JPWO2014109245A1

JPWO2014109245A1 - プレス成形方法

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Publication number: JPWO2014109245A1
Application number: JP2014529740A
Authority: JP
Inventors: 山形　光晴; 光晴山形; 修治山本; 康裕和田
Original assignee: Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2013-01-09
Filing date: 2013-12-26
Publication date: 2017-01-19
Anticipated expiration: 2033-12-26
Also published as: MX2015008393A; WO2014109245A1; KR20150091395A; CN104918726A; KR101644765B1; JP5655994B2; MX356663B; US9452461B2; CN104918726B; US20150367398A1

Abstract

プレス成形装置（１ａ）は、平板状の被加工材を成形用パンチ（１１）でダイ（１４）内に押し込んでカップ状被加工材（Ｂ）に成形する第１の工程と、カップ縦壁部（Ｂ１）の端部に押さえ部材（１２）が当接しカップ底部（Ｂ２）と成形用パンチ（１１）との間に隙間（Ｓ２）が形成される位置にカップ状被加工材（Ｂ）を相対移動させる第２の工程と、カウンターパンチ（１３）を成形用パンチ（１１）に接近させることにより、カップ底部（Ｂ２）を成形用パンチ（１１）側に押し込み成形用パンチ（１１）とカウンターパンチ（１３）とで挟圧し、カップ縦壁部（Ｂ１）の材料をカップ肩部（Ｂ３）に流入させてカップ肩部（Ｂ３）を増肉する第３の工程と、を続けて行う。

Description

本発明は、平板状の被加工材をカップ状に成形するプレス成形方法に関する。

車両のトランスミッション等に使用される部品として、カップ縦壁部とカップ底壁部とを有するカップ形状の軸対称部品が知られている。カップ形状の軸対称部品を得るために一般的な絞り成形を用いると、絞りパンチの肩Ｒ部に当接するカップ肩部は減肉してしまう。これを改善または回避する技術を開示する文献として以下の特許文献１、２が知られている。

特許文献１では、まず、絞り加工用の装置により絞り加工を行い、被加工材をカップ状に成形する。次に、特許文献１では、コイニング加工用の装置により、カップ状被加工材のカップ底部をコイニング加工し、絞り成形によって減肉したカップ肩部にカップ底部から肉寄せし、カップ肩部を増肉する。

特許文献２では、カップ状被加工材内にパンチを挿入して該パンチによりカップ縦壁部の内壁面を拘束する。続いて、特許文献２では、カップ縦壁部の外壁面をカップ開口部側からカップ底部側に向かってローラーでしごき加工することにより、カップ肩部を増肉する。

特開平８−１４１６６２号公報特開２００７−２８９９８９号公報

しかしながら、特許文献１では、カップ肩部を増肉する際にカップ底部をコイニング加工するので、カップ底部の一部が減肉しカップ底部が平坦で無くなるという問題がある。特許文献２では、カップ縦壁部をしごき加工することによりカップ肩部を増肉するので、カップ縦壁部が減肉するという問題がある。

本発明は、平板状の被加工材をカップ状に成形する際にカップ肩部の減肉の抑制、カップ縦壁部の減肉の抑制、及びカップ底部の平坦化を同時に図るカップ成形方法を提供することを目的とする。

