JP3295179B2 - Al系ブランクの絞り加工法 - Google Patents

Al系ブランクの絞り加工法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、純AlまたはAl合金
よりなるAl系ブランクの絞り加工法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、スチール系ブランクの絞り加工法
としては、大型ダブルアクション機械プレスにしわ押え
制御成形装置を付設して、絞り過程途中でしわ押え圧を
変化させる、といった方法が知られている(例えば、特
開平2−37922号公報参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来法
においては、高価なしわ押え制御成形装置を必要とし、
また絞り加工時間も比較的長いため、成形品の製造コス
トが高くなる、といった問題があり、したがって従来法
をAl系ブランクの絞り加工に応用することは適当では
ない。
【0004】本発明は前記に鑑み、Al系ブランクの極
低温特性を利用すると共に絞り加工用金型に簡単な工夫
を施すことにより、しわの発生がなく、寸法精度の高い
高品質な成形品を高能率で量産することのできる前記A
l系ブランクの絞り加工法を提供することを目的とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係るAl系ブラ
ンクの絞り加工法は、しわ押え面にビードを有する一方
の絞り加工用金型と、しわ押え面に前記ビードに対向す
る凹部を有する他方の絞り加工用金型とを合せて、両金
型間に、−50℃以下に冷却されて常温時よりも厚さが
小であるAl系ブランクを、その外縁が前記ビードより
も外方に位置するように介在させると共に両しわ押え面
間の間隔をスペーサによって、冷却時における前記Al
系ブランクの厚さよりも大に規制し、次いで一方の金型
の凹形成形部と他方の金型の凸形成形部との協働により
前記Al系ブランクに絞り加工を施し、その絞り加工前
半期においては、前記Al系ブランクの前記凹形成形部
へのすべり込みを、前記スペーサの前記間隔規制作用に
よって増進させ、一方、絞り加工後半期においては、前
記Al系ブランクの温度上昇による厚さ増に伴い、前記
ビードおよび凹部間における前記Al系ブランクのすべ
り抵抗を高めて、そのAl系ブランクに付加される張力
を増大させることを特徴とする。
【0006】
【作用】Al系ブランクは、−50℃以下に冷却される
と、常温時よりも収縮すると共に耐力、引張強さおよび
伸びが著しく向上する、といった極低温特性を有する。
【0007】絞り加工前半期においては、Al系ブラン
クの前記極低温特性を利用すると共にスペーサによる間
隔規制作用を得て、Al系ブランクの凹形成形部へのす
べり込みを増進させるので、Al系ブランクに対する絞
り込みがスムーズに、且つ迅速に行われる。
【0008】絞り加工後半期においては、Al系ブラン
クの温度が上昇して、その厚さが増し、これによりビー
ドおよび凹部間におけるAl系ブランクのすべり抵抗を
高めて、Al系ブランクに付加される張力を増大させる
ので、Al系ブランクの張出しが確実に行われて成形品
におけるしわの発生が回避される。
【0009】
【実施例】図1は、絞り加工後の成形品1を示し、その
成形品1は、一端に開口2を有する方形の底付器体3
と、その開口2の外周縁に沿って連設された方形のフラ
ンジ4とよりなる。フランジ4には、開口2の各辺に沿
う変形部5が成形されており、それら変形部5は器体3
の開口2側では凹んでいるが、器体3の底壁6側では出
張っている。各変形部5は絞り加工中にビードおよびそ
れと対向する凹部との協働で成形されたものであり、し
たがって、このような変形部5を有するフランジ4はト
リミング加工によって器体3より除去される。
【0010】成形品1は、Al合金である5182−O
材よりなるAl系ブランクに絞り加工を施して得られた
ものである。
【0011】このAl系ブランクは、常温(20℃)に
て1.0mmの厚さを有するが、極低温下では収縮してそ
の厚さが常温時よりも小となる。
【0012】表1は、Al系ブランクを−196℃の液
体窒素に浸漬したときのAl系ブランクの温度と厚さと
の関係を示す。
【0013】
【表1】 またAl系ブランクには、その冷却に先立って潤滑油が
塗布される。この潤滑油には、−50℃以下において固
化してもAl系ブランクから剥離することのない付着性
を発揮し、また常温下においては液化して潤滑能を発揮
する、といった特性が要求される。
【0014】このような特性を有する潤滑油には、天然
油脂のみからなる潤滑油、天然油脂と天然油脂重合体と
よりなる混合潤滑油、天然油脂と高分子化合物とよりな
る混合潤滑油等が該当する。
【0015】天然油脂はトリグリセリドを主体とし、−
50℃以下において固化しても脆化しにくく、またカル
ボキシル基を有するのでAl系ブランクに対する付着性
は良好である。天然油脂の平均分子量は約1000であ
る。
【0016】天然油脂重合体は、天然油脂に加熱下で酸
素を吹込んで重合させたものであり、−50℃以下にお
いて柔軟性を有する。天然油脂重合体の平均分子量は天
然油脂の2〜4倍である。
【0017】高分子化合物としては、ポリブテン、αオ
