JP2019072758A - 板状部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鋭角的に精度の高いフランジを立ち上げる板状部品の製造方法を提供する。【解決手段】板状ワークの下穴開口に錐体状突部を圧入して該下穴開口の周縁部に内外壁面が錐面からなる中間フランジを立ち上げる工程と、前記工程により形成されたワークの板状部１を上下型で拘束するとともに、前記下穴開口に規制突部を挿入した状態で中間フランジの周縁部をプレスして該中間フランジの周縁部全周にわたって凹溝を形成し、該凹溝形成による余肉を前記規制突部と上下プレス金型との間に形成される予備フランジ形成空隙部に移動させるフランジ予備整形工程と、前記フランジ予備整形工程により形成された中間フランジの自由端部を押し潰して、下穴開口を挿通する規制突部と上下プレス金型との間に形成された製品状態のフランジ３形状に一致するフランジ形成空隙部１１内に充填するフランジ整形工程と、を有して構成する。【選択図】図７

Description

本発明は板状部品の製造方法に関するものである。

板状ワークの中央部に開設された開口の周縁にフランジを立ち上げた板状部品を製造する方法としては、特許文献１に記載のように、ダイスに開設したダイス穴に進入するポンチをダイス上に保持した鋼板（板状ワーク）の下穴に押し込んで行われる。

特開平１０-２４３３０号公報

しかし、上述した従来例において、平板部とフランジとの立ち上がり境界、すなわちフランジの立ち上がり基端部には表裏面いずれにも大きな曲率が発生してしまい、さらに、フランジの高さを正確に制御したり、あるいはフランジの先端面の平面度を高く保持することが困難であるという問題がある。

本発明は、以上の問題を解消し、鋭角的に精度の高いフランジを立ち上げることのできる板状部品の製造方法の提供を目的とする。

本発明によれば上記目的は、
板状部１に開設された開口２の周縁にフランジ３を立ち上げた板状部品を板状ワーク４から製造する板状部品の製造方法であって、
板状ワーク４に開設された下穴開口５に錐体状突部６を圧入して該下穴開口５の周縁部に内外壁面が錐面からなる中間フランジ７を立ち上げる中間フランジ立ち上げ工程と、
前記中間フランジ立ち上げ工程により形成されたワークの板状部１を上下型で拘束するとともに、前記下穴開口５に規制突部８を挿入した状態で中間フランジ７の周縁部をプレスして該中間フランジ７の周縁部全周にわたって凹溝９を形成し、該凹溝９形成による余肉を前記規制突部８と上下プレス金型との間に形成される予備フランジ形成空隙部１０に移動させるフランジ予備整形工程と、
前記フランジ予備整形工程により形成された中間フランジ７の自由端部を押し潰して、下穴開口５を挿通する規制突部８と上下プレス金型との間に形成された製品状態のフランジ３形状に一致するフランジ形成空隙部１１内に充填するフランジ整形工程と、
を有する板状部品の製造方法を提供することにより達成される。

本発明による製造方法には、板状ワーク４の中央部に開設された下穴開口５の周縁に、側壁が錐面からなる中間フランジ７を膨隆させる中間フランジ立ち上げ工程と、最終工程である中間フランジ７を製品形状のフランジ３に整形するフランジ整形工程と、フランジ整形工程でのフランジ３形成を効率的、かつ、正確に行うための前工程として中間フランジ立ち上げ工程後に実行されるフランジ予備整形工程とが含まれる。

中間フランジ立ち上げ工程は、後続する工程によりフランジ３となる中間フランジ７を立ち上げる工程で、中間フランジ７の高さ、肉厚、立上り角度等は、最終のフランジ整形工程において十分な潰し量が確保できるように設定される。

フランジ予備整形工程は、上記中間フランジ立ち上げ工程により形成されたワークの板状部１を上下型で挟み込み、さらに、下穴開口５に規制突部８を挿入した状態で中間フランジ７の周辺部をプレス変形させて凹溝９を形成して行われる。

板状部１の表裏を拘束した状態で凹溝９を形成することにより、板厚方向への移動を規制された凹溝９形成による余肉部は中間フランジ７の中心部、すなわち、規制突部８と上下プレス金型との間に形成される予備フランジ形成空隙部１０に向けて移動する。

この工程を含むことにより、中間フランジ７の周囲の肉質部を予備フランジ形成空隙部１０に集中させることが可能になり、後続のフランジ整形工程において十分な潰し量が確保することのできる中間フランジ７を確実に形成することができる。

