JPWO2013183657A1 - 深絞り成形方法 - Google Patents

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Abstract

ブランクの深絞り工程におけるカップ側壁皺や底抜けの発生を防止して、絞り比を高くすることができる深絞り成形方法及びその深絞り成形金型を提供する。皺押さえ工具１の皺押さえ面、或いはドローダイ２の上面が、ドローパンチが通過する内縁から外縁に向けて、内縁フラット面１１、該内縁フラット面から外周に向かって深くなるテーパ面１２、最深平坦面１３及び外縁フラット面１４を設ける。

Description

本発明は、金属缶等の深絞り成形方法及び成形金型、特に深絞り成形におけるカップ側壁皺や底抜け等の成形不良を防止できる深絞り成形方法及びその成形金型に関する。
シームレス缶等の金属容器を得る工程において、平板素材（ブランク）から深絞り成形によりカップを成形し、得られたカップをさらに再絞り、或いは再絞り−しごき成形を行ってシームレス缶を得ている。前記深絞り成形は、ブランクを皺押さえ工具（ブランクホルダー、又はドローパッド等ともいう）とドローダイ上面とで挟んだ状態で、ドローパンチがブランクをドローダイ内に押し込むことによって深絞り成形されるが、その場合ブランクの深絞り成形が進行すると、ブランクに皺が発生し、該皺が皺押さえ工具とドローダイによって矯正されないと、成形されたカップ側壁に側壁皺が残留し、また皺の発生を抑制するために皺押さえ圧力を大きくすると深絞り成形中のカップに大きな張力が作用してカップの底抜けが発生し易い。そして、その傾向は、絞り比が高くなる程顕著になり、絞り比は材料によって自ずと制限されるが、良好な深絞り成形を行うため皺押さえ工具を改良することによって、皺及び底抜けの発生を抑制し、絞り比の向上を図る試みが提案されている。
皺押さえ工具の押圧面は一般に平坦面に形成されているが、例えば、押圧面に同心状のリング溝を形成して押圧面を凹凸に形成し、絞り工程においてリング溝内に故意に小さな皺を発生させ、この皺を凹凸移行部に引っ掛けてブランク材に適度な張力を発生させて大きな皺とピンチングの発生を防ぐようにしたものが提案されている（特許文献１）。
また、皺押さえ型に凹部を形成し、該凹部の押さえ面が外周に向かって深くなるテーパ面に形成したもの等が提案されている（特許文献２）。
しかしながら、いずれも、元板厚が薄い金属板を高い絞り比で深絞り成形を行なう際に、その成形開始時の初期段階にブランクに発生する皺の抑制、或いは底抜けを防止する点で未だ満足のいくものではない。
また、金属基材の片面又は両面にポリエステル樹脂等の樹脂を被覆した樹脂被覆金属板を用いてシームレス缶も製造されているが、陽圧缶の場合は前記金属板の厚みが薄く、ブランク径も小さいので、通常は、深絞り成形と、１回の再絞り成形及び複数のしごき成形を行えば良く、最終缶胴径までの工程数は少ない。
一方、陰圧缶の場合は陽圧缶に比較して前記金属板の厚みが厚く、ブランク径も大きいので、最終缶胴径までの再絞り工程数が多くなり、多工程プレスを用いることになるが、生産性が悪く、しかも設備・工具費用が高く、且つ型換えに時間を要する。
また、深絞り、再絞り工程におけるそれぞれの絞り比を高くすれば工程数の削減が可能となるが、単に絞り比を高くするとカップ側壁皺や底抜け等の成形不良が発生する。
さらに、近年、軽量化の観点から元板厚の薄肉化が要望されており、より一層、深絞り成形におけるカップ側壁皺や底抜け等の成形不良が発生し易く、これらの防止が、特にティンフリースチール等の薄肉化された金属板を深絞り成形する際に要望されている。
特開２００２−１９２２５１号公報 実開昭６０−１４６５２４号公報
そこで、本発明は、上記実情に鑑み創案されたものであって、シームレス缶等の金属容器の製造におけるブランクの深絞り成形によるカップ側壁皺や底抜け等の成形不良を防止し、また、前記深絞り成形時の絞り比を従来と比較して高くすることを可能にし、シームレス缶等の金属容器の製造における工程数の削減を可能にすることができる深絞り成形方法及びその成形金型を提供することを目的とする。
前記目的を達成する本発明の深絞り成形金型は、ドローパンチ、ドローダイ及び皺押さえ工具を有し、ブランクからカップに深絞り成形する成形金型において、前記皺押さえ工具の皺押さえ面、或いはドローダイの上面が、前記ドローパンチが通過する内縁から外縁に向けて、内縁フラット面、該内縁フラット面から外周に向かって深くなるテーパ面、及び外縁フラット面からなることを特徴とするものである。
上記深絞り金型において、前記外縁面積は、皺押さえ工具の皺押さえ面をフラット面と仮定して算出した皺押さえ全平面積の１１〜３１％の範囲が好適に採用できる。
また、前記深絞り金型において、前記外縁フラット面が前記内縁フラット面より凸面となるように内外フラット面段差を有しているように構成してもよい。
さらに、前記深絞り金型において、前記テーパ面のテーパ角度が０゜１′〜０゜６′であり、テーパ面の最深部が前記内縁フラット面に対して０．００５〜０．０１３ｍｍの段差となっていることが望ましい。
前記目的を達成するる本発明の深絞り成形方法は、ブランクを皺押さえ工具とドローダイで保持してドローパンチで前記ブランクからカップに成形する深絞り成形法において、前記皺押さえ工具の皺押さえ面、或いはドローダイの上面が、前記ドローパンチが通過する内縁から外縁に向けて、内縁フラット面、該内縁フラット面から外周に向かって深くなるテーパ面、及び外縁フラット面からなり、深絞り開始時には、前記ブランクを前記内縁フラット面と外縁フラット面で押圧保持し、深絞り成形の初期状態で、前記テーパ部で皺の発生を許容し、深絞り成形が進行して外縁フラット面による押圧が解除されると、前記ブランクがテーパ面及び内縁フラット面で皺を消滅させることを特徴とするものである。
そして、前記ブランクの外周部は、前記深絞り成形方法において、前記皺押さえ工具の外縁フラット面による押圧解除後、前記テーパ部を通過中も押圧保持することが望ましい。
