JP5941369B2

JP5941369B2 - 液圧成形方法および液圧成形装置

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Publication number: JP5941369B2
Application number: JP2012178858A
Authority: JP
Inventors: 大介豊田; 達也村野
Original assignee: H One Co Ltd
Current assignee: H One Co Ltd
Priority date: 2012-08-10
Filing date: 2012-08-10
Publication date: 2016-06-29
Anticipated expiration: 2032-08-10
Also published as: JP2014036962A

Description

本発明は、薄鋼板など板状のブランクを絞り成形する過程で液圧を利用することにより自動車や家電等のパネル部品を高品質に成形することが可能な液圧成形方法および液圧成形装置に関する。

最近、特に自動車産業では、環境問題に起因する車体の軽量化の強い要請を受けて、パネル部品に用いる材料の薄肉化と高強度化が進められている。このパネル部品の加工は、低コストのプレス成形によることが多いが、薄肉化や高強度化された材料を用いるプレス成形では、材料（ブランク）に割れやしわが発生しやすいという問題があった。

そこで、従来、そのような材料の割れやしわの発生を抑えることが可能な絞り成形法として、液圧を利用した対向液圧成形法が知られている。

この種の対向液圧成形法は、例えば特許文献１に記載されており、一例を図１２に示すように、上面に開口し、液体が充填される液槽１ａを有するダイ（下型）１と、油圧シリンダ２により上下移動するパンチ（上型）３の位置に応じて液槽１ａ内に充填された液体の圧力を調整する液圧調整機構４を備え、アクチュエータにより上下移動するブランクホルダ５でダイ１との間の板状ブランク６の周縁部６ａを押えて型締め保持する一方、このブランクホルダ５に対してパンチ３を下降してブランク６を液槽１ａに向け押し込むことにより高液圧を加えてブランク６を、凸面部３ａが製品形状のパンチ３に沿って塑性変形させて成形する加工法である。

特開２００６−２１２６９５号公報特開２００９−１１９４７６号公報

ところが、従来の対向液圧成形法によれば、ブランクホルダ５によりダイ１との間で周縁部６ａを押えてブランク６がズレたりシワを発生したりしないように下死点で型締め保持した上で、ブランクホルダ５に対してパンチ３を下降してブランク６を液槽１ａに押し込む必要がある。つまり、高液圧を加えてブランク６がパンチ３の凸面部３ａに沿って製品形状に塑性変形する迄の間、ブランク６をブランクホルダ５とダイ１との間で押えた片締め状態を「保持する」必要があり、従って、それだけ型締め状態を保持する時間が余計に必要な分だけ生産性が低下するという課題があった。

更に、従来の対向液圧成形法に使用する液圧成形装置には、液槽１ａ内に充填された液体の圧力を調整する専用の液圧調整機構４を別途に備え、上型に凸面部３ａが製品形状の特製パンチ３を備えた専用の油圧プレス機を用いる必要があり、しかも、下型も高液圧を付与する専用液槽１ａが凹設された特製のダイを用いる必要があり、とても汎用で安価なメカプレスを利用する余地がないために、それだけ設備投資が嵩んで生産コストが著しく高くなるという課題があった。

そこで、本発明の目的は、液圧成形方法および液圧成形装置において、成形時にブランクの型締め保持時間を不要にして生産性を向上すると共に、汎用メカプレスを利用して設備投資を低く抑え生産コストを低減することにある。

