JP3757688B2

JP3757688B2 - Deep-drawn molded article, molding method thereof and molding apparatus

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Publication number: JP3757688B2
Application number: JP17367699A
Authority: JP
Inventors: 久佳加藤; 和行谷口
Original assignee: Toyota Auto Body Co Ltd
Current assignee: Toyota Auto Body Co Ltd
Priority date: 1999-06-21
Filing date: 1999-06-21
Publication date: 2006-03-22
Anticipated expiration: 2019-06-21
Also published as: JP2001001060A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、従来鋳造によって造られていた厚肉部材を、厚肉板からプレス加工によって成形することを可能にした深絞り成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
厚肉部材には種々のものが存在するが、その一つに、トラックのキャブをチルトする際に、その傾動操作を補助するアシスト機構の構成部材であるアームチルトが挙げられる。ここに、図１３は、アシスト機構を示す断面図であり、図１４は、そのアシスト機構を構成するアームチルトの斜視図である。また、図１５は、トラックのキャブ部分を示した図である。
このアシスト機構１００は、図１５に示すトラックのＰ部において、キャブ１０１とシャーシ１０２との間に設けられている。シャーシ１０２の支持部１０３，１０３には貫通孔を持ったマウンチング１０４Ａ，１０４Ｂが固定され、その両貫通孔にチューブチルトキャブ１０５が嵌挿されている。チューブチルトキャブ１０５は、長尺なパイプの一端内面にセレーション１０５ａが形成されたものであって、セレーション１０５ａの成形された部分が一方のマウンチング１０４Ａから突出している。
【０００３】
一方、チューブチルトキャブ１０５のセレーション１０５ａに対向して、反対のマウンチング１０４Ｂにはアームチルト１０６が外側に突出して取り付けられている。アームチルト１０６は、図１４に示すように円筒部１１１とフランジ部１１２とから構成され、その円筒部１１１の先端部分内面にセレーション１１３が形成されている。更に、アームチルト１０６は、フランジ部１１２から張り出したアーム部１１４を有し、そこに穿設された長円形の取付孔１１５を介してマウンチング１０４Ｂ側にネジ止めされている。また、アーム部１１４は、マウンチング１０４Ｂ側に螺設されたボルトストッパ１０８に当てられて回転しないように構成されている。そして、このアームチルト１０６とチューブチルトキャブ１０５とは、両セレーション１０５ａ，１１３に嵌合された一本のトーションバー１０７で連結されている。
【０００４】
そこで、図１５に示すようにキャブ１０１を持ち上げた状態でアシスト機構１００を取り付ければ、キャブ１０１を下げたときにはトーションバー１０７に捻りが生じ、キャブの重さと釣り合ったトルクが発生する。そのため、キャブ１０１を持ち上げるときには、トーションバー１０７によるトルクの補助を受けて人の力だけで容易に持ち上げられることとなる。また、ボルトストッパ１０８を回転させてその突出量を調整することにより、キャブ１０１持ち上げ時の操作力を調整することができる。
ところで、このようなアシスト機構１００を構成するアームチルト１０６は、マウンチング１０４Ｂにはめ込んで取り付け、トーションバー１０７の回転を受け、更に受けたトルクをボルトストッパ１０８に当てて回転を防止するための機能を備える必要がある。
【０００５】
従って、アームチルト１０６の形状は、セレーション１１３を備えた円筒部１１１と、マウンチング１０４Ｂにはめ込むためのフランジ部１１２、そしてボルトストッパ１０８に当てて回転止めするためのアーム部１１４とが必要となる。
そして、アームチルト１０６は、トーションバー１０７を介して受けるキャブ１０１の荷重に耐え得るだけの十分な強度が必要であり、例えば従来から鋳造においてＦＣＤ７００を使用して製造していた場合には、円筒部１１１に約８ｍｍ程度の肉厚が必要であった。
よって、これほどの肉厚をもち、しかも偏った形状のフランジ部を有する部品をプレス成形で造ることは技術的に確立されておらず、従来からアームチルトの製造には鋳造が採用されてきた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、鋳造品には各種機械加工を施す必要があり、部品コストが高くなってしまう問題があった。即ち、アームチルトの機能を果たすべく、例えばセレーション下穴、取付面、締付面、及びボルト当たり面を切削加工する必要があり、さらにブローチ加工を施す必要があり、そのための設備費がかさみ、部品コストを上げる結果となっていた。
一方で、鋳造によるコストアップを回避するための一案として、アームチルトを円筒部分とフランジ部分とに分け、別々に加工した円筒部とフランジ部を溶接によって接続することが考えられる。円筒部分のみを成形することは、形状が軸対称であることから厚肉であっても比較的容易だからである。しかし、フランジ部に作用する過大なトルクを支えるだけの強度を得るにはコストが高くなったり、頻繁に品質チェックをする必要が生じる。
【０００７】
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、厚肉の鋼板から非軸対象のフランジ部を備えた底付き円筒形状の製品をプレス加工によって成形することを可能にした深絞り成形方法等を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の深絞り成形方法は、成形用厚板を深絞りして底付き円筒部を有する成形品を成形するための方法であって、成形前の前記成形用厚板は、略同一半径の円形部と、その円形部から径を広げる方向に突き出た突出部とが連続した外形をなしたものであり、複数回の絞り工程を有し、初回絞りの際に、前記成形用厚板の円形部をポンチによって当該ダイスの中に絞り込んで絞り成形部として成形し、前記成形用厚板の円形部の外周部分と突出部とを傾斜させて非絞り成形部として成形し、再絞りの際に、傾斜した前記非絞り成形部を水平に成形することにより、開口方向に裾広がりとなった中空の底付き円筒部と、その裾部分から水平に形成されたフランジ部と、更に該フランジ部から突出した突出部とを備えた成形品を成形することを特徴とする。
よって、本発明によれば、初回絞りで、非絞り成形部である円形部の外周部分などを傾斜させるようにしたため、絞り成形部分の肉流れが良くなって亀裂による破損などが防止され、厚肉の鋼板から非軸対象のフランジ部を備えた底付き円筒形状の製品をプレス加工によって成形することが可能となる。
【０００９】
また、本発明の深絞り成形方法は、請求項１に記載の深絞り成形方法において、前記初回絞りの際に、開口周縁部に傾斜面を設けたダイスに対して、前記成形用厚板の円形部内をポンチによって押し込んで絞り成形部を成形し、前記成形用厚板にシワ押えを押し当てることなく、前記成形用厚板の円形部の外周部分と突出部とを前記ダイスの開口周縁部の傾斜面に沿って傾斜させて非絞り成形部を成形することを特徴とする。
よって、本発明によれば、シワ押えがないため非絞り成形部分の材料流入性が良く、絞り成形部分がポンチに従ってダイスの中に押し込まれるため、その絞り成形部に作用する引っ張り応力が小さくなり、亀裂による破損などが防止され、厚肉の鋼板から非軸対象のフランジ部を備えた底付き円筒形状の製品をプレス加工によって成形することが可能となる。
【００１０】
また、本発明の深絞り成形方法は、初回絞りの際に、前記ポンチが前記ダイス内の下死点に達する過程で、前記絞り成形部の側面部分をしごくようにして、当該側面部分の肉を下方へ流すことを特徴とする。
よって、本発明によれば、絞り成形部の側面部分は、当該部分の肉がしごかれてポンチによる引張方向へ流れることにより、当該側面部分を破断させる引張応力が小さくなるため、初回絞りにおいてより深く絞り込むことができる。
【００１１】
