JP7133049B2 - PRESSING METHOD AND HYDRAULIC PRESS - Google Patents
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Description
本発明は、プレス加工方法及び油圧プレス機に関する。 The present invention relates to a press working method and a hydraulic press.
熱間プレスを用いて車体部品等の構造体を製造する方法が知られている。熱間プレスでは、鋼板をオーステナイト変態温度以上の高温に加熱し、この鋼板を上下の金型の間に挟んでプレス成形加工を行い、それと同時に金型による冷却保持により鋼板の金属組織をオーステナイトからマルテンサイトに変態せしめることで、鋼板の焼入れを行う。 A method of manufacturing a structure such as a vehicle body part using a hot press is known. In hot pressing, a steel sheet is heated to a temperature higher than the austenite transformation temperature, and the steel sheet is sandwiched between upper and lower dies for press forming. The steel sheet is quenched by transforming it into martensite.
このような熱間プレスで製造された構造体(熱間プレス製品)において、孔開け加工や、トリミング加工をプレス加工で行うと、残留応力による遅れ破壊が発生する懸念がある。 In such a structure (hot press product) manufactured by hot pressing, if hole drilling or trimming is performed by press working, there is a concern that delayed fracture may occur due to residual stress.
そこで、熱間プレス成形加工と同時に金型内において切断刃で孔開け加工や、トリミング加工を行う方法が知られている。この方法によれば、鋼板の温度が高く強度の低い状態での孔開け加工等が可能になることから、残留応力は小さく、遅れ破壊は発生することはない。 Therefore, a method is known in which drilling and trimming are performed in a mold simultaneously with hot press molding. According to this method, since it is possible to perform drilling or the like in a state where the temperature of the steel sheet is high and the strength thereof is low, residual stress is small and delayed fracture does not occur.
しかしながら、切断刃が鋼板の孔に挿入されている状態で、鋼板を冷却保持すると、鋼板が収縮して孔が縮径し、切断刃は縮径した孔に拘束される。このため、切断刃を鋼板から分離することが困難となり、切断刃を分離しようとすると鋼板や切断刃が破損するといった問題がある。 However, if the steel plate is cooled and held while the cutting blade is inserted into the hole of the steel plate, the steel plate shrinks and the diameter of the hole is reduced, and the cutting blade is restrained by the diameter-reduced hole. Therefore, it becomes difficult to separate the cutting blade from the steel plate, and there is a problem that the steel plate and the cutting blade are damaged when the cutting blade is separated.
特許文献1には、熱間プレスを用いる孔開け加工方法であって、切断刃で開けた孔の周囲に、孔を拡径させる凹凸部を形成することにより、冷却により鋼板が収縮しても、切断刃が孔に拘束されることがなく、切断刃を容易に分離することができるようにしたものが記載されている。 Patent Document 1 discloses a hole drilling method using a hot press, in which an uneven portion is formed around a hole drilled by a cutting blade to expand the diameter of the hole, so that even if the steel plate shrinks due to cooling, , which allows the cutting blade to be easily separated without being constrained by the hole.
しかしながら、特許文献1に記載された方法では、孔の周囲に凹凸部が残存するという問題がある。このため、孔の周囲に締結具等の部品を溶接で取り付けるのが困難になる。 However, in the method described in Patent Document 1, there is a problem that an uneven portion remains around the hole. This makes it difficult to weld a component such as a fastener around the hole.
また、切断刃で孔を開けた直後に切断刃を孔から抜き上げれば、切断刃が孔に拘束されることを防ぐことができる。しかしながら切断刃を抜き上げた状態で鋼板を上下金型の間に挟んだまま冷却保持する必要があるため、それを可能とする方法が必要となる。 Further, if the cutting blade is withdrawn from the hole immediately after the hole is made with the cutting blade, it is possible to prevent the cutting blade from being restrained by the hole. However, since it is necessary to keep the steel plate cooled while sandwiched between the upper and lower dies with the cutting blade pulled out, a method is required to enable this.
