(57)【要約】【課題】  金型にセットしたブランク材の中央のたわみを抑え、成形寸法のばらつきを小さくする絞り成形方法及び絞り成形装置を提供する。【解決手段】  絞り成形方法は、絞り領域９６に連ねて、張り領域９７と、拘束領域９８を設定し、ブランク材１５を得る第１工程と、ブランク材を金型１２にセットし、拘束領域を第１のホルダ手段２２で拘束する第２工程と、第２のホルダ手段２３で張り領域を剪断方向に押すことで、絞り領域に引張り力を付与した後に拘束する第３工程と、を備える。絞り成形装置１１は、ブランク材１５の外周２１を拘束する第１のホルダ手段２２を配置し、第１のホルダ手段２２の内方に第２のホルダ手段２３を配置し、第１のホルダ手段２２の閉じ拘束位置Ｈ１に対して、プレス機のラムがさらに下降した位置に第２のホルダ手段の閉じ拘束位置Ｈ２を設定した。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型にセットしたブランク材をブランクホルダにより拘束した後、型をブランク材に押圧することで所望の形状に絞り成形する絞り成形方法であって、
型を押圧する絞り領域に連ねて外方に順に、張り領域と、拘束領域を設定し、ブランク材を得る第１工程と、
ブランク材を金型にセットし、拘束領域を前記ブランクホルダの第１のホルダ手段で拘束する第２工程と、
拘束後に、前記ブランクホルダの第２のホルダ手段で張り領域を剪断方向に押すことで、絞り領域に引張り力を付与した後に拘束する第３工程と、を備えたことを特徴とする絞り成形方法。
【請求項２】
金型にセットしたブランク材をブランクホルダで拘束し、型をブランク材に押圧することで所望の形状に絞り成形する絞り成形装置において、
前記ブランクホルダは、ブランク材の外周を拘束する第１のホルダ手段を配置し、第１のホルダ手段の内方に第２のホルダ手段を配置するとともに、第１のホルダ手段の閉じ拘束位置に対して、プレス機がさらに下降した位置に第２のホルダ手段の閉じ拘束位置を設定したことを特徴とする絞り成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレス機及び金型でブランク材を塑性加工する際に、ブランク材の中央に生じるたわみを抑制する絞り成形方法及び絞り成形装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プレス機及び金型で塑性加工する際に、ブランク材の周囲をブランクホルダで拘束して成形するものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】実開平１−１５３８２０号公報（第１６頁、第３図〜第５図）
【０００３】
特許文献１を次図に基づいて説明する。
図８（ａ）〜（ｃ）は、従来の技術の基本構成を説明する図であり、従来の絞り型２０１は、上型２０２の上型しわ押え２０３と下型２０４の下型しわ押え２０５とでブランクＢの端を押え、パッド２０６とクッション２０７でブランクＢの中央側を押え、まず、（ｂ）に示すようにポンチ２０８で１段目の絞り成形（円筒形部分Ｇ１）が完了し、さらに（ｃ）に示すようにクッション２０７で２段目の絞り成形（四角形の台状部分Ｇ２）が完了する装置であり、１工程で成形することができるというものである。
【０００４】
しかし、特許文献１の絞り型２０１では、下にポンチ２０８を配置したが、条件によっては上にポンチを配置することがあり、丁度、従来の絞り型２０１を天地逆手させた金型の場合、パッド２０６にブランクＢをセットすると、ブランクＢの中央にたわみが生じる。特に、ブランクの厚さが極めて薄い場合や、薄いブランクを熱間成形（温間含む）する場合には、たわみやすく、たわみ量も大きくなりがちである。