JP2000005827A - 増厚絞り加工用金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 作業性を低下させることなく増厚絞り加工で
きる増厚絞り加工用金型を得る。 【解決手段】 本金型１０は、孔部５６へパンチ２４を
挿入した状態でパンチ２４の外周部とダイス５４の孔部
５６との間に増厚絞り加工前の状態における筒部７４の
肉厚の２．１〜２．８倍で好ましくは２．４〜２．５倍
の寸法を有する隙間Ｌが形成されるように、ダイス５４
の孔部５６の内径寸法を設定した。このため、ワーク７
０を孔部５６内へ圧入しても筒部７４に引張力を作用さ
せることなく、十分に筒部７４の肉厚を増加させること
ができる。また、クッションプレート２８の上型５０側
の端部は単なる平板状であるため、加工が終了してダイ
ス５４を離間させるとワーク７０はクッションプレート
２８上に単に載置されているだけの状態となり、ワーク
７０を容易に取り出すことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属の絞り加工に
おいて筒状のワークの外周部の肉厚の減少を防止しつつ
成形する増厚絞りに適用される増厚絞り加工用金型に関
する。

【０００２】

【従来の技術】電機子や永久磁石等、モータを構成する
部材を収容すると共に、内部に配置された永久磁石で生
じた磁束の通路としてのヨークを構成するハウジングと
しては、金属平板を絞り加工によって有底筒形状に成形
することで形成されるものがある。

【０００３】ところで、一般的な絞り加工でハウジング
を形成すると、加工途中でハウジングの筒部に引張応力
がかかり、加工前の金属板の板厚に比べて加工終了後の
ハウジングの筒部の肉厚が薄くなる。上述したように、
ハウジングは単なるモータを構成する部品を収容するた
めのみならず、磁束が通るヨークとして用いられるた
め、筒部の肉厚が薄くなることで予め設定した磁束量よ
りも実際の磁束量が少なくなる。そこで、肉厚が薄くな
ることをみこんで予め板厚の厚い金属板を使用すること
が考えられるが、この場合には、ハウジングの底部に肉
厚が不要に厚くなるため、ハウジングの重量が増加して
しまい、更には、板厚の厚い金属板を使用することでコ
スト高になってしまう。そこで、増厚絞りと称される絞
り加工によって所定のハウジングの筒部の肉厚を所定の
肉厚に設定していた。

【０００４】ここで、実開平４−４３４１５号には筒部
の肉厚を所定の肉厚に設定できる金型（公報では、『圧
縮絞り金型』と称している）が開示されている。この金
型では、下型に上方へ向けて開口した凹部が形成されて
いる。有底筒状で且つ開口端が半径方向外側へ向けて延
出されたワークの開口端を凹部へ係合させた状態でセッ
トし、上型のダイスを下降させダイスの孔部へワークを
圧入すると、ワークは孔部の内周部により絞られて圧縮
される。さらに、このとき凹部内周によって開口端の外
周が支持され、ワークが孔部内周によって押圧されるこ
とによる絞り力に耐える。

【０００５】また、下型には、下型に対して上下動可能
な変形阻止部材が設けられており、ワークが下型にセッ
トされた状態では変形阻止部材がワークに被嵌されてワ
ークの内底部へ変形阻止部材の上端部が当接し、ワーク
の半径方向内側への変形を制限する。この金型によって
成形されたワークは、成形中にワークの筒部に引張力が
付与されずに圧縮されるため、ワークの筒部の肉厚を増
加させることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな金型では、下型の凹部内周でワークの開口端の外周
を支持するために、成形終了後には凹部内周へワークの
開口端が噛み込み、ワークの取り出しが困難となり、作
業性を低下させるという欠点がある。

【０００７】本発明は、上記事実を考慮して作業性を低
下させることなく増厚絞り加工できる増厚絞り加工用金
型を得ることが目的である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の増厚絞り
加工用金型は、開口端が略軸直交方向へ向けて延出され
てフランジ部とされた有底円筒状のワークの前記フラン
ジ部と対向した状態で前記ワークを載置可能な平板状で
且つ前記ワークの内径寸法よりも小径とされた貫通孔が
形成された載置部と、前記貫通孔を貫通し前記ワークの
開口端から内底部までの深さ以下の寸法だけ前記載置部
から前記ワーク側へ突出して前記ワークの内部へ挿入さ
れるパンチと、内径寸法が前記ワークの外径寸法よりも
小径で且つ前記パンチの外径寸法との差が前記ワークの
外周部の肉厚の２．１倍以上２．８倍以下で、好ましく
は２．４倍以上２．５倍以下とされた孔部が前記パンチ
に対して同軸的に形成され、前記貫通孔の軸方向に沿っ
て前記載置部に対して相対的に接近移動して前記孔部へ
前記ワークを圧入させるダイスと、を備えている。

