JP2006192443A - Method for drawing square tube - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、四角形薄板の金属板、特にステンレス鋼板を絞り加工することにより角筒状容器を製造する際に、しわの発生やコーナーダイR部の破断を抑制した角筒絞り加工方法に関する。 The present invention relates to a rectangular tube drawing method that suppresses generation of wrinkles and breakage of a corner die R portion when a rectangular tube container is manufactured by drawing a rectangular thin metal plate, particularly a stainless steel plate.
円筒絞り加工では縮みフランジ変形を起しているので、加工後のフランジ部はダイRからフランジ先端まで肉厚が次第に厚くなっている。さらに、しわ押さえ力は、最も厚いフランジ外周に加わっているため、ダイR付近のしわ押さえ面には隙間が形成されることとなり、このためにダイR近傍にフランジしわが発生しやすくなっている。特に加工硬化されやすいステンレス鋼板を素材とした場合、しわが発生すると除去が難しいためにしわが発生しないように金型調整が厳密に行われている。一般的には、しわ押さえ面の外周を逃がして絞り加工するために、ダイ又はブランクホルダーの裏側にシム板を挿入することにより金型当りを調整している。 Since the cylindrical drawing process causes shrinkage flange deformation, the processed flange portion gradually increases in thickness from the die R to the flange tip. Furthermore, since the wrinkle pressing force is applied to the thickest outer periphery of the flange, a gap is formed on the wrinkle pressing surface near the die R, and this makes it easy for flange wrinkles to occur near the die R. . In particular, when a stainless steel plate that is easily work hardened is used as a raw material, it is difficult to remove the wrinkle, so that the mold adjustment is strictly performed so that the wrinkle does not occur. In general, in order to draw the outer periphery of the wrinkle holding surface and draw it, the contact of the mold is adjusted by inserting a shim plate on the back side of the die or blank holder.
角筒絞り加工では、直辺部の曲げ加工とコーナー部の絞り変形のため、全体として変形様式が異なる。また、コーナー部は縮み変形での肉厚増加が生じるため、直辺部よりもコーナー部の方がフランジの変形抵抗が大きくなる。
そこで、一般的にはコーナー部の材料流入をしやすくするために、直辺部よりもコーナー部の金型当りを弱くして絞り加工することが良いとされている。
In the rectangular tube drawing process, the deformation mode differs as a whole due to the bending process at the right side and the drawing deformation at the corner part. In addition, since the corner portion increases in thickness due to shrinkage deformation, the corner portion has a greater resistance to deformation of the flange than the corner portion.
Therefore, in general, in order to facilitate the material inflow of the corner portion, it is considered that the drawing process is preferably performed by weakening the contact of the corner portion with respect to the mold rather than the straight side portion.
直辺部よりもコーナー部の金型当りを弱くするために、ダイ又はブランクホルダーの裏側に挿入するシム板の厚さを、直辺部よりもコーナー部に挿入する方のシム板を薄くすることが非特許文献1で提案されている。
また、同じ目的で、ブランクホルダーのコーナー部を砥石により研磨することが非特許文献2で提案されている。
For the same purpose, Non-Patent Document 2 proposes polishing the corner portion of the blank holder with a grindstone.
ところで、製造現場での金型当りの調整は、ダイ面に塗布された光明丹のしわ押さえ面への転写状況や、ダイ面としわ押さえ面の間に介装された感圧紙の変色状態を知ることにより行われている。
このような当り取りの作業は、プレス加工の経験が豊富な熟練者であれば、少ない調整回数で容易に行える。しかしながら、通常の作業者であれば、試行錯誤の調整を行う場合が多く、金型当りの調整に時間がかかって生産性を悪くしている。
By the way, the adjustment per die at the manufacturing site is based on the transfer status of the light aluminium applied to the die surface to the wrinkle holding surface and the discoloration state of the pressure-sensitive paper interposed between the die surface and the wrinkle holding surface. It is done by knowing.
Such a tapping operation can be easily performed with a small number of adjustments by a skilled worker having abundant press working experience. However, if it is a normal worker, adjustment by trial and error is often performed, and adjustment per die takes time and productivity is deteriorated.