その結果、成形寸法のばらつきが大きくなる心配がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、金型にセットしたブランク材の中央のたわみを抑え、成形寸法のばらつきを小さくする絞り成形方法及び絞り成形装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、金型にセットしたブランク材をブランクホルダにより拘束した後、型をブランク材に押圧することで所望の形状に絞り成形する絞り成形方法であって、型を押圧する絞り領域に連ねて外方に順に、張り領域と、拘束領域を設定し、ブランク材を得る第１工程と、ブランク材を金型にセットし、拘束領域をブランクホルダの第１のホルダ手段で拘束する第２工程と、拘束後に、ブランクホルダの第２のホルダ手段で張り領域を剪断方向に押すことで、絞り領域に引張り力を付与した後に拘束する第３工程と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明は、金型にセットしたブランク材をブランクホルダで拘束し、型をブランク材に押圧することで所望の形状に絞り成形する絞り成形装置において、ブランクホルダは、ブランク材の外周を拘束する第１のホルダ手段を配置し、第１のホルダ手段の内方に第２のホルダ手段を配置するとともに、第１のホルダ手段の閉じ拘束位置に対して、プレス機がさらに下降した位置に第２のホルダ手段の閉じ拘束位置を設定したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に係る発明では、型を押圧する絞り領域に連ねて外方に順に、張り領域と、拘束領域を設定し、ブランク材を得る第１工程と、ブランク材を金型にセットし、拘束領域をブランクホルダの第１のホルダ手段で拘束する第２工程と、拘束後に、ブランクホルダの第２のホルダ手段で張り領域を剪断方向に押すことで、絞り領域に引張り力を付与した後に拘束する第３工程と、を備えたので、第１のホルダ手段で拘束領域を拘束した後、第２のホルダ手段で張り領域を剪断方向に押すと、引張り力によって張り領域並びに中央に位置する絞り領域は引張られ、絞り領域に生じたたわみは取り除かれる。従って、金型にセットしたブランク材の中央のたわみを抑えることができるという利点がある。
【０００９】
請求項２に係る発明では、ブランクホルダは、ブランク材の外周を拘束する第１のホルダ手段を配置し、第１のホルダ手段の内方に第２のホルダ手段を配置するとともに、第１のホルダ手段の閉じ拘束位置に対して、プレス機がさらに下降した位置に第２のホルダ手段の閉じ拘束位置を設定したので、プレス機が第１のホルダ手段を作動させ、外周を拘束した後、さらに下降して第２のホルダ手段２３を作動させると、第１のホルダ手段の内方に位置するブランク材の中央側は外方に引張られる。その結果、ブランク材の中央のたわみわ極めて小さくなり、中央と型との位置関係のばらつきを小さくすることができる。従って、成形寸法のばらつきを小さくすることができるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。（図面が全て縦向きの場合はこの行を削除する）
図１は、本発明の絞り成形装置の断面図である。図左の軸は、座標軸であり、Ｘは水平な軸でブランク材１５の長手方向の軸、ＹはＸに直交する軸、ＺはＸ，Ｙに直交する鉛直軸である。
【００１１】
絞り成形装置１１は、金型１２（上金型１３と下金型１４からなる。）と、金型１２に配置したブランク材１５を押えるブランクホルダ１６と、からなり、上金型１３をプレス機１７のラム１８に取付け、下金型１４をプレス機１７のベット１９に取付け、絞り成形を行う。
【００１２】
ブランクホルダ１６は、ブランク材１５の外周（図３の拘束領域９８である。）２１を拘束する第１のホルダ手段２２を配置し、第１のホルダ手段２２の内方（矢印ａ１，ａ１の方向）に第２のホルダ手段２３を配置したもので、これらの第１・第２のホルダ手段２２，２３を作動させるために、上金型１３に上クッション機構２４を取付け、下金型１４に下クッション機構２５を取付けた。
