JP2000288641A - 円筒絞り用ブランクおよびそれを使用する成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】現有の材料、成形装置を用いて、円筒絞り成形
品の耳率の縮小、偏肉量を低減することができる円筒絞
り用ブランクおよびそれを使用する成形方法を提案する
ことを課題とする。 【解決手段】アルミニウム板を円筒絞り成形するために
使用するブランクであって、任意の絞り率で真円ブラン
ク１０を絞り成形した時に耳１１が生じる部位に対し
て、Ｙ（絞り成形後の耳率）＝Ａ×（ブランクカット
率）＋Ｂ×（元板耳率）＋Ｃ×（絞り率）となる条件式
（１）に基づいてその真円ブランク半径（Ｒ）からブラ
ンクカット量（Ｘ）だけ減少させることで真円ブランク
で成形した時の耳率より小さくすることを特徴とする円
筒絞り用ブランク１とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、缶体などの器物、
コピードラム、コンデンサーケース、キャップ等に代表
される円筒絞り成形品について、成形時に使用されるブ
ランクに係り、特に、成形特性（耳率、偏肉量）に優れ
た円筒絞り用ブランクおよびそれを使用する成形方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来において、円筒絞り成形品を製造す
るためには、板材から形成した真円ブランクが使用され
ている。通常、円筒絞り成形品には材料の異方性に伴う
凹凸（以下耳という）が発生するため、絞り成形を行っ
て成形するカップの側壁には周方向に板厚差（偏肉）を
生じることが知られている。

【０００３】一方、近年、加工メーカーでは加工される
板（製品板）の薄肉化が推進されている。そのため、通
常、缶体などの器物、コピードラム、コンデンサーケー
ス、キャップ等に代表される円筒絞り成形品を、板厚を
低減した板材から成形する場合は、耳率、偏肉量が大き
くなることや、成形品の性質（強度、剛性等）が劣化
し、また、絞り成形品間の特性バラツキも大きくなるこ
とが分かっている。これは、板厚の減少によって、成形
品の側壁部に生じる偏肉量の影響が大きくなるためであ
る。したがって、薄板に成形されたブランクを使用し、
円筒絞り成形品の性質、成形特性の良い円筒絞り成形品
を作製する必要が生じている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の円筒絞
り成形で使用しているブランクでは、つぎのような問題
点が発生した。成形品の偏肉量を低減するには、材料の
異方性から生じる不均一変形を無くすことが重要であ
る。この点について従来より、材料の成分、製造条件に
よって材料面からの改善が図られてきたが、製造工程が
複雑になること、また特定の品種、調質の材料にしか適
用出来ないといった問題があった。したがって、工業的
に異方性を低減した材料を作製する技術は、製品板厚、
強度や調質を考慮した場合、必ずしも十分なものが見当
たらない。そこで、材料面のみではなく加工面から材料
の異方性を低減する技術が必要となった。

【０００５】本発明は前記問題点に鑑み創案されたもの
で、偏肉量を低減させるためには、成形品に生じる耳を
制御すれば良いことを見い出し、耳を制御するためには
ブランクの形状が重要であることを突き止めた。そのた
め、現有の材料、成形装置を用いて、絞り成形品の偏肉
量を低減することができる円筒絞り用ブランクおよびそ
れを使用する成形方法を提案することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために、アルミニウム板を円筒絞り成形するため
に使用するブランクであって、任意の絞り率で真円ブラ
ンクを絞り成形した時に耳が生じる部位に対して、Ｙ
（絞り成形後の耳率）＝Ａ×（ブランクカット率）＋Ｂ
×（元板耳率）＋Ｃ×（絞り率）となる予測式（１）に
基づいてその真円ブランク半径（Ｒ）からブランクカッ
ト量（Ｘ）だけ減少させることで真円ブランクで成形し
た時の耳率より小さくすることを特徴とする円筒絞り用
ブランクとした。

