JP2009262184A - カップ状の素材の成形装置及び成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】通電加熱後、カップ状の素材の側壁をプレス成形する場合に、底縁部の破断を抑える。
【解決手段】カップ状の素材１を通電加熱し、加熱されたカップ状の素材１の側壁２をプレス成形するカップ状の素材１の成形装置１０において、カップ状の素材１の底縁部４にのみ接触する第１電極１１と、カップ状の素材１の開放端５にのみ接触する第２電極１２と、とを備え、第１電極１１と第２電極１２の間で通電することによりカップ状の素材１の側壁２を加熱する。
【選択図】図１

Description

本発明は、カップ状の素材の成形装置に関し、特に、通電加熱後、カップ状の素材の側壁をプレス成形する技術に関する。

高張力鋼板、ステンレス鋼板等の高強度の材料でできた被加工材をプレス成形する場合、常温で成形しようとすると成形荷重が大きいため、成形性が悪い。また、成形後のスプリングバックが大きいため、成形精度が低い。このため、被加工材を予め加熱し軟化させた状態でプレス成形を行う温・熱間プレス成形が行われている。

さらに、被加工材を炉で加熱し、プレス金型内に搬送する方法では、搬送過程での温度低下が問題となるため、特許文献１、２では、プレス金型内ないしその近傍で被加工材を通電加熱するようにしている。
特開２００１−３１４９２３公報 特開２００２−１４３９３５公報

しかしながら、カップ状の素材を通電加熱し、その側壁をプレス成形により成形しようとすると、成形時にカップ状の素材の底縁部が破断するという問題が生じる。

これは、カップ状の素材の底部と開放端にそれぞれ電極を接触させて通電加熱すると、側壁だけでなく底部も加熱により軟化し、成形時に底縁部に荷重がかかると、底部も一緒に変形してしまうからである。

本発明は、このような技術的課題を鑑みてなされたもので、通電加熱後、カップ状の素材の側壁をプレス成形する場合に、底縁部の破断を抑えることを目的とする。

カップ状の素材を通電加熱し、加熱された前記カップ状の素材の側壁をプレス成形するカップ状の素材の成形装置において、前記カップ状の素材の底縁部にのみ接触する第１電極と、前記カップ状の素材の開放端にのみ接触する第２電極と、とを備え、前記第１電極と前記第２電極の間で通電することにより前記カップ状の素材の側壁を加熱する。

また、カップ状の素材を通電加熱し、加熱された前記カップ状の素材の側壁をプレス成形するカップ状の素材の成形方法において、前記カップ状の素材の底縁部にのみ第１電極を接触させる工程と、前記カップ状の素材の開放端にのみ第２電極を接触させる工程と、前記第１電極と前記第２電極の間で通電することにより前記カップ状の素材の側壁を加熱する工程と、前記加熱された前記カップ状の素材の側壁をプレス成形する工程と、を含む。

本発明によれば、通電時には側壁と底縁部にのみ電流が流れ、底部の温度上昇を抑えることができる。これにより、底縁部に成形荷重がかかった際に底部が変形し底縁部が破断するのを抑えることができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。なお、ここではカップ状の素材から自動変速機のクラッチドラムを成形する成形装置を例に挙げて説明するが、本発明はこれ以外の成形装置に対しても適用可能である。

図１は本発明に係るカップ状の素材の成形装置１０を示している。カップ状の素材１は、筒状の側壁２と、中央に開口を有する円盤状の底部３と、側壁２と底部３を接続する底縁部４とで構成される。側壁２の端部のうち底縁部４と接続しない側の端部は開放端５となる。カップ状の素材１の材質としては、クラッチドラムの摩耗を抑制し、かつ、高トルクの伝達に耐えられるよう、高張力鋼板が用いられる。

成形装置１０は、カップ状の素材１を加熱する通電加熱部と、通電加熱により軟化したカップ状の素材１の側壁２をスプライン成形する成形部とで構成される。以下、各構成について説明する。