【００１３】
第１のホルダ手段２２は、上クッション機構２４に連結した第１上押え部材２７と、下クッション機構２５に連結した第１下押え部材２８と、からなる。Ｈ１は第１のホルダ手段２２の閉じ拘束位置である。
【００１４】
第２のホルダ手段２３は、上クッション機構２４に連結した第２上押え部材３１と、下クッション機構２５に連結した第２下押え部材３２と、からなる。
第２のホルダ手段２３の閉じ拘束位置はＨ２であり、閉じ拘束位置Ｈ２は第１のホルダ手段２２の閉じ拘束位置Ｈ１に対して剪断方向（Ｚ軸方向）に距離Ｈｇだけ深くした。
【００１５】
次に上金型１３側を具体的に説明し、その次に、下金型１４側を具体的に説明する。
上金型１３は、ラム１８に取付ける上ベース部材３４を形成し、上ベース部材３４の中央に型であるところの上型３５をボルト３５ａ・・・（・・・は複数を示す。以下同様。）で取付け、上ベース部材３４にホルダ配置部３６を形成したもので、金型を主体に説明すると、上金型１３は、ブランクホルダ１６の第１上押え部材２７と第２上押え部材３１を備える。
【００１６】
上クッション機構２４は、上金型１３の上ベース部材３４に第１シリンダ３７，３７を取付け、第１シリンダ３７，３７のロッド３８，３８にクッションベース４１を取付けるとともにクッションベース４１をホルダ配置部３６にスライド自在（Ｚ軸方向）に嵌め、図左の側面４３にストッパ溝４４を形成し、ストッパ溝４４に嵌合するストッパ軸４５を上ベース部材３４に取付けたもので、プレス機１７の絞り力が第１シリンダ３７，３７側の力より大きくなると、クッションベース４１は第１シリンダ３７，３７の作動によってラム１８とは別体でスライド（Ｚ軸方向）する。
【００１７】
第１シリンダ３７は、例えば、流体を内蔵した構成である。なお、流体を内蔵したシリンダ以外にゴムや圧縮ばねなどの弾性部材（クッション部材）を用いることも可能である。その際には、ロッド３８をピンに変える。
第１上押え部材２７は、本体５１の下面を押圧面５４とし、押圧面５４に逃がし穴５５を開けたものである。５６・・・は第１上押え部材２７を締結するボルトを示す。
【００１８】
第２上押え部材３１は、第２下押え部材３２に対向するとともに、本体５８の下面を押圧面６１とし、押圧面６１を第１上押え部材２７の押圧面５４から距離Ｈｇだけ深い位置に配置した。
上型３５は、本体６５の下部に型面６７を形成した。
【００１９】
次に下金型１４側を具体的に説明する。
下金型１４は、プレス機１７のベット１９に取付ける下ベース部材７２を形成し、下ベース部材７２の中央に型であるところの下型７３を配置したもので、金型を主体に説明すると、下金型１４は、ブランクホルダ１６の第１下押え部材２８と第２下押え部材３２を備える。
【００２０】
下クッション機構２５は、下ベース部材７２に第２シリンダ７５，７５（図に示していない）並びに第３シリンダ７６，７６（図に示していない）を取付け、第２・第３シリンダ７５・７６の各ロッド７７，７７（図に示していない），７８，７８（図に示していない）を第１・第２下押え部材２８，３２に連結し、下ベース部材７２に第１下押え部材２８をガイドする第２ガイド軸８１，８１（図に示していない）を取付け、第２下押え部材３２をガイドする第３ガイド軸８２を取付けたものである。
【００２１】
第２シリンダ７５は、例えば、流体を内蔵した構成である。なお、流体を内蔵したシリンダ以外にゴムや圧縮ばねなどの弾性部材（クッション部材）を用いることも可能である。その際には、ロッド７７をピンに変える。
第３シリンダ７６は、例えば、流体を内蔵した構成である。なお、流体を内蔵したシリンダ以外にゴムや圧縮ばねなどの弾性部材（クッション部材）を用いることも可能である。その際には、ロッド７８をピンに変える。
【００２２】