（１）上記課題を解決するために、本発明に係るプレス成形方法は、互いに中心軸が同軸上に配置される成形用パンチと、前記成形用パンチの外周に沿って配置される押さえ部材と、前記中心軸方向において前記成形用パンチに対向配置されるカウンターパンチと、挿通孔部内に前記カウンターパンチが配置されるとともに前記成形用パンチが挿入される前記挿通孔部の一端側内壁面がダイ肩部となっているダイと、を有するプレス金型を用いて平板状の被加工材に対してプレス成形を行うプレス成形方法であって、前記成形用パンチを前記ダイに対して相対移動させて前記挿通孔部内に挿入させることにより前記平板状の被加工材を前記挿通孔部内に前記ダイ肩部を介して押し込み、前記被加工材をカップ縦壁部、カップ底部、前記カップ縦壁部と前記カップ底部とを繋ぐカップ肩部を有するカップ状被加工材に成形する第１の工程、前記カップ縦壁部のカップ開口部側端部に前記押さえ部材が当接し前記カップ底部と前記成形用パンチとの間に隙間が形成される位置に、前記カップ状被加工材を前記成形用パンチに対して相対移動させる第２の工程、前記成形用パンチと前記ダイとにより前記カップ縦壁部の板厚方向の変形を拘束し、かつ前記押さえ部材により前記カップ縦壁部の前記成形用パンチに対する相対位置を固定した状態で前記カウンターパンチを前記成形用パンチに接近させることにより、前記カップ底部を前記成形用パンチ側に押し込み前記成形用パンチと前記カウンターパンチとで挟圧し、前記カップ縦壁部の材料を前記カップ肩部に流入させて前記カップ肩部を増肉する第３の工程、を順に行うことを特徴とすることを特徴とする。

（２）上記（１）のプレス成形方法において、前記押さえ部材は、前記中心軸に直交する径方向における内周面が前記成形用パンチの外周面に沿っており、前記径方向における外周面が前記ダイの挿通孔部の内周面に沿っている円筒状のしわ押さえパンチであり、前記第３の工程において、前記成形用パンチと前記ダイとの間に挿入された前記押さえ部材により、前記カップ縦壁部の前記成形用パンチに対する相対位置を固定し、かつ前記成形用パンチと前記ダイとにより前記カップ縦壁部におけるカップ開口部側の板厚方向の変形を拘束した状態で、前記カップ底部を前記成形用パンチと前記カウンターパンチとで挟圧してもよい。

このようにすれば、押さえ部材として、成形用パンチとダイとの間に相対移動させることができるしわ押さえパンチを用いるので、挿通孔部の奥側にあるカップ状被加工材のカップ開口部側端部をしわ押さえパンチで押さえた状態で、すなわちカップ縦壁部におけるカップ開口部側の板厚方向の変形を成形用パンチとダイとにより拘束した状態で、カップ底部を挟圧できる。そのため、カップ底部の挟圧により、確実にカップ肩部へ材料を流入させることができる。

（３）上記（１）のプレス成形方法において、前記第１の工程では、前記成形用パンチを前記中心軸に沿った第１の方向に移動させ、前記成形用パンチを前記ダイ内に挿入して前記被加工材を前記カップ状被加工材に成形し、前記第２の工程では、前記成形用パンチを前記第１の方向と反対の第２の方向に後退させるとともに前記カウンターパンチを前記第２の方向に移動させて前記カップ縦壁部を、前記ダイより前記第２の方向にある前記押さえ部材に当接させることにより、前記カップ状被加工材を前記カップ底部と前記成形用パンチとの間に前記隙間が形成される位置に相対移動させてもよい。

カップ状被加工材成形後に、成形用パンチとダイとの間に押さえ部材を相対移動させることで、カップ底部と成形用パンチとの間に隙間が形成される位置にカップ状被加工材を相対移動させる場合、成形対象のカップ状被加工材の厚み（成形用パンチとダイとの隙間）に応じて押さえ部材を用意する必要がある。このような構成に比べ、（３）の構成によれば、カップ底部と成形用パンチとの間に隙間が形成される位置にカップ状被加工材を相対移動させるのに、押さえ部材を成形用パンチとダイとの間に挿入する必要が無い。そのため、（３）の構成では、成形対象のカップ状被加工材の厚みにかかわらず同一の押さえ部材を用いて成形することが可能であり、汎用性を向上できる。

（４）上記（３）のプレス成形方法において、前記押さえ部材の外径が前記ダイ肩部の外径より大きくてもよい。このようにすれば、押さえ部材のダイとの対向面をダイに当接させた状態で成形を行うことができ、金型の動作制御を容易にできる。