そこで、上述した課題を解決すべく、請求項１に記載の発明は、たとえば以下に示す図示実施の形態のとおり、固定側の第１凹型Ｍ１と、凸面部１５が該第１凹型Ｍ１の凹面部１０と対応する凸形状をなし該凹型Ｍ１に対して昇降自在の第１凸型Ｍ２とで構成する第１絞り金型Ｍと、凹面部２０が製品形状の固定側の第２凹型Ｎ１と、該凹型Ｎ１に対して昇降自在で下死点まで下降したときに凸面部２５が前記第２凹型Ｎ１の凹面部２０との間に空隙Ｓが形成される前記第１凸型Ｍ２の凸面部１５と同じ形状の第２凸型Ｎ２とで構成する第２絞り金型Ｎを用い、前記第１絞り金型Ｍにおいて、前記第１凹型Ｍ１に対して前記第１凸型Ｍ２を下死点まで下降して板状のブランクＢを加圧し、凹側に液溜め部ａが形成される製品形状途中の中間成形品ｘの段階まで加工する予備成形工程と、前記第２絞り金型Ｎにおいて、前記中間成形品ｘを、前記第２凹型Ｎ１の凹面部２０上に、前記空隙Ｓを下にして前記液溜め部ａを上向きにセットし、該液溜め部ａに液体Ｗを注入してから、前記中間成形品ｘの周縁部を押えて型締めすると同時に前記第２凹型Ｎ１に対し前記第２凸型Ｎ２を下死点まで下降し、前記中間成形品ｘを、前記空隙Ｓに押し込んで前記第２凸型Ｎ２の凸面部２５との間に発生する液圧により前記第２凹型Ｎ１の凹面部２０に沿って加圧し、製品形状の最終成形品Ｘの段階まで残りを一気に成形する最終成形工程とからなることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、たとえば以下に示す図示実施の形態のとおり、固定側の第１凹型Ｍ１と、凸面部１５が該第１凹型Ｍ１の凹面部１０と対応する凸形状をなし該凹型Ｍ１に対して昇降自在の第１凸型Ｍ２とで構成する第１絞り金型Ｍと、凹面部２０が製品形状の固定側の第２凹型Ｎ１と、該凹型Ｎ１に対して昇降自在で下死点まで下降したときに凸面部２５が前記第２凹型Ｎ１の凹面部２０との間に空隙Ｓが形成される前記第１凸型Ｍ２の凸面部１５と同じ形状の第２凸型Ｎ２とで構成する第２絞り金型Ｎとを備える液圧成形装置であって、前記第１絞り金型Ｍは、前記第１凹型Ｍ１に対して前記第１凸型Ｍ２を下死点まで下降して板状のブランクＢを加圧し、凹側に液溜め部ａが形成される製品形状途中の中間成形品ｘの段階まで予め加工し、前記第２絞り金型Ｎは、前記第２凹型Ｎ１の凹面部２０上に、前記中間成形品ｘを、前記空隙Ｓを下にして前記液溜め部ａを上向きにセットし、該液溜め部ａに液体Ｗを注入してから、前記中間成形品ｘの周縁部をブランクホルダ２６で押えて型締めすると同時に前記第２凹型Ｎ１に対し前記第２凸型Ｎ２を下死点まで下降し、前記中間成形品ｘを、前記空隙Ｓに押し込んで前記第２凸型Ｎ２の凸面部２５との間に発生する液圧により前記第２凹型Ｎ１の凹面部２０に沿って加圧し、製品形状の最終成形品Ｘの段階まで残りを一気に成形してなることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、液圧成型装置の第１絞り金型を用い、第１凹型に対し第１凸型を下降してブランクを加圧し、凹側に液溜め部が形成される製品形状途中の中間成形品にまで予め絞り成形してから、この製品形状の途中段階まで予備成形した中間成形品を、第２絞り金型の第２凹型の凹面部上に、下死点位置にある第２凸型の凸面部との間にできる空隙を下に液溜め部を上向きにセットし、液溜め部に液体を注入してから、中間成形品の周縁部を押えて型締めすると同時に第２凸型を下死点まで一気に下降して中間成形品を空隙へ押し込み、そのときに凸面部との間に発生する液圧によって中間成形品を第２凹型の凹面部に沿って加圧し、製品形状の最終成形品の段階まで残りを一気に成形することから、従来の対向液圧成形法のように高液圧を加えてブランクが製品形状に塑性変形する迄の間にわたり、ブランクを押えて型締め保持する必要がなく、従って、それだけ型締め状態を保持する時間が必要ない分だけ加工速度が速くなって生産性を著しく向上することができる。

