JP4147385B2 - 外周縁異形フランジ部材の成形方法およびその成形型 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外周縁異形フランジ部材の成形方法およびその成形型に関し、さらに詳しくは、板状の素材から、軸方向に突出するボス部と、外周縁の形状が周方向の部分によって異なるフランジ部とを有する外周縁異形フランジ部材を成形する方法、および、板状の素材を軸方向に突出させるよう曲げ成形されることによりボス部となる部分が形成された粗形材から、軸方向に突出するボス部と、外周縁の形状が周方向の部分によって異なるフランジ部とを有する外周縁異形フランジ部材を成形するための型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
外周縁異形フランジ部を有するフランジ部材として、例えば、遊星歯車を保持するためのキャリヤを構成するものがある。フランジ部材は、カップ状部材の脚部と接合するために、図３の（ｅ）に示すように、大径部と小径部が交互に配置されてその外周縁の形状が周方向の部分によって異なるように成形されている。
【０００３】
このような外周縁異形フランジ部材を成形するために、一般に、板材をパンチとダイスにより打ち抜き成形することが行われている。そして、一工程で精密打ち抜き加工を行うために、ファインブランキングプレスが従来から行われている。
また、板材を切削加工することによりフランジ部材を成形することも従来から一般に行われている。さらに、フランジ部の外周縁を精度良く成形するために、板材を打ち抜き成形した後に切削加工することも従来から行われている。
【０００４】
また、別の従来の技術では、フランジを有する部品の成形方法として、特開平２−２５５２３８号公報が知られている。当該公報では、素材を加熱してから、フランジ部分を据込み成形し、パンチによってボス部を成形する際にボス部の素材の一部をフランジ部分に流動させてフランジ部分に発生した欠肉部分を充満することが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術のうち、板材をパンチとダイスにより打ち抜き成形する場合にあっては、フランジ部の外周縁の形状を精度良く成形することができないという問題があった。そして、上述したようにファインブランキングプレスを行う場合であっても、フランジ部の端面の直角度を確保することが困難であるという問題があった。さらに、板材を打ち抜き成形した後に切削加工する場合には、工程数が増加してフランジ部材の成形コストを低減させることができないという問題があった。
【０００６】
また、上記従来の技術のうち、特開平２−２５５２３８号公報に開示された成形方法にあっては、成形される素材（粗形材）が、軸部の一端側部にこれより径の大きな球状部を、そして他端側には軸部より十分に小径な小径部を、予備形成されたものであった。そして、フランジを有する部品を一工程で成形するために、予備成形された素材を加熱した後に、軸部を加圧して部品のフランジ部分を据込み成形し、その後パンチにより素材の球状部を加圧することによってボス部を成形すると共に、素材の一部を流動させてフランジ成形時に発生した欠肉部分を充満させる、すなわち、素材の塑性流動によりフランジを成形する密閉鍛造であった。このような鍛造では、軸部からフランジを成形する型および球状部にボス部を成形すると共に塑性流動を引き起こしてフランジの欠肉部を充満させるパンチに大きな加圧力を必要とし、またこれに伴って型寿命が短くなるという問題があった。さらに当該公報に開示されたものにあっては、素材を加熱する必要があった。そして、これらのことから当該公報においては、設備コストを低減させることができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、軸方向に突出するボス部と、外周縁の形状が周方向の部分によって異なるフランジ部とを有する外周縁異形フランジ部材を、安価で容易に精度良く成形することができる成形方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、軸方向に突出するボス部と、端面の形状が周方向の部分によって異なるフランジ部とを有する外周縁異形フランジ部材を、簡単な構成で容易且つ安価に精度良くで成形することができる成形型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】
請求項１の外周縁異形フランジ部材の成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、板状の素材から、軸方向に突出するボス部と、外周縁の形状が周方向の部分によって異なるフランジ部とを有する外周縁異形フランジ部材を成形する方法であって、前記板状の素材を軸方向に突出させるよう曲げ成形してボス部となる部分を有する粗形材を成形し、該粗形材のフランジ部となる板状の部分の側面を加圧することなく拘束した状態で、ボス部となる部分の端部を軸方向に押圧することにより、材料をフランジ部となる板状の部分の径方向外方に送り出し移動させて、所定形状を有するダイスの内周面にその外周端面を当接させてフランジ部の外周縁を周方向の部分によって異なる形状に成形することを特徴とするものである。
請求項２の外周縁異形フランジ部材の成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明において、粗形材のフランジ部となる板状の部分の板厚に対する外周端面の送り出し移動量の比が３〜７％となるように粗形材を成形することを特徴とするものである。
請求項３の外周縁異形フランジ部材の成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１または２に記載の発明において、フランジ部の外周縁が成形された粗形材の、ボス部となる部分の端部をさらに軸方向に押圧することにより、ボス部を肉厚に成形することを特徴とするものである。
また、請求項４の外周縁異形フランジ部材の成形型に係る発明は、上記目的を達成するため、板状の素材を軸方向に突出させるよう曲げ成形されることによりボス部となる部分が形成された粗形材から、軸方向に突出するボス部と、外周縁の形状が周方向の部分によって異なるフランジ部とを有する外周縁異形フランジ部材を成形するための型であって、
前記粗形材のフランジ部となる板状の部分の外周端面を所定形状に成形する内周面を有するダイスと、粗形材のフランジ部となる板状の部分の側面をそれぞれ加圧することなく拘束するよう互いの間隔が設定された拘束部と、粗形材のボス部となる部分の端部を軸方向に押圧するスリーブポンチと、を備えており、粗形材のフランジ部となる板状の部分の側面を前記拘束部によって加圧することなく拘束した状態で、ボス部となる部分の端部を前記スリーブポンチによって軸方向に押圧することにより、材料をフランジ部となる板状の部分の径方向外方に送り移動させて、フランジ部となる板状の部分の外周端面を前記ダイスの内周面に当接させて周方向の部分によって異なる形状に成形するように構成したものである。
【０００９】
請求項１の発明では、板状の素材から、軸方向に突出するボス部と、外周縁の形状が周方向の部分によって異なるフランジ部とを有する外周縁異形フランジ部材を成形するにあたり、最初に板状の素材を軸方向に突出させるよう曲げ成形してボス部となる部分を有する粗形材を成形し、所定形状を有するダイスの内周面に粗形材のフランジ部となる板状の部分の外周端面が対向するように、粗形材をそのダイス内に配置し、粗形材のフランジ部となる板状の部分の側面を加圧することなく拘束する。この状態で、ボス部となる部分の端部を軸方向に押圧することにより、材料をフランジ部となる板状の部分の径方向外方に送り出し移動させる。粗形材のフランジ部となる板状の部分は、その材料が径方向外方に送り出し移動されるときに周方向に引っ張り応力を受ける状態で径方向内側からの圧縮応力を受けることから、低応力で変形が進行するため、ボス部となる部分の端部に対して比較的小さい力で軸方向に押圧することにより、粗形材のフランジ部となる板状の部分の材料が容易に径方向外方に送り出し移動される。そして、フランジ部となる板状の部分の外周端面を所定形状のダイスの内周面に当接させることにより、フランジ部の外周縁が高精度で異形に成形される。