通電加熱部は、第１電極１１と、第２電極１２と、第１電極１１を前後方向（図中左右方向）に移動させる第１エアシリンダ１３と、第２電極１２を上下方向に移動させる第２エアシリンダ１４と、第１電極１１と第２電極１２に給電ケーブル１５、１６を介して電気的に接続され、両者の間に直流電流を流す図示しない電源とで構成される。

第１電極１１は銅製の電極であり、図２に示すように、下側ほど径が大きくなるすり鉢状の開口１１ａを中央に有し、開口１１ａに沿って円環状のテーパー面１１ｂが形成される。また、開口１１ａの縁部には開口１１ａの径方向に延びる細片状の銅箔１１ｃが、開口１１ａの周方向に間隔をおいて複数貼り付けられ、銅箔１１ｃにより開口１１ａの周囲に複数の隆起部１１ｄが形成、配置される。

第２電極１２も同じく銅製の電極であり、図３に示すように、中央に開口１２ａを有する。開口１２ａの周囲には開口１２ａの径方向に延びる細片状の銅箔１２ｃが、開口１２ａの周方向に間隔をおいて複数枚貼り付けられ、銅箔１２ｃにより開口１２ａの周囲に複数の隆起部１２ｄが離間して形成、配置される。

一方、成形部は、上下方向に延びる複数の溝を有するパンチ２１と、パンチ２１の複数の溝に対向する複数の凸条を内側に有する筒状のダイス２２と、パンチ２１を支持するボルスタ２３と、ボルスタ２３の上方に配置されてダイス２２が装着されるスライド２４と、スライド２４を上下方向に移動させる図示しないサーボプレスとで構成される。

続いて上記成形装置１０によるカップ状の素材１の成形工程について説明する。

まず、カップ状の素材１を、底部３を上にした状態でパンチ２１に装着する。

次に、第１エアシリンダ１３により第１電極１１を図中右側に前進させて、開口１１ａがカップ状の素材１の真上にくる位置まで第１電極１１を移動する。そして、第２エアシリンダ１４により第２電極１２を上昇させ、第２電極１２によりカップ状の素材１を第１電極１１に押し付けることでカップ状の素材１を第１電極１１と第２電極１２の間に挟持し、カップ状の素材１を加圧する。加圧圧力は、例えば、５０ＭＰａである。

このとき、第１電極１１とカップ状の素材１はカップ状の素材１の底縁部４においてのみ接触し、また、第２電極１２とカップ状の素材１はカップ状の素材１の開放端５においてのみ接触する。また、カップ状の素材１と第１電極１１、第２電極１２は銅箔１１ｃ、１２ｃで構成される隆起部１１ｄ、１２ｄにおいて接触し、カップ状の素材１と第１電極１１、第２電極１２の接触は底縁部４、開放端５に沿った断続的なものとなる。

また、加圧により、隆起部１１ｄ、１２ｄを構成する銅箔１１ｃ、１２ｃは潰れ、カップ状の素材１と第１電極１１、第２電極１２の間の密着度が向上する。また、カップ状の素材１の底縁部４が第１電極１１のテーパー面１１ｂに接触するので、カップ状の素材１にはテーパー面１１ｂから装置中心方向の力が作用する。これにより、カップ状の素材１の装着位置がダイス２２の中心からずれていても、自動的に調芯される。

次に、第１電極１１と第２電極１２の間に直流電流を流し、カップ状の素材１を通電加熱する。電流値は例えば７．０ｋＡである。第１電極１１がカップ状の素材１の底縁部４にのみ接触するので、電流は側壁２と底縁部４のみを流れ、底部３には流れない。これにより、カップ状の素材の側壁２と底縁部４のみが加熱される。