【０００９】上記構成の増厚絞り加工用金型で絞り加工
を行う際には、先ず、有底円筒状のワークの開口端に形
成されたフランジ部と載置部とが互いに対向した状態で
載置部上にワークを載置部に形成された貫通孔と同軸的
に載置し、次いで、この状態で載置部の貫通孔にパンチ
を貫通させ、さらに、貫通孔の軸方向に沿って載置部に
対して相対的にダイスを接近移動させてダイスの孔部へ
ワークを圧入する。載置部に対してダイスが所定の位置
まで接近移動すると、ダイスと載置部とでワークのフラ
ンジ部を挟み込み保持する。

【００１０】ここで、ダイスの孔部の内径寸法はワーク
の外径寸法よりも小さいためにダイスの孔の内部へワー
クを圧入することでワークは絞り加工される。しかしな
がら、パンチの貫通孔からの突出寸法はワークの開口端
から内底部までの寸法以下であるために、ワークの軸方
向に沿った方向の引張応力をワークに生じさせることは
ない。しかも、パンチの外径寸法とダイスの孔部の内径
寸法との差がダイスの孔部へ圧入される前のワークの外
周部の肉厚の２．１倍以上２．８倍以下で、好ましくは
２．４倍以上２．５倍以下とされているためワークの内
径寸法の寸法精度や真円度等が保たれつつワークの筒部
の肉厚寸法が増加される。

【００１１】このように、本増厚絞り加工用金型では、
載置部が平板状であってもワークの内径精度や真円度等
を保ちつつワークの筒部の肉厚寸法が増加させることが
できるため、加工時のワークの載置や加工終了後のワー
クの取り出し及び搬送が容易であり、作業効率が向上す
る。

【００１２】請求項２記載の増厚絞り加工用金型は、請
求項１記載の増厚絞り加工用金型において、前記パンチ
を、前記載置部に対して前記載置部の貫通孔に沿って相
対的にスライド可能としたことを特徴としている。

【００１３】上記構成の増厚絞り加工用金型によれば、
載置部の貫通孔に沿ってパンチがスライド可能とされて
いる。したがって、加工が終了して際に、載置部の貫通
孔の軸方向に沿って載置部に対して相対的にダイスを離
間させると共に、パンチをワークの内部から引き抜く方
向へスライドさせることで、加工終了の状態でパンチに
嵌まり込んでいるワークが容易に取り出される。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１には本発明の一実施の形態に
係る増厚絞り用金型１０（以下、単に『金型１０』と称
する）の構造が断面図によって示されている。この図に
示されるように、本金型１０は下型１４を備えている。
この下型１４には上端で開口したシリンダ部１６が形成
されている。シリンダ部１６の底部略中央には外径寸法
がシリンダ部１６の内径寸法よりも十分に小さい平板状
のバッキングプレート１８が載置されており、さらに、
バッキングプレート１８上にはバッキングプレート１８
と同様に外径寸法がシリンダ部１６の内径寸法よりも十
分に小さいパンチプレート２０が載置されている。パン
チプレート２０の中心にはパンチプレート２０の厚さ方
向に沿って貫通した円孔２２が形成されている。パンチ
プレート２０の円孔２２の内側にはパンチ２４が設けら
れている。パンチ２４は外径寸法が円孔２２の内径寸法
よりも僅かに小さい円柱形状とされている。また、パン
チ２４の円孔２２に挿入された側の端部は軸直交方向に
沿ってカットされた平面形状とされており、円孔２２を
貫通してバッキングプレート１８の上面へ当接してい
る。一方、円孔２２に挿入された側の端部とは反対側の
端部は略半球形状の球面部２６とされている。また、パ
ンチ２４の外径寸法は製品内径寸法（すなわち、加工終
了後のワーク７０の内径寸法）に設定されている。

【００１５】また、パンチプレート２０上には載置部と
してのクッションプレート２８が載置されている。クッ
ションプレート２８の外径寸法はシリンダ部１６の内径
寸法よりも小さいが、上述したバッキングプレート１８
及びパンチプレート２０の外径寸法よりも十分に大き
い。クッションプレート２８の外周部の軸方向中間部か
らシリンダ部１６の底部側の端部までの間には、クッシ
ョンプレート２８の半径方向外側へ向けてフランジ部３
０が延出されている。フランジ部３０が形成された部分
でのクッションプレート２８の外径寸法は、シリンダ部
１６の内径寸法よりも僅かに小さい程度とされており、
クッションプレート２８がシリンダ部１６の軸方向に沿
って摺動できる。