また、プレス変形させて形成される凹溝９の内周部は製品状態のフランジ３の立ち上がり基端縁にすることができるために、所望により、立ち上がり基端にダレＲのないフランジ３を得ることも可能になる。

フランジ整形工程は、フランジ予備整形工程により形成されたワークの中間フランジ７を自由端から押し潰して行われる。十分な容量の中間フランジ７を押し潰して製品状態のフランジ３の形状に画成されたフランジ形成空隙部１１に肉質部を移動させることにより、寸法が正確で、かつ、自由端面も凹凸のないフランジ３を得ることが可能になる。

さらに、フランジ整形工程は、主として中間フランジ７のみを押し潰すプレス荷重が必要になるために、大荷重プレス機を要することなく、さらに、金型の消耗も少なくすることが可能になる。

また、本発明の他の形態として、
前記フランジ整形工程に先立ち、前記フランジ予備整形工程により形成された中間フランジ７の内周部を製品状態の開口２寸法まで広げるフランジ拡張工程が実行される板状部品の製造方法を構成することができる。

さらに、本発明の他の形態として、
前記フランジ予備整形工程により形成されたワークの板状部１の板厚を凹溝９が解消されるまでプレスして薄くする凹溝解消工程を含む板状部品の製造方法を構成することができる。

また、本発明の他の形態として、
前記中間フランジ立ち上げ工程は、
前記下穴開口５にほぼ相似形で、該下穴開口５に比して開口面積の大きな規制穴１２を備えた中間フランジ立ち上げ工程用の第一プレス金型１３と、前記下穴開口５の周縁全周に渡って錐面で当接する錐体状突部６を備えた中間フランジ立ち上げ工程用の第二プレス金型１４とにより前記板状ワーク４の表裏面を挟んで、前記第二プレス金型１４の錐体状突部６に沿って前記下穴開口５周縁の肉質部を前記錐体状突部６の自由端方向に持ち上げる工程を含む板状部品の製造方法を構成することができる。

また、フランジ予備整形工程は、
内周縁が内周縁が製品状態の開口２にほぼ一致する形状の整形用開口１５を備え、該整形用開口１５の周縁に所定幅の押圧突条１６を形成した予備整形用の第一プレス金型１７と、前記下穴開口５の形状にほぼ一致する横断面形状を有し、該下穴開口５に挿通して前記規制突部８となる規制ピン１８を備える予備整形用の第二プレス金型１９とにより前記板状ワーク４の表裏を挟圧して押圧突条１６により形成された凹溝９の余肉を前記整形用開口１５の内周壁を外周壁面とする予備フランジ形成空隙部１０に移動させる工程を含んで構成することができる。

さらに、フランジ整形工程は、第一プレス金型２０と、製品状態のフランジ３の横断面形状とほぼ同一の横断面形状を有して前記第一プレス金型２０のガイド開口２１から進退するリング形状のフランジ整形突条２２と、製品状態の開口２と同一の断面形状を有する規制ピン２３を立設したフランジ整形工程用の第二プレス金型２４とにより前記板状ワーク４の表裏を挟圧した状態で前記フランジ整形突条２２により中間フランジ７の先端を押し潰し、該中間フランジ７の肉質部を前記ガイド開口２１の内周壁を外周壁とするフランジ形成空隙部１１に移動させる工程を含んで構成することができる。

本発明によれば、一旦予備的に立ち上げた錐面側壁を備える中間フランジから最終フランジに必要な容積を中間フランジ整形工程により確保し、その後、中間フランジ７に肉質部の流動範囲を規制しながら潰し加工を施す工程を取るために、寸法が正確で、かつ、表面状態が良好な上に、立上り境界部に不要な曲率面（ダレＲ）が形成されないフランジを備えた板状部品を製造することができる。

中間フランジ立ち上げ工程を示す図で、（ａ）は金型の構成を示す説明図、（ｂ）は（ａ）の１Ｂ-１Ｂ方向矢視図、（ｃ）はワークの変形状態を示す断面図、（ｄ）は第一中間体を示す断面図である。 フランジ予備成形工程を示す図で、（ａ）は使用する金型の構成を示す説明図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。 フランジ予備成形工程を示す図で、（ａ）は第一中間体の変形状態を示す断面図、（ｂ）は（ａ）の３Ｂ部拡大図、（ｃ）は第二中間体を示す断面図である。 フランジ拡張工程を示す図で、（ａ）は使用する金型の構成を示す説明図、（ｂ）は規制ピンの先端部の部分拡大図である。 フランジ拡張工程を示す図で、（ａ）はワークの変形状態を示す断面図、（ｂ）は第三中間体を示す断面図である。 フランジ整形工程を示す図で、（ａ）は使用する金型の構成を示す説明図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。 フランジ整形工程を示す図で、（ａ）はワークの変形状態を示す断面図、（ｂ）は最終製品を示す断面図である。

