(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上型にパンチを備え、下型にパンチの下面に対向するパッドとそのパッドの両側に位置しパンチの両側面に対向する一対のダイ本体を備え、上記パンチで板材を上記パッドに当たるように押し込んで、パンチの下面とパッドの間でプレス成形品のウェブ面を形成すると共にパンチの両側面とダイ本体の内側面との間でフランジ面を形成し、板材から断面コ字状のプレス成形品を成形するプレス金型において、
上記ダイ本体の内側面に、押し込み時にパンチの側面とのクリアランスを板材の板厚以下に保つと共にパンチの上昇時にクリアランスを拡げるクリアランス追い込み・抜き取り手段を設け、
上記クリアランス追い込み・抜き取り手段は、ダイ本体の内側面に設けられたスライドプレートと、そのスライドプレートの内側面に上下移動可能に設けられ、押し込み時にパンチの側面とのクリアランスを板材の板厚以下に保ち、パンチが下死点から持ち上げられたときにスライドプレートに沿って上昇してクリアランスを拡げる可動インサートとからなることを特徴とするプレス金型。
【請求項２】
上記スライドプレートと上記可動インサートとの接触面には、下端から上端にかけて内側から外側に傾斜する傾斜スライド面が形成される請求項１記載のプレス金型。
【請求項３】
上記可動インサートは、上記ダイ本体から上記スライドプレートを通してストリッパボルトで支持され、上記ダイ本体と上記スライドプレートには、上記ストリッパボルトの上下方向の移動を許容する長穴が形成される請求項１又は２記載のプレス金型。
【請求項４】
上記プレス成形品は、車両フレームを形成するサイドメンバからなり、そのサイドメンバが断面コ字状に形成されると共にキャビン側で水平面視外側に拡げられたオフセット部を有し、
ダイ本体に設けられる上記クリアランス追い込み・抜き取り手段は、上記オフセット部に対応した位置に設けられる請求項１〜３いずれか記載のプレス金型。
【請求項５】
上記ダイ本体には、上記オフセット部に対応した位置にクリアランス追い込み・抜き取り手段を収容する凹溝が形成される請求項４記載のプレス金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板材から断面コ字状のプレス成形品を成形するプレス金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両のフレームを構成する断面コ字状のサイドメンバを成形する方法として、上型で材料を下型に押し付けてプレス成形品を成形するプレス加工方法が広く用いられている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
まず、サイドメンバについて図３により説明する。
【０００４】
トラックなどの大型の車両３は、キャビン３ａや荷台３ｂをフレーム３ｃで支持する構造を有し（図３（ａ））、そのフレーム３ｃは、平行に配置した一対のサイドメンバ５を複数のクロスメンバ６で連結して構成される。
【０００５】
サイドメンバ５は断面コ字状に形成され、起立したウェブ面５１とその両側から水平方向に延出する２枚のフランジ面５２とからなる。また、サイドメンバ５のウェブ面５１は、車両３のキャビン３ａ側で水平面視外側に拡がるようにオフセットするオフセット部５３を有し、そのオフセット部５３の前後には、共に車両３の側面に平行な前部ウェブ面５１ａおよび後部ウェブ面５１ｂを有する。オフセット部５３よりも更に車両３の前方側においては、フランジ面５２，５２同士の間隔をキャビン３ａ側で縮小するように形状変化させる形状変化部５４を有する。
【０００６】
一般的に、サイドメンバ５は、サイドメンバ５を展開した形状を有する鉄鋼製の板材をプレス成形して成形され、その長さは車両３のサイズに合わせて４６００〜１１０００ｍｍ程度、厚さは６〜８ｍｍ程度とされる。
【０００７】
そのプレス成形には、図４に示すようなプレス金型が用いられる。
【０００８】
このプレス金型４は、上型１０にパンチ１１を備え、下型２０にパンチ１１の下面に対向するパッド２２とそのパッド２２の両側に位置してパンチ１１の両側面に対向する一対のダイ本体２１，２１を備える。パンチ１１の側面にはパンチインサート１１ａが、ダイ本体２１の内側面にはダイインサート２１ａが、それぞれ固定ボルト１１ｂ，２１ｂを用いて設けられ、摩耗など金型への負担が大きい箇所を容易に交換できるようにしている。
【０００９】
このダイ本体２１，２１上に載置した板材をパンチ１１で押し込むことで、板材の両側部が折り曲げられて起立し、パンチ１１の下面とパッド２２との間でウェブ面５１が形成されると共にパンチ１１の側面とダイ本体２１の内側面との間でフランジ面５２が形成され、板材の断面がコ字状に成形される。
