JP4994985B2

JP4994985B2 - 翼体保護部材製造用の二次プレス金型

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Publication number: JP4994985B2
Application number: JP2007192486A
Authority: JP
Inventors: 文彦鹿野; 敬三松本; 次男斉藤
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-07-24
Filing date: 2007-07-24
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2027-07-24
Also published as: US7650773B2; JP2009028734A; US20090044592A1

Description

本発明は、翼体保護部材製造用の二次プレス金型に関し、特に、ガスタービンエンジンン、ジェットエンジンのファン静翼のように三次元曲面形状を有する翼体の先端縁部分に装着される金属製の翼体保護部材の製造に用いられる二次プレス金型に関するものである。

ガスタービンエンジン、ジェットエンジンのファン静翼（ファンステータブレード）を繊維強化樹脂や炭素複合材料により構成する試みがある（たとえば、特許文献１）。繊維強化樹脂や炭素複合材料製の翼体は、同等の機械的強度を有する金属製のものに比して軽量で、高靱性である反面、欠けやすいと云う欠点を含んでいる。特に、航空機用のガスタービンエンジン、ジェットエンジンでは、駐機中などに、カウリング内に空気と共に吸い込んだ砂や小石等がファン静翼の先端縁（リーディングエッジ）に衝突し、翼体の先端縁が欠損する可能性がある。

このことに対して、繊維強化樹脂や炭素複合材料製の翼体の先端縁に、当該先端縁を取り囲むように、エッジプロテクタと呼ばれるＵ字状横断面の金属製の保護部材を装着し、砂や小石等の衝突による翼体先端縁の欠損を防ぐことが考えられている。

従来の翼体の翼形状は、単純な二次曲面形状であったので、一般的なプレス成形でもエッジプロテクタを製造可能であった。近年では、より高い効率を得るために、複雑な三次元曲面形状による翼体が採用されるようになってきている。

このような翼体のエッジプロテクタは、翼体の空力特性に悪影響を与えないよう、翼体の先端縁部分の形状にぴったりと整合し、翼形状を乱さないものでなくてはならない。このような要求により、エッジプロテクタは、翼体の自由曲線による先端縁形状と、翼先端縁に連続する自由曲面による翼面形状とに合致する複雑な三次元の自由曲面形状で、しかも高精度に製造される必要がある。

このような三次元の自由曲面形状による金属製のエッジプロテクタの製造方法としては、切削加工のほか、電鋳法、ハイドロフォーミング法（液圧成形法）、順送り型成形法が考えられる。
特開２００６−３０７６９８号公報

電鋳法によるエッジプロテクタの製造は、高度な形状精度を有するエッジプロテクタを製造できるが、一つのエッジプロテクタを製造するのに時間がかかり、製造コストも高い。

ハイドロフォーミング法によるエッジプロテクタの製造は、成形可能な板厚が厚く、エッジプロテクタが必要とする薄い板厚のものの成形が難しい。また、エッジ形状を正確に出すのが難しく、しかも、製造コストも高い。

順送り型成形法によるエッジプロテクタの製造は、成形工程数が極端に多くなり、金型費が嵩む。しかも、三次元自由曲面を有するエッジプロテクタを高精度に製造することが難しい。

本発明が解決しようとする課題は、三次元自由曲面によるエッジプロテクタを、製造コストを高くすることなく、生産性よく高精度に製造することである。

本発明による翼体保護部材（エッジプロテクタ）製造方法は、三次元曲面形状を有する翼体の先端縁部分に装着される金属製の翼体保護部材を製造する方法であって、平板状の金属素材を一次プレス金型にセットし、曲げ稜線形状が前記翼体の先端縁の形状に合致する形状になるよう、前記一次プレス金型を用いて前記金属素材をＵ字形の横断面形状に絞り成形する一次塑性加工工程と、前記一次塑性加工工程によって一次塑性加工された一次塑性加工品を二次プレス金型にセットし、前記曲げ稜線形状の部分を変形より保護した状態で、その曲げ稜線部の両側に連続する側片部が前記翼体の前記先端縁に連続する翼面形状に合致する形状になるよう、前記二次プレス金型を用いて前記一次塑性加工品をストレッチ成形する二次塑性加工工程とを有する。