請求項２の発明では、請求項１に記載の発明において、粗形材のフランジ部となる板状の部分の板厚に対する外周端面の送り出し移動量の比を３〜７％となるように粗形材を成形することにより、フランジ部の外周縁が適切に精度良く成形され、また、成形型と粗形材の相対すべり量が小さくなるために、型にかかる負荷が小さくなり型寿命が向上する。
請求項３の発明では、請求項１または２に記載の発明において、粗形材のフランジ部となる板状の部分の側面を拘束した状態で、ボス部となる部分の端部を軸方向に押圧し、材料をフランジ部の外方に送り出し移動させて、フランジ部となる板状の部分の外周端面を所定形状の型に当接させ、フランジ部の外周縁を所定の形状に成形する。このとき、フランジ部の外周端面が型に当接することにより、粗形材の材料の外方への送り出し移動が規制される。そのため、ボス部となる部分の端部をさらに軸方向に押圧することにより、フランジ部の外周縁の成形に続いてボス部が肉厚に一工程で成形されて、剛性が向上した外周縁異形フランジ部材が容易に成形される。
また、請求項４の発明では、板状の素材を軸方向に突出させるよう曲げ成形されることによりボス部となる部分が形成された粗形材から、軸方向に突出するボス部と、外周縁の形状が周方向の部分によって異なるフランジ部とを有する外周縁異形フランジ部材を成形するにあたり、最初に粗形材を型のダイス内に配置し、型を互いに近接させてキャビティを形成する。粗形材のフランジ部となる板状の部分の外周端面と対向するダイスの内周面が所定形状に成形されており、また、粗形材のフランジ部となる板状の部分の側面とそれぞれ接する拘束部がその板状の部分を加圧することなく拘束することができる間隔に設定されている。そして、さらに型を互いに近接させると、スリーブポンチが粗形材のボス部となる部分の端部を軸方向に押圧し、これにより、粗形材のフランジ部となる板状の部分の材料が径方向外方に送り出し移動される。このとき、粗形材の材料は、周方向に引っ張り応力を受ける状態で径方向内側からの圧縮応力を受けることから、スリーブポンチが粗形材のボス部となる部分を比較的小さな力で軸方向に押圧するだけで、低応力で変形が進行する。そして、粗形材のフランジ部となる板状の部分は、その側面が加圧されることなく拘束された状態で材料がフランジ部となる板状の部分の径方向外方に送り出し移動されることにより外周端面がダイスの内周面に当接されて、フランジ部の外周縁が所定形状に高精度で成形される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態を、遊星歯車を保持するためのキャリヤを構成する外周縁異形フランジ部材を成形する場合により、図１〜図１１に基づいて詳細に説明する。図１は成形型の主要部を示す断面図であり、図２および図３の（ａ）〜（ｅ）は素材からフランジ部材を成形するまでの各加工工程毎の粗形材等の形状を平面図と断面図でそれぞれ示したものである。また、図４〜図７は、本発明により図２の（ｃ）に示した第２粗形材から図３の（ｄ）に示した第３粗形材を成形する工程における各段階を順に示した拡大断面図であり、図８〜図１１は、図４〜図７と対応してそれぞれさらに拡大して順に示した断面図である。なお、同一符号は、同様または相当する部分を示すものとする。
【００１１】
最初に、図１〜図１１に基づいて、本発明の外周縁異形フランジ部材の成形型の実施の一形態を説明する。
ここで成形される外周縁異形フランジ部材とは、板状の素材を軸方向に突出させるよう曲げ成形されることによりボス部となる部分が形成された粗形材から成形され、フランジ部Ｆの外周縁の形状が周方向の部分によって異なるもので、中央の穴Ｊの周囲が軸方向に突出するボス部Ｇを有している。この実施の形態では、フランジ部Ｆの外周縁が大径の部分Ｆａと小径の部分Ｆｂとを周方向に交互に位置するよう成形される。
本発明の外周縁異形フランジ部材の成形型は、概略、相対的に近接・遠退可能に設けられた上型１と下型２とを衝合することにより形成されるキャビティの、その粗形材Ｗ２のフランジ部となる板状の部分ｆの外周端面ｆ１と対向する部分２３ｂが、成形しようとするフランジ部Ｆの外周端面Ｆ１に応じて所定形状に成形され、粗形材Ｗ２のフランジ部となる板状の部分ｆの側面ｆ２、ｆ３と接する部分１３ｂ、２２ｂが、そのフランジ部となる板状の部分ｆを加圧することなく拘束し得る厚さを有しており、また、ボス部Ｇを成形する部分１２ｂが粗形材Ｗ２のボス部となる部分ｇの端部を軸方向に押圧するようになっており、粗形材Ｗ２のフランジ部となる板状の部分ｆの側面ｆ２、ｆ３を拘束した状態でボス部となる部分ｇの端部を軸方向に押圧することにより材料をフランジ部となる板状の部分ｆの外方に送り移動させて、フランジ部となる板状の部分ｆの外周端面ｆ１を所定形状のキャビティに当接させて、フランジ部Ｆの外周縁を成形するように構成されている。
【００１２】
図２の（ａ）に示した円形板状の素材Ｗ０または四角形の素材Ｗ００などを打ち抜くなどにより、図２の（ｂ）に示すように、中央に円形の穴ｊ１が穿設されると共に、外周縁が成形しようとするフランジ部Ｆの外周縁の形状に応じて近似した形状に成形された第１粗形材Ｗ１を成形する。また、この実施の形態では、第１粗形材Ｗ１には、後に段付き穴Ｈを成形するための下穴ｈ１が所定の位置に穿設される。
次いで、第１粗形材Ｗ１を、その中央に穿設された円形の穴ｊ１の周囲を後にボス部に成形される部分ｇとするべく、軸方向へテーパ状に突出するように曲げ成形して、図２の（ｃ）に示すように第２粗形材Ｗ２を成形する。第２粗形材Ｗ２のフランジ部となる部分ｆの外周縁の径方向の大きさは、成形しようとするフランジ部Ｆの大きさよりもわずかに小さくなるように設定される。この実施の形態では、例えば、第２粗形材Ｗ２のフランジ部となる部分ｆの厚さが６ｍｍである場合に、成形しようとするフランジＦの大径部および小径部が半径でそれぞれ０．１８〜０．４２ｍｍの範囲で、好ましくは０．３０ｍｍ程度大きくなるように設定されている。なお、第２粗形材Ｗ２のフランジ部となる部分ｆの外周縁の径方向の大きさは、中央の穴ｊ２の周囲が軸方向に突出するように成形されたことにより、第１粗形材Ｗ１の外周縁の径方向の大きさよりもわずかに小さくなる。したがって、第１粗形材Ｗ１の外周縁の径方向の大きさは、第２粗形材のフランジ部となる部分ｆの外周縁の径方向の大きさが小さくなる量を見込んで設定される。また、第２粗形材Ｗ２を成形する工程では、第１粗形材Ｗ１に穿設された下穴ｈ１から段付きの下穴ｈ２に成形する。
【００１３】
上型１は、プレスラムに取付けられるポンチプレート１０と、このポンチプレート１０の下面中央にボルト１１によって取付けられたスリーブポンチ１２と、ポンチプレート１０に対して相対的に昇降移動可能にスリーブポンチ１２に外嵌されたアッパホルダ１３と、アッパホルダ１３のポンチプレート１０に対する離間移動を規制するストッパ１４と、を備えている。
スリーブポンチ１２は、その下面中央１２ａが後述する下型２のマンドレル２１の上端面と対応するように成形されており、外周縁１２ｂが第２粗形材Ｗ２のテーパ状に突出するように成形されたボス部となる部分ｇの端面を軸方向に押圧してボス部Ｇを成形することができるように構成されている。すなわち、スリーブポンチ１２の下面外周縁１２ｂは、ボス部Ｇを成形する部分を構成する。
