トヨタ自動車株式会社 (〒71 愛知県豊田市トヨタ町1番地 Aichi, 4718571, JP)
| 凹部と該凹部の周囲に形成されるしわ押さえ面とを備えるダイと、 前記凹部に対応する凸部を備えるポンチと、 前記しわ押さえ面に対応するクッション面を備えるブランクホルダーと、 を備え、 前記しわ押さえ面と前記クッション面によって挟持部を形成し、 該挟持部によって材料部材を挟持しつつ、 該材料部材をプレス成形するプレス成形用金型であって、 前記挟持部は、 前記凹部のコーナー部に連通する開放部によって、第一挟持部と第二挟持部とに分断される、 ことを特徴とするプレス成形用金型。 |
| 前記第一挟持部および第二挟持部の前記開放部側には、 前記ポンチと前記ブランクホルダーとの境界線である絞りプロファイルの一部として、それぞれ円弧部が形成される、 ことを特徴とする請求の範囲第1項に記載のプレス成形用金型。 |
| 前記円弧部は、 それぞれ前記材料部材の末端側に向かって、互いに離反する方向に湾曲される、 ことを特徴とする請求の範囲第2項に記載のプレス成形用金型。 |
| 凹部と該凹部の周囲に形成されるしわ押さえ面とを備えるダイと、 前記凹部に対応する凸部を備えるポンチと、 前記しわ押さえ面に対応するクッション面を備えるブランクホルダーと、 を備え、 前記しわ押さえ面と前記クッション面によって挟持部を形成するプレス成形用金型を用いて、 前記挟持部によって材料部材を挟持しつつプレス成形するプレス成形方法であって、 前記挟持部は、前記凹部のコーナー部に連通する開放部によって、第一挟持部と第二挟持部とに分断され、 前記第一挟持部および第二挟持部によって前記材料部材を挟持する、 ことを特徴とするプレス成形方法。 |
| 前記第一挟持部および第二挟持部の前記開放部側には、 前記ポンチと前記ブランクホルダーとの境界線である絞りプロファイルの一部として、それぞれ円弧部が形成される、 ことを特徴とする請求の範囲第4項に記載のプレス成形方法。 |
| 前記円弧部は、 それぞれ前記材料部材の末端側に向かって、互いに離反する方向に湾曲され、 前記円弧部によって、前記開放部に位置する前記材料部材に対して流入抵抗を付与する、 ことを特徴とする請求の範囲第5項に記載のプレス成形方法。 |
本発明は、プレス成形の技術に関し、よ 詳しくはプレス成形品の製品コーナー部で 生する割れやしわを改善するプレス成形用 型およびその金型を用いたプレス成形方法 関する。
従来、プレス成形においては、プレス成形
の袋状コーナー部分に割れやしわが発生し
く、割れやしわが発生した製品はスクラッ
にされている。このため、プレス成形用金
の製作前には、ダイフェースの造形検討や
ミュレーション評価等が実施され、製品に
れやしわが発生しない金型を製作するよう
考慮がなされている。
しかしながら、金型製作後にプレス成形品
試作を行ってみると、事前検討の通りにい
ない場合も多い。
そして、実際には製作された金型を改修し
対症療法的に割れやしわが発生しない金型
仕上げていく場合が多く、この金型の改修
多くの時間や費用が費やされている。
ここで、従来のプレス成形用金型を用いた
レス成形方法について、図4~図9を用いて説
をする。尚、図4、図8、図9においては、上
たるダイ32を透過した平面視を表しており
説明の便宜上、ダイ32の図示を省略している
。
図4および図5に示す如く、破線で示す絞り
ロファイル21は、平面視において、下型たる
ポンチ33とブランクホルダー34の境界部分に
れる境界線である。また、二点鎖線で示す
品見切り線22は、プレス成形の対象となる材
料部材において、製品として残される部分と
、切り取られる部分との境界線である。つま
り、製品見切り線22よりも内側の材料部分は
品として残されて、製品見切り線22よりも
側の材料部分は切り取られてスクラップと
れる。
そして、絞りプロファイル21と材料部材外
