JP2018051608A - コイニング加工方法、バーリング加工品のコイニング装置及び金属部品 - Google Patents

Abstract

【課題】コイニング加工の際に、バーリング加工部の根元を構成する曲部の曲げの内側面に局所的に圧縮応力が集中することで、内側面にしわや亀裂が生じるのを抑制する技術を提供する。
【解決手段】コイニング加工方法は、貫通孔を備えた金属板であって、前記貫通孔の周囲の縁に連続して設けられ、前記金属板の板厚方向の一方側に曲がる曲部と、前記曲部に連続し、前記金属板の板面に対して垂直に延びる立ち上がり部と、を備えるバーリング加工品を加工する方法であり、平面と傾斜面を備えるバックアップ金型の前記傾斜面で、前記曲部の曲げの外側面を支持して配置する第１工程と、前記バーリング加工品の立ち上がり部の端部を、前記バックアップ金型に対向して配置されたコイニング金型を用いて前記バックアップ金型に向かって押圧する第２工程と、を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、コイニング加工方法、バーリング加工品のコイニング装置及び金属部品に関する。

特許文献１には、金属板の表面又は裏面に塑性変形を与えて圧痕を形成した後、圧痕より広い部分を打抜きポンチにより打抜くことで、打抜き面の疲労強度を向上させる技術について開示されている。

特開２００８−１３７０７３号公報

下孔が形成された金属板にバーリング加工を施して略円筒状のバーリング加工部を形成する技術が知られている。このバーリング加工では、金属板の下孔の周縁部を押し出して筒状に成形し、バーリング加工部を形成している。バーリング加工部の端部は、押し出しによって拡径された下孔の内周面によって形成されるため、下孔の内周面が粗く加工されている場合、疲労強度低下の原因になりやすい。このため、バーリング加工部を成形した後、バーリング加工部の端部にコイニング加工によって圧縮応力を付与することで、引張残留応力を緩和している。

ところで、コイニング加工の際に、バーリング加工部の端部から入力された圧縮荷重によって生じる圧縮応力が、バーリング加工部の根元を構成する曲部の曲げの内側面に局所的に集中（応力集中）することがある。このように曲げの内側面に局所的に圧縮応力が集中した場合、応力集中部にしわや亀裂を生じ、疲労強度低下の原因となることがある。
なお、特許文献１に開示の技術を用いても、コイニング加工の際に、バーリング加工部の曲部の曲げの内側面に局所的に圧縮応力が集中するのを抑制することはできない。

以上の事情を鑑み、本発明の主な目的は、コイニング加工の際に、バーリング加工部の根元を構成する曲部の曲げの内側面に局所的に圧縮応力が集中することで、内側面にしわや亀裂が生じるのを抑制する技術を提供することにある。

本発明の第１の態様のコイニング加工方法は、貫通孔を備えた金属板であって、前記貫通孔の周囲の縁に連続して設けられ、前記金属板の板厚方向の一方側に曲がる曲部と、前記曲部に連続し、前記金属板の板面に対して垂直に延びる立ち上がり部と、を備えるバーリング加工品を、平面と傾斜面を備えるバックアップ金型の前記傾斜面で、前記曲部の曲げの外側面を支持して配置する第１工程と、前記バーリング加工品の立ち上がり部の端部を、前記バックアップ金型に対向して配置されたコイニング金型で、前記バックアップ金型に向かって押圧する第２工程と、を備える。

本発明の第２の態様のコイニング加工方法は、第１の態様のコイニング加工方法において、前記コイニング金型は環状の溝部を備え、前記第２工程において、前記立ち上がり部の端部は、前記溝部の底に当接される。

本発明の第３の態様のコイニング加工方法は、第１の態様又は第２の態様のバーリング加工装置において、前記傾斜面は、前記外側面と線接触又は面接触する。

本発明の第４の態様のバーリング加工品のコイニング装置は、平面と、前記平面に対して凸形状かつ前記平面との境界が円形の傾斜面とを備えるバックアップ金型と、前記バックアップ金型の前記平面に対向して配置されるコイニング金型と、を備える。

本発明の第５の態様のバーリング加工品のコイニング装置は、第４の態様のコイニング装置において、前記傾斜面は、前記平面に対して１５度〜７５度の範囲内で傾斜する部分を有する。

本発明の第６の態様のバーリング加工品のコイニング装置は、第４の態様又は第５の態様のコイニング装置において、前記傾斜面は、前記平面との境界側よりも頂側で前記平面に対する傾斜角度が大きい。

本発明の第７の態様のバーリング加工品のコイニング装置は、第６の態様のコイニング装置において、前記傾斜面は、前記境界から離れるにしたがい前記傾斜角度が大きくなる部分を有する。

本発明の第８の態様のバーリング加工品のコイニング装置は、第４の態様のコイニング装置において、前記コイニング金型の前記バックアップ金型に対向する側には円環状の溝部が設けられている。

本発明の第９の態様のバーリング加工品のコイニング装置は、第８の態様のコイニング装置において、前記平面と前記傾斜面との境界を通る前記平面の垂線が前記溝部の底を通る。