アッパホルダ１３は、スリーブポンチ１２に外嵌されると共に、ポンチプレート１０に設けられたガイドポスト１５に挿通されて、ポンチプレート１０に対して相対的に昇降移動可能となっている。そして、アッパホルダ１３の対向する側（図１の左右側）には段部１３ａが形成されており、この段部１３ａが係止されてアッパホルダ１３のポンチプレート１０に対する離間移動を規制するストッパ１４がポンチプレート１０に対してボルト１６により取付けられている。さらに、ポンチプレート１０にはアッパホルダ１３に対してプレスクッション力により下方に加圧するピン１７が挿通されている。アッパホルダ１３の下面の内周縁には、成形するフランジ部Ｆの厚さに応じて下方に所定の高さで突出するように拘束部１３ｂが形成されている。拘束部１３ｂは、成形するフランジ部Ｆの大径部Ｆａおよび小径部Ｆｂの形状に応じて成形されてなるもので、第２粗形材Ｗ２のフランジ部となる部分ｆの一方の側面ｆ２と接する部分を構成する。
【００１４】
下型２は、ボルスタに取付けられるダイプレート２０と、このダイプレート２０の上面中央に昇降可能に支持されたマンドレル２１と、ダイプレート２０に対して相対的に昇降移動可能にマンドレル２１に外嵌されたロアホルダ２２と、ダイプレート２０に対して相対的に昇降移動可能にロアホルダ２２に外嵌されたダイス２３と、ダイス２３のダイプレート２０に対する離間移動を規制するストッパ２４と、を備えている。
マンドレル２１の上端は、上述した上型１のスリーブポンチ１２の下面中央と対応するように形成されている。また、マンドレル２１の側周面は、第２粗形材Ｗ２の中央の穴ｊ２を挿通して、第２粗形材Ｗ２から第３粗形材Ｗ３（図３の（ｄ）を参照）を成形したときに中央に所定の径の穴Ｊを形成することができ、且つ、成形された第３粗形材Ｗ３を型外へ払い出しすることができるような抜き勾配を形成するように成形されている。一方、マンドレル２１の下端には、ダイプレート２０内に形成された段部２０ａに係止される大径部２１ａが設けられており、その下端面には、ダイプレート２０に対してマンドレルを昇降駆動するピン２５が当接されている。
ロアホルダ２２の下端部にはダイス２３の下面の段部２３ａに係止される大径部２２ａが成形されている。また、ロアホルダ２２の下端面には、ダイプレート２０に対してロアホルダ２２を昇降駆動するピン２６が当接されている。また、ロアホルダ２２の上端面には、拘束部２２ｂが形成されている。拘束部２２ｂは、成形するフランジ部Ｆの大径部Ｆａおよび小径部Ｆｂの形状に応じて成形されてなるもので、第２粗形材Ｗ２のフランジ部となる部分ｆの他方の側面ｆ３と接する部分を構成する。
ダイス２３のロアホルダ２２と接する内周面２３ｂは、第２粗形材Ｗ２のフランジ部となる部分ｆの外周端面Ｆ１と対向し当接されるキャビティの所定形状の部分を構成するもので、成形するフランジ部Ｆの外周端面の形状に応じて成形されている。また、ダイス２３には上型１のガイドポスト１５の先端部が嵌挿されるガイド穴２３ｃが形成されている。さらに、ダイス２３は、下型２のダイプレート２０に設けられたガイドポスト２７に挿通されて、ダイプレート２０に対して相対的に昇降移動可能となっている。ダイス２３の内周下面には、ロアホルダ２２の下端部に形成された大径部２２ａと当接してロアホルダ２２のダイプレート２０に対する離間移動を規制する段部２３ａが形成されている。また、ダイス２３の対向する側（図１の左右側）には段部２３ｄが形成されており、この段部２３ｄを係止してダイス２３のダイプレート２０に対する離間移動を規制するストッパ２４がダイプレート２０に対してボルト２８により取付けられている。
【００１５】
次に、本発明の外周縁異形フランジ部材の成形方法の実施の一形態を、上述したように構成された成形型を用いた場合によって詳細に説明する。
本発明の端面異形フランジ部材の成形方法は、概略、板状の素材Ｗ０から、軸方向に突出させるよう曲げ成形してボス部となる部分ｇが形成された第２粗形材を成形し、第２粗形材Ｗ２のフランジ部となる板状の部分ｆの側面ｆ２、ｆ３を加圧することなく拘束した状態で、ボス部となる部分ｇの端部を軸方向に押圧することにより材料をフランジ部となる板状の部分ｆの径方向外方に送り出し移動させて、その外周端面ｆ１を所定形状を有する型２３の内周面２３ｂに当接させることにより、フランジ部Ｆの外周縁を成形するものである。
また、本発明の外周縁異形フランジ部材の成形方法は、第２粗形材Ｗ２のフランジ部となる板状の部分ｆの板厚に対する外周端面ｆ１の送り出し移動量の比が３〜７％となるように第２粗形材Ｗ２を成形するものである。
さらに、本発明の外周縁異形フランジ部材の成形方法は、フランジ部Ｆの外周縁が成形された第２粗形材Ｗ２の、ボス部となる部分ｇの端部をさらに軸方向に押圧することにより、ボス部Ｇを肉厚に据込み成形するものである。
【００１６】
図２の（ａ）に示した円形板状の素材Ｗ０または四角形の素材Ｗ００などから図３の（ｅ）に示したフランジ部材Ｗ４を成形するに際しては、上述したように、最初に図２の（ｂ）に示したように、中央に円形の穴ｊ１を穿設すると共に、成形しようとするフランジＦの外周縁の形状に応じて近似した形状に外周縁を成形して第１粗形材Ｗ１を成形する。次いで、第１粗形材Ｗ１の中央の穴ｊ１の周囲を軸方向に突出させるように曲げ成形して、図２の（ｃ）に示したように第２粗形材Ｗ２を成形する。また、この実施の形態における第１粗形材Ｗ１を成形する工程では、素材Ｗ０の所定の位置に下穴ｈ１が穿設され、また、第２粗形材Ｗ２を成形する工程では、第１粗形材Ｗ１に穿設された下穴ｈ１から段付きの下穴ｈ２に成形する。なお、第２粗形材Ｗ２のフランジ部となる部分ｆの外周縁の径方向の大きさは、成形しようとするフランジ部Ｆの大きさよりもわずかに小さくなるように設定されている。また、第１粗形材Ｗ１から第２粗形材Ｗ２を成形するときに、中央の穴ｊ２の周囲が軸方向に突出するように成形されることにより、第２粗形材Ｗ２のフランジ部となる部分ｆの外周縁の径方向の大きさが第１粗形材Ｗ１の外周縁の径方向の大きさよりもわずかに小さくなる。そのため、第１粗形材Ｗ１の径方向の大きさは、中央の穴ｊ２の周囲を軸方向に突出させて成形した第２粗形材Ｗ２のフランジ部となる部分ｆの径方向の大きさが、成形しようとするフランジ部Ｆの大きさよりもわずかに小さくなるように成形される。
【００１７】
次に、図１に示したように、上型１と下型２とを相対的に離間させて型開きした状態で、下型２に第２粗形材Ｗ２をセットする。このとき、上型１は、アッパホルダ１３がストッパ１４に係止された下降限位置にあり、下型２は、マンドレル２１がピン２５によって上昇限位置とされ、ダイス２３がストッパ２４に係止された上昇限位置にあり、ロアホルダ２２がピン２６によって上昇限位置とされている。第２粗形材Ｗ２は、中央の穴ｊ２がマンドレル２１に挿通され、フランジとなる部分ｆの他方の側面ｆ３がロアホルダ２２の拘束部２２ｂに接するように載置され、また、フランジ部となる部分ｆの外周端面ｆ１がダイス２３の内周面２３ｂと対向するように配置されることとなる。そして、上型１と下型２とを相対的に近接させて型閉じしキャビティを形成すると、図４および図８に示すように、上型１のアッパホルダ１３は、下型２のダイス２３の上面と衝合されると共に、その下面の拘束部１３ｂが第２粗形材ｗ２のフランジとなる部分ｆの一方の側面ｆ２に接する。
このとき、アッパホルダ１３の拘束部１３ｂとロアホルダ２２の上端面の拘束部２２ｂの位置は、ダイス２３の上面と衝合されたアッパホルダ１３の拘束部１３ｂが第２粗形材Ｗ２のフランジとなる部分ｆを厚さ方向に加圧することなく拘束するように設定されている。すなわち、キャビティのフランジとなる部分ｆの側面ｆ２、ｆ３と接する部分を構成するアッパホルダ１３の拘束部１３ｂとロアホルダ２２の拘束部２２ｂの間隔は、第２粗形材Ｗ２のフランジとなる部分ｆの厚さと略同じに設定されている。
また、第２粗形材Ｗ２のフランジとなる部分ｆの径方向の大きさは、その外周端面ｆ１と対向するダイス２３の内周面２３ｂ（すなわち、成形するフランジＦの大径部Ｆａおよび小径部Ｆｂの径方向の大きさでもある）よりもわずかに小さく設定されている。そのため、この段階では、第２粗形材Ｗ２のフランジ部となる部分ｆの外周端面ｆ１とダイス２３の内周面２３ｂとの間にクリアランスＣ（図８）が形成されている。