（５）上記（３）または（４）のプレス成形方法において、前記第３の工程では、前記カップ縦壁部において前記ダイ肩部と前記成形用パンチとの間に位置する部分であって板厚方向の変形が拘束されていない部分がある状態、かつ前記カップ底部と前記成形用パンチとの間に前記隙間がある状態から前記カウンターパンチを前記第２の方向に移動させるとともに前記カウンターパンチの荷重負荷を監視し、前記荷重負荷が所定値に至った際に、前記カウンターパンチの前記第２の方向への移動を停止させることで、前記カップ縦壁部における前記ダイ肩部と前記成形用パンチとの間に位置する部分へ材料が流入することを抑制してもよい。

本発明によれば、板状の被加工材をカップ状に成形する際にカップ肩部の減肉の抑制、カップ縦壁部の減肉の抑制、及びカップ底部の平坦化を同時に図るプレス成形方法を提供できる。

図１は、第１実施形態のプレス成形装置の概略構成図である。図２は、プレス成形装置の成形状況の一例を示す図である。図３は、プレス成形装置の成形状況の一例を示す図である。図４は、プレス成形装置の成形状況の一例を示す図である。図５は、プレス成形装置の成形完了状況の一例を示す図である。図６は、カップ状に成形した際に生じるカップ底部のしわを示す図である。図７は、第２実施形態のプレス成形装置の概略構成図である。図８は、プレス成形装置の成形状況の一例を示す図である。図９は、プレス成形装置の成形状況の一例を示す図である。

以下、本発明の各実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態のプレス成形装置の概略構成図である。プレス成形装置１ａの側断面は軸対称であり、図１及び後に示す図２〜図９は、プレス成形装置１ａもしくは１ｂの中心軸１０から片側部分を示す。

プレス成形装置１ａは、まず、円板状（平板状）被加工材Ａをカップ状に成形する。カップ状に形成された部材を、カップ状被加工材Ｂと記す。次いで、カップ状に成形する際に減肉したカップ状被加工材Ｂのカップ肩部Ｂ３を増肉処理するプレス成形を行う。プレス成形装置１ａは、該プレス成形を、成形用パンチ１１と、しわ押さえパンチ１２（押さえ部材）と、カウンターパンチ１３と、ダイ１４とを有するプレス金型を用いて行う。プレス成形装置１ａは、円板状被加工材Ａからカップ状被加工材Ｂを成形する工程と、成形したカップ状被加工材Ｂのカップ肩部Ｂ３を増肉処理するプレス成形とを、カップ状被加工材Ｂをプレス成形装置１ａから取り外すことなく、連続して行う。これら成形用パンチ１１と、しわ押さえパンチ１２と、カウンターパンチ１３と、ダイ１４とは、中心軸１０に対して軸対称に（すなわち同軸上に）配置されており、それぞれ独立に上動及び下動できる。なお、例えばダイ１４を固定し、成形用パンチ１１、しわ押えパンチ１２、及びカウンターパンチ１３をダイ１４に対して相対的に移動させることでもよい。このような構成であっても、成形用パンチ１１、しわ押さえパンチ１２、カウンターパンチ１３及びダイ１４を独立して上動及び下動させた場合と同様のプレス成形が可能である。

成形用パンチ１１は、円柱状であり、カウンターパンチ１３と対向する先端面１１１は、中心軸１０の直交方向と平行な平面となっている。成形用パンチ１１の先端隅部はＲ状のパンチ肩部１１３となっている。パンチ肩部１１３は、先端面１１１の周縁部と成形用パンチ１１の外周面１１２における下端部とを繋ぐ。

しわ押さえパンチ１２は、円筒状であり、成形用パンチ１１の外周面１１２に沿って配置される。しわ押さえパンチ１２において、中心軸１０に直交する径方向における内周面１２１は、成形用パンチ１１の外周面１１２に沿っており、径方向における外周面１２２は、後述するダイ１４の挿通孔部１４１の内周面１４３に沿っている。しわ押さえパンチ１２の肉厚部の厚みは、円板状被加工材Ａの成形時に、ダイ１４とダイ１４内に挿入される成形用パンチ１１との間に挿入可能な厚みになっている。

カウンターパンチ１３は、円柱状であり、その先端面１３１が中心軸１０方向において成形用パンチ１１の先端面１１１に対向するように配置される。カウンターパンチ１３において、成形用パンチ１１の先端面１１１と対向する先端面１３１は、中心軸１０の直交方向と平行な平面となっている。

