JP2004351436A - 成形方法および成形型 - Google Patents

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Abstract

【課題】鍔付の筒状部材の成形において、筒状部の形状精度を向上できる成形方法及び成形型を提供する。
【解決手段】筒状部11,13とその一端に連続する外向きの鍔状部12、14を有するワーク1の筒状部をパンチ40とダイス30によりしごき加工するしごき加工工程が設けられ、このしごき加工工程の終期に鍔状部の材料を筒状部側に流動させてしごき加工する。このときパンチの鍔状部に対向する部分、ダイスの鍔状部に対向する部分の少なくとも一方に鍔状部側に突出する凸部33,34が設けられてた成形型を用いて成形する。
【選択図】図3

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は成形方法および成形型に関する。
【0002】
【従来の技術】
圧入や嵌め合いに使用する鍔付または段付の高精度円筒を製造する方法として、棒材や板材より鍛造や絞り成形により、鍔付または段付の円筒を作製し、それを素形材として圧入や嵌め合いの精度を確保するために切削や研削の機械加工する方法がある。この方法は、機械加工するため精度は確保できるものの生産性が低くコスト高となる。また板材より絞り成形した素形材を、絞り成形と連動した塑性加工で円筒の内外径をしごき加工する方法もある。この方法は生産性は高いが、成形型から取り出したとき、鍔または段差に近い部分と離れた部分で形状剛性差のためスプリングバック(弾性変形)量が異なるので、微少にラッパ状となり円筒度が低下する問題点がある。円筒度が低下すると、圧入や嵌め合いに使用する場合に必要な精度を確保できない問題点がある。
【0003】
従来技術1として、特許文献1には、絞り加工で成形した有底筒状素材の筒部の板厚減少部の板厚を増加させた後にしごき加工する成形方法が開示されている。
【0004】
【特許文献1】
特開平8−141662号公報(請求項1等)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術1は、筒状部分の剛性(板厚が薄い)場合、しごき成形型から取り出したときに、上記と同様にスプリングバック差が生じ、筒状部分の精度が確保できない問題点があった。
【0006】
本発明は上記課題を解決したもので、鍔付の筒状部材の成形において、筒状部の形状精度を向上できる成形方法および成形型を提供する。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記技術的課題を解決するために、本発明の請求項1において講じた技術的手段(以下、第1の技術的手段と称する。)は、筒状部と該筒状部の一端に連続する外向きの鍔状部を有するワークの前記筒状部をパンチとダイスによりしごき加工するしごき加工工程が設けられ、該しごき加工工程の終期に前記鍔状部の材料を前記筒状部側に流動させることを特徴とする成形方法である。
【0008】
上記第1の技術的手段による効果は、以下のようである。
【0009】
すなわち、筒状部をパンチとダイスによりしごき加工するしごき加工工程の終期に鍔状部の材料を筒状部側に流動させるので、鍔状部に生ずる引張応力を緩和することができ、筒状部の軸方向のスプリングバック量の差を低減できため、筒状部の形状精度を向上できる。
【0010】
上記技術的課題を解決するために、本発明の請求項2において講じた技術的手段(以下、第2の技術的手段と称する。)は、前記パンチの前記鍔状部に対向する部分が前記鍔状部に当接した状態で前記筒状部の上端部分と前記パンチとの間に隙間が存在することを特徴とする請求項1記載の成形方法である。
【0011】
上記第2の技術的手段による効果は、以下のようである。
【0012】
すなわち、筒状部の上端部分とパンチとの間に隙間が存在するので、鍔状部の材料の筒状部側への流動を容易にし、内部応力の増加を抑え筒状部の形状精度をより向上できる。
【0013】
