JP4187121B2

JP4187121B2 - ピン状ボスのプレス成形方法

Info

Publication number: JP4187121B2
Application number: JP34279498A
Authority: JP
Inventors: 紘一菅俣
Original assignee: Topre Corp
Current assignee: Topre Corp
Priority date: 1998-12-02
Filing date: 1998-12-02
Publication date: 2008-11-26
Anticipated expiration: 2018-12-02
Also published as: JP2000158053A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレス加工によって板材にピン状ボスを一体に形成するプレス成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば図１１に示すように精密機器部品である歯車１０２はフレーム等の板材１０１に立設された別体のスタッドピン１０３によって回転自在に軸支される構成が採用されていた。尚、スタッドピン１０３の板材１０１への取付方法としてはカシメ、ねじ込み、圧入、接着等が採用されていた。
【０００３】
ところが、別部品であるスタッドピン１０３を用いると部品点数が増加するばかりか、作業工程が複雑化してコストアップを招くという問題がある。
【０００４】
そこで、別体のスタッドピン１０３に代えて図１２に示す板伸び成形或は図１３に示す半抜き成形によって板材２０１，３０１にピン状ボス２０１ａ，３０１ａをそれぞれ直接形成する試みがなされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１２及び図１３に示す従来のボス成形方法は材料の伸びを利用したものであるため、材料の伸びや板厚に制約を伴い、ボス２０１ａ，３０１ａの高さＨを余り高くすることができなかった。図１２に示すボス２０１ａの高さＨは板材２０１の板厚ｔの３倍程度まで（Ｈ≦３ｔ）、図１３に示すボス３０１ａの高さＨは板材３０１の板厚ｔと同程度（Ｈ≒ｔ）に抑えられていた。
【０００６】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、板材に所望の高さのピン状ボスを高精度に一体に形成することができるピン状ボスのプレス成形方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、先端テーパ状のパンチを板材に押し込んでテーパ状ダイとの間で板材を圧潰することによって該板材の板厚よりも薄いテーパ部を備えたテーパ付ボスを板材に形成する予備工程と、該予備工程によって板材に形成された前記テーパ付ボスを所定の径まで再絞りすることによって順次高さが高くなる垂直ボスを形成する再絞り工程と、該再絞り工程によって形成された前記垂直ボスの全体をリストライクするリストライク工程を経て板材の一部にピン状ボスを一体成形することを特徴とする。
【０００８】
従って、本発明によれば、従来のように材料の伸びによってではなく、主に圧潰による材料の塑性流動と再絞り加工との組合せによってピン状ボスを形成するため、高さが比較的高い（板材の板厚の最大７倍まで）ピン状ボスを高精度に形成することができる。
【０００９】
又、本発明方法によれば、ピン状ボスは板材の任意の位置に極めて局部的に形成されるため、板材全体に影響を及ぼすような歪みの発生は皆無となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１〜図５は本発明方法をその工程順に示すプレス装置要部の断面図、図６〜図１０は各工程（図１〜図５に対応）における板材の形状変化を示す断面図である。
【００１２】
先ず、本発明方法を実施するためのプレス装置の概略構成を図１に基づいて説明する。
【００１３】
プレス装置は上型１０と下型２０を含んで構成されており、上型１０はダイプレート１１、ダイ１２、ダイホルダー１３、バッキングプレート１５及びダイホルダー１６を有し、下型２０はブランクホルダー２１とパンチホルダー２２及びパンチ２３を有している。
【００１４】