本発明の深絞り成形金型によれば、絞り開始後にテーパ面から成る凹部で微細な皺が発生するが、絞りが進行しても増大せずに消滅し、且つ底抜けの抑制効果があり、成形許容範囲を拡大することができ、従来と比較して元板厚を薄肉化した場合でも高絞り比の深絞りカップを得ることができる。
また、外縁フラット面積を前記のように皺押さえ全平面積の１１〜３１％の範囲とすることによって、深絞り成形開始時にブランクの外周部を効果的に拘束保持して底抜けを防止することができる。
さらに、前記のように内外フラット面段差を有することによって、深絞り成形初期にはブランクの外周部が拘束され、且つ途中のテーパ面から成る凹部では拘束されないので、内縁フラット面に荷重が集中することが緩和され、底抜けが防止される。
さらにまた、前記金型において、テーパ面のテーパ角度、及びテーパ面の最深部が前記内縁フラット面に対する段差を、上記の範囲とすることによって、ブランクの外周部が外縁フラット面を抜けた後も効果的に拘束され、微細皺が大きくなることと底抜けを効果的に防止することができる。
また、本発明の深絞り成形方法によれば、ブランクの深絞り工程におけるカップ側壁皺や底抜け等の成形不良の発生を効果的に防止して、絞り比を高くすることができるので、シームレス缶等の金属容器の製造における工程数の削減を可能にして生産性の向上に寄与する。また、元板厚を薄肉化した場合でもカップ側壁皺や底抜け等の成形不良が防止され、安定した絞り成形が行えることにより、シームレス缶等の金属容器の軽量化を図ることができる。
そして、上記深絞り成形方法において、ブランクの外周部を、皺押さえ工具の外縁フラット面による押圧解除後、前記テーパ部を通過中も押圧保持することによって、微細皺が大きくなることを防止して、底抜けを効果的に防止することができる。
本発明の実施形態に係る皺押さえ工具の要部断面図である。 本発明の深絞り成形方法の工程図であり、（ａ）は絞り成形開始前の状態、（ｂ）は絞り成形初期の状態、（ｃ）は絞り成形途中の状態を示している。 本発明の実施例、比較例及び参考例に係る絞り成形経過における皺の発生状況を示す写真である。 比較例に係る絞り開始初期におけるブランクを保持した状態の皺押さえ工具の形状を示す断面概略図であり、（ａ）は比較例５、（ｂ）は比較例７である。
１、３０、４０、５０、６０ 皺押さえ工具
２、４５、６５ ドローダイ
３ ドローパンチ
４ ブランク
５ ブランクの外周部
７ 成形作用面（ダイラジアス）
８ ドローパンチ作用面（パンチラジアス）
１１、５１ 内縁フラット面
１２、５２ テーパ面
１３ 最深平坦面（段差面）
１４ 外縁フラット面
１５ 凹部
６２ ビード
以下、本発明の実施形態を、図面を基に詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る皺押さえ工具の要部断面を示している。
皺押さえ工具１は環状を呈し、図２に示すように、通常の深絞り成形と同様に環状のドローダイ２及び円柱状のドローパンチ３と同軸心に配置され、ドローダイ２に対して相対的に接近及び離間して、その工具下面の皺押さえ面とドローダイ上面との間でブランク４を一定荷重のもとで押圧保持するように構成されている。本実施形態では、ドローダイ２が固定され、皺押さえ工具１が下降してドローダイの上面(環状平坦面)と皺押さえ工具下面との間でブランク４を一定の皺押さえ荷重で押圧保持し、ドローパンチ３が下降してドローダイ２内に進入することにより、ブランク４を絞り成形する場合について説明するが、配置関係はその逆にすることも可能であり、必ずしも本実施形態に限るものではない。
皺押さえ工具１は、中央部は少なくともドローパンチ３が進入し、且つドローパンチ３の下降に伴ってブランクがドローパンチの外周面に沿って移動できる内縁半径ｒ１の円筒空間を有している。皺押さえ面の表面形状は、前記ドローパンチ３が通過する内縁から外縁に向けて、内縁フラット面１１、該内縁フラット面１１から外周に向かって深くなるテーパ面１２、該テーパ面の最深平坦面(段差面)１３及び外縁フラット面１４からなる。
内縁フラット面１１は、内縁半径ｒ１とテーパ開始径ｒ２との間で形成される環状平坦面であるが、深絞り成形途中のブランクの板厚分布（内側から外側に向けて厚みが増加している）に沿って効果的に皺を抑制するためには、可能な限り狭い方が望ましい。
テーパ面１２は、後述する外縁フラット面１４による押圧を解除されたブランク４において皺が発達することを抑制し、そのテーパ角度θは、絞り成形途中のブランクの板厚分布に近似し、図２ｃに楕円破線で示すように、ブランク４の外周部５が優先的に接触する形状が望ましい。従って、該テーパ面１２の最適角度は、ブランク材の材質、厚さ、ブランク径、パンチ径によって相違するが、該テーパ角度θが大きく内縁フラット面１１との段差が大きすぎると、ブランク４の外周部５が外縁フラット面１４を抜けた後に押圧保持されないため、該凹部で大きな皺が形成されてしまう。この段差面１３は、テーパ面１２の最深部から外側に向けて水平な環状平坦面となっており、内縁フラット面１１と高さｈ２の段差面となっている。該段差面１３は、必ずしも設けなくてよいが、外縁フラット面１４による押圧を解除されたブランク４の外周部５を良好に拘束して皺の拡大、増加を阻止するのに有効である。前述のようにテーパ面１２のテーパ角度θは、ブランク４の材質、厚さ、ブランク径によって相違するが、０゜１′〜０゜６′の範囲が望ましく、段差ｈ２はテーパ面１２の最深部が前記内側面に対して０．００５〜０．０１３ｍｍの範囲内とするのが望ましい。
外縁フラット面１４は、外縁フラット面開始径ｒ３からブランク直径とほぼ等しい皺押さえ径ｒ４との間で形成された環状平坦面であり、深絞り成形初期の一定ストロークまでブランク４の外周部を押圧してブランク４に張力を作用させる。そして、外縁フラット面１４によって深絞り成形初期に、テーパ面１２と段差面１３とで形成される凹部で過剰な皺の発生を防ぐ作用をする。また、外縁フラット面１４は、絞り成形開始時に内縁フラット面１１に荷重が集中しないように、内縁フラット面１１より外側に内外フラット面段差ｈ１をもって僅かに凸面に形成されている。