上記技術的課題を解決するために、本発明の請求項3において講じた技術的手段(以下、第3の技術的手段と称する。)は、前記筒状部の内周面が傾斜面となっていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の成形方法である。
【0014】
上記第3の技術的手段による効果は、以下のようである。
【0015】
すなわち、筒状部の内周面が傾斜面で形成されているので、鍔状部に近いほど筒状部と成形型との間の隙間が多く、鍔状部の材料の筒状部側への流動を促進し、筒状部の形状精度をより向上できる。
【0016】
上記技術的課題を解決するために、本発明の請求項4において講じた技術的手段(以下、第4の技術的手段と称する。)は、前記パンチの前記鍔状部に対向する部分が前記鍔状部に当接し、かつ前記ダイスの前記鍔状部に対向する部分が前記鍔状部に当接したのち、前記鍔状部が塑性変形する応力を前記パンチと前記ダイスにより前記鍔状部に加えることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の成形方法である。
【0017】
上記第4の技術的手段による効果は、以下のようである。
【0018】
すなわち、ダイスとパンチにより鍔状部が塑性変形する応力を加えるので、鍔状部の材料を筒状部側へ流動でき、筒状部の形状精度をより向上できる。
【0019】
上記技術的課題を解決するために、本発明の請求項5において講じた技術的手段(以下、第5の技術的手段と称する。)は、筒状部と該筒状部の一端に連続する外向きの鍔状部を有するワークの前記筒状部をしごき加工するパンチとダイスを有する成形型であって、前記パンチの前記鍔状部に対向する部分、前記ダイスの前記鍔状部に対向する部分の少なくとも一方に前記鍔状部側に突出する凸部が設けられていることを特徴とする成形型である。
【0020】
上記第5の技術的手段による効果は、以下のようである。
【0021】
すなわち、パンチの鍔状部に対向する部分、ダイスの前記鍔状部に対向する部分の少なくとも一方に鍔状部側に突出する凸部が設けられているので、凸部が鍔状部に侵入し、鍔状部の材料の筒状部側への流動を促進し、筒状部の形状精度をより向上できる。
【0022】
上記技術的課題を解決するために、本発明の請求項6において講じた技術的手段(以下、第6の技術的手段と称する。)は、前記凸部が前記ダイスの前記鍔状部に対向する部分の内周側端部に設けられていることを特徴とする請求項5記載の成形型である。
【0023】
上記第6の技術的手段による効果は、以下のようである。
【0024】
すなわち、凸部がダイスの内周側端部に設けられているので、鍔状部の材料の筒状部側への流動をより促進し、筒状部の形状精度をさらに向上できる。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について、図面に基づいて説明する。図1は実施例のワークの断面図である。図2は実施例のワークを製造する工程を説明する説明図である。図3は実施例のしごき加工を説明する説明図である。
【0026】
ワーク1は鍔付および段付筒状部材であり、第1筒状部11、第1鍔状部12、第2筒状部13、第2鍔状部14から構成されている。第1筒状部11は略円筒形状で、その一方端は内側にわずかに折り曲がっている。第1筒状部11の外周面は真円筒形状で、内周面は図1の上方に向かって広がるテーパ面(傾斜面)となっている。そのテーパ面の傾斜角R1は0.17度である。第1鍔状部12は第1筒状部11の他方端に連続する外向きの鍔状部である。第2筒状部13は第1鍔状部12の第1筒状部11と連続する一方端側の反対側に連続する略円筒形状である。第2筒状部13の外周面は真円筒形状で、内周面は図1の上方に向かって広がるテーパ面(傾斜面)となっている。そのテーパ面の傾斜角R2も0.17度である。第2鍔状部14は第2筒状部13の一端に連続する外向きの鍔状部である。第1鍔状部12は径の異なる第1筒状部11と第2筒状部13を連結する段差部であるが、第1筒状部11から見れば鍔状部であり、本発明でいう鍔状部には、筒状部の一端に連続する外向きの鍔状部分であればすべて含まれる。ワーク1の材質は圧延鋼材SPC280である。ワーク1の材質としては、これに限らず、熱延圧延鋼材SPH280、アルミニウム材、銅材など、しごき加工可能な金属材料が使用できる。
