JP2016073995A - 穴端部の増肉加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】材料の無駄を少なくし、また穴の内面形状を正確に維持したまま、穴の端部を増肉させることができる穴端部の増肉加工方法を提供する。
【解決手段】金属板１０に下穴１１を打ち抜き、その下穴１１をバーリング加工して下穴の周囲に立ち上がり部１２を形成する。この立ち上がり部１２の中心にガイドロッド１５を挿入したうえ、リング状パンチ１６を下降させて立ち上がり部１２を押し潰し、下穴の周囲に増肉部１７を形成する。立ち上がり部の高さＨによって、増肉部１７の厚さを制御できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、鋼板その他の金属板に形成される穴の端部のみを増肉加工する方法に関するものである。

例えば自動車のスチールホイールのボルト固定穴の部分には大きい集中荷重が加わるので、特許文献１に示されるように、ボルト固定穴の周囲を増肉して強度を高めることが行なわれている。またドライブギヤを回転軸に固定するボルト固定穴においても、その周囲の増肉加工が行なわれている。このように金属板に形成される穴の端部のみを増肉加工することは、各種の技術分野において必要とされている。

増肉加工の手法にはプレス加工技術を利用した様々な方法があるが、図１に示す方法が一般的である。すなわち、まず金属板１を凸状に絞り成形したうえ、絞り成形部２を押し潰すようにプレスし、増肉部３を形成する。その後に増肉部３にパンチング加工により穴４を形成する方法である。

この加工方法は、穴４の内面形状を正確に成形できる利点がある。しかしその半面、せっかく増肉した増肉部３をその後に打ち抜くため、材料の無駄が多くなるという問題があった。また、増肉は絞り成形時に周囲から絞り成形部２に引き寄せられて流入する金属素材によって行われるが、絞り成形は周囲の金属板１を金型で拘束した状態で行われるので金属素材の流入を十分に行わせることができず、従って増肉不足となり易いという問題があった。

特開２００８−２２９６７９号公報

従って本発明の目的は上記した従来技術の問題点を解決し、材料の無駄を少なくし、また穴の内面形状を正確に維持したまま、穴の端部を増肉させることができる穴端部の増肉加工方法を提供することである。

上記の課題を解決するためになされた本発明の穴端部の増肉加工方法は、金属板に下穴を打ち抜き、その下穴をバーリング加工して下穴の周囲に立ち上がり部を形成し、この立ち上がり部の中心にガイドロッドを挿入したうえ、ガイドロッドに沿ってリング状パンチを下降させて立ち上がり部を押し潰し、下穴の周囲に増肉部を形成することを特徴とするものである。

なお請求項２のように、バーリング加工された金属板を平坦な下型の上に載せ、立ち上がり部の周囲を押え型で拘束した状態でリング状パンチを下降させることが好ましい。また請求項３のように、下穴を目的とする穴径よりも小径とし、バーリング加工の際に下穴を拡径することが好ましい。また請求項４のように、バーリング加工による立ち上がり部の高さを、金属板の素材強度と板厚とに基づいて決定することが好ましい。

本発明の穴端部の増肉加工方法は、下穴をバーリング加工して形成された立ち上がり部を、ガイドロッドによって内面を規制した状態で押し潰す方法である。下穴を成形する際に素材となる金属板を打ち抜くが、下穴は目的とする穴径よりも小径でよいうえ、増肉前であるから、増肉部を目的とする穴径で打ち抜く図１の方向よりも材料の無駄を大幅に減少させることができる。

またガイドロッドにより穴の内面は正確に規制されるので、内面形状が正確な穴とすることができる。

また、バーリング加工による立ち上がり部の高さを金属板の素材強度と板厚等を考慮して制御することにより、周囲からの金属素材の流入量を増加させることができる。従って立ち上がり部を押し潰すことによって成形される増肉部を厚さを図１の方法よりも増加させることができ、十分な増肉を行なうことが可能となる。

従来の穴端部の増肉加工方法を示す工程説明図である。 本発明の穴端部の増肉加工方法を示す工程説明図である。

以下に本発明の実施形態を説明する。
図２に示すように、素材となる金属板１０に下穴１１を打ち抜き加工する。金属板１０としては鋼板のほか、銅板、アルミニウム板など任意の金属板を用いることができる。しかし本発明は、延性の不足する金属板の加工には不向きである。下穴１０の径ｄは、目的とする穴径Ｄよりも小径とすることができ、下穴１１の打ち抜きによって生ずる金属材料の無駄を少なくすることができる。

次にその下穴１１をバーリング加工し、下穴１１の周囲に立ち上がり部１２を形成する。バーリング加工は一般的に知られているように、下穴１１の下方からバーリングピンを圧入することによって行われる。このバーリング加工の際に下穴１１はやや押し広げられ、立ち上がり部１２の穴径は目的とする穴径Ｄと同径あるいはそれよりもやや大径にまで拡径される。この拡径が不十分であると、目的とする穴径Ｄと同径のガイドロッド１５をうまく挿入することができなくなる。