本発明によるプレス金型は、上述の発明による翼体保護部材製造方法に用いられる一次プレス金型であって、互いに対向して配置された下部パンチホルダおよび上部ダイホルダと、前記下部パンチホルダの金型取付面上に取り付けられ、前記翼体の先端縁の形状に合った稜線形状の上端縁部を有する平板状のパンチ金型と、スプリング手段によって前記下部パンチホルダより上下動可能にフローティング保持され、前記パンチ金型が通る開口部を有し、上面が平板状の金属素材を載置される金属素材載置面になっている素材ホルダと、前記上部ダイホルダに取り付けられ、当該上部ダイホルダの降下によって前記パンチ金型の左右両側面に対向する左右一対のダイ金型とを有する。

本発明による一次プレス金型は、好ましくは、前記左右一対のダイ金型は各々左右方向に移動可能に設けられており、当該左右一対のダイ金型を各々前記パンチ金型の左右両側面に向けて付勢するばね手段が取り付けられており、前記パンチ金型に対して前記ダイ金型が降下移動する過程で、前記ばね手段のばね力によって前記ダイ金型を前記金属素材に押し付ける構造になっている。

本発明による一次プレス金型は、好ましくは、前記素材ホルダの前記金属素材載置面に絞りビードを有する。

また、本発明によるプレス金型は、上述の発明による翼体保護部材製造方法に用いられる二次プレス金型であって、互いに対向して配置された下部パンチホルダおよび上部ダイホルダと、前記下部パンチホルダの金型取付面上に設けられ前記金型取付面の側に位置するパンチ基部と前記翼体の先端縁の形状に合った稜線形状の上端縁部と前記パンチ基部と前記上端縁部との間にあって前記翼体の前記先端縁の両側に連続する翼面形状に合った三次元曲面形状の左右両側面とを有するパンチ金型と、前記上部パンチホルダに取り付けられて前記パンチ金型の前記上端縁部に対向し、前記一次塑性加工品の曲げ稜線部分を前記パンチ金型の前記上端縁部に押し付ける上部クランプ部材と、前記パンチ金型の前記パンチ基部の左右両側面に各々対向し、前記一次塑性加工品の曲げ両側片部の先端側を前記パンチ基部の左右両側面に各々押し付ける左右一対の側部クランプ部材と、前記パンチ金型の前記左右両側面に各々対向し、前記翼体の前記先端縁の両側に連続する翼面形状に合った三次元曲面形状を有し、前記一次塑性加工品の曲げ両側片部を各々前記パンチ金型の前記左右両側面に押し付けて当該部分の三次元曲面のストレッチ成形を行う左右一対のダイ金型とを有する。

本発明による二次プレス金型は、好ましくは、前記パンチ金型が前記下部パンチホルダに対して金型取付面の延在方向に変位可能に設けられている。

本発明による翼体保護部材製造方法は、一次と二次の二つの塑性加工工程に分けた塑性加工によって三次元曲面の翼体保護部材を製造する方法であり、一次塑性加工工程では、専用の一次プレス金型を用いて翼体の先端縁形状に合致する絞り成形のみを行い、まず、先端縁形状の成形を完了し、その後に、二次塑性加工工程として、別の専用の二次プレス金型を用いて、曲げ稜線形状の部分を変形より保護した状態で、その曲げ稜線部の両側に連続する側片部が翼体の先端縁に連続する翼面形状に合致するストレッチ成形を行い、翼体保護部材全体の成形を完成することにより、先端縁形状に合致する絞り成形と、翼面形状に合致するストレッチ成形の双方を、互いに影響を及ぼし合うことなく高精度に行うことができる。このことにより、三次元曲面の翼体保護部材を、製造コストを高くすることなく、生産性よく高精度に製造することができる。

以下に、本発明による翼体保護部材製造方法およびその製造方法の実施に用いられる金型の実施形態を、図１〜図６を参照して説明する。

この実施形態の説明に先立ち、本実施形態によって製造する翼体保護部材（以下、エッジプロテクタと云う）の大きさ、形状の一例について説明する。図７に示されているように、エッジプロテクタ１００は、板厚ｔが０．１ｍｍ程度、全長Ｌが３０ｍｍ〜３００ｍｍ程度、幅Ｗが５ｍｍ〜３０ｍｍ程度のステンレス鋼板製のものであり、Ｕ字状横断面形状で、曲げ稜線部ａの形状が、エッジプロテクタ１００を装着される翼体の先端縁の自由曲線形状に合致する形状で、曲げ稜線部ａの両側に連続する側片部ｂ、ｃが翼体の前記先端縁の両側に連続する翼面形状に合致する三次元自由曲面になっている。