レフィン−エチレン共重合体、ポリブタジエン、ポリア
クリル酸エステル等が用いられ、要するに高分子量を有
し、且つ低粘度のものが望ましい。
【0018】図2,図3は、成形品1の製造に用いられ
る絞り加工用金型6,7を示す。上側の絞り加工用金型
6は、その中央に在って下向きの開口を有すると共に底
付器体3に対応する凹形成形部(ダイス孔)8と、その
凹形成形部8の下向き開口周囲に在ってフランジ4に対
応するしわ押え面9を備えており、昇降自在に構成され
る。凹形成形部8の下向き開口近傍において、そのしわ
押え面9には下向き開口の各辺に沿うように、変形部5
に対応する4つの凹部10が形成される。
【0019】下側の絞り加工用金型7は、凹形成形部8
と同軸上に在って上向き開口を有するガイド孔11およ
びそのガイド孔11の上向き開口周囲に存するしわ押え
面12を持つ固定の金型本体13と、ガイド孔11に摺
動自在に嵌合された凸形成形部(ポンチ)14とを備え
ている。
【0020】ガイド孔11の上向き開口近傍において、
そのしわ押え面12には各凹部10に対向するように4
つのビード15が突設される。またしわ押え面12の外
縁部全周に亘って複数のスペーサ16が略等間隔に突設
される。各スペーサ16の突出長aは、−50℃以下、
本実施例では−196℃に冷却されたAl系ブランク1
7の厚さbよりも大(a>b)に設定され、本実施例で
は突出長aはa=0.975mmである。
【0021】両絞り加工用金型6,7内にはそれぞれ導
油路18,19が設けられており、それら導油路18,
19に熱油を流通させることによって両金型6,7のし
わ押え面9,12、凹形成形部8および凸形成形部14
の表面を保温し得るようになっている。
【0022】次に、成形品1の絞り加工作業について説
明する。
【0023】(a) 常温下において、厚さ1.0mmの
Al系ブランク(5182−O材)17の表裏両面に、
天然油脂と天然油脂重合体とよりなる混合潤滑油を塗布
し、次いでAl系ブランク17を−196℃の液体窒素
に浸漬して同温度(−196℃)に冷却されたAl系ブ
ランク17を得た。このAl系ブランク17の厚さb
は、表1に示すようにb=0.965mmであり、また混
合潤滑油は凍った状態でAl系ブランク17の表裏両面
に付着していて剥離は認められなかった。
【0024】(b) 図2,図3に示すように、Al系
ブランク17を下側の絞り加工用金型7の各ビード15
上に載置した。この場合、Al系ブランク17の全外縁
は各ビード15よりも外方に位置し、且つ各スペーサ1
6よりも内方に位置する。
【0025】また両絞り加工用金型6,7の両しわ押え
面9,12の温度および凹、凸形成形部8,14の表面
温度を、それらに極低温のAl系ブランク17が接触し
ても、絞り加工作業中、即ち、下側の絞り加工用金型7
へのAl系ブランク17の載置から後述する成形品1の
取出しまでAl系ブランク17の温度よりも高い温度、
本実施例では常温に保持すべく、両金型6,7の導油路
18,19に熱油を流通させた。
【0026】(c) 図4に示すように、上側の絞り加
工用金型6を下降させて両金型6,7を合せ、両金型
6,7間にAl系ブランク17をその全外縁が全ビード
15よりも外方に位置するように介在させると共に両し
わ押え面9,12間の間隔を各スペーサ16の突出長a
=0.975mmに規制した。Al系ブランク17の厚さ
bはb=0.965mmであるからAl系ブランク17と
両しわ押え面9,12間には0.010mmのクリアラン
スが生じており、したがってAl系ブランク17の凹形
成形部8近傍部分は各ビード15により軽く押圧されて
いる状態にある。
【0027】(d) 凸形成形部14を上方へ摺動させ
て、その凸形成形部14と凹形成形部8との協働により
Al系ブランク17に絞り加工を施した。
【0028】Al系ブランク17は、−196℃に冷却
されているので、常温時よりも収縮すると共に耐力、引
張強さおよび伸びが著しく向上する、といった極低温特
性を有する。
【0029】したがって、図5に示す絞り加工前半期に
おいては、Al系ブランク17の前記極低温特性を利用
し、また各スペーサ16による間隔規制作用および混合
潤滑油の溶解による潤滑作用を得て、Al系ブランク1
7の凹形成形部8へのすべり込みが増進されるので、A
l系ブランク17に対する絞り込みがスムーズに、且つ
迅速に行われる。
【0030】図6に示す絞り加工後半期においては、各
ビード15等との摩擦によりAl系ブランク17の温度
が上昇してその厚さが増し、これにより各ビード15お
よび各凹部10間におけるAl系ブランク17のすべり
抵抗が高められて、Al系ブランク17に付加される張
力が増大するので、Al系ブランク17の張出しが確実
に行われて成形品1におけるしわの発生が回避される。
【0031】絞り込み終了時においては、成形品1の温
度が、両金型6,7からの熱伝導およびそれら6,7と
の摩擦により上昇して、その肉厚が、Al系ブランク1
7の常温時における厚さに近似するので、両金型6,7
間の成形空間20は成形品1によって略満されていた。
【0032】以後、上側の絞り加工用金型6を上昇さ
せ、また凸形成形部14を下方へ摺動させて成形品1を
両金型6,7間より取出した。
【0033】下側の絞り加工用金型7へのAl系ブラン
