JP2005186137A - プレス成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】一端開口縁部にフランジ部を有する所定深さの底付き円筒体を、従来に比べて少ない加工工程数で、しかも底部に割れを生じることなくプレス成形するためのプレス成形方法を提供する。
【解決手段】円形の金属平板０から底付き円筒体を成形するための絞り加工を数工程に分けて行うと共に、その初絞りにてダイス穴Ｄ１Ａから外に出ている金属平板０のフランジ部分をパンチＰ１でダイス穴Ｄ１Ａの中に絞り込む際、フランジ部分をダイスＤ１としわ押さえ２１ｂの間をすべらせながら順次絞り込み、最終的にフランジ部分の縁がダイス肩部半径Ｄ１ｒにかかるまで絞り込む。
【選択図】図３

Description

本発明は、円形の金属平板（素材）から所定形状のプレス成形品、特に一端から順に大径部、段差部、小径部および先に行くにしたがって縮径するテーパー部が連続成形された所定長さの円筒体であって、大径側開口縁部には外向きのフランジ部が成形され、小径側開口縁部には内向きのフランジ部が成形されたプレス成形品をプレス成形するための方法に関する。

上記のようなプレス成形品を成形する場合には、まず素材となる円形の金属平板から一端開口部にフランジ部分を残した状態で底付き円筒体を成形する絞り加工を行い、その後工程で穴抜き加工やトリミング加工などを行うことで、目的のプレス成形品が得られる。また絞り加工において所定深さの底付き円筒体を成形する場合には数工程に分けて絞り作業を行うのが普通である。その際、フランジ部分に発生するしわをしわ押さえによって防止することも周知である。

ところで、初絞りにて成形された太く浅い（低い）底付き円筒体を再絞りにて段階的に細く深く（高く）変形させて行く過程において、フランジ部分には一定のしわ押さえ力を作用させるようにしており、またフランジ付きのプレス成形品の場合は、初絞りからフランジ部分を残すようにしていた。

解決しようとする問題点は、上記プレス成形方法では初絞りからフランジ部分を残すため、初絞りの時点から底付き円筒体の底となる部分および底すみの丸みのある部分に少なくない板厚減少および加工硬化を生じると共に、初絞りにおける絞り深さが抑えられ、再絞りで必要となる絞り深さが多くなるが、再絞りでは底付き円筒体の深さ形状に加えて大径部、段差部、小径部およびテーパー部を成形するため、底部に割れを生じることなしに絞るためには、再絞りにおける１工程当たりの変形を小さくする必要がある。そのため、全体に工程数が多くなり、加工の効率向上を阻害する結果となる点にある。

本発明は、一端開口縁部にフランジ部を有する所定深さの底付き円筒体をプレス成形する方法において、円形の金属平板から前記底付き円筒体を成形するための絞り加工を数工程に分けて行うと共に、その初絞りにてダイス穴から外に出ている金属平板のフランジ部分をパンチでダイス穴の中に絞り込む際、フランジ部分をダイスとしわ押さえの間をすべらせながら順次絞り込にみ、最終的にフランジ部分の縁がダイス肩部半径にかかるまで絞り込むことを特徴としている。

本発明のプレス成形方法によれば、絞り加工によって円形の金属平板から一端開口縁部にフランジ部を有する所定深さの底付き円筒体を成形するにもかかわらず、その初絞りにおいてはフランジ無しの底付き円筒体を成形するかのように、フランジ部分をダイスとしわ押さえの間をすべらせながら順次ダイス穴の中に絞り込にみ、最終的にフランジ部分の縁がダイス肩部半径にかかるまで絞り込むため、初絞りでの底付き円筒体の底となる部分および底すみ丸みのある部分に生じる板厚減少および加工硬化を抑えることができると共に、初絞りから比較的深い絞りが可能となり、次からの再絞りで必要となる絞り深さが少なくなり、再絞りにおける底部の板厚減少および加工硬化を抑えることができ、底部に割れを生じることなしに底付き円筒体の深さ形状に加えて大径部、段差部、小径部およびテーパー部を成形する再絞りに要する工程数を従来より減らすことができる。この結果、一端開口部から順に大径部、段差部、小径部およびテーパー部が連続形成され、かつ一端開口縁部には外向きのフランジ部が成形された所定深さの底付き円筒体をプレス成形する際の加工工程数が飛躍的に少なくなり、加工効率を大幅に向上させることができる。という顕著な作用効果を奏する。

また、円形の金属平板から前記底付き円筒体と略同じ深さの底付き円筒状の半製品を成形するための絞り加工を数工程に分けて行うと共に、その最終工程にてテーパー部を予備成形し、その後工程で大径部、段差部、小径部および先に行くにしたがって縮径するテーパー部を成形するための絞り加工を行い、一端開口部から順に大径部、段差部、小径部およびテーパー部が連続形成された所定深さの底付き円筒体を成形した後、その底付き円筒体の底にせん断作用で縁部を残す状態で穴をあける穴抜き加工、次いでせん断作用で一端開口部のフランジ部の長さを所定寸法に切削するトリミング加工を行うことにより、一端開口部から順に大径部、段差部、小径部およびテーパー部が連続成形された円筒体であって、大径側開口縁部には外向きのフランジ部が成形され、小径側開口縁部には内向きのフランジ部が成形されたプレス成形品を、従来に比べて少ない加工工程数で、加工効率よく、しかも割れを生じることなしにプレス成形することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、図１の（ａ）、（ｂ）に示す素材、すなわち所定直径、所定厚の円形の金属平板０から図１の（ｏ）、（ｏ’）（ｐ）に示すプレス成形品（以下、「製品」という。）７を全７工程のプレス加工で成形する方法を示す。この製品７は、一端開口部から順に大径部７ａ、段差部７ｂ、小径部７ｃ、先に行くにしたがって縮径するテーパー部７ｄが連続成形された所定長さの円筒体であって、円筒体の大径側開口縁部には外向きの傾斜付きフランジ部７ｅが成形され、小径側開口縁部には内向きのフランジ部７ｆが成形され、自動車のメンバーマウント金具として使用される。