【0027】
ワーク1は図2に示す上の工程から下の工程に至る工程を経て製造される。ブランキング工程で板厚2.6mmの円板状板材を用意する。第1絞り工程から第3絞り工程に至る絞り成形にて鍔付有底円筒部材24を製造する。第4絞り工程の絞り成形にて段付形状に成形する。リストライク(逃がしテーパ成形)工程において第1筒状部11と第2筒状部13のテーパ面を成形する。リストライク工程は一般的に行われる鍛造と類似の半密閉成形により行う。最後に底穴ピアス工程で底部26aを打ち抜き穴部15を形成する。こうしてワーク1が完成される。
【0028】
図3を用いて成形型を説明する。パンチ40は、先端部41、第1棒状部42、第2棒状部43および基部44が設けられている。先端部41はワーク1の穴部15に挿入する部分である。第1棒状部42は一端が先端部41に連続し、他端が第2棒状部43に連続し、ワーク1の第1筒状部11に挿入する部分である。その外周側はほぼ真円筒形状であるが、第2棒状部43に連続する部分は外側に断面R形状となっている。第1棒状部42の外形寸法によって、しごき加工後の第1筒状部11の内径寸法が決められる。
【0029】
第2棒状部43はワーク1の第2筒状部13に挿入する部分である。第2棒状部43の第1棒状部42に連続する側の第1棒状部42より突出した面はワーク1の第1鍔状部12の上面に当接する部分である。第2棒状部43の外周側は真円筒形状である。第2棒状部43の外形寸法によって、しごき加工後の第2筒状部13の内径寸法が決められる。第2棒状部43の第1棒状部42に連続する側と反対側は基部44と連続している。基部44の第2棒状部43より突出した部分の下面はワーク1の第2鍔状部14の上面に当接する部分である。
【0030】
ダイス30は、第1しごき部31と第2しごき部32が設けられている。第1しごき部31は第1筒状部11をしごき加工し、その内外径を成形する部分である。第1しごき部31の第1鍔状部12の下面に対向する上面には第1鍔状部12側に突出する第1凸部33が設けられている。第1凸部33は断面形状が三角形状(略二等辺三角形)である。第1凸部33は第1しごき部31の上面の内周側端部に設けられている。第1凸部33は円形状の稜線を有するリング形状である。第1しごき部31の内径寸法によって、しごき加工後の第1筒状部11の外径寸法が決められる。第1しごき部31の内径側には適正なしごき導入角が設けられ、内径面と上面との角部には適正なR面取りがされている。
【0031】
第2しごき部32は第2筒状部13をしごき加工し、その内外径を成形する部分である。第2しごき部32の第2鍔状部14の下面に対向する上面には第2鍔状部14側に突出する第2凸部34が設けられている。第2凸部34も第1凸部33と同様には断面形状が三角形状(略二等辺三角形)で、その上面の内周側端部に設けられ、円形状の稜線を有するリング形状である。第2しごき部32の内径寸法によって、しごき加工後の第2筒状部13の外径寸法が決められる。第2しごき部32の内径側には適正なしごき導入角が設けられ、内径面と上面との角部には適正なR面取りがされている。
【0032】
次にしごき加工工程について説明する。はじめにパンチ40にワーク1が嵌合される。こうしてワーク1の内周側にパンチ40が挿入された状態となる。このとき第1棒状部42は第1筒状部11にほぼ嵌合され、第2棒状部43は第2筒状部13にほぼ嵌合される。また第2棒状部43の下面は第1鍔状部12の上面に当接し、基部44の下面は第2鍔状部14の上面に当接する。このときダイス30はワーク1から離れた下方に存在する。
【0033】
続いて、ワーク1を嵌合したままパンチ40を下降し、ダイス30の内部に挿入する。ワーク1は、下降にしたがって第1筒状部11が第1しごき部31で、第2筒状部13が第2しごき部32でしごき加工され、第1鍔状部12の下面が第1凸部33の稜線に当接し、第2鍔状部14の下面が第2凸部34の稜線に当接し、図3の左図(中心線から左側の図)の状態になる。このしごき加工時に、第1筒状部11の外径寸法は第1しごき部31の内径寸法に縮径されるとともに、第1筒状部11の内周側のテーパ面によって第1棒状部42との間にできた隙間に第1筒状部11の材料が流動し、第1筒状部11の内径寸法が第1棒状部42の外径寸法になる。また第2筒状部13の外径寸法は第2しごき部32の内径寸法に縮径されるとともに、第2筒状部13の内周側のテーパ面によって第2棒状部43との間にできた隙間に第2筒状部13の材料が流動し、第2筒状部13の内径寸法が第2棒状部43の外径寸法になる
