JP2511183B2 - 熱交換器用フィンの製造金型 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は熱交換器用フィンの製造金型に関し、しごき
加工と圧縮加工とを併用することができる熱交換器用フ
ィンの製造金型に関する。

（従来の技術） ラジエター等の自動車用熱交換器或いはルームクーラ
ー等の家庭用熱交換器の熱交換部に使用されている熱交
換器用フィンは、方形のアルミニウム薄板等の金属製プ
レートに複数個の所定の高さのカラー付透孔を点設して
構成されている。

かかるフィンによって形成される熱交換部は、フィン
の複数枚が各フィンのカラー付透孔の各々を合致させて
重合され、これらの透孔にわたって銅等の熱伝導度の高
い金属から成る導管が挿入されて一体化されている。

この様な熱交換器用フィンの製造方法としては、特公
昭54−31754号公報等において提案されている、下記に
示す工程から成る第７図に示す方法が採用されている。

第７図に示す方法においては、先ず、金属製プレート
体100に穿設加工及び突出加工（バーリング加工）を行
ない、突出片102によって周縁が囲まれる穿設孔101を形
成する［（ａ）の工程］。

次いで、穿設孔101の開孔径を拡大しつつ突出片102を
しごき、所定の高さのカラー104とするしごき加工（以
下、アイアニング加工と称することがある）を行なう
［（ｂ）（ｃ）の工程］。

第７図においては、アイアニング加工を二段階で行な
っており、各段階で使用されるポンチ及びダイスの径は
異なるものである。

この様にして得られる所定高さのカラー104は、その
先端部が折り曲げられて鍔105が形成される［（ｄ）の
工程］。

かかる製造工程のアイアニング加工は、第８図に示す
ポンチとダイスとが使用される。

第８図において、金属製プレート100をダイス110とス
トリッパープレート112とによって挟持して穿設孔101を
ダイス110の中空部内に挿入する［第８図（ａ）］。

次いで、穿設孔101の下方から上昇し穿設孔102を拡径
しつつダイス110の中空部内に進入するポンチ114によっ
て、突出片102をしごき、所定高さのカラー103を形成す
る［第８図（ｂ）］。

かかる突出片102のしごきは、ポンチ114がダイス110
内に進入したとき、ポンチ114の先端部に形成されてい
る角部116と前記角部116に対向するダイス110の内壁面
との間で行われる。

従って、角部116はポンチ114のしごき部であり、以
下、しごき部と称することがある。

ところで、第８図に示すポンチとダイスとを用いるア
イアニング加工においては、加工油を使用しつつ加工を
行うことが必要であり、通常、前記加工油として不揮発
性加工油が採用される。

この様にアイアニング加工の加工油として、不揮発性
加工油を採用すると、得られる熱交換器用フィン（以
下、フィンと称することがある）に不揮発性加工油が付
着するため、従来、フレオン（商標）を使用しフィンに
付着する不揮発性加工油を除去する洗浄が施されてい
る。

しかし、最近の地球環境保全を目的とするフレオンガ
スの使用規制のため、フレオンを溶媒として使用できな
くなりつつある。

このため、本発明者等は、フレオンを使用することな
くフィンを製造すべく、揮発性加工油を使用してアイア
ニング加工することを試みた。

（発明が解決しようとする課題） 前述した様に、アイアニング加工の際に、揮発性加工
油を使用することによって、得られるフィンのフレオン
による洗浄を不要にできる。

しかしながら、揮発性加工油を使用してアイアニング
加工すると、不揮発性加工油を使用した場合に比較し
て、しごきによって金属製プレートを伸長できる割合を
示すしごき率が低下するため、得られるカラー付透孔の
カラーの最高高さも低下することが判明した。

特に、最近においては、薄く且つ高硬度の金属製プレ
ートを用いてフィンを形成することも多くなりつつあ
り、揮発性加工油の使用と相俟ってしごき率が著しく低
下するため、所定の高さのカラー付透孔の形成が困難と
なることがある。

また、最近は、熱交換器の熱交換性能を向上すべく、
親水剤から成る親水性コートがアルミニウム等の金属板
の両面に形成されている親水性金属プレートが使用され
つつある。

