JP2007283377A - プレス金型、絞り加工方法およびプレス加工品 - Google Patents

Abstract

【課題】絞り加工により外周縁に壁部（縁壁）を成形する場合において、縁壁の内側の平面部に生じる反りの方向性をコントロールすることを可能としたプレス金型、このプレス金型を利用した絞り加工方法およびこの絞り加工方法により成形されたプレス加工品を提案する。
【解決手段】凸状に形成されたダイ２と、凹状に形成されたパンチ４と、ダイ２とともに金属板１０を狭持するストリッパ５とを備えており、ダイ２のストリッパ５側の表面の周縁には、互いに対向する位置に突部２ａが形成されたプレス金型１と、このプレス金型１を利用して、金属板１０の周縁に縁壁１１を成形する絞り加工方法と、これにより成形されたプレス加工品。
【選択図】図１

Description

本発明は、プレス金型、このプレス金型を利用した絞り加工方法およびこの絞り加工方法により成形されたプレス加工品に関する。

絞り加工は、例えば、被加工材の周縁に縁壁を成形する際に、縁壁部分に押圧力を負荷した状態で、被加工材の周縁を折り曲げる加工方法である（例えば特許文献１参照）。
被加工材の周縁を折り曲げると、材料が余る部分（余剰部分）が生じてしわがよる場合があり、この余剰部分を圧迫しつつ絞ることでしわの発生を抑止している。

このような絞り加工は、ダイとパンチとのクリアランスを、被加工材の部材厚と同程度（部材厚より若干大きく）にした状態で、ダイに配置された被加工材に、パンチにより押圧力を負荷することで、被加工材を折り曲げて、均等な肉厚の縁壁の成形を図っている。

しかし、絞り加工のプレス金型について、パンチとダイとのクリアランスを全体にわたって均一に製作することは困難なため、プレス加工時の押圧力を、金属板の周縁全体に対して均一に負荷することは困難である。そのため、加工後のプレス加工品の平面部は、平坦にならず、不均一な反りが生じてしまう。

また、被加工材の外周囲に部分的な切り欠きや、点または線に対して非対称な形状の被加工材に対して加工を施す場合には、不均一な反りが平面部に生じてしまう。

このような不均一な反りが生じることがないようにする対策として、屈曲部の根元の全延長について、突部を形成し、強固に被加工材を固定することが行われていた。

特開２００６−８６０４２号公報（段落番号［００７６］、図９）

ところが、前記従来の絞り加工方法により、屈曲部の根元全延長に対して突部を形成しても、不均一な反りが発生してしまい、改善効果が見られないという問題点を有していた。特に、部材厚の薄い被加工材（例えば０．５ｍｍ以下）に対しては、歪の差に対して、部材厚が薄い方が、変形が生じやすいため、反りをコントロールすることが難しかった。さらに、部材厚に対する外形寸法の比が大きいプレス加工品は、発生した歪が増幅されやすく、反りのコントロールをし難い傾向を示す。

本発明は、前記の問題点を解決するためになされたものであり、絞り加工により外周縁に壁部（縁壁）を成形する場合において、縁壁の内側の平面部に生じる反りの方向性をコントロールすることを可能としたプレス金型、このプレス金型を利用した絞り加工方法およびこの絞り加工方法により成形されたプレス加工品を提案することを課題とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、被加工材の周縁に、縁壁を成形するためのプレス金型であって、前記縁壁の一方の面の形状に沿って凸状に形成されたダイと、前記縁壁の他方の面の形状に沿って凹部が形成されたパンチと、前記ダイとともに前記被加工材を狭持するストリッパと、を備えており、前記ダイの前記ストリッパ側の表面の周縁には、互いに対向する位置に突部が形成されていることを特徴としている。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のプレス金型であって、前記突部の幅が、前記被加工材のプレス加工前の部材厚の１００％以上４００％以下の範囲内であることを特徴としている。

さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のプレス金型であって、前記突部の高さが、前記被加工材の加工前の部材厚の５％以上２０％以下の範囲内であることを特徴としている。

かかるプレス金型によれば、ダイの被加工材との当接面周縁に、突部が形成されているため、被加工材を強固に固定するため、プレス時に被加工材が移動することで変形が生じることを防止し、高品質なプレス加工を可能としている。そして、この突部は、互いに対向する位置に設けられているため、縁壁の絞り加工にともないプレス加工品に生じる反りは、突部を結ぶ対角線と直交する方向に形成される。

