JP6355128B2 - プレス成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、プレス成形方法に関する。

例えば自動車の車体のパネル部品（サイドパネル等）は、金属板にプレス成形を施すことで形成されることが多い。しかし、パネル部品は、縁部に負角形状（アンダーカット形状）が設けられていることが多いため、単純なプレス成形金型では成形することはできず、例えばダブルカム機構を用いたプレス成形金型で成形される（例えば、特許文献１参照）。

具体的に、縁部に負角形状を有するパネル部品の成形は、例えば図１１（ａ）に示すようなプレス成形金型を用いて行われる。このプレス成形金型は、上型（図示省略）と、水平方向にスライド可能な曲げ刃１０１及びスライド型１０２を有する下型とを備える。上型を下降させることにより、図示しないカム機構を介して曲げ刃１０１をワークＷ側にスライドさせ、曲げ刃１０１とスライド型１０２とでワークＷを挟持して負角部分Ｗ１０を成形する｛図１１（ｂ）参照｝。その後、上型を上昇させ、曲げ刃１０１をワークＷから離反させると共に、図示しない駆動手段によりスライド型１０２をワークＷから離反させることにより、負角部分Ｗ１０を有するワークＷを離型することができる｛図１１（ｃ）参照｝。

上記のように、スライド型１０２をスライドさせるためには、図１１及び図１２に示すように、スライド型１０２と下型本体（固定型）１０３との間に、スライド型１０２のストローク分の隙間Ｇを設ける必要がある。しかし、スライド型１０２によりワークＷの縁部Ｗ１の端部（コーナー部）まで負角部分Ｗ１０を成形する場合、図１２に示すように隙間ＧがワークＷの他の縁部Ｗ２まで達するため、他の縁部Ｗ２の一部領域が成形されず、成形不良が生じる恐れがある。

例えば、図１３に示すように、ワークＷのコーナー部に回転カム１０４（例えば、特許文献２参照）を配置し、この回転カム１０４で負角部分Ｗ１０の端部を成形すれば、スライド型１０２と下型本体１０３との間の隙間Ｇが、ワークＷの他の縁部Ｗ２を成形する成形面に露出しないため、上記のような不具合を回避できる。

特開２００２−３２１０１４号公報 特開２０１０−３６２２４号公報

しかし、回転カムは構造が複雑なため、金型のコストが高騰する上、金型のメンテナンス性が低下する。

以上の事情に鑑み、本発明は、成形不良を生じることなく、且つ、金型コストの高騰やメンテナンス性の低下を招くことなく、ワークの縁部の端部まで負角部分を成形することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は、成形面を有する上型と、前記上型の成形面と対向する成形面を有する下型本体と、ワークに負角部分を成形する負角成形面を有し、上下方向と交差する方向にスライド可能な第１スライド型と、前記第１スライド型の負角成形面と対向する負角成形面、及び、前記上型の成形面と対向する成形面を有し、上下方向と交差する方向にスライド可能な第２スライド型とを備え、前記下型本体の成形面と前記第２スライド型の成形面との間に、前記第２スライド型のスライドを許容するための隙間が設けられたプレス成形金型を用いて行うプレス成形方法であって、予め、ワークの一部領域を最終形状に成形しておき、この一部領域を、前記隙間を覆う位置に配した状態でプレス成形を行うプレス成形方法を提供する。

このように、ワークの一部領域を予め最終形状に成形しておくことで、この一部領域（以下、既成形領域と言う。）にはこれ以上プレス成形を施す必要が無い。従って、この既成形領域を、下型本体の成形面と第２スライド型の成形面との間に設けられる隙間を覆う位置に配することで、この隙間に起因した成形不良を回避することができる。これにより、第１スライド型及び第２スライド型により、ワークの縁部の端部（コーナー部）まで負角部分を成形することができるため、回転カムのような複雑な機構を設ける必要がなく、金型コストの高騰やメンテナンス性の低下を回避できる。

以上のように、本発明のプレス成形方法によれば、成形不良を生じることなく、且つ、金型コストの高騰やメンテナンス性の低下を招くことなく、ワークの縁部の端部まで負角部分を成形することができる。