図１以下に一般構造用圧延鋼材（ＳＳ４００）の厚板からなる板状ワーク４から、長円形状の開口２（以下、製品状態の開口２を「製品開口２」という。）の周縁にフランジ３（以下、製品状態のフランジ３を「製品フランジ３」という。）を立ち上げた板状部品（図７（ｂ）参照）をプレス成形する場合の本発明の実施の形態を示す。

板状部品の製造に際し、板状ワーク４には図１に示すように下穴開口５が開設される。上述したように製品フランジ３を立ち上げる製品開口２が長円形状である本例において、下穴開口５は上記製品開口２と相似形で、かつ、製品開口２に比してやや小さな面積の長円形状に形成される。

以上のように形成される板状ワーク４には、まず、中間フランジ立ち上げ工程により中間フランジ７が立ち上げられる。図１に示すように、この中間フランジ立ち上げ工程に使用する金型は、本例において上型となる第一プレス金型１３と、下型となる第二プレス金型１４とから形成されており、上型１３には規制穴１２が開設されるとともに、下型１４の上面には錐体状突部６が突設される。

錐体状突部６は、基端縁と自由端縁とが各々上記下穴開口５と相似形で、基端縁において下穴開口５に比して面積が大きく、自由端縁において下穴開口５に比して面積が小さな長円形状を有する截頭錐体として形成される。

規制穴１２は下穴開口５と相似形状で、中間フランジ７の形成領域を決定するもので、形成される中間フランジが後段の工程の実行に際して十分な容積を有するように決定され、少なくとも、下穴開口５に比して大きな面積に形成される。

中間フランジ立ち上げ工程は下型１４上に保持した板状ワーク４の下穴開口５に錐体状突部６を押し込むように上型にプレス荷重を加えて行われる。

本工程の実行により、図１（ｄ）に示すように、下穴開口５の周縁部の肉質部が斜め上方に引き上げられて中間フランジ７とされた第一中間体２５が形成される。

以上の中間フランジ立ち上げ工程に続いてフランジ予備整形工程が実行される。フランジ予備整形工程は、上記中間フランジ７の立ち上がり高さ、容積等を確保する工程で、図２に示すように、上型としての第一プレス金型１７と、下型としての第二プレス金型１９とから形成されるフランジ予備整形工程用の金型を使用して上記第一中間体２５をプレスして行われる。

上型１７は図３（ｂ）に示すように、整形用開口１５の周縁から下方に押圧突条１６をリング状に突設させて形成される。整形用開口１５は製品フランジ３の外周形状にほぼ一致する形状に形成され、押圧突条１６の幅寸法は、後述するように、該押圧突条１６の喰い込みで発生する肉質部の移動により形成される中間フランジ７が後段のフランジ整形工程における十分な圧縮量を確保できるように設定される。

一方下型１９には、貫通穴が開設されており、ベース体２６に固定される規制ピン１８を突出させることにより規制突部８が形成される。規制ピン１８は図２（ｂ）に示すように、下穴開口５に挿通可能なように、下穴開口５の最大寸法縁部における開口寸法（Ｄ）より小寸で、最小寸法縁部の間隔（ｄ）にほぼ等しいかあるいはそれよりやや大寸（Ｄ８）に形成される。

また、下型１９は規制ピン１８に沿って上下方向に移動自在であり、ベース体２６と下型１９との間に介装される圧縮スプリング１９ａにより上方に付勢される。

図３は上型のプレス動作による第一中間体２５の変形状態を示すもので、上型１７の降下により、規制突部８は下穴開口５内に挿入する。また、図３（ｂ）の左側に示すように、押圧突条１６の内周縁下端は第一中間体２５の中間フランジ７の外周壁と板状部１表面との境界部に形成される曲率面上に対応し、この後、押圧突条１６により、第一中間体には新たな中間フランジ７を囲むように凹溝９が形成される。

図３（ｂ）に示すように、上記凹溝９の形成に伴って発生する余肉は凹溝９に対する板状部１の裏面が下型１９により変形を規制されているために、規制突部８と規制穴１２との間に形成される予備フランジ形成空隙部１０内に移動し、さらに、中間フランジ７の内周壁面の基端に形成される曲率がやや小径となり、図３（ｃ）に示す第二中間体２７が形成される。

