JP5112274B2 - 金属板の成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、金属板を成形し、断面がＵ字状の成形品を得る成形方法に関する。

従来から、自動車の車体とタイヤを繋ぐアーム状の部品であるアームフロントのように、断面Ｕ字状の形状を有する成形品が知られている。図６は、アームフロントの平面図である。図７は、図６のＡ−Ａ線に対応した断面図であり、金属板を成形して前記成形品を得るための一連の工程を示している。

以下、図７に基づいて従来の金属板の成形方法について概説する。先ず、円状部を有する金属板３１を準備して、図７（ａ）に示すように、不図示の下穴抜きダイス上に金属板３１をセットして金属板３１の上部から抜きパンチで金属板３１に穴３２を形成する。

次に、図７（ｂ）に示すように、バーリングダイス上に穴３２が形成された金属板３１をセットして、金属板３１の上部からバーリングパンチにより下側に力を加え、下方に略直角に曲げられた内周部３３が形成される。この時、バーリングパンチとバーリングダイスにより内周部３３間の距離、即ち内径の精度が確保される。

次に、図７（ｃ）に示すように、外周部３４が内周部３３と同一方向に予備曲げ加工される。最後に、図７（ｄ）に示すように、最終曲げ加工により、断面Ｕ字状の成形品３６が得られる。一般にアームフロントにおいては、その製品規格上、外周部３４が内周部３３より長く延びるように成形される。この種の金属板の成形方法は、特許文献１、２に記載されている。
特開平７−２４５３９号公報 特開平１１−２２６６４８号公報

しかしながら、従来の方法では、図７（ｄ）に示すＵ字状の成形品３６を得るために、図７（ｂ）、図７（ｃ）と２つのプレス成形工程を行っていた。そこで、本発明は、断面Ｕ字状の成形品を得るための工程を短縮した金属板の成形方法を提供することを目的とする。また、本発明の他の目的は、工程を短縮しても、精度のよい断面Ｕ字状の成形品を得ることである。

本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、その主な特徴は以下の通りである。

すなわち、本発明の金属板の成形方法は、円形状部を有する金属板に穴を形成する第１の工程と、前記穴が形成された前記金属板の内周部と外周部を同時に同方向へ予備曲げする第２の工程と、予備曲げされた前記内周部及び前記外周部が互いに平行となるように、前記内周部及び前記外周部を更に曲げ成形する第３の工程と、を有することを特徴とするものである。

また、上記構成において、前記第２の工程は、前記金属板の内周部と外周部の予備曲げの角度に対応した傾斜面を有する上型及び下型と、押圧パッドと、を有する第１のプレス成形装置を用いて行われ、前記下型の上に前記第１の工程が行われた前記金属板を載せ、前記押圧パッドにより前記金属板の上面を押圧してから、前記上型と前記下型の間に前記金属板を挟むことによってプレス成形することを特徴とするものである。

また、上記構成において、前記第３の工程は、傾斜部と垂直部からなる芯棒と、該芯棒の周囲に配置された傾斜部と垂直部からなる外型と、曲げ成形パッドと、を有する第２のプレス成形装置を用いて行われ、前記芯棒の傾斜部を前記金属板の内周部の空間に挿入し、前記曲げ成形パッドにより、前記金属板の曲げ部分の上面を押圧することにより、前記金属板の内周部の端部及び前記金属板の外周部の端部をそれぞれの傾斜部に同時に当接させながら下方に滑らせて、前記内周部の端部が前記芯棒の垂直部に、前記外周部の端部が前記外型の垂直部に、それぞれ同時に到達するように移動させ、その後、前記金属板を前記芯棒の垂直部と前記外型の垂直部との間の空間に押し込むことにより、前記内周部及び前記外周部を更に曲げ成形することを特徴とするものである。

本発明の金属板の成形方法によれば、金属板の内周部及び外周部を同一方向に同時に予備曲げし、その後、最終曲げ工程を行うことにより、断面Ｕ字状の成形品の工程を短縮すると共に、コストダウンを図ることができる。また、本発明の金属板の成形方法によれば、工程を短縮しても、精度の高い断面Ｕ字状の成形品を得ることができる。

本発明の実施形態による金属板の成形方法について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は成形方法全体を、概略的に示したものであり図６のＡ−Ａ線の断面図に対応している。図１（ａ）に示すように、先ず、準備した円形状部を有する金属板１の円形状部に、抜きパンチ等により穴２を形成する。