【００１８】
続いて、さらに上型１と下型２とを相対的に近接させると、図５および図９に示すように、上型１のアッパホルダ１３がポンチプレート１０に対して相対的に上昇するように近接されて、第２粗形材Ｗ２の突出するように成形されたボス部に成形される部分ｇの端面であるマンドレル２１に挿通された穴ｊ２の周囲の端面をスリーブポンチ１２の下面外周縁１２ｂが軸方向に押圧する。第２粗形材Ｗ２は、ボス部となる部分ｇの端面が軸方向に押圧されることにより、アッパホルダ１３とロアホルダ２２の拘束部１３ｂ、２２ｂの間で拘束された状態のフランジとなる部分ｆの材料が径方向外側に向かって送り出し移動され、クリアランスＣが無くなるように外周端面がダイス２３の内周面２３ｂに押し付けられるように当接されて、所望する形状の外周縁に成形されることとなる。なお、第２粗形材Ｗ２のフランジ部となる部分ｆは、その材料が径方向外方に送り出し移動されるときに、周方向に引っ張り応力を受け、且つ、軸方向内側からの圧縮応力を受けることから、低応力で変形が進行する。そのため、ボス部となる部分ｇの端部を比較的小さなプレス力で軸方向に押圧するだけで、フランジ部Ｆの外周縁の形状精度が良いフランジ部材Ｗ４が最終的に容易に成形される。
【００１９】
続いて、さらに上型１と下型２とを相対的に近接させると、図６および図１０に示すように、上型１のアッパホルダ１３がポンチプレート１０当接されると共に、下型２のロアホルダ２２およびダイス２３もダイプレート２０に対して相対的に下降し当接される。また、マンドレル２１は、スリーブポンチ１２と衝合されることにより、ダイプレート２０に対して相対的に下降するように移動される。そして、第２粗形材Ｗ２は、そのフランジとなる部分ｆの外周縁端面が下型２のダイス２３の内周面２３ｂに当接されて材料の径方向外方への送り出し移動が規制されるため、そのボス部となる部分ｇが上型１のスリーブポンチ１２によってさらに軸方向に押圧されて径方向に広がり据込み成形が行われ、肉厚のボス部Ｇを有する第３粗形材Ｗ３（図３の（ｄ））が成形されることとなる。
【００２０】
その後、第３粗形材Ｗ３を成形型から払い出すべく、図７および図１１に示すように、上型１と下型２とを相対的に離間させる。また、これと同時に、ピン２５の駆動によってマンドレル２１をダイプレート２０に対して相対的に上昇させるように移動させると共に、ピン２６の駆動によってロアホルダ２２を相対的に上昇移動させる。また、このとき、上型１が下型２から相対的に離間されるのに伴って、アッパホルダ１３がポンチプレート１０から離間する。そのため、第３粗形材Ｗ３は、成形されたボス部Ｇからスリーブポンチ１２が離間すると共に、フランジとなる部分ｆがアッパホルダ１３とロアホルダ２２の拘束部１３ｂ、２２ｂの間に挟まれた状態で、マンドレル２１の上端側に相対移動し、そのフランジとなる部分ｆがダイス２３の内周面から出されることとなる。そして、さらに上型１下型２とを相対的に離間させると、アッパホルダ１３が第３粗形材Ｗ３のフランジとなる部分ｆの側面ｆ２から離れて型開きされる。
【００２１】
その後、第３粗形材Ｗ３は、図３の（ｅ）に示すように、第２租形材Ｗ２を成形するときに成形されたの段付き下穴ｈ２の小径部が所定の径に成形されて、フランジ部材Ｗ４の成形が完了する。
なお、本発明は、上述したように遊星歯車を保持するためのキャリヤを構成する、フランジ部の外周縁が大径部と小径部とを周方向に交互に配置されたフランジ部材を成形する場合の実施の形態に限定されることなく、他の形状のフランジ部材を成形する場合にも適用することができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、粗形材のフランジ部となる部分の面を拘束した状態で、ボス部となる部分の端部を軸方向に押圧することにより材料をフランジ部の外方に送り出し移動させて、所定形状を有するダイスの内周面にその端面を当接させることにより、フランジ部の外周縁の端部を成形するという簡単な構成で、精度の良い形状の外周縁異形フランジ部材を安価で容易に成形することができる成形方法を提供することができる。
また、本発明によれば、粗形材のフランジ部となる板状の部分の外周端面を所定形状に成形する内周面を有するダイスと、粗形材のフランジ部となる板状の部分の側面をそれぞれ加圧することなく拘束するよう互いの間隔が設定された拘束部と、粗形材のボス部となる部分の端部を軸方向に押圧するスリーブポンチと、を備えており、粗形材のフランジ部となる板状の部分の側面を前記拘束部によって加圧することなく拘束した状態で、ボス部となる部分の端部を前記スリーブポンチによって軸方向に押圧することにより、材料をフランジ部となる板状の部分の径方向外方に送り移動させて、フランジ部となる板状の部分の外周端面を前記ダイスの内周面に当接させて周方向の部分によって異なる形状に成形するように構成したことにより、精度の良い外周縁異形フランジ部材を容易に且つ安価で適切に成形することができる成形型を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の成形型の主要部を示す断面図である。
【図２】 素材、第１粗形材、および第２粗形材の形状を示す説明図である。
【図３】 第３粗形材、および成形が完了したフランジ部材の形状を示す説明図である。
【図４】 上型と下型とを近接させて型閉じし、第２粗形材のフランジ部となる部分の面を拘束した状態を示す拡大半断面図である。
【図５】 図４の状態から、さらに上型と下型とを近接させて第２粗形材のボス部となる部分の端面を押圧した状態を示す拡大半断面図である。
【図６】 図５の状態から、さらに上型と下型とを近接させて肉厚のボス部を有する第３粗形材が成形された状態を示す拡大半断面図である。
【図７】 図６の状態から、上型と下型とを離間させて第３粗形材を型外に払い出す状態を示す拡大半断面図である。
【図８】 図４の要部をさらに拡大した要部拡大断面図である。
【図９】 図５の要部をさらに拡大した要部拡大断面図である。
【図１０】 図６の要部をさらに拡大した要部拡大断面図である。
【図１１】 図７の要部をさらに拡大した要部拡大断面図である。
【符合の説明】
Ｗ４ フランジ部材
Ｆ フランジ部
Ｆａ 大径部
Ｆｂ 小径部
Ｇ ボス部
Ｗ２ 第２粗形材
ｆ 第２粗形材のフランジ部となる部分
ｆ１ 第２粗形材のフランジ部となる部分の外周端面
ｆ２、ｆ３ 第２粗形材のフランジ部となる部分の側面
ｇ 第２粗形材のボス部となる部分
１ 上型
２ 下型
１２ｂ スリーブポンチの外周縁（キャビティのボス部を成形する部分）
１３ｂ アッパホルダの拘束部（キャビティのフランジ部となる部分の側面と接する部分）
２２ｂ ロアホルダの拘束部（キャビティのフランジ部となる部分の側面と接する部分）
２３ｂ ダイスの内周面（キャビティのフランジ部となる部分の外周端面と対向する部分）
【発明の属する技術分野】
本発明は、外周縁異形フランジ部材の成形方法およびその成形型に関し、さらに詳しくは、板状の素材から、軸方向に突出するボス部と、外周縁の形状が周方向の部分によって異なるフランジ部とを有する外周縁異形フランジ部材を成形する方法、および、板状の素材を軸方向に突出させるよう曲げ成形されることによりボス部となる部分が形成された粗形材から、軸方向に突出するボス部と、外周縁の形状が周方向の部分によって異なるフランジ部とを有する外周縁異形フランジ部材を成形するための型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
外周縁異形フランジ部を有するフランジ部材として、例えば、遊星歯車を保持するためのキャリヤを構成するものがある。フランジ部材は、カップ状部材の脚部と接合するために、図３の（ｅ）に示すように、大径部と小径部が交互に配置されてその外周縁の形状が周方向の部分によって異なるように成形されている。
【０００３】
