JP2010110777A - 金属板の張出し加工方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】雌金型20のノックアウト22の支持軸に設けた挿入穴にノックアウト固定ピン25を押込んで、ノックアウト22を上基盤21に対して固定した状態で((a)参照)、雄金型10のストリッパープレート14上に載置したブランクMに対して、上基盤21を下方に押圧・移動させ、ノックアウト22とストリッパープレート14の間でブランクMに所定深さの予備成形を行う((b)参照)。その後、ノックアウト22の固定を解除し((c)参照)、ノックアウト22を上基盤21に対して可動状態にした後、上基盤21を再び下方に押圧・移動させて、パンチ12とダイ24との間で予備成形とは逆方向の本張出し加工を行う((d),(e)参照)。
【選択図】図1
Description
張出し加工方法は、加工対象の薄板ブランクをプレス機械のダイス上にブランクホルダーで固定し、ブランクホルダーにしわ押え力を加えながらパンチを下降,上昇させることにより、ブランクをパンチ形状に変形させるものである。
パンチ肩部およびダイ肩部付近の板厚減少傾向は、パンチの肩半径(Rp)が小さくなるほど大きくなる。また、ダイの肩半径(Rd)もパンチの肩半径と同様、張出し加工性の左右する大きな要因となっている。すなわち、張出し加工ではフランジ部がダイ内へ流入しないのでRd部においても歪みが集中的に作用するため、そのRd部が小さいと集中的に大きな歪みが発生することとなり、加工性が低下する。
しかしながら、上記Rp,Rdを大きくすることは製品の成形精度を低下させることになるため、次工程のリストライク加工等で製品のコーナRを矯正して必要なRを造り出すことが必要となる。この後工程の付加は工程増を招くことになり、コストの上昇につながる。
逆再プレス加工法では、所望の方向へのパンチの押込み時に、予備成形したパンチ肩部部分を圧縮する形態となるため、当該パンチ肩部付近の板厚減少が抑制され、破断抵抗力を向上させることにつながっている。
また、特許文献2で紹介された方法では、筒状パンチと錐型ダイスとを協働させることにより平板に一方向における第1段階の絞り加工を行うことによりカップ状の中間物を得た後、その中間物に、そのまま筒状パンチと実中パンチとを協働させることにより反対方向の第2段階の逆絞り加工を行うことにより、最終的なカップ状製品を得ている。
前記雌金型の雄金型へ向けての相対的な移動を、サーボモータの駆動で行うことが好ましい。
さらに、歪みの集中しにくい肩部半径の大きなノックアウトパンチで予備成形することによって、最終製品の張出し加工部に相当するあるいはそれに近い表面積を確保することが可能となり、次に逆方向からRpの小さいパンチを押し付けて反転させるだけで所望の成形高さを得ることができる。
また、ノックアウトを使用して予備成形を行うため、単純形状の金型を配置した簡素な構造の張出し加工装置となり、さらに、基盤の移動をサーボモータの駆動で行えば、ノックアウトによる予備成形、およびパンチによる本成形を行うための基盤のスライドモーション制御が、サーボモータによって容易に行え、金属板の張出し加工が一工程でできることになる。
従来の逆再プレス加工法には、前記した通り種々の問題点が存在するため、本発明者等は、用いる金型形状を簡素化し、本発明に到達した。
本発明方法で使用される成形装置は、図1に示すように、雄金型10と雌金型20とで構成されている。
雄金型10は、下基盤11とその上に固定されたパンチ12、および下基盤11上にスプリング13等の緩衝機構を介して配置されたストリッパープレート14で構成されている。ストリッパープレート14には、前記パンチ12と所定のクリアランスを有して開口部が設けられている。
そして、パンチ12、およびストリッパープレート14開口部の肩部には所定のコーナRが付されている。
そして、ノックアウト22、およびダイ24開口部の肩部には所定のコーナRが付されている。
本発明方法の最大の特徴点は、逆方向への予備成形を、上記雌金型20のノックアウト22をパンチに、雄金型10のストリッパープレート14をダイとして行い、その後の、順方向への本成形時に、雌金型20のノックアウト22を本来のノックアウトとして用いる点にある。
予備成形は、図1(a)に示すように、例えば当該ノックアウト22の支持軸に設けた挿入穴にノックアウト固定ピン25を押込んで、ノックアウト22を上基盤21に対して固定した状態で行う。
