JP4075417B2 - プレス成形方法及びプレス成形装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレス成形方法およびプレス成形装置に関し、特に閉断面形状となる製品をプレス成形するプレス成形方法およびプレス成形装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
鋼板素材を、上面部、下面部、および左右の側面部を有する閉断面形状にプレス成形するに当たって、従来は、図6に示すように、所要の孔明けや浅い絞り加工を施された略平板状の鋼板素材701を、図7に示すように、その上面部の左側部71、上面部の右側部72となる両端部を折り曲げ成形して鋼板素材702となし、次いで図8に示すように、下面部左端76で略直角に折り曲げて断面L字状に成形し、下面部75と左側面部73からなる鋼板素材703とする。
その後、図9に示すように、前記左側面部73の上端から延設された上面部の左側部71と下面部75との間に、下面部75と略同一の厚さを有し鋼板素材703の紙面に対して直角方向の両端から突出する長さの中子840を前記上面部71と左側面部73に接触するように、すなわち鋼板素材703が中子840に上面部71で引っかかって保持されるように挿入し、中子840を挿入した状態で、中子840の厚さと鋼板素材703の2枚分の板厚とを合計した厚さに略等しい幅の溝を有する下型820に載置し、下型820の前記溝内に上下方向に摺動可能に設けたクッション850により下面部75の下面から押圧して中子840とクッション850により鋼板素材703を支持し(図9は、この支持した状態を示す。)、図11に示すように、中子840の鋼板素材703の前後の突出端に側面視コ字状の上型830の前後端を当接して、この状態のまま鋼材素材703と中子840を前記下型820の溝内に嵌入させることにより、図10に示すように、下面部75から延設される右側面部74を折り曲げ成形し、閉断面とする。
その後、上型830を上昇させると、鋼材素材703と中子840は下方からバネ851により上方に押圧されているクッション850により上方に押圧されて下型820の溝から脱出させられる。その後、閉断面となった鋼板素材703から前記中子840を引き抜いて閉断面の製品として成形する方法が採用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のような中子を出し入れする成形方法は、中子の出し入れのための横方向のスライド機構が必要となり、型構造を複雑とし、プレス工程を自動化するような場合には、使用するプレス機械が大型化し、しかもサイクルタイムが長くなる等の問題がある。
また、上型が図11に示すような側面視コ字形となるため、型強度の確保が困難となり、強度を確保するためには型のコストが高くなるという問題がある。
さらに、中子による成形では、成形後、スプリングバックにより閉断面が開いてしまい修正工程が必要となるという問題もある。
【0004】
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、閉断面形状の成形品を中子を用いることなくプレス成形するプレス成形方法及びプレス成形装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る請求項1に記載のプレス成形方法は、鋼板素材を、上面部、下面部、および左右の側面部を有する閉断面形状にプレス成形するプレス成形方法であって、前記下面部の左右両端から前記両側面部が延設され、前記上面部の左右方向の一側部が前記一方の側面部の上端から延設され、前記上面部の左右方向の他側部が前記他方の側面部の上端から延設され、前記下面部と前記他方の側面部とが最終形状に対し所定角度開いた途中形状に成形する工程と、前記各部の外面を押えつつ前記他方の側面部を、前記他方の側面部が前記下面部と連なる下面部端の下方に所要の隙間を設けた位置を回動中心として回動する回動型により折り曲げ、最終形状に成形する工程とを備えることを特徴とする。
よって、最終形状に対し所定角度開いた途中形状に成形した鋼板素材を、その他方の側面部の下端近傍でプレス方向と直交する軸を回動中心として回動させて最終形状に成形するので、プレスの1ストロークの中で最終形状に成形でき、プレス時間の短縮ひいてはサイクルタイムの短縮ができる。