上述の課題に鑑み、本発明のプレス加工方法は、油圧シリンダーと、この油圧シリンダーにより上下動される加圧プレートと、この加圧プレートに取り付けられた切断刃と、この加圧プレートに弾性体を介して取り付けられた上金型と、ワークが載置される下金型と、加圧ブロックと、を備える油圧プレス機を用いてワークを加工するプレス加工方法であって、
前記下金型に加熱されたワークを載置する工程と、前記加圧プレートを下動させて前記上金型を加圧し、前記ワークを前記上金型と前記下金型との間に挟んで成形加工するとともに、前記切断刃で前記ワークを切断加工する工程と、前記加圧プレートを上動させることにより前記切断刃を前記ワークから抜き上げる工程と、前記切断刃を前記ワークから抜き上げた後に、この切断刃の抜き上げより生じた前記加圧プレートの下端面と前記上金型との上端面の間の隙間に前記加圧ブロックを挿入する工程と、前記加圧プレートを再び下動させることにより、挿入された前記加圧ブロックを介して前記加圧プレートにより前記上金型を再加圧することで前記ワークを前記上金型と前記下金型との間に挟んで冷却保持する工程と、を備えることを特徴とする。
In view of the above problems, the press working method of the present invention includes a hydraulic cylinder, a pressure plate vertically moved by the hydraulic cylinder, a cutting blade attached to the pressure plate, and an elastic body attached to the pressure plate. A press working method for processing a work using a hydraulic press comprising an upper die attached via a lower die on which the work is placed, and a pressure block,
placing the heated workpiece on the lower mold; and lowering the pressure plate to pressurize the upper mold to sandwich the workpiece between the upper mold and the lower mold. and cutting the work with the cutting blade, pulling up the cutting blade from the work by moving the pressure plate upward, and pulling up the cutting blade from the work After that, the step of inserting the pressure block into the gap between the lower end surface of the pressure plate and the upper end surface of the upper mold created by pulling up the cutting blade; and lowering the pressure plate again. By moving, the upper mold is pressurized again by the pressure plate through the inserted pressure block, so that the workpiece is sandwiched between the upper mold and the lower mold and held in a cooled state. and a step of performing.
また、本発明の油圧プレス機は、油圧シリンダーと、前記油圧シリンダーにより駆動される加圧プレートと、前記加圧プレートに取り付けられた切断刃と、前記加圧プレートに弾性体を介して取り付けられた上金型と、ワークが載置される下金型と、前記加圧プレートの下面に取り付けられた加圧ブロックと、前記上金型の上端面に設けられ、前記加圧ブロックを収納可能な凹部と、前記加圧ブロックを前記加圧プレートの下端面と前記上金型の前記凹部の外側の上端面との間に挿入するように駆動し、前記加圧ブロックとともに前記凹部に収納可能な駆動手段と、を備えることを特徴とする。 Further, the hydraulic press of the present invention includes a hydraulic cylinder, a pressure plate driven by the hydraulic cylinder, a cutting blade attached to the pressure plate, and an elastic body attached to the pressure plate. an upper mold, a lower mold on which a workpiece is placed, a pressure block attached to the lower surface of the pressure plate, and a pressure block provided on the upper end surface of the upper mold to accommodate the pressure block. and the pressure block is driven to be inserted between the lower end surface of the pressure plate and the upper end surface of the outer side of the recess of the upper mold, and can be accommodated in the recess together with the pressure block. and a driving means.
本発明によれば、切断刃を抜き上げた状態で、加圧プレートと上金型との間に加圧ブロックを挿入して上金型を再加圧することにより、ワークを上下金型の間に挟んだまま安定に冷却保持することができる。 According to the present invention, in a state in which the cutting blade is drawn up, the work is moved between the upper and lower dies by inserting the pressure block between the pressure plate and the upper die to pressurize the upper die again. It can be stably cooled while sandwiched between the two.
特に、切断刃を抜き上げて油圧シリンダーを停止させた状態では、弾性体の反発力から与えられる冷却保持加圧力に十分に対応できない油圧プレス機であっても、これに十分対応することが可能になる。 In particular, when the cutting blade is pulled up and the hydraulic cylinder is stopped, even a hydraulic press that cannot sufficiently respond to the cooling and holding pressure given by the repulsive force of the elastic body can sufficiently respond to this. become.