この親水性金属プレートに第８図に示すダイスとポン
チとによって、通常採用されているしごき率でアイアニ
ング加工を施すと、しごき面となるカラーの内側面の親
水性コートが剥離することがあることも判明した。

かかる親水性コートが剥離したカラー付透孔から成る
フィンを用いた熱交換器は、当初予定していた熱交換性
能を発揮できないことがある。

この様な親水性コートの剥離は、低しごき率でアイア
ニング加工を施すことによって防止できる。

そこで、本発明の目的は、低しごき率のアイアニング
加工を施しても所定の高さのカラー付透孔が容易に得ら
れる熱交換器用フィンの製造金型を提供することにあ
る。

（課題を解決するための手段） 本発明者等は、先ず、第８図に示す従来のポンチとダ
イスとを用いてアイアニング加工を行う場合を観察した
ところ、第８図（ｂ）の如く、しごき部である角部116
がカラー103の先端よりも上方に位置する場合には、最
早しごきによってカラー103を高くすることができない
ことを知った。

このため、本発明者等は、ポンチのしごき部に因るし
ごきと、ポンチの外壁面とダイスの内壁面との圧縮に因
る展延とを併用することによって、低しごき率下のアイ
アニング加工でも所定高さのカラー付透孔が形成できる
ことを見い出し、本発明に到達した。

すなわち、本発明は、金属製プレートに穿設された穿
設孔の周縁に突出加工によって形成される突出片を、先
端部にしごき部が形成されているポンチとダイスとでし
ごき加工し、所定高さのカラーに形成する熱交換器用フ
ィンの製造金型において、該ポンチの先端部に設けられ
たしごき部が、突出片の先端を越えてダイス中に進入し
たとき、前記突出片を挟むポンチ外壁面とダイス内壁面
との両壁面が共にテーパ面に形成され、且つポンチのダ
イス中への進入に伴い面間距離が次第に短縮される両壁
面によって、前記両壁面間に挟まれた突出片の実質的全
面が圧縮されて延展されるように、ポンチ外壁面のテー
パ面がポンチ先端方向に縮径されるテーパ面に形成され
ていると共に、ダイス内壁面のテーパ面がポンチ先端部
の進入方向に縮径されるテーパ面に形成されていること
を特徴とする熱交換器用フィンの製造金型にある。

（作用） 本発明の金型においては、ポンチがダイスの中空部内
に進入すると、先ず、ポンチの外壁面とダイスの内壁面
との間に挟まれている突出片をポンチ先端部のしごき部
と対応するダイスの内壁面とによってしごき、突出片を
伸長する。

更に、ポンチのしごき部が突出片の先端を越えたと
き、突出片はダイスの内壁面とポンチの外壁面とによっ
て展延され、その高さを高くすることができる。

つまり、ポンチの先端部に設けられたしごき部が、突
出片の先端を越えてダイス中に進入したとき、突出片を
挟むポンチ外壁面とダイス内壁面との両壁面が共にテー
パ面に形成され、且つポンチ外壁面のテーパ面がポンチ
先端方向に縮径されるテーパ面に形成されていると共
に、ダイス内壁面のテーパ面がポンチ先端部の進入方向
に縮径されるテーパ面に形成されている。

このため、ポンチのダイス中への進入に伴い、ポンチ
外壁面とダイス内壁面との間の面間距離（以下、両壁面
間の距離と称することがある）が次第に短縮される。

従って、ポンチのしごき部が突出片の先端を越えてい
ても、ポンチのダイス中への進入に伴い両壁面によって
突出片の実質的全面が圧縮され延展されるのである。

この様に、本発明によれば、しごき加工と圧縮加工と
を併用することができるため、しごき加工における突出
片の伸長の減少を圧縮加工によって補うことができ、低
しごき率下でのしごき加工を施しても所定高さのカラー
付透孔を得ることができるのである。

（実施例） 本発明を図面によって更に詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す断面図である。

第１図（ａ）に示す様に、本実施例においては、ダイ
ス210とストリッパープレート212とによって金属製プレ
ート100が挟持され、ダイス210の中空部内に穿設孔101
を囲む突出片102が挿入されている。