つぎに、本実施形態によるエッジプロテクタ１００の製造方法の概要について説明する。

一次塑性加工工程として、図１、図２に示されているように、所定の寸法に切断された平板状の金属素材、つまり、ステンレス鋼板製のブランクプレートＷａを一次プレス金型１０にセットし、曲げ稜線部ａの形状が翼体（エッジプロテクタ１００を装着される翼体）の先端縁の形状に合致する形状になるよう、一次プレス金型１０を用いてブランクプレートＷａをＵ字形の横断面形状に絞り成形する。

次に、二次塑性加工工程として、図３〜図５に示されているように、上述の一次塑性加工工程によって一次塑性加工された一次塑性加工品Ｗｂを二次プレス金型５０にセットし、曲げ稜線部ａを、形状変形より保護した状態で、その曲げ稜線ａの両側に連続する側片部ｂ、ｃが前記翼体の前記先端縁に連続する翼面形状に合致する形状になるよう、二次プレス金型５０を用いて一次塑性加工品Ｗｂをストレッチ成形する。

一次プレス金型１０および一次塑性加工工程について、図１、図２を参照して説明する。

一次プレス金型１０は、互いに対向して配置された下部パンチホルダ１１と上部ダイホルダ１２とを有する。下部パンチホルダ１１にはガイドポスト１３が垂直（上下方向）に固定装着されている。上部ダイホルダ１２にはガイドスリーブ１４が固定装着されている。ガイドスリーブ１４にはガイドポスト１３が摺動可能に嵌合している。これにより、ダイセットをなし、下部パンチホルダ１１が図示されていないプレス機械のボルスタに固定装着され、上部ダイホルダ１２が図示されていないプレス機械の上下動ラムに取り付けられる。

下部パンチホルダ１１の上面がなす金型取付面１１Ａ上には取付ボルト（図示省略）によってパンチ金型１６が垂直に固定装着されている。パンチ金型１６は、エッジプロテクタ１００の全長Ｌより長い横幅（図１、図２の紙面を直角に貫通する方向の長さ寸法）をする平板状のもので、左右両側面１６Ｂ、１６Ｃは平らな垂直面（鉛直面）になっている。パンチ金型１６の上端縁部１６Ａは、前記翼体の先端縁の自由曲線形状に合った稜線形状になっている。なお、上端縁部１６Ａは、ブランクプレートＷａのスプリングバックを考慮した形状になっている。

下部パンチホルダ１１には、スプリング手段である複数個のガス封入スプリング装置１７が取り付けられている。ガス封入スプリング装置１７は、垂直姿勢で下部パンチホルダ１１に取り付けられており、ガス封入スプリング装置１７のピストンロッド１８の上端部には取付板１９、図示省略の取付ボルトによってブランクホルダ（素材ホルダ）２０が水平に取り付けられている。つまり、ブランクホルダ２０は、複数個のガス封入スプリング装置１７によって下部パンチホルダ１１より水平姿勢で上下動可能にフローティング保持されている。

取付板１９、ブランクホルダ２０にはパンチ金型１６が通る開口部２１、２２が形成されている。開口部２１、２２はパンチ金型１６より十分大きく、パンチ金型１６は、開口部２１、２２の内壁に非接触で、開口部２１、２２を通過する構造になっている。

ブランクホルダ２０の上面は、パンチ金型１６の上端縁部１６Ａの稜線形状と同じ形状をもって（図面を直角に貫通する方向に）湾曲しており、ブランクプレートＷａを載置されるブランク載置面２３になっている。ブランクホルダ２０はしわ押さを兼ねており、ブランク載置面２３には開口部２２の左右の開口縁部に沿って帯状の絞りビード２４Ａ、２４Ｂが設けられている。