さらにパンチ40を下降すると、図3の右図(中心線から右側の図)のように、第1鍔状部12に第1凸部33が侵入し、第1凸部33の稜線より内周側の第1鍔状部12の材料が第1筒状部11側に流動し、第1凸部33の稜線より外周側の第1鍔状部12の材料が第2筒状部13側に流動する。同時に第2鍔状部14に第2凸部34が侵入し、第2凸部34の稜線より内周側の第2鍔状部14の材料が第2筒状部13側に流動し、第2凸部34の稜線より外周側の第2鍔状部14の材料がその外周側に流動する。
【0034】
パンチ40の加圧力が予め決められた所定圧力になるか、予め決められた所定位置になったとき、パンチ40の下降を停止する。パンチ40が停止してから所定時間経過後、パンチ40を上昇し、ワーク1を取り出すと、製品が完成する。
【0035】
この製品では、第1鍔状部12の材料が第1筒状部11側に流動し、第2鍔状部14の材料が第2筒状部13側に流動しているので、第1筒状部11や第2筒状部13のしごき加工による縮径に伴って第1鍔状部12や第2鍔状部14に生ずる外向きの引張応力を緩和することができる。その結果、第1筒状部11や第2筒状部13の軸方向のスプリングバック量の差を低減でき、第1筒状部11や第2筒状部13の形状精度(円筒度)を向上できる。実施例のように第1凸部33や第2凸部34が内周側端部に設けられているので、材料の流動効果が高められている。
【0036】
さらに実施例では、第1筒状部11や第2筒状部13の内周側にテーパ面が形成され、それぞれ第1鍔状部12や第2鍔状部14に近いほど第1棒状部42や第2棒状部43との間の隙間が多いので、第1鍔状部12の第1筒状部11側への材料流動や第2鍔状部14の第2筒状部13側への材料流動を容易にし、第1筒状部11や第2筒状部13の形状精度(円筒度)をより向上できる。実施例ではテーパ面の傾斜角は0.17度であったが、これに限定されず、製品形状や材質等によって適宜選択できる。しかし、テーパ面の傾斜角は、望ましくは0.06〜0.57度がよく、さらに望ましくは0.14〜0.29度、0.14〜0.20度がよい。
【0037】
また実施例では第1棒状部42の第2棒状部43に連続する部分が外側に断面R形状を有しているので、第1筒状部11の上端部分とパンチ40の第1棒状部42の間に隙間が存在する。この隙間により第1鍔状部12の第1筒状部11側への材料流動を促進し、第1筒状部11の形状精度(円筒度)をより向上できる。
【0038】
実施例では第1凸部33や第2凸部34によって第1鍔状部12や第2鍔状部14の材料を第1筒状部11側や第2筒状部13側に流動させているが、他の方法で流動させてもよい。例えば、ダイスとパンチで鍔状部を挟持する圧力を鍔状部が塑性変形する応力とすることによって流動させることもできる。材料流動量が少なくてもよい製品の場合には十分効果を発揮できる。この場合、鍔状部に当接するダイスやパンチの面を、ダイスとパンチの間隔が外周ほど狭くなるように形成されていると、より効果的に材料を流動させることができる。第1鍔状部12のように段差部を形成する鍔状部の場合、ダイス30の第2しごき部32で外周側が拘束されているので、ダイスとパンチで挟持する圧力だけで第1筒状部11側に材料流動させる効果が大きい。
【0039】
第1凸部33や第2凸部34はその断面形状が三角形状であるが、他の断面形状のものを使用することもできる。図4は、種々の凸部の断面形状を説明する説明図である。図4(a)は実施例の断面形状(三角形状)である。図4(b)は凸部の断面形状が半円状のものである。図4(c)は凸部の断面形状が台形形状のものである。いずれの凸部形状も内周側に傾斜面が存在するが、傾斜面が存在しなくともよい。しかし傾斜面の存在により、鍔状部の筒状部側への材料流動を促進できる。