本発明の第１０の態様のバーリング加工品のコイニング装置は、第５の態様又は第５の態様を引用する第６の態様のコイニング装置において、前記コイニング金型の前記バックアップ金型に対向する側には円環状の溝部が設けられ、前記溝部の幅方向中央を通り前記平面の垂線に対して平行な直線が前記傾斜する部分を通る。

本発明の第１１の態様のバーリング加工品のコイニング装置は、第７の態様のコイニング装置において、前記コイニング金型の前記バックアップ金型に対向する側には円環状の溝部が設けられ、前記溝部の幅方向中央を通り前記平面の垂線に対して平行な直線が前記大きくなる部分を通る。

本発明の第１２の態様のバーリング加工品のコイニング装置は、第８の態様〜第１１の態様のいずれか一態様のコイニング装置において、前記溝部の底は平らである。

本発明の第１３の態様の金属部品は、円形の貫通孔を備えた金属板であって、前記貫通孔の周囲の縁に連続して設けられ、前記金属板の板厚方向の一方側に曲がり、曲げの外側面に平面部を備える曲部と、前記曲部に連続し、前記金属板の板面に対して垂直に延びる立ち上がり部と、を備える。

本発明の第１４の態様の金属部品は、円形の貫通孔を備えた金属板であって、前記貫通孔の周囲の縁に連続して設けられ、前記金属板の板厚方向の一方側に曲がり、曲げの内側面から内部に１０μｍ離間した部位が連続する形状の曲部と、前記曲部に連続し、前記金属板の板面に対して垂直に延びる立ち上がり部と、を備える。

本発明は、コイニング加工の際に、バーリング加工部の根元を構成する曲部の曲げの内側面に局所的に圧縮応力が集中することで、内側面にしわや亀裂が生じるのを抑制する技術を提供することができる。

図１（Ａ）は、第１実施形態に係るコイニング装置の要部を示す断面図である。（Ｂ）は、図１（Ａ）で示す断面の拡大斜視図である。 図２は、図１に示すコイニング装置の要部を示す半断面図である。 図３は、図１に示すコイニング装置でコイニング加工されるバーリング加工品の断面図である。 図４は、図１に示すコイニング装置でバーリング加工品をコイニング加工している状態を示す、コイニング装置の要部を示す半断面図である。 図５（Ａ）は、コイニング加工が施されたバーリング加工品である金属部品の断面図である。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の矢印５Ｂで指す部分の拡大図である。 図６は、第２実施形態のコイニング装置の要部を示す半断面図である。 図７は、第３実施形態のコイニング装置の要部を示す半断面図である。 図８は、比較例のコイニング装置の半断面図である。

以下、図１〜図５を用いて、本発明の第１実施形態に係るコイニング加工方法、バーリング加工品１０のコイニング装置３０及び金属部品２０について説明する。

図４に示されるように、本実施形態のコイニング加工方法は、後述するバーリング加工品１０に形成された略円筒状のバーリング加工部１４の端部（後述する立ち上がり部１８の端部１８Ａ）にコイニング装置３０を用いてコイニング加工を施す方法である。コイニング加工が施されることでバーリング加工品１０は、金属部品２０（図５参照）となる。バーリング加工品１０をコイニング加工して製造される金属部品２０としては、例えば、自動車用部品のフロントロアアーム、トレーリングアームなどが挙げられる。

以下、始めに、コイニング加工前のバーリング加工品１０の構成について説明し、次いでバーリング加工品１０にコイニング加工を施した後の金属部品２０の構成について説明する。その後、コイニング加工に用いるコイニング装置３０及びコイニング方法について説明する。
なお、図面において同一の部材などには同一の符号を付しており、以下の説明において同一部材について先に説明したものは、適宜説明を省略している。

（バーリング加工品１０）
図３を用いて本実施形態のコイニング装置３０によってコイニング加工を施されるバーリング加工品１０について説明する。なお、図３に示される矢印Ａは、金属板１２の板厚方向の一方側を示しており、矢印Ｂは、金属板１２の板厚方向の他方側を示している。

図３に示されるように、本実施形態のバーリング加工品１０は、下孔が形成された金属板１２にバーリング加工を施して略円筒状のバーリング加工部１４を形成した部品である。このバーリング加工部１４は、金属板１２の貫通孔１５の周囲の縁に連続して設けられ、板厚方向の一方側（図３では上方）に曲がる曲部１６と、曲部１６に連続し、板面１２Ａに対して垂直に延びる立ち上がり部１８とを含んでいる。

曲部１６は、貫通孔１５の軸ＡＬを通り軸ＡＬに平行な断面において、曲げの内側面１６Ａ及び曲げの外側面１６Ｂがそれぞれ一定の曲率半径Ｒ１、Ｒ２で湾曲している。本実施形態では、内側面１６Ａの曲率半径Ｒ１が、一例として２．５ｍｍに設定されている。

