(57)【要約】【課題】自動車部品等に用いられる平板、円筒又は楕円筒等の板金製品に先端割れのないフランジを一工程で成形することができるフランジ成形装置及びフランジ成形方法を提供する。【解決手段】本発明に係るフランジ成形装置は、対向する一対のピアスパンチとバーリングパンチと、該バーリングパンチの外周をその軸方向に所定ストローク移動可能にバネ付勢されたバーリング側パットと、該バーリング側パットに対向し前記ピアスパンチの外周をその軸方向に所定ストローク移動可能にバネ付勢されたピアス側パットとからなり、前記バーリングパンチに前記ピアスパンチが挿脱される軸孔を設けるとともに、前記ピアス側パットに前記バーリングパンチが挿脱されるダイキャビティを設けてなる。【選択図】図１
2008036656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する一対のピアスパンチとバーリングパンチと、該バーリングパンチの外周をその軸方向に所定ストローク移動可能にバネ付勢されたバーリング側パットと、該バーリング側パットに対向し前記ピアスパンチの外周をその軸方向に所定ストローク移動可能にバネ付勢されたピアス側パットとからなり、
前記バーリングパンチに前記ピアスパンチが挿脱される軸孔を設けるとともに、
前記ピアス側パットに前記バーリングパンチが挿脱されるダイキャビティを設けたフランジ成形装置。
【請求項２】
被加工物がともに弾性支持されたバーリング側パットとピアス側パットとにより挟持された状態で、ピアスパンチをバーリングパンチの軸孔に挿入させるように作動する駆動手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載のフランジ成形装置。
【請求項３】
被加工物が弾性支持されたバーリング側パットと固定支持されたピアス側パットとにより挟持された状態で、該ピアス側パットのダイキャビティにバーリングパンチが挿入されるように該バーリング側パット及び該ピアス側パットを作動させる駆動手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のフランジ成形装置。
【請求項４】
フランジ高さは、バーリングパンチの外径とピアスパンチの外径との寸法差のほぼ半分であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフランジ成形装置。
【請求項５】
対向する一対のピアスパンチとバーリングパンチにより一工程でフランジを成形するフランジ成形方法であって、
バーリングパンチの上面に載置された被加工物を、そのフランジが形成される外縁部を対向するバーリング側パットとピアス側パットとにより挟持しつつ、
ピアスパンチを前記バーリングパンチに設けた軸孔内に挿入させてピアス加工し、
つぎに、前記バーリングパンチが前記ピアス側パットに設けたダイキャビティ内に挿入されるように、該ピアス側パット及び前記バーリング側パットを作動させてバーリング加工を行うフランジ成形方法。
【請求項６】
ピアス加工時には、バーリング側パット及びピアス側パットがともに弾性支持された状態にし、
バーリング加工時には、バーリング側パットが弾性支持され、ピアス側パットが固定支持された状態にして、フランジ成形を行うことを特徴とする請求項５に記載のフランジ成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板金部品のピアス加工及びバーリング加工によりフランジの成形を行うフランジ成形装置及びフランジ成形方法に係り、特に一工程により先端割れのないフランジの成形を行うフランジ成形装置及びフランジ成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
平板、円筒又は楕円筒等の板金製品にフランジを設ける場合に、溶接加工でなくピアス加工及びバーリング加工がしばしば用いられる。このようなフランジ成形方法においては、先ずピアス加工を行ったのちバーリング加工が成される。この場合、ピアス加工の方向とバーリング加工の方向を同一にすると、一工程でフランジ成形を行うことができるという利点があるが、ピアス加工時にフランジ端面に生ずるバリに起因し、次のバーリング加工中に割れを生ずるという問題がある。
【０００３】
このような問題に対し、特許文献１では、バーリングダイの軸孔内で摺動するノックアウトピンと、さらにその軸孔内で摺動するコイニングダイを設けたバーリング加工型によれば、バーリング加工前にピアス孔周縁をコイニング加工することによって、ピアス加工の方向とバーリング加工の方向が同一であっても、割れのないフランジを一工程で成形することができることが開示されている。
【０００４】