【0040】
鍔状部の潰し部分(凸部や圧力により潰される部分)の形状や量は鍔状部の大きさや製品形状・材料特性等からくるスプリングバック量によって使い分ける。それに対応して凸部の断面形状や大きさを設定すればよい。
【0041】
実施例の凸部は、ダイスの鍔状部に対向する部分に設けられているが、パンチの鍔状部に対向する部分に設けてもよいし、両方に設けてもよい。いずれも実施例と同様の効果を奏する。凸部により鍔状部に潰し部分の後が残るので、製品の必要に応じて適宜選択すればよい。
【0042】
実施例では筒状部は円筒形状であるが楕円筒形状その他の筒状形状でもよい。また実施例では穴部15が設けられているが、有底筒状でもよいし、有底に小穴部が複数形成されているものでもよい。これらの形状は製品形状によって適宜選択される。
【0043】
実施例ではテーパ面で傾斜面を形成しているが、傾斜面であればテーパ面である必要はない。また傾斜面は必ずしも連続的に傾斜していなくともよい。さらに傾斜面がなくてよい。
【0044】
こうして本発明では機械加工等の工程を追加することなしに形状精度に優れた筒状部を有する鍔付筒状部材を製造できるので、低コストで製造できる。
【0045】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、筒状部と該筒状部の一端に連続する外向きの鍔状部を有するワークの前記筒状部をパンチとダイスによりしごき加工するしごき加工工程が設けられ、該しごき加工工程の終期に前記鍔状部の材料を前記筒状部側に流動させることを特徴とする成形方法、あるいは筒状部と該筒状部の一端に連続する外向きの鍔状部を有するワークの前記筒状部をしごき加工するパンチとダイスを有する成形型であって、前記パンチの前記鍔状部に対向する部分、前記ダイスの前記鍔状部に対向する部分の少なくとも一方に前記鍔状部側に突出する凸部が設けられていることを特徴とする成形型であるので、筒状部の形状精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例のワークの断面図
【図2】実施例のワークを製造する工程を説明する説明図
【図3】実施例のしごき加工を説明する説明図
【図4】種々の凸部の断面形状を説明する説明図
【符号の説明】
1…ワーク
11…第1筒状部(筒状部)
12…第1鍔状部(鍔状部)
13…第2筒状部(筒状部)
14…第2鍔状部(鍔状部)
30…ダイス
33…第1凸部(凸部)
34…第2凸部(凸部)
40…パンチ

Claims (6)

  1. 筒状部と該筒状部の一端に連続する外向きの鍔状部を有するワークの前記筒状部をパンチとダイスによりしごき加工するしごき加工工程が設けられ、該しごき加工工程の終期に前記鍔状部の材料を前記筒状部側に流動させることを特徴とする成形方法。
  2. 前記パンチの前記鍔状部に対向する部分が前記鍔状部に当接した状態で前記筒状部の上端部分と前記パンチとの間に隙間が存在することを特徴とする請求項1記載の成形方法。
  3. 前記筒状部の内周面が傾斜面となっていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の成形方法。
  4. 前記パンチの前記鍔状部に対向する部分が前記鍔状部に当接し、かつ前記ダイスの前記鍔状部に対向する部分が前記鍔状部に当接したのち、前記鍔状部が塑性変形する応力を前記パンチと前記ダイスにより前記鍔状部に加えることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の成形方法。
  5. 筒状部と該筒状部の一端に連続する外向きの鍔状部を有するワークの前記筒状部をしごき加工するパンチとダイスを有する成形型であって、
    前記パンチの前記鍔状部に対向する部分、前記ダイスの前記鍔状部に対向する部分の少なくとも一方に前記鍔状部側に突出する凸部が設けられていることを特徴とする成形型。
  6. 前記凸部が前記ダイスの前記鍔状部に対向する部分の内周側端部に設けられていることを特徴とする請求項5記載の成形型。
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