【0006】
また、本発明に係る請求項2に記載のプレス成形装置は、上面部、下面部、および左右の側面部を有する閉断面形状の製品を、前記下面部の左右両端から前記両側面部が延設され、前記上面部の左右方向の一側部が前記一方の側面部の上端から延設され、前記上面部の左右方向の他側部が前記他方の側面部の上端から延設され、前記下面部と前記他方の側面部とが最終形状に対し所定角度開いた途中形状から最終形状にプレス成形するプレス成形装置であって、前記下面部と、一方の下面部端から延設された一方の側面部とに当接する下型と、前記上面部の一側部に当接する上型と、前記他方の側面部と、前記上面部の他側部とに当接し、前記他方の下面部端に所要の隙間を設けた位置を回動中心として回動可能な回動型と、該回動型を回動させる回動機構とからなることを特徴とする。
よって、プレス方向を、プレス方向と直交する軸を回動中心とした回動方向に変換して成形できるので、プレス成形装置を小型化でき、したがって使用するプレス機械も小型のものが利用できる。
また、回動型により他方の下面部端から延設され最終形状に対し所定角度開いた途中形状に成形された他方の側面部と、該他方の側面部の上端から延設された上面部の他側部とを保持しながら回動型を回動して成形するので、回動の中心となる下面部端が確実に折曲線となり、精度良く成形できる。
【0007】
また、本発明に係る請求項3に記載のプレス成形装置は、前記回動機構が、前記回動型を、他方の側面部が最終形状まで閉じられる角度以上の所定角度まで回動可能としたことを特徴とする。
よって、他方の側面部をあらかじめスプリングバックを見込んだ角度まで折り曲げることができるので、修正工程を設ける必要がなく、安価に閉断面形状の成形品を製造することができる。
【0008】
また、本発明に係る請求項4に記載のプレス成形装置は、下型が、鋼板素材の下面部と、一方の下面部端から延設された一方の側面部の一部とに当接するとともに、上型が、前記鋼板素材の前記一方の側面部の残部と、該一方の側面部の上端から延設された上面部の一側部とに当接するものであることを特徴とする。
よって、鋼板素材を下型により下面部と一方の側面部の一部との外側の2面で支持するので、鋼板素材を下型にセットしやすく、しかも、上型でも一方の側面部の残部とこの一方の側面部の上端から延設された上面部の一側部との2面で押さえるので、最終成形前に鋼板素材を確実に保持でき、成形時の精度を確保することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係るプレス成形方法及びプレス成形装置の一の実施の形態について図面を参照して以下に説明する。本実施の形態のプレス成形方法及びプレス成形装置により成形される製品は、車両用座席のフレームの一部品となるものである。
ここで、図1は、本発明のプレス成形方法及びプレス成形装置を適用する前の予備曲げした状態の鋼板素材を示した図であり、図2は、鋼板素材をプレス成形装置にセットした状態のプレス成形装置の部分断面図である。
【0010】
(構成)
本実施の形態のプレス成形装置の構成について説明する。
プレス成形装置10は、鋼板素材が従来技術で説明した図6から図8に示した形状に成形され、さらにその後、図1に示す形状に予備曲げされた鋼板素材704を閉断面形状の最終形状に成形する装置である。なお、「鋼板素材70」は閉断面形状の最終形状に成形された製品を示し、成形途中の形状のものを「鋼板素材704」と称し、鋼板素材704の左右方向は、各図示の断面における左右方向として以下説明する。
すなわち、鋼板素材704は、図8に示した下面部75と左側面部73(一方の側面部)を区切る下面部左端76で略直角に折り曲げて断面L字状に成形した鋼板素材703を、図1に示すように、下面部75から連続して右側面部74(他方の側面部)を区切る下面部右端77を形成するように底面に二つの角部を有するU字状の溝を形成したダイス920上に載置し、上方から先端が前記ダイス920のU字状断面に相似形状のポンチ930により押圧することにより、予備曲げされたものである。
【0011】
