JPH01186225A - 電磁力付加プレス加工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は板材をプレス加工することにより器物を製造す
る方法に関するものである。

（従来の技術） 板材のプレス加工（本発明において、プレス加工とは深
絞り加工、張出し加工、しごき加工、穴拡げ加工などの
加工を総称したものである）装置は、一般に、ダイス、
ポンチおよびブランクホルダーなどにより構成される。

本発明において、器物とは板材をプレス加工して成形さ
れる製品を総称する。有底部が浅いかもしくは形状が複
雑でない器物は１段のプレス加工により成形可能である
が、より深い器物あるいは特殊な形状の器物では２段、
３段あるいはそれ以上の回数の加工が行なおれるまた、
剛体ポンチを用い逆張出加工を行なってからプレス加工
を行なうことにより、深い器物を成形する方法も行なわ
れている。

また特殊なプレス加工法としては、液圧室がダイスの作
用をする対向液圧成形法などもあり、この方法によれば
加工工程の削減が可能となる。

電磁成形法は高エネルギー速度加工の一つとして、従来
拡管あるいはかしめなどの円周方向の管加工に主として
用いられている。雄型または雌型の一方と、平面コイル
を使用して板材を加工する電磁成形法が提案されている
が、プレス加工で得られるような深い有底器物を成形す
ることはできない。

〈発明が解決しようとする問題点） たとえば深絞りで、板材から深い器物を成形するために
は、通常のプレス加工あるいは逆張出による予変形を行
なうプレス加工において２段、３段あるいはそれ以上の
回数の加工を行なうのが一般的である。しかし多段階の
深絞り加工は１段の加工に比べ、多くの時間と金型費が
必要となり経済的でない。

一方、対向液圧成形は板材から１段でかなり深い器物の
成形が可能であり、また金型費も安く非常に優れた加工
方法である。

しかし対向液圧成形法は一般のプレス加工に比べ加工速
度が遅いため、生産性が悪く、対向液圧をかけるため大
きなブレス力や特殊なプレス装置が必要である。また液
圧室に高粘度油を使用するため後工程での器物の洗浄コ
ストが高くなるな。

ど経済性や生産性に問題がある。

本発明者等は電磁成形法を補助的に用いて板材の成形加
工の回数を削減することを意図して研究を行なった。な
お、電磁成形法の概要は「塑性と加工」第１１巻、第１
１９号（１９７０−１２）、第８８８〜第８９２頁およ
び［金属プレスＪ　１９８３年２月号、第４１〜第４７
頁に概要が紹介されている。

（問題点を解決するための手段） 本発明の第１は、ポンチが加工素板に加える荷重が最大
になる前のプレス加工の途中におし）て、プレス装置内
に組込まれた電磁コイルにより加工素板に電磁力を付加
することにより従来の深絞り加工における成型限界より
も高い成形限界を得ようとするものである。

本発明においては、プレス加工装置内に電磁コイルを組
込むことにより、加工素板に任意のタイミングで電磁力
を付加することができるようにした。また、電磁コイル
を組込むプレス装置は通常ダイスであるが、ポンチにも
電磁コイルを組込むことができる５本発明において、電
磁力付加のタイミングは、（イ）プレス加工の途中であ
り、（ロ）ポンチが加工素板に加える荷重が最大になる
時点より前である。（イ）はプレス加工中であれば任意
のタイミングでよいことを意味する。すなわち、プレス
加工中であれば加工素板が少なくとも侃かには絞り込ま
れており、電磁力を印加することにより、加工素板がポ
ンチに巻き付くから（イ）をタイミングの要件とする。

プレス加工を一旦中断し、電磁力付加の瞬間にポンチの
移動を停止しても加工素板がポンチに巻き付くが、加工
能率が低下するため、プレス加工を継続しながら、加工
の補助力として電磁力を利用することが好ましい。

また、ポンチの荷重が最大になる時点では成形限界を越
えて破断してしまい、電磁力付加の効果がないために（
ロ）をタイミングの要件とする。

電磁コイルは通常１個であるが、２個以上であってもよ
い。２個以上の電磁コイルを用いる場合、各コイルの電
磁力発生タイミングをずらしてもよく、１個のコイルを
ダイスに、別の１個のコイルをポンチに配置することも
できる。

本発明の第２は、プレス装置に組み込まれた電磁コイル
により加工素板に予変形を施した後、同一プレス装置に
て予変形と反対方向にプレス加工を行なうことにより、
従来の深絞り加工の成形限界よりも高い成形限界を得よ
うとするものである。本発明においては、プレス加工装
置の中に、電磁力を付加するためのコイルを組み込み、
プレス加工を開始する直前に電磁力により素板に対して
逆張出し予変形を行なう。この電磁力による逆張出は剛
体ポンチによる逆張出に比較して高速変形であるため、
加工硬化の程度が大であり、逆張出の効果が大きい。

電磁コイルをプレス加工装置内に組み込まずに別途電磁
力による予変形を施した加工素板をプレス加工すること
も可能である。しかし、この方法では段取り時間等の余
分の時間が必要になり、生産性は劣ることとなるため、
同一のプレス加工装置で予変形とプレス加工を行なうこ
とにした。