ク17の載置から成形品1の取出しまでの絞り加工時間
は1.5秒間であった。また取出し直後の成形品1にお
いて、底付器体3の温度は−40℃であり、一方、フラ
ンジ4の温度は−50℃であった。
【0034】成形品1の性状を調べたところ、しわの発
生はなかった。また寸法精度も高いもので、前記のよう
な低温下で成形品1を両金型6,7間から取外しても形
状凍結性が良好であることが判明した。
【0035】したがって、前記絞り加工法によれば、高
品質なAl系成形品1を高能率で量産することができ
る。
【0036】前記絞り加工法を繰返し行うことによっ
て、高品質なAl系成形品1を製造するために必要な絞
り加工時間を調べたところ、その絞り加工時間は0.5
〜3秒間で充分であり、極めて短くてよいことが判明し
た。
【0037】また両絞り加工用金型6,7のしわ押え面
9,12および凹、凸形成形部8,14を保温すること
なく前記絞り加工作業を行うことが可能である。この場
合、前記のように絞り加工時間が極めて短いので、絞り
加工作業中にしわ押え面9,12等の温度がAl系ブラ
ンク17のそれと等しくなるようなことはない。
【0038】Al系ブランク17に付加される張力の増
大を効率的に行うためには、前記実施例のように両しわ
押え面9,12を保温することが有効であり、また前記
張力増大と成形品1の形状凍結性の向上を図るために
は、前記実施例のように両しわ押え面9,12および
凹、凸形成形部8,14を保温することが有効である。
【0039】なお、ビード15は、しわ押え面12にガ
イド孔11の上向き開口全周に沿うように設けられ、ま
た凹部10は、しわ押え面9に凹形成形部8の下向き開
口全周に沿うように設けられることもある。
【0040】
【発明の効果】本発明によれば、Al系ブランクの極低
温特性を利用すると共に絞り加工用金型にビードおよび
凹部ならびにスペーサを設けるといった簡単な工夫を施
すことによって、Al系ブランクよりしわの発生がな
く、寸法精度の高い高品質な成形品を高能率で量産する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】成形品の斜視図である。
【図2】下側の絞り加工用金型の平面図であって、図3
の2−2矢視図に相当する。
【図3】上側および下側の絞り加工用金型を開いた状態
を示す縦断面図であって、図2の3−3線断面図に相当
する。
【図4】上側および下側の絞り加工用金型を合せた状態
を示す縦断面図である。
【図5】上側および下側の絞り加工用金型による絞り加
工前半期を示す縦断面図である。
【図6】上側および下側の絞り加工用金型による絞り加
工後半期を示す縦断面図である。
【符号の説明】
6,7 絞り加工用金型 8 凹形成形部 9,12 しわ押え面 10 凹部 14 凸形成形部 15 ビード 16 スペーサ 17 Al系ブランク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21D 22/20 B21D 22/22 B21D 24/00 B21D 24/04

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 しわ押え面(12)にビード(15)を
    有する一方の絞り加工用金型(7)と、しわ押え面
    (9)に前記ビード(15)に対向する凹部(10)を
    有する他方の絞り加工用金型(6)とを合せて、両金型
    (6,7)間に、−50℃以下に冷却されて常温時より
    も厚さが小であるAl系ブランク(17)を、その外縁
    が前記ビード(15)よりも外方に位置するように介在
    させると共に両しわ押え面(9,12)間の間隔をスペ
    ーサ(16)によって、冷却時における前記Al系ブラ
    ンク(17)の厚さよりも大に規制し、次いで一方の金
    型(6)の凹形成形部(8)と他方の金型(7)の凸形
    成形部(14)との協働により前記Al系ブランク(1
    7)に絞り加工を施し、その絞り加工前半期において
    は、前記Al系ブランク(17)の前記凹形成形部
    (8)へのすべり込みを、前記スペーサ(16)の前記
    間隔規制作用によって増進させ、一方、絞り加工後半期
    においては、前記Al系ブランク(17)の温度上昇に
    よる厚さ増に伴い、前記ビード(15)および凹部(1
    0)間における前記Al系ブランク(17)のすべり抵
    抗を高めて、そのAl系ブランク(17)に付加される
    張力を増大させることを特徴とするAl系ブランクの絞
    り加工法。
  2. 【請求項2】 両絞り加工用金型(6,7)の前記しわ
    押え面(9,12)は、絞り加工作業中において、前記
    Al系ブランク(17)よりも高い温度を保有する、請
    求項1記載のAl系ブランクの絞り加工法。
  3. 【請求項3】 両絞り加工用金型(6,7)の前記凸形
    成形部(14)および凹形成形部(8)は、絞り加工作
    業中において、前記Al系ブランク(17)よりも高い
    表面温度を保有する、請求項1または2記載のAl系ブ
    ランクの絞り加工法。
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