(57)【要約】【課題】ブランク材の端部から成形部への材料流入を適切に制御しやすいプレス成形金型を提供する。【解決手段】プレス成形装置は、ダイ１、ポンチ２、及びブランクホルダ３を有する。プレス成形装置は、さらに、ダイ１とブランクホルダ３とでブランク材Ｗ’を挟持した状態で、これらをポンチ２に対して相対的に下降させる際に、ダイ１と協働して、ブランク材Ｗ’の端部近傍に曲げ加工を施す曲げ型４を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイ、ポンチ、及びブランクホルダを有するプレス成形装置であって、
前記ダイと前記ブランクホルダとでブランク材を挟持した状態で、これらを前記ポンチに対して相対的に下降させる際に、前記ダイと協働して、前記ブランク材の端部近傍に曲げ加工を施す曲げ型を備えたプレス成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレス成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブランク材に絞り加工を施すプレス成形装置として、ダイ、ポンチ、及びブランクホルダを有するものが一般に知られている。このプレス成形装置では、ダイとブランクホルダとでブランク材を挟持した状態で、これらを一体に降下させ、ブランク材をポンチに押し付けることにより、所定形状の部品が成形される。
【０００３】
例えば、上記のプレス成形装置により、図１に示すような断面ハット形状の部品を成形する場合、曲げ部の表面と裏面との応力差によりスプリングバックが生じるため、所望の形状を得ることが難しい。特に、自動車の車体を構成する部品には、軽量化等を目的として高張力鋼板（ハイテン材）が用いられることがあるが、ハイテン材を用いて断面ハット形状の部品を成形すると、スプリングバックが大きくなるため、形状が崩れやすい。
【０００４】
例えば、下記の特許文献１に示されているように、断面ハット形状のワークのフランジ部（ダイとブランクホルダとで挟持される部分）にビードを設ければ、ブランク材の端部から成形部への材料の流入が規制されることで、ブランク材が十分に引き延ばされるため、曲げ部の表面と裏面との応力差が小さくなり、スプリングバックを緩和することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２８１３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、ビードによる固定が強すぎると、ブランク材の端部から成形部への材料流入が過少となり、成形部にワレが生じるおそれがある。一方、ビードによる固定が弱すぎると、ブランク材の端部から成形部への材料が過多となり、スプリングバックを十分に抑えることができず、形状不良を招く。このように、ビードにより材料流入を適切に制御して、成形品のワレや形状不良を確実に防止することは容易ではない。
【０００７】
そこで、本発明は、ブランク材の端部から成形部への材料流入を適切に制御しやすいプレス成形金型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】
【０００８】
前記課題を解決するためになされた本発明は、ダイ、ポンチ、及びブランクホルダを有するプレス成形装置であって、前記ダイと前記ブランクホルダとでブランク材を挟持した状態で、これらを前記ポンチに対して相対的に下降させる際に、前記ダイと協働して、前記ブランク材の端部近傍に曲げ加工を施す曲げ型を備えたことを特徴とする。
【０００９】