本発明の第３は、第２の方法による予変形を行ない、続
いて同一のプレス装置内にてプレス加工を行なう際に第
１の方法を実施することにより一層の成形限界の向上を
図ろうとするものである。

以下、本発明の第１の方法を深絞りに適用する場合のプ
レス加工装置の具体例を第１図を参照として説明する。

第１図において、１は加工素板、２はポンチ、３はブラ
ンクホルダー、１ｏは電磁力を付加するための電磁コイ
ル５を組込んだダイスである。ダイス１０は通常のダイ
ス４．４”の間に、電磁コイル組込ダイス４°が挿まれ
た構造となっている。電磁コイル５を組込むダイス４°
には非導電性材料を用いるか、あるいは電磁コイル５を
非導電材料である樹脂に埋込むなどの対策をとって、加
工素板１およびダイス４゛に対する電気的絶縁性を十分
に考慮する必要がある。加工素板１に対して電気的に絶
縁されておれば、電磁コイルはキャビティ６に露出され
ていてもよい。なお、電磁コイル５を組込んだダイス４
”の構造としては、磁束をキャビティ６内のポンチ屑部
付近に集中させるように磁束集中器をダイスに並用する
ことも可能である。この並用において、サイズの異なる
磁束集中器と電磁コイルを組合わせることにより、一つ
の電磁コイルでいくつものサイズの成形が可能になる。

第２図は磁力発生電気回路を示し、スイッチ１１を閉じ
て電源９からの電流をコンデンサー８に貯え、次に、第
１図の状態までポンチが押し上げられた時、コンデンサ
ー８に蓄えた電流を、スイッチ７を閉じることにより、
瞬時に電磁コイル５に流す。これにより電磁コイル５に
生ずる急激な磁界の変化により発生した力を加工素板に
作用させる。かかる磁力の作用を受けている加工素板１
をさらにポンチ２室絞り、最終形状まで加工する。加工
素板１としてはアルミニウム、鉄、銅など良導電材料が
好ましいが、非導電材料でもアルミニウム、鉄、銅など
の良導電材料をドライバーとして用い加工を行うことが
できる。

第４図は本発明の第２の方法を深絞りに適用する場合の
プレス加工装置の具体例を示す図面である。

ダイス４、ポンチ２、ブランクホルダー３から構成され
る通常の深絞り加工装置のグイキャビティ６内に、軸方
向に前進後退可能なコイル収納体７を設け、その中にコ
イル５を例えば樹脂等により埋め込んで配置する。コイ
ルに電流を瞬間的に流す電気回路は第２図に示したとお
りである。

コイル収納体７は、加工開始前に最下端まで下降し、素
板１と接触もしくは非接触方式で素板１に予変形を与え
、その後上昇する。この上昇と同時にポンチ２が上昇し
てプレス加工を行なう。

（作用） 本発明に係る方法は従来のプレス加工と電磁成形を組合
わせた電磁力付加プレス加工法である。従来、板材の成
形のために提案された電磁成形は平板状に巻いたコイル
を使用する方法であったが、本発明の第１においては、
従来、管の圧縮成形に用いられていた縮管のための電磁
力を板材のプレス加工の途中段階で補助力として適用す
ることにより、従来のプレス加工における成形限界より
も高い限界を得る。

たとえば絞り加工において、被加工材料である素板１（
第３図）に加えられる力は矢印で示したように、ポンチ
２から素仮に加えられそして素板１を引張り上げる力で
あり、この力の前提になるのは、斜線で示した部分で素
板１とポンチ２の間に働く摩擦保持力である。

電磁コイルの半径内側方向に働く電磁力でポンチ２の円
柱部に材料をしっかり巻きつける力が加わることにより
この摩擦保持力が増大し、その状態でさらにポンチ２を
押し上げるとさらに深い絞り加工が可能になる。この結
果深絞り加工の破断危険部であるポンチ頭部での摩擦保
持効果が増大し成形限界が向上する。最も好ましい絞り
加工方法は、ミクロ的に見てポンチ２と素板１との間に
微小の凹凸より構成される隙間が生じ、この状態でポン
チ２を押し上げてもこの隙間は小さくならない時点で電
磁力を発生させてポンチ２と素板１とを密着させ、これ
らの接触面積を増大させ、この状態でさらにポンチ２を
押し上げる方法である。

本発明の第２においては、プレス加工の開始直前に付加
される電磁力による逆張出し予変形により、第５図（イ
）から（ロ）に示すように素板の形状が変化する。まな
この予変形により若干のブランク収縮（矢印）が生ずる
。これらの張出変形とブランク収縮は数百μｓｅｃの極
めて短時間に起こるため著しい加工硬化を伴う、これら
の作用により従来の１段深絞りでは不可能であったよう
な高い絞り比の加工が、第５図（ハ）、（ニ）（ホ）の
工程で可能になる。