また、本発明の深絞り成形装置は、成形用厚板を深絞りして底付き円筒部を有する成形品を複数回の絞りによって成形する深絞り成形型をもった各工程毎のプレス機を有する装置であって、成形前の前記成形用厚板は、略同一半径の円形部と、その円形部から径を広げる方向に突き出た突出部とが連続した外形をなしたものであり、初回絞りのプレス機は、開口周縁部に傾斜面が形成されたダイスを備えた下型と、シワ押えを押し当てることなく前記ダイスの中に前記成形用厚板を押し込んで絞り込むポンチを備えた上型とを有し、開口方向に裾広がりとなった中空の底付き円筒部と、その裾部分から水平に形成されたフランジ部と、更に該フランジ部から突出した突出部とを備えた成形品を成形することを特徴とする。
よって、本発明によれば、シワ押えがないため非絞り成形部分の材料流入性が良く、絞り成形部分がポンチに従ってダイスの中に押し込まれるため、その絞り成形部に作用する引っ張り応力が小さくなり、亀裂による破損などが防止され、厚肉の鋼板から非軸対象のフランジ部を備えた底付き円筒形状の製品をプレス加工によって成形することが可能となる。
【００１２】
また、本発明の深絞り成形品は、成形用厚板を深絞りすることにより成形される底付き円筒部を有する深絞り成形品であって、成形前の前記成形用厚板は、略同一半径の円形部と、その円形部から径を広げる方向に突き出た突出部とが連続した外形をなしたものであり、前記成形用厚板の円形部の外周部分をフランジ部とし、その円形部から径を広げる方向に突き出た部分を突出部とし、前記底付き円筒部は、当該底側から前記フランジ部にかけて内側に湾曲しながら裾野を広げた形状をなすことを特徴とする。
よって、本発明によれば、内側に湾曲させることで円筒部の表面積を小さくすることができ、円筒部を深絞り成形する際に、その湾曲させた部分の材料に働く引っ張り応力が小さくなり、深さ方向の肉流れが良くなって当該円筒部を十分な深さが得られるように深絞りすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る深絞り成形方法の一実施の形態について図面を参照して説明する。本実施の形態で加工する成形品は、前述したアームチルトである。図１は、アームチルトを示した外観斜視図であり、図２は、そのアームチルトを示した断面図である。
本実施の形態のアームチルト１は、プレスによる深絞り成形が可能なように、その形状が従来のもの（図１４参照）から設計変更されている。そのアームチルト１は、開口方向に裾広がりとなった中空の底付き円筒部４と、その裾部分から水平に形成された環形状のフランジ部５と、更にフランジ部５から突出したアーム部６及び凸部７とから構成されている。そして、アーム部６及び凸部７には、アームチルト１をマウンチングにネジ止めする長孔形状のボルト孔８，９が穿設されている。
【００１４】
また、その円筒部４は、内面にセレーションが形成されたセレーション部分２と、裾広がりとなった拡径部分３とから構成されている。拡径部分３は、図２に示すように内側に湾曲し、その表面積が最少となる曲面をなすように設計されている。表面積を最少にすることによって、円筒部４を深絞り成形する際に、拡径部分３の材料に働く引っ張り応力を小さくし、深さ方向の肉流れを良くして円筒部４に十分な深さを得ることができるからである。
【００１５】
このような形状のアームチルト１は、約８ｍｍの肉厚をもった鋼板（ＳＨＰ４４０−ＯＤ）から後述する深絞りによって成形され、各部の肉厚は、成形時の肉流れによって以下のような値になった。
円筒部４のセレーション部分２及び拡径部分３は、絞り込まれて約６ｍｍ程度と薄くなるが、強度上問題はなく、またこのように絞り込むことによって深さのあるアームチルト１の成形を可能としている。また、フランジ部５は、その底面周縁にマウンチング７０（図２参照）内にはめ込んで位置決めするための段差５ａが形成され、その段差５ａの形成された最も厚い部分で約９ｍｍ程度に肉厚がある。更に深絞りによってほとんど肉流れの影響を受けないアーム部６は、約８ｍｍ程度と素板の肉厚のままである。
【００１６】
このようなアームチルトは、次の手順に従って加工される。なお、本実施の形態では、プレス加工によって型絞りといわれる深絞り成形が行われるものであり、以下の各工程ではそれぞれの型を備えたプレス機を介して行われるが、プレス機自体は汎用機であるため図示及びその説明は省略する。
先ず、素材抜き工程で、一枚の鋼板から図３に示す形状の成形用厚板であるブランク１０が打ち抜かれる。このブランク１０の形状は、アームチルト１の機能を果たすため一定の範囲で拘束される。即ち、アームチルト１がアーム部６及びボルト孔８，９を備える必要があるため、ブランク１０の形状は、円形部１１から突き出た突出部１２，１３を設ける必要があるからである。そして、従来からアームチルトのプレス加工を困難にしていた原因は、この突出部１２，１３が存在していたことにあった。
【００１７】
現在の深絞り成形技術によれば、厚肉の鋼板であってもコップのような軸対称の容器を成形することは可能である。しかし、アームチルト１のように突出したアーム部６によって軸対称にならないものを深絞りする場合には、後述するように軸対称でない部分に亀裂が生じてしまうなど、成形を格段に困難なものにしていたからである。
そこで、本実施の形態では、ブランク１０の形状及び以下に示す深絞りの方法などを検討することによりアームチルト１の深絞り成形を可能としたのである。ブランク１０の形状などは、深絞り成形を行うなかで、その問題点を見いだし、歩留まりや成形性向上のため最適化したものである。
【００１８】
そこで、先ず深絞り成形によって製造するアームチルト１の加工工程の概要を説明する。
厚板の鋼板から打ち抜かれたブランク１０（図３参照）は、続く工程で深絞り成形が行われる。ここに、図４（ａ）〜（ｄ）は、ブランク１０から成形された成形品（以下、「ワーク」と記す）の各工程における成形過程を示した断面図（突出部１２，１３は省略）である。
本実施の形態では、深絞り成形を１絞りから４絞りの４工程に分けて行い、第４絞り工程でアームチルト１の基本形状が得られるようになっている。この工程数は、１工程分の絞り率に基づき最終的な基本形状に至るまでを工程配分して決定されている。アームチルト１を成形する本鋼板（ＳＨＰ４４０−ＯＤ）の場合、一般的限界絞り率は、初回絞りが０．５５〜０．６０であり、再絞りが０．７５〜０．８５である。
【００１９】
そこで、図３に示す形状のブランク１０は、先ず第１絞り工程で、その円形部１１がその中心を軸にした軸対称をなして絞り込まれ、ワーク２０は、図４（ａ）に示すような碗型に成形される。このとき、ワーク２０の絞り部２１が成形後にアームチルト１の円筒部４に相当し、絞り込みが行われない非絞り部２２がアームチルト１のフランジ部５に相当する。
図示しないが、突出部１２，１３もこの第１絞り工程で非絞り部２２と同角度で傾斜し、その突出部１２がアームチルト１のアーム部６に相当する。
なお、この第１絞り工程での絞り率は０．５３である。そして、このワーク２０には、この第１絞り工程に続いて３度の再絞りが行われる。
【００２０】
図４（ｂ）で示す第２絞り工程では、絞り部２１が更に深く絞り込まれるとともに、非絞り部２２が水平に押し広げられ、その非絞り部２２にともなって不図示の突出部１２，１３も水平になる。本工程では、第１絞り工程からの絞り率が０．８０である。
次いで、図４（ｃ）で示す第３絞り工程及び図４（ｄ）で示す第４絞り工程では、絞り部２１がより深く絞り込まれ、第４絞り工程でアームチルト１の基本形状（図４（ｄ））が成形される。このときの絞り率は、第２から第３絞り工程において０．７９であり、第３から第４絞り工程においては０．７１である。
【００２１】
アームチルト１の基本形状に成形されたワーク２０は、更にこの深絞り工程に続いて仕上げ工程が施される。ここで、図５（ａ）〜（ｃ）は、深絞り成形後、アームチルト１に仕上げられるまでの各工程におけるワーク２０の断面図（アーム部６及び凸部７を含まない断面）である。
仕上げ工程では、先ず図５（ａ）に示すようにワーク２０にリストライクが施される。このリストライク工程は、絞り部２１の先端内面にセレーションを形成するため、下穴２３の径の精度を確保する目的で行われる。
続いて、図５（ｂ）に示すように、非絞り部２２の底面外周にアームチルト１をマウンチング７０（図２参照）内に嵌合させるための段差２４が冷間鍛造によって成形される。
【００２２】
ワーク２０は、リストライク及び段差２４の成形を行われた後、アームチルト１のフランジ５、アーム部６及び凸部７の外形線からはみ出す部分を取り除くため、外周抜きが行われて形状が整えられる。これによって、非絞り部２２がアームチルト１のフランジ部５として、また図３に示す突出部１２がアーム部６などとして仕上げられる。