特許文献２に、ピアス加工とバーリング加工の方向が異なるプレス型であるが、金属板に連続的にピアス加工およびバーリング加工を行う工程を有するプレス金型であって、バーリングポンチはピアスポンチが挿抜され、ピアススクラップが排出される軸孔を有し、ピアス加工時にダイスの機能を果たすプレス金型が開示されている。そして、本プレス金型によれば、割れのないフランジを一工程で成形することができることが開示されている。
【０００５】
また、特許文献３には、板状部材に下穴を形成するピアス加工を行い、その後この下穴部分をバーリング加工してフランジを形成する方法において、前記ピアス加工に先立って前記板状部材の前記下穴形成部周囲に凹凸部を形成し、前記下穴の周長をバーリング加工後における伸び量を見込んだものに拡大したことを特徴とするフランジ形成方法が開示されている。そして本フランジ形成方法によれば、バーリング加工で先端割れのないフランジを容易に形成することができることが開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平09-1251号公報
【特許文献２】特開平09-314246号公報
【特許文献３】特開2005-349427号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示されたバーリング加工型の場合は、複雑な構成の金型及び作動装置を用いなければならないという問題がある。特許文献２に開示されたプレス金型は、板厚の薄い板金に外径の小さなフランジを成形するのに用いられるもので、通常自動車部品等に用いられるような板厚の厚い板金に外径の大きなフランジを成形するためのプレス金型としては必ずしも適していない。また、具体的にどのような構成のプレス金型でフランジ成形を行うのか明瞭でないという問題がある。特許文献３に開示されたフランジ形成方法の場合は、ピアス加工前に予備的な凹凸部加工処理を要するという問題がある。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、簡単な構成のフランジ成形装置及びフランジ成形方法であって、自動車部品等に用いられる平板、円筒又は楕円筒等の板金製品に先端割れのないフランジを一工程で成形することができるフランジ成形装置及びフランジ成形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】
本発明に係るフランジ成形装置は、対向する一対のピアスパンチとバーリングパンチと、該バーリングパンチの外周をその軸方向に所定ストローク移動可能にバネ付勢されたバーリング側パットと、該バーリング側パットに対向し前記ピアスパンチの外周をその軸方向に所定ストローク移動可能にバネ付勢されたピアス側パットとからなり、前記バーリングパンチに前記ピアスパンチが挿脱される軸孔を設けるとともに、前記ピアス側パットに前記バーリングパンチが挿脱されるダイキャビティを設けてなる。
【００１０】
上記発明において、被加工物がともに弾性支持されたバーリング側パットとピアス側パットとにより挟持された状態で、ピアスパンチをバーリングパンチの軸孔に挿入させるように作動する駆動手段を設けるのがよく、被加工物が弾性支持されたバーリング側パットと固定支持されたピアス側パットとにより挟持された状態で、該ピアス側パットのダイキャビティにバーリングパンチが挿入されるように該バーリング側パット及び該ピアス側パットを作動させる駆動手段を設けるのがよい。
【００１１】
また、上記発明において、フランジ高さは、バーリングパンチの外径とピアスパンチの外径との寸法差のほぼ半分であるのがよい。
【００１２】
本発明に係るフランジ成形方法は、対向する一対のピアスパンチとバーリングパンチにより一工程でフランジを成形するフランジ成形方法であって、バーリングパンチの上面に載置された被加工物を、そのフランジが形成される外縁部を対向するバーリング側パットとピアス側パットとにより挟持しつつ、ピアスパンチを前記バーリングパンチに設けた軸孔内に挿入させてピアス加工し、つぎに、前記バーリングパンチが前記ピアス側パットに設けたダイキャビティ内に挿入されるように、該ピアス側パット及び前記バーリング側パットを作動させてバーリング加工を行う。
【００１３】
