JP2021178339A - プレス加工品の製造方法 - Google Patents

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【課題】フランジ部が側部よりも厚い有底筒状のプレス加工品を製造するものであってインパクト成形工程を有するプレス加工品の製造方法を提供する。【解決手段】このプレス加工品の製造方法は、フランジ部が側部よりも厚い有底筒状のプレス加工品の製造方法であって、ワークに衝撃を与えて有底筒状に成形するインパクト成形工程SAと、前記ワークの側部の底部に連続する一部分をしごき加工して薄くするしごき工程SBと、前記ワークの前記側部における前記一部分の残りの残部分を斜めに曲げる曲げ工程SCと、該曲げ工程SCにより斜めに曲がった前記残部分に衝撃を与えて前記フランジ部の角度まで曲げる第2インパクト成形工程SDと、前記残部分の端部を整形する端部整形工程SEと、を有する。【選択図】図2

Description

本発明は、フランジ部を有する有底筒状のプレス加工品を製造するものであってインパクト成形工程を有するプレス加工品の製造方法に関する。
プレス加工品の中にはフランジ部を有する有底筒状のものが有り、従来より、そのフランジ部の様々な仕様に合わせて特別な製造方法が提案されてきた。
例えば、特許文献1、2には、プレス加工工程のうち絞り成形工程によりフランジ部を有する有底筒状に成形した後、そのフランジ部をしごき工程により薄くするプレス加工品の製造方法が開示されている。
一方、プレス加工工程のうち絞り成形工程と同様に有底筒状に成形できる工程としては、インパクト成形工程(後方押し出し工程)が知られている(例えば、特許文献3)。インパクト成形工程は、金属材料のワークを金型に配置し、それにパンチで衝撃を与えることにより、ワークの一部又は全部が押し潰されて所定の形状に成形されるものである。インパクト成形工程は、成形可能な形状には制限が有るが、絞り成形工程を多段階にしなければ成形できない形状を一回の工程で成形することができるので、プレス加工品の製造にかかる時間を短縮することができる。
特開平10−94846号公報 国際公開2017/145856号公報 特開2020−006422号公報
しかしながら、インパクト成形工程は、有底筒状を一回の工程で成形することは可能であるが、通常、フランジ部を有するようにすることは難しい。また、例えば、完成品(プレス加工品)が一個の電子部品でありそれが搭載される基板にフランジ部が固定されるような場合では、動作時に他の電子部品と機械的に影響し合わないようにフランジ部を厚くしたい場合もある。
本発明は、係る事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、フランジ部が側部よりも厚い有底筒状のプレス加工品を製造するものであってインパクト成形工程を有するプレス加工品の製造方法を提供することである。
上記目的を達成するために、請求項1に記載のプレス加工品の製造方法は、フランジ部が側部よりも厚い有底筒状のプレス加工品の製造方法であって、ワークに衝撃を与えて有底筒状に成形するインパクト成形工程と、前記ワークの側部の底部に連続する一部分をしごき加工して薄くするしごき工程と、を有し、前記しごき工程の後に、前記ワークの前記側部における前記一部分の残りの残部分を前記一部分に対して曲げてから前記フランジ部を形成する。
請求項2に記載のプレス加工品の製造方法は、請求項1に記載のプレス加工品の製造方法において、前記しごき工程の後に、前記残部分を斜めに曲げる曲げ工程と、該曲げ工程により斜めに曲がった前記残部分に衝撃を与えて前記フランジ部の角度まで曲げる第2インパクト成形工程と、前記残部分の端部を整形する端部整形工程と、を有する。
請求項3に記載のプレス加工品の製造方法は、請求項1又は2に記載のプレス加工品の製造方法において、前記フランジ部は、前記プレス加工品の前記側部の周方向について全周にわたって設けられている。