先ず、本発明の実施形態に係るプレス加工方法の概要を図1に基づいて説明する。図1において、(a)は載置工程、(b)は成形/切断加工工程、(c)はピアス刃抜き上げ/加圧ブロック挿入工程をそれぞれ示す。 First, the outline of the press working method according to the embodiment of the present invention will be described based on FIG. In FIG. 1, (a) shows a placing step, (b) a forming/cutting process, and (c) a pierce blade drawing/pressing block insertion step.
このプレス加工方法に用いられる油圧プレス機100は、油圧シリンダー1と、この油圧シリンダー1のスライドによりスライド(上下動)される加圧プレート2を備える。この加圧プレート2にはピアス刃3が取り付けられている。ピアス刃3は切断刃の一例であって、加圧プレート2の下端面に固定された円筒状のベース31の先端部に取り付けられ、円形端面を有している。
A
上金型4は、第1の弾性体5を介して加圧プレート2に取り付けられており、加圧プレート2の上下動に伴って可動になっている。第1の弾性体5は例えば、ガススプリングである。
The
下金型6は固定型であり、この上面(成形面)にワークW(鋼板)が載置される。この下金型6は、ピアス刃3の下方に穴部61を備えている。また、加圧ブロック7を加圧プレート2の下端面と上金型4の上端面との間に挿入するように駆動する駆動手段8が設けられている。
The
この場合、上金型4は、金型ベース部41、この金型ベース部41に交換可能に固定された成形金型部42、及び下金型6に載置されたワークWの上面を抑えるパッド43を備えている。パッド43は、第2の弾性体44を介して金型ベース部41に取り付けられている。
In this case, the
次に、このプレス機100を用いたプレス加工方法を説明する。先ず、図1(a)に示すように、加圧プレート2を上死点に保持した状態で、予めオーステナイト変態温度以上の高温に加熱されたワークW(鋼板)を下金型6に載置する。
Next, a press working method using this
次に、図1(b)に示すように、油圧シリンダー1により加圧プレート2(及び上金型4)を下死点まで下動させて上金型4を加圧し、ワークWを上金型4と下金型6との間に挟んで成形加工するとともに、ピアス刃3でワークWに孔部Hを開ける。この時、パッド43はワークWが動かないように、その上面を抑えている。また、ピアス刃3によって孔開けされたワークWの破片Dは穴部61に落とし込まれる。
Next, as shown in FIG. 1(b), the pressure plate 2 (and the upper die 4) is moved downward to the bottom dead center by the hydraulic cylinder 1 to pressurize the
次に、図1(c)に示すように、ピアス刃3でワークWに孔部Hを開けた直後に、加圧プレート2を少し上動させることによりピアス刃3をワークWの孔部Hから抜き上げる。ピアス刃3をワークWから抜き上げると、加圧プレート2の下端面と上金型4との上端面の間に隙間が生じる。そこで、この隙間に加圧ブロック7を挿入する。この場合、加圧ブロック7は駆動手段8により駆動される。
Next, as shown in FIG. 1(c), immediately after the
そして、加圧プレート2を再び下動させ、加圧ブロック7を介して、加圧プレート2により上金型4を再加圧することでワークWを上金型4と下金型6との間に挟んで冷却保持する。
Then, the
次に、比較例を図7に基づいて説明する。図7において、(a)は載置工程、(b)は成形/切断加工工程、(c)はピアス刃抜き上げ工程をそれぞれ示す。このプレス加工方法に用いられる油圧プレス機100Aは、加圧ブロック7を備えていない。
Next, a comparative example will be described with reference to FIG. In FIG. 7, (a) shows the placing process, (b) the molding/cutting process, and (c) the pierce blade drawing up process. A
(a)載置工程、(b)成形/切断加工工程については、本発明のプレス加工方法と全く同じである。図7(c)に示すように、油圧シリンダー1のスライドにより、加圧プレート2を上動させることによりピアス刃3をワークWの孔部Hから抜き上げる。そして、ピアス刃3をワークWから抜き上げ、油圧シリンダー1のスライドを途中で停止させた状態で、第1の弾性体5の反発力により上金型4を加圧し、ワークWを上金型4と下金型6との間に挟んで冷却保持する。
