JP3848927B2

JP3848927B2 - 環状加工品の端面成形加工方法

Info

Publication number: JP3848927B2
Application number: JP2003060775A
Authority: JP
Inventors: 敬二河原; 敦越坂; 真人樋熊; 篤関根
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Car Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 2003-03-07
Filing date: 2003-03-07
Publication date: 2006-11-22
Anticipated expiration: 2023-03-07
Also published as: JP2004268075A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は環状の開口端部がフランジ状である加工品の端面成形およびその端面切断方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、モータケース等の円筒部品は、プレス加工（絞り加工）によって平板材を円筒状に成形した後、その成形されたワークの開口周縁部に生じるフランジ部を端面成形する端面成形方法として、特開平８−１６８８３０号公報がある。
【０００３】
この端面成形法は、円筒品を内周側壁部で支持する稼動可能なインローパンチと、このインローパンチの外周面に沿って加工品フランジ部の端面を形成する端面成形パンチを有する下金型と加工品の外側から絞り圧縮加工するダイとノックアウトを有する上金型とからなる金型を使用する。
【０００４】
まず、加工品は内周側壁部と内側底面を下型のインローパンチで保持する。つぎに加工品の外周面に沿って上型のダイが下降し、加工品底面に上型にあるノックアウト下面が加工品の外側底面あたり、加工品と伴にインローパンチを押し下げる。さらに上型が下降すると、加工品フランジ部は端面成形パンチに当接し、加工品内周面とフランジに形成されたアールを小さくする端面成形が行われる。
【０００５】
また、別の端面加工方法として、シミートリミング方法がある。材料の板厚が薄く、径の大きいものに対しては、フランジ部を鉛直方向直角に切断するが、小径で板厚が厚いものに対しては、金型剛性が低くなり、寸法精度が悪化するとともに、金型構造が複雑になるため、金型が高価になってしまう。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−１６８８３０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の端面成形方法は、特に、材料の厚板１mm以上のものにおいて、加工品内周面とフランジに形成されたアールを最小限にしなければならない場合には、端面成形パンチの形状が加工品側壁面に対して鉛直方向なので、他の絞り工程の成形荷重に比べ端面成形荷重を極めて高くしなければならない。さらに、端面成形荷重が高いため、他の金型に比べ金型寿命が短く、高価になる。
【０００８】
絞り加工などの場合、トランスファー方式，順送方式など１つのプレスの中に複数の工程で加工を行うことが多く、１つの工程が他の工程に比べて極めて高い成形荷重であるとプレスに偏荷重を与えてしまい寸法精度を悪化させるため、成形荷重の高い工程をプレスの中心付近に置かなけばならない。
【０００９】
そのため、絞り工程を含む、複数の加工工程がある場合は工程数や工程の配置が制限され、また、この端面成形の工程だけ別のプレスで行う場合、コストアップや設備投資が必要になる。
【００１０】
また、シミートリミング法は材料の板厚が薄く、径の大きいものに対しては、フランジ部を鉛直方向直角に切断できるが、小径で板厚が厚いものに対しては、金型剛性が低くなり、寸法精度が悪化し、後加工が必要となる。径が大きく、材料の板厚が厚いものは、金型の剛性が必要で、構造も複雑であるため、大型化し、金型が高価になってしまう。
【００１１】