次に、図１（ｂ）に示すように、穴２が形成された金属板１の内周部３と外周部４を同時に同方向へ予備曲げする。この時、外周部４は内周部３より長く延びるように成形される。なお、成形品の品種によっては、逆に内周部３が外周部４より長く延びるように成形される場合もあり、内周部３と外周部４とが同じ長さに成形される場合もあるが、以下では、外周部４は内周部３より長く延びるように成形される場合について説明する。

次に、図１（ｃ）に示すように、予備曲げされた内周部３、外周部４を同時に最終曲げすることで断面Ｕ字状の成形品５が得られる。この最終曲げ工程において、内周部３と外周部４は互いに平行となり、且つ、外周部４が内周部３より長く延びるように成形される。このような方法によれば、内周部３または外周部４を直角に曲げる工程が省略されるので、従来例の方法に比して工程短縮が実現される。

上述のように工程を短縮する場合に、金属板１の成形精度をいかに確保するかが重要である。そこで、以下では、そのような精度を考慮した各工程の具体的な構成について、図２乃至図５を参酌しながら説明する。図１（ａ）の金属板１に穴２を形成する工程は、抜きパンチ等を用いた通常のパンチング工程を経て行われるので詳細な説明は省略する。

図２は、図１（ｂ）の予備曲げ工程を説明するものである。先ず、図２（ａ）に示すように、金属板１の予備曲げ形状と同一の形状に突出する突出下型６と、予備曲げ形状と同一形状に穿設された穿設上型７並びに穿設上型７を貫通し、金属板１の曲げ部１１の上面を押圧する押圧パッド８を有するプレス成形装置を用いて、先ず、突出下型６上に穴２が形成された金属板１を載せ、押圧パッド８により金属板１の上面を押圧することで金属板１を固定する。

このように金属板１を固定した状態で、図２（ｂ）に示すように、穿設上型７を下降させることにより、金属板１を穿設上型７と突出下型６の間に挟み込み、金属板１を短い内周部３と長い外周部４と曲げ部１１とに成形する。このような方法でプレス成形することで、内周部３と外周部４の同時予備曲げを高い精度で行うことができる。

次に、図１（ｃ）の断面Ｕ字状の成形品５を得るため、別のプレス成形装置を用いたバーリング加工による金属板１の断面をＵ字状の形状に成形する方法を図３乃至図５に基づいて説明する。図３に示すように、このプレス成形装置は、上部に傾斜部１５を有し、下部が垂直部１６から成る芯棒１２と、芯棒１２の周囲に配置された、同じく上部が傾斜部１７を有し、下部が垂直部１８からなる外型１３を有している。両傾斜部１５、１７は互いに逆に傾斜している。この場合、傾斜部１５、１７の傾斜角度は、予備曲げ工程で成形された内周部３と外周部４の端部がそれぞれ傾斜部１５、１７に同時に接するような角度であることが好ましい。

また、このプレス成形装置は、金属板１の曲げ部１１を押圧するための曲げ成形パッド１９を有している。更に、このプレス成形装置は、外型１３の垂直部１８と芯棒１２の垂直部１６の間に、金属板１の内周部３と外周部４の高さの微調整を行うための段差成形部１４を有している。段差成形部１４は、段差を形成するために水平な第１の面２３と、第１の面２３より低い水平な第２の面２４とを有している。段差成形部１４は、曲げ成形パッド１９と連動して上下動するように構成されている。

先ず、図３に示すように、芯棒１２の傾斜部１５が、金属板１の内周部３の空間に挿入される。この場合、金属板１の内周部３の端部が芯棒１２の傾斜部１５に当接して支持されると共に、金属板１の外周部４の端部が同時に外型１３の傾斜部１７に当接して支持されるように、芯棒１２の挿入位置が決定される。これにより、内周部３の端部と外周部４の端部に曲げ成形パッド１９の押圧力が均等に加わるようにしている。

この状態で、金属板１の曲げ部１１上面を曲げ成形パッド１９により押圧し、金属板１の内周部３の端部と外周部４の端部を両傾斜部１５、１７に沿って下方の垂直部に向かって滑らせながら移動させる。この時、内周部３及び外周部４は、予備曲げ形状からＵ字形状へと内側に徐々に曲げられていく。

