JP5810383B2

JP5810383B2 - ワークの成形方法

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Publication number: JP5810383B2
Application number: JP2011063925A
Authority: JP
Inventors: 西村　清司; 清司西村; 憲治藤谷; 猛村田; 喜昭中村
Original assignee: Takahashi Metal Industries Co Ltd
Current assignee: Takahashi Metal Industries Co Ltd
Priority date: 2011-03-23
Filing date: 2011-03-23
Publication date: 2015-11-11
Anticipated expiration: 2031-03-23
Also published as: JP2012196707A

Description

本発明は、金属板から構成されるワークに対して絞り成形等を施すことにより、ワークを所定の形状に成形するワークの成形方法に関する。

金属板から構成されるワーク（ブランク材）に対して絞り成形等を施すことにより、ワークを所定の形状に成形する成形方法が種々提案されている。例えば、フランジ部及びその内周縁部から立ち上がる筒状部を有するワークを成形する際には、次のような第１の成形方法又は第２の成形方法が行われる。

第１の成形方法では、プレス金型を用いて、張り出し成形工程、圧縮成形工程及び絞り成形工程がこの順に行われる（例えば、特許文献１参照）。まず、図１５（ａ）に示すように、板状のワーク１００に対して張り出し成形を施す張り出し成形工程が行われ、板状のワーク１００の所定部位に凸面状の張り出し部１０２を成形する。次いで、図１５（ｂ）に示すように、このワーク１００に対して圧縮成形を施す圧縮成形工程が行われ、張り出し部１０２に筒状部１０４が成形されるとともにワーク１００の外周部にフランジ部１０６を成形する。その後、図１５（ｃ）に示すように、このワーク１００に対して絞り成形を施す絞り成形工程が行われ、筒状部１０４を所定の形状に成形する。

また、第２の成形方法では、焼結工程及び研削工程がこの順で行われる（例えば、特許文献２参照）。まず、圧粉体を加熱して焼結する焼結工程が行われ、フランジ部及びその内周縁部から立ち上がる筒状部を有するワーク（焼結体）を成形する。次いで、このワークの筒状部に研削加工を施す研削工程が行われ、筒状部を所定の形状（例えば、異形形状）に成形する。この研削工程においては、例えば筒状部の先端側の研削量を筒状部の基端側の研削量よりも大きくすることにより、筒状部の先端側に肉厚の小さい薄肉部を成形するとともに、筒状部の基端側に肉厚の大きい厚肉部を成形する。

特開２００２−３３６９１４号公報特開２００９−６２６１４号公報

上述のような従来のワークの成形方法では、次のような問題がある。第１の成形方法では、圧縮成形工程においてワーク１００を圧縮する際に、筒状部１０４を構成する材料の一部をフランジ部１０６の内周縁部１０８に向けて流動させることにより、フランジ部１０６の内周縁部１０８をエッジ状に近い形状（アール状）に成形する（図１５（ｂ）参照）。しかしながら、このように成形するためには、プレス金型によって筒状部１０４に作用する力を増大させなければならないため、筒状部１０４の基端部に座屈が生じるおそれがある。このように座屈が生じた部位においては、筒状部１０４の基端部における内面が波打って平滑性が低下するようになる。

また、絞り成形工程において筒状部１０４を絞ることにより、図１５（ｃ）中の矢印で示すように、筒状部１０４を構成する材料の一部をフランジ部１０６の内周縁部１０８に向けて更に流動させ、フランジ部１０６の内周縁部１０８をエッジ状に成形する。このようにフランジ部１０６の内周縁部１０８をエッジ状に成形するためには、筒状部１０４の絞り量を比較的大きくする必要がある。しかしながら、このように絞り量が大きくなると、プレス金型によって筒状部１０４に作用する力が増大するため、上述と同様に筒状部１０４の基端部１１０に座屈が更に生じるおそれがある（図１５（ｄ）参照）。従って、第１の成形方法では、精度良くワーク１００を成形することができないという問題がある。

また、第２の成形方法では、研削工程において筒状部に研削加工を施す際に、薄肉部の肉厚を小さくするには加工精度上限界があり、例えば薄肉部の肉厚を約０．９ｍｍ以下に成形するのは難しい。このため、最終成形品としてのワークの形状や寸法等に制約が生じてしまい、ワークの成形の自由度が低下してしまうという問題がある。

本発明の目的は、精度良くワークを成形することができるワークの成形方法を提供することである。

また、本発明の他の目的は、成形の自由度を高めることができるワークの成形方法を提供することである。

本発明の請求項１に記載のワークの成形方法は、フランジ部及びその内周縁部から立ち上がる筒状部を有するワークを成形するワークの成形方法であって、
金属板から構成されるワークの所定部位に凸面状の張り出し部を成形する張り出し成形工程と、この前記ワークを圧縮することにより前記張り出し部に前記筒状部を成形するとともに前記ワークの外周部に前記フランジ部を成形する圧縮成形工程と、を含み、
前記圧縮成形工程において、前記フランジ部の内縁部に、前記筒状部と反対方向に向けて突出する余肉部を形成することを特徴とする。

