JP3811309B2 - 半球状突部およびボス部の成形方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレス加工により、板材の一部に半球状突部およびボス部をそれぞれ成形する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、板材の一部に半球状の突部を形成する手段としては、張り出し加工または絞り加工などを行う成形方法が知られている。例えば、張り出し加工による従来の半球状突部の成形方法は、一般に、図８に示すような過程を経て行われている。すなわち、先ず、平板状の被加工板材１における半球状突部を形成すべき部分の周辺部を、ダイ２としわ押え３とにより上下から挟み込んで拘束する。つぎに、先端が球面形状となった下パンチ４を、下方から板材１を押圧変形させながらダイ２の中空部７に入り込ませる。このプレス加工により、板材１には、引っ張り応力が作用して展延されることにより、下パンチ４の先端形状に対応する形状の半球状突部８が成形加工される。図９は、上述の成形加工により一部に半球状突部８が形成された板材１を示す。
【０００３】
一方、板材の一部にボス部を形成する手段としては、板材にバーリング加工を施す成形方法が一般に知られている（特開昭62−214834号公報参照）。また、所定の径を有して筒心方向の高さが比較的大きいボス部を成形加工する場合には、一般に、図１０の工程説明図に示す工程順に加工される。図１０は、例えば、ボス部にモータ軸を挿通した状態で互いに溶接して使用するモータフレームまたはボス部にパイプを挿通した状態て互いに溶接して使用するフランジ金具を成形する工程を例示したものである。
【０００４】
（ａ）はボス部を所定箇所に形成するための母材となる平板状の被加工板材１を示し、この板材１には、絞り加工または張り出し成形を行うことにより、ボス部を形成すべき箇所にその周囲から材料を引き寄せて、（ｂ）に示すように、形成すべきボス部の径よりも径の大きな半球状突部１０を予め形成する。この半球状突部１０は、所望形状のボス部を得るのに必要な板材１の体積を確保するために予め形成されたものである。
【０００５】
つぎに、上記の半球状突部１０は、絞り加工を繰り返すことにより、材料をさらに内側に引き寄せるように縮径変形されて、（ｃ）に示すように、形成すべきボス部の径と同じ径を有する円筒状部１１ａおよび天面部１１ｂを一体に有する有頭円筒状の突出部１１とされる。さらに、突出部１１の天面部１１ｂには、（ｄ）に示すように、穿孔加工を行って透孔１１ｃを開ける。最後に、（ｅ）に示すように、突出部１１に対しバーリング加工を行うことにより、筒心方向の寸法が短い所望の円筒形状のボス部１２を成形加工する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の板材１の一部に半球状突部８を形成する手段では、板材１における半球状突部８を形成すべき部分が成形する際の引っ張り応力を受けて展延されるので、成形された半球状突部８は、その板厚が板材１の板厚よりも減少し、強度が不足する薄い板厚のものになってしまう。しかも、図９に示す半球状突部８の基部の板厚ｔ１、頂部近傍の板厚ｔ２、頂部の板厚ｔ３および板材１の板厚ｔ０の関係は、ｔ０＞ｔ３＞ｔ２＞ｔ１となり、このような半球状突部８の各部の板厚ｔ１〜ｔ３の不均一は、この半球状突部８をさらに成形して、例えばボス部を成形する場合の後工程に悪影響を及ぼす。
【０００７】
一方、従来の板材１の一部にボス部１２を形成する手段では、（ｂ）に示す半球状突部１０に対し図８に示したとほぼ同様の金型を用いて絞り加工を行うことにより、（ｃ）に示す突出部１１を成形する過程において、ボス部１２を形成すべき部分が縮径を行う工程毎に引っ張り応力を受けて板厚が順次減少していくので、このような過程を経て形成された（ｅ）のボス部１２の筒壁の板厚ｔ４は、必然的に板材１の板厚よりもかなり薄くなる。しかも、ボス部１２の筒心方向の高さｈを大きくしたい場合には、バーリング加工時にしごき加工を行う必要があるため、ボス部１２の筒壁の板厚ｔ４はさらに薄いものになってしまう。ところが、例えば、上述のモータフレームでは、所定の径を有して筒心方向の高さｈが比較的大きく、且つ板材１と同等の板厚を有するボス部を必要とするが、このようなボス部は、従来の成形方法では形成することが困難である。
【０００８】
そこで本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたもので、プレス加工により、板材とほぼ同じ板厚を全体にわたり均等に有する半球状突部を確実に成形できる方法、および筒壁の板厚が全体にわたり板材とほぼ同じであって、筒心方向の高さが比較的大きいボス部を確実に成形できる方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明〜第４の発明は、下記のように構成されている。
【００１１】
第１の発明に係る半球状突部の成形方法は、板材の所定箇所の外側部分を上下から挟み込んで拘束し、形成すべき半球状突部の径よりも大きな径の中空部を有する円筒状のパンチで押圧し、前記板材に環状の凹部を形成して、前記板材における前記凹部の形成分に相当する材料を前記凹部の内方側に材料流動させるように圧縮加工を行うことにより、前記材料の材料流動力で前記板材における前記凹部の内方側の部分を押し上げさせて、形成すべき半球状突部の径よりも大きな径を有する球面状の膨出部を形成する膨出部形成工程と、前記膨出部の外周部に対し前記圧縮加工と同じ圧縮加工を行って前記膨出部を所定の径に縮径させるとともに、この縮径の形成分に相当する材料の内方側への材料流動力で前記膨出部を押し上げるように変形させて、半球状突部を形成する半球状突部形成工程と、を有することを特徴とする。
【００１２】
この半球状突部の成形方法では、板材を強制的に押し上げて展延させるためのパンチのような工具を用いずに、圧縮加工を行って凹部を形成したときの内方側への材料流動力で板材の所定部分を押し上げて半球状突部を形成しており、前記材料流動力は圧縮応力であるから、形成された半球状突部は、元の板材に対し板厚減少が生じず、板材の板厚と同じ厚みを全体にわたり均等に有したものとなる。またこの効果に加えて、形成すべき半球状突部の径よりも大きな径の球面状の膨出部を圧縮加工によって予め形成したのちに、この膨出部の外周部をさらに圧縮加工して所望の半球状突部を成形するので、板材における広い領域から材料を所定箇所に流動させることができる。これにより、半球状突部の周囲に形成される凹部は、深さの小さいものとすることができるから、強度低下を抑制できる。また、板材の材料流動を２回の圧縮加工に分けて行い、球面状の膨出部を縮径しながら材料流動力で押し上げて所定の突出高さとするので、半球状突部の成形を、１回の圧縮工程で一挙に形成する場合に比較してスムーズに行える。
【００１３】
第２の発明に係る半球状突部の成形方法は、板材の所定箇所の外側部分を上下から挟み込んで拘束し、形成すべき半球状突部の径よりも大きな径の中空部を有する円筒状のパンチで押圧し、前記板材に環状の凹部を形成して、前記板材における前記凹部の形成分に相当する材料を前記凹部の内方側に材料流動させるように圧縮加工を行うことにより、前記材料の材料流動力で前記板材における前記凹部の内方側の部分を押し上げさせて、形成すべき半球状突部の径よりも大きな径を有する球面状の膨出部を形成する膨出部形成工程と、前記膨出部の外周部に対し前記圧縮加工と同じ圧縮加工を行って前記膨出部を縮径させるとともに、この縮径の形成分に相当する材料の内方側への材料流動力で前記膨出部を押し上げるように変形させる縮径工程と、を有し、前記縮径工程を複数回繰り返して、筒状部の頂部を半球状部で閉塞した形状の半球状突部を形成することを特徴とする。
【００１４】
この半球状突部の成形方法では、板材からの突出高さが大きく、且つ板材の板厚と同じ板厚を全体にわたり均等に有する半球状突部を成形することができるとともに、板材の材料流動を複数回の圧縮加工に分けて行うので、半球状突部の成形を一層スムーズに行える。
【００１５】