(a) Placement step and (b) molding/cutting step are exactly the same as the press working method of the present invention. As shown in FIG. 7(c), the
この場合、油圧プレス機100Aでは、その油圧シリンダー1は第1の弾性体5を介した下金型6からの反力に耐えることができず、第1の弾性体5の必要な反発力を保ったまま、加圧プレート2のスライド高さを維持することは難しい。言い換えれば、油圧シリンダー1を上昇途中で停止させた状態においては、油圧回路を閉じて油圧シリンダー1を停止させているだけなので、そのような状態では油圧シリンダー1は下金型6からの強い反力には耐えられない。このため、油圧プレス機100Aでは、ワークWを安定に冷却保持することができない。
In this case, in the
プレス機100Aの代わりにサーボ式プレス機を用いれば、どのスライド高さでも自在に上金型4に力をかけることができる為、ピアス抜き高さ(ピアス刃3を抜き上げた状態でのスライド高さ)においても第1の弾性体5の反力に対応可能であるが、投資コストが大きいという問題がある。
If a servo-type press machine is used instead of the
これに対して、本発明の実施形態によるプレス加工方法によれば、加圧ブロック7を挿入して再加圧することにより、油圧シリンダー1のスライドを途中で停止させた状態では、第1の弾性体5の反発力から与えられる冷却保持加圧力に対応できない油圧プレス機100であっても、ピアス刃3を抜き上げた状態でワークWを安定に冷却保持することができる。また、油圧プレス機100は、サーボ式プレス機に比して安価であるため、投資コストを低減することができる。
On the other hand, according to the press working method according to the embodiment of the present invention, by inserting the
なお、他の比較例として、サーボ式プレス機に金型冷却保持用に別の油圧駆動ユニットを搭載し、ピアス刃3を抜き上げた状態で金型冷却保持を行うことで、油圧設計次第で金型保持力を自由にコントロールすることができるが、投資コストが非常に高くなるという問題がある。
As another comparative example, a separate hydraulic drive unit is mounted on the servo type press machine to keep the die cool, and the die is kept cooled while the
また、もう一つ他の比較例として、サーボプレス機又は油圧プレス機に、ピアス刃3を駆動する別の油圧駆動ユニットを搭載し、プレスによりワークWを下死点で成形してそのまま冷却保持し、別の油圧駆動ユニットでピアス刃3を動作させ孔部Hを開けた直後に、別の油圧駆動ユニットを戻してピアス刃3を抜き上げる方法も考えられる。
As another comparative example, a servo press machine or a hydraulic press machine is equipped with another hydraulic drive unit for driving the
しかしながら、ピアス刃3が金型内で動作するための摺動機構が必要となる、また、その熱膨張の影響も考慮する必要があるため、孔部Hの精度ばらつきが大きくなるという問題がある。
However, a sliding mechanism is required for the
次に、本発明の実施形態に係るプレス加工方法及び油圧プレス機の詳細を図2~図6に基づいて説明する。図2において、(a)は載置工程、(b)は成形/切断加工工程、(c)はピアス刃抜き上げ工程をそれぞれ示す。(a’)~(c’)は各工程における加圧ブロック周辺の拡大図である。 Next, the details of the press working method and the hydraulic press according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 6. FIG. In FIG. 2, (a) shows the placing process, (b) the molding/cutting process, and (c) the pierce blade drawing up process. (a') to (c') are enlarged views of the periphery of the pressure block in each process.