【００１６】また、クッションプレート２８の半径方向
中央には貫通孔としての円孔３２が形成されている。円
孔３２は内径寸法が上述したパンチプレート２０の円孔
２２の内径寸法と略等しく、パンチ２４の球面部２６側
が貫通している。したがって、クッションプレート２８
は、シリンダ部１６とパンチ２４の双方に案内されて、
シリンダ部１６及びパンチ２４の軸方向に沿ってスライ
ドできる。

【００１７】さらに、下型１４の開口端の端面上には、
リング状のストッパ３４が設けられている。ストッパ３
４は内径寸法がクッションプレート２８の外径寸法より
も大きいが、フランジ部３０が形成された部分でのクッ
ションプレート２８の外径寸法よりも小さい。したがっ
て、クッションプレート２８がシリンダ部１６及びパン
チ２４の軸方向に沿ってシリンダ部１６の開口端側へ向
けてスライドすると、フランジ部３０がストッパ３４へ
当接し、これ以上のクッションプレート２８のスライド
を制限する。

【００１８】また、図１に示されるように、シリンダ部
１６の底部にはシリンダ部１６の開口端とは反対側へ向
けて貫通した複数の透孔３６が形成されている。これら
の透孔３６はシリンダ部１６の底部中心を中心とする仮
想円の円周方向に沿って等間隔に設けられており、各透
孔３６にはクッション棒３８が貫通配置されている。ク
ッション棒３８の一端はクッションプレート２８のシリ
ンダ部１６の底部と対向する側の端部へ当接しており、
他端はクッション棒３８を透孔３６に沿って移動させる
クッション圧調整手段としてのシリンダ（何れも図示省
略）へ差し込まれ、シリンダ内の油圧や水圧或いは空気
等のガス圧等を加減することでクッション棒３８をスラ
イドさせることができるようになっている。

【００１９】一方、下型１４の上方には平板状の上型５
０が設けられている。上型５０はプレス装置のスライダ
（何れも図示省略）に保持されており、プレス装置に設
けられた駆動手段の駆動力により、スライダが円孔２２
の軸方向に沿って移動することで下型１４に対して接離
移動するようになっている。上型５０の下型１４側の端
部にはダイスホルダ５２が固定されており、更に、ダイ
スホルダ５２と下型１４側の端部にはダイス５４が固定
されている。ダイス５４の略中央には上述したパンチ２
４の軸方向に沿って貫通した孔部５６が形成されてお
り、孔部５６及び上述したパンチ２４の軸方向に沿って
孔部５６がパンチ２４と同軸となるようにダイス５４が
ダイスホルダ５２へ取り付けられる。

【００２０】また、孔部５６の内径寸法は、本金型１０
により加工前のワーク７０の外径寸法よりも小さく、且
つ、加工前のワーク７０の上端部の曲率半径（すなわ
ち、加工前のワーク７０の底部と筒部７４とが成すコー
ナ部の曲率半径）の中心径よりも大きい。したがって、
孔部５６の内側にパンチ２４を挿入した状態では、孔部
５６の内周部とパンチ２４の外周部との間に加工前のワ
ーク７０の板厚寸法の２．１倍以上２．８倍以下で、好
ましくは２．４倍以上２．５倍以下の寸法を有する隙間
Ｌが形成される。特に、孔部５６の内径寸法及びパンチ
２４の外径寸法について言えば、上記の条件を備え、且
つ、ワーク７０の増厚絞り加工における絞り率が８５％
以上９０％以下となるように孔部５６の内径寸法及びパ
ンチ２４の外径寸法を設定することが好ましいことが、
実験的に確認されている。

【００２１】さらに、孔部５６の内周部の下型１４側の
端部近傍は所定の曲率半径で下型１４側へ向けて漸次内
径寸法が大きくなる湾曲部５８とされている。

【００２２】さらに、図１に示されるように本金型１０
は押さえシャフト６０を備えている。押さえシャフト６
０は、上述したパンチ２４及び孔部５６の軸芯位置をそ
の軸方向に沿って上型５０及びダイスホルダ５２を貫通
しており、プレス装置の駆動手段の駆動力により、パン
チ２４及び孔部５６の軸方向に沿ってダイス５４に対し
て相対的に移動できる。また、押さえシャフト６０の下
型１４側の端部には押さえブロック６２が設けられてい
る。押さえブロック６２は下型１４側の端部がワーク７
０の底部形状に対応した湾曲面とされている。

