JP2003200225A - 深絞り加工装置 - Google Patents

深絞り加工装置

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JP2003200225A JP2001396193A JP2001396193A JP2003200225A JP 2003200225 A JP2003200225 A JP 2003200225A JP 2001396193 A JP2001396193 A JP 2001396193A JP 2001396193 A JP2001396193 A JP 2001396193A JP 2003200225 A JP2003200225 A JP 2003200225A
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康夫 今泉
Noboru Endo
昇 遠藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 単一の金型で、かつ１回の成形によって良好
な深絞り製品が得られ、優れた生産性及び生産コストの
大幅な抑制が期待できる深絞り加工装置を提供する。 【解決手段】 下型ベース１１と、上型ベース２１と、
下型ベース１１に設けられたパンチ３１と、上型ベース
２１に設けられてダイス穴４３が形成されたダイ４１と
を備え、上型ベース２１の下降によってパンチ３１をダ
イス穴４３に挿入してワークＷを深絞り加工する深絞り
加工装置１であって、パンチ３１の工具部３４の外周面
に沿って環状の周溝３７を複数凹設すると共に、ダイス
穴４３がテーパ部４８と、このテーパ部４８の小径端部
に連続形成されてる筒状のストレート部４９を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、下型ベース及び上
型ベースに設けられたダイ及びパンチによってワークを
深絞り加工する深絞り加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から深絞り加工は、自動車用エアコ
ンガス容器、パワーウインド用モータケース、飲用缶、
コンデンサケース等に幅広く使用されている。
【０００３】この深絞り加工には、ダイ及びパンチを主
な工具とするプレス装置による絞り加工が広く実施され
ている。深絞り加工は、ワークにおけるパンチの先端と
接する部分は、板面内の２軸引張応力を受けるため板厚
が薄くなり、特にパンチの先端の周縁部分は、パンチ角
半径に沿う曲げのため更に板厚が薄くなる。一方、筒状
に絞り込まれた側壁部は、はじめダイ面上にあった材料
で、子午線方向に引張応力が作用しかつ、半径方向に圧
縮応力が作用して半径方向に縮みと肉厚の増加を伴いな
がらの変形、即ち半径絞り変形する。
【０００４】しかし、例えば特開平５−８４５２４号公
報に開示され、かつ図１０に工程図を示すように、打ち
抜かれたワークに一回の絞り加工、いわゆる初期絞り加
工ではその加工に限界があることから、第２工程以降の
深絞り加工、即ち再絞り加工を施し、更に側壁部の板厚
を均一にし、かつ積極的に薄くするためにパンチとダイ
のクリアランスを肉厚より狭くして絞り加工する初期し
ごき加工及び再しごき加工を施している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記深絞り加工にあっ
ては、ダイ及びパンチを主とする複数の成形加工工程が
必要になり、複数の成形加工を施すための異なった種類
の金型が必要であることから、作業が煩雑になると共に
多くの型費を要し、かつ生産設備等の投資コストのアッ
プを招くと共に、生産コストのアップを招くことが懸念
される。
【０００６】従って、かかる点に鑑みなされた本発明の
目的は、単一の金型で、かつ１回の成形によって良好な