そして、最終工程として、図５（ｃ）に示すように下穴２３にセレーション刃をもった型が押し込まれセレーション２５が成形され、絞り部２１がアームチルト１の円筒部４として仕上げられる。
また、アーム部６及び凸部７にはポンチによって孔抜きが行われ、図１に示すようにボルト孔８，９が明けられてアームチルト１が完成する。
【００２３】
以上のようにしてアームチルト１は完成されるが、このアームチルト１の成形は、単に成形を段階的に行う再絞りを採用したために可能となったのではなく、以下のような試行錯誤を経て深絞りによるプレス加工が可能となったのである。
先ず、第１絞り工程での絞り率は、前述したように０．５３であり、この値は初回絞りの一般的限界絞り率（０．５５〜０．６０）を超える値である。しかしながら一方で、深絞りの工程数を最少化するためには、初回絞りにおいてできるだけ深く絞ることが要求される。そこで、第１に限界絞り率を超える有効な深絞り成形の工法について検討が行われた。
【００２４】
そこで、実際に絞り率が限界を超えた深絞りを行った場合には、次のような影響が問題として現れた。
通常、深絞り成形では、ブランクは、ダイスとシワ押えによってその外周部分が押さえつけられ、ポンチによって一方からダイスの中に押し込まれる。そうした方法によって、前述した第１絞り工程に相当する深絞りを図６に示すブランク３０について行った。このブランク３０は、図３に示すブランク１０の原形をなす初期の形状であって、ブランク１０は、このブランク３０の問題を解決した完成形である。ブランク３０とブランク１０との違いは、図６に示す円形部３１（図３では１１）と突出部３２，３３（図３では１２，１３）との連続部３６，３７，３８である。
そして、このブランク３０について第１絞り工程を行ったところ、図７に示すように絞り込まれたワーク４０ができあがった。ところが、このワーク４０には、絞り部４１に亀裂４２が生じてしまった。
【００２５】
これは、剛性の高い厚肉の鋼板は肉流れが悪いので、絞り込みの際に絞り部４１に働く引張応力によって材料が破断したためと考えられる。即ち、非絞り部４３がシワ押えによって押さえつけられ、絞り部４１がポンチによって絞り込まれると、非絞り部４３は中心方向に引っ張られて径が小さくなり、集まった肉によって肉厚がより厚くなる。そして、より厚肉になった非絞り部４３は、シワ押えとの抵抗がブレーキとなって、剛性の高い鋼板であるためダイスの中に流れ込もうとする材料流入性が悪くなる。
従って、絞り部４１には、ポンチによるダイス内に押し込もうとする力と、ダイス外で非絞り部４３に働く反対方向の反力とによって強い引っ張り応力が働き、これによって伸ばされて許容応力を超えた部分が破断して亀裂が生じることとなったと考えられる。
【００２６】
よって、本実施の形態では、前記第１絞り工程を行うプレス機は、図８に示すようにブランク３０を外周部で押さえつけるシワ押えを排除し、従来のシワ押えに対応するダイス５１の箇所に傾斜５１ａをつけて構成した。傾斜５１ａの傾斜角θ１は、３７゜を最適値として設定した。この値は、見かけ上の径を大きくすることで絞り率を大きくし、材料への負担を軽減させるためと、後述する肉余りを考慮して決定されている。
なお、見かけ上の径とは、非絞り部２２の外周直径ｄ１のことである。通常のシワ押さえを用いた場合には、ブランク３０（図６参照）の円形部３１の直径に対する絞り部２１の直径ｄ２との比で絞り率を計算するが、本実施の形態の場合には、シワ押さえを用いないことによって絞り部２１の応力負担が軽減するため、非絞り部２２の外周直径ｄ１を絞り率を計算する際の値とみなした。
【００２７】
そこで、本実施の形態では、図８に示すプレス型を第１絞り工程に使用し、所定位置にフリーな状態で配置したブランク３０を上方からポンチ５２によってダイス５１に押し込む深絞りを行うこととした。
絞り込まれたブランク３０は、シワ押えがないため材料流入性が良く、ポンチ５２に従ってダイス５１の中に押し込まれていく。そして、この第１絞り工程では、絞り部６１に作用する引っ張り応力が小さくなったため、０．５３という限界値（０．５５〜０．６０）を超える絞り率での深絞りが可能となった。
【００２８】
また、ダイス５１とポンチ５２とは、他の部分に比べてクリアランスが小さく設計されているため、ダイスの中に絞り込まれた絞り部６１は、ダイス５１とポンチ５２との摩擦抵抗が大きくなるようになっている。
そこで、第１絞り工程では、図８に示すようにポンチ５２が下死点に達するまでの間、絞り部６１の側面部分が矢印で示す方向にしごかれて、板厚が薄くなった分の肉流れが生じる。従って、ポンチ５２によって引っ張られる部分の肉が下方へ流れることにより、当該部分を破断させるように作用する引張応力が小さくなる。そのため、本実施の形態の第１絞り工程では、絞り部６１をより深く絞り込むことができ、絞り込み深さを稼ぐことができる。
【００２９】
しかしながら、一方で本実施の形態では、第１絞り工程でシワ押さえを排除したことにより、ワーク６０に図９に示すようなシワ６６，６７，６８が生じてしまった。図９は、第１絞り工程で成形されたワーク６０を凹面側から示した図である。
第１絞り工程では、ポンチ５２によって絞り込まれなかった非絞り部６２（図８参照）は、径方向に縮まって肉が集まり、円周方向の圧縮応力によって肉厚が増す。通常、軸対称の成形品の場合には、深絞りの際に円周方向に圧縮応力が働いても、前述したように厚肉の鋼板は剛性が高く、均一に応力が働くためにシワにはなり難い。
しかし、ブランク３０の場合、突出部３２，３３が存在するために局部的に大きな応力が作用してしまい、材料にすべりが生じてシワになると考えられる。そして、このシワ６６，６７，６８が形成された部分は、第２絞り工程で非絞り部６２が水平にされる際に破断して亀裂を起こしてしまった。
【００３０】
ここに、第１絞り工程後のブランク外形線Ｌ１と第２絞り工程後のブランク外形線Ｌ２を図１０に示した。第１絞り工程における非絞り部６２は傾斜しているため、第２絞り工程で水平になると、その外形線が図示するように広げられることとなる。そのため、非絞り部６２には外形線に沿った引っ張り応力が作用することとなる。そして、シワになっている部分は材料にすべりが生じているため、第２絞り工程で当該部分に引っ張り応力が作用すると、そのすべりを生じている部分が破断して亀裂が生じてしまうと考えられる。
従って、次に、深絞りによって起こるシワの発生をなくすことについて、ブランクの形状を調整する点から検討が行われた。
【００３１】
最初の段階で設計したブランク３０は、深絞りによってアームチルト１の最終形態を成形することができる形状であって、特に、できるだけ素材を小さくして深絞りの際に材料の流入が容易に行われるようにしようとする観点から、図６に示す形状で設計された。
つまり、材料が流入するためには、ブランクの外形を小さくする必要があった。それは、ブランク外周の非絞り部６２（図８参照）に相当する部分には、成形時に円周方向応力が発生するため、外形を小さくした方が発生する円周方向応力を小さくすることができるからである。即ち、円周方向応力による肉厚の増加が少なければ、ポンチ５２によって絞り込む際の抵抗を小さくすることができると考えられるからである。
そのため、当初のブランク３０の形状は、面積を小さくするために突出部３２，３３の裾野部分に注目し、円形部３１との連続部３６，３７，３８を図６に示すように内側へと湾曲させた。
【００３２】
ところが、当初このブランク３０で前述したようにシワ押えなしの第１絞り工程で深絞りを行ったところ、図９に示すように３箇所にシワ６６，６７，６８が生じてしまった。そして、このシワ６６，６７，６８の発生は、局部的に働く圧縮応力によって起こるものと考えられた。
そこで、圧縮応力については、成形時に非絞り部６２に発生する円周方向応力が一因として考えられるが、シワ６６，６７，６８が生じた箇所が前述したように、円周方向応力を小さくする為に形成した連続部３６，３７，３８であったことから他の要因を検討した。そうしたところ、連続部３６，３７，３８には成形時にポンチによってほぼ中心に向かって引っ張られる肉流れが生じるが、その肉流れの方向が不連続になるため、これがシワ６６，６７，６８を生じさせる主な原因と考えられた。ここに、図１１は、第１絞り工程における連続部３６の肉流れを示した模式図である。
【００３３】