予備成形が終わった時点で、ノックアウト22の固定が解除され、ノックアウト22は上基盤21に対して摺動自在とされる。この切替えは、例えばノックアウ22トの支持軸に設けた挿入穴に押込んでいたノックアウト固定ピン25を引抜くことにより行われる(図1(c)参照)。切替える際は、上基盤21を一旦上昇させてノックアウト22の負荷を除荷した後にノックアウト固定ピン25を外すようにすると金型全体に対する負担が軽減される。
この際、雄金型10のストリッパープレート14は、ブランクMに対して板押さえの作用をなし、雌金型20のノックアウト22は、本来のノックアウトの機能を果たして、パンチ12がブランクMをダイ24に押込む張出し加工が行われる。図1の(d),(e)に見られるように、予備成形とは逆の方向に張出し変形が進行している。
その結果、パンチ肩部での割れ発生が起こり難くなる。
順方向に予備成形した場合、前者の反転の際の材料圧縮による材料強度UP効果は望めないが、後者のRpの大きいパンチを用いた予備成形によって表面積を確保する効果により張出し加工性の向上効果はある程度向上する。しかし、本成形と予備成形を同じ方向から行おうとすると1工程では不可能となってくる。
したがって、被成形金属板および成形品形状に応じて、金型の肩部半径、予備成形量あるいは潤滑剤を種々変更した予備実験を繰り返し、用いる金型や潤滑剤に応じた最適予備成形量を予め設定しておくことが好ましい。
予備成形の際、ノックアウトの肩部半径Rkpを3〜20mm(Rkp/t:3.75〜25)の範囲で、また押込み高さhを0〜18.2mm(h/Rkp:0〜2.9)の範囲で種々変更して行った。
本成形は、割れが発生するまで行い、割れ発生前後の成形高さを測定した。
なお、予備成形を行わずに一工程で通常の張出し加工を行った場合の最大成形高さは11.6mmである。
図2に示す結果からも、ノックアウトによる予備成形高さhを高くすると、成形可能高さが高くなる、すなわち成形性が向上することがわかる。ただし、ノックアウトの肩部半径Rkpが小さい場合、低い予備成形高さで張出し加工性向上効果が認められる。またノックアウトの肩部半径Rkpを大きくすると予備成形高さを高くする方が張出し加工性向上効果が認められる。このようにノックアウトの肩部半径Rkpが小さい場合でも張出し加工性向上効果が認められるが、Rkpが小さい場合、予備張出しを高くし過ぎるとRkp部での歪みの集中が起こり逆に低下することとなるため、予備成形を行うに当たっては、肩部半径Rkpの大きいノックアウトを用いることが有効である。
また、割れ発生前後の成形高さからRkp/tとh/Rkpの関係を整理すると、図3に示す通りとなる。ただし、tは被加工材の板厚である。
なお、図3中、h/Rkpの値がこれ以上だと絞り加工性向上効果が認められるものを▲で、h/Rkpの値がこれ以下だと絞り加工性向上効果が認められるものを●で、さらに、絞り加工性向上効果はみとめられなかったものを×で示している。
この結果から、Y=0.6X−0.1以上でY=2.4X−0.3以下の範囲で予備成形することが好ましいことがわかる。ただし、Y=(h/Rkp)、X=(Rkp/t)であり、Rkpはノックアウトの肩部半径、hはノックアウトによる予備成形高さである。
14:ストリッパープレート
20:雌金型 21:上基盤 22:ノックアウト 23:スプリング
24:ダイ 25:ノックアウト固定ピン25
M:ブランク
Claims (2)
- 基盤、当該基盤に固定されたパンチ、および同基盤に緩衝機構を介して配置された、前記パンチと所定のクリアランスを有して設けられた開口部を備えたストリッパープレートで構成される雄金型と、基盤、ノックアウト固定手段により前記基盤に固定および摺動可能に取り付けられたノックアウト、および当該ノックアウトと所定のクリアランスを有する開口部を有し、前記基盤に緩衝機構を介して配置されたダイで構成される雌金型を備えた張出し加工装置の、前記ストリッパープレートまたはダイの上に載置されたブランクを、前記ノックアウト固定手段によりノックアウトを基盤に固定した雌金型を雄金型へ向けて相対的に移動することにより、前記ストリッパープレートの開口部に予備的に押込んだ後、前記ノックアウト固定手段による前記ノックアウトの基盤への固定を解除し、その後に、再び前記雌金型を雄金型へ向けて相対的に移動することにより前記パンチとダイに応じた形状に張出し加工することを特徴とする金属板の張出し加工方法。
- 前記雌金型の雄金型へ向けての相対的な移動を、サーボモータの駆動で行う請求項1に記載の金属板の張出し加工方法。
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