プレス成形装置10は、図2乃至図4に示すように、鋼板素材704を載置したときに、鋼板素材704の下面部75と下面部左端76(一方の下面部端)から延設された左側面部73の下方の該左側面部73の一部とに当接することにより鋼板素材704を支持する下型20と、該下型20に載置された鋼板素材704の左側面部73の上方の残部と、該左側面部73の上端から下面部75と平行な方向に延設された上面部の左側部71とに当接する上型30と、下型20に載置された鋼板素材704の下面部右端77(他方の下面部端)から延設された右側面部74と、該右側面部74の上端から右側面部74と直角方向に延設された上面部の右側部72に当接して、下面部右端77近傍を回動中心として回動させることにより右側面部74を折り曲げる回動型40と、該回動型40を回動させる回動機構50とからなる。
【0012】
下型20は、図3、図4に示すように、断面が概略菱形で、前記鋼板素材704の下面部75と当接し、該下面部75の幅と略同じ幅を有する略水平な下面部受面212と、該下面部受面212から垂直に立ち上がり前記鋼板素材704の左側面部73の下方の該左側面部73の一部と当接する側面部受面211と、該側面部受面211の上端から下面部受面212とは反対方向に上向きの傾斜面213により連続する略水平の上端面214と、上端面214の前記傾斜面213と反対側の端部から垂下する縦面215と、該縦面215の下端から前記下面部受面212に向かう下向きの傾斜面216と、該下向きの傾斜面216から下面部受面212と所定の厚さの保持部219を形成する下端面217と、該下端面217の端部から上方の前記下面部受面212の端部に連結する垂直面218とから形成され、図示は省略したが紙面に垂直方向の長さは前記鋼板素材704の長さより長く、前記鋼板素材704の両端から突出して下型脚を介してベース60に支持されている。
【0013】
なお、下型20の前記下面部受面212と垂直面218の交点は、前記鋼板素材704の下面部右端77と略一致し、この交点の近傍を回動中心として後述する回動型40が回動するようになっている。
また、下型20の前記傾斜面216は、図3に示すように、回動型40が回動する前の型開きの状態で回動型40と当接あるいは僅かの間隙を有するような傾斜角度に設定されている。
【0014】
上型30は、下面317に前記下型20の傾斜面213と前記鋼板素材704の左側面部73とにより囲まれる三角溝に係合する三角突起を形成した略四角形断面のブロック31であり、その右側面313に、前記鋼板素材704の左側面部73の、前記下型20の側面部受面211が当接している部分の残余の部分と当接する側面部押面311と、該側面部押面311の上端から右方向に張り出し、上型30が下降したときに前記鋼板素材704の上面部の左側部71に外側から当接する上面部押面312とにより逆さL字状に下向き開放断面の凹部が形成されている。
上面314は、平面であり、上型ラム301に設けられたシリンダロッド302に接続されて、該上型ラム301の下方に突出可能に支持されている。
上型ラム301の下面には、上型30の左側近傍に下向きの押圧片32が突出状に取り付けられている。
【0015】
つぎに、回動型40は、側面視で概略裏返しのL字断面で、上部の逆さL字状のL字ブロック41とその下方の下辺部42とからなる。L字ブロック41の左側面413には、下端が前記鋼板素材704の下面部右端77の近傍に位置する側面部載置面411を形成し、該側面部載置面411の上端から左方向に張り出し、回動型40が回動したときに前記鋼板素材704の上面部の右側部72に外側から当接する上面部載置面412とにより逆さL字状の下向き開放断面の凹部が形成されている。
左側面413の裏側の右側面414の上部には、回動型40を常に型開き状態に付勢するコイルバネ59が連結されている。
前記側面部載置面411の下端から下方に僅か離れて直角に左側面413方向にL字状に張り出す下辺部42を延在させ、該下辺部42の上面421と側面部載置面411の下端との間には、下辺部42の張り出し方向とは反対方向にえぐられて、型開き状態のときに前記下型20の保持部219を収納する溝部422が形成されている。
なお、図示の回動型40は、複数のブロックを組み合わせてL字状に形成されているが、1部品から構成してもよい。
【0016】