深絞り製品が得られ、生産設備等の投資コスト及び生産
コストの大幅な抑制が期待できる生産性に優れた深絞り
加工装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する請求
項１に記載の深絞り加工装置の発明は、下型ベースと、
該下型ベースに対向して上昇及び下降する上型ベース
と、上記下型ベースまたは上型ベースの一方に設けられ
たダイ及び他方に設けられたパンチと、上記ダイと協働
してワークを挟持するブランクホルダとを備え、上記上
型ベースの下降によって上記パンチの工具部が上記ダイ
に形成されたダイス穴内に進入して上記ワークを深絞り
加工する深絞り加工装置において、上記パンチの工具部
は、柱状であって外周面に沿って環状の周溝が複数凹設
されたことを特徴とする。
【０００８】請求項１に記載の発明によると、パンチの
工具部の外周面に環状の周溝を複数凹設することによっ
て、上型ベースの下降に伴うパンチの工具部によってダ
イのダイス穴内に引き込まれるワークは、工具部に凹設
された複数の周溝に流れ込み、ダイス穴とパンチとの間
において均衡を保って延ばされ、かつ工具部とワークと
の相対移動が抑制されてパンチの先端におけるワークに
発生する引張応力が分散されて応力集中の発生が抑制さ
れる。一方、パンチのダイス穴内への進入に伴って複数
の周溝によって引き込まれるワークに圧縮が付与される
と共に、しごき加工及び絞り加工が施されてワークの側
壁部の厚さが積極的に薄肉化及び均一化される。従っ
て、ワークにしごき加工及び絞り加工並びに鍛造のよう
な圧縮が付与されて靱性等の機能的性質改善が施されて
絞り性が向上する結果、割れや破断等の発生が回避され
て単一の金型による１回の成形によって良好な深絞り製
品が得られる。従って、優れた生産性が得られると共
に、生産設備等の投資コスト及び生産コストの大幅な抑
制が期待できる。
【０００９】請求項２に記載の深絞り加工装置の発明
は、下型ベースと、該下型ベースに対向して上昇及び下
降する上型ベースと、上記下型ベースまたは上型ベース
の一方に設けられたダイ及び他方に設けられたパンチ
と、上記ダイと協働してワークを挟持するブランクホル
ダとを備え、上記上型ベースの下降によって上記パンチ
の工具部が上記ダイに形成されたダイス穴内に進入して
上記ワークを深絞り加工する深絞り加工装置において、
上記ダイス穴は、上記ダイのダイ面から離れるに従って
次第に縮径されるテーパ部と、該テーパ部の小径端部に
連続形成される筒状のストレート部とを備えたことを特
徴とする。
【００１０】請求項２の発明によると、ダイス穴が、テ
ーパ部及びこのテーパ部の小径端部に連続するストレー
ト部を有することから、上型ベースの下降に伴うパンチ
の工具部によってダイのダイス穴内に引き込まれるワー
クは、テーパ部とパンチによって圧縮変形が付与されて
靱性等の機能的性質が改善されて絞り性が向上し、この
絞り性が向上したワークに、ストレート部とパンチによ
るしごき加工及び絞り加工が施されることから、割れや
破断等の発生が回避されて良好な深絞り製品が得られ
る。従って、 単一の金型で、かつ１回の成形によって
良好な深絞り製品が得られて優れた生産性が得られると
共に、生産設備等の投資コスト及び生産コストの大幅な
抑制が期待できる。
【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項２の深絞
り加工装置において、上記テーパ部は、上記ダイ面から
離れるに従ってテーパ状に縮径される縮径部と、該縮径
部の小径端部と同径で筒状に形成された筒状部とが複数
回繰り返し形成されて段階的に縮径されたことを特徴と
する。
【００１２】請求項３の発明によると、テーパ部に、テ
ーパ状に縮径される縮径部と筒状部とが複数繰り返し形
成されることから、テーパ部を移動するワークに圧縮付