上部ダイホルダ１２の下面には左右一対のダイ保持部材２５、２６が取付ボルト（図示省略）によって取り付けられている。ダイ保持部材２５、２６は、各々、ダイ金型２７、２８を左右水平方向にスライド可能に支持している。ダイ金型２７、２８は、相対向する先端面２７Ａ、２８Ａを有する。ダイ金型２７、２８の先端面２７Ａ、２８Ａは、各々垂直平面（鉛直平面）で、上部ダイホルダ１２の降下によってパンチ金型１６の左右両側面１６Ｂ、１６Ｃに対向する。ダイ金型２７、２８の下底面２７Ｃ、２８Ｃの先端面２７Ａ、２８Ａの側の角部は、絞りビード２４Ａ、２４Ｂの配置に対応して切り欠いた逃げ部２７Ｄ、２８Ｄになっている。

ダイ保持部材２５、２６には、各々、ばね収容孔２５Ａ、２６Ａが形成されている。ばね収容孔２５Ａ、２６Ａには、各々、圧縮コイルばね２９、３０が設けられている。圧縮コイルばね２９、３０は、ダイ保持部材２５、２６にねじ係合している調整ナット３１、３２の先端面とダイ金型２７、２８の背面との間に挟まれ、ダイ金型２７、２８を各々パンチ金型１６の左右両側面に向けて付勢している。

このばね付勢によるダイ金型２７、２８の最前進位置（図１の状態）は、ダイ金型２７、２８に形成されたストッパ面２７Ｂ、２８Ｂがダイ保持部材２５、２６に形成されたストッパ面２６Ｂ、２７Ｂに当接することにより決められている。この最前進位置でのダイ金型２７、２８の互いの先端面２７Ａ、２８Ａ間の間隔（左右間隙）は、パンチ金型１６の左右両側面１６Ｂ、１６Ｃ間の寸法（左右幅）より少し小さい値に設定されている。

なお、ダイ金型２７、２８の最前進位置は、ダイ金型側にリテーナボルトを取り付けなどしてダイ金型２７、２８の前後進移動量を制限することによって設定することも可能である。

圧縮コイルばね２９、３０によるダイ金型２７、２８のばね付勢力（反力）は、調整ナット３３、３４のねじ込み量により調整可能になっている。

上述の構成による一次プレス金型１０を用いた一次塑性加工は、図１に示されているように、上部ダイホルダ１２が上昇位置にある初期状態で、ブランクホルダ２０のブランク載置面２３上、詳細には、絞りビード２４Ａ、２４Ｂ上にブランクプレートＷａを載置する。なお、この状態では、パンチ金型１６の上端縁部１６Ａは、開口部２２内にあり、ブランク載置面２３より上方に突出していない。

つぎに、上部ダイホルダ１２を降下させる。すると、ダイ金型２７、２８の下底面２７Ｃ、２８ＣによってブランクプレートＷａがブランク載置面２３、絞りビード２４Ａ、２４Ｂに押し付けられる。これにより、ブランクプレートＷａがブランクホルダ２０とダイ金型２７、２８とに挟まれてホールドされる。

これより更に、上部ダイホルダ１２が降下することにより、ダイ金型２７、２８と共に、取付板１９、ブランクホルダ２０が、ガス封入スプリング装置１７のばね力に抗してガス封入スプリング装置１７を縮小しながら降下する。このようにしてガス封入スプリング装置１７のばね力がブランクホルダ２０に作用することにより、ブランクホルダ２０とダイ金型２７、２８とによるブランクプレートＷａのホールド圧力の均一化が図られる。

ブランクホルダ２０の更なる降下により、ブランクプレートＷａの略中央部（左右方向の中央部）がパンチ金型１６の上端縁部１６Ａに当たり、引き続き、ブランクホルダ２０、ダイ金型２７、２８が、ブランクプレートＷａをホールドした状態で、降下することにより、ブランクプレートＷａがパンチ金型１６の上端縁部１６Ａに押し付けられ、ダイ金型２７、２８の先端面２７Ａ、２８Ａ間に、ブランクプレートＷａと共にパンチ金型１６が、ダイ金型２７、２８の先端面２７Ａ、２８Ａ間を押し広げながら、進入する。

これにより、図２に示されているように、圧縮コイルばね２９、３０のばね力によってダイ金型２７、２８の先端面２７Ａ、２８ＡがブランクプレートＷａに押し付けられると共に、ブランクプレートＷａがパンチ金型１６の左右両側面１６Ｂ、１６Ｃに押し付けられ、ゼロクリアランスで、ブランクプレートＷａがＵ字形の横断面形状に絞り成形される。

