JP2019013963A - 切り曲げ加工品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】板材の厚さによらず、切り曲げ加工による曲げ位置において亀裂が発生するのを抑制することができる切り曲げ加工品の製造方法を提供する。
【解決手段】パンチとダイスからなる金型を用いて、板材の所望の位置で曲げを発生させるように前記パンチにおける前記板材との接触部分の最外周の位置と、前記ダイスの内周の位置と、のクリアランスの距離を設定して切り曲げ加工する工程を含む切り曲げ加工品の製造方法において、前記切り曲げ加工する工程において、切り曲げ加工の開始時から終了時にかけて、前記クリアランスの距離が所定の値に維持されるように、前記ダイスを、前記パンチの移動に同期させて、径方向の外側に移動させる。
【選択図】図８

Description

本発明は、切り曲げ加工品の製造方法に関する。

板材をパンチとダイスからなる金型を用いて切り曲げ加工する技術が知られている。特許文献１には、複雑な凹凸面を複数有すると共にギヤ歯が形成された自動車用部品の製造を、切り曲げ加工する工程を含む製造方法で行うことが開示されている。

特開２００９−０４５６６１号公報

図９は、本発明が解決しようとする課題にかかる切り曲げ加工品の製造方法について模式的に説明する断面図である。なお、図９に示した右手系ｘｙｚ座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。図９に示すように、加工対象の板材５０１に対して、パンチ５３１とダイス５３２により切り曲げ加工を行う。すなわち、切り曲げ加工の開始時の状態から、図中矢印Ｔ１０の方向（Ｚ軸方向プラス側）にパンチ５３１を移動させ、パンチ５３１の切刃により板材５０１における所定の切り込み位置をせん断して板材５０１に舌片を形成する。

図９の上段は切り曲げ加工の開始時の状態を、図９の下段は切り曲げ加工の終了時の状態を示す。パンチ５３１における板材５０１との接触部分の最外周の位置Ｒ５０１と、ダイス５３２の内周の位置５３２ｃと、のクリアランスの距離は、切り曲げ加工の開始時にはＷ５０１、切り曲げ加工の終了時にはＷ５０２であるとする。上記クリアランスは、切り曲げ加工の開始時から終了時にかけて徐々に短くなる。つまり、切り曲げ加工の開始時における上記クリアランスの距離Ｗ５０１は、切り曲げ加工の終了時における上記クリアランスの距離Ｗ５０２よりもずっと長くする必要がある。

切り曲げ加工において、上記クリアランスの距離が長くなればなるほど、板材５０１の舌片の付け根の曲げ位置にかかる曲げモーメントが大きくなる。特に、板材５０１の厚みが増すほど、曲げ位置における曲げモーメントが大きくなる。曲げ位置にかかる曲げモーメントが大きくなると、曲げ位置において亀裂が発生しやすくなる。このため、切り曲げ加工の加工品質の低下を抑制するためには、切り曲げ加工の開始時から終了時にかけて、上記クリアランスの距離が適正値Ｗｐに維持されるのが好ましい。

しかしながら、図９に示す切り曲げ加工品の製造方法において、仮に、切り曲げ加工の開始時の上記クリアランスの距離Ｗ５０１を適正値Ｗｐにしたとすると、切り曲げ加工の終了時の上記クリアランスの距離Ｗ５０２が適正値Ｗｐよりも短くなる（マイナスの値になり得る）。よって、切り曲げ加工の開始時の上記クリアランスの距離Ｗ５０１を適正値Ｗｐに設定するのは物理的に不可能であり、切り曲げ加工の開始時の上記クリアランスの距離Ｗ５０１は適正値Ｗｐよりも長い距離に設定せざるを得ない。以上より、図９に示す切り曲げ加工品の製造方法では、加工対象の板材の厚さが厚くなればなるほど切り曲げ加工の品質が十分に確保できないおそれがあった。

本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、板材の厚さによらず、切り曲げ加工による曲げ位置において亀裂が発生するのを抑制することができる切り曲げ加工品の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、パンチとダイスからなる金型を用いて、板材の所望の位置で曲げを発生させるように前記パンチにおける前記板材との接触部分の最外周の位置と、前記ダイスの内周の位置と、のクリアランスの距離を設定して切り曲げ加工する工程を含む切り曲げ加工品の製造方法において、前記切り曲げ加工する工程において、切り曲げ加工の開始時から終了時にかけて、前記クリアランスの距離が所定の値に維持されるように、前記ダイスを、前記パンチの移動に同期させて、径方向の外側に移動させるものである。

