JP2002086244A - 成形体用ブランク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鍛造加工により軽量且つ高品質でありボスを
有する成形体を成形するためのブランクを提供するこ
と。 【解決手段】 本願発明のブランクは、成形体の多角形
の角部を結ぶ線より、少なくとも１辺以上の辺の少なく
とも１部がブランクの中心部に向かって凹形状になって
いることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明はブランクを塑性加
工なかんずく鍛造加工により成形するブランクに関する
ものであり、特に小形軽量機器の筐体等の用途に適した
成形体の製造に適したブランクに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、筐体や角筒容器を製造をするの
に、深絞り加工が用いられてきた。しかし深絞りでは角
部及び隅部の曲率半径（corner radius）を大きく取る
事が出来ずに、シャープな形状の筐体を得る事は難しか
った。そして深絞りに用いるブランクは、絞られた後の
容器の高さが一様になるように板取をしていた。特に曲
辺部に余肉を与えると絞り限界が著しく低下し、角筒容
器等を深絞りするときには、四角形の板より絞ること
は、非常に浅い容器以外では行われない。求める角筒容
器の高さをｈ、曲辺部は半径ｒ１とすると、図５に示す
ように、直辺部は、高さｈの円筒容器を深絞り加工にて
成形した場合と同じく単なる曲げ加工を受けるだけと仮
定すれば、ブランクは、直辺部が曲辺部より出っ張った
形状になる。（プレス便覧：P156 塑性加工研究会、プ
レス便覧編集委員会丸善株式会社 昭和５３年８月２０
日 第６版第２刷発行）

【０００３】又別の深絞り用のブランク形状の公知例と
して、特開平１０―１２８４６１号公報に深絞り用のブ
ランクとして展開ブランクの開示がある。深絞り用のブ
ランクとして、円形や四角形、矩形などのブランクの代
わりに、絞り変形を受けるブランクの外周部分を複数箇
所切り取った、いわゆる展開ブランクを使用することに
よって、深絞りにおけるフランジ部の絞り抵抗を減少さ
せ、容器底丸み部での破断を回避して、深い容器状の製
品を１工程で成形する方法で、角筒や矩形容器、楕円容
器等、絞り変形を伴うあらゆる深い容器状製品の成形に
適用できるが、漏れの心配のある容器に対しては、接合
部を溶接することが必要であることが開示されている。
しかし、以上の公知例は、いずれも深絞りに関する技術
であり、しわ押さえを必要とする技術で、ボス等の突起
を形成する技術ではない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の深絞りにおい
て、成形された容器内にボスが必要な場合は、別の工程
で溶接や接着などで取り付ける必要がある。特に容器
が、電子機器用、特に携帯電話機等の小型通信機器、ノ
ート型パソコン、モバイル型パソコン等の小型事務機
器、デジタルカメラなどの映像機器に用いられる筐体で
ある場合には、内部に電子回路を組み込んだ基板等を取
り付けるため、内部のボスは必要不可欠である。このよ
うなボスを容器内部に形成するためには、深絞りでな
く、塑性加工、なかんずく鍛造加工により筐体を成形
し、同時に、内部にボスを一体的に成形できる生産性の
良い技術が必要である。

