(57)【要約】【課題】金属板の割れとしわの両方を抑制するとともに、絞り深さを深くすることが可能なプレス成形方法を提供する。【解決手段】実施形態に係るプレス成形方法は、ダイ１１とクッション１２とでパネルＷの一部を狭持するクッション荷重を発生させ、ダイ１１を取り付けたスライド１３を下降させてパネルＷの下方に配置されたポンチ１０とダイ１１とでパネルＷの絞り加工を行なうプレス成形方法において、スライド１３を段階的又は連続的に下降させて逐次加工する際、絞り加工が完了するまでに、スライド１３が所定の下降量下降している間、クッション荷重を０とするか又はパネルＷのしわの発生を抑えるときのクッション荷重よりも低くし、その後、クッション荷重をパネルＷのしわをつぶすときのクッション荷重まで増大させる、動作を１回以上繰り返す。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイとクッションとで金属板の一部を狭持するクッション荷重を発生させ、前記ダイを取り付けたスライドを下降させて前記金属板の下方に配置されたポンチと前記ダイとで該金属板の絞り加工を行なうプレス成形方法において、
前記スライドを段階的又は連続的に下降させて逐次加工する際、絞り加工が完了するまでに、
前記スライドが所定の下降量下降している間、クッション荷重を０とするか又は前記金属板のしわの発生を抑えるときのクッション荷重よりも低くし、
その後、クッション荷重を前記金属板のしわをつぶすときのクッション荷重まで増大させる、
動作を１回以上繰り返す、
プレス成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレス成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、成形が開始された後、ポンチがストローク終端に到達して金属板の成形が完了するまでの間に、金属板からポンチを一旦離し、同じポンチとダイスを用いて再度金属板を成形する、という動作を、少なくとも１回以上経る技術が開示されている。特許文献１では、金属板からポンチを離す事により潤滑剤の膜厚を回復させ、同じポンチを用いて再度金属板の成形を行うときに、金属板に割れが発生するのを抑制している。
【０００３】
非特許文献１には、クッションをスライドから離して、金属板とダイとの間の距離を増大させ、スライドを段階的に下降させるステップと、スライドを停止させ、クッションを停止したスライドに対して移動させるステップとを繰り返す方法が開示されている。スライドを段階的に遂次下降し、クッションを所定の周波数、振幅で振動させることで、金属板の割れの発生を抑制している。
【０００４】
特許文献２には、サーボプレスにより絞り成形を行うストロークの過程で、スライドを停止させる期間内において、成形時よりもダイクッション力を低下させて所定期間待機させ、その後、スライドを再起動させる動作をスライドが下死点に至るまで１回以上行う、絞り形成方法が開示されている。ダイクッション力を低下させることにより、プレス荷重はダイクッション力の低下分減少する。同時にしわ押さえ力が減少することにより、材料に残留する引張応力も低減する。このため、プレス荷重は結局、ダイクッション力の低下分以上に減少する。これにより、スライドの停止期間中にプレス荷重を低減させることができ、スライドの停止期間中にサーボモータに作用するトルクを低減させ、省エネルギ化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１９９３１８号公報
【特許文献２】特開２０１４−１７６８６３号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Sebastian Kriechenbauer el al., ”Deep Drawing with Superimposed Low-frequency Vibrations on Servo-screw Presses”, Procedia Engineering, Volume 81, 2014, Pages 905-913
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１のように、金属板からポンチを離し潤滑剤の膜厚を回復させることは、金属板の割れの抑制には有効である。しかし、しわ押さえ部材から材料が流入しやすくなり、しわが発生する虞がある。また、非特許文献１では、スライドの停止期間に、クッションをスライドに対して移動させることで、金属板のしわを減少させている。しかしながら、非特許文献１では、クッションを位置制御して、高い周波数で振動させており、しわのつぶしこみに必要な荷重を付与することができず、しわが残ってしまう。特許文献２では、スライドの停止中に、成形時よりもクッション力を低下させており、金属板のフランジ面のしわのつぶしこみについては考慮されていない。