非絞り部６２（図８参照）は、ダイス５１内に押し込まれた絞り部６１に引っ張られ、ほぼ中心方向に向かって肉流れが生じる。しかし、この肉流れは、図１１に示すようにブランク３０の円形部３１外周（Ｒ部分）には求心方向に生じるものの、突出部３２（Ｓ部分）には、およそ張出し方向に沿った肉流れが生じることとなる。このような肉流れの不連続部分が生じるのは、突出部３２が他の円形部３１に比べてダイス５１から外に出ている面積が大きいため、より剛性が高くなっているからであると考えられる。
そのため、円形部３１と突出部３２とが連続する連続部３６では、互いのＲ，Ｓ部分に示す方向に流れた肉がぶつかり合い、ぶつかり合った肉は行き場を失い、肉余りとなって隆起し、それがシワとなって現れたと考えられる。
【００３４】
そこで、ブランク３０の連続部３６，３７，３８の形状を変化させ、有限要素法を利用したプレス成形シミュレーションによってブランク形状のチューニングを行った。有限要素法を利用したシミュレーションは、第１絞り工程のプレス成形時において、潤滑油を想定して摩擦係数μ＝０．２の摩擦条件とし、ブランクの要素分割を５ｍｍピッチでメッシングし、板厚方向は３層に分割して行った。そして、この第１絞り工程における最小主応力（最大圧縮応力）の分布により、シワの発生を予測して行った。ここで、図１２は、成形時に作用する最小主応力のグラフを示した図である。具体的には、ブランク３０の連続部３６と、当該部分をチューニングしたブランク１０の連続部１５であって、３層に分割した各層における最小主応力をグラフに示した図である。
【００３５】
このグラフから、ブランク１０，３０が絞り込まれる過程で各層に作用する圧縮応力は、一旦ほぼ一致した値を示した後に、その値の差が開くような変化を示した。これは、成形過程で各層の変形が一体に生じるようになって圧縮応力の値ががほぼ一致し、その後各層の変形にずれが生じるようになって圧縮応力の値にも差が生じるようになると考えられる。そのため、圧縮応力に差が生じるところ（ポンチのストローク）が、ブランク１０，３０のシワの発生点である。
そこで、グラフに示された結果から、ブランク３０では、ポンチのストロークがＡ点までの絞り込みでシワが発生し、それ以上の絞り込みによってシワが大きくなることが分かる。一方、ブランク３０の連続部３６の曲率を小さくしていったところ、シワの発生点がポンチのストロークに対して大きくなり、ブランク１０の場合にはＢ点にまですることができた。
【００３６】
従って、ブランク３０の連続部３７，３８についても同様にシミュレーションを行い、第１絞り工程に必要な絞り込み量（ポンチのストローク）に対してシワの発生を抑えるように調整したところ、図３に示すような形状のブランク１０が設計された。そして、このようなブランク１０のチューニングによって、第１絞り工程でのシワの発生を抑え、第２絞り工程で破断して亀裂が起きないようにすることができた。
よって、本実施の形態では、以上のように各課題の解決を図ることによって、非軸対象のフランジ部を備えた底付き円筒形状の製品であるアームチルト１を、厚肉の鋼板からプレス加工によって成形することができた。
【００３７】
なお、本発明は、前記実施の形態のものに限定されるわけではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施の形態では、成形品としてアームチルトを例に挙げて説明したが、厚肉の鋼板から成形する非軸対象のフランジ部を備えた底付き円筒形状のものであれば対象となる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は、初回絞りの際に、成形用厚板の円形部をポンチによってダイスの中に絞り込んで絞り成形部として成形し、前記成形用厚板の円形部の外周部分と突出部とを傾斜させて非絞り成形部として成形し、再絞りの際に、傾斜した前記非絞り成形部を水平に成形することにより、開口方向に裾広がりとなった中空の底付き円筒部と、その裾部分から水平に形成されたフランジ部と、更に該フランジ部から突出した突出部とを備えた成形品を成形する深絞り成形方法としたことで、厚肉の鋼板から非軸対象のフランジ部を備えた底付き円筒形状の製品をプレス加工によって成形することを可能とすることができた。
【００３９】
また、本発明は、成形品を複数回の絞りによって成形する深絞り成形型をもった各工程毎のプレス機を有する装置であって、成形前の前記成形用厚板が、略同一半径の円形部と、その円形部から径を広げる方向に突き出た突出部とが連続した外形をなしたものであり、初回絞りのプレス機が、開口周縁部に傾斜面が形成されたダイスを備えた下型と、シワ押えを押し当てることなく前記ダイスの中に前記成形用厚板を押し込んで絞り込むポンチを備えた上型とを有し、開口方向に裾広がりとなった中空の底付き円筒部と、その裾部分から水平に形成されたフランジ部と、更に該フランジ部から突出した突出部とを備えた成形品を成形する構成とした深絞り成形装置としたことで、厚肉の鋼板から非軸対象のフランジ部を備えた底付き円筒形状の製品をプレス加工によって成形することを可能とすることができた。
【００４０】
また、本発明は、成形前の前記成形用厚板が、略同一半径の円形部と、その円形部から径を広げる方向に突き出た突出部とが連続した外形をなしたものであり、前記成形用厚板の円形部の外周部分をフランジ部とし、その円形部から径を広げる方向に突き出た部分を突出部とし、前記底付き円筒部が、当該底側から前記フランジ部にかけて内側に湾曲しながら裾野を広げた形状をなす深絞り成形品としたことで、円筒部の表面積を小さくすることができ、円筒部を深絞り成形する際に、その湾曲させた部分の材料に働く引っ張り応力が小さくなり、深さ方向の肉流れが良くなって当該円筒部を十分な深さが得られるように深絞りすることができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる深絞り成形方法の成形例であるアームチルトを示す外観斜視図である。
【図２】本発明にかかる深絞り成形方法の成形例であるアームチルトを示す断面図である。
【図３】厚肉の鋼板から打ち抜くブランクの完成形を示す図である。
【図４】本発明にかかる一実施の形態の深絞り工程を示す成形品の断面図である。
【図５】本発明にかかる一実施の形態の仕上げ工程を示す成形品の断面図である。
【図６】厚肉の鋼板から打ち抜くブランクの初期形状を示す図である。
【図７】従来の工法によって深絞り成形した成形品を示した斜視図である。
【図８】第１絞り工程で使用されるプレス型を示した断面図である。
【図９】第１絞り工程で成形されたワーク６０を凹面側から示した図である。
【図１０】第１絞り工程後のブランク外形線Ｌ１と第２絞り工程後のブランク外形線Ｌ２を示した図である。
【図１１】第１絞り工程における連続部３６の肉流れを示した模式図である。
【図１２】成形時に作用する最小主応力のグラフを示した図である。
【図１３】アシスト機構を示す断面図である。
【図１４】アシスト機構を構成するアームチルトを示す斜視図である。
【図１５】トラックのキャブ部分を示した図である。
【符号の説明】
１アームチルト
４円筒部
５フランジ部
６アーム部
１０ブランク
１１円形部
１２，１３突出部
２０，６０ワーク
２１，６１絞り部
２２，６２非絞り部
５１ダイス
５２ポンチ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a deep drawing method that enables a thick member that has been conventionally produced by casting to be formed from a thick plate by pressing.
[0002]
[Prior art]
There are various kinds of thick members, and one of them is an arm tilt which is a constituent member of an assist mechanism that assists the tilting operation when the cab of the track is tilted. FIG. 13 is a sectional view showing the assist mechanism, and FIG. 14 is a perspective view of an arm tilt constituting the assist mechanism. FIG. 15 shows the cab portion of the track.