図3において、(a)は加圧ブロック挿入工程、(b)は再加圧/冷却工程、(c)は型開き工程をそれぞれ示す。(a’)~(c’)は各工程における加圧ブロック周辺の拡大図である。図4において、(a)は加圧ブロックのリターン工程、(a’)はこの工程における加圧ブロック周辺の拡大図である。また、図5は加圧プレート2のスライド高さの推移を示す図である。図6は、本発明の実施形態に係るプレス加工方法の工程図である。
In FIG. 3, (a) shows the pressure block insertion step, (b) the re-pressurization/cooling step, and (c) the mold opening step. (a') to (c') are enlarged views of the periphery of the pressure block in each process. In FIG. 4, (a) is the pressure block return process, and (a') is an enlarged view of the pressure block periphery in this process. FIG. 5 is a diagram showing the transition of the slide height of the
このプレス加工方法に用いられる油圧プレス機100では、上金型4の上端面に凹部Cが設けられている。この凹部Cには加圧ブロック7及び駆動手段8が収納可能になっている。
In the
駆動手段8は、加圧プレート2の下端面に取り付けられており、加圧ブロック7を加圧プレート2の下端面21と上金型4の凹部Cの外側の上端面45との間に挿入するように水平方向に駆動する。駆動手段8は、モーター81と、このモーター81によって水平方向に駆動される駆動シャフト82を備えている。駆動シャフト82の先端部は加圧ブロック7に接続されている。また、モーター81の代わりにエアーシリンダー等を用いても良い。
The driving means 8 is attached to the lower end surface of the
加圧ブロック7は、駆動手段8により水平移動された時に凹部Cの側壁C1に当接するストッパー部71を備えている。ストッパー部71は、加圧ブロック7の本体から下方に突出している。その他の構成は、上述の油圧プレス機100と同様である。
(加熱工程S1)
熱間プレス加工方法では、先ず、ワークW(鋼板)をオーステナイト変態温度以上の高温(例えば、1000℃)に加熱する。
The
(Heating step S1)
In the hot press working method, first, the workpiece W (steel plate) is heated to a high temperature (for example, 1000° C.) equal to or higher than the austenite transformation temperature.
(載置工程S2)
次に、図2(a)に示すように、加圧プレート2を上死点に保持した状態で、加熱されたワークWを下金型6に載置する。この時、(a’)に示すように、加圧ブロック7及び駆動手段8は凹部Cの上方に位置している。
(Placement step S2)
Next, as shown in FIG. 2A, the heated workpiece W is placed on the
(成形/切断加工工程S3)
次に、図2(b)に示すように、油圧シリンダー1のスライドにより加圧プレート2を下死点まで下動させて上金型4を加圧し、ワークWを上金型4と下金型6との間に挟んで成形加工するとともに、ピアス刃3でワークWに孔部Hを開ける。また、ピアス刃3によって孔開けされたワークWの破片Dは穴部61に落とし込まれる。この時、(b’)に示すように、加圧ブロック7及び駆動手段8は上金型4の凹部Cに収納されるので、上金型4と干渉することはない。
(Shaping/cutting step S3)
Next, as shown in FIG. 2(b), the hydraulic cylinder 1 is slid to move the
(ピアス刃抜き上げ工程S4)
次に、図2(c)に示すように、ピアス刃3でワークWに孔部Hを開けた直後に、加圧プレート2を少し上動させることによりピアス刃3をワークWの孔部Hから抜き上げる。この時、(c’)に示すように、加圧ブロック7及び駆動手段8は上金型4の凹部Cから上昇する。
(Pierce blade extraction step S4)
Next, as shown in FIG. 2(c), immediately after the
(加圧ブロック挿入工程S5)
次に、図3(a)に示すように、ピアス刃3をワークWから抜き上げ、油圧シリンダー1のスライドを途中で停止させた状態では、加圧プレート2の下端面21と上金型4の凹部Cの外側の上端面45に隙間が生じる。そこで、駆動手段8は、この隙間に加圧ブロック7を挿入するように水平方向に駆動する。この時、(a’)に示すように、ストッパー部71が凹部Cの側壁C1に当接して、加圧ブロック7の水平方向の位置決めがなされる。
(Pressure block insertion step S5)
Next, as shown in FIG. 3A, the
(再加圧/冷却工程S6)
次に、図3(b)に示すように、油圧シリンダー1のスライドにより加圧プレート2を再び下動させ、加圧ブロック7を介して、加圧プレート2により上金型4を再加圧することでワークWを上金型4と下金型6との間に挟んで冷却保持する。これにより、ワークWが焼き入れされる。この時、(b’)に示すように、加圧ブロック7は、ストッパー部71が凹部Cの側壁C1に当接した状態で、加圧プレート2の下端面21と上金型4の凹部Cの外側の上端面45に隙間に嵌合される。
(Repressurization/cooling step S6)
Next, as shown in FIG. 3(b), the
(型開き工程S7)
次に、図3(c)に示すように、油圧シリンダー1のスライドにより加圧プレート2を上死点まで上昇させることで、型開きを行う。この時、図(c’)に示すように、加圧ブロック7は挿入されたままである。
(Mold opening step S7)
Next, as shown in FIG. 3(c), the mold is opened by sliding the hydraulic cylinder 1 to raise the
(加圧ブロック・リターン工程S8)
次に、図4に示すように、加圧プレート2を上死点まで上昇させた状態で、駆動手段8は加圧ブロック7を逆方向に水平移動させ、元の位置に戻す。
(Pressure Block/Return Step S8)
