JP3380286B2 - 温間プレス金型構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、温間プレス金型構
造、特に、ワーク保持具とダイとで板状ワークを保持す
るとともに、この板状ワークの被保持部のみを加熱して
プレス成形を行うようにした温間プレス成形に用いられ
る金型構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、金属製の板状素材(ワーク)をプレ
ス成形する際に用いられるプレス金型構造として、上下
動可能に設けられたパンチと、該パンチと対向するよう
に配置されたダイと、該ダイと上記パンチとの間に配置
された板状ワークの所定部位を保持するためのワーク保
持具とを備え、該ワーク保持具と上記ダイとの間に上記
板状ワークの所定部位を押圧保持した状態で、上記パン
チをダイ側に駆動することにより、該パンチとダイとの
間で上記板状ワークを所定形状にプレス成形するように
したものは、一般に良く知られている。

【０００３】しかしながら、例えばアルミニウム合金等
の軽合金材料など、プレス成形性が余り良くない材料に
ついては、特に、形状が複雑なものやある程度深絞り形
状のものなどの場合、１回のプレス工程で支障なく成形
することが難しいという問題がある。すなわち、上記ワ
ーク保持具とダイとで保持された板状ワークは、一般
に、パンチのダイ側への駆動に伴ってその被保持部の近
傍が所定の曲率で折曲された後、この折曲部からパンチ
の側面形状に沿って延びる縦壁部が形成され、また同時
に、パンチとダイの成形部の形状に沿った成形が行なわ
れるが、成形性が良くない材料の場合には、上記折曲部
やその近傍の縦壁部に割れが発生し易いという問題があ
る。

【０００４】ところで、プレス成形すべき板状素材(ワ
ーク)を適当な温度範囲に加熱することにより、ワーク
の伸び特性が改善され、プレス成形性が向上すること
は、一般に良く知られている。例えば、実開昭６１−１
２７８３２号公報では、プレス用板材(ワーク)をプレス
型へ搬送する搬送ハンドに、ワークの成形部に対応する
部分を加熱する加熱手段を設けたプレス用板材の搬送装
置が開示されている。

【０００５】しかしながら、例えば上記軽合金材料など
の場合には、プレス成形用材料として通常よく用いられ
る鋼などに比べてもともと強度が低く、しかも、加熱さ
れて温度が上昇した際には、伸び特性は改善されるもの
の強度は更に低下し、却って割れなどの不具合が発生し
易くなる場合もある。そこで、板状ワーク全体もしくは
ワークの成形部に対応する部分全体を加熱するのではな
く、保持具とダイとで保持されたワークの被保持部のみ
を加熱することにより、ワークの成形部全体の強度の低
下を招くことなく、「割れ」 の問題が特に生じ易いワー
クの折曲部およびその近傍部分における材料の伸び特性
の改善を図ることが考えられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、例えば、形
状がある程度複雑なものをプレス成形する場合には、成
形に伴うワークの材料流動の状態がワークの部位によっ
て異なり、ワークの被保持部のみを加熱するにしても、
該被保持部全体を均一に加熱したのでは、ワーク形状に
応じた材料の伸び特性の改善を図ることはできず、ワー
クのプレス成形性を向上させる上で十分な効果を得るこ
とが困難であった。

【０００７】そこで、この発明は、金型のワークを押圧
保持する押圧面部を分割構造とすることにより、ワーク
被保持部の各部位に応じたきめ細かな温度制御を行い、
併せて、上記金型を分割構造としたことによって生じる
諸問題を解消することを目的としてなされたものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このため、本願の第１の
発明に係る温間プレス金型構造は、上下動可能に設けら
れたパンチと、該パンチと対向するように配置されたダ
イと、該ダイと上記パンチとの間に配置された板状ワー
クの所定部位を保持するためのワーク保持具とを備え、
該ワーク保持具と上記ダイとの間に上記板状ワークの所
定部位を押圧保持するとともに、該板状ワークの被保持
部を所定温度に加熱した状態で、上記パンチをダイ側に
駆動することにより、該パンチとダイとの間で上記板状
ワークを所定形状にプレス成形するようにした温間プレ
ス金型構造であって、上記ダイとワーク保持具の少なく
ともいずれか一方について、上記板状ワークの被保持部
を押圧するワーク押圧面部が金型ベース部と別体に設け
られ、上記ワーク押圧面部は複数のワーク加熱ブロック
に分割して形成されるとともに、各ワーク加熱ブロック
には各々独立して温度制御可能な加熱手段が設けられて
おり、上記各ワーク加熱ブロックの上記金型ベース部へ
の取付部は、上記板状ワークの外縁部よりも外側に設定
されていることを特徴としたものである。

