JP2010234415A - 金型及び容器製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】容器の製造時に、スラグの打ち抜きと破面の平滑化、インパクト成形までの３工程をポンチの１ショットで行う加工とし、容器を高い精度で簡単かつ安価に成形できる金型と容器製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、金属材料からスラグを打ち抜き、打ち抜いたスラグの破面を平滑化して容器をインパクト成形する金型であって、降下による衝撃でスラグ２２を打ち抜きこの表面を平滑化させてインパクト成形するポンチを備えた上金型と、打ち抜きを行うスラグ抜きダイ１７と、平滑化のためのしごきを行うしごき可動ダイと、しごかれたスラグ２２をインパクト成形するインパクトダイ１９とから構成された下金型を有し、スラグ抜きダイ１７としごき可動ダイ１８、インパクトダイ１９がポンチ１６の降下軸と同軸に加工順に一列に配置されたことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、電池ケース等の容器を成形するとき、スラグの打ち抜きとその破断面の滑らかな面への成形、インパクト成形を１ショットで行うことを可能にする容器を製造する金型、及びその容器製造方法に関する。

従来、多くの電池ケースは有底の直方体状の本体形状を有しており、電池を製造するときは、鍛造や鋳造等でつくった本体内部に電池を構成する材料を収納し、この開口を蓋部材によって塞いでレーザ溶接等で接合して製造している。

中でもインパクト成形（冷間鍛造）するのが有力な成形方法で、インパクト成形するときは、まずアルミニウムのＯ材（被加工部材）からスラグを打ち抜き、このスラグをインパクト成形装置内に供給し、成形用のポンチで冷間鍛造して成形している。

しかし、スラグを打ち抜いた後でインパクト成形するときには次の面倒な問題が生じる。すなわち、打ち抜き加工を行ったときに形成される剪断破面の凹凸が粗いという問題である。もしバレル研磨を行わないでそのまま使用すると、成形品が粗い破断面の影響を受けて低精度の成形面になってしまう。従って、従来これを避けるため、電池ケース等の容器を製造するときには、第１の工程で打ち抜き加工を行い、第２の工程で破断面をバレル研磨して表面を滑らかにし、この成形品に対して第３の工程のインパクト成形を行うという面倒な方法を採っていた。この第２の工程の研磨を省略すると、インパクト成形したときに高精度の電池ケース等を形成することが難しくなる。

図７は以上説明した打ち抜き加工時の被加工部材の打ち抜き剪断破面の説明図である。被加工部材をダイ上に載置してポンチで上方からプレスすると、図７（ａ）のようにまずダレＡが生じ、剪断面Ｂが形成され、引き続いて図７（ｂ）のように破断面Ｃが形成され、２つの層に分離される。バリＤも形成される。この破面の概略の様子は図７（ｃ）のようになり、少なくとも４つのＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの部分を含む。この破断面Ｃの平滑度は粗く、凹凸があり、図示はされていないが破断面付近の板厚が減少しており、この面をそのまま冷間鍛造するのでは成形品の精度に影響する。

特開平１１−５７９０５号公報 特開２００５−１８３１８８号公報

以上説明したように、従来技術では電池ケース等の容器をインパクト成形するときに、スラグの打ち抜きとバレル研磨工程を必要とし、インパクト成形と併せて全体で３工程を必要としていた。もし、打ち抜き加工で良好な打ち抜き剪断破面が得られるのであれば、バレル研摩工程は省くことができ、生産性を向上することができる。

しかし、単純にバレル研摩工程を省くと、精度のよい電池ケース等を成形することができない。バレル研摩工程を省きたいという課題はあるものの、高品質、高精度の電池ケース等を成形するためにはどう加工すればよいか、まったく解決策がなかった。

そして、打ち抜きと、破面、とくにその破断面の平滑化、インパクト成形の３工程をポンチの１動作（1ショット）で行うことができれば、これにより各工程で必要な、供給、取り出し、加工などの多くの処理が不要となり、全体の生産性が著しく向上し、高精度の容器を簡単かつ大量に製造でき、しかも短時間、安価に製造することができる。