このフランジ成形方法の発明において、ピアス加工時には、バーリング側パット及びピアス側パットがともに弾性支持された状態にし、バーリング加工時には、バーリング側パットが弾性支持され、ピアス側パットが固定支持された状態にして、フランジ成形を行うのがよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るフランジ成形装置は、従来のフランジ成形装置よりは簡単な構成であり、自動車部品等に用いられる平板、円筒又は楕円筒等の板金製品に先端割れのないフランジを一工程で成形することができる。本発明に係るフランジ成形方法は、先端割れのないフランジを一工程で成形することができ、安定した高品質のフランジ付き自動車部品等を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明に係るフランジ成形装置の実施の形態について図面を基に説明する。図１は本発明に係るフランジ成形装置のピアスパンチとバーリングパンチ部分の断面を模式的に示す図面である。本フランジ成形装置は、対向する一対のピアスパンチ10とバーリングパンチ20を有し、該バーリングパンチ20の外周をその軸方向に所定ストローク移動可能にバネ付勢されたバーリング側パット25を有している。バーリングパンチ20には軸孔22が設けられており、この軸孔22にピアスパンチ10が駆動手段（図示せず）により図１の矢印Aに示すように挿脱せしめられてピアス加工が行われるようになっている。なお、本例では、ピアスパンチ10と可動ダイ33は一体に固定され、可動ダイ33を作動させることによってピアスパンチ10を作動させるようになっているが、それぞれ単独に作動させるようにすることもできる。
【００１６】
そして、本フランジ成形装置は、ピアスパンチ10の外周にあってバーリング側パット25に対向して設けられ、ピアスパンチ10の軸方向に所定ストローク移動可能にバネ付勢されたピアス側パット15を有している。ピアス側パット15には、ダイキャビティ16が設けられ、バーリングパンチ20が入り込み、被加工物のバーリング加工が行われるようになっている。これにより、専用のバーリングダイを設ける必要がないので、本フランジ成形装置は従来のものより簡単、コンパクトな構造にすることができる。
【００１７】
なお、バーリング側パット25は固定ダイ37に固定された弾性体35により図面において上方にバネ付勢されており、ピアス側パット15は可動ダイ33に固定された弾性体30により図面において下方にバネ付勢されている。また、バーリング側パット25は、可動ダイ33の作動により弾性体30及びピアス側パット15を介して上下動させられるようになっている。バーリングパンチ20は固定ダイ37に固定されている。
【００１８】
弾性体30及び35は、各種スプリングを使用することができる。しかしながら、ガスを封入したシリンダ及びピストンからなるガススプリングを用いると構造をコンパクトにできる利点がある。また、それらの弾性体30及び35のバネ力は、被加工物の材質、板厚、成形するフランジの外径及び高さ等によって必要な大きさが選択される。
【００１９】
駆動手段は、油圧アクチュエータ、電磁弁、位置センサー及びタイマーを有し、可動ダイ33を所定のタイムチャートに従って作動させることができるようになっている。この駆動手段と、弾性体30、35とにより、ピアスパンチ10、ピアス側パット15、バーリング側パット25及びバーリングパンチ20に所要の作動をさせることができる。
【００２０】
被加工物のフランジ成形は、上記フランジ成形装置により図２に示すようにピアス加工及びバーリング加工を行うことにより実施される。図２（a）はピアス加工前の状態、図２（b）はピアス加工完了時の状態、図２（c）はバーリング加工途中の状態、図２（d）はバーリング加工完了時の状態を示す。
【００２１】
すなわち、被加工物50のフランジ成形は、先ずバーリングパンチ20の上面に載置された被加工物50を、図２（a）に示すように、可動ダイ33を図面において下方に所定ストローク作動させ、被加工物50を弾性支持されたピアス側パット15及びバーリング側パット25により挟持する。次にピアスパンチ10を下方に作動させてピアス加工を行う。図２（b）に示すように、ピアス加工後ピアスパンチ10はバーリングパンチ20の軸孔22内に挿入される。ピアス加工時、ピアス側パット15及びバーリング側パット25はそれぞれ弾性体30、35により弾性支持された状態にある。ピアス加工が完了すると、ピアス側パット15の底部は可動ダイ33に接触し、ピアス側パット15と可動ダイ33は一体になる。このようにすることにより、平板状の板金製品のみならず円筒形又は楕円形の断面を有する板金製品のピアス加工において、被加工物に変形、亀裂等を生じさせることなく、所要の抜き圧でピアス加工を行うことができる。
【００２２】
次に、可動ダイ33を図面において下方に作動させ、ピアス側パット15を介してバーリング側パット25を下方に作動させる。このとき、図２（c）に示すように、バーリングパンチ20がピアス側パット15に設けたダイキャビティ16の中に挿入される状態になり、バーリングパンチ20とダイキャビティ16の間でバーリング加工が行われる。
【００２３】