線23によって囲まれる範囲(図4中に示す斜線
分)のしわ押さえ面32aとクッション面34aによ
って挟持部37が形成されている。挟持部37は
図4中に示す斜線部分の材料部材(ブランク)35
に対して流入抵抗を付与しつつ材料部材35を
持する。
図5、図6に示す如く、従来のプレス成形用
型31は、ダイ32と、ポンチ33と、ブランクホ
ダー34等により構成されている。
所謂クッション絞りと呼ばれるプレス方式
は、まず、図5(a)に示す第1状態では、ブラ
クホルダー34上に薄板状の材料部材35を載置
る。
次に、図5(b)に示す第2状態では、上方より
イ32が降下することで、ダイ32に形成される
わ押さえ面32aとブランクホルダー34に形成
れるクッション面34a(即ち、挟持部37)で材料
材35の縁部35aが挟持される。
次に、図6(a)に示す第3状態では、挟持部37で
材料部材35の縁部35aを挟持しつつ、ダイ32か
受ける押圧力に応じてクッション面34aが降
する。
そして、図6(b)に示す第4状態では、ポンチ33
に形成される凸部33aは、ダイ32に形成される
部32bに臨んだ状態で、材料部材35を押圧す
。これにより、挟持部37によって挟持される
材料部材35は、凸部33aおよび凹部32bによって
成される空隙部36に、矢印B1およびB2の方向
流入しつつ、凸部33aや凹部32bの形状に沿っ
塑性変形する。ここで、塑性変形する材料
材35は、図7中、符号M1およびM2で示す部位で
湾曲されるとともに、長さLだけ伸延される
このように材料部材35が加工されることによ
り、立体的な製品が成形される。
図4および図8に示す如く、従来のプレス成
用金型では、しわ押さえ面32aとクッション
34aによって形成され材料部材35の縁部35aを挟
持する挟持部37は、コーナー部35bの周囲を連
的に包囲する略L字状に構成されていた。
コーナー部35bが成形される工程では、図8に
示す如く、コーナー凹部32cに向かって2方向
側面(即ち、図8中に示すR側とS側)から材料部
材35の流入が集中し、これによりコーナー部3
5b外側の縁部35a(より詳しくは、図8中に示す
み部Tの範囲)は圧縮方向に押圧(所謂、縮み
形)されていた。
その結果、図9に示す如く、コーナー部35b外
側の縁部35a(即ち、図8および図9中に示す囲み
部Tの範囲)では厚みが増加するという現象が
生していた。
そして、この縁部35a(囲み部T)の厚み増加は
流入抵抗増加の原因となり、コーナー部35b
辺(より詳しくは、図9中に示す囲み部Uの範
)に割れやしわを発生させる原因となってい
た。
また、コーナー部35bの曲率半径を小さく設
すると、流入抵抗の増加がより顕著となる
め、曲率半径を大きくすることができず、
ザインが制約される原因ともなっていた。
そこで、プレス成形品の袋状コーナー部分
発生する割れやしわを低減するべく、金型
構成部品であるダイを改良し、該ダイのし
押さえ面に設けるビードに加え、コーナー
分のしわ押さえ面にも凹部・凸部を配設す
ようにし、これにより袋状コーナー部分に
入する材料のしわ発生に対する抵抗を増加
せて、割れやしわの発生を低減する技術が
られている。例えば、日本特開平8-25097号公
報にその技術が開示されている。
しかしながら、係る従来技術では、プレス
形品の絞り深さが深い場合には割れやしわ
発生を十分に抑えることができないという
題があった。
本発明は、絞り深さの大小に係わらず、 レス成形品のコーナー部分で発生する割れ しわを低減することができるプレス成形用 型、および該金型を用いたプレス成形方法 提供することを課題としている。