さらに、金型調整後に行った試し打ちで得られた光明丹のつき具合や感圧紙の変色状態を判断する定量的な評価基準がないために、常に感と経験に頼っている。このため、角筒絞り加工における金型当り調整作業は、定性的な判断による対応にならざるを得ず、個人的な差が生じている。
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、直辺部とコーナー部の面圧差を用いて定量的に金型当り調整を行い、しわの発生やコーナーダイR部の破断を抑制した角筒絞り加工方法を提供することを目的とする。
Furthermore, since there is no quantitative evaluation standard for judging the condition of Kokaridan and the discoloration state of the pressure-sensitive paper obtained by trial strikes after mold adjustment, we always rely on feeling and experience. For this reason, the adjustment work per die in the rectangular tube drawing process must be handled by qualitative judgment, and there is a personal difference.
The present invention has been devised to solve such a problem, and by making use of the difference in surface pressure between the straight side portion and the corner portion to perform quantitative adjustment per die, wrinkles are generated and the corner die R portion. An object of the present invention is to provide a rectangular tube drawing method that suppresses breakage of the steel sheet.
本発明の角筒絞り加工方法は、その目的を達成するため、四角形薄板からなるブランクの周辺部をブランクホルダーによって保持した状態で前記ブランクの中央部に四角形状断面の筒状体に絞り成形する際、感圧紙を用いて試し打ちをしたときに、当該圧を付加された感圧紙の濃淡変化から四角形状断面筒状体の直辺部及びコーナー部のブランクホルダーとダイとの間の面圧を測定し、直辺部の面圧をコーナー部の面圧よりも高くなるように当り調整された金型を用いることを特徴とする。
面圧差の調整は、ブランクホルダーとそれを押圧するバックアッププレートとの間に挿入されるシム板の板厚の調整により行われることが好ましい。
In order to achieve the object, the square tube drawing method of the present invention draws a cylindrical body having a rectangular cross section at the center of the blank in a state where the peripheral portion of the blank made of a rectangular thin plate is held by a blank holder. At the time, when the test paper is made using pressure-sensitive paper, the surface pressure between the blank holder and the die at the straight side portion and the corner portion of the rectangular cross-section cylindrical body from the density change of the pressure-sensitive paper to which the pressure is applied. And using a mold that is adjusted so that the surface pressure of the straight side portion is higher than the surface pressure of the corner portion.
The adjustment of the surface pressure difference is preferably performed by adjusting the thickness of the shim plate inserted between the blank holder and the backup plate that presses the blank holder.
本発明では、金型の当り調整が、汎用的な感圧紙とその感圧紙の濃淡変化を汎用の測定器具の使用による面圧の測定値により調整される。したがって、金型の当り調整が、定量的な面圧測定値によりなされることになるので、個人差による影響が少なくなるばかりでなく、調整時間の短縮化が図られ、全体として形状精度に優れた角筒絞り加工品が生産性良く製造できることになる。 In the present invention, the hitting adjustment of the mold is adjusted by the measurement value of the surface pressure by using a general-purpose pressure sensitive paper and the density change of the pressure-sensitive paper by using a general-purpose measuring instrument. Therefore, since the contact adjustment of the mold is performed based on the quantitative surface pressure measurement value, not only the influence of individual differences is reduced, but the adjustment time is shortened, and the overall shape accuracy is excellent. This makes it possible to produce a rectangular cylinder drawn product with high productivity.
ところで、通常金型メーカーから受け取った絞り金型は、加工先で使用されるプレス機械が特定できないので、型当り調整は行われていない。各加工先でプレス機械や被加工材等に合せて型当り調整されている。加工形状や鋼種によっては型当り調整なしでも絞り加工可能な品物もあるが、特に加工硬化やフランジ部の増肉が大きくなるオーステナイト系ステンレス鋼板を絞り加工する際には型当りの調整を行うことが必須となっている。
型当りが全面若しくは外当りとなっていると、フランジの流入抵抗が増大するために加工割れが発生しやすくなる。フランジ流入抵抗を小さくするためは、内当りで絞り加工することが必要となる。このために、ブランクホルダーとそれを押圧するバックアッププレートとの間にシム板を挿入している。
By the way, the drawing die usually received from the die manufacturer is not adjusted per die because the press machine used at the processing destination cannot be specified. The die contact is adjusted according to the press machine and work material at each processing destination. Depending on the shape and type of steel, there are products that can be drawn without adjustment per die, but especially when drawing austenitic stainless steel sheets that increase work hardening and flange thickness increase, adjustment per die is required. Is mandatory.
If the die contact is the entire surface or the outer contact, the inflow resistance of the flange increases, so that processing cracks are likely to occur. In order to reduce the inflow resistance of the flange, it is necessary to perform a drawing process at the inner end. For this purpose, a shim plate is inserted between the blank holder and a backup plate that presses the blank holder.
