JPS63248520A - カツプ状物における外径コ−ナ部の成形方法 - 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、カップ状物の外径コーナ部を直角等に成形す
る方法に係り、各種のカップ型の製品、例えばニードル
ベアリングのニードルケースの成形加工に利用できるも
のである。

〔従来技術〕

カップ状物には寸法の高精度化と共に外径コーす部を所
定形状に成形することが要求されるものがある。例えば
自動車用部品として使用されるニードルベアリングのニ
ードルケースは側壁部の内外周面の真円度、真直度等の
高精度化が要求されるだけではなく、スナップリングで
ニードルケースを正確に位置決め固定するためにニード
ルケースのスナップリングとの当接部である外径コーナ
部を直角に成形することが要求される。

従来、所定形状のカップ状物を製造する方法には次のも
のがあった。

第１の方法は棒材を材料とする冷間鍛造法によるもので
あり、棒材を切断して作った円柱状ワークを焼鈍した後
、据え込み加工によりワークを横方向へ展張させる。次
いで焼鈍し、リン酸亜鉛被膜潤滑処理を行ってワークを
後方押し出し加工によりカップ状とし、さらに焼鈍、リ
ン酸亜鉛被膜潤滑処理を行ってしごき加工により所定形
状に仕上げる。

第２の方法は板材を材料とする冷間鍛造法によるもので
あり、板材を打ち抜き加工して板状ワ−りを作り、この
ワークをリン酸亜鉛被膜潤滑処理を行った後に後方押し
出し加工によりカップ状とし、以後、第１の方法と同様
に、焼鈍、リン酸亜鉛被膜潤滑を行ってしごき加工によ
り所定形状に仕上げる。

第３の方法は板材を材料としてトランスファプレス機械
により成形する方法であり、板材をブランキング加工し
て板状ワークを作り、このワークをプレス機械の最初の
加工ステージで油潤滑して絞り加工し、これ以後、各加
工ステージで順番にトリミング加工、サイジング加工し
て所定形状に仕上げる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第１および第２の方法によると、後方押し出し加工を行
う際に大きな成形荷重を必要とし、このため消費エネル
ギーが大きくなり、また設備費が高くなる。

第３の方法によると、外径コーナ部のラウンド形状をあ
る程度小さくしてカップ状物を製造することはできるが
、要求に充分応えられる直角形状に外径コーナ部を仕上
げるためには極めて大きな成形荷重が必要となり、実用
的ではない。

本発明の目的は、以上の従来方法の問題点を解決し、カ
ップ状物を高精度に仕上げることができるとともに、外
径コーナ部を直角等の形状に正確に成形することができ
、かつ、この成形加工を小さな成形荷重により行え、従
って消費エネルギーや設備費の低減、成形型の耐久性向
上を図るところにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る方法は、絞り加工等により外径コーナ部が
ラウンド形状となったカップ状ワークを作り、このワー
クをダイの内部に挿通されたマンドレルの頂部に嵌合セ
ットし、下降させたパンチをカップ状ワークに当接させ
てカップ状ワークとマンドレルとを押し下げ、これによ
りダイの内周面に上面がダイ内側に向かって下り傾斜し
て形成された凸部によってこの凸部の内径よりも大きな
外径を有するカップ状ワークの側壁部をしごき加工しな
がら側壁部の肉を下方へ流動させるようにし、カップ状
ワークの押し下げ過程の途中において、パンチとカップ
状ワークとの当接面縁部から下方へ拡大して延びるしご
き応力分散角度線、言い換えると、パンチとカップ状ワ
ークとの当接面によって受けることができるしごき応力
の発生範囲を示す限界線を前記凸部の傾斜上面とカップ
状ワークの側壁部との接触部よりも内側に入れ、これ以
後、カッーブ状ワークを引き続き押し下げることにより
側壁部の表面側の肉を上向きに移動させて前記外径コー
ナ部側へと流動させるようにしている。

以上において、ダイの凸部によるしごき加工に先立って
例えば絞り加工としごき加工の繰り返しによりカップ状
ワークの側壁部の厚さをｇＨ，整しておいたり、例えば
圧縮加工により外径コーナ部付近を段付き形状にしてお
いたりしてもよい。