第３の発明に係るボス部の成形方法は、板材の所定箇所の外側部分を上下から挟み込んで拘束し、形成すべき半球状突部の径よりも大きな径の中空部を有する円筒状のパンチで押圧し、前記板材に環状の凹部を形成して、前記板材における前記凹部の形成分に相当する材料を前記凹部の内方側に材料流動させるように圧縮加工を行うことにより、前記材料の材料流動力で前記板材における前記凹部の内方側の部分を押し上げさせて、形成すべきボス部の径よりも大きな径を有する球面状の膨出部を形成する膨出部形成工程と、前記膨出部の外周部に対し前記圧縮加工と同じ圧縮加工を行って前記膨出部を縮径させるとともに、この縮径の形成分に相当する材料の内方側への材料流動力で前記膨出部を押し上げるように変形させて、筒状部の頂部を半球状部で閉塞した形状の突出部を形成する突出部形成工程と、前記突出部の外周部に対し前記圧縮加工と同じ圧縮加工を行うことにより、前記突出部を縮径して所定の径の筒部に変形させるとともに、前記半球状部を筒心方向に圧縮して平坦化した天面部を形成して、前記筒部と天面部とを有する有頭筒体部を形成する有頭筒体部形成工程と、前記天面部に穿孔加工を行ってボス部を形成する最終工程と、を有していることを特徴とする。
【００１６】
このボス部の成形方法では、板材を押圧して強制的に展延させるためのパンチのような工具を一切用いずに、先ず、圧縮加工を行って凹部を形成したときの材料流動力で板材の所定箇所を押し上げて球面状の膨出部を形成したのちに、少なくとも２回の圧縮加工を行う毎に縮径を繰り返して所定の径とし、圧縮加工による材料流動力で内側部分を順次押し上げて突出部および有頭筒体部を順次形成している。材料流動力は圧縮応力であるから、板材の板厚に対して板厚減少を生じることなく材料を押し上げて板材からの突出高さを大きな所定値に正確に設定できる。したがって、成形したボス部は、板材の板厚と同じ板厚を全体にわたり均等に有するとともに、板材からの突出高さが正確な所定値となる。
【００１７】
第４の発明に係るボス部の成形方法は、板材の所定箇所の外側部分を上下から挟み込んで拘束し、形成すべき半球状突部の径よりも大きな径の中空部を有する円筒状のパンチで押圧し、前記板材に環状の凹部を形成して、前記板材における前記凹部の形成分に相当する材料を前記凹部の内方側に材料流動させるように圧縮加工を行うことにより、前記材料の材料流動力で前記板材における前記凹部の内方側の部分を押し上げさせて、形成すべきボス部の径よりも大きな径を有する球面状の膨出部を形成する膨出部形成工程と、前記膨出部の外周部に対し前記圧縮工程と同じ圧縮加工を行って前記膨出部を縮径させるとともに、この縮径の形成分に相当する材料の内方側への材料流動力で前記膨出部を押し上げるように変形させて、筒状部の頂部を半球状部で閉塞した形状の突出部を形成する突出部形成工程と、前記膨出部形成工程の前工程または前記突出部形成工程の後工程の何れかにおいて、加工前の平板状の前記板材の所定箇所または前記突出部の半球状部の何れかに透孔を形成する穿孔工程と、前記半球状部に透孔を有する前記突出部に対し伸びフランジ加工を行うことにより、前記透孔を拡大してボス部を形成する最終工程と、を有していることを特徴とする。
【００１８】
このボス部の成形方法では、第３の発明と同様の効果を得られるのに加えて、透孔を有する半球状部で筒状部の頂部を閉塞した形状の突出部に伸びフランジ加工を行うことにより、透孔を拡大しながら一挙にボス部を形成できるので、工程を簡略化できる。また、加工前の平板状の板材に予め透孔を形成しておけば、穿孔加工を容易に行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の半球状突部の成形方法の一実施の形態に係る加工過程を示す。（ａ）は加工前の平板状の被加工板材１を示し、本発明では、この板材１における突部を形成すべき中央部分１ａに対しその周辺部分１ｂの所定箇所に圧縮加工を行うことにより、周辺部１ｂに２点鎖線で示すようなリング状の凹部９を形成して、この凹部９の形成に相当する材料のほぼ全てを、これの内方側の中央部分１ａへ材料流動させる。これにより、圧縮加工後の縦断面図を示す（ｂ）およびその斜視図に示す（ｃ）のように、周辺部分１ｂには圧縮加工によりリング状の凹部９が形成されるとともに、板材１の中央部分１ａには、周辺部分１ｂの凹部の形成分に相当する材料による材料流動力で周囲から押し上げることにより、半球状突部１４が形成される。
【００２０】
図２は上記成形方法における圧縮加工の工程を示す縦断面図である。同図において、先ず、被加工板材１における凹部９を形成すべき部分の外側部分を、支持面がフラット形状となったダイ１７と、中空部１８ａを有するしわ押え１８とにより、上下から挟み込んで拘束する。この状態において、形成すべき半球状突部１４の外径に等しい内径の中空部１９ａを有する円筒状のパンチ１９を、しわ押え１８の中空部１８ａを介して板材１の周辺部分１ｂに対し押圧し、この圧縮加工によって凹部９を形成する。
【００２１】
上記圧縮加工時において、板材１における凹部９の外方側は、ダイ１７としわ押え１８とで強く挟み付けられて材料流動を阻止されているとともに、板材１における凹部９を形成すべき部分の内方側は、パンチ１９の中空部１９ａの存在によって材料流動を許容する自由表面になっている。そのため、板材１おける凹部９の形成分に相当する材料は、その殆どが必然的に内方側に流動するので、この材料流動により板材１の中央部分１ａが押し上げられて半球状突部１４が一挙に形成される。
【００２２】
この実施の形態では、圧縮工程に用いるダイ１７の支持面（上面）がフラット形状であり、このダイ１７側に板材１の中央部分１ａを押圧して強制的に展延させながら押し上げるための下パンチのような工具を一切用いずに、パンチ１９による圧縮加工を施して凹部９を形成したときの内方側への材料流動力で中央部分１ａを押し上げて半球状突部１４を形成しており、材料流動力は圧縮応力であるから、形成された半球状突部１４には板材１に対し板厚減少が生じない。すなわち、図１（ｂ）に示す突部１４の基部の板厚ｔ１、頂部近傍の板厚ｔ２、頂部の板厚ｔ３および板材１の板厚ｔ０の関係は、ｔ０＝ｔ３＝ｔ２＝ｔ１となる。
【００２３】
なお、板材１の周辺部分１ｂの圧縮量を多くして凹部９の深さを大きくした場合には、突部１４の基部の板厚ｔ１が増肉現象によって板材１の板厚ｔ０よりも大きくなる。
【００２４】
図３（ａ），（ｂ）は本発明の半球状突部の成形方法の他の実施の形態に係る成形過程を示す縦断面図である。先ず、板材１における中央部に、形成すべき半球状突部の所定の径よりも大きな径の球状面を有する（ａ）のような膨出部２１を圧縮加工により成形しておく。この圧縮加工は図２に示したものとほぼ同じ構造で、且つ寸法が異なる金型を用いて行い、先の一実施の形態における凹部９に比較して深さが小さく、且つ内，外径が共に大きいリング状の凹部２０を形成する。この膨出部２１は、圧縮加工時の材料流動力により板材１の中央部分１ａを押し上げて形成されるため、全体にわたり板材１と同じ板厚を有している。
【００２５】
つぎに、（ａ）に示すように、形成すべき半球状突部の径と同じ内径の中空部２２ａを有し、且つ凹部２０の外径と同じ外径を有する円筒状のパンチ２２と、フラットな支持面を有するダイ１７とを用いて、膨出部２１における外周部分の圧縮加工を行う。これにより、膨出部２１が形成すべき半球状突部と同じ所定の径に縮径されると共に、膨出部２１の外周部の材料が内方側に流動して膨出部２１をさらに押し上げるので、（ｂ）に示すように、所定の径と突出高さとを有する半球状突部２３が形成されるとともに、この突部２３の外周に、上記凹部２０よりも内径を小さくした幅の広いリング状の凹部２４が形成される。
【００２６】
この半球状突部２３の成形方法では、ダイ１７側には板材１の中央部分を押圧して強制的に押し上げるための下パンチのような工具を一切用いずに、２回の圧縮加工を順次施して、そのときに各々形成される凹部２０，２４の形成分にそれぞれ相当する材料による材料流動力により、板材１の中央部分１ａをそれぞれ順次押し上げて、最終的に所望の半球状突部２３を形成している。したがって、形成された半球状突部２３には、その全体にわたり板材１の板厚に対する板厚減少が生じない。
【００２７】
しかも、上記成形方法では、２回の圧縮加工を必要とするが、板材１の周辺部分１ｂにおける一実施の形態の場合よりも広い領域から材料を中央部分１ａに流動させることができる。そのため、突部２３の周囲に形成される凹部２４は、一実施の形態の場合よりも深さの小さいものとなり、強度低下を抑制できる利点がある。また、板材１の材料流動を２回の圧縮加工に分けて行い、球面状の膨出部２１を縮径しながら材料流動力で押し上げて所定の突出高さとするので、半球状突部２３の成形を、１回の圧縮工程で一挙に形成する場合に比較して一層スムーズに行える。