本発明によれば、板材の厚さによらず、切り曲げ加工による曲げ位置において亀裂が発生するのを抑制することができる。

本実施の形態にかかる切り曲げ加工品の概略構成を示す模式図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 本実施の形態にかかる切り曲げ加工品にシャフトを組み付けした状態を示す斜視図である。 本実施の形態にかかる切り曲げ加工品の製造方法のフローチャートである。 本実施の形態にかかる切り曲げ加工品の製造方法において、冷間プレスにより行う工程について模式的に説明する図である。 本実施の形態にかかる切り曲げ加工品の製造方法における切り曲げ工程に用いるパンチの外観形状について示す斜視図である。 本実施の形態にかかる切り曲げ加工品の製造方法における切り曲げ工程に用いる加工装置の概略構成を模式的に示す断面図である。 本実施の形態にかかる切り曲げ加工品の製造方法における切り曲げ工程に用いる加工装置の動作について説明する模式図である。 本発明が解決しようとする課題にかかる切り曲げ加工品の製造方法について模式的に説明する断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
まず、本実施の形態にかかる切り曲げ加工品の構成について説明する。
図１は、本実施の形態にかかる切り曲げ加工品１の概略構成を示す斜視図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。なお、図面に示した右手系ｘｙｚ座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。

図１および図２に示すように、切り曲げ加工品１は、リング形状の歯車（デフリングギヤ）である。デフリングギヤは、自動車用変速機の出力部である出力ギヤと噛み合って動力を伝達するためのものである。切り曲げ加工品１は、一体成形品であり、内周部２と、外周部３と、ステー部５と、を有している。

内周部２の中央には貫通穴４が形成されている。外周部３は、内周部２よりも肉厚が厚く形成されている。外周部３の外周面には歯部３ａが形成されている。ステー部５は、貫通穴４の縁部分において、内周部２の主面と垂直に立設されたリブである。ステー部５には固定用貫通孔５ａが形成されている。ステー部５における内周部２と連結された部分は曲げＲを有する曲げ位置５ｂである。ステー部５は、曲げ位置５ｂにおいて内周部２の主面に対し約９０°折り曲げられている。

図３は、切り曲げ加工品１にシャフトを組み付けした状態を示す斜視図である。図３に示すように、シャフト２１が切り曲げ加工品１の貫通穴４に貫挿される。シャフト２１には固定用貫通孔２１ａが形成されている。シャフト２１は、シャフト２１の固定用貫通孔２１ａとステー部５の固定用貫通孔５ａとが同軸になるように配置されている。シャフト２１の固定用貫通孔２１ａとステー部５の固定用貫通孔５ａには、止め軸２２が貫挿されている。これにより、切り曲げ加工品１とシャフト２１が連結されている。

次に、切り曲げ加工品１の製造方法について説明する。
図４は、切り曲げ加工品１の製造方法の概略を示すフローチャートである。図４に示すように、まず、切断工程において円柱状の棒材から円盤状の板材の切り出しを行う（ステップＳ１）。

ステップＳ１の打ち抜き工程に続く、ステップＳ２からステップＳ５までの工程は冷間プレス加工により行う。冷間プレス加工により行うこれらの工程については、図５も参照しつつ説明する。

図４および図５に示すように、まず、円盤状の板材１０１に対し、打抜き工程において、仮貫通穴１０４a、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄ、１０４eを形成する（ステップＳ２）。仮貫通穴１０４ａは、楕円形で、板材１０１の中央部分に形成されている。また、板材１０１の中心で交わる対角線をＬ１、Ｌ２とすると、Ｌ１上には仮貫通穴１０４ｃ、１０４ｄが中心点に対して対称に形成され、Ｌ２上には仮貫通穴１０４ｂ、１０４eが中心点に対して対称に形成されている。仮貫通穴１０４ｂと仮貫通穴１０４ｃとは、楕円である仮貫通穴１０４ａの長軸Ｌ３に対して対称になるように形成されている。また、仮貫通穴１０４ｂと仮貫通穴１０４ｃとは、楕円である仮貫通穴１０４ａの長軸Ｌ３に対して対称になるように形成されている。

