JP5621548B2 - プレス加工装置及びプレス加工装置を用いたワークの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、プレス加工装置及びプレス加工装置を用いたワークの製造方法に関する。

従来技術として、ワークのプレス加工では、プレス位置でワークの両側に位置決め用のＶ字の切り取り加工と、潰し加工と、を同時に行い、後のプレス加工工程において二軸方向の位置決めを行う方法がある（例えば、特許文献１参照）。

また、ワークを潰し加工するプレス加工装置では、ワークを潰し加工した後、切り取り加工される部位を、裏表両面から挟持するように押圧して位置決めを行う方法がある（例えば、特許文献２参照）。

特開２００９−１２５７８０号公報 特開２００４−１０１４号公報

しかしながら、特許文献１の位置決めを行う方法では、切り取り加工と潰し加工とを同時に行うため、従来の潰し金型に切り取り穴を設ける必要があり、金型強度の低下が懸念される。さらに切り取り加工と潰し加工を同時に行う際、板押さえを均一に行えなくなるため、ワークの位置決め精度が低下する問題がある。

また、特許文献２の位置決めを行う方法では、ワークの形状を基準として切り取り加工の位置決めするため、ワークの位置決め精度が低下する問題がある。さらにワークの曲がりを調整するためには、プレス加工装置を停止してシムを交換する必要があり、早急にワークの曲がり調整ができない問題がある。

本発明は上記問題点に鑑みて成されたものであり、金型強度の低下を防止し、ワークの位置決め精度を向上し、ワークの曲がりを調整するためにプレス加工装置の停止が不要なプレス加工装置及びプレス加工装置を用いたワークの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の課題解決手段は、ワークを押圧する第１のパンチと、前記第１のパンチと共に前記ワークに少なくとも１つの基準部を設けて切り取り加工する第１のダイスと、を備える第１のプレスと、前記ワークを押圧する第２のパンチと、前記第２のパンチと共に切り取り加工された前記ワークを潰し加工する第２のダイスと、前記基準部が当接するバックアップブロックと、を備える第２のプレスと、を有し、前記第２のパンチと前記バックアップブロックとの間及び前記第２のダイスと前記バックアップブロックとの間の少なくともいずれか一方に隙間が形成されることを特徴とする。

また、本発明の第２の課題解決手段は、前記基準部の前記バックアップブロック方向への突出量は、前記隙間より大きいことを特徴とする。

また、本発明の第３の課題解決手段は、ワークを押圧する第１のパンチと、前記第１のパンチと共に前記ワークに少なくとも１つの基準部を設けて切り取り加工する第１のダイスと、を備える第１のプレスと、前記ワークを押圧する第２のパンチと、前記第２のパンチと共に切り取り加工された前記ワークを潰し加工する第２のダイスと、前記基準部が当接するバックアップブロックと、を備える第２のプレスと、を有し、前記第２のパンチと前記バックアップブロックとの間及び前記第２のダイスと前記バックアップブロックとの間の少なくともいずれか一方に隙間が形成されるプレス加工装置を用いたワークの製造方法であって、前記第１のプレスで前記基準部を前記ワークに設けて切り取り加工をする第１工程と、前記第２のプレスで前記基準部を基準に前記ワークを潰し加工をする第２工程とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、第２のパンチとバックアップブロックとの間及び第２のダイスとバックアップブロックとの間の少なくともいずれか一方に隙間を形成することで、第２のプレスでワークを潰し加工する際に、ワークの一部を隙間に入り込ませることができる。

この場合、第２のプレスを構成する第２のパンチ、第２のダイス、バックアップブロック（金型）に作用する応力が低減するため、第２のパンチ、第２のダイス、バックアップブロックの強度低下を防止できる。また、ワークの一部が隙間に入ることにより、ワークに残留する応力が低減されることから、金型からワークが取り出された際、残留応力によるワークの変形（金型で規制されたワークの寸法に対する成形されたワークの寸法の差）を低減できる。また、第２のプレスでは、ワークに設けた基準部をバックアップブロックに当接して潰し加工の基準とするため、ワークの位置決め精度を向上させることができる。よって、ワークの曲がり等を調整するためにプレス加工装置の停止が不要になる。