製品７の成形に要する７工程分７組のプレス金型１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７は、工程順に１台のプレスに並べて配備される。このプレスには、第１工程の加工位置にあるプレス金型１１にプレス１工程ごとに円形の金属平板０を１枚ずつ送り込む素材供給装置、プレス１工程が終わり次第、第１工程〜第６工程の加工位置にある各プレス金型１１，１２，１３，１４，１５，１６によって成形された第１〜第６の半製品１，２，３，４，５，６をそれぞれ次工程のプレス金型１２，１３，１４，１５，１６，１７に送り込むトランスファ送り装置、プレス１工程が終わり次第、第７工程の加工位置にあるプレス金型１７によって成形された製品７を回収箱などに取り出す製品取り出し装置などが装備され、１台のプレスによって全７工程の製品７をプレス１工程ごとに製作するように構成している。

次に、第１工程〜第７工程の加工内容の概略について図１、図２を参照して説明すると、第１工程〜第４工程にて前記製品７の素材となる前記円形の金属平板０から、製品７の大径部７ａ，段差部７ｂ，小径部７ｃおよびテーパー部７ｄが一端開口部から順に連続形成され、かつ製品７の長さＨ（ただし、円筒壁の高さ）と同じ深さｈ（Ｈ＝ｈ）で、一端開口縁部に外向きの平らなフランジ部４ｅを残した図２の（ｉ）、（ｊ）に示す底付き円筒状の半製品４を成形するための絞り加工を行い、次の第５工程にて製品７の小径側開口縁部にある内向きのフランジ部７ｆを成形するために、第４工程まで終了した第４の半製品４の底４ｆにせん断作用で縁部を残す状態で円形の穴５ｇをあける穴抜き加工を行い、次の第６工程および最後の第７工程にて製品７の大径側開口縁部にある外向きの傾斜付きフランジ部７ｅを成形するために、第６工程では第５工程まで終了した図２の（ｋ）、（ｌ）に示す第５の半製品５の大径側開口縁部にある外向きの平らなフランジ部５ｅの縁をせん断作用で切り落として製品７のフランジ部７ｅの幅にするトリミング加工を行い、最後の第７工程では第６工程まで終了した図２の（ｍ）、（ｎ）に示す第６の半製品６の大径側開口部にある外向きで平らなトリミング後のフランジ部６ｅに傾斜を付ける曲げ加工を行う。以上全７工程のプレス加工によって図１の（ｏ）、（ｐ）に示す製品７がこの素材となる図１の（ａ）、（ｂ）に示す円形の金属平板０からプレス成形される。

また、上記のように第１工程〜第４工程の全４工程と極めて少ない工程数の絞り加工にて第４の半製品４を割れを生じることなしに成形するため、次のような加工方法で絞り加工（プレス加工）を行う。

すなわち、円形の金属平板０から第４の半製品４を成形するための絞り加工の最終工程となる第４工程の一つ手前の第３工程までの３工程（事前工程）にて、円形の金属平板０から第４の半製品４と同じ深さｈ（製品７と高さＨと同じ深さ）で、かつ前記第４の半製品４の大径部７ａ（製品７の大径部７ａ）と同じ径の底付き円筒状の半製品３を成形するための絞り加工を段階的に行い、第４工程にて第３工程まで終了した図２の（ｇ）、（ｈ）に示す第３の半製品３に製品７の大径部７ａ，段差部７ｂ，小径部７ｃおよびテーパー部７ｄを成形するための絞り加工を行い、第４工程では深さ（高さ）方向の変形を伴わない絞り加工を行う。また円形の金属平板０から第３の半製品３を成形するための絞り加工の最終工程となる第３工程にて前記第４の半製品４の（製品７の）テーパー部７ｄを予備成形しておく。

さらに、円形の金属平板０から一端開口縁部にフランジ部３ｅを有する第３の半製品３を成形するための絞り加工の最初の工程となる第１工程、すなわち初絞りにてダイス穴Ｄ１Ａから外に出ている円形の金属平板０のフランジ部分をパンチＰ１でダイス穴Ｄ１Ａの中に絞り込む際、フランジ部分をダイスＤ１としわ押さえ２１ｂの間をすべらせながら順次絞り込にみ、最終的にフランジ部分の縁がダイス肩部半径Ｄ１ｒにかかるまで絞り込むようにする。