【０００９】また、本願の第２の発明は、上記第１の発
明に係る温間プレス金型構造において、上記ワーク加熱
ブロックの金型ベース部への取付部は、上記ワーク加熱
ブロックを金型ベース部に対して位置決めする位置決め
部と、上記ワーク加熱ブロックを金型ベース部に対して
締結固定する固定部とで構成され、該固定部には、締結
用部材を挿通させる長穴が形成されていることを特徴と
したものである。

【００１０】更に、本願の第３の発明は、上記第２の発
明に係る温間プレス金型構造において、上記位置決め部
は、当該ワーク加熱ブロックの長手方向における略中央
に位置設定されるとともに、上記長穴は上記ワーク加熱
ブロックの長手方向に略沿って延びるように形成されて
いることを特徴としたものである。

【００１１】

【発明の効果】本願の第１の発明によれば、上記ワーク
押圧面部を複数のワーク加熱ブロックに分割して形成
し、各ワーク加熱ブロックに各々独立して温度制御可能
な加熱手段を設けたので、ワーク形状に応じたきめ細か
な温度制御を行うことができる。すなわち、ワーク被保
持部の各ワーク加熱ブロックに対応した各部位毎に、適
切な温度制御を行って材料の伸び特性を改善し、ワーク
形状に応じた良好なプレス成形性を得ることができるよ
うになる。また、この場合において、上記加熱手段は各
ワーク加熱ブロック毎に設けられているので、各ワーク
加熱ブロックの熱膨張に起因して加熱手段が損傷する等
の支障が生じることはない。更に、各ワーク加熱ブロッ
クの金型ベースへの取付部を板状ワークの外縁部よりも
外側に設定したので、プレス成形過程において、上記取
付部とワークとが干渉することを確実に防止できる。

【００１２】また、本願の第２の発明によれば、基本的
には上記第１の発明と同様の効果を奏することができ
る。その上、上記ワーク加熱ブロックを金型ベース部に
締結固定する固定部に、締結用部材(例えばボルト部材)
を挿通させる長穴を形成したので、板状ワークの被保持
部を加熱する場合において、ワーク加熱ブロックが熱膨
張した際には、上記締結用部材は、上記長穴内をフリー
の状態で相対移動し、熱膨張による挿通穴との相対変位
を吸収することができる。すなわち、ワーク加熱時に、
熱膨張によって上記固定部に無理な力が作用することを
防止できる。

【００１３】更に、本願の第３の発明によれば、基本的
には上記第２の発明と同様の効果を奏することができ
る。その上、上記位置決め部を、ワーク加熱ブロックの
長手方向における略中央に位置設定したので、上記ワー
ク加熱ブロックの熱膨張を吸収しながら、該ワーク加熱
ブロックを金型ベース部に対して締結固定する各固定部
について、ワーク加熱ブロックの熱膨張による変位量を
相対的に少くすることができる。また、上記長穴をワー
ク加熱ブロックの長手方向に略沿って延びるように形成
したので、熱膨張変位量が最も大きく現れる上記ワーク
加熱ブロックの長手方向について、長穴と上記締結用部
材との相対変位スペースを最も大きく確保し、熱膨張に
よる変位を効果的に吸収することができるようになる。

【００１４】

【実施例】以下、この発明の一実施例を、添付図面に基
づいて詳細に説明する。尚、本実施例に係る温間プレス
金型は、例えば、アルミニウム合金等の軽合金製の板状
素材を用いて行なわれるプレス成形に対して特に好適で
あるが、軽合金材料に限らず、他の種類の材料について
も、特に複雑な形状のプレス成形を行う場合には、特に
有効に適用することができるものである。図１は本実施
例に係る温間プレス金型の下型およびパンチの平面説明
図、また、図２は、図１のＸ−Ｘ線方向断面における上
記温間プレス金型の要部を示す断面説明図である。これ
らの図に示すように、上記温間プレス金型は、例えば自
動車の車体側面部を構成する所謂キャブサイドパネルを
プレス成形するためのもので、上下動可能に設けられた
パンチ１１と、該パンチ１１と対向するように配置され
たダイ２１(上型)と、このダイ２１と組み合わされる下
型１とを備えている。

