JPH0538526A

JPH0538526A - 素材円筒部のしごきトリミング法

Info

Publication number: JPH0538526A
Application number: JP3221044A
Authority: JP
Inventors: Koichi Mine; 功一峯; Norio Ito; 則雄伊藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1991-08-05
Filing date: 1991-08-05
Publication date: 1993-02-19
Also published as: US5287713A; DE4225735A1; GB2258834B; GB9216491D0; DE4225735C2; GB2258834A

Abstract

(57)【要約】【目的】容器状素材の円筒部のしごき成形とトリミン
グとを同時に行うことにより、製品の高さ精度向上と素
材端面のダレ防止とを両立させる。【構成】段付ポンチ１０を容器状素材３４と共にダイ
穴２２に押し込んで素材円筒部３０をそれの軸方向にし
ごき成形しつつそのしごき成形により円筒部３０の薄肉
化によって余った材料を段付ポンチ１０の肩部２０の円
周隅部５２に充填し、その肩部２０の外周縁５０とダイ
穴２２との共同により円筒部３０の開口端部の縁の不要
部分５６をそれの軸方向に引っ張って切り取る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、円筒部の一端部に底部
を有する素材（以下、単に素材という）の円筒部のしご
き成形とその円筒部の他端部のトリミングとを行う方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】容器状の製品は例えば、絞り成形により
取得された容器状の素材に対して、それの円筒部の開口
端部のトリミング（縁切り）を行うことによって取得さ
れる。そして、そのトリミング法として既に、例えば次
の３つが知られている。

【０００３】第１のトリミング法は、まず、図２４に示
すように、絞り成形により取得された外向きフランジ付
きの容器状の素材５００のフランジ部の外周部の打ち抜
き加工（いわゆるフランジトリミング）を製品の高さ寸
法を見込んで行い、次に、図２５に示すように、そのフ
ランジ部を真っ直ぐに延ばす立ち上げ成形（絞り成形の
一種）を行って製品５０２を取得するものである。

【０００４】第２のトリミング法は、まず、絞り成形に
より取得された外向きフランジ付きの容器状の素材５０
０のフランジ部に対して立ち上げ成形を製品の高さ寸法
を見込むことなく行うか、または、その素材からフラン
ジ部を完全に打ち抜くことによって素材からフランジ部
を除去し、次に、図２６に示すように、フランジ無しの
素材５０４の開口端部を、素材径方向に作動するポンチ
５０６により複数回に分けて打ち抜くものである。素材
端部をそれの周方向に沿って部分的に順に打ち抜くトリ
ミング法なのである。

【０００５】第３のトリミング法は、まず、第２のトリ
ミング法と同様にしてフランジ無しの素材５０４を取得
し、次に、図２７に示すように、外周に切刃を有して素
材中心線に平行な軸線回りに自転するロール５０８をそ
の素材中心線の回りに公転させることによって素材端部
をそれの周方向に沿って部分的に順に打ち抜くトリミン
グ法である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、それら３つの
トリミング法を用いる場合にはいずれも、素材端部の打
ち抜き時に、ポンチまたはロールの切刃の、素材への食
い込みに伴う材料の引きずり込み等の理由により、製品
端面（切り口面）の内周縁または外周縁にダレが発生し
てしまうという問題がある。

【０００７】なおここにおいて「ダレが発生する」と
は、製品端面の実際の形状が、正規の形状から素材側に
ずれることを意味するのであって、具体的には、例え
ば、正規の形状がシャープなエッジ（角度が９０度であ
るエッジ）またはＣ面形状であるのに対して実際の形状
が曲面形状となってしまうことや、正規の形状が特定の
曲率半径を有するＲ面形状であるのに対して実際の形状
がその特定の曲率半径より大きいＲ面形状となってしま
うことなどを意味する。

【０００８】特に、第１のトリミング法を用いる場合に
は、製品の高さ精度を十分に高くすることが困難である
という問題もある。絞り成形後の素材のフランジ部の打
ち抜きは、それに後続する立ち上げ成形後の素材の高さ
寸法を見込んで行われるが、素材のフランジ部の板厚誤
差はそれほど小さくすることができないのが普通であっ
て、その誤差は直ちに製品の高さ誤差に結び付くからで
ある。

【０００９】また、特に、第２のトリミング法または第
３のトリミング法を用いる場合には次のような問題もあ
る。これらのトリミング法においては、素材のほぼ最終
加工工程において径方向打ち抜き加工が行われるため、
製品の高さ精度は確保し易い。しかし、素材端部の打ち
抜きをそれの周方向において複数個所に分けて行わざる
を得ず、素材端部の周方向全域において一度に打ち抜き
加工を行うことができない。そのため、打ち抜き加工の
際に素材端部にそれの周方向において不均一な加工力が
作用し、素材の円筒部の断面形状が変形する恐れがある
という問題があるのである。さらに、素材端部の打ち抜
き加工を複数工程に分けて行うと、互いに隣接した切り
口の間で段差が発生する恐れがあるという問題もある。

【００１０】また、特に、第３のトリミング法を用いる
場合には、ロールの複雑な運動を実現するために設備が
高価となってしまうという問題もある。

【００１１】ところで、このダレ発生を抑制する対策と
して、素材のｎ値（加工硬化指数）をできる限り小さく
抑えることが考えられる。しかし、このようにすると、
素材の曲げ性，絞り性等の成形性が著しく悪化するとい
う新たな問題が生じるため、その対策を講じることは不
可能である。

【００１２】これらの事情に鑑み、請求項１の発明は、
製品の高さ精度の確保と製品端部の形状精度の向上（ダ
レ発生，断面変形，段差発生の抑制など）とを両立させ
ることを課題として為されたものである。

