JP2924614B2 - プレス加工による局部肉厚増加方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プレス加工による局部
肉厚増加方法に関し、特に板金素材の端部に直立形成し
たフランジ部を厚肉化させて厚肉部を形成する方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】板金製の自動車部品のなかには、必要な
部分のみを局部的に肉厚（板厚）を増加させて強度の向
上を図ったものがある。例えば図７は、自動車用自動無
段変速機（ＣＶＴ）のプーリ駆動系に用いられるシリン
ダケース３１の例を示したもので、その外周縁部にはＯ
リング等のシール部材を装着する溝３２の幅を確保する
ために表裏両面のうち片面側に突出する厚肉部３３を形
成するようにしているものである。

【０００３】この厚肉部３３を成形するには、図８に示
すように、板金素材３４の端部を直角に折り曲げてフラ
ンジ部３５を形成し、その後にフランジ部３５の先端面
３５ａ側から該フランジ部３５をその高さ方向に圧縮す
るべく据え込むことにより厚肉部３３が形成される。

【０００４】そして、上記の据え込みの際には、図９に
示すように、ダイ３６とパッド３７とで板金素材３４の
うちフランジ部３５以外の領域を加圧拘束した上で、ポ
ンチ３８によりフランジ部３５の高さを圧縮するべく据
え込むようにする（類似構造が特開平３−１８６６４３
号公報に示されている）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の成
形方法では、フランジ部３５が厚肉部３３へと変化する
際のその板厚方向の増肉量を可及的に大きくするために
は、フランジ高さｈを大きくする必要があるが、図９お
よび図１０に示すように、フランジ部３５の肉厚ｔと厚
肉部３３の肉厚Ｔとの差が大きくなればなるほどフラン
ジ部３５とダイ３６との間の隙間Ｃが大きくなり、フラ
ンジ部３５が据え込まれる際に図１０の（Ｂ）に示すよ
うに座屈が発生し、この座屈が原因となって同図（Ｃ）
に示すように厚肉部３３の根元部にいわゆる折り込み欠
陥Ｑが発生することとなって好ましくない。この折り込
み欠陥Ｑはいわゆる切り欠き効果による強度の低下をも
たらすことから、製品機能の上で致命的欠陥となる。

【０００６】そして、上記の座屈を考慮すると、フラン
ジ部３５の肉厚ｔから厚肉部３３の肉厚Ｔへの増肉量は
座屈限界から１０％程度が限界とされ、従来の成形方法
ではその増肉量にもおのずと限界がある。

【０００７】また、上記のような従来の据え込み工法
は、鍛造プレス機械を用いて行なうのが一般的であるた
め、プレス設備が大規模化するとともに設備費の低減が
図れない。

【０００８】本発明は以上のような課題に着目してなさ
れたもので、折り込み欠陥の発生を伴うことなく増肉量
の拡大化が図れ、しかも比較的小規模な板金用のプレス
機械を用いて加工を行えるようにした方法を提供するこ
とを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、板金素材の端
部にフランジ部をほぼ直立に曲折形成し、このフランジ
部の先端部を板圧方向に局部的に厚肉化させて厚肉部を
形成する方法であって、ダイ上に固定した板金素材のフ
ランジ部をその先端面側からポンチによりフランジ高さ
を縮小する方向に据え込むにあたり、前記フランジ部を
予め直立姿勢位置よりもわずかに傾斜させて形成してお
く一方、前記ダイの成形面のうちフランジ部の縦壁面に
沿う部分であってそのフランジ部の根元部に近い部分に
段状部を形成しておき、前記ポンチによる据え込みに伴
う材料の塑性流動方向を段状部にて制御しながら厚肉部
を形成することを特徴としている。

【００１０】

【作用】この方法によると、据え込みに伴う材料の塑性
流動方向に対して段状部が抵抗となるため、その段状部
において材料の不整流部ができ、フランジ部の板厚方向
の増肉が顕著となる。これによって、板厚方向での必要
量の増肉量をもつ厚肉部が形成される。

【００１１】

【実施例】図２は本発明の一実施例を示す図で、図３，
４に示すように自動無段変速機用のシリンダケース１に
ついて、その内周のフランジ部２の先端にＯリング等の
シール部材装着用の溝３を形成するための厚肉部４を加
工する場合の例を示している。

【００１２】図２の（Ａ），（Ｂ）に示すように、板厚
ｔの円板状の板金素材５を用いて浅い皿状に絞り成形し
て外側のフランジ部６を成形し、さらに同図（Ｃ）に示
すように板金素材５を反転させた上で再絞り加工を施し
て外側のフランジ部６を折り返す。続いて、同図（Ｄ）
に示すように板金素材５の底壁部７にコイニング加工を
施して、その底壁部７を段部８ａを有する段付形状に成
形する。そののち、同図に示すように、板金素材５の底
壁部７にプレスによるピアス加工もしくは機械加工を施
して、その底壁部７の中心部に穴８ｂを形成する。