回動機構50は、回動型40側に取り付けられる部分とベース60側に取り付けられる部分とにより構成される。
すなわち、回動型40側には、回動型40の下辺部42の長さ方向(紙面と直角方向)の略中央下面に取り付けられ、上面が下辺部42の下面に取り付けられる平面形状で、下面が前記鋼板素材704の下面部右端77の近傍を中心とする円形のガイド面を有するガイドローラ52と、該ガイドローラ52から長さ方向で前後に離間して前記下辺部42の下面に取り付けられた略四角形のガイドブロック53と、該ガイドブロック53の、前記下辺部42の左端側にブラケット511を介して支持された受圧ローラ51が取り付けられている。
【0017】
一方、ベース60側には、前記ガイドローラ52と略同一の長さを有し、そのガイド面と同心円で接触する円弧状断面のガイドレール54と、該ガイドレール54から離間した長さ方向の前後で前記ガイドブロック53との間にベース60から立設されたガイド板55が取り付けられている。
そして、前記ガイドブロック53とガイド板55とは、該ガイド板55に穿設した円弧状のガイド長孔551に、ガイドブロック53に水平方向に立設したガイドピン531を挿通することにより、回動型40側とベース60側とを連結している。
また、前記ガイドローラ52、ガイドレール54、およびガイド長孔551の円弧は、前記鋼板素材704の下面部右端77の近傍を中心とする同心円により形成されている。
【0018】
(作用)
以上のように構成された本実施の形態のプレス成形装置10を用いて鋼板素材704を閉断面形状に成形するプレス成形方法について説明する。
まず、プレス成形装置10は、図3に示すように、上型ラム301が上昇位置にあり、上型30および押圧片32も二点鎖線で示す位置に上昇している。したがって、回動型40はコイルバネ59の引張力により引っ張られてL字ブロック41の側面部載置面411が傾斜して開いた状態(型開き状態)となっている。
この型開き状態のプレス成形装置10の下型20上に、図1に示す下面部75と右側面部74とが最終形状に対し所定角度開いた途中形状に成形された鋼板素材704を、下型20の下面部受面212に下面部75を載置し、側面部受面211に左側面部73が接触するように載置する。
このとき、左側面部73の上方は側面部受面211から突出した状態となっている。また、途中形状の右側面部74とL字ブロック41とは接触していない。
【0019】
つぎに、上型ラム301を徐々に下降させながら同時に上型30を支持するシリンダを動作させて上型30を先に下型20上に位置させて、上型30の側面部押面311と上面部押面312により、前述の下型20の側面部受面211から突出した左側面部73の残部と上面部の左側部71とをそれぞれ押圧して鋼板素材704を下型20上に固定的に保持する。
上型30が下型20上の鋼板素材704を押圧している状態を保持したまま、さらに上型ラム301を下降させると、上型ラム301に取り付けられた押圧片32も下降し、該押圧片32の下端が受圧ローラ51に当接し、さらに上型ラム301を下降させると押圧片32が受圧ローラ51を介して回動型40を鋼板素材704の下面部右端77近傍を回動中心としてコイルバネ59を引っ張りながら図示の反時計方向に回動させる。
【0020】
すなわち、回動型40は下辺部42の下面に取り付けた半円状のガイドローラ52のガイド面がベース60に取り付けたガイドレール54のガイド面上を、鋼板素材704の下面部右端77近傍を回動中心として摺動することにより回動する。同時にガイドブロック53に立設したガイドピン531がガイド板55に穿設したガイド長孔551に沿って同様に鋼板素材704の下面部右端77近傍を回動中心として回動する。
なお、この回動中心は、図5に示すように、鋼板素材704の下面部右端77より隙間tだけ下方の位置に回動中心kを設定することが望ましい。
そうすると、回動型40の回動当初では上面部載置面412が上面部の右側部72と隙間mの間隙を有するように上面部載置面412を設定でき、回動型40の回動に伴うL字ブロック41と右側面部74との接触が容易になり、回動型40の回動終端では上面部載置面412が上面部の右側部72を押圧するように当接するので、下面部右端77の折り曲げ形状をルーズにすることなく、精度よく折り曲げることができる。
【0021】