The assist mechanism 100 is provided between the cab 101 and the chassis 102 in the P portion of the track shown in FIG. Mountings 104A and 104B having through holes are fixed to the support portions 103 and 103 of the chassis 102, and a tube tilt cab 105 is fitted into both through holes. The tube tilt cab 105 has a serration 105a formed on the inner surface of one end of a long pipe, and the molded portion of the serration 105a protrudes from one mounting 104A. Shi ing.
[0003]
On the other hand, facing the serration 105a of the tube tilt cab 105, an arm tilt 106 is attached to the opposite mounting 104B so as to protrude outward. As shown in FIG. 14, the arm tilt 106 includes a cylindrical portion 111 and a flange portion 112, and a serration 113 is formed on the inner surface of the distal end portion of the cylindrical portion 111. Further, the arm tilt 106 has an arm portion 114 protruding from the flange portion 112, and is screwed to the mounting 104B side through an oval mounting hole 115 drilled therein. Further, the arm portion 114 is configured not to rotate by being applied to a bolt stopper 108 screwed on the mounting 104B side. The arm tilt 106 and the tube tilt cab 105 are connected by a single torsion bar 107 fitted to both serrations 105a and 113.
[0004]
Therefore, if the assist mechanism 100 is attached with the cab 101 lifted as shown in FIG. 15, the torsion bar 107 is twisted when the cab 101 is lowered, and a torque commensurate with the weight of the cab is generated. Therefore, when the cab 101 is lifted, it can be easily lifted only by human power with the assistance of torque by the torsion bar 107. Further, the operating force when lifting the cab 101 can be adjusted by rotating the bolt stopper 108 and adjusting the amount of protrusion.
By the way, the arm tilt 106 constituting such an assist mechanism 100 is fitted and attached to the mounting 104B, receives the rotation of the torsion bar 107, and further applies the received torque to the bolt stopper 108 to prevent the rotation. It is necessary to prepare.
[0005]
Therefore, the shape of the arm tilt 106 requires the cylindrical portion 111 having the serration 113, the flange portion 112 for fitting into the mounting 104B, and the arm portion 114 for stopping the rotation against the bolt stopper 108.
The arm tilt 106 needs to have sufficient strength to withstand the load of the cab 101 received via the torsion bar 107. For example, when the arm tilt 106 has been manufactured by using the FCD 700 in casting, the arm tilt 106 is cylindrical. The portion 111 needs to have a thickness of about 8 mm.
Therefore, it has not been technically established to produce a part having such a thickness and having a flange portion with a biased shape by press molding, and casting has been conventionally used for manufacturing an arm tilt. .
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, there is a problem that the casting product needs to be subjected to various machining processes, and the cost of the parts is increased. That is, in order to fulfill the function of arm tilt, for example, it is necessary to cut the serration pilot hole, the mounting surface, the tightening surface, and the bolt contact surface, and further it is necessary to perform broaching, which increases the equipment cost. As a result, the cost of parts increased.
On the other hand, as one proposal for avoiding the cost increase due to casting, it is conceivable to divide the arm tilt into a cylindrical portion and a flange portion and connect the separately processed cylindrical portion and the flange portion by welding. This is because forming only the cylindrical portion is relatively easy even if it is thick because the shape is axisymmetric. However, in order to obtain a strength sufficient to support an excessive torque acting on the flange portion, the cost becomes high and it is necessary to frequently check the quality.
[0007]
Therefore, in order to solve such problems, the present invention provides a deep drawing forming method and the like that makes it possible to form a bottomed cylindrical product having a non-axial target flange portion from a thick steel plate by pressing. The purpose is to provide.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The deep drawing method of the present invention is Molding plate Deep-draw the bottom cylindrical part Have A method for molding a molded article, The molding thick plate before molding is a circular part having substantially the same radius, and a projecting part projecting in the direction of expanding the diameter from the circular part has a continuous outer shape, A plurality of drawing steps, and at the time of the first drawing, the circular portion of the thick plate for forming is drawn into the die by a punch and Then molded Then, the outer peripheral portion of the circular portion of the thick plate for molding and the projecting portion are inclined to form a non-draw-formed portion, and the inclined non-draw-formed portion is leveled during redrawing. Molding To do To form a molded product including a hollow bottomed cylindrical portion that spreads in the opening direction, a flange portion that is formed horizontally from the bottom portion, and a protruding portion that protrudes from the flange portion. It is characterized by that.
Therefore, according to the present invention, since the outer peripheral portion of the circular portion which is the non-draw-formed portion is inclined at the initial drawing, the flow of the drawn-formed portion is improved and damage due to cracks is prevented, and the thickness is reduced. It is possible to form a cylindrical product with a bottom having a non-axis target flange portion from a meat steel plate by pressing.
[0009]
Further, the deep drawing method of the present invention is the deep drawing method according to claim 1, wherein the first drawing is performed with respect to a die provided with an inclined surface at an opening peripheral portion. ,in front Without pressing the wrinkle presser against the forming plate, press the inside of the circular part of the forming plate with a punch The outer peripheral portion of the circular portion of the forming plate and the protruding portion Said Dice The non-drawing portion is formed by inclining along the inclined surface of the peripheral edge of the opening.
Therefore, according to the present invention, since there is no wrinkle presser, the material flowability of the non-drawn portion is good, and the drawn portion is pushed into the die according to the punch, so that the tensile stress acting on the drawn portion is reduced. Damage due to cracks is prevented, and a cylindrical product with a bottom having a non-axial target flange portion can be formed from a thick steel plate by pressing.
[0010]
In the deep drawing method of the present invention, in the process of the initial drawing, the side part of the drawing part is squeezed so that the punch reaches the bottom dead center in the die. It is characterized by flowing down.
Therefore, according to the present invention, the side surface portion of the drawn portion is squeezed and the tensile stress that breaks the side surface portion is reduced when the portion of the portion is squeezed and flows in the tensile direction by the punch. It is possible to narrow down further.
[0011]
Further, the deep drawing apparatus of the present invention is Molding plate Deep-draw the bottom cylindrical part Have Drawing a molded product multiple times In Therefore, an apparatus having a press machine for each process having a deep drawing mold to be molded, The molding thick plate before molding is a circular part having substantially the same radius, and a projecting part projecting in the direction of expanding the diameter from the circular part has a continuous outer shape, The press machine for the first drawing includes a lower die provided with a die having an inclined surface formed at the peripheral edge of the opening, and a punch that pushes the forming thick plate into the die without pressing the wrinkle presser. With upper mold And forming a molded product including a hollow bottomed cylindrical portion that spreads in the opening direction, a flange portion that is formed horizontally from the bottom portion, and a protruding portion that protrudes from the flange portion. It is characterized by that.
Therefore, according to the present invention, since there is no wrinkle presser, the material flowability of the non-drawn part is good, and the drawn part is pushed into the die according to the punch, so that the tensile stress acting on the drawn part is reduced. Damage due to cracks is prevented, and a cylindrical product with a bottom having a non-axial target flange portion can be formed from a thick steel plate by pressing.
[0012]
Further, the deep-drawn molded product of the present invention is Molding plate Deep drawing Is molded by Cylindrical part with bottom Have A deep-drawn molded product, The molding plank before molding has a continuous outer shape in which a circular part having substantially the same radius and a protruding part projecting in the direction of expanding the diameter from the circular part are formed, and the circular shape of the molding plank The outer peripheral part of the part is the flange part, the part protruding in the direction of expanding the diameter from the circular part is the protrusion part, The bottomed cylindrical portion has a shape in which a skirt is widened while curving inward from the bottom side to the flange portion.
Therefore, according to the present invention, the surface area of the cylindrical portion can be reduced by bending inward, and when the cylindrical portion is deep-drawn, the tensile stress acting on the material of the bent portion is reduced, The cylindrical portion can be deep-drawn so that the depth direction meat flow is improved and a sufficient depth can be obtained.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an embodiment of a deep drawing method according to the present invention will be described with reference to the drawings. The molded product processed in the present embodiment is the arm tilt described above. FIG. 1 is an external perspective view showing an arm tilt, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing the arm tilt.