また、本発明の請求項２に記載のワークの成形方法は、前記圧縮成形工程において、前記フランジ部の内周縁部の全周に渡って前記余肉部を形成することを特徴とする。

また、本発明の請求項３に記載のワークの成形方法は、前記圧縮成形工程の後には平坦化成形工程が行われ、前記平坦化成形工程においては、前記余肉部を押し潰して前記フランジ部の内周縁部を平坦状に成形することを特徴とする。

また、本発明の請求項４に記載のワークの成形方法は、前記圧縮成形工程では、パンチと、前記パンチに上下方向に移動自在に装着されるブランクホルダと、前記ブランクホルダに対向して配設されたダイスと、を用い、前記ブランクホルダと前記パンチとの間には、前記余肉部を形成するための余肉部形成用凹部が設けられ、前記余肉部形成用凹部の外周部は、前記ブランクホルダの径方向内方に向けて漸次縮径するテーパ状又はアール状に形成されており、
前記ワークを圧縮する際には、前記ワークの外周部を前記ダイスと前記ブランクホルダとの間に押圧保持した状態で、前記ワークの前記張り出し部に前記パンチを押し込むことにより、前記張り出し部に前記筒状部が成形されるとともに前記ワークの外周部に前記フランジ部が成形され、また前記余肉部形成用凹部に前記ワークを構成する材料が流れ込むことにより、前記フランジ部の内周縁部に前記余肉部が形成されることを特徴とする。

また、本発明の請求項５に記載のワークの成形方法は、前記圧縮成形工程において、前記余肉部を前記余肉部形成用凹部に形成した際に、前記余肉部の内周部と前記パンチとの間には間隙が存在することを特徴とする。

また、本発明の請求項６に記載のワークの成形方法は、前記圧縮成形工程において、前記フランジ部の外周縁部の少なくとも一部をストッパ部材により拘束することにより、前記ワークを圧縮した際に前記フランジ部の外周縁部が径方向外方に拡がるのを阻止することを特徴とする。

また、本発明の請求項７に記載のワークの成形方法は、前記圧縮成形工程又は前記平坦化成形工程の後には、前記筒状部を所定の形状に成形する絞り成形工程又はしごき成形工程が行われ、
前記絞り成形工程又は前記しごき成形工程において、前記筒状部の先端側を絞る又はしごくことにより、前記筒状部の先端側を構成する材料の一部が前記筒状部の基端側に流動し、前記筒状部の基端側の肉厚が増大して前記筒状部の基端側に厚肉部が成形されるとともに、前記筒状部の先端側の肉厚が減少して前記筒状部の先端側に薄肉部が成形されることを特徴とする。

本発明の請求項１に記載のワークの成形方法によれば、圧縮成形工程において、フランジ部の内縁部に、筒状部と反対方向に向けて突出する余肉部を形成する。これにより、ワークを圧縮する際に、筒状部を構成する材料の一部がフランジ部の内縁部に向けて流動し、この流動した材料が余肉部として逃がされるようになる。このように余肉部を形成すると、従来のようにフランジ部の内周縁部をエッジ状に近い形状に成形する場合と比較して、プレス金型によって筒状部に作用する力を低減させることができ、筒状部に座屈が生じるのを抑制することができる。また、圧縮成形工程においてフランジ部の内縁部に余肉部を形成しておくことにより、例えば圧縮成形工程の後の絞り成形工程において、筒状部を構成する材料の一部をフランジ部の内縁部に向けて流動させる量を抑えることができ、筒状部の絞り量を小さく抑えることができる。それ故に、プレス金型により筒状部に作用する力を低減させることができ、筒状部に座屈が生じるのを抑制することができる。従って、精度良くワークを成形することができる。なお、本明細書では、フランジ部の「内周縁部」とは、フランジ部の開口縁部の全周に渡る範囲であり、フランジ部の「内縁部」とは、フランジ部の開口縁部の一部の範囲、即ち、内周縁部の一部である。

また、本発明の請求項２に記載のワークの成形方法によれば、圧縮成形工程において、フランジ部の内周縁部の全周に渡って余肉部を形成するので、筒状部を構成する材料の一部をフランジ部の内周縁部に向けて流動させる量をより効果的に抑えることができ、筒状部の絞り量をより効果的に小さく抑えることができる。

また、本発明の請求項３に記載のワークの成形方法によれば、圧縮成形工程の後に行われる平坦化成形工程において、余肉部を押し潰してフランジ部の内周縁部を平坦状に成形するので、フランジ部の内周縁部をエッジ状に成形することができる。また、余肉部を構成する材料が筒状部の内周面に流動するようになり、筒状部の内周面における平滑性を高めることができる。これにより、筒状部の内周面を研削加工と同等レベルの面粗度に成形することができる。