この後、上型１７を上方に移動させると、圧縮スプリング１９ａの反力により下型１９は上方に移動し、第二中間体２７が型離れする。この場合、中間フランジ７の規制ピン１８への抱き付き力が大きな場合、別途ストリッパを使用することができる。

本例において、以上のようにして形成された第二中間体に対して、フランジ拡張工程が実行される。フランジ拡張工程には、図４に示すように、上型としての第一プレス金型２８と、下型としての第二プレス金型２９からなるフランジ拡張工程用の金型が使用され、上型２８には、製品フランジ３と同形状の規制穴２８ａが開設される。

一方、下型２９は、ベース体３０に保持される規制ピン２９ａをガイド穴２９ｂから進退自在に突出させて形成される。本例において規制ピン２９ａは、図４に示すように、第二中間体２７の中間フランジ７の上端内周縁開口部の寸法（Ｄ２７）を挿通可能な最小横断面部（寸法（ｄ２９））と、製品開口２にほぼ等しい面積の最大横断面部（寸法（Ｄ２９））を上下方向に配置した段付きピン形状に形成される。

フランジ拡張工程は、図５に示すように、第二中間体２７を下型２９から突出する規制ピン２９ａに下穴開口５を挿通させるように下型２９にセットした後、上型２８を降下させて行われる。上型２８の降下により下型２９は圧縮スプリング３１の反力に抗してベース体３０に当接するまで降下し、その過程で中間フランジ７の内周壁は規制ピン２９ａの最大横断面部により側方に押し出されて拡張される。

このフランジ拡張工程により、中間フランジ７は規制穴２８ａと規制ピン２９ａにより形成される空隙部３２に押し込められる状態となるために、立上り角度が急峻になり、さらに後述するフランジ整形工程での処理領域に肉質部が集中した第三中間体３３が形成される。

また、本例において、フランジ拡張工程と同時に、凹溝解消工程が実行される。凹溝解消工程は、第二中間体２７の凹溝９の製品状態での残留が望ましくない場合に実行されるもので、該凹溝解消工程を実行された第二中間体２７の板状部１は、上型２８により凹溝９の深さ寸法、あるいはそれよりやや大寸の押し込み寸法まで押し込まれ、凹溝９が解消された平面となり、この板厚が最終製品状態の板厚となる。

次いで、上記第三中間体３３に対してフランジ整形工程が実行される。フランジ整形工程用の金型は、図６に示すように、進退自在なフランジ整形突条２２を備えた上型としての第一プレス金型２０と、上方に向けて突出する規制ピン２３を備えた下型としての第二プレス金型２４とを有して構成される。

フランジ整形突条２２は、製品フランジ３の横断面形状と同一の横断面形状を有するリング形状を有し、上部ベース体３４ａに上下進退自在に保持される押圧体３５の下端に突設される。また、上型２０には上記フランジ整形突条２２が進退するガイド開口２１が開設される。

押圧体３５は圧縮スプリング３６により下方に向けて付勢されており、図６（ａ）に示すように、フランジ整形突条２２の下端部が上型２０から突出する初期位置と、図６（ｂ）に示すように、上部ベース体３４ａに当接する縮退位置との間を移動する。縮退位置において押圧体３５のフランジ整形突条２２の先端と上型２０の底面との間の間隔（ｈ）は製品フランジ３の高さに一致する。

一方、下型２４は製品開口２と同一横断面を有する規制ピン２３が保持される下部ベース体３４ｂ上に圧縮スプリング３７を介して保持されており、貫通穴２４ａを挿通する規制ピン２３に沿って上下方向に移動自在とされる。

したがって、本例において、規制ピン２３に下穴開口５を挿通させるようにして第三中間体３３を下型２４に載せて上部ベース体３４ａを降下させると、まず、フランジ整形突条２２の下端が中間フランジ７の上端に当接する。さらに上部ベース体３４ａを降下させると、圧縮スプリング３７が撓むことにより押圧体３５は移動することなく、下型２０のみが降下し、該下型２０の規制ピン２３に中間フランジ７が嵌合した状態となる。

この後、さらに、上部ベース体３４ａを降下させて圧縮スプリング３６の撓み量が大きくなると、押圧体３５は中間フランジ７を押し潰しながら降下する。この結果、図７に示すように、中間フランジ７は上型のガイド開口２１の内周壁面、規制ピン２３の外周壁面およびフランジ整形突条２２の下端面により画成されるフランジ形成間隙部１１に押し込まれる状態となって製品フランジ３の形状に整形され、図７（ｂ）に示す板状部品が得られ、この後所望により外周部を切断して最終製品を得ることができる。

