JPH0237252B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は対向液圧成形法とりわけ周液圧重畳方
式による対向液圧成形法に関するものである。 板材から深いカツプ状製品を成形する方法とし
て深絞り加工法がある。この深絞り加工における
破断限界はフランジ部とダイス肩部での縮み抵
抗、曲げ抵抗および摩擦抵抗に対する成形側壁部
の伝達可能力によつて決定される。従つて、破断
限界を向上させるには、深絞りに要するこれらの
抵抗を減少させ、側壁での伝達力を増加させる必
要があるが、通常の金型絞り加工法では板材の絞
り性をいかによくしても１回の絞り成形量には限
界があり、限界絞り比はせいぜい２〜2.3程度に
止まる。 このような成形側壁部での伝達力を増加させる
方法として、対向液圧を利用した深絞り法があ
る。この方法は原理的にはダイの下に液体を満た
した液圧室を形成し、パンチによりブランクを直
接液圧室内に押込み、それにより生じた液圧を利
用してブランクをポンチに巻付けるもので、具体
的な手法としては、第１図のごとくダイ１′の上
面にブランクＷの下面と接するパツキン４０を取
付け、これにより液圧の漏れを防いで対向液圧を
高く保持する方法と、第２図のごとくダイ面上に
パツキンを取付けず、素板の押込みにより生じた
液圧を積極的にフランジから流出させ、ダイ１′
としわ押え５′の開放空隙４１から排出させる方
法とが用いられている。 このような対向液圧成形法によれば、成形側壁
部の摩擦保持効果により伝達力が増加し、かつと
くに第２図の方法ではフランジから流体が強制的
に流出させられる際にブランクとダイス間の摩擦
軽減効果が得られる。従つて、慣用の金型深絞り
加工法に比べ限界絞り比が向上し、ことに第２図
の方法は摩擦軽減効果が働くため第１図の方法よ
りも一般に高い絞り比となる。 しかし、これら従来の対向液圧法では、摩擦保
持効果に十分な液圧が得られたとしても、フラン
ジ部をポンチによりダイスとポンチのすき間に引
張り込む変形であるため、ブランク直径を大きく
してフランジ部の抵抗が大きくなると、摩擦保持
効果の存在できないダイス肩部によつて破断が生
ずる。また、従来の対向液圧絞りでは、第２図の
方法によつてもブランクとダイス間の摩擦軽減効
果が得られるだけであるため、ブランクとしわ押
えの間にはかなり大きな摩擦抵抗が存在する。従
つて、従来の対向液圧絞りも一般に絞り比が約
2.6〜2.9が限界で、それ以上の限界絞り比の向上
は期待できなかつた。 本発明は前記した対向液圧成形法を更に改良す
るために研究と実験を重ねて創案されたもので、
その目的とするところは、特別な装置を要さず簡
単な手法により大幅な破断限界の向上を図ること
のできる新規な対向液圧成形法を提供することに
ある。 この目的を達成するため本発明は、対向液圧絞
りの特徴を生かしさらに、ブランクに周方向液圧
を作用させるだけでなく、ブランク両面すなわ
ち、ブランク下面とダイ面およびブランク上面と
ブランクホルダ下面の流体潤滑を行い、フランジ
部分の摩擦抵抗を減じるようにしたもので、すな
わち、液圧室の上方のダイ上面に突周壁を残して
素材外径より大きくかつ素材板厚より深いリング
状凹所を形成し、このリング状凹所の半径方向端
部に近く液圧室と通じる通路を穿設するととも
に、突周壁にブランクホルダの下面と接するシー
ル材を取付けた装置を用い、前記リング状凹所に
素材を配し、ブランクホルダを突周壁に密接させ
ることで素材板厚より大きなリング状隙間を形成
し、ポンチにより素材を液圧室に絞り込むことで
前記通路を通して対向液圧を素材外周に作用させ
ると共に、素材下面とリング状凹所底面間および
素材面上とブランクホルダ下面間にそれぞれ対向
液圧を流通させながら所要ストロークまで対向液
圧絞りすることを特徴とするものである。 以下本発明の実施例を添付図面に基いて説明す
る。 第３図ないし第６図は本発明に係る周液圧重畳
式対向液圧成形法の実施例を示すもので、 それらの実施例において、１はダイ、２は液圧
室で、ダイに直接か又はダイの下に設けたブロツ
ク３に凹設されている。４はポンチ、５はブラン
クホルダであり、第１実施例においては、ダイ１
の上面に、内側がダイ肩部１１を介して液圧室２
と通じ外側が突周壁６により閉じられたリング状
凹所７が形成され、突周壁６の上面にはブランク
ホルダ５の下面と密接されるシール材８が取付け
られている。 前記リング状凹所７の外径は深絞りすべき素材
