JP2023122213A - 突起の成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】突起の強度の向上を図ることができる突起の成形方法を提供する。【解決手段】突起１の成形方法では、円錐台形状の第一先端部１４０Ａと、第一先端部１４０Ａが設けられると共に第一先端部１４０Ａよりも直径の大きい円柱形状の第一本体部１４０Ｂとを有する第一パンチ１４０を用いて、一方の面３Ａに対して第一先端部１４０Ａから第一パンチ１４０を押し込んで板部材３に予備突起１０を形成する第一鍛造工程と、円柱形状の第二先端部１５０Ａと、第二先端部１５０Ａが設けられると共に第二先端部１５０Ａよりも直径の大きい円柱形状の第二本体部１５０Ｂとを有する第二パンチ１５０を用いて、予備突起１０に対して第二先端部１５０Ａから第二パンチ１５０を押し込んで突起１を形成する第二鍛造工程と、を含む。【選択図】図４

Description

本発明は、突起の成形方法に関する。

突起は、金属製の板状部材の一方の板面からパンチ（押圧具）を押し込んで、板状部材の一部を突出変形させて形成される（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４－１０２５号公報

従来の突起の成形方法では、図５（ａ）に示されるようなパンチ２００を用いて、突起を形成している。パンチ２００は、円錐台形状（テーパー形状）を呈する先端部２００Ａと、円柱状を呈する本体部２００Ｂと、を有している。従来の突起の成形方法では、パンチ２００の先端部２００Ａを板状部材２２０に押し込むことで、図５（ｂ）に示されるような突起２４０を形成する。図５（ｂ）に示されるように、パンチ２００によって形成される突起２４０は、パンチ２００の先端部２００Ａの形状に起因して、基端部（矢印で示す部分）の厚みが局所的に薄くなる。この構成では、突起２４０の基端部の強度が低くなる。突起２４０には基端部に応力が加わり得るため、基端部の強度が低いと突起２４０が破損等するおそれがある。

本発明は、突起の強度の向上を図ることができる突起の成形方法を提供することを目的とする。

本発明に係る突起の成形方法は、一対の面を有する部材において、一方の面に押圧具を押し込んで突起を形成する突起の成形方法であって、円錐台形状の第一先端部と、第一先端部が設けられると共に第一先端部よりも直径の大きい円柱形状の第一本体部とを有する第一押圧具を用いて、一方の面に対して第一先端部から第一押圧具を押し込んで部材に予備突起を形成する第一工程と、円柱形状の第二先端部と、第二先端部が設けられると共に第二先端部よりも直径の大きい円柱形状の第二本体部とを有する第二押圧具を用いて、予備突起に対して第二先端部から第二押圧具を第一押圧具よりも押し込んで突起を形成する第二工程と、を含む。

本発明に係る突起の成形方法では、第一工程及び第二工程によって突起を形成する。第一工程では、第一先端部及び第一本体部を有する第一押圧具を用いて、一方の面に対して第一先端部から第一押圧具を押し込んで部材に予備突起を形成する。予備突起には、第一先端部によってテーパー形状の内側面が形成される。これにより、予備突起では、基端部の厚みが薄くなる。第二工程では、第二先端部及び第二本体部を有する第二押圧具を用いて、予備突起に対して第二先端部から第二押圧具を第一押圧具よりも押し込んで部材に突起を形成する。第二工程では、テーパー状の内側面に対して円柱状の第二先端部を押し込むと共に第一押圧具よりも第二押圧具を深く押し込むことで、テーパー形状によって厚みが薄くなっていた部分に部材が流れ込み、厚みを確保することができる。したがって、突起の強度の向上を図ることができる。

本発明に係る突起の成形方法では、第二工程では、第一押圧具の第一本体部よりも直径が小さい第二本体部の第二押圧具を用いてもよい。この方法では、予備突起に第二押圧具を押し込むときに、第一押圧具の第一本体部によって形成された予備突起の内側面に第二本体部が接触することを抑制できる。そのため、予備突起に対する第二押圧具の押し込み作業を容易に行うことができる。また、第二本体部と予備突起の内側面との接触により、内側面が削れて削りかすが発生することを抑制できる。