与が繰返し行われてワークの機能的性質が更に改善され
て絞り性が向上し、より良好な深絞り加工が期待でき
る。
【００１３】請求項４に記載の発明は、請求項２または
３の深絞り加工装置において、上記パンチの工具部は、
柱状であって外周面に沿って環状の周溝が複数凹設され
たことを特徴とする。
【００１４】請求項４の発明によると、パンチの工具部
の外周面に環状の周溝が複数凹設されることから、請求
項１と同様にパンチの先端におけるワークに発生する引
張応力が分散されて応力集中の発生が抑制され、かつパ
ンチのダイス穴内への進入に伴ってワークが複数の周溝
によって引き込まれて圧縮付与されて機能的性質が向上
してより良好な深絞り加工が期待できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明による深絞り加工装
置の実施の形態を図１乃至図９を参照して説明する。
【００１６】図１は、本実施の形態の深絞り加工装置１
の概要説明図であり、図２は図１のＡ部拡大図である。
【００１７】深絞り加工装置１は、下型ベース１１、こ
の下型ベース１１に対向して上昇及び下降する上型ベー
ス２１、下型ベース１１に取り付けられたパンチ３１、
上型ベース２１に取り付けられて上型ベース２１と共に
上昇及び下降するダイ４１と、クッションピン５５によ
って支持されたブランクホルダ５１を有している。
【００１８】パンチ３１は、下型ベース１１のパンチ取
付孔１２にシャンク部３２が嵌合すると共にショルダ部
３３が係止し、かつ工具部３４の先端３５が上型ベース
２１の方向に向かって下型ベース１１に立設されてい
る。
【００１９】パンチ３１のダイス穴４３に進入する部
分、即ち工具部３４は、略円柱状であって図３に要部拡
大図を示すように平坦に形成された先端３５の周縁にパ
ンチ角半径３６が形成され、かつ外周面に沿って環状に
周溝３７が複数等間隔で凹設されている。各周溝３７
は、先端３５側からシャンク部３２側に移行するに従っ
て滑らかに連続して縮径するテーパ部３７ａと、このテ
ーパ部３７ａのシャンク部３２側の端部に連続形成され
て急激に拡径する拡径部３７ｂとを有する断面略断面略
Ｃ字状乃至Ｊ字状に形成されている。
【００２０】上型ベース２１及びダイ４１には、各々パ
ンチ３１と同軸線上に各々円孔２２及びダイス穴４３が
穿設されている。ダイス穴４３は、図４に模式的に示す
ようにダイ面４２に滑らかに連続するダイ角半径４５、
このダイ角半径４５に連続する同径筒状の大径部４７及
びこの大径部４７に連続してダイ面４２から離れるに従
って順次縮径されるテーパ部４８によって形成される導
入部４４と、テーパ部４８の小径端側に連続形成されて
ワークＷの最終成形の寸法を決定する円筒状のストレー
ト部４９が下型ベース１１側から上型ベース２１側に順
に連続して形成されている。このストレート部４９は上
型ベース２１の円孔２２より小径に形成されている。
【００２１】テーパ部４８は、大径部４７の端部から、
テーパ状に縮径される縮径部４８ａと、縮径部４８ａの
小径端部と同径で筒状に形成された筒状部４８ｂとが複
数回繰り返されて大径部４７側からストレート部４９側
に移行するに従って段階的に縮径されるように形成され
ている。
【００２２】ブランクホルダ５１は、下型ベース２１と
ダイ４１との間に配置されてブランク面５２がダイ４１
のダイ面４２と対向すると共に、パンチ３１が貫通する
パンチ挿通孔５３が穿設された板状であって、クッショ
ンピン５５を介して支持されている。
【００２３】次に、このように構成された深絞り加工装
置１による深絞り加工方法について図５乃至図８に模擬
的に示す作動説明図を参照して説明する。
【００２４】クッションピン５５によって上昇位置に支
持されたブランクホルダ５１のブランク面５２上に比較
的厚く形成された板状のワークＷをセットし、しかる