【００２８】
図４は本発明の半球状突部の成形方法のさらに他の実施の形態に係る成形工程を順に示した工程説明図である。同図（ａ）は半球状の突部を形成するための母材となる平板状の被加工板材１を示し、この板材１における中央部分１ａには、（ｂ）に示すように、形成すべき半球状突部よりもかなり大径の球状面を有する膨出部２７を、圧縮加工により成形する。この圧縮加工は、図２に示したものと寸法が相違するのみでほぼ同じ構造の金型を用いて行い、一実施の形態における凹部９に比較して深さが小さく、且つ内，外径が共に大きいリング状の凹部２８を形成する。この膨出部２７は、圧縮加工による材料流動力により板材１の中央部分１ａを押し上げて圧縮応力により形成されるため、全体にわたり板材１と同じ板厚を均等に有している。
【００２９】
つぎに、膨出部２７を形成した板材１に対して、膨出部２７の外周部分の圧縮加工を行うことによって膨出部２７を縮径し、（ｃ）に示すように、形成すべき所望の径の半球状の突部よりも若干径の大きな半球状突部２９を形成する。このとき、半球状突部２９は、膨出部２７における外周部の材料が内方側に流動し、その材料流動力が膨出部２７を押し上げるよう作用することによって形成される。この半球状突部２９の外周には、上記凹部２８よりも内径が小さくなった幅の広いリング状の凹部３０が形成される。この半球状突部２９の成形に際しても、ダイ側には板材１の中央部分１ａを強制的に展延させながら押し上げるための下パンチのような工具を一切用いずに圧縮加工を施し、膨出部２７を縮径したときの材料流動力により、膨出部２７の中央部分をさらに押し上げて半球状突部２９を形成している。そのため、形成された半球状突部２９には元の板材１に対する板厚減少が生じなく、逆に、半球状突部２９の基部の板厚ｔ４は、板材１の板厚よりも著しく増肉されている。
【００３０】
最後に、上記の半球状突部２９を形成した板材１に対して、半球状突部２９の外周部分に対しさらに圧縮加工を行うことにより、半球状突部２９を縮径する。
【００３１】
この圧縮加工は、図２に示したものと寸法が相違するのみでほぼ同じ構造の金型を用いて行う。これにより、半球状突部２９における外周部の材料は内方側に流動し、その材料流動力が突部２９をさらに押し上げるように作用して、（ｄ）に示すように、筒状部３１ａの頂部を半球状部３１ｂで閉塞した形状の半球状突部３１が形成される。一方、この突部３１の外周には、上記凹部３０よりも内径がさらに小さくなって幅が広くなったリング状の凹部３２が形成される。
【００３２】
この実施の形態による半球状突部３１の成形方法においても、ダイ側には板材１の中央部分１ａを強制的に展延させながら押し上げるための下パンチのような工具を一切用いずに、計３回の圧縮加工を行う毎に縮径を繰り返して、そのときの材料流動力により膨出部２７および半球状突部２９を順次押し上げて所定の突出高さとしている。そのため、板材１からの突出高さが大きい半球状突部３１を成形できるとともに、その半球状突部３１は、板材１に対する板厚減少が生じなく、板材１の板厚とほぼ同じ板厚を全体にわたり均等に有している。しかも突部３１の基部の板厚ｔ５は、板材１の板厚よりも若干増肉されている。また、材料流動を３回の圧縮加工に分けて行うので、最終的な半球状突部３１の成形を一層スムーズに行える利点がある。
【００３３】
図５は、本発明のボス部の成形方法の一実施の形態に係る成形工程を順に示した工程説明図である。（ａ）はボス部を形成するための母材となる平板状の被加工板材１を示し、この板材１における中央部分１ａには、（ｂ）に示すように、形成すべきボス部よりもかなり大径の球面状の膨出部３３を圧縮加工により成形する。このとき、膨出部３３の周囲には、深さが比較的小さく、且つ内，外径が共に大きいリング状の凹部３４が形成される。この膨出部３３は、前述の各半球状突部１４，２３，３１の成形方法において説明した通り、圧縮加工による材料流動力で板材１の中央部分１ａを押し上げることにより、その圧縮応力により形成されるから、板材１と同じ板厚を全体にわたり均等に有している。
【００３４】
つぎに、膨出部３３を形成した板材１に対して、膨出部３３の外周部分の圧縮加工を行うことによって膨出部３３を縮径し、（ｃ）に示すように、形成すべき所望のボス部の径よりも僅かに径の大きい円筒形の筒状部３７ａの頂部を半球状部３７ｂで閉塞した形状の突出部３７を形成する。このとき、突出部３７は、膨出部３３における外周部の材料が内方側に流動して膨出部３３を押し上げることにより、板材１からの突出高さが膨出部３３よりも大きくなり、この突出部３７の外周に上記凹部３４よりも内径が小さくなった幅の広いリング状の凹部３８が形成される。この突出部３７には、前述から明らかなように、板材１に対する板厚減少が全体にわたり生じないだけでなく、突出部３７の基部の板厚は板材１の板厚よりも若干増肉される。
【００３５】
続いて、突出部３７の外周部に対し圧縮加工を行うことによって突出部３７を縮径して、（ｄ）に示すように、形成すべきボス部と同一の所定の径を有する円筒形の筒部３９ａとするとともに、半球状部３７ｂを筒部３９ａの筒心方向に圧縮して平坦化する加工を行うことによって天面部３９ｂを形成し、筒部３９ａと天面部３９ｂとを有する有頭円筒状の有頭筒体部３９とする。このとき、上記凹部３８はその内径が僅かに小さくなって幅の広いリング状の凹部４０となる。
【００３６】
ところで、本発明のボス部の成形方法は、特に新規な金型を用いる工程に特徴を有するものではなく、一連の連続した工程に特徴がある。したがって、上記の突出部３７から有頭筒体部３９を成形する加工は、周知の金型を用いて行うものであり、例えば、突出部３７の内部に入り込んで有頭筒体部３９の内径を規定するための突部を有するダイと、成形加工する有頭筒体部３９の外形を規定するための凹所を有するパンチとを用いる。
【００３７】
さらに、有頭筒体部３９には、（ｅ）に示すように、その天面部３９ｂの中央部に穿孔加工を行って透孔３９ｃを形成する。最後に、透孔３９ｃを有する天面部３９ｂに周知のサイジング加工を施すことにより、（ｆ）に示すように、所望形状のボス部４１を成形する。なお、上記サイジング加工は、ボス形状の内径側を成形する工程であり、製品用途に必要のない場合には省略してもよい。その場合には、有頭筒体部３９が所望のボス部となる。
【００３８】
この実施の形態のボス部４１の成形方法では、ダイ側に板材１の中央部分１ａを強制的に展延しながら押し上げるための下パンチのような工具を一切用いずに、主として圧縮加工を繰り返して順次縮径しながら、そのときの材料流動力によって押し上げるよう変形加工していくことにより、膨出部３３、突出部３７、有頭筒体部３９およびボス部４１を順次形成している。そのため、板材１の板厚に対して板厚減少を生じることなく材料を押し上げて板材１からの突出高さを大きな所定値に正確に設定できる。したがって、成形したボス部４１は、板材１の板厚とほぼ同じ板厚を全体にわたり均等に有するとともに、板材１からの突出高さが正確な所定値となる。
【００３９】
図６（ａ）〜（ｅ）は本発明のボス部の成形方法の他の実施の形態に係る成形工程を順に示した工程説明図である。この実施の形態において、図５の一実施の形態と相違する工程は、図５（ｄ）の有頭筒体部３９を形成する工程に代えて、図６（ｄ）に示すように、突出部３７の半球状部３７ｂに穿孔加工を行って透孔３７ｃを形成する。この穿孔に際しては、ダイとパンチとを上下に配置して行う周知の加工手段により行う。このとき、半球状部３７ｂは、何ら展延されないことから、その壁部の板厚は減少しない。
【００４０】
最後に、透孔３７ｃを有する突出部３７に対し周知の伸びフランジ加工を行うことにより、透孔３７ｃを拡大しながら筒状部３７ａを所定の径に縮径して、（ｅ）に示すように、所望形状のボス部４１を形成する。このとき、上記凹部３８はその内径を僅かに小さくしたリング状の凹部４０となる。また、この実施の形態のボス部４１の成形方法は、図５の一実施の形態の一部の工程を変更しただけであり、一実施の形態と同様に、形成したボス部４１は、その筒壁全体にわたり板材１に対する板厚減少が生じなく、板材１からの突出高さも正確な所定値となる。しかも、透孔３７ｃを予め形成した突出部３７に伸びフランジ加工を行うことにより、透孔３７ｃを拡大しながら一挙にボス部４１を形成できるので、工程を簡略化できる。
【００４１】