穿設孔101の下方には、ストリッパープレート212の孔
中にポンチ314が上下動自在に挿入されている。

このポンチ314は、その外壁面において、先端部に形
成されている第１テーパ面322に連続して第２テーパ面3
18が形成されているものである。

かかる第２テーパ面318の傾斜角θは30分〜４度であ
り、第１テーパ面322よりも小角である。

本実施例においては、ポンチ314が進入するダイス214
の中空部の内壁面にも、第１テーパ面224と第２テーパ
面220との二つのテーパ面が形成されている。

第１テーパ面224はダイス210の入口部に形成され、第
２テーパ面220は第１テーパ面224に連続して形成されて
いる。

この第２テーパ面220の傾斜角θ′はポンチ314の第２
テーパ面318の傾斜角θと等しく30分〜４度であり、第
１テーパ面224よりも小角である。

かかるポンチ314の第１テーパ面322及びダイス210の
第１テーパ面224は、ポンチ314或いは突出片102の案内
を行うために形成されているものである。

この様に突出片102が挿入されているダイス210の中空
部中にポンチ314を進入させると、穿設孔101の径を拡径
しつつ、ポンチ314の第１テーパ面322と第２テーパ面31
8との境界である角部316によって、角部316に対向する
ダイス210の内壁面との間で突出片102をしごき・伸長す
る。

この角部316はしごき部であり、ポンチ316のダイス21
0中への進入と共に移動するため、第１図（ｂ）に示す
様に、角部316は突出片102の先端を越えるようになる。

この場合には、最早角部316によって突出片102をしご
き・伸長させることはできない。

この点、本実施例においては、ポンチ314の角部316が
突出片102の上端よりも上方に位置する場合であって
も、ダイス210の第２テーパ面220とポンチ314の第２テ
ーパ面318との最短距離が、ポンチ314のダイス210中へ
の進入と共に短縮されるため、第２テーパ面220、318に
挟まれている突出片102を前記テーパ面によって圧縮し
展延することができる。

このことを第２図を用いて説明する。

第２図は、角部316が突出片102の上端よりも上方に位
置するポンチ314をポンチ314′の位置にダイス210中を
上昇させた場合を示す。

本実施例における第２テーパ面220、318は、その傾斜
角θ、θ′が共に等しいために平行である。このため、
両テーパ面間の最短距離は、両テーパ面に垂直となる直
線距離である。

ここで、ポンチ314における第２テーパ面220とダイス
210における第２テーパ面318との間の最短距離をt₁、突
出片102の高さをh₁とすると、ポンチ314をポンチ314′
の位置まで移動したとき、両テーパ面は平行状態を維持
しつつ両テーパ面間の最短距離はt₂に短縮される。

このため、両テーパ面間に挟まれている突出片102
は、ポンチ314の移動に伴い両テーパ面によって圧縮さ
れて展延され、突出片の厚さがt₁からt₂と薄くなると共
に、高さもh₁からh₂と高くなる。

この様に第１〜２図に示す本実施例のポンチ314とダ
イス210とによれば、ポンチ314のしごき部である角部31
6が突出片102の上端面を越えている場合であっても、ポ
ンチ314のダイス210中への進入によって突出片102に圧
縮成形を施すことができ、突出片102を伸長することが
できる。

かかる圧縮成形においては、突出片102の両面に対す
るしごきが少ないため、親水性金属プレートを使用する
場合であっても、親水性コートのしごきに因る剥離を防
止することができる。

また、ダイス210中に進入するポンチ314の進入量を調
整することによって、金属製プレート100の厚さを一定
に保ちつつ突出片102の高さを容易に調整をすることが
できる。

この点、第８図に示す従来の金型においては、金属製
プレート100の厚さを一定に保ちつつ突出片102の高さを
調整するためには、ダイス110の内径及びポンチ114の外
径を変更して調整しなければならず、ダイス110及びポ
ンチ114の交換を必要とする。