立ち上がり部１８は、円筒状とされている。本実施形態では、立ち上がり部１８の設計上の内径Ｄ１が、一例として７６ｍｍに設定されている。

金属板１２としては、例えば、引張強度が４４０ＭＰａ以上の高強度鋼板を用いることが好ましい。本実施形態では、一例として、引張強度が９８０ＭＰａで且つ板厚Ｔが４．０ｍｍの高強度鋼板を用いている。

なお、本発明において、バーリング加工部１４の円筒部分の断面は略円形状であるが、これは真円から短軸と長軸の長さの比が１：１．１の楕円までの間の形状を意味する。

（金属部品２０）
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）を用いてコイニング装置３０によってコイニング加工を施されたバーリング加工品１０である本実施形態の金属部品２０について説明する。なお、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示される矢印Ａは、金属板１２の板厚方向の一方側を示しており、矢印Ｂは、金属板１２の板厚方向の他方側を示している。また、金属部品２０は、バーリング加工品１０に対して、コイニング加工によりバーリング加工部１４の高さが低くなっている点と、後述するバックアップ金型３２の傾斜面４０（円錐面）に押し付けられることで外側面１６Ｂに平面部２４（円錐面）が形成されている点で異なり、他の構成は同じである。したがって、以下では、平面部２４について説明する。

図５（Ｂ）に示されるように、金属部品２０の曲部２２の曲げの外側面２２Ｂには、平面部２４が形成されており、平面部２４の両側が一定径で曲がる曲面部２６とされている。言い換えると、外側面２２Ｂは、包絡線の一部が凹んだ形状であり、この凹んだ部分が平面部２４である。この平面部２４は、板面１２Ａに対して傾斜角度αで傾斜している。本実施形態では、傾斜角度αが１５度〜７５度の範囲内に設定されている。なお、図５（Ｂ）における符号２２Ａは、曲部２２の曲げの内側面を示している。

図５（Ｂ）に示されるように、曲部１６は、内側面１６Ａから板厚方向に内部へ１０μｍ離間した部位が連続している。言い換えると、内側面１６Ａを板厚方向に内部へ１０μｍオフセットした仮想線ＩＬ上の部位が連続している。すなわち、内側面１６Ａから板厚方向に内部へ１０μｍを超える亀裂が曲部１６には形成されていない。
実際は、１０μｍ(０．０１ｍｍ)は板厚に比べ１００倍以上薄い。故に顕微鏡写真では板厚方向がよくわからないことがある。その場合、亀裂の進展方向(亀裂の始点と終点を結ぶ直線方向)を板厚方向とみなす。亀裂の進展方向に亀裂の長さが１０μｍを超える亀裂であれば、板厚方向に１０μｍを超える亀裂とみなす。

（コイニング装置３０）
図１、図２及び図４を用いて、コイニング装置３０について説明する。なお、図１〜図４に示される矢印Ａは、コイニング装置３０の装置上側を示しており、矢印Ｂは、コイニング装置３０の装置下側を示している。そして、装置上下方向とコイニング加工を施されるバーリング加工品１０を構成する金属板１２板面における板厚方向とが一致している。

図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示されるように、コイニング装置３０は、コイニング装置３０の装置下側部分を構成するバックアップ金型３２と、コイニング装置３０の装置上側部分を構成するコイニング金型３４と、を備えている。このコイニング装置３０は、バックアップ金型３２とコイニング金型３４との間にバーリング加工品１０が配置された状態で、バーリング加工部１４の端部１８Ａをコイニング金型３４で押圧するコイニング加工を施す装置である。

バックアップ金型３２は、バーリング加工品１０が設置される設置面としての平面３６を上部に備えている。コイニング加工の際には、平面３６にバーリング加工品１０を構成する金属板１２の板面１２Ａが設置される。

また、バックアップ金型３２は、平面３６に対して装置上方へ突出する円錐台形状の突部３８を備えている。この突部３８の側面は、平面３６に対して凸形状で且つ傾斜する傾斜面４０（円錐面）とされており、平面３６との境界Ｙが円形とされている。

図２に示されるように、傾斜面４０は、平面３６に対して傾斜角度θで傾斜する傾斜する部分（以下、適宜「傾斜部４０Ａ」と記載する。）を有している。なお、本実施形態では、傾斜面４０全体が平面３６に対して傾斜角度θで傾斜している、すなわち、傾斜面４０全体が傾斜部４０Ａとされている。また、傾斜角度θは、１５度〜７５度の範囲内で設定されている。なお、本実施形態の傾斜面４０は、一定の傾斜角度で傾斜している。

図４に示されるように、バックアップ金型３２の平面３６にバーリング加工品１０が設置された状態では、曲部１６の外側面１６Ｂが傾斜面４０によって支持される。

コイニング金型３４は、バックアップ金型３２に対して装置上側に配置されて、装置上下方向においてバックアップ金型３２の平面３６と対向して配置されている。このコイニング金型３４は、移動装置４４（図１（Ａ）参照）に連結されて、当該移動装置によって装置上下方向に移動可能に構成されている。移動装置４４は、例えば、油圧式のシリンダなどで構成されている。