尚、外縁フラット面１４の面積は、皺押さえ工具１の皺押さえ面をフラット面と仮定して算出した皺押さえ全平面積の１１〜３１％が望ましく、前記皺押さえ全平面積の１１％未満であると、外縁フラット面１４でのブランク保持時間が短くなって底抜けが発生し易く、一方、３１％を越えると、前記凹部１５での皺が多く発生する。
以上のように構成された実施形態の皺押さえ工具１により、円盤形状のブランク４から深絞り成形によりカップを得る工程を図２に基づいて説明する。
円盤状に打ち抜かれたブランク４が図（２ａ）に示すように、皺押さえ工具１の皺押さえ面とドローダイ２の上面との間で所定の皺押さえ荷重下で押圧保持され、ドローパンチ３が下降することにより、ブランク４がドローダイ２のキャビティ内に押し込まれて、ドローダイ２の成形作用面（ダイラジアス）７によって曲げ加工を受けて絞り成形が進行する。その際、ブランク４における皺押さえ工具１の皺押さえ面とドローダイ上面に挟まれた環状部分は、半径方向に引き延ばされると共に円周方向に圧縮力を受け、この圧縮力によりブランク４の前記環状部分に皺が発生するが、その皺の発生を皺押さえによって前記環状部分を拘束することにより抑制している。従来の平坦な皺押さえ面の場合、絞りが進行することによって皺押さえ領域の厚みが変化すると空隙のできる内側で皺が発生している。本実施形態の皺押さえ面は、僅かな内外フラット面段差ｈ１を設け、且つ内縁フラット面１１と外縁フラット面１４との間にテーパ状の凹部１５を設けているので、図２（ａ）に示す状態から図２（ｂ）に示す状態に移行する深絞り成形初期の段階は、ブランク４の外周部５が主に外縁フラット面１４によって所定圧力で押圧されながら移動するので、ブランク４が強い引張荷重を受け、皺の発生を抑制する。また、従来は、深絞り成形初期にブランク４全体が押圧保持されて、成形作用面７とドローパンチ作用面（パンチラジアス）８の間で大きな引張荷重が発生するが、本実施形態によれば、内外フラット面段差ｈ１により、絞り成形初期にはブランク４の外周部５が優先的に押圧保持され、且つ途中の凹部１５では押圧保持されないので、成形作用面７とドローパンチ作用面８の間の引張荷重が緩和され、底抜けを防止する効果がある。
そして、図２（ｃ）に示すようにブランク４の外周部５が外縁フラット面１４を抜け、凹部１５領域に達すると、外縁フラット面１４によるブランク４の外周部５の押圧保持が開放され、凹部１５内に位置するブランク４の外周部５に皺が発生しやすくなる。これに対して本実施形態では、皺の発生を防止するためにブランク４の外周部５が外縁フラット面１４を抜けたあとも、前記外周部５を軽く拘束して押圧保持を完全には解除しない構成としている。即ち、前記凹部１５を絞り成形途中のブランク４の板厚分布に近い形状とし、図２（ｃ）において楕円の一点鎖線で示すブランク４の外周部５が凹部１５の上下面に接触して拘束されるように、極低角度のテーパ面１２及びそれに続く最深平坦面１３を形成している。このような構成により、大きな皺の発生が抑制され、また、ブランク４の外周部５が外縁フラット面１４を抜けた後に、従来と比べて内縁フラット面１１に荷重が集中することが緩和され、底抜けが防止される。
尚、この時、前記した大きな皺の抑制の際に発生する小さな皺は、内縁フラット面１１を通過することによって消滅し、図３の実施例の写真に示すように、カップ側壁皺や底抜け（破断）等の成形不良を生じることなく、良好に浅カップの深絞り成形が行われる。
［実施例１］
板厚０．１８５ｍｍのティンフリースチール材（ＳＲ材：１回冷間圧延材）の両面に、厚み０．０１７ｍｍの透明ＰＥＴフィルムと酸化チタンから成る白色顔料を含有する厚み０．０１３ｍｍのホワイトＰＥＴフィルムをそれぞれラミネートして樹脂被覆金属板を得た。
この樹脂被覆金属板を用いて、下記皺押さえ工具、成形条件で前記透明ＰＥＴフィルムが内面となるように深絞り成形を行い、成形可能な皺押さえ荷重の範囲を確認した。
１．［評価方法］
○：絞り成形可能、△：カップ側壁皺、×底抜け、
※：カップ開口端のフィルム剥離。
２．皺押さえ工具（図３の実施例１参照）
テーパ角度θ：０°１′３８″、段差ｈ２：０．００７ｍｍ、テーパ開始径ｒ２：８０．７ｍｍ、外縁フラット面開始径ｒ３：１３６．６ｍｍ、内外フラット面段差ｈ１：０．００７ｍｍ、外縁フラット面積：１４０５ｍｍ２
３．成形条件
ブランク径：１４３．０ｍｍ、絞り比：２．０、絞りカップ径（ドローパンチ径）：７３ｍｍ、ドローパンチラジアスＲｐ：６．０ｍｍ、
ドローダイラジアスＲｄ：２．０ｍｍ、絞りクリアランスＣＬ：０．３５０ｍｍ、
成形速度：１０ｓｐｍ、皺押さえ荷重（ｋＮ）：２３〜５０
［比較例１］
皺押さえ面がフラット面である従来の皺押さえ工具３０（皺押さえ全平面積：１１３１９ｍｍ２）（図３の比較例１参照）を使用し、皺押さえ工具以外は実施例１と同様に深絞り成形を行い、成形可能な皺押さえ荷重の範囲を確認した。
［実施例２］
実施例１において、０．２４０ｍｍのティンフリースチール材（ＳＲ材）を用いた以外は、同様に深絞り成形を行い、成形可能な皺押さえ荷重の範囲を確認した。
［比較例２］
比較例１において、０．２４０ｍｍのティンフリースチール材（ＳＲ材）を用いた以外は、同様に深絞り成形を行い、成形可能な皺押さえ荷重の範囲を確認した。
［実施例３］
実施例１において、絞り比：１．８、絞りカップ径：７８ｍｍとした以外は、同様に深絞り成形を行い、成形可能な皺押さえ荷重の範囲を確認した。
［比較例３］
比較例１において、絞り比：１．８、絞りカップ径：７８ｍｍとした以外は、同様に深絞り成形を行い、成形可能な皺押さえ荷重の範囲を確認した。
［実施例４］
実施例３において、０．２４０ｍｍのティンフリースチール材（ＳＲ材）を用いた以外は、同様に深絞り成形を行い、成形可能な皺押さえ荷重の範囲を確認した。
［比較例４］
比較例３において、０．２４０ｍｍのティンフリースチール材（ＳＲ材）を用いた以外は、同様に深絞り成形を行い、成形可能な皺押さえ荷重の範囲を確認した。
［参考例］
皺押さえ工具４０を、テーパ面４１の最深部から平坦面４２となって外周面まで続き、テーパ角度θ：０°２′１８″、テーパ開始径ｒ２：９６．３ｍｍ、段差ｈ２：０．０１０ｍｍの外縁フラット面が無い形状とし、上面が前記皺押さえ工具４０の皺押さえ面と略対称的な形状のドローダイ４５を使用し、実施例１と同様に深絞り成形をした。（図３の参考例参照）