（実施例〉 実施例　１ アルミニウム合金（Ｊ　ｌ５ＡＩ　１００−Ｐ）の板厚
０．８ｍｍの素板を以下の条件により深絞り加工した。

条件（Ａ）−従来法実施例 ボンチ：直径＝５ｈｍ　　　　Ｒ部半径：５重量ダイス
：直径＝　５２．０８ｍｍ　　Ｒ部半径：５麿ｌブラッ
クホルダー圧：　２００ｋｇｆ 潤滑油：水溶性プレス工作油（商品名ジ３ンンソンワ↑
クス　＄７００水溶液） 条件（Ｂ）−本発明実施例 条件（Ａ）と同じ深絞り条件、但 し下記定格の電磁力発生回路を第 図に示すように付加した。

コンデンサー容量：１００μＦ コンデンサー電圧：８にマ 電磁コイル：内径１００ｍ５４円筒コイル磁束集中器：
内径５０ｕ＋４の高透磁率磁性材料リング また、ポンチストロークの最大荷重手前でコンデンサー
の全容量を放電して電磁力を付加した。放電時間は１０
０〜２００μｓｅｃであうな。

絞り成形結果を第１表に示す。

第１表 なお、絞り成形時間は従来法および本発明法とともに２
〜３ｓｅｃであった。

従来法による１段の深絞り加工では限界絞り比（ＬＤＲ
）が２．０５であるが本発明による電磁力付加深絞り加
工ではＬＤＲが２．２０に向上した。

実施例　２ アルミニウム合金（ＪＩＳＡＩｌｏｏ−Ｐ）板厚０．８
ｍｍの素板を以下の条件により深絞り加工した。ポンチ
頭部の形状は一最に加工が難しい円錐台形のポンチを用
いた。ポンチ頭部の形状寸法を第６図に示す。

条件（Ａ）−従来法実施例 ポンチ（テーパポンチ）：直径−５ｈｍダイス：直径＝
　５２．０８ｓｓ　　Ｒ部半径：　５ｍｍブラックホル
ダー圧：　２００ｋｇｆ 潤滑油：水溶性プレス工作油（商品名：　ジョンソン９
テクス　＃７００水溶液） 条件（Ｂ）−本発明実施例 条件（Ａ）と同じ深絞り条件、但 し下記定格の電磁力発生回路を第 ２図に示すように付加した。

コンデンサー容量：１００μＦ コンデンサー電圧二　８にマ 電磁コイル：５０鳳■、１０ターン、　１．７ＪＩＨ成
形結果を第２表に示す。

第２表 なお、絞り成形時間は従来法および本発明法とともに２
〜３ｓｅｃであった。

従来法による１段の深絞り加工では限界絞り比（ＬＤＲ
）が１．４０であるが本発明による電磁力付加深絞り加
工ではＬＤＲが２．１５に向上した。

（発明の効果〉 本発明は上述のように電磁力付加プレス加工法として構
成したから次の効果が奏せられる。

加工速度に関しては、一般のプレス加工と同等の加工速
度であり対向液圧成形に比べ生産性が良い。

電磁力の作用する時間は短くかつ電磁力はプレス加工の
途中で作用するため、電磁力付加による能率低下はほと
んどない。

限界絞り比に関しては、一般のプレス潤滑油を用いても
、格段の向上が見られる。

後工程での処理に関しては、通常のプレス油の使用が可
能であるために後工程での器物の洗浄が容易である。

器物の成形性に関しては、従来２段階以上のプレス加工
あるいは対向液圧のような特殊な成形方法が必要であっ
た器物の成形に本発明法を連用すれば、１段のプレス加
工で済むようになり加工時間や金型費等の面で生産性お
よび経済性が向上する。

また、従来−段階のプレス加工で成形されていた器物に
本発明法を適用すれば、板厚を薄くして器物を軽量化す
ることが期待される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の方法を深絞りに適用した具体例
を説明するためのプレス装置の断面図第２図は電磁力発
生装置の回路図、 第３図は摩擦保持効果の説明図、 第４図は、本発明の第２の方法を深絞りに適用した具体
例を説明するためのプレス装置の断面図、 第５図（イ）−（ホ）は本発明の第２の方法による素板
の変形を説明する図、 第６図は実施例２で使用したテーパポンチの図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ポンチが加工素材板に加える荷重が最大になる前の
   プレス加工の途中において、プレス装置内に組込まれた
   電磁コイルにより加工素板に電磁力を付加することを特
   徴とする電磁力付加プレス加工法。 ２、プレス装置に組み込まれた電磁コイルにより加工素
   板に予変形を施した後、同一プレス装置にて予変形と反
   対方向にプレス加工を行なうことを特徴とする電磁力付
   加プレス加工方法。 ３、プレス装置に組み込まれた電磁コイルにより加工素
   板に予変形を施した後、同一プレス装置にて予変形と反
   対方向にプレス加工を行なう際に、ポンチが加工素板に
   加える荷重が最大になる前のプレス加工の途中において
   別の電磁コイルにより電磁力を加工素板に付加すること
   を特徴とする電磁力付加プレス加工法。