このように、本発明に係るプレス成形装置では、ダイをポンチに対して下降させながら、ダイと曲げ型とでブランク材の端部近傍（具体的には、ダイとブランクホルダとで挟持された領域よりも外側の部分）に曲げ加工を施す。この場合、曲げ加工を施す前は、ブランク材の端部から成形部（ポンチ側）へ材料が流入しやすく、曲げ加工を施した後は、この曲げ加工で形成された曲げ部により、ブランク材の端部から成形部への材料流入が阻害される。従って、ダイに対する曲げ型の配置（例えば、曲げ型の上面の高さ）を調整して、曲げ加工を施すタイミングを調整することにより、ブランク材の端部から成形部への材料の流入量を容易に制御することができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように、本発明のプレス成形装置によれば、ブランク材の端部から成形部への材料流入を適切に制御しやすいため、成形品のワレや形状不良を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】プレス成形されたワークの斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るプレス成形装置の断面図であり、成形前の状態を示す。
【図３】上記プレス成形装置の断面図であり、成形途中の状態を示す。
【図４】上記プレス成形装置の断面図であり、成形途中にブランク材の端部に曲げ加工を施す様子を示す。
【図５】図４の拡大図である。
【図６】上記プレス成形装置の断面図であり、成形完了時の状態を示す。
【図７】さらに他の実施形態に係るプレス成形装置の断面図である。
【図８】図７のプレス成形装置で、ブランク材の端部に曲げ加工を施す様子を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
本実施形態に係るプレス成形装置は、図１に示すようなワークＷを成形するものである。ワークＷは、金属板、例えば鋼板、特にハイテン材からなる。ワークＷは、例えば、自動車の車体のフレーム等を構成する長尺部材であり、断面ハット形状を成している。図示例のワークＷは、断面形状が長手方向で同一である。具体的に、ワークＷは、長手方向に延びる帯板状の天板部Ｗ１と、天板部Ｗ１の短手方向（以下、「幅方向」と言う。）両端から下方に延びる一対の縦壁部Ｗ２と、両縦壁部Ｗ２の下端から外側に延びる一対のフランジ部Ｗ３とを有する。尚、ワークＷの使用態様は、図１の姿勢に限定されない。
【００１４】
プレス成形装置は、図２に示すように、ダイ１と、ポンチ２と、ブランクホルダ３と、曲げ型４とを主に備える。
【００１５】
ダイ１は、ポンチ２に対して相対的に昇降可能とされる。本実施形態では、ダイ１が、図示しないプレス機により昇降される上型本体５に固定され、ポンチ２、ブランクホルダ３、及び曲げ型４が下型本体６に取り付けられる。すなわち、本実施形態では、ダイ１が可動型、ポンチ２が固定型となる。ダイ１の下面には、ブランクホルダ３とでブランク材Ｗ’の端部近傍を挟持する押さえ面１ａが設けられる。ポンチ２の上面には、ワークＷの天板部Ｗ１を成形する成形面２ａが設けられる。
【００１６】
ブランクホルダ３は、ワークＷのフランジ部Ｗ３に対応する位置に設けられる。図示例のブランクホルダ３は、ポンチ２の幅方向両側に設けられ、ワークＷの長手方向（図２の紙面直交方向）に延びている。ブランクホルダ３の上面には、ダイ１の押さえ面１ａと対向する押さえ面３ａが設けられる。ブランクホルダ３は、ガススプリング７を介して下型本体６に取り付けられる。
【００１７】
曲げ型４は、ブランクホルダ３の外側（ポンチ２と反対側）に設けられ、図示例では、各ブランクホルダ３の幅方向外側に設けられる。曲げ型４は、ブランクホルダ３の延在方向に沿って、連続的あるいは間欠的に配される。曲げ型４の上面４ａは、上端位置に配されたブランクホルダ３の押さえ面３ａよりも下方に配され、本実施形態ではポンチ２の成形面２ａよりも下方に配される（図２参照）。また、曲げ型４の上面４ａは、下端位置に配されたダイ１の押さえ面１ａよりも上方に配される（図６参照）。曲げ型４は、ダイ１と幅方向の隙間δを介して配置される。この幅方向の隙間δは、ブランク材Ｗ’の厚さよりも大きく、且つ、ブランク材Ｗ’のうち、ブランクホルダ３から幅方向外側にはみ出た部分の幅方向寸法よりも小さい。幅方向隙間δは、例えば、ブランク材Ｗ’の厚さの１〜３倍程度とされる。