また、本発明の第２の課題解決手段によれば、基準部のバックアップブロック方向への突出量（基準部の高さ）を隙間より大きくすることで、ワークに設けた基準部をバックアップブロックに当接して潰し加工の基準とする際に、ワークの一部が隙間に入り込む流動性を良好にでき、また基準部のバックアップブロック方向への変形を抑えることができる。

また、本発明の第３の課題解決手段によれば、第１工程で第１のプレスで基準部をワークに設けて切り取り加工し、第２工程で第２のプレスで基準部を基準にワークを潰し加工をすることで、第２工程でワークの一部を隙間に入り込ませることができる。

この場合、第２のプレスを構成する第２のパンチ、第２のダイス、バックアップブロック（金型）に作用する応力が低減するため、第２のパンチ、第２のダイス、バックアップブロック強度の低下を防止できる。また、ワークの一部が隙間に入ることにより、ワークに残留する応力が低減されることから、金型からワークが取り出された際、残留応力によるワークの変形（金型で規制されたワークの寸法に対する成形されたワークの寸法の差）を低減できる。また、第２工程ではワークに設けた基準部をバックアップブロックに当接して潰し加工の基準とするため、ワークの位置決め精度を向上させることができる。よって、ワークの曲がり等を調整するためにプレス加工装置の停止が不要になる。

本発明の実施形態に係る第１のプレスの側面図である。 本発明の実施形態に係る第２のプレスで潰し加工をした後のワークの部分拡大図である。 本発明の実施形態に係る第２のプレスの側面部分の拡大図である。 本発明の実施形態に係る第１のプレスで切り取り加工した後のワークの平面図である。 本発明の実施形態に係る第２のプレスで潰し加工した後のワークの拡大図である。 本発明の実施形態に係る第３のプレスで切り取り加工した後のワーク拡大図である。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。順送プレスのワーク幅方向をＸ方向、プレス順送方向をＹ方向、パンチ押圧方向をＺ方向とする。

図１は、本発明の実施形態に係るプレス５（第１のプレス）の側面図である。プレス５は、ワーク１をＺ方向に押圧するパンチ２（第１のパンチ）と、パンチ２と共にワーク１に基準部１０、１１とを設けて切り取り加工するダイス３（第１のダイス）と、を備える。

パンチ２は、切り取り加工される前の板状のワーク１をダイス３に押さえつけるための板押さえ部２０１と、板押さえ２０１とダイス３との間で挟持されたワーク１の厚み方向に沿ってワーク１の一部を切り取るパンチ部２０２と、を有する。パンチ部２０２は、板押さえ２０１とワーク１とが当接する面に対して出没可能に設けられている。パンチ部２０２の先端面が、ワーク１の一部を切り取るための面となる。

ダイス３は、パンチ部２０２がワーク１を貫通した後、パンチ部２０２の先端が挿入される孔部３０１を有している。

また、図１に示された第１のプレスにより切り取り加工されたワーク１は、図４に示されるように、Ｙ方向と反対（バックアップブロック方向）に突出する２つの基準部１０、１１と、を有する。本実施形態の基準部１０、１１では、ワーク１の外形を形成する端面（側面）から突出している。この基準部１０、１１の突出する高さ（突出量）は、ワーク１の厚さと同等としている。

図２は、本発明の実施形態に係るプレス２５（第２のプレス）で潰し加工をした後のワーク１の部分拡大図である。ワーク１には、基準部１０、１１との間でＹ方向と反対に突出するワーク突出部７が形成される。プレス２５は、ワーク１と、基準部１０、１１とが当接して位置決めをするバックアップブロック２４と、の間に隙間５１を有する。基準部１０、１１とのＹ方向と反対方向への突出量（基準部の高さ）は、隙間５１より大きい。

図３は、本発明の実施形態に係るプレス２５の側面部分の拡大図である。プレス２５は、プレス５で切り取り加工されたワーク１をＺ方向に押圧するパンチ２２（第２のパンチ）と、パンチ２２と共にワーク１を潰し加工するダイス２３（第２のダイス）と、基準部１０、１１とが当接するバックアップブロック２４と、を備える。ダイス２３とバックアップブロック２４との間には、隙間５１が形成される。ワーク１は、プレス２５に潰し加工されて厚みが薄くなり、鍛造プレス成形品となる。ワーク１が、潰し加工されると、ワーク１の一部が突出してワーク突出部７を形成すると共にＺ方向にも突出して隙間５１に流入する。