【０００５】薄板を、鍛造加工にて筐体に成形するに
は、板厚と筐体の肉厚、ボスの位置、筐体の外部にある
凸形状のデザインなどを見極めたメタルフローを考慮す
る必要がある。メタルフローとは、金属素材が鍛造圧力
により、押しつぶされながら、金型により板厚が薄肉化
される時や、あるいはボスが形成されるときの金属の流
れを言う。深絞りでは考慮しないで良いこのメタルフロ
ーを考慮したブランクの形状が、筐体をうまく成形でき
るか否かの重要なポイントである。特に筐体が多角形で
ある場合は、角部の板は曲げ、しごき及び鍛造による圧
下を受けるので、メタルが不足すると、亀裂が入る原因
となる。そのために角部は亀裂を引き起こさないだけの
十分な板が必要である。しかし、一方メタルフローは角
部から辺の中心付近部に向かって流れる。また辺の中心
付近部は底部からのメタルフローがあり、両方からのメ
タルフローが重なりあってくる。従って、辺の中心付近
の板は角部より少なくしておく必要がある。このような
理由から鍛造加工により四角なブランクから、四角な筐
体を成形しようとすると、どうしても、辺の中央付近部
の不要部分であるバリの飛び出し量が高くなり、次の工
程に搬送する場合に、搬送時に邪魔になり、また次の工
程で仕上鍛造を行う場合に、不要部分のバリによる抵抗
が大きいため、伸びが不足して亀裂を生じ、肉薄となり
にくい。従って、鍛造加工では、バリの高さをどの部位
でもほぼ同じにすることが重要であった。さらに、最終
製品に仕上げる時は、バリ等の不要部分をトリミングな
どで取り除く工程があり、この時も不要部分が多いと歩
留まりが悪くなるなどの問題があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本願発明では、かかる問
題点等を解消するためになされたものであり、多角形の
成形体を塑性加工により成形するのに用いられるブラン
クであって、図１に示すのが本願発明に係わるブランク
の一例を示す図であり、図２に示す成形体１の底部形状
６の相似外形７の多角形の隣り合った角部を結ぶ線よ
り、実際のブランク１０の少なくとも一辺の一部分がブ
ランク１０中心部に向かい凹になっているブランク１０
を用いることにより解決することが出来た。ブランク１
０の角は必ずしも角張っている必要はなく、図１に示す
ように丸みを帯びている場合も含み、その場合でも辺の
一部がブランク１０の中心部に向かって、凹であれば良
い。また全部の辺が凹になる必要ではなく、ボス等の多
い辺では、直線のままあるいはやや凸になることがあっ
てもよい。多角形は３〜８角形が望ましい。あまり多角
形になりすぎると、円形と同じになり、辺の中央部付近
を凹形状にする必要がなくなるので、１０角形位までに
適用されのが望ましい。

【０００７】凹形状をへこみ率とすると、図１におい
て、図２に示す成形体１の底部形状６（図１でも図２と
同じ対応するものには同じ符号を付している様に
（６））と相似な外形を持つブランク相似外形７と実際
のブランク１０が凹形状になっている距離ｄとブランク
相似外形７と成形体１の底部形状６までの距離Ｄで割っ
た値ｄ／Ｄをへこみ率とする。へこみ率は、周壁高さ、
ボスの有無や圧下率で異なり、成形体の底部形状から５
０％以内位が良く、望ましくは１５〜３０％位がよい。
凹の形状も、直線的、曲線的であっても良い。

【０００８】ブランクの大きさは目的とする成形体の底
部面積よりやや大きい程度の形状に作製することが好ま
しい。ブランクが大きすぎる場合には、成形体隅部にし
わ等の欠陥が発生しやすく、また材料歩留まりも悪くな
る。一方、小さすぎる場合には、隅部や周壁部のボスに
おいて良好なメタルフローが得られず、充填不足や欠け
などが発生して良好な性状のボス部が形成できなくなる
ことがある。上記成形体用ブランクが塑性加工、なかん
ずく鍛造加工により成形される筐体であり、特に主要部
分の肉厚が１．５ｍｍ以下で、内部の必要箇所にボスを
有する成形体に成形されるために有利な成形体用ブラン
クを提供することを目的とする。ここでいう主要部分の
肉厚とは、底部や周壁部など大部分が均一の肉厚を持つ
部分を指し、突起部やボスなどの高さなどは含まないも
のとする。鍛造加工は、ブランク素材により適用温度を
変更して、例えば、鉄系の素材だと、熱間鍛造、マグネ
シウム合金素材の場合は、熱間鍛造か温間鍛造、アルミ
ニウム合金素材の場合は、温間鍛造か常温鍛造などを適
用して成形することが可能である。

