JP2005334908A

JP2005334908A - プレス用金型

Info

Publication number: JP2005334908A
Application number: JP2004154591A
Authority: JP
Inventors: Sadayoshi Fukagawa; 貞義深川; Makoto Tomatsu; 良戸松; Kazuo Takahashi; 一夫高橋; Hideki Nakagawa; 英樹中川; Hidekazu Tagashira; 秀和田頭
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-05-25
Filing date: 2004-05-25
Publication date: 2005-12-08
Anticipated expiration: 2024-05-25
Also published as: JP4604552B2

Abstract

【課題】従来のプレス用金型では、ドリル加工にて成形面に丸穴を形成しており、発生した切粉を完全に除去する必要があるため、除去作業が手間なものとなっていた。また、ドリル加工にて成形面に丸穴を形成した場合は、丸穴周縁部のエッジが立っているため、プレス成形された被加工部材の表面に丸穴の痕跡が転写されてしまう恐れがあった。
【解決手段】ダイス１１とポンチ１２との間に介在させた被加工部材２１を成形するためのプレス用金型１であって、ダイス１１およびポンチ１２の少なくとも何れか一方の成形面１１ａまたは形成面１２ａに、１以上の凹溝（例えば形成面１２ａの場合は凹溝１２ｂ）を形成し、前記凹溝は、加工工具５１により成形面１１ａ・１２ａを切削加工することで形成され、成形面１１ａまたは成形面１２ａと、凹溝との境界部のエッジは簡易に除去することができ、プレス成形されたパネルへ転写されることがない。
【選択図】図１

Description

本発明は、ダイスとポンチとの間に介在させた被加工部材を成形するためのプレス用金型に関し、特に、成形品の表面欠陥発生を防止可能なプレス用金型に関する。

一般的に、自動車のルーフパネルやドアパネル等といった、比較的大きな外板面を有するプレス成形品においては、プレス成形時に金型と被加工材との間に微視的なゴミ等の異物が入り込むと、成形品の表面に突起や傷等の微小欠陥が生じて成形品の商品価値が著しく低下する。
従って、特許文献１に示すように、微小欠陥の発生を防止する技術が考案されている。つまり、特許文献１によれば、プレス用金型の成形面に多数の丸穴をドリル加工により形成し、金型と被加工材との間に介入する異物を、形成した丸穴に落とし込むことにより、微小欠陥の発生を防止している。
特開昭５６−６２６２７号公報

前述のプレス用金型のように、ドリル加工にて成形面に丸穴を形成する場合、丸穴加工時に発生する切粉が成形面の丸穴周縁部等に残留して、成形品の欠陥発生の原因となる恐れがある。成形品に欠陥を生じさせないためには、発生した切粉を完全に除去する必要があるため、除去作業が手間なものとなっていた。
また、ドリル加工にて成形面に丸穴を形成した場合は、丸穴周縁部のエッジが立っているため、プレス成形された被加工部材の表面に丸穴の痕跡が転写されてしまう恐れがあった。
そこで、本発明では、成形品の欠陥発生の原因を生じさせることなく、金型と被加工材との間に介入する異物を除去するための加工を、成形面に施したプレス用金型を提供するものである。

上記課題を解決するプレス用金型は、以下の特徴を有する。
即ち、請求項１記載の如く、ダイスとポンチとの間に介在させた被加工部材を成形するためのプレス用金型であって、ダイスおよびポンチの少なくとも何れか一方の成形面に、１以上の凹溝を形成した。
これにより、ポンチまたはダイスと被加工部材との間に異物や油だまり等が存在していても、ポンチの移動により被加工部材をプレス成形する際には、異物や油が凹溝に落とし込まれこととなるので、異物や油によってプレス成形後の被加工部材に突起や傷等の欠陥が生じることがなくなり、高品質なプレス成形品を成形することが可能となる。