上記のような絞り加工を行う第１工程〜第４工程の各絞り工具、すなわちパンチとダイスは次のように形成される。

すななち、第４工程のダイス穴Ｄ４Ａの中に押し込まれるパンチＰ４の成形作用部は、図６の（ａ）、図１３に示すように、第４の半製品４の内側形状（製品７の内側形状）と同じ外形状（径と高さ）を有する。具体的には、中間部に段差部を有して先端側が細く基端側が太い段付きの円柱状に形成されると共に、小径部の先端部が先に向かうにしたがって細くなる載頭円錐状に形成され、第４の半製品４の（製品７の）大径部７ａ，段差部７ｂ，小径部７ｃ，テーパー部７ｄを成形するための大径部Ｐ４ａ，段差部Ｐ４ｂ，小径部Ｐ４ｃ，テーパー部Ｐ４ｄが基端側から順に形成される一方、第４工程のダイス穴Ｄ４Ａの成形作用部は、図６の（ｃ）、図１３に示すように、穴壁が前記パンチＰ４に対応し、第４の半製品４の外側形状（製品７の外側形状）と同じ形状（径と深さ）を有する。具体的には、中間部に段差を有して先端側（奥側）が細く基端側（入り口側）が太い段付きの円柱面状に形成されると共に、小径部の先端部が先に向かうにしたがって細くなるテーパー状に形成され、第４の半製品４の（製品７の）大径部７ａ，段差部７ｂ，小径部７ｃ，テーパー部７ｄを成形するための大径部Ｄ４ａ，段差部Ｄ４ｂ，小径部Ｄ４ｃ，テーパー部Ｄ４ｄが基端側から順に形成され、パンチＰ４の成形作用部が第４の半製品４の深さｈ分（製品７の高さＨ分）ダイス穴Ｄ４Ａの成形作用部の中に押し込まれる。第３工程のダイス穴Ｄ３Ａの中に押し込まれるパンチＰ３の成形作用部は、図５の（ａ）、図１２に示すように、第４の半製品４の（製品７の）大径部７ａの内径と同じ径で第４の半製品４の深さｈ（製品７の高さＨ）と同じ高さを有する円柱状に形成されると共に、先端部が第４の半製品４の（製品７の）テーパー部７ｄに沿う周壁を有し、高さが僅かに高い載頭円錐状に形成され、第４の半製品の（製品７の）大径部７ａの径形状と全体の深さ形状を成形するための円柱部Ｐ３ａの先端部周壁に第４の半製品の（製品７の）テーパー部７ｄを予備成形するためのテーパー部Ｐ３ｄが形成される一方、第３工程のダイス穴Ｄ３Ａの成形作用部は、図５の（ｃ）、図１２に示すように、穴壁が前記パンチＰ３に対応し、第４の半製品４の（製品７の）大径部７ａの外径と同じ径で第４の半製品４の深さｈ（製品７の高さＨ）と同じ深さを有する円柱面状に形成されると共に、先端部（奥部）が先に向かうにしたがって細くなるテーパー状に形成され、第４の半製品の（製品７の）大径部７ａの径形状と全体の深さ形状を成形するための円柱面部Ｄ３ａの先端部に第４の半製品の（製品７の）テーパー部７ｄを予備成形するためのテーパー部Ｄ３ｄが形成され、パンチＰ３の成形作用部が第４の半製品４の深さｈ（製品７の高さＨ）分ダイス穴Ｄ３Ａの成形作用部の中に押し込まれる。第２工程のダイス穴Ｄ２Ａの中に押し込まれるパンチＰ２の成形作用部は、図４の（ａ）、図１１に示すように、第４の半製品４の（製品７の）大径部７ａの内径より大きい径で第４の半製品４の深さｈ（製品７の高さＨ）より低い高さを有する円柱状に形成され、第２工程のダイス穴Ｄ２Ａの成形作用部は、図４の（ｃ）、図１１に示すように、穴壁が前記パンチＰ２に対応し、第４の半製品４の（製品７の）大径部７ａの外径より大きい径で第４の半製品４の深さｈ（製品７の高さＨ）より浅い深さを有する円柱面状に形成され、パンチＰ２の成形作用部が第４の半製品４の深さｈ（製品７の高さＨ）より少ない量ダイス穴Ｄ２Ａの成形作用部の中に押し込まれ、第４の半製品４より径大で浅い直筒状の底付き円筒状の第２の半製品２を成形する。第１工程のダイス穴Ｄ１Ａの中に押し込まれるパンチＰ１の成形作用部は、図３の（ａ）、図１０に示すように、第４の半製品４の（製品７の）大径部７ａの内径より大きく、かつ第２工程のパンチＰ２より径大で、第４の半製品４の深さｈ（製品７の高さＨ）の半分を少し上回り、かつ第２の半製品２の深さより低い高さを有する円柱状に形成され、第２工程のダイス穴Ｄ２Ａの成形作用部は、図３の（ｃ）、図１０に示すように、穴壁が前記パンチＰ１に対応し、第４の半製品４の（製品７の）大径部７ａの外径より大きく、かつ第２工程のダイス穴Ｄ２Ａより径大で、第４の半製品４の深さｈ（製品７の高さＨ）の半分を少し上回り、かつ第２の半製品２の深さより低い深さを有する円柱面状に形成され、パンチＰ１の成形作用部が第４の半製品４の深さｈ（製品７の高さＨ）の半分を少し上回り、かつ第２の半製品２の深さより少ない量ダイス穴Ｄ１Ａの成形作用部の中に押し込まれ、第４の半製品４より径大の第２の半製品２より径大で、第４の半製品４の深さｈ（製品７の高さＨ）の半分を少し上回り、かつ第２の半製品２の深さより浅い直筒状の底付き円筒状の半製品１を成形する。また第１工程のパンチＰ１先端の丸み半径Ｐ１ｒは第２工程のパンチＰ２先端の丸み半径Ｐ２ｒより径大に形成し、同時に第１工程のダイスＤ１の肩部半径Ｄ１ｒは第２工程のダイスＤ２の肩部半径Ｄ２ｒより径大に形成している。

次に、第１工程〜第７工程ごとのプレス金型１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７の構成および加工内容を工程順に説明する。

「第１工程（初絞り）」
まず、第１工程のプレス金型１１は、図３の（ａ）、（ｂ）に示す下型２１と、図３の（ｃ）、（ｄ）に示す上型３１とで構成され、第１工程での成形に要する一対の絞り工具であるパンチＰ１およびダイスＤ１のうち、ダイスＤ１をプレスのスライドに取り付ける上型３１に取り付け、ダイス穴Ｄ１Ａにスプリング３１ａを用いて加工後の半製品１をノックアウトするノックアウト３１ｂを設け、プレスのベッドに取り付けて前記上型３１に同芯状に対向させる下型２１にパンチＰ１を取り付け、液圧、気（空気、ガス）圧、スプリングなどのシリンダ２１ａを用いて加工中しわ押さえ力を略一定に保つ定圧式のしわ押さえ２１ｂを下型２１に設けたものである。またしわ押さえ２１ｂの上面に円形の金属平板０を加工位置に位置決めするための位置決めピン２１ｃを設け、この位置決めピン２１ｃの逃げ穴３１ｃをダイスＤ１を取り付けるダイプレートの下面に設けてある。

