JPH1157872A - 板材の成形方法 - Google Patents

板材の成形方法

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JPH1157872A
JPH1157872A JP22209697A JP22209697A JPH1157872A JP H1157872 A JPH1157872 A JP H1157872A JP 22209697 A JP22209697 A JP 22209697A JP 22209697 A JP22209697 A JP 22209697A JP H1157872 A JPH1157872 A JP H1157872A
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D31/00Other methods for working sheet metal, metal tubes, metal profiles
    • B21D31/005Incremental shaping or bending, e.g. stepwise moving a shaping tool along the surface of the workpiece

Abstract

(57)【要約】 【課題】 型費や成形工数の減少、局部的な厚みの減少
や疵の発生の防止、仕上がり寸法精度の向上等を図り、
寸法精度がよく製作コスト及び製作工数を減少させる。 【解決手段】 ダイス11に載置された被加工材12を
しわ押え板13で一定の荷重で保持し、ダイス11を一
定速度で回転させ、従動回転する押え棒17を被加工材
12に対して角度をもって接触させ、被加工材12に対
して任意の断面形状に移動可能な移動台に押え棒17を
保持し、ダイス11の回転により被加工材12を回転さ
せながら押え棒17を製品形状に沿って移動させ、ダイ
ス11内に被加工材12を引き込むことにより板材を成
形し、製品に対応した金型を不要にし、成形が困難な形
状であっても押え棒17の経路を任意に設定してしわ等
を発生させることなく成形可能とし、更に、加工力を小
さくする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧力容器の薄板鏡
板等の軸対称部品の板材を塑性加工する板材の成形方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、圧力容器の薄板鏡板等の軸対称部
品の塑性加工においは、プレス成形及びへら絞り成形が
主に用いられている。
【0003】図5に基づいてプレス成形の加工方法を説
明する。図5には板材をプレス成形している状態の断面
を示してある。図に示すように、常温または加熱した円
板状の被加工材1を外型2の上に載置し、被加工材1を
内型3で外型2内に押し込んで薄板鏡板4を成形する。
【0004】図6に基づいてへら絞り成形方法を説明す
る。図6には板材を絞り成形している状態の断面を示し
てある。図に示すように、内型3に保持された被加工材
1を回転台5の上に設置し、回転台5の中心を回転軸6
の先端に接続すると共に、被加工材1の上面中心をピス
トン7で圧接固定する。回転軸6の駆動により回転台5
を回転させ、回転する被加工材1を内型3の外周面に沿
って冷間または熱間でロール8によってへら押さえして
薄板鏡板4を成形する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来のプレス成形で
は、生産性がよいといったメリットがある反面、成形す
る製品の形状や寸法が変わる毎に外型2及び内型3の双
方の型を変更する必要があった。また、薄板鏡板4は薄
板の半球鏡板となっているので、成形加工中に発生する
周方向の圧縮応力に起因して被加工材1にしわが発生
し、しわを抑制するための成形工数が増加してしまう。
このため、型費の増大及び成形工数の増加により製造コ
ストが嵩んでいた。
【0006】一方、従来のへら絞り成形では、製品の形
状や寸法が変わった場合、製品形状に応じた内型3のみ
が必要で外型2は不要であるため、プレス成形に比べて
型費用が抑制される。しかし、へら絞り成形では、縁曲
げ加工部の厚みの減少が生じるので、予め使用耐圧厚よ
り厚い被加工材1を用いる必要があり、また、縁曲げ加
工部の内面に疵がでやすく仕上がり寸法が不正確になり
やすい問題があった。更に、しわの発生についてもプレ
ス成形と同じであり、しわを抑制するための成形工数が
増加してしまう。このため、局部的な厚みの減少や疵の
発生、あるいは仕上げ寸法の精度不良等が発生し、これ
らを解消するために成形工数が増加していた。
【0007】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、型費や成形工数の減少、局部的な厚みの減少や疵の
発生の防止、仕上がり寸法精度の向上等を図り、寸法精
度がよく製作コスト及び製作工数を減少させた板材の成
形方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の板材の成形方法は、ダイスに載置された被加
工材をしわ押え板で一定の荷重で保持し、ダイスを一定
速度で回転させ、従動回転する押え棒を被加工材に対し
て角度をもって接触させ、被加工材に対して任意の断面
形状に移動可能な移動台に押え棒を保持し、ダイスの回
転により被加工材を回転させながら押え棒を製品形状に
沿って移動させ、ダイス内に被加工材を引き込むことに
より板材を成形することを特徴とする。