本発明は以上の点を鑑みてなされたもので、その目的とするところは、特に、厚板１mm以上で小径のものに対して、加工品の加工品内周面からフランジにつながるアールを最小限に成形する際、成形加重を他の工程と同様にし、工程数や工程の配置に制限されることなく、他のプレス工程と連続して加工を行い、精度が良く、後加工の必要ない端面加工をすることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明では、端面成形工程を２回以上に分けて行うものであり、第１工程で加工品フランジ部内周側にくさびを成形し、第２工程において、成形パンチ直角面がくさびを局部的に成形し、内周側壁部とフランジ部に形成されたアール部にくさび部分の材料を流動させて成形することにある。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明では、端面成形工程を２回以上に分けて行うものであり、具体的には、第１工程は加工品が途中までインローパンチに内周側壁部をガイドされ、このインローパンチの外周面に沿って稼動する第１工程端面成形パンチにより加工品フランジ部を保持する。このときの端面成形パンチはある角度θ１をもたしている。好ましくは、角度θ１は加工品に対し鉛直方向外側に、底面に向かって４５°以上９０°未満とする。次に、加工品の外側をガイドするダイとノックアウトを有する上金型が下降し、上型にあるノックアウト下面が加工品の外側底面あたり、加工品とともに端面成形パンチを押し下げる。さらに上型が下降すると、端面成形パンチはストッパに当り、停止する。さらに上型が下降すると加工品の内周側壁部とフランジ部に形成されたアール部は端面成形パンチにより成形が行われ、加工品フランジ部内周側にくさび形状が形成され、第１工程が終了する。つぎに第２工程は、第２工程端面成形パンチが加工品鉛直方向に対し直角となっている他は、第１工程と同様の金型構造である。同様にして、加工品はインローパンチによるガイド，端面成形パンチによる保持の状態で、上型が下降し、上型にあるノックアウト下面が加工品の外側底面あたり、加工品とともに端面成形パンチを押し下げる。さらに上型が下降すると、第２工程端面成形パンチはストッパに当り、停止する。第１工程の成形面に対し、第２工程成形パンチが成形を行い、加工が完了する。このとき、第１工程での成形面であるフランジ部内周側のくさび形状が第２工程端面成形パンチの直角面により成形されることにより、内周側壁部とフランジ部に形成されたアール部に、くさび部分の材料が流動し、アールが小さくなる。よって、内周面のアールはＲ０.１〜Ｒ０.３まで可能となる。
【００１４】
つぎに必要な場合、第３工程として、フランジ部の切断工程を行う、第２工程の成形面を利用し、切断を行い、工程完了となる。
【００１５】
以上のように、始め、第１工程で加工品フランジ部内周側にくさびを成形し、第２工程において、成形パンチ直角面がくさびを局部的に成形し、内周側壁部とフランジ部に形成されたアール部に、くさび部分の材料を流動させるため、低い荷重で成形が可能であり、また、アールを最小にできる。
【００１６】
そのため、おもに厚板１mm以上の加工品に対して、非常に効果がある。また、製品の寸法に対しては許容範囲が大きく、小径から大径まで可能である。
【００１７】
そして、端面成形面の寸法は、金型精度で決まるため、非常に良い精度である。表面状態ついては成形面であるため、後加工の必要はない。
【００１８】
以下に本発明の詳細を説明する。図１は、本発明を適用したプレス加工品の例を示す。
【００１９】
図１の（Ｉ），（II），(III），（IV）を用いて説明する。
【００２０】
図１の（Ｉ）に示すプレス加工品１は、図示されていない絞り工程完了品であり、本発明の適用前の状態である。内周側壁部１ａとフランジ部１ｃに形成されたアール１ｂはフランジ部１ｃを残した前記絞り加工においては必ず付いてしまう。
【００２１】
図１の（II）に示すプレス加工品である第１端面成形完了品１ｅは、第１端面成形を行ったものである。くさび８は本発明の第一端面成形により、θ１の角度を有している。
【００２２】
図１の(III）に示すプレス加工品である端面成形完了品１ｐは本発明を適用した１例目である。前記アール１ｂは本発明の端面成形により、端面成形面１ｄとなっている。本発明の成形適用後、アール１ｂはＲ０.１〜Ｒ０.３まで小さく加工が可能である。
【００２３】
図１の（IV）に示すプレス加工品である切断工程完了品１ｆは、本発明を適用した２例目である。
【００２４】
プレス加工品である切断工程完了品１ｆは、前記プレス加工品である端面成形完了品１ｐの端面成形面１ｄを基準にして、フランジ部１ｃをトリミングした形状である。このように、端面成形された精度の良い面である端面成形面１ｄを残すため、端面の後加工をすることなく、製品として利用可能である。
【００２５】
図２に本発明の第１工程の加工手順を示す。
【００２６】
図２の（Ｉ），（II），(III），（IV），（Ｖ）を用いて説明する。
【００２７】