【０００９】近年、電子回路部品・素子の高集積化・高
密度化等を背景にして、携帯電話機等の小形通信機器，
ノート型あるいはモバイル型パソコン等の小形事務機
器，デジタルカメラなど多くの用途において、小型化・
軽量化が盛んに試みられており、それら機器の筐体など
にも小型化・軽量化が求められている。このような目的
のために、生産性の良い塑性加工、特に鍛造加工によ
り、上記筐体が軽合金、特にアルミニウム合金やマグネ
シウム合金などが上述のような電子機器用に用いられる
ことが多くなってきている。本発明は、上記の目的を達
成するため、成形体用のブランクが軽合金の素板であ
り、多角形の筐体を塑性加工、特に鍛造加工により成形
するのに用いられ、多角形の辺の少なくとも一辺が、隣
り合った角部を結ぶ線より、辺の一部分がブランク中心
部に向かい凹になっているブランクを提供するものであ
る。軽合金の素板が、特にマグネシウム合金やアルミニ
ュウムの素板である成形体用ブランクであることが軽量
化に貢献する。マグネシウム合金の板としては、ＭＰ１
やＭＰ４等があり、材質としてはＡＺ３１、ＡＭ２０な
どの板がある。アルミニウム合金としては、一般的な展
伸用材が適用可能であるが、板としては、５０５２、５
０５６、６１５１や６０６１などがある。素材の合金は
これらに限られるものではない。成形された成形体は、
通常、周壁上端部等に鍛造バリが発生しているので、パ
ンチ等により不要な部分の鍛造バリを除去するトリミン
グを行うことが必要である。所望のトリミング、打ち抜
き加工及び機械加工を施した後、仮防食、塗装や陽極酸
化皮膜処理を行うことが望ましい。特にアルミニウム合
金やマグネシウム合金の鍛造品は、表面性状が良く金属
光沢に優れるが、鍛造後に酸化して表面が金属光沢を失
う恐れがあるためと、装飾目的で商品価値を高めるため
である。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下本願発明の実施の形態につい
て説明する。 （実施の形態）図２は、本願発明のブランクを用いて作
製しようとする成形体の一例を説明するための概略斜視
図である。図２において、成形体１は隅部ボス５および
周壁部ボス４、４‘を持つ成形体１であり、基本的な形
状として、底部２と周壁部３を有するほぼ箱状の成形体
である。６は底部形状を示す。また、底部２および周壁
部３の主要部肉厚ｔが１．５ｍｍ以下と極めて薄肉の成
形体である。

【００１１】図３は、本願発明の辺中央部が凹状のブラ
ンクを用いて成形体を製造するための荒鍛造用金型の一
例を示す要部概略を示す模式図である。図３において、
１０はブランクであり、辺の中央部が、図１に示すよう
に凹形状になっている。このブランク１０を下金型１１
に設けられた凹部（以下、「ダイ部」とも称す）１２上
に載置される。上金型１３にはポンチ１４と呼ばれる凸
部が有り、このポンチ１４には、隅部や周壁部にあるボ
スに相当する位置に窪み１５、１５’が設けられてい
る。図３では、底面部寸法よりも少し大きな形状のブラ
ンク１０を使用して凹部底面との間に若干隙間があるよ
うに設置されているが、このような戴置方法に限定され
るものではない。使用するブランクの大きさは、目標と
する成形体の肉厚、周壁部の高さ，ボスの有無、金型温
度および圧下率などの鍛造条件などから、適正な厚さと
大きさのものを選択する。通常、得ようとする成形体の
底部形状よりも少し大きめのブランクを使用することが
好ましい。

【００１２】上記に述べた形状のブランクと金型を用い
て、荒鍛造加工した荒鍛造成形体８を図４に示す。その
他の符号は図２と同じで、３は周壁部、４は周壁部ボ
ス、５は隅部ボス、６は底部形状をしめす。各辺のバリ
高さはほぼ一定となっている。更に仕上鍛造工程の金型
（図示せず）も、荒鍛造工程の金型とほぼ同じ構成であ
る。仕上鍛造工程金型は、最終製品となる寸法に仕上が
るよう、仕上しろ、削りしろなどを付加した寸法となっ
ている。