第１下押え部材２８は、第１上押え部材２７に対向するホルダで、本体８３の下面に第２シリンダ７５，７５のロッド７７，７７を連結し、本体８３に第２ガイド軸８１，８１にスライド自在（Ｚ軸方向）に嵌合するガイド孔８４，８４（図に示していない）を形成し、本体８３の上面を押圧面８５とし、押圧面８５と対向する押圧面５４とでブランク材１５を把持する。
また、第１下押え部材２８は、ブランクセット位置をＵ１に設定し、ブランクセット位置Ｕ１並びに押圧面８５の位置は下型７３の型面９２より距離Ｈ３だけ高い位置に設定した。
【００２３】
第２下押え部材３２は、第２上押え部材３１に対向するホルダで、本体８６の下面に第３シリンダ７６，７６のロッド７８，７８を連結し、本体８６に第３ガイド軸８２，８２にスライド自在（Ｚ軸方向）に嵌合するガイド孔８７，８７（図に示していない）を形成し、本体８６の上面を押圧面８８とし、押圧面８８と対向する押圧面６１とでブランク材１５を把持する。より具体的には後述する。
押圧面８８の位置を外方の押圧面８５と同じブランクセット位置Ｕ１に設定した。
【００２４】
下型７３は、本体９１の上部に型面９２を形成し、型面９２と対向する型面６７とで所望の形状を得る。型面９２に対して、第２下押え部材３２を上げることで、下流の工程（ＳＴ０５（図６参照））で所望の成形形状を成形することができる。
また、下型７３は、セット軸１０３・・・（図４（ｂ）参照）を４個備える。
【００２５】
なお、金型１２に設けたブランクホルダ１６では、シリンダの数やガイド軸（ガイド孔を含め。）の数は任意である。
このような、絞り成形装置１１を用いて行う絞り成形方法について次に説明する。
【００２６】
図２は、本発明の絞り成形方法のフローチャートであり、ＳＴ××はステップ番号を示す。図１を併用して説明する。
ＳＴ０１：ブランク材１５を得る（図３参照）。
ＳＴ０２：ブランク材１５を、予めプレス機１７に取付けた金型１２にセットする（図１、図４参照）。
ＳＴ０３：金型１２を作動させ、ブランクホルダ１６の第１のホルダ手段２２でブランク材１５の拘束領域９８（図３参照）を拘束する（図４参照）。
【００２７】
ＳＴ０４：ブランクホルダ１６の第２のホルダ手段２３でブランク材１５の張り領域９７を押し込み（図５参照）、張り領域９７を拘束する。
ＳＴ０５：上型３５、下型７３で絞り領域９６に絞り力を加え、塑性加工することで、成形品１０７を成形する（図６参照）。
ＳＴ０６：成形品１０７を取出す（図７参照）。
次に、ＳＴ０１〜ＳＴ０６を具体的に説明する。
【００２８】
図３は、本発明の絞り成形方法の第１工程を説明する図で、ブランク材の斜視図である。ＳＴ０１の説明に対応する。
第１工程では、ブランク材１５を得る。具体的には、板材（素材）に絞り領域９６に連ねて外方（矢印ａ３，ａ３の方向）に順に、張り領域９７と、拘束領域９８を設定し、切り取り、ブランク材１５を得る。同時に、拘束領域９８に嵌合孔１０１，１０１，１０２，１０２を開ける。
拘束領域９８は、ブランク材１５の外周２１である。
【００２９】
なお、嵌合孔１０１，１０１，１０２，１０２はセット軸１０３・・・（図４（ｂ）参照）に嵌る孔である。
【００３０】
図４（ａ），（ｂ）は、本発明の絞り成形方法の第２工程を説明する図であり、ＳＴ０２、ＳＴ０３の説明に対応する。（ａ）は拘束までの過程を示し、（ｂ）は第２工程まで進行したブランク材１５の状態を示す。
【００３１】
（ａ）：第２工程では、ブランク材１５を金型１２にセットする。具体的には、図１のように金型１２を開き、図３に示すブランク材１５の４個の嵌合孔１０１，１０１，１０２，１０２をそれぞれセット軸１０３・・・（図４（ｂ）参照）に嵌め、第１のホルダ手段２２の第１下押え部材２８並びに第２のホルダ手段２３の第２下押え部材３２にブランク材１５を置く。
【００３２】