図７（ａ）〜（ｅ）は、本発明のボス部の成形方法のさらに他の実施の形態に係る成形工程を順に示した工程説明図である。（ａ）はボス部を形成するための母材となる平板状の被加工板材１を示し、この板材１におけるボス部を形成すべき中央部分１ａには、（ｂ）に示すように、穿孔加工により透孔４２を予め形成しておく。つぎに、透孔４２を有する板材１の中央部分１ａには、圧縮加工を行うことにより、（ｃ）に示すように、形成すべきボス部よりもかなり大径の球面状の膨出部４３を成形する。このとき、膨出部４３の周囲には、深さが比較的小さく、且つ内，外径が共に大きいリング状の凹部４４が形成される。この膨出部４３は、圧縮加工による材料流動力により板材１の中央部分１ａを押し上げる圧縮応力により形成されるから、板材１と同じ板厚を全体にわたり均等に有している。
【００４２】
つぎに、膨出部４３を形成した板材１に対して、膨出部４３の外周部分の圧縮加工を行うことによって膨出部４３を縮径し、（ｄ）に示すように、形成すべき所望のボス部の径よりも僅かに径の大きい円筒形の筒状部４７ａの頂部が透孔４２を有する半球状部４７ｂで閉塞された形状の突出部４７を形成する。このとき、膨出部４３における外周部の材料が内方側に流動して膨出部４３を押し上げるように作用することにより、突出部４７が形成され、この突出部４７の外周に上記凹部４４よりも内径が小さくなった幅の広いリング状の凹部４８が形成される。この半球状部４７ｂに透孔４２を有する突出部４７は、板材１に対して板厚減少が生じないだけでなく、突出部４７の基部の板厚は板材１の板厚よりも若干増肉されている。
【００４３】
最後に、透孔４２を有する突出部４７に対し伸びフランジ加工を行うことにより、透孔４２を拡大しながら筒状部４７ａを所定の径に縮径して、（ｅ）に示すように、所望形状のボス部４９を形成する。このとき、上記凹部４８はその内径が小さくなった幅の広いリング状の凹部５０となる。形成したボス部４９は、その筒壁全体にわたり板材１に対する板厚減少が生じなく、板材１からの突出高さも正確な所定値となる。しかも、図６と同様に、透孔４２を予め形成した突出部４７に伸びフランジ加工を行うことにより、透孔４２を拡大しながら一挙にボス部４９を形成できるので、工程を簡略化できる。さらに、加工前の平板状の板材１に予め透孔４２を形成するので、穿孔加工を容易に行うことができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように、本発明の半球状突部の成形方法によれば、圧縮加工を行って凹部を形成したときの材料流動力で板材の所定箇所を押し上げて半球状突部を形成するようにしたので、この材料流動力は圧縮応力であることから、形成された半球状突部には、板材の板厚に対する板厚減少が生じず、全体にわたり板材の板厚と同じ厚みを均等に有したものとなる。
【００４５】
また、形成すべき半球状突部の径よりも大きな径の球面状の膨出部を圧縮加工によって予め形成したのちに、この膨出部の外周部をさらに圧縮加工して所望の半球状突部を成形するようにすれば、板材における広い領域から材料を所定箇所に流動させることができるため、半球状突部の周囲に形成する凹部は、深さの小さいものとすることができるから、強度低下を抑制できる。また、板材の材料流動を２回の圧縮加工に分けて行うので、半球状突部の成形をスムーズに行える利点がある。
【００４６】
さらに、膨出部の圧縮工程を複数回繰り返すようにすれば、板材からの突出高さが大きく、且つ板材の板厚と同じ板厚を全体にわたり均等に有する半球状突部を成形することができるとともに、板材の材料流動を複数回の圧縮加工に分けて行うので、半球状突部の成形を一層スムーズに行える。
【００４７】
一方、本発明のボス部の成形方法にぱれば、板材を押圧して強制的に展延させるためのパンチのような工具を一切用いずに、圧縮加工を行って凹部を形成したときの材料流動力で板材の所定箇所を押し上げて径の大きな球面状の膨出部を先ず形成したのちに、少なくとも２回の圧縮加工を行う毎に縮径を繰り返して所定の径とし、圧縮加工による材料流動力で内方部分を押し上げて突出部および有頭筒体部を順次形成するので、材料流動力は圧縮応力であるため、２回の圧縮加工において、板材の板厚に対する板厚減少を生じることなく材料を押し上げて板材からの突出高さを順次大きくできるから、成形したボス部は、その全体にわたり板材の板厚とほぼ同じ板厚と、筒心方向に所望の高さとを有するものとなる。
【００４８】
また、透孔を有する半球状部で筒状部の頂部を閉塞した形状の突出部に伸びフランジ加工を行うようにすれば、透孔を拡大しながら一挙にボス部を形成できるので、工程を簡略化できる。また、加工前の平板状の板材に予め透孔を形成するようにすれば、穿孔加工を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半球状突部の成形方法の一実施の形態に係る加工工程を示し、（ａ）は加工前の板材の縦断面図、（ｂ）は加工後の板材の縦断面図、（ｃ）は加工後の板材の斜視図。
【図２】同上成形方法における圧縮加工工程を示す縦断面図。
【図３】（ａ），（ｂ）は本発明の半球状突部の成形方法の他の実施の形態に係る２回目の圧縮加工前の縦断面図および圧縮加工後の縦断面図。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は本発明の半球状突部の成形方法のさらに他の実施の形態に係る成形工程を順に示した工程説明図。
【図５】（ａ）〜（ｆ）は本発明の一実施の形態に係るボス部の成形方法の成形工程を順に示した工程説明図
【図６】（ａ）〜（ｅ）は本発明のボス部の成形方法の他の実施の形態に係る成形工程を順に示した工程説明図。
【図７】（ａ）〜（ｅ）は本発明のボス部の成形方法のさらに他の実施の形態に係る成形工程を順に示した工程説明図
【図８】従来の半球状突部の成形工程を示す縦断面図。
【図９】同上の成形工程を経て一部に半球状突部が形成された板材の縦断面図。
【図１０】（ａ）〜（ｅ）は従来のボス部の成形方法の成形工程を順に示した工程説明図。
【符号の説明】
１ 板材
９，２０，２４，２８，３０，３２，３４，３８，４０，４４，４８，５０ 凹部
１４，２３，２９，３１ 半球状突部
２１，２７，３３，４３ 膨出部
３１ａ，３７ａ，４７ａ 筒状部
３１ｂ，３７ｂ，４７ｂ 半球状部
３７，４７ 突出部
３７ｃ，３９ｃ，４２ 透孔
３９ 有頭筒体部
３９ａ 筒部
３９ｂ 天面部
４１，４９ ボス部
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレス加工により、板材の一部に半球状突部およびボス部をそれぞれ成形する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、板材の一部に半球状の突部を形成する手段としては、張り出し加工または絞り加工などを行う成形方法が知られている。例えば、張り出し加工による従来の半球状突部の成形方法は、一般に、図８に示すような過程を経て行われている。すなわち、先ず、平板状の被加工板材１における半球状突部を形成すべき部分の周辺部を、ダイ２としわ押え３とにより上下から挟み込んで拘束する。つぎに、先端が球面形状となった下パンチ４を、下方から板材１を押圧変形させながらダイ２の中空部７に入り込ませる。このプレス加工により、板材１には、引っ張り応力が作用して展延されることにより、下パンチ４の先端形状に対応する形状の半球状突部８が成形加工される。図９は、上述の成形加工により一部に半球状突部８が形成された板材１を示す。
【０００３】
一方、板材の一部にボス部を形成する手段としては、板材にバーリング加工を施す成形方法が一般に知られている（特開昭62−214834号公報参照）。また、所定の径を有して筒心方向の高さが比較的大きいボス部を成形加工する場合には、一般に、図１０の工程説明図に示す工程順に加工される。図１０は、例えば、ボス部にモータ軸を挿通した状態で互いに溶接して使用するモータフレームまたはボス部にパイプを挿通した状態て互いに溶接して使用するフランジ金具を成形する工程を例示したものである。
【０００４】
（ａ）はボス部を所定箇所に形成するための母材となる平板状の被加工板材１を示し、この板材１には、絞り加工または張り出し成形を行うことにより、ボス部を形成すべき箇所にその周囲から材料を引き寄せて、（ｂ）に示すように、形成すべきボス部の径よりも径の大きな半球状突部１０を予め形成する。この半球状突部１０は、所望形状のボス部を得るのに必要な板材１の体積を確保するために予め形成されたものである。