そして、プレスのスライドと一体に上型３１が上がり下型２１から上方に離反したとき、すなわちプレス金型１１が開いたとき、しわ押さえ２１ｂは上面がパンチＰ１の先端面（上端面）より僅かに上になる高さ位置に保持され、この高さのしわ押さえ２１ｂ上面の位置決めピン２１ｃの内側に素材供給装置によって円形の金属平板０が送り込まれ、パンチＰ１とダイスＤ１との間でこれらと平面視略同芯状の加工位置に位置決めされる。プレスのスライドと一体に上型３１が下がると、金属平板０はダイス穴Ｄ１Ａから外に出ている部分、すなわちフランジ部分がダイスＤ１としわ押さえ２１ｂとで挟まれて下降する。ダイス穴Ｄ１Ａの内側にある円形の金属平板０の中央部分がパンチＰ１の成形作用部先端面（上端面）に当たりノックアウト３１ｂとで挟まれると、パンチＰ１の成形作用部で金属平板０をダイス穴Ｄ１Ａの成形作用部の中に絞り込む初絞り加工が始まり、図１０に示すように、プレスのスライドと一体に上型３１が下死点まで下がりプレス金型１１が完全に閉じることによって、金属平板０は第４の半製品４より径大でかつ第２の半製品２より径大の、所定径、所定深さの直筒状の底付き円筒状（カップ状）に成形され、図２の（ｃ）、（ｄ）にも示す第１の半製品１が絞り加工される。この初絞りは具体的には、まずパンチＰ１とノックアウト３１ｂとで挟まれた金属平板０の中央部分がパンチＰ１の成形作用部の先端面によってダイス穴Ｄ１Ａの成形作用部の中に絞り込まれて第１の半製品１の底１ｆが成形され、次にダイスＤ１としわ押さえ２１ｂとで挟まれた金属平板０のフランジ部分がこれらダイスＤ１としわ押さえ２１ａの間をすべりながら順次ダイス穴Ｄ１Ａの成形作用部の中に絞り込まれて第１の半製品１の直筒状の円筒壁１ａが成形される。さらにこの初絞りでは、最終的にフランジ部分の縁がダイス肩部半径Ｄ１ｒにかかるまで絞り込み、絞り終期ではしわ押さえ２１ｂをほとんどきかせない絞り加工を行い、これによって、第１工程にて成形された第１の半製品１には、第４の半製品４の深さｈ（製品７の高さＨ）の半分を少し上回り、かつ第２の半製品２の深さより浅い深さ形状が与えられ、かつ一端開口縁部にはダイス肩半径Ｄ１ｒに沿う外拡がり部１ｅが成形されるものの、フランジ部分はほとんど残されない。

「第２工程（再絞り１）」
次に、第２工程のプレス金型１２は、図４の（ａ）、（ｂ）に示す下型２２と、図４の（ｃ）、（ｄ）に示す上型３２とで構成され、第２工程での成形に要する一対の絞り工具であるパンチＰ２およびダイスＤ２のうち、ダイスＤ２をプレスのスライドに取り付ける上型３２に取り付け、ダイス穴Ｄ２Ａにスプリング３２ａを用いて加工後の半製品２をノックアウトするノックアウト３２ｂを設け、プレスのベッドに取り付けて前記上型３２に同芯状に対向させる下型２２にパンチＰ２を取り付け、液圧、気（空気、ガス）圧、スプリングなどのシリンダ２２ａを用いる定圧式のしわ押さえ２２ｂを下型２２に設けたものである。またしわ押さえ２２ｂの上面に第１の半製品１を加工位置に位置決めするための位置決めピン２２ｃを設け、この位置決めピン２２ｃの逃げ穴３２ｃをダイスＤ２を取り付けるダイプレートの下面に設けてある。

そして、プレスのスライドと一体に上型３２が上がり下型２２から上方に離反したとき、すなわちプレス金型１２が開いたとき、しわ押さえ２２ｂは上面がパンチＰ２の先端面（上端面）より僅かに下になる高さ位置に保持され、この高さのしわ押さえ２２ｂ上面の位置決めピン２２ｃの内側にトランスファ送り装置によって第１の半製品１が送り込まれ、パンチＰ２とダイスＤ２との間でこれらと平面視略同芯状の加工位置に位置決めされる。プレスのスライドと一体に上型３２が下がると、第１の半製品１はダイスＤ２としわ押さえ２２ｂとで挟まれて下降してパンチＰ２の成形作用部が中に入り込む。ダイス穴Ｄ２Ａの内側にある第１の半製品１の底１ｆの中央部分がパンチＰ２の成形作用部先端面（上端面）に当たると、パンチＰ２の成形作用部で第１の半製品１をダイス穴Ｄ２Ａの成形作用部の中に絞り込む１回目の再絞り加工が始まり、図１１に示すように、プレスのスライドと一体に上型３２が下死点まで下がりプレス金型１２が完全に閉じることによって、第１の半製品１はそれよりもやや径小でやや深く、第４の半製品４より径大で浅い、所定径、所定深さの直筒状の底付き円筒状（カップ状）に成形され、図２の（ｅ）、（ｆ）にも示す第２の半製品２が絞り加工される。この１回目の再絞りは具体的には、まずパンチＰ２の成形作用部の先端面上にある第１の半製品１の底１ｆの中央部分がダイス穴Ｄ２Ａの成形作用部の中に絞り込まれて第２の半製品２の底２ｆが成形され、次にダイス穴Ｄ２Ａから外に出ている第１の半製品１の底１ｆの縁部分と円筒壁１ａの部分がパンチＰ２の成形作用部によってダイス穴Ｄ２Ａの成形作用部の中に絞り込まれて第２の半製品２の直筒状の円筒壁２ａが成形される。さらにこの１回目の再絞りでは絞りの終りに第１の半製品１の開口縁部の部分、すなわち外拡がり部１ｅの部分をダイスＤ２としわ押さえ２２ｂとで挟み、平らに成形する絞り加工を行う。これによって、第２工程にて成形された底付き円筒状の半製品２の一端開口縁部には外向きの平らなフランジ部２ｅが成形される。