また、請求項２記載の如く、前記凹溝は、加工具により成形面を切削加工することで形成される。しかし、図３に示すとおり、凹溝は半球面状となるため、凹溝周縁部のエッジは、砥石等による簡易な研磨にて除去することができる。
これにより、成形面と凹溝との境界部にエッジが立つことがなく、プレス成形した被加工部材の表面に凹溝のパターンが転写されることもない。

また、請求項３記載の如く、前記凹溝は、ある方向へ向って略平行に配置される複数の凹溝と、その方向に対して略直交する方向へ向って略平行に配置される複数の凹溝とで構成される。
このように、複数の凹溝を格子状に配置することで、異物や油が凹溝に落とし込まれ易くなるため、突起や傷等の欠陥発生防止の効果を高めることができる。

また、請求項４記載の如く、前記凹溝は、溝幅が２ｍｍ以下である。
これにより、プレス成形した被加工部材の表面への凹溝のパターン転写を防止しつつ、被加工部材に対する突起や傷等の欠陥発生を防止することができる。

また、請求項５記載の如く、前記成形面には複数の凹溝が並設されており、該複数の凹溝の溝中心間隔は２．５ｍｍ以下である。
これにより、プレス成形した被加工部材の表面への凹溝のパターン転写を防止しつつ、被加工部材に対する突起や傷等の欠陥発生を防止することができる。

また、請求項６記載の如く、前記成形面全体の面積に対する凹溝が占める面積の割合は、９０％以下である。
これにより、プレス成形した被加工部材の表面への凹溝のパターン転写を防止しつつ、被加工部材に対する突起や傷等の欠陥発生を防止することができる。

また、請求項７記載の如く、前記凹溝の深さは、０．２ｍｍ以下である。
これにより、プレス成形した被加工部材の表面への凹溝のパターン転写を防止しつつ、被加工部材に対する突起や傷等の欠陥発生を防止することができる。

本発明によれば、プレス成形した被加工部材の表面への凹溝のパターン転写を防止しつつ、被加工部材に対する突起や傷等の欠陥発生を防止することができ、高品質なプレス成形品を成形することが可能となる。

次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。
まず、従来の一般的なプレス用金型では、プレス成形時に金型と被加工材との間に微視的なゴミ等の異物が入り込むと、成形品の表面に突起や傷等の微小欠陥が生じてしまう。
例えば、図６に示すように、上側にダイス１１１が配置され、下側にポンチ１１２が配置されたプレス用金型１０１において、被加工部材１２１とポンチ１１２の成形面１１２ａとの間にゴミ等の異物１３１が介入した状態でプレス成形を行うと、成形された被加工品１２１の表面に表面欠陥が発生することとなる。

特に、前記ポンチ１１２の成形面１１２ａは、プレス成形された被加工品１２１の表面と同形状に形成されているため、異物１３１に対して非常に敏感に表面欠陥を生じさせる。つまり、従来のプレス用金型１０１においては、被加工部材１２１とポンチ１１２の成形面１１２ａとの間や、被加工部材１２１とダイス１１１の成形面１１１ａとの間の異物を完全に除去できないと、プレス成形された被加工品１２１の表面に欠陥が生じることとなる。

また、図７に示すように、プレス用金型１０１における、被加工部材１２１とポンチ１１２の成形面１１２ａとの間に油だまり１３２が介入した状態でプレス成形を行った場合も、成形された被加工品１２１の表面に「油歪」と呼ばれる表面欠陥が発生する。
プレス用金型１０１によるプレス加工始めから数枚の被加工品１２１の成形を終えるまでは、被加工部材１２１への油の塗布状況が均一とならず油だまり１３２が存在するため、前記油歪が発生することとなる。

このように、従来のプレス用金型ではプレス成形された被加工部材１２１の表面に欠陥が生じることを防止するのは困難であるため、本発明においては、プレス用金型を以下のように構成して、表面欠陥の発生を防止している。