請求項４に記載の発明は、ダイとストリッパとにより狭持された被加工材の周縁を、パンチを介して押圧力を負荷することにより絞りながら折り曲げる絞り加工方法であって、前記ダイの周縁には、部分的に前記ストリッパ側に突出する突部が形成されていることを特徴としている。

また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の絞り加工方法であって、前記突部が、互いに対向する位置に形成されており、前記被加工材の絞り加工に伴い発生する反りを、該突部同士を結ぶ対角線と直交する山状または谷状の反りを形成することを特徴としている。

請求項６に記載の発明は、被加工材の周縁に絞り加工を施すことにより縁壁が成形されたプレス加工品であって、前記縁壁の根元に、部分的な凹部が成形されていることを特徴としている。

また、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のプレス加工品であって、前記部分的な凹部が、プレス方向への投影形状の重心に対して略点対称の位置に設けられていることを特徴としている。

また、請求項８に記載の発明は、請求項６または請求項７に記載のプレス加工品であって、中心から縁までの最大幅が、前記被加工材の加工前の部材厚の２５倍以上７００倍以下の範囲内であることを特徴としている。

さらに、請求項９に記載の発明は、請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載のプレス加工品であって、前記縁壁の高さが、前記被加工材の加工前の部材厚の３倍以上２５倍以下の範囲内であることを特徴としている。

本発明のプレス金型および絞り加工方法によれば、絞り加工により外周縁に壁部（縁壁）を成形する場合において、縁壁の内側の平面部に生じる反りの方向性をコントロールすることが可能となる。また、本発明によるプレス加工品は、絞り加工に伴う反りの方向が制御されているため、プレス加工品の使用時に平面部に生じた反りが影響を及ぼすことがない。

本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態では、プレス加工品として、磁気媒体を収納するカートリッジの部品、より詳しくは、カートリッジのシャッタ部材を成形する場合について説明する。
参照する図面において、図１（ａ）は、本実施形態に係るプレス金型を示す断面図であって、（ｂ）は（ａ）のダイを示す斜視図である。図２は、本実施形態に係るプレス加工品を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は拡大断面図である。図３は、図１に示すプレス金型の一部分を示す拡大断面図である。図４（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る絞り加工方法の各施工段階を示す断面図である。図５は、本実施形態に係るプレス加工品を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。さらに、図６（ａ）は反りの測定方法を示す概略図であり、図６（ｂ）は反りの方向を示す説明図である。なお、図面は概念図であって、実際のスケールに応じて作図されたものではない。

本実施形態に係るプレス金型１は、図１（ａ）に示すように、被加工材である金属板１０に成形される縁壁１１の一方の面の形状に沿って凸状に形成されたダイ２と、この縁壁１１の他方の面の形状に沿って凹状に形成されたパンチ４と、ダイ２とともに被加工材１０を狭持するストリッパ５と、を備えている。

本実施形態では、金属板１０として、その板厚（部材厚）ｔが、０．５ｍｍ以下、好ましくは０．３ｍｍ以下、さらに好ましくは０．２５ｍｍ以下のものを使用する。本実施形態では、金属板１０について、絞り加工を施すことにより、図２（ａ）に示すように、周縁に縁壁１１が成形されたプレス加工品１５を成形するものとする。そして、縁壁１１に連続する平面部１２は、絞り加工に伴い生じる反りの発生が低減されているとともに、発生する反りの方向がコントロールされていることで、所定の品質が確保されている。なお、図面において、符号１４は、金属板１０にバーリング加工を施すことにより成形されたボスである。

ダイ２は、図１（ａ）に示すように、ダイプレート３に形成された凹部３ａの底面から突出した状態で（凸状に）固定されている。本実施形態に係るプレス金型１は、ダイ２を変更可能に構成されており、設計されたプレス加工品１５の形状に応じて、所望の形状に形成されたダイ２を配置する。