本発明の第一の態様であるプレス成形用 型は、凹部と該凹部の周囲に形成されるし 押さえ面とを備えるダイと、前記凹部に対 する凸部を備えるポンチと、前記しわ押さ 面に対応するクッション面を備えるブラン ホルダーと、を備え、前記しわ押さえ面と 記クッション面によって挟持部を形成し、 挟持部によって材料部材を挟持しつつ、該 料部材をプレス成形するプレス成形用金型 あって、前記挟持部は、前記凹部のコーナ 部に連通する開放部によって、第一挟持部 第二挟持部とに分断されるものである。
また、本発明のプレス成形用金型におい 、前記第一挟持部および第二挟持部の前記 放部側には、前記ポンチと前記ブランクホ ダーとの境界線である絞りプロファイルと て、それぞれ円弧部が形成されることが好 しい。
また、本発明のプレス成形用金型におい 、前記円弧部は、それぞれ前記材料部材の 端側に向かって、互いに離反する方向に湾 されることが好ましい。
本発明の第二の態様であるプレス成形方 は、凹部と該凹部の周囲に形成されるしわ さえ面とを備えるダイと、前記凹部に対応 る凸部を備えるポンチと、前記しわ押さえ に対応するクッション面を備えるブランク ルダーと、を備え、前記しわ押さえ面と前 クッション面によって挟持部を形成するプ ス成形用金型を用いて、前記挟持部によっ 材料部材を挟持しつつプレス成形するプレ 成形方法であって、前記挟持部は、前記凹 のコーナー部に連通する開放部によって、 一挟持部と第二挟持部とに分断され、前記 一挟持部および第二挟持部によって前記材 部材を挟持するものである。
また、本発明のプレス成形方法において 前記第一挟持部および第二挟持部の前記開 部側には、前記ポンチと前記ブランクホル ーとの境界線である絞りプロファイルとし 、それぞれ円弧部が形成されることが好ま い。
また、本発明のプレス成形方法において 前記円弧部は、それぞれ前記材料部材の末 側に向かって、互いに離反する方向に湾曲 れ、前記円弧部によって、前記開放部に位 する前記材料部材に対して流入抵抗を付与 ることが好ましい。
本発明の第一の態様に係るプレス成形用金
によれば、材料部材の流入がコーナー部に
中することを緩和できる。これにより、割
やしわの発生を低減できる。また、開放部
位置する材料部材は拘束が緩くなるため、
易に深絞りに対応できる。
さらに、材料部材の流入抵抗を適正化する
とによれば、プレス成形製品の肉厚減少率
改善することもできる。
また、本発明のプレス成形用金型によれ 、材料部材に付与する流入抵抗を適正化し 、コーナー部への材料流入を分散させるこ ができる。
また、本発明のプレス成形用金型によれ 、開放部に位置する材料部材に対して流入 抗を付与することができる。
本発明の第二の態様に係るプレス成形方法
よれば、材料部材の流入がコーナー部に集
することを緩和できる。これにより、割れ
しわの発生を低減できる。また、開放部に
置する材料部材は拘束が緩くなるため、容
に深絞りに対応できる。
さらに、材料部材の流入抵抗を適正化する
とによれば、プレス成形製品の肉厚減少率
改善することもできる。
また、本発明のプレス成形方法によれば 材料部材に付与する流入抵抗を適正化して コーナー部への材料流入を分散させること できる。
また、本発明のプレス成形方法によれば 開放部に位置する材料部材の流入量を調整 ることができる。
まず、本発明に係るプレス成形用金型を用
たプレス成形方法について、図1~図3を用い
説明をする。尚、図1(a)、図2、図3において
、説明の便宜上、上型たるダイ2を透過した
平面視を表しており、ダイ2の図示を省略し
いる。また本実施例では、従来のプレス成
方法と同様に所謂クッション絞りと呼ばれ
プレス方式を採用した場合のプレス成形方
を例示して、以下の説明を行うものとする
図1(b)に示す如く、本発明に係るプレス成形
用金型1は、上型たるダイ2と、下型たるポン
3と、ブランクホルダー4等を備える。