Next, as shown in FIG. 4, while the
なお、上述の実施形態においては、ピアス刃3によりワークWの孔開け加工を行っているが、これに限らず、トリム刃を加圧プレート2に取り付けてワークWのトリミング加工を行うこともできる。
In the above-described embodiment, the work W is punched by the
1 油圧シリンダー
2 加圧プレート
3 ピアス刃
4 上金型
5 第1の弾性体
6 下金型
7 加圧ブロック
8 駆動手段
31 ベース
41 金型ベース部
42 成形金型部
43 パッド
44 第2の弾性体
61 穴部
71 ストッパー部
81 モーター
82 駆動シャフト
C 凹部
100,100A,100B 油圧プレス機
1
Claims (4)
前記下金型に加熱されたワークを載置する工程と、
前記加圧プレートを下動させて前記上金型を加圧し、前記ワークを前記上金型と前記下金型との間に挟んで成形加工するとともに、前記切断刃で前記ワークを切断加工する工程と、
前記加圧プレートを上動させることにより前記切断刃を前記ワークから抜き上げる工程と、
前記切断刃を前記ワークから抜き上げた後に、この切断刃の抜き上げより生じた前記加圧プレートの下端面と前記上金型との上端面の間の隙間に前記加圧ブロックを挿入する工程と、
前記加圧プレートを再び下動させることにより、挿入された前記加圧ブロックを介して前記加圧プレートにより前記上金型を再加圧することで前記ワークを前記上金型と前記下金型との間に挟んで冷却保持する工程と、を備えることを特徴とするプレス加工方法。 A hydraulic cylinder, a pressure plate vertically moved by the hydraulic cylinder, a cutting blade attached to the pressure plate, an upper die attached to the pressure plate via an elastic body, and a workpiece are mounted. A press working method for working a work using a hydraulic press having a lower mold placed thereon and a pressurizing block,
placing the heated workpiece on the lower mold;
The pressure plate is moved downward to apply pressure to the upper mold, and the workpiece is sandwiched between the upper mold and the lower mold for molding, and the workpiece is cut by the cutting blade. process and
a step of pulling up the cutting blade from the workpiece by moving the pressure plate upward;
A step of inserting the pressure block into a gap between the lower end surface of the pressure plate and the upper end surface of the upper mold, which is created by pulling up the cutting blade after pulling up the cutting blade from the work. When,
By moving the pressure plate downward again, the upper mold is pressed again by the pressure plate through the inserted pressure block, thereby separating the workpiece into the upper mold and the lower mold. A press working method, comprising: a step of sandwiching between and cooling and holding.
前記油圧シリンダーにより駆動される加圧プレートと、
前記加圧プレートに取り付けられた切断刃と、
前記加圧プレートに弾性体を介して取り付けられた上金型と、
ワークが載置される下金型と、
前記加圧プレートの下面に取り付けられた加圧ブロックと、
前記上金型の上端面に設けられ、前記加圧ブロックを収納可能な凹部と、
前記加圧ブロックを前記加圧プレートの下端面と前記上金型の前記凹部の外側の上端面との間に挿入するように駆動し、前記加圧ブロックとともに前記凹部に収納可能な駆動手段と、を備えることを特徴とする油圧プレス機。 hydraulic cylinder and
a pressure plate driven by the hydraulic cylinder;
a cutting blade attached to the pressure plate;
an upper mold attached to the pressure plate via an elastic body;
a lower die on which the workpiece is placed;
a pressure block attached to the lower surface of the pressure plate;
a concave portion provided in the upper end surface of the upper mold and capable of accommodating the pressure block;
driving means for driving the pressure block so as to be inserted between the lower end surface of the pressure plate and the upper end surface outside the recess of the upper mold so that the pressure block can be accommodated in the recess together with the pressure block; A hydraulic press comprising:
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