また、本発明の請求項４に記載のワークの成形方法によれば、ブランクホルダとパンチとの間には、余肉部を形成するための余肉部形成用凹部が設けられ、余肉部形成用凹部の外周部は、ブランクホルダの径方向内方に向けて漸次縮径するテーパ状又はアール状に形成されているので、余肉部の外周部は、余肉部形成用凹部の外周部の形状に対応して、フランジ部の径方向内方に向けて漸次縮径するテーパ状又はアール状に形成される。これにより、ワークを圧縮する際に、ワークを構成する材料が余肉部形成用凹部に流れ込み易くなり、余肉部をスムーズに形成することができる。

また、本発明の請求項５に記載のワークの成形方法によれば、圧縮成形工程において、余肉部を余肉部形成用凹部に形成した際に、余肉部の内周部とパンチとの間には間隙が存在する。このように間隙が存在するようにして余肉部を形成することにより、プレス金型によりワークに作用する力が小さくて済み、筒状部に座屈が生じるのをより効果的に抑制することができる。

また、本発明の請求項６に記載のワークの成形方法によれば、圧縮成形工程において、フランジ部の外周縁部の少なくとも一部をストッパ部材により拘束するので、ワークを圧縮した際にフランジ部の外周縁部が径方向外方に拡がるのが阻止される。これにより、圧縮成形工程において、筒状部を構成する材料がフランジ部の外周縁部に向けて流動するのが抑えられるので、筒状部を構成する材料をフランジ部の内縁部（又は内周縁部）に効率良く流動させることができ、余肉部を効率良く形成することができる。

また、本発明の請求項７に記載のワークの成形方法によれば、絞り成形工程又はしごき成形工程において、筒状部の先端側を絞る又はしごくことにより、筒状部の先端側を構成する材料の一部が筒状部の基端側に流動する。これにより、筒状部の基端側の肉厚が増大して筒状部の基端側に厚肉部が成形されるとともに、筒状部の先端側の肉厚が減少して筒状部の先端側に薄肉部が成形される。このようなプレス成形（冷間プレス成形）によって、上述した従来の焼結工程及び研削工程による成形方法と比較して、薄肉部の肉厚をより一層小さく（例えば、０．９〜１．１ｍｍ程度）成形することができる。従って、筒状部の肉厚を自在にコントロールすることができ、ワークの成形の自由度を高めることができる。

本発明の一実施形態によるワークの成形方法により成形されるワークを示す斜視図である。張り出し成形工程においてワークを成形する前の状態を示す断面図である。張り出し成形工程においてワークを成形した後の状態を示す断面図である。圧縮成形工程においてワークを成形する前の状態を示す断面図である。圧縮成形工程においてワークを成形した後の状態を示す断面図である。図５におけるワークの拡大断面図である。図６中のＡ−Ａ線によるワーク及びストッパ部材の断面図である。圧縮成形されたワークを示す斜視図である。絞り成形工程においてワークを成形する前の状態を示す断面図である。絞り成形工程においてワークを成形した後の状態を示す断面図である。図１０におけるワークの拡大断面図である。第１打ち抜き成形工程においてワークを成形する前の状態を示す断面図である。第１打ち抜き成形工程においてワークを成形した後の状態を示す断面図である。余肉部形成用凹部の変形例を示す断面図である。従来のワークの成形方法を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して、本発明に従うワークの成形方法の一実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態によるワークの成形方法により成形されるワークを示す斜視図であり、図２は、張り出し成形工程においてワークを成形する前の状態を示す断面図であり、図３は、張り出し成形工程においてワークを成形した後の状態を示す断面図であり、図４は、圧縮成形工程においてワークを成形する前の状態を示す断面図であり、図５は、圧縮成形工程においてワークを成形した後の状態を示す断面図であり、図６は、図５におけるワークの拡大断面図であり、図７は、図６中のＡ−Ａ線によるワーク及びストッパ部材の断面図であり、図８は、圧縮成形されたワークを示す斜視図であり、図９は、絞り成形工程においてワークを成形する前の状態を示す断面図であり、図１０は、絞り成形工程においてワークを成形した後の状態を示す断面図であり、図１１は、図１０におけるワークの拡大断面図であり、図１２は、第１打ち抜き成形工程においてワークを成形する前の状態を示す断面図であり、図１３は、第１打ち抜き成形工程においてワークを成形した後の状態を示す断面図である。

