JP2021045783A - Press die and manufacturing method of work-piece - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プレス用金型およびワークの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a press die and a work.
ハイブリッド車両等の無段変速機において、入力される回転駆動力の方向を切り替える前後進切替機構は、有底円筒形状のクラッチドラムを備える。クラッチドラムの製造方法の一例として、板状のワークを円形に切り出し、外周に曲げ加工を行うことで有底円筒形状に成型する。 In a continuously variable transmission such as a hybrid vehicle, a forward / backward switching mechanism for switching the direction of input rotational driving force includes a bottomed cylindrical clutch drum. As an example of a method for manufacturing a clutch drum, a plate-shaped work piece is cut out in a circular shape and bent around the outer circumference to form a bottomed cylindrical shape.
曲げ加工によって形成された曲げ部には応力が集中しやすく、クラッチドラムの製品寿命が低下するおそれがある。そこで、曲げ部にショットピーニングを行うことが提案されている(例えば、特許文献1参照)。ショットピーニングは、金属表面に鉄球を衝突させて微細な凹凸を形成する方法である。凹凸が形成された表面には残留圧縮応力を付加されるため、強度を向上させることができる。 Stress tends to concentrate on the bent portion formed by the bending process, which may shorten the product life of the clutch drum. Therefore, it has been proposed to perform shot peening on the bent portion (see, for example, Patent Document 1). Shot peening is a method of forming fine irregularities by colliding an iron ball with a metal surface. Since residual compressive stress is applied to the surface on which the unevenness is formed, the strength can be improved.
しかしながら、ショットピーニングを行うことで製造工程が増えることになり、製造コストが増加する可能性がある。 However, shot peening increases the number of manufacturing processes and may increase the manufacturing cost.
製造コストの増加を抑えながら、曲げ部を形成したワークの強度を向上させることが求められている。 It is required to improve the strength of the work on which the bent portion is formed while suppressing the increase in the manufacturing cost.
本発明は、曲げ部を形成したワークをプレスするプレス用金型であって、
前記ワークをプレスする際に、前記曲げ部に当接する当接部と、
当該当接部に連続して形成された突起と、を備える。
The present invention is a press die for pressing a workpiece having a bent portion formed therein.
When pressing the work, the contact portion that comes into contact with the bent portion and the contact portion
A protrusion continuously formed on the contact portion is provided.
本発明によれば、プレス用金型によって曲げ部に凹凸を形成することができるため、製造コストの増加を抑えながら、曲げ部を形成したワークの強度を向上させることができる。 According to the present invention, since the unevenness can be formed in the bent portion by the press die, the strength of the work on which the bent portion is formed can be improved while suppressing the increase in the manufacturing cost.
図1の(a)は、ワーク100の斜視図であり、図1の(b)は、ワーク100の平面図であり、図1の(c)は図1の(a)のA−A断面図である。
図1の(a)に示すように、ワーク100は、円筒状の周壁101の一端101aが底壁103によって閉止され、他端101bが開口端となった、有底円筒形状の部材である。図1の(b)に示すように、底壁103は、ワーク100の軸心である軸線O方向から見て円形である。
図1の(c)に示すように、周壁101は、底壁103の外周縁103aから略垂直方向に立設し、軸線Oに平行に延びる。
1A is a perspective view of the
As shown in FIG. 1A, the
As shown in FIG. 1 (c), the
ワーク100は平板な金属板を素材とするものであり、底壁103と周壁101とは、金属板に折り曲げて形成した曲げ部107によって接続されている。