また、カップ状の素材１と第１電極１１、第２電極１２が底縁部４、開放端５に沿って断続的（全周ではなく部分的）に接触するので、カップ状の素材１内部で発生した熱が第１電極１１、第２電極１２を伝って逃げるのが抑えられ、カップ状の素材１の側壁２、底縁部４をより均一に加熱することができる。なお、隆起部１１ｄ、１２ｄの幅、間隔、数等を変更し、カップ状の素材１と第１電極１１、第２電極１２の接触面積を変更することにより、カップ状の素材１からの放熱度合を調整し、側壁２の温度分布を調整（例えば、上下方向中央が最も高温になるように調整）することが可能である。

カップ状の素材１の温度が所望温度（例えば、８００℃）に達したら、第２エアシリンダ１４により第２電極１２を下降し、続いて第１エアシリンダ１３により第１電極１１を後退させる。カップ状の素材１の温度が所望温度に達したかどうかは、通電時間により判断する。

そして、サーボプレスによりスライド２４を下降させ、ダイス２２をカップ状の素材１の側壁２に接触させて側壁２に複数のスプライン溝を形成する（温・熱間スプライン成形）。スライド２４が下死点まで下降したら、サーボプレスによりスライド２４を上昇させ、カップ状の素材１の成形を完了する。

図４は本発明の作用効果を説明する図であり、図中矢印は通電加熱時の電流の流れを示している。

（ａ）は本発明を適用しない場合である。本発明を適用せず、カップ状の素材１の底部３と開放端５の間に電流を流すと、側壁２、底縁部４だけでなく底部３にも電流が流れるため、カップ状の素材１は全体が軟化する。したがって、成形時に底縁部４に荷重がかかると底部３も変形し、底縁部４が破断する可能性がある。

これに対し、（ｂ）は本発明を適用した場合である。本発明の上記構成によれば、第１電極１１はカップ状の素材１の底縁部４にのみ接触し、第２電極１２はカップ状の素材１の開放端５にのみ接触するので、通電時には側壁２と底縁部４にのみ電流が流れ、底部３の温度上昇を抑えることができる。これにより、底部３の軟化が抑えられるので、上記成形時の底縁部４の破断を抑えることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したものであり、本発明の適用範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

本発明に係るカップ状の素材の成形装置の全体構成図である。 第１電極の平面図及び正面図である。 第２電極の平面図及び正面図である。 本発明の作用効果を説明するための図である。

符号の説明

１ カップ状の素材
２ 側壁
３ 底部
４ 底縁部
５ 開放端
１１ 第１電極
１２ 第２電極
１２ｂ テーパー面
１１ｃ、１２ｃ 銅箔
１１ｄ、１２ｄ 隆起部

Claims (5)

1. カップ状の素材を通電加熱し、加熱された前記カップ状の素材の側壁をプレス成形するカップ状の素材の成形装置において、
   前記カップ状の素材の底縁部にのみ接触する第１電極と、
   前記カップ状の素材の開放端にのみ接触する第２電極と、
   とを備え、
   前記第１電極と前記第２電極の間で通電することにより前記カップ状の素材の側壁を加熱する、ことを特徴とするカップ状の素材の成形装置。
2. 前記第１電極が前記底縁部に接触するテーパー面を有する、ことを特徴とする請求項１に記載のカップ状の素材の成形装置。
3. 前記第１及び第２の電極のうち少なくとも一方は、複数の離間して配置される隆起部を表面に有し前記複数の隆起部を介して前記カップ状の素材と接触する、ことを特徴とする請求項１または２に記載のカップ状の素材の成形装置。
4. 前記複数の隆起部が前記第１及び第２の電極のうち少なくとも一方の表面に貼り付けられた銅箔である、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のカップ状の素材の成形装置。
5. カップ状の素材を通電加熱し、加熱された前記カップ状の素材の側壁をプレス成形するカップ状の素材の成形方法において、
   前記カップ状の素材の底縁部にのみ第１電極を接触させる工程と、
   前記カップ状の素材の開放端にのみ第２電極を接触させる工程と、
   前記第１電極と前記第２電極の間で通電することにより前記カップ状の素材の側壁を加熱する工程と、
   前記加熱された前記カップ状の素材の側壁をプレス成形する工程と、
   を含むことを特徴とするカップ状の素材の成形方法。