後、上型ベース２１を下降させる。上型ベース２１の下
降によってダイ４１のダイ面４２をワークＷの上面に当
接してブランクホルダ５１とダイ４１によってワークＷ
を挟持する。
【００２５】更に連続する上型ベース２１の下降によ
り、図５に示すようにワークＷをクッションピン５５に
よる付勢に抗して下降させてブランクホルダ５１のパン
チ挿通孔５３から突出するパンチ３１の先端３５に当接
する。
【００２６】更に連続する上型ベース２１の下降によっ
て、パンチ３１がダイス穴４３内に進入し、パンチ３１
の先端３５によってワークＷをダイ４１に形成されたダ
イス穴４３内に押し込むことによってワークＷがダイス
穴４３内に引き込まれて加工が始まる。
【００２７】パンチ３１の先端３５によってダイ４１の
ダイス穴４３内に引き込まれるワークＷは、図６及び図
６のＢ部拡大図を図７に示すようにパンチ３１の先端３
５の周縁にパンチ角半径３６が形成され、かつパンチ３
１の外周面に形成された複数の周溝３７にワークＷが流
れ込み、ダイス穴４３とパンチ３１との間のワークＷが
均衡を保って延ばされ、更に工具部３４の外周面とワー
クＷとの相対移動が抑制された状態が維持されて、パン
チ３１の先端３５におけるワークＷに発生する引張応力
が分散されて応力集中の発生が抑制されて状態で、十分
なクリアランスＬａが確保されたパンチ３１の工具部３
４の外周面とダイス穴４３の大径部４７との間に導入さ
れる。
【００２８】なお、このパンチ３１によるワークＷのダ
イス穴４３内への引き込みに伴って、ブランクホルダ５
１のブランク面５２とダイ４１のダイ面４２とによって
挟持されたワークＷの外周部分は、ダイ面４２とブラン
ク面５２によってしわ等の発生が抑制された状態で順次
ダイス穴４３内に引き込まれる。このダイス穴４３内に
ワークＷが引き込まれる際に発生する引張応力は、ダイ
面４２に滑らかに連続形成されたダイ角半径４５によっ
て抑制され、かつ圧縮及び引張が付与されつつ円滑にダ
イズ穴４３内に引きこまれる。
【００２９】パンチ３１によって順次縮径されたテーパ
部４８とパンチ３１との間に引き込まれ、テーパ部４８
とパンチ３１との間で圧縮変形が付与されて円筒壁状に
薄肉化される。即ち、テーパ部４８とパンチ３１とによ
る強圧による圧縮付与及び引張付与による鍛造的な処理
がワークＷに施されて靱性等の機能的性質が向上する。
特にテーパ部４８には、テーパ状に縮径される縮径部４
８ａと、この縮径部４８ａの小径端部と同径の筒状に形
成された筒状部４８ｂとが順次複数繰り返されることか
ら、テーパ部４８を移動するワークＷに圧縮変形及び強
圧が繰返し付与されて有効的に機能的性質が改善され
る。
【００３０】更に引き続き連続して上型ベース２１と共
にダイ４１が下降する。パンチ穴４３のテーパ部４８に
よって靱性等の機能的性質が向上すると共に、ストレー
ト部４９と略同径に圧縮変形されて絞り性が向上したワ
ークＷは、図８に示すようにパンチ３１のダイス穴４３
内への進入に伴ってパンチ３１に形成された複数の周溝
３７によって引き込まれて圧縮付与及び引張付与されて
鍛造的な処理がワークＷに施されて更に靱性等の機能的
性質が向上すると共に、比較的クリアランスＬｂが小さ
く設定されたストレート部４９とパンチ３１との間に間
にパンチ３１によって引き込まれてしごき加工及び絞り
加工が施されてワークＷの円筒壁厚が積極的に薄肉化さ
れ、かつ厚さの均一化が促進される。
【００３１】従って、この深絞り加工にあたりパンチ３
１の先端３５の周縁にパンチ角半径３６が形成され、か
つ外周面に形成された複数の周溝３７によって工具部３
４の外周とワークＷとの相対移動が抑制されてパンチ３
１の先端３５におけるワークＷに発生する引張応力の発
生が抑制されて底部破断が有効的に回避されると共に、
パンチ３１のダイス穴４３内への進入に伴って複数の周
溝３７によって引き込まれて圧縮付与及び引張付与され