図１を参照して、本実施形態のワークの成形方法により成形される最終成形品としてのワーク２は、略円筒状の筒状部４を有している。筒状部４の外周面には一対の凹部６が形成されており、これら一対の凹部６は、筒状部４の中心軸線を挟んで略対称な位置に配置されている。各凹部６は、筒状部４の先端からその長さ方向中央部まで延びている。筒状部４の先端側には肉厚の小さい薄肉部７が形成され、その基端部には肉厚の大きい厚肉部８が形成されている。厚肉部８は、径方向外方に幾分リング状に突出されている。このように本実施形態では、ワーク２は、筒状部４に二面幅が形成され且つ筒状部４の厚みが部位によって異なる異形形状に構成されている。なお、ワーク２の材質は、例えばＳＰＣＤ材等の金属材料から形成されている。

図２〜図１２を参照して、上述したワーク２は、次のような成形方法によって成形される。本実施形態のワークの成形方法では、張り出し成形工程、圧縮成形工程、絞り成形工程（平坦化成形工程を含む）、第１打ち抜き成形工程及び第２打ち抜き成形工程がこの順に行われる。

まず、図２及び図３に示すように、張り出し成形工程が行われる。この張り出し成形工程に用いられるプレス金型１０ａは、下型１２ａと、下型１２ａの上側に対向して配設された上型１４ａと、を備えている。

下型１２ａは、下型本体１６ａと、下型本体１６ａの上端部に設けられたパンチホルダ１８ａと、パンチホルダ１８ａに支持されたパンチ２０ａと、を有している。パンチ２０ａは、パンチホルダ１８ａから上型１４ａに向けて延びており、その先端部は略球面状に構成されている。また、パンチホルダ１８ａの上側に対向してブランクホルダ２２ａが配設されている。ブランクホルダ２２ａの中央部には開口部２４ａが設けられ、この開口部２４ａにはパンチ２０ａの先端部が移動自在に挿通されている。これにより、ブランクホルダ２２ａは、パンチ２０ａの先端部に上下方向に移動自在に装着されるようになる。下型本体１６ａ及びパンチホルダ１８ａには、クッションピン２６ａが上下方向に移動自在に支持されており、クッションピン２６ａの上端部にはブランクホルダ２２ａが支持されている。クッションピン２６ａには、空気圧や油圧等によって上型１４ａに向けて所定の圧力が付与されている。また、下型本体１６ａ及びパンチホルダ１８ａにはコイルばね収容凹部２８ａが設けられ、このコイルばね収容凹部２８ａにはコイルばね３０ａが収容されている。コイルばね３０ａの上端部はブランクホルダ２２ａの下面に支持されており、このコイルばね３０ａによって、ブランクホルダ２２ａは上型１４ａに向けて弾性的に偏倚されている。

上型１４ａは、上型本体３２ａと、上型本体３２ａの下端部に設けられたダイスホルダ３４ａと、ダイスホルダ３４ａに支持されたダイス３６ａと、を有している。上型本体３２ａの内部にはノックアウト収容空間３８ａが設けられ、このノックアウト収容空間３８ａには、ノックアウト４０ａが上下方向に移動自在に収容されている。また、このノックアウト収容空間３８ａにはコイルばね４２ａが収容されており、このコイルばね４２ａによって、ノックアウト４０ａは下型１２ａに向けて弾性的に偏倚されている。ダイス３６ａは、ブランクホルダ２２ａに対向して配設されている。ダイス３６ａの中央部には開口部４４ａが設けられ、この開口部４４ａにはノックアウト４０ａの下端部が移動自在に挿通されている。ダイス３６ａの開口部４４ａの形状は、その内径が径方向外方に向けて漸増するアール状に構成されている。また、上型本体３２ａは昇降機構（図示せず）に駆動連結されており、この昇降機構によって上型１４ａは、下型１２ａに近接する方向に下降又は下型より離隔する方向に上昇される。

上述したプレス金型１０ａを用いたワーク２の張り出し成形は、次のようにして行われる。図２に示すように、金属板から構成されるワーク２（ブランク材）をブランクホルダ２２ａの上面に載置し、その外周部をダイス３６ａとブランクホルダ２２ａとの間に保持させる。このワーク２の厚みは、例えば約２．６ｍｍに構成されている。この状態で上型１４ａが下型１２ａに近接する方向に下降すると、図３に示すように、ダイス３６ａによってブランクホルダ２２ａがコイルばね３０ａの弾性偏倚力に抗して押し下げられ、パンチ２０ａがブランクホルダ２２ａの開口部２４ａを通してワーク２に下方より押し込まれる。このようにパンチ２０ａが押し込まれることによって、ワーク２の中央部は、パンチ２０ａの先端部に沿って凸面状に塑性変形され、その外周部は、ダイス３６ａの内周面に沿って湾曲状に塑性変形される。また、パンチ２０ａが押し込まれたワーク２によって、ノックアウト４０ａがコイルばね４２ａの弾性偏倚力に抗して押し上げられる。このような張り出し成形によって、ワーク２の中央部には凸面状の張り出し部４６が成形される。