１ 板状部
２ 開口
３ フランジ
４ 板状ワーク
５ 下穴開口
６ 錐体状突部
７ 中間フランジ
８ 規制突部
９ 凹溝
１０ 予備フランジ形成空隙部
１１ フランジ形成空隙部
１２ 規制穴
１３ 中間フランジ立ち上げ工程用の第一プレス金型
１４ 中間フランジ立ち上げ工程用の第二プレス金型
１５ 整形用開口
１６ 押圧突条
１７ フランジ予備整形用の第一プレス金型
１８ 規制ピン
１９ フランジ予備整形用の第二プレス金型
２０ フランジ整形工程用の第一プレス金型
２１ ガイド開口
２２ フランジ整形突条
２３ 規制ピン
２４ フランジ整形工程用の第二プレス金型

Claims (6)

1. 板状部に開設された開口の周縁にフランジを立ち上げた板状部品を板状ワークから製造する板状部品の製造方法であって、
   板状ワークに開設された下穴開口に錐体状突部を圧入して該下穴開口の周縁部に内外壁面が錐面からなる中間フランジを立ち上げる中間フランジ立ち上げ工程と、
   前記中間フランジ立ち上げ工程により形成されたワークの板状部を上下型で拘束するとともに、前記下穴開口に規制突部を挿入した状態で中間フランジの周縁部をプレスして該中間フランジの周縁部全周にわたって凹溝を形成し、該凹溝形成による余肉を前記規制突部と上下プレス金型との間に形成される予備フランジ形成空隙部に移動させるフランジ予備整形工程と、
   前記フランジ予備整形工程により形成された中間フランジの自由端部を押し潰して、下穴開口を挿通する規制突部と上下プレス金型との間に形成された製品状態のフランジ形状に一致するフランジ形成空隙部内に充填するフランジ整形工程と、
   を有する板状部品の製造方法。
2. 前記フランジ整形工程に先立ち、前記フランジ予備整形工程により形成された中間フランジの内周部を製品状態の開口寸法まで広げるフランジ拡張工程が実行される請求項１記載の板状部品の製造方法。
3. 前記フランジ予備整形工程により形成されたワークの板状部の板厚を凹溝が解消されるまでプレスして薄くする凹溝解消工程を含む請求項１または２記載の板状部品の製造方法。
4. 前記中間フランジ立ち上げ工程は、
   前記下穴開口にほぼ相似形で、該下穴開口に比して開口面積の大きな規制穴を備えた中間フランジ立ち上げ工程用の第一プレス金型と、前記下穴開口の周縁全周に渡って錐面で当接する錐体状突部を備えた中間フランジ立ち上げ工程用の第二プレス金型とにより前記板状ワークの表裏面を挟んで、前記第二プレス金型の錐体状突部に沿って前記下穴開口周縁の肉質部を前記錐体状突部の自由端方向に持ち上げる工程を含む請求項１、２または３記載の板状部品の製造方法。
5. 前記フランジ予備整形工程は、
   内周縁が製品状態の開口２にほぼ一致する形状の整形用開口を備え、該整形用開口の周縁に所定幅の押圧突条を形成した予備整形用の第一プレス金型と、前記下穴開口の形状にほぼ一致する横断面形状を有し、該下穴開口に挿通して前記規制突部となる規制ピンを備える予備整形用の第二プレス金型とにより前記板状ワークの表裏を挟圧して押圧突条により形成された凹溝の余肉を前記整形用開口の内周壁を外周壁面とする予備フランジ形成空隙部に移動させる工程を含む請求項１から４のいずれかに記載の板状部品の製造方法。
6. 前記フランジ整形工程は、フランジ整形工程用の第一プレス金型と、製品状態のフランジの横断面形状とほぼ同一の横断面形状を有して前記第一プレス金型のガイド開口から進退するリング形状のフランジ整形突条と、製品状態の開口と同一の断面形状を有する規制ピンを立設したフランジ整形工程用の第二プレス金型とにより前記板状ワークの表裏を挟圧した状態で前記フランジ整形突条により中間フランジの先端を押し潰し、該中間フランジの肉質部を前記ガイド開口の内周壁を外周壁とするフランジ形成空隙部に移動させる工程を含む請求項１から５のいずれかに記載の板状部品の製造方法。

Images