「第３工程（再絞り２）」
次に、第３工程のプレス金型１３は、図５の（ａ）、（ｂ）に示す下型２３と、図５の（ｃ）、（ｄ）に示す上型３３とで構成され、第３工程での成形に要する一対の絞り工具であるパンチＰ３およびダイスＤ３のうち、ダイスＤ３をプレスのスライドに取り付ける上型３３に取り付け、ダイス穴Ｄ３Ａにスプリング３３ａを用いて加工後の半製品３をノックアウトするノックアウト３３ｂを設け、プレスのベッドに取り付けて前記上型３３に同芯状に対向させる下型２３にパンチＰ３を取り付け、芯棒付きのスプリング２３ａを用いる定圧式のしわ押さえ２３ｂを下型２３に設けたものである。またしわ押さえ２３ｂの上面に第２の半製品２を加工位置に位置決めするための位置決めピン２３ｃを設け、この位置決めピン２３ｃの逃げ穴３３ｃをダイスＤ３を取り付けるダイプレートの下面に設けてある。さらに上型３３には絞りが開始された以降にしわ押さえ２３ｂを最下降位置まで押し下げピン３３ｄを介して押し下げるための押し下げスプリング３３ｅを設けてある。

そして、プレスのスライドと一体に上型３３が上がり下型２３から上方に離反したとき、すなわちプレス金型１３が開いたとき、しわ押さえ２３ｂは上面がパンチＰ３の先端面（上端面）より所定寸法だけ下になる高さ位置に保持され、この高さのしわ押さえ２３ｂ上面の位置決めピン２３ｃの内側にトランスファ送り装置によって第２の半製品２が送り込まれ、パンチＰ３とダイスＤ３との間でこれらと平面視略同芯状の加工位置に位置決めされる。プレスのスライドと一体に上型３３が下がると、第２の半製品２はダイスＤ３としわ押さえ２３ｂとで挟まれて下降してパンチＰ３の成形作用部が中に入り込む。ダイス穴Ｄ３Ａの内側にある第２の半製品２の底２ｆの中央部分がパンチＰ３の成形作用部先端面（上端面）に当たると、パンチＰ３の成形作用部で第２の半製品２をダイス穴Ｄ３Ａの成形作用部の中に絞り込む２回目の再絞り加工が始まり、図１２に示すように、プレスのスライドと一体に上型３３が下死点まで下がりプレス金型１３が完全に閉じることによって、第２の半製品２はそれよりもやや径小でやや深い所定径、所定深さの底付き円筒状（カップ状）に成形され、図２の（ｇ）、（ｈ）にも示す第３の半製品３に絞り加工される。この２回目の再絞りは具体的には、まずパンチＰ３の成形作用部の先端面上にある第２の半製品２の底２ｆの中央部分がダイス穴Ｄ３Ａの成形作用部の中に絞り込まれて第３の半製品３の底３ｆが成形され、次にダイス穴Ｄ３Ａから外に出ている第２の半製品２の底２ｆの縁部分と円筒壁２ａの部分がパンチＰ３の成形作用部によってダイス穴Ｄ３Ａの成形作用部の中に絞り込まれて先端部に第４の半製品４の（製品７の）テーパー部７ｄに沿うテーパー部３ｄが予備成形された第３の半製品３の円筒壁３ａが成形される。これによって、第３工程にて成形された底付き円筒状の半製品３には、第４の半製品の（製品７の）大径部７ａの径形状と第４の半製品の（製品７の）の深さ形状が与えられると共に、第４の半製品の（製品７の）テーパー部７ｄに沿うテーパー部３ｄが予備成形される。さらにこの２回目の再絞りでは絞りの終りに第２の半製品２の開口縁部の部分、すなわちフランジ部２ｅの部分をダイスＤ３としわ押さえ２３ｂとで挟み、平らに成形する絞り加工を行う。これによって、第３工程にて成形された底付き円筒状の半製品３の一端開口縁部にも外向きの平らなフランジ部３ｅが成形される。

「第４工程（再絞り３）」
次に、第４工程のプレス金型１４は、図６の（ａ）、（ｂ）に示す下型２４と、図６の（ｃ）、（ｄ）に示す上型３４とで構成され、第４工程での成形に要する一対の絞り工具であるパンチＰ４およびダイスＤ４のうち、ダイスＤ４をプレスのスライドに取り付ける上型３４に取り付け、ダイス穴Ｄ４Ａにスプリング３４ａ用いて加工後の半製品４をノックアウトするノックアウト３４ｂを設け、プレスのベッドに取り付けて前記上型３４に同芯状に対向させる下型２４にパンチＰ４を取り付け、芯棒付きのスプリング２４ａを用いる定圧式のしわ押さえ２４ｂを下型２４に設けたものである。またしわ押さえ２４ｂの上面に第３の半製品３を加工位置に位置決めするための位置決めピン２４ｃを設け、この位置決めピン２４ｃの逃げ穴３４ｃをダイスＤ４を取り付けるダイプレートの下面に設けてある。さらに上型３４には絞りが開始された以降にしわ押さえ２４ｂを最下降位置に押し下げピン３４ｄを介して押し下げるための押し下げスプリング３４ｅを設けてある。