そして、前記実施例１、比較例１及び参考例による深絞り成形の経過による皺の発生状況を観察した結果を図３に示す。
その結果、実施例１は、絞り成形開始時に皺が発生するが発展せず、絞り成形完了時に皺が消滅した。
一方、比較例１は、絞りが進行して、ブランクの皺押さえ領域の厚みが変化すると、皺押さえ面とブランクの間で空隙のできる内側で皺が発生して、絞り成形完了時にカップ側壁皺が確認された。
また、参考例は、絞り成形の進行に伴って外縁部の皺が発達して、完全には消滅しないで残り、比較例１と同様に絞り成形完了時にカップ側壁皺が確認された。
［比較例５］
皺押さえ面形状を、図４ａに示した内縁フラット面５１、該内縁フラット面から外側に向けて深くなるテーパ面５２、テーパ面の最深部から外周縁まで延びる平坦面５３からなる皺押さえ面形状とし、テーパ角度θ：０°２′１８″、テーパ開始径ｒ２：９６．３ｍｍ、内縁フラット面５１と平坦面５３の段差ｈ２：０．０１０ｍｍの皺押さえ工具５０を使用して、実施例１と同様に深絞り成形を行い、成形可能な皺押さえ荷重の範囲を確認した。
［比較例６］
比較例５において、テーパ角度θ：０°３′３２″、テーパ開始径ｒ２：９０．３ｍｍ、内縁フラット面５１と平坦面５３の段差ｈ２：０．０１５ｍｍとした以外は同様に深絞り成形を行い、成形可能な皺押さえ荷重の範囲を確認した。
［比較例７］
皺押さえ面形状を、図４ｂに示した内側フラット面から所定の距離を隔てビード深さが０．１０ｍｍのビード（凹部）６２を同心状に４重に形成した皺押さえ工具６０を用いた。一方、ドローダイ６５を、内周縁の成形作用面（コーナ部）から水平に延びる所定幅の環状平端部６６を形成すると共に、外側下方に向けてテーパ角度θ：０゜２′１８″のテーパ面６７を形成し、その最深部から外周面に向けて平坦面６８を有する形状とした。
この皺押さえ工具６０とドローダイ６５を使用して、実施例１と同様の樹脂被覆金属板を用いて同様に深絞り成形を行い、成形可能な皺押さえ荷重の範囲を確認した。
［実施例５］
前述した実施例１おいて、板厚０．１８５ｍｍのティンフリースチール材（ＤＲ材：２回冷間圧延材）を用いた以外は、同様に深絞り成形を行い、成形可能な皺押さえ荷重の範囲を確認した。
［比較例８］
比較例５において、板厚０．１８５ｍｍのティンフリースチール材（ＤＲ材）を用いた以外は、同様に深絞り成形を行い、成形可能な皺押さえ荷重の範囲を確認した。
［比較例９］
比較例８において、板厚０．１８５ｍｍのティンフリースチール材（ＤＲ材）を用いた以外は、同様に深絞り成形を行い、成形可能な皺押さえ荷重の範囲を確認した。
そして、実施例１〜４、５及び比較例１〜９の成形可能な皺押さえ荷重の範囲を表１に示す。
この結果、実施例１〜４と、その実施例に対応する比較例１〜４を比較すると、それぞれ実施例において成形可能な皺押さえ荷重の範囲が広く、金属板の元板厚が薄く、及び／又は絞り比が高くなると、深絞り成形における前記皺押さえ荷重の範囲が狭いことが判る。例えば、実施例１と比較例１とを比較すると、同一成形条件で実施例１に係る成形金型によれば０．１８５ｍｍＳＲ材を絞り比２．０での良好な成形が皺押さえ荷重３９〜５０ｋＮの範囲で可能であったが、比較例１の成形金型によれば当該条件での良好な深絞り成形は皺押さえ荷重を変えても達成することができなかった。
また、皺押さえ工具の形状に関して、実施例１と比較例５〜７及び実施例５と比較例８、９の成形可能な皺押さえ荷重の範囲の比較から、実施例の皺押さえ形状が深絞り成形性に優れていることが判る。
尚、比較例７は、皺押さえ荷重が３３〜４５ｋＮにおいて、カップ開口端のフィルム剥離が生じた。
また、本実施例における成形可能な皺押さえ荷重の範囲の確認により、ＤＲ材はＳＲ材よりもカップ側壁皺、底抜けを抑制して絞り成形を行う難易度が高いことが判明した。
次いで、前記実施例の結果を踏まえ、皺押さえ工具の好ましい形状を検討するための実験を行った。
 実験
前記実施例１の樹脂被覆金属板を用いて、表２に示すテーパ角度θ、段差ｈ２、テーパ開始径ｒ２、外縁フラット面開始径ｒ３、内外フラット面段差ｈ１、及び外縁フラット面積率を種々変えた皺押さえ工具により、前記透明ＰＥＴフィルムが内面となるように深絞り成形を行い、成形可能な皺押さえ荷重の範囲を確認した。
また、その時の成形条件は、前記実施例１と同様とし、前記フラット面積率は、前記比較例１の皺押さえ面がフラット面である従来の皺押さえ工具３０の皺押さえ全平面積（１１３１９ｍｍ２）に対する面積率を求めた。
尚、実験例１は前述した実施例１を示している。
実験の結果を表２に示す。
表２に示すように、実験例１〜７はカップ側壁皺、底抜けが発生しない成形可能な皺押さえ荷重の範囲が広いことが確認され、それは前記表１に示した比較例１［実験例と同条件で深絞り成形］と比較して明らかである。
そして、本実験例では、テーパ角度：０゜１′３８″〜０゜５′５″、段差ｈ２：０．００５〜０．０１３ｍｍ、テーパ開始径ｒ２：７９．６〜８９．４ｍｍ、外縁フラット面開始径ｒ３：１２６．９〜１３７．２ｍｍ、内外フラット面段差ｈ１：０〜０．００７ｍｍ、外縁フラット面積比率１１．３％〜３０．２％の範囲の全てを満たす場合に、良好な絞り成形ができる皺押さえ荷重の範囲が広くなることが確認された。
尚、上記範囲は、テーパ角度０゜１′〜０゜６′、外縁フラット面積比率１１〜３１％の範囲が許容される。
以上の実施例、実験例では、金属板の深絞り成形について説明したが、本発明は必ずしも金属板に限らず、紙を基材とするブランクあるいは合成樹脂材を基材とするブランクの深絞り成形にも適用できる。
また、前述した皺押さえ工具の皺押さえ面に形成した内縁フラット面、該内縁フラット面から外周に向かって深くなるテーパ面、及び外縁フラット面は、ドローダイの上面に形成しても良い。その場合、皺押さえ工具の皺押さえ面は、平坦面とする。もしくは、皺押さえ工具とドローダイの両者に当該形状面を付与してもよい。
