JP2004351436A

JP2004351436A - 成形方法および成形型

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Publication number: JP2004351436A
Application number: JP2003149454A
Authority: JP
Inventors: Mareto Kato; 希人加藤
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2003-05-27
Filing date: 2003-05-27
Publication date: 2004-12-16
Anticipated expiration: 2023-05-27
Also published as: JP4360125B2

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

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。
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。
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。
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。
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。
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。