JPH0866730A - 金属薄板材の深絞り成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 金属薄板材の深絞り成形方法に係わり、底面
肩部近傍に窪み６を有するパンチ４と、この窪み６と対
をなす凸形状７を上面に有するカウンターパンチ５と、
しわ押さえ３およびダイス２を備える成形装置を用い、
パンチ４による絞り加工を行う前にパンチ４とカウンタ
ーパンチ５との間で素板１を押圧し、しかる後にカウン
ターパンチ５を充分なだけ素板１から離脱させて、所定
圧でしわ押さえをかけパンチ４を圧入する。 【効果】 本発明に係る金属薄板材の深絞り成形方法に
よれば、従来より提案されている局部的増肉予成形と同
様の効果を奏する予成形を、絞り成形装置内でその予成
形力を小さく抑えてなし得るとともに、材料の流入する
方向が連続的に変化する円筒深絞り成形や角筒深絞り成
形に対して充分な材料流入と有効しわ押さえ面積を損な
わずに適用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属薄板材の深絞り成
形方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】金属薄板材の深絞り成形方法は周知であ
り、例えば、図３に示すように、薄板素板１を固定ダイ
ス２としわ押さえ３の間で所定のしわ押さえ圧で挟持し
た後、パンチ４を下降して平板素板１と共に固定ダイス
２に圧入して行われる。

【０００３】この深絞り成形においては、周知の通りＬ
ＤＲ（限界絞り比）と呼ばれる成形指標が重要視されて
いる。このＬＤＲ値は、円筒深絞り成形におけるパンチ
外径と破断せずに素板がダイス穴に流入し成形されたと
きの素板外径との比の最大値で表される。このＬＤＲ値
を向上させた深絞り成形方法の一つとして第42回塑性加
工連合講演会講演論文集〔第２巻(1991), p.775 〜778
〕に提案されたものがある。

【０００４】上記に提案されている深絞り成形方法は、
銅の軸対称深絞りを対象として、通常の深絞り成形では
ネッキングが起こりやすい部分の素板板厚を図４に示す
ように予め大きく（Δｔ≦ 0.5mm）形成しておくことに
より、深絞り成形の加工限界を向上させようとするもの
である。そして、このような局部的な板厚増加の効果
を、増加部の半径方向長さＷと板厚増加量Δｔを基に評
価し、その結果、板厚を局部的に増加させたことにより
板厚方向の歪みの局所的集中が防止され、ＬＤＲ値を
2.1〜 2.3に向上させ得たことが明らかになったとして
いる。

【０００５】ところが、上記提案されている深絞り成形
方法では、ＬＤＲを向上させ得るものの、予め板厚を
0.5mm以下の範囲で局部的に増加させた素板を必要と
し、このため深絞り成形を行う前に、平板素板から局部
板厚素板への機械加工による加工プロセスが必要とな
る。しかも、素板の板厚分布状況が非常に重要な成形フ
ァクターとなるため、この技術がもくろみ通りに機能す
るためには、機械加工時と深絞り成形時での素板中心の
ずれを極力押さえる必要がある。また、実用に当たって
はできるだけ単純に局部板厚加工を行い、切削加工など
の余分な機械加工を伴わないことが要求される。

【０００６】そこで、本発明者等は、上記の問題点を改
善すべく鋭意研究を行い、先に、平板素板を固定ダイス
としわ押さえとの間で圧縮し、この部分の平板素板の厚
さをパンチ圧入部の厚さに対して薄く成形した後、所定
圧でしわ押さえをしてパンチを圧入する金属薄板材の深
絞り成形方法を開発し提案した（特願平 5−214214号参
照）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記提案の金属薄板材
の深絞り成形方法は、通常の深絞り加工で最もくびれが
起こりやすい部分を局部的に増肉する予成形を絞り成形
装置内で行った後、パンチを圧入し本成形するので、切
削加工などの余分な機械加工をせずに歩留り良く且つ素
板中心のずれを起こすことなく局部板厚素板が得られる
上に、上記論文集に提案の深絞り加工方法とほぼ同程度
のＬＤＲ値を得ることができ、また深絞り成形サイクル
タイムを短縮できる等の効果を有する。しかし反面、前
記予成形には大きな塑性変形を必要とし、その結果、本
成形を上回る加工力が予成形の際に必要となる場合があ
る。したがって、材料によっては予成形時間が長く掛か
ったり、ときには予成形ができなかったりすることが起
こり、従来よりも大掛かりなプレス装置を必要とする場
合があり、その場合のコストも無視できない。