角筒絞り加工では、直辺部の曲げ加工とコーナー部の絞り変形のため、全体として変形様式が異なる。前記したように、コーナー部は縮み変形での肉厚増加が生じるため、フランジ部の変形抵抗は直辺部よりもコーナー部の方が大きくなるばかりでなく、コーナー部の材料の流入抵抗も大きくなる。コーナー部の材料流入を促進させるために、直辺部よりも材料を入りやすくする必要がある。
金型の初期状態(型当り状態)にもよるが、全面が均一に当たっている場合に金型の直辺部にシム板を挿入するとコーナー部に隙間が生じる。この隙間の形成により、コーナー部のフランジ材料が引き込まれやすくなり、加工割れを防ぐことができるようになる。しかし、隙間を大きくしすぎるとしわが発生しやすくなる。
In the rectangular tube drawing process, the deformation mode differs as a whole due to the bending process at the right side and the drawing deformation at the corner part. As described above, since the corner portion increases in thickness due to shrinkage deformation, the deformation resistance of the flange portion is not only greater at the corner portion than at the straight side portion, but also the inflow resistance of the material at the corner portion is increased. Become. In order to promote the material inflow of the corner portion, it is necessary to make the material easier to enter than the right side portion.
Although depending on the initial state of the mold (the per-die state), when the shim plate is inserted in the right side of the mold when the entire surface is in uniform contact, a gap is generated at the corner. By forming this gap, the flange material of the corner portion is easily pulled in, and processing cracks can be prevented. However, if the gap is too large, wrinkles are likely to occur.
このように、角筒絞りでの型当りは、シム板の挿入により調整可能である。しかしながら、金型の初期状態が個々に異なるため、挿入するシム板の配置や厚みを定量化することは困難である。
そこで、本発明は、角筒絞り加工する際、シム板の板厚調整による直辺部とコーナー部の型当りを面圧差として定量化し、金型の初期状態に拘わらず、また個人差による影響を少なくして形状精度に優れた角筒絞り加工品を生産性良く製造しようとするものである。
以下に、本発明をより詳しく説明する。
As described above, the die contact at the rectangular tube diaphragm can be adjusted by inserting the shim plate. However, since the initial state of each mold is different, it is difficult to quantify the arrangement and thickness of the shim plate to be inserted.
Therefore, the present invention quantifies the contact between the straight side and the corner of the shim plate by adjusting the thickness of the shim plate as the surface pressure difference when drawing the square tube, regardless of the initial state of the mold, and the influence of individual differences. It is intended to manufacture a rectangular tube drawing product excellent in shape accuracy with low productivity and high productivity.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
角筒絞り加工方法には、通常図1に示されるような、プレス機に取り付けられた上型と下型からなる金型を備えた装置が使用される。金型は、プレス機のスライドに取り付けられた上ホルダー1とプレート2,ダイ3及びノックアウト機構4が組み込まれた上型5と、プレス機のボルスター6に固定された下ホルダー7,パンチ8及びブランクホルダー9とバックアッププレート10,クッションピン11が組み合わされた下型12から構成されている。
本発明方法にも、基本的には上記のような従来から使用されている角筒絞り加工装置が用いられる。
In the rectangular tube drawing method, an apparatus having a die composed of an upper die and a lower die attached to a press as shown in FIG. 1 is usually used. The mold includes an
Basically, the above-described square tube drawing apparatus as described above is also used in the method of the present invention.
図1に示す金型装置を用いて金型当りを調整する方法について説明する。
金型当りの調整には、例えば厚さを50μmに調整したステンレス鋼の薄板のハード材をシム板Sとして用いる。シム板Sは、上型5のダイ3とプレート2の間か下型12のブランクホルダー9とバックアッププレート10の間に挿入されるが、プレス現場での金型の組み替えをスムーズに行うことを前提に考えると、下型12のブランクホルダー9とバックアッププレート10の間に挿入されることが好ましい。
A method for adjusting the die contact using the mold apparatus shown in FIG. 1 will be described.
For adjustment per die, for example, a hard material of a stainless steel thin plate whose thickness is adjusted to 50 μm is used as the shim plate S. The shim plate S is inserted between the die 3 and the plate 2 of the
前記従来技術の説明の項に記載したように、絞り加工での縮み変形によりフランジ部の板厚増加により、フランジ外周にしわ押さえ力が加わってダイR近傍に隙間が生じ、その結果としてフランジのダイR近傍にしわが発生しやすい。そこで、前記隙間の形成を抑制する意味で、シム板は、ダイRよりも少し大きめの幅のものを、パンチに近接して配置することが好ましい。 As described in the above description of the prior art, due to the shrinkage deformation in the drawing process, an increase in the thickness of the flange portion adds a wrinkle holding force to the outer periphery of the flange and creates a gap in the vicinity of the die R. As a result, the flange Wrinkles are likely to occur near the die R. Therefore, in order to suppress the formation of the gap, it is preferable that a shim plate having a width slightly larger than the die R is disposed close to the punch.