【0009】そして、製品形状に沿って複数回にわたっ
て押え棒を被加工材に接触させていくことで板材を成形
することを特徴とする。また、被加工材の板厚よりも厚
い治具を被加工材の外周の一部もしくは全周に取り付け
て板材を成形することを特徴とする。更に、ダイスとし
わ押え板との間に被加工材を挟み込む際に弾性部材を介
在させて板材を成形することを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】薄板の半球板成形において、被加
工材の半径が減少しない張出し成形では、しわを抑制す
ることはできるが伸びが100%以上必要であり、割れが発
生するため成形不可能である。そこで、本発明の実施形
態例では、半径を減少させる絞り加工を採用している。
【0011】図1、図2には本発明の第1実施形態例に
係る板材の成形方法を実施している状態の断面を示して
ある。
【0012】被加工材12は、板厚1mm で外径270mm の
SUS304板である。穴径200mm のリング状のダイス11に
は被加工材12が載置され、被加工材12はしわ押え板
13で一定の荷重でダイス11との間に保持されてい
る。ダイス11は図示しないNC旋盤のチャックに取り
付けられて回転されるようになっている。製品形状は外
形200mm の2:1 正半楕円形の鏡板(軸対称品)であり、
被加工材12の直径方向にフランジ部に材料が残る設定
となっている。
【0013】しわ押え板13は弾性部材としてのばね1
4を介してダイス11との間で被加工材12を挟み込ん
でいる。しわ押え板13の押え力は、ばね14の圧縮特
性から、2KNとなるようにボルト15及びナット16が
締め込まれている。ボルト15は周方向均等に8本用い
ている。押え棒17はベアリングケース18のベアリン
グを介して従動回転可能となり、押え棒17は被加工材
12に対して角度をもって接触される。押え棒17のベ
アリングケース18は図示しないNC旋盤のダイス台
(移動台)に固定され、ダイス台の移動により1mm/rev
でX-Y 方向に移動自在となっている。即ち、押え棒17
はNC旋盤のダイス台に保持されることにより、被加工
材12に対して任意の断面形状に移動可能な状態になっ
ている。
【0014】成形方法を説明する。ダイス11を60rpm
で回転させ、押え棒17のベアリングケース18をNC
旋盤のダイス台に固定して押え棒17を1mm/rev でX-Y
方向に移動させながら成形を行う。第1のステップとし
て、図2に示すように、クラウン部の成形を1回で行っ
た。第2のステップとして、図1に示すように、ナック
ル部及びフランジ直線部の成形を3回にわたって徐々に
行った。この第2のステップの成形では、押え棒17の
掴み角度を変更し、被加工材12との角度を保持したま
ま、しわ押え板13との干渉を防止している。
【0015】成形後の製品形状には、しわや割れは見ら
れず、減肉が5%以下であり、形状もJIS B 8243の規定を
満足していることが確認できた。ここで、しわや割れの
抑制の作用について説明する。
【0016】被加工材12をしわ押え板13とダイス1
1との間に、所定の範囲の力(しわ押え力)で挟み込む
ことにより、被加工材12をダイス11内に滑り込ませ
ると共に、フランジ部のしわの発生を抑制する。ダイス
11にしわ押え板13を固定するボルト15にばね14
を介在させることにより、簡単にしわ押え力を制御する
ことができる。
【0017】押え棒17により被加工材12のダイス1
1内への引き込み成形を徐々に行うため、押え棒17と
被加工材12の接触面での加工力は小さく、割れが抑制
できる。このため、しわ押え力を高くすることが可能に
なり、クラウン部(ボディー)のしわも抑制される。ま
た、押え棒17の動きを制御し、製品形状に沿って複数
回にわたって押え棒17を被加工材12に接触させてい
くことで、徐々に製品形状に成形し、しわの発生抑制を
増大している。
【0018】押え棒17を従動回転自在とし、被加工材
12に角度をもって接触させることにより、被加工材1
2の回転に伴って押え棒17が回転する。このため、被
加工材12の表面に疵を付けずに成形することが可能に
なり、押え棒17に負荷される荷重も低くできる。ま
た、押え棒17を移動させることで成形を行うため、製
品形状に応じた金型を製作する必要がない。
【0019】図3、図4に基づいて本発明の第2実施形
態例を説明する。図3、図4には本発明の第2実施形態
例に係る板材の成形方法を実施している状態の断面を示
してある。尚、図1、図2に示した部材と同一部材には
同一符号を付して重複する説明は省略してある。
【0020】被加工材12は、第1実施形態例と同様
に、板厚1mm で外径270mm のSUS304板であり、被加工材
12の外周部の6箇所に止め治具21として、板厚1mm
のSUS304が溶接されている。止め治具21には、止め板
22として、板厚3mm のSUS304が図示しないボルトによ
って固定されている。
【0021】穴径200mm のリング状のダイス11には被
加工材12が載置され、被加工材12はしわ押え板13
で一定の荷重でダイス11との間に保持されている。ダ
イス11は図示しないNC旋盤のチャックに取り付けら
れて回転されるようになっている。製品形状は外形200m
m の2:1 正半楕円形の鏡板(軸対称品)であり、被加工
材12の直径方向にフランジ部に材料が残る設定となっ
ている。しわ押え板13はばね14を介してダイス11
との間で被加工材12及び止め治具21を挟み込んでい