そして、上型１０の一部を構成する前記ダイ１２はダイホルダー１３に嵌合保持されており、その中心部には小径の円孔１２ａが貫設されている。そして、この円孔１２ａには、前記ダイプレート１１に形成された円孔１１ａを貫通するノックアウトピン１４が上方から挿入されて嵌合されており、このノックアントピン１４は前記バッキングブレート１５との間に縮装されたスプリング１７によって下方に付勢されている。又、ダイ１２の下端中心部には前記円孔１２ａから下方に向かって広がる円錐状のテーパ面１２ｂが形成されている。
【００１５】
他方、下型２０の一部を構成する前記パンチ２３の上端部には上方に向かって先細りの円錐状テーパ面２３ａが形成されており、このテーパ面２３ａと前記ダイ１２に形成されたテーパ面１２ｂの傾斜角θは６０°に設定されている。
【００１６】
而して、本発明方法においては、板厚ｔ（＝１．８ｍｍ）の板材である金属プレート１が下型２０のブランクホルダー２１上に載置されてセットされた後、図１に示す予備工程において金属プレート１が上型１０と下型２０に挟持された状態でパンチ２３の先端テーパ部２３ａが金属プレート１に下方から押し込まれる。すると、図１に示すように金属プレート１の一部はパンチ２３によって押し上げられてこれにテーパ部１ａ−１が形成され、このテーパ部１ａ−１はパンチ２３の先端テーパ面２３ａとダイ１２のテーパ面１２ｂとの間で圧潰される。この結果、金属プレート１のテーパ部１ａ−１の材料は図１に矢印にて示すように両テーパ面１２ｂ，２３ａに沿って斜め上方へと流動し、テーパ部１ａ−１の板厚ｔ’は均一に薄くなり、図６にも示すように金属プレート１の一部には高さｈ０のテーパ付ボス１ａが形成される。尚、本実施の形態では、予備工程においてテーパ部１ａ−１の板厚ｔ’は金属プレート（素材）１の板厚ｔの３０％程度（ｔ’＝０．３ｔ）まで薄くなり、テーパ付ボス１ａの高さｈ₀はパンチ２３の外径ｄ₀の８５％程度（ｈ₀＝０．８５ｄ₀）となる。
【００１７】
上述の予備工程によって金属プレート１の一部にテーパ付ボス１ａが形成されると、図２〜図４に示す再絞り工程によってテーパ付ボス１ａが再絞りされる。
【００１８】
即ち、再絞り工程においては、図１及び図６に示すテーパ付ボス１ａが先ず図２に示すダイ１２とパンチ２３によって再絞りされる。
【００１９】
図２に示す再絞り工程においては、金属プレート１の一部に形成されたテーパ付ボス１ａ（図１及び図６参照）が内径Ｄ₁ （＝φ６．６ｍｍ）の円孔１２ｃを有するダイ１２と外径ｄ₁ （＝５ｍｍ）の円柱状先端部２３ｂを有するパンチ２３によって再絞り成形され、金属プレート１には図２及び図７に示すような形状を有する外径Ｄ₁ 、高さｈ₁ の垂直ボス１ｂが形成される。この場合、再絞りの際の材料の縮みによって材料には余肉が発生するため、図２及び図７に示す垂直ボス１ｂの高さｈ₁ は予備工程によって形成されたテーパ付ボス１ａの高さｈ₀ よりも若干（１０％程度）高くなる（ｈ₁ ＝１．１ｈ₀ ）。尚、図２に示す再絞り工程に使用されるダイ１２の円孔１２ｃの下端内周縁に形成された円弧曲面部（Ｒ部）の曲率半径Ｒは金属プレート（素材）１の板厚ｔの２倍（Ｒ＝２ｔ）に設定されている。
【００２０】
而して、図２に示す再絞り工程においては、金属プレート１の一部に形成された垂直ボス１ｂ（図２及び図７参照）が形成された金属プレート１は圧縮状態にあるスプリング１７の付勢力によって下動するノックアウトピン１４によってダイ１２から取り出され、この取り出された金属プレート１に対しては続いて図３及び図４に示す再絞り工程が順次実行される。
【００２１】
即ち、図３に示す再絞り工程においては、金属プレート１の一部に形成された垂直ボス１ｂ（図２及び図７参照）が内径Ｄ₂ （＝φ５．０ｍｍ）の円孔１２ｄを有するダイ１２と外径ｄ₂ （＝φ３．６ｍｍ）の円柱状先端部２３ｃを有するパンチ２３によって再絞り成形され、金属プレート１には図３及び図８に示すような形状を有する外径Ｄ₂ 、高さｈ₂ の垂直ボス１ｂ’が形成される。
【００２２】
そして、上記垂直ボス１ｂ’は図４に示す再絞り工程において内径Ｄ₃ （＝φ４．０ｍｍ）の円孔１２ｅを有するダイ１２と外径ｄ₃ （＝φ２．４ｍｍ）の円柱状先端部２３ｄを有するパンチ２３によって再絞り成形され、金属プレート１には図４及び図９に示すような形状を有する外径Ｄ₃ 、高さｈ₃ の垂直ボス１ｂ”が形成される。
【００２３】