てワークＷの靱性等の機能的性質が向上する。
【００３２】更に、テーパ部４８とパンチ３１によって
ワークＷに鍛造的な圧縮変形が付与されて靱性等の機能
的性質が改善され、更にストレート部４９とパンチ３１
によるしごき加工及び絞り加工されることから、割れや
破断等の発生が回避されて良好な深絞り製品が得られ
る。
【００３３】従って、単一の金型で、かつ１回の成形に
よって良好な深絞り製品が得られて優れた生産性が得ら
れると共に、型費、生産設備等の投資コスト及び生産コ
ストの大幅な抑制が期待できる。
【００３４】
【実施例１】上記深絞り加工装置１において、パンチ３
１の各寸法を図３に示すように工具部３４の直径Ｄ１が
２０ｍｍ、パンチ角半径３６の半径Ｒ１が４ｍｍ、各周
溝３７のピッチ間Ｐが３ｍｍ、各周溝３７間がＬ１が１
ｍｍで周溝３７のテーパ部３７ａの長さＬ２が１ｍｍで
深さＬ３が０．３ｍｍに各々設定し、一方ダイ４１に形
成されるダイス穴４３の各寸法を図４に示すように大径
部４７の直径Ｄ３が２５ｍｍで長さＬ４が１５ｍｍ、ス
トレート部４９の直径Ｄ４が２２ｍｍ、テーパ部４８に
形成される各縮径部８ａの長さＬ５が５ｍｍで各筒状部
４８ｂの長さＬ６が３ｍｍに各々設定し、厚さ３ｍｍの
アルミニウム製のワークＷを絞り加工した。
【００３５】この結果、図９に断面図を示すように内径
Ｄが２０ｍｍで、長さＬが６０ｍｍで割れや、破断のな
い良好な深絞り製品が、１回のストロークによる絞り成
形によって得られ、生産性に優れることが確認された。
【００３６】なお、上型ベース２１の下降速度が早くダ
イス穴４３とパンチ３１の相対速度が大きく、加工速度
が早くワークＷの変形がダイス穴４３とパンチ３１によ
る加工に追従できない場合には、製品に割れや破断が発
生することが懸念されることから、例えば、１回目のス
トロークで３５ｍｍ、２回目のストロークで５０ｍｍ、
３回目のストロークで６０ｍｍのように多段階的に絞り
加工を施して深絞り製品を得ることもできる。
【００３７】また、同様に十分な潤滑油の供給が得られ
ない場合において製品に割れ等が発生することが懸念さ
れることから、潤滑油を供給しつつ複数回に分けて多段
階的に絞り加工を施すこともできる。
【００３８】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
ることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能である。例えば、上記実施の形態ではパンチ３１を下
型ベース１１に設け、かつ上型ベースにダイ４１を設け
たが、パンチ３１を上型ベース２１に設け、ダイ４１を
下型ベース１１に設けることもできる。
【００３９】
【発明の効果】以上説明した本発明の深絞り加工装置に
よると、パンチの工具部の外周面に沿って環状の周溝が
複数凹設されることから、上型ベースの下降に伴うパン
チの工具部によってダイのダイス穴内に引き込まれるワ
ークは、工具部の外周面に凹設された複数の周溝に流れ
込み、ダイス穴とパンチとの間において均衡を保って延
ばされ、かつ工具部の外周面とワークとの相対移動が抑
制された状態が維持されてパンチの先端におけるワーク
に発生する引張応力が分散されて応力集中の発生が抑制
され、更にパンチのダイス穴内への進入に伴って複数の
周溝によって引き込まれて圧縮が付与されて靱性等の機
能的性質が向上すると共に、しごき加工及び絞り加工が
施されてワークの円筒壁厚が積極的に薄肉化されること
から、しごき加工及び絞り加工並びに鍛造のような機能
的性質改善が施されて割れや破断等の発生が回避されて
単一の金型による１回の成形によって良好な深絞り製品
が得られる。従って、優れた生産性が得られると共に、
生産設備等の投資コスト及び生産コストの大幅な抑制が
期待できる。
【００４０】また、本発明の深絞り加工装置によると、