【００１５】この下型１には、上記ダイ２１と上記パン
チ１１との間に配置された板状ワークＷ(図１参照)の所
定部位を保持するためのワーク保持具として、外側およ
び内側のしわ押さえ３及び４(図２においては３Ａ及び
４Ａ)が下型ベース２とは別体に設けられ、該しわ押さ
え３,４は、それぞれ断熱材層５,６を介して下型ベース
２に固定されている。また、上記ダイ２１では、上記し
わ押さえ３及び４と対向する位置に設けられ、該しわ押
さえ３及び４と組み合わされて板状ワークＷの所定部位
を押圧保持する外側および内側のワーク押圧部２３及び
２４(図２においては２３Ａ及び２４Ａ)がダイベース２
２とは別体に設けられ、該ワーク押圧部２３,２４は、
それぞれ断熱材層２５,２６を介して上型ベース２２に
固定されている。

【００１６】一方、上記パンチ１１は、そのベース部１
２上に一体的に立設され、該ベース部１２の上下方向へ
の駆動に伴って上下動する。そして、下型１上に板状ワ
ークＷを載置した状態で上下の金型１,２１を閉じ合わ
せることにより、下型１側の上記しわ押さえ３及び４と
ダイ２１側の上記ワーク押圧部２３及び２４との間に上
記板状ワークＷの所定部位(被保持部)を押圧保持し、後
述するように該板状ワークＷの被保持部を所定温度に加
熱した状態で、上記パンチ１１をダイ２１側に駆動する
ことにより、該パンチ１１の成形部１３とダイ２１の成
形部２０との間で板状ワークＷが所定形状にプレス成形
されるようになっている。

【００１７】本実施例では、上記しわ押さえ３,４及び
ワーク押圧部２３,２４の少なくともいずれか一方、よ
り好ましくはその両方についてが、複数のワーク加熱ブ
ロックに分割して形成されるとともに、各ワーク加熱ブ
ロックには各々独立して温度制御可能な加熱手段が設け
られている。すなわち、しわ押さえ３,４を例にとって
説明すれば、図１から良く分かるように、外側しわ押さ
え３は８個の加熱ブロック３Ａ〜３Ｈに、また、内側し
わ押さえ４は５個の加熱ブロック４Ａ〜４Ｅに分割して
形成されている。そして、これら各ワーク加熱ブロック
３(３Ａ〜３Ｈ),４(４Ａ〜４Ｅ)には、それぞれ独立し
て温度制御ができる加熱ヒータ７,８(図１に７Ｂのみ
を、図２に７Ａ及び８Ａを表示)が埋設されている。

【００１８】上記加熱ヒータ７,８は、例えば、外側し
わ押さえ３の加熱ブロック３Ｂにおけるもの７Ｂを例に
とって示されるように(図１参照)、各加熱ブロック３
(３Ａ〜３Ｈ),４(４Ａ〜４Ｅ)内において、パンチ１１
に沿って該パンチ１１の近傍位置にそれぞれ配設され、
ワークＷの折曲部およびその近傍を加熱することができ
るようになっている。この加熱ヒータ１０としては、パ
イプ内に加熱オイルもしくは温水等を循環させるタイプ
のもの、あるいは電熱式のものなど種々のものが適用で
きる。

【００１９】尚、具体的には図示しなかったが、ダイ２
１側についても、上述したように、ワーク押圧部２３,
２４が複数のワーク加熱ブロック(図２に２３Ａ,２４Ａ
のみを表示)に分割して形成されるとともに、各ワーク
加熱ブロックには各々独立して温度制御可能な加熱ヒー
タ２７,２８(図２に２７Ａ,２８Ａのみを表示)が設けら
れている。

【００２０】このように、上記しわ押さえ３,４及びワ
ーク押圧部２３,２４を、それぞれ複数のワーク加熱ブ
ロックに分割して形成し、各ワーク加熱ブロックに各々
独立して温度制御可能な加熱ヒータ７,８及び２７,２８
を設けたので、ワーク形状に応じたきめ細かな温度制御
を行うことができる。この場合において、上記加熱ヒー
タ７,８及び２７,２８は各ワーク加熱ブロック毎に設け
られているので、各ワーク加熱ブロックの熱膨張に起因
して加熱ヒータ７,８及び２７,２８が損傷する等の支障
が生じることはない。