コイニング金型３４のバックアップ金型３２に対向する側には円環状の溝部４２が設けられている。具体的には、コイニング金型３４の下面３４Ａには、装置下側から見て円環状の溝部４２が形成されている。この溝部４２は、バーリング加工品１０の立ち上がり部１８の端部１８Ａが挿入可能とされている。具体的には、溝部４２の溝幅が、立ち上がり部１８の端部１８Ａにおける厚みよりも大きくされている。また、溝部４２は、下面３４Ａにおいて、バックアップ金型３２の平面３６にバーリング加工品１０を配置したときにバーリング加工部１４の端部１８Ａに対応する位置に形成されている。

図２に示されるように、溝部４２の底４２Ａは、平らに形成されている。なお、ここでいう「平ら」とは、円環状とされた溝部４２の底４２Ａが周方向に平坦な状態（起伏がない状態）を意味している。すなわち、溝部４２の底４２Ａが下面３４Ａに対して傾斜していても周方向に平坦な状態であれば「平ら」に含まれる。

なお、本実施形態のコイニング装置３０では、図４に示されるように、平面３６に配置されたバーリング加工品１０に対してコイニング金型３４が装置上下方向に相対移動することで、コイニング金型３４の溝部４２の底４２Ａでバーリング加工部１４の端部１８Ａが押圧される。すなわち、バーリング加工部１４の端部１８Ａから圧縮荷重Ｆが入力される。この押圧により、バーリング加工部１４の端部１８Ａに圧縮応力が生じるため、端部１８Ａの引張残留応力が緩和される。なお、図４では、コイニング加工時のコイニング金型３４を二点鎖線で示している。

図１（Ｂ）に示されるように、本実施形態では、突部３８と溝部４２が同軸（図１（Ａ）では、溝部４２の軸を符号ＣＬで示す。）とされており、境界Ｙの設計上の径Ｄ２よりも溝部４２の設計上の内径Ｄ３が小さく、径Ｄ２よりも溝部４２の設計上の外径Ｄ４が大きい（図１（Ｂ）参照）。このため、図２に示されるように、平面３６と傾斜面４０との境界Ｙを通る平面３６に垂直な垂線ＰＬは、コイニング金型３４の溝部４２の底４２Ａを貫通している。さらに、本実施形態では、溝部４２の幅方向中央を通り垂線ＰＬに対して平行な直線ＳＬが傾斜部４０Ａ（本実施形態では傾斜面４０）を貫通している。すなわち、本実施形態の傾斜面４０は、バックアップ金型３２において、垂線ＰＬが溝部４２の底４２Ａを通る（貫通する）と共に直線ＳＬが傾斜部４０Ａを貫通する位置に設けられている。なお、ここでいう「幅方向中央」とは、溝部４２の開口部における溝幅方向の中央を意味している。また、内径Ｄ３は、溝部４２の開口部における径方向内側の端部で計測したものであり、外径Ｄ４は、溝部４２の開口部における径方向外側の端部で計測したものである。

（コイニング加工方法）
次に、本実施形態におけるバーリング加工品１０のコイニング加工方法について説明する。

＜第１工程＞
図４に示されるように、まず、バーリング加工部１４が形成されたバーリング加工品１０をバックアップ金型３２上に設置（セット）する。具体的には、バーリング加工部１４の根元側がバックアップ金型３２の突部３８に嵌った状態となるように、バーリング加工品１０をバックアップ金型３２の平面３６上に設置（セット）する。ここで、バーリング加工部１４の根元側が突部３８に嵌った状態では、曲部１６の外側面１６Ｂが傾斜面４０と当接（円状に線接触）し、傾斜面４０によって支持される。

＜第２工程＞
次に、コイニング金型３４を装置下側へ移動させて、バーリング加工部１４の端部１８Ａをコイニング金型３４の溝部４２に挿入し、その状態で、コイニング金型３４を装置下方に移動させて溝部４２の底４２Ａで端部１８Ａをバックアップ金型３２に向けて押圧するコイニング加工を施す。このコイニング加工により、バーリング加工品１０が金属部品２０となる。なお、本実施形態では、コイニング加工によってバーリング加工部１４の端部１８Ａを１ｍｍ程度圧縮している。
ここで、バーリング加工部１４の端部１８Ａは、バーリング加工前に金属板１２に形成された下孔の内周面によって構成されることから、下孔が粗く穴開け加工された場合には、端部１８Ａの拡径時に残留する引張残留応力が疲労強度低下の原因となる。これに対して、本実施形態では、コイニング加工によってバーリング加工部１４の端部１８Ａに圧縮応力が生じるため、端部１８Ａの引張残留応力が緩和される。

（作用及び効果）
次に、本実施の形態の作用及び効果について、図８に示される比較例のコイニング装置７０及びコイニング加工と比較して説明する。

図８に示されるように、比較例のコイニング装置７０は、バックアップ金型７２の構成を除いてその他の構成はコイニング装置３０と同様である。したがって、コイニング装置７０では、本実施形態のコイニング装置３０と同様に構成されている部位については、同一の符号を付して説明する。