この場合、図３に示すように、内周部３の端部、外周部４の端部は、それぞれの端部が両傾斜部１５、１７に接触する。ところで、図１（ａ）のパンチング工程で金属板１に穴２を形成する時に、内周部３の端部にバリ及び破断面の凹凸が形成される。すると、傾斜部１５に接触した当該バリ部分及び破断面の凹凸部分から内周部３の端部が割れてしまう現象が生じることが懸念される。そこで、その対策として金属板１に穴２を抜きパンチで形成した後に、前記バリ及び破断面の凹凸を潰すスウエージング加工を行うことが好ましい。このスウエージング加工を行う場合、従来方法においては、図７（ａ）の工程と図７（ｂ）の工程の間にスウエージング加工の工程を追加することが必要になるが、本発明によれば、前述の予備曲げのためのプレス成形工程で、スウエージング加工を織り込むことが可能である。

即ち、図８（ａ）の拡大断面図に示すようにバリが金属板１の上面側に形成される場合（つまり、図１（ａ）において、抜きパンチを下側から上側に打ち抜いた場合）には、バリが当接する穿設上型７の部分に突起部２５を設けることにより、金属板１の予備曲げと同時にバリを潰すことができる。また、図８（ｂ）の拡大断面図に示すようにバリが金属板１の下面側に形成される場合（つまり、図１（ａ）において、抜きパンチを上側から下側に打ち抜いた場合）には、バリが当接する突出下型６の部分に突起部２６を設けることにより、金属板１の予備曲げと同時にバリを潰すことができる。

このように、内周部３の端部のバリ及び破断面の凹凸を潰して、面取りしておくことにより、内周部３の端部の割れを防止することができる。また、図３での押圧成形時、内周部３、外周部４それぞれの端部をより滑らかに傾斜部１５、１７に沿って移動させ、金属板１をＵ字状に成形しつつ垂直部１６、１８に到達させることができるという効果もある。

そして、図４に示すように、曲げ成形パッド１９の押圧により、金属板１を両傾斜部１５、１７に沿って下方に向かって滑らせながら移動させることにより、内周部３の端部が芯棒１２の垂直部１６に、外周部４の端部が外型１３の垂直部１８に同時に到達させることが望ましい。

その理由は、長い方の外周部４が先に外型１３の垂直部１８に到達するとすれば、その時点で外周部４の端部は傾斜面から外れて、空中に浮いた状態となり、内周部３に押圧力がより強く加わるために、所定の精度の良い断面Ｕ字状の成形品５が得られないからである。したがって、精度の良い断面Ｕ字状の成形品５を得るために、芯棒１２における傾斜部１５と垂直部１６との境界位置２０が、外型１３における傾斜部１７と垂直部１８との境界位置２１より、断面Ｕ字状に成形され場合の外周部４と内周部３の長さの差分だけ高い垂直位置に設定することが好ましい。

ここで、内周部３が外周部４より長い場合には、同様の理由により、芯棒１２における傾斜部１５と垂直部１６との境界位置２０が、外型１３における傾斜部１７と垂直部１８との境界位置２１より、断面Ｕ字状に成形され場合の外周部４と内周部３の長さの差分だけ低い垂直位置に設定することが好ましいことになる。内周部３と外周部４が同じ長さの場合には、前記境界位置２０，２１の垂直位置は同じに設定することが好ましい。

また、曲げ成形パッド１９の下動に連動して、段差成形部１４も下動する。そして、曲げ成形パッド１９の押圧により、金属板１の内周部３の端部が芯棒１２の垂直部１６に、外周部４の端部が外型１３の垂直部１８に到達した時に、内周部３の端面を段差成形部１４の第１の面２３に当接させ、外周部４の端面を第２の面２４に当接させる。ここで、第１の面２３にはガイド用の段差を形成し、内周部３の端面を段差により低くなった面に当接させることが好ましい。

そして、図５に示すように、曲げ成形パッド１９で金属板１の曲げ部１１をさらに押圧することにより、金属板１は、芯棒１２の垂直部１６と、外型１３の垂直部１８と、曲げ成形パッド１９と、段差成形部１４とによって囲まれた空間に押し込まれることにより、断面Ｕ字状に成形される。

また、この時、段差成形部１４も曲げ成形パッド１９に押圧されて下動していくが、
段差成形部１４が死点に到達すると、曲げ成形パッド１９の押圧により、内周部３の端面は第１の面２３に押しつけられ、外周部４の端面は第２の面２４に押しつけられることにより、内周部３と外周部４の要求精度を確保することができる。この場合、長い外周部４が、外型１３の垂直部１８と、段差成形部１４の第２の面２４に垂直に設けられた垂直部２２とに当接、嵌合している。これにより、精度の高い断面Ｕ字状の成形品５を得ることができる。