本発明によれば、突起の強度の向上を図ることができる。

図１（ａ）は、一実施形態に係る突起の成形方法によって形成された突起が設けられた部材の斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のｂ－ｂ線に沿った断面図である。 図２（ａ）及び図２（ｂ）は、突起の成形装置を示す図である。 図３（ａ）は、突起の成形方法の第一工程において用いられる第一パンチを示す図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す第一パンチによって形成された予備突起の断面図である。 図４（ａ）は、突起の成形方法の第二工程において用いられる第二パンチを示す図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す第二パンチによって形成された突起の断面図である。 図５（ａ）は、従来の突起の成形方法に用いられるパンチを示す図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すパンチによって形成された突起の断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

［突起の構成］
図１（ａ）は、一実施形態に係る突起の成形方法によって形成された突起が設けられた部材の斜視図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のｂ－ｂ線に沿った断面図である。図１（ａ）に示されるように、突起１は、板部材３に形成されている。板部材３は、一対の面３Ａ，３Ｂを有している。突起１は、金属製の板部材３の一部を突出変形させて形成されている。突起１は、板部材３の面３Ａから突出している。突起１は、円柱形状を呈している。突起１は、いわゆるダボピンである。突起１は、例えば、回動軸として構成され得る。

図１（ｂ）に示されるように、突起１は、側部５と、端部７と、を有している。突起１の角部９は、所定の曲率で湾曲している。板部材３の厚みＴ１は、例えば、１．４ｍｍである。突起１の側部５の厚みＴ２は、例えば、０．４５ｍｍ程度である。突起１の高さＬ１は、例えば、１．７ｍｍ程度である。突起１の側部５の直線長さＬ２は、例えば、１．５ｍｍ程度である。突起１の高さＬ１及び突起１の側部５の直線長さＬ２は、板部材３の厚みＴ１よりも大きい。

［突起の成形方法］
続いて、突起１の成形方法について説明する。本実施形態に係る突起１の成形方法では、第一鍛造工程（第一工程）と、第二鍛造工程（第二工程）との二つの工程によって突起１を形成する。突起１の成形方法では、第一鍛造工程の後に第二鍛造工程を行う。

図２（ａ）及び図２（ｂ）は、突起１の成形装置を示す図である。図２（ａ）及び図２（ｂ）に示されるように、成形装置１００は、パンチ（押圧具）１１０（第一パンチ１４０、第二パンチ１５０）と、ダイ１２０と、ノックアウトピン１３０と、を備えている。成形装置１００では、ダイ１２０に板部材３を載置し、板部材３にパンチ１１０を押し込むことで、突起１を形成する。

パンチ１１０は、上下方向において移動する。パンチ１１０は、図示しない加圧装置によって加圧される。パンチ１１０は、例えば、８０ｔの力で加圧される。パンチ１１０の構成の詳細については後述する。なお、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示されるパンチ１１０の形状は、図４（ａ）に示される第二パンチ１５０の形状に相当する。

ダイ１２０は、板部材３を支持する。ダイ１２０は、例えば、円筒形状を呈している。ダイ１２０の上面１２０Ａは、板部材３が載置される載置面を構成している。ダイ１２０には、中空部１２０Ｂが設けられている。中空部１２０Ｂは、ダイ１２０において上下方向に延在している。中空部１２０Ｂは、延在方向から見て、円形状を呈している。

ノックアウトピン１３０は、ダイ１２０の中空部１２０Ｂ内に位置している。ノックアウトピン１３０は、凸形状を呈している。ノックアウトピン１３０は、上下方向において移動自在に設けられている。ノックアウトピン１３０は、図示しない付勢部材によって、上方向（パンチ１１０側）に向かって付勢されている。ノックアウトピン１３０は、パンチ１１０（板部材３）の移動に伴って移動する。図２（ａ）に示されるように、ノックアウトピン１３０は、パンチ１１０がダイ１２０の中空部１２０Ｂに進入していない状態では、板部材３の面３Ａに当接している。パンチ１１０が移動すると、図２（ｂ）に示されるように、ノックアウトピン１３０は、板部材３の面３Ａに当接しつつ、パンチ１１０の移動に伴って下方に移動する。