請求項4に記載のプレス加工品の製造方法は、請求項1又は2に記載のプレス加工品の製造方法において、前記フランジ部は、前記プレス加工品の前記側部の周方向について一部に設けられている。
本発明に係るプレス加工品の製造方法によれば、インパクト成形工程を用いることができるので、フランジ部が側部よりも厚い有底筒状のプレス加工品の製造にかかる時間を短縮することができる。
本発明の実施形態に係るプレス加工品の製造方法によって製造されるプレス加工品の一例を示すものであって、(a)が平面図、(b)が底面図、(c)が正面視端面図((a)で示すA−A線で切断した端面図)である。 同上のプレス加工品の製造方法の例を示す工程図である。 同上のプレス加工品の製造方法のインパクト成形工程を示す正面視端面図であって、(a)がパンチを下降させる前の状態、(b)がパンチを下降させた後の状態である。 同上のプレス加工品の製造方法のしごき工程を示す正面視端面図であって、(a)がパンチをワークに接させた後で下降させる前の状態、(b)がパンチを下降させた後の状態である。 同上のプレス加工品の製造方法の曲げ工程を示す正面視端面図であって、(a)がパンチを下降させる前の状態、(b)がパンチを下降させた後の状態である。 同上のプレス加工品の製造方法の第2インパクト成形工程を示す正面視端面図であって、(a)がパンチを下降させる前の状態、(b)がパンチを下降させた後の状態である。 同上のプレス加工品の製造方法の端部整形工程を示す正面視端面図であって、(a)がパンチを下降させる前の状態、(b)がパンチを下降させた後の状態である。 同上のプレス加工品の製造方法によって製造されるプレス加工品の他の例を示すものであって、(a)が平面図、(b)が底面図、(c)が正面視端面図((a)で示すA−A線で切断した端面図)、(d)が右側面視端面図((a)で示すB−B線で切断した端面図)である。 同上のプレス加工品の製造方法のインパクト成形工程を示す図4の例についての右側面視端面図であって、(a)がパンチを下降させる前の状態、(b)がパンチを下降させた後の状態である。 同上のプレス加工品の製造方法のしごき工程を示す図4の例についての右側面視端面図であって、(a)がパンチをワークに接させた後で下降させる前の状態、(b)がパンチを下降させた後の状態である。 同上のプレス加工品の製造方法の曲げ工程を示す図4の例についての右側面視端面図であって、(a)がパンチを下降させる前の状態、(b)がパンチを下降させた後の状態である。 同上のプレス加工品の製造方法の第2インパクト成形工程を示す図4の例についての右側面視端面図であって、(a)がパンチを下降させる前の状態、(b)がパンチを下降させた後の状態である。 同上のプレス加工品の製造方法の端部整形工程を示す図4の例についての右側面視端面図であって、(a)がパンチを下降させる前の状態、(b)がパンチを下降させた後の状態である。
本発明の実施形態を、以下説明する。本発明の実施形態に係るプレス加工品の製造方法は、図1(a)、(b)、(c)に例示するような、フランジ部1aを有する有底筒状のプレス加工品1を製造するものである。プレス加工品1は、側部1bと底部1cが有底筒状を成す。フランジ部1aは側部1bに、側部1bは底部1cに連続して設けられる。プレス加工品1は、フランジ部1aが側部1bよりも厚い(厚肉である)。
本発明の実施形態に係るプレス加工品の製造方法は、図2に示すように、インパクト成形工程SAとしごき工程SBを有する。
インパクト成形工程SAは、ワーク(被加工物)2に衝撃を与えて有底筒状に成形する工程である。ワーク2は、アルミニウムやアルミニウム合金などの金属材料のものである。ワーク2は、インパクト成形工程SA前は、スラグ又はビレットなどと呼ばれる円板状のものとすることができる(図3A(a)参照)。このワーク2は、図3A(a)に示すように片面(図においては上の面)に突起部を有するようにすることも、両端面(図においては上下の面)に突起部を有するようにすることも、或いは両端面ともに平坦にすることも可能である。突起部については、本願の要旨ではないので詳細な説明は省略するが、特許文献3に説明されている。