ところで、第１〜２図に示すダイス210とポンチ314と
において、第１テーパ面224,322に続く第２テーパ面22
0,318の傾斜角θ、θ′が等しいが、第２テーパ面220,3
18の各傾斜角θ、θ′が互いに異なるの角度であっても
よい。

ここで、ダイス210の第２テーパ面220が、第３図に示
す如く、垂直面である場合、ポンチ外壁面とダイス内壁
面との圧縮による延展を突出片102の実質的全面に施す
ことができない。

すなわち、第３図において、ポンチの角部316が突出
片102の上端を越えたとき、突出片102と接触している両
壁面間の距離が最短距離となる部分は、ダイス410の入
口部に在る第１テーパ面424と垂直面426との境界となる
角部428の位置である。

かかるダイス210とポンチとの組み合わせにおいて、
ポンチ314の位置にあるとき、両壁面間の最短距離をt₁
（角部428と、角部428に対向するポンチ316の第２テー
パ面318との間の距離）とする。

この場合、ポンチ314をポンチ314′の位置までダイス
410中に進入させると、両壁面間の最短距離はt₁〜t₂ま
で短縮され、両壁面間に挟まれている突出片102を伸長
させることができる。

しかし、角部428による突出片102の伸長は、しごき加
工が加わってなされるため、親水性金属プレートを使用
した場合には、親水性コートがしごき加工によって剥離
するおそれがある。

また、第４図に示す如く、ポンチの先端部に在る第１
テーパ面522に続く面が垂直面526であるとき、ダイス21
0に第１テーパ面224と第２テーパ面220とが形成されて
いても、ポンチ514の第１テーパ面522と垂直面526との
角部516が突出片102の先端を越えた場合、最早突出片10
2の伸長を図ることはできない。

つまり、第４図に示すダイス210とポンチ514との間の
最短距離は、ポンチ先端部に在る角部516と角部516に対
応するダイス210の内壁面との間の距離である。

従って、第４図に示すダイス210とポンチ514とにおい
て、角部516が突出片102の先端を越えた場合には、ポン
チ514をポンチ514′の位置に移動させても、最早突出片
102と接触する領域の両壁面間の距離は短縮されず、突
出片102に両壁面に因る展延を施すことができないので
ある。

以上、述べてきた第１〜２図に示す本実施例のダイス
とポンチとから構成される金型は、バーリング加工に使
用する専用金型等と第７図に示す工程順に直列に並べて
使用してもよいが、第５図に示す金型中に組入れて用い
ることが好適である。

第５図に示す金型は、上型を構成する上型基台Ｘに筒
状のアイアニングブッシュ２が垂直下向きに固定されて
おり、このアイアニングブッシュ２内には、先端部より
も後端部の内径が大径である段付中空部が形成されてい
る。

このアイアニングブッシュ２の先端部は、アイアニン
グ加工の際に使用されるダイスであり、その中空部の内
壁面には、第１〜２図に示す第１テーパ面224と傾斜角
θ′が30分の第２テーパ面とが形成されている。

尚、先端部の中空部の主たる部分の内径は、形成する
カラー付透孔のカラーの外径と等しい。

この様なアイアニングブッシュ２先端部の中空部に、
外周面が前記中空部の内壁面に摺接しつつ上下方向に移
動可能で且つ上端にフランジ５有する筒状のノックアウ
トブッシュ３挿入されている。

前記フランジ５は、アイアニングブッシュ２の先端部
の中空部よりも大径の内径に形成されている後端部の中
空部壁面に沿って上下動する。

また、ノックアウトブッシュ３は、その内壁面が上型
基台Ｘに垂直下向きに固定されている棒状のピアスポン
チ１の先端部外周面と摺接して上下方向に移動可能であ
る。

かかるピアスポンチ１は、切歯部12を含む先端部の外
径が形成されるカラー付透孔よりも小径である。

但し、切歯部12の外径は前記先端部の外径よりも、カ
ラー付透孔を形成するプレートの板厚の約５〜10％程小
径である。これはプレートに小孔を穿設する際に発生す
るバリを防止せんとするためである。