The
曲げ部107は、軸線Oの径方向から軸線O方向に向かって屈曲する。曲げ部107にはRが付けられており、湾曲面となっている。
曲げ部107によって接続された周壁101の内周側と底壁103の成す角度θ1は、周壁101の外周側と底壁103の成す角度θ2よりも小さい。以降の説明において、角度θ1側の曲げ部107の表面を「内周面107a」といい、角度θ2側の曲げ部107の表面を「外周面107b」という。また、角度θ1は、曲げ部107の「折り曲げ角度θ1」という。
The
The angle θ1 formed by the inner peripheral side of the
曲げ部107の内周面107aには、ディンプル108が形成されている。ディンプル108は、内周面107aに、軸線Oの周方向全周にわたって連続して規則的に配置されている。ディンプル108は曲げ部107の内周面107aにピンポイントで形成されるもので、底壁103と周壁101には形成されない。
図2は、実施の形態に係るワーク100の製造方法を示すフローチャートである。
図2に示すように、ワーク100は、ブランク工程(ステップS01)、曲げ工程(ステップS02)およびリストライク工程(ステップS03)により製造される。
FIG. 2 is a flowchart showing a method of manufacturing the
As shown in FIG. 2, the
図3はワーク100の製造過程を示す図であり、それぞれについて平面図と断面図を示している。
図3の(a)に示すように、ワーク100は平板な金属板110を素材とする。ブランク工程では、金属板110を仮想線L1に沿って打ち抜くことで、図3の(b)に示す円形板120を成型する。
FIG. 3 is a diagram showing a manufacturing process of the
As shown in FIG. 3A, the
曲げ工程では、円形板120を、外周縁より内径側の仮想線L2に沿って、厚み方向の一方側に折り曲げることで、有底円筒形状のワーク100を成型する。円形板120の仮想線L2より内径側の領域Sbと仮想線L2より外周側の領域Saが、それぞれ図3の(c)に示すワーク100の底壁103と周壁101となり、領域Sbと領域Saの境界の部分がワーク100の曲げ部107となる。
In the bending step, the
詳細な説明は省略するが、ブランク工程および曲げ工程は、それぞれ公知のプレス装置を用いて行うことができる。曲げ工程では、曲げ部107にかかる負荷を低減するため、ワーク100の折り曲げを段階的に行っても良い。
Although detailed description is omitted, the blanking step and the bending step can be performed by using a known press device. In the bending step, the
曲げ工程で成型されたワーク100の曲げ部107の折り曲げ角度θ3は、図1の(c)に示す最終的な折り曲げ角度θ1に対して、若干の誤差がある状態となっている。リストライク工程では、曲げ工程の後にワーク100に再びプレスを行って寸法精度を高め、折り曲げ角度θ1を有するワーク100を成型する。
The bending angle θ3 of the
図4の(a)は、リストライク工程のプレス装置10の構成を示し、図4の(b)は、図4の(a)の領域Aの拡大図である。
図4の(a)に示すように、プレス装置10は、プレス用金型として上型のパンチ20と、下型のダイ30とを備える。パンチ20およびダイ30は、それぞれ不図示のホルダに支持されている。
FIG. 4 (a) shows the configuration of the
As shown in FIG. 4A, the
パンチ20とダイ30はそれぞれ円柱状であり、ダイ30はパンチ20より大径である。パンチ20とダイ30は軸線X方向に対向して配置されている。パンチ20は、不図示の駆動機構によって、ダイ30に対し、パンチ20の軸中心を通る軸線O方向に相対的に接離可能に設けられている。
The
ダイ30の上面31の、パンチ20の下端面21と対向する領域には、軸線X方向から見て円形の穴部32が形成されている。
穴部32の底面32aから開口面32bまでの高さHaは、ワーク100の周壁101の高さH1(図1の(c)参照)よりも大きくなるように設定されている。
A
The height Ha from the
穴部32の底面32aに対して略垂直方向に立設する内周面32cの径Daは、ワーク100の周壁101の外径D2(図1の(b)参照)に整合する大きさに設定されている。
パンチ20の外周面22の径Dbは、ワーク100の周壁101の内径D1(図1の(b)参照)に整合する大きさに設定されている。
穴部32の内周面32cの径Daはパンチ20の外周面22の径Dbより大きいため、パンチ20がダイ30に向かって駆動されると、パンチ20は穴部32の内部に挿入される。
The diameter Da of the inner
The diameter Db of the outer
Since the diameter Da of the inner
パンチ20の下端面21と外周面22は、Rが形成された角部23によって接続されているが、角部23のR角度θ4は、ワーク100の曲げ部107の内周側の折り曲げ角度θ1に整合するように設定されている。
The
図4の(b)に示すように、パンチ20の角部23の表面には、軸線Xを中心とする周方向全周にわたって突起24が形成されている。突起24の形状と配置は限定されないが、例えば、球状の突起24が連続して規則的に配列されている。突起24は、例えばレーザ加工等によって形成することができる。突起24は、パンチ20の角部23の表面にピンポイントで形成されるものであり、パンチ20の下端面21および外周面22には形成されない。
As shown in FIG. 4B,
図5の(a)は、プレス装置10の動作を説明する図であり、図5の(b)は、図5の(a)の領域Bの拡大図である。
図5の(a)に示すように、ワーク100をダイ30の穴部32内に配置する。このとき、ワーク100の底壁103が穴部32の底面32aに対向するように配置する。
パンチ20をダイ30に向かって駆動させて穴部32内に挿入し、パンチ20とダイ30の間でワーク100を挟み込み、ワーク100の一方側と他方側から押圧する。