現在、携帯用電子機器の普及、社会への浸透が進み、電池ケース等の容器に対するニーズは飛躍的に高まっており、高精度で安価な電池ケース等の需要はきわめて大きい。また、将来の電池として期待されている燃料電池においても、高精度で安全性が高く、安価な電池ケースが提供されることが望まれている。

そこで本発明は、容器の製造時に、スラグの打ち抜きから破面の平滑化、インパクト成形までの３工程をポンチの１動作で行う加工とし、容器を高い精度で簡単かつ安価に成形できる金型、及びその容器を高い生産性で製造することができる容器製造方法を提供することを目的とする。

本発明の金型は、金属材料からスラグを打ち抜き、打ち抜いたスラグの破面を平滑化して容器をインパクト成形する金型であって、容器の内周形状を決定する外周形状を有し降下による衝撃でスラグを打ち抜きこの表面を平滑化させてインパクト成形するポンチを備えた上金型と、ポンチの衝撃でスラグの打ち抜きを行うスラグ抜きダイと、打ち抜かれた後に平滑化のためのしごきをポンチと共に行うしごき可動ダイと、しごかれたスラグをポンチとによってインパクト成形するインパクトダイとから構成された下金型を有し、スラグ抜きダイとしごき可動ダイ、インパクトダイがポンチの降下軸と同軸に加工順に一列に配置されたことを主要な特徴とする。

本発明の容器製造方法は、金属材料からスラグを打ち抜き、打ち抜いたスラグの破面を平滑化して容器をインパクト成形する容器製造方法であって、ポンチの降下軸と同軸にスラグ抜きダイとしごき可動ダイ、インパクトダイを加工順に一列に配置し、ポンチの降下による衝撃でスラグ抜きダイとの間で金属材料を打ち抜き、ポンチの更なる降下によりしごき可動ダイとの間で平滑化のためのしごきを行い、更にインパクトダイとの間で容器をインパクト成形することを主要な特徴とする。

本発明の金型と容器製造方法によれば、スラグの打ち抜きと破断面の平滑化、インパクト成形までの３工程をポンチの１ショットで行う１の連続した加工とすることができ、容器を高い精度で簡単かつ安価に成形でき、生産性を向上することができる。

本発明の実施例１における金型で製造した容器の斜視図 本発明の実施例１における金型を備えた鍛造プレス装置の一部破砕構成図 （ａ）本発明の実施例１における金型で製造したスラグの正面図、（ｂ）（ａ）のスラグの側面図 （ａ）本発明の実施例１における金型のポンチを被加工部材まで降下させたときの説明図、（ｂ）（ａ）の状態からさらにポンチを降下させて打ち抜いたときの説明図、（ｃ）（ｂ）の状態からさらにポンチを降下させてしごき可動ダイと共にスラブを容器にインパクト成形した状態の説明図 本発明の実施例１における金型を備えた鍛造プレス装置でスラグカット工程を行うときのポンチと下金型の状態を示す概略説明図 本発明の実施例１における金型を備えた鍛造プレス装置でスラグカットしてしごき可動ダイを降下させているときのポンチと下金型の状態を示す概略説明図 （ａ）ダレを生じた打ち抜き加工時の被加工部材の打ち抜き剪断破面の説明図、（ｂ）剪断面と破断面Ｃが形成された説明図、（ｃ）打ち抜き剪断破面の各層の説明図