る。しわ押え板13の押え力は、ばね14の圧縮特性か
ら、2KNとなるようにボルト15及びナット16が締め
込まれている。
【0022】成形方法を説明する。ダイス11を60rpm
で回転させ、押え棒17のベアリングケース18をNC
旋盤のダイス台に固定して押え棒17を1mm/rev でX-Y
方向に移動させながら成形を行う。第1のステップとし
て、図4に示すように、クラウン部の成形を1回で行っ
た。この時、止め治具21には止め板22が設置されて
いるため、ダイス11との接触により被加工材12の端
部がこれ以上滑り込まないように制限が加えられてい
る。
【0023】第2のステップとして、図3に示すよう
に、ナックル部及びフランジ直線部の成形を3回にわた
って徐々に行った。この時、止め板22を止め治具21
の外側に付け替え、被加工材12の半径を第1のステッ
プに比べて小さくすると共に、半径縮小量に制限を加え
ている。この第2のステップの成形では、押え棒17の
掴み角度を変更し、被加工材12との角度を保持したま
ま、しわ押え板13との干渉を防止している。
【0024】成形後の製品形状には、しわや割れは見ら
れず、減肉が5%以下であり、形状もJIS B 8243の規定を
満足していることが確認できた。また、止め治具21及
び止め板22を採用することにより、円周全域で半径方
向の縮小量が均一となり、成形がより安定して行える。
【0025】ダイス11を回転させて押え棒17で被加
工材12をダイス11内に引き込むようにした場合、芯
ずれにより被加工材12の引き込み量(半径の減少量)
が周方向で異なる現象が起こる可能性があり、この現象
が増幅されると成形が不可能となる。このため、被加工
材12よりも厚い止め板22を外周の一部もしくは全周
に設け、ダイス11(またはしわ押え板13)からの被
加工材12の引き込み量(半径の減少量)に制限を与
え、芯ずれによる成形の不具合をなくしている。
【0026】
【発明の効果】本発明の板材の成形方法は、ダイスに載
置された被加工材をしわ押え板で一定の荷重で保持し、
ダイスを一定速度で回転させ、従動回転する押え棒を被
加工材に対して角度をもって接触させ、被加工材に対し
て任意の断面形状に移動可能な移動台に押え棒を保持
し、ダイスの回転により被加工材を回転させながら押え
棒を製品形状に沿って移動させ、ダイス内に被加工材を
引き込むことにより板材を成形するようにしたので、製
品に対応した金型が不要となると共に、成形が困難な形
状であっても押え棒の経路を任意に設定してしわ等を発
生させることなく成形可能となり、更に、加工力を小さ
くすることができる。
【0027】この結果、型費や成形工数の減少、局部的
な厚みの減少や疵の発生の防止、仕上がり寸法精度の向
上等を図り、寸法精度がよく製作コスト及び製作工数を
減少させることが可能となる。
【0028】また、製品形状に沿って複数回にわたって
押え棒を被加工材に接触させていくことで板材を成形す
るようにしたので、しわの発生をより効果的に抑制する
ことが可能となる。また、被加工材の板厚よりも厚い治
具を被加工材の外周の一部もしくは全周に取り付けて板
材を成形するようにしたので、芯ずれによる成形の不具
合をなくすことが可能となる。また、ダイスとしわ押え
板との間に被加工材を挟み込む際に弾性部材を介在させ
て板材を成形するようにしたので、しわ押え力を容易に
制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態例に係る板材の成形方法
を実施している状態の断面図。
【図2】本発明の第1実施形態例に係る板材の成形方法
を実施している状態の断面図。
【図3】本発明の第2実施形態例に係る板材の成形方法
を実施している状態の断面図。
【図4】本発明の第2実施形態例に係る板材の成形方法
を実施している状態の断面図。
【図5】板材をプレス成形している状態の断面図。
【図6】板材をへら絞り成形している状態の断面図。
【符号の説明】
11 ダイス 12 被加工材 13 しわ押え板 14 ばね 15 ボルト 16 ナット 17 押え棒 18 ベアリングケース 21 止め治具 22 止め板

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ダイスに載置された被加工材をしわ押え
    板で一定の荷重で保持し、ダイスを一定速度で回転さ
    せ、従動回転する押え棒を被加工材に対して角度をもっ
    て接触させ、被加工材に対して任意の断面形状に移動可
    能な移動台に押え棒を保持し、ダイスの回転により被加
    工材を回転させながら押え棒を製品形状に沿って移動さ
    せ、ダイス内に被加工材を引き込むことにより板材を成
    形することを特徴とする板材の成形方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、製品形状に沿って複
    数回にわたって押え棒を被加工材に接触させていくこと
    で板材を成形することを特徴とする板材の成形方法。
  3. 【請求項3】 請求項1において、被加工材の板厚より
    も厚い治具を被加工材の外周の一部もしくは全周に取り
    付けて板材を成形することを特徴とする板材の成形方
    法。
  4. 【請求項4】 請求項1において、ダイスとしわ押え板
    との間に被加工材を挟み込む際に弾性部材を介在させて
    板材を成形することを特徴とする板材の成形方法。
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