【００１３】さらに、同図（Ｅ）に示すように、穴８ｂ
の周縁部にフランジ曲げ加工を施してフランジ部２を直
立形成した上で、同図（Ｆ）に示すようにそのフランジ
部２を先端面２ａ側からフランジ高さを圧縮する方向に
据え込んで、板厚方向に厚肉化させた厚肉部４を成形す
る。

【００１４】この据え込みの具体的な方法としては、例
えば図５に示した単動板金プレス型を用いて行う。この
プレス型は、下ホルダ９にダイホルダ１０を介して固定
されたダイ１１と、ダイ１１の外周に配置されて下ホル
ダ９に対し弾性体１２を介して上下動可能に弾性支持さ
れたフローティングダイ１３と、フローティングダイ１
３の外周に配置されてクッションピン１４を介して上下
動するリフター１５とで下型１６が構成されている。な
お、前記リフター１５はガイドピン１７により案内され
ているとともに、その先端の大径部１８にて抜け止めが
施されている。一方、上型１９は、上ホルダ２０に固定
されたポンチ２１と、このポンチ２１の中央部に上下動
可能に設けられたフローティングポンチ２２とで構成さ
れていて、フローティングポンチ２２はクッションピン
２３により下方に付勢されている。上記のフローティン
グポンチ２２は、外側ポンチ２４と中間ポンチ２５およ
び内側ポンチ２６とで構成されているものの、それら三
者は一体に固定されている。

【００１５】そして、先にフランジ部２が曲折成形され
た板金素材５を、そのフランジ部２を上向きにした状態
でフローティングダイ１３上にセットした上で、上型１
９を下降させる。これにより、板金素材５はフローティ
ングダイ１３とフローティングポンチ２２およびポンチ
１９とで加圧拘束されてフローティングダイ１３ととも
に徐々に下降し、フローティングダイ１３が下ホルダ９
に当接して底突き状態になると相対的にフローティング
ポンチ２２が上動するものの、フローティングポンチ２
２が上ホルダ２０に当接して底突き状態になるとそれら
フローティングポンチ２２とポンチ１９とが一体的に下
降して、そのフローティングポンチ２２のうちの内側ポ
ンチ２６がフランジ部２を据え込むことになる。

【００１６】図１は図５に示すプレス型の要部を拡大し
たもので、板金素材５が位置決めされるダイ１１の成形
面１１ａのうちフランジ部２の縦壁面に沿う部分であっ
て且つフランジ部２の根元部に近い部分には段状部２７
が形成されており、これによりダイ１１と中間ポンチ２
５および内側ポンチ２６とで囲まれた空間Ｒのうち段状
部２７よりも上側の部分ではその空間Ｒの幅Ｗがフラン
ジ部２の板厚ｔよりも大きく形成されている。

【００１７】また、前記フランジ部２は板金素材５の軸
心に対して予め所定角度θだけ傾斜角度をもたせて、わ
ずかに外開き気味の開きフランジ部として形成してあ
る。

【００１８】図１の（Ａ）に示すように、内側ポンチ２
６と中間ポンチ２５とが一体となってフローティングポ
ンチ２２が形成されていることから、内側ポンチ２６が
フランジ部２の先端面に当接した時には中間ポンチ２５
もまた板金素材５の底壁部７に着座していない。

【００１９】図１の（Ａ）の状態から内側ポンチ２６お
よび中間ポンチ２５が一体的に下降すると、フランジ部
２は角度θをもったいわゆる開きフランジ部となってい
るために、据え込みに伴って矢印ａ方向の塑性流動が発
生するものの、同図（Ｂ）に示すようにこの塑性流動は
段状部２７よりも上側のダイ１１の成形面１１ｂによっ
て規制されるために材料がフランジ部２の板厚方向に移
動して徐々に空間Ｒ内に充満する。

【００２０】なおも内側ポンチ２６によってフランジ部
２が据え込まれると、その材料の塑性流動方向に対して
段状部２７が抵抗となるために、その段状部２７近傍で
は材料の不整流動２８が発生して材料が中間ポンチ２５
側に徐々に寄せられる。

【００２１】そして、フローティングポンチ２２全体が
下死点位置に達すると、同図（Ｃ）に示すように初めて
中間ポンチ２５が板金素材５の底壁部７に圧接してこれ
を拘束し、最終的にはフランジ部２の先端部がその板厚
方向に増肉されて、元の板厚ｔよりも肉厚の大きい厚肉
部４が形成される。