【０００７】但し，前記ブランクカット率とは、ブラン
クカット量（Ｘ）／真円ブランク半径（Ｒ）×１００を
いう。また、前記元板耳率とは、任意の絞り率で真円ブ
ランクを絞り成形した耳率（マイナス耳）をいう。さら
に、前記絞り率とは、（真円ブランク径−ポンチ径）／
真円ブランク径（Ｒ）×１００をいう。そして、前記係
数は、以下の範囲とする。Ａ＝＋２．８〜＋３．２、Ｂ
＝＋０．９〜＋１．１、Ｃ＝−１．６×１０^-3〜−２．
０×１０^-3。

【０００８】このように構成することで、円筒絞り成形
品を成形する際に、ブランクの板厚が薄くても、その影
響を受けることが少なく、かつ、耳率、偏肉量を最小限
に抑えることが可能となる。なお、アルミニウム板の材
質は、アルミニウムまたはアルミニウム合金のどちらで
あっても良い。

【０００９】また、前記予測式（１）から求めた形状の
ブランクを使用し、円筒絞り成形して成形品を作製する
構成にすると、ブランクを最小限の大きさにでき、しか
もトリミング加工の際にトリミング部分の発生を最小限
に抑え、成形特性にすぐれ、強度、剛性等の成形品の性
質にも優れた円筒絞り成形品を作製することが可能とな
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の詳細について、図面を適
宜参照して説明する。図１および図２で示すように、円
筒絞り用ブランク１は、真円ブランク１０の絞り成形１
５を行った後に、偏肉量によりカップ５に生じる耳１１
の発生を最小限になるように、真円ブランク１０から所
定位置をカットした形状をしている。円筒絞り用ブラン
ク１の形状を決める要素は、元板特性（耳率）、ブラン
ク変化量、絞り率である。そのため、アルミニウム合金
板を用いて、元板特性、ブランク変化量、絞り率とそれ
ぞれの絞り成形後の耳率（Ｙ）への影響を明確にするこ
とで、適正な円筒絞り用ブランク１の形状を求めた。

【００１１】円筒絞り用ブランク１の形状を特定する場
合は、その絞り成形後の耳率（Ｙ）を、円筒絞り成形
するための元板を同じ素材（元板耳率一定）を使用して
ブランクカット量（Ｘ）を変えたものと、ブランクカ
ット量（Ｘ）を一定にして元板の素材を変えた（元板耳
率を変えた）ものと、元板を同じ素材で、ブランクカ
ット量（Ｘ）を一定にして絞り率を変えたものについて
予備的試験を行い、多重回帰式から予測式（１）を導き
出した。すなわち、予測式（１）は、目的変数を絞り成
形後の耳率とし、独立変数をブランクカット率、元板耳
率、絞り率の３つとした多重回帰式である。

【００１２】 Ｙ（絞り成形後の耳率）＝Ａ×（ブランクカット率）＋Ｂ×（元板耳率）＋ Ｃ×（絞り率）…予測式（１）。

【００１３】但し，前記ブランクカット率とは、ブラン
クカット量（Ｘ）の値を、真円ブランク半径（Ｒ）の値
で除して１００を乗じた値をいう。また、前記元板耳率
とは、任意の絞り率で真円ブランク１０を絞り成形した
耳率（マイナス耳）をいう。さらに、前記絞り率とは、
真円ブランク径の値からポンチ径の値を減じ、つぎに真
円ブランク径の値で除し、さらに、１００を乗じた値を
いう。そして、前記係数は、Ａ＝＋２．８〜＋３．２、
Ｂ＝＋０．９〜＋１．１、Ｃ＝−１．６×１０^-3〜−
２．０×１０^-3の範囲としている。

【００１４】前記係数Ａ，Ｂ，Ｃの範囲を特定した理由
は、円筒絞り用ブランク１を作製するにあたって、元板
となる素材間（アルミニウムまたはアルミニウム合金の
品種）により耳率などに誤差が発生するためであり、安
全係数として実験的な数値によりその範囲を特定してい
る。したがって、前記係数Ａ，Ｂ，Ｃの各範囲から逸脱
した値で作製した円筒絞り用ブランク１は、相関係数が
低くなるため、適正なものを作製できなくなり、予測式
（１）の意味がなくなる。