〔作用〕

前記しごき応力分散角度線がダイの凸部の傾斜上面とカ
ップ状ワークの側壁部との接触部よりも外側にある場合
には、凸部により側壁部に生じる全てのしごき応力はパ
ンチとカップ状ワークとの当接面で受けられるため、し
ごき率が一定値以下である等の条件のもとて側壁部の肉
はカップ状ワークの押し下げに伴って下方へ流動する。

カップ状ワークの押し下げが進行していくと前記しごき
応力分散角度線は前記接触部よりも内側に入ることにな
り、これ以後はしごき応力の外側一部はしごき応力分散
角度線から外れてパンチとカップ状ワークとの当接面で
受けられなくなるため、側壁部の表面側の肉が前記外径
コーナ部側へ流動することとなり、この肉の流動によっ
て外径コーナ部を直角にしたり、あるいは小さなラウン
ド形状にしたり、さらには所望の形状に成形することが
行われる。

前述の通りしごき加工に先立って側壁部の厚さを調整し
ておくことや、外径コーナ部付近を段付き形状にしてお
くことを行うと、前記内の流動量の調節や、肉の流動に
よる外径コーナ部の正確な形状調節が行われ、確実に外
径コーナ部が所定形状に仕上げられる。

〔実施例〕

第１図で示す板状ワーク１は板材の打ち抜き加工によっ
て製造され、この板状ワーク１を潤滑剤で潤滑しながら
絞り加工して第２図のカップ状ワーク２とする。このカ
ップ状ワーク２は絞り加工の結果、側壁部２Ａの厚さＷ
、が閉口端部２Ｂの厚さＷ２よりも部分的には大きくな
っており、また外径コーナ部２Ｃは大きなラウンド形状
となっている。次のしごき加工を行う上で内径コーナ部
２Ｄのラウンド形状はできるだけ小さくし、また厚さＷ
ｌ　は均一としておくことが望ましい。

以上の厚さ、形状となったカップ状ワーク２を第４図で
示すしごき加工用金型装置３でしごき加工する。この金
型装置３はパンチ４、マンドレル５、およびマンドレル
５が内部に挿通されたダイ６等からなり、ダイ６の内周
面には内方へ突出するしごき加工用凸部７が環状に形成
されている。

第３図の通り凸部７は断面台形であり、その上面７Ａは
垂直線と角度αをなしてダイ６内側に向かって下り傾斜
し、また下面７Ｂは垂直線と角度βをなしてダイ６内側
に向かって上り傾斜している。

凸部７の先端上下部７Ｃは湾曲面状に面取りされ、しご
き加工を支障なく行うためにはダイ６の上面から凸部７
までの長さＬｌを５画以上、凸部７の先端平坦面７Ｄの
長さＬ２を２　ｍｍ以上とすることが望ましい。

第５図の通りマンドレル５の外径はｄであり、カップ状
ワーク２の側壁部２Ａの内径はｄよりも僅かに大きいｄ
ｏである。ダイ６の内径はＤ′、また凸部７の内径はＤ
であり、カップ状ワーク２の側壁部２Ａの外径はＤより
も太きくＤ’よりも小さいＤｏである。またパンチ４の
外径はＤと同じかこれよりも若干小さ目のＤ“である。

第４図Ａ、Ｂ、Ｃは前記金型装置３によるしごき加工の
全体の概略をその工程順に従って示した図である。カッ
プ状ワーク２は開口端部を下にしてマンドレル５の頂部
に嵌合セットされ、この後、パンチ４を下降させてカッ
プ状ワーク２の閉口端部２Ｂに当接させてカップ状ワー
ク２およびマンドレル５をばね８の弾発力に抗して押し
下げる。

これにより側壁部２Ａは凸部７でしごき加工されること
になり、パンチ４が下死点に達した後、パンチ４を上昇
させてばね８でマンドレル５およびカップ状ワーク２を
押し上げると共に、ノックアウト部材９でカップ状ワー
ク２をマンドレル５から抜き出さす。