【００２３】次に、本金型１０を用いたワーク７０の増
厚絞り加工工程の説明を通して、本実施の形態の作用並
びに効果について説明する。

【００２４】本金型１０で加工されるワーク７０は、そ
の前工程（すなわち、通常の絞り加工工程等）で底部が
略半球形状とされた有底の円筒形状で且つ筒部７４の開
口端には半径方向外方へ向けて延出されたフランジ部７
２が形成されている。

【００２５】ワーク７０を金型１０にセットする際に
は、先ず、クッション棒３８をスライドさせるプレス装
置のクッション圧調整手段によってフランジ部３０がス
トッパ３４へ当接するまでクッション棒３８が下型１４
側へ向けてスライドさせられると共に、上型５０が下型
１４から離間させる方向へ向けて移動させられ、ダイス
５４が下型１４の上型５０側の端部から十分に離間させ
られる。この状態で、フランジ部７２とクッションプレ
ート２８の上型５０側の端部とが互いに対向し、且つ、
ワーク７０と円孔３２が略同軸となるようにワーク７０
をクッションプレート２８上に載置する。

【００２６】次いで、この状態から上型５０を下型１４
へ接近させる方向へ移動させると、ワーク７０の底部が
ダイス５４の湾曲部５８へ当接する。この状態から更に
上型５０を下型１４へ接近させる方向へ移動させると、
クッション圧調整手段の圧力に抗してダイス５４がワー
ク７０及びクッションプレート２８を介してクッション
棒３８を押し下げ、クッションプレート２８がシリンダ
部１６の底部側へ向けてスライドする。これにより、ワ
ーク７０の内部にパンチ２４が挿入される。このよう
に、クッションプレート２８がスライドすると、図１に
示されるように、クッションプレート２８がパンチプレ
ート２０へ当接してパンチプレート２０によってクッシ
ョンプレート２８のスライドが制限される。このスライ
ド制限状態では、押さえシャフト６０が下型１４側へス
ライドして押さえブロック６２がワーク７０の内底部を
パンチ２４の球面部２６へ押し付ける。

【００２７】この状態から更に上型５０を移動させると
ワーク７０がダイス５４の孔部５６内へ圧入される。孔
部５６の内径寸法は加工前のワーク７０の外径寸法より
も小さいため、ワーク７０は孔部５６内へ圧入されて絞
り加工されることで圧縮されて内外径共に縮径され、こ
れによってワーク７０の肉厚が増加する。なお、このと
きの上型５０の移動に連動して押さえシャフト６０が所
定の位置まで下型１４から離間する方向へスライドす
る。また、ダイス５４の孔部５６内へワーク７０を圧入
させようとすると、孔部５６の下側開放端のコーナ部が
ワーク７０の底部近傍をワーク７０の半径方向内側で且
つ開放端（すなわち、下方）へ向けて押圧する。このよ
うな押圧力を受けたワーク７０の底部は上方、すなわ
ち、ダイス５４の孔部５６内へ逃げようとする力が発生
する。これによっても、ワーク７０の底部はパンチ２４
の上端部（すなわち、球面部２６）から離間する如く延
びる。また、この際には、下降するダイス５４によって
ワーク７０に下方（すなわち、下方１４側）へ向いた圧
縮力が作用するが、上述したように、本金型１０での増
厚絞り加工における絞り率の下限が８５％となるように
孔部５６の内径寸法を設定することで、筒部７４に作用
する圧縮力に伴うワーク７０の座屈が防止される。な
お、ダイス５４の下降時にワーク７０の底部近傍にワー
ク７０の半径方向内側で且つ開放端（すなわち、下方）
への押圧力を付与する孔部５６の下側開放端のコーナ部
の曲率半径の寸法は、ワーク７０の内外径の寸法により
変化するが、概ね５〜１５ｍｍ程度とすることが好まし
い。