インパクト成形工程SAにおける金型は、下型としてダイ3AAとノックアウト3ABが用いられ、上型としてパンチ3ACが用いられるようにすることができる(図3A(a)、(b)参照)。
ダイ3AAは、筒状である(つまり、中空部を有している)。ノックアウト3ABは、上方に空間を有してダイ3AAの中空部に配置されており、また、ダイ3AAに隙間なく接している。ノックアウト3ABは、後述するようにパンチ3ACにより上方から力を受けても、ダイ3AAとの位置関係を維持する。
ワーク2は、図3A(a)に示すように、ノックアウト3ABの上面に配置される。
ワーク2は、図3A(b)に示すように、パンチ3ACが下降しその下端面によって所定圧力(例えば、250kgf/mm〜300kgf/mm程度)で衝撃が与えられる。その衝撃により、ワーク2は押し潰され、有底筒状(底部2c及びそれに連続する筒状の側部2s)を形成するように、底部2cから側部2sに向かって金属材料が流動する。インパクト成形工程SA後のワーク2は、外面の形状がノックアウト3ABの上面とダイ3AAの内側面が形成する凹部の形状で決まり、内面の形状がパンチ3ACの形状で決まることになる。
ワーク2が有底筒状に形成されて加工が完了した後は、パンチ3ACが上げられ、ノックアウト3ABがその上面がダイ3AAの上面より上方になるまで上げられる。それにより、ワーク2は、次工程の装置まで移動可能な状態となる。
しごき工程SBは、有底筒状になったワーク2の側部2sの底部2cに連続する一部分2bをしごき加工して薄くする工程である。
しごき工程SBにおける金型は、下型としてダイ3BAとノックアウト3BBが用いられ、上型としてパンチ3BCが用いられるようにすることができる(図3B(a)、(b)参照)。
ダイ3BAは、筒状である(つまり、中空部を有している)。ダイ3BAの内側面は、上方から下方に向かうにつれてなだらかに内方に突出する突出部3BAaを有している。ダイ3BAの内側面の突出部3BAaよりも上側の内径は、しごき工程SB前のワーク2の側部2sの外径と等しくなるようにしてある。ノックアウト3BBは、上方に空間を有してダイ3BAの中空部に配置されている。ノックアウト3BBは、後述するようにパンチ3BCにより上方から力を受けるとそれに追従して下降する(ダイ3BAに対して下降する)ようになっている。
パンチ3BCの外側面の外径は、しごき工程SB前のワーク2の側部2sの内径と等しくなるようにしてある。
ワーク2は、ノックアウト3BBの上面に配置され、それから、図3B(a)に示すように、パンチ3BCがワーク2の底部2cの内面に接するまで下ろされる。
それから、図3B(b)に示すように、パンチ3BCが下降しそれに追従してノックアウト3BBが下降することによって、ダイ3BAがワーク2に対して相対的に上昇することになる。そうすると、ワーク2の側部2sの外面が下から上にしごかれ、ワーク2の側部の底部2cに連続する薄い一部分2bが形成される。なお、ダイ3BAの突出部3BAaの上部のなだらかな形状に応じて、ワーク2の側部2sにおける上記一部分2bとその残りの残部分2aの間の外面はなだらかになっている。
なお、完成品であるプレス加工品1のフランジ部1aと側部1bの厚さの差が大きい場合は、突出部3BAaの突出度を変えてしごき工程SBを再度行ってもよい。
ワーク2の側部2sの底部2cに連続する薄い一部分2bが形成されて加工が完了した後は、パンチ3BCが上げられ、ノックアウト3BBがその上面がダイ3BAの上面より上方になるまで上げられる。それにより、ワーク2は、次工程の装置まで移動可能な状態となる。
しごき工程SBの後には、ワーク2の側部2sにおける上記一部分2bの残りの上記残部分2aを上記一部分2bに対して曲げてからプレス加工品1のフランジ部1aを形成する。しごき工程SBの後の工程として、図2に示すように、以下に述べる曲げ工程SCと第2インパクト成形工程SDと端部整形工程SEを有する工程を行うのが好ましい。