而して、図２〜図４に示す再絞り工程を経て金属プレート１に最終的に形成された垂直ボス１ｂ”（図４及び図９参照）は図５に示すリストライク工程において内径Ｄ（＝φ４．０ｍｍ）の円孔１２ｆを有するダイ１２と外径ｄ（＝２．４ｍｍ）の円柱状先端部２３ｅを有するパンチ２３によってリストライクされ、図５及び図１０に示すように金属プレート１の一部には直径Ｄ、高さＨの所望のピン状ボス１ｃが一体的に形成される。ここで、最終的に得られるピン状ボス１ｃの高さＨは予備工程によって形成されるテーパ付ボス１ａ（図１及び図６参照）の高さｈ₀ の１．４倍程度（Ｈ＝１．４ｈ₀ ）、つまり、金属プレート（素材）１の板厚ｔの７倍程度まで（Ｈ≦７ｔ、本実施の形態ではＨ≦１２ｍｍ）高められ、ピン状ボス１ｃの高さＨは予備工程におけるパンチ２３の外径ｄ₀ （図１参照）を調整することによって任意に制御することができる。尚、図６〜図１０において鎖線は前工程における金属プレート１の変形状態をそれぞれ示す。
【００２４】
以上のように、本発明方法においては、従来のように材料の伸びによってではなく、主に圧潰による材料の塑性流動と再絞り加工との組合せによってピン状ボスを形成するため、高さＨが比較的高い（金属プレート１の板厚ｔの最大７倍まで（Ｈ≦７ｔ））ピン状ボス１ｃを高精度に形成することができる。
【００２５】
そして、本発明方法によれば、ピン状ボス１ｃは金属プレート１の任意の位置に極めて局部的に形成されるため、金属プレート１全体に影響を及ぼすような歪みの発生は皆無となる。
【００２６】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、先端テーパ状のパンチを板材に押し込んでテーパ状ダイとの間で板材を圧潰することによって該板材の板厚よりも薄いテーパ部を備えたテーパ付ボスを板材に形成する予備工程と、該予備工程によって板材に形成された前記テーパ付ボスを所定の径まで再絞りすることによって順次高さが高くなる垂直ボスを形成する再絞り工程と、該再絞り工程によって形成された前記垂直ボスの全体をリストライクするリストライク工程を経て板材の一部にピン状ボスを一体成形するようにしたため、板材に所望の高さのピン状ボスを高精度に一体に形成することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法（予備工程）を示すプレス装置要部の断面図である。
【図２】本発明方法（再絞り工程）を示すプレス装置要部の断面図である。
【図３】本発明方法（再絞り工程）を示すプレス装置要部の断面図である。
【図４】本発明方法（再絞り工程）を示すプレス装置要部の断面図である。
【図５】本発明方法（リストライク工程）を示すプレス装置要部の断面図である。
【図６】本発明方法における予備工程によって形成されるテーパ付ボスの形状を示す断面図である。
【図７】本発明方法における再絞り工程によって形成される垂直ボスの形状を示す断面図である。
【図８】本発明方法における再絞り工程によって形成される垂直ボスの形状を示す断面図である。
【図９】本発明方法における再絞り工程によって形成される垂直ボスの形状を示す断面図である。
【図１０】本発明方法におけるリストライク工程によって形成されるピン状ボスの形状を示す断面図である。
【図１１】別部材であるスタッドピンによる歯車の軸支構造を示す断面図である。
【図１２】プレス成形（板伸び成形）による従来のピン状ボスの成形方法を示す断面図である。
【図１３】プレス成形（半抜き成形）による従来のピン状ボスの成形方法を示す断面図である。
【符号の説明】
１金属プレート（板材）
１ａテーパ付ボス
１ｂ，１ｂ’，１ｂ” 垂直ボス
１ｃピン状ボス
１０上型
１１ダイプレート
１２ダイ
１３ダイホルダー
１４ノックアウトピン
１５バッキングプレート
１６ダイホルダー
１７スプリング
２０下型
２１ブランクホルダー
２２パンチホルダー
２３パンチ

Claims

先端テーパ状のパンチを板材に押し込んでテーパ状ダイとの間で板材を圧潰することによって該板材の板厚よりも薄いテーパ部を備えたテーパ付ボスを板材に形成する予備工程と、該予備工程によって板材に形成された前記テーパ付ボスを所定の径まで再絞りすることによって順次高さが高くなる垂直ボスを形成する再絞り工程と、該再絞り工程によって形成された前記垂直ボスの全体をリストライクするリストライク工程を経て板材の一部にピン状ボスを一体成形することを特徴とするピン状ボスのプレス成形方法。