ダイ１４の上端面１４４は、円板状被加工材Ａの成形開始時には、成形用パンチ１１の先端面１１１よりも下方に位置する。ダイ１４は、円環状であり、軸方向に延びる挿通孔部１４１を有する。挿通孔部１４１内にはカウンターパンチ１３が配置される。挿通孔部１４１内には、円板状被加工材Ａの成形時に、成形用パンチ１１及びしわ押さえパンチ１２が挿入される。成形時に成形用パンチ１１が挿入される挿通孔部１４１の一端側内壁面（先端側内壁面）には、上側に向かうに従って拡開するＲ状のダイ肩部１４２が形成されている。

ダイ肩部１４２は、挿通孔部１４１の内周面１４３と上端面１４４とを繋ぐ。上端面１４４は、中心軸１０方向視において円環状であり、中心軸１０の直交方向と平行な平面となっている。上端面１４４の内径は、円板状被加工材Ａの外径より小さい。これにより、上端面１４４は、円板状被加工材Ａの成形開始時に、円板状被加工材Ａの外縁部を支持する支持面として機能する。径方向における成形用パンチ１１の外周面１１２とダイ１４の内周面１４３との距離Ｓ１は、円板状被加工材Ａの厚みと同様（誤差を含む）の大きさになっている。

以下、プレス成形装置１ａの成形動作（プレス成形方法）について説明する。図１に示すように、最初にダイ１４の上端面１４４に円板状被加工材Ａをセットする。プレス成形装置１ａは、成形用パンチ１１を下動させて挿通孔部１４１内に挿入させることにより、円板状被加工材Ａをダイ肩部１４２を介して挿通孔部１４１内に押し込む。これによりプレス成形装置１ａは、図２に示すように、円板状被加工材Ａをカップ縦壁部Ｂ１、カップ底部Ｂ２、及びカップ縦壁部Ｂ１とカップ底部Ｂ２とを繋ぐカップ肩部Ｂ３を有する有底筒状のカップ状被加工材Ｂに成形する（第１の工程）。また、カップ状被加工材Ｂには、カップ開口部Ｂ１１１が形成される。この際カップ肩部Ｂ３は、円板状被加工材Ａの肉厚に比べて減肉する。また、しわ押さえパンチ１２は下動せず、カップ状被加工材Ｂから離隔した初期位置を維持する。

次にプレス成形装置１ａは、図３に示すように、成形用パンチ１１の位置を、第１の工程における位置（図２に示す位置）に維持した状態で、しわ押さえパンチ１２を下動させる。そして、プレス成形装置１ａは、しわ押さえパンチ１２をカップ縦壁部Ｂ１のカップ開口部Ｂ１１１側の端部Ｂ１１（以下、カップ開口部側端部Ｂ１１と記載）に当接させ、さらにしわ押さえパンチ１２によりカップ状被加工材Ｂを成形用パンチ１１の下方に押し出す。これにより、プレス成形装置１ａは、カップ状被加工材Ｂを、カップ底部Ｂ２と成形用パンチ１１との間に所定の大きさの隙間Ｓ２が形成される位置に移動させる（第２の工程）。

この際、プレス成形装置１ａは、成形用パンチ１１とダイ１４とによりカップ縦壁部Ｂ１の板厚方向の変形を拘束し、しわ押さえパンチ１２によりカップ縦壁部Ｂ１の上動を押さえた状態（しわ押さえパンチ１２により成形用パンチ１１に対するカップ縦壁部Ｂ１の相対位置を固定した状態）となる。この状態で、プレス成形装置１ａは、図４に示すように、カウンターパンチ１３を上動させて成形用パンチ１１に接近させる。これにより、プレス成形装置１ａは、カップ底部Ｂ２を成形用パンチ１１側に押し込み、成形用パンチ１１とカウンターパンチ１３とで挟圧する（第３の工程）。