曲げ工程SCは、上記残部分2aを斜めに曲げる工程である。
曲げ工程SCにおける金型は、下型としてダイ3CAとノックアウト3CBが用いられ、上型としてガイド3CDとパンチ3CCが用いられるようにすることができる(図3C(a)、(b)参照)。
ダイ3CAは、筒状である(つまり、中空部を有している)。ダイ3CAの内側面の内径は、曲げ工程SC前のワーク2の上記一部分2bの外径と等しくなるようにしてある。ノックアウト3CBは、上方に空間を有してダイ3CAの中空部に配置されている。ノックアウト3CBは、後述するようにパンチ3CCにより上方から力を受けても、ダイ3CAとの位置関係を維持する。ダイ3CAの上端面は、後述するようにワーク2がノックアウト3CBの上に配置されたときに、ワーク2の上記一部分2bと上記残部分2aの境目近傍に位置する高さにしてある。
パンチ3CCは、筒状である(つまり、中空部を有している)。パンチ3CCの内側面の内径は、曲げ工程SC前のワーク2の上記残部分2aの内側面の内径よりも小さくなるようにしてある。パンチ3CCの外側面は、下端部近傍3CCaが、上方になるにつれて徐々に外径が広がっている。また、ガイド3CDは、パンチ3CCの中空部に配置されている。パンチ3CCは、ガイド3CDに対してスライド可能である。
ワーク2は、ノックアウト3CBの上面に配置される。それから、図3C(a)に示すように、ガイド3CDがワーク2の底部2cの内面に接するまで下ろされる。
それから、ワーク2は、図3C(b)に示すように、パンチ3CCが下降しその下端部近傍3CCaによって上記残部分2aが押し広げられて斜めに曲げられる。
ワーク2の上記残部分2aが斜めに曲げられて加工が完了した後は、パンチ3CCとガイド3CDが上げられ、ノックアウト3CBがその上面がダイ3CAの上面より上方になるまで上げられる。それにより、ワーク2は、次工程の装置まで移動可能な状態となる。
第2インパクト成形工程SDは、曲げ工程SCにより斜めに曲がった残部分2aに衝撃を与えて、上記一部分2bと上記残部分2aとの間の角部の形状を整えながら完成品であるプレス加工品1のフランジ部1aの角度まで曲げる工程である。
第2インパクト成形工程SDにおける金型は、下型としてダイ3DAとノックアウト3DBが用いられ、上型としてパンチ3DCが用いられるようにすることができる(図3D(a)、(b)参照)。
ダイ3DAは、筒状であり(つまり、中空部を有しており)、内側面に段3DAaが形成されている。段3DAaの下方の内側面が小径、上方の内側面が大径である。段3DAaの下方の内側面の内径は、第2インパクト成形工程SD前のワーク2の上記一部分2bの外側面の外径と等しくしてある。ノックアウト3DBは、上方に空間を有してダイ3DAの中空部に配置されている。ノックアウト3DBは、後述するようにパンチ3DCにより上方から力を受けても、ダイ3DAとの位置関係を維持する。
パンチ3DCは、外側面に段3DCaが形成されている。段3DCaの下方の外側面が小径、上方の外側面が大径である。段3DCaの下方の外側面の外径は、第2インパクト成形工程SD前のワーク2の上記一部分2bの内側面の内径と等しくしてある。段3DCaの上方の外側面の外径は、ダイ3DAの段3DAaの上方の内側面の内径よりも小さくしてある。
ワーク2は、図3D(a)に示すように、ノックアウト3DBの上面に配置される。
ワーク2は、図3D(b)に示すように、パンチ3DCが下降しその段3DCaによって所定圧力で、上記残部分2aに衝撃が与えられる。この所定圧力は、インパクト成形工程SAでの圧力よりも低い(例えば、インパクト成形工程SAでの圧力の半分程度である)。衝撃が与えられると、上記残部分2a及び上記残部分2aと上記一部分2bの間の角部の金属材料が上記残部分2aの端部側に流動する。なお、詳細には、ワーク2の上記残部分2aは、パンチ3DCの段3DCaによって衝撃が与えられたとき、パンチ3DCの段3DCaの外側の角部とダイ3DAの段3DAaの外側の角部とにより屈曲するようにし、その屈曲部よりも内側では金属材料が上記残部分2aの端部側に流動し過ぎないようにして確実にパンチ3DCの段3DCaとダイ3DAの段3DAaとの間を充填するようにしている。