【００２２】本発明者が板厚ｔが５ｍｍの板金素材５を
用いて直径１８０ｍｍ程度の図３，４に示したシリンダ
ケース１を試作したところ、厚肉部４の肉厚Ｔは６ｍｍ
まで厚肉化され、またフランジ部２の根元の曲率部２９
でもその肉厚Ｔ_Rが５．５ｍｍまで厚肉化された。

【００２３】これに対して、図６に示すように、上記実
施例と同じ条件下で段状部２７を形成しないで加工を行
った場合、フランジ部２の据え込みに伴ってその先端部
が増肉化されることはなく、材料はそのほとんどが曲率
部２９および底壁部７側に流れてしまい、それら曲率部
２９および底壁部７の厚肉化に貢献することはあって
も、フランジ部２先端の厚肉化には寄与しない。

【００２４】なお、図５のプレス型構造のもとで厚肉部
４が形成された板金素材５はリフター１５のリフトアッ
プ機能とフローティングポンチ２２のノックアウト機能
によって型から取り出されたのち、後工程で図３に示す
ように面取部３０の面取り加工が施されるとともに、溝
３の加工が施されてシリンダケース１となる。

【００２５】また、上記実施例では、図１に示すように
内側ポンチ２６と中間ポンチ２５とを一体として下降さ
せてフランジ部２を据え込む場合の例を示したが、内側
ポンチ２６と中間ポンチ２５を相対移動可能とし、先に
中間ポンチ２５で板金素材５の底壁部７を加圧拘束した
上で、内側ポンチ２６にてフランジ部２を据え込むよう
にしてもよい。ただし、この場合には上記実施例に比べ
て内側ポンチ２６および中間ポンチ２５の加圧力として
一段と大きな荷重が必要となるために、プレス設備の簡
素化の上では上記の実施例構造の方が好ましい。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ダイ上に
固定した板金素材のフランジ部をその先端面側からポン
チによりフランジ高さを縮小する方向に据え込んで厚肉
部を形成するにあたり、前記フランジ部を予め直立姿勢
位置よりもわずかに傾斜させて形成しておく一方、ダイ
の成形面のうちフランジ部の縦壁面に沿う部分であって
そのフランジ部の根元部に近い部分に段状部を形成して
おき、ポンチによる据え込みに伴う材料の塑性流動方向
を段状部にて制御しながら厚肉部を形成するようにした
ことから、厚肉部の根元部に折り込み欠陥が発生するこ
とがなく加工品質が向上するほか、従来のようにフラン
ジ高さを大きくすることなしに必要量の増肉が可能であ
るために最少限の材料で要求肉厚の厚肉部を形成するこ
とができるようになって、材料の無駄が少なくなる。

【００２７】加えて、上記の段状部の塑性流動制御効果
のために、従来のような大規模な鍛造プレス設備を使用
することなしに比較的簡素な板金プレス設備を使用して
所期の目的を達成できることから、設備の小型化と設備
費の低減化を併せて達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図で、フランジ部の据
え込み時の工程説明図。

【図２】図３に示すシリンダケースの加工手順の工程説
明図。

【図３】自動無段変速機のシリンダケースの断面図。

【図４】図３のｂ部拡大図。

【図５】図１の据え込み加工を行うためのプレス型構造
の一例を示す断面図。

【図６】図１の段状部を設けなかった場合の工程説明
図。

【図７】従来工法によって成形された厚肉部をもつシリ
ンダケースの半断面図。

【図８】図７に示す厚肉部の加工工程説明図。

【図９】図８の据え込み工程の型構造との関連を示す作
動説明図。

【図１０】図８の据え込み工程での肉厚変化を示す要部
拡大説明図。

【符号の説明】

２…フランジ部 ４…厚肉部 ５…板金素材 １１…ダイ １１ａ…成形面 ２２…フローティングポンチ ２５…中間ポンチ ２６…内側ポンチ ２７…段状部

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B21J 1/00 - 13/14 B21J 17/00 - 19/04 B21D 53/84 B21K 1/00 - 31/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板金素材の端部にフランジ部をほぼ直立
   に曲折形成し、このフランジ部の先端部を板圧方向に局
   部的に厚肉化させて厚肉部を形成する方法であって、 ダイ上に固定した板金素材のフランジ部をその先端面側
   からポンチによりフランジ高さを縮小する方向に据え込
   むにあたり、前記フランジ部を予め直立姿勢位置よりもわずかに傾斜
   させて形成しておく一方、 前記ダイの成形面のうちフランジ部の縦壁面に沿う部分
   であってそのフランジ部の根元部に近い部分に段状部を
   形成しておき、 前記ポンチによる据え込みに伴う材料の塑性流動方向を
   段状部にて制御しながら厚肉部を形成することを特徴と
   するプレス加工による局部肉厚増加方法。