【００１３】請求項２の発明は、その請求項１の発明の
一利用態様を提供することを課題として為されたもので
ある。

【００１４】請求項３の発明は、請求項１の発明の別の
利用態様を提供するとともに、請求項２の発明の一利用
態様を提供することを課題として為されたものである。

【００１５】請求項４の発明は、請求項１および２の各
々の発明の別の利用態様を提供するとともに、請求項３
の発明の一利用態様を提供することを課題として為され
たものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】そして、請求項１の発明
の要旨は、先端から小径部と大径部とが順に並んで形成
された段付ポンチと、テーパ部とランド部とが段付ポン
チの進行方向に沿って並んで形成されたダイ穴を有する
ダイとを用いて、円筒部の一端部に底部を有する素材の
円筒部をしごき成形しつつその円筒部の他端部をトリミ
ングする方法であって、段付ポンチを円筒部の他端部か
ら円筒部内に挿入して小径部の先端面をその円筒部の底
部に押し当て、この状態で段付ポンチを素材と共にダイ
穴に押し込んで小径部とランド部との共同によって円筒
部をそれの軸方向にしごき成形しつつそのしごき成形に
よる円筒部の薄肉化によって余った材料を段付ポンチの
小径部と大径部との間の肩部の円周隅部に充填し、その
肩部の外周縁がテーパ部を経てランド部に到達したとき
にそれら外周縁とランド部との共同によって円筒部の他
端部の縁をそれの軸方向に引っ張って切り取るトリミン
グ法を提供することにある。

【００１７】なお、底部は例えば、それの中央に穴を有
するものであっても有しないものであってもよい。

【００１８】請求項２の発明の要旨は、請求項１の発明
を、ランド部の直径から大径部の直径を差し引いた値の
半分の、素材の円筒部のしごき成形後の板厚に対する割
合である抜きクリアランス率を３０〜４０％として実施
することにある。

【００１９】請求項３の発明の要旨は、請求項１または
２の発明を、素材の円筒部の板厚のしごき成形による減
少率を２０〜４０％として実施することにある。

【００２０】請求項４の発明の要旨は、請求項１，２ま
たは３の発明を、段付ポンチに、それの円周隅部に開口
し、段付ポンチの内部を経て大気圧室または負圧室に至
る通路を設けて実施することにある。

【００２１】

【作用】請求項１〜４の発明に係るトリミング法はいず
れも、素材の円筒部をしごき成形しつつそのしごき成形
による円筒部の薄肉化によって余った材料を段付ポンチ
の円周隅部に充填し、段付ポンチの外周縁がテーパ部を
経てランド部に到達したときにそれら外周縁とランド部
との共同によって円筒部の他端部の縁の不要部分をそれ
の軸方向に引っ張って切り取る。円筒部の内周面の特定
位置を段付ポンチの外周縁で凹ませつつ材料を円周隅部
に充填してその外周縁で円筒部の不要部分を切り取るの
であり、これにより、素材の切り口面の内周縁にダレが
発生することを抑制するのである。

【００２２】特に、請求項２の発明に係るトリミング法
は、請求項１の発明に係るトリミング法を、ランド部の
直径から大径部の直径を差し引いた値の半分の、素材の
円筒部のしごき成形後の板厚に対する割合である抜きク
リアランス率を３０〜４０％として実施する。本出願人
の研究により、円筒部の切り口面の内周縁（段付ポンチ
側の縁）のダレ発生を十分に抑制するには抜きクリアラ
ンス率が３０％以上であることが望ましいと判明し、ま
た、円筒部の切り口面の外周縁（ダイ側の縁）のバリ発
生を十分に抑制するには抜きクリアランス率が４０％以
下であることが望ましいと判明し、これら２つの判明事
実から、切り口面のダレ発生もバリ発生も十分に抑制す
るためには抜きクリアランス率が３０〜４０％であるこ
とが望ましいと判明したからである。なお、この研究の
詳細については実施例において説明する。

【００２３】また、特に、請求項３の発明に係るトリミ
ング法は、請求項１または２の発明に係るトリミング法
を、素材の円筒部の板厚のしごき成形による減少率（し
ごき率ともいう）を２０〜４０％として実施する。本出
願人の研究により、円筒部の切り口面の内周縁のダレ発
生を十分に抑制するには板厚減少率が２０％以上である
ことが望ましいと判明し、また、円筒部の切り口面の外
周縁のバリ発生を十分に抑制するには板厚減少率が４０
％以下であることが望ましいと判明し、これら２つの判
明事実から、切り口面のダレ発生もバリ発生も十分に抑
制するためには板厚減少率が２０〜４０％であることが
望ましいと判明したからである。なお、この研究の詳細
についても実施例において説明する。

【００２４】また、特に、請求項４の発明に係るトリミ
ング法は、請求項１，２または３の発明を、段付ポンチ
に、それの円周隅部に開口し、段付ポンチの内部を経て
大気圧室または負圧室に至る通路を設けて実施する。円
筒部のしごき成形を行う際には円筒部の外周面とダイと
の間、および円筒部の内周面とポンチとの間に潤滑剤
（液体または固体）を介在させるのが普通であるが、本
出願人の研究により、段付ポンチの円周隅部に通路を設
けない場合には、その潤滑剤がその円周隅部に溜まって
しまうために円筒部の切り口面のダレ発生を十分には抑
制できない場合があるという問題があることが判明し
た。そのため、その円周隅部に開口する通路を設けて潤
滑剤が円周隅部に溜まることを防止し、これにより、円
筒部の切り口面のダレ発生を確実に抑制するのである。

【００２５】

【発明の効果】このように、請求項１〜４の発明に従え
ば、製品端部の内周縁の形状が段付ポンチの円周隅部の
形状に正確に対応するから、製品端部の内周縁の形状を
希望通り、シャープなエッジとしたり、Ｒ面形状とした
り、Ｃ面形状としたり、異形状とすることができるとい
う効果が得られる。

【００２６】さらに、製品の高さ寸法はポンチの小径部
の長さ寸法によって決まるため、製品の高さ精度を簡単
に向上させることができるという効果も得られる。

【００２７】さらに、円筒部のしごき成形とトリミング
とが同時に行われるため、しごき成形およびトリミング
にかかる時間が短縮されて生産能率が向上し、ひいては
製品の製作コストを容易に節減することができるという
効果も得られる。

【００２８】また、しごき成形とトリミングとを同じ設
備で行うことができ、しかも、しごき成形であれトリミ
ングであれ比較的簡単な機構で実現することができるた
め、設備にかかる費用を容易に節減することができると
いう効果も得られる。