【０００８】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、局部的増肉予成形と同様の
効果を奏する予成形を、絞り成形装置内でその予成形力
を小さく抑えてなし得る深絞り成形方法を提供するもの
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る金属薄板材の深絞り成形方法は、底面
肩部近傍に窪みを有するパンチと、この窪みと対をなす
凸形状を上面に有するカウンターパンチと、しわ押さえ
およびダイスを備える成形装置を用い、パンチによる絞
り加工を行う前にパンチとカウンターパンチとの間で素
板を押圧し、しかる後にカウンターパンチを充分なだけ
素板から離脱させて、所定圧でしわ押さえをかけパンチ
を圧入するものである。

【００１０】そして、上記金属薄板材の深絞り成形方法
においては、パンチに形成する窪みの断面形状は、円弧
状または外縁側が急峻に立ち上がる放物線状であること
が好ましい。

【００１１】また、上記金属薄板材の深絞り成形方法に
おいては、パンチに形成する窪みの深さは、パンチ外径
の 5〜15％であることが好ましい。

【００１２】

【作用】上記構成では、深絞り成形の前にパンチとカウ
ンターパンチとの間で素板を押圧するので、素板がパン
チの窪み内に窪みの形状に沿って押し込まれ歪みの集中
する領域ができ、この領域は一般の金属材料のもつ加工
硬化特性によって硬くなる。この後パンチによる絞り成
形を行うと、前記パンチの窪み内に押し込まれていた材
料が所定のしわ押さえ圧と材料の絞り抵抗によってパン
チ表面に引き出される。したがって、上述の硬化領域は
パンチの肩部近傍に移動することになる。

【００１３】ところで、素板におけるパンチの肩部近傍
は絞り成形において最も破断が起きやすい位置であり、
この部分が上記パンチの窪み内への押し込みによる予成
形で、しわ押さえ力および絞り抵抗と、パンチの圧入力
に起因する引っ張り力に耐え得るまでに強化されるの
で、結果的にＬＤＲ（限界絞り比）が向上する。このよ
うな作用効果を得るには、パンチに形成する窪みの断面
形状は、円弧状または外縁側が急峻に立ち上がる放物線
状であることが好ましく、特に外縁側が急峻に立ち上が
る放物線状の窪みであれば、肩部近傍側が、より大きく
変形するので加工硬化特性が効果的に得られるととも
に、中心部側が滑らかな傾斜で底面に到るので深絞り成
形後の製品の底形状が損なわれることもない。

【００１４】本発明の深絞り成形方法は、円筒深絞り成
形のように連続的に素板材料の流入方向が変化する成形
加工への適用は元より、角筒絞り成形のようにコーナー
部に流入不足が集中する形状に対しては、流入不足が予
想されるコーナー部分を中心に予備的な材料流入が起き
るように高低差を設けた窪みが形成されたパンチと凸形
状が形成されたカウンターパンチとを用いることで、同
様な作用効果を得て適用できる。

【００１５】また、予成形は、パンチの窪み内にカウン
ターパンチの凸部で素板を押し込むだけの押圧力でよい
ことから、その成形力は比較的小さくて済み、予成形と
本成形を同じ装置内で且つ同程度の荷重条件で行うこと
ができる。また、この効果は素板厚さが薄い方が効果的
である。

【００１６】上述の作用効果を享受するためには、パン
チに形成する窪みの深さΔｔは、平板素板の材質や厚さ
にもよるがパンチ外径の 5〜15％程度がよい。その理由
は、深さΔｔが 5％未満では、変形量が小さく充分な加
工硬化特性が得られず上述の作用効果が期待できない。
また15％を超えると予成形量が大きすぎ本成形で形状の
修正ができにくくなると共に、製品の外観を損なうこと
にもなるからである。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。なお図面は、図示のものが軸対称となっているの
で、特にことわりのない限りその右半分を示す。

【００１８】図１は、請求項１に対応する深絞り成形方
法の過程を示す説明図であって、ａはカウンターパンチ
による予成形を行う前の状態、ｂは予成形を行った後の
状態を示す。図において、１は円形の平板素板、２はダ
イス、３はしわ押さえ、４はパンチ、５はカウンターパ
ンチを示し、パンチ４の底面には断面において外縁側が
急峻に立ち上がる放物線状の窪み６が、またカウンター
パンチ５の上面には前記放物線状の窪み６と対をなす凸
部７がそれぞれ形成されている。これらを備える成形装
置を用い、先ず、円形の平板素板１をダイス２およびし
わ押さえ３で挟持する。次いで、パンチ４へカウンター
パンチ５を押圧し、凸部７で素板１を放物線状の窪み６
に押し込む。この後、カウンターパンチ５を平板素板１
から充分な距離に離し、しかる後に所定圧でしわ押さえ
を行い、パンチ４を圧入することにより深絞り成形が行
われる。