＜第一鍛造工程＞
図３（ａ）は、第一鍛造工程に用いられる第一パンチ（第一押圧具）１４０を示す図である。図３（ａ）に示されるように、第一パンチ１４０は、第一先端部１４０Ａと、第一本体部１４０Ｂと、を有している。第一先端部１４０Ａと第一本体部１４０Ｂとは、一体に形成されている。第一先端部１４０Ａは、円錐台形状を呈している。第一本体部１４０Ｂは、円柱形状を呈している。第一先端部１４０Ａは、第一パンチ１４０の先端が先細りとなるように、第一本体部１４０Ｂに設けられている。

第一先端部１４０Ａの先端側の直径Ｄ１は、例えば、φ１．７ｍｍである。第一先端部１４０Ａの基端側の直径Ｄ２は、例えば、φ２．５ｍｍである。第一先端部１４０Ａにおけるテーパーの傾斜角度は、例えば、２４°である。第一本体部１４０Ｂの直径Ｄ３は、例えば、φ３．５ｍｍである。

第一鍛造工程では、第一パンチ１４０を板部材３に押し込む。図３（ｂ）に示されるように、第一パンチ１４０が板部材３に押し込まれると、予備突起１０が形成される。予備突起１０には、側部１２と、端部１４と、が形成される。予備突起１０では、側部１２の内側面１２Ａは、第一パンチ１４０の第一先端部１４０Ａの形状に応じてテーパー形状を呈している。側部１２では、基端部（矢印で示す部分）の厚みが先端側に比べて小さくなる。

予備突起１０の角部１６は、所定の曲率を有して湾曲している。角部１６の曲率は、角部９（図４（ｂ）参照）の曲率よりも小さい。角部１６の曲率半径は、角部９（図４（ｂ）参照）の曲率半径よりも大きいとも言える。第一鍛造工程では、第一本体部１４０Ｂの押し込みによって、板部材３に円環状の段差部３Ｃが形成される。段差部３Ｃの直径は、第一本体部１４０Ｂの直径Ｄ３と同等となる。

＜第二鍛造工程＞
図４（ａ）は、第二鍛造工程に用いられる第二パンチ（第二押圧具）１５０を示す図である。図４（ａ）に示されるように、第二パンチ１５０は、第二先端部１５０Ａと、第二本体部１５０Ｂと、を有している。第二先端部１５０Ａと第二本体部１５０Ｂとは、一体に形成されている。第二先端部１５０Ａは、円柱形状を呈している。第二本体部１５０Ｂは、円柱形状を呈している。

第二先端部１５０Ａの直径Ｄ４は、例えば、φ２．０ｍｍである。第二本体部１５０Ｂの直径Ｄ５は、例えば、φ３．４ｍｍである。第二本体部１５０Ｂの直径Ｄ５は、第一パンチ１４０の第一本体部１４０Ｂの直径Ｄ３よりも小さい。

第二鍛造工程では、第二パンチ１５０を板部材３の予備突起１０に押し込む。図４（ｂ）に示されるように、第二鍛造工程では、第一パンチ１４０によって予備突起１０を形成したときよりも、第二パンチ１５０を板部材３に対して深く（下方に）押し込む。例えば、第二パンチ１５０は、第一パンチ１４０よりも０．３ｍｍ程度深く押し込む。

第二鍛造工程では、第二パンチ１５０が予備突起１０に押し込まれると、第二先端部１５０Ａが側部１２の内側面１２Ａに接触し、側部１２において厚みの大きい部分（先端側の部分）が第二先端部１５０Ａによって角部１６側に押し込まれる。これにより、角部１６よりも曲率が大きい角部９が形成される。

