JP2010227986A - Apparatus and method for performing plastic working of cup-shaped member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、カップ状部材の塑性加工、特に、絞り、バーリング、又は、張出し加工等を行う塑性加工装置及び方法に関する。ここでカップ状部材とは、円筒状や皿状の部材で底の穴の有無にかかわらず、絞り、バーリング、又は、張出し加工等で形成されるすべての部材を含めるものとする。 The present invention relates to a plastic working apparatus and method for performing plastic working of a cup-shaped member, in particular, drawing, burring, or overhanging. Here, the cup-shaped member is a cylindrical or dish-shaped member and includes all members formed by drawing, burring, or overhanging processing regardless of the presence or absence of a hole in the bottom.
従来技術として、絞り、バーリング、張出し加工がある。しかしながら、絞り率の小さな形状や内壁高さの高い形状において従来技術を適用すると材料の破断といった形状不良を招くという問題があった。それゆえ、形状不良を防止するため、材料が破断しないための絞り率を保ちながら加工しなければならず、工程数が増加するという問題が生じていた。 Conventional techniques include drawing, burring, and overhanging. However, when the prior art is applied to a shape with a small squeezing rate or a shape with a high inner wall height, there is a problem that a shape failure such as material breakage is caused. Therefore, in order to prevent a shape defect, the material must be processed while maintaining a drawing ratio for preventing the material from being broken, resulting in an increase in the number of steps.
これに対して、特許文献1の場合では、深絞りプレスの複動軸(ピン)によるカップ状部材底部を押圧したり、特許文献2の場合では、液圧シリンダによりブランク外縁部を求心方向に押圧したり、特許文献3、4の場合では、傾斜面を利用してブランクを押圧したりして、ブランクの材料流動をアシストすることで加工限界を上げることが行われてきた。これらの技術は、いずれも加工時に板押さえを行い、絞りによる材料流入時に縮径することによる「しわ(周方向の応力により発生:従来からの絞りの懸念点)」が発生する現象を抑制するため、適切な面圧をかけて「しわ」を抑えるものである。このため、この板押さえ力が大きくなりすぎると、摩擦力により材料が流入しなくなることが生じ、材料が破断するという問題が発生していた。また、アシストによる座屈が発生することもあった。
On the other hand, in the case of Patent Document 1, the bottom of the cup-shaped member is pressed by a double-acting shaft (pin) of a deep drawing press, or in the case of Patent Document 2, the blank outer edge is moved in the centripetal direction by a hydraulic cylinder. In the case of pressing or in
本発明は、上記問題に鑑み、外力を加えることで材料流動をアシストして、カップ状部材の塑性加工、特に、絞り、バーリング、又は、張出し加工等を行う塑性加工装置及び方法を提供するものである。 In view of the above problems, the present invention provides a plastic processing apparatus and method for assisting material flow by applying an external force to perform plastic processing of a cup-shaped member, in particular, drawing, burring, or overhang processing. It is.
図1は、バーリング(burring ブランクに下穴をあけて穴の縁をストレッチフランジングする加工)および絞り加工の応力状態を説明する説明図である。図2は、ブランク外縁に外力を加えることで材料流動をアシストする場合の応力状態を説明する説明図である。バーリングの場合、下穴が拡張されて下穴縁部に引張力σθが限界応力σbを超えると加工限界となる。また、絞りの場合は、縦壁において、加工限界が発生する。
図2に示したように、ブランク外縁に外力が加えられると、ブランク外縁における材料が流入するため、両者とも引張力が緩和され、加工限界が上がるというメカニズムが生じる。
FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining the stress state of burring (a process of making a pilot hole in a burring blank and stretch flanging the edge of the hole) and drawing. FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a stress state when assisting material flow by applying an external force to the blank outer edge. In the case of burring, when the pilot hole is expanded and the tensile force σ θ exceeds the critical stress σ b at the pilot hole edge, the processing limit is reached. In the case of drawing, a processing limit occurs on the vertical wall.
As shown in FIG. 2, when an external force is applied to the outer edge of the blank, the material at the outer edge of the blank flows in. Therefore, both have a mechanism in which the tensile force is relaxed and the working limit is increased.
本発明は、このようなメカニズムを活用した上で、板押さえとダイがブランクをクランプしながら材料流動方向へ移動することで、材料流動をアシストするという構造をとったものである。 The present invention takes such a mechanism and adopts a structure that assists material flow by moving the plate presser and the die in the material flow direction while clamping the blank.