図１に示すように、本発明にかかるプレス用金型１は、上側に配置されるダイス１１および下側に配置されるポンチ１２を備えており、該ダイス１１とポンチ１２との間に被加工部材２１が挿入されている。
ポンチ１２には成形面１２ａが形成されており、ダイス１１にはポンチ１２の成形面１２ａに合わせた形状の成形面１１ａが形成されている。また、ダイス１１は油圧シリンダ等の昇降装置（図示せず）により昇降される。
そして、ダイス１１を昇降させることにより被加工部材２１が、ルーフパネルやドアパネル等にプレス成形される。

図１、図２に示すように、ポンチ１２の成形面１２ａには、複数の凹溝１２ｂ・１２ｂ・・・が形成されている。
複数の凹溝１２ｂ・１２ｂ・・・は、例えば、ある方向（図２における横方向）に略平行に配置されるとともに、その方向と略直交する方向（図２における縦方向）に略平行に配置されている。
つまり、複数の凹溝１２ｂ・１２ｂ・・・は格子状に形成されており、被加工部材２１と接触する成形面１２ａは、凹溝１２ｂ・１２ｂ・・・により分断されて浮島状に配置されている。

図３に示すように、ポンチ１２の凹溝１２ｂは、先端が略半球面形状に形成された加工工具５１にて成形面１２ａを切削加工することで形成されており、該凹溝１２ｂの断面形状は加工工具の形状に応じた円弧形状となっている。
加工工具５１の直径Ｄは４ｍｍ以下に形成されており、特に直径Ｄを２ｍｍ〜４ｍｍの範囲内に形成するのが好適である。また、加工工具５１による各凹溝１２ｂの加工は、例えば、図２に矢印で示す方向へ順次行われる。
なお、加工工具５１の先端形状は略半球面形状に限るものではなく、形成したい凹溝１２ｂの断面形状に応じた形状とすることも可能である。

また、同じ方向へ略平行に形成される各凹溝１２ｂ・１２ｂ・・・は、それぞれ２．５ｍｍ以下のピッチ寸法ｐで配置されており、特に、ピッチ寸法ｐを２．０ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲に設定するのが好適である。
また、凹溝１２ｂの幅寸法ｄは２ｍｍ以下に形成されており、特に幅寸法ｄを略０．８５ｍｍ〜１．７５ｍｍとするのが好適である。
さらに、凹溝１２ｂの加工深さｈは、０．２ｍｍ以下に形成されており、特に０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの範囲内に形成するのが好適である。

また、成形面１２ａに形成する凹溝１２ｂ・１２ｂ・・・の平面視における面積が、凹溝を形成しない場合の成形面１２ａ全体の面積に対して９０％以下となるように、該凹溝１２ｂ・１２ｂ・・・は形成されており、特に、８０％〜９０％の面積となるように形成するのが好適である。
つまり、凹溝１２ｂ・１２ｂ・・・を形成する場合、１０％〜２０％の成形面１２ａが残存するように、凹溝１２ｂ・１２ｂ・・・の数、溝幅等が設定される。

このように凹溝１２ｂ・１２ｂ・・・を形成することで、図１に示すように、ポンチ１２と被加工部材２１との間に異物３１や油だまり３２等が存在していても、ダイス１１を下降させて被加工部材２１をプレス成形する際には、異物や油が凹溝１２ｂ・１２ｂ・・・に落とし込まれこととなる。
つまり、ダイス１１をポンチ１２方向へ向って下降させると、ポンチ１２とダイス１１とは協動して被加工部材２１を塑性変形させて成形するが、この被加工部材２１が変形する際に、該被加工部材２１はポンチ１２の成形面１２ａ上を滑るため、被加工部材２１とポンチ１２の成形面１２ａとの間に異物等が介入していたとしても、この異物等は被加工部材２１の滑りに引きずられて移動し、凹溝１２ｂ・１２ｂ・・・に落ち込むこととなる。