【０００５】
つぎに、上記の半球状突部１０は、絞り加工を繰り返すことにより、材料をさらに内側に引き寄せるように縮径変形されて、（ｃ）に示すように、形成すべきボス部の径と同じ径を有する円筒状部１１ａおよび天面部１１ｂを一体に有する有頭円筒状の突出部１１とされる。さらに、突出部１１の天面部１１ｂには、（ｄ）に示すように、穿孔加工を行って透孔１１ｃを開ける。最後に、（ｅ）に示すように、突出部１１に対しバーリング加工を行うことにより、筒心方向の寸法が短い所望の円筒形状のボス部１２を成形加工する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の板材１の一部に半球状突部８を形成する手段では、板材１における半球状突部８を形成すべき部分が成形する際の引っ張り応力を受けて展延されるので、成形された半球状突部８は、その板厚が板材１の板厚よりも減少し、強度が不足する薄い板厚のものになってしまう。しかも、図９に示す半球状突部８の基部の板厚ｔ１、頂部近傍の板厚ｔ２、頂部の板厚ｔ３および板材１の板厚ｔ０の関係は、ｔ０＞ｔ３＞ｔ２＞ｔ１となり、このような半球状突部８の各部の板厚ｔ１〜ｔ３の不均一は、この半球状突部８をさらに成形して、例えばボス部を成形する場合の後工程に悪影響を及ぼす。
【０００７】
一方、従来の板材１の一部にボス部１２を形成する手段では、（ｂ）に示す半球状突部１０に対し図８に示したとほぼ同様の金型を用いて絞り加工を行うことにより、（ｃ）に示す突出部１１を成形する過程において、ボス部１２を形成すべき部分が縮径を行う工程毎に引っ張り応力を受けて板厚が順次減少していくので、このような過程を経て形成された（ｅ）のボス部１２の筒壁の板厚ｔ４は、必然的に板材１の板厚よりもかなり薄くなる。しかも、ボス部１２の筒心方向の高さｈを大きくしたい場合には、バーリング加工時にしごき加工を行う必要があるため、ボス部１２の筒壁の板厚ｔ４はさらに薄いものになってしまう。ところが、例えば、上述のモータフレームでは、所定の径を有して筒心方向の高さｈが比較的大きく、且つ板材１と同等の板厚を有するボス部を必要とするが、このようなボス部は、従来の成形方法では形成することが困難である。
【０００８】
そこで本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたもので、プレス加工により、板材とほぼ同じ板厚を全体にわたり均等に有する半球状突部を確実に成形できる方法、および筒壁の板厚が全体にわたり板材とほぼ同じであって、筒心方向の高さが比較的大きいボス部を確実に成形できる方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明〜第４の発明は、下記のように構成されている。
【００１１】
第１の発明に係る半球状突部の成形方法は、板材の所定箇所の外側部分を上下から挟み込んで拘束し、形成すべき半球状突部の径よりも大きな径の中空部を有する円筒状のパンチで押圧し、前記板材に環状の凹部を形成して、前記板材における前記凹部の形成分に相当する材料を前記凹部の内方側に材料流動させるように圧縮加工を行うことにより、前記材料の材料流動力で前記板材における前記凹部の内方側の部分を押し上げさせて、形成すべき半球状突部の径よりも大きな径を有する球面状の膨出部を形成する膨出部形成工程と、前記膨出部の外周部に対し前記圧縮加工と同じ圧縮加工を行って前記膨出部を所定の径に縮径させるとともに、この縮径の形成分に相当する材料の内方側への材料流動力で前記膨出部を押し上げるように変形させて、半球状突部を形成する半球状突部形成工程と、を有することを特徴とする。
【００１２】
この半球状突部の成形方法では、板材を強制的に押し上げて展延させるためのパンチのような工具を用いずに、圧縮加工を行って凹部を形成したときの内方側への材料流動力で板材の所定部分を押し上げて半球状突部を形成しており、前記材料流動力は圧縮応力であるから、形成された半球状突部は、元の板材に対し板厚減少が生じず、板材の板厚と同じ厚みを全体にわたり均等に有したものとなる。またこの効果に加えて、形成すべき半球状突部の径よりも大きな径の球面状の膨出部を圧縮加工によって予め形成したのちに、この膨出部の外周部をさらに圧縮加工して所望の半球状突部を成形するので、板材における広い領域から材料を所定箇所に流動させることができる。これにより、半球状突部の周囲に形成される凹部は、深さの小さいものとすることができるから、強度低下を抑制できる。また、板材の材料流動を２回の圧縮加工に分けて行い、球面状の膨出部を縮径しながら材料流動力で押し上げて所定の突出高さとするので、半球状突部の成形を、１回の圧縮工程で一挙に形成する場合に比較してスムーズに行える。
【００１３】
第２の発明に係る半球状突部の成形方法は、板材の所定箇所の外側部分を上下から挟み込んで拘束し、形成すべき半球状突部の径よりも大きな径の中空部を有する円筒状のパンチで押圧し、前記板材に環状の凹部を形成して、前記板材における前記凹部の形成分に相当する材料を前記凹部の内方側に材料流動させるように圧縮加工を行うことにより、前記材料の材料流動力で前記板材における前記凹部の内方側の部分を押し上げさせて、形成すべき半球状突部の径よりも大きな径を有する球面状の膨出部を形成する膨出部形成工程と、前記膨出部の外周部に対し前記圧縮加工と同じ圧縮加工を行って前記膨出部を縮径させるとともに、この縮径の形成分に相当する材料の内方側への材料流動力で前記膨出部を押し上げるように変形させる縮径工程と、を有し、前記縮径工程を複数回繰り返して、筒状部の頂部を半球状部で閉塞した形状の半球状突部を形成することを特徴とする。
【００１４】
この半球状突部の成形方法では、板材からの突出高さが大きく、且つ板材の板厚と同じ板厚を全体にわたり均等に有する半球状突部を成形することができるとともに、板材の材料流動を複数回の圧縮加工に分けて行うので、半球状突部の成形を一層スムーズに行える。
【００１５】
第３の発明に係るボス部の成形方法は、板材の所定箇所の外側部分を上下から挟み込んで拘束し、形成すべき半球状突部の径よりも大きな径の中空部を有する円筒状のパンチで押圧し、前記板材に環状の凹部を形成して、前記板材における前記凹部の形成分に相当する材料を前記凹部の内方側に材料流動させるように圧縮加工を行うことにより、前記材料の材料流動力で前記板材における前記凹部の内方側の部分を押し上げさせて、形成すべきボス部の径よりも大きな径を有する球面状の膨出部を形成する膨出部形成工程と、前記膨出部の外周部に対し前記圧縮加工と同じ圧縮加工を行って前記膨出部を縮径させるとともに、この縮径の形成分に相当する材料の内方側への材料流動力で前記膨出部を押し上げるように変形させて、筒状部の頂部を半球状部で閉塞した形状の突出部を形成する突出部形成工程と、前記突出部の外周部に対し前記圧縮加工と同じ圧縮加工を行うことにより、前記突出部を縮径して所定の径の筒部に変形させるとともに、前記半球状部を筒心方向に圧縮して平坦化した天面部を形成して、前記筒部と天面部とを有する有頭筒体部を形成する有頭筒体部形成工程と、前記天面部に穿孔加工を行ってボス部を形成する最終工程と、を有していることを特徴とする。
【００１６】
このボス部の成形方法では、板材を押圧して強制的に展延させるためのパンチのような工具を一切用いずに、先ず、圧縮加工を行って凹部を形成したときの材料流動力で板材の所定箇所を押し上げて球面状の膨出部を形成したのちに、少なくとも２回の圧縮加工を行う毎に縮径を繰り返して所定の径とし、圧縮加工による材料流動力で内側部分を順次押し上げて突出部および有頭筒体部を順次形成している。材料流動力は圧縮応力であるから、板材の板厚に対して板厚減少を生じることなく材料を押し上げて板材からの突出高さを大きな所定値に正確に設定できる。したがって、成形したボス部は、板材の板厚と同じ板厚を全体にわたり均等に有するとともに、板材からの突出高さが正確な所定値となる。
【００１７】