【００１３】（実施例１）まず、下金型のダイ部１２を
持つ下金型１１と、周壁部ボス４、４’、隅部ボス５に
対応する部分の窪み１５、１５’を持つ上金型の凸部
（ポンチ部）１４を有する荒鍛造用金型、および図示し
ないが仕上鍛造用金型で、下金型の凹部（ダイ部）に荒
鍛造金型と同じ位置に薄肉部６に相当する凸部を持つ下
金型と、荒鍛造金型と同じ位置に設けた夫々の隅部ボ
ス、または周壁部ボスに対応する窪みを有する上金型の
凸部（ポンチ部）を持つ仕上鍛造用金型とを準備した。

【００１４】次に、板厚１．６ｍｍ、７５×１００ｍｍ
のＡＺ３１Ｂマグネシウム合金で、へこみ率が２０％の
ブランク１０を準備し、アルゴンガスで充満した電気式
加熱炉内に装入し、４００℃に均一加熱した。次いで、
素材を電気式加熱炉内から取り出し、下金型のダイ部に
載置し、金型温度３５０℃，鍛造速度２００ｍｍ／秒，
成型荷重１０００ＭＰａの鍛造条件で荒鍛造を行った結
果、底部の概略面積が６０×９０ｍｍ、周壁部の有効高
さが８ｍｍ、肉厚１．０ｍｍ、隅部ボスおよび周壁部ボ
スを持ち、バリ高さもほぼ一様な、外観上欠陥のない図
４に示す荒鍛造成形体８が得られた。

【００１５】次に、得られた荒鍛造成形体８を電気式加
熱炉に装入して４００℃に加熱し、金型温度３５０℃、
鍛造速度５０ｍｍ／秒、成形荷重１０００ＭＰａの鍛造
条件で仕上鍛造を行った結果、底部の面積が６０×９０
ｍｍ、周壁部の有効高さが８ｍｍ、主要部の肉厚が０．
８ｍｍ、隅部ボスおよび周壁部ボスを有する外観上欠陥
のないマグネシウム合金からなる薄肉成形体を得ること
ができた。

【００１６】（実施例２）まず、実施例１と同じ荒鍛造
金型を準備した。次に、板厚２．０ｍｍ、７５×９５ｍ
ｍのアルミニウム合金の５０５６で、辺中央部のへこみ
率が２０％のブランク１０を準備した。この常温のブラ
ンク１０を１５０℃に均一に加熱し、金型温度１５０℃
に加熱された下金型のダイ部に載置し、鍛造速度２００
ｍｍ／秒，成型荷重８００ＭＰａの鍛造条件で荒鍛造を
行った結果、底部の概略面積が６０×９０ｍｍ、周壁部
の有効高さが８ｍｍ、肉厚１．５ｍｍ、隅部ボスおよび
周壁部ボスを持ち、バリ高さもほぼ一様な、外観上欠陥
のない図４に示す荒鍛造成形体８が得られた。得られた
荒鍛造成形体８を、１５０℃に均一加熱して、同じく１
５０℃に加熱した仕上鍛造金型で、鍛造速度３０ｍｍ／
秒、成形荷重８００ＭＰａの鍛造条件で仕上鍛造を行っ
た結果、底部の面積が６０×９０ｍｍ、周壁部の有効高
さが８ｍｍ、主要部の肉厚が１．２ｍｍ、隅部ボスおよ
び周壁部ボスを有する外観上欠陥のないアルミニウム合
金からなる薄肉成形体を得ることができた。