本発明の実施形態によるプレス成形方法を説明する断面図である。 本発明の実施形態によるプレス成形方法を説明する断面図である。 本発明の実施形態によるプレス成形方法を説明する断面図である。 本発明の実施形態によるプレス成形方法を説明する断面図である。 本発明の実施形態によるプレス成形方法を説明する断面図である。 自動車の車体とタイヤを繋ぐアーム状の部品であるアームフロントの平面図である。 図６のＡ−Ａ線における断面図である。 本発明の実施形態によるプレス成形方法を説明する拡大断面図である。

符号の説明

１ 金属板 ２ 穴 ３ 内周部 ４ 外周部 ５ Ｕ字状の成形品
６ 突出下型 ７ 穿設上型 ８ 押圧パッド １１ 曲げ部
１２ 芯棒 １３ 外型 １４ 段差成形部
１５ 芯棒の傾斜部 １６ 芯棒の垂直部 １７ 外型の傾斜部
１８ 外型の垂直部 １９ 曲げ成形パッド ２０、２１ 境界位置
２２ 垂直部 ２３ 第１の面 ２４ 第２の面
２５，２６ 突起部

Claims (5)

1. 円形状部を有する金属板に穴を形成する第１の工程と、
   前記穴が形成された前記金属板の内周部と外周部を同時に同方向へ予備曲げする第２の工程と、
   予備曲げされた前記内周部及び前記外周部が互いに平行となるように、前記内周部及び前記外周部を更に曲げ成形する第３の工程と、を有し、
   前記第２の工程は、前記金属板の内周部と外周部の予備曲げの角度に対応した傾斜面を有する上型及び下型と、押圧パッドと、を有する第１のプレス成形装置を用いて行われ、前記下型の上に前記第１の工程が行われた前記金属板を載せ、
   前記押圧パッドにより前記金属板の上面を押圧して固定した状態で、前記上型と前記下型の間に前記金属板を挟むことによってプレス成形することを特徴とする金属板の成形方法。
2. 前記第１の工程は抜きパンチを用いて行われ、前記上型又は前記下型に、前記金属板の内周部の端部に対応する位置に突起部が設けられ、前記上型と前記下型の間に前記金属板を挟むことによってプレス成形すると共に、前記抜きパンチにより前記金属板の内周部の端部に形成されたバリを前記突起部により潰すことを特徴とする請求項１に記載の金属板の成形方法。
3. 前記第３の工程は、傾斜部と垂直部からなる芯棒と、該芯棒の周囲に配置された傾斜部と垂直部からなる外型と、曲げ成形パッドと、を有する第２のプレス成形装置を用いて行われ、
   前記芯棒の傾斜部を前記金属板の内周部の空間に挿入し、
   前記曲げ成形パッドにより、前記金属板の曲げ部分の上面を押圧することにより、前記金属板の内周部の端部及び前記金属板の外周部の端部をそれぞれの傾斜部に同時に当接させながら下方に滑らせて、前記内周部の端部が前記芯棒の垂直部に、前記外周部の端部が前記外型の垂直部に、それぞれ同時に到達するように移動させ、その後、前記金属板を前記芯棒の垂直部と前記外型の垂直部との間の空間に押し込むことにより、前記内周部及び前記外周部を更に曲げ成形することを特徴とする請求項１に記載の金属板の成形方法。
4. 前記内周部の端部が前記芯棒の垂直部に、前記外周部の端部が前記外型の垂直部に、それぞれ同時に到達するように、前記芯棒の傾斜部と垂直部との境界位置が、前記外型の傾斜部と垂直部との境界位置より、前記外周部と内周部の長さの差に対応した位置にあることを特徴とする請求項３に記載の金属板の成形方法。
5. 前記第２のプレス成形装置は、前記芯棒の垂直部と前記外型の垂直部の間に設けられ、第１の面と、第１の面より低い第２の面とを有する段差成形部を有し、
   前記曲げ成形パッドの押圧により、前記内周部の端面を前記第１の面に当接させ、前記外周部の端面を前記第２の面に当接させることにより、前記内周部と前記外周部の長さを微調整することを特徴とする請求項３に記載の金属板の成形方法。

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