本発明の第１の形態は、金属材料からスラグを打ち抜き、打ち抜いたスラグの破面を平滑化して容器をインパクト成形する金型であって、容器の内周形状を決定する外周形状を有し降下による衝撃でスラグを打ち抜きこの表面を平滑化させてインパクト成形するポンチを備えた上金型と、ポンチの衝撃でスラグの打ち抜きを行うスラグ抜きダイと、打ち抜かれた後に平滑化のためのしごきをポンチと共に行うしごき可動ダイと、しごかれたスラグをポンチとによってインパクト成形するインパクトダイとから構成された下金型を有し、スラグ抜きダイとしごき可動ダイ、インパクトダイがポンチの降下軸と同軸に加工順に一列に配置されたことを特徴とする金型である。この構成によって、スラグの打ち抜きと破断面の平滑化、インパクト成形までの３工程をポンチの１ショットで行う１の連続した加工とすることができ、容器を高い精度で簡単かつ安価に成形でき、生産性を向上することができる。

本発明の第２の形態は、第１の形態に従属する形態であって、ポンチとしごき可動ダイの間の第２クリアランスが、ポンチとスラグ抜きダイの間の第１のクリアランスより小さく設定されたことを特徴とする金型である。この構成によって、金属材料が塑性変形するとき緩やかに増加する流動抵抗を実現してスラグの精密打ち抜きが可能になる。

本発明の第３の形態は、第１又は第２の形態に従属する形態であって、しごき可動ダイが降下軸に沿って上下に移動可能であって、しごき可動ダイがインパクトダイの位置にまで降下したとき、しごき可動ダイとポンチが、打ち抜かれたスラグを平滑化するためのしごきを開始することを特徴とする金型である。この構成によって、金属材料が塑性変形するとき緩やかに増加する流動抵抗を実現して精密打ち抜きが可能になると共に、平滑化するためのしごきが可能になる。

本発明の第４の形態は、第２又は第３の形態に従属する形態であって、第２のクリアランスが第１のクリアランスの０．３倍〜０．８倍の間隙であることを特徴とする金型である。この構成によって、金属材料が塑性変形するとき緩やかに増加する流動抵抗を実現して精密打ち抜きが可能になると共に、平滑化するためのしごきが可能になり、高い精度の容器を形成することができる。

本発明の第５の形態は、第１〜第４の形態に従属する形態であって、スラグ抜きダイの上面には、スラグの打ち抜き時のガイドを行う皿穴が設けられていることを特徴とすることを特徴とする金型である。この構成によって、金属材料が打ち抜くとき流動を促してスラグの精密打ち抜きが可能になる。

本発明の第６の形態は、金属材料からスラグを打ち抜き、打ち抜いたスラグの破面を平滑化して容器をインパクト成形する容器製造方法であって、ポンチの降下軸と同軸にスラグ抜きダイとしごき可動ダイ、インパクトダイを加工順に一列に配置し、ポンチの降下による衝撃でスラグ抜きダイとの間で金属材料を打ち抜き、ポンチの更なる降下によりしごき可動ダイとの間で平滑化のためのしごきを行い、更にインパクトダイとの間で容器をインパクト成形することを特徴とする容器製造方法である。この構成によって、スラグの打ち抜きと破断面の平滑化、インパクト成形までの３工程をポンチの１ショットで行う１の連続した加工とすることができ、容器を高い精度で簡単かつ安価に成形でき、生産性を向上することができる。

本発明の第７の形態は、第６の形態に従属する形態であって、ポンチとしごき可動ダイの間の第２クリアランスを、ポンチとスラグ抜きダイの間の第１のクリアランスより小さく設定することを特徴とする容器製造方法である。この構成によって、金属材料が塑性変形するとき緩やかに増加する流動抵抗を実現してスラグの精密打ち抜きを可能にし、容器を高い精度で簡単かつ安価に成形でき、生産性を向上することができる。

本発明の第８の形態は、第６又は第７の形態に従属する形態であって、しごき可動ダイを降下させ、インパクトダイの位置にまで降下したとき、しごき可動ダイとポンチが、打ち抜かれたスラグを平滑化するためのしごきを開始することを特徴とする容器製造方法である。この構成によって、金属材料が塑性変形するとき緩やかに増加する流動抵抗を実現して精密打ち抜きが可能になると共に、バレル研磨に代わって破面をしごきで平滑化することができ、容器を高い精度で簡単かつ安価に成形でき、生産性を向上することができる。