この絞り成形では、パンチ金型１６の上端縁部１６Ａの形状に倣って、前記翼体の先端縁形状に合致する曲げ稜線部ａの成形だけがブランクプレートＷａに対して行われ、曲げ稜線部ａの両側に連続する側片部は、パンチ金型１６の平らな左右両側面１６Ｂ、１６Ｃに押し付けられるだけで、絞り加工は行われない。つまり、一次塑性加工では、曲げ稜線部ａの両側に連続する側片部は三次元曲面を持たないストレート形状で絞り加工を行う。必要下死点まで、上部ダイホルダ１２を降下させ、下死点で所定圧力まで加圧し、その後、開放して一次塑性加工を完了する。

この一次塑性加工では、前記翼体の先端縁形状に合致する曲げ稜線部ａの自由曲線の形状が確定する。このように一次塑性加工されたブランクプレートＷａを一次塑性加工品Ｗｂと云う。

一次塑性加工におけるホルダ圧力は、ガス封入スプリング装置１７の仕様によって適正値に設定することができる。一次塑性加工におけるブランク材滑り込み量は、絞りビード２４Ａ、２４Ｂの幅寸法、高さ寸法の選定によって、均一化でき、併せてしわ発生の抑制をコントロールできる。

また、型間クリアランスがゼロクリアランスで絞り成形が行われることにより、曲げ稜線部ａの形状精度、成形しわ発生の抑制を適切にコントロールすることができ、併せてブランクプレートＷａの減肉コントロールも行われる。これらのことにより、曲げ稜線部ａの成形精度が高いものになる。

つぎに、二次プレス金型５０および二次塑性加工工程について、図３〜図６を参照して説明する。

二次プレス金型５０は、互いに対向して配置された下部パンチホルダ５１と上部ダイホルダ５２とを有する。下部パンチホルダ５１は図示されていないプレス機械のボルスタに固定装着され、上部ダイホルダ５２は図示されていないプレス機械の上下動ラムに取り付けられる。

下部パンチホルダ５１の上面がなす金型取付面５１Ａ上にはパンチ金型５４が金型取付面５１Ａ上を変位可能に載置されている。つまり、パンチ金型５４は、下部パンチホルダ５１に対して金型取付面５１Ａの延在方向（水平方向）に変位可能になっている。パンチ金型５４は、エッジプロテクタ１００の全長Ｌより長い横幅（図３〜図５の紙面を直角に貫通する方向の長さ寸法）をする板状のもので、金型取付面５１Ａの側に位置する取付フランジ部５４Ａおよびパンチ基部５４Ｂと、前記翼体の先端縁の自由曲線形状に合った稜線形状の上端縁部５４Ｃと、パンチ基部５４Ｂと上端縁部５４Ｃとの間にあって前記翼体の先端縁の両側に連続する翼面形状に合った三次元自由曲面形状の左右両側面５４Ｄ、５４Ｅとを有する。なお、左右両側面５４Ｄ、５４Ｅは一次塑性加工品Ｗｂのスプリングバックを考慮した形状になっている。

パンチ金型５４の上端縁部５４Ｃは、一次プレス金型１０のパンチ金型１６の上端縁部１６Ａと同等の形状である。パンチ基部５４Ｂの左右両側面には凹溝５４Ｆ、５４Ｇが形成されている。

下部パンチホルダ５１の左右両側には、各々、サイドプレート５５、５６が垂直に取り付けられている。サイドプレート５５、５６には、一組の油圧シリンダ装置５７、５８が、各々、水平姿勢で取り付けられている。油圧シリンダ装置５７、５８は、パンチ金型５４の左右両側にあって、パンチ金型５４を挟んで、相対向している。油圧シリンダ装置５７、５８のピストンロッド５９、６０の先端部には、左右一対の側部クランプ部材６１、６２が固定装着されている。

側部クランプ部材６１、６２は、パンチ金型５４のパンチ基部５４Ｂの左右両側面に各々対向し、油圧シリンダ装置５７、５８によって駆動されて一次塑性加工品Ｗｂの曲げ両側片部の先端側をパンチ基部５４Ｂの左右両側面に各々押し付ける。側部クランプ部材６１、６２の先端面６１Ａ、６２Ａにはパンチ基部５４Ｂの凹溝５４Ｆ、５４Ｇに嵌合するビード部６１Ｂ、６２Ｂが突出形成されている。