しかも、請求項１に記載の発明によれば、使用する液圧成形装置の第１絞り金型および第２絞り金型は、従来のように液槽内に充填された液体の圧力を調整する専用の液圧調整手段を別途に備える必要がなく、上型に凸面部を製品形状にした特製のパンチを備えた専用の油圧プレス機を使用する必要もなく、しかも、下型も高液圧を付与する専用液槽をもった特製のダイである必要もなく、上型も下型もそれぞれ汎用の凹型や凸型のメカプレスを利用して構成することができ、それだけ設備投資を低く抑えて生産コストを著しく低減することができる。

請求項２に記載の発明によれば、液圧成形装置の第１絞り金型および第２絞り金型の共に上型を構成する可動側の第１凹型と第２凸型とが、凹面部が所定製品形状の固定側の第２凹型に対して下死点まで下降したとき凸面部が該第２凹型の凹面部との間に空隙ができる形状をなす同じ凸型の汎用メカプレスにより構成するから、それだけ設備投資が低く抑えられて生産コストを著しく低減することができる。

本発明に係る液圧成形装置の第２絞り金型で中間成形品を最終成形品に成形する状態を示す概略断面図である。同液圧成形装置の第1凸型が下死点まで下降した状態で第１絞り金型の構造を示す概略断面図である。同液圧成形装置の第２凸型が下死点まで下降した状態で第２絞り金型の構造を示す概略断面図である。予備成形工程においてブランクセット段階の第１絞り金型を示す概略断面図である。予備成形工程において第1凸型下降段階の第１絞り金型を示す概略断面図である。予備成形工程において中間成形品の第1凸型による加圧成形段階の第１絞り金型を示す概略断面図である。最終成形工程において中間成形品搬入段階の第２絞り金型を示す概略断面図である。最終成形工程において中間成形品セット段階の第２絞り金型を示す概略断面図である。最終成形工程において液体の注入段階の第２絞り金型を示す概略断面図である。最終成形工程において第２凸型の下降段階の第２絞り金型を示す概略断面図である。中間成形品を最終成形品に成形した最終段階の第２絞り金型を示す概略断面図である。従来の対向液圧成形装置を示す縦断面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明を実施するための形態について説明する。

図１は本発明に係る液圧成形装置の第２絞り金型で中間成形品を最終成形品に成形する状態を示し、図２は液圧成形装置の第１絞り金型の構造を示し、図３は第２絞り金型の構造を示す。本発明において、図示例の液圧成形装置は、薄鋼板のブランクを成形して自動車のパネル部品を得る装置で、特徴とするところは、ブランクをパネル部品の製品形状途中の中間成形品の段階まで成形する予備成形工程で用いる第１絞り金型Ｍと、製品形状途中の中間成形品を製品形状の最終成形品の段階まで残りを一気に成形する最終成形工程に用いる第２絞り金型Ｎの２組からなる点である。

第１絞り金型Ｍは、図２に示すように、下型の第１凹型（ダイ）Ｍ１と、第１凹型Ｍ１に対して昇降する上型の第１凸型（パンチ）Ｍ２を備える。

第１凹型Ｍ１は、上面に板状ブランクを載せて成形する凹面部１０を凹設し、その凹面部１０を上にしてベース１１上に固定している。第１凸型Ｍ２は、下面にブランクを押圧して成形する凸面部１５を凸設し、昇降駆動装置により鉛直上下方向に昇降する昇降部材１２に型本体１４を固定して凸面部１５を下向きに吊設している。型本体１４には、凸面部１５の周縁にガイド穴１４ａを図中上下の昇降方向に凹設し、ガイド穴１４ａにブランクホルダ１６を複数のガススプリング１７で下向き突出方向に付勢した状態で摺動可能に配設している。

そこで、第１絞り金型Ｍにおいて、第１凹型Ｍ１の凹面部１０と第１凸型Ｍ２の凸面部１５は、それぞれ凹側に液溜め部ａが形成される製品形状途中の中間成形品ｘ（図７参照）の形状に合わせて、互いに対応する凹形状（外形状）と凸形状（内形状）に形成する。