本発明の深絞り成形金型およびその成形方法によれば、成形可能な皺押さえ荷重の範囲が広く、ブランクからの絞り比を従来と比べて高くすることができるので、特に金属缶、合成樹脂被覆金属缶の深絞り成形に適用することによって、元板厚の薄肉化、成形設備の簡略化ができ、産業上の利用可能性が高い。また、基材は金属材に限らず、紙、合成樹脂ブランクの成形にも利用可能である。
本発明は、金属缶等の深絞り成形方法、特に深絞り成形におけるカップ側壁皺や底抜け等の成形不良を防止できる深絞り成形方法に関する。
シームレス缶等の金属容器を得る工程において、平板素材（ブランク）から深絞り成形によりカップを成形し、得られたカップをさらに再絞り、或いは再絞り−しごき成形を行ってシームレス缶を得ている。前記深絞り成形は、ブランクを皺押さえ工具（ブランクホルダー、又はドローパッド等ともいう）とドローダイ上面とで挟んだ状態で、ドローパンチがブランクをドローダイ内に押し込むことによって深絞り成形されるが、その場合ブランクの深絞り成形が進行すると、ブランクに皺が発生し、該皺が皺押さえ工具とドローダイによって矯正されないと、成形されたカップ側壁に側壁皺が残留し、また皺の発生を抑制するために皺押さえ圧力を大きくすると深絞り成形中のカップに大きな張力が作用してカップの底抜けが発生し易い。そして、その傾向は、絞り比が高くなる程顕著になり、絞り比は材料によって自ずと制限されるが、良好な深絞り成形を行うため皺押さえ工具を改良することによって、皺及び底抜けの発生を抑制し、絞り比の向上を図る試みが提案されている。
皺押さえ工具の押圧面は一般に平坦面に形成されているが、例えば、押圧面に同心状のリング溝を形成して押圧面を凹凸に形成し、絞り工程においてリング溝内に故意に小さな皺を発生させ、この皺を凹凸移行部に引っ掛けてブランク材に適度な張力を発生させて大きな皺とピンチングの発生を防ぐようにしたものが提案されている（特許文献１）。
また、皺押さえ型に凹部を形成し、該凹部の押さえ面が外周に向かって深くなるテーパ面に形成したもの等が提案されている（特許文献２）。
しかしながら、いずれも、元板厚が薄い金属板を高い絞り比で深絞り成形を行なう際に、その成形開始時の初期段階にブランクに発生する皺の抑制、或いは底抜けを防止する点で未だ満足のいくものではない。
また、金属基材の片面又は両面にポリエステル樹脂等の樹脂を被覆した樹脂被覆金属板を用いてシームレス缶も製造されているが、陽圧缶の場合は前記金属板の厚みが薄く、ブランク径も小さいので、通常は、深絞り成形と、１回の再絞り成形及び複数のしごき成形を行えば良く、最終缶胴径までの工程数は少ない。
一方、陰圧缶の場合は陽圧缶に比較して前記金属板の厚みが厚く、ブランク径も大きいので、最終缶胴径までの再絞り工程数が多くなり、多工程プレスを用いることになるが、生産性が悪く、しかも設備・工具費用が高く、且つ型換えに時間を要する。
また、深絞り、再絞り工程におけるそれぞれの絞り比を高くすれば工程数の削減が可能となるが、単に絞り比を高くするとカップ側壁皺や底抜け等の成形不良が発生する。
さらに、近年、軽量化の観点から元板厚の薄肉化が要望されており、より一層、深絞り成形におけるカップ側壁皺や底抜け等の成形不良が発生し易く、これらの防止が、特にティンフリースチール等の薄肉化された金属板を深絞り成形する際に要望されている。
特開２００２−１９２２５１号公報 実開昭６０−１４６５２４号公報
そこで、本発明は、前記実情に鑑み創案されたものであって、シームレス缶等の金属容器の製造におけるブランクの深絞り成形によるカップ側壁皺や底抜け等の成形不良を防止し、また、前記深絞り成形時の絞り比を従来と比較して高くすることを可能にし、シームレス缶等の金属容器の製造における工程数の削減を可能にすることができる深絞り成形方法を提供することを目的とする。
前記目的を達成する本発明の深絞り成形方法は、ブランクを皺押さえ工具とドローダイで保持してドローパンチで前記ブランクからカップに成形する深絞り成形方法において、前記皺押さえ工具の皺押さえ面、或いはドローダイの上面が、前記ドローパンチが通過する内縁から外縁に向けて、内縁フラット面、該内縁フラット面から外周に向かって深くなるテーパ面、及び外縁フラット面からなり、深絞り開始時には、前記ブランクを前記内縁フラット面と外縁フラット面で押圧保持し、深絞り成形の初期状態で、前記テーパ部で皺の発生を許容し、深絞り成形が進行して外縁フラット面による押圧が解除されると、前記ブランクがテーパ面及び内縁フラット面で皺を消滅させることを特徴とするものである。
そして、前記ブランクの外周部は、前記深絞り成形方法において、前記皺押さえ工具の外縁フラット面による押圧解除後、前記テーパ部を通過中も押圧保持することが望ましい。
本発明の深絞り成形方法によれば、ブランクの深絞り工程におけるカップ側壁皺や底抜け等の成形不良の発生を効果的に防止して、絞り比を高くすることができるので、シームレス缶等の金属容器の製造における工程数の削減を可能にして生産性の向上に寄与する。また、元板厚を薄肉化した場合でもカップ側壁皺や底抜け等の成形不良が防止され、安定した絞り成形が行えることにより、シームレス缶等の金属容器の軽量化を図ることができる。
そして、前記深絞り成形方法において、ブランクの外周部を、皺押さえ工具の外縁フラット面による押圧解除後、前記テーパ部を通過中も押圧保持することによって、微細皺が大きくなることを防止して、底抜けを効果的に防止することができる。
本発明の実施形態に係る皺押さえ工具の要部断面図である。 本発明の深絞り成形方法の工程図であり、（ａ）は絞り成形開始前の状態、（ｂ）は絞り成形初期の状態、（ｃ）は絞り成形途中の状態を示している。 本発明の実施例、比較例及び参考例に係る絞り成形経過における皺の発生状況を示す写真である。 比較例に係る絞り開始初期におけるブランクを保持した状態の皺押さえ工具の形状を示す断面概略図であり、（ａ）は比較例５、（ｂ）は比較例７である。
１、３０、４０、５０、６０ 皺押さえ工具
２、４５、６５ ドローダイ
３ ドローパンチ
４ ブランク
５ ブランクの外周部
７ 成形作用面（ダイラジアス）
８ ドローパンチ作用面（パンチラジアス）
１１、５１ 内縁フラット面
１２、５２ テーパ面