図２の（Ｉ）に示すように、プレス加工品１は固定されたインローパンチ２に途中まで内周側壁部１ａでガイドされ、このインローパンチ２の外周面２ａに沿って稼動する第１工程端面成形パンチ３により加工品フランジ部１ｃが保持されている。
【００２８】
このときの第１工程端面成形パンチ３はある角度θ１を保っている。角度θ１はプレス加工品底面１ｇに向かって、鉛直方向と外周側をはさむように、４５°以上９０°未満である。
【００２９】
次に、図２の（II）に示すように、プレス加工品１の外側をガイドするダイ４とノックアウト５を有する上金型６が下降し、上型にあるノックアウト下面５ａがプレス加工品の底面１ｇあたり、プレス加工品１とともに第１工程端面成形パンチ３を押し下げる。
【００３０】
図２の(III）に示すように、さらに上金型６が下降すると、第１工程端面成形パンチ３はストッパ７に当り、停止する。さらに上金型６が下降すると加工品フランジ部１ｃは第１工程端面成形パンチ３により成形が行われ、加工品フランジ部１ｃの内周側にくさび８が成形され、第１工程が終了する。
【００３１】
図２の（IV）に示すものは、記載されていない絞り加工が完了したプレス加工品１であり、次工程は第１工程端面成形である。
【００３２】
図２の（Ｖ）に示すものは、第１工程端面成形が完了したものであり、第１工程端面成形面のくさび８は角度θ１となる。
【００３３】
図３に第２工程の成形状態図を示す。図３の（Ｉ），（II），(III），（IV），（Ｖ）を用いて説明する。
【００３４】
第２工程は、第２工程端面成形パンチ９が第１工程端面成形パンチ３と異なる角度θ２となり、本発明実施例では、製品形状と同じプレス加工品である第１端面成形完了品１ｅの鉛直方向に対し直角となっている。この他の金型構造は第１工程と同様の金型構造である。同様にして、プレス加工品である第１端面成形完了品１ｅはインローパンチ２によるガイド，第２工程端面成形パンチ９による保持の状態で、上金型６が下降し、上型にあるノックアウト下面５ａがプレス加工品である第１端面成形完了品１ｅの外側底面１ｇにあたり、プレス加工品である第１端面成形完了品１ｅとともに第２工程端面成形パンチ９を押し下げる。さらに上型が下降すると、第２工程端面成形パンチ９はストッパ７に当り、停止する。くさび８に対し、第２工程端面成形パンチ９が成形を行い、端面成形面１ｄとなり、加工が完了する。このとき、第１工程での成形形状のくさび８が第２工程端面成形パンチ９のパンチ成形面９ａにより成形される。このとき、成形部部分拡大図（II），(III），（IV），（Ｖ）に加工の連続状態を示すとおり、フランジ部１ｃへとつながる内周面のアール１ｂ側に、くさび８部分の材料が流動し、アール１ｂが小さくなる。よって、アール１ｂはＲ０.１〜Ｒ０.３まで可能となる。
【００３５】
本実施例では、第２工程が端面成形の最終工程になっているが、場合によっては、くさび８が適切な形状になるまで、工程を追加しても良い。
【００３６】
図４は第１工程端面成形パンチ３と第２工程端面成形パンチ９を示す。図４の（Ｉ）の第１工程端面成形パンチ３はインローパンチ外周面２ａをガイドとして、上下方向移動する。パンチ成形面３ａは鉛直方向に対し９０°ではなく、角度θ１を持っている。このパンチ成形面３ａにより、プレス加工品である第１端面成形完了品１ｅのアール１ｂにくさび８を成形する。角度θ１は４５°以上90°未満である。次工程の際、θ１は４５°より小さくなるにつれ、くさび８部分が外周方向に変形するため、フランジ部１ｃへとつながるアール１ｂ側に、くさび８部分の材料流動量が減少し、アール１ｂを小さくする効果が少なくなる。
【００３７】
また、角度θ１が９０°に近づくにつれて、成形量が増加し、第１工程の成形荷重が増加し、本発明の効果がなくなる。
【００３８】
図４の（II）の第２工程端面成形パンチ９は、前記第１工程端面成形パンチ３の角度θ１とは異なる角度θ２の成形面９ａである。前記成形面９ａの角度θ２は端面成形面１ｄのプレス加工品角度にあわせる。このように、本発明は角度
θ２を任意設定が可能であり、プレス加工品角度変更に対して、第１工程端面成形パンチ３と第２工程端面成形パンチ９の角度の変更のみで対応可能である。本実施例では、端面成形面１ｄの角度が９０°であるため、角度θ１は５０°、角度θ２は９０°で使用している。
【００３９】
図５に切断工程を示す。切断工程について説明する。前記端面成形工程と同様に、プレス加工品である端面成形完了品１ｐは固定されたインローパンチ２に途中まで内周側壁部１ａをガイドされ、このインローパンチ２の外周面２ａに沿って稼動するダイス１１により端面成形面１ｄを保持されている。
【００４０】