サイドプレート５５、５６には、もう一組の油圧シリンダ装置６３、６４が、各々、水平姿勢で取り付けられている。油圧シリンダ装置６３、６４は、パンチ金型５４の左右両側にあって、パンチ金型５４を挟んで、相対向している。油圧シリンダ装置６３、６４のピストンロッド６５、６６の先端部には、左右一対のダイ金型６７、６８が固定装着されている。

ダイ金型６７、６８は、パンチ金型５４の左右両側面５４Ｄ、５４Ｅに各々対向し、当該左右両側面５４Ｄ、５４Ｅの三次元自由曲面形状と凹凸を逆にした同等の三次元自由曲面による先端面６７Ａ、６８Ａを有する。ダイ金型６７、６８は、油圧シリンダ装置６３、６４によって駆動されて一次塑性加工品Ｗｂの曲げ両側片部を各々先端面６７Ａ、６８Ａをもってパンチ金型の左右両側面５４Ｄ、５４Ｅに押し付け、当該部分の三次元曲面のストレッチ成形を行う。

上部ダイホルダ５２の下面５２Ａには、ロッド７２によって上部クランプ押さえ板７１が取り付けられている。上部クランプ押さえ板７１は、圧縮コイルばね７３によって弾発設置され、一次塑性加工品Ｗｂを挟んでパンチ金型５４の上端縁部５４Ｃ上に載置される上部クランプ部材７０を、上部ダイホルダ５２の降下によって、弾力的に、パンチ金型５４の上端縁部５４Ｃ上に押し付けるようになっている。

上部クランプ部材７０は下面部に、パンチ金型５４の上端縁部５４Ｃの自由曲線形状と凹凸を逆にした同等の自由曲線形状による凹部７０Ａを有する。上部クランプ部材７０は、上部ダイホルダ５２の降下によって降下移動し、パンチ金型５４にセットされた一次塑性加工品Ｗｂの曲げ稜線部分ａを、凹部７０Ａをもってパンチ金型５４の上端縁部５４Ｃに押し付ける。

なお、上部クランプ部材７０は上部クランプ押さえ板７１に対して当該上部クランプ押さえ板７１の下面の延在方向（水平方向）に変位可能になっている。

上述の構成による二次プレス金型５０を用いた二次塑性加工は、図３に示されているように、上部ダイホルダ５２が上昇位置にある初期状態で、プレス余剰部を切断排除した一次塑性加工品Ｗｂを、パンチ金型５４を跨ぐようにパンチ金型５４上に載置する。パンチ金型５４上に載置された一次塑性加工品Ｗｂの曲げ稜線部分ａは、パンチ金型５４の上端縁部５４Ｃに整合する。

一段目の工程として、図４に示されているように、上部ダイホルダ５２を降下させ、上部クランプ押さえ板７１によって上部クランプ部材７０の凹部７０Ａを、パンチ金型５４にセットされている一次塑性加工品Ｗｂの曲げ稜線部分ａに、ばね反力付与状態で押し付ける。これにより、一次塑性加工品Ｗｂの曲げ稜線部分ａは、パンチ金型５４の上端縁部５４Ｃと上部クランプ部材７０の凹部７０Ａとで挟まれ、これらにより拘束される。この拘束は、曲げ稜線部分ａが塑性変形しない範囲内の、比較的低圧で行われる。

なお、上部クランプ部材７０の凹部７０Ａがパンチ金型５４にセットされている一次塑性加工品Ｗｂの曲げ稜線部分ａに押し付けられる際には、パンチ金型５４が下部ダイホルダ５１に対して当該下部ダイホルダ５１の金型取付面５１Ａの延在方向に変位可能であること、上部クランプ部材７０が上部ダイホルダ５２に対して当該上部パンチホルダ５２の下面５２Ａの延在方向に変位可能であることにより、パンチ金型５４にセットされている一次塑性加工品Ｗｂの曲げ稜線部分ａの配置に倣って、パンチ金型５４が下部パンチホルダ５１の金型取付面５１Ａの延在方向に変位する動き、あるいは、上部クランプ部材７０が上部パンチホルダ５２の下面５２Ａの延在方向に変位する動きが生じる。