シム板挿入後、ブランクの形状に切り抜いた、市販の感圧紙をブランクホルダー上に載置し、プレス加工による試し打ちを行う。
プレス加工による試し打ちを行った後に、ブランクホルダー上の感圧紙を取り出す。平らなところで市販の面圧測定工具を用いて前記感圧紙の色が変化している部分の面圧を測定する。具体的には、シム板が配置された直辺部とコーナー部の面圧を測定し、両者の面圧差と、その後実際に絞り成形したときの角筒絞り成形体のしわや割れの発生状況とを対比する。そして、シム板の厚さを種々変え、角筒絞り成形体にしわや割れが発生していないときの、面圧差の適正範囲として設定する。
After inserting the shim plate, a commercially available pressure sensitive paper cut out in the shape of a blank is placed on a blank holder, and a test strike is performed by pressing.
After performing the test punching by press working, the pressure sensitive paper on the blank holder is taken out. The surface pressure of the portion where the color of the pressure sensitive paper is changed is measured using a commercially available surface pressure measuring tool in a flat place. Specifically, the surface pressure difference between the straight side and the corner where the shim plate is arranged is measured, and the difference in surface pressure between the two, and then the occurrence of wrinkles and cracks in the square tube drawing body when it is actually drawn. Contrast with. And the thickness of a shim board is changed variously and it sets as an appropriate range of a surface pressure difference when a wrinkle and a crack do not generate | occur | produce in a square tube drawing molded object.
型調整により面圧差を大きくした方が、成形可能領域での成形不良品の発生頻度を減らす傾向にある。面圧差が小さいと加工割れの発生頻度が高く、面圧差が大きくなりすぎるとしわが発生しやすくなる。鋼種や成形品形状に応じて加工に適した面圧差があるので、それぞれに応じて、適切な面圧差を予め求める必要がある。
オーステナイト系ステンレス鋼であるSUS304を素材とし、長辺190mm×短辺90mm×深さ90mmで、コーナーR40の角絞り成形品を得る場合には、5〜7MPaの面圧差とすることが好ましい。
Increasing the surface pressure difference by mold adjustment tends to reduce the frequency of occurrence of defective molding in the moldable region. If the surface pressure difference is small, the frequency of occurrence of processing cracks is high, and if the surface pressure difference becomes too large, wrinkles are likely to occur. Since there is a surface pressure difference suitable for processing depending on the steel type and the shape of the molded product, it is necessary to obtain an appropriate surface pressure difference in advance for each.
In the case of using SUS304, which is austenitic stainless steel, as a raw material, and obtaining an angular drawing molded product of corner R40 with a long side of 190 mm, a short side of 90 mm, and a depth of 90 mm, a surface pressure difference of 5 to 7 MPa is preferable.
実際に板厚0.7mmのオーステナイト系ステンレス鋼(SUS304)を素材として角筒絞り成形品を製造した例について説明する。
310mm×295mmの切板を多角形にコーナーカットしたブランクを使用した。
角筒絞り形状は、長辺が190mm,短辺が90mmでコーナーRが40Rの長円形とした。用いた金型装置は、図1に示したものと同型で、金型のパンチRは15mm,ダイRは10mmとした。プレス機械は80トンの油圧プレスで、潤滑油として水性のものを使用し、しわ押さえ力を50トンまでの範囲内で変え、絞り加工後の製品高さを90mmとした。
A description will be given of an example in which a rectangular tube drawn product is actually manufactured using austenitic stainless steel (SUS304) having a thickness of 0.7 mm.
A blank obtained by corner-cutting a cut plate of 310 mm × 295 mm into a polygon was used.
The shape of the rectangular tube diaphragm was an oval having a long side of 190 mm, a short side of 90 mm, and a corner R of 40R. The mold apparatus used was the same as that shown in FIG. 1, and the mold punch R was 15 mm and the die R was 10 mm. The press machine was an 80-ton hydraulic press, water-based lubricant was used, the wrinkle holding force was changed within a range of up to 50 tons, and the product height after drawing was 90 mm.