続いて、切り曲げ工程（せん断工程）において、切り曲げ工程用のパンチによって、ステップＳ２で得られた中間成形品１０１ａを切り込み予定線Ｌ４、Ｌ５に沿ってせん断し、ステー部となるべき舌片部分１０５ａを形成する（ステップＳ３）。図６は、切り曲げ工程用のパンチ３１の外観を示す斜視図である。図６に示すように、パンチ３１は、先端部３１ａと、切刃３１ｂと、押圧面３１ｃと、を備えている。切り曲げ工程において、パンチ３１の先端部３１ａを中間成形品１０１ａの中心部分に接触させる。そして、押圧面３１ｃにより、中間成形品１０１ａにおける主面の所定部分１０２aを押圧することで、切刃３１ｂにより、中間成形品１０１ａにおける切り込み予定線Ｌ４、Ｌ５の部分がせん断される。

再び図４および図５を参照し、ステップＳ３に続き、本曲げ工程において、ステップＳ３で得られた中間成形品１０１ｂに対し、本曲げ工程用のパンチを用いて、舌片部分１０５ａを主面Ｐ１に対して９０°折り曲げて垂直部分１０５ｂを形成する（ステップＳ４）、さらに、しごき工程において、ステップＳ４で得られた中間成形品１０１ｃに対し、垂直部分１０５ｂにしごきを加えて肉厚を薄くし、その表面をなめらかにした垂直部分１０５ｃを形成する（ステップＳ５）。これにより、中間成形品１０１ｄが得られる。

ステップＳ２からステップＳ５の冷間プレス加工の後、図４に示すように、増肉工程を実施する（ステップＳ６）。増肉工程では、ステップＳ５で得られた中間成形品１０１ｄ（図５参照）に対して、冷間加工により外周部をそれぞれ増肉する。これにより、中間成形品１０１ｄの外周部の厚さが増加する。

ステップＳ６に続き、機械加工工程において、ステップＳ５で得られた中間成形品の側面部分に機械加工によってギヤ歯を形成する（ステップＳ７）。最後に、熱処理工程において、所望の材料特性を得るためにステップＳ５で得られた中間成形品に熱処理を行う（ステップＳ８）。これにより、図１及び図２に示した切り曲げ加工品１が得られる。

次に、切り曲げ工程に用いる加工装置の構成について説明する。
図７は、切り曲げ工程に用いる加工装置３０の概略構成を模式的に示す断面図である。なお、図７では、中心軸から半分の領域のみを示す。図７に示すように、加工装置３０は、切り曲げ工程用のパンチ３１と、ダイス３２と、カム３３と、を備えている。すなわち、加工装置３０における金型は、パンチ３１とダイス３２から構成される。

切り曲げ工程用のパンチ３１は、図中矢印のＴ１の方向（Ｚ軸方向）に移動可能に構成されている。ダイス３２は、カム３３が挿入されるカム溝３２ａと、中間成形品１０１ａを載置するための載置面３２ｂと、を有する。カム溝３２ａには、傾斜摺動面３２ａＡが形成されている。カム３３は、図中矢印のＴ１の方向（Ｚ軸方向）に移動可能に構成されている。すなわち、パンチ３１の移動方向と平行に移動することができる。カム３３は、傾斜部分３３ａを有している。傾斜部分３３ａには、カム３３の移動中にカム溝３２ａの傾斜摺動面３２ａＡに接触する傾斜摺動面３３ａＡが形成されている。

次に、切り曲げ工程における加工装置３０の動作について説明する。
図８は、切り曲げ工程に用いる加工装置３０の動作について説明する模式図である。なお、図８において、上段は切り曲げ加工の開始時の状態、中段には切り曲げ加工中の状態、下段には切り曲げ加工の終了時の状態を示す。

図８の上段に示すように、まず、パンチ３１を図中矢印Ｔ３の方向（Ｚ軸方向プラス側）に移動させて、先端部３１ａを中間成形品１０１ａに接触させる。また、カム３３を図中矢印のＴ４の方向（Ｚ軸方向）に移動させて、カム３３の傾斜部分３３ａにおける傾斜摺動面３３ａＡを、ダイス３２のカム溝３２ａにおける傾斜摺動面３２ａＡに接触させる。図８の上段に示す状態において、パンチ３１における中間成形品１０１ａとの接触部分の最外周の位置Ｒ１と、ダイス３２の内周の位置３２ｃと、のクリアランスの距離Ｗ１は、適正値Ｗｐに設定される。