FIG. 5 (a) is a diagram illustrating the operation of the
As shown in FIG. 5A, the
The
図5の(b)に示すように、パンチ20の角部23は、ワーク100の曲げ部107の内周面107aに当接して押圧する。R角度θ4(図4の(a)参照)を有する角部23に押圧されることによって、ワーク100の曲げ部107は、折り曲げ角度θ1(図1の(c)参照)になるように成型される。
As shown in FIG. 5B, the
さらに、角部23に形成された突起24が曲げ部107の内周面107aに押し付けられ、突起24の形状が曲げ部107の内周面107aに転写される。これによって、ワーク100の曲げ部107には連続的に並んだディンプル108(図1の(c)参照)が形成される。
Further, the
以上の製造方法により成型したワーク100は、使用する用途を限定されるものではないが、例えば、ハイブリッド車両等の無段変速機における、前後進切替機構を構成するクラッチドラムに用いられる。
The
図6は、ワーク100をクラッチドラムに適用した場合の作用を示す図である。
図6に示すように、ワーク100をクラッチドラムに用いる場合は、別工程において底壁103の中心に貫通孔102を設け、貫通孔102を囲む内壁104を形成する。貫通孔102を貫通するシャフト(不図示)を内壁104に連結させて、変速機のケースの内部に組み付ける。周壁101にはスプライン106を形成し、摩擦係合要素を構成するプレート(不図示)をスプライン嵌合させる。
FIG. 6 is a diagram showing the operation when the
As shown in FIG. 6, when the
無段変速機において、ワーク100がシャフト(不図示)と一体的に回転軸Y回りに回転する際に、ワーク100に遠心力がかかる。
遠心力は、ワーク100に対して内周側から外周側に向かう引っ張り応力として作用する。図6で黒塗りの矢印で示すように、引っ張り応力は特にワーク100の曲げ部107に集中する。この引っ張り応力によって、曲げ部107に亀裂が生じやすくなり、金属疲労に繋がる可能性がある。
In a continuously variable transmission, when the
Centrifugal force acts on the
ここで、実施の形態においては、曲げ部107の内周面107aにパンチ20の突起24を転写してディンプル108を形成している。これによって、曲げ部107には、図6で白抜きの矢印に示すように、圧縮残留応力が付与される。圧縮残留応力は、引っ張り応力によって生じる亀裂を閉じようとする方向に作用するため、ワーク100の曲げ部107の強度が向上させることができる。
Here, in the embodiment, the
内周側から外周側に向かう引っ張り応力によって亀裂が生じやすいのは、曲げ部107の内周面107aであるため、実施の形態では、曲げ部107の内周面107aにディンプル108を形成している。
Since it is the inner
ディンプル108は、ショットピーニング等によって形成することもできるが、別工程を追加する必要があり、製造コストの増加に繋がる。
The
曲げ部107の内周面107aは、リストライク工程において、図5の(b)に示すようにパンチ20の角部23が押圧する個所である。そのため、実施の形態では、パンチ20の角部23に突起24を設けておくことで、角部23が曲げ部107の内周面107aを押圧する際に突起24が転写される。これによって、別工程を追加することなくディンプル108を形成することができる。
The inner
以上の通り、実施の形態のプレス用金型は、
(1)曲げ部107を形成したワーク100をプレスするものであって、
ワーク100をプレスする際に、曲げ部107に当接する角部23(当接部)と、
角部23に連続して形成された突起24と、を備える。
As described above, the press die of the embodiment is
(1) The
When pressing the
A
曲げ部107を形成したワーク100を、例えばクラッチドラムとして使用した場合、引っ張り応力が曲げ部107に集中し、亀裂が生じてワーク100の製品寿命の低下に繋がる可能性がある。
実施の形態では、曲げ部107に当接する角部23に突起24を設けることで、プレスする際に曲げ部107に突起24が押し付けられ、曲げ部107にディンプル108を形成することができる。ディンプル108の形成によって、曲げ部107に残留圧縮応力が付加され、曲げ部107の強度を向上させることができる。これによって曲げ部107に引っ張り応力がかかった際に亀裂が生じる可能性を低減し、ワーク100の製品寿命を向上させることができる。
When the
In the embodiment, by providing the
さらに、ワーク100をプレスする工程でディンプル108を形成することができるため、ショットピーニング等の別工程の追加が不要であり、製造コストを抑えつつ、ワーク100の製品寿命を向上させることができる。
Further, since the
(2)ワーク100の曲げ部107は、ワーク100を、厚み方向における一方側に折り曲げて形成したものである。
プレス用金型は、
ワーク100の一方側を押圧するパンチ20(第1の金型)と、
パンチ20型に対向して配置され、ワーク100の他方側を押圧するダイ30(第2の金型)と、を備える。
パンチ20は、当接部として、ワーク100の曲げ部107の内周面107a(内周側の表面)を押圧する角部23を有し、突起24は角部23に連続して形成される。
(2) The
The press die is
A punch 20 (first mold) that presses one side of the
A die 30 (second die), which is arranged to face the
The
ワーク100の曲げ部107に引っ張り応力がかかった際に、曲げ部107の内周面107aに特に応力集中しやすい。そこで、曲げ部107の内周面107aをプレスするパンチ20の角部23に突起24を形成することで、曲げ部107の内周面107aにディンプル108を形成して残留圧縮応力を付加することができる。