【００１０】
また、パッド２２は、図３で説明したサイドメンバ５のオフセット部５３を成形すべく、その上面を上下方向にオフセットしたオフセット成形部を有する。このパッド２２に当たるように板材をパンチ１１で更に押し込むことで、オフセット部５３が形成され、サイドメンバ５が成形される。
【００１１】
このプレス金型４では、フランジ面５２の食い付きによりパンチ１１が抜き取り不能となることを防ぐために、パンチ１１の側面とダイ本体２１の内側面との隙間であるクリアランスを、板材の板厚＋０．５ｍｍ程度の広さとするのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平４−１１８１１８号公報
【特許文献２】特開平１１−１２３４６９号公報
【特許文献３】特開２０１０−１４９５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、クリアランスを板厚＋０．５ｍｍ程度としたプレス金型４でプレス成形を行うと、オフセット部５３の近傍でフランジ面５２にシワが発生しやすいという問題があった。
【００１４】
このシワの発生について図５（ａ）〜（ｃ）により説明する。
【００１５】
サイドメンバ５のオフセット部５３の近傍、より具体的には、オフセット部５３と前部ウェブ面５１ａとの境界近傍では、オフセット成形によりフランジ面５２が圧縮変形されるオフセット縮みフランジ部５５が形成される（図５（ａ）中、点線枠で囲った領域）。プレス成形中、このオフセット縮みフランジ部５５には周囲の材料が寄ってくるため、プレス金型４のクリアランスを板材の板厚よりも大きくしてプレス成形を行うと、板材と金型との間に形成される隙間で材料が遊び、蛇腹状のシワ５６が形成されやすい。
【００１６】
シワ５６の形状については従来から厳しい要求精度があり、例えばシワ５６の段数を１つ以下とし、その高さをできるだけ小さくする（例えば、長さ１００ｍｍにつき０．３ｍｍ以内にする）ことが求められる。要求精度を満たさないサイドメンバ５ではシワ５６を修正する工程が必要となるため、シワ５６の発生を軽減することが望ましい。
【００１７】
シワ５６の発生を軽減するためには、オフセット成形部近傍で材料が遊ぶ隙間を無くし、クリアランスを板材の板厚以下に小さく設定する、すなわち、クリアランスを追い込む必要がある。
【００１８】
しかしながら、クリアランスを追い込むとプレス金型４へのフランジ面５２の食い付きが強くなるため、パンチ１１が下死点から持ち上がらなくなる場合があり、クリアランスを板材の板厚以下にしてサイドメンバ５をプレス成形する技術は確立されていなかった。
【００１９】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、板材からサイドメンバのような断面コ字状のプレス成形品を成形するに際し、パンチやダイ本体に負担をかけることなく、ダイ本体とパンチとの間のクリアランスを追い込むことができるプレス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】
【００２０】
上記目的を達成するために創案された本発明は、上型にパンチを備え、下型にパンチの下面に対向するパッドとそのパッドの両側に位置しパンチの両側面に対向する一対のダイ本体を備え、上記パンチで板材を上記パッドに当たるように押し込んで、パンチの下面とパッドの間でプレス成形品のウェブ面を形成すると共にパンチの両側面とダイ本体の内側面との間でフランジ面を形成し、板材から断面コ字状のプレス成形品を成形するプレス金型において、上記ダイ本体の内側面に、押し込み時にパンチの側面とのクリアランスを板材の板厚以下に保つと共にパンチの上昇時にクリアランスを拡げるクリアランス追い込み・抜き取り手段を設けたプレス金型である。
【００２１】
上記クリアランス追い込み・抜き取り手段は、ダイ本体の内側面に設けられたスライドプレートと、そのスライドプレートの内側面に上下移動可能に設けられ、押し込み時にパンチの側面とのクリアランスを板材の板厚以下に保ち、パンチが下死点から持ち上げられたときにスライドプレートに沿って上昇してクリアランスを拡げる可動インサートとからなると良い。
【００２２】
上記スライドプレートと上記可動インサートとの接触面には、下端から上端にかけて内側から外側に傾斜する傾斜スライド面が形成されると良い。
【００２３】
上記可動インサートは、上記ダイ本体から上記スライドプレートを通してストリッパボルトで支持され、上記ダイ本体と上記スライドプレートには、上記ストリッパボルトの上下方向の移動を許容する長穴が形成されると良い。
