JP2008137043A - 深孔形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 Ｌ／Ｄ比が１０以上であっても、軸芯からのずれや孔径の変動が少ない深孔形成方法を提供することを提供する。
【解決手段】 ダイ１のガイド４上に素材Ｗをセットし、上方からパンチ６によって素材を押出し成形する。すると、前方押出しによって成形される断面積減少部Ｗ１の軸方向に穿孔ピン３によって深孔が形成される。前方押出しの条件として、ダイス半角α≧３０°且つ断面積減少率≦２５％とすれば、素材内部に引張応力領域が存在する。そこで、この条件で孔成形を行えば、引張応力によって穿孔ピンにかかる荷重が低減されるため、軸芯からのずれ、深さごとの孔径変動が小さい深孔が得られる。
【選択図】 図１

Description

本発明は前方押出しの際に断面積減少部の軸方向に深孔を穿孔する深孔形成方法に関する。

インジェクションノズルなどのように先端部に深孔を有する部材の成形方法が特許文献１〜３に開示されている。
特許文献１には、前方押出しによって、前方凸部の外形を前方広がりとするとともに凸部の軸芯部に孔（深孔）を形成し、次いで前方凸部の外形をストレートに戻すことで軸芯部の孔を前方絞り形状とする中空筒体の成形法について記載されている。

特許文献２には、中実の素材をコンテナ内に装填し、上からパンチによって打ち抜いて筒状部材とする成形法が記載されている。

特許文献３には、パンチで深孔を後方押出しによって成形する際、ダイス孔の入口の開口部にガイドブッシュを挿入自在とし、このガイドブッシュによってパンチの先端付近を支持する成形法が記載されている。

前方押出しの際に、基材内部に引張応力が生じる例として、非特許文献１にシェブロンクラックと称する欠陥（図５参照）について記載されており、パンチで前方押出しする際に、ダイス半角が大きく、断面減少率が小さいと素材中心部に引張応力が生じ、この応力によってシェブロンクラックが発生すると述べられている。

特開昭５９−１９９１４２号公報 特開昭６０−２６１６３６号公報 特開２００３−２２５７２７号公報 塑性加工便覧 コロナ社（２００６年５月発行）

特許文献１〜３のいずれも穿孔ピンにかかる荷重を小さくする構造にはなっていない。その結果、ピンが折れたり、形成された深孔の軸芯からのずれが大きくなったり、深さごとに孔径が変動するなどの問題がある。

上記課題を解消するため本発明は、パンチによって素材を前方押出しする際に、素材の外径が絞られた断面積減少部に前方から穿孔ピンによって軸方向に深孔を穿孔するとともに、前記穿孔ピンの先端が絞り成形によって引張応力が発生している箇所まで到達するようにした。

引張応力が発生する前方押出しの条件としては、ダイス半角を３０°以上最終断面減少率を２５％以下を選定する。この条件であれば、素材内部に引張応力を発生させることが可能であるため、穿孔ピンの先端を引張応力が発生している箇所に置くことが可能となる。

軸方向に深孔を穿孔する穿孔ピンの先端は、絞り成形によって引張応力が発生している箇所に位置するため、穿孔ピンに作用する荷重が小さくなり、穿孔ピンが変形したり折れる可能性が低くなる。その結果、孔精度に優れた高Ｌ／Ｄ比の深孔を成形することができ、インジェクションノズルの成形などに効果的である。

以下に、本願発明の最適な実施例について図に基づいて説明する。図１（ａ）は本発明に係る深孔形成方法を実施する押出し成形装置の成形前の状態を示す断面図、（ｂ）は成形後の状態を示す断面図である。ダイ１の内周部には絞り部２が形成され、ダイ１の底部には穿孔ピン３が保持され、この穿孔ピン３の倒れを防止するガイド４がダイ１の内周部にスプリング５を介して摺動自在に配置されている。

上記のダイ１のガイド４上に素材Ｗをセットし、上方からパンチ６によって素材を押出し成形する。すると、前方押出しによって成形される断面積減少部Ｗ１の軸方向に穿孔ピン３によって深孔が形成される。

ところで、本発明にあっては前方押出しによって断面積減少部Ｗ１を成形する際に発生する引張応力を利用して穿孔ピン３にかかる荷重を小さくして深孔を形成するものである。

図２はダイス半角αと素材中心線上での静水圧／（２×せん断降伏応力）との関係を断面減少率（Ｄ０^２−Ｄ１^２）／Ｄ０^２ごとに実験した結果を示すグラフである。このグラフからダイス半角α≧３０°で断面積減少率≦２５％であれば、素材内部に引張応力の発生する領域が存在することが分かる。

尚、ダイス半角α≧３０°且つ断面積減少率≦２５％の条件を満たさない場合でも引張応力が発生し得る。例えばダイス半角α＝２５°且つ断面積減少率２０％のように、図２のグラフの縦軸の値が負となるようダイス半角と断面積減少率を選定すれば、素材内部に引張応力が生じるので、深孔を成形することができる。

また、引張応力を利用して深孔を形成するには、穿孔ピン３の先端部が引張応力が発生している箇所に到達していることが必須となる。このためには穿孔ピン３の先端部は絞り成形が行われている箇所、即ち図１（ａ）の絞り部２において、材料の入口部から出口部の間に位置することが好ましい。

図３はパンチ６の押し込み量と穿孔ピン３にかかる荷重との関係の実験結果を示すグラフであり、外径絞り有りの場合、即ち引張応力を発生せしめて穿孔する場合には、外径絞り無しの場合、即ち引張応力が発生していない状態で穿孔する場合に比べ、穿孔ピン３にかかる荷重は８％減少することが分かる。

図４（ａ）は深孔（内径穴）の振れを測定位置（深さ）ごとに示したグラフ、（ｂ）は深孔（内径穴）の内径を測定位置（深さ）ごとに示したグラフであり、これらから、振れ精度２５μｍ以下、孔（内径）精度５μｍ以下が期待できる。

（ａ）は本発明に係る深孔形成方法を実施する押出し成形装置の成形前の状態を示す断面図、（ｂ）は成形後の状態を示す断面図 ダイス半角と素材中心線上での静水圧／（２×せん断降伏応力）との関係を断面減少率ごとに実験した結果を示すグラフ パンチ押し込み量と穿孔ピンにかかる荷重との関係の実験結果を示すグラフ 深孔（内径穴）の振れ及び内径を測定位置（深さ）ごとに示したグラフ シェブロンクラックが発生している状態を示す図

符号の説明

１…ダイ、２…絞り部、３…穿孔ピン、４…ガイド、５…スプリング、６…パンチ、Ｗ…素材、Ｗ１…素材の断面積減少部。

Claims (3)

1. パンチによって素材を前方押出しする際に、素材の外径が絞られた断面積減少部に前方から穿孔ピンによって軸方向に深孔を穿孔するとともに、前記穿孔ピンの先端が絞り成形によって引張応力が発生している箇所まで到達するようにしたことを特徴とする深孔形成方法。
2. 請求項１に記載の深孔形成方法において、前記引張応力が発生し得る条件として、ダイス半角を３０°以上、最終断面減少率を２５％以下を選定することを特徴とする深孔形成方法。
3. 請求項１または請求項２のいずれかに記載の深孔形成方法において、前記深孔のＬ／Ｄ比は１０以上であることを特徴とする深孔形成方法。

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