また、第二鍛造工程では、第二パンチ１５０が予備突起１０に押し込まれると、第二本体部１５０Ｂが予備突起１０の段差部３Ｃに接触し、段差部３Ｃの部材が側部１２側に押し込まれる。これにより、段差部３Ｃの部材が側部１２側に流れ込み、側部１２の基端側の厚みが大きくなり、側部５が形成される。第二鍛造工程では、第二本体部１５０Ｂの押し込みによって、板部材３に円環状の段差部３Ｄが形成される。段差部３Ｄの直径は、第二本体部１５０Ｂの直径Ｄ５と同等となる。以上により、突起１が形成される。

以上説明したように、本実施形態に係る突起１の成形方法では、第一鍛造工程及び第二鍛造工程によって突起１を形成する。第一鍛造工程では、第一先端部１４０Ａ及び第一本体部１４０Ｂを有する第一パンチ１４０を用いて、板部材３の一方の面３Ｂに対して第一先端部１４０Ａから第一パンチ１４０を押し込んで板部材３に予備突起１０を形成する。予備突起１０には、第一先端部１４０Ａによってテーパー形状の内側面１２Ａが形成される。これにより、予備突起１０では、基端部の厚みが薄くなる。第二鍛造工程では、第二先端部１５０Ａ及び第二本体部１５０Ｂを有する第二パンチ１５０を用いて、予備突起１０に対して第二先端部１５０Ａから第二パンチ１５０を第一パンチ１４０よりも押し込んで板部材３に突起１を形成する。第二鍛造工程では、テーパー状の内側面１２Ａに対して円柱状の第二先端部１５０Ａを押し込むと共に第一パンチ１４０よりも第二パンチ１５０を深く押し込むことで、テーパー形状によって厚みが薄くなっていた部分に部材が流れ込み、厚みを確保することができる。したがって、突起１の強度の向上を図ることができる。

本実施形態に係る突起１の成形方法では、第二鍛造工程では、第一パンチ１４０の第一本体部１４０Ｂよりも直径が小さい第二本体部１５０Ｂの第二パンチ１５０を用いる。この方法では、予備突起１０に第二パンチ１５０を押し込むときに、第一パンチ１４０の第一本体部１４０Ｂによって形成された予備突起１０（段差部３Ｃ）の内側面に第二本体部１５０Ｂが接触することを抑制できる。そのため、予備突起１０に対する第二パンチ１５０の押し込み作業を容易に行うことができる。また、第二本体部１５０Ｂと予備突起１０の内側面との接触により、内側面が削れて削りかすが発生することを抑制できる。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

上記実施形態において記載した各部の寸法は、突起１の形状に応じて、適宜変更することが可能である。

１…突起、３…板部材、３Ａ，３Ｂ…面、１０…予備突起、１４０…第一パンチ（第一押圧具）、１４０Ａ…第一先端部、１４０Ｂ…第一本体部、１５０…第二パンチ（第二押圧具）、１５０Ａ…第二先端部、１５０Ｂ…第二本体部。

Claims (2)

1. 一対の面を有する部材において、一方の前記面に押圧具を押し込んで突起を形成する突起の成形方法であって、
   円錐台形状の第一先端部と、前記第一先端部が設けられると共に前記第一先端部よりも直径の大きい円柱形状の第一本体部とを有する第一押圧具を用いて、一方の前記面に対して前記第一先端部から前記第一押圧具を押し込んで前記部材に予備突起を形成する第一工程と、
   円柱形状の第二先端部と、前記第二先端部が設けられると共に前記第二先端部よりも直径の大きい円柱形状の第二本体部とを有する第二押圧具を用いて、前記予備突起に対して前記第二先端部から前記第二押圧具を前記第一押圧具よりも押し込んで前記突起を形成する第二工程と、を含む、突起の成形方法。
2. 前記第二工程では、前記第一押圧具の前記第一本体部よりも直径が小さい前記第二本体部の前記第二押圧具を用いる、請求項１に記載の突起の成形方法。

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