１３ 最深平坦面（段差面）
１４ 外縁フラット面
１５ 凹部
６２ ビード
以下、本発明の実施形態を、図面を基に詳細に説明する。
図１は、本発明の深絞り成形方法を実施するための皺押さえ工具に係る実施形態の要部断面を示している。
皺押さえ工具１は環状を呈し、図２に示すように、通常の深絞り成形と同様に環状のドローダイ２及び円柱状のドローパンチ３と同軸心に配置され、ドローダイ２に対して相対的に接近及び離間して、その工具下面の皺押さえ面とドローダイ上面との間でブランク４を一定荷重のもとで押圧保持するように構成されている。本実施形態では、ドローダイ２が固定され、皺押さえ工具１が下降してドローダイの上面(環状平坦面)と皺押さえ工具下面との間でブランク４を一定の皺押さえ荷重で押圧保持し、ドローパンチ３が下降してドローダイ２内に進入することにより、ブランク４を絞り成形する場合について説明するが、配置関係はその逆にすることも可能であり、必ずしも本実施形態に限るものではない。
皺押さえ工具１は、中央部は少なくともドローパンチ３が進入し、且つドローパンチ３の下降に伴ってブランクがドローパンチの外周面に沿って移動できる内縁半径ｒ１の円筒空間を有している。皺押さえ面の表面形状は、前記ドローパンチ３が通過する内縁から外縁に向けて、内縁フラット面１１、該内縁フラット面１１から外周に向かって深くなるテーパ面１２、該テーパ面の最深平坦面(段差面)１３及び外縁フラット面１４からなる。
内縁フラット面１１は、内縁半径ｒ１とテーパ開始径ｒ２との間で形成される環状平坦面であるが、深絞り成形途中のブランクの板厚分布（内側から外側に向けて厚みが増加している）に沿って効果的に皺を抑制するためには、可能な限り狭い方が望ましい。
テーパ面１２は、後述する外縁フラット面１４による押圧を解除されたブランク４において皺が発達することを抑制し、そのテーパ角度θは、絞り成形途中のブランクの板厚分布に近似し、図２ｃに楕円破線で示すように、ブランク４の外周部５が優先的に接触する形状が望ましい。従って、該テーパ面１２の最適角度は、ブランク材の材質、厚さ、ブランク径、パンチ径によって相違するが、該テーパ角度θが大きく内縁フラット面１１との段差が大きすぎると、ブランク４の外周部５が外縁フラット面１４を抜けた後に押圧保持されないため、該凹部で大きな皺が形成されてしまう。この段差面１３は、テーパ面１２の最深部から外側に向けて水平な環状平坦面となっており、内縁フラット面１１と高さｈ２の段差面となっている。該段差面１３は、必ずしも設けなくてよいが、外縁フラット面１４による押圧を解除されたブランク４の外周部５を良好に拘束して皺の拡大、増加を阻止するのに有効である。前述のようにテーパ面１２のテーパ角度θは、ブランク４の材質、厚さ、ブランク径によって相違するが、０゜１′〜０゜６′の範囲が望ましく、段差ｈ２はテーパ面１２の最深部が前記内側面に対して０．００５〜０．０１３ｍｍの範囲内とするのが望ましい。
外縁フラット面１４は、外縁フラット面開始径ｒ３からブランク直径とほぼ等しい皺押さえ径ｒ４との間で形成された環状平坦面であり、深絞り成形初期の一定ストロークまでブランク４の外周部を押圧してブランク４に張力を作用させる。そして、外縁フラット面１４によって深絞り成形初期に、テーパ面１２と段差面１３とで形成される凹部で過剰な皺の発生を防ぐ作用をする。また、外縁フラット面１４は、絞り成形開始時に内縁フラット面１１に荷重が集中しないように、内縁フラット面１１より外側に内外フラット面段差ｈ１をもって僅かに凸面に形成されている。
尚、外縁フラット面１４の面積は、皺押さえ工具１の皺押さえ面をフラット面と仮定して算出した皺押さえ全平面積の１１〜３１％が望ましく、前記皺押さえ全平面積の１１％未満であると、外縁フラット面１４でのブランク保持時間が短くなって底抜けが発生し易く、一方、３１％を越えると、前記凹部１５での皺が多く発生する。
以上のように構成された本発明の実施形態の皺押さえ工具１により、円盤形状のブランク４から深絞り成形によりカップを得る工程を図２に基づいて説明する。
円盤状に打ち抜かれたブランク４が図（２ａ）に示すように、皺押さえ工具１の皺押さえ面とドローダイ２の上面との間で所定の皺押さえ荷重下で押圧保持され、ドローパンチ３が下降することにより、ブランク４がドローダイ２のキャビティ内に押し込まれて、ドローダイ２の成形作用面（ダイラジアス）７によって曲げ加工を受けて絞り成形が進行する。その際、ブランク４における皺押さえ工具１の皺押さえ面とドローダイ上面に挟まれた環状部分は、半径方向に引き延ばされると共に円周方向に圧縮力を受け、この圧縮力によりブランク４の前記環状部分に皺が発生するが、その皺の発生を皺押さえによって前記環状部分を拘束することにより抑制している。従来の平坦な皺押さえ面の場合、絞りが進行することによって皺押さえ領域の厚みが変化すると空隙のできる内側で皺が発生している。本実施形態の皺押さえ面は、僅かな内外フラット面段差ｈ１を設け、且つ内縁フラット面１１と外縁フラット面１４との間にテーパ状の凹部１５を設けているので、図２（ａ）に示す状態から図２（ｂ）に示す状態に移行する深絞り成形初期の段階は、ブランク４の外周部５が主に外縁フラット面１４によって所定圧力で押圧されながら移動するので、ブランク４が強い引張荷重を受け、皺の発生を抑制する。また、従来は、深絞り成形初期にブランク４全体が押圧保持されて、成形作用面７とドローパンチ作用面（パンチラジアス）８の間で大きな引張荷重が発生するが、本実施形態によれば、内外フラット面段差ｈ１により、絞り成形初期にはブランク４の外周部５が優先的に押圧保持され、且つ途中の凹部１５では押圧保持されないので、成形作用面７とドローパンチ作用面８の間の引張荷重が緩和され、底抜けを防止する効果がある。