引き続き、第２工程では、拘束領域９８をブランクホルダ１６の第１のホルダ手段２２で拘束する。具体的には、図４のようにプレス機１７を稼働して上金型１３をストロークＳ１だけ下降させるとともに押え力Ｐｈでブランク材１５に第１上押え部材２７を押付け、第１下押え部材２８とでブランク材１５を所望の面圧で拘束する。このとき、第１のホルダ手段２２の閉じ拘束位置Ｈ１は、ブランクセット位置Ｕ１と一致する。
なお、押え力Ｐｈは上クッション機構２４の第１シリンダ３７，３７を介して第１上押え部材２７に伝達される。
【００３３】
（ｂ）：第２工程では、金型１２に設けたブランクホルダ１６にブランク材１５を載せると、ブランク材１５の中央１０４は支持されず、ブランク材１５の中央にたわみ１０５が生じ、結果的に、中央にたわみ１０５が生じたブランク材１５の拘束領域９８を第１のホルダ手段２２で拘束する。
【００３４】
図５（ａ），（ｂ）は、本発明の絞り成形方法の第３工程を説明する図であり、ＳＴ０４の説明に対応する。（ａ）は拘束までの過程を示し、（ｂ）は第３工程完了時のブランク材１５の状態を示す。
【００３５】
（ａ）：第３工程では、拘束後に、ブランクホルダ１６の第２のホルダ手段２３で張り領域９７を剪断方向（矢印ａ４の方向、Ｚ軸方向）に押すことで、絞り領域９６に引張り力を矢印ａ５のように付与した後に拘束する。
具体的には、プレス機１７が第１のホルダ手段２２を作動させた後、拘束した状態を保ったままさらに下降し、第２下押え部材３２に張り領域９７を押付ける。その際、第２下押え部材３２は固定である。続けて、第１のホルダ手段２２がブランクセット位置Ｕ１から距離Ｈ４だけ下降し、第１のホルダ手段２２の閉じ拘束位置Ｈ１は距離Ｈ４だけ下がる。
【００３６】
つまり、張り領域９７を第１のホルダ手段２２の閉じ拘束位置Ｈ１に対して距離Ｈ４だけ押し込み、その後、第２下押え部材３２と第２上押え部材３１とで張り領域９７を拘束すると同時に、閉じ拘束位置Ｈ２で第２のホルダ手段２３は停止する。
【００３７】
（ｂ）：第３工程では、張り領域９７をブランクホルダ１６の第２下押え部材３２で押し込み（矢印ａ４の方向、Ｚ軸方向）、張り領域９７及び絞り領域９６に引張り力を矢印ａ５・・・のように付与するので、ブランク材１５の中央１０４に設定した絞り領域９６はＸ軸方向並びにＹ軸方向に引張られ（矢印ａ５・・・の方向）、中央のたわみ１０５（図４参照）は、たわみのない状態といえるまで極めて小さくなる。従って、金型１２にセットしたブランク材１５の中央１０４（絞り領域９６）のたわみを抑えることができる。
【００３８】
図６（ａ），（ｂ）は、本発明の絞り成形方法の第３工程以降を説明する図（その１）であり、ＳＴ０５の説明に対応する。
（ａ）：下型７３をブランク材１５に押圧することで前半の絞り成形を行う。詳しくは、第２のホルダ手段２３による拘束が完了した後、第１・第２のホルダ手段２２，２３でブランク材１５を拘束したまま、第１・第２のホルダ手段２２，２３を一緒にプレス機１７でさらにストロクＳ３だけ下降させる。その際、プレス機１７を第２シリンダ７５，７５の力及び第３シリンダ７６，７６の力に抗して下降させる。下型７３の型面９２に絞り領域９６を押付け、絞り領域９６に絞り力を加えることで、前半の絞り成形である段部１０６を成形する。
なお、上金型１３をストロクＳ３だけ下降すると、第１・第２のホルダ手段２２，２３は下ベース部材７２に当接して止まる。
【００３９】
（ｂ）：引き続き、上型３５、下型７３をブランク材１５に押圧することで所望の形状に絞り成形する。具体的には、（ａ）に続けて、上金型１３を、第１シリンダ３７，３７の力に抗して金型１２の型閉じ限まで下降させ、上型３５で絞り領域９６に絞り力Ｐｍを加えるとともに、絞り領域９６を下型７３とで塑性変形させることで、成形品１０７を成形する。
その際、絞り力Ｐｍは上ベース部材３４から直接上型３５に伝わる。
【００４０】
図７（ａ），（ｂ）は、本発明の絞り成形方法の第３工程以降を説明する図（その２）であり、ＳＴ０６の説明に対応する。