【００２９】さらに、円筒部のトリミングが円筒部全周
にそれの中心に向かう応力の存在下で行われるため、円
筒部のスプリングバック等による変形が抑制されるとい
う効果も得られる。

【００３０】特に、請求項２および３の発明に従えば、
製品端部のダレ発生もバリ発生も確実に抑制されるとい
う効果が得られる。

【００３１】また、特に、請求項４の発明に従えば、製
品端部のダレ発生がさらに確実に抑制されるという効果
が得られる。

【００３２】

【実施例】以下、本発明のいくつかの実施例を図面に基
づいて詳細に説明する。

【００３３】請求項１〜３の発明に共通の一実施例であ
るしごきトリミング法は図１に示すしごきトリミング装
置を用いて実施される。このしごきトリミング装置は段
付ポンチ１０とダイ１２とを備えている。段付ポンチ１
０は図示しない上型に、ダイ１２は下型１４にそれぞれ
固定されている。段付ポンチ１０は、先端から小径部１
６と大径部１８とが順に並んで形成され、さらに、それ
ら小径部１６と大径部１８との間に、それらの軸方向に
直角な平面を持つ肩部２０が形成されている。一方、ダ
イ１２は段付ポンチ１０が挿入されるダイ穴２２を備え
ている。ダイ穴２２には、段付ポンチ１０の進行方向に
沿ってテーパ部２４，ランド部２６およびテーパ部２８
が並んで形成されている。テーパ部２４および２８はい
ずれも、ランド部２６から遠ざかるにつれて大径となる
ものである。

【００３４】円筒部３０と底部３２とから成る容器状の
素材３４はダイ穴２２内に、底部３２の外周縁がテーパ
部２４に接する状態で配置される。素材３４の、ダイ１
２に対する位置決めはダイ１２の上面に支持された位置
決めリング３６によって行われる。段付ポンチ１０の大
径部１８にはそれの外周側において環状の払出し部材４
０が摺動可能に嵌合されている。払出し部材４０は、し
ごきトリミング後の素材３４を段付ポンチ１０から払い
出すものであって、スプリング４２によって位置決めリ
ング３６の上面に押し付けられている。ダイ穴２２内に
残ったしごきトリミング後の素材３４はノックアウト４
４によりダイ１２から外部に押し出される。

【００３５】同図は、しごきトリミング開始時（以下、
単に加工開始時ともいう）における段付ポンチ１０およ
びダイ１２と素材３４との間の関係、およびそれらの周
辺要素を示す図であるのに対し、図２は、しごきトリミ
ング終了時（以下、単に加工終了時ともにいう）におけ
る段付ポンチ１０およびダイ１２と素材３４との間の関
係、およびそれらの周辺要素を示す図である。そして、
段付ポンチ１０およびダイ１２と素材３４とを取り出し
て拡大して示すのが図３および図４である。以下、それ
ら図１〜図４を用いて本しごきトリミング法を説明す
る。

【００３６】段付ポンチ１０が図１の加工開始位置から
ダイ１２側に作動させられれば、図３に示すように、段
付ポンチ１０の肩部２０の外周縁５０がダイ１２のラン
ド部２６に到達しない段階では、素材３４の円筒部３０
が段付ポンチ１０の小径部１６とダイ１２のランド部２
６との共同によってしごき成形され、これより、円筒部
３０が薄肉化される。この薄肉化によって余った材料は
肩部２０に向かって流動する。材料が、肩部２０と小径
部１６の外周面との接続部である円周隅部５２に向かっ
て流動してそこに充填されるのである。図３においてｆ
の付された矢印は、材料の流動方向を示している。

【００３７】段付ポンチ１０がダイ１２内にさらに深く
進入させられれば、図４に示すように、円筒部３０の内
周面の特定位置に外周縁５０が食い込んで、その内周面
にＶ字状の断面を持つ凹み５４が形成される。そして、
段付ポンチ１０がダイ１２内にさらに深く進入させられ
れば、円筒部３０が凹み５４で仕切られた２部分のうち
小径部１６側に位置するものは段付ポンチ１０と一体的
に進行するのに対し、大径部１８側に位置するものはテ
ーパ部２４内に残留させられる。そのため、凹み５４に
円筒部３０の２部分を互いに離間させる引張力が生じ、
それが相当大きくなれば、それら２部分が凹み５４で破
断して引き離せられる。つまり、肩部２０の外周縁５０
が切刃として機能することによって、円筒部３０の縁の
不要部分５６が必要部分から切り取られるのである。

【００３８】このとき、凹み５４を形成する２つの壁部
のうち必要部分側のものが円筒部３０の新たな端部（以
下、製品端部という）となるのであるが、その製品端部
の内周縁は、材料の円周隅部５２への充填により、その
円周隅部５２に正確に対応する形状とされる。そのた
め、製品端部の内周縁にダレが発生せずに済む。

【００３９】次に、抜きクリアランス率とダレ量および
バリ量の各々との間の関係の一例（後述の板厚減少率が
２８％のとき）を図５のグラフで表す。

【００４０】抜きクリアランス率は、図３に示す抜きク
リアランスＣ、すなわち、ランド部２６の直径から大径
部１８の直径を差し引いた値の半分の、円筒部３０の最
終板厚（しごき後の板厚）Ｔ₁に対する割合を意味す
る。また、ダレ量は、図５に示すように、ダレの、円筒
部３０の径方向寸法Ｄ₁と軸方向寸法Ｄ₂との大きい方
であるＤmax を最終板厚Ｔ₁で割り算した値で表し、ま
た、バリ量は、同図に示すように、バリの、円筒部３０
の軸方向寸法Ｂの最大値Ｂmax を最終板厚Ｔ₁で割り算
した値で表す。同図のグラフから明らかなように、抜き
クリアランス率が３０〜４０％の範囲にあるときが、ダ
レ発生もバリ発生も十分に抑制される。