第２絞り金型Ｎは、図３に示すように、下型の第２凹型（ダイ）Ｎ１と、第２凹型Ｎ１に対して昇降する上型の第２凸型（パンチ）Ｎ２を備える。

第２凹型Ｎ１は、上面にブランクを載せて成形する凹面部２０を凹設し、その凹面部２０を上にしてベース２１上に固定している。第２凸型Ｎ２は、下面にブランクを押圧して成形する凸面部２５を凸設し、昇降駆動装置により鉛直上下方向に昇降する昇降部材２２に型本体２４を固定して凸面部２５を下向きに吊設している。型本体２４には、凸面部２５の周縁にガイド穴２４ａを図３中上下の昇降方向に凹設し、ガイド穴２４ａにブランクホルダ２６を複数のガススプリング２７で下向き突出方向に付勢した状態で摺動可能に配設している。

そこで、第２絞り金型Ｎにおいて、第２凹型Ｎ１の凹面部２０は、深絞り部ｄを有した製品形状の最終成形品（パネル部品）Ｘに合わせて（図１１参照）、中央にダイス穴２０ａを有した凹形状に形成している。一方、第２凸型Ｎ２は、図２および図３に示すように、凸面部２５を、第１絞り金型Ｍにおける第１凸型Ｍ２の凸面部１５と同じ凸形状で、第２凹型Ｎ１に対して下死点まで下降したときに対向する第２凹型Ｎ１の凹面部２０との間に空隙Ｓができる凸形状に形成する。

さて、上述した構成の本発明に係る液圧成形装置を用いて、例えば薄鋼板のブランクを中央に深絞り部ｄを有した製品形状に成形してパネル部品（図１１参照）を得る液圧成形方法について、以下に説明する。
（１）第１段階：予備成形工程
第１絞り金型Ｍを用い、図４に示すように、第１凹型Ｍ１の上にブランクＢを載せてセットしてから、図５に示すように、昇降駆動装置を作動して第１凸型Ｍ２を第１凹型Ｍ１に対して下降し、ブランクＢの周縁部をブランクホルダ１６で押えて型締めし、図６に示すように、そのまま第１凹型Ｍ１に対し第１凸型Ｍ２をガススプリング１７の付勢力に抗して下死点まで下降してプランクＢを加圧し、凹側に液溜め部ａが形成される製品形状途中の中間成形品ｘの段階まで絞り成形する。

（２）第２段階：最終成形工程
しかる後、図７に示すように、第２絞り金型Ｎに中間成形品ｘを搬送し、図８に示すように、第２凹型Ｎ１の凹面部２０の上に、中間成形品ｘを、空隙Ｓを下にして液溜め部ａを上向きにセットしてから、図９中に矢示するように、外部からホース等を使って水などの液体Ｗを液溜め部ａに注入する。

次いで、昇降駆動装置を作動し、図１０に示すように第２凸型Ｎ２の下降を開始し、図１に示すように、中間成形品ｘの周縁部をブランクホルダ２６で押えて型締めすると同時に、第２凸型Ｎ２を、第２凹型Ｎ１に対しガススプリング２７の付勢力に抗して下死点まで一気に下降して中間成形品ｘを空隙Ｓに押し込む。すると、そのとき、第２凸型Ｎ２は、凸面部２５が間に液体Ｗを挟んで中間成形品ｘを密閉状態の空隙Ｓ内へ押し込むため、凸面部２５と中間成形品ｘ間で液体Ｗの内圧が急上昇し、図１１に示すように、この液圧により中間成形品ｘを第２凹型Ｎ１の凹面部２０に沿って加圧し、製品形状の最終成形品Ｘの段階まで残りを一気に絞り成形してパネル部品に加工する。