ワーク（自動車のサイドパネル）の平面図である。 図１のワークをＡ方向から見た斜視図である。 （ａ）〜（ｄ）は、上記ワークの成形手順を概念的に示す図である。 寄せ曲げ工程を行うプレス成形金型のうち、ワークの上縁部を成形する部分を示す断面図である。 上記プレス成形金型のうち、ワークの後縁部を成形する部分を示す断面図である。 上記プレス成形金型の下型の平面図である。 図６のＢ−Ｂ線における上記プレス成形金型の断面図である。 上記プレス成形金型により、サイドパネルの上縁部の成形が完了した状態を示す断面図である。 上記プレス成形金型により、サイドパネルの後縁部の成形が完了した状態を示す断面図であり、図６のＣ−Ｃ線における断面図である。 成形完了後、上型を上昇させた状態を示す断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、従来のプレス成形金型による成形方法の手順を示す断面図である。 図１１のプレス成形金型の下型の平面図である。 従来のプレス成形金型の他の例を示す断面図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

本実施形態では、図１及び図２に示すワークＷを成形する場合を示す。図示例のワークＷは、自動車の車体のパネル部品、具体的にはサイドパネルであり、特に、後縁部Ｗ２にエクステンションＥが一体に設けられたサイドパネルである。尚、以下では、ワークＷの各部の説明は、車体に組付けた状態における上下方向及び前後方向を用いて行い、例えば「上縁部Ｗ１」「後縁部Ｗ２」等と言う。

ワークＷは、図３に示すように、絞り成形工程、抜き工程、及び寄せ曲げ工程を経て成形される。以下、各工程を順に説明する。尚、図３では、ワークＷのうち、上縁部Ｗ１付近のみを示している。

絞り成形工程では、図３（ａ）に示す平板状の金属板Ｂ（ブランク材）に絞り加工を施し、図３（ｂ）に示すような絞り成形品Ｗ”を成形する。

抜き工程では、絞り成形品Ｗ”の不要部分Ｓを切断除去し、図３（ｃ）に示すようなワークＷ’を形成する。本実施形態では、この抜き工程において、上型と下型とでワークＷ’の一部領域を挟持してプレス成形（曲げ加工）を施すことで、この領域が最終形状（すなわち、図１及び図２に示すワークＷと同様の形状）に成形される。図示例では、ワークＷ’のうち、図２のワークＷに散点で示す領域（エクステンションＥの長手方向中央部付近）に相当する領域が、最終形状（本実施形態では、寄せ曲げ工程完了後の形状）に成形される（以下、この領域を既成形領域Ｐと言う）。

寄せ曲げ工程は、本発明の一実施形態に係るプレス成形方法が適用される。寄せ曲げ工程では、ワークＷ’にプレス成形（曲げ加工）を施し、ワークＷ’の上縁部Ｗ１’に負角部分Ｗ１０を形成すると共に、ワークＷ’の他の部分（例えば後縁部Ｗ２’）を所定形状に成形することにより、ワークＷを完成させる｛図３（ｄ）参照｝。

寄せ曲げ工程は、図４及び図５に示すプレス成形金型１を用いて行われる。このプレス成形金型１は、上型１０と下型２０とを備える。上型１０及び下型２０は、互いに接近離反可能とされ、図示例では、上型１０が可動型、下型２０が固定型とされる。

上型１０は、プレスラム１１と、成形型１２と、パッド１３とを有する。プレスラム１１は、図示しない駆動手段（例えば油圧シリンダ）により昇降される。成形型１２は、プレスラム１１に固定される。成形型１２の下面には、ワークＷの一部（例えばエクステンションＥ）を成形する成形面１２ａが設けられる。パッド１３は、プレスラム１１に対する昇降が許容された状態で取り付けられる。プレスラム１１とパッド１３との上下方向間には付勢手段１４が設けられる。付勢手段１４の付勢力により、パッド１３はプレスラム１１に対して下向きに付勢されている。パッド１３の下面には、ワークＷを上方から押さえる押さえ面１３ａが設けられる。

下型２０は、固定台２１と、下型本体２２と、第１スライド型としての曲げ刃２３と、第２スライド型としての可動下型２４とを備える。下型本体２２は、固定台２１に固定される。下型本体２２の上面には、上型１０の成形型１２の成形面１２ａと上下方向に対向する成形面２２ａ（図６参照）と、上型１０のパッド１３の押さえ面１３ａと上下方向に対向するワーク支持面２２ｂ（図４参照）とが設けられる。