更に、ノックアウトブッシュ３のフランジ５の上面、
アイアニングブッシュ２の壁面、及びピアスポンチ１の
外周面によって囲まれている空間部は、導管９から圧縮
空気が供給されて一定の圧力に保たれている圧縮空気室
４である。この圧縮空気室４はノックアウトブッシュ３
を下方に常に付勢し、下死点でアイアニングブッシュ２
の先端よりも下方にノックアウトブッシュ３の先端を位
置するようにしている。

この様な上型において、上型基台Ｘはプレス装置（図
示せず）によって上下方向に移動可能に設けられてい
る。

かかる上型に対する下型には、固定下型基台Ｙに筒状
のアイアニングポンチ６が垂直上向きに固定されてい
る。

かかるアイアニングポンチ６は、第１〜２図に示すポ
ンチ314であり、その外周面には、第１テーパ面322（第
５図において、13のテーパ面に相当）と傾斜角θが30分
〜４度の第２テーパ面318が形成されている。

かかるアイアニングポンチ６の先端部の中空部８は、
その下方に位置する中空部11の内径よりも小径の内径を
有し、且つ上型基台Ｘが降下するとき、ピアスポンチ１
の先端部が外周面を中空部８の内壁面と摺接しつつ降下
する。

この様なアイアニングポンチ６は、スプリング等の付
勢部材（図示せず）によって上方向に付勢されている付
勢台７に遊嵌され、アイアニングポンチ６のテーパ状先
端が付勢台７の上面に突出している。

尚、第５図において、第１〜２図に示すポンチ及びダ
イスの第２テーパ面は、傾斜角θ、θ′が30分〜４度と
小角であるために図示しなかった。

かかる第５図に示す金型を用いてカラー付透孔を成形
する際の動作を第５図及び第６図を用いて説明する。

先ず、第６図（Ａ）に示す様に、金属製スレート10を
アイアニングポンチ６に対して略直角になる様に置き、
上型基台Ｘをプレス装置等（図示せず）によって降下さ
せる。

この際に、ノックアウトブッシュ３は圧縮空気室４に
導管９を介して供給される圧縮空気によって下方向に付
勢されており、ノックアウトブッシュ３のフランジ５が
圧縮空気室４の最下位置に位置する。

かかる状態に在るノックアウトブッシュ３は、その先
端面が金属製プレート10を介してアイアニングポンチ６
の先端面と当接し、小孔を穿設する部分の金属板状体を
圧縮空気室４の圧力によって固定する［第６図
（Ａ）］。

この様にアイアニングポンチ６の先端面と当接したノ
ックアウトブッシュ３は、上型基台Ｘと共に降下せず一
定の位置で停止状態となる。

一方、ノックアウトブッシュ３のフランジ５は圧縮空
気室４内の圧力に抗して上型基台Ｘの降下と共に圧縮空
気室４の上方に移動することができるため、上型基台Ｘ
はノックアウトブッシュ３の停止状態を保ちつつピアス
ポンチ１及びアイアニングブッシュ２と共に降下する。

このため、ピアスポンチ１はアイアニングポンチ６を
ダイスとして小孔を穿設することができる。

更に、アイアニングブッシュ２の先端面が金属製プレ
ート10を付勢台７の上面に押し付け、穿設されている小
孔をアイアニングポンチ６のテーパ面13によってバーリ
ングして小孔の周縁に突出部を形成する。この時、ノッ
クアウトブッシュ３の先端面とアイアニングポンチ６の
先端面とが直接当接する［第６図（Ｂ）］。

引続き、上型基台Ｘは、アイアニングブッシュ２の金
属製プレート10及び付勢台７を押し下げつつ降下し、ア
イアニングブッシュ２の内壁面とアイアニングポンチ６
の先端部外周面とでバーリングによって形成された突出
部を、第１図（ｂ）及び第２〜３図に示す様に、しごき
加工と圧縮加工とを施して所定の高さのカラーを形成す
る。

この際に、ピアスポンチ１が上型基台Ｘと共に降下
し、ピアスポンチ１の先端部はその外周面がアイアニン
グポンチ６の先端部内壁面と摺接しつつ降下する［第６
図（Ｃ）］。