図８に示されるように、バックアップ金型７２は、バーリング加工品１０を設置するための設置面としての平面７４を上部に備えている。一方で、バックアップ金型７２は、バックアップ金型３２の傾斜面４０に対応する構成を備えていない。

ここで、バーリング加工品１０をコイニング装置７０にセットし、コイニング金型３４でバーリング加工部１４の端部１８Ａを押圧するコイニング加工をする。このとき、バーリング加工部１４の根元に位置する曲部１６は、コイニング金型３４から入力される圧縮荷重Ｆによって外側面１６Ｂが平面７４に近づくような変形を生じる。この変形にともない曲部１６の内側面１６Ａは、曲率半径Ｒ１が小さくなるように変形する。この変形時には、曲部１６の内側面１６Ａに圧縮応力が局所的に集中する。なお、図８では、局所的な応力集中部を符号Ｘで示す。ここで、金属板１２として、引張強度が４４０ＭＰａ以上（本実施形態では、９８０ＭＰａ）の高強度鋼板（延性が比較的低い鋼板）を用いているため、コイニング加工の際に内側面１６Ａに局所的（応力集中部Ｘ）に圧縮応力が集中することで、しわや亀裂が生じやすい。このように、内側面１６Ａに形成されたしわや亀裂は、疲労強度低下の原因になる。

これに対して、本実施形態のコイニング装置３０では、バーリング加工品１０の曲部１６の外側面１６Ｂをバックアップ金型３２の傾斜面４０で支持する。このため、コイニング金型３４から入力される圧縮荷重Ｆによって外側面１６Ｂが平面３６に近づくように変形するのが抑制される。これにより、曲部１６の内側面１６Ａの曲率半径Ｒ１が小さくなるように変形するのが抑制される。その結果、コイニング加工の際に、曲部１６の内側面１６Ａに圧縮応力が局所的に集中するのが抑制される。
したがって、本実施形態のコイニング装置３０では、比較例１のコイニング装置７０のように傾斜面４０を備えない装置と比べて、コイニング加工後に、金属部品２０の曲部１６の内側面１６Ａにしわや亀裂が生じるのが抑制される。

また、コイニング加工の際には、バーリング加工品１０の曲部１６の外側面１６Ｂがバックアップ金型３２の傾斜面４０によって支持される。ここで、コイニング金型３４から入力される圧縮荷重Ｆによって、一定径で湾曲していた外側面１６Ｂが傾斜面４０に当接する部分において、傾斜面４０に沿った形状に変形する。すなわち、外側面１６Ｂの上記当接する部分が圧縮変形する。この変形した部分が金属部品２０の平面部２４となる（図５（Ｂ）参照）。

また、傾斜面４０の傾斜角度θを１５度〜７５度の範囲内に設定していることから、例えば、傾斜角度θが１５度未満または７５度を超えるものと比べて、傾斜面４０で外側面１６Ｂの曲げの中央部を支持しやすい。
なお、傾斜角度θが０度以上１５度未満の範囲内では、傾斜面４０が外側面１６Ｂの曲げの中央部（外側面１６Ｂの曲げの頂部）を支持できない。また、傾斜角度θが７５度を超えて９０度以下の範囲内では、傾斜面４０が平面３４に対してほぼ垂直な壁となるため、外側面１６Ｂの曲げの中央部（外側面１６Ｂの曲げの頂部）を支持できない。そのため、傾斜面４０の傾斜角度θを１５度〜７５度の範囲内に設定することが好ましい。

（第２実施形態）
以下、図６を用いて第２実施形態のコイニング装置５０及びコイニング加工方法について説明する。なお、第２実施形態では、コイニング装置５０を用いてバーリング加工品１０にコイニング加工を施す。以下、第２実施形態のコイニング装置５０について説明し、次いで、第２実施形態のコイニング加工方法について説明する。

（コイニング装置５０）
図６に示されるように、コイニング装置５０では、バックアップ金型５２の傾斜面５８の構成を除いて第１実施形態のコイニング装置３０と同様に構成されている。なお、以下の説明では、コイニング装置５０において、コイニング装置３０と同様に構成されている部分については、同一の符号を付し、その説明を省略している。

バックアップ金型５２は、バーリング加工品１０が設置される平面５４に対して装置上方へ突出する突部５６を備えている。この突部５６の側面は、平面５４に対して凸形状で且つ多段階に傾斜する傾斜面４０（円錐面）とされており、平面５４との境界Ｙが円形とされている。

傾斜面５８は、平面５４に対して傾斜角度θで傾斜する部分（以下、適宜「傾斜部５８Ａ」と記載する。）を有している。この傾斜部５８Ａは、傾斜面５８の傾斜方向の中間部に形成されている。具体的には、傾斜面５８は、傾斜部５８Ａと、傾斜部５８Ａと平面５４をつなぐ緩傾斜部５８Ｂと、傾斜部５８Ａと突部５６の平坦な頂面５６Ａをつなぐ急傾斜部５８Ｃとを含んでいる。なお、傾斜部５８Ａの傾斜角度θは、緩傾斜部５８Ｂの平面５４に対する傾斜角度よりも大きく、急傾斜部５８Ｃの平面５４に対する傾斜角度よりも小さく設定されている。すなわち、傾斜面５８は、平面５４との境界Ｙ側よりも頂側（頂面５６Ａ側）で平面５４に対する傾斜角度が大きい。