第４の発明に係るボス部の成形方法は、板材の所定箇所の外側部分を上下から挟み込んで拘束し、形成すべき半球状突部の径よりも大きな径の中空部を有する円筒状のパンチで押圧し、前記板材に環状の凹部を形成して、前記板材における前記凹部の形成分に相当する材料を前記凹部の内方側に材料流動させるように圧縮加工を行うことにより、前記材料の材料流動力で前記板材における前記凹部の内方側の部分を押し上げさせて、形成すべきボス部の径よりも大きな径を有する球面状の膨出部を形成する膨出部形成工程と、前記膨出部の外周部に対し前記圧縮工程と同じ圧縮加工を行って前記膨出部を縮径させるとともに、この縮径の形成分に相当する材料の内方側への材料流動力で前記膨出部を押し上げるように変形させて、筒状部の頂部を半球状部で閉塞した形状の突出部を形成する突出部形成工程と、前記膨出部形成工程の前工程または前記突出部形成工程の後工程の何れかにおいて、加工前の平板状の前記板材の所定箇所または前記突出部の半球状部の何れかに透孔を形成する穿孔工程と、前記半球状部に透孔を有する前記突出部に対し伸びフランジ加工を行うことにより、前記透孔を拡大してボス部を形成する最終工程と、を有していることを特徴とする。
【００１８】
このボス部の成形方法では、第３の発明と同様の効果を得られるのに加えて、透孔を有する半球状部で筒状部の頂部を閉塞した形状の突出部に伸びフランジ加工を行うことにより、透孔を拡大しながら一挙にボス部を形成できるので、工程を簡略化できる。また、加工前の平板状の板材に予め透孔を形成しておけば、穿孔加工を容易に行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の半球状突部の成形方法の一実施の形態に係る加工過程を示す。（ａ）は加工前の平板状の被加工板材１を示し、本発明では、この板材１における突部を形成すべき中央部分１ａに対しその周辺部分１ｂの所定箇所に圧縮加工を行うことにより、周辺部１ｂに２点鎖線で示すようなリング状の凹部９を形成して、この凹部９の形成に相当する材料のほぼ全てを、これの内方側の中央部分１ａへ材料流動させる。これにより、圧縮加工後の縦断面図を示す（ｂ）およびその斜視図に示す（ｃ）のように、周辺部分１ｂには圧縮加工によりリング状の凹部９が形成されるとともに、板材１の中央部分１ａには、周辺部分１ｂの凹部の形成分に相当する材料による材料流動力で周囲から押し上げることにより、半球状突部１４が形成される。
【００２０】
図２は上記成形方法における圧縮加工の工程を示す縦断面図である。同図において、先ず、被加工板材１における凹部９を形成すべき部分の外側部分を、支持面がフラット形状となったダイ１７と、中空部１８ａを有するしわ押え１８とにより、上下から挟み込んで拘束する。この状態において、形成すべき半球状突部１４の外径に等しい内径の中空部１９ａを有する円筒状のパンチ１９を、しわ押え１８の中空部１８ａを介して板材１の周辺部分１ｂに対し押圧し、この圧縮加工によって凹部９を形成する。
【００２１】
上記圧縮加工時において、板材１における凹部９の外方側は、ダイ１７としわ押え１８とで強く挟み付けられて材料流動を阻止されているとともに、板材１における凹部９を形成すべき部分の内方側は、パンチ１９の中空部１９ａの存在によって材料流動を許容する自由表面になっている。そのため、板材１おける凹部９の形成分に相当する材料は、その殆どが必然的に内方側に流動するので、この材料流動により板材１の中央部分１ａが押し上げられて半球状突部１４が一挙に形成される。
【００２２】
この実施の形態では、圧縮工程に用いるダイ１７の支持面（上面）がフラット形状であり、このダイ１７側に板材１の中央部分１ａを押圧して強制的に展延させながら押し上げるための下パンチのような工具を一切用いずに、パンチ１９による圧縮加工を施して凹部９を形成したときの内方側への材料流動力で中央部分１ａを押し上げて半球状突部１４を形成しており、材料流動力は圧縮応力であるから、形成された半球状突部１４には板材１に対し板厚減少が生じない。すなわち、図１（ｂ）に示す突部１４の基部の板厚ｔ１、頂部近傍の板厚ｔ２、頂部の板厚ｔ３および板材１の板厚ｔ０の関係は、ｔ０＝ｔ３＝ｔ２＝ｔ１となる。
【００２３】
なお、板材１の周辺部分１ｂの圧縮量を多くして凹部９の深さを大きくした場合には、突部１４の基部の板厚ｔ１が増肉現象によって板材１の板厚ｔ０よりも大きくなる。
【００２４】
図３（ａ），（ｂ）は本発明の半球状突部の成形方法の他の実施の形態に係る成形過程を示す縦断面図である。先ず、板材１における中央部に、形成すべき半球状突部の所定の径よりも大きな径の球状面を有する（ａ）のような膨出部２１を圧縮加工により成形しておく。この圧縮加工は図２に示したものとほぼ同じ構造で、且つ寸法が異なる金型を用いて行い、先の一実施の形態における凹部９に比較して深さが小さく、且つ内，外径が共に大きいリング状の凹部２０を形成する。この膨出部２１は、圧縮加工時の材料流動力により板材１の中央部分１ａを押し上げて形成されるため、全体にわたり板材１と同じ板厚を有している。
【００２５】
つぎに、（ａ）に示すように、形成すべき半球状突部の径と同じ内径の中空部２２ａを有し、且つ凹部２０の外径と同じ外径を有する円筒状のパンチ２２と、フラットな支持面を有するダイ１７とを用いて、膨出部２１における外周部分の圧縮加工を行う。これにより、膨出部２１が形成すべき半球状突部と同じ所定の径に縮径されると共に、膨出部２１の外周部の材料が内方側に流動して膨出部２１をさらに押し上げるので、（ｂ）に示すように、所定の径と突出高さとを有する半球状突部２３が形成されるとともに、この突部２３の外周に、上記凹部２０よりも内径を小さくした幅の広いリング状の凹部２４が形成される。
【００２６】
この半球状突部２３の成形方法では、ダイ１７側には板材１の中央部分を押圧して強制的に押し上げるための下パンチのような工具を一切用いずに、２回の圧縮加工を順次施して、そのときに各々形成される凹部２０，２４の形成分にそれぞれ相当する材料による材料流動力により、板材１の中央部分１ａをそれぞれ順次押し上げて、最終的に所望の半球状突部２３を形成している。したがって、形成された半球状突部２３には、その全体にわたり板材１の板厚に対する板厚減少が生じない。
【００２７】
しかも、上記成形方法では、２回の圧縮加工を必要とするが、板材１の周辺部分１ｂにおける一実施の形態の場合よりも広い領域から材料を中央部分１ａに流動させることができる。そのため、突部２３の周囲に形成される凹部２４は、一実施の形態の場合よりも深さの小さいものとなり、強度低下を抑制できる利点がある。また、板材１の材料流動を２回の圧縮加工に分けて行い、球面状の膨出部２１を縮径しながら材料流動力で押し上げて所定の突出高さとするので、半球状突部２３の成形を、１回の圧縮工程で一挙に形成する場合に比較して一層スムーズに行える。
【００２８】
図４は本発明の半球状突部の成形方法のさらに他の実施の形態に係る成形工程を順に示した工程説明図である。同図（ａ）は半球状の突部を形成するための母材となる平板状の被加工板材１を示し、この板材１における中央部分１ａには、（ｂ）に示すように、形成すべき半球状突部よりもかなり大径の球状面を有する膨出部２７を、圧縮加工により成形する。この圧縮加工は、図２に示したものと寸法が相違するのみでほぼ同じ構造の金型を用いて行い、一実施の形態における凹部９に比較して深さが小さく、且つ内，外径が共に大きいリング状の凹部２８を形成する。この膨出部２７は、圧縮加工による材料流動力により板材１の中央部分１ａを押し上げて圧縮応力により形成されるため、全体にわたり板材１と同じ板厚を均等に有している。
【００２９】
つぎに、膨出部２７を形成した板材１に対して、膨出部２７の外周部分の圧縮加工を行うことによって膨出部２７を縮径し、（ｃ）に示すように、形成すべき所望の径の半球状の突部よりも若干径の大きな半球状突部２９を形成する。このとき、半球状突部２９は、膨出部２７における外周部の材料が内方側に流動し、その材料流動力が膨出部２７を押し上げるよう作用することによって形成される。この半球状突部２９の外周には、上記凹部２８よりも内径が小さくなった幅の広いリング状の凹部３０が形成される。この半球状突部２９の成形に際しても、ダイ側には板材１の中央部分１ａを強制的に展延させながら押し上げるための下パンチのような工具を一切用いずに圧縮加工を施し、膨出部２７を縮径したときの材料流動力により、膨出部２７の中央部分をさらに押し上げて半球状突部２９を形成している。そのため、形成された半球状突部２９には元の板材１に対する板厚減少が生じなく、逆に、半球状突部２９の基部の板厚ｔ４は、板材１の板厚よりも著しく増肉されている。
【００３０】
最後に、上記の半球状突部２９を形成した板材１に対して、半球状突部２９の外周部分に対しさらに圧縮加工を行うことにより、半球状突部２９を縮径する。
【００３１】