かかるピアスポンチ１の先端部は、アイアニングポン
チ６の先端部を内側から支承し、アイアニング加工時に
アイアニングポンチ６に加えられる外力に因るアイアニ
ングポンチ６の外径の縮径を防止しているのである。

次いで、所定の高さのカラーが得られたとき、上型基
台Ｘの降下が停止し、上型基台Ｘは上昇するようにな
る。

上型基台Ｘの上昇の開始と共にピアスポンチ１及びア
イアニングブッシュ２は上昇する。

一方、ノックアウトブッシュ３はフランジ５が圧縮空
気室４の最下位置に達するまでアイアニングポンチ６の
先端面に当接した状態を保ち、アイアニングブッシュ２
の下端面に付着して上昇する金属製プレート10を分離す
る［第６図（Ｄ）］。

かかるノックアウトブッシュ３は、上型基台Ｘが上昇
してフランジ５が圧縮空気室４の最下位置に達した後、
上型基台Ｘと共に所定の位置まで上昇する。

この様にして得られるカラー付透孔に、カラーの高さ
を更に高くすべく、更にアイアニング加工を施してもよ
く、所定の高さのカラーが得られた後、必要に応じてカ
ラーの先端を折り曲げて鍔105を形成する［第７図
（ｄ）の工程］。

かかる第５〜６図の金型においては、ノックアウトブ
ッシュ３が圧縮空気の圧力によって付勢されているが、
スプリング等の付勢部材であってもよい。

また、ピアスポンチ１の中央部に空気孔を設け、前記
空気孔から空気を吹き出して加工中に発生する金属粉や
熱を除去しつつ加工を行なってもよい。

（発明の効果） 本発明によれば、低しごき率でも所定の高さのカラー
付透孔を得ることができ、加工後に特別な洗浄を必要と
しない揮発性加工油及び／又は親水性コートが両面に形
成され熱交換性能に優れている親水性金属製プレートの
工業的使用を可能とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は第１
図に示すアイアニング金型の作用を説明するための説明
図、第３図は比較例の作用を説明するための説明図、第
４図は他の比較例の作用を説明するための説明図、第５
図は第１〜２図に示すアイアニング金型を使用した熱交
換器用フィンの製造金型の一例を示す断面図、第６図は
第５図に示す製造金型の動作を説明する説明図、第７図
は熱交換器用フィンの製造工程を説明する工程図、及び
第８図は従来のアイアニング金型の断面図を各々示す。 図において、 100……金属製プレート、101……穿設孔、 102……突出片、110,210,410……ダイス、 220……ダイスの第２テーパ面、 224……ダイスの第１テーパ面、 114,314,514……ポンチ、 116,316,516……ポンチの角部（しごき部）、 318……ポンチの第２テーパ面、 322……ポンチの第１テーパ面、 θ、θ′……第２テーパ面の傾斜角。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２１Ｄ 22/28 8315−4Ｅ Ｂ２１Ｄ 22/28 Ｃ 8315−4Ｅ Ｇ 8315−4Ｅ Ｅ 24/16 8315−4Ｅ 24/16 Ａ 8315−4Ｅ Ｂ 28/14 28/14 Ｚ // Ｂ２１Ｄ 53/02 53/02 Ａ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属製プレートに穿設された穿設孔の周縁
   に突出加工によって形成される突出片を、先端部にしご
   き部が形成されているポンチとダイスとでしごき加工
   し、所定高さのカラーに形成する熱交換器用フィンの製
   造金型において、 該ポンチの先端部に設けられたしごき部が、突出片の先
   端を越えてダイス中に進入したとき、前記突出片を挟む
   ポンチ外壁面とダイス内壁面との両壁面が共にテーパ面
   に形成され、 且つポンチのダイス中への進入に伴い面間距離が次第に
   短縮される両壁面によって、前記両壁面間に挟まれた突
   出片の実質的全面が圧縮されて延展されるように、ポン
   チ外壁面のテーパ面がポンチ先端方向に縮径されるテー
   パ面に形成されていると共に、ダイス内壁面のテーパ面
   がポンチ先端部の進入方向に縮径されるテーパ面に形成
   されていることを特徴とする熱交換器用フィンの製造金
   型。