この際、ダイ１４の内周面１４３及びカウンターパンチ１３の先端面１３１によって形成される角部１５と、成形用パンチ１１のパンチ肩部１１３との間に、周状の空間Ｖ１が形成される。この周状の空間Ｖ１は、成形前のカップ肩部Ｂ３の大きさより大きい。従って、プレス成形装置１ａは、図５に示すように、しわ押さえパンチ１２によりカップ縦壁部Ｂ１の上動を制限した状態でカップ底部Ｂ２を成形用パンチ１１側に押し込むことで、カップ肩部Ｂ３の近傍部分の材料を、前記空間Ｖ１内へ速やかに流動させる（材料流動を促す）。これにより、カップ肩部Ｂ３が容易に増肉される。一方、カップ縦壁部Ｂ１のうち、材料流動しなかったカップ開口部Ｂ１１１側の部分は、板厚が維持される。このように本実施形態では、カップ縦壁部Ｂ１をしごくことがないので、カップ縦壁部Ｂ１の減肉を防ぎつつカップ肩部Ｂ３を増肉できる。

また、第１の工程にて円板状被加工材Ａをカップ状被加工材Ｂへと成形する際に、図６に示すように、カップ底部Ｂ２にしわ等の凹凸が生じ、カップ底部Ｂ２の平坦さがカップ状被加工材Ｂの実用を阻害しない範囲で失われる場合がある。本実施形態では、成形用パンチ１１の平坦な先端面１１１とカウンターパンチ１３の平坦な先端面１３１とでカップ底部Ｂ２を挟圧するので、このような場合であってもカップ底部Ｂ２を平坦にでき、カップ状被加工材Ｂを形状矯正できる。

本実施形態では、まず、成形用パンチ１１で円板状被加工材Ａをダイ１４内に押し込むことにより、円板状被加工材Ａをカップ状被加工材Ｂに成形する。その後、しわ押さえパンチ１２を成形用パンチ１１とダイ１４との間に挿入してカップ状被加工材Ｂを成形用パンチ１１から押し出すことで、カップ状被加工材Ｂを成形用パンチ１１との間に隙間Ｓ２が形成される位置に移動させる。従って、本実施形態では、上記の連続する２動作でカップ状被加工材Ｂを成形用パンチ１１との間に隙間Ｓ２が形成される位置に移動させることができ、工数を抑えることができる。

本実施形態では、押さえ部材として肉厚の薄いしわ押さえパンチ１２を用いるので、しわ押さえパンチ１２を成形用パンチ１１とダイ１４との間に挿入できる。従って、挿通孔部１４１の奥側にあるカップ状被加工材Ｂのカップ開口部側端部Ｂ１１をしわ押さえパンチ１２で押さえた状態、すなわち挿通孔部１４１の奥側にあるカップ状被加工材Ｂのカップ縦壁部Ｂ１のカップ開口部Ｂ１１１側の板厚方向の変形を成形用パンチ１１とダイ１４とで拘束した状態でカップ底部Ｂ２を挟圧できる。そのため、カップ底部Ｂ２の挟圧により、確実にカップ肩部Ｂ３へ材料を流入させることができる。また、カップ縦壁部Ｂ１が成形用パンチ１１とダイ１４に挟まれた状態に維持されるため、カップ縦壁部Ｂ１のうちのカップ開口部Ｂ１１１側の部分に、たとえば座屈などの変形が生じることがない。

（第２実施形態）
図７は、第２実施形態のプレス成形装置１ｂの概略構成図である。なお、第１実施形態と共通の構成には、同じ符号を付して示す。
本実施形態では、カップ縦壁部Ｂ１を押さえる押さえ部材として基台１６を用いる。基台１６は、円筒状であり、成形用パンチ１１の外周に沿って配置される。基台１６の下端面は環状押さえ面１６１となっている。環状押さえ面１６１は、その外径がダイ肩部１４２の外径より大きく、中心軸１０方向においてダイ１４と対向する。すなわち、基台１６は、成形用パンチ１１とダイ１４の間に入り込むことができない。

以下、本実施形態のプレス成形装置１ｂの成形動作を簡略に説明する。プレス成形装置１ｂは、図８に示すように、円板状被加工材Ａを成形用パンチ１１でダイ１４の挿通孔部１４１内に押し込み、円板状被加工材Ａをカップ状被加工材Ｂに成形する（第１の工程）。