そうすると、ワーク2の上記残部分2aが完成品であるプレス加工品1のフランジ部1aの角度まで曲げられ、また、上記残部分2aと上記一部分2bの間の角部が、ダイ3DAの段3DAaの内側の角部とパンチ3DCの段3DCaの内側の角部により形状が整えられる。
ワーク2の上記残部分2aが完成品であるプレス加工品1のフランジ部1aの角度まで曲げられて加工が完了した後は、パンチ3DCが上げられ、ノックアウト3DBがその上面がダイ3DAの上面より上方になるまで上げられる。それにより、ワーク2は、次工程の装置まで移動可能な状態となる。
端部整形工程SEは、上記残部分2aの端部を整形する工程である。端部整形工程SEでは、主には、上記残部分2aの不要な部分が取り除かれる(トリミングされる)。
端部整形工程SEにおける金型は、下型としてダイ3EAが用いられ、上型としてパンチ3EBが用いられるようにすることができる(図3E(a)、(b)参照)。
ダイ3EAは、筒状であり(つまり、中空部を有しており)、内側面の上面近傍3EAaが内方向に少し突出している。この上面近傍3EAaの内側面は、パンチ3EBの外側面が後述するように下降するときに接するか又は近接するような内径となっている。
ワーク2は、図3E(a)に示すように、ダイ3EAの上面により上記残部分2aが下方から支持されるように配置される。
それから、ワーク2は、図3E(b)に示すように、パンチ3EBが下降し、パンチ3DCの外側面より外側に位置する部分が不要な部分として取り除かれる。そして、ワーク2は、コンベヤ等の上に落下する。
ワーク2の上記残部分2aの不要な部分が取り除かれて加工が完了した後は、パンチ3EBが上げられる。その後、ワーク2は、必要に応じ、上記残部分2aの端部の角部を丸めるなどの処理が可能である。
こうして、ワーク2の上記残部分2a、上記一部分2b、上記底部2cはそれぞれ、ワーク2の完成品であるプレス加工品1のフランジ部1a、側部1b、底部1cとなる。
以上、プレス加工品1についてその製造方法を説明したが、本発明は、上記のプレス加工品1のようにフランジ部1aがプレス加工品1の側部1bの周方向について全周にわたって形成されているものに限らず、様々な形状のプレス加工品に適用可能である。
例えば、本発明は、図4(a)、(b)、(c)、(d)に示すプレス加工品1´のように、フランジ部1a´がプレス加工品1´の側部1b´の周方向について一部に形成されているものにも適用可能である。
プレス加工品1´についての工程は、上記のインパクト成形工程SA、しごき工程SB、曲げ工程SC、第2インパクト成形工程SD、端部整形工程SEと同様である。各々の工程における正面視端面図(図4(a)で示すA−A線で切断した端面図)は、図3A、図3B、図3C、図3D、図3Eに示すものと同様である。各々の工程における右側面視端面図(図4(a)で示すB−B線で切断した端面図)は、図5A、図5B、図5C、図5D、図5Eに示すものとなる。
端部整形工程SEにおいては、残部分2aの不要な部分を取り除くときに、フランジ部1a´が形成される箇所では、図3E(b)に示すように、残部分2aの一部が不要な部分となって取り除かれ、フランジ部1a´が形成されない箇所では、図5Eに示すように、残部分2aの全部が不要な部分となって取り除かれる。
そして、ワーク2の上記残部分2a、上記一部分2b、上記底部2cはそれぞれ、ワーク2の完成品であるプレス加工品1´のフランジ部1a´、側部1b´、底部1c´となる。