この圧縮加工は、図２に示したものと寸法が相違するのみでほぼ同じ構造の金型を用いて行う。これにより、半球状突部２９における外周部の材料は内方側に流動し、その材料流動力が突部２９をさらに押し上げるように作用して、（ｄ）に示すように、筒状部３１ａの頂部を半球状部３１ｂで閉塞した形状の半球状突部３１が形成される。一方、この突部３１の外周には、上記凹部３０よりも内径がさらに小さくなって幅が広くなったリング状の凹部３２が形成される。
【００３２】
この実施の形態による半球状突部３１の成形方法においても、ダイ側には板材１の中央部分１ａを強制的に展延させながら押し上げるための下パンチのような工具を一切用いずに、計３回の圧縮加工を行う毎に縮径を繰り返して、そのときの材料流動力により膨出部２７および半球状突部２９を順次押し上げて所定の突出高さとしている。そのため、板材１からの突出高さが大きい半球状突部３１を成形できるとともに、その半球状突部３１は、板材１に対する板厚減少が生じなく、板材１の板厚とほぼ同じ板厚を全体にわたり均等に有している。しかも突部３１の基部の板厚ｔ５は、板材１の板厚よりも若干増肉されている。また、材料流動を３回の圧縮加工に分けて行うので、最終的な半球状突部３１の成形を一層スムーズに行える利点がある。
【００３３】
図５は、本発明のボス部の成形方法の一実施の形態に係る成形工程を順に示した工程説明図である。（ａ）はボス部を形成するための母材となる平板状の被加工板材１を示し、この板材１における中央部分１ａには、（ｂ）に示すように、形成すべきボス部よりもかなり大径の球面状の膨出部３３を圧縮加工により成形する。このとき、膨出部３３の周囲には、深さが比較的小さく、且つ内，外径が共に大きいリング状の凹部３４が形成される。この膨出部３３は、前述の各半球状突部１４，２３，３１の成形方法において説明した通り、圧縮加工による材料流動力で板材１の中央部分１ａを押し上げることにより、その圧縮応力により形成されるから、板材１と同じ板厚を全体にわたり均等に有している。
【００３４】
つぎに、膨出部３３を形成した板材１に対して、膨出部３３の外周部分の圧縮加工を行うことによって膨出部３３を縮径し、（ｃ）に示すように、形成すべき所望のボス部の径よりも僅かに径の大きい円筒形の筒状部３７ａの頂部を半球状部３７ｂで閉塞した形状の突出部３７を形成する。このとき、突出部３７は、膨出部３３における外周部の材料が内方側に流動して膨出部３３を押し上げることにより、板材１からの突出高さが膨出部３３よりも大きくなり、この突出部３７の外周に上記凹部３４よりも内径が小さくなった幅の広いリング状の凹部３８が形成される。この突出部３７には、前述から明らかなように、板材１に対する板厚減少が全体にわたり生じないだけでなく、突出部３７の基部の板厚は板材１の板厚よりも若干増肉される。
【００３５】
続いて、突出部３７の外周部に対し圧縮加工を行うことによって突出部３７を縮径して、（ｄ）に示すように、形成すべきボス部と同一の所定の径を有する円筒形の筒部３９ａとするとともに、半球状部３７ｂを筒部３９ａの筒心方向に圧縮して平坦化する加工を行うことによって天面部３９ｂを形成し、筒部３９ａと天面部３９ｂとを有する有頭円筒状の有頭筒体部３９とする。このとき、上記凹部３８はその内径が僅かに小さくなって幅の広いリング状の凹部４０となる。
【００３６】
ところで、本発明のボス部の成形方法は、特に新規な金型を用いる工程に特徴を有するものではなく、一連の連続した工程に特徴がある。したがって、上記の突出部３７から有頭筒体部３９を成形する加工は、周知の金型を用いて行うものであり、例えば、突出部３７の内部に入り込んで有頭筒体部３９の内径を規定するための突部を有するダイと、成形加工する有頭筒体部３９の外形を規定するための凹所を有するパンチとを用いる。
【００３７】
さらに、有頭筒体部３９には、（ｅ）に示すように、その天面部３９ｂの中央部に穿孔加工を行って透孔３９ｃを形成する。最後に、透孔３９ｃを有する天面部３９ｂに周知のサイジング加工を施すことにより、（ｆ）に示すように、所望形状のボス部４１を成形する。なお、上記サイジング加工は、ボス形状の内径側を成形する工程であり、製品用途に必要のない場合には省略してもよい。その場合には、有頭筒体部３９が所望のボス部となる。
【００３８】
この実施の形態のボス部４１の成形方法では、ダイ側に板材１の中央部分１ａを強制的に展延しながら押し上げるための下パンチのような工具を一切用いずに、主として圧縮加工を繰り返して順次縮径しながら、そのときの材料流動力によって押し上げるよう変形加工していくことにより、膨出部３３、突出部３７、有頭筒体部３９およびボス部４１を順次形成している。そのため、板材１の板厚に対して板厚減少を生じることなく材料を押し上げて板材１からの突出高さを大きな所定値に正確に設定できる。したがって、成形したボス部４１は、板材１の板厚とほぼ同じ板厚を全体にわたり均等に有するとともに、板材１からの突出高さが正確な所定値となる。
【００３９】
図６（ａ）〜（ｅ）は本発明のボス部の成形方法の他の実施の形態に係る成形工程を順に示した工程説明図である。この実施の形態において、図５の一実施の形態と相違する工程は、図５（ｄ）の有頭筒体部３９を形成する工程に代えて、図６（ｄ）に示すように、突出部３７の半球状部３７ｂに穿孔加工を行って透孔３７ｃを形成する。この穿孔に際しては、ダイとパンチとを上下に配置して行う周知の加工手段により行う。このとき、半球状部３７ｂは、何ら展延されないことから、その壁部の板厚は減少しない。
【００４０】
最後に、透孔３７ｃを有する突出部３７に対し周知の伸びフランジ加工を行うことにより、透孔３７ｃを拡大しながら筒状部３７ａを所定の径に縮径して、（ｅ）に示すように、所望形状のボス部４１を形成する。このとき、上記凹部３８はその内径を僅かに小さくしたリング状の凹部４０となる。また、この実施の形態のボス部４１の成形方法は、図５の一実施の形態の一部の工程を変更しただけであり、一実施の形態と同様に、形成したボス部４１は、その筒壁全体にわたり板材１に対する板厚減少が生じなく、板材１からの突出高さも正確な所定値となる。しかも、透孔３７ｃを予め形成した突出部３７に伸びフランジ加工を行うことにより、透孔３７ｃを拡大しながら一挙にボス部４１を形成できるので、工程を簡略化できる。
【００４１】
図７（ａ）〜（ｅ）は、本発明のボス部の成形方法のさらに他の実施の形態に係る成形工程を順に示した工程説明図である。（ａ）はボス部を形成するための母材となる平板状の被加工板材１を示し、この板材１におけるボス部を形成すべき中央部分１ａには、（ｂ）に示すように、穿孔加工により透孔４２を予め形成しておく。つぎに、透孔４２を有する板材１の中央部分１ａには、圧縮加工を行うことにより、（ｃ）に示すように、形成すべきボス部よりもかなり大径の球面状の膨出部４３を成形する。このとき、膨出部４３の周囲には、深さが比較的小さく、且つ内，外径が共に大きいリング状の凹部４４が形成される。この膨出部４３は、圧縮加工による材料流動力により板材１の中央部分１ａを押し上げる圧縮応力により形成されるから、板材１と同じ板厚を全体にわたり均等に有している。
【００４２】
つぎに、膨出部４３を形成した板材１に対して、膨出部４３の外周部分の圧縮加工を行うことによって膨出部４３を縮径し、（ｄ）に示すように、形成すべき所望のボス部の径よりも僅かに径の大きい円筒形の筒状部４７ａの頂部が透孔４２を有する半球状部４７ｂで閉塞された形状の突出部４７を形成する。このとき、膨出部４３における外周部の材料が内方側に流動して膨出部４３を押し上げるように作用することにより、突出部４７が形成され、この突出部４７の外周に上記凹部４４よりも内径が小さくなった幅の広いリング状の凹部４８が形成される。この半球状部４７ｂに透孔４２を有する突出部４７は、板材１に対して板厚減少が生じないだけでなく、突出部４７の基部の板厚は板材１の板厚よりも若干増肉されている。
【００４３】
最後に、透孔４２を有する突出部４７に対し伸びフランジ加工を行うことにより、透孔４２を拡大しながら筒状部４７ａを所定の径に縮径して、（ｅ）に示すように、所望形状のボス部４９を形成する。このとき、上記凹部４８はその内径が小さくなった幅の広いリング状の凹部５０となる。形成したボス部４９は、その筒壁全体にわたり板材１に対する板厚減少が生じなく、板材１からの突出高さも正確な所定値となる。しかも、図６と同様に、透孔４２を予め形成した突出部４７に伸びフランジ加工を行うことにより、透孔４２を拡大しながら一挙にボス部４９を形成できるので、工程を簡略化できる。さらに、加工前の平板状の板材１に予め透孔４２を形成するので、穿孔加工を容易に行うことができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように、本発明の半球状突部の成形方法によれば、圧縮加工を行って凹部を形成したときの材料流動力で板材の所定箇所を押し上げて半球状突部を形成するようにしたので、この材料流動力は圧縮応力であることから、形成された半球状突部には、板材の板厚に対する板厚減少が生じず、全体にわたり板材の板厚と同じ厚みを均等に有したものとなる。