【００１５】予測式（１）における係数Ａ，Ｂ，Ｃの範
囲において、円筒絞り用ブランク１を作製する場合は、
それぞれが適正な絞り成形後の耳率（Ｙ）（精度：±
０．５％）を得ることが可能となる。なお、円筒絞り用
ブランク１として使用される材料については、アルミニ
ウム板（アルミニウムまたはアルミニウム合金）である
こと以外、特に限定しない。これは、絞り成形した時に
耳が生じるアルミニウム板であるならば、予測式（１）
に従って耳の制御が可能だからである。

【００１６】図１および図２で示すように、真円ブラン
ク１０を適正な形状にカットする場合は、予測式（１）
（但し、前記した条件を含む）より導いたブランクカッ
ト量（Ｘ）を耳１１に対応する位置の真円ブランク１０
の半径（Ｒ）から除けば良い（ブランク半径はＲ−Ｘと
なる）。好ましくは、局所的にブランクを削るのではな
く、耳１１のカット量が最大となる様に滑らかにカット
した方が良い。これは、絞り成形時の耳は比較的広範囲
の材料（例えば圧延９０°方向に耳が形成される場合、
約７０〜１１０°の部位が関係している）によって形成
されるためである。

【００１７】図２は、真円ブランク１０および円筒絞り
成形用ブランク１の１／４である０°から９０°の間の
形状を示している（０°から２７０°の間の形状は、０
°から９０°の間の形状と線対称になる。また、９０°
から０°を介する２７０°の間の形状は、９０°から１
８０°を介する２７０°の間の形状と線対称となる）。
なお、図１および図２で示す０°は、アルミニウム板を
冷間圧延したときの送り方向である。そして、０°から
時計回りに９０°、１８０°、２７０°とした。

【００１８】このように、予測式（１）から円筒絞り用
ブランクを作製・加工することによって、真円ブランク
で成形した時に生じる耳よりも低くすることが可能とな
る。そのため、真円ブランクを円筒絞り成形した時に生
じる偏肉量を低減することができる。

【００１９】さらに、円筒絞り用ブランク１を使用して
絞り成形を行い、缶体などの器物、コピードラム、コン
デンサーケース、キャップ等に代表される円筒絞り成形
品を製造すれば、真円ブランクを成形した時よりも、耳
を低く抑えることができ、かつ、偏肉量を低減すること
ができる。したがって、円筒絞り用ブランク１に使用さ
れるアルミニウム板の薄肉化が進んでも成形品の性質
（強度、剛性など）に優れた円筒絞り成形品を製造する
ことができる。なお、円筒絞り成形品を製造するときの
工程は、円筒絞り用ブランク１の形状が真円ブランク１
０の形状と異なるのみで、従前と同じであるため説明を
省略する。

【００２０】

【実施例】本発明の実施例を次ぎに述べる。なお、本発
明は、この実施例に限定されるものではない。 （実施例１）表１で示すように、３種類の異なる条件の
アルミニウム合金を使用し、ａとしてＪＩＳ１１００、
ｂとしてＪＩＳ３００４、ｃとしてＪＩＳ５０５２を用
いた。そして、それぞれのアルミニウム合金板ａ，ｂ，
ｃを真円ブランクで絞り成形した時の耳率（元板耳率）
よりも小さくなる（目標±１％以内）ように、係数Ａ，
Ｂ，Ｃ（表２参照）に基づき、予測式（１）に従ってブ
ランクカットを施した。表３には表２に示すブランクを
通常のプレス試験で成形した時のカップの絞り成型後耳
率を示す。表３で示すように、実施例であるＮｏ１〜４
は、いずれも元板耳率より絞り成型後の耳率が小さくな
る上に、目標とする±１％の耳制御が可能であることが
わかる。