【００２４】
上記プレス成形品は、車両フレームを形成するサイドメンバからなり、そのサイドメンバが断面コ字状に形成されると共にキャビン側で水平面視外側に拡げられたオフセット部を有し、ダイ本体に設けられる上記クリアランス追い込み・抜き取り手段は、上記オフセット部に対応した位置に設けられると良い。
【００２５】
上記ダイ本体には、上記オフセット部に対応した位置にクリアランス追い込み・抜き取り手段を収容する凹溝が形成されると良い。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、板材から断面コ字状のプレス成形品を成形するに際し、パンチやダイ本体に負担をかけることなく、ダイ本体とパンチとの間のクリアランスを追い込むことができるプレス金型を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係るプレス金型の下型を示す要部拡大図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図２】本発明に係るプレス金型の構造を示す断面図であり、（ａ）はパンチの押し込み時、（ｂ）はパンチの下死点到達時、（ｃ）はパンチの抜き取り時を示す図である。
【図３】車両の構造を示す模式図であり、（ａ）はトラック全体、（ｂ）はフレームを示す図である。
【図４】従来のプレス金型の構造を示す断面図である。
【図５】サイドメンバのオフセット縮みフランジ部に発生するシワを示す図であり、（ａ）はサイドメンバの全体斜視図、（ｂ）はオフセット縮みフランジ部の斜視図、（ｃ）はオフセット縮みフランジ部の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に、本発明の好適な実施の形態について添付図面を用いて説明する。
【００２９】
本実施の形態に係るプレス金型の構造を、図１，２により説明する。ここではプレス金型の一例として、図３に示したサイドメンバをプレス成形品として成形するプレス金型について説明する。
【００３０】
図１は、本実施の形態に係るプレス金型の下型の構造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。また図２は、本発明に係るプレス金型の構造を示す断面図であり、（ａ）はパンチの押し込み時、（ｂ）はパンチの下死点到達時、（ｃ）はパンチの抜き取り時を示す図である。
【００３１】
図１および図２に示すように、プレス金型１は、上型１０にパンチ１１を備え、下型２０に、パンチ１１の下面に対向すると共にパンチ１１の上下動に連動して上下動するように設けられたパッド２２とそのパッド２２の両側に位置しパンチ１１の両側面に対向する一対のダイ本体２１，２１を備える。上型１０および下型２０は、プレス成形品に合わせてパンチ１１やパッド２２などを交換することにより、様々な形状・寸法のプレス成形品を成形できる。
【００３２】
下型２０が備えるパッド２２は、サイドメンバ５のオフセット部５３を形成するためのオフセット成形部２３を有する。また、オフセット成形部２３の前後（図１（ａ），（ｂ）では左右）には、前部ウェブ面５１ａを形成するための前部成形部２２ａと、後部ウェブ面５１ｂを形成するための後部成形部２２ｂとを有する。
【００３３】
パンチ１１，ダイ本体２１，パッド２２は、サイドメンバ５のサイズに合わせ、長手方向（図１（ａ），（ｂ）では左右方向）の全長を４６００〜１１０００ｍｍ程度とされる。なお図１は、プレス金型１のうち、シワ５６の発生しやすいオフセット部５３の近傍に対応する位置、すなわち、プレス金型１のオフセット成形部２３の近傍を拡大して示した要部拡大図である。
【００３４】
図２に示すように、このプレス金型１を用い、パンチ１１で板材３０をパッド２２に当たるように押し込むことで、パンチ１１の下面とパッド２２の間でウェブ面５１が形成されると共にパンチ１１の両側面とダイ本体２１の内側面との間でフランジ面５２が形成される。さらに、パッド２２のオフセット成形部２３でオフセット部５３が形成されることで、板材３０から断面コ字状のサイドメンバ５が成形される。
【００３５】
このプレス金型１では、オフセット縮みフランジ部５５でのシワ５６の発生を軽減するために、パンチ１１とダイ本体２１のクリアランスをオフセット成形部２３近傍で板材３０の板厚以下にして、プレス成形を行う。
【００３６】
従来、シワ５６の発生を軽減するために、オフセット成形部２３近傍でのクリアランスを追い込んでプレス成形を行うと、フランジ面５２の食い付きによりパンチ１１やダイ本体２１に負担がかかり、パンチ１１が下死点から持ち上がらなくなる場合があることから、量産工法としては採用できないという課題があった。