【００４１】次に、板厚減少率とダレ量およびバリ量の
各々との間の関係の一例（前述の抜きクリアランス率が
３０％のとき）を図６のグラフで表す。

【００４２】板厚減少率は、素材３４の円筒部３０の板
厚のしごき成形による減少率であって、（１−最終板厚
Ｔ₁／初期板厚Ｔ₀）×１００で表すことができる。た
だし、初期板厚Ｔ₀とは、円筒部３０のしごき前の板厚
を意味する。図６のグラフから明らかなように、板厚減
少率が２０〜４０％の範囲にあるときが、ダレ発生もバ
リ発生も十分に抑制される。

【００４３】同図の右側のグラフに示すように板厚減少
率が大き過ぎるとバリが長くなる理由は次のように推定
される。すなわち、板厚減少率が大き過ぎると、抜きク
リアランスＣ内の材料が強い圧縮力を受けて静水圧効果
により材料の延性が向上し、これにより、長いバリが生
成されると推定されるのである。

【００４４】なお、それら図５および図６のグラフは、
素材３４の材料がステンレス鋼，銅，ＳＰＣＣ等である
場合に取得されるものである。

【００４５】これらの事情に鑑み、本しごきトリミング
法は、抜きクリアランス率を３０〜４０％の範囲内と
し、かつ、板厚減少率を２０〜４０％の範囲内として実
施される。したがって、本しごきトリミング法を実施す
る場合には、製品端部のダレ発生もバリ発生も良好に抑
制され、品質の高い製品が取得されるという効果が得ら
れる。本しごきトリミング法においては、しごき成形に
よる材料流れを利用して素材３４を型に密着させるた
め、製品端部の形状を自由に（例えば、Ｒ面形状，Ｃ面
形状，異形状）、かつ精度よく形成することができ、結
局、ダレがなくバリが小さい製品が取得されることにな
るのである。

【００４６】また、本しごきトリミング法においては、
素材３４の円筒部３０のしごき成形とトリミングとが一
緒に行われるため、製品の生産効率が向上し、製品のコ
スト低減を容易に図ることができるという効果も得られ
る。

【００４７】また、本しごきトリミング法においては、
製品の高さ寸法は段付ポンチ１０の小径部１６の長さ寸
法によって一義的に決定されるため、製品の高さ精度を
容易に向上させることができるという効果も得られる。

【００４８】ところで、本出願人は、請求項１〜３の発
明に共通の別の実施例であるしごきトリミング法を、前
記しごきトリミング装置のうち段付ポンチ１０を図７に
示す段付ポンチ１００に代えたものを用いて実験した。
段付ポンチ１００は、小径部１０２，大径部１０４およ
び肩部１０６と、図示しないリテーナ等により図示しな
い上型に取り付けられる座面１０８と、図示しない払出
しピンが挿入されるガイド穴１１０とを備えたものであ
る。また、１１２が外周縁、１１４が円周隅部である。

【００４９】しごき成形を行う際には一般に、加工抵抗
の低減，製品表面のきず発生抑制等の理由から、ダイ１
２と素材３４の外周面との間にも段付ポンチ１００の小
径部１０２と素材３４の内周面との間にも、潤滑剤（一
般的には液体）が介在させられる。そして、本出願人は
そのような状況下で本しごきトリミング法を実験し、こ
の実験により、製品端部の内周縁のダレ発生が予定通り
には防止されないことがあることが確認された。この理
由の一つは、図３および図４にそれぞれ対応する図８お
よび図９に示すように、円周隅部１１４に材料ではなく
潤滑剤が充填されてそこに潤滑剤が密封状態で集中し、
その潤滑剤の非圧縮性から材料が円周隅部１１４に充填
することが妨げられることであると推定される。

【００５０】そして、本出願人は、潤滑剤の集中が材料
の適正な充填を妨げる理由であることを立証すべく、次
のような実験を行った。すなわち、段付ポンチ１００の
小径部１０２の外周面に潤滑剤を塗布した場合と塗布し
ない場合と、素材３４の内周面に潤滑剤を塗布した場合
と塗布しない場合とを組み合わせた４つの場合の各々に
ついて、本しごきトリミング法を実験したのである。こ
の実験により、(a) 段付ポンチ１００にも素材３４にも
潤滑剤を塗布しない場合にはダレは全く発生せず、ま
た、(b) 段付ポンチ１００と素材３４とのいずれかのみ
に潤滑剤を塗布した場合には、ダレは製品端部の内周縁
に部分的に発生し、また、(c) 段付ポンチ１００にも素
材３４にも潤滑剤を塗布した場合には、ダレは製品端部
の全周において発生することが確認された。

【００５１】この実験により、潤滑剤の集中が材料の適
正な充填を妨げる原因であることが確認されたのであ
り、これにより、ダレの発生を完全に防止するためには
潤滑剤の使用を禁止することが一解決策となると考えら
れる。しかし、現実には、前述の加工抵抗低減等の理由
から、潤滑剤の使用を完全に禁止することは不可能であ
る。

【００５２】このような事情に鑑み、本出願人は、ダイ
と素材外周面との間の潤滑のみならず段付ポンチと素材
内周面との間の潤滑をも許容するが、潤滑剤の円周隅部
への集中を防止するいくつかの段付ポンチを開発した。
この段付ポンチは基本的には、円周隅部に流動してきた
潤滑剤を段付ポンチの内部を経て外部に取り除くことに
よって潤滑剤の円周隅部への集中を防止するものであ
る。以下、その段付ポンチのいくつかの例を図面に基づ
いて説明する。

【００５３】まず、図１０に示す段付ポンチ２００を説
明する。なお、この図は、段付ポンチ２００をそれの中
心線から左側の部分を正面断面図で示し、右側の部分を
正面外観図で示している。

【００５４】段付ポンチ２００は小径部２０２と大径部
２０４とを備え、さらに、段付ポンチ２００をそれの中
心線に沿って貫通し、図示しない払出しピンが挿入され
るガイド穴２０５を備えている。小径部２０２と大径部
２０４との間の肩部２０６には、段付ポンチ２００の中
心を中心に想定して放射状に延びる複数の溝２１０（図
１１参照）が形成されている。各溝２１０は肩部２０６
の円周隅部２１２から延びて外周縁２１４のすぐ手前で
止まっており、大径部２０４の外周面に開口しないよう
にされている。これは、切刃としての外周縁２１４に完
全な一円周を描かせることにより、切刃による材料の切
り取り性を向上させるためである。