このように、プレス２５での潰し加工は、バックアップブロック２４に対してワーク１の基準部１０、１１を当接させた状態で、ワーク１を厚み方向に潰す。その際、厚み方向に潰されたワーク１は、面方向、すなわち、潰される方向に対して垂直方向に広がり、ワーク１の外形が広がるように変形する。しかし、本実施形態では、ダイス２３とバックアップブロック２４との間に隙間５１が設けられている。そのため、ワーク１は、潰される際に、ワーク１の一部が隙間５１に流れ込むように変形するため、ワーク１が面方向に広がる変形を抑制させることができる。また、潰し加工される際、パンチ２２とダイス２３により基準部１０、１１の全体が潰されることがないので、基準部１０、１１付近のワーク外形寸法の変形（潰し加工前のワーク外形に対して外側方向に広がる変形）を抑制させることができる。したがって、プレス２５による潰し加工の後工程で、この基準部１０、１１を基準にワーク１を加工することにより、後工程でのワーク１の位置決め精度を向上させることができる。

図４は、本発明の実施形態に係るプレス５で切り取り加工した後のワーク１の平面図である。ワーク１は、Ｘ方向に延在し、Ｙ方向に屈曲し、さらにＸ方向と反対に突出する剣先１２を有し、略Ｌ字形状を呈する。また、ワーク１は、Ｘ方向に延在する部分に、Ｙ方向と反対に突出する２つの基準部１０、１１と、を有する。また、ワーク１は、Ｘ方向と反対に、ワーク１を順送するためのライナー８を有する。なお、図４の１００は、プレス５による切り取り加工により切り取られた部分を示す。

図５は、本発明の実施形態に係るプレス２５で潰し加工した後のワーク１の拡大図である。ワーク突出部７は、基準部１０、１１とを避けてＹ方向と反対に突出する。一方、剣先１２の周囲では、ワーク全体が潰し加工されるため、加工前のワーク外形に対して外側方向にワーク形状が広がる。よって、剣先１２の周囲には、加工前のワーク外形に対して外側方向に広がるワーク突出部７０が形成されている。なお、バックアップブロック２４と基準部１１とが接する位置から剣先１２先端までの所望のＹ方向の寸法Ａが得られる。

図６は、プレス２５で潰し加工をした後、図示しないプレスで、ワーク突出部７０、およびワーク突出部７と基準部１０、１１とを切り取り加工した後のワーク１の拡大図である。なお、ワーク１は、ワーク突出部７と基準部１０、１１とを切り取り加工された後、ライナー８から切り離される。

本実施形態の製造方法の動作について説明する。まず、図示しないアンコイラ、レベラ、ロールフィーダで引き伸ばされたワーク１（例えば厚さ１．５〜３ミリメートル、ビッカース硬度９０〜１５０の板状の鋼板）は、プレスが１回転する毎に１ピッチずつ、順々にプレス５に送られて成形が行われる。

ワーク１は、プレス５でパンチ２とダイス３によって、図４に示すように略Ｌ字形状でかつ、Ｘ方向と反対に突出する剣先１２と、Ｙ方向と反対に突出する基準部１０、１１と、を有し、ライナー８と接続された状態に切り取り加工（第１工程）される。

次にワーク１は、プレス２５へと送られ、パンチ２２とダイス２３とによって、基準部１０、１１とがバックアップブロック２４に当接した状態で位置決めされ、ワーク１の全体をＺ方向に強圧するよう潰し加工（第２工程）される。

剣先１２の厚みは、潰し加工前と比較して１／１．５〜１／６の範囲内に薄肉化される。また、剣先１２は、薄肉化されることで加工硬度及び組織の緻密化が図られ、ワーク１の材質にもよるが、硬度が１．３〜３倍程度に増加する。