ワーク２の張り出し成形が完了すると、上型１４ａの下降が停止され、上型１４ａが下型１２ａより離隔する方向に上昇する。これによりブランクホルダ２２ａは、コイルばね３０ａの弾性偏倚力によって押し上げられて元の位置に復帰する。また、ノックアウト４０ａは、コイルばね４２ａの弾性偏倚力によって押し下げられて元の位置に復帰し、これによりダイス３６ａの開口部４４ａに残されたワーク２は、ノックアウト４０ａによって下方に押圧されてダイス３６ａの開口部４４ａから外部に排出される。なお、この張り出し成形工程は、パンチ２０ａの外径やダイス３６ａの開口部４４ａの内径等の異なるプレス金型１０ａによって複数回行われ、これによりワーク２の張り出し部４６の外径を徐々に小さくする。

次いで、図４〜図８に示すように、圧縮成形工程が行われる。この圧縮成形工程に用いられるプレス金型１０ｂは、下型１２ｂと、下型１２ｂの上側に対向して配設された上型１４ｂと、を備えている。下型１２ｂのブランクホルダ２２ｂの上面における外周部には、リング状のストッパ部材４８が設けられている。このストッパ部材４８の内周部には、上型１４ｂに向けて突出するリング状のストッパ用突部５０が設けられている（図７参照）。また、ブランクホルダ２２ｂの上面における内周部とパンチ２０ｂとの間には、余肉部形成用凹部５２が設けられている（図６参照）。この余肉部形成用凹部５２の外周部には、ブランクホルダ２２ｂの径方向内方に向けて漸次縮径するテーパ面５４が形成されている。このテーパ面５４の水平面に対する傾斜角度θ（図６参照）は、例えば約４５°に構成される。パンチ２０ｂの先端部は、断面円形状に構成されている。また、余肉部形成用凹部５２に対応して、パンチ２０ｂの先端部の外径は、ブランクホルダ２２ｂの開口部２４ｂの内径よりも幾分小さく構成されている。下型１２ｂの他の構成は、上述したプレス金型１０ａの下型１２ａの構成とほぼ同様である。

上型１４ｂのダイス３６ｂの下面には、ストッパ部材４８のストッパ用突部５０に対応してリング状の受け凹部５６が設けられている。また、ダイス３６ｂの開口部４４ｂの形状は、断面円形状に構成されている。上型１４ｂの他の構成は、上述したプレス金型１０ａの上型１４ａの構成とほぼ同様である。

上述したプレス金型１０ｂを用いたワーク２の圧縮成形は、次のようにして行われる。図４に示すように、上述のように張り出し成形されたワーク２をブランクホルダ２２ｂの上面に載置し、その外周縁部の四隅をストッパ部材４８のストッパ用突部５０の内側にセットする。この状態で上型１４ｂが下型１２ｂに近接する方向に下降すると、図５に示すように、ワーク２の外周部がダイス３６ｂとブランクホルダ２２ｂとの間に押圧保持される。上型１４ｂが更に下降すると、ダイス３６ｂによってブランクホルダ２２ｂがコイルばね３０ｂの弾性偏倚力に抗して押し下げられ、パンチ２０ｂがブランクホルダ２２ｂの開口部２４ｂを通してワーク２の張り出し部４６の内側に押し込まれる。パンチ２０ｂが押し込まれたワーク２の張り出し部４６は、ダイス３６ｂの開口部４４ｂに徐々に吸い込まれてパンチ２０ｂとダイス３６ｂとの間で圧縮され、円筒状に塑性変形される。このようにワーク２の張り出し部４６が圧縮されることにより、ワーク２の張り出し部４６には、先端部が閉塞された円筒状の筒状部４が成形される。また、ワーク２の外周部は、ダイス３６ｂとブランクホルダ２２ｂとの間で圧縮されることにより、略矩形状のプレート状に塑性変形される。このようにワーク２の外周部が圧縮されることにより、ワーク２の外周部には、略矩形状（具体的には、矩形の四辺がそれぞれ内側に凹状に湾曲した形状）のプレート状のフランジ部６０が成形され、フランジ部６０の内周縁部から筒状部４が立ち上がるようになる（図８参照）。ここで、筒状部４の厚みｔ１は例えば約２．０ｍｍ、フランジ部６０の厚みｔ２は例えば約２．６ｍｍに構成される（図６参照）。なお、パンチ２０ｂが押し込まれたワーク２によって、ノックアウト４０ｂがコイルばね４２ｂの弾性偏倚力に抗して押し上げられる。

図６に示すように、上述した圧縮の際に、ワーク２の筒状部４を構成する材料（金属材料）の一部が下方へと流動して余肉部形成用凹部５２に流れ込むようになる。これにより、フランジ部６０の内周縁部の全周に渡って、筒状部４と反対方向に向けて突出するリング状の余肉部６２が形成される。この余肉部６２の外周部は、余肉部形成用凹部５２のテーパ面５４によって、フランジ部６０の径方向内方に向けて漸次縮径するテーパ状に形成される。また、上述したように、パンチ２０ｂの先端部の外径は、ブランクホルダ２２ｂの開口部２４ｂの内径よりも幾分小さく構成されているので、余肉部６２の内周部とパンチ２０ｂの先端部との間には間隙６４が形成されるようになる。