そして、図２（ｃ）に示すようにブランク４の外周部５が外縁フラット面１４を抜け、凹部１５領域に達すると、外縁フラット面１４によるブランク４の外周部５の押圧保持が開放され、凹部１５内に位置するブランク４の外周部５に皺が発生しやすくなる。これに対して本実施形態では、皺の発生を防止するためにブランク４の外周部５が外縁フラット面１４を抜けたあとも、前記外周部５を軽く拘束して押圧保持を完全には解除しない構成としている。即ち、前記凹部１５を絞り成形途中のブランク４の板厚分布に近い形状とし、図２（ｃ）において楕円の一点鎖線で示すブランク４の外周部５が凹部１５の上下面に接触して拘束されるように、極低角度のテーパ面１２及びそれに続く最深平坦面１３を形成している。このような構成により、大きな皺の発生が抑制され、また、ブランク４の外周部５が外縁フラット面１４を抜けた後に、従来と比べて内縁フラット面１１に荷重が集中することが緩和され、底抜けが防止される。
尚、この時、前記した大きな皺の抑制の際に発生する小さな皺は、内縁フラット面１１を通過することによって消滅し、図３の実施例の写真に示すように、カップ側壁皺や底抜け（破断）等の成形不良を生じることなく、良好に浅カップの深絞り成形が行われる。
［実施例１］
板厚０．１８５ｍｍのティンフリースチール材（ＳＲ材：１回冷間圧延材）の両面に、厚み０．０１７ｍｍの透明ＰＥＴフィルムと酸化チタンから成る白色顔料を含有する厚み０．０１３ｍｍのホワイトＰＥＴフィルムをそれぞれラミネートして樹脂被覆金属板を得た。
この樹脂被覆金属板を用いて、下記皺押さえ工具、成形条件で前記透明ＰＥＴフィルムが内面となるように深絞り成形を行い、成形可能な皺押さえ荷重の範囲を確認した。
１．［評価方法］
○：絞り成形可能、△：カップ側壁皺、×底抜け、
※：カップ開口端のフィルム剥離。
２．皺押さえ工具（図３の実施例１参照）
テーパ角度θ：０°１′３８″、段差ｈ２：０．００７ｍｍ、テーパ開始径ｒ２：８０．７ｍｍ、外縁フラット面開始径ｒ３：１３６．６ｍｍ、内外フラット面段差ｈ１：０．００７ｍｍ、外縁フラット面積：１４０５ｍｍ２
３．成形条件
ブランク径：１４３．０ｍｍ、絞り比：２．０、絞りカップ径（ドローパンチ径）：７３ｍｍ、ドローパンチラジアスＲｐ：６．０ｍｍ、
ドローダイラジアスＲｄ：２．０ｍｍ、絞りクリアランスＣＬ：０．３５０ｍｍ、
成形速度：１０ｓｐｍ、皺押さえ荷重（ｋＮ）：２３〜５０
［比較例１］
皺押さえ面がフラット面である従来の皺押さえ工具３０（皺押さえ全平面積：１１３１９ｍｍ２）（図３の比較例１参照）を使用し、皺押さえ工具以外は実施例１と同様に深絞り成形を行い、成形可能な皺押さえ荷重の範囲を確認した。
［実施例２］
実施例１において、０．２４０ｍｍのティンフリースチール材（ＳＲ材）を用いた以外は、同様に深絞り成形を行い、成形可能な皺押さえ荷重の範囲を確認した。
［比較例２］
比較例１において、０．２４０ｍｍのティンフリースチール材（ＳＲ材）を用いた以外は、同様に深絞り成形を行い、成形可能な皺押さえ荷重の範囲を確認した。
［実施例３］
実施例１において、絞り比：１．８、絞りカップ径：７８ｍｍとした以外は、同様に深絞り成形を行い、成形可能な皺押さえ荷重の範囲を確認した。
［比較例３］
比較例１において、絞り比：１．８、絞りカップ径：７８ｍｍとした以外は、同様に深絞り成形を行い、成形可能な皺押さえ荷重の範囲を確認した。
［実施例４］
実施例３において、０．２４０ｍｍのティンフリースチール材（ＳＲ材）を用いた以外は、同様に深絞り成形を行い、成形可能な皺押さえ荷重の範囲を確認した。
［比較例４］
比較例３において、０．２４０ｍｍのティンフリースチール材（ＳＲ材）を用いた以外は、同様に深絞り成形を行い、成形可能な皺押さえ荷重の範囲を確認した。
［参考例］
皺押さえ工具４０を、テーパ面４１の最深部から平坦面４２となって外周面まで続き、テーパ角度θ：０°２′１８″、テーパ開始径ｒ２：９６．３ｍｍ、段差ｈ２：０．０１０ｍｍの外縁フラット面が無い形状とし、上面が前記皺押さえ工具４０の皺押さえ面と略対称的な形状のドローダイ４５を使用し、実施例１と同様に深絞り成形をした。（図３の参考例参照）
そして、前記実施例１、比較例１及び参考例による深絞り成形の経過による皺の発生状況を観察した結果を図３に示す。
その結果、実施例１は、絞り成形開始時に皺が発生するが発展せず、絞り成形完了時に皺が消滅した。
一方、比較例１は、絞りが進行して、ブランクの皺押さえ領域の厚みが変化すると、皺押さえ面とブランクの間で空隙のできる内側で皺が発生して、絞り成形完了時にカップ側壁皺が確認された。
また、参考例は、絞り成形の進行に伴って外縁部の皺が発達して、完全には消滅しないで残り、比較例１と同様に絞り成形完了時にカップ側壁皺が確認された。
［比較例５］
皺押さえ面形状を、図４ａに示した内縁フラット面５１、該内縁フラット面から外側に向けて深くなるテーパ面５２、テーパ面の最深部から外周縁まで延びる平坦面５３からなる皺押さえ面形状とし、テーパ角度θ：０°２′１８″、テーパ開始径ｒ２：９６．３ｍｍ、内縁フラット面５１と平坦面５３の段差ｈ２：０．０１０ｍｍの皺押さえ工具５０を使用して、実施例１と同様に深絞り成形を行い、成形可能な皺押さえ荷重の範囲を確認した。
［比較例６］
比較例５において、テーパ角度θ：０°３′３２″、テーパ開始径ｒ２：９０．３ｍｍ、内縁フラット面５１と平坦面５３の段差ｈ２：０．０１５ｍｍとした以外は同様に深絞り成形を行い、成形可能な皺押さえ荷重の範囲を確認した。
［比較例７］
皺押さえ面形状を、図４ｂに示した内側フラット面から所定の距離を隔てビード深さが０．１０ｍｍのビード（凹部）６２を同心状に４重に形成した皺押さえ工具６０を用いた。一方、ドローダイ６５を、内周縁の成形作用面（コーナ部）から水平に延びる所定幅の環状平端部６６を形成すると共に、外側下方に向けてテーパ角度θ：０゜２′１８″のテーパ面６７を形成し、その最深部から外周面に向けて平坦面６８を有する形状とした。
この皺押さえ工具６０とドローダイ６５を使用して、実施例１と同様の樹脂被覆金属板を用いて同様に深絞り成形を行い、成形可能な皺押さえ荷重の範囲を確認した。
［実施例５］
前述した実施例１おいて、板厚０．１８５ｍｍのティンフリースチール材（ＤＲ材：２回冷間圧延材）を用いた以外は、同様に深絞り成形を行い、成形可能な皺押さえ荷重の範囲を確認した。
［比較例８］
比較例５において、板厚０．１８５ｍｍのティンフリースチール材（ＤＲ材）を用いた以外は、同様に深絞り成形を行い、成形可能な皺押さえ荷重の範囲を確認した。