図1に示す金型装置において、ブランクホルダー9とバックアッププレート10間に挿入するシム板Sの厚さを10〜100μmの間で種々変化させたときの直辺部とコーナー部の面圧分布を測定するとともに、その条件で絞り成形したときの角筒絞り成形品の外観観察を行った。
なお、面圧分布は、感圧紙として富士写真フィルム社製の「プレスケール」(登録商標)を使用し、面圧測定工具として富士写真フィルム社製のプレスケール専用濃度計を用いて行った。また、角筒絞り成形品の外観観察は目視で行った。
In the mold apparatus shown in FIG. 1, the surface pressure distribution of the straight side portion and the corner portion when the thickness of the shim plate S inserted between the
The surface pressure distribution was performed using “Prescale” (registered trademark) manufactured by Fuji Photo Film Co., Ltd. as the pressure-sensitive paper, and using a prescale dedicated densitometer manufactured by Fuji Photo Film Co., Ltd. as the surface pressure measurement tool. In addition, the appearance of the rectangular tube drawn product was visually observed.
そして、シム板の厚さと直辺部及びコーナー部の面圧分布の関係を図2に、シム板の厚さと角筒絞り成形品の外観状態の関係を図3に示す。
図1に示す結果から、シム板の厚さが10〜20μmの範囲内では直辺部とコーナー部の面圧差が5〜7MPaであるのに対して、50〜100μmの範囲にすると直辺部とコーナー部の面圧差が殆どなくなることがわかる。
また、図2に示す結果から、シム板の厚さが10〜20μmの範囲内では広い範囲のしわ押さえ力でしわを発生させることなく角筒絞り成形品を得ることができている。これに対して、シム板の厚さを50〜100μmの範囲にすると、しわが発生しやすくなったり、割れが発生しやすくなったりしている。
FIG. 2 shows the relationship between the thickness of the shim plate and the surface pressure distribution at the straight side portion and the corner portion, and FIG. 3 shows the relationship between the thickness of the shim plate and the appearance of the rectangular tube drawn product.
From the results shown in FIG. 1, the surface pressure difference between the straight side and the corner is 5 to 7 MPa when the thickness of the shim plate is 10 to 20 μm, whereas when the thickness is within the range of 50 to 100 μm It can be seen that there is almost no difference in surface pressure at the corner.
Further, from the results shown in FIG. 2, a rectangular tube drawing molded product can be obtained without generating wrinkles with a wide range of wrinkle pressing force when the thickness of the shim plate is in the range of 10 to 20 μm. On the other hand, when the thickness of the shim plate is in the range of 50 to 100 μm, wrinkles are easily generated or cracks are easily generated.
図3に示す結果は、実生産レベルでの量産安定の目安となる、成形可能範囲を示すことにもなっている。すなわち、成形可能な領域が広いほど、材料のバラツキやプレス条件に変化が生じても、しわや割れ等の不具合の発生が少なく、絞り加工性に優れることを意味している。
図2及び3の結果を総合すると、シム板の厚さが10〜20μmでは面圧差が5〜7MPaになって、成形可能な条件幅が広くなって絞り成形しやすくなることがわかる。
言い換えると、シム板の利用により適切な面圧差を持つように当りが調整された金型を用いて角筒絞り加工を行うと、しわや加工割れのない絞り成形品が容易に得られるとも言える。
The result shown in FIG. 3 is also to indicate a moldable range that is a measure of stable mass production at the actual production level. In other words, the wider the moldable region, the smaller the occurrence of defects such as wrinkles and cracks, and the better the drawing workability, even if the material variation or the press conditions change.
2 and 3, when the thickness of the shim plate is 10 to 20 [mu] m, the surface pressure difference is 5 to 7 MPa, and the conditionable range is widened to facilitate drawing.
In other words, it can be said that when a square tube drawing is performed using a die whose contact is adjusted so as to have an appropriate surface pressure difference by using a shim plate, a drawn product free from wrinkles and cracks can be easily obtained. .
1:上ホルダー 2:プレート 3:ダイ 4:ノックアウト機構 5:上型
6:ボルスター 7:下ホルダー 8:パンチ 9:ブランクホルダー
10:バックアッププレート 11:クッションピン 12:下型
S:シム板
1: Upper holder 2: Plate 3: Die 4: Knockout mechanism 5: Upper mold
6: Bolster 7: Lower holder 8: Punch 9: Blank holder
10: Backup plate 11: Cushion pin 12: Lower mold S: Shim plate
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