第５図Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄは以上のしごき加工の要部を詳細
に示した図である。第５図Ａの通りパンチ４が下降した
ときのパンチ４とカップ状ワーク２の閉口端部２Ｂとの
当接面１０の直径はＤ＋　であるが、第５図Ｂの通り凸
部７による側壁部２Ａのしごき加工が始まると、しごき
反力により当接面１０の直径はＤ２に増加する。このし
ごき加工時、側壁部２人は凸部７の傾斜上面７Ａからし
ごき応力を受け、このしごき応力はパンチ４との当接面
１０で受けられる。

ここで、当接面１０の縁部から角度γで下方へ拡大して
延びるＣどき応力分散角度線１１が想定され、このしご
き応力分散角度線１１は凸部７の傾斜上面７Ａによるし
ごき応力が角度線１１の内側で発生しているときには当
接面１０でしごき応力を受けることができることを示す
ものであり、すなわちしごき応力分散角度線１１は当接
面１０で受けることができるしごき応力の発生範囲の限
界を示す限界線である。前記Ｔはカップ状ワーク２の材
料が鋼の場合には３０°〜４０’である。

側壁部２Ａの先端および中間部がしごき加工されている
とき番こは第５図Ｂの通り凸部７の傾斜上面７Ａはしご
き応力分散角度線１１の内側にあるため、傾斜上面７Ａ
による側壁部２Ａの全てのしごき応力は当接面１０で受
けられることになり、カップ状ワーク２の材料を降伏さ
せない加工条件のもとでは、パンチ４によるカップ状ワ
ーク２およびマンドレル５の押し下げに伴って側壁部２
Ａの肉は凸部７とマンドレル５との間のすき間を下方へ
流動し、カップ状ワーク２は凸部７のしごき作用を受け
て側壁部２Ａの厚さを減少させながらパンチ４と共に下
方へ移動する。

材料を降伏させない前記加工条件はカップ状ワーク２の
材料が鋼の場合には次の通りである。

１番目の加工条件は一般にはしごき率εを３０％以下と
することである。ここでεは以下の式で表される。

２番目の加工条件は凸部７によるしごき加工を良好な潤
滑状態のもとで行うことである。このためにはカップ状
ワーク２に例えばリン酸亜鉛被膜潤滑処理を施したり、
または塩素系、黄硫系の極圧添加剤入り潤滑油を使用す
ることが好ましい。

３番目の加工条件は第３図で示した凸部７の角度αを適
切な範囲内に設定することである。この範囲は１２°〜
２２°である。１２°以下ではしごき量が小さくなって
しまい、また２２６以上では凸部７の傾斜上面７Ａから
側壁部２Ａが受けるしごき応力が大きくなってしまう。

これらの加工条件が満たされない場合には側壁部２が凸
部７から受ける抵抗が大きくなり、側壁部２Ａの肉が凸
部７とマンドレル５との間のすき間から下方へ流動しな
いため、第６図の通りカップ状ワーク２のパンチ４との
当接外縁部に膨出部１２が生じてしまう。

以上の加工条件が満たされた状態でパンチ４によりカッ
プ状ワーク２およびマンドレル５が引き続き押し下げら
れると、第５図Ｃの通りカップ状ワーク２の閉口端部２
Ｂが凸部７に近づいたときにしごき応力分散角度線１１
は側壁部２Ａの外周面と凸部７の傾斜上面７Ａとの接触
部１３を通るようになる。これ以後さらにカップ状ワー
ク２の押し下げが行われると、しごき応力分散角度線１
１は接触部１３よりも内側に入る。

このような状態になると、凸部７の傾斜上面７Ａから側
壁部２Ａが受けるしごき応力のうち、しごき応力分散角
度線１１よりも内側で生じるしごき応力は前記当接面１
０で引き続き受けられるが、しごき応力分散角度線１１
よりも外側で生じるしごき応力は当接面１０で受けられ
なくなるため、この部分の肉１４、すなわち側壁部２Ａ
の表面側の肉はパンチ４によるカップ状ワーク２の押し
下げに伴って上方へ流動することとなる。

