(57)【要約】【課題】絞り加工時に厚肉部分及び薄肉部分を発生させることがなく、これらの部分を均等化する高圧力での潰し込みを不要とする。【解決手段】対向して配置されたダイ１３及びパンチ１４と、パンチ１４の周囲に昇降可能に設けられ、絞り加工時に加工素材１５の外周部分をダイ１３と共にクランプするブランクホルダ１７とを備える。パンチ１４の絞り面１４ａは、加工素材１５の絞り加工前の肉厚分布と、加工素材１５を絞り加工した後の成形品１６の肉厚分布との比較によって算出された肉厚の増減変化に応じて凹凸２５，２６が形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向して配置されたダイ及びパンチと、パンチの周囲に昇降可能に設けられ、絞り加工時に加工素材の外周部分をダイと共にクランプするブランクホルダとを備えており、
上記パンチの絞り面は、加工素材の絞り加工前の肉厚分布と、加工素材を絞り加工した後の成形品の肉厚分布との比較によって算出された肉厚の増減変化に応じて凹凸が形成されていることを特徴とする絞り金型。
【請求項２】
上記パンチの絞り面は、成形品の肉厚増加部分に対応した成形部位がその増加量だけ減肉され、成形品の肉厚減少部分に対応した成形部位がその減少量だけ増肉されていることを特徴とする請求項１記載の絞り金型。
【請求項３】
ダイに対向してダイと共に絞り加工を行うパンチを加工する方法であって、
加工素材の絞り加工前の肉厚分布と、加工素材を絞り加工した後の成形品の肉厚分布とを得る工程と、上記２つの肉厚分布を比較して肉厚の増減変化データを得る工程と、得られた肉厚の増減変化データに応じてパンチの絞り面に対し凹凸を付与する加工を行う工程とを備えていることを特徴とする絞り金型の製造方法。
【請求項４】
上記パンチの絞り面への凹凸の付与は、成形品の肉厚増加部分に対応した成形部位をその増加量だけ減肉し、成形品の肉厚減少部分に対応した成形部位をその減少量だけ増肉することにより行うことを特徴とする請求項３記載の絞り金型の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工素材をプレスして絞り加工するために用いられる絞り金型及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
絞り加工は、箱形状やクランク形状等の所望形状の成形品を形成するため、金属板等の加工素材（ブランク）をダイ及びパンチによってプレスして曲げることにより行われている。この絞り加工としては、例えば特許文献１に記載された方法が知られている。
【０００３】
このような絞り加工においては、加工後の成形品の外観である表面にしわ状の欠陥模様や金型による擦り傷が発生する。これらの外観の欠陥は、肉厚が不均一となることにより生じるものである。
【０００４】
図７は外観の欠陥が発生した成形品１の一例を、図８は加工前の加工素材７を示す。図８に示す平板状の加工素材７を絞り加工することによって成形品１が箱形状となるように成形される。この場合、成形品１の外面となる表面１ａはダイによって成形され、表面１ａの反対側である裏面はパンチによって成形される。図７において、ハッチングで示す部分は加工前の加工素材７よりも肉厚となった厚肉部分２、スモークで示す部分は肉薄となった薄肉部分３であり、これらの厚肉部分２及び薄肉部分３が成形品１の表面１ａに現れることにより外観の欠陥となる。
【０００５】
図９は絞り加工時における金型の断面図を示し、ダイ４とパンチ５とが対向している。加工素材７を絞り加工する際、上述したようにダイ４が成形品１の表面を加工し、パンチ５が成形品１の裏面を加工するが、厚肉部分２に対してダイ４及びパンチ５に先に接触するため、それ以外の部分ではダイ４との間に隙間８が発生する。そして、この図９の状態でプレス加工が行われる。従って、厚肉部分２を潰してダイ４及びパンチ５の全体を面当たりさせるためには、例えば６０ｋｇ／ｃｍ２のプレス圧力を例えば２００ｋｇ／ｃｍ２等の高圧力に増大させる必要がある。
【特許文献１】特開２００２−２６３７４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のようにプレス圧力を高くする場合には、必要以上に大きなプレス機が必要となる問題があり、プレス設備が大型化する。また、金型に高い圧力が作用するため、ダイやパンチに割れが発生する問題がある。さらに、部分的に圧力分布が変動するため、成形品が変形している。
【０００７】
さらに、また、高圧力での潰し込みでは、表面にしわ等の外観不良が発生するため、高品位の外観が要求されるデジタルカメラ筐体等の製品には不向きとなる。従って、このような高品位の製品の場合には、その後にバフ研磨等を行う必要があり、工程が増える問題を有している。
【０００８】