曲げ刃２３は、上下方向と交差する直線方向にスライド可能とされる。本実施形態では、曲げ刃２３が水平方向にスライド可能とされ、特に、ワークＷ’の上縁部Ｗ１’と略直交する方向（図４の左右方向）にスライド可能とされる。曲げ刃２３の側面には、ワークＷの負角部分Ｗ１０を成形するための負角成形面２３ａが設けられる。曲げ刃２３は、図示しない付勢手段により、ワークＷから離反する方向（図４の左側）に付勢されている。

可動下型２４は、上下方向と交差する直線方向にスライド可能とされる。本実施形態では、可動下型２４が水平方向にスライド可能とされ、特に、ワークＷ’の上縁部Ｗ１’と略直交する方向（図４の左右方向）にスライド可能とされる。詳しくは、可動下型２４は、図示しない駆動手段（例えばシリンダ）により、ワークＷ’の上縁部Ｗ１’に当接可能な位置（前端位置、図４及び図８参照）と、ワークＷ’の上縁部Ｗ１’から離反した位置（後端位置、図１０参照）との間でスライド可能とされる。可動下型２４を前端位置に配した状態で、下型本体２２の成形面２２ａと可動下型２４の成形面２４ａとの間には、隙間Ｇが設けられる（図６参照）。この隙間Ｇにより、可動下型２４を、ワークＷ’の上縁部Ｗ１’に対して接近・離反する方向にスライドさせることができる。

可動下型２４の上面には、上型１０の成形型１２の成形面１２ａと上下方向に対向する成形面２４ａと、上型１０のパッド１３の押さえ面１３ａと上下方向に対向するワーク支持面２４ｂとが設けられる（図５参照）。可動下型２４の側面には、曲げ刃２３の負角成形面２３ａと対向し、ワークＷの負角部分Ｗ１０を成形するための負角成形面２４ｃが設けられる（図４参照）。

プレス成形金型１には、曲げ刃２３をワークＷ’側へ駆動するカム機構３１が設けられる。カム機構３１は、プレスラム１１に固定されたカムドライバ３１ａと、曲げ刃２３に固定されたカムフォロア３１ｂとで構成される。下型２０の固定台２１には、カムドライバ３１ａを背後（ワークＷ’と反対側）から支持する支持部３１ｃが固定される。また、プレスラム１１には、可動下型２４の後退（ワークＷ’の上縁部Ｗ１’から離反する側の移動）を規制する規制部材３２が設けられる。下型本体２２には、規制部材３２を背後（ワークＷ’の上縁部Ｗ１’と反対側）から支持する支持部２２ｃが設けられる。

以下、上記のプレス成形金型１を用いて行う、本発明の一実施形態に係るプレス成形方法の手順を説明する。

まず、図４及び図５に示すように、下型２０の上にワークＷ’をセットする。このとき、ワークＷ’は、下型本体２２のワーク支持面２２ｂと可動下型２４のワーク支持面２４ｂとで下方から支持される。ワークＷ’の上縁部Ｗ１’は、曲げ刃２３の負角成形面２３ａと可動下型２４の負角成形面２４ｃとの間に配される（図４参照）。ワークＷ’の後縁部Ｗ２’は、下型本体２２の成形面２２ａ及び可動下型２４の成形面２４ａの上に配置される（図５及び図６参照）。

このとき、可動下型２４は、図示しない駆動手段により前端位置まで押し出され、ワークＷ’の上縁部Ｗ１’を裏側から支持している。これにより、図６に示すように、下型本体２２の成形面２２ａと可動下型２４の成形面２４ａとの間には隙間Ｇが形成されている。ワークＷ’のうち、上記の抜き工程において予め最終形状に成形された既成形領域Ｐは、上記の隙間Ｇを覆う位置に配されている。すなわち、既成形領域Ｐのうち、隙間Ｇを覆う部分は、下方から支持されていない（図７参照）。一方、既成形領域Ｐのうち、隙間Ｇの両側部分は、下型本体２２の成形面２２ａ及び可動下型２４の成形面２４ａで支持され、既成形領域Ｐの稜線と成形面２２ａ，２４ａの稜線とが一致している。