バックアップ金型５２の平面５４にバーリング加工品１０が設置されるときには、曲部１６の外側面１６Ｂが傾斜面５８によって支持される。具体的には、傾斜部５８Ａが外側面１６Ｂの中間部を支持し、緩傾斜部５８Ｂが外側面１６Ｂの板面１２Ａ側を支持し、急傾斜部５８Ｃが外側面１６Ｂの立ち上がり部１８側を支持する。

本実施形態では、第１実施形態と同様に、突部５６と溝部４２が同軸とされている。また、傾斜部５８Ａと緩傾斜部５８Ｂとの境界Ｚ１の設計上の径Ｄ５よりも溝部４２の設計上の外径Ｄ４が大きく、傾斜部５８Ａと急傾斜部５８Ｃとの境界Ｚ２の設計上の径Ｄ６よりも溝部４２の設計上の内径Ｄ３が小さい。
このため、図６に示されるように、溝部４２の幅方向中央を通り垂線ＰＬに対して平行な直線ＳＬが傾斜部５８Ａを貫通している。すなわち、本実施形態の傾斜部５８Ａは、バックアップ金型５２において、直線ＳＬが貫通する位置に設けられている。

次に、第２実施形態のコイニング加工方法について説明する。第２の実施の形態のコイニング加工方法は、第１実施形態と同様に、第１工程と、第２工程と、を有している。

＜第１工程＞
まず、バーリング加工部１４が形成されたバーリング加工品１０をバックアップ金型５２上に設置（セット）する。具体的には、バーリング加工部１４の根元側がバックアップ金型５２の突部５６に嵌った状態となるように、バーリング加工品１０をバックアップ金型５２の平面５４上に設置（セット）する。ここで、バーリング加工部１４の根元側が突部５６に嵌った状態では、曲部１６の外側面１６Ｂが傾斜面５８を構成する傾斜部５８Ａ、緩傾斜部５８Ｂ及び急傾斜部５８Ｃとそれぞれ当接（円状に線接触）し、傾斜部５８Ａ、緩傾斜部５８Ｂ及び急傾斜部５８Ｃによって支持される。

＜第２工程＞
次に、コイニング金型３４を装置下側へ移動させて、バーリング加工部１４の端部１８Ａをコイニング金型３４の溝部４２に挿入し、その状態で、コイニング金型３４を装置下方に移動させて溝部４２の底４２Ａで端部１８Ａをバックアップ金型５２に向けて押圧するコイニング加工を施す。

（作用及び効果）
次に、本実施の形態の作用及び効果について説明する。

コイニング装置５０では、バックアップ金型５２の傾斜面５８が、傾斜角度θで傾斜しかつバーリング加工品１０の曲部１６の外側面１６Ｂを支持する傾斜部５８Ａを備えていることから、第１実施形態のコイニング装置３０と同様の作用及び効果を得ることができる。

さらにコイニング装置５０では、傾斜面５８を傾斜部５８Ａ、緩傾斜部５８Ｂ及び急傾斜部５８Ｃで構成し、これら傾斜部５８Ａ、緩傾斜部５８Ｂ及び急傾斜部５８Ｃによって外側面１６Ｂが支持される。このように、コイニング装置５０では、傾斜面５８を多段階に傾斜させて曲部１６の外側面１６Ｂを複数個所で支持するため、外側面１６Ｂの変形及びこの変形にともなう内側面１６Ａの変形がさらに抑制される。結果、コイニング加工の際に、曲部１６の内側面１６Ａに圧縮応力が局所的に集中するのがさらに抑制される。

また、第２実施形態のコイニング加工の際には、バーリング加工品１０の曲部１６の外側面１６Ｂがバックアップ金型３２の傾斜面５８によって支持されるため、コイニング加工によって製造される金属部品には、曲部の外側面に複数の平面部（円錐面）が形成される。

第２実施形態では、傾斜面５８を３つの傾斜部で構成しているが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、傾斜面５８を２つの傾斜部で構成してもよいし、傾斜面５８を４つ以上の傾斜部で構成してもよい。

（第３実施形態）
以下、図７を用いて第３実施形態のコイニング装置６０及びコイニング加工方法について説明する。なお、第３実施形態では、コイニング装置６０を用いてバーリング加工品１０にコイニング加工を施す。以下、第３実施形態のコイニング装置６０について説明し、次いで、第３実施形態のコイニング加工方法について説明する。

（コイニング装置６０）
図７に示されるように、コイニング装置６０では、バックアップ金型６２の傾斜面６８の構成を除いて第１実施形態のコイニング装置３０と同様に構成されている。なお、以下の説明では、コイニング装置６０において、コイニング装置３０と同様に構成されている部分については、同一の符号を付し、その説明を省略している。