以上の課題を解決するために、請求項1の発明は、一方の型部分は、内周面(10’)が所定のテーパ角に形成された、一方の型(20)に固定されたダイホルダー(10)と、ダイホルダー(10)の中央において一方の型(20)に固定されたパンチ(12)と、所定数に分割されて、それぞれの外周面(13’)が前記所定のテーパ角に形成された移動ブランク押さえ(13)と、該移動ブランク押さえ(13)を支持する円環支持台(14)を具備し、他方の型部分は、前記所定数に分割された移動ダイ(11)であって、該移動ダイ(11)は、それぞれ他方の型(30)に半径方向にスライド可能に支持された移動ダイ(11)を具備した塑性加工装置において、前記移動ダイ(11)と、前記移動ブランク押さえ(13)との間に、前記ブランク(1)の外周縁部はクランプされ、前記他方の型部分の前記移動ダイ(11)の下降にしたがって、前記移動ブランク押さえ(13)は、その前記外周面(13’)が前記ダイホルダー(10)の前記内周面(10’)を摺動して、前記ブランク(1)の半径方向に移動することを特徴とするブランクの材料流動をアシストしてカップ状部材に塑性加工することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the invention of claim 1 is directed to a die fixed to one die (20), wherein the inner peripheral surface (10 ') is formed at a predetermined taper angle. A holder (10), a punch (12) fixed to one die (20) at the center of the die holder (10), and a predetermined number of parts, and each outer peripheral surface (13 ') has the predetermined taper. A movable blank presser (13) formed at the corner and an annular support (14) for supporting the movable blank presser (13) are provided, and the other mold part is divided into the predetermined number of movable dies ( 11), wherein the moving die (11) includes a moving die (11) supported by the other die (30) so as to be slidable in the radial direction. And the movable blank presser (13) Further, the outer peripheral edge portion of the blank (1) is clamped, and the outer peripheral surface (13 ′) of the movable blank presser (13) is moved in accordance with the lowering of the movable die (11) of the other mold part. The die holder (10) slides on the inner peripheral surface (10 ') and moves in the radial direction of the blank (1) to assist the material flow of the blank and plasticize the cup-shaped member. It is characterized by processing.
これにより、材料流動をアシストすることで割れの限界が上がるとともに、外径側から圧縮を加えることで徐々に材料が引込まれ、曲げ起点が移動して、曲げが急激に発生することなく、良好な加工できる。また、絞り率の小さな形状や内壁高さの高い形状においても、材料が破断することがなく、さらに、ブランク押さえ及びダイから受ける摩擦抵抗を緩和することができ、しわや座屈といった欠陥を抑制することができる。 As a result, the limit of cracking is increased by assisting the material flow, and the material is gradually drawn by applying compression from the outer diameter side, the bending start point moves, and the bending does not occur suddenly and is good. Can be processed. In addition, even in a shape with a small squeezing ratio and a shape with a high inner wall, the material does not break, and the frictional resistance received from the blank presser and die can be reduced, and defects such as wrinkles and buckling are suppressed. can do.
請求項2の発明は、請求項1に記載の装置の発明において、前記塑性加工は、絞り、バーリング、又は、張出し加工であることを特徴とする。 A second aspect of the present invention is the apparatus according to the first aspect, wherein the plastic working is drawing, burring, or overhanging.
請求項3の発明は、請求項1又は2の発明において、前記他方の型部分には、前記分割された移動ダイ(11)の間におけるR部の形成を助成する補助パンチ(19)が設けられていることを特徴とする。これにより、内側のR部がきれいに仕上げられる。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the other mold part is provided with an auxiliary punch (19) for assisting formation of an R portion between the divided movable dies (11). It is characterized by being. As a result, the inner R portion is finely finished.
請求項4の発明は、それぞれ所定数に分割された、移動ダイ(11)と移動ブランク押さえ(13)との間に、ブランク(1)の外周縁部をクランプする工程と、前記ブランク(1)をクランプした状態で前記移動ダイ(11)が下降して、ブランクがパンチ(12)により塑性変形する工程と、前記移動ダイ(11)が下降するにしたがって、所定のテーパ角に形成された外周面(13’)を具備する前記移動ブランク押さえ(13)は、ダイホルダー(10)の前記所定のテーパ角に形成された内周面(10’)を摺動して、前記ブランク(1)の半径方向に移動する工程と、を具備するブランクの材料流動をアシストしてカップ状部材に塑性加工する方法である。これにより、請求項1の発明と同様な効果がえられる。 The invention of claim 4 includes a step of clamping the outer peripheral edge of the blank (1) between the movable die (11) and the movable blank presser (13), each of which is divided into a predetermined number, and the blank (1 ) Is clamped, and the blank is plastically deformed by the punch (12) and the taper is formed at a predetermined taper angle as the movable die (11) is lowered. The movable blank presser (13) having an outer peripheral surface (13 ′) slides on the inner peripheral surface (10 ′) formed at the predetermined taper angle of the die holder (10), and the blank (1 ) In the radial direction, and assisting the material flow of the blank comprising plastic processing into a cup-shaped member. Thus, the same effect as that attained by the 1st aspect can be attained.