【００２１】上記各ワーク加熱ブロックの金型ベース
２,２２への取付部は、外側しわ押さえ３の加熱ブロッ
ク３Ｅを例にとって説明すれば(図１および図３参照)、
上記板状ワークＷの外縁部よりも外側に位置するように
設定されている。上記取付部をこのように位置設定する
ことにより、プレス成形過程において、上記取付部とワ
ークＷとが干渉して該ワークＷにこすり傷等の損傷が生
じることを確実に防止できる。尚、内側しわ押え４につ
いては、図１に示されるように、それ自体が上記板状ワ
ークＷの外縁部よりも内側に位置している。従って、そ
のワーク加熱ブロック４Ａ〜４Ｅについては、その取付
部が板状ワークＷの外縁部よりも内側に位置することと
なるので、本発明の実施例に該当するものではない。

【００２２】また、上記取付部は、ワーク加熱ブロック
３Ｅを下型ベース２に対して位置決めする位置決めピン
３１と、上記ワーク加熱ブロック３Ｅを下型ベース２に
対して締結固定するボルト部材３２,３３とで構成され
ており、上記位置決めピン３１は、ワーク加熱ブロック
の長手方向における略中央に位置するピン穴３６に圧入
される一方、上記各ボルト部材３２,３３は、上記ピン
穴３６について略対称な位置に設けられた長穴３７,３
７にそれぞれ挿通されている。更に、この長穴３７,３
７は上記ワーク加熱ブロック３Ｅの長手方向に略沿って
延びるように形成されている。

【００２３】このように、上記ボルト部材３２,３３を
挿通させるボルト穴３７,３７を長穴とすることによ
り、ワーク加熱ブロック３Ｅの熱膨張に起因するボルト
部材３２,３３とボルト穴３７,３７との相対変位を吸収
することができる。また、位置決めピン３１を、ワーク
加熱ブロック３Ｅの長手方向における略中央に位置させ
ることにより、上記ボルト部材３２,３３による締結固
定部について、ワーク加熱ブロック３Ｅの熱膨張による
変位量を相対的に少くすることができ、更に、上記長穴
３７,３７をワーク加熱ブロック３Ｅの長手方向に略沿
って延びるように形成することにより、熱膨張変位量が
最も大きく現れる上記ワーク加熱ブロックの長手方向に
ついて、長穴３７,３７とボルト部材３２,３３との相対
変位スペースを最も大きく確保できる。

【００２４】尚、パンチ１１には、その成形部１３の近
傍に冷却水通路１７が設けられている。この冷却水通路
１７を設けることにより、ワークＷの折曲部およびその
近傍を加熱した場合でも、ワークＷのこれら以外の部分
を積極的に冷却してその温度上昇を抑制することがで
き、これによりワークＷの強度をより高く保つことがで
きる。上記パンチ１１内に冷却水通路１７を設ける場
合、例えば、図４に示すように、パンチ１１の所定部位
に凹部１１aを形成し、この凹部１１a内に冷却水パイプ
１７を取り付けた後、凹部１１aをカバー体１５で埋
め、このカバー体１５とパンチ１１とを溶接もしくはロ
ウ付け(肉盛部１６)で一体的に接合することにより、肉
厚が比較的薄いパイプを用いても容易に冷却水通路１７
の埋設作業を行うことができる。また、例えば図５に示
すように、カバー体１８を２分割構造とし、両分割体で
冷却水パイプ１７を挟んで固定した上で、カバー体１８
をパンチ１１に溶接もしくはロウ付け(肉盛部１９)で一
体的に接合するようにしても良い。

【００２５】以上、説明したように、本実施例によれ
ば、上記しわ押さえ３,４及びワーク押圧部２３,２４
を、それぞれ複数のワーク加熱ブロックに分割して形成
し、各ワーク加熱ブロックに各々独立して温度制御可能
な加熱ヒータ７,８及び２７,２８を設けたので、ワーク
形状に応じたきめ細かな温度制御を行うことができる。
すなわち、板状ワークＷの被保持部の各ワーク加熱ブロ
ックに対応した各部位毎に、適切な温度制御を行って材
料の伸び特性を改善し、ワーク形状に応じた良好なプレ
ス成形性を得ることができるのである。また、この場合
において、上記加熱ヒータ７,８及び２７,２８は各ワー
ク加熱ブロック毎に設けられているので、各ワーク加熱
ブロックの熱膨張に起因して加熱ヒータ７,８及び２７,
２８が損傷する等の支障が生じることはない。更に、各
ワーク加熱ブロックの金型ベース２,２２への取付部を
板状ワークＷの外縁部よりも外側に設定したので、プレ
ス成形過程において、上記取付部とワークＷとが干渉す
ることを確実に防止できる。