続いて、図８の中段に示すように、パンチ３１を図中矢印Ｔ３の方向にさらに移動させると共に、パンチ３１の移動と同期させてカム３３を図中矢印のＴ４の方向に移動させる。これにより、ダイス３２のカム溝３２ａにおける傾斜摺動面３２ａＡが、カム３３の傾斜部分３３ａにおける傾斜摺動面３３ａＡに沿って摺動し、ダイス３２が図中矢印Ｔ５の方向に移動する。このため、図８の中段に示す状態において、パンチ３１における中間成形品１０１ａとの接触部分の最外周の位置Ｒ１と、ダイス３２の内周の位置３２ｃと、のクリアランスの距離Ｗ２は、適正値Ｗｐに維持される。

図８の下段には、切り曲げ加工が終了したときの状態を示す。切り曲げ加工が終了したときの状態においてもパンチ３１における中間成形品１０１ａとの接触部分の最外周の位置Ｒ１と、ダイス３２の内周の位置３２ｃと、のクリアランスの距離Ｗ３は、適正値Ｗｐである。このように、切り曲げ加工の始めから終わりまで、パンチ３１における中間成形品１０１ａとの接触部分の最外周の位置Ｒ１と、ダイス３２の内周の位置３２ｃと、のクリアランスの距離は、適正値Ｗｐに維持される。

切り曲げ加工において、パンチ３１における中間成形品１０１ａとの接触部分の最外周の位置Ｒ１と、ダイス３２の内周の位置３２ｃと、のクリアランスの距離が適正値Ｗｐよりも大きくなると、中間成形品１０１ａの舌片部分１０５ａ（図５参照）の付け根の曲げ位置にかかる曲げモーメントが大きくなる。特に、中間成形品１０１ａの厚みが増すほど、曲げ位置の表面における曲げモーメントが大きくなる。中間成形品１０１ａの舌片部分１０５ａ（図５参照）にかかる曲げモーメントが大きくなると、曲げ位置において亀裂が発生しやすくなる。

上述したように、本実施の形態にかかる切り曲げ加工品の製造方法によれば、切り曲げ工程において、切り曲げ加工の開始時から終了時にかけて、パンチ３１における中間成形品１０１ａとの接触部分の最外周の位置Ｒ１と、ダイス３２の内周の位置３２ｃと、のクリアランスの距離が所定の値に維持されるように、ダイス３２を、パンチ３１の移動に同期させて、径方向の外側に移動させるようにしている。これにより、切り曲げ工程の開始時から終了時にかけて、パンチ３１における中間成形品１０１ａとの接触部分の最外周の位置Ｒ１と、ダイス３２の内周の位置３２ｃと、のクリアランスの距離を適正値Ｗｐに維持することができる。よって、加工対象の板材の厚さによらず、切り曲げ加工による曲げ位置において亀裂が発生するのを抑制することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１ 切り曲げ加工品
２ 内周部
３ 外周部
３ａ 歯部
４ 貫通穴
５ ステー部
５ａ、２１ａ 固定用貫通孔
２１ シャフト
２２ 止め軸
３０ 加工装置
３１ パンチ
３１ａ 先端部
３１ｂ 切刃
３１ｃ 押圧面
３２ ダイス
３２ａ カム溝
３２ａＡ 傾斜摺動面
３２ｂ 載置面
３３ カム
３３ａ 傾斜部分
３３ａＡ 傾斜摺動面

Claims (1)

1. パンチとダイスからなる金型を用いて、板材の所望の位置で曲げを発生させるように前記パンチにおける前記板材との接触部分の最外周の位置と、前記ダイスの内周の位置と、のクリアランスの距離を設定して切り曲げ加工する工程を含む切り曲げ加工品の製造方法において、
   前記切り曲げ加工する工程において、
   切り曲げ加工の開始時から終了時にかけて、前記クリアランスの距離が所定の値に維持されるように、前記ダイスを、前記パンチの移動に同期させて、径方向の外側に移動させる、切り曲げ加工品の製造方法。

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