以下、本発明の実施例1における容器を成形する金型とその容器製造方法について説明する。

図１は本発明の実施例１における金型で製造した容器の斜視図、図２は本発明の実施例１における金型を備えた鍛造プレス装置の一部破砕構成図である。図１において、実施例１の容器１（本発明の実施例１における容器）は有底直方体状の形状を有する電池ケースであって、電池ケースとしては上部の開口を蓋部材２で閉止して開口の縁を接合して使用される。容器１の内部には図示はしないが、電極やその他の電池の構成部材が収納される。容器１は有底直方体状の形状に限られないし、電池ケースに限られるものでもない。なお、容器１の外周面は後で詳述するインパクトダイ１９（図２参照）の型に従って成形され、内周面はポンチ１６（図２参照）の外形に従って成形される。

図１に示す実施例１の容器１は、筒状で横断面が平行２直線とこれを両端で連絡する２つの円弧から構成される小判形の形状が選ばれている。その具体的な寸法は、外周の直線部分を含んだ長手方向長さｌが６１．０±０．２ｍｍ、円弧からなる短手方向長さｓが３２．０±０．２ｍｍであり、高さｈは５２．５±０．１５ｍｍである。円弧の内周側の半径ｒ_１は１５．３ｍｍ、外周側の半径ｒ_２は１６．０ｍｍで、肉厚Δｔは側壁が０．７ｍｍ±０．０１５ｍｍ、底面が０．９ｍｍ±０．０１ｍｍである。従って、容器体積ｖは７２０３．７ｍｍ^３である。

ところで、従来容器１はＡ１０７０Ｐ（ＪＩＳ Ｈ ４０００）などのＯ材であるアルミニウム合金の板状の被加工部材からスラグを打ち抜き、このスラグをポンチで有底筒形の容器の形状にインパクト成形していた。このスラグを打ち抜くとき、切断した破面に破断面が形成され、凹凸を生じると共にダレを生じ、破面近傍の板厚が減少する現象が起こり、このままスラグを成形すると、この欠陥が成形品に影響し、その精度を下げてしまうことになる。従って、従来はこれを避けるために打ち抜いたスラグをバレル研磨し、研磨後にインパクト成形していた。

そこで、本発明はこの研磨を省き、研磨に代わる工程を採用して、１動作（１ショット）だけでスラグの打ち抜きから成形までを行うものである。研磨相当の工程としては、打ち抜いてインパクト成形する前に、スラグ表面を滑らかにするしごきの工程を加えている。この平滑化用のしごきは大きな成形を行うようなしごきではなく、バレル研磨に代わって表面を平滑化するものである。この平滑化用のしごきを行ったスラグをインパクト成形することにより、精度の高い容器１に成形することができる。

以下本発明の実施例１の容器１を成形する金型と、その金型を使った容器製造方法について説明する。図２はスラグを打ち抜き、容器１をインパクト成形する鍛造プレス装置１０の概略図である。図２は成形後の状態を示す。なお、図２における容器1の断面形状は摸式的な形状にすぎない。この鍛造プレス装置１０はシリンダやクランク等の駆動装置１１により機械駆動される。

駆動装置１１を駆動すると、鍛造プレス装置１０に上下動可能に取り付けられたラム１２が上下動する。ラム１２の下方側には鍛造プレス装置１０のベッド１３が設置されている。実施例１におけるラム１２とベッド１３にはそれぞれパンチパッキング１４、ダイパッキング１５が取り付けられ、パンチパッキング１４にはポンチ１６が、ダイパッキング１５にはインパクトダイ１９が取り付けられる。