次にプレス成形装置１ｂは、環状押さえ面１６１がダイ１４の上端面１４４に接する位置に基台１６を下動させる。そして、図９に示すように、プレス成形装置１ｂは、成形用パンチ１１を上動させるとともに、カウンターパンチ１３を上動させてカウンターパンチ１３によりカップ状被加工材Ｂを持ち上げ、カップ縦壁部Ｂ１を基台１６に当接させる。この際、プレス成形装置１ｂは、成形用パンチ１１を、カップ底部Ｂ２との間に所定の大きさの隙間Ｓ２が形成される位置まで上動させる（第２の工程）。

換言すると、プレス成形装置１ｂは、第１の工程において成形用パンチ１１を中心軸１０に沿った第１の方向である下方に移動させ、成形用パンチ１１をダイ１４内に挿入して円板状被加工材Ａをカップ状被加工材Ｂに成形する。その後、プレス成形装置１ｂは、第２の工程において、成形用パンチ１１を第１の方向と反対の第２の方向である上方に後退させるとともに、カウンターパンチ１３を上方に移動させてカップ縦壁部Ｂ１を、ダイ１４より上方にある押さえ部材１６に当接させる。これにより、プレス成形装置１ｂは、カップ底部Ｂ２と成形用パンチ１１との間に隙間Ｓ２が形成される位置に、カップ状被加工材Ｂを移動させる。

この状態から、プレス成形装置１ｂは、カウンターパンチ１３を更に上動させ、カップ底部Ｂ２を成形用パンチ１１側に押し込み成形用パンチ１１とカウンターパンチ１３とで挟圧する。これにより、第１実施形態と同様、カップ縦壁部Ｂ１の材料をカップ肩部Ｂ３に流入させ、カップ肩部Ｂ３を増肉する（第３の工程）。

なお、図９の状態からカップ底部Ｂ２を成形用パンチ１１側に押し込み、カップ肩部Ｂ３の増肉が完了した後に更にカップ底部Ｂ２を成形用パンチ１１側に押し込むと、カウンターパンチ１３の荷重負荷がカップ肩部Ｂ３の増肉時の荷重負荷に比べて増加することが判明している。そして、この際、カップ状被加工材Ｂの材料は、カップ縦壁部Ｂ１のうちの空間Ｖ２内に位置する部分に流入することが判明している。ここで、空間Ｖ２は、成形用パンチ１１の外周面１１２と基台１６の環状押さえ面１６１とにより形成される角部１７及びダイ肩部１４２との間の空間をいう。

すなわち、カップ底部Ｂ２と成形用パンチ１１との間に隙間Ｓ２がある状態からカウンターパンチ１３を上動させていくと、まず、カップ肩部Ｂ３に材料が流入する。そして、カップ肩部Ｂ３の増肉が完了した後に更にカップ底部Ｂ２を成形用パンチ１１側に押し込むと、カップ縦壁部Ｂ１において板厚方向の変形が拘束されていない基台１６側の部分（カップ縦壁部Ｂ１におけるダイ肩部１４２と成形用パンチ１１との間に位置する部分）が座屈することが判明している。

従って、カップ底部Ｂ２と成形用パンチ１１との間に隙間Ｓ２がある状態からカウンターパンチ１３を上動させていく際には、カウンターパンチ１３の荷重負荷を監視し、荷重負荷が所定値に至った際にカウンターパンチ１３の上動を停止させる。これにより、カップ縦壁部Ｂ１のうちの板厚方向の変形が拘束されていない基台１６側の部分が座屈するのを回避することが可能である。また、カウンターパンチ１３の移動量でカップ肩部Ｂ３の増肉完了を規定することも可能である。

なお、カウンターパンチ１３の上動を停止させる閾値としての上記荷重負荷（所定値）、およびカウンターパンチ１３の移動量（所定値）の定め方は以下のとおりである。まず、カップ状被加工材Ｂの成形前に、このカップ状被加工材Ｂと同一規格のカップ状被加工材Ｂのカップ底部Ｂ２を、カウンターパンチ１３を上動させて成形用パンチ１１と狭圧するとともに、その際にカウンターパンチ１３の荷重負荷を監視する。