切断パンチ１０とノックアウト１２を有する上金型１３が下降し、上型にあるノックアウト下面１２ａがプレス加工品の底面１ｇにあたり、プレス加工品である端面成形完了品１ｐとともにダイス１１を押し下げる。
【００４１】
さらに上金型１３が下降すると、ダイス１１は下金型２１にあたり、停止する。さらに上金型１３が下降すると加工品フランジ部１ｃは切断パンチ１０により切断が行われ、切断工程が終了する。この切断工程はフランジ部１ｃを使用しない製品の時のみ行う。
【００４２】
このように、切断工程を追加し、アール１ｂがＲ０.１〜Ｒ０.３のフランジ無カップ状の製品を加工できる。
【００４３】
図６の（Ｉ），（II），(III），（IV）を用いて、本発明の適用例を示す。図６の（Ｉ）は本発明を適用し、フランジ部１ｃを切断終了したのものである。
【００４４】
図６の（II）は外側底面１ｇと外周側壁１ｋとつなぐアール１ｊに第１端面成形を行い、くさび１ｍを加工したものである。
【００４５】
図６の(III）はくさび１ｍを第２端面成形し、端面１ｈとしたものである。第２端面成形パンチ角度θ２は９０°である。
【００４６】
図６の（IV）は内周側壁部１ａにそって、プレス加工品底１ｎを切断加工したものである。このように、前記の端面成形工程と記載していない絞り加工を用いて平板から、厚板で端面精度が良いシームレス管を安価に製作が可能となる。
【００４７】
図７に本発明の適用例を示す。プレス加工品である端面成形完了品１ｐはθ２が９０°の第２端面成形を行い、端面成形面１ｄをＯリング２２の固定面に使用した例である。このように、アール１ｂが小さくできるため、後工程を必要としないで、Ｏリング固定面に使用できる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、加工品に端面成形工程を２回以上に分けて行い、精度の良い端面を得るとともに、特に厚板のものに対して、加工品の内周面からフランジにつながるアールを最小限にすることができる。この際、成形加重を他の工程と同様程度に低減し、工程数や工程の配置に制限されることなく、他のプレス工程と連続して加工を行うことができることにある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の加工品の一実施例を示す断面図。
【図２】本発明の加工品製造工程の説明図と一実施例を示す断面図。
【図３】本発明の加工品の製造工程を説明する図と成形部の部分拡大図。
【図４】本発明の金型を説明する部分図。
【図５】本発明の加工品の製造工程を説明する図。
【図６】本発明の実施例の加工工程の説明図。
【図７】本発明の加工品の一実施例を示す断面図。
【符号の説明】
１…プレス加工品、１ａ…内周側壁部、１ｂ，１ｊ…アール、１ｃ…フランジ部、１ｄ…端面成形面、１ｅ…第１端面成形完了品、１ｆ…切断工程完了品、
１ｇ…外側底面、１ｈ…端面、１ｋ…外周側壁、１ｍ，８…くさび、１ｎ…プレス加工品底、１ｐ…端面成形完了品、２…インローパンチ、２ａ…インローパンチ外周面、３…第１工程端面成形パンチ、３ａ，９ａ…パンチ成形面、４…ダイ、５，１２…ノックアウト、５ａ，１２ａ…ノックアウト下面、６，１３…上金型、７…ストッパ、９…第２工程端面成形パンチ、１０…切断パンチ、１１…ダイス、２１…下金型、２２…Ｏリング。

Claims

環状に設けられた側壁部に対して開口端部が外周に広がるフランジを有する加工品の内径側壁部と前記フランジに形成されたアール部における前記フランジの内周側に、角度
θ１のくさび形状を有する金型により、くさび部分を加圧成形した後、成形された前記くさび部分に対して前記くさび角度θ１と異なる角度θ２の金型により加圧成形を行うことにより、前記アール部に、前記くさび部分の材料が流動するように前記アール部に加圧成形を少なくとも２工程以上を行うことを特徴とする環状加工品の端面成形方法。
請求項１において、
前記側壁部と前記フランジに形成されたアール部に、角度θ１のくさび形状を有する金型により加圧成形した後、他の工程において、前記側壁部の鉛直方向に対し、直角となる金型で加圧成形を行うことを特徴とする環状加工品の端面成形方法。
請求項１乃至２のいずれか１項において、
くさび形状の角度θ１が加工品に対し鉛直方向外側で底面に向かって４５°以上９０°未満であることを特徴とする環状加工品の端面成形方法。
請求項１乃至３のいずれか１項において、
前記側壁部と前記フランジとのつなぎ部分の端面成形部からフランジを切断，除去を行う切断工程を有することを特徴とする端面成形方法。
請求項１乃至４のいずれか１項において、前記環状加工品の成形部の板厚が１ｍｍ以上であることを特徴とする端面成形方法。