ダイ２は、図１（ｂ）に示すように、設計されたプレス加工品１５の縁壁１１（図２参照）の形状に応じてその形状が形成されている。
本実施形態に係るダイ２は、平面視が略円形の円柱状に形成されている。そして、ダイ２のストリッパ５側の表面の周縁には、互いに対向する位置に突部２ａ，２ａが形成されている。また、ダイ２の略中央部には、略円形の凹部２ｂが形成されており、予め被加工材に成形されたボス１４が、絞り加工時に変形することがないように構成されている。なお、ダイ２を構成する材料は限定されるものではなく、金属板１０のプレス加工により変形することがない強度を有している公知の材料から適宜選定して使用すればよい。また、ダイ２の凹部２ｂは、必要に応じて形成されるものであって、必ずしも形成されていなくてもよい。また、ダイ２の形状も平面視が円形に限定されるものではなく、例えば矩形、楕円形、その他多角形等、適宜、設計されたプレス加工品１５の形状に応じて形成すればよい。

ダイ２に形成された突部２ａは、この突部２ａとストリッパ５とにより、絞り加工時に金属板１０がずれることがないように強固に金属板１０を把持することが可能であればその形状は限定されるものではない。本実施形態では、突部２ａを、図３に示すように、ダイ２の周縁と直交する方向の幅ｗが、金属板１０の板厚ｔの１００％〜４００％、好ましくは１５０％〜３００％の範囲内であって、高さｈが、金属板１０の板厚ｔの５％〜２０％の範囲内に形成している。

パンチ４は、図１（ａ）に示すように、断面視が略凹字を逆さにした形状を呈する鋼製部材であって、その凹部４ａに、ダイ２が挿入可能な形状に形成されている。本実施形態では、ダイ２の周縁と、パンチ４の凹部４ａ内壁面とのクリアランスｓ（図３参照）が、金属板１０の板厚（部材厚）ｔに対して７０％〜９５％の範囲内、好ましくは８０％〜９５％の範囲内となるように構成されている。
なお、パンチ４の形状は限定されるものではなく、ダイ２および設計されたプレス加工品１５の縁壁の形状に応じて適宜設定すればよい。

なお、本実施形態では、パンチ４が金属板１０の上方から下降することで金属板１０に絞り加工を施す構成とするが、パンチ４が下方から上昇する構成としてもよいことはいうまでもなく、パンチ４の方向は限定されるものではない。

ストリッパ５は、図１（ａ）に示すように、金属板１０のダイ２との当接面と反対側の面から、金属板１０に当接して、ダイ２とにより金属板１０を把持する板状材である。ストリッパ５は、パンチ４の凹部４ａ内に配置されており、バネ等の弾性部材５ａを介してパンチ４に固定されている。これにより、ストリッパ５が、金属板１０を上面から押さえつけた状態で、パンチ４の下降が可能となっている。
なお、ストリッパ５は、ダイ２と把持することにより金属板１０を強固に固定することが可能であればその構成は限定されないことはいうまでもない。

次に、図４（ａ）〜（ｃ）を参照して、本実施形態による絞り加工方法について説明する。
本実施形態では、図２に示すように、金属板１０（プレス加工品１５）の周縁に、縁壁１１を成形する場合について説明する。なお、縁壁１１の形状は、円形に限定されるものではなく、プレス加工品１５の使用目的に応じて、適宜任意の形状に成形可能である。

本実施形態に係る絞り加工方法は、ダイ２に金属板１０を配置する配置工程と、ダイ２の上面に配置された金属板１０の上面からストリッパ５を押し当てて、金属板１０を固定する固定工程と、固定された金属板１０の周縁にパンチ４を押し込むことにより縁壁１１を成形する絞り工程と、からなる。

＜配置工程＞
配置工程は、図４（ａ）に示すように、ダイプレート３（凹部３ａ）の上面に突出した状態で固定されたダイ２の表面に、ボス１４が成形された金属板１０を配置する工程である。この時、金属板１０は、ダイ２の中央に形成された凹部２ｂにボス１４が挿入された状態で配置されている。

配置工程では、ストリッパ５は、パンチ４とともに上昇した位置に配置されており、ストリッパ５とダイ２との間には隙間が形成されて、金属板１０の移動が可能な状態となっている。