そして、プレスのスライドと一体に上型３４が上がり下型２４から上方に離反したとき、すなわちプレス金型１４が開いたとき、しわ押さえ２４ｂは上面がパンチＰ４の先端面（上端面）より僅かに下になる高さ位置に保持され、この高さのしわ押さえ２４ｂ上面の位置決めピン２４ｃの内側にトランスファ送り装置によって第３の半製品３が送り込まれ、パンチＰ４とダイスＤ４の間でこれらと平面視略同芯状の加工位置に位置決めされる。プレスのスライドと一体に上型３４が下がると、第３の半製品３は底部となる先端部（上端部）がダイス穴Ｄ４Ａの大径部Ｄ４ａに入り込み、ダイス穴Ｄ４Ａの段差部Ｄ４ｂとしわ押さえ２４ｂとで挟まれて下降してパンチＰ４の成形作用部が中に入り込む。第３の半製品３の底３ｆがパンチＰ４の成形作用部先端面（上端面）に当たると、パンチＰ４の成形作用部先端部（上端部）で第３の半製品３の先端部をダイス穴Ｄ４Ａの段差部Ｄ４ｂより奥側の小径部Ｄ４ｃおよびテーパー部Ｄ４ｄの中に絞り込む３回目の再絞り加工が始まり、図１３に示すように、プレスのスライドと一体に上型３４が下死点まで下がりプレス金型１４が完全に閉じることによって、第３の半製品３は先端部（上端部）が所定形状に絞られた同じ深さの底付き円筒状（カップ状）に成形され、図２の（ｉ）、（ｊ）にも示す第４の半製品４に絞り加工される。この３回目の再絞りは具体的には、まずパンチＰ４の成形作用部の先端面上にある第３の半製品３の底３ｆの部分がダイス穴Ｄ４Ａの段差部Ｄ４ｂから奥側の小径部Ｄ４ｃからテーパー部Ｄ４ｄの中へと絞り込まれて第４の半製品４の底４ｆが成形され、ダイス穴Ｄ４Ａの小径部Ｄ４ｄより径大の第３の半製品３の底３ｆの僅かな縁部分とテーパー部３ｄおよび円筒壁３ａの直筒状先端部の部分がパンチＰ４の成形作用部の段差部Ｐ４ｂより先端側の小径部Ｐ４ｃおよびテーパー部Ｐ４ｄによってダイス穴Ｄ４Ａの段差部Ｄ４ｂから奥側の小径部Ｄ４ｃからテーパー部Ｄ４ｄの中に絞り込まれて第４の半製品４の円筒壁が成形される。これによって、第４工程にて成形された底付き円筒状の半製品４には、第４の半製品４の（製品７の）大径部７ａ，段差部７ｂ，小径部７ｃ，テーパー部７ｄの形状が与えられる。さらにこの３回目の再絞りでは絞りの終りに第３の半製品３の開口端の部分、すなわちフランジ部３ｅの部分をダイスＤ４としわ押さえ２４ｂとで挟み、平らに成形する絞り加工を行う。これによって、第４工程で絞り加工された底付き円筒状の半製品４の一端開口部にも外向きの平らなフランジ部４ｅが成形される。

以上のように、所定深さの底付き円筒状の第４の半製品４の大径部７ａ、段差部７ｂ、小径部７ｃおよびテーパー部７ｄを成形する工程（第４工程）の事前工程（第１工程〜第３工程）で、その第４の半製品４の深さ形状を略成形するため、大径部７ａ、段差部７ｂ、小径部７ｃおよびテーパー部７ｄの成形工程（第４工程）では半製品３の底部には引張応力がほとんど作用せず、大径部７ａ、段差部７ｂ、小径部７ｃおよびテーパー部７ｄの成形が１工程で、かつ底部に割れを生じることなしに行うことができる。また大径部７ａ、段差部７ｂ、小径部７ｃおよびテーパー部７ｄを成形する工程（第４工程）の事前工程（第１工程〜第３工程）では、前記第４の半製品４の深さ形状を成形するだけであるため、この事前工程（第１工程〜第３工程）においても比較的大きな変形を伴う絞りが底部に割れを生じることなしに行うことができ、可及的に少ない工程数で前記事前工程を終了することができる。この結果、一端開口部から順に大径部７ａ、段差部７ｂ、小径部７ｃ、テーパー部７ｄが連続形成された第４の半製品４をプレス成形する際の加工工程数が飛躍的に少なくなり、加工効率を大幅に向上させながら底部の割れを皆無にすることができる。

さらに、絞り加工によって円形の金属平板０から一端開口縁部にフランジ部３ｅを有する第３の半製品３を成形するにもかかわらず、その初絞りにおいてはフランジ無しの底付き円筒体を成形するかのように、フランジ部分をダイスＤ１としわ押さえ２１ｂの間をすべらせながら順次ダイス穴Ｄ１Ａの中に絞り込にみ、最終的にフランジ部分の縁がダイス肩部半径Ｄ１ｒにかかるまで絞り込むため、初絞りでの第１の半製品１の底となる部分および底すみ丸みのある部分に生じる板厚減少および加工硬化を抑えることができると共に、初絞りから比較的深い絞りが可能となり、次からの再絞り（第２工程〜第３工程）で必要となる絞り深さが少なくなり、再絞りにおける底部の板厚減少および加工硬化を抑えることができ、底部に割れを生じることなしに第３の半製品３の深さ形状に加えて大径部７ａ、段差部７ｂ、小径部７ｃおよびテーパー部７ｄを成形する再絞りに要する工程数を従来より減らすことができる。この結果、一端開口部から順に大径部７ａ、段差部７ｂ、小径部７ｃおよびテーパー部７ｄが連続形成され、かつ一端開口縁部には外向きのフランジ部４ｅが成形された第４の半製品４をプレス成形する際の加工工程数が飛躍的に少なくなり、加工効率を大幅に向上させることができる。

「第５工程（穴抜き）」
次に、第５工程のプレス金型１５は、図７の（ａ）、（ｂ）に示す下型２５と、図７の（ｃ）、（ｄ）に示す上型３５とで構成され、第５工程での成形に要する一対の穴抜き工具であるパンチＰ５およびダイスＤ５のうち、パンチＰ５をプレスのスライドに取り付ける上型３５に取り付け、吊りボルトが芯棒をかねるスプリング３５ａを用いたスプリング式の可動ストリッパ３５ｂを上型３５に設け、プレスのベッドに取り付けて前記上型３５に同芯状に対向させる下型２５にダイスＤ５を取り付け、芯棒付きのスプリング２５ａ用いたスプリング式の逆可動ストリッパ２５ｂを下型２５に設けたものである。また逆可動ストリッパ２５ｂの上面に第４工程を終了した第４の半製品４を加工位置に位置決めするための位置決めピン２５ｃを設けてある。さらに可動ストリッパ３５ｂには逆可動ストリッパ２５ｂを押し下げるための固定式の押し下げピン３４ｄを設けてある。