本発明は、このような問題点を考慮してなされたものであり、絞り加工時に厚肉部分及び薄肉部分を発生させることなく、これにより、高圧力での潰し込みを不要とし、潰し込みに起因した上述した問題点を解消させることが可能な絞り金型を提供することを目的とする。また、本発明は、この絞り金型を製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載の発明の絞り金型は、対向して配置されたダイ及びパンチと、パンチの周囲に昇降可能に設けられ、絞り加工時に加工素材の外周部分をダイと共にクランプするブランクホルダとを備えており、上記パンチの絞り面は、加工素材の絞り加工前の肉厚分布と、加工素材を絞り加工した後の成形品の肉厚分布との比較によって算出された肉厚の増減変化に応じて凹凸が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項１記載の発明では、絞り加工前の加工素材の肉厚分布と、絞り加工後の成形品の肉厚分布とを比較して得られた肉厚の増減変化に応じた凹凸がパンチの絞り面に形成されているため、加工素材を絞り加工して得られる成形品の肉厚が均一となり、外観の欠陥が現れることがない。このため、絞り加工を高圧力で行って潰し込みを行う必要がなくなる。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の絞り金型であって、上記パンチの絞り面は、成形品の肉厚増加部分に対応した成形部位がその増加量だけ減肉され、成形品の肉厚減少部分に対応した成形部位がその減少量だけ増肉されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明では、成形品の肉厚増加部分に対応したパンチの成形部分及び肉厚減少部分に対応したパンチの成形部分がこれらの増減量に合わせて減肉または増肉されているため、パンチの絞り面の全体が良好に加工素材に接触して加圧することができる。このため、肉厚が均一となった成形品を絞り加工することができる。
【００１３】
請求項３記載の発明の絞り金型の製造方法は、ダイに対向してダイと共に絞り加工を行うパンチを加工する方法であって、加工素材の絞り加工前の肉厚分布と、加工素材を絞り加工した後の成形品の肉厚分布とを得る工程と、上記２つの肉厚分布を比較して肉厚の増減変化データを得る工程と、得られた肉厚の増減変化データに応じてパンチの絞り面に対し凹凸を付与する加工を行う工程とを備えていることを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明では、加工素材の肉厚分布と、成形品の肉厚分布とを比較して得られた肉厚の増減データに基づいてパンチの絞り面に凹凸を形成するため、パンチの絞り面を肉厚分布と一致した凹凸状態とすることができる。これにより、このパンチを用いて加工素材を絞り加工した成形品の肉厚が均一となるため、絞り加工の際に高圧力による潰し込みを行う必要がなくなる。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の絞り金型の製造方法であって、上記パンチの絞り面への凹凸の付与は、成形品の肉厚増加部分に対応した成形部位をその増加量だけ減肉し、成形品の肉厚減少部分に対応した成形部位をその減少量だけ増肉することにより行うことを特徴とする。
【００１６】
請求項４記載の発明では、成形品の肉厚増加部分に対応したパンチの成形部分及び肉厚減少部分に対応したパンチの成形部分に対し、これらの増減量に合わせて減肉または増肉するため、絞り面が加工素材に良好に接触できるパンチとすることができる。従って、このパンチを用いて絞り加工を行うことにより、肉厚が均一となった成形品を絞り加工することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の絞り金型によれば、加工素材及び成形品の肉厚の増減に応じた凹凸がパンチの絞り面に形成されていることにより、外観の欠陥が表面に現れることのない均一な肉厚の成形品を加工することができる。このため、高圧力による潰し込みを不要とすることができ、これにより、プレス設備の大型化が不要となると共に、ダイやパンチに割れが発生することがなく、面倒なバフ研磨も不要となる。
【００１８】
本発明の絞り金型の製造方法によれば、加工素材の肉厚分布と、成形品の肉厚分布とを比較して得られた肉厚の増減データに基づいてパンチの絞り面に凹凸を形成するため、パンチの絞り面を肉厚分布と一致した凹凸状態とすることができる。これにより、パンチの絞り面全体が加工素材に接触するため、高圧力による潰し込みを行う必要なく、良好な形状の成形品を加工することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１〜図６は、本発明の一実施の形態を示し、図１は絞り加工を工程順に示す正面図、図２及び図３はパンチの絞り面への加工を示す断面図、図４は凹凸加工を行ったパンチの外観を示す斜視図、図５は絞り加工時の断面図、図６はパンチの絞り面への加工を行うためのフローチャートである。