［比較例９］
比較例８において、板厚０．１８５ｍｍのティンフリースチール材（ＤＲ材）を用いた以外は、同様に深絞り成形を行い、成形可能な皺押さえ荷重の範囲を確認した。
そして、実施例１〜４、５及び比較例１〜９の成形可能な皺押さえ荷重の範囲を表１に示す。
この結果、実施例１〜４と、その実施例に対応する比較例１〜４を比較すると、それぞれ実施例において成形可能な皺押さえ荷重の範囲が広く、金属板の元板厚が薄く、及び／又は絞り比が高くなると、深絞り成形における前記皺押さえ荷重の範囲が狭いことが判る。例えば、実施例１と比較例１とを比較すると、同一成形条件で実施例１に係る成形金型によれば０．１８５ｍｍＳＲ材を絞り比２．０での良好な成形が皺押さえ荷重３９〜５０ｋＮの範囲で可能であったが、比較例１の成形金型によれば当該条件での良好な深絞り成形は皺押さえ荷重を変えても達成することができなかった。
また、皺押さえ工具の形状に関して、実施例１と比較例５〜７及び実施例５と比較例８、９の成形可能な皺押さえ荷重の範囲の比較から、実施例の皺押さえ形状が深絞り成形性に優れていることが判る。
尚、比較例７は、皺押さえ荷重が３３〜４５ｋＮにおいて、カップ開口端のフィルム剥離が生じた。
また、本実施例における成形可能な皺押さえ荷重の範囲の確認により、ＤＲ材はＳＲ材よりもカップ側壁皺、底抜けを抑制して絞り成形を行う難易度が高いことが判明した。
次いで、前記実施例の結果を踏まえ、皺押さえ工具の好ましい形状を検討するための実験を行った。
実験
前記実施例１の樹脂被覆金属板を用いて、表２に示すテーパ角度θ、段差ｈ２、テーパ開始径ｒ２、外縁フラット面開始径ｒ３、内外フラット面段差ｈ１、及び外縁フラット面積率を種々変えた皺押さえ工具により、前記透明ＰＥＴフィルムが内面となるように深絞り成形を行い、成形可能な皺押さえ荷重の範囲を確認した。
また、その時の成形条件は、前記実施例１と同様とし、前記フラット面積率は、前記比較例１の皺押さえ面がフラット面である従来の皺押さえ工具３０の皺押さえ全平面積（１１３１９ｍｍ２）に対する面積率を求めた。
尚、実験例１は前述した実施例１を示している。
実験の結果を表２に示す。
表２に示すように、実験例１〜７はカップ側壁皺、底抜けが発生しない成形可能な皺押さえ荷重の範囲が広いことが確認され、それは前記表１に示した比較例１［実験例と同条件で深絞り成形］と比較して明らかである。
そして、本実験例では、テーパ角度：０゜１′３８″〜０゜５′５″、段差ｈ２：０．００５〜０．０１３ｍｍ、テーパ開始径ｒ２：７９．６〜８９．４ｍｍ、外縁フラット面開始径ｒ３：１２６．９〜１３７．２ｍｍ、内外フラット面段差ｈ１：０〜０．００７ｍｍ、外縁フラット面積比率１１．３％〜３０．２％の範囲の全てを満たす場合に、良好な絞り成形ができる皺押さえ荷重の範囲が広くなることが確認された。
尚、前記範囲は、テーパ角度０゜１′〜０゜６′、外縁フラット面積比率１１〜３１％の範囲が許容される。
以上の実施例、実験例では、金属板の深絞り成形について説明したが、本発明は必ずしも金属板に限らず、紙を基材とするブランクあるいは合成樹脂材を基材とするブランクの深絞り成形にも適用できる。
また、前述した皺押さえ工具の皺押さえ面に形成した内縁フラット面、該内縁フラット面から外周に向かって深くなるテーパ面、及び外縁フラット面は、ドローダイの上面に形成しても良い。その場合、皺押さえ工具の皺押さえ面は、平坦面とする。もしくは、皺押さえ工具とドローダイの両者に当該形状面を付与してもよい。
本発明の深絞り成形方法によれば、成形可能な皺押さえ荷重の範囲が広く、ブランクからの絞り比を従来と比べて高くすることができるので、特に金属缶、合成樹脂被覆金属缶の深絞り成形に適用することによって、元板厚の薄肉化、成形設備の簡略化ができ、産業上の利用可能性が高い。また、基材は金属材に限らず、紙、合成樹脂ブランクの成形にも利用可能である。

Claims (6)

  1. ドローパンチ、ドローダイ及び皺押さえ工具を有し、ブランクからカップに深絞り成形する成形金型において、前記皺押さえ工具の皺押さえ面、或いはドローダイの上面が、前記ドローパンチが通過する内縁から外縁に向けて、内縁フラット面、該内縁フラット面から外周に向かって深くなるテーパ面、及び外縁フラット面からなることを特徴とする深絞り成形金型。
  2. 前記外縁フラット面積が、皺押さえ工具の皺押さえ面をフラット面と仮定して算出した皺押さえ全平面積の１１〜３１％であることを特徴とする請求項１に記載の深絞り成形金型。
  3. 前記外縁フラット面が前記内縁フラット面より凸面となるように内外フラット面段差を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の深絞り成形金型。
  4. 前記テーパ面のテーパ角度が０゜１′〜０゜６′であり、テーパ面の最深部が前記内縁フラット面に対して０．００５〜０．０１３ｍｍの段差となっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の深絞り成形金型。
  5. ブランクを皺押さえ工具とドローダイで保持してドローパンチで前記ブランクからカップに成形する深絞り成形法において、前記皺押さえ工具の皺押さえ面、或いはドローダイの上面が、前記ドローパンチが通過する内縁から外縁に向けて、内縁フラット面、該内縁フラット面から外周に向かって深くなるテーパ面、及び外縁フラット面からなり、深絞り開始時には、前記ブランクを前記内縁フラット面と外縁フラット面で押圧保持し、深絞り成形の初期状態で、前記テーパ部で皺の発生を許容し、深絞り成形が進行して外縁フラット面による押圧が解除されると、前記ブランクがテーパ面及び内縁フラット面で皺を消滅させることを特徴とする深絞り成形方法。
  6. 前記ブランクの外周部は、請求項５に記載の深絞り成形方法において、前記皺押さえ工具の外縁フラット面による押圧解除後、前記テーパ部を通過中も押圧保持することを特徴とする請求項５に記載の深絞り成形方法。
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