【００５５】各溝２１０は深さがｘ、幅がｙで表される
矩形溝である。ｘ・ｙの値は、製品の高さ寸法精度（素
材３４のうち溝２１０と接する部分の表面の凹凸などの
影響を受ける）や型強度（肩部２０６の面圧など）に影
響を及ぼすため、ｘ・ｙの値は製品の寸法公差や型強度
に合わせて設定される。そして、一般的には、ｘの値は
５〜１０μｍ程度、ｙの値は５〜１００μｍ程度とされ
る。

【００５６】段付ポンチ２００はさらに、各溝２１０
の、円周隅部２１２側の端部から段付ポンチ２００の中
心に向かって段付ポンチ２００の直径方向と角度θを有
して延び、やがてガイド穴２０５に至る複数の通し穴２
１８を備えている。ガイド穴２０５は段付ポンチ２００
の、大径部２０４側の端部において大気に連通している
ため、結局、通し穴２１８も大気に連通することにな
る。

【００５７】各通し穴２１８は直径がφである円穴であ
る。φの値は、製品の高さ寸法精度（素材３４のうち通
し穴２１８の開口部と接する部分の表面の凹凸などの影
響を受ける）や型強度（段付ポンチ２００の軸方向圧縮
荷重など）に影響を及ぼすため、φの値は製品の寸法公
差や型強度に合わせて設定される。そして、一般的に
は、５〜１００μｍ程度とされる。

【００５８】以上の説明から明らかなように、段付ポン
チ２００においては、通し穴２１８およびガイド穴２０
５が請求項４の発明における通路の一態様なのである。

【００５９】したがって、この段付ポンチ２００を用い
てしごきトリミングを行えば、しごき成形の際、段付ポ
ンチ１００に塗布された潤滑剤であれ素材３４の内周面
に塗布された潤滑剤であれ各溝２１０内を外周縁２１４
から円周隅部２１２に向かって流動し、やがて、各通し
穴２１８を経て円周隅部２１２から外部に排出され、潤
滑剤が円周隅部２１２に密封状態で集中しないで済む。
そのため、潤滑剤が材料の充填性を低下させることが防
止され、ひいては、製品端部の内周縁にダレが発生する
ことが防止される。

【００６０】なお、段付ポンチ２００は例えば次のよう
に変更してもよい。すなわち、段付ポンチ２００におい
ては、各溝２１０が大径部２０４の外周面に開口しない
ようにされていたが、開口するようにしてもよいのであ
る。そして、この場合には、例えば、その外周面に、そ
れら各溝２１０の、その外周面側の端部から段付ポンチ
２００の軸方向に延びる複数の補助溝を設けてもよい。
この場合、補助溝の深さｘの値も幅ｙの値も溝２１０の
場合と同様にして設定すればよい。

【００６１】また、素材３４の板厚が厚く、肩部２０６
の幅が広いため、各溝２１０の長さがやや長くならざる
を得ない場合には、段付ポンチ２００を例えば次のよう
に変更してもよい。すなわち、図１１に示すように、肩
部２０６に、段付ポンチ２００の中心を中心とする一円
周に沿って波状で延びる誘導溝２３０（図示のように正
弦波状であっても、三角波状であってもよい）を設け
（図示のように１本設けても、半径方向に適当な隙間を
隔てて複数本設けてもよい）、かつ、その誘導溝２３０
を、各溝２１０との交点では誘導溝２３０が極小点（段
付ポンチ２００の中心に最も近い点）となり、互いに隣
接した２本の溝２１０の中間部で極大点（段付ポンチ２
００の中心から最も遠い点）となるようにしてもよいの
である。このようにすれば、肩部２０６のうち互いに隣
接した２本の溝２１０の間の部分を段付ポンチ２００の
中心に向かって流れる潤滑剤がそこに溜まることなく、
誘導溝２３０の傾斜部に沿って各極小点に向かって流
れ、最終的には各溝２１０に流れ込む。したがって、溝
２１０の数をそれほど多くしなくても、肩部２０６のほ
ぼ全域において潤滑剤の集中が確実に防止される。

【００６２】また、段付ポンチ２００は単一の部材から
成る一体型とされていたが、小径部として機能する部分
を有する部材と、大径部として機能する部分を有する部
材とが互いに結合されて成る分割型の段付ポンチとして
もよい。以下、分割型の段付ポンチのいくつかの例を図
面に基づいて説明する。

【００６３】図１２に示す段付ポンチ２５０は、それの
小径部２５２として機能する部分を有して円柱状を成す
しごきポンチ２５４と、大径部２５６および肩部２５８
として機能する部分を有してスリーブ状を成すスリーブ
ポンチ２６０とが互いに嵌合されて成る分割型である。
そして、スリーブポンチ２６０の端面としごきポンチ２
５４の外周面との間に段付ポンチ２５０の円周隅部２６
１が形成されている。

【００６４】スリーブポンチ２６０の内周面は段付状を
成し、小径穴２６２，テーパ穴２６４および大径穴２６
６が肩部２５８から遠ざかる方向に沿って順に並んで形
成されている。小径穴２６２の表面には、段付ポンチ２
５０を図において下から上に向かって見た場合を示す図
１３に示すように、矩形断面でスリーブポンチ２６０の
軸方向に延びて肩部２５８とテーパ穴２６４とをつなぐ
溝２７０が複数本形成されている。小径穴２６２の内径
はしごきポンチ２５４の外径と一致させられていて、ス
リーブポンチ２６０はその小径穴２６２においてしごき
ポンチ２５４と嵌合されるようになっている。この嵌合
により、スリーブポンチ２６０としごきポンチ２５４と
の間に、肩部２５８から遠ざかる方向に沿って順に、複
数本の軸方向穴２７２と、１個のテーパ環状穴２７４
と、１個のストレート環状穴２７６とが形成されてい
る。ストレート環状穴２７６の図示しない端部は大気に
連通し、結局、各軸方向穴２７２はテーパ環状穴２７４
およびストレート環状穴２７６を経て大気に連通するこ
とになる。すなわち、軸方向穴２７２，テーパ環状穴２
７４およびストレート環状穴２７６が請求項４の発明に
おける通路の一態様なのである。