このような外周縁異形フランジ部材を成形するために、一般に、板材をパンチとダイスにより打ち抜き成形することが行われている。そして、一工程で精密打ち抜き加工を行うために、ファインブランキングプレスが従来から行われている。
また、板材を切削加工することによりフランジ部材を成形することも従来から一般に行われている。さらに、フランジ部の外周縁を精度良く成形するために、板材を打ち抜き成形した後に切削加工することも従来から行われている。
【０００４】
また、別の従来の技術では、フランジを有する部品の成形方法として、特開平２−２５５２３８号公報が知られている。当該公報では、素材を加熱してから、フランジ部分を据込み成形し、パンチによってボス部を成形する際にボス部の素材の一部をフランジ部分に流動させてフランジ部分に発生した欠肉部分を充満することが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術のうち、板材をパンチとダイスにより打ち抜き成形する場合にあっては、フランジ部の外周縁の形状を精度良く成形することができないという問題があった。そして、上述したようにファインブランキングプレスを行う場合であっても、フランジ部の端面の直角度を確保することが困難であるという問題があった。さらに、板材を打ち抜き成形した後に切削加工する場合には、工程数が増加してフランジ部材の成形コストを低減させることができないという問題があった。
【０００６】
また、上記従来の技術のうち、特開平２−２５５２３８号公報に開示された成形方法にあっては、成形される素材（粗形材）が、軸部の一端側部にこれより径の大きな球状部を、そして他端側には軸部より十分に小径な小径部を、予備形成されたものであった。そして、フランジを有する部品を一工程で成形するために、予備成形された素材を加熱した後に、軸部を加圧して部品のフランジ部分を据込み成形し、その後パンチにより素材の球状部を加圧することによってボス部を成形すると共に、素材の一部を流動させてフランジ成形時に発生した欠肉部分を充満させる、すなわち、素材の塑性流動によりフランジを成形する密閉鍛造であった。このような鍛造では、軸部からフランジを成形する型および球状部にボス部を成形すると共に塑性流動を引き起こしてフランジの欠肉部を充満させるパンチに大きな加圧力を必要とし、またこれに伴って型寿命が短くなるという問題があった。さらに当該公報に開示されたものにあっては、素材を加熱する必要があった。そして、これらのことから当該公報においては、設備コストを低減させることができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、軸方向に突出するボス部と、外周縁の形状が周方向の部分によって異なるフランジ部とを有する外周縁異形フランジ部材を、安価で容易に精度良く成形することができる成形方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、軸方向に突出するボス部と、端面の形状が周方向の部分によって異なるフランジ部とを有する外周縁異形フランジ部材を、簡単な構成で容易且つ安価に精度良くで成形することができる成形型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】
請求項１の外周縁異形フランジ部材の成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、板状の素材から、軸方向に突出するボス部と、外周縁の形状が周方向の部分によって異なるフランジ部とを有する外周縁異形フランジ部材を成形する方法であって、前記板状の素材を軸方向に突出させるよう曲げ成形してボス部となる部分を有する粗形材を成形し、該粗形材のフランジ部となる板状の部分の側面を加圧することなく拘束した状態で、ボス部となる部分の端部を軸方向に押圧することにより、材料をフランジ部となる板状の部分の径方向外方に送り出し移動させて、所定形状を有するダイスの内周面にその外周端面を当接させてフランジ部の外周縁を周方向の部分によって異なる形状に成形することを特徴とするものである。
請求項２の外周縁異形フランジ部材の成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明において、粗形材のフランジ部となる板状の部分の板厚に対する外周端面の送り出し移動量の比が３〜７％となるように粗形材を成形することを特徴とするものである。
請求項３の外周縁異形フランジ部材の成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１または２に記載の発明において、フランジ部の外周縁が成形された粗形材の、ボス部となる部分の端部をさらに軸方向に押圧することにより、ボス部を肉厚に成形することを特徴とするものである。
また、請求項４の外周縁異形フランジ部材の成形型に係る発明は、上記目的を達成するため、板状の素材を軸方向に突出させるよう曲げ成形されることによりボス部となる部分が形成された粗形材から、軸方向に突出するボス部と、外周縁の形状が周方向の部分によって異なるフランジ部とを有する外周縁異形フランジ部材を成形するための型であって、
前記粗形材のフランジ部となる板状の部分の外周端面を所定形状に成形する内周面を有するダイスと、粗形材のフランジ部となる板状の部分の側面をそれぞれ加圧することなく拘束するよう互いの間隔が設定された拘束部と、粗形材のボス部となる部分の端部を軸方向に押圧するスリーブポンチと、を備えており、粗形材のフランジ部となる板状の部分の側面を前記拘束部によって加圧することなく拘束した状態で、ボス部となる部分の端部を前記スリーブポンチによって軸方向に押圧することにより、材料をフランジ部となる板状の部分の径方向外方に送り移動させて、フランジ部となる板状の部分の外周端面を前記ダイスの内周面に当接させて周方向の部分によって異なる形状に成形するように構成したものである。
【０００９】
請求項１の発明では、板状の素材から、軸方向に突出するボス部と、外周縁の形状が周方向の部分によって異なるフランジ部とを有する外周縁異形フランジ部材を成形するにあたり、最初に板状の素材を軸方向に突出させるよう曲げ成形してボス部となる部分を有する粗形材を成形し、所定形状を有するダイスの内周面に粗形材のフランジ部となる板状の部分の外周端面が対向するように、粗形材をそのダイス内に配置し、粗形材のフランジ部となる板状の部分の側面を加圧することなく拘束する。この状態で、ボス部となる部分の端部を軸方向に押圧することにより、材料をフランジ部となる板状の部分の径方向外方に送り出し移動させる。粗形材のフランジ部となる板状の部分は、その材料が径方向外方に送り出し移動されるときに周方向に引っ張り応力を受ける状態で径方向内側からの圧縮応力を受けることから、低応力で変形が進行するため、ボス部となる部分の端部に対して比較的小さい力で軸方向に押圧することにより、粗形材のフランジ部となる板状の部分の材料が容易に径方向外方に送り出し移動される。そして、フランジ部となる板状の部分の外周端面を所定形状のダイスの内周面に当接させることにより、フランジ部の外周縁が高精度で異形に成形される。
請求項２の発明では、請求項１に記載の発明において、粗形材のフランジ部となる板状の部分の板厚に対する外周端面の送り出し移動量の比を３〜７％となるように粗形材を成形することにより、フランジ部の外周縁が適切に精度良く成形され、また、成形型と粗形材の相対すべり量が小さくなるために、型にかかる負荷が小さくなり型寿命が向上する。
請求項３の発明では、請求項１または２に記載の発明において、粗形材のフランジ部となる板状の部分の側面を拘束した状態で、ボス部となる部分の端部を軸方向に押圧し、材料をフランジ部の外方に送り出し移動させて、フランジ部となる板状の部分の外周端面を所定形状の型に当接させ、フランジ部の外周縁を所定の形状に成形する。このとき、フランジ部の外周端面が型に当接することにより、粗形材の材料の外方への送り出し移動が規制される。そのため、ボス部となる部分の端部をさらに軸方向に押圧することにより、フランジ部の外周縁の成形に続いてボス部が肉厚に一工程で成形されて、剛性が向上した外周縁異形フランジ部材が容易に成形される。