また、上述した圧縮の際に、フランジ部６０の外周縁部の四隅はストッパ部材４８のストッパ用突部５０により拘束されているので（図７参照）、フランジ部６０の外周縁部が径方向外方に拡がるのが阻止される。これにより、筒状部４を構成する材料がフランジ部６０の外周縁部に向けて流動するのが抑えられ、筒状部４を構成する材料をフランジ部６０の内周縁部に効率良く流動させることができ、余肉部６２を効率良く形成することができる。

ワーク２の圧縮成形が完了すると、上型１４ｂの下降が停止され、上型１４ｂが下型１２ｂより離隔する方向に上昇する。これによりブランクホルダ２２ｂは、コイルばね３０ｂの弾性偏倚力によって押し上げられて元の位置に復帰する。また、ノックアウト４０ｂは、コイルばね４２ｂの弾性偏倚力によって押し下げられて元の位置に復帰し、これによりダイス３６ｂの開口部４４ｂに残されたワーク２は、ノックアウト４０ｂによって下方に押圧されてダイス３６ｂの開口部４４ｂから外部に排出される。

圧縮成形工程の後には、図９〜図１１に示すように、絞り成形工程及び平坦化成形工程が同時に行われる。この絞り成形工程に用いられるプレス金型１０ｃは、下型１２ｃと、下型１２ｃの上側に対向して配設された上型１４ｃと、を備えている。下型１２ｃのパンチ２０ｃの先端部における外周面には、最終成形品であるワーク２の筒状部４に形成される一対の凹部６に対応して、一対の成形用凹部６８が設けられている。下型１２ｃの他の構成は、上述したプレス金型１０ａの下型１２ａの構成とほぼ同様である。

上型１４ｃのダイス３６ｃの開口部４４ｃは、断面円形状に構成されている。また、ダイス３６ｃの開口部４４ｃの下端部には、最終成形品であるワーク２の筒状部４に形成される突出部８に対応して、径方向外方に幾分拡大した拡大凹部７０が設けられている。上型１４ｃの他の構成は、上述したプレス金型１０ａの上型１４ａの構成とほぼ同様である。

上述したプレス金型１０ｃを用いたワーク２の絞り成形は、次のようにして行われる。図９に示すように、上述のように圧縮成形されたワーク２をブランクホルダ２２ｃの上面に載置する。この状態で上型１４ｃを下型１２ｃに近接する方向に下降させると、図１０に示すように、ワーク２のフランジ部６０がダイス３６ｃとブランクホルダ２２ｃとの間に挟み込まれる。上型１４ｃが更に下降すると、ダイス３６ｃによってブランクホルダ２２ｃがコイルばね３０ｃの弾性偏倚力に抗して押し下げられ、パンチ２０ｃがブランクホルダ２２ｃの開口部２４ｃを通してワーク２の筒状部４内に押し込まれる。パンチ２０ｃが押し込まれたワーク２の筒状部４は、ダイス３６ｃの開口部４４ｃに徐々に吸い込まれてパンチ２０ｃとダイス３６ｃとの間で絞られる。このように筒状部４の先端側が絞られることにより、筒状部４の先端側には肉厚の小さい薄肉部７が成形され、薄肉部７の厚みｔ１’は例えば約０．９ｍｍに構成される。また、パンチ２０ｃに設けられた一対の成形用凹部６８によって、筒状部４（薄肉部７）の外周面に一対の凹部６が形成される。また、上述のように筒状部４の先端側が絞られることにより、筒状部４の先端側を構成する材料の一部が筒状部４の基端側に流動され、筒状部４の基端側が増肉されて厚肉部８が形成される。厚肉部８の厚みｔ３は例えば約２．４ｍｍに構成される。このように、本実施形態のワークの成形方法では、冷間プレス成形によって筒状部４の厚みを自在にコントロールすることができる。なお、パンチ２０ｃが押し込まれたワーク２の筒状部４によって、ノックアウト４０ｃがコイルばね４２ｃの弾性偏倚力に抗して押し上げられる。

また、フランジ部６０がブランクホルダ２２ｃとダイス３６ｃとの間で圧縮されることにより、フランジ部６０の内周縁部に形成された余肉部６２が押し潰され、フランジ部６０の内周縁部が平坦状に成形される（平坦化成形工程）（図１１参照）。この押し潰された余肉部６２を構成する材料は、図１１中の矢印で示すように、筒状部４の基端側における内周面７１に据え込まれるようになる。これにより、フランジ部６０の内周縁部７３がエッジ状に成形されるとともに、筒状部４の基端側における内周面７１における平滑性が高められ、この内周面７１における面粗度を小さく（例えば、面粗度Ｒａ１．６μｍ程度）することができる。