請求項5の発明は、請求項4に記載の方法の発明において、絞り、バーリング、又は、張出し加工であることを特徴とする。 The invention of claim 5 is characterized in that in the method invention of claim 4, it is drawing, burring, or overhanging.
請求項6の発明は、請求項4又は5の発明において、さらに、補助パンチ(19)により前記分割された移動ダイ(11)の間におけるR部の形成を助成する工程を具備することを特徴とする。これにより、内側のR部がきれいに仕上げられる。
The invention of
なお、上記に付した符号は、後述する実施形態に記載の具体的実施態様との対応関係を示す一例である。 In addition, the code | symbol attached | subjected above is an example which shows a corresponding relationship with the specific embodiment as described in embodiment mentioned later.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。各実施態様について、同一構成の部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。
図3は、本発明の一実施形態を概要図であり、左側は加工前の状態を示し、右側は加工後の状態を示す。本発明の一実施形態はバーリングに適用した形態である。絞り、深絞り、および張出しへ適用した実施態様は後述する。
バーリング用のブランク1は、ロボットハンドその他のブランク供給装置により、移動ブランク押さえ13内部に供給される。下型部分(下型とは一方の型をさす)について説明すると、移動ブランク押さえ13は、外周13’がテーパとなっており、ダイホルダー10の内部に上下動可能に挿入されている。ダイホルダー10は下型20に固定されており、ダイホルダー10の内周面10’のテーパ傾きは、移動ブランク押さえ13の外周13’のテーパ傾きと同一となっている。移動ブランク押さえ13の底面は、円環支持台14に支持されている。円環支持台14は、軸15に連結し、加工に必要な受圧力で、軸15により上下動すべくガイドされている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. About each embodiment, the same code | symbol is attached | subjected to the part of the same structure, and the description is abbreviate | omitted.
FIG. 3 is a schematic diagram showing an embodiment of the present invention, where the left side shows a state before processing, and the right side shows a state after processing. One embodiment of the present invention is a form applied to burring. Embodiments applied to drawing, deep drawing, and overhang will be described later.
The burring blank 1 is supplied into the movable
ダイホルダー10の内部中央には、パンチ12が下型20に固定されている。ダイホルダー10の内周面10’は円筒状内面10’’に連結している。円環支持台14は、円筒状内面10’’とパンチ12外周面との間で摺動する。パンチ12は、先端部12’から一定位置に傾斜部12’’が形成されている。なお、パンチ12は傾斜部12’’がない単一円筒であってもよく、この場合の実施形態は後述する。
A
次に、上型部分(上型とは他方の型をさす)について説明する。図3の左側加工前の状態図に示すように、上型30と連結した移動ダイ11が下降して、ブランク1供給された移動ブランク押さえ13に対して移動ダイ11がブランク外縁部分を把持する。移動ダイ11および移動ブランク押さえ13は、ダイホルダー10により位置決め整列される。下型部分、上型部分とは、上下反転や横型のプレス等の場合には、それぞれ、一方の型、他方の型をさしている。
Next, the upper mold portion (the upper mold refers to the other mold) will be described. As shown in the state diagram before the left side processing in FIG. 3, the moving die 11 connected to the
図4は、移動ダイ11全体の平面図である。本実施形態では、移動ダイ11及び移動ブランク押さえ13は、8等分に分割されている。加圧前はフリーの状態なので、隣接する移動ダイ間にバネを入れることにより押し広げる力を加えて保持し、最終加工位置に至ると相互に密着して下穴の縁をストレッチフランジングする(図4の加工後参照)。このため、隣接する移動ダイ間に挿入されるバネは、隣接する移動ダイ間相互にバネ挿入穴を設けて、最終加工位置で相互に密着してもバネが密着を阻害しないようになっている。このバネで、加工後に再整列が可能である。移動ダイ11及び移動ブランク押さえ13は等分割として説明したが、等分割でなくても良い。