本発明に係るプレス成形方法では、まず ランクホルダー4上に薄板状の材料部材(ブ ンク)5が載置され、上方よりダイ2が降下す ことにより、ダイ2に形成されるしわ押さえ 2aとブランクホルダー4に形成されるクッシ ン面4a(即ち、挟持部14)で材料部材5の縁部5a 挟持されつつ、ダイ2から受ける押圧力に応 じてクッション面4aが降下する。
そして、ポンチ3に形成される凸部3aは、ダ
2に形成される凹部2bに臨んだ状態で、材料
材5を押圧する。これにより、挟持部14によ
て挟持される材料部材5は、凸部3aおよび凹
2bによって形成される空隙部6に流入しつつ
凸部3aや凹部2bの形状に沿って塑性変形(曲
や伸延)し、立体的な製品として成形加工さ
る。
尚、本実施例ではクッション絞りと呼ばれ
プレス方式を採用した例を示しているが、
発明を適用するプレス成形方法に採用する
レス方式を限定するものではない。
本発明に係るプレス成形方法に用いるプレ
成形用金型1は、絞りプロファイルの設定方
法が従来とは異なっており、この絞りプロフ
ァイルの設定方法に本発明の特徴を有してい
る。
図1(a)に示す如く、プレス成形用金型1にお
て、絞りプロファイル10は、平面視において
、ポンチ3とブランクホルダー4の境界部分に
れる境界線である。そして、絞りプロファ
ル10は、平面視において、開放部15によって
第一絞りプロファイル10aと第二絞りプロファ
イル10bとに分断されている。つまり、プレス
成形用金型1は、絞りプロファイル10として、
平面視において開放部15によって分断された
態となる第一絞りプロファイル10aと第二絞
プロファイル10bとを有する。また、製品見
り線11は、従来と同様に設定されている。
して、本実施形態に係るプレス成形方法に
いては、各絞りプロファイル10a・10bに沿っ
余肉稜線12a・12bが設定されている。「余肉
線」とは、プレス性を考慮してプレス時に
される余肉部分との境界を示す稜線である
第一絞りプロファイル10aは、図1(a)中に示 す材料部材5の上辺部分に設定される境界線 あり、第一絞りプロファイル10aと材料部材 形線13で包囲する範囲のしわ押さえ面2aとク ション面4aによって第一挟持部14aを形成し いる。また、第二絞りプロファイル10bは、 1(a)中に示す材料部材5の右辺部分に設定され る境界線であり、第二絞りプロファイル10bと 材料部材外形線13で包囲する範囲のしわ押さ 面2aとクッション面4aによって第二挟持部14b を形成している。
つまり、図1(a)・(b)に示す如く、プレス成 形用金型1は、しわ押さえ面2aとクッション面 4aによって、コーナー凹部2c付近において挟 部14を第一挟持部14aと第二挟持部14bに分断さ せて材料部材5の縁部5aを挟持する。
また、プレス成形用金型1においては、従 来は略L字型に形成され、材料部材のコーナ 部の周囲を連続的に挟持するように構成さ ていた挟持部(例えば、図4中に示す挟持部37) 14が、開放部15によって第一挟持部14aおよび 二挟持部14bに分断され、各挟持部14a・14bの に材料部材5を拘束しない開放部15が形成さ る。
このような構成により、コーナー凹部2cに
かう材料流入が分散し、これによりコーナ
凹部2cにおいて材料部材5の縁部5aが受ける圧
縮方向の押圧力が緩和されて、その結果、縁
部5aにおける板厚増加が緩和する。
そして、この縁部5aにおける板厚増加が緩
することにより、流入抵抗の増加が抑制さ
、コーナー部における割れやしわの発生が
制される。
尚、本実施形態では、各絞りプロファイル1
0a・10bが設定されるコーナー部を形成する2辺
が成す角度が約90度である例を示しているが
絞りプロファイルが設定される2辺が成す角
度によって本発明を限定するものではない。
例えば、コーナー部を形成する2辺が鋭角や
角を成す製品をプレス成形する場合にも本
明を適用することが可能である。
以上のように、本発明に係るプレス成形方
は、凹部2bと該凹部2bの周囲に形成されるし
わ押さえ面2aとを備えるダイ2と、凹部2bに対