続いて、カウンターパンチ１３の荷重負荷の測定結果において、カウンターパンチ１３の荷重負荷が顕著に減少した点、すなわちカップ縦壁部Ｂ１において板厚方向の変形が拘束されていない基台１６側の部分（ダイ肩部１４２と成形用パンチ１１との間に位置する部分）が座屈し始める点を定める。そして、この点における荷重負荷、および該点におけるカウンターパンチ１３の移動量（カップ開口部側端部Ｂ１１を押さえ部材で押さえた状態でカウンターパンチ１３を上動させ始める位置から該点におけるカウンターパンチ１３の位置までのカウンターパンチ１３の移動量）を、カウンターパンチ１３の上動を停止させる各閾値として定める。

このようにすることで、本実施形態においても、円板状被加工材Ａをカップ状被加工材Ｂに成形する際に、カップ肩部Ｂ３の減肉の抑制、カップ縦壁部Ｂ１の減肉の抑制、及びカップ底部Ｂ２の平坦化を同時に図ることができる。また、本実施形態では、押さえ部材としての基台１６を成形用パンチ１１とダイ１４との間に挿入する必要が無いので、成形対象の被加工材Ａの厚みにかかわらず同一の基台１６を用いて成形することができ、汎用性を向上できる。

（変形例）
第１、第２実施形態において工具の上下を反対にしてもよい、つまりカウンターパンチ１３とダイ１４とを上側に配置し、成形用パンチ１１と押さえパンチ１２と基台１６とを下側に配置してもよい。
第１実施形態における第１の工程において、プレス成形装置１ａは、上述の構成に代えて、ダイ１４を上動させ、成形用パンチ１１をダイ１４に対して相対移動させて挿通孔部１４１内に挿入させることにより、円板状被加工材Ａを挿通孔部１４１内に押し込み、平円板状被加工材Ａをカップ状被加工材Ｂに成形してもよい。

第１実施形態における第２の工程において、プレス成形装置１ａは、上述の構成に代えて、カップ縦壁部Ｂ１のカップ開口部側端部Ｂ１１にしわ押さえパンチ１２を当接させるとともにカップ底部Ｂ２をカウンターパンチ１３で支持した後に、成形用パンチ１１を上動させることでカップ底部Ｂ２と成形用パンチ１１との間に隙間Ｓ２が形成される位置にカップ状被加工材Ｂを移動させてもよい。

第１実施形態における第３の工程において、プレス成形装置１ａは、上述の構成に代えて、カップ底部Ｂ２をカウンターパンチ１３で支持した状態で、成形用パンチ１１及びしわ押さえパンチ１２を互いの相対位置を維持した状態で共に下動させることで、カップ底部Ｂ２を成形用パンチ１１及びカウンターパンチ１３で狭圧してもよい。

第２実施形態において、カップ縦壁部Ｂ１が中心軸１０方向におけるダイ肩部１４２の長さよりも長い場合がある。すなわち、ダイ１４の上端面１４４の上方に位置させた基台１６によりカップ縦壁部Ｂ１を押さえることができる場合がある。この場合には、第３の工程において、プレス成形装置１ｂは、上述の構成に代えて、カップ底部Ｂ２をカウンターパンチ１３で支持した状態で、成形用パンチ１１及び基台１６を互いの相対位置を維持した状態で共に下動させることで、カップ底部Ｂ２を成形用パンチ１１及びカウンターパンチ１３で狭圧してもよい。

以上、本発明の実施形態および実施例について詳細に説明したが、前記実施形態および実施例は、本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎない。本発明は、前記実施形態によって技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明は、その技術思想またはその主要な特徴から逸脱することなく、さまざまな形で実施することができる。

本発明は、平板状の被加工材をカップ状に成形するプレス成形方法に有効な技術である。そして、本発明によれば、板状の被加工材をカップ状に成形する際に、カップ肩部の減肉の抑制と、カップ縦壁部の減肉の抑制と、カップ底部の平坦化とを、同時に図ることができる。