【００１９】上記の深絞り成形では、最も破断の起きや
すい部分をパンチ４の窪み６とカウンターパンチ５の凸
部７で予成形して予め強化するので、本成形の際に有効
しわ押さえ面積を保持したままダイス２内への充分な材
料流入が確保でき、その結果従来よりも製品の成形高さ
の高い絞り成形ができる。また予成形に必要な成形荷重
も先願の方法に比べて充分小さくできる。

【００２０】因みに、パンチ４の窪み６を深さ 5mm×幅
20mmに形成し、外径70mm×肉厚 1.0mmの鋼板の素板を用
い、上記の要領でカウンターパンチ５による予成形を行
い、続いてパンチ４による深絞り成形を行ったところ、
内径35mm×深さ57mmのカップ状部材を成形した。この場
合、平板素板のまま深絞り成形をしたものより深いカッ
プが成形でき外観も良好であった。また、ＬＤＲ値は平
板素板のままでは 1.9であったのが 2.0に向上した。ま
た、予成形の成形荷重も本成形の最大約 8トンに対して
最大約 3トンと、充分小さな範囲で推移した。これに対
し、比較例として示す先願の深絞り成形方法では、素板
が鋼板で比較的肉厚が薄かったこともあって、本成形の
10倍程度の予成形荷重を必要としたが、ＬＤＲの向上は
見られなかった。

【００２１】なお、上記実施例は、円筒深絞り成形の場
合であるが、本発明に係る深絞り成形方法は、この実施
例に限定されるものではなく、角筒深絞り成形など、板
面内について材料の流入不足が偏在化する場合において
も適用でき、例えば角筒深絞り成形の場合には、最も素
板の流入が必要となるコーナー部分を中心に材料流入が
起きるよう、高低差を設けたパンチおよびカウンターパ
ンチ（図２にカウンターパンチを例に図示する）を用い
て上述した予成形を行うとよい。これにより、板面内に
ついて材料の流入不足が偏在化する成形でも同様の効果
を上げることができる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る金属
薄板材の深絞り成形方法によれば、従来より提案されて
いる局部的増肉予成形と同様の効果を奏する予成形を、
絞り成形装置内でその予成形力を小さく抑えてなし得る
とともに、材料の流入する方向が連続的に変化する円筒
深絞り成形や角筒深絞り成形に対して充分な材料流入と
有効しわ押さえ面積を損なわずに適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る深絞り成形方法の過程を示す説明
図であって、ａはカウンターパンチによる予成形を行う
前の状態、ｂは予成形を行った後の状態を示す説明図で
ある。

【図２】本発明に係る別の実施例の深絞り成形方法の予
加工に用いられるカウンターパンチの上面部の説明図で
ある。

【図３】従来の深絞り成形方法の説明図である。

【図４】従来の深絞り成形に使用される、ネッキングを
起こしやすい部分の素板板厚を大きく形成した局部板厚
素板の３態様の右半分断面示説明図である。

【符号の説明】

１：平板素板 ２：ダイス
３：しわ押さえ ４：パンチ ５：カウンターパンチ
６：窪み ７：凸部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 底面肩部近傍に窪みを有するパンチと、
   この窪みと対をなす凸形状を上面に有するカウンターパ
   ンチと、しわ押さえおよびダイスを備える成形装置を用
   い、パンチによる絞り加工を行う前にパンチとカウンタ
   ーパンチとの間で素板を押圧し、しかる後にカウンター
   パンチを充分なだけ素板から離脱させて、所定圧でしわ
   押さえをかけパンチを圧入することを特徴とする金属薄
   板材の深絞り成形方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の金属薄板材の深絞り成形
   方法において、パンチに形成する窪みの断面形状が、円
   弧状または外縁側が急峻に立ち上がる放物線状である金
   属薄板材の深絞り成形方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の金属薄板材の深絞り成形
   方法において、パンチに形成する窪みの深さが、パンチ
   外径の 5〜15％である金属薄板材の深絞り成形方法。