この鍛造プレス装置１０の上金型はポンチ１６であり、下金型は、被加工部材９（本発明の実施例１における金属材料）の打ち抜き加工で使用するガイドプレート１７ａ付きのスラグ抜きダイ１７と、この打ち抜き加工に引き続いて使用する平滑化用しごき用のしごき可動ダイ１８と、平滑化処理されたスラグ２２をインパクト成形するインパクトダイ１９とから構成される。スラグ抜きダイ１７としごき可動ダイ１８、インパクトダイ１９はポンチ１６による加工順に上下方向一列（降下軸と同軸）に配置され、精密打ち抜きするためにガイドプレート１７ａがスラグ抜きダイ１７に取り付けられる。ガイドプレート１７ａにはポンチ１６を挿通可能な皿穴が形成されており、ポンチ１６と反対面から打ち抜き部分の周りを押さえる突起が設けられ、この突起でＯ材を押えて皺のできないように打ち抜く。ガイドプレート１７ａとスラグ抜きダイ１７とで全体としてのスラグ抜きダイが構成される。

このスラグ抜きダイ１７とインパクトダイ１９の間には、図２のような所定高さのスペーサが設けられ、このスペーサの形成する内部空間内にしごき可動ダイ１８が上下移動可能に設けられている。そして、このしごき可動ダイ１８は付勢スプリング２４によってスラグ抜きダイ１７側に付勢され、ポンチ１６が降下していない状態では付勢力によりその下面に当接される。ポンチ１６の降下でインパクト成形が終了すると、付勢スプリング２４はしごき可動ダイ１８をインパクトダイ１９の位置から初期の位置に復帰させる。

図４（ａ）は実施例１における金型のポンチを被加工部材９まで降下させたときの状態を示し、図４（ｂ）は（ａ）の状態からさらにポンチを降下させて打ち抜いたときの状態、図４（ｃ）はさらにポンチを降下軸に沿って降下させてスラグ２２をしごき可動ダイでしごいた後、このしごき可動ダイ１８が破線の位置から再び上昇して初期位置（実線の位置）に戻り、さらにスラグ２２を容器形状にインパクト成形した状態を示す。ポンチ１６とスラグ抜きダイ１７の間には、精密打ち抜きと、平滑化のためのしごきを行うため、クリアランスδ₁（本発明の実施例１における第１のクリアランス）が０．０１ｍｍ程度に設定されると共に、しごき可動ダイ１８とポンチ１６の間に、クリアランスδ_２（本発明の実施例１における第２のクリアランス）が０．００５ｍｍ程度設けられる。このクリアランスδ₁とクリアランスδ_２、さらには皿穴によるガイドにより、塑性変形させる際の適度に増加する抵抗配分（分布）を実現することができ、これによって、Ｏ材のしごき可動ダイ１８への急な流れ込みが抑制され、ダレの生成が低減され、破断面の大きさが抑制され、精密な打ち抜きが可能になる。また、その後のしごきが負担の大きな加工になることなく実行できる。

次に図２に示すように、ラム１２とベッド１３には、横揺れを起こさないで上下動できるように動きをガイドする支持機構２１が設けられている。この支持機構２１は、ベッド１３に設けられたガイド棒と、このガイド棒を挿通するラム１２に設けられたブッシュ、ガイド棒の周囲に配置されかつブッシュの下端を垂直方向上方に付勢する弾発スプリングとから構成される。

しごき可動ダイ１８の下面からは、付勢スプリング２４と共に下方に向かってガイドピン２０が突設され、インパクトダイ１９のブッシュに挿入されてしごき可動ダイ１８を案内し、スラグ２２をインパクトダイ１９の容器形状の型２５内で正確に鍛造できるようになっている。同様にラム１２とベッド１３にも図示はしないがロケーションピンが設けられる。インパクトダイ１９はダイパッキング１５上で、ダイプレート２３内に保持、固定される。

そこで、実施例１のポンチ１６とガイドプレート１７ａ付きのスラグ抜きダイ１７、しごき可動ダイ１８、インパクトダイ１９から構成される金型を使った容器製造方法について、工程順（加工順）にその内容を詳しく説明する。