この上方へ流動した肉量と、カップ状ワーク２のラウン
ド形状となっている前記外径コーナ部２Ｃの欠肉量とが
同じである場合には、第５図りの通りパンチ４が凸部７
の先端平坦面７Ｄまで下降して下死点に達したときにこ
の外径コーナ部２Ｃは直角形状に成形されている。

上方へ流動する肉量が外径コーナ部２Ｃの欠肉量よりも
多い場合には、第７図の通りカップ状ワーク２の外径コ
ーナ部２Ｃにはバリ１５が生ずるが、これとは逆の場合
には第８図の通り外径コーナ部２Ｃは小さなラウンド形
状となる。製造する製品の寸法公差によっては外径コー
ナ部２Ｃが小さなラウンド形状となっていてもよいもの
があり、第８図の通り外径コーナ部２Ｃが仕上げられて
もその製品は実用性を有する。

また上方へ流動する肉量を積極的にオバーボリュウムと
し、パンチ４の下面の形状を適宜設定することにより、
第９図の通り外径コーナ部２Ｃに突出部１６を設けるこ
ともできる。

外径コーナ部２Ｃを直角等の所望の形状に成形Ａ するためには外径コーナ部２ｃ側に流動する肉量を調整
する必要がある。このためには前記金型装置３によるし
ごき加工に先立ち、カップ状ワーク２に絞り加工としご
き加工を繰り返して行ったり、絞り加工を複数回行った
りする等により、側壁部２の厚さを調整しておく。また
、第１０図への通り前記板状ワーク１の絞り加工により
カップ状ワーク２を製造した後、前記金型装置３による
しごき加工に先立ち、第１０図Ｂの通り外径コーナ部２
Ｃ付近に窪み状の段付部１７を設ける成形加工を行い、
この後第１０図Ｃの通りしごき加工を行ってもよい。こ
れによれば、段付部１７の段差量を適切に定めることに
より肉の過不足をなくして外径コーナ部２Ｃを正確な形
状に仕上げることができる。

以上のように本実施例によれば、カップ状ワーク２の大
きなラウンド形状の外径コーナ部２ｃを直角等の所定の
形状に正確に成形できるようになり、しかも、この成形
加工をしごき加工により行うため、従来の後方押し出し
加工等に比べて小さな成形荷重で実施でき、このため消
費エネルギー、設備費が低減されて経済的に有利となり
、また成形荷重が小さいため能力の小さなプレス機械で
も実施でき、さらにしごき加工用ダイの耐久性が向上し
、長期間に亘りダイを使用できる。

また本実施例に係る方法は外径コーナ部を直角等の形状
に成形するというカップ状ワークの基本形状にかかわる
ものであるため、この方法はワークがカップ状である限
り任意な分野の製品に適用でき、利用範囲は極めて広い
。

さらに、本実施例の方法はカップ状ワークをしごき加工
して外径コーナ部を所定形状に成形するものであるため
、成形後におけるカップ状ワークの例えば側壁部の内外
周面の真円度、内外周面の　−真直度、閉口端部の平坦
度等を高精度のものにすることができ、例えば誤差が０
．０５ｍｍ以下の高精度化も達成できる。

次に実験結果について述べる。

この実験はニードルベアリングのニードルケースについ
て行われ、材料はＪＩＳ　　５ＰＨＣ（熱間圧延軟鋼）
である。カップ状ワークは直径が１００髄、各部分の厚
さが３．１２鵬〜３．１４胴の範囲内にあった板状ワー
クを絞り加工して製造した。このカップ状ワークの前記
外径り。は６０゜３２闘であった。しごき加工用ダイの
凸部の前記内径りは５９．ｏｏｍｍ、マンドレルの前記
外径ｄは５４．６０ｍｍであってしごき率εは約２４％
である。しごき加工用ダイの凸部の前記角度αは１５°
であり、しごき加工時の潤滑方法はリン酸亜鉛被膜潤滑
処理によるものである。