The arm tilt 1 of the present embodiment has a design change from the conventional one (see FIG. 14) so that deep drawing by press can be performed. The arm tilt 1 includes a hollow cylindrical portion 4 with a bottom extending in the opening direction, an annular flange portion 5 formed horizontally from the bottom portion, and an arm portion 6 protruding from the flange portion 5. And the convex part 7 is comprised. The arm part 6 and the convex part 7 are formed with elongated hole holes 8 and 9 for screwing the arm tilt 1 to the mounting.
[0014]
The cylindrical portion 4 is composed of a serration portion 2 having serrations formed on the inner surface and an enlarged diameter portion 3 having an expanded hem. The enlarged diameter portion 3 is designed to be curved inward as shown in FIG. 2 so as to form a curved surface having the smallest surface area. By minimizing the surface area, when the cylindrical portion 4 is deep-drawn, the tensile stress acting on the material of the enlarged diameter portion 3 is reduced, the meat flow in the depth direction is improved, and the cylindrical portion 4 has a sufficient depth. It is because it can be obtained.
[0015]
The arm tilt 1 having such a shape is formed from a steel sheet (SHP440-OD) having a thickness of about 8 mm by deep drawing, which will be described later, and the thickness of each part has the following values depending on the thickness flow at the time of forming. Became.
The serration portion 2 and the enlarged diameter portion 3 of the cylindrical portion 4 are narrowed down and become as thin as about 6 mm, but there is no problem in strength, and by narrowing down in this way, it is possible to form a deep arm tilt 1. Yes. Further, the flange portion 5 is formed with a step 5a for positioning by being fitted in the mounting 70 (see FIG. 2) at the peripheral edge of the bottom surface, and the thickness is about 9 mm at the thickest portion where the step 5a is formed. is there. Furthermore, the arm portion 6 that is hardly affected by the flow of the wall due to the deep drawing is about 8 mm, which is the thickness of the base plate.
[0016]
Such an arm tilt is processed according to the following procedure. In this embodiment, deep drawing forming called die drawing is performed by press working, and in the following steps, each drawing is performed via a press machine provided with each die. Since it is a machine, illustration and description thereof are omitted.
First, in the blanking process, a blank 10 which is a thick plate for molding having a shape shown in FIG. 3 is punched from one steel plate. The shape of the blank 10 is restricted within a certain range in order to fulfill the function of the arm tilt 1. That is, since the arm tilt 1 needs to include the arm portion 6 and the bolt holes 8 and 9, the shape of the blank 10 needs to be provided with the protruding portions 12 and 13 protruding from the circular portion 11. The reason why it has been difficult to press the arm tilt conventionally is the presence of the protrusions 12 and 13. Shi It was to have been.
[0017]
According to the current deep drawing technology, it is possible to form an axisymmetric container such as a cup even with a thick steel plate. However, when an object that is not axially symmetric is deeply drawn by the protruding arm portion 6 such as the arm tilt 1, a portion that is not axially symmetric is cracked as will be described later. Because it was.
Therefore, in the present embodiment, the deep drawing of the arm tilt 1 is made possible by examining the shape of the blank 10 and the deep drawing method described below. The shape and the like of the blank 10 are optimized for improving the yield and formability by finding out the problems during deep drawing.
[0018]
First, an outline of the processing steps of the arm tilt 1 manufactured by deep drawing will be described.
The blank 10 (see FIG. 3) punched from a thick steel plate is deep-drawn in a subsequent process. Here, FIGS. 4A to 4D are cross-sectional views (projections 12 and 13 are omitted) showing the molding process in each process of a molded product (hereinafter referred to as “workpiece”) molded from the blank 10. ).
In the present embodiment, the deep drawing is performed by dividing the drawing into four steps from 1 drawing to 4 drawing, and the basic shape of the arm tilt 1 is obtained in the fourth drawing step. The number of processes is determined by allocating processes up to the final basic shape based on the drawing ratio for one process. In the case of the steel plate (SHP440-OD) for forming the arm tilt 1, the general limit drawing ratio is 0.55 to 0.60 for the initial drawing and 0.75 to 0.85 for the redrawing.
[0019]
Therefore, the blank 10 having the shape shown in FIG. 3 is first squeezed in a first squeezing step so that the circular portion 11 is symmetric with respect to the center thereof, and the workpiece 20 is as shown in FIG. Molded into a saddle shape. At this time, the narrowed portion 21 of the workpiece 20 corresponds to the cylindrical portion 4 of the arm tilt 1 after forming, and the non-throttle portion 22 where no narrowing is performed corresponds to the flange portion 5 of the arm tilt 1.
Although not shown, the protrusions 12 and 13 are also inclined at the same angle as the non-throttle part 22 in the first drawing step, and the protrusion 12 corresponds to the arm part 6 of the arm tilt 1.
The drawing rate in this first drawing step is 0.53. Then, the work 20 is redrawn three times following the first drawing step.
[0020]
In the second drawing step shown in FIG. 4 (b), the narrowed portion 21 is further deepened and the non-throttle portion 22 is spread horizontally, and the protrusions 12, 13 (not shown) are accompanied by the non-throttle portion 22. Also become horizontal. In this step, the drawing ratio from the first drawing step is 0.80.
Next, in the third aperture step shown in FIG. 4C and the fourth aperture step shown in FIG. 4D, the aperture 21 is further deepened, and the basic shape of the arm tilt 1 in the fourth aperture step (FIG. 4). (D)) is formed. The drawing ratio at this time is 0.79 in the second to third drawing steps, and 0.71 in the third to fourth drawing steps.
[0021]
The workpiece 20 formed into the basic shape of the arm tilt 1 is further subjected to a finishing process following the deep drawing process. Here, FIGS. 5A to 5C are cross-sectional views (cross sections not including the arm portion 6 and the convex portion 7) of the workpiece 20 in each process until the arm tilt 1 is finished after deep drawing. .
In the finishing process, first, as shown in FIG. This restriking process is performed for the purpose of ensuring the accuracy of the diameter of the pilot hole 23 in order to form serrations on the inner surface of the tip of the narrowed portion 21.
Subsequently, as shown in FIG. 5B, a step 24 for fitting the arm tilt 1 into the mounting 70 (see FIG. 2) is formed on the outer periphery of the bottom surface of the non-throttle portion 22 by cold forging.
[0022]
After the work 20 is formed into a wrist-like shape and a step 24, the shape of the work 20 is adjusted by removing the outer circumference in order to remove the portion of the flange 5 of the arm tilt 1, the arm portion 6 and the convex portion 7 that protrudes from the outline. It is done. Thus, the non-throttle portion 22 is finished as the flange portion 5 of the arm tilt 1, and the protruding portion 12 shown in FIG.
Then, as a final step, as shown in FIG. 5C, a die having a serration blade is pushed into the pilot hole 23 to form a serration 25, and the throttle portion 21 is finished as the cylindrical portion 4 of the arm tilt 1.
Further, the arm portion 6 and the convex portion 7 are punched by punches, and the bolt holes 8 and 9 are opened as shown in FIG. 1 to complete the arm tilt 1.
[0023]
Although the arm tilt 1 is completed as described above, the forming of the arm tilt 1 is not possible because the redrawing is simply performed in a stepwise manner, and the following trial and error is performed. After that, press working by deep drawing became possible.
First, the aperture ratio in the first aperture step is 0.53 as described above, and this value exceeds the general limit aperture ratio (0.55 to 0.60) of the initial aperture. On the other hand, however, in order to minimize the number of deep drawing steps, it is required to make the drawing as deep as possible in the first drawing. Therefore, first, an effective deep drawing forming method exceeding the limit drawing ratio was examined.
[0024]
Therefore, when deep drawing was actually performed with the drawing rate exceeding the limit, the following effects appeared as problems.
Normally, in deep drawing, the outer periphery of a blank is pressed by a die and a wrinkle presser, and is pushed into the die from one side by a punch. By such a method, the deep drawing corresponding to the first drawing step described above was performed on the blank 30 shown in FIG. The blank 30 is an initial shape that forms the original shape of the blank 10 shown in FIG. 3, and the blank 10 is a completed shape that solves the problem of the blank 30. The difference between the blank 30 and the blank 10 is the continuous portions 36, 37, and 38 of the circular portion 31 (11 in FIG. 3) and the protruding portions 32 and 33 (12 and 13 in FIG. 3) shown in FIG.