また、請求項４の発明では、板状の素材を軸方向に突出させるよう曲げ成形されることによりボス部となる部分が形成された粗形材から、軸方向に突出するボス部と、外周縁の形状が周方向の部分によって異なるフランジ部とを有する外周縁異形フランジ部材を成形するにあたり、最初に粗形材を型のダイス内に配置し、型を互いに近接させてキャビティを形成する。粗形材のフランジ部となる板状の部分の外周端面と対向するダイスの内周面が所定形状に成形されており、また、粗形材のフランジ部となる板状の部分の側面とそれぞれ接する拘束部がその板状の部分を加圧することなく拘束することができる間隔に設定されている。そして、さらに型を互いに近接させると、スリーブポンチが粗形材のボス部となる部分の端部を軸方向に押圧し、これにより、粗形材のフランジ部となる板状の部分の材料が径方向外方に送り出し移動される。このとき、粗形材の材料は、周方向に引っ張り応力を受ける状態で径方向内側からの圧縮応力を受けることから、スリーブポンチが粗形材のボス部となる部分を比較的小さな力で軸方向に押圧するだけで、低応力で変形が進行する。そして、粗形材のフランジ部となる板状の部分は、その側面が加圧されることなく拘束された状態で材料がフランジ部となる板状の部分の径方向外方に送り出し移動されることにより外周端面がダイスの内周面に当接されて、フランジ部の外周縁が所定形状に高精度で成形される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態を、遊星歯車を保持するためのキャリヤを構成する外周縁異形フランジ部材を成形する場合により、図１〜図１１に基づいて詳細に説明する。図１は成形型の主要部を示す断面図であり、図２および図３の（ａ）〜（ｅ）は素材からフランジ部材を成形するまでの各加工工程毎の粗形材等の形状を平面図と断面図でそれぞれ示したものである。また、図４〜図７は、本発明により図２の（ｃ）に示した第２粗形材から図３の（ｄ）に示した第３粗形材を成形する工程における各段階を順に示した拡大断面図であり、図８〜図１１は、図４〜図７と対応してそれぞれさらに拡大して順に示した断面図である。なお、同一符号は、同様または相当する部分を示すものとする。
【００１１】
最初に、図１〜図１１に基づいて、本発明の外周縁異形フランジ部材の成形型の実施の一形態を説明する。
ここで成形される外周縁異形フランジ部材とは、板状の素材を軸方向に突出させるよう曲げ成形されることによりボス部となる部分が形成された粗形材から成形され、フランジ部Ｆの外周縁の形状が周方向の部分によって異なるもので、中央の穴Ｊの周囲が軸方向に突出するボス部Ｇを有している。この実施の形態では、フランジ部Ｆの外周縁が大径の部分Ｆａと小径の部分Ｆｂとを周方向に交互に位置するよう成形される。
本発明の外周縁異形フランジ部材の成形型は、概略、相対的に近接・遠退可能に設けられた上型１と下型２とを衝合することにより形成されるキャビティの、その粗形材Ｗ２のフランジ部となる板状の部分ｆの外周端面ｆ１と対向する部分２３ｂが、成形しようとするフランジ部Ｆの外周端面Ｆ１に応じて所定形状に成形され、粗形材Ｗ２のフランジ部となる板状の部分ｆの側面ｆ２、ｆ３と接する部分１３ｂ、２２ｂが、そのフランジ部となる板状の部分ｆを加圧することなく拘束し得る厚さを有しており、また、ボス部Ｇを成形する部分１２ｂが粗形材Ｗ２のボス部となる部分ｇの端部を軸方向に押圧するようになっており、粗形材Ｗ２のフランジ部となる板状の部分ｆの側面ｆ２、ｆ３を拘束した状態でボス部となる部分ｇの端部を軸方向に押圧することにより材料をフランジ部となる板状の部分ｆの外方に送り移動させて、フランジ部となる板状の部分ｆの外周端面ｆ１を所定形状のキャビティに当接させて、フランジ部Ｆの外周縁を成形するように構成されている。
【００１２】
図２の（ａ）に示した円形板状の素材Ｗ０または四角形の素材Ｗ００などを打ち抜くなどにより、図２の（ｂ）に示すように、中央に円形の穴ｊ１が穿設されると共に、外周縁が成形しようとするフランジ部Ｆの外周縁の形状に応じて近似した形状に成形された第１粗形材Ｗ１を成形する。また、この実施の形態では、第１粗形材Ｗ１には、後に段付き穴Ｈを成形するための下穴ｈ１が所定の位置に穿設される。
次いで、第１粗形材Ｗ１を、その中央に穿設された円形の穴ｊ１の周囲を後にボス部に成形される部分ｇとするべく、軸方向へテーパ状に突出するように曲げ成形して、図２の（ｃ）に示すように第２粗形材Ｗ２を成形する。第２粗形材Ｗ２のフランジ部となる部分ｆの外周縁の径方向の大きさは、成形しようとするフランジ部Ｆの大きさよりもわずかに小さくなるように設定される。この実施の形態では、例えば、第２粗形材Ｗ２のフランジ部となる部分ｆの厚さが６ｍｍである場合に、成形しようとするフランジＦの大径部および小径部が半径でそれぞれ０．１８〜０．４２ｍｍの範囲で、好ましくは０．３０ｍｍ程度大きくなるように設定されている。なお、第２粗形材Ｗ２のフランジ部となる部分ｆの外周縁の径方向の大きさは、中央の穴ｊ２の周囲が軸方向に突出するように成形されたことにより、第１粗形材Ｗ１の外周縁の径方向の大きさよりもわずかに小さくなる。したがって、第１粗形材Ｗ１の外周縁の径方向の大きさは、第２粗形材のフランジ部となる部分ｆの外周縁の径方向の大きさが小さくなる量を見込んで設定される。また、第２粗形材Ｗ２を成形する工程では、第１粗形材Ｗ１に穿設された下穴ｈ１から段付きの下穴ｈ２に成形する。
【００１３】
上型１は、プレスラムに取付けられるポンチプレート１０と、このポンチプレート１０の下面中央にボルト１１によって取付けられたスリーブポンチ１２と、ポンチプレート１０に対して相対的に昇降移動可能にスリーブポンチ１２に外嵌されたアッパホルダ１３と、アッパホルダ１３のポンチプレート１０に対する離間移動を規制するストッパ１４と、を備えている。
スリーブポンチ１２は、その下面中央１２ａが後述する下型２のマンドレル２１の上端面と対応するように成形されており、外周縁１２ｂが第２粗形材Ｗ２のテーパ状に突出するように成形されたボス部となる部分ｇの端面を軸方向に押圧してボス部Ｇを成形することができるように構成されている。すなわち、スリーブポンチ１２の下面外周縁１２ｂは、ボス部Ｇを成形する部分を構成する。
アッパホルダ１３は、スリーブポンチ１２に外嵌されると共に、ポンチプレート１０に設けられたガイドポスト１５に挿通されて、ポンチプレート１０に対して相対的に昇降移動可能となっている。そして、アッパホルダ１３の対向する側（図１の左右側）には段部１３ａが形成されており、この段部１３ａが係止されてアッパホルダ１３のポンチプレート１０に対する離間移動を規制するストッパ１４がポンチプレート１０に対してボルト１６により取付けられている。さらに、ポンチプレート１０にはアッパホルダ１３に対してプレスクッション力により下方に加圧するピン１７が挿通されている。アッパホルダ１３の下面の内周縁には、成形するフランジ部Ｆの厚さに応じて下方に所定の高さで突出するように拘束部１３ｂが形成されている。拘束部１３ｂは、成形するフランジ部Ｆの大径部Ｆａおよび小径部Ｆｂの形状に応じて成形されてなるもので、第２粗形材Ｗ２のフランジ部となる部分ｆの一方の側面ｆ２と接する部分を構成する。
【００１４】
下型２は、ボルスタに取付けられるダイプレート２０と、このダイプレート２０の上面中央に昇降可能に支持されたマンドレル２１と、ダイプレート２０に対して相対的に昇降移動可能にマンドレル２１に外嵌されたロアホルダ２２と、ダイプレート２０に対して相対的に昇降移動可能にロアホルダ２２に外嵌されたダイス２３と、ダイス２３のダイプレート２０に対する離間移動を規制するストッパ２４と、を備えている。