ワーク２の絞り成形が完了すると、上型１４ｃの下降が停止され、上型１４ｃが下型１２ｃより離隔する方向に上昇する。これによりブランクホルダ２２ｃは、コイルばね３０ｃの弾性偏倚力によって押し上げられて元の位置に復帰する。また、ノックアウト４０ｃは、コイルばね４２ｃの弾性偏倚力によって押し下げられて元の位置に復帰し、これによりダイス３６ｃの開口部４４ｃに残されたワーク２は、ノックアウト４０ｃによって下方に押圧されてダイス３６ｃの開口部４４ｃから外部に排出される。なお、この絞り成形工程は、パンチ２０ｃの外径やダイス３６ｃの開口部４４ｃの内径等の異なるプレス金型１０ｃによって複数回行われ、これによりワーク２の形状を徐々に最終成形品の形状に整える。

絞り成形工程の後には、図１２及び図１３に示すように、第１打ち抜き成形工程が行われる。この打ち抜き成形工程に用いられるプレス金型１０ｄは、下型１２ｄと、下型１２ｄの上側に対向して配設された上型１４ｄと、を備えている。下型１２ｄは、下型本体１６ｄと、下型本体１６ｄの上端部に設けられたダイス３６ｄと、を有している。ダイス３６ｄの中央部には、ワーク２の筒状部４の形状に対応した形状を有するワーク収容凹部７２が設けられている。

上型１４ｄは、上型本体３２ｄと、上型本体３２ｄの下端部に設けられたパンチホルダ１８ｄと、パンチホルダ１８ｄに支持されたパンチ２０ｄと、を有している。パンチ２０ｄは、パンチホルダ１８ｄから下型１２ｄに向けて延びており、その先端部には打ち抜き用突部７４が設けられている。また、パンチホルダ１８ｄの下側に対向してブランクホルダ２２ｄが配設されている。ブランクホルダ２２ｄの中央部には開口部２４ｄが設けられ、この開口部２４ｄにはパンチ２０ｄの先端部が上下方向に移動自在に挿通されている。上型本体３２ｄ及びパンチホルダ１８ｄには、クッションピン２６ｄが上下方向に移動自在に支持されており、クッションピン２６ｄの下端部にはブランクホルダ２２ｄが支持されている。クッションピン２６ｄには、空気圧や油圧等によって下型１２ｄに向けて所定の圧力が付与されている。また、上型本体３２ｄ及びパンチホルダ１８ｄにはコイルばね収容凹部２８ｄが設けられ、このコイルばね収容凹部２８ｄにはコイルばね３０ｄが収容されている。コイルばね３０ｄの下端部はブランクホルダ２２ｄの上面に支持されており、このコイルばね３０ｄによって、ブランクホルダ２２ｄは下型１２ｄに向けて弾性的に偏倚されている。また、上型本体３２ｄは昇降機構（図示せず）に駆動連結されており、この昇降機構によって上型１４ｄは、下型１２ｄに近接する方向に下降又は下型より離隔する方向に上昇される。

上述したプレス金型１０ｄを用いたワーク２の打ち抜き成形は、次のようにして行われる。図１２に示すように、上述のように絞り成形されたワーク２の筒状部４をダイス３６ｄのワーク収容凹部７２にセットする。この状態で上型１４ｄが下型１２ｄに近接する方向に下降すると、図１３に示すように、パンチ２０ｄの打ち抜き用突部７４がワーク２の筒状部４の先端部に打ち込まれ、これにより筒状部４の先端部が円形状に貫通される。

第１打ち抜き成形工程の後には、第２打ち抜き成形工程が行われる。この第２打ち抜き成形工程では、プレス金型（図示せず）による打ち抜き成形によって、図１に示すように、ワーク２のフランジ部６０がカットされる。以上のようにして、ワーク２の成形が完了する。

以上、本発明に従うワークの成形方法の一実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。

上記実施形態では、絞り成形工程と平坦化成形工程とを同時に行うように構成したが、絞り成形工程の前に平坦化成形工程を行うように構成してもよく、あるいは、絞り成形工程の後に平坦化成形工程を行うように構成してもよい。

また、上記実施形態では、圧縮成形工程の後に絞り成形工程を行うように構成したが、この絞り成形工程に代えてしごき成形工程を行うように構成してもよい。このしごき成形工程では、ワーク２をしごくことによって筒状部４を所定の形状に成形する。

また、上記実施形態では、圧縮成形工程において、余肉部６２をフランジ部６０の内周縁部の全周に渡って形成するように構成したが、フランジ部６０の内周縁部の一部（即ち、内縁部）に形成するように構成してもよい。