【００３７】
そこで本実施の形態に係るプレス金型１は、下型２０のダイ本体２１の内側面に、押し込み時にパンチ１１の側面とのクリアランスを板材３０の板厚以下に保つと共にパンチ１１の上昇時にクリアランスを拡げるクリアランス追い込み・抜き取り手段４０を設けたことを特徴とする。
【００３８】
このクリアランス追い込み・抜き取り手段４０の詳細について説明する。
【００３９】
クリアランス追い込み・抜き取り手段４０は、ダイ本体２１の内側面に設けられたスライドプレート４１と、そのスライドプレート４１の内側面に上下移動可能に設けられ、押し込み時にパンチ１１の側面とのクリアランスを板材３０の板厚以下に保ち、パンチ１１が下死点から持ち上げられたときにスライドプレート４１に沿って上昇してクリアランスを拡げる可動インサート４２からなる。
【００４０】
スライドプレート４１と可動インサート４２は、ダイ本体２１の内側面の一部を切り欠いて形成した凹溝４３に収容される。本実施の形態では、凹溝４３は、サイドメンバ５のオフセット部５３に対応した位置、より具体的には、サイドメンバ５のオフセット部５３と前部ウェブ面５１ａとの境界近傍に対応した位置に形成される。凹溝４３の形成方法は特に限定されず、ダイ本体２１にドリルによる切削で形成するような場合には、凹溝４３の底部に図１（ｂ）に示すような加工の逃がし溝４４を形成することもできる。また、従来のプレス金型４に用いるダイインサート２１ａを取り外し（図４参照）、その位置にスライドプレート４１および可動インサート４２を収容することもできる。
【００４１】
スライドプレート４１は、断面視（図１（ｃ）参照）で上端先細の逆クサビ形状を有し、その下端が凹溝４３の底部よりも幅狭となるように形成される。
【００４２】
可動インサート４２は、断面視で下端先細のクサビ形状を有し、凹溝４３の底部への着座時にその内側面とパンチ１１の側面とのクリアランスが板材３０の板厚以下となるように形成される。
【００４３】
スライドプレート４１と可動インサート４２が接触する接触面には、下端から上端にかけて内側から外側に傾斜する傾斜スライド面４５が形成される。この傾斜スライド面４５に沿って可動インサート４２が上昇することにより、クリアランスが拡がる。
【００４４】
クリアランスの拡大量は、本実施の形態では傾斜スライド面４５の傾斜角（傾斜スライド面４５と凹溝４３の底面とが成す外側の角）により調節する。例えば、オフセット量がより大きいサイドメンバ５を成形するような場合には、傾斜角を小さくしてクリアランスが大きく拡がるようにする。オフセット量が大きいサイドメンバ５では、シワがより発生し易いため、傾斜角を小さくすることで、オフセット成形部２３の近傍でのクリアランスを更に追い込むことが可能となり、シワの発生を軽減することができる。
【００４５】
スライドプレート４１はダイ本体２１の内側面に設けられる。より具体的には、スライドプレート４１は凹溝４３の側部に、ダイ本体２１の外側面からの３本の固定ボルト４１ａにより固定される。また、可動インサート４２は、スライドプレート４１の内側面に設けられる。より具体的には、可動インサート４２はスライドプレート４１の内側面と接触させた状態で、ダイ本体２１の外側からスライドプレート４１を通してストリッパボルト４２ａで支持される。
【００４６】
本実施の形態では、三角状に配置した３本の固定ボルト４１ａによりスライドプレート４１を固定し、ダイ本体２１の長手方向に並べた２本のストリッパボルト４２ａにより可動インサート４２を支持している。ただし、本発明ではこれらボルト４１ａ、４２ａの本数や配置は特に限定されない。
【００４７】
ダイ本体２１とスライドプレート４１には、ストリッパボルト４２ａの上下方向の移動を許容する長穴４２ｂが形成される。ストリッパボルト４２ａを長穴４２ｂに挿通して可動インサート４２を支持させることで、可動インサート４２の上下方向の移動が長穴４２ｂで許容される。また、ダイ本体２１の外側面には、可動インサート４２の凹溝４３への着座持に可動インサート４２の内側への移動を規制し、可動インサート４２に上昇時に可動インサート４２の外側への移動を許容するスプールリテーナが設定される。長穴４２ｂの寸法は特に限定されないが、その長径については、ストリッパボルト４２ａおよび可動インサート４２の移動量が小さくなりすぎないように、例えばストリッパボルト４２ａの胴径＋１０ｍｍ程度の長さとされる。この場合、ストリッパボルト４２ａおよび可動インサート４２には、上下方向に対して１０ｍｍ程度の移動が許容される。
【００４８】