【００６５】各溝２７０の深さｘおよび幅ｙは、前述の
場合と同様に、製品精度や型強度等を考慮して設定され
る。また、ストレート環状穴２７６の厚さｔの値は一般
に、溝２７０の深さｘの２倍以上となるように設定され
る。また、各軸方向穴２７２の長さＬは一般に、溝２７
０の深さｘの５〜１０倍以上となるように設定される。
各軸方向穴２７２の長さＬが短い場合には、潤滑剤が各
軸方向穴２７２を流通する際の抵抗が不足し、ひいては
材料が各軸方向穴２７２内に予定より流れ出し易くなっ
て、製品端面に予定外の凹凸等が生じて製品精度が低下
する恐れがあること、および流動性の良い潤滑剤の場
合、ポンチ側潤滑不良によるかじり（焼付き）の心配が
あることなどからである。そのため、各軸方向穴２７２
に適度な潤滑剤の流通抵抗を付与することが必要なので
ある。

【００６６】なお、段付ポンチ２５０は例えば次のよう
に変更してもよい。すなわち、段付ポンチ２５０におい
ては、複数の軸方向穴２７２がそれらに共通のテーパ環
状穴２７４およびストレート環状穴２７６を経て大気に
連通させられていたが、テーパ環状穴２７４を軸方向に
延びるテーパ穴群とし、ストレート環状穴２７６を軸方
向に延びるストレート穴群として、各軸方向穴２７２が
個々にテーパ穴およびストレート穴を経て大気に連通さ
せてもよいのである。そして、この場合には、複数の軸
方向穴２７２，テーパ穴群およびストレート穴群が請求
項４の発明における通路の一態様となる。

【００６７】また、段付ポンチ２５０は次のように変更
してもよい。すなわち、段付ポンチ２５０においては、
スリーブポンチ２６０の内周面が段付状とされるととも
にそれに複数の溝２７０が形成されることによって軸方
向穴２７２，テーパ環状穴２７４およびストレート環状
穴２７６が形成されていたが、例えば、図１４および図
１５に示すように、段付ポンチ２５０を、外周面が基本
面２８０とそれから凹んだ段付面２８２とから成るしご
きポンチ２８４と、内周面がストレート面であるスリー
ブポンチ２８６とが互いに嵌合されて成る段付ポンチ２
９０とし、さらに、しごきポンチ２８４の基本面２８０
に、それの軸方向に延びて段付面２８２と円周隅部２９
２とをつなぐ溝２９４を複数本形成し、これによって複
数個の軸方向穴２９６，１個のテーパ環状穴２９８およ
び１個のストレート環状穴３００を形成してもよいので
ある。そして、この場合には、軸方向穴２９６，テーパ
環状穴２９８およびストレート環状穴３００が請求項４
の発明における通路の一態様となる。

【００６８】また、図１２および図１３に示す段付ポン
チ２５０も図１４および図１５に示す段付ポンチ２９０
も、溝および段付面の双方がしごきポンチおよびスリー
ブポンチのいずれかに形成されていたが、例えば、図１
６および図１７に示すように、複数の溝３１０はスリー
ブポンチ３１２に、段付面３１４はしごきポンチ３１６
にそれぞれ形成してもよい。そして、この場合には、複
数の軸方向穴３２０，１個のテーパ環状穴３２２および
１個のストレート環状穴３２４が請求項４の発明におけ
る通路の一態様となる。

【００６９】また、図１２および図１３に示す段付ポン
チ２５０も図１４および図１５に示す段付ポンチ２９０
も図１６および図１７に示す段付ポンチ３３０も、スリ
ーブポンチ２６０，２８６，３１２の端面全体が露出し
て段付ポンチ２５０，２９０，３３０の肩部２５８を構
成するようになっていたが、例えば、素材３４の円筒部
３０の最終板厚Ｔ₁をかなり薄くする必要がある場合に
は、スリーブポンチ２６０，２８６，３１２の板厚もか
なり薄くしなければならないためにそれの強度が不足す
る恐れがある。このような場合に好適な段付ポンチの一
例を図１８および図１９を用いて説明する。

【００７０】段付ポンチ３４０は、内周面がストレート
面であるスリーブポンチ３４２と、外周面が段付状を成
して大径部３４４および小径部３４６を有するしごきポ
ンチ３４８とを備え、スリーブポンチ３４２の端面の内
周側がしごきポンチ３４８の肩面３５０に当接するよう
にスリーブポンチ３４２としごきポンチ３４８とが互い
に嵌合されて成っている。この段付ポンチ３４０におい
ては、スリーブポンチ３４２の端面としごきポンチ３４
８の大径部３４４の外周面との間に円周隅部３５２が形
成されている。しごきポンチ３４８の肩面３５０の幅寸
法ｗ、すなわち、しごきポンチ３４８とスリーブポンチ
３４２とがそれらの軸方向においてオーバラップする環
状部分の幅寸法が、型強度等に合わせて設定されてい
る。この段付ポンチ３４０を用いれば、スリーブポンチ
３４２の板厚を素材３４の最終板厚Ｔ₁とは無関係に厚
く設定することができ、その結果、スリーブポンチ３４
２の強度を素材３４の最終板厚Ｔ₁とは無関係に確保す
ることができる。

【００７１】この段付ポンチ３４０に請求項４の発明に
おける通路を設ける態様としては、例えば、図１８に示
すように、しごきポンチ３４８の小径部３４６の外周面
を、肩面３５０から延びる基本面３５６と、それから延
びる段付面３５８とから成るものとする。そして、基本
面３５６の直径とスリーブポンチ３４２の内径とを互い
に一致させることにより、しごきポンチ３４８がその基
本面３５６においてスリーブポンチ３４２と嵌合される
ようにする。