上型ラム301をさらに下降させて受圧ローラ51を介して回動型40を回動させると右側面部74が下面部75に対して垂直に折り曲げられて図4に示す状態となるが、図5(B)に示すように、回動型40をそれよりさらに角度θだけ反時計方向に回動させて、右側面部74の上面部右側部72が上面部の左側部71上に重なるように折り曲げると、閉断面形状にプレス加工された鋼板素材704をこのプレス加工装置10から取り出したときに、右側面部74がスプリングバックを起こしても最終形状より開くことがなく、精度の高い閉断面形状が形成される。すなわち、前記角度θは、右側面部74がスプリングバックを起こしても最終形状より開くことがないような角度を選択すればよい。
【0022】
図5(B)に示す角度θまで回動型40を回動させた後、上型ラム301を徐々に上昇させると、回動型40は、押圧片32と受圧ローラ51が接触した状態を保って、コイルスプリング59の引張力により回動型40の下面部42の上面421が下型20の傾斜面216に当接するまで時計方向に回動して図3の型開き状態に戻る。
そして、上型ラム301をさらに上昇させるとともにシリンダを動作させて上型30を下型20から離間させる。
その後、閉断面形状にプレス加工された鋼板素材70を回動型40から取り出して一連のプレス加工を終了する。
【0023】
このように、本実施の形態のプレス加工方法及びプレス加工装置によれば、下面部75の左右両端から左右両側面部73、74が延設され、上面部の左側部71が左側面部73の上端から延設され、上面部の右側部72が右側面部74の上端から延設され、下面部75と前記右側面部74とが最終形状に対し所定角度開いた途中形状に成形された鋼板素材704を、下面部75と左側面部73の一部に当接する下型20と、左側面部73の残部と上面部の左側部71とに当接する上型30とにより保持し、右側面部74および上面部の右側部72に当接し、回動機構50により下面部右端77の下方に所要の隙間tを設けた位置を回動中心kとして回動される回動型40により下面部75に対して右側面部74を折り曲げて閉断面の最終形状に成形するようにしたので、中子を使用することなく短時間で精度の高い閉断面形状の製品をプレス加工することが可能となった。
【0024】
なお、本発明は前記実施の形態のものに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施の形態では、左右の側面部を平坦面のもので示したが、これに限られず、外側に凸のビードを形成したものでも可能である。
また、上面部の左右両側部は直線状のもので示したが凹凸のある形状のものであってもよい。
【0025】
【発明の効果】
本発明は、鋼板素材を、上面部、下面部、および左右の側面部を有する閉断面形状にプレス成形するプレス成形方法であって、前記下面部の左右両端から前記両側面部が延設され、前記上面部の左右方向の一側部が前記一方の側面部の上端から延設され、前記上面部の左右方向の他側部が前記他方の側面部の上端から延設され、前記下面部と前記他方の側面部とが最終形状に対し所定角度開いた途中形状に成形する工程と、前記各部の外面を押えつつ前記他方の側面部を、前記他方の側面部が前記下面部と連なる下面部端の下方に所要の隙間を設けた位置を回動中心として回動する回動型により折り曲げ、最終形状に成形する工程とを備えるプレス成形方法としたので、プレスの1ストロークの中で閉断面形状の製品が成形でき、プレス時間の短縮ひいてはサイクルタイムの短縮が可能となった。
【0026】
また、上面部、下面部、および左右の側面部を有する閉断面形状の製品を、前記下面部の左右両端から前記両側面部が延設され、前記上面部の左右方向の一側部が前記一方の側面部の上端から延設され、前記上面部の左右方向の他側部が前記他方の側面部の上端から延設され、前記下面部と前記他方の側面部とが最終形状に対し所定角度開いた途中形状から最終形状にプレス成形するプレス成形装置であって、前記下面部と、一方の下面部端から延設された一方の側面部とに当接する下型と、前記上面部の一側部に当接する上型と、前記他方の側面部と、前記上面部の他側部とに当接し、前記他方の下面部端に所要の隙間を設けた位置を回動中心として回動可能な回動型と、該回動型を回動させる回動機構とからなるプレス成形装置としたので、プレス成形装置を小型化でき、したがって使用するプレス機械も小型のものを利用することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一の実施の形態に係るプレス成形方法及びプレス成形装置を適用する前の予備曲げした状態の鋼板素材を示した図である。