そして、プレスのスライドと一体に上型３５が上がり下型２５から上方に離反したとき、すなわちプレス金型１５が開いたとき、可動ストリッパ３５ｂは下面がパンチＰ５の先端面（下端面）より僅かに下になる高さ位置に保持され、逆可動ストリッパ２５ｂは上面がダイスＤ５の先端面（上端面）より所定寸法下になる高さ位置に保持され、この高さの逆可動ストリッパ２５ｂ上面の位置決めピン２５ｃの内側にトランスファ送り装置によって第４工程を終了した第４の半製品４が送り込まれ、ダイスＤ５とパンチＰ５との間でこれらと平面視略同芯状の加工位置に位置決めされる。プレスのスライドと一体に上型３５が下がると、押し下げピン３４ｄによる逆可動ストリッパ２５ｂの押し下げが始まるのと同時に、第４の半製品４は可動ストリッパ３５ｂと逆可動ストリッパ２５ｂとで挟まれて下降してダイスＤ５が中に入り込む。ダイス穴Ｄ５Ａの外側にある第４の半製品４の底４ｆの縁部がダイス５の先端面（上端面）に当たると、パンチＰ５で第４の半製品４の底４ｆを縁部を残す状態で円形に打ち抜く穴抜き加工（せん断加工）が始まり、図１４に示すように、プレスのスライドと一体に上型３５が下死点まで下がりプレス金型１５が完全に閉じることによって、第４の半製品４の底４ｆに縁部を残す状態で円形の穴５ｇがあけられ、製品７の小径側開口縁部にある内向きのフランジ部７ｆが成形される。この第５工程を終了した第５の半製品５を図２の（ｋ）、（ｌ）に示す。なお、打ち抜かれた円板状のスクラップ５ｈは、ダイス穴Ｄ５Ａからスクラップ排出シュート２５ｄに連通接続される横穴２５ｅに落下し、ノズル２５ｆから噴出する圧縮空気によって横穴２５ｅを経てスクラップ排出シュート２５ｄへ吹き飛ばされて下型２５から取り出されて回収処理される。

「第６工程（トリミング）」
次に、第６工程のプレス金型１６は、図８の（ａ）、（ｂ）に示す下型２６と、図８の（ｃ）、（ｄ）に示す上型３６とで構成され、第６工程での成形に要する一対のふち切り工具であるパンチＰ６およびダイスＤ６のうち、ダイスＤ６をプレスのスライドに取り付ける上型３６に取り付け、ダイス穴Ｄ６Ａにスプリング３６ａ用いて加工後の半製品６をノックアウトするノックアウト３６ｂを設け、プレスのベッドに取り付けて前記上型３６に同芯状に対向させる下型２６にパンチＰ６を取り付け、パンチＰ６の上面に第５の半製品５を加工位置に位置決めするための位置決めピン２６ｃを設けてある。

そして、プレスのスライドと一体に上型３６が上がり下型２６から上方に離反したとき、すなわちプレス金型１６が開いたとき、パンチＰ６上面の位置決めピン２６ｃの外側にトランスファ送り装置によって第５の半製品５が送り込まれ、パンチＰ６とダイスＤ６の間でこれらと平面視略同芯状の加工位置に位置決めされる。プレスのスライドと一体に上型３６が下がると、第５の半製品５はノックアウト３６ｂの穴に入り込む。第５の半製品５のフランジ部５ｅがノックアウト３６ｂとパンチＰ６とで挟まれると、ダイスＤ６でパンチＰ６の外に出ている第５の半製品５のフランジ部５ｅの縁を切り落とすふち切り加工、すなわちトリミング加工（せん断加工）が始まり、図１５に示すように、プレスのスライドと一体に上型３６が下死点まで下がり、プレス金型１６が完全に閉じることによって、第５の半製品５のフランジ部５ｅの幅が製品７のフランジ部７ｅの幅に成形される。この第６工程を終了した第６の半製品６を図２の（ｍ）、（ｎ）に示す。なお、切り落とされたスクラップ６ｈは、スクラップカッタにより切断される。

「第７工程（曲げ）」
最後に、第７工程のプレス金型１７は、図９の（ａ）、（ｂ）に示す下型２７と、図９の（ｃ）、（ｄ）に示す上型３７とで構成され、第７工程での成形に要する一対の曲げ工具である円筒状のパンチＰ７およびダイスＤ７のうち、パンチＰ７をプレスのスライドに取り付ける上型３７に取り付け、パンチ穴Ｐ７Ａにスプリング３７ａ用いて加工後の半製品７をノックアウトするノックアウト３７ｂを設け、プレスのベッドに取り付けて前記上型３７に同芯状に対向させる下型２７にダイスガイドＤ７ｂを取り付け、芯棒付きのスプリング２７ａ用いたスプリング式の可動ストリッパ２７ｂを下型に取り付け、可動ストリッパ２７ｂの中央部にダイスＤ７を嵌合固定し、ダイスガイドＤ７ｂの周囲にダイスＤ７を取り付けたものである。また可動ストリッパ２７ｂの上面に第６の半製品６を加工位置に位置決めするための位置決めピン２７ｃを設け、この位置決めピン２７ｃの逃げ穴３７ｃをパンチＰ７を取り付けるパンチプレートの下面に設けてある。さらに上型３７には可動ストリッパ２７ｂを押し下げピン３７ｄを介して押し下げるための押し下げスプリング３７ｅを設けてある。

そして、プレスのスライドと一体に上型３７が上がり下型２７から上方に離反したとき、すなわちプレス金型１７が開いたとき、可動ストリッパ２７ｂおよびダイスＤ７は上面がダイスガイドＤ７ｂの先端面（上端面）と略同じ高さ位置に保持され、この高さの可動ストリッパ２７ｂおよびダイスＤ７の上面で位置決めピン２７ｃの内側にトランスファ送り装置によって第６の半製品６が送り込まれ、パンチＰ７とダイスＤ７の間でこれらと平面視略同芯状の加工位置に位置決めされる。プレスのスライドと一体に上型３７が下がると、第６の半製品６は底部となる先端部（上端部）がパンチ穴Ｐ７Ａの途中まで入り込み、押し下げピン３７ｄによる可動ストリッパ２７ｂおよびダイスＤ７の押し下げにより下降してダイスガイドＤ７ｂが中に入り込む。プレスのスライドと一体に上型３７が下死点まで下がり、プレス金型１６が完全に閉じることによって、可動ストリッパ２７ｂおよびダイスＤ７は再下降位置に到達し、ダイスガイドＤ７ｂが第６の半製品６の中に完全に入り込み、第６の半製品６のフランジ部６ｆがダイスガイドＤ７ｂの先端面（上端面）に当たる。この時、パンチＰ７で第６の半製品６のフランジ部６ｅをダイスＤ７との間に挟み、図１６に示すように、第６の半製品６のトリミング後の平らなフランジ部６ｅに傾斜を付ける曲げ加工を行い、図２の（ｏ）、（ｏ’）、（ｐ）にも示す最終的な製品７に成形される。