ダイス穴がテーパ部と、テーパ部の小径端部に連続する
ストレート部を有することから、上型ベースの下降に伴
うパンチの工具部によってダイのダイス穴内に引き込ま
れるワークは、テーパ部とパンチによって圧縮変形が付
与されて靱性等の機能的性質が改善されて絞り性が向上
し、絞り性が向上したワークが更にストレート部とパン
チによるしごき加工及び絞り加工が施されて割れや破断
等の発生が回避されて良好な深絞り製品が得られる。従
って、単一の金型による１回の成形によって良好な深絞
り製品が得られて優れた生産性が確保できると共に、生
産設備等の投資コスト及び生産コストの大幅な抑制が期
待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による深絞り加工装置の実施の形態の概
要を模式的に示す説明図である。
【図２】同じく、図１のＡ部拡大図である。
【図３】同じく、パンチの要部拡大である。
【図４】同じく、ダイの要部拡大図である。
【図５】同じく、模擬的に示す作動説明図である。
【図６】同じく、模擬的に示す作動説明図である。
【図７】同じく、図６のＢ部拡大図である。
【図８】同じく、模擬的に示す作動説明図である。
【図９】同じく、深絞り製品の断面図である。
【図１０】従来の深絞り加工の概要を示す工程図であ
る。
【符号の説明】
１ 深絞り加工装置 １１ 下型ベース １２ パンチ取付孔 ２１ 上型ベース ３１ パンチ ３４ 工具部 ３５ 先端 ３７ 周溝 ３７ａ テーパ部 ３７ｂ 拡径部 ４１ ダイ ４２ ダイ面 ４３ ダイス穴 ４４ 導入部 ４５ ダイ角半径 ４７ 大径部 ４８ テーパ部 ４８ａ 縮径部 ４８ｂ 筒状部 ４９ ストレート部 ５１ ブランクホルダ Ｗ ワーク

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 下型ベースと、該下型ベースに対向して
    上昇及び下降する上型ベースと、上記下型ベースまたは
    上型ベースの一方に設けられたダイ及び他方に設けられ
    たパンチと、上記ダイと協働してワークを挟持するブラ
    ンクホルダとを備え、上記上型ベースの下降によって上
    記パンチの工具部が上記ダイに形成されたダイス穴内に
    進入して上記ワークを深絞り加工する深絞り加工装置に
    おいて、 上記パンチの工具部は、 柱状であって外周面に沿って環状の周溝が複数凹設され
    たことを特徴とする深絞り加工装置。
  2. 【請求項２】 下型ベースと、該下型ベースに対向して
    上昇及び下降する上型ベースと、上記下型ベースまたは
    上型ベースの一方に設けられたダイ及び他方に設けられ
    たパンチと、上記ダイと協働してワークを挟持するブラ
    ンクホルダとを備え、上記上型ベースの下降によって上
    記パンチの工具部が上記ダイに形成されたダイス穴内に
    進入して上記ワークを深絞り加工する深絞り加工装置に
    おいて、 上記ダイス穴は、 上記ダイのダイ面から離れるに従って次第に縮径される
    テーパ部と、 該テーパ部の小径端部に連続形成される筒状のストレー
    ト部とを備えたことを特徴とする深絞り加工装置。
  3. 【請求項３】 上記テーパ部は、 上記ダイ面から離れるに従ってテーパ状に縮径される縮
    径部と、 該縮径部の小径端部と同径で筒状に形成された筒状部と
    が複数回繰り返し形成されて段階的に縮径されたことを
    特徴とする請求項２に記載の深絞り加工装置。
  4. 【請求項４】 上記パンチの工具部は、 柱状であって外周面に沿って環状の周溝が複数凹設され
    たことを特徴とする請求項２または３に記載の深絞り加
    工装置。
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