また、上記実施形態では、圧縮成形工程において、余肉部形成用凹部５２の外周部にブランクホルダ２２ｂの径方向内方に向けて漸次縮径するテーパ面５４を形成するように構成したが、このテーパ面５４に代えて、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示すように、ブランクホルダ２２ｂの径方向内方に向けて漸次縮径するアール面７６Ａ，７６Ｂを形成するように構成してもよい。余肉部６２Ａ（６２Ｂ）の外周部は、余肉部形成用凹部５２Ａ（５２Ｂ）のアール面７６Ａ（７６Ｂ）によって、フランジ部６０の径方向内方に向けて漸次縮径するアール状に形成される。このように構成することによっても、上述したのと同様の作用効果が達成される。

また、上記実施形態では、ストッパ部材４８によりフランジ部６０の外周縁部の四隅を拘束するように構成したが、フランジ部６０が略円形状のプレート状に成形される場合には、フランジ部６０の外周縁部の全周がストッパ部材４８により拘束されるようになる。また、ストッパ部材４８を例えば矩形状に構成することにより、略矩形状に成形されたフランジ部６０の外周縁部の全周を拘束するように構成してもよい。

また、上記実施形態では、圧縮成形工程の後の平坦化成形工程において、余肉部６２を押し潰すように構成したが、圧縮成形工程の後に切削工程を行い、この切削工程において余肉部６２を切削することによりフランジ部６０の内周縁部を平坦状に成形するように構成してもよい。

２，２Ａ，２Ｂ，１００ワーク
４，１０４筒状部
２０ａ〜２０ｄパンチ
２２ａ〜２２ｄブランクホルダ
３６ａ〜３６ｄダイス
４６張り出し部
４８ストッパ部材
５２，５２Ａ，５２Ｂ余肉部形成用凹部
５４テーパ面
６０，１０６フランジ部
６２，６２Ａ，６２Ｂ余肉部
６４間隙
７６アール面

Claims

フランジ部及びその内周縁部から立ち上がる筒状部を有するワークを成形するワークの成形方法であって、
金属板から構成されるワークの所定部位に凸面状の張り出し部を成形する張り出し成形工程と、この前記ワークを圧縮することにより前記張り出し部に前記筒状部を成形するとともに前記ワークの外周部に前記フランジ部を成形する圧縮成形工程と、を含み、
前記圧縮成形工程において、前記フランジ部の内縁部に、前記筒状部と反対方向に向けて突出する余肉部を形成することを特徴とするワークの成形方法。
前記圧縮成形工程において、前記フランジ部の内周縁部の全周に渡って前記余肉部を形成することを特徴とする請求項１に記載のワークの成形方法。
前記圧縮成形工程の後には平坦化成形工程が行われ、前記平坦化成形工程においては、前記余肉部を押し潰して前記フランジ部の内周縁部を平坦状に成形することを特徴とする請求項２に記載のワークの成形方法。
前記圧縮成形工程では、パンチと、前記パンチに上下方向に移動自在に装着されるブランクホルダと、前記ブランクホルダに対向して配設されたダイスと、を用い、前記ブランクホルダと前記パンチとの間には、前記余肉部を形成するための余肉部形成用凹部が設けられ、前記余肉部形成用凹部の外周部は、前記ブランクホルダの径方向内方に向けて漸次縮径するテーパ状又はアール状に形成されており、
前記ワークを圧縮する際には、前記ワークの外周部を前記ダイスと前記ブランクホルダとの間に押圧保持した状態で、前記ワークの前記張り出し部に前記パンチを押し込むことにより、前記張り出し部に前記筒状部が成形されるとともに前記ワークの外周部に前記フランジ部が成形され、また前記余肉部形成用凹部に前記ワークを構成する材料が流れ込むことにより、前記フランジ部の内周縁部に前記余肉部が形成されることを特徴とする請求項２又は３に記載のワークの成形方法。
前記圧縮成形工程において、前記余肉部を前記余肉部形成用凹部に形成した際に、前記余肉部の内周部と前記パンチとの間には間隙が存在することを特徴とする請求項４に記載のワークの成形方法。
前記圧縮成形工程において、前記フランジ部の外周縁部の少なくとも一部をストッパ部材により拘束することにより、前記ワークを圧縮した際に前記フランジ部の外周縁部が径方向外方に拡がるのを阻止することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のワークの成形方法。
前記圧縮成形工程又は前記平坦化成形工程の後には、前記筒状部を所定の形状に成形する絞り成形工程又はしごき成形工程が行われ、
前記絞り成形工程又は前記しごき成形工程において、前記筒状部の先端側を絞る又はしごくことにより、前記筒状部の先端側を構成する材料の一部が前記筒状部の基端側に流動し、前記筒状部の基端側の肉厚が増大して前記筒状部の基端側に厚肉部が成形されるとともに、前記筒状部の先端側の肉厚が減少して前記筒状部の先端側に薄肉部が成形されることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載のワークの成形方法。