これにより、異物や油によってプレス成形後の被加工部材２１に突起や傷等の欠陥が生じることがなくなり、高品質なプレス成形品を成形することが可能となる。
特に、複数の凹溝１２ｂ・１２ｂ・・・を、前述のように格子状に形成することで、異物や油が凹溝１２ｂ・１２ｂ・・・に落とし込まれ易くなり、突起や傷等の欠陥発生防止の効果を高めている。

また、凹溝１２ｂ・１２ｂ・・・は、加工工具５１によりポンチ１２の成形面１２ａを切削加工することで形成されているので、成形面１２ａと凹溝１２ｂとの境界部のエッジを簡易に除去することができ、プレス成形した被加工部材２１の表面に凹溝１２ｂ・１２ｂ・・・のパターンが転写されることもない。
特に、１０％程度以上の成形面１２ａを残存させつつ、上述のような溝寸法や形状、および配置にて凹溝１２ｂ・１２ｂ・・・を形成しているので、プレス成形した被加工部材２１の表面への凹溝１２ｂ・１２ｂ・・・のパターン転写が、さらにされにくくなっている。

なお、本実施例では、ポンチ１２を下方に配置しダイス１１を上方に配置して、ダイス１１を下降させてプレス加工を行うように形成したプレス用金型１について説明したが、プレス用金型１は、ポンチ１２を上方に配置しダイス１１を下方に配置して、ポンチ１２を下降させてプレス加工するように構成したものでもよい。
また、凹溝１２ｂ・１２ｂ・・・は、本実施例では、ポンチ１２の成形面１２ａに形成しているが、ダイス１１の成形面１１ａに形成したり、ポンチ１２の成形面１２ａおよびダイス１１の成形面１１ａの両方に形成したりすることもできる。

以上のように構成されたプレス用金型１は、図４に示す、外板面６１ａを有するルーフパネル６１や、図５に示す、外板面６２ａを有するドアパネル６２の他、フェンダーパネル、サイドアウターパネル、フードパネル、ラゲージパネル、およびバックドアパネル等のプレス成形品に適用することができる。

本発明のプレス用金型を示す側面断面図である。プレス用金型のポンチ表面を示す平面図である。凹溝の加工工具および凹溝の各部寸法を示す側面断面図である。本プレス用金型が適用されるプレス成形品の一例を示す平面図である。本プレス用金型が適用されるプレス成形品の別例を示す側面図である。従来のプレス用金型において、ポンチの成形面と被加工部材との間に異物が介入している状態を示す側面断面図である。従来のプレス用金型において、ポンチの成形面と被加工部材との間に油だまりが介入している状態を示す側面断面図である。

符号の説明

１プレス用金型
１１ダイス
１２ポンチ
１２ａ成形面
１２ｂ凹溝
３１異物
３２油

Claims

ダイスとポンチとの間に介在させた被加工部材を成形するためのプレス用金型であって、
ダイスおよびポンチの少なくとも何れか一方の成形面に、１以上の凹溝を形成したことを特徴とするプレス用金型。
前記凹溝は、加工具により成形面を切削加工することで形成されることを特徴とする請求項１に記載のプレス用金型。
前記凹溝は、ある方向へ向って略平行に配置される複数の凹溝と、その方向に対して略直交する方向へ向って略平行に配置される複数の凹溝とで構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプレス用金型。
前記凹溝は、溝幅が２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載のプレス用金型。
前記成形面には複数の凹溝が並設されており、該複数の凹溝の溝中心間隔は２．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れかに記載のプレス用金型。
前記成形面全体の面積に対する凹溝が占める面積の割合は、９０％以下であることを特徴とする請求項１〜請求項５の何れかに記載のプレス用金型。
前記凹溝の深さは、０．２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜請求項６の何れかに記載のプレス用金型。