【００７２】さらに、基本面３５６に、肩面３５０から
それの軸方向に延びる軸方向溝３６０を複数本設ける。
各軸方向溝３６０は肩面３５０と段付面３５８とをつな
ぐ。さらに、肩面３５０に、各軸方向溝３６０の、肩面
３５０側の端部から延びて大径部３４４の外周面に開口
する径方向溝３６２を複数本設ける。それら径方向溝３
６２はしごきポンチ３４８の中心を中心に想定して放射
状に延びて段付ポンチ３４０の円周隅部３５２に開口す
る。

【００７３】したがって、しごきポンチ３４４とスリー
ブポンチ３４２とを互いに嵌合させれば、それらの間に
複数の径方向穴３６４，複数の軸方向穴３６６，１個の
テーパ環状穴３６８および１個のストレート環状穴３７
０が形成される。ストレート環状穴３７０の図示しない
端部は大気に連通させられている。すなわち、それら複
数の径方向穴３６４，複数の軸方向穴３６６，１個のテ
ーパ環状穴３６８および１個のストレート環状穴３７０
も請求項４の発明における通路の一態様なのである。な
お、図１９は、段付ポンチ３４０を図１８において左か
ら右に向かって見た場合の外観図である。

【００７４】各径方向溝３６２の深さｘも幅ｙも前述の
場合と同様にして設定される。また、各軸方向溝３６０
の深さｘ′と幅ｙ′とはそれぞれ、各径方向溝３６２の
深さｘと幅ｙと等しくされている。

【００７５】各径方向穴３６４の長さ（しごきポンチ３
４８の肩面３５０の幅寸法ｗに等しい）が潤滑剤に適度
な流通抵抗を付与するに不足する場合には、その不足分
を各軸方向穴３６６で補うことが必要である。しかし、
各径方向穴３６４の長さが潤滑剤に適度な流通抵抗を付
与するに十分である場合には、例えば、各軸方向溝３６
０の幅ｙ′を各径方向溝３６２の幅ｙより広くするな
ど、各軸方向溝３６０の諸元を比較的自由に設定するこ
とができる。

【００７６】なお、段付ポンチ３４０は例えば次のよう
に変更してもよい。すなわち、段付ポンチ３４０を用い
てしごきトリミングを行う場合には、製品端部の内周縁
が精度よく直角に仕上げられることになるが、例えば、
その内周縁を精度よく凸曲面にトリミングする必要があ
る場合には、例えば、図２０に示すように、スリーブポ
ンチ３８０の端面を、中央部３８２が高く、外周部３８
４が低い２段面として、その中央部３８２の外径をしご
きポンチ３８６の大径部３８８の直径に一致させるとと
もに、それら中央部３８２と外周部３８４とを、製品端
部の内周縁に製作することを設計者が希望すると凸曲面
（例えば断面がＲ面である凸曲面）を補完する曲面３９
２でつないでもよいのである。そして、この場合には、
曲面３９２が段付ポンチ３９４の円周隅部として機能
し、外周部３８４の外周縁が切刃として機能することに
なる。

【００７７】また、段付ポンチ３４０においては、しご
きポンチ３４８とスリーブポンチ３４２とがそれらの軸
方向に直角な平面で互いに接するようになっていたが、
その軸方向と斜めに交差する平面で互いに接するように
してもよい。

【００７８】また、段付ポンチ３４０においては、径方
向溝３６２も軸方向溝３６０も段付面３５８もしごきポ
ンチ３４４に形成されていたが、例えば、スリーブポン
チ３４２に一緒に形成しても、いずれかをしごきポンチ
３４４に、残りをスリーブポンチ３４２に形成してもよ
い。

【００７９】以上、通路を設けた段付ポンチのいくつか
の態様を説明したが、これらの段付ポンチを用いてしご
きトリミングを行う場合には、潤滑剤を使用しても材料
の、段付ポンチの円周隅部への充填性が向上し、製品端
部の形状精度が向上して、製品の品質が向上するという
効果が得られる。

【００８０】この製品端部の形状精度向上という効果
は、段付ポンチに通路を設ければ享受することができる
一般的な効果であるが、以下、前述の段付ポンチの各態
様毎に享受することができる特有の効果を説明する。

【００８１】まず、図１０に示す段付ポンチ２００や図
１４に示す段付ポンチ２９０を用いる場合には、それら
段付ポンチのうち素材内周面が密着する部分に複数の溝
が設けられているため、加工終了後に素材がポンチ１０
０に気密に密着することが抑制されて、素材をポンチか
ら取り外す際にエア抜きを行うことが不可欠ではなくな
り、生産能率が向上するという特有の効果が得られる。

【００８２】また、図１２に示す段付ポンチ２５０や図
１４に示す段付ポンチ２９０や図１６に示す段付ポンチ
３３０や図１８に示す段付ポンチ３４０を用いる場合に
は、段付ポンチの肩部には複数の溝が設けられていない
から、その溝によって製品端部に望ましくない凹凸が生
じることはないという特有の効果が得られる。

【００８３】しかし、図１０に示す段付ポンチ２００の
ように、段付ポンチの肩部に複数の溝が設けられている
場合には、製品端部に適度な高さの帯状突起を適当な数
で一度に形成することができるから、突起形成が必要と
される場合にそれにかかる時間が短縮されるという特有
の効果が得られる。

【００８４】製品内周面に相手部品の外周面を比較的小
さな力で圧入することができるようにすべく、製品内周
面に適当な高さの帯状突起を適当な数だけ形成すること
が必要とされる場合があるが、この場合には、図１４に
示す段付ポンチ２９０のように、段付ポンチの小径部の
外周面、すなわち、素材内周面と接する部分に複数の溝
が設けられていれば、製品の内周面に適当な高さの帯状
突起を適当な数で一度に形成することができるから、突
起形成にかかる時間が短縮されるという特有の効果が得
られる。

【００８５】素材３４が高強度材（例えば、耐熱鋼，ハ
イテン鋼）やステンレス鋼，アルミニウム，チタン等
の、かじり易い材料から成る場合には、段付ポンチの小
径部と大径部とのうち小径部の方が大径部より寿命が短
いのが普通である。そのため、図１２に示す段付ポンチ
２５０や図１４に示す段付ポンチ２９０や図１６に示す
段付ポンチ３３０や図１８に示す段付ポンチ３４０や図
２０に示す段付ポンチ３９４のように、段付ポンチが小
径部と大径部との２部分に分割可能な分割型である場合
には、寿命の短い小径部のみを交換すればよく、それと
共に寿命に達していない大径部まで交換せずに済むか
ら、合理的であるという特有の効果が得られる。