FIG. 4 is a plan view of the entire moving
上型30にはプレート16が設置されており、プレート16にキー溝18が切ってあり、移動ダイ11上部に設けられたキーと嵌合して摺動し、整列移動できるようになっている。移動ダイ11は、上部が半径方向に突出しており(図3に見られる断面逆L字状)、上型30の移動に応じて保持されるように、上型30のつば部17で上部が保持されている。移動ダイ11の数は、8分割が必須ということではなく、任意の数でもよい。また、最終成形形状として角形筒状体を成形する場合には、パンチ12を角柱にして、角部に対応する移動ダイ11の形状を角柱に対応させるとよい。
移動ブランク押さえ13の外周13’のテーパ角度とダイホルダー10の内周面10’のテーパ角度については、テーパの角度を適宜任意に変えることで材料流入のタイミング、流入速度を変えることができる。
A
Regarding the taper angle of the
8分割された移動ダイ11の半径方向の移動に関して、本実施形態では、プレート16にキー溝18が切ってあり、移動ダイ11上部に設けられたキーと嵌合して摺動させているが、さらに、下型において、円環支持台14と移動ブランク押さえ13の間にキー溝を設けて移動ダイ11を半径方向に移動させても良い。このように、プレート16と移動ダイ11上部にキー溝18を設けて、さらに円環支持台14と移動ブランク押さえ13の間にキー溝を設ければ、一層作動が確実になる。
Regarding the movement of the
次に、本実施形態の作動について説明する。
図5は、加工状況を説明する説明図であり、(a)から(d)は、経時的に加工が進展する状況を説明する図である。図6は、本発明の一実施形態の材料流動をアシストする加工方法の説明図である。
まず、ブランク1が供給装置により移動ブランク押さえ13内部に供給されると、移動ダイ11が下降して、ブランク1を移動ブランク押さえ13との間に把持押圧する。その後、ダイホルダー10の内周面10’のテーパに沿って移動ブランク押さえ13が下降すると、ブランク1の内周縁がパンチ12の傾斜部12’を通過して、図5(a)の状態になる。円環支持台14は、移動ブランク押さえ13の下降に伴い、ブランク1の外縁部に移動ダイ11により適切な面圧がかかるように、軸15を介して流体圧などで調整されている。その後、図5の(b)から(d)のようにブランク1の内周縁がストレッチフランジングされる。本実施形態では、材料とともに移動ブランク押さえ13も移動するので、しわが発生せずかつ破断の懸念も解消されている。
Next, the operation of this embodiment will be described.
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a machining situation, and (a) to (d) are diagrams for explaining a situation in which machining progresses with time. FIG. 6 is an explanatory diagram of a processing method for assisting material flow according to an embodiment of the present invention.
First, when the blank 1 is supplied into the moving
ブランク内縁側は、拘束されていないので、絞り角度が大きくなり、加工が容易となっている。内縁側の割れについては、材料流動をアシストすることから割れの限界が上がり発生は防止されている。また、外径側から圧縮を加えることで徐々に材料が引込まれ、曲げ起点が移動して行くので、曲げが急激に発生することなく加工できる。もちろん、ダイR(図5(d)参照)を大きくとることや、パンチにテーパ(傾斜部12’’)をつけることや、移動ブランク押さえ13のテーパ角度を適切に選択することで加工は一層容易となるので、必要に応じてこれらを採用する。
図5(a)の寸法tは最終フランジ板厚に相当するものである。
Since the blank inner edge is not constrained, the aperture angle is increased and the processing is easy. As for the cracks on the inner edge side, since the material flow is assisted, the limit of the cracks is raised and the occurrence is prevented. Further, by applying compression from the outer diameter side, the material is gradually drawn and the bending start point moves, so that the bending can be performed without suddenly occurring. Of course, the processing can be further increased by taking a large die R (see FIG. 5D), tapering the punch (
The dimension t in FIG. 5 (a) corresponds to the final flange plate thickness.