ワーク１は、潰し加工され薄肉化されることで、基準部１０、１１との間に、押し広げられたワーク突出部７を、Ｙ方向と反対に突出させ、隙間５１に流入させる。また同様に剣先１２周囲にワーク突出部７０を突出させる。なお、ワーク突出部７と、ワーク突出部７０とは、Ｘ方向及びＹ方向に突出すると同時に、Ｚ方向にも突出し、隙間５１に流入する。

そしてワーク１は、基準部１０、１１を基準として切り取り加工部の位置決めが行われ、図示しない第３のプレスにより、剣先１２周囲のワーク突出部７０を切り取り加工して、この加工により形成されたワーク１の端面を第２の基準部とする。さらにワーク１は、図示しない第４のプレスにより、第２の基準部を基準として切り取り加工部の位置決めが行われ、ワーク１のワーク突出部７と、基準部１０、１１と、ライナー８と、を切り取り加工する。

本実施形態の効果について説明する。パンチ２３とバックアップブロック２４との間に隙間５１を形成することで、プレス２５でワーク１を潰し加工する際に、ワーク突出部７が隙間５１に入り込み、プレス２５を構成するパンチ２２、ダイス２３、バックアップブロック２４（金型）に作用する応力が低減するため、パンチ２２、ダイス２３、バックアップブロック２４の強度低下を防止できる。また、ワーク１の一部が隙間に入ることにより、ワーク１に残留する応力が低減されることから、金型からワークが取り出された際、残留応力によるワークの変形（金型で規制されたワークの寸法に対する成形されたワークの寸法の差）を低減できる。また、プレス２５では、ワーク１に設けた基準部１０、１１とをバックアップブロック２４に当接して潰し加工の基準とするため、ワーク１の位置決め精度（寸法Ａ）が向上し、ワーク１の曲がり等を調整するためにプレス加工装置の停止が不要になる。

また、基準部１０、１１とのＹ方向と反対への突出量を隙間５１より大きくすることで、ワーク１に設けた基準部１０、１１とをバックアップブロック２４に当接して潰し加工の基準とする際に、ワーク突出部７が隙間５１に入り込む流動性を良好にでき、また基準部１０、１１とのバックアップブロック２４方向への変形を抑えることができる。

更に、上記した記載から次の技術的思想も把握できる。

（付記項１）板状鋼板から所望の外形をしたワークを形成するプレス加工装置において、前記板状鋼板を押圧する可動金型（第１のパンチ）と、該可動金型と共に前記板状鋼板を挟持する固定金型（第１のダイス）を有し、前記可動金型を前記固定金型の方向へ可動させ、少なくとも１つの基準部を有する第１のワークを切り取り加工する第１のプレスと、
前記基準部を当接させる位置合わせ面を有する位置決め部材（バックアップブロック）、前記基準部を前記位置合わせ面に当接させた状態で前記第１のワークを押圧する第２の可動金型（第２のパンチ）、および該第２の可動金型と共に前記鋼板を挟持する第２の固定金型（第２のダイス）とを有し、第２の可動金型を第２の固定金型の方向へ可動させ、前記第１のワークを潰し加工あるいは切り取り加工して第２のワークを形成する第２のプレスと、を備え、
前記第２の可動金型と前記ブロックとの間および前記第２の固定金型と前記ブロックとの間の少なくともいずれか一方に隙間が設けられていること、を特徴とするプレス加工装置。

この場合、第１のワークの一部に、第２のプレスを行う際の位置決めをするための基準部を設けたことにより、第２のプレスを行う際に、第１のワークの加工位置を精度良く決めることができる。特に、第１のプレスにより、第１のワークの一部が板状鋼板の縁部と一部がつながった第１のワークを板状鋼板から形成する場合、つまり、第１のワークの周囲がほとんど切り取られる（打ち抜かれる）場合、板状鋼板の縁部を固定したとしても、第１のワークは、板状鋼板の縁部と一部しかつながっていないため、位置が固定されにくい。しかし、本願の発明によれば、第２のプレスにおいて、第１のワークを加工する際、その加工位置を精度良く固定（設定）することができる。よって、ワークの曲がり等を調整するためにプレス加工装置の停止が不要になる。つまり、複数のプレス加工が連続して行われるプレス加工装置において、位置合わせをするための工程を廃止あるいは短縮することができる。