バックアップ金型６２は、バーリング加工品１０が設置される平面６４に対して装置上方へ突出する突部６６を備えている。この突部６６の側面は、平面６４に対して凸形状で且つ断面視で円弧状に湾曲する傾斜面６８とされており、平面６４との境界Ｙが円形とされている。

傾斜面６８は、境界Ｙから離れるにしたがい平面６４との間の傾斜角度θが大になる部分である湾曲部６８Ａを有している。なお、本実施形態では、傾斜面６８全体が境界Ｙから離れるにしたがい平面６４との間の傾斜角度θが大になっている、すなわち、傾斜面６８全体が湾曲部６８Ａとされている。なお、湾曲部６８Ａの設計上の曲率半径Ｒ３は、バーリング加工品１０の曲部１６の外側面１６Ｂの設計上の曲率半径Ｒ２と同じ曲率半径に設定されている。

また、傾斜面６８は、平面６４に対して傾斜角度θが１５度〜７５度の範囲で傾斜する部分（以下、適宜「傾斜部６８Ｂ」と記載する。）を有している。この傾斜部６８Ｂは、傾斜面６８の傾斜方向の中間部、言い換えると、湾曲部６８Ａの湾曲方向の中間部に形成されている。なお、本実施形態では、傾斜部６８Ｂの平面６４側の端における接線が平面６４に対して１５度で傾斜し、傾斜部６８Ｂの頂面６６Ａ側の端における接線が平面６４に対して７５度で傾斜している。また、本実施形態では、傾斜面６８において、傾斜部６８Ｂの平面６４側の端（境界）を符号Ｚ１、傾斜部６８Ｂの突部６６の頂面６６Ａ側の端（境界）を符号Ｚ２で示している。

バックアップ金型６２の平面６４にバーリング加工品１０が設置されるときには、曲部１６の外側面１６Ｂが傾斜面６８によって支持される。具体的には、湾曲部６８Ａが外側面１６Ｂと面接触（円状に面接触）して外側面１６Ｂを支持する。

本実施形態では、第１実施形態と同様に、突部６６と溝部４２が同軸とされている。また、境界Ｚ１の設計上の径Ｄ５よりも溝部４２の設計上の外径Ｄ４が大きく、境界Ｚ２の設計上の径Ｄ６よりも溝部４２の設計上の内径Ｄ３が小さい。
このため、図７に示されるように、溝部４２の幅方向中央を通り垂線ＰＬに対して平行な直線ＳＬが傾斜部６８Ｂを貫通している。すなわち、本実施形態の傾斜部６８Ｂは、バックアップ金型６２において、直線ＳＬが貫通する位置に設けられている。

次に、第３実施形態のコイニング加工方法について説明する。第３実施形態のコイニング加工方法は、第１実施形態と同様に、第１工程と、第２工程と、を有している。

＜第１工程＞
まず、バーリング加工部１４が形成されたバーリング加工品１０をバックアップ金型６２上に設置（セット）する。具体的には、バーリング加工部１４の根元側がバックアップ金型６２の突部６６に嵌った状態となるように、バーリング加工品１０をバックアップ金型６２の平面６４上に設置（セット）する。ここで、バーリング加工部１４の根元側が突部６６に嵌った状態では、曲部１６の外側面１６Ｂが傾斜面６８を構成する湾曲部６８Ａに面接触し、湾曲部６８Ａによって支持される。

＜第２工程＞傾斜角度
次に、コイニング金型３４を装置下側へ移動させて、バーリング加工部１４の端部１８Ａをコイニング金型３４の溝部４２に挿入し、その状態で、コイニング金型３４を装置下方に移動させて溝部４２の底４２Ａで端部１８Ａをバックアップ金型５２に向けて押圧するコイニング加工を施す。

（作用及び効果）
次に、本実施の形態の作用及び効果について説明する。

コイニング装置６０では、バックアップ金型６２の傾斜面６８が、傾斜角度θで傾斜しかつバーリング加工品１０の曲部１６の外側面１６Ｂを支持する傾斜部６８Ｂを備えていることから、第１実施形態のコイニング装置３０と同様の作用及び効果を得ることができる。

さらにコイニング装置６０では、湾曲部６８Ａの曲率半径Ｒ３を外側面１６Ｂの曲率半径Ｒ２と同じ、すなわち、湾曲部６８Ａを外側面１６Ｂに面接触させる構成としている。このため、コイニング加工の際に、外側面１６Ｂが傾斜面６８全体で支持される。よって、コイニング装置６０では、傾斜面６８全体が外側面１６Ｂに面接触して、広い範囲で外側面１６Ｂを支持することから、外側面１６Ｂの変形及びこの変形にともなう内側面１６Ａの変形が効果的に抑制される。結果、コイニング加工の際に、曲部１６の内側面１６Ａに圧縮応力が局所的に集中するのが効果的に抑制される。

なお、第３実施形態のコイニング加工の際には、バーリング加工品１０の曲部１６の外側面１６Ｂがバックアップ金型６２の傾斜面６８で支持されるため、コイニング加工によって製造される金属部品の曲部の形状は、バーリング加工品１０の曲部と同じ形状が維持される。

