応する形状に前記ワークを予備加工した後、前記ダイを下降させて前記パンチに近接させることで、前記可動パンチを前記パンチ本体の成形面に対して最も凹んだ位置まで移動させながら前記ワークを絞り加工することを特徴とするプレス成形装置。