【００４５】
また、形成すべき半球状突部の径よりも大きな径の球面状の膨出部を圧縮加工によって予め形成したのちに、この膨出部の外周部をさらに圧縮加工して所望の半球状突部を成形するようにすれば、板材における広い領域から材料を所定箇所に流動させることができるため、半球状突部の周囲に形成する凹部は、深さの小さいものとすることができるから、強度低下を抑制できる。また、板材の材料流動を２回の圧縮加工に分けて行うので、半球状突部の成形をスムーズに行える利点がある。
【００４６】
さらに、膨出部の圧縮工程を複数回繰り返すようにすれば、板材からの突出高さが大きく、且つ板材の板厚と同じ板厚を全体にわたり均等に有する半球状突部を成形することができるとともに、板材の材料流動を複数回の圧縮加工に分けて行うので、半球状突部の成形を一層スムーズに行える。
【００４７】
一方、本発明のボス部の成形方法にぱれば、板材を押圧して強制的に展延させるためのパンチのような工具を一切用いずに、圧縮加工を行って凹部を形成したときの材料流動力で板材の所定箇所を押し上げて径の大きな球面状の膨出部を先ず形成したのちに、少なくとも２回の圧縮加工を行う毎に縮径を繰り返して所定の径とし、圧縮加工による材料流動力で内方部分を押し上げて突出部および有頭筒体部を順次形成するので、材料流動力は圧縮応力であるため、２回の圧縮加工において、板材の板厚に対する板厚減少を生じることなく材料を押し上げて板材からの突出高さを順次大きくできるから、成形したボス部は、その全体にわたり板材の板厚とほぼ同じ板厚と、筒心方向に所望の高さとを有するものとなる。
【００４８】
また、透孔を有する半球状部で筒状部の頂部を閉塞した形状の突出部に伸びフランジ加工を行うようにすれば、透孔を拡大しながら一挙にボス部を形成できるので、工程を簡略化できる。また、加工前の平板状の板材に予め透孔を形成するようにすれば、穿孔加工を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半球状突部の成形方法の一実施の形態に係る加工工程を示し、（ａ）は加工前の板材の縦断面図、（ｂ）は加工後の板材の縦断面図、（ｃ）は加工後の板材の斜視図。
【図２】同上成形方法における圧縮加工工程を示す縦断面図。
【図３】（ａ），（ｂ）は本発明の半球状突部の成形方法の他の実施の形態に係る２回目の圧縮加工前の縦断面図および圧縮加工後の縦断面図。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は本発明の半球状突部の成形方法のさらに他の実施の形態に係る成形工程を順に示した工程説明図。
【図５】（ａ）〜（ｆ）は本発明の一実施の形態に係るボス部の成形方法の成形工程を順に示した工程説明図
【図６】（ａ）〜（ｅ）は本発明のボス部の成形方法の他の実施の形態に係る成形工程を順に示した工程説明図。
【図７】（ａ）〜（ｅ）は本発明のボス部の成形方法のさらに他の実施の形態に係る成形工程を順に示した工程説明図
【図８】従来の半球状突部の成形工程を示す縦断面図。
【図９】同上の成形工程を経て一部に半球状突部が形成された板材の縦断面図。
【図１０】（ａ）〜（ｅ）は従来のボス部の成形方法の成形工程を順に示した工程説明図。
【符号の説明】
１ 板材
９，２０，２４，２８，３０，３２，３４，３８，４０，４４，４８，５０ 凹部
１４，２３，２９，３１ 半球状突部
２１，２７，３３，４３ 膨出部
３１ａ，３７ａ，４７ａ 筒状部
３１ｂ，３７ｂ，４７ｂ 半球状部
３７，４７ 突出部
３７ｃ，３９ｃ，４２ 透孔
３９ 有頭筒体部
３９ａ 筒部
３９ｂ 天面部
４１，４９ ボス部
Claims (4)
- 板材の所定箇所の外側部分を上下から挟み込んで拘束し、形成すべき半球状突部の径よりも大きな径の中空部を有する円筒状のパンチで押圧し、前記板材に環状の凹部を形成して、前記板材における前記凹部の形成分に相当する材料を前記凹部の内方側に材料流動させるように圧縮加工を行うことにより、前記材料の材料流動力で前記板材における前記凹部の内方側の部分を押し上げさせて、形成すべき半球状突部の径よりも大きな径を有する球面状の膨出部を形成する膨出部形成工程と、
前記膨出部の外周部に対し前記圧縮加工と同じ圧縮加工を行って前記膨出部を所定の径に縮径させるとともに、この縮径の形成分に相当する材料の内方側への材料流動力で前記膨出部を押し上げるように変形させて、半球状突部を形成する半球状突部形成工程と、
を有することを特徴とする半球状突部の成形方法。 - 板材の所定箇所の外側部分を上下から挟み込んで拘束し、形成すべき半球状突部の径よりも大きな径の中空部を有する円筒状のパンチで押圧し、前記板材に環状の凹部を形成して、前記板材における前記凹部の形成分に相当する材料を前記凹部の内方側に材料流動させるように圧縮加工を行うことにより、前記材料の材料流動力で前記板材における前記凹部の内方側の部分を押し上げさせて、形成すべき半球状突部の径よりも大きな径を有する球面状の膨出部を形成する膨出部形成工程と、
前記膨出部の外周部に対し前記圧縮加工と同じ圧縮加工を行って前記膨出部を縮径させるとともに、この縮径の形成分に相当する材料の内方側への材料流動力で前記膨出部を押し上げるように変形させる縮径工程と、
を有し、
前記縮径工程を複数回繰り返して、筒状部の頂部を半球状部で閉塞した形状の半球状突部を形成することを特徴とする半球状突部の成形方法。 - 板材の所定箇所の外側部分を上下から挟み込んで拘束し、形成すべき半球状突部の径よりも大きな径の中空部を有する円筒状のパンチで押圧し、前記板材に環状の凹部を形成して、前記板材における前記凹部の形成分に相当する材料を前記凹部の内方側に材料流動させるように圧縮加工を行うことにより、前記材料の材料流動力で前記板材における前記凹部の内方側の部分を押し上げさせて、形成すべきボス部の径よりも大きな径を有する球面状の膨出部を形成する膨出部形成工程と、
前記膨出部の外周部に対し前記圧縮加工と同じ圧縮加工を行って前記膨出部を縮径させるとともに、この縮径の形成分に相当する材料の内方側への材料流動力で前記膨出部を押し上げるように変形させて、筒状部の頂部を半球状部で閉塞した形状の突出部を形成する突出部形成工程と、
前記突出部の外周部に対し前記圧縮加工と同じ圧縮加工を行うことにより、前記突出部を縮径して所定の径の筒部に変形させるとともに、前記半球状部を筒心方向に圧縮して平坦化した天面部を形成して、前記筒部と天面部とを有する有頭筒体部を形成する有頭筒体部形成工程と、
前記天面部に穿孔加工を行ってボス部を形成する最終工程と、
を有していることを特徴とするボス部の成形方法。 - 板材の所定箇所の外側部分を上下から挟み込んで拘束し、形成すべき半球状突部の径よりも大きな径の中空部を有する円筒状のパンチで押圧し、前記板材に環状の凹部を形成して、前記板材における前記凹部の形成分に相当する材料を前記凹部の内方側に材料流動させるように圧縮加工を行うことにより、前記材料の材料流動力で前記板材における前記凹部の内方側の部分を押し上げさせて、形成すべきボス部の径よりも大きな径を有する球面状の膨出部を形成する膨出部形成工程と、
前記膨出部の外周部に対し前記圧縮工程と同じ圧縮加工を行って前記膨出部を縮径させるとともに、この縮径の形成分に相当する材料の内方側への材料流動力で前記膨出部を押し上げるように変形させて、筒状部の頂部を半球状部で閉塞した形状の突出部を形成する突出部形成工程と、
前記膨出部形成工程の前工程または前記突出部形成工程の後工程の何れかにおいて、加工前の平板状の前記板材の所定箇所または前記突出部の半球状部の何れかに透孔を形成する穿孔工程と、
前記半球状部に透孔を有する前記突出部に対し伸びフランジ加工を行うことにより、前記透孔を拡大してボス部を形成する最終工程と、
を有していることを特徴とするボス部の成形方法。
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