【００２０】
この実施の形態に用いるプレス装置は、図１に示すように、上型１１と下型１２とが上下方向で対向していると共に、上型１１にはダイ１３が設けられ、下型１２にはパンチ１４が設けられることによりダイ１３とパンチ１４とが対向している。そして、ダイ１３及びパンチ１４とによりプレスされることにより、加工素材（ブランク）１５が所定形状に絞り加工される。
【００２１】
この実施の形態において、加工素材１５としては、例えば厚さ０．８ｍｍ程度の平板状のアルミニウム合金が使用されるものであり、絞り加工によって箱形状の成形品１６となり（図１（ｄ）参照）、例えばデジタルカメラの筐体の原体となる。そして、絞り加工後の原体に対して打ち抜きプレスやトリミング加工、その他の後加工を行うことによりデジタルカメラの筐体が成形される。
【００２２】
加工素材１５への絞り加工を行うため、ダイ１３には窪み状の絞り面１３ａが形成されると共に、パンチ１４の対向面には絞り面１３ａに入り込む凸状の絞り面１４ａが形成されている。ダイ１３の絞り面１３ａは成形品１６の外観である表面を成形し、パンチ１４の絞り面１４ａは成形品１６の裏面を成形するものである。
【００２３】
プレス装置には、下型１２にはブランクホルダ１７が設けられている。ブランクホルダ１７は、ばね等の付勢部材１８によって弾性的に保持された状態でパンチ１４の周囲を囲むように配置されており、上型１１が下型１２に接近することによりダイ１３との間で加工素材１５の外周部分をクランプし、このクランプ状態でダイ１３と共に移動する。かかるブランクホルダ１７の上面には、加工素材１５の厚さと略同じ高さの凸部１９が形成されている。
【００２４】
このようなプレス装置に対し、図１（ａ）で示す型開き状態で、その外周部分がブランクホルダ１７と接触するように加工素材１５をブランクホルダ１７上に載置し、同図（ｂ）で示すように上型１１及び下型１２の相対移動を行い、ダイ１３とブランクホルダ１７とによって加工素材１５の外周部分を保持する。
【００２５】
同図（ｃ）はダイ１３とパンチ１４によって加工素材１５を絞り加工する状態を示し、ダイ１３の移動に伴いブランクホルダ１７が加工素材１５をダイ１３と共にクランプした状態でパンチ１４の周囲を摺動して加工位置から退避する。そして、ダイ１３及びパンチ１４の間に作用するプレス圧力によって加工素材１５を絞り加工する。このプレスの後、上型１１及び下型１２が離隔する型開きにより、同図（ｄ）で示すように、絞り加工された成形品１６が取り出される。なお、プレス装置としては、ダイ１３を下型１２に配置し、パンチ１４を上型１１に配置した構造であっても良い。
【００２６】
この実施の形態では、パンチ１４の絞り面１４ａに対して凹凸を形成するものであり、この凹凸は、絞り加工前における加工素材における肉厚分布と、加工素材を絞り加工して得られた成形品の肉厚分布との比較に基づいて形成される。また、絞り面１４ａの凹凸は、成形品に肉厚増加部分が形成されている場合、その肉厚増加部分に対応した成形部位をその増加量だけ減肉し、成形品に肉厚減少部分が形成されている場合、その肉厚減少部分に対応した成形部位をその減少量だけ増肉することにより行うものである。以下、パンチ１４の絞り面１４ａに対する凹凸の付与を図２〜図４により説明する。
【００２７】
図２は、図１に示すプレス装置によって絞り加工を行う状態の金型の断面図であり、型締めによってダイ１３とパンチ１４とが加工素材へのプレス位置に達した状態を示す。絞り加工によって得られる成形品のコーナー部分の表面に薄肉部分３（図７参照）が形成される場合、この薄肉部分３に対応したパンチ１４のコーナー部分２１に対して肉盛り加工を行う。図２において、破線がこの肉盛り加工部位２２である。一方、絞り加工によって得られる成形品の斜面部分の表面に厚肉部分２（図７参照）が形成される場合、この厚肉部分２に対応したパンチ１４の斜面部分２３に対して肉削り加工を行う。図２において、破線がこの肉削り部分２４である。
【００２８】
本発明では、これらの肉盛り加工及び肉削り加工は、成形品における肉厚分布を測定すると共に、基礎データとしての加工素材における肉厚分布も測定し、絞り加工前後におけるこれらの肉厚分布を比較して肉厚の増減変化データを得、このデータに基づいて行うものである。この場合、肉厚分布の測定は、マイクロメータを用いて行ったり、３Ｄ（三次元）計測器を用いて行うことができる。そして、得られた肉厚の増減変化データに基づいてパンチ１４の絞り面１４ａを加工して絞り面１４ａに凹凸を付与する。
【００２９】