ダイ本体２１の上面には、可動インサート４２の上方向への移動量を規制するためのストッパ４６が設けられる。このストッパ４６は、ダイ本体２１から可動インサート４２にかけて上面に形成されたストッパ溝４６ａ内に収容され、プレス成形時にダイ本体２１の上面に載置する板材３０（図２（ａ）参照）と干渉しないようにされる。
【００４９】
ストッパ４６は断面矩形状のＬ字板からなり、その下面がストッパ溝４６ａの底部から所定高さだけ離間され、Ｌ字の一方の端部がダイ本体２１にボルトなどで固定される。
【００５０】
次に、本実施の形態の作用を図２により説明する。
【００５１】
まず図２（ａ）に示すように、一対のダイ本体２１，２１の上面にサイドメンバ５を成形するための板材３０（鋼板）を載置し、その上方からパンチ１１を下降させる。このとき、可動インサート４２は自重で凹溝４３の底部に着座しており、クリアランスは板材３０の板厚以下となっている。
【００５２】
下降してきたパンチ１１により板材３０をパッド２２で挟みながら一対のダイ本体２１，２１の間に押し込むことで、板材３０の両側部３０ｓ，３０ｓが折り曲げられて起立する。その後、板材３０をさらに押し込むことで、図２（ｂ）に示すように、パンチ１１の下面とパッドの上面との間でウェブ面５１が、パンチ１１の側面とダイ本体２１の内側面との間でフランジ面５２が形成される。また、オフセット成形部２３（図１参照）でオフセット部５３が形成され、サイドメンバ５が成形される。
【００５３】
この間、可動インサート４２は板材３０を介してパンチ１１の押し込み力を受け、その位置が凹溝４３の底部で維持されるため、クリアランスは板材３０の板厚以下で一定に保たれる。これにより、サイドメンバ５のオフセット縮みフランジ部５５ではシワ５６の発生が軽減される。
【００５４】
パンチ１１およびダイ本体２１にはサイドメンバ５が食い付くが、図２（ｃ）に示すように、パンチ１１とパッド２２を上昇させると、可動インサート４２がパンチ１１及びパッド２２と共に上方向に持ち上がり、クリアランスが拡がる。これにより、パンチ１１を下型２０から円滑に抜き取ることが可能となり、また、パンチ１１の抜き取りの際にパンチ１１やダイ本体２１への負担を軽減することが可能となる。
【００５５】
パンチ１１を下型２０から抜き取ったとき、可動インサート４２に対するサイドメンバ５の食い付きが無くなるので、可動インサート４２は元の位置（凹溝４３の底部）に自然に戻ることとなり、安定した品質で効率よくサイドメンバ５の量産を行うことが可能となる。
【００５６】
以上要するに、本実施の形態に係るプレス金型１では、下型２０に備えるダイ本体２１の内側面に、押し込み時にパンチ１１の側面とのクリアランスを板材の板厚以下で一定に保つと共に、パンチ１１の上昇時（抜き取り時）にクリアランスを拡げるクリアランス追い込み・抜き取り手段４０を設けるようにした。
【００５７】
これにより、板材３０から断面コ字状のサイドメンバ５を成形するに際し、サイドメンバ５のオフセット縮みフランジ部５５でのシワ５６の発生を軽減することができる。
【００５８】
また、シワ５６の発生を軽減することにより、プレス成形後のシワ５６の修正を不要とすることができる。
【００５９】
さらに、ダイ本体２１およびパンチ１１への負担を軽減できるので、クリアランスを板材３０の板厚以下に追い込んでも、サイドメンバ５の量産を行うことが可能となる。
【００６０】
なお、本発明は上記実施の形態に限られず、種々の変形が可能である。
【００６１】
例えば、上記実施の形態では、サイドメンバ５をプレス成形するプレス金型１について説明したが、本発明は断面コ字状のプレス成形品を成形するプレス金型の全てに適用可能である。
【００６２】
また、形状変化部５４に対応する位置にクリアランス追い込み・抜き取り手段４０をさらに設け、形状変化部５４でのシワの軽減を図ることもできる。
【符号の説明】
【００６３】
１  プレス金型
５  プレス成形品（サイドメンバ）
１０  上型
１１  パンチ
１１ａ  パンチインサート
１１ｂ  固定ボルト
２０  下型
２１  ダイ本体
２２  パッド
３０  板材
３０ｓ  側部
４０  クリアランス追い込み・抜き取り手段
４１  スライドプレート
４１ａ  固定ボルト
４２  可動インサート
４２ａ  ストリッパボルト
４２ｂ  長穴
４３  凹溝
４５  傾斜スライド面
５１  ウェブ面
５２  フランジ面
【図１】
0005797065.tif 000002
【図２】
0005797065.tif 000003
【図３】
0005797065.tif 000004
【図４】
0005797065.tif 000005
【図５】
0005797065.tif 000006