最初の工程は被加工部材９から所定の大きさのスラグ２２を切り出すスラグカット工程である。図３（ａ）はスラグ２２の正面図であり、図３（ｂ）はスラグ２２の側面図である。また、図５はスラグカット工程を行うときのポンチ１６と下金型（スラグ抜きダイ１７、しごき可動ダイ１８、インパクトダイ１９）の状態を示す概略説明図である。

スラグカット工程では、ポンチ１６とスラグ抜きダイ１７の間に板状の被加工部材９をセットし、駆動装置１１のハンマを駆動し、容器１の容積とほぼ等容積の図３（ａ）（ｂ）に示す形状のスラグ２２を切り出す。鍛造であるためこのスラグ２２の金属材料の容積が容器１の肉の容積を実質的に決定する。実施例１のスラグ２２の具体的な寸法は、外周の直線部分を含んだ長手方向長さｌ_０が５９．７０ｍｍ、短手方向長さｓ_０が３０．７０ｍｍ、円弧の半径ｒ_０が１５．３５ｍｍであり、高さｎは５ｍｍである。

このスラグ２２の形状、言い換えれば容器１の形状は、鍛造によってスラグ２２が塑性変形するときにメタルフローの流動抵抗が小さく、上下金型間で円滑なメタルフローが形成され、欠点のない成形品が得られるように平行２平面（図３（ａ）では直線）とこれを両端で連絡する２つの円弧面（図３（ａ）では円弧）から構成された小判形の形状となっている。そして、本発明の実施例１においては、打ち抜きと剪断破面の平滑化、インパクト成形を、１個のポンチ１６の１ショットで行うため、ポンチ１６の大きさ、形状は、打ち抜き工程だけ用の大きさ、形状ではなく、平滑化、インパクト成形の工程においても同一の大きさ、形状である。

そして、ガイドプレート１７ａの皿穴の形状と、スラグ抜きダイ１７のクリアランスδ₁、しごき可動ダイ１８のクリアランスδ_２を上述したように設定することで、上下金型が緩やかに増加する流動抵抗を実現して精密打ち抜きが可能になる（図４（ａ）（ｂ）（ｃ）参照）。クリアランスδ_１には０．００８ｍｍ〜０．０１２ｍｍ程度が選ばれ、好適には実施例１のように０．０１ｍｍが設けられている。従って、ポンチ１６とスラグ抜きダイ１７の間には全体で０．０２ｍｍの間隙が設けられる。また、しごき可動ダイ１８で僅かに流動抵抗を増加して平滑化用のしごきが行えるようにするため、スラグ抜きダイ１７のクリアランスδ_２もクリアランスδ_１との関係で選択される必要がある。なお、ガイドプレート１７ａの皿穴は精密打ち抜き加工を円滑化する。

次に、平滑化用しごき工程におけるポンチ１６と共に使用されるしごき可動ダイ１８について説明する。図５はスラグカット工程を行うときのポンチ１６とスラグ抜きダイ１７、しごき可動ダイ１８の状態の概略を示し、しごき可動ダイ１８はスラグ抜きダイ１７の下面に付勢された状態に置かれている。そして、しごき可動ダイ１８には、ポンチ１６の降下（衝撃）でスラグ２２がここで僅かに流動抵抗を増加してしごけるように、ポンチ１６との間に０．００４ｍｍ〜０．００６ｍｍ程度のクリアランスδ_２、好適には０．００５ｍｍ程度のクリアランスが設けられている。

クリアランスδ_２が０．００４ｍｍ〜０．００６ｍｍより大きいスラグ２２の場合、破断面の平滑化ができず、成形品の精度等に影響する。これに対し、これより小さいと負荷が大きく、インパクト成形が難しくなる。このようにスラグ抜きダイ１７のクリアランスδ_１としごき可動ダイ１８のクリアランスδ_２は、成形する容器１の形状と容積等に応じてこれらとの関連で選択される必要がある。