（付記項２）付記項１において、前記基準部は、前記第１のワークの端面（プレスされる面に対する側面）から厚み方向に対して垂直方向に突出した突起部であると良い。

この場合、第２のプレスが行われる際、突起部の高さに相当する隙間が、位置決め面と第１のワークの端面との間に形成される。そのため、第１のワークの一部が隙間に入ることにより、ワークに残留する応力が低減されることから、金型から第２のワークとして取り出された際、残留応力によるワークの変形（金型で規制されたワークの寸法に対する成形された第２のワークの寸法の差）を低減できる。よって、第２のワークを加工する際に、第２のワークの位置決め精度を向上させることができる。

（付記項３）付記項２において、前記第１のワークには、第１のワークが前記板状鋼板の縁部とのつながり部（ライナー）を持つ一方部（端部）と、前記板状鋼板の縁部とのつながり部を持たない他方部（端部）とを有し、
前記突起部は、前記一方部と前記他方部の中間位置よりも前記他方部側に設けられていると良い。

この場合、第１のワークを位置決めするのに好適である。また、第２のワークの寸法精度を高めるのに好適である。更に、第二のワークを加工する際の位置決め精度を高めるのに好適である。

（付記項４）付記項２において、前記第１のワークには、第１のワークが前記板状鋼板の縁部とのつながり部（ライナー）を持つ一方部（端部）と、前記板状鋼板の縁部とのつながり部を持たない他方部（端部）とを有し、
前記突起部は２つあり、第１の突起部は前記一方部と前記他方部の中間位置よりも前記他方部側に設けられ、第２の突起部は前記中間位置よりも前記一方部側に設けられていると良い。

この場合、第１のワークを位置決めするのに好適である。また、第２のワークの寸法精度を高めるのに好適である。更に、第二のワークを加工する際の位置決め精度を高めるのに好適である。

なお、本発明のプレス加工装置は、上記実施形態に基づいて説明されているが、実施形態に限定されることなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形、変更及び改良が可能である。

１ ワーク
２ パンチ（第１のパンチ）
３ ダイス（第１のダイス）
５ プレス（第１のプレス）
７ ワーク突出部
８ ライナー
１０ 基準部
１１ 基準部
１２ 剣先
２２ パンチ（第２のパンチ）
２３ ダイス（第２のダイス）
２４ バックアップブロック
２５ プレス（第２のプレス）
５１ 隙間
７０ ワーク突出部

Claims (3)

1. ワークを押圧する第１のパンチと、前記第１のパンチと共に前記ワークに少なくとも１つの基準部を設けて切り取り加工する第１のダイスと、を備える第１のプレスと、
   前記ワークを押圧する第２のパンチと、前記第２のパンチと共に切り取り加工された前記ワークを潰し加工する第２のダイスと、前記基準部が当接するバックアップブロックと、を備える第２のプレスと、を有し、
   前記第２のパンチと前記バックアップブロックとの間及び前記第２のダイスと前記バックアップブロックとの間の少なくともいずれか一方に隙間が形成されるプレス加工装置。
2. 前記基準部の前記バックアップブロック方向への突出量は、前記隙間より大きいことを特徴とする、請求項１に記載のプレス加工装置。
3. ワークを押圧する第１のパンチと、前記第１のパンチと共に前記ワークに少なくとも１つの基準部を設けて切り取り加工する第１のダイスと、を備える第１のプレスと、
   前記ワークを押圧する第２のパンチと、前記第２のパンチと共に切り取り加工された前記ワークを潰し加工する第２のダイスと、前記基準部が当接するバックアップブロックと、を備える第２のプレスと、を有し、
   前記第２のパンチと前記バックアップブロックとの間及び前記第２のダイスと前記バックアップブロックとの間の少なくともいずれか一方に隙間が形成されるプレス加工装置を用いたワークの製造方法であって、
   前記第１のプレスで前記基準部を前記ワークに設けて切り取り加工をする第１工程と、
   前記第２のプレスで前記基準部を基準に前記ワークを潰し加工をする第２工程と
   を備えたプレス加工装置を用いたワークの製造方法。

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