可動ダイ33は、図２（d）に示すように、バーリング加工が完了するまで下方に作動する。このバーリング加工中（図２（c）、（d））において、上述のようにピアス側パット15と可動ダイ33は一体になり、ピアス側パット15は可動ダイ33に固定支持された状態になっているが、一方、弾性体35は未だ圧縮可能な状態にあり、バーリング側パット25は弾性支持状態にある。これにより、被加工物を損傷させることなく、所要の加工圧でバーリング加工を行うことができる。
【００２４】
このバーリング加工は、図３に示すように、被加工物50のフランジ53が成形される外縁部を上方から被加工物50を押圧するピアス側パット15と、ピアス側パット15に対向して被加工物50を下方から押圧するバーリング側パット25とにより被加工物50を挟持した状態で、ピアス側パット15及びバーリング側パット25を矢印のように下方に作動させ、バーリングパンチ20とダイキャビティ16の間でフランジ53を成形するようになっている。そして、バーリングパンチ20の外径dBとピアスパンチ10の外径dPとの差の半分がほぼフランジ高さhに等しくなるようになっている。なお、正確には、被加工物50の板厚t及びフランジ高さhによって決定されるダイキャビティ16とバーリングパンチ20との間の隙間を考慮する必要がある。
【００２５】
以上本発明に係るフランジ成形装置の構成及びこれを用いてフランジ成形を行う場合について説明した。上述のように本発明においては、フランジの成形、特にバーリング加工において、被加工物50は、フランジ53が成形される外縁部の上下面をピアス側パット15及びバーリング側パット25により挟持された状態で、フランジ53が成形される外縁部を支点にしてフランジ部の立ち上げ変形（バーリング加工）が行われるようになっている。また、本発明のバーリング加工は、ピアス加工後、ピアスパンチ10と軸合わせされたバーリングパンチ20及びピアス側パット15により行われるようになっている。これらにより、本発明においては、軸心の合った寸法精度の高い安定した高品質のフランジ成形を行うことができる。
【００２６】
すなわち、被加工物のフランジが形成される外縁部を対向するバーリング側パットとピアス側パットとにより挟持しつつ、ピアスパンチを前記バーリングパンチに設けた軸孔内に挿入させてピアス加工し、つぎに、前記バーリングパンチが前記ピアス側パットに設けたダイキャビティ内に挿入されるように、該ピアス側パット及び前記バーリング側パットを作動させてバーリング加工を行うことにより、対向する一対のピアスパンチとバーリングパンチをもって、先ずピアス加工をし、続いて直ちにバーリング加工を行うことができ、一工程で安定した高品質のフランジ成形を行うことができる。
【００２７】
そして、このフランジ成形方法においては、上述のように、ピアス加工時には、バーリング側パット及びピアス側パットがともに弾性支持された状態にし、バーリング加工時には、バーリング側パットが弾性支持され、ピアス側パットが固定支持された状態にして、フランジ成形を行うのがよい。
【実施例１】
【００２８】
図１に示すフランジ成形装置を用いて、材質が板厚0.5mmのSUS436を二重巻きにした断面280×200の楕円形の筒状自動車部品に、外径63mm、高さ7mmのフランジを成形する試験を行った。ピアス加工は8トン、バーリング加工は16トンで行った。弾性体30及び35はガススプリングを使用した。ピアス側パット15に用いる弾性体30は最大荷重700kgのガススプリングを2本使用し、バーリング側パット25に用いる弾性体35は最大荷重2900kgのガススプリングを2本使用した。
【００２９】
上記の試験により成形されたフランジについて目視検査、寸法検査を行った。目視検査及び寸法検査とも何らの問題もなかった。なお、ピアス加工により加工部に小さなバリが見られたが、これによりバーリング加工において不具合が見られるようなことはなかった。本試験において、図２に示す各部位の寸法L1、L2、L3、L4、l1、l2、l3、l4に関する測定値は表１に示す通りであった。
【００３０】
【表１】
2008036656.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係るフランジ成形装置の構成を示す模式図である。
【図２】フランジ成形の手順を示す説明図である。
【図３】バーリング加工の加工状態を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
10    ピアスパンチ
15    ピアス側パット
16    ダイキャビティ
20    バーリングパンチ
22    軸孔
25    バーリング側パット
30    弾性体
33    可動ダイ
35    弾性体
37    固定ダイ
50    被加工物
53    フランジ
【図１】
2008036656.tif 000004
【図２】
2008036656.tif 000005
【図３】
2008036656.tif 000006