マンドレル２１の上端は、上述した上型１のスリーブポンチ１２の下面中央と対応するように形成されている。また、マンドレル２１の側周面は、第２粗形材Ｗ２の中央の穴ｊ２を挿通して、第２粗形材Ｗ２から第３粗形材Ｗ３（図３の（ｄ）を参照）を成形したときに中央に所定の径の穴Ｊを形成することができ、且つ、成形された第３粗形材Ｗ３を型外へ払い出しすることができるような抜き勾配を形成するように成形されている。一方、マンドレル２１の下端には、ダイプレート２０内に形成された段部２０ａに係止される大径部２１ａが設けられており、その下端面には、ダイプレート２０に対してマンドレルを昇降駆動するピン２５が当接されている。
ロアホルダ２２の下端部にはダイス２３の下面の段部２３ａに係止される大径部２２ａが成形されている。また、ロアホルダ２２の下端面には、ダイプレート２０に対してロアホルダ２２を昇降駆動するピン２６が当接されている。また、ロアホルダ２２の上端面には、拘束部２２ｂが形成されている。拘束部２２ｂは、成形するフランジ部Ｆの大径部Ｆａおよび小径部Ｆｂの形状に応じて成形されてなるもので、第２粗形材Ｗ２のフランジ部となる部分ｆの他方の側面ｆ３と接する部分を構成する。
ダイス２３のロアホルダ２２と接する内周面２３ｂは、第２粗形材Ｗ２のフランジ部となる部分ｆの外周端面Ｆ１と対向し当接されるキャビティの所定形状の部分を構成するもので、成形するフランジ部Ｆの外周端面の形状に応じて成形されている。また、ダイス２３には上型１のガイドポスト１５の先端部が嵌挿されるガイド穴２３ｃが形成されている。さらに、ダイス２３は、下型２のダイプレート２０に設けられたガイドポスト２７に挿通されて、ダイプレート２０に対して相対的に昇降移動可能となっている。ダイス２３の内周下面には、ロアホルダ２２の下端部に形成された大径部２２ａと当接してロアホルダ２２のダイプレート２０に対する離間移動を規制する段部２３ａが形成されている。また、ダイス２３の対向する側（図１の左右側）には段部２３ｄが形成されており、この段部２３ｄを係止してダイス２３のダイプレート２０に対する離間移動を規制するストッパ２４がダイプレート２０に対してボルト２８により取付けられている。
【００１５】
次に、本発明の外周縁異形フランジ部材の成形方法の実施の一形態を、上述したように構成された成形型を用いた場合によって詳細に説明する。
本発明の端面異形フランジ部材の成形方法は、概略、板状の素材Ｗ０から、軸方向に突出させるよう曲げ成形してボス部となる部分ｇが形成された第２粗形材を成形し、第２粗形材Ｗ２のフランジ部となる板状の部分ｆの側面ｆ２、ｆ３を加圧することなく拘束した状態で、ボス部となる部分ｇの端部を軸方向に押圧することにより材料をフランジ部となる板状の部分ｆの径方向外方に送り出し移動させて、その外周端面ｆ１を所定形状を有する型２３の内周面２３ｂに当接させることにより、フランジ部Ｆの外周縁を成形するものである。
また、本発明の外周縁異形フランジ部材の成形方法は、第２粗形材Ｗ２のフランジ部となる板状の部分ｆの板厚に対する外周端面ｆ１の送り出し移動量の比が３〜７％となるように第２粗形材Ｗ２を成形するものである。
さらに、本発明の外周縁異形フランジ部材の成形方法は、フランジ部Ｆの外周縁が成形された第２粗形材Ｗ２の、ボス部となる部分ｇの端部をさらに軸方向に押圧することにより、ボス部Ｇを肉厚に据込み成形するものである。
【００１６】
図２の（ａ）に示した円形板状の素材Ｗ０または四角形の素材Ｗ００などから図３の（ｅ）に示したフランジ部材Ｗ４を成形するに際しては、上述したように、最初に図２の（ｂ）に示したように、中央に円形の穴ｊ１を穿設すると共に、成形しようとするフランジＦの外周縁の形状に応じて近似した形状に外周縁を成形して第１粗形材Ｗ１を成形する。次いで、第１粗形材Ｗ１の中央の穴ｊ１の周囲を軸方向に突出させるように曲げ成形して、図２の（ｃ）に示したように第２粗形材Ｗ２を成形する。また、この実施の形態における第１粗形材Ｗ１を成形する工程では、素材Ｗ０の所定の位置に下穴ｈ１が穿設され、また、第２粗形材Ｗ２を成形する工程では、第１粗形材Ｗ１に穿設された下穴ｈ１から段付きの下穴ｈ２に成形する。なお、第２粗形材Ｗ２のフランジ部となる部分ｆの外周縁の径方向の大きさは、成形しようとするフランジ部Ｆの大きさよりもわずかに小さくなるように設定されている。また、第１粗形材Ｗ１から第２粗形材Ｗ２を成形するときに、中央の穴ｊ２の周囲が軸方向に突出するように成形されることにより、第２粗形材Ｗ２のフランジ部となる部分ｆの外周縁の径方向の大きさが第１粗形材Ｗ１の外周縁の径方向の大きさよりもわずかに小さくなる。そのため、第１粗形材Ｗ１の径方向の大きさは、中央の穴ｊ２の周囲を軸方向に突出させて成形した第２粗形材Ｗ２のフランジ部となる部分ｆの径方向の大きさが、成形しようとするフランジ部Ｆの大きさよりもわずかに小さくなるように成形される。
【００１７】
次に、図１に示したように、上型１と下型２とを相対的に離間させて型開きした状態で、下型２に第２粗形材Ｗ２をセットする。このとき、上型１は、アッパホルダ１３がストッパ１４に係止された下降限位置にあり、下型２は、マンドレル２１がピン２５によって上昇限位置とされ、ダイス２３がストッパ２４に係止された上昇限位置にあり、ロアホルダ２２がピン２６によって上昇限位置とされている。第２粗形材Ｗ２は、中央の穴ｊ２がマンドレル２１に挿通され、フランジとなる部分ｆの他方の側面ｆ３がロアホルダ２２の拘束部２２ｂに接するように載置され、また、フランジ部となる部分ｆの外周端面ｆ１がダイス２３の内周面２３ｂと対向するように配置されることとなる。そして、上型１と下型２とを相対的に近接させて型閉じしキャビティを形成すると、図４および図８に示すように、上型１のアッパホルダ１３は、下型２のダイス２３の上面と衝合されると共に、その下面の拘束部１３ｂが第２粗形材ｗ２のフランジとなる部分ｆの一方の側面ｆ２に接する。
このとき、アッパホルダ１３の拘束部１３ｂとロアホルダ２２の上端面の拘束部２２ｂの位置は、ダイス２３の上面と衝合されたアッパホルダ１３の拘束部１３ｂが第２粗形材Ｗ２のフランジとなる部分ｆを厚さ方向に加圧することなく拘束するように設定されている。すなわち、キャビティのフランジとなる部分ｆの側面ｆ２、ｆ３と接する部分を構成するアッパホルダ１３の拘束部１３ｂとロアホルダ２２の拘束部２２ｂの間隔は、第２粗形材Ｗ２のフランジとなる部分ｆの厚さと略同じに設定されている。
また、第２粗形材Ｗ２のフランジとなる部分ｆの径方向の大きさは、その外周端面ｆ１と対向するダイス２３の内周面２３ｂ（すなわち、成形するフランジＦの大径部Ｆａおよび小径部Ｆｂの径方向の大きさでもある）よりもわずかに小さく設定されている。そのため、この段階では、第２粗形材Ｗ２のフランジ部となる部分ｆの外周端面ｆ１とダイス２３の内周面２３ｂとの間にクリアランスＣ（図８）が形成されている。
【００１８】
続いて、さらに上型１と下型２とを相対的に近接させると、図５および図９に示すように、上型１のアッパホルダ１３がポンチプレート１０に対して相対的に上昇するように近接されて、第２粗形材Ｗ２の突出するように成形されたボス部に成形される部分ｇの端面であるマンドレル２１に挿通された穴ｊ２の周囲の端面をスリーブポンチ１２の下面外周縁１２ｂが軸方向に押圧する。第２粗形材Ｗ２は、ボス部となる部分ｇの端面が軸方向に押圧されることにより、アッパホルダ１３とロアホルダ２２の拘束部１３ｂ、２２ｂの間で拘束された状態のフランジとなる部分ｆの材料が径方向外側に向かって送り出し移動され、クリアランスＣが無くなるように外周端面がダイス２３の内周面２３ｂに押し付けられるように当接されて、所望する形状の外周縁に成形されることとなる。なお、第２粗形材Ｗ２のフランジ部となる部分ｆは、その材料が径方向外方に送り出し移動されるときに、周方向に引っ張り応力を受け、且つ、軸方向内側からの圧縮応力を受けることから、低応力で変形が進行する。そのため、ボス部となる部分ｇの端部を比較的小さなプレス力で軸方向に押圧するだけで、フランジ部Ｆの外周縁の形状精度が良いフランジ部材Ｗ４が最終的に容易に成形される。