【００２１】一方、比較例であるＮｏ５〜８は、予測式
（１）の各係数Ａ，Ｂ，Ｃが本発明の範囲から外れてい
るためにカット量が適正ではなく、耳の制御が困難とな
り目標の絞り成形後の耳率を大きく外れている。なお、
成形条件として、ポンチ径φ４０，肩Ｒ３．０、ダイス
肩Ｒ７．０、クリアランスを板厚＋板厚の２０％とし、
潤滑油を塗布することを共通条件としてプレス試験し
た。しわ押さえ力については、材料の引張強さをもとに
各材料の適正値にて設定した。なお、表１の元板耳率
は、真円ブランクを絞り率５０％で成形したカップの耳
率である。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【表２】

【００２４】

【表３】

【００２５】（実施例２）表４には、今回使用した材料
の特性（元板耳率は、真円ブランクを絞り率５０％で成
形したときのものである）を、表５には、予測式（１）
に基づき、２種類のブランク（円筒絞り用ブランク１）
で、真円ブランクにカットを施した時のブランクカット
量（Ｘ）と、そのブランクで成形した時の絞り成形後の
耳率を示す。また、表６には、表４および表５の条件で
カップを成形した時のカップ側壁に生じる偏肉量を示
す。成形条件は、ポンチ径φ４０，肩Ｒ３．０、ダイス
肩Ｒ７．０、クリアランスを板厚＋板厚の２０％、しわ
押さえ１５０ｋｇｆとし、潤滑油を塗布したもので成形
することを共通条件とした。偏肉量については、カップ
底部から同一高さのカップ側壁について周方向での板厚
差を求め、それをカップ高さ方向について求めた時の最
大値とした。

【００２６】本実施例である表６のＮｏ１は、真円ブラ
ンクで成形したカップよりも、偏肉量が小さくなる。し
かし、比較例であるＮｏ２は、ブランクカット量が大き
いために真円ブランクで成形したカップよりも絞り成形
後の耳率が高く、偏肉量も真円ブランクのカップと比較
すると大きくなる。

【００２７】

【表４】

【００２８】

【表５】

【００２９】

【表６】

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明の構成によると、絞
り成形による耳制御が可能となる。これによって、元板
耳率より、絞り成形後の耳率の低いカップを作製するこ
とができ、かつ偏肉量を低減することが可能である。ま
た、円筒絞り用ブランクを使用して円筒絞り成形を行う
ことで、成形性に優れた円筒絞り成形品の製造が可能と
なる。さらに、使用されるアルミニウム合金板の薄肉化
が進んでも、成形品間のバラツキがなく、薄板の影響を
受け難い成形品を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の円筒絞り用ブランクを使用してカップ
を成形する状態を示す模式図である。

【図２】本発明の円筒絞り用ブランクの１／４を示す模
式図である。

【符号の説明】 １ 円筒絞り用ブランク ５ カップ １０ 真円ブランク １１ 耳

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アルミニウム板を円筒絞り成形するために
   使用するブランクであって、任意の絞り率で真円ブラン
   クを絞り成形した時に耳が生じる部位に対して、Ｙ（絞
   り成形後の耳率）＝Ａ×（ブランクカット率）＋Ｂ×
   （元板耳率）＋Ｃ×（絞り率）となる予測式（１）に基
   づいてその真円ブランク半径（Ｒ）からブランクカット
   量（Ｘ）だけ減少させることを特徴とする円筒絞り用ブ
   ランク。但し，前記ブランクカット率とは、ブランクカ
   ット量（Ｘ）／真円ブランク半径（Ｒ）×１００をい
   う。前記元板耳率とは、任意の絞り率で真円ブランクを
   絞り成形した耳率（マイナス耳）をいう。前記絞り率と
   は、（真円ブランク径−ポンチ径）／真円ブランク径
   （Ｒ）×１００をいう。前記係数は、Ａ＝＋２．８ない
   し＋３．２、Ｂ＝＋０．９ないし＋１．１、Ｃ＝−１．
   ６×１０^-3ないし−２．０×１０^-3の範囲とする。
2. 【請求項２】請求項１に記載の予測式（１）から求めた
   形状の円筒絞り用ブランクを使用し、円筒絞り成形する
   ことを特徴とする円筒絞り用ブランクを使用する成形方
   法。