Ｗの外径より大きく構成され、かつリング状凹所
７の高さｈは素材Ｗの板厚よりも適度に大きく形
成されることが必要である。そして、さらに前記
リング状凹所７の半径方向端部に近い位置には、
凹所底壁とダイ肩部１１よりも下の液圧室２とを
バイパス状に結ぶ通路９が形成されている。この
通路９は斜孔であることは必要でなくＬ状孔であ
つてもよいが、リング状凹所７の全周に均一に液
圧を供給給できるよう所定の孔径と間隔で形成す
べきである。 第７図ないし第９図は本発明を適用した深絞り
用対向液圧成形装置の一例を示すもので、ダイ１
の下部にドーム用ブロツク３を設置し、深い液圧
室２を形成している。この液圧室２は底部の導路
１０を介して外部の対向液圧制御回路１２と連絡
されており、対向液圧制御回路１２はリリーフ弁
１４と切換弁１５およびポンプ１６とを備えてい
る。この対向液圧制御回路１２は単なる一例であ
つて、他の回路構成を採用してもよいのは勿論で
ある。ポンチ４はインナースライド１７と連結さ
れ、ブランクホルダ５はアウタスライド１８と連
結されている。 一方、ダイ１にはダイ肩１１より下の位置に円
周を８等分する間隔で横孔９１が形成され、リン
グ状凹所７の外端部に近い位置には、下端が横孔
９１と通じた２個ずつの縦孔９２，９２が穿設さ
れ、これらにより周液圧用の通路９を形成してい
る。 しかして、本発明で深絞り加工を行うにあたつ
ては、第３図のように液圧室２に液体Ａを満し、
ポンチ４とブランクホルダ５をダイ１と離間させ
た状態で素材Ｗ（この場合は平板）をリング状凹
所７の装着する。次いで、ブランクホルダ５を下
降すると共にポンチ４を下降する。これにより第
４図のごとくブランクホルダ５の外側下面部分が
突周壁６の上面６１と接するためリング状凹所７
は上側が閉じられたリング状隙間７′に変容する。
素材Ｗはこのリング状隙間７′に遊装された状態
となり、素材外周と突周壁６のあいだには空部が
形成される。このとき、液体Ａは図示のごとくリ
ング状凹所７の底面まで満されていてもよいし、
図示しないがリング状凹所７の上面まで満されて
いてもよい。後者の場合はポンチの下降開始から
液圧を発生させることができる。 そして次にポンチ４が下降して素材Ｗに接しこ
れを液圧室内に押込むことにより第５図のごとく
液圧室には対向液圧Pcが自然発生し、この対向
液圧により素材Ｗはポンチ４の肩部に緊密に巻き
つけられて容器底が成形され、さらに引続くポン
チ４の押込みにより漸進的に側壁部が絞り込まれ
る。 このときに成形側壁部Waに対向液圧Pcが作用
するため対向液圧成形法の特徴である摩擦保持効
果が得られ、また対向液圧Pcがダイ肩部１１と
側壁部のすき間を通つて素材フランジ部Wbの下
面方向に流れ込むためいわゆる素材とダイ下面の
流体潤滑効果が得られる。しかも本発明はこれだ
けに止まらない。すなわち、本発明ではリング状
隙間７′と液圧室２とを通路９によりバイパス状
に結んでいる。そのためポンチ４のダイ１への押
込みにより対向液圧Pcが創成されると同時に、
その高圧液の一部が通路９を上昇してリング状隙
間７′の外端付近に圧送供給される。これにより
第５図のごとく素材Ｗの半径方向外周部Wcに対
向液圧が直接作用し、素材外周から半径方向に圧
縮力Pc′として加えられ、このように半径方向に
圧縮力を加えながら引続くポンチ４の下降により
第６図のごとく所定のストロークまで絞り込まれ
るものである。 こうしたことから、本発明では深絞り成形時に
側壁部Waに生ずる引張り力が軽減され、さらに
素材Ｗを半径方向に圧縮した対向液圧Pc′がリン
グ状隙間７′の上側すなわちブランクホルダ５の
下面と素材Ｗの上面との間の微少なすき間２０に
流れ込み、ポンチ４とブランクホルダ５のすき間
を通つて上昇してゆく挙動を示すため、素材Ｗと
ブランクホルダ５間にも流体潤滑効果が期待でき
る。すなわち素材両面が流体潤滑されながら絞り
込まれる。 なお、ブランクホルダ５がダイ１と接したのち
目的成形ストロークまで対向液圧絞りが行われて
いる間、ブランクホルダ５に一定のしわ押え力を
加えておくか又はロツク機構によりブランクホル
ダ５をダイ１としつかり接触せしめておき、リン
グ状隙間７′の高さｈが変化しないようにする。 ところで液圧室に素材を絞り込むことにより創
成される対向液圧をフランジ外周部に作用させる
方法としては、第１０図のように、単純に素材Ｗ
とダイ肩部１１の間からリング状隙間７′に供給
する方式も考えられる。この方法によつても従来