する凸部3aを備えるポンチ3と、しわ押さえ
2aに対応するクッション面4aを備えるブラン
クホルダー4と、を備え、しわ押さえ面2aとク
ッション面4aによって挟持部14を形成するプ
ス成形用金型1を用いて、挟持部14によって
料部材5を挟持しつつプレス成形するプレス
形方法であって、挟持部14は、凹部2bのコー
ナー凹部2cに連通する開放部15によって、第
挟持部14aと第二挟持部14bとに分断され、第
挟持部14aおよび第二挟持部14bによって材料
材5を挟持する。
このような構成により、材料部材5の流入が
コーナー凹部2cに集中することを緩和できる
これにより、割れやしわの発生を低減する
とができる。また、開放部15に位置する材
部材5は拘束が緩くなるため、容易に深絞り
対応できる。さらに、材料部材5の流入抵抗
を適正化することにより、プレス成形製品の
肉厚減少率を改善することもできる。
また、図1および図2に示す如く、各絞り ロファイル10a・10bの形状は、コーナー凹部2c 周辺では円弧形状に設定されている。また、 その円弧はそれぞれ材料部材5の端末(材料部 外形線13)の外側まで抜けるよう設定されて る。
さらに、各絞りプロファイル10a・10bに材 部材5の末端側に設定される円弧部10c・10dは 、平面視において、互いに離反する方向に曲 げられる。具体的には、図2中に示すように 第一絞りプロファイル10aに形成される円弧 10cは、材料部材5の末端側に向かって反時計 り(図2中に示す矢印Pの方向)に湾曲している 。また、第二絞りプロファイル10bに形成され る円弧部10dは、材料部材5の末端側に向かっ 矢印Pの方向に離反する時計回り(図2中に示 矢印Qの方向)に湾曲している。
このような構成により、開放部15に位置 る材料部材5においても、ダイ2に形成される 円弧(即ち、各絞りプロファイル10a・10bの末 に設定される円弧部10c・10d)が流入抵抗とな て、開放部15における材料部材5の流入量を 制することができる。また、末端の円弧部1 0c・10dの形状(即ち、円弧の半径)を調整する とにより、材料部材の流入量を調整するこ もできる。具体的には、円弧部10c・10dの半 をより小さくすることにより、より大きな 入抵抗を材料部材5に付与することができる
以上のように、プレス成形用金型1では、第
一挟持部14aおよび第二挟持部14bの開放部15側
は、ポンチ3とブランクホルダー4との境界
である各絞りプロファイル10a・10bの一部と
て、それぞれ円弧部10c・10dが形成されてい
。
このような構成により、材料部材5に付与す
る流入抵抗を適正化して、コーナー凹部2cへ
材料流入を分散させることができる。
また、プレス成形用金型1では、円弧部10c・
10dは、それぞれ材料部材5の末端側に向かっ
、互いに離反する方向(即ち、矢印Pおよび矢
印Qの方向)に湾曲されている。そして、プレ
成形用金型1は、円弧部10c・10dによって、材
料部材5に対して流入抵抗を付与する。
このような構成により、開放部15に位置す
(即ち、各挟持部14a・14bによって挟持されて
ない)材料部材5に対して流入抵抗を付与で
、開放部15に位置する材料部材5の流入量を
整できる。
また、図3に示す如く、材料部材5の歩留ま
を改善するために材料部材5の小型化を図っ
場合であっても容易に本発明を適用できる
このような場合の絞りプロファイル18は、
述した絞りプロファイル10とは異なり、末端
の円弧部18c・18dの直前部に設けられる傾斜部
を省略し、製品見切り線に対して平行な絞り
プロファイル18a・18bから直接円弧部18c・18dが
形成される構成の絞りプロファイル18とする
とができる。
本発明は、金属製の材料部材に対するプ ス成形加工のみならず、樹脂やガラス等の 種の材料部材に対するプレス成形加工に対 ても活用できる。