実験を実施して得られた製品の外径コーナ部は先端が僅
かに欠肉しながらも直角塵８９°４５′の直角形状に成
形されていた。また、側壁部の内周面真円度は０．０３
５ｍｍ、外周面真円度は０゜０３０　ｍｍであり、側壁
部の内周面真直度は０，０１　ｍｍ、外周面真直度は０
．０４ｍｍであった。さらに、閉口端部の各部分の厚さ
は３．１２ｎ＋ｍ〜３゜１４　ｍｍの範囲にあり、長さ
３０ｍｍについての側壁部の各部分の厚さは２．１９ｎ
＋＋＋＋〜２．２３ｍｍの範囲にあった。

１に れらの精度は十分に実用に供することができるものであ
る。

本発明に係る方法はニードルベアリングのニードルケー
スだけではなく、あらゆるカップ状の製品の外径コーナ
部成形のために利用できるものである。また、ワークの
材料は鋼に限られるものではなく、例えばアルミニウム
、銅、合金についても本発明に係る方法は実施できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、カップ状ワークを真円度、真直度等の
高精度化を達成しながら成形できると共に、外径コーナ
部を直角等の所定形状に正確に仕上げることができ、か
つ、この成形加工を小さな成形荷重により行なえるため
、消費エネルギー、設備費の低減化を図ることができる
ようになり、また成形型の耐久性が向上し、成形型の寿
命が長くなるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はカップ状ワークを絞り加工で製造する前の板状
ワークの断面図、第２図はカップ状ワーりの断面図、第
３図はしごき加工用ダイの要部の形状を示す断面図、第
４図Ａ、Ｂ、Ｃはしごき加工全体の概略をその工程順に
示した断面図、第５図Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄはしごき加工要部
の詳細を工程順に示した拡大断面図、第６図はしごき加
工時の抵抗が大きい場合の問題点を示す断面図、第７図
は外径コーナ部側に流動する肉量が多い場合の成形状態
を示す断面図、第８図は第７図とは逆の場合の成形状態
を示す断面図、第９図は積極的に外径コーナ部側に多量
の肉量を流動させて外径コーナ部を成形した場合を示す
断面図、第１０図Ａ。 Ｂ、Ｃはしごき加工に先立ち外径コーナ部付近を段付き
状に成形する場合における加工順序を示す断面図である
。 １・・・板状ワーク、２・・・カップ状ワーク、２Ａ・
・・側壁部、２Ｂ・・・閉口端部、２Ｃ・・・外径コー
ナ部、３・・・しごき加工用金型装置、４・・・パンチ
、５・・・マンドレル、６・・・グイ、７・・・凸部、
７Ａ・・・傾斜上面、１０・・・当接面、１１・・・し
ごき応力分散角度線、１３・・・接触部。 ロ ！−一 塚

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）外径コーナ部がラウンド形状となったカップ状ワ
   ークをダイの内部に挿通されたマンドレルの頂部に嵌合
   セットし、下降させたパンチを前記カップ状ワークに当
   接させてこのカップ状ワークおよび前記マンドレルを押
   し下げ、前記ダイの内周面に上面がダイ内側に向かって
   下り傾斜して形成された凸部により、この凸部の内径よ
   りも大きい外径を有する前記カップ状ワークの側壁部を
   しごき加工しながらこの側壁部の肉を下方へ流動させる
   とともに、前記カップ状ワークの押し下げ過程の途中に
   おいて前記パンチと前記カップ状ワークとの当接面縁部
   から下方へ拡大して延びるしごき応力分散角度線を前記
   凸部の傾斜上面と前記側壁部との接触部よりも内側に入
   れ、これ以後、前記側壁部の表面側の肉を前記カップ状
   ワークの押し下げにより前記外径コーナ部側へ流動させ
   ることを特徴とするカップ状物における外径コーナ部の
   成形方法。
2. （２）特許請求の範囲第１項において、前記ダイの凸部
   によるしごき加工に先立ち、前記カップ状ワークの側壁
   部の厚さを調整しておくことを特徴とするカップ状物に
   おける外径コーナ部の成形方法。
3. （３）特許請求の範囲第１項、第２項のいずれかにおい
   て、前記ダイの凸部によるしごき加工に先立ち、前記カ
   ップ状ワークの外径コーナ部付近を段付き形状としてお
   くことを特徴とするカップ状物における外径コーナ部の
   成形方法。