【０００８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、金属板の割れとしわの両方を抑制するとともに、絞り深さを深くすることが可能なプレス成形方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様に係るプレス成形方法は、ダイとクッションとで金属板の一部を狭持するクッション荷重を発生させ、前記ダイを取り付けたスライドを下降させて前記金属板の下方に配置されたポンチと前記ダイとで該金属板の絞り加工を行なうプレス成形方法において、前記スライドを段階的又は連続的に下降させて逐次加工する際、絞り加工が完了するまでに、前記スライドが所定の下降量下降している間、クッション荷重を０とするか又は前記金属板のしわの発生を抑えるときのクッション荷重よりも低くし、その後、クッション荷重を前記金属板のしわをつぶすときのクッション荷重まで増大させる、動作を１回以上繰り返す。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、金属板の割れとしわの両方を抑制するとともに、絞り深さを深くすることが可能なプレス成形方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】実施の形態のプレス成形方法により加工されたパネルの状態を示す図である。
【図１Ｂ】実施の形態のプレス成形方法により加工されたパネルの状態を示す図である。
【図１Ｃ】実施の形態のプレス成形方法により加工されたパネルの状態を示す図である。
【図１Ｄ】実施の形態のプレス成形方法により加工されたパネルの状態を示す図である。
【図１Ｅ】実施の形態のプレス成形方法により加工されたパネルの状態を示す図である。
【図２】実施の形態に係るプレス成形方法の一例を説明する図である。
【図３】実施の形態に係るプレス成形方法の第１変形例を説明する図である。
【図４】実施の形態に係るプレス成形方法の第２変形例を説明する図である。
【図５】実施の形態に係るプレス成形方法の第３変形例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。各図における同等の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１３】
実施の形態は、ダイとクッションとで金属板の一部を狭持するクッション荷重を発生させ、ダイを取り付けたスライドを下降させて金属板の下方に配置されたポンチとダイとで金属板の絞り加工を行なうプレス成形方法に関する。実施の形態では、スライドを段階的又は連続的に下降させて逐次加工する。逐次加工の際、絞り加工が完了するまでに、スライドが所定の下降量下降している間、クッション荷重を０とするか又は金属板のしわの発生を抑えるときのクッション荷重よりも低くし、その後、クッション荷重を前記金属板のしわをつぶすときのクッション荷重まで増大させる、動作を１回以上繰り返す。
【００１４】
これにより、スライドが下降している間は、材料を流入させることができ、割れを抑制することができる。また、その後、クッション荷重を増大することで、金属板のフランジ面等のしわをつぶすことができる。絞り加工が完了するまで、この動作を繰り返しながら逐次的に加工することで、割れとしわの両方を抑制するとともに、絞り深さを深くすることが可能となる。以下、実施の形態の具体的な例について説明する。
【００１５】
図１Ａ〜１Ｅは、実施の形態のプレス成形方法により加工される金属板であるパネルＷの状態を示す図である。図１Ａ〜１Ｅにおいて、（ａ）は絞り加工中のパネルＷの断面を示しており、（ｂ）はパネルＷを上から見た図である。ここでは、円板状のパネルＷをカップ状に深絞り加工する例について説明する。なお、図１Ａ〜１Ｅの（ｂ）において、二点鎖線の円は、加工前のパネルＷの外縁を示している。
【００１６】
図１Ａに示すように、パネルＷは、下方に配置されたポンチ１０と、上方に配置されたダイ１１とで成形される。ダイ１１は、スライド１３に取り付けられており、下方（パネルＷ側）に向かって移動可能である。ダイ１１を取り付けたスライド１３を上死点から下死点まで移動させることで、パネルＷを目標形状に成形することができる。なお、ダイ１１がパネルＷの下方に配置され、ポンチ１０がパネルＷの上側に配置される場合もある。
【００１７】
パネルＷの縁部は、ダイ１１とクッション１２とにより挟持される。ダイ１１及びクッション１２は、パネルＷの縁部にしわが発生するのを抑制するしわ押さえ部材である。ダイ１１とクッション１２とが、パネルＷを挟む力（クッション荷重）を発生させる。
【００１８】
図２は、実施の形態に係るプレス成形方法の一例を説明する図である。図２において、左側の縦軸は、スライド位置／クッション位置を示しており、右側の縦軸はクッション荷重を示している。また、図２の横軸は時間を示している。なお、ここでは、スライド位置とは、スライド１３に取り付けたダイ１１の下端面の位置を示しており、クッション位置とは、クッション１２の上端面の位置を示しているものとする。
【００１９】