これにより、上部クランプ部材７０の凹部７０Ａがパンチ金型５４にセットされている一次塑性加工品Ｗｂの曲げ稜線部分ａに、ぴったりと整合し、曲げ稜線部分ａを変形させることがない。

つぎに、二段目の工程として、図５に示されているように、油圧シリンダ装置５７、５８によって側部クランプ部材６１、６２を互いに同時に前進移動させる。この前進移動により、側部クランプ部材６１、６２の先端面６１Ａ、６２Ａが、一次塑性加工品Ｗｂの曲げ両側片部の先端側に当接し、当該曲げ両側片部の先端側をパンチ基部５４Ｂの左右両側面に各々押し付ける。そして、側部クランプ部材６１、６２の先端面６１Ａ、６２Ａのビード部６１Ｂ、６２Ｂが一次塑性加工品Ｗｂの曲げ両側片部の先端側を挟んでパンチ基部５４Ｂの凹溝５４Ｆ、５４Ｇに嵌合する。

これにより、一次塑性加工品Ｗｂの曲げ両側片部の先端側がパンチ基部５４Ｂと側部クランプ部材６１、６２とで挟まれてこれらよりクランプされると同時に、ビード部６１Ｂ、６２Ｂと凹溝５４Ｆ、５４Ｇとの嵌合によって、曲げ両側片部の先端側にブランクホールドビードｄが形成される。

つぎに、三段目の工程として、図６に示されているように、油圧シリンダ装置６３、６４によってダイ金型６７、６８を互いに同時に前進移動させる。この前進移動によりダイ金型６７、６８の先端面６７Ａ、６８Ａが、一次塑性加工品Ｗｂの曲げ両側片部に当接し、当該曲げ両側片部をパンチ金型５４の左右両側面５４Ｄ、５４Ｅに各々押し付ける。

これにより、一次塑性加工品Ｗｂの曲げ稜線ａの両側に連続する側片部ｂ、ｃが、前記翼体の前記先端縁に連続する翼面形状に合致する三次元自由形状に、ストレッチ成形される。この後に、ブランクホールドビードｄなどのプレス余剰部を切断排除し、図７に示されているようなエッジプロテクタ１００を完成させる。

パンチ金型５４とダイ金型６７、６８による側片部ｂ、ｃのストレッチ成形は、パンチ金型５４と上部クランプ部材７０とで、曲げ稜線形状の部分を変形より保護した状態で、別の工程で行われるので、前記翼体の先端縁形状に合致する絞り成形と、翼面形状に合致するストレッチ成形の双方が、互いに影響を及ぼし合うことなく高精度に行われるようになる。このことにより、三次元曲面の翼体のエッジプロテクタ１００を、製造コストを高くすることなく、生産性よく高精度に製造することができる。

また、ダイ金型６７、６８の先端面６７Ａ、６８Ａが、一次塑性加工品Ｗｂの曲げ両側片部に当接し、当該曲げ両側片部をパンチ金型５４の左右両側面５４Ｄ、５４Ｅに各々押し付ける際には、パンチ金型５４が下部ダイホルダ５１に対して当該下部ダイホルダ５１の金型取付面５１Ａの延在方向に変位可能であること、上部クランプ部材７０が上部ダイホルダ５２に対して当該上部パンチホルダ５２の下面５２Ａの延在方向に変位可能であることにより、ダイ金型６７、６８の先端面６７Ａ、６８Ａに倣ってパンチ金型５４の左右両側面５４Ｄ、５４Ｅがダイ金型６７、６８の先端面６７Ａ、６８Ａに合致するように、パンチ金型５４が下部パンチホルダ５１の金型取付面５１Ａの延在方向に変位する動きが生じる。

これにより、ダイ金型６７、６８の先端面６７Ａ、６８Ａとパンチ金型５４の左右両側面５４Ｄ、５４Ｅとが、一次塑性加工品Ｗｂの曲げ両側片部を挟んで、ぴったりと整合し、上部クランプ部材７０の凹部７０Ａがパンチ金型５４にセットされている一次塑性加工品Ｗｂの曲げ稜線部分ａに、ぴったりと整合し、曲げ稜線部分ａを変形させることがない。このことによっても、翼面形状に合致するストレッチ成形が高精度に行われるようになる。