図6に見られるように、移動ダイ11が下降する力を移動板押さえ13が受け、ブランク1を挟み込み(従来と同様な絞り加工の板押さえ効果)、さらに、その力をダイホルダー10におけるテーパの内周面10’で受けることで、材料を中心側に縮径する外形圧縮力へと変換することができる。
As shown in FIG. 6, the moving
図7、8は、それぞれ、本発明の他の一実施形態を説明する説明図である。
本発明の他の一実施形態として、次のような変形形態が考えられる。
これまでバーリングについて述べてきたが、図7に示すように、絞り、深絞り、張り出し加工であっても、先に述べた一実施形態と同様な装置、又は方法で実施することができる。絞りの場合は、円筒部の形状が所定の形状になるようにパンチ12の形状が定められる。この図7の場合では、傾斜部12’’は設けられていない。バーリングを行う場合であっても傾斜部12’’のないパンチを用いても良い。
7 and 8 are explanatory diagrams for explaining another embodiment of the present invention.
As another embodiment of the present invention, the following modifications can be considered.
Although burring has been described so far, as shown in FIG. 7, even with drawing, deep drawing, and overhanging processing, the same apparatus or method as in the above-described embodiment can be used. In the case of a diaphragm, the shape of the
移動ダイ11の分割面に材料が流入しRがうまく形成されない場合は、補助パンチ19を、プレート16に保持させて各移動ダイ11の分割面の近傍に設けてもよい。この場合、各移動ダイ11が相互に密着することを妨げないように、移動ダイに補助パンチ19分のスペースを設けておく。また、補助パンチ19は、上型30に固定して設置しても良いが、上型30のプレート16を貫通させて軸方向に移動させて、分割面のRの形成を助成してもよい。
If the material flows into the dividing surface of the moving
1 ブランク
10 ダイホルダー
10’ 内周面
11 移動ダイ
12 パンチ
13 移動ブランク押さえ
13’ 外周面
14 円環支持台
20 下型(一方の型)
30 上型(他方の型)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
30 Upper mold (the other mold)
Claims (6)
他方の型部分は、前記所定数に分割された移動ダイ(11)であって、該移動ダイ(11)は、それぞれ他方の型(30)に半径方向にスライド可能に支持された移動ダイ(11)を具備した塑性加工装置において、
前記移動ダイ(11)と、前記移動ブランク押さえ(13)との間に、前記ブランク(1)の外周縁部はクランプされ、
前記他方の型部分の前記移動ダイ(11)の下降にしたがって、前記移動ブランク押さえ(13)は、その前記外周面(13’)が前記ダイホルダー(10)の前記内周面(10’)を摺動して、前記ブランク(1)の半径方向に移動することを特徴とするブランクの材料流動をアシストしてカップ状部材に塑性加工する塑性加工装置。 One mold part includes a die holder (10) fixed to one mold (20) having an inner peripheral surface (10 ') formed at a predetermined taper angle, and one die part (10) at the center of the die holder (10). A punch (12) fixed to the mold (20), a movable blank presser (13) divided into a predetermined number and each outer peripheral surface (13 ′) formed at the predetermined taper angle, and the movable blank Comprising an annular support (14) for supporting the presser (13);
The other mold part is the movable die (11) divided into the predetermined number, and the movable die (11) is supported by the other mold (30) so as to be slidable in the radial direction ( 11) In the plastic working apparatus provided with
Between the moving die (11) and the moving blank presser (13), the outer peripheral edge of the blank (1) is clamped,
As the movable die (11) of the other mold part descends, the outer blank surface (13 ') of the movable blank presser (13) is the inner peripheral surface (10') of the die holder (10). The plastic processing apparatus which assists the material flow of the blank and plastically processes it into a cup-shaped member, characterized by sliding in the radial direction of the blank (1).
前記ブランク(1)をクランプした状態で前記移動ダイ(11)が下降して、ブランクがパンチ(12)により塑性変形する工程と、
前記移動ダイ(11)が下降するにしたがって、所定のテーパ角に形成された外周面(13’)を具備する前記移動ブランク押さえ(13)は、ダイホルダー(10)の前記所定のテーパ角に形成された内周面(10’)を摺動して、前記ブランク(1)の半径方向に移動する工程と、
を具備するブランクの材料流動をアシストしてカップ状部材に塑性加工する方法。 Clamping the outer peripheral edge of the blank (1) between the moving die (11) and the moving blank presser (13), each divided into a predetermined number;
The movable die (11) descends with the blank (1) clamped, and the blank is plastically deformed by the punch (12);
As the moving die (11) descends, the moving blank presser (13) having an outer peripheral surface (13 ′) formed at a predetermined taper angle is adjusted to the predetermined taper angle of the die holder (10). Sliding the formed inner peripheral surface (10 ′) and moving in the radial direction of the blank (1);
A method of plastic processing into a cup-shaped member by assisting the material flow of a blank.
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