図２に示す例では、パネルＷは、通常成形期間と逐次加工期間とを経て目標形状に至る。通常成形期間では、まず、ダイ１１とクッション１２とが接触しない所定のクッション位置にクッション１２を配置し、スライド１３を一定速度で下降させる。スライド位置がクッション位置に一致すると、ダイ１１とクッション１２との間にパネルＷの端部が挟まれる。その後、図２中の通常成形期間と逐次加工期間との間の「１」で示されるように、ダイ１１とクッション１２との間でパネルＷにクッション荷重ｆ１をかけた状態で、一定速度でスライド１３を下降させ、目標形状の途中段階まで成形する。このときの状態が、図１Ａに示される。
【００２０】
なお、クッション荷重ｆ１は、パネルＷの外縁にしわが発生するのを抑制するのに足りるだけで十分であり、過度に大きくする必要はない。通常成形期間では、ダイ１１とクッション１２との間で挟まれているパネルＷは、ダイ１１、クッション１２のそれぞれと摺動しながらダイ１１の奥側に流入する。クッション荷重ｆ１を過度に大きくすると、却って摺動が妨げられ、絞り加工中のパネルＷに割れが発生しやすくなるからである。
【００２１】
逐次加工期間では、成形動作（プレスモーション）をスライド１３の制御動作とクッション荷重の制御動作とに分ける。図２に示す例では、逐次加工期間に「２」〜「４」の工程をスライド１３が下死点に至るまで繰り返す。
【００２２】
「２」では、スライド１３を停止させ、クッション荷重を０又はパネルＷのしわの発生を抑えるときのクッション荷重ｆ１よりも低くする。クッション荷重ｆ２を０とする場合、図１Ｂに示すように、パネルＷとクッション１２との間に隙間を設けるようにクッション１２の位置を下げてもよい。図２に示す例では、クッション荷重ｆ１よりも低いクッション荷重ｆ２に設定している。
【００２３】
「３」では、スライド１３を段階的に所定の逐次下降量ずつ下降させる。スライド１３が逐次下降量だけ下降している間、クッション荷重ｆ２が保たれる。これにより、材料をダイ１１の奥側に流入させて、割れを抑制することができる。スライド１３が逐次下降量分下降すると、スライド１３は停止する。このとき、図１Ｃに示すように、パネルＷのフランジ面等には、しわの予兆が発生する。
【００２４】
「４」では、スライド１３が停止している間に、クッション荷重をパネルＷのしわをつぶすときの荷重（クッション荷重ｆ３）まで増大させる。クッション荷重ｆ３はクッション荷重ｆ１よりも大きくなる。これにより、図１Ｄに示すように、パネルＷのフランジ面や周囲などに発生したしわをつぶして矯正することができる。
【００２５】
なお、スライド１３を停止させずに、必要なクッション荷重ｆ３を実現するようにクッション１２の位置を変化させてもよい。逐次加工期間に「２」〜「４」の工程をスライド１３が下死点に至るまで繰り返すことで、図１Ｅに示すように、パネルＷの成形が完了する。
【００２６】
通常のプレス成形では、クッション荷重を低くすると割れの発生を抑制することができるが、しわが発生してしまう。一方、クッション荷重が高いと、しわの発生を抑制することができるが、割れが発生する。このため、割れ及びしわのない、絞り深さに限度がある。
【００２７】
これに対し、実施の形態では、スライド１３が逐次下降量ずつ下降する間にクッション荷重を０又はパネルＷのしわの発生を抑えるときのクッション荷重ｆ１よりも低くする工程と、スライド１３が逐次下降量下降した後に停止している間に、クッション荷重をパネルＷのしわをつぶすときの荷重まで増大させる工程とを、プレスモーション中に１回以上繰り返す。これにより、パネルＷの割れとしわの両方を抑制することが可能となる。また、これらの工程を繰り返しながら逐次的に加工することで、絞り深さを深くすることが可能となる。
【００２８】
なお、図２の例では、逐次加工期間の前に通常成形期間を設け、パネルＷの成形途中から逐次加工を行ったが、これに限定されない、逐次加工の開始をパネルＷの成形の開始からとしてもよい。また、逐次加工の終了を、スライド１３の下死点の到達までとせず、パネルＷの成形の途中までとしてもよい。逐次加工が成形途中で終了する場合、通常の成形に戻り、スライド１３を下死点まで下降させ、パネルＷを目標形状に成形することができる。また、逐次下降量、クッション荷重ｆ１、ｆ２、ｆ３は、逐次加工期間において、一定の値でもよく、変化してもよい。
【００２９】
逐次加工中に、ポンチ１０、ダイ１１からなる型とパネルＷとは分離してもよく、分離しなくてもよい。型からパネルＷが離れた場合、型とパネルＷとの摩擦係数の低下や、パネルＷの弾性回復により、材料の流入による割れ抑制効果がある。一方、ダイ１１からパネルＷが離れなくても、スライド１３の遂次的な下降によりパネルＷのひずみが分散され、割れ抑制効果がある。
【００３０】
なお、スライド１３が逐次下降量だけ下降した後に、パネルＷの弾性変形分だけスライド１３を上昇させてもよい。これにより、パネルＷの割れが発生しやすい箇所の局部的な板厚減少が抑制され、割れの抑制に効果的である。
【００３１】