なお、側部クランプ部材６１、６２、ダイ金型６７、６８の駆動は、油圧シリンダ装置に代えて、ばね機構により駆動されてもよい。

本発明による一次プレス金型の一つの実施形態の上死点状態を示す断面図である。本発明による一次プレス金型の一つの実施形態の下死点状態を示す断面図である。本発明による二次プレス金型の一つの実施形態の初期状態を示す断面図である。本発明による二次プレス金型の一つの実施形態の第１の中間状態を示す断面図である。本発明による二次プレス金型の一つの実施形態の第２の中間状態を示す断面図である。本発明による二次プレス金型の一つの実施形態の最終状態を示す断面図である。本発明による翼体保護部材製造方法によって製造されるエッジプロテクタの一例を示す斜視図である。

符号の説明

１０一次プレス金型
１１下部パンチホルダ
１２上部ダイホルダ
１３ガイドポスト
１４ガイドスリーブ
１６パンチ金型
１７ガス封入スプリング装置
１８ピストンロッド
１９取付板
２０ブランクホルダ
２１、２２開口部
２３ブランク載置面
２４Ａ、２４Ｂ絞りビード
２５、２６ダイ保持部材
２７、２８ダイ金型
２９、３０圧縮コイルばね
３１、３２調整ナット
５０二次プレス金型
５１下部ダイホルダ
５２上部ダイホルダ
５４パンチ金型
５５、５６サイドプレート
５７、５８油圧シリンダ装置
５９、６０ピストンロッド
６１、６２側部クランプ部材
６３、６４油圧シリンダ装置
６５、６６ピストンロッド
６７、６８ダイ金型
７０上部クランプ部材
７１上部クランプ押さえ板
７２ロッド
７３圧縮コイルばね
１００エッジプロテクタ
Ｗａブランクプレート
Ｗｂ一次塑性加工品

Claims

曲げ稜線形状が三次元曲面形状を有する翼体の先端縁の自由曲面形状に合致する形状になるよう一次プレス金型を用いて金属素材をＵ字形の横断面形状に絞り成形した一次塑性加工品を、当該一次塑性加工品の曲げ稜線部の両側に連続する側片部が前記翼体の前記先端縁に連続する翼面形状に合致する形状になるよう前記一次塑性加工品をストレッチ成形する翼体保護部材製造用の二次プレス金型であって、
互いに対向して配置された下部パンチホルダおよび上部ダイホルダと、
前記下部パンチホルダの金型取付面上に設けられ、前記金型取付面の側に位置するパンチ基部と、前記翼体の先端縁の自由曲面形状に合った稜線形状の上端縁部と、前記パンチ基部と前記上端縁部との間にあって前記翼体の前記先端縁の両側に連続する翼面形状に合った三次元曲面形状の左右両側面とを有するパンチ金型と、
前記パンチ金型の前記上端縁部の自由曲面形状と凹凸を逆にした自由曲面形状による凹部を有し、前記上部パンチホルダに水平方向に変位可能に取り付けられて前記パンチ金型の前記上端縁部に対向し、前記凹部によって前記一次塑性加工品の曲げ稜線部分を前記パンチ金型の前記上端縁部に押し付ける上部クランプ部材と、
前記パンチ金型の前記パンチ基部の左右両側面に各々対向し、前記一次塑性加工品の曲げ両側片部の先端側を前記パンチ基部の左右両側面に各々押し付ける左右一対の側部クランプ部材と、
前記パンチ金型の前記左右両側面に各々対向し、前記翼体の前記先端縁の両側に連続する翼面形状に合った三次元曲面形状を有し、前記一次塑性加工品の曲げ両側片部を各々前記パンチ金型の前記左右両側面に押し付けて当該部分の三次元曲面のストレッチ成形を行う左右一対のダイ金型と、
を有する翼体保護部材製造用の二次プレス金型。
前記パンチ金型が前記下部パンチホルダに対して金型取付面の延在方向に変位可能に設けられている請求項２に記載の翼体保護部材製造用の二次プレス金型。
前記上部ダイホルダには圧縮コイルばねによって当該上部ダイホルダの降下方向に弾発的に設置された上部クランプ押さえ板が取り付けられており、前記上部クランプ部材は前記上部クランプ押さえ板によって弾力的に前記パンチ金型の前記上端縁部に対して押し付ける請求項１または２に記載の翼体保護部材製造用の二次プレス金型。