And when the 1st drawing process was performed about this blank 30, the work 40 narrowed down as shown in FIG. 7 was completed. However, the work 40 has a crack 42 in the throttle 41.
[0025]
This is presumably because the thick steel plate with high rigidity has a poor wall flow, and therefore the material was broken by the tensile stress acting on the narrowed portion 41 during narrowing. That is, when the non-throttle portion 43 is pressed by the wrinkle presser and the throttling portion 41 is squeezed by the punch, the non-throttle portion 43 is pulled in the central direction to reduce the diameter, and the thickness increases due to the gathered meat. The thicker non-throtted portion 43 is a steel plate having a high rigidity due to the resistance against the wrinkle presser, so that the material inflow property to flow into the die is deteriorated.
Therefore, a strong tensile stress is exerted on the squeezed portion 41 by a force that pushes it into the die by the punch and a reaction force in the opposite direction that acts on the non-squeezed portion 43 outside the die. It is thought that the part exceeding the point was broken and a crack was generated.
[0026]
Therefore, in the present embodiment, the press machine that performs the first drawing step eliminates the wrinkle presser that presses the blank 30 at the outer peripheral portion as shown in FIG. 8, and places the die 51 corresponding to the conventional wrinkle presser. It was configured with an inclination 51a. The inclination angle θ1 of the inclination 51a is set to 37 ° as an optimum value. This value is determined in consideration of the surplus to be described later in order to increase the drawing ratio by increasing the apparent diameter and reduce the burden on the material.
The apparent diameter is the outer peripheral diameter d1 of the non-throttle portion 22. When a normal wrinkle presser is used, the squeezing ratio is calculated by the ratio of the diameter d2 of the squeezing part 21 to the diameter of the circular part 31 of the blank 30 (see FIG. 6). In the case of the present embodiment, Since the stress burden on the narrowed portion 21 is reduced by not using the wrinkle presser, the outer peripheral diameter d1 of the non-throttle portion 22 is regarded as a value for calculating the narrowing ratio.
[0027]
Therefore, in the present embodiment, the press die shown in FIG. 8 is used for the first drawing step, and deep drawing is performed in which the blank 30 arranged in a free state at a predetermined position is pushed into the die 51 by the punch 52 from above. did.
The squeezed blank 30 has no material wrinkles and has good material inflow, and is pushed into the die 51 according to the punch 52. In this first drawing step, since the tensile stress acting on the drawing portion 61 is reduced, deep drawing with a drawing ratio exceeding the limit value (0.55 to 0.60) of 0.53 is possible. .
[0028]
In addition, since the die 51 and the punch 52 are designed to have a smaller clearance than the other parts, the narrowed portion 61 squeezed into the die has a large frictional resistance between the die 51 and the punch 52. It has become.
Therefore, in the first squeezing step, as shown in FIG. 8, until the punch 52 reaches the bottom dead center, the side surface portion of the squeezed portion 61 is squeezed in the direction indicated by the arrow, and the thickness is reduced. A meat flow occurs. Accordingly, when the meat of the portion pulled by the punch 52 flows downward, the tensile stress acting to break the portion is reduced. Therefore, in the first squeezing step of the present embodiment, the squeezing part 61 can be squeezed deeper and the squeezing depth can be increased.
[0029]
However, on the other hand, in the present embodiment, wrinkles 66, 67, and 68 as shown in FIG. FIG. 9 is a view showing the workpiece 60 formed in the first drawing step from the concave surface side.
In the first squeezing step, the non-squeezed portion 62 (see FIG. 8) that has not been squeezed by the punch 52 shrinks in the radial direction and gathers meat, and the thickness increases due to the compressive stress in the circumferential direction. Normally, in the case of an axisymmetric molded product, even if compressive stress is applied in the circumferential direction during deep drawing, the thick steel plate has high rigidity as described above, and the stress is applied uniformly. It's hard to fall.
However, in the case of the blank 30, since the protruding portions 32 and 33 are present, a large stress acts locally, and it is considered that the material slips and becomes wrinkled. And the part in which this wrinkles 66, 67, 68 was formed fractured | ruptured and caused the crack when the non-throttle part 62 was leveled in the 2nd narrowing process.
[0030]
Here, the blank outline L1 after the first drawing step and the blank outline L2 after the second drawing step are shown in FIG. Since the non-throttle portion 62 in the first squeezing step is inclined, when it becomes horizontal in the second squeezing step, its outline is widened as illustrated. Therefore, tensile stress along the outline acts on the non-throttle portion 62. Since the wrinkled part is slipped in the material, it is considered that if a tensile stress is applied to the part in the second drawing step, the slipped part is broken and cracked. It is done.
Therefore, next, it was examined from the point of adjusting the shape of the blank to eliminate the generation of wrinkles caused by deep drawing.
[0031]
The blank 30 designed in the first stage has a shape that allows the final form of the arm tilt 1 to be formed by deep drawing. In particular, the material is made as small as possible so that the material can easily flow in during deep drawing. From the viewpoint of trying to be seen, it was designed in the shape shown in FIG.
That is, in order for the material to flow in, it is necessary to reduce the outer shape of the blank. That is, in the portion corresponding to the non-drawn portion 62 (see FIG. 8) on the outer periphery of the blank, since circumferential stress is generated during molding, the circumferential stress generated when the outer shape is reduced can be reduced. Because. That is, if the increase in the wall thickness due to the circumferential stress is small, it is considered that the resistance when narrowing by the punch 52 can be reduced.
Therefore, in order to reduce the area, the initial shape of the blank 30 is focused on the skirt portions of the protruding portions 32 and 33, and the continuous portions 36, 37, and 38 with the circular portion 31 are inward as shown in FIG. Curved.
[0032]
However, when deep drawing was initially performed with the blank 30 in the first drawing step without wrinkle pressing as described above, wrinkles 66, 67, and 68 were generated at three locations as shown in FIG. The generation of the wrinkles 66, 67, 68 was considered to be caused by the compressive stress acting locally.
Therefore, the compressive stress is considered to be caused by the circumferential stress generated in the non-drawn portion 62 at the time of molding. However, as described above, the circumferential stress is reduced as the wrinkles 66, 67, and 68 are generated. Because of the continuous portions 36, 37, and 38 that were formed for this purpose, other factors were examined. As a result, a flesh flow is generated in the continuous portions 36, 37, and 38 by the punch at the time of molding, but the direction of the flesh flow becomes discontinuous, which causes wrinkles 66, 67, and 68. It was thought to be the main cause. FIG. 11 is a schematic diagram showing the meat flow of the continuous portion 36 in the first drawing step.
[0033]
The non-throttle portion 62 (see FIG. 8) is pulled by the narrow portion 61 pushed into the die 51, and a meat flow is generated substantially in the center direction. However, although this meat flow occurs in the centripetal direction on the outer periphery (R portion) of the circular portion 31 of the blank 30 as shown in FIG. 11, the meat flow substantially along the overhanging direction occurs in the protruding portion 32 (S portion). Will occur. The reason why such a discontinuous portion of the meat flow occurs is that the rigidity of the protruding portion 32 is higher because the protruding portion 32 is larger than the other circular portion 31 and is outside the die 51. Conceivable.
Therefore, in the continuous part 36 where the circular part 31 and the protruding part 32 are continuous, the meats flowing in the directions shown in the R and S parts collide with each other, and the collided meat loses its place and rises as a surplus meat. It is thought that it appeared as wrinkles.
[0034]
Therefore, the shape of the continuous portions 36, 37, and 38 of the blank 30 is changed, and a press forming sheet using a finite element method is used. Mu Tuning of the blank shape was performed. Using the finite element method Mu In the first drawing process, the friction condition of the friction coefficient μ = 0.2 is assumed for the lubricating oil during press forming in the first drawing step, the blank element is meshed at a pitch of 5 mm, and the plate thickness direction is divided into three layers. I went there. And generation | occurrence | production of the wrinkle was estimated by distribution of the minimum principal stress (maximum compressive stress) in this 1st drawing process. Here, FIG. 12 is a diagram showing a graph of the minimum principal stress acting at the time of molding. Specifically, it is a continuous portion 36 of the blank 30 and the continuous portion 15 of the blank 10 tuned to the portion, and is a graph showing the minimum principal stress in each layer divided into three layers.