前述の第１実施形態のコイニング装置３０では、バックアップ金型３２に突部３８を設ける構成としているが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、バックアップ金型３２に対して突部３８を着脱自在な別部材とする構成としてもよい。なお、バックアップ金型に対して突部を着脱自在な別部材とする構成については、第２実施形態のコイニング装置５０及び第３実施形態のコイニング装置６０に適用してもよい。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。

１０ バーリング加工品
１２ 金属板
１２Ａ 板面
１４ バーリング加工部
１６ 曲部
１６Ａ 内側面
１６Ｂ 外側面
１８ 立ち上がり部
１８Ａ 端部
２０ 金属部品
２２ 曲部
２２Ａ 内側面
２２Ｂ 外側面
２４ 平面部
２６ 曲面部
３０ コイニング装置
３２ バックアップ金型
３４ コイニング金型
３６ 平面
４０ 傾斜面
４０Ａ 傾斜部（傾斜する部分）
４２ 溝部
４２Ａ 底
５０ コイニング装置
５２ バックアップ金型
５４ 平面
５８ 傾斜面
５８Ａ 傾斜部（傾斜する部分）
６０ コイニング装置
６２ バックアップ金型
６４ 平面
６８ 傾斜面
６８Ａ 湾曲部（大きくなる部分）
６８Ｂ 傾斜部（傾斜する部分）
７０ コイニング装置
７２ バックアップ金型
７４ 平面
θ 傾斜角度
ＰＬ 垂線
ＳＬ 直線

Claims (14)

1. 貫通孔を備えた金属板であって、前記貫通孔の周囲の縁に連続して設けられ、前記金属板の板厚方向の一方側に曲がる曲部と、前記曲部に連続し、前記金属板の板面に対して垂直に延びる立ち上がり部と、を備えるバーリング加工品を、平面と傾斜面を備えるバックアップ金型の前記傾斜面で、前記曲部の曲げの外側面を支持して配置する第１工程と、
   前記バーリング加工品の立ち上がり部の端部を、前記バックアップ金型に対向して配置されたコイニング金型で、前記バックアップ金型に向かって押圧する第２工程と、
   を備えるコイニング加工方法。
2. 前記コイニング金型は環状の溝部を備え、
   前記第２工程において、前記立ち上がり部の端部は、前記溝部の底に当接される請求項１に記載のコイニング加工方法。
3. 前記傾斜面は、前記外側面と線接触又は面接触する請求項１又は請求項２に記載のコイニング加工方法。
4. 平面と、前記平面に対して凸形状かつ前記平面との境界が円形である傾斜面とを備えるバックアップ金型と、
   前記バックアップ金型の前記平面に対向して配置されるコイニング金型と、
   を備えるバーリング加工品のコイニング装置。
5. 前記傾斜面は、前記平面に対して１５度〜７５度の範囲内で傾斜する部分を有する請求項４に記載のバーリング加工品のコイニング装置。
6. 前記傾斜面は、前記平面との境界側よりも頂側で前記平面に対する傾斜角度が大きい請求項４又は請求項５に記載のバーリング加工品のコイニング装置。
7. 前記傾斜面は、前記境界から離れるにしたがい前記傾斜角度が大きくなる部分を有する請求項６に記載のバーリング加工品のコイニング装置。
8. 前記コイニング金型の前記バックアップ金型に対向する側には円環状の溝部が設けられている請求項４に記載のバーリング加工品のコイニング装置。
9. 前記平面と前記傾斜面との境界を通る前記平面の垂線が前記溝部の底を通る請求項８に記載のバーリング加工品のコイニング装置。
10. 前記コイニング金型の前記バックアップ金型に対向する側には円環状の溝部が設けられ、
    前記溝部の幅方向中央を通り前記平面の垂線に対して平行な直線が前記傾斜する部分を通る請求項５又は請求項５を引用する請求項６に記載のバーリング加工品のコイニング装置。
11. 前記コイニング金型の前記バックアップ金型に対向する側には円環状の溝部が設けられ、
    前記溝部の幅方向中央を通り前記平面の垂線に対して平行な直線が前記大きくなる部分を通る請求項７に記載のバーリング加工品のコイニング装置。
12. 前記溝部の底は平らである請求項８〜１１のいずれか１項に記載のバーリング加工品のコイニング装置。
13. 円形の貫通孔を備えた金属板であって、
    前記貫通孔の周囲の縁に連続して設けられ、前記金属板の板厚方向の一方側に曲がり、曲げの外側面に平面部を備える曲部と、
    前記曲部に連続し、前記金属板の板面に対して垂直に延びる立ち上がり部と、
    を備えた金属部品。
14. 円形の貫通孔を備えた金属板であって、
    前記貫通孔の周囲の縁に連続して設けられ、前記金属板の板厚方向の一方側に曲がり、曲げの内側面から内部に１０μｍ離間した部位が連続する形状の曲部と、
    前記曲部に連続し、前記金属板の板面に対して垂直に延びる立ち上がり部と、
    を備えた金属部品。

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