【００１７】（実施例３）実施例１で用いた荒鍛造金
型、仕上鍛造金型を用いて、鋼板のブランク１０を成形
した。普通鋼板の板厚１．６ｍｍ、７５×１００ｍｍ、
へこみ率１５％のブランクを準備した。このブランク１
０を均熱炉で、１２００℃に加熱し、下金型のダイ部に
載置し、金型温度３００℃，鍛造速度２００ｍｍ／秒，
成型荷重１５００ＭＰａの鍛造条件で荒鍛造を行った結
果、底部の概略面積が６０×９０ｍｍ、周壁部の有効高
さが８ｍｍ、主要部の肉厚１．２ｍｍ、隅部ボスおよび
周壁部ボスを持ち、バリ高さもほぼ一様な、外観上欠陥
のない図４に示す荒鍛造成形体が得られた。この荒鍛造
成形体を１２００℃に加熱し、金型温度３００℃，鍛造
速度２００ｍｍ／秒，成型荷重１５００ＭＰａの鍛造条
件で仕上鍛造を行った結果、底部の概略面積が６０×９
０ｍｍ、周壁部の有効高さが８ｍｍ、隅部ボスおよび周
壁部ボスを持ち、主要部の肉厚０．９ｍｍ、外観上欠陥
のない成形体が得られた。

【００１８】

【発明の効果】本願発明による凹形状を持つブランクを
用いて、塑性加工、なかでも鍛造加工により多角形の成
形体を成形する場合には、メタルフローの流れが良好に
なるため、角部、隅部、周壁部に欠陥がなく、また十分
に充填された一体成形されたボスが得られる。鍛造され
た成形体のバリの高さもほぼ一様で、搬送、不要部の減
少などの効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明のブランク形状の１例を示す平面図で
ある。

【図２】本願発明に係るブランクで成形された成形体の
一例を示す概略斜視図である。

【図３】本願発明のブランク用いて塑性加工する荒鍛造
金型の要部概略を示す模式図である。

【図４】本願発明のブランクを用いて、荒鍛造加工され
た荒鍛造成形体の一例を示す概略斜視図である。

【図５】深絞りに用いられるブランクの概略平面図であ
る。

【符号の説明】

１ 成形体 ２ 底部 ３ 周壁部 ４、４’ボス（周壁部） ５ ボス（隅部） ６ 底部形状 ７ ブランク相似外形 ８ 荒鍛造成形体 １０ ブランク １１ 下金型 １２ 下金型の凹部（ダイ） １３ 上金型 １４ 上金型の凸部（ポンチ） １５、１５’ ボス部に対応するポンチの窪み Ｄ ブランク相似外形と底部形状との距離 ｄ ブランク相似外形と実際のブランクとの距離 ｔ 成形体肉厚

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 洋 東京都港区芝浦一丁目２番１号 日立金属 株式会社内 (72)発明者 濱 葆夫 栃木県真岡市鬼怒ヶ丘11番地 日立金属株 式会社素材研究所内 Ｆターム(参考） 4E087 AA10 BA03 BA04 BA19 CA11 CB01 CB02 CB03 EC01 FB06 HA00 HB06

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多角形の成形体を塑性加工により成形す
   るのに用いられるブランクであって、多角形の隣り合っ
   たブランク相似外形の角部を結ぶ線より、少なくとも一
   辺が、辺の一部分がブランク中心部に向かい凹になって
   いることを特徴とする成形体用ブランク。
2. 【請求項２】 上記成形体用ブランクが塑性加工により
   成形される成形体が筐体であることを特徴とする請求項
   １記載の成形体用ブランク。
3. 【請求項３】 上記成形体用ブランクに施す塑性加工が
   鍛造加工であることを特徴とする請求項１乃至２記載の
   成形体用ブランク。
4. 【請求項４】 上記成形体用ブランクが軽合金の素板で
   あることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載
   の成形体用ブランク。
5. 【請求項５】 上記成形体用ブランクの軽合金の素板が
   マグネシウム合金であることを特徴とする請求項１乃至
   ４のいずれかに記載の成形体用ブランク。
6. 【請求項６】 上記成形体用ブランクの軽合金の素板が
   アルミニウム合金であることを特徴とする請求項１乃至
   ４のいずれかに記載の成形体用ブランク。
7. 【請求項７】 上記成形体用ブランクが塑性加工により
   成形される筐体が電子機器用であることを特徴とする請
   求項１乃至６のいずれかに記載の成形体用ブランク。