の対向液圧絞り法に比べ限界絞り比を向上するこ
とは可能であるが、ポンチ４が液圧室２内に押込
まれ、液圧がある程度高くなつてから周圧用液圧
がフランジ外周部に達するためフランジ押込み効
果に時間的遅れが生じ、成形初期でのパンチ肩部
での板厚減少が増す。そのため絞り成形に高い液
圧が必要となると共に、破断限界の向上度合が本
発明より低くなることを避けられない。本発明の
場合には、液圧室での対向液圧の発生と同時にフ
ランジ外周部に周圧縮用の液圧が存在するため全
く問題がない。 本発明の基本的な構成は以上のとおりである
が、そのほか次の方法も本発明に含まれることは
言うまでもない。 すなわち、そのひとつは第１６図に示すような
しごき深絞り加工があげられる。この方法は、ポ
ンチ４とダイ穴を所定のしごき率が得られる径に
構成しておき、ダイ１とブランクホルダ５のあい
だにリング状隙間７′を形成した状態で、ポンチ
４により素材Ｗを液圧室２にしごき成分を加味し
つつ絞り込み、この絞り込みにより創成された対
向液圧Pcを液圧室２から伸びるバイパス状の通
路９を通してリング状隙間７′に供給することに
より素材Ｗの外周から半径方向圧縮力Pc′を付加
することはさきの実施例と同様であるが、本法は
さらに液圧室２とダイ肩１１間にもバイパス状の
通路９′を形成しておき、前記圧縮力Pc′の付加と
同時にダイ肩１１に液圧Pc″を供給し、これによ
りダイ肩を流体潤滑するものである。この方法に
よれば、よりいつそう深い容器を作ることができ
る。 次に本発明の具体的な実施状況を説明する。 実施例 第７図に示す装置および第８図と第９図に示
すダイを用いて本発明法により対向液圧深絞り
成形を行つた。 (1) 工具条件はポンチがdp30.0mm、rp5mm、ダ
イがdp32.4mm、rd5mmであり、ダイには直径
φ120mm、深さ0.83mmのリング状凹所を形成し
た。プレスは複動油圧プレス（インナ30ton、
アウタ15ton）を用い、液圧上昇はポンチ押
込みによる自然増圧とし、リリーフバルブの
設定圧力に達すると一定となる条件で最高液
圧420Kg／cm²の範囲で実験を行つた。対向液
圧用の液体は作動油（日本石油製商品名スー
パーハイランド32）を用いた。 (2) 素板は公称板厚0.8mmのA1100−０材を用
いた。その機械的性質を示すと下記第１表の
とおりである。

【表】 各絞り比でリリーフバルブの設定圧力を変化
させた時の本発明による成形状況を示すと第１
１図のとおりである。この第１１図から明らか
なように本発明では対向液圧成形の特徴に加
え、対向液圧によるフランジ押しおよびフラン
ジ両面潤滑の効果により設定圧力175Kg／cm²で
3.2、設定圧力400Kg／cm²で4.0までの限界絞り
比が得られている。 本発明法の効果を評価するため、定圧しわ押
え法および固定しわ押え法による慣用金型絞り
法と第２図の対向液圧絞り法（以下従来法とい
う）で夫々深絞りを行つた。素板条件、工具寸
法、プレス条件は(1)(2)と同様にした。その結果
を示すと第１２図のとおりである。 限界絞り比は、定圧しわ押え法による金型絞
りでは2.25、固定しわ押え法では2.30程度であ
るのに対し、従来法では、2.63までの向上を示
している。これは、側壁での摩擦保持効果、素
板とダイ面の流体潤滑効果によるものである。
しかしそのような従来の対向液圧絞りでは上記
した本発明に比べ著しく成形限界は低い。 次いで周液圧供給機構の効果をみるため、素
板とダイス間から流出する対向液圧を利用する
方式（第１０図）で深絞りを行つた。その結果
を示すと第１３図のとおりであり、成形可能領
域が狭く、しかも本発明に比べ高い液圧を要し
ており、設定圧力230Kg／cm²で3.0が限界絞り比
である。 この方法（比較法）と本発明法における対向
液圧深絞り時の液圧−ストローク線図を示すと
第１４図および第１５図のとおりである。第１
４図は絞り比（Do／dp）が2.6の場合、第１５
図は絞り比が3.0の場合である。第１４図には
あわせて従来の対向液圧絞りの液圧−ストロー
ク線を併示した。これらの図から明らかなよう
に、比較法ではポンチ押込みにより対向液圧絞
りと同一の傾きで液圧が増加し、素板とダイス
間を液体が流出してフランジ外周部に達すると
一時的な減少を示し、その後フランジ外周部を
半径方向に押しながらさらに増加し、素板とブ
ランクホルダ間から液体が流出すると大きな液
圧減少を示している。 これに対し本発明法では、ポンチ押込みと同