図３は、実施の形態に係るプレス成形方法の第１変形例を示す図である。図３に示す例では、逐次加工期間中に、スライド１３が途中で停止したり反転したりせず、下死点まで連続的に下降する。この逐次加工期間中に、クッション荷重ｆ２とｆ３を所定の間隔で繰り返し印加しながら成形する。
【００３２】
すなわち、第１変形例では、スライド１３が所定の下降量下降している間にクッション荷重を０とするか又はクッション荷重ｆ２とし、その後、さらにスライド１３が所定の下降量下降している間にｆ３まで増大させる動作を絞り加工完了までに１回以上繰り返す。このように、スライド１３を連続的に下降させながら、クッション荷重ｆ２、ｆ３を実現するようにクッション１２の位置を変化させ、振動させることで、サイクルタイムを短縮することができる。なお、クッション荷重ｆ２、ｆ３は、逐次加工中に変化してもよい。
【００３３】
図４は、実施の形態に係るプレス成形方法の第２変形例を示す図である。図４に示す例では、図２と同様に、通常成形期間と逐次加工期間との間の「１」で示されるように、パネルＷにクッション荷重ｆ１をかけた状態で、一定速度でスライド１３を下降させ、目標形状の途中段階まで成形する。
【００３４】
図４に示す例では、逐次加工期間に「２」〜「５」の工程をスライド１３が下死点に至るまで繰り返す。「２」では、スライド１３を停止させ、クッション荷重を０又はパネルＷのしわの発生を抑えるときのクッション荷重ｆ１よりも低くする。なお、上述したように、クッション荷重ｆ２を０とする場合、パネルＷとクッション１２との間に隙間を設けてもよい。「３」では、スライド１３を段階的に所定の逐次下降量ずつ下降させる。スライド１３が逐次下降量だけ下降している間、クッション荷重ｆ２が保たれる。
【００３５】
その後、しわをつぶすのに必要なクッション荷重ｆ３までクッション荷重を増大させる。クッション荷重ｆ３を実現するには、クッション１２に対しスライド１３をある程度押し込む必要がある。油圧プレスの場合、スライド１３をクッション１２側に下降させたときにクッション荷重が発生する。このため、図４に示す例では、以下の「４」、「５」の工程をける。
【００３６】
「４」では、クッション荷重ｆ３が実現できる位置までスライド１３とクッション１２とを上昇させる。そして、「５」では、スライド１３を下降させてクッション１２を押し込んで、クッション荷重をクッション荷重ｆ３まで増大させる。これにより、パネルＷの割れとしわの両方を抑制しつつ、絞り深さを深くすることが可能となる。
【００３７】
図５は、実施の形態に係るプレス成形方法の第３変形例を示す図である。図５に示す例では、上側のしわ押さえ部材となるダイ１１と下側のしわ押さえ部材となるクッション１２との隙間ａを、絞り加工中のパネルＷの板厚の変化に応じて変化させる。
【００３８】
例えば、初期板厚ｔ０のパネルＷのフランジにしわが発生することなく成形できる上下のシワ押さえ部材間（ダイ１１とクッション１２との間）の距離ａ０とする。成形が進行するにつれて材料が内側に絞り込まれ、パネルＷの板厚が増加し、ｔ０からｔ１に変化する。この板厚ｔ１に応じて、上下のシワ押さえ部材間の距離をａ０からａ１に増加させる。
【００３９】
パネルＷと上下シワ押さえ部材との間に微小な隙間を設けることで、材料を流入させやすくし割れを抑制することが可能となる。なお、しわの発生を抑制するように、上下のしわ押さえ部材間の距離をシワ高さに低い値に制限することが好ましい。
【００４０】
なお、成形中のしわのつぶしこみに必要な、クッション荷重又は上下のしわ押さえ部材間の距離を絞り加工中の各段階で求めてもよい。各段階において、求めたクッション荷重に達したとき、又は、求めたしわ押さえ部材間の距離を実現するクッション１２の位置に到達したときに、次のモーションに迅速に移動するようにフィードバック制御することにより、サイクルタイムを短縮することができる。
【００４１】
また、上述のプレス成形方法において、クッション１２をサーボモータにより位置制御してもよい。クッション１２が上昇する際に、サーボモータのトルク値が所定の値に到達することで、必要なクッション荷重が付与されたと判断し、次のモーションに遷移することができる。クッション１２の位置及び圧力制御の切り替えをなくすことでサイクルタイムを短縮することが可能となる。
【００４２】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１０  ポンチ
１１  ダイ
１２  クッション
１３  スライド
Ｗ  パネル
【図１Ａ】
2020131255.tif 000003
【図１Ｂ】
2020131255.tif 000004
【図１Ｃ】
2020131255.tif 000005
【図１Ｄ】
2020131255.tif 000006
【図１Ｅ】
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【図２】
2020131255.tif 000008
【図３】
2020131255.tif 000009
【図４】
2020131255.tif 000010
【図５】
2020131255.tif 000011