要するにクリアランスδ_２は、金属材料がしごき可動ダイ１８に到達すると塑性変形の流動抵抗が少し増加してその表面を成形できるように、クリアランスδ_１より小さい値が設定されればよい。そして、クリアランスδ_２、クリアランスδ_１はスラグ２２の精密打ち抜きと平滑化のためのしごきが可能な範囲の値であって、これを実行するにはクリアランスδ_２がクリアランスδ_１の０．３倍〜０．８倍程度がよく、中でも好適なのが０．５倍の場合である。

また、実施例１のように、容器１の容積が１０００ｍｍ^３〜１００００ｍｍ^３程度のインパクト成形であれば、クリアランスδ_１は通常０．００８ｍｍ〜０．０１２ｍｍ、クリアランスδ_２は０．００４ｍｍ〜０．００６ｍｍ程度におさまり、クリアランスδ_２はクリアランスδ_１の０．３倍〜０．８倍程度におさまる。これによって材料金属のしごき可動ダイ１８への急な流れ込みが抑制される。

さて、平滑化のしごきについて説明すると、しごき可動ダイ１８が、スラグ２２をポンチ１６と共に狭持した状態で降下し、図６のような降下中の状態を経てインパクトダイ１９に衝撃を加えたときに、しごきが開始される。しかし、打ち抜き終了時のしごき可動ダイ１８への衝撃により、スラグ２２には、既に、しごき可動ダイ１８との間で馴染みのある形状が形成されており、インパクトダイ１９による２度目の衝撃によりこの馴染みのある形状から良好な塑性変形が開始され、平滑化のためのしごきは円滑に進行する。そして、クリアランスδ_２が形成されたしごき可動ダイ１８とポンチ１６とによるしごきでスラグ２２の表面を滑らかにすることできる。このようにインパクトダイ１９の位置に降下したとき、しごきを開始することで、金属材料が塑性変形するとき緩やかに適度に増加する流動抵抗が実現され、バレル研磨に代わってしごきで平滑化することができ、容器１を高い精度で簡単かつ安価に成形でき、生産性を向上することができる。なお、付勢力を大きくすれば、しごき可動ダイ１８がインパクトダイ１９の位置に到達する前にしごきを終えることも可能である。

この後、ポンチ１６がインパクトダイ１９の型２５にスラグ２２を押し込んで容器形状に成形するインパクト成形が行われる。図４（ａ）（ｂ）に示す長手方向長さｌ_０が５９．７０ｍｍ、短手方向長さｓ_０が３０．７０ｍｍ、円弧の半径ｒ_０が１５．３５ｍｍ、高さｎが５ｍｍのスラグ２２は、図１に示すような、長手方向長さｌが６１．０±０．２ｍｍ、短手方向長さｓが３２．０±０．２ｍｍ、高さｈ５２．５±０．１５ｍｍ、内径の半径ｒ_１が１５．３ｍｍ、外径ｒ_２が１６．０ｍｍ、側壁の肉厚Δｔが０．７ｍｍ±０．０１５ｍｍ、底面の肉厚Δｔが０．９ｍｍ±０．０１ｍｍの容器１に形成される。ポンチ１は容器１の内周面と同一の外周面を備えている。

ポンチ１６がインパクトダイ１９内を進行するにつれて、平滑化された表面のスラグ２２がポンチ１６とインパクトダイ１９の型２５で構成された空間に押し出され、流動性の高い円滑なメタルフローを形成し、容器１の形状に一挙に塑性変形される。この加工によりポンチ１６の動作に伴う一連の工程が終了する。ポンチ１６を型抜きすると、しごき可動ダイ１８は付勢スプリング２４の作用でスラグ抜きダイ１７と接する初期の位置に復帰し、次の容器１の鍛造を待つ待機状態となる。

再びＯ材をガイドプレート１７ａとスラグ抜きダイ１７上に載置し、スラグ２２を打ち抜き、平滑化のためのしごき、インパクト成形の手順を繰り返えすことにより、精度の高い同じ形状の容器１をそれぞれ１ショット（衝撃）の加工をするだけで幾つでも、かつ簡単、安価に製造することができる。