以上のように第１工程〜第４工程の絞り加工によって、一端開口部から順に大径部７ａ、段差部７ｂ、小径部７ｃおよびテーパー部７ｄが連続形成された所定深さの底付き円筒体である第４の半製品４を成形した後、その第４の半製品４の底４ｆにせん断作用で縁部を残す状態で穴５ｇをあける穴抜き加工、次いでせん断作用で大径側開口部のフランジ部５ｅの幅を所定寸法に切削するトリミング加工、次いで大径側開口部の平らなフランジ部５ｅに傾斜を付ける曲げ加工を行うことによって、自動車のメンバーマウント金具として使用される製品７が、従来に比べて少ない加工工程数で、加工効率よく、しかも割れを生じることなしにプレス成形することができる。

本発明の実施形態におけるプレス成形方法による成形材料の塑性変形過程のうち、最初と終わりの状態を示し、（ａ）は加工前の素材の断面図、（ｂ）は加工前の素材の半平面図、（ｏ）は加工後（第７工程終了時）のプレス成形品（製品）の断面図、（ｏ’）は（ｏ）の拡大図、（ｐ）は加工後（第７工程終了時）のプレス成形品（製品）の半平面図である。 本発明の実施形態におけるプレス成形方法による成形材料の変形過程のうち、最初と終わりを除く中間工程の状態を示し、（ｃ）は第１工程終了時のプレス成形品（半製品）の断面図、（ｄ）は第１工程終了時のプレス成形品（半製品）の半平面図、（ｅ）は第２工程終了時のプレス成形品（半製品）の断面図、（ｆ）は第３工程終了時のプレス成形品（半製品）の半平面図、（ｇ）は第３工程終了時のプレス成形品（半製品）の断面図、（ｈ）は第３工程終了時のプレス成形品（半製品）の半平面図、（ｉ）は第４工程終了時のプレス成形品（半製品）の断面図、（ｊ）は第４工程終了時のプレス成形品（半製品）の半平面図、（ｋ）は第５工程終了時のプレス成形品（半製品）の断面図、（ｌ）は第５工程終了時のプレス成形品（半製品）の半平面図、（ｍ）は第６工程終了時のプレス成形品（半製品）の断面図、（ｎ）は第６工程終了時のプレス成形品（半製品）の半平面図である。 第１工程のプレス金型を示し、（ａ）は下型の断面図、（ｂ）は下型の平面図、（ｃ）は上型の断面図、（ｄ）は下型の平面図である。 第２工程のプレス金型を示し、（ａ）は下型の断面図、（ｂ）は下型の平面図、（ｃ）は上型の断面図、（ｄ）は下型の平面図である。 第３工程のプレス金型を示し、（ａ）は下型の断面図、（ｂ）は下型の平面図、（ｃ）は上型の断面図、（ｄ）は下型の平面図である。 第４工程のプレス金型を示し、（ａ）は下型の断面図、（ｂ）は下型の平面図、（ｃ）は上型の断面図、（ｄ）は下型の平面図である。 第５工程のプレス金型を示し、（ａ）は下型の断面図、（ｂ）は下型の平面図、（ｃ）は上型の断面図、（ｄ）は下型の平面図である。 第６工程のプレス金型を示し、（ａ）は下型の断面図、（ｂ）は下型の平面図、（ｃ）は上型の断面図、（ｄ）は下型の平面図である。 第７工程のプレス金型を示し、（ａ）は下型の断面図、（ｂ）は下型の平面図、（ｃ）は上型の断面図、（ｄ）は下型の平面図である。 第１工程のプレス金型を閉じた状態を示す断面図である。 第２工程のプレス金型を閉じた状態を示す断面図である。 第３工程のプレス金型を閉じた状態を示す断面図である。 第４工程のプレス金型を閉じた状態を示す断面図である。 第５工程のプレス金型を閉じた状態を示す断面図である。 第６工程のプレス金型を閉じた状態を示す断面図である。 第７工程のプレス金型を閉じた状態を示す断面図である。

符号の説明

０ 円形の金属平板（素材）
１ 第１工程終了後の半製品
２ 第２工程終了後の半製品
３ 第３工程終了後の半製品
４ 第４工程終了後の半製品
５ 第５工程終了後の半製品
６ 第７工程終了後の半製品
７ 第７工程終了後の製品
７ａ 大径部
７ｂ 段差部
７ｃ 小径部
７ｄ テーパー部
７ｅ フランジ部
７ｆ フランジ部
Ｐ１パンチ
Ｄ１ダイス
Ｄ１Ａダイス穴
２１ｂしわ押さえ

Claims (2)

1. 一端開口縁部にフランジ部を有する所定深さの底付き円筒体をプレス成形する方法において、円形の金属平板から前記底付き円筒体を成形するための絞り加工を数工程に分けて行うと共に、その初絞りにてダイス穴から外に出ている金属平板のフランジ部分をパンチでダイス穴の中に絞り込む際、フランジ部分をダイスとしわ押さえの間をすべらせながら順次絞り込にみ、最終的にフランジ部分の縁がダイス肩部半径にかかるまで絞り込むことを特徴とするプレス成形方法。
2. 円形の金属平板から前記底付き円筒体と略同じ深さの底付き円筒状の半製品を成形するための絞り加工を数工程に分けて行うと共に、その最終工程にてテーパー部を予備成形し、その後工程で大径部、段差部、小径部および先に行くにしたがって縮径するテーパー部を成形するための絞り加工を行い、一端開口部から順に大径部、段差部、小径部およびテーパー部が連続形成された所定深さの底付き円筒体を成形した後、その底付き円筒体の底にせん断作用で縁部を残す状態で穴をあける穴抜き加工、次いでせん断作用で一端開口部のフランジ部の長さを所定寸法に切削するトリミング加工を行う請求項１に記載のプレス成形方法。

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