図３及び図４は、上述したデータに基づいて加工された金型を示す。コーナー部位２１では、肉厚の減少量に相当する分が増肉加工される。すなわち、パンチ１４の絞り面１４ａにおけるコーナー部位２１では、破線から実線で示すように、図２の状態における肉厚減少部分２２（実線）よりも、その減少量分だけ増肉加工される。符号２５は、コーナー部位２１における増肉部分（凸部分）であり、図２における符号２１の部分に対応している。斜面部位２３では、肉厚の増加量に相当する分が肉削り加工される。すなわち、斜面部位２３に対しては、図２における符号２４に相当した分だけ斜面部位２３を肉削り加工する。符号２６は、斜面部位２３における減肉部分（凹部分）であり、図２における符号２４の部分に対応している。
【００３０】
以上のような凹凸加工を施したパンチ１４を用いて加工素材をダイ１３と共に絞り加工すると、パンチ１４に形成された凸部分２５では、凸部分２５によってプラス変位した分だけ成形品のコーナー部分をダイに多く押し付けることができる。このため、成形品におけるコーナー部分の表面に未転写部分が形成されることがなくなる。また、パンチに形成された凹部分２６では、凹部分２６によってマイナス変位した分だけダイ１３に押し付けられるプレス力が小さくなる。このため、ダイ１３側に隆起する量が少なくなり、成形品における斜面部分の表面に過加圧部分２が形成されることがない。
【００３１】
図５は、以上の増肉加工及び減肉加工による凹凸２５，２６が付与されたパンチ１４を用いて加工素材を絞りプレスした状態を示す。図５による絞りプレスでは、パンチ１４の絞り面１４ａの全体が加工素材に確実に接触し、この接触状態で加圧することができる。このため、外観の欠陥がない成形品を絞り加工することができる。従って、高圧力による潰し込みが不要となり、プレス設備の大型化が不要となると共に、ダイやパンチに割れが発生することがなくなる。また、絞り加工後の面倒なバフ研磨も不要となる。
【００３２】
また、肉厚の増減変化に応じた凹凸の形成は、パンチ１４に対して行い、製品の外観表面を形成するダイに対しては行われない。従って、製品の表面を形成するために高精度に仕上げる必要があるダイ１３の絞り面１３ａに対して凹凸加工を行う必要がないため、凹凸加工を簡単に行うことができる。
【００３３】
図６は、この実施の形態における金型作製のフローチャートである。工程Ａでは、ダイの形状を設計する。この設計では、三次元形状や材質、肉厚その他の製品としての成形品のデータを入力して行う。工程Ｂでは、パンチの形状を仮設計する。
【００３４】
工程Ｃでは、加工素材をプレスして成形品の肉厚分布を実際に計測し、若しくはシミュレーションにより、三次元の肉厚データＴ１（ｘ、ｙ、ｚ）を得る。このとき、データとしてブランクの形状やその材質、肉厚が入力されて解析が行われる。工程Ｄでは、成形品における三次元の肉厚の増減変化データＴｃ（ｘ、ｙ、ｚ）を算出する。この算出は、Ｔ１（ｘ、ｙ、ｚ）から加工素材の初期の肉厚Ｔ０を差し引くことにより行われる。
【００３５】
その後の工程Ｅでは、パンチ形状を設計する。この設計は、工程Ｄで得られた肉厚の増減変化データＴｃ（ｘ、ｙ、ｚ）をプレス圧の法線方向に対して補正することにより行われる。この補正に基づいて、工程Ｆでは、パンチの加工が行われる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施の形態における絞り加工を工程順に示す正面図である。
【図２】凹凸加工前の金型の断面図である。
【図３】凹凸加工後の金型の断面図である。
【図４】凹凸加工後のパンチの斜視図である。
【図５】凹凸加工後のパンチを用いた絞りプレス状体の断面図である。
【図６】凹凸加工を行うフローチャートである。
【図７】絞り加工が行われた場合の外観の欠陥を示す斜視図である。
【図８】加工素材の斜視図である。
【図９】外観の欠陥が現れる金型の断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１３  ダイ
１３ａ  絞り面
１４  パンチ
１４ａ  絞り面
１５  加工素材
１６  成形品
１７  ブランクホルダ
２２  肉厚減少部分
２４  肉厚増加部分
２５  凸部分
２６  凹部分
【図１】
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【図２】
2006239719.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006239719.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2006239719.tif 000009
【図８】
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【図９】
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