【００１９】
続いて、さらに上型１と下型２とを相対的に近接させると、図６および図１０に示すように、上型１のアッパホルダ１３がポンチプレート１０当接されると共に、下型２のロアホルダ２２およびダイス２３もダイプレート２０に対して相対的に下降し当接される。また、マンドレル２１は、スリーブポンチ１２と衝合されることにより、ダイプレート２０に対して相対的に下降するように移動される。そして、第２粗形材Ｗ２は、そのフランジとなる部分ｆの外周縁端面が下型２のダイス２３の内周面２３ｂに当接されて材料の径方向外方への送り出し移動が規制されるため、そのボス部となる部分ｇが上型１のスリーブポンチ１２によってさらに軸方向に押圧されて径方向に広がり据込み成形が行われ、肉厚のボス部Ｇを有する第３粗形材Ｗ３（図３の（ｄ））が成形されることとなる。
【００２０】
その後、第３粗形材Ｗ３を成形型から払い出すべく、図７および図１１に示すように、上型１と下型２とを相対的に離間させる。また、これと同時に、ピン２５の駆動によってマンドレル２１をダイプレート２０に対して相対的に上昇させるように移動させると共に、ピン２６の駆動によってロアホルダ２２を相対的に上昇移動させる。また、このとき、上型１が下型２から相対的に離間されるのに伴って、アッパホルダ１３がポンチプレート１０から離間する。そのため、第３粗形材Ｗ３は、成形されたボス部Ｇからスリーブポンチ１２が離間すると共に、フランジとなる部分ｆがアッパホルダ１３とロアホルダ２２の拘束部１３ｂ、２２ｂの間に挟まれた状態で、マンドレル２１の上端側に相対移動し、そのフランジとなる部分ｆがダイス２３の内周面から出されることとなる。そして、さらに上型１下型２とを相対的に離間させると、アッパホルダ１３が第３粗形材Ｗ３のフランジとなる部分ｆの側面ｆ２から離れて型開きされる。
【００２１】
その後、第３粗形材Ｗ３は、図３の（ｅ）に示すように、第２租形材Ｗ２を成形するときに成形されたの段付き下穴ｈ２の小径部が所定の径に成形されて、フランジ部材Ｗ４の成形が完了する。
なお、本発明は、上述したように遊星歯車を保持するためのキャリヤを構成する、フランジ部の外周縁が大径部と小径部とを周方向に交互に配置されたフランジ部材を成形する場合の実施の形態に限定されることなく、他の形状のフランジ部材を成形する場合にも適用することができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、粗形材のフランジ部となる部分の面を拘束した状態で、ボス部となる部分の端部を軸方向に押圧することにより材料をフランジ部の外方に送り出し移動させて、所定形状を有するダイスの内周面にその端面を当接させることにより、フランジ部の外周縁の端部を成形するという簡単な構成で、精度の良い形状の外周縁異形フランジ部材を安価で容易に成形することができる成形方法を提供することができる。
また、本発明によれば、粗形材のフランジ部となる板状の部分の外周端面を所定形状に成形する内周面を有するダイスと、粗形材のフランジ部となる板状の部分の側面をそれぞれ加圧することなく拘束するよう互いの間隔が設定された拘束部と、粗形材のボス部となる部分の端部を軸方向に押圧するスリーブポンチと、を備えており、粗形材のフランジ部となる板状の部分の側面を前記拘束部によって加圧することなく拘束した状態で、ボス部となる部分の端部を前記スリーブポンチによって軸方向に押圧することにより、材料をフランジ部となる板状の部分の径方向外方に送り移動させて、フランジ部となる板状の部分の外周端面を前記ダイスの内周面に当接させて周方向の部分によって異なる形状に成形するように構成したことにより、精度の良い外周縁異形フランジ部材を容易に且つ安価で適切に成形することができる成形型を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の成形型の主要部を示す断面図である。
【図２】 素材、第１粗形材、および第２粗形材の形状を示す説明図である。
【図３】 第３粗形材、および成形が完了したフランジ部材の形状を示す説明図である。
【図４】 上型と下型とを近接させて型閉じし、第２粗形材のフランジ部となる部分の面を拘束した状態を示す拡大半断面図である。
【図５】 図４の状態から、さらに上型と下型とを近接させて第２粗形材のボス部となる部分の端面を押圧した状態を示す拡大半断面図である。
【図６】 図５の状態から、さらに上型と下型とを近接させて肉厚のボス部を有する第３粗形材が成形された状態を示す拡大半断面図である。
【図７】 図６の状態から、上型と下型とを離間させて第３粗形材を型外に払い出す状態を示す拡大半断面図である。
【図８】 図４の要部をさらに拡大した要部拡大断面図である。
【図９】 図５の要部をさらに拡大した要部拡大断面図である。
【図１０】 図６の要部をさらに拡大した要部拡大断面図である。
【図１１】 図７の要部をさらに拡大した要部拡大断面図である。
【符合の説明】
Ｗ４ フランジ部材
Ｆ フランジ部
Ｆａ 大径部
Ｆｂ 小径部
Ｇ ボス部
Ｗ２ 第２粗形材
ｆ 第２粗形材のフランジ部となる部分
ｆ１ 第２粗形材のフランジ部となる部分の外周端面
ｆ２、ｆ３ 第２粗形材のフランジ部となる部分の側面
ｇ 第２粗形材のボス部となる部分
１ 上型
２ 下型
１２ｂ スリーブポンチの外周縁（キャビティのボス部を成形する部分）
１３ｂ アッパホルダの拘束部（キャビティのフランジ部となる部分の側面と接する部分）
２２ｂ ロアホルダの拘束部（キャビティのフランジ部となる部分の側面と接する部分）
２３ｂ ダイスの内周面（キャビティのフランジ部となる部分の外周端面と対向する部分）
Claims (4)
- 板状の素材から、軸方向に突出するボス部と、外周縁の形状が周方向の部分によって異なるフランジ部とを有する外周縁異形フランジ部材を成形する方法であって、
前記板状の素材を軸方向に突出させるよう曲げ成形してボス部となる部分を有する粗形材を成形し、
該粗形材のフランジ部となる板状の部分の側面を加圧することなく拘束した状態で、ボス部となる部分の端部を軸方向に押圧することにより、材料をフランジ部となる板状の部分の径方向外方に送り出し移動させて、所定形状を有するダイスの内周面にその外周端面を当接させてフランジ部の外周縁を周方向の部分によって異なる形状に成形することを特徴とする外周縁異形フランジ部材の成形方法。 - 粗形材のフランジ部となる板状の部分の板厚に対する外周端面の送り出し移動量の比が３〜７％となるように粗形材を成形することを特徴とする請求項１に記載の外周縁異形フランジ部材の成形方法。
- フランジ部の外周縁が成形された粗形材の、ボス部となる部分の端部をさらに軸方向に押圧することにより、ボス部を肉厚に成形することを特徴とする請求項１または２に記載の外周縁異形フランジ部材の成形方法。
- 板状の素材を軸方向に突出させるよう曲げ成形されることによりボス部となる部分が形成された粗形材から、軸方向に突出するボス部と、外周縁の形状が周方向の部分によって異なるフランジ部とを有する外周縁異形フランジ部材を成形するための型であって、
前記粗形材のフランジ部となる板状の部分の外周端面を所定形状に成形する内周面を有するダイスと、
粗形材のフランジ部となる板状の部分の側面をそれぞれ加圧することなく拘束するよう互いの間隔が設定された拘束部と、
粗形材のボス部となる部分の端部を軸方向に押圧するスリーブポンチと、
を備えており、
粗形材のフランジ部となる板状の部分の側面を前記拘束部によって加圧することなく拘束した状態で、ボス部となる部分の端部を前記スリーブポンチによって軸方向に押圧することにより、材料をフランジ部となる板状の部分の径方向外方に送り移動させて、フランジ部となる板状の部分の外周端面を前記ダイスの内周面に当接させて周方向の部分によって異なる形状に成形するように構成したことを特徴とする外周縁異形フランジ部材の成形型。
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