以上、本発明の実施形態に係るプレス加工品の製造方法について説明した。このプレス加工品の製造方法によれば、インパクト成形工程を用いることができるので、フランジ部が側部よりも厚い有底筒状のプレス加工品の製造にかかる時間を短縮することができる。
また、このプレス加工品の製造方法によれば、インパクト成形工程からしごき工程、曲げ工程、第2インパクト成形工程、端部整形工程までのプレス加工工程により、ワークをスラグ又はビレットなどと呼ばれる円板状の状態からフランジ部が側部よりも厚い有底筒状の状態にすることが可能である。そうすると、インパクト成形工程からしごき工程、曲げ工程、第2インパクト成形工程、端部整形工程まで各工程の装置間でワークをトランスファー装置などを用いて移動させることにより一貫生産ラインを構築することができる。この点からも、フランジ部が側部よりも厚い有底筒状のプレス加工品の製造にかかる時間を短縮することが可能になる。
また、本発明は、上述の実施形態に記載したものに限られることなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内でのさまざまな変更が可能である。例えば、上述した工程の他の工程を適宜追加することができるのは勿論である。
1、1´ プレス加工品
1a、1a´ プレス加工品のフランジ部
1b、1b´ プレス加工品の側部
1c、1c´ プレス加工品の底部
2 ワーク(被加工物)
2a ワークの残部分
2b ワークの一部分
2c ワークの底部
2s ワークの側部
3AA インパクト成形工程におけるダイ
3AB インパクト成形工程におけるノックアウト
3AC インパクト成形工程におけるパンチ
3BA しごき工程におけるダイ
3BAa しごき工程におけるダイの突出部
3BB しごき工程におけるノックアウト
3BC しごき工程におけるパンチ
3CA 曲げ工程におけるダイ
3CB 曲げ工程におけるノックアウト
3CC 曲げ工程におけるパンチ
3CCa 曲げ工程におけるパンチの下端部近傍
3CD 曲げ工程におけるガイド
3DA 第2インパクト成形工程におけるダイ
3DAa 第2インパクト成形工程におけるダイの段
3DB 第2インパクト成形工程におけるノックアウト
3DC 第2インパクト成形工程におけるパンチ
3DCa 第2インパクト成形工程におけるパンチの段
3EA 端部整形工程におけるダイ
3EAa 端部整形工程におけるダイの内側面の上面近傍
3EB 端部整形工程におけるパンチ
SA インパクト成形工程
SB しごき工程
SC 曲げ工程
SD 第2インパクト成形工程
SE 端部整形工程

Claims (4)

  1. フランジ部が側部よりも厚い有底筒状のプレス加工品の製造方法であって、
    ワークに衝撃を与えて有底筒状に成形するインパクト成形工程と、
    前記ワークの側部の底部に連続する一部分をしごき加工して薄くするしごき工程と、
    を有し、
    前記しごき工程の後に、前記ワークの前記側部における前記一部分の残りの残部分を前記一部分に対して曲げてから前記フランジ部を形成するプレス加工品の製造方法。
  2. 請求項1に記載のプレス加工品の製造方法において、
    前記しごき工程の後に、
    前記残部分を斜めに曲げる曲げ工程と、
    該曲げ工程により斜めに曲がった前記残部分に衝撃を与えて前記フランジ部の角度まで曲げる第2インパクト成形工程と、
    前記残部分の端部を整形する端部整形工程と、
    を有するプレス加工品の製造方法。
  3. 請求項1又は2に記載のプレス加工品の製造方法において、
    前記フランジ部は、前記プレス加工品の前記側部の周方向について全周にわたって設けられているプレス加工品の製造方法。
  4. 請求項1又は2に記載のプレス加工品の製造方法において、
    前記フランジ部は、前記プレス加工品の前記側部の周方向について一部に設けられているプレス加工品の製造方法。
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