バーリング加工による立ち上がり部１２の高さＨは、金属板１０の素材強度と板厚とを考慮し、自由に設定することができる。この高さＨを大きくすると下穴１１の周囲からの金属素材の流入量が増加するため、増肉量を増加させることができる。逆にこの高さＨが低いと、増肉量は小さくなる。従って必要な増肉量に応じて、立ち上がり部１２の高さＨを設定する必要がある。

金属板１０の素材強度が大きく、板厚が厚い場合には立ち上がり部１２の高さＨを高く設定し、逆に金属板１０の素材強度が低く、板厚が薄い場合には立ち上がり部１２の高さＨを低く設定することが好ましい。このほか、金属板１０の延性も考慮して決定することが好ましい。なお、金属板１０のバーリングされる部分の直径は、増肉したい直径に対応させて設定する。

次に、バーリング加工された金属板１０を平坦な下型１３の上に載せ、立ち上がり部１２の周囲を押え型１４で拘束し、立ち上がり部１２の中心の穴にガイドロッド１５を挿入する。ガイドロッド１５は通常は円柱であり、その外径は目的とする穴径Ｄと等しくしておく。ただし、楕円その他の非円形の穴としたい場合には、非円形断面のガイドロッドを使用すればよい。

このようにしてガイドロッド１５を挿入しその下端面を下型１３の上面に密着させた状態で、ガイドロッド１５の周囲に設けられたリング状パンチ１６を下降させ、立ち上がり部１２を押し潰す。なお、立ち上がり部１２の周囲の金属板１０は、押え型１４で拘束した状態としておく。リング状パンチ１６の外径は押え型１４と干渉しないようにする必要がある。リング状パンチ１６はガイドロッド１５に沿って下降し、下穴１１の周囲に増肉部１７を形成する。増肉部１７の厚みは立ち上がり部１２の高さＨにより制御することができる。また増肉部１７の内面形状は、ガイドロッド１５によって正確に決定され、目的とする穴径Ｄとなる。

その後、リング状パンチ１６、ガイドロッド１５、押え型１４は持ち上げられ、成形された金属板１０を取り出す。これらの金型は単一の油圧シリンダによって、タイミングをずらせて昇降できる構造としておくことが好ましい。

このようにして成形された金属板１０は、ガイドロッド１５によって内面形状が正確に決定された穴を備え、その周囲に増肉部１７が形成されたものである。上記したように、増肉部１７の厚みは立ち上がり部１２の高さＨにより調整することができる。本発明によれば、次の実施例に示すように、増肉後にパンチング加工により穴を形成していた従来法よりも、材料の無駄を大幅に減少させることができる。

板厚が３ｍｍの鋼板に直径が８ｍｍの下穴を形成し、バーリング加工によって下穴径を約１０ｍｍとなるまで押し広げながら、高さが約１５ｍｍの立ち上がり部を形成した。この立ち上がり部が形成された鋼板を平坦な下型の上にセットし、直径が９ｍｍのガイドロッドを穴の内部に挿入し、その周囲をリング状パンチにより押し潰し、増肉部を形成した。増肉部の厚さは５ｍｍであり、穴の内周面はガイドロッドの外周面により規制され、直径９ｍｍのきれいな円となった。

この場合、板厚が３ｍｍの鋼板に直径が８ｍｍの下穴を形成したことによる材料の無駄は、約１５０ｍｍ^３であった。これに対して、図１に示した従来法を採用して同一形状となるように加工した場合には、厚さが５ｍｍの増肉部に直径９ｍｍの穴を形成することとなるため、材料の無駄は約３１８ｍｍ^３であり、２倍以上であった。

以上に説明したように、本発明の穴端部の増肉加工方法によれば、材料の無駄を少なくし、また穴の内面形状を正確に維持したまま、穴の端部を増肉させることができる。本発明はスチールホイールのボルト穴の周囲の増肉のみならず、歯車、燃料タンクなど様々な金属部品に広く適用できることはいうまでもない。

１ 金属板
２ 絞り成形部
３ 増肉部
４ 穴
１０ 金属板
１１ 下穴
１２ 立ち上がり部
１３ 下型
１４ 押え型
１５ ガイドロッド
１６ リング状パンチ
１７ 増肉部

Claims (4)

1. 金属板に下穴を打ち抜き、その下穴をバーリング加工して下穴の周囲に立ち上がり部を形成し、この立ち上がり部の中心にガイドロッドを挿入したうえ、ガイドロッドに沿ってリング状パンチを下降させて立ち上がり部を押し潰し、下穴の周囲に増肉部を形成することを特徴とする穴端部の増肉加工方法。
2. バーリング加工された金属板を平坦な下型の上に載せ、立ち上がり部の周囲を押え型で拘束した状態でリング状パンチを下降させることを特徴とする請求項１記載の穴端部の増肉加工方法。
3. 下穴を目的とする穴径よりも小径とし、バーリング加工の際に下穴を拡径することを特徴とする請求項１記載の穴端部の増肉加工方法。
4. バーリング加工による立ち上がり部の高さを、金属板の素材強度と板厚とに基づいて決定することを特徴とする請求項１記載の穴端部の増肉加工方法。