この状態でプレスラム１１を下降させると、パッド１３の押さえ面１３ａがワークＷを上方から押さえる（図８参照）。その後、パッド１３の押さえ面１３ａをワークＷに押し付けたまま、付勢手段１４を圧縮しながらプレスラム１１等が下降する。そして、プレスラム１１に固定されたカムドライバ３１ａをカムフォロア３１ｂに下向きに押し付けて、カムフォロア３１ｂ及び曲げ刃２３がワークＷ側へスライドする。これにより、曲げ刃２３の負角成形面２３ａと可動下型２４の負角成形面２４ｃとでワークＷの上縁部Ｗ１が挟持されて、負角部分Ｗ１０が成形される。このとき、カムフォロア３１ｂと支持部３１ｃとの間にカムドライバ３１ａが嵌まり込むことで、曲げ刃２３及びカムドライバ３１ａが支持部３１ｃで背後から支持されるため、成形時の負荷によるカムフォロア３１ｂの変形や曲げ刃２３の後退が規制される。また、可動下型２４と下型本体２２の支持部２２ｃとの間に規制部材３２が嵌まり込むことで、可動下型２４が支持部２２ｃで背後から支持されるため、成形時の負荷による可動下型２４の後退が規制される。

これと同時に、図９に示すように、上型１０の成形型１２の成形面１２ａと、下型本体２２の成形面２２ａ及び可動下型２４の成形面２４ａとで、ワークＷの後縁部Ｗ２が挟持され、所定形状に成形される。以上により、ワークＷの成形が完了する。

こうして上型１０の成形面１２ａと下型２０の成形面２２ａ，２４ａとでワークＷの後縁部Ｗ２を成形する際、ワークＷの既成形領域Ｐは、下型２０の隙間Ｇに面しているため成形されないが、既成形領域Ｐは予め最終形状に成形されているため、成形不良は生じない。従って、上記のプレス成形方法によれば、回転カムのような複雑な機構を要することなく、ワークＷの上縁部Ｗ１の端部まで負角部分Ｗ１０を成形すると共に、ワークＷの後縁部Ｗ２において隙間Ｇに起因した成形不良を防止することが可能となる。

その後、プレスラム１１を上昇させることにより、曲げ刃２３が図示しない付勢手段によりワークＷの負角部分Ｗ１０から離反される。その後、図示しない駆動手段により可動下型２４がワークＷの負角部分Ｗ１０から離反される（図１２参照）。これにより、ワークＷを上方に持ち上げて、下型２０と干渉することなく下型２０から離型することができる。尚、ワークＷの後縁部Ｗ２には負角部分が成形されていないため、ワークＷをそのまま上方に持ち上げることで下型２０から離型することができる。

１ プレス成形金型
１０ 上型
１１ プレスラム
１２ 成形型
１２ａ 成形面
１３ パッド
１３ａ 押さえ面
２０ 下型
２２ 下型本体
２２ａ 成形面
２２ｂ ワーク支持面
２３ 曲げ刃（第１スライド型）
２３ａ 負角成形面
２４ 可動下型（第２スライド型）
２４ａ 成形面
２４ｂ ワーク支持面
２４ｃ 負角成形面
３１ カム機構
３１ａ カムドライバ
３１ｂ カムフォロア
３２ 規制部材
Ｇ 隙間
Ｐ 既成形領域
Ｗ ワーク
Ｗ１ 上縁部
Ｗ１０ 負角部分
Ｗ２ 後縁部

Claims (1)

1. 金属板に絞り加工を施して絞り成形品を成形する工程と、前記絞り成形品の不要部分を切断除去してワークを形成する抜き工程と、前記ワークに負角部分を形成する寄せ曲げ工程とを経て行うプレス成形方法であって、
   前記抜き工程で、前記ワークの一部領域を最終形状に成形し、
   前記寄せ曲げ工程が、成形面を有する上型と、下型とを備えたプレス成形金型を用いて行うものであり、前記下型が、前記上型の成形面と対向する成形面を有する下型本体と、ワークに負角部分を成形する負角成形面を有し、上下方向と交差する方向にスライド可能な第１スライド型と、前記第１スライド型の負角成形面と対向する負角成形面、及び、前記上型の成形面と対向する成形面を有し、上下方向と交差する方向にスライド可能な第２スライド型とを備え、前記下型本体の成形面と前記第２スライド型の成形面との間に、前記第２スライド型のスライドを許容するための隙間が設けられ、
   前記寄せ曲げ工程で、前記抜き工程で最終形状に成形された前記ワークの一部領域を、前記隙間を覆う位置に配した状態でプレス成形を行うことにより、前記第１スライド型の負角成形面と前記第２スライド型の負角成形面とで前記ワークに前記負角部分を成形すると共に、前記ワークの他の部分を前記上型と下型とで挟持して所定形状に成形するプレス成形方法。