【００２６】その上、上記ワーク加熱ブロックを金型ベ
ース２,２２に締結固定する固定部に、ボルト部材３２,
３３を挿通させる長穴３７,３７を形成したので、板状
ワークＷの被保持部を加熱する場合において、ワーク加
熱ブロックが熱膨張した際には、上記ボルト部材３２,
３３は、各長穴３７内をフリーの状態で相対移動し、熱
膨張による挿通穴との相対変位を吸収することができ
る。すなわち、ワーク加熱時に、熱膨張によって上記固
定部に無理な力が作用することを防止できる。

【００２７】更に、上記位置決めピン３１を、ワーク加
熱ブロックの長手方向における略中央に位置設定したの
で、上記ワーク加熱ブロックの熱膨張を吸収しながら、
該ワーク加熱ブロックを金型ベース２,２２に対して締
結固定する各固定部について、ワーク加熱ブロックの熱
膨張による変位量を相対的に少くすることができる。ま
た、更に、上記長穴３７,３７をワーク加熱ブロックの
長手方向に略沿って延びるように形成したので、熱膨張
変位量が最も大きく現れる上記ワーク加熱ブロックの長
手方向について、長穴３７と上記ボルト部材３２,３３
との相対変位スペースを最も大きく確保し、熱膨張によ
る変位を効果的に吸収することができるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例に係る温間プレス金型の下型
およびパンチの平面説明図である。

【図２】 図１のＸ−Ｘ線方向断面における上記温間プ
レス金型の要部を示す断面説明図である。

【図３】 図１のＹ−Ｙ線方向における断面説明図であ
る。

【図４】 上記パンチの冷却水通路の配設構造を示す断
面説明図である。

【図５】 上記冷却水通路の配設構造の変形例を示す断
面説明図である。

【符号の説明】

２…下型ベース ３…外側しわ押さえ ３Ａ,３Ｂ,３Ｃ,３Ｄ,３Ｅ,３Ｆ,３Ｇ,３Ｈ…加熱ブロ
ック ４…内側しわ押さえ ４Ａ,４Ｂ,４Ｃ,４Ｄ,４Ｅ…加熱ブロック ７(７Ａ,７Ｂ),８(８Ａ)…加熱ヒータ １１…パンチ ２１…ダイ ２２…ダイベース ２３…外側ワーク押圧部 ２３Ａ…加熱ブロック ２４…内側ワーク押圧部 ２４Ａ…加熱ブロック ２７(２７Ａ),２８(２８Ａ)…加熱ヒータ ３１…位置決めピン ３２,３３…ボルト部材 ３６…ピン穴 ３７…長穴

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−270225（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−100640（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−172630（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−25299（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B30B 15/34 B21D 22/20 B21D 24/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下動可能に設けられたパンチと、該パ
   ンチと対向するように配置されたダイと、該ダイと上記
   パンチとの間に配置された板状ワークの所定部位を保持
   するためのワーク保持具とを備え、該ワーク保持具と上
   記ダイとの間に上記板状ワークの所定部位を押圧保持す
   るとともに、該板状ワークの被保持部を所定温度に加熱
   した状態で、上記パンチをダイ側に駆動することによ
   り、該パンチとダイとの間で上記板状ワークを所定形状
   にプレス成形するようにした温間プレス金型構造であっ
   て、 上記ダイとワーク保持具の少なくともいずれか一方につ
   いて、上記板状ワークの被保持部を押圧するワーク押圧
   面部が金型ベース部と別体に設けられ、上記ワーク押圧
   面部は複数のワーク加熱ブロックに分割して形成される
   とともに、各ワーク加熱ブロックには各々独立して温度
   制御可能な加熱手段が設けられており、上記各ワーク加
   熱ブロックの上記金型ベース部への取付部は、上記板状
   ワークの外縁部よりも外側に設定されていることを特徴
   とする温間プレス金型構造。
2. 【請求項２】 請求項１に記載された温間プレス金型構
   造において、上記ワーク加熱ブロックの金型ベース部へ
   の取付部は、上記ワーク加熱ブロックを金型ベース部に
   対して位置決めする位置決め部と、上記ワーク加熱ブロ
   ックを金型ベース部に対して締結固定する固定部とで構
   成され、該固定部には、締結用部材を挿通させる長穴が
   形成されていることを特徴とする温間プレス金型構造。
3. 【請求項３】 上記請求項２に記載された温間プレス金
   型構造において、上記位置決め部は、当該ワーク加熱ブ
   ロックの長手方向における略中央に位置設定されるとと
   もに、上記長穴は上記ワーク加熱ブロックの長手方向に
   略沿って延びるように形成されていることを特徴とする
   温間プレス金型構造。