（ａ）：成形品１０７を取出す。プレス機１７に設定した型閉じ限の情報に基づいて、ラム１８（図１参照）とともに上金型１３を上昇させ、金型１２を開き始めると、まず、上型３５のみが矢印ａ６のように成形品１０７から離れる。
【００４１】
（ｂ）：引き続き、成形品１０７から下型７３が離れ、第１・第２のホルダ手段２２，２３が開くので成形品１０７を取出す。
つまり、プレス機１７の操作盤の「開始ボタン」を押すと、自動で図１から図７の工程が実施され、最後に、例えば、作業者が完了成形品１０７を取出し、１サイクルが完了する。図１に戻って２サイクル目を開始する。
【００４２】
このように、絞り成形方法の第１工程では、図３の絞り領域９６に連ねて外方に順に、張り領域９７と、拘束領域９８を設定し、ブランク材１５を得るので、後の第２・第３工程で用いるブランクホルダ１６（第１・第２のホルダ手段２２，２３）で絞り領域９６を残してブランク材１５を拘束することができ、結果的に、絞り領域に引張り力を付与することができる。
【００４３】
第２工程では、図４に示すように、ブランク材１５を金型１２にセットし、拘束領域９８をブランクホルダ１６の第１のホルダ手段２２で拘束するので、第２工程で張り領域９７を剪断方向に押すことができ、結果的に、絞り領域に引張り力を付与することができる。
【００４４】
第３工程では、図５に示すように、拘束後に、ブランクホルダ１６の第２のホルダ手段２３で張り領域９７を剪断方向に押すことで、絞り領域９６に引張り力を付与した後に拘束するので、引張り力によって絞り領域９６に生じたたわみ１０５は取り除かれる。従って、金型１２にセットしたブランク材１５の中央のたわみを抑えることができる。
【００４５】
図１に示す絞り成形装置１１では、ブランク材１５の外周２１を拘束する第１のホルダ手段２２を配置し、第１のホルダ手段２２の内方に第２のホルダ手段２３を配置するとともに、第１のホルダ手段２２の閉じ拘束位置Ｈ１（図４参照）に対して、プレス機１７のラム１８がさらに下降した位置に第２のホルダ手段２３の閉じ拘束位置Ｈ２（図５参照）を設定したので、プレス機１７が第１のホルダ手段２２を作動させ、外周２１を拘束した後、さらに下降して第２のホルダ手段２３を作動させると、第１のホルダ手段の内方に位置するブランク材１５の中央１０４側は外方に矢印ａ５（図５参照）のように引張られる。その結果、ブランク材１５の中央１０４のたわみわ極めて小さくなり、中央１０４と型（上型３５、下型７３）との位置関係のばらつきを小さくすることができる。従って、成形寸法のばらつきを小さくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の絞り成形方法は、絞り成形に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の絞り成形装置の断面図
【図２】本発明の絞り成形方法のフローチャート
【図３】本発明の絞り成形方法の第１工程を説明する図
【図４】本発明の絞り成形方法の第２工程を説明する図
【図５】本発明の絞り成形方法の第３工程を説明する図
【図６】本発明の絞り成形方法の第３工程以降を説明する図（その１）
【図７】本発明の絞り成形方法の第３工程以降を説明する図（その２）
【図８】従来の技術の基本構成を説明する図
【符号の説明】
【００４８】
１１…絞り成形装置、１２…金型、１５…ブランク材、１６…ブランクホルダ、１７…プレス機、２１…外周、２２…第１のホルダ手段、２３…第２のホルダ手段、３５…型（上型）、７３…型（下型）、９６…絞り領域、９７…張り領域、９８…拘束領域、Ｈ１…第１のホルダ手段の閉じ拘束位置、Ｈ２…第２のホルダ手段の閉じ拘束位置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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