時にフランジ外周部に液体が存在するため、素
板とダイ間を液体が流出する時の液圧減少は示
さず、初期からフランジ外周部を押しながら液
圧が増加し、素板とブランクホルダ間から液体
が流出するときに大きな液圧減少を示してい
る。 上記の点から比較法はフランジ押込み効果の
タイムラグがあるのに対し、本発明法は成形初
期からフランジ押し効果があり、そのため初期
でのポンチ肩部の板厚減少が抑制され、破断限
界が向上するもので、本発明の方が周液圧深絞
り法として優れていることがわかる。 以上説明した本発明によれば、液圧室２の上方
のダイ上面に突周壁６を残して素材外径より大き
くかつ素材板厚より深いリング状凹所７を形成
し、このリング状凹所の半径方向端部に近く液圧
室２と通じる通路９を穿設するとともに、突周壁
６にブランクホルダ５の下面と接するシール材８
を取付けた装置を用い、前記リング状凹所７に素
材Ｗを配し、ブランクホルダ５を突周壁６に密接
させることで素材板厚より大きなリング状隙間
７′を形成し、ポンチ４により素材を液圧室２に
絞り込むことで前記通路９を通して対向液圧を素
材外周に作用させると共に、素材下面とリング状
凹所底面間および素材上面とブランクホルダ下面
間にそれぞれ対向液圧を流通させながら所要スト
ロークまで対向液圧絞りするようにしたので、対
向液圧による成形側壁部Waへの摩擦保持力効果
と素材半径方向外周部Wcへの圧縮力に加え、素
材上面とダイ下面間の流体潤滑効果および素材上
面とブランクホルダ下面間の流体潤滑効果が同時
に得られ、フランジ部分の摩擦抵抗が減じられた
条件下で絞りが行われるため、これらの相乗効果
によりきわめて高い絞り限界比を実現することが
できる。 そのうえ、ブランクホルダを下降させれば、リ
ング状凹所７により自動的に周液圧および素材両
面潤滑のための所定寸法の面状通路が形成される
ため、複雑な制御回路や制御機器と煩雑な操作を
要さず、きわめて容易かつ確実に上記特徴を得る
ことができ、操業も楽で設備コストも安価なもの
とすることができるなどのすぐれた効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は従来の対向液圧成形法を示す
断面図、第３図ないし第６図は本発明の実施例を
示す断面図、第７図は本発明の実施に使用する装
置の一例を示す断面図、第８図は第７図における
ダイの半部平面図、第９図は第８図Ｘ−Ｘ線に沿
う断面図、第１０図は周液圧を素材とダイ間から
の流出方式とした場合の断面図、第１１図は本発
明による成形状況を示すグラフ、第１２図は慣用
金型絞りと従来の対向液圧絞りの成形状況を示す
グラフ、第１３図は第１０図の周液圧供給方式に
よる場合の成形状況を示すグラフ、第１４図は絞
り比2.6における本発明法と従来法および比較法
の液圧−ストローク線図、第１５図は絞り比3.0
における本発明と比較法の液圧−ストローク線
図、第１６図は本発明をしごき深絞り成形に適用
した実施例を示す断面図である。 １……ダイ、２……液圧室、４……ポンチ、５
……ブランクホルダ、６……突周壁、７……リン
グ状凹所、７′……リング状隙間、８……シール
材、９……通路、Ｗ……素板、Pc……対向液圧、
Pc′……周液圧（圧縮力）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液圧室２の上方のダイ上面に突周壁６を残し
   て素材外径より大きくかつ素材板厚より深いリン
   グ状凹所７を形成し、このリング状凹所の半径方
   向端部に近く液圧室２と通じる通路９を穿設する
   とともに、突周壁６にブランクホルダ５の下面と
   接するシール材８を取付けた装置を用い、前記リ
   ング状凹所７に素材Ｗを配し、ブランクホルダ５
   を突周壁６に密接させることで素材板厚より大き
   なリング状隙間７′を形成し、ポンチ４により素
   材を液圧室２に絞り込むことで前記通路９を通し
   て対向液圧を素材外周に作用させると共に、素材
   下面とリング状凹所底面間および素材上面とブラ
   ンクホルダ下面間にそれぞれ対向液圧を流通させ
   ながら所要ストロークまで対向液圧絞りすること
   を特徴とする周液圧重畳式対向液圧成形法。 ２ 素材の絞り込みで対向液圧を素材外周に作用
   させると共に、別の通路９′により液圧をダイス
   型部に供給し、しごき成分を含む対向液圧深絞り
   を行うことを含む特許請求の範囲第１項記載の周
   液圧重畳式対向液圧成形法。