＜固定工程＞
固定工程は、図４（ｂ）に示すように、ダイ２の上面に配置された金属板１０の上面（ダイ２側と反対側の面）にストリッパ５を押し当てて、このストリッパ５とダイ２とにより、金属板１０を把持して固定する工程である。このとき、金属板１０は、ダイ２の周縁において互いに対向して形成された突部２ａが食い込むことにより、強固に固定されている。

金属板１０の固定は、ストリッパ５を下降させることにより行う。このストリッパ５の下降に伴い、ストリッパ５は金属板１０に隙間なく密着する。本実施形態では、ストリッパの下降とともに、パンチ４も下降して、金属板１０の上面にパンチ４の下端が当接している。なお、固定工程において、パンチ４を下降させることなく、ストリッパ５のみを下降させてもよいことはいうまでもない。

＜絞り工程＞
絞り工程は、図４（ｃ）に示すように、固定工程により金属板１０が固定されたダイ２の周縁とダイプレート３との間に形成された溝に、パンチ４を押し込むことにより、金属板１０の周縁に絞り加工を施す工程である。パンチ４は、ダイ２の周縁から突出した金属板１０の周縁部分を下方向に押し曲げることで、縁壁１１を成形する。このとき、ダイ２とパンチ４との間のクリアランスｓは、金属板１０の加工前の部材厚ｔよりも小さく（７０％〜９５％）形成されているため、金属板１０の周縁をダイ２の周縁に沿って押し曲げるとともに、縁壁１１部分をしごきながら絞り加工を施す。そして、プレス加工品のダイ２の突部２ａに対応する位置には、凹部１３が成形される。

前記絞り加工方法により成形されたプレス加工品１５には、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、凹部１３同士を結ぶ対角線と直交する方向に山状の反り１２ａが形成される。なお、反り１２ａは、谷状に形成される場合もある。

そして、この凹部１３，１３は、プレス方向への投影形状の重心に対して、略点対称の位置に成形されている。また、凹部１３は、図２（ｂ）に示すように、縁壁１１の根元に連続する平面部の一部に、幅ｗ１が、金属板１０の板厚ｔの１００％〜４００％、好ましくは１５０％〜３００％の範囲内であって、高さｈ１が、金属板１０の板厚ｔの５％〜２０％の範囲内に成形されている。

本実施形態に係るプレス加工品の縁壁１１は、部材厚ｔ２が、金属板１０の加工前の板厚ｔに対して７２％〜９７％に成形されており、高さｈ２は金属板１０の加工前の板厚ｔに対して３倍〜２５倍、好ましくは４倍〜１８倍に成形されている。なお、プレス加工品１５の中心から周縁（縁壁１１）までの最大長（幅）ｘは、金属板１０の加工前の板厚ｔの２５倍〜７００倍、好ましくは５０倍から５５０倍に成形されている。

ここで、プレス加工品の、反りの測定は、図６（ａ）に示すように、レーザ変位計Ｌにより、ボス１４の根元における３点（ａ，ｂ，ｃ）の座標を測定し、仮想面Ａを形成する。そして、レーザ変位計Ｌをボスが成形された金属板１０の縦断方向、横断方向、対角方向に移動させながら平面部１２の変位を測定することで、３点ａ，ｂ，ｃの座標により形成された仮想面Ａに対する平面部１２の反りを測定する。ここで、反りの＋−は、図６（ｂ）に示すように、ボス１４の突出部分と反対側への反りを＋、ボス１４側への反りを−とする。

本実施形態に係るプレス金型およびこのプレス金型を利用した絞り加工方法によれば、上記のように、成形されたプレス加工品の縁壁１１に連続する平面部１２に生じる反りを低減させることが可能となるとともに、反りが生じる方向を、ダイ２の周縁に設けられた突部２ａ，２ａと直交する向きにコントロールすることが可能となった。そのため、例えば、記録ディスクカートリッジのシャッタなどの切り欠き部１６（図５（ａ）参照）など、反りが生じていることより、その開閉移動が妨げられるような部分に対して、反りが生じることがないように、反りが生じる方向をコントロールすることが可能となった。

また、プレス金型１は、ダイ２とパンチ４とのクリアランスが、金属板１０の板厚ｔよりもわずかに小さく構成されているため、加工後の縁壁１１の成形について、部材厚が、一定に形成される。