[0035]
From this graph, the compressive stress acting on each layer during the process of narrowing the blanks 10 and 30 once showed a substantially coincident value, and then showed a change such that the difference between the values opened. This is because the deformation of each layer occurs integrally in the molding process and the values of the compressive stress are almost the same, and then the deformation of each layer is shifted and the value of the compressive stress is also different. It is considered to be. Therefore, a place where a difference in compressive stress occurs (punch stroke) is a wrinkle generation point of the blanks 10 and 30.
Therefore, it can be seen from the results shown in the graph that in the blank 30, wrinkles are generated when the punch stroke is narrowed down to point A, and wrinkles are increased by further narrowing. On the other hand, when the curvature of the continuous portion 36 of the blank 30 was decreased, the wrinkle generation point increased with respect to the punch stroke, and in the case of the blank 10, the point B could be reached.
[0036]
Accordingly, the same applies to the continuous portions 37 and 38 of the blank 30 as well. Mu Then, the blank 10 having a shape as shown in FIG. 3 was designed to reduce wrinkle generation with respect to the narrowing amount (punch stroke) necessary for the first drawing step. And, by tuning the blank 10 as described above, it was possible to suppress the generation of wrinkles in the first drawing process and to prevent breakage and cracks in the second drawing process.
Therefore, in the present embodiment, by solving each problem as described above, the arm tilt 1 that is a bottomed cylindrical product having a non-axial target flange portion is pressed from a thick steel plate. Could be molded.
[0037]
In addition, this invention is not necessarily limited to the thing of the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning.
For example, in the above-described embodiment, the arm tilt has been described as an example of the molded product. However, it is a target if the bottomed cylindrical shape is provided with a non-axial target flange portion formed from a thick steel plate. .
[0038]
【The invention's effect】
In the present invention, at the time of the first drawing, the circular portion of the thick plate for molding is drawn into a die by a punch to Then molded Then, the outer peripheral portion of the circular portion of the thick plate for molding and the projecting portion are inclined to form a non-draw-formed portion, and the inclined non-draw-formed portion is leveled during redrawing. Molding To do To form a molded product including a hollow bottomed cylindrical portion that spreads in the opening direction, a flange portion that is formed horizontally from the bottom portion, and a protruding portion that protrudes from the flange portion. By adopting the deep drawing method, it was possible to form a cylindrical product with a bottom having a non-axial target flange portion from a thick steel plate by pressing.
[0039]
In addition, the present invention can reduce the number of times the molded product is drawn. In Therefore, an apparatus having a press machine for each process having a deep drawing mold to be molded, The molding thick plate before molding has a continuous outer shape in which a circular portion having substantially the same radius and a protruding portion protruding in the direction of expanding the diameter from the circular portion are continuous, The press machine of the first drawing was provided with a lower die having a die having an inclined surface formed on the peripheral edge of the opening, and a punch for pressing the thick plate for molding into the die without pressing the wrinkle presser. With upper mold And forming a molded product having a hollow bottomed cylindrical portion that spreads in the opening direction, a flange portion that is formed horizontally from the bottom portion, and a protruding portion that protrudes from the flange portion. Deep drawing forming device When As a result, it was possible to form a bottomed cylindrical product having a non-axial flange portion from a thick steel plate by press working.
[0040]
The present invention also provides: The molding plate before molding is The circular part having substantially the same radius and the protruding part protruding in the direction of expanding the diameter from the circular part formed a continuous outer shape. Of the thick plate for molding The outer periphery of the circular part Minutes As flange , The part protruding from the circular part in the direction of expanding the diameter is the protruding part, By making the bottomed cylindrical part a deep-drawn molded product that has a shape with an expanded skirt while curving inward from the bottom side to the flange part, the surface area of the cylindrical part can be reduced, and the cylindrical part When deep drawing is performed, the tensile stress acting on the material of the curved portion is reduced, the depth of the meat flow in the depth direction is improved, and the cylindrical portion can be deep drawn so that a sufficient depth can be obtained. I can do it now.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an external perspective view showing an arm tilt which is a molding example of a deep drawing method according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an arm tilt which is a molding example of the deep drawing method according to the present invention.
FIG. 3 is a view showing a completed blank punched out from a thick steel plate.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a molded product showing a deep drawing process according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a molded product showing a finishing process according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a view showing an initial shape of a blank punched out from a thick steel plate.
FIG. 7 is a perspective view showing a molded product deep-drawn by a conventional method.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a press die used in the first drawing step.
FIG. 9 is a view showing a work 60 formed in the first drawing step from the concave side.
FIG. 10 is a view showing a blank outline L1 after the first drawing step and a blank outline L2 after the second drawing step.
FIG. 11 is a schematic diagram showing the meat flow of the continuous portion 36 in the first drawing step.
FIG. 12 is a graph showing a minimum principal stress acting during molding.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing an assist mechanism.
FIG. 14 is a perspective view showing an arm tilt constituting the assist mechanism.
FIG. 15 is a diagram showing a cab portion of a track.
[Explanation of symbols]
1 Arm tilt
4 Cylindrical part
5 Flange
6 Arm
10 blank
11 Circular part
12,13 Protrusion
20, 60 workpieces
21, 61 Aperture section
22, 62 Non-throttle part
51 dice
52 Punch

Claims

A method for forming a molded article having a cylindrical portion with a bottom by deeply drawing a thick plate for molding ,
The molding thick plate before molding is a circular part having substantially the same radius, and a projecting part projecting in the direction of expanding the diameter from the circular part has a continuous outer shape,
Has multiple drawing processes,
When the aperture first, the circular portion of the molded plank molded by the narrow down drawing unit into the die by the punch,
The outer peripheral part of the circular part of the molding plate and the protruding part are inclined to form a non-drawing part,
During redrawing, by forming horizontally inclined the non-drawn portion,
Forming a molded product having a hollow bottomed cylindrical portion that spreads in the opening direction, a flange portion that is formed horizontally from the bottom portion, and a protruding portion that protrudes from the flange portion. Deep drawing forming method.

The deep drawing method according to claim 1,
During squeezing the first, with respect to the die having a sloped surface at the opening periphery, molding the drawing unit by pushing the circular portion before Symbol molding plank by punch,
Without pressing the wrinkle presser against the forming thick plate, the outer peripheral portion and the protruding portion of the circular portion of the forming thick plate are inclined along the inclined surface of the opening peripheral portion of the die to form the non-drawn forming portion. A deep drawing forming method characterized by forming.

In the deep drawing method according to claim 1 or 2,
Deep drawing, characterized in that, during the initial drawing, the punch reaches the bottom dead center in the die, and the side portion of the drawing portion is squeezed so that the meat of the side portion flows downward. Molding method.

The molded plank deep drawing to a molded article having a bottomed cylindrical part and a plurality of times device having a press of each process having Accordingly deep drawing mold for molding the aperture,
The molding thick plate before molding is a circular part having substantially the same radius, and a projecting part projecting in the direction of expanding the diameter from the circular part has a continuous outer shape,
The press machine for the first drawing includes a lower die provided with a die having an inclined surface formed at the peripheral edge of the opening, and a punch that pushes the forming thick plate into the die without pressing the wrinkle presser. Having an upper mold ,
Forming a molded product having a hollow bottomed cylindrical portion that spreads in the opening direction, a flange portion that is formed horizontally from the bottom portion, and a protruding portion that protrudes from the flange portion <br / > A deep drawing molding machine characterized by

A deep-drawn molded product having a cylindrical portion with a bottom formed by deep-drawing a thick plate for molding,
The molding thick plate before molding is a circular part having substantially the same radius, and a projecting part projecting in the direction of expanding the diameter from the circular part has a continuous outer shape,
The outer peripheral part of the circular part of the thick plate for molding is a flange part, and the part protruding in the direction of expanding the diameter from the circular part is a protruding part,
The deep-drawn molded product characterized in that the bottomed cylindrical portion has a shape with an expanded skirt while curving inward from the bottom side to the flange portion.