【００２８】ここで、図３には、ダイクリアランス（す
なわち、肉厚に対する比率でダイス５４の孔部５６の内
径寸法とパンチ２４の外径寸法との差）と肉厚増加率
（すなわち、加工前の肉厚に対する加工後の肉厚の比
率）との関係を実験的に調べた結果がグラフにより示さ
れている。このグラフに示されるように、ダイクリアラ
ンスを筒部７４の肉厚の２．１〜２．８倍の範囲に設定
した場合に、肉厚の増加率が１倍以上となり、更に、ダ
イクリアランスを筒部７４の肉厚の２．４〜２．５倍の
範囲に設定した場合に肉厚の増加率がピークを示す。以
上の結果に基づいて本金型１０では、ダイス５４の孔部
５６の内径寸法とパンチ２４の外径寸法との差が加工前
のワーク７０の筒部７４の肉厚の２．１倍以上２．８倍
以下で、好ましくは２．４倍以上２．５倍以下とされて
いるため、上述した増厚絞り加工（すなわち、ワーク７
０を孔部５６内へ圧入する工程）において筒部７４に引
張応力を作用させることなく、十分にワーク７０の筒部
７４の肉厚を増加させつつ、しかも、ワーク７０の筒部
７４の内径寸法精度や真円度を所定の公差範囲内におさ
めることができる。したがって、このようにして加工さ
れたワーク７０をモータのヨークを兼ねるハウジングと
して使用した場合には、単なる絞り加工（すなわち、ワ
ーク７０の肉厚の増加を伴わない絞り加工）だけで形成
したハウジングと比べてハウジングの材料内部を通過す
る磁束量を増加させることができ、モータの回転トルク
を向上させることができる。また、単なる絞り加工だけ
で形成したハウジングで本金型１０を用いて形成される
ハウジングと同様の効果をえるためには、予め、肉厚の
減少分を見越して厚手の金属平板を用いなければならな
いが、本金型１０を用いた場合には、肉厚の減少分を見
越す必要がないため製造コストが安価になる。

【００２９】このようにして増厚絞り加工が終了した後
には、所謂型開きを行って型内からワーク７０を取り出
すが、このときには、先ず、上型５０が下型１４から離
間するように上昇させられて、上型５０が下型１４から
離間する方向へ向けて移動させられ、ダイス５４が下型
１４の上型５０側の端部から十分に離間させられる。こ
れによって、ワーク７０が孔部５６から抜け出る。次い
で、プレス装置のクッション圧調整手段によってフラン
ジ部３０がストッパ３４へ当接するまでクッション棒３
８が下型１４側へ向けてスライドさせられ、パンチ２４
がワーク７０から抜け出る。ここで、本金型１０では、
上述したように、ダイス５４の孔部５６の内径寸法とパ
ンチ２４の外径寸法との差を加工前のワーク７０の筒部
７４の肉厚の２．１倍以上２．８倍以下で、好ましくは
２．４倍以上２．５倍以下とすることで増厚絞り加工
（すなわち、ワーク７０を孔部５６内へ圧入する工程）
において筒部７４に引張応力を作用させることなく、十
分にワーク７０の筒部７４の肉厚を増加させつつ、ワー
ク７０の筒部７４の内径寸法精度や真円度を所定の公差
範囲内におさめる構成であり、本金型１０では、クッシ
ョンプレート２８の上型５０側の端部は単なる平板状で
ある。このため、この状態でのワーク７０はクッション
プレート２８上に単に載置されているだけの状態であ
り、ワーク７０を容易に取り出すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る増厚絞り加工用金
型の断面図である。

【図２】増厚絞り加工状態の図１に対応した断面図であ
る。

【図３】ダイクリアランスと肉厚増加率との関係を示す
グラフである。

【符号の説明】

１０ 増厚絞り加工用金型 ２４ パンチ ２８ クッションプレート（載置部） ３２ 円孔（貫通孔） ５４ ダイス ７０ ワーク ７２ フランジ部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 開口端が略軸直交方向へ向けて延出され
   てフランジ部とされた有底円筒状のワークの前記フラン
   ジ部と対向した状態で前記ワークを載置可能な平板状で
   且つ前記ワークの内径寸法よりも小径とされた貫通孔が
   形成された載置部と、 前記貫通孔を貫通し前記ワークの開口端から内底部まで
   の深さ以下の寸法だけ前記載置部から前記ワーク側へ突
   出して前記ワークの内部へ挿入されるパンチと、 内径寸法が前記ワークの外径寸法よりも小径で且つ前記
   パンチの外径寸法との差が前記ワークの外周部の肉厚の
   ２．１倍以上２．８倍以下で、好ましくは２．４倍以上
   ２．５倍以下とされた孔部が前記パンチに対して同軸的
   に形成され、前記貫通孔の軸方向に沿って前記載置部に
   対して相対的に接近移動して前記孔部へ前記ワークを圧
   入させるダイスと、 を備える増厚絞り加工用金型。
2. 【請求項２】 前記パンチを、前記載置部に対して前記
   載置部の貫通孔に沿って相対的にスライド可能としたこ
   とを特徴とする請求項１記載の増厚絞り加工用金型。