【００１８】
次に、上記のプレス成形装置を用いて、ブランク材Ｗ’にプレス成形（絞り加工）を施す手順を説明する。
【００１９】
まず、図２に示すように、ブランクホルダ３の押さえ面３ａ上にブランク材Ｗ’を載置する。その後、ダイ１を下降させ、ダイ１の押さえ面１ａとブランクホルダ３の押さえ面３ａとで、ブランク材Ｗ’の幅方向両端近傍を挟持する。このとき、ダイ１の押さえ面１ａとブランクホルダ３の押さえ面３ａとの間から、ブランク材Ｗ’の端部が幅方向外側にはみ出している。そして、ダイ１を下降させるプレス機の圧力が、ブランクホルダ３を支持するガススプリング７の圧力を上回ったら、ダイ１とブランクホルダ３とでブランク材Ｗ’を挟持した状態で、これらが一体に下降する。これにより、ブランク材Ｗ’がポンチ２の成形面２ａに押し付けられて、絞り加工が開始される（図３参照）。
【００２０】
さらにダイ１を下降させることにより、ブランク材Ｗ’の絞り加工が進行する。この絞り加工の途中で、ブランク材Ｗ’の端部近傍に曲げ加工が施される。具体的には、図４に示すように、ダイ１の押さえ面１ａの幅方向外側の肩部１ｂと、曲げ型４の上面４ａの幅方向内側の肩部４ｂとで、ブランク材Ｗ’のうち、ブランクホルダ３よりも幅方向外側にはみ出した部分が上方に折り曲げられる。すなわち、ブランク材Ｗ’の端部近傍がダイ１とブランクホルダ３とで挟持された状態で、この領域の外側（成形部と反対側）に隣接した領域が上向きに折り曲げられる。これにより、ブランク材Ｗ’の幅方向端部に、曲げ部Ｂを介して上方に延びる延在部Ｃが形成される。曲げ部Ｂは、材料の流入方向と交差する方向（好ましくは直交する方向）に延びる。図示例の曲げ部Ｂは、ブランク材Ｗ’の長手方向（紙面と直交する方向）に沿って直線状に延びる。また、図示例の曲げ部Ｂは、ブランク材Ｗ’の長手方向全域に形成される。
【００２１】
このように、絞り加工の途中に、ブランク材Ｗ’の幅方向端部近傍に曲げ加工を施すことで、その後、ブランク材Ｗ’がさらに絞られた際に、ブランク材Ｗ’の端部（延在部Ｃ）から成形部側への材料の流入が、曲げ部Ｂにより阻害される。従って、曲げ加工を施した後は、曲げ加工を施す前と比べて、ブランク材Ｗ’の端部から成形部側への材料の流入量が少なくなる。
【００２２】
例えば、ブランク材Ｗ’の端部から成形部への材料流入が多すぎると、ブランク材Ｗ’の縦壁部Ｗ２’に加わる引張力が不足し、スプリングバックを十分に抑えることができない。この場合、曲げ型４の上面４ａの高さを高くして、ダイ１と曲げ型４とで曲げ加工が開始される時期を早めればよい。これにより、曲げ部Ｂにより材料の流入が阻害された状態で絞り加工が施される期間が長くなるため、縦壁部Ｗ２’に加わる引張力が増大し、離型後のスプリングバックを確実に抑えることができる。
【００２３】
一方、ブランク材Ｗ’の端部から成形部への材料の流入が少なすぎると、ブランク材Ｗ’の縦壁部Ｗ２’にワレが生じる。この場合、曲げ型４の上面４ａの高さを低くして、ダイ１と曲げ型４とで曲げ加工が開始される時期を遅らせればよい。これにより、曲げ加工が開始されるまでにブランク材Ｗ’の端部から成形部へ材料を十分に流入させることができるため、ワレを防止できる。
【００２４】
以上のように、上記のプレス成形装置では、曲げ型４の上面４ａの高さを調整して、曲げ加工の開始時期を調整することで、ブランク材Ｗ’の端部から成形部への材料流入を適切に制御し、スプリングバックやワレの発生を防止することができる。曲げ型４の上面４ａの高さは、例えば、異なる高さの曲げ型４に交換したり、曲げ型４と下型本体６との間に高さ調整用のプレート等を介在させたりすることにより、容易に調整することができる。
【００２５】