Claims

互いに中心軸が同軸上に配置される成形用パンチと、前記成形用パンチの外周に沿って配置される押さえ部材と、前記中心軸方向において前記成形用パンチに対向配置されるカウンターパンチと、挿通孔部内に前記カウンターパンチが配置されるとともに前記成形用パンチが挿入される前記挿通孔部の一端側内壁面がダイ肩部となっているダイと、を有するプレス金型を用いて平板状の被加工材に対してプレス成形を行うプレス成形方法であって、
前記成形用パンチを前記ダイに対して相対移動させて前記挿通孔部内に挿入させることにより前記平板状の被加工材を前記挿通孔部内に前記ダイ肩部を介して押し込み、前記被加工材をカップ縦壁部、カップ底部、前記カップ縦壁部と前記カップ底部とを繋ぐカップ肩部を有するカップ状被加工材に成形する第１の工程、
前記カップ縦壁部のカップ開口部側端部に前記押さえ部材が当接し前記カップ底部と前記成形用パンチとの間に隙間が形成される位置に、前記カップ状被加工材を前記成形用パンチに対して相対移動させる第２の工程、
前記成形用パンチと前記ダイとにより前記カップ縦壁部の板厚方向の変形を拘束し、かつ前記押さえ部材により前記カップ縦壁部の前記成形用パンチに対する相対位置を固定した状態で前記カウンターパンチを前記成形用パンチに接近させることにより、前記カップ底部を前記成形用パンチ側に押し込み前記成形用パンチと前記カウンターパンチとで挟圧し、前記カップ縦壁部の材料を前記カップ肩部に流入させて前記カップ肩部を増肉する第３の工程、
を順に行うことを特徴とするプレス成形方法。
請求項１記載のプレス成形方法において、前記押さえ部材は、前記中心軸に直交する径方向における内周面が前記成形用パンチの外周面に沿っており、前記径方向における外周面が前記ダイの挿通孔部の内周面に沿っている円筒状のしわ押さえパンチであり、
前記第３の工程において、前記成形用パンチと前記ダイとの間に挿入された前記押さえ部材により、前記カップ縦壁部の前記成形用パンチに対する相対位置を固定し、かつ前記成形用パンチと前記ダイとにより前記カップ縦壁部におけるカップ開口部側の板厚方向の変形を拘束した状態で、前記カップ底部を前記成形用パンチと前記カウンターパンチとで挟圧することを特徴とするプレス成形方法。
請求項１記載のプレス成形方法において、
前記第１の工程では、前記成形用パンチを前記中心軸に沿った第１の方向に移動させ、前記成形用パンチを前記ダイ内に挿入して前記被加工材を前記カップ状被加工材に成形し、
前記第２の工程では、前記成形用パンチを前記第１の方向と反対の第２の方向に後退させるとともに前記カウンターパンチを前記第２の方向に移動させて前記カップ縦壁部を、前記ダイより前記第２の方向にある前記押さえ部材に当接させることにより、前記カップ状被加工材を前記カップ底部と前記成形用パンチとの間に前記隙間が形成される位置に相対移動させることを特徴とするプレス成形方法。
請求項３記載のプレス成形方法において、前記押さえ部材の外径が前記ダイ肩部の外径より大きいことを特徴とするプレス成形方法。
請求項３または４記載のプレス成形方法において、前記第３の工程では、前記カップ縦壁部において前記ダイ肩部と前記成形用パンチとの間に位置する部分であって板厚方向の変形が拘束されていない部分がある状態、かつ前記カップ底部と前記成形用パンチとの間に前記隙間がある状態から前記カウンターパンチを前記第２の方向に移動させるとともに前記カウンターパンチの荷重負荷を監視し、
前記荷重負荷が所定値に至った際に、前記カウンターパンチの前記第２の方向への移動を停止させることで、前記カップ縦壁部における前記ダイ肩部と前記成形用パンチとの間に位置する部分へ材料が流入することを抑制することを特徴とするプレス成形方法。