【図2】 本発明の一の実施の形態に係るプレス成形装置に鋼板素材をセットした状態のプレス成形装置の部分断面図である。
【図3】 本発明の一の実施の形態に係るプレス成形装置に鋼板素材をセットし、鋼板素材を上型と下型で保持した状態のプレス成形装置の断面図である。
【図4】 本発明の一の実施の形態に係るプレス成形装置による鋼板素材の成形が終了した状態のプレス成形装置の断面図である。
【図5】 本発明の一の実施の形態に係るプレス成形装置の作動状態を説明する線図で、(A)は回動型の回動前、(B)は回動型の回動の最終端の状態の線図である。
【図6】 従来及び本発明の一の実施の形態に係るプレス成形方法に適用する鋼板素材の、抜き工程が終了したもので、(A)は平面図、(B)は側面図である。
【図7】 従来及び本発明の一の実施の形態に係るプレス成形方法に適用する鋼板素材の、上面部の両側部を曲げたもので、(A)は平面図、(B)は側面図である。
【図8】 従来及び本発明の一の実施の形態に係るプレス成形方法に適用する鋼板素材の、底面部に対して一側部が曲げられたもので、(A)は平面図、(B)は側面図である。
【図9】 従来の中子を使用したプレス成形装置の、最終工程前の断面図である。
【図10】 従来の中子を使用したプレス成形装置の、最終工程の断面図である。
【図11】 従来の中子を使用したプレス成形装置の側面図である。
【符号の説明】
10 プレス成形装置
20 下型
30 上型
301 上型ラム
40 回動型
41 L字ブロック
42 下辺部
50 回動機構
51 受圧ローラ
52 ガイドローラ
54 ガイドレール
60 ベース
70 鋼板素材
71 上面部の左側部
72 上面部の右側部
73 左側面部
74 右側面部
75 下面部
Claims (4)
- 鋼板素材を、上面部、下面部、および左右の側面部を有する閉断面形状にプレス成形するプレス成形方法であって、
前記下面部の左右両端から前記両側面部が延設され、前記上面部の左右方向の一側部が前記一方の側面部の上端から延設され、前記上面部の左右方向の他側部が前記他方の側面部の上端から延設され、前記下面部と前記他方の側面部とが最終形状に対し所定角度開いた途中形状に成形する工程と、
前記各部の外面を押えつつ前記他方の側面部を、前記他方の側面部が前記下面部と連なる下面部端の下方に所要の隙間を設けた位置を回動中心として回動する回動型により折り曲げ、最終形状に成形する工程とを備えるプレス成形方法。 - 上面部、下面部、および左右の側面部を有する閉断面形状の製品を、前記下面部の左右両端から前記両側面部が延設され、前記上面部の左右方向の一側部が前記一方の側面部の上端から延設され、前記上面部の左右方向の他側部が前記他方の側面部の上端から延設され、前記下面部と前記他方の側面部とが最終形状に対し所定角度開いた途中形状から最終形状にプレス成形するプレス成形装置であって、
前記下面部と、一方の下面部端から延設された一方の側面部とに当接する下型と、
前記上面部の一側部に当接する上型と、
前記他方の側面部と、前記上面部の他側部とに当接し、前記他方の下面部端に所要の隙間を設けた位置を回動中心として回動可能な回動型と、
該回動型を回動させる回動機構と、
からなるプレス成形装置。 - 請求項2に記載のプレス成形装置において、
前記回動機構は、前記回動型を、他方の側面部が最終形状まで閉じられる角度以上の所定角度まで回動可能としたことを特徴とするプレス成形装置。 - 請求項2又は請求項3に記載のプレス成形装置において、
前記下型は、前記鋼板素材の前記下面部と、一方の下面部端から延設された一方の側面部の一部とに当接するとともに、
前記上型は、前記鋼板素材の前記一方の側面部の残部と、該一方の側面部の上端から延設された上面部の一側部とに当接するものであることを特徴とするプレス成形装置。
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