このように本発明の金型と容器製造方法によれば、スラグの打ち抜きと破断面の平滑化、インパクト成形までの３工程をポンチの１動作で行う１の連続した加工とすることができ、容器を高い精度で簡単かつ安価に成形でき、生産性を向上することができる。

本発明は電池ケース等の容器を製造に適用できる。

１ 容器
２ 蓋部材
９ 被加工部材
１０ 鍛造プレス装置
１１ 駆動装置
１２ ラム
１３ ベッド
１４ パンチパッキング
１５ ダイパッキング
１６ ポンチ
１７ スラグ抜きダイ
１７ａ ガイドプレート
１８ しごき可動ダイ
１９ インパクトダイ
２０ ガイドピン
２１ 支持機構
２２ スラグ
２３ ダイプレート
２４ 付勢スプリング
２５ 型
δ₁ クリアランス
δ_２ クリアランス
ｌ_０ 長手方向長さ
ｓ_０ 短手方向長さ
ｒ_０ 半径
ｎ 高さ
ｌ 長手方向長さ
ｓ 短手方向長さ
ｒ_１ 半径
ｒ_２ 半径
Δｔ 肉厚
ｖ 容器体積
Ａ ダレ
Ｂ 剪断面
Ｃ 破断面
Ｄ バリ

Claims (8)

1. 金属材料からスラグを打ち抜き、打ち抜いたスラグの破面を平滑化して容器をインパクト成形する金型であって、前記容器の内周形状を決定する外周形状を有し降下による衝撃でスラグを打ち抜きこの表面を平滑化させてインパクト成形するポンチを備えた上金型と、前記ポンチの衝撃で前記スラグの打ち抜きを行うスラグ抜きダイと、打ち抜かれた後に平滑化のためのしごきを前記ポンチと共に行うしごき可動ダイと、しごかれたスラグを前記ポンチとによってインパクト成形するインパクトダイとから構成された下金型を有し、前記スラグ抜きダイと前記しごき可動ダイ、前記インパクトダイが前記ポンチの降下軸と同軸に加工順に一列に配置されたことを特徴とする金型。
2. 前記ポンチと前記しごき可動ダイの間の第２クリアランスが、前記ポンチと前記スラグ抜きダイの間の第１のクリアランスより小さく設定されたことを特徴とする請求項１記載の金型。
3. 前記しごき可動ダイが前記降下軸に沿って上下に移動可能であって、前記しごき可動ダイが前記インパクトダイの位置にまで降下したとき、前記しごき可動ダイと前記ポンチが、打ち抜かれたスラグを平滑化するためのしごきを開始することを特徴とする請求項１又は２記載の金型。
4. 前記第２のクリアランスが前記第１のクリアランスの０．３倍〜０．８倍の間隙であることを特徴とする請求項２又は３記載の金型。
5. 前記スラグ抜きダイの上面には、前記スラグの打ち抜き時のガイドを行う皿穴が設けられていることを特徴とすることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載された金型。
6. 金属材料からスラグを打ち抜き、打ち抜いたスラグの破面を平滑化して容器をインパクト成形する容器製造方法であって、ポンチの降下軸と同軸にスラグ抜きダイとしごき可動ダイ、インパクトダイを加工順に一列に配置し、前記ポンチの降下による衝撃で前記スラグ抜きダイとの間で前記金属材料を打ち抜き、前記ポンチの更なる降下により前記しごき可動ダイとの間で平滑化のためのしごきを行い、更に前記インパクトダイとの間で容器をインパクト成形することを特徴とする容器製造方法。
7. 前記ポンチと前記しごき可動ダイの間の第２クリアランスを、前記ポンチと前記スラグ抜きダイの間の第１のクリアランスより小さく設定することを特徴とする請求項６記載の容器製造方法。
8. 前記しごき可動ダイを降下させ、前記インパクトダイの位置にまで降下したとき、前記しごき可動ダイと前記ポンチが、打ち抜かれたスラグを平滑化するためのしごきを開始することを特徴とする請求項６又は７記載の容器製造方法。

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