また、プレス金型１は、ダイ２の上面であって、その周縁に突部２ａ，２ａが形成されているため、金属板１０を強固に固定し、パンチ４により押圧力が負荷された際に、金属板１０が動くことがない。そのため、パンチ４の加工とともに、金属板１０がダイ２の外側に流れ込むことを防止し、縁壁１１の高さが一定に成形されている。

以上、本発明について、好適な実施形態について説明したが、本発明は前記の実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、金属板の板厚を、０．５ｍｍ以下としたが、本発明に係るプレス金型および絞り加工方法により加工可能な被加工材の部材厚は、限定されるものではなく、適宜設定すればよい。

また、被加工材の材質も限定されるものではなく、例えば、ステンレス鋼ＳＵＳ３０４−ＳＰ、アルミニウム（Ａｌ）やステンレス鋼ＳＵＳ３０４−ＣＳＰのいずれを使用しても同様の効果を得ることが可能である。

また、本発明のプレス金型は、個別の金型として使用してもよく、順送金型の一部として使用してもよいことはいうまでもない。
さらに、前記実施形態では、プレス加工品として、磁気媒体を収納するカートリッジの部品、より詳しくは、カートリッジのシャッタ部材を成形する場合について説明したが、本発明のプレス金型および絞り加工方法により成形されるプレス加工品の使用用途や形状等が限定されないことはいうまでもない。

（ａ）は本実施形態に係るプレス金型を示す断面図であって、（ｂ）は（ａ）のダイを示す斜視図である。 本実施形態に係るプレス加工品を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は拡大断面図である。 図１に示すプレス金型の一部分を示す拡大断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る絞り加工方法の各施工段階を示す断面図である。 本実施形態に係るプレス加工品を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。 （ａ）は反りの測定方法を示す概略図であり、（ｂ）は反りの方向を示す説明図である。

符号の説明

１ プレス金型
２ ダイ
２ａ 突部
４ パンチ
５ ストリッパ
１０ 金属板（被加工材）
１１ 縁壁
１２ 平面部
１５ プレス加工品
ｓ クリアランス
ｔ 板厚（部材厚）

Claims (10)

1. 被加工材の周縁に、縁壁を成形するためのプレス金型であって、
   前記縁壁の一方の面の形状に沿って凸状に形成されたダイと、
   前記縁壁の他方の面の形状に沿って凹状に形成されたパンチと、
   前記ダイとともに前記被加工材を狭持するストリッパと、を備えており、
   前記ダイの前記ストリッパ側の表面の周縁には、互いに対向する位置に突部が形成されていることを特徴とする、プレス金型。
2. 前記突部の幅が、前記被加工材のプレス加工前の部材厚の１００％以上４００％以下の範囲内であることを特徴とする、請求項１に記載のプレス金型。
3. 前記突部の高さが、前記被加工材の加工前の部材厚の５％以上２０％以下の範囲内であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のプレス金型。
4. ダイとストリッパとにより狭持された被加工材の周縁を、パンチを介して押圧力を負荷することにより絞りながら折り曲げる絞り加工方法であって、
   前記ダイの周縁には、部分的に前記ストリッパ側に突出する突部が形成されていることを特徴とする、絞り加工方法。
5. 前記突部が、互いに対向する位置に形成されており、前記被加工材の絞り加工に伴い発生する反りを、該突部同士を結ぶ対角線と直交する山状または谷状に形成することを特徴とする、請求項４に記載の絞り加工方法。
6. 被加工材の周縁に絞り加工を施すことにより縁壁が成形されたプレス加工品であって、
   前記縁壁の根元に、部分的な凹部が成形されていることを特徴とする、プレス加工品。
7. 前記部分的な凹部が、プレス方向への投影形状の重心に対して略点対称の位置に設けられていることを特徴とする、請求項６に記載のプレス加工品。
8. 中心から縁までの最大幅が、前記被加工材の加工前の部材厚の２５倍以上７００倍以下の範囲内であることを特徴とする、請求項６または請求項７に記載のプレス加工品。
9. 前記縁壁の高さが、前記被加工材の加工前の部材厚の３倍以上２５倍以下の範囲内であることを特徴とする、請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載のプレス加工品。
10. 前記被加工材の加工前の部材厚が、０．５ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項６乃至請求項９のいずれか１項に記載のプレス加工品。

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