【００８６】なお、以上説明した実施例においていずれ
も、円筒部の一端部に穴なしの底部を有する容器状の素
材３４が用いられていたが、例えば、図２１に示すよう
に、円筒部の一端部に通し穴のある底部を有する容器状
の素材（内向きフランジ付素材）を用いても、図２２に
示すように、小径円筒部と大径円筒部とが環状の板部材
（これも本発明における底部の一態様である）により互
いに同軸に結合された素材を用いても、図２３に示すよ
うに、円筒部の一端部に外向き突起を持つ底部を有する
素材を用いてもよい。

【００８７】以上、本発明のいくつかの実施例を図面に
基づいて詳細に説明したが、これらの他にも、特許請求
の範囲を逸脱することなく、当業者の知識に基づいて種
々の変形，改良等を施した態様で本発明を実施してもよ
いのはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１〜３の発明に共通の一実施例であるし
ごきトリミング法を実施するのに用いられるしごきトリ
ミング装置のしごきトリミング開始状態を示す正面断面
図である。

【図２】上記しごきトリミング装置のしごきトリミング
終了状態を示す正面断面図である。

【図３】上記しごきトリミング法によって素材が加工さ
れる様子を説明するための図である。

【図４】上記しごきトリミング法によって素材が加工さ
れる様子を説明するための図である。

【図５】上記しごきトリミング法を実施する際の、抜き
クリアランス率とダレ量およびバリ量との間の関係を示
すグラフである。

【図６】上記しごきトリミング法を実施する際の、板厚
減少率とダレ量およびバリ量との間の関係を示すグラフ
である。

【図７】請求項１〜３の発明に共通の別の実施例である
しごきトリミング法を実施するのに用いられる段付ポン
チを示す正面断面図である。

【図８】図７の段付ポンチを潤滑剤の存在下で用いて上
記しごきトリミング法を実施する際の、潤滑剤と材料の
充填性との間の関係を説明するための正面断面図であ
る。

【図９】上記潤滑剤と材料の充填性との間の関係を説明
するための別の正面断面図である。

【図１０】請求項４の発明の一実施例であるしごきトリ
ミング法を実施するのに用いられる段付ポンチを示す部
分正面断面図である。

【図１１】図１０の段付ポンチを示す平面図である。

【図１２】請求項４の発明のさらに別の実施例であるし
ごきトリミング法を実施するのに用いられる段付ポンチ
を示す正面断面図である。

【図１３】図１２の段付ポンチを示す平面図である。

【図１４】請求項４の発明のさらに別の実施例であるし
ごきトリミング法を実施するのに用いられる段付ポンチ
を示す正面断面図である。

【図１５】図１４の段付ポンチを示す平面図である。

【図１６】請求項４の発明のさらに別の実施例であるし
ごきトリミング法を実施するのに用いられる段付ポンチ
を示す正面断面図である。

【図１７】図１６の段付ポンチを示す平面図である。

【図１８】請求項４の発明のさらに別の実施例であるし
ごきトリミング法を実施するのに用いられる段付ポンチ
を示す正面断面図である。

【図１９】図１８の段付ポンチを示す正面図である。

【図２０】請求項４の発明のさらに別の実施例であるし
ごきトリミング法を実施するのに用いられる段付ポンチ
を示す正面断面図である。

【図２１】請求項１〜４の発明の各々における素材の別
の形態を示す正面断面図である。

【図２２】請求項１〜４の発明の各々における素材のさ
らに別の形態を示す正面断面図である。

【図２３】請求項１〜４の発明の各々における素材のさ
らに別の形態を示す正面断面図である。

【図２４】素材円筒部のトリミング法の一従来例を説明
するための正面断面図である。

【図２５】上記一従来例を説明するための正面断面図で
ある。

【図２６】素材円筒部のトリミング法の別の従来例を説
明するための正面断面図である。

【図２７】素材円筒部のトリミング法のさらに別の従来
例を説明するための正面断面図である。

【符号の説明】

１０段付ポンチ１２ダイ１６小径部１８大径部２０肩部２２ダイ穴２４，２８テーパ部２６ランド部３０円筒部３２底部３４素材５０外周縁５２円周隅部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】先端から小径部と大径部とが順に並んだ
段付ポンチと、テーパ部とランド部とが前記段付ポンチ
の進行方向に沿って順に並んだダイ穴を有するダイとを
用いて、円筒部の一端部に底部を有する素材の円筒部を
しごき成形しつつその円筒部の他端部をトリミングする
方法であって、前記段付ポンチを前記円筒部の他端部から円筒部内に挿
入して前記小径部の先端面をその円筒部の底部に押し当
て、この状態で段付ポンチを前記素材と共に前記ダイ穴
に押し込んで前記小径部と前記ランド部との共同によっ
て円筒部をそれの軸方向にしごき成形しつつそのしごき
成形による円筒部の薄肉化によって余った材料を段付ポ
ンチの小径部と大径部との間の肩部の円周隅部に充填
し、その肩部の外周縁が前記テーパ部を経て前記ランド
部に到達したときにそれら外周縁とランド部との共同に
よって前記円筒部の他端部の縁の不要部分をそれの軸方
向に引っ張って切り取ることを特徴とする素材円筒部の
しごきトリミング法。
【請求項２】前記ランド部の直径から前記大径部の直
径を差し引いた値の半分の、前記素材の円筒部の前記し
ごき成形後の板厚に対する割合である抜きクリアランス
率が３０〜４０％である請求項１記載の素材円筒部のし
ごきトリミング法。
【請求項３】前記素材の円筒部の板厚の前記しごき成
形による減少率が２０〜４０％である請求項１または２
記載の素材円筒部のしごきトリミング法。
【請求項４】前記段付ポンチが、それの円周隅部に開
口し、段付ポンチの内部を経て大気圧室または負圧室に
至る通路を持っている請求項１ないし３のいずれかに記
載の素材円筒部のしごきトリミング法。