以上のように本発明によれば、液圧成型装置の第１絞り金型Ｍを用い、第１凹型Ｍ１に対し第１凸型Ｍ２を下降してプランクＢを加圧し、凹側に液溜め部ａが形成される製品形状途中の中間成形品ｘの段階まで予め絞り成形してから（予備成形工程）、製品形状の途中まで予備成形した中間成形品ｘを、第２絞り金型Ｎの第２凹型Ｎ１の凹面部２０上に、下死点にある第２凸型Ｎ２の凸面部２５との間にできる空隙Ｓを下に液溜め部ａを上向きにセットし、液溜め部ａに液体Ｗを注入してから、中間成形品ｘの周縁部をブランクホルダ２６で押えて型締めすると同時に、第２凸型Ｎ２を下死点まで一気に下降して中間成形品ｘを空隙Ｓに押し込み、そのとき、凸面部２５との間に発生する液圧により第２凹型Ｎ１の凹面部２０に沿って加圧し、製品形状の最終成形品Ｘの段階まで残りを一気に絞り成形することから（最終成形工程）、従来の対向液圧成形法のように高液圧を加えてブランクが製品形状に塑性変形する迄の間にわたり、ブランクを押えて型締め保持する必要がなく、従って、それだけ型締め状態を保持する時間が必要ない分だけ加工速度が速くなって生産性が著しく向上する。

Ｂブランク
Ｍ第１絞り金型
Ｍ１第１凹型
Ｍ２第１凸型
Ｎ第２絞り金型
Ｎ１第２凹型
Ｎ２第２凸型
Ｓ空隙
Ｘ最終成形品
ｘ中間成形品
ａ液溜め部
１０・２０凹面部
１５・２５凸面部
１６・２６ブランクホルダ

Claims

固定側の第１凹型と、凸面部が該第１凹型の凹面部と対応する凸形状をなし該凹型に対して昇降自在の第１凸型とで構成する第１絞り金型と、凹面部が製品形状の固定側の第２凹型と、該凹型に対して昇降自在で下死点まで下降したときに凸面部が前記第２凹型の凹面部との間に空隙が形成される前記第１凸型の凸面部と同じ形状の第２凸型とで構成する第２絞り金型を用い、
前記第１絞り金型において、前記第１凹型に対して前記第１凸型を下死点まで下降して板状のブランクを加圧し、凹側に液溜め部が形成される製品形状途中の中間成形品の段階まで加工する予備成形工程と、
前記第２絞り金型において、前記中間成形品を、前記第２凹型の凹面部上に、前記空隙を下にして前記液溜め部を上向きにセットし、該液溜め部に液体を注入してから、前記中間成形品の周縁部を押えて型締めすると同時に前記第２凹型に対し前記第２凸型を下死点まで下降し、前記中間成形品を、前記空隙に押し込んで前記第２凸型の凸面部との間に発生する液圧により前記第２凹型の凹面部に沿って加圧し、製品形状の最終成形品の段階まで残りを一気に成形する最終成形工程と、
からなることを特徴とする、液圧成形方法。
固定側の第１凹型と、凸面部が該第１凹型の凹面部と対応する凸形状をなし該凹型に対して昇降自在の第１凸型とで構成する第１絞り金型と、凹面部が製品形状の固定側の第２凹型と、該凹型に対して昇降自在で下死点まで下降したときに凸面部が前記第２凹型の凹面部との間に空隙が形成される前記第１凸型の凸面部と同じ形状の第２凸型とで構成する第２絞り金型とを備える液圧成形装置であって、前記第１絞り金型は、前記第１凹型に対して前記第１凸型を下死点まで下降して板状のブランクを加圧し、凹側に液溜め部が形成される製品形状途中の中間成形品の段階まで予め加工し、前記第２絞り金型は、前記第２凹型の凹面部上に、前記中間成形品を、前記空隙を下にして前記液溜め部を上向きにセットし、該液溜め部に液体を注入してから、前記中間成形品の周縁部をブランクホルダで押えて型締めすると同時に前記第２凹型に対し前記第２凸型を下死点まで下降し、前記中間成形品を、前記空隙に押し込んで前記第２凸型の凸面部との間に発生する液圧により前記第２凹型の凹面部に沿って加圧し、製品形状の最終成形品の段階まで残りを一気に成形してなることを特徴とする、液圧成形装置。