ところで、上記のようにブランク材Ｗ’に曲げ部Ｂを形成した状態で絞り加工を施すと、ブランク材Ｗ’の延在部Ｃが、ダイ１の角部１ｂでしごかれながら成形部側に流入する。このとき、ブランク材Ｗ’が破損しないように、ダイ１の肩部１ｂには、通常、図５に示すような曲面１ｃが設けられる。この曲面１ｃの曲率半径を調整することで、材料の流入量を調整することもできる。この他、ダイ１と曲げ型４との間の幅方向隙間δを調整することで、ブランク材Ｗ’の曲げ部Ｂの角度（フランジ部Ｗ３’と延在部Ｃとの間の角度）を調整し、これにより材料の流入量を調整してもよい。
【００２６】
その後、さらにダイ１を下降させ、ダイ１が下端位置に達すると、図６に示すように、所定形状の成形品Ｗ”が成形される。成形品Ｗ”は、天板部Ｗ１’、縦壁部Ｗ２’、フランジ部Ｗ３’、及び延在部Ｃを有する。その後、ダイ１を上昇させて、成形品Ｗ”をプレス成形装置から取り出す。そして、成形品Ｗ”の不要部分（本実施形態では、延在部Ｃ及びこれに連なるフランジ部Ｗ３’の一部）を除去する切断加工を施すことにより、図１に示すワークＷが完成する。
【００２７】
本発明は、上記の実施形態に限られない。尚、以下の実施形態において、上記の実施形態と同様の点については説明を省略する。
【００２８】
図７に示す実施形態では、曲げ型４が、上曲げ型４１と下曲げ型４２とで構成されている。上曲げ型４１は、ガススプリング８を介して上型本体５（図２参照）に取り付けられ、下曲げ型４２は、ガススプリング９を介して下型本体６（図２参照）に取り付けられる。本実施形態では、まず、ダイ１及び上曲げ型４１を下降させ、ダイ１の押さえ面１ａとブランクホルダ３との間、及び、上曲げ型４１の下面４１ａと下曲げ型４２の上面４２ａとの間に、ブランク材Ｗ’を挟持する。この状態で、これらを一体に下降させて、ブランク材Ｗ’をポンチ２に押し付けて絞り加工を施す。
【００２９】
その後、さらにダイ１及び上曲げ型４１を下降させると、図８に示すように、上曲げ型４１がストッパ１０に当接して下降が停止される。この状態でダイ１をさらに下降させることにより、ブランク材Ｗ’のうち、ダイ１とブランクホルダ３とで挟持された領域が、上曲げ型４１と下曲げ型４２とで挟持された領域よりも下方に配されるため、ブランク材Ｗ’の端部近傍に曲げ加工が施される。これにより、ブランク材Ｗ’の２箇所に曲げ部Ｂ１、Ｂ２が形成されると共に、その間の領域Ｄが引き伸ばされる。このように、ブランク材Ｗ’の端部近傍の複数箇所を挟持すると共に、これらの間に複数の曲げ部Ｂ１、Ｂ２を形成することで、ブランク材Ｗ’の端部から成形部への材料流入をより確実に規制し、シワの発生を確実に防止することができる。
【００３０】
また、ワークＷの形状は図１に限られない。例えば、ワークＷの横断面（長手方向と直交する断面）の形状は、図１に示すように長手方向で同一でなくてもよく、長手方向で異なっていてもよい。
【００３１】
また、ワークＷが、天板部Ｗ１の全周に縦壁部及びフランジ部を有するものであってもよい。この場合、ポンチ２の全周にブランクホルダ３が設けられ、ブランクホルダ３の外側に曲げ型４が設けられる。
【００３２】
以上の実施形態では、成形品Ｗ”を金型から取り出した後、延在部Ｃ等の不要部分を除去した場合を示したが、これに限らず、延在部Ｃ及び曲げ部Ｂをワークの一部として利用してもよい。
【００３３】
以上の実施形態では、ダイ１が昇降し、ポンチ２が固定された場合を示したが、これに限らず、ダイ１を固定し、ポンチ２を昇降させてもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１     ダイ
２     ポンチ
３     ブランクホルダ
４     曲げ型
５     上型本体
６     下型本体
７     ガススプリング
Ｂ     曲げ部
Ｃ     延在部
Ｗ     ワーク
Ｗ１   天板部
Ｗ２   縦壁部
Ｗ３   フランジ部
Ｗ’   ブランク材
Ｗ”   成形品
【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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