When tensile stress is applied to the
また、曲げ部107の内周面107aにピンポイントでディンプル108を形成することで、例えばワーク100をクラッチドラムに適用した際、クラッチドラムに組み付けるプレートやシャフト等の部品にディンプル108が干渉しにくい。
Further, by forming the
(3)プレス用金型は、曲げ部107を形成する曲げ工程の後にワーク100をリストライクするリストライク工程に用いるものである。
(3) The press die is used in a rest-like step in which the
リストライク工程は、曲げ工程の後にワーク100の寸法精度を高めるための仕上げ工程であり、ワーク100を大きく変形させる工程ではない。そのため、プレスするさいに金型内でのワーク100の動きも少ないため、突起24を曲げ部107に適切に転写してディンプル108を形成することができる。
The wrist-like step is a finishing step for improving the dimensional accuracy of the
以上述べた効果は、実施の形態のプレス用金型によりリストライク工程を行うワーク100の製造方法にも適用される。
The effects described above are also applied to a method for manufacturing a
100 ワーク
101 周壁
101a 一端側
102 貫通孔
103 底壁
103a 外周縁
104 内壁
107 曲げ部
107a 内周面
107b 外周面
106 スプライン
108 ディンプル
110 金属板
120 円形板
10 プレス装置
20 パンチ
21 下端面
22 外周面
23 角部
24 突起
30 ダイ
31 上面
32 穴部
32a 底面
32b 開口面
32c 内周面
100
Claims (4)
前記ワークをプレスする際に、前記曲げ部に当接する当接部と、
当該当接部に連続して形成された突起と、を備えることを特徴とするプレス用金型。 A press die that presses a workpiece with a bent portion.
When pressing the work, the contact portion that comes into contact with the bent portion and the contact portion
A press die including a protrusion continuously formed on the contact portion.
前記プレス用金型は、
前記ワークの前記一方側を押圧する第1の金型と、
前記第1の金型に対向して配置され、前記ワークの前記一方側に対向する他方側を押圧する第2の金型と、を備え、
前記第1の金型は、前記当接部として、前記ワークの曲げ部の内周側の表面を押圧する角部を有し、前記突起は前記角部に連続して形成されることを特徴とする請求項1記載のプレス用金型。 The bent portion of the work is formed by bending the work to one side in the thickness direction.
The press die is
A first mold that presses the one side of the work, and
A second mold, which is arranged to face the first mold and presses the other side of the work facing the one side, is provided.
The first mold has a corner portion that presses the inner peripheral side surface of the bent portion of the work as the contact portion, and the protrusion is continuously formed on the corner portion. The press die according to claim 1.
前記プレス用金型は、
突起が連続して形成された当接部を備え、
前記プレス用金型により前記ワークをプレスする際に、前記当接部を前記ワークの曲げ部に当接させることにより、前記突起を前記曲げ部に押し付けて、前記曲げ部にディンプルを形成することを特徴とするワークの製造方法。 This is a method for manufacturing a work in which a work having a bent portion is pressed by a pressing die to perform a wrist-like process.
The press die is
It has an abutting part where protrusions are continuously formed,
When the work is pressed by the press die, the protrusion is pressed against the bent portion by bringing the contact portion into contact with the bent portion of the work to form dimples in the bent portion. A method of manufacturing a workpiece, which is characterized by.
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Cited By (2)
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JP7205601B1 (en) | 2021-11-08 | 2023-01-17 | Jfeスチール株式会社 | METHOD FOR SUPPRESSING FATIGUE CRACK PROGRESSION OF BENDED METAL PLATE AND AUTOMOBILE PARTS |
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