WO2014181751A1

WO2014181751A1 - ボス付き円筒容器の成形方法

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Publication number: WO2014181751A1
Application number: PCT/JP2014/062083
Authority: WO
Inventors: 修治山本; 康裕和田; 山形　光晴; 保嗣塚野
Original assignee: 新日鐵住金株式会社
Priority date: 2013-05-08
Filing date: 2014-05-01
Publication date: 2014-11-13
Also published as: KR20150126402A; JPWO2014181751A1; CN105188983A; KR101747585B1; CN105188983B; JP5626501B1

Abstract

第１の工程では、ボス成形用パンチ（２０）の第２平面部（２４）により被加工材（１０）の容器開口端（１４）を下方に押込むとともに、被加工材（１０）の一部をダイ穴奥部（３７）内に押し込み、ボス部（５１）、ダイ傾斜部（３３）に沿う容器傾斜部（５２）、第２側壁部（３５）に沿う容器側壁部（５３）を有するボス付き円筒容器（５０）に成形する。第２の工程では、第１の工程で増肉した被加工材（５０）の容器傾斜部（５２）が圧下用パンチ（６０）のパンチ傾斜部（６３）と圧下用ダイ（７０）のダイ傾斜部（７３）とにより挟圧されて、均一な板厚の容器傾斜部（５２）が得られる。第３の工程では、被加工材（５０）の側壁部（５４）がしごき用パンチ（９０）としごき用ダイ（１００）とにより挟圧されてしごき成形され、板厚の均一なボス部（５１）が得られる。

Description

ボス付き円筒容器の成形方法

　本発明は、底付き円筒容器を、底部にボス部を有するボス付き円筒容器に成形するの利用して好適なボス付き円筒容器の成形方法に関する。

　従来、底部にボス部を有する円筒容器の加工方法として特許文献１の方法が公知である。
　図７を参照して特許文献１の技術を説明すると、環状肩部及び該環状肩部の内周面に形成されたダイス穴を有する固定ダイス１、ダイス穴に対して進・退動が可能とされた可動パンチ２を用い、固定ダイス１の該ダイス穴に可動パンチ２を進動させて押し込むことにより、有底筒状体を成形する絞り成形方法において、成形前に又は成形途中に被加工体３の表面に自己の型面が接触する可動型４を可動パンチ２の進動に合わせて移動させることにより、該型面と接触する被加工体の材料を成形促進方向に積極的に供給しながら成形する。

　また、特許文献２には、押さえ用パンチとこれに対向するカウンタパンチとで、カップ状部材の開口部端面をリングパンチで押すことによってボス部を形成させる技術が開示されている。

特開２００２－１１３５２８号公報特開平９－１５０２２３号公報

　特許文献１、２の方法は、ボス部の成形に有効であるが、多軸の複動プレス機が必要である。

　本発明は、上述した従来の欠点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、一般的な単軸のプレス機を用いて底部にボス部を有するボス付き円筒容器を容易に製造できるようにすることにある。

　上述の課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
　［１］　容器底部と、前記容器底部と容器曲面部を介して連続する容器側壁部とを有する底付き円筒容器を、底部にボス部を有するボス付き円筒容器に成形するボス付き円筒容器の成形方法であって、
　ボス成形用ダイと、前記ボス成形用ダイと中心軸が同軸上に配置されるボス成形用パンチとを用いた第１の工程と、
　圧下用ダイと、前記圧下用ダイと中心軸が同軸上に配置される圧下用パンチとを用いた第２の工程と、
　しごき用ダイと、前記しごき用ダイと中心軸が同軸上に配置されるしごき用パンチとを用いた第３の工程とを有し、
　前記ボス成形用ダイ、前記圧下用ダイ及び前記しごき用ダイはいずれも、前記中心軸に沿った第１方向に延びる第１側壁部と、前記第１側壁部と第１曲面部を介して連続して前記第１方向に進むに従って前記中心軸と直交する方向に拡開するダイ傾斜部と、及び前記ダイ傾斜部と第２曲面部を介して連続して前記第１方向に延びる第２側壁部と、を含んで構成されるダイ穴を有し、
　前記ボス成形用パンチは、前記中心軸と直交する方向の外縁部に形成された段差溝部を有し、
　前記圧下用パンチは、パンチ傾斜部を有し、
　前記しごき用パンチは、前記第１側壁部の内径より小さい外径を有する柱状であり、
　前記第１の工程では、前記底付き円筒容器を被加工材として、前記底付き円筒容器の前記容器底部側が前記ダイ傾斜部で支持された状態とし、前記底付き円筒容器の容器開口端を、前記段差溝部と前記第２側壁部とで拘束した状態で、前記ボス成形用パンチを前記ダイ穴に挿入するように相対移動させることにより、前記底付き円筒容器の一部を前記ダイ穴における前記第１側壁部に囲まれたダイ穴奥部内に押し込み、前記底付き円筒容器を、前記ダイ穴奥部内のボス部、前記ダイ傾斜部に沿う容器傾斜部、前記第２側壁部に沿う前記容器側壁部を有するボス付き円筒容器に成形し、
　前記第２の工程では、前記第１の工程で成形したボス付き円筒容器を被加工材として、前記圧下用パンチを前記ダイ穴に挿入するように相対移動させることにより、前記第１の工程で前記容器側壁部の素材が流入することにより増肉した前記容器傾斜部を、前記パンチ傾斜部と前記ダイ傾斜部とで狭圧し、前記容器傾斜部の余剰材を前記ボス部の側壁部に流入させ、
　前記第３の工程では、前記第２の工程で成形したボス付き円筒容器を被加工材として、前記しごき用パンチを前記ダイ穴奥部に挿入するように相対移動させることにより、前記第２の工程で前記容器傾斜部の余剰材を流入させた前記ボス部の側壁部をしごき成形することを特徴とするボス付き円筒容器の成形方法。
　［２］　前記第２の工程において、前記容器開口端を自由端とすることを特徴とする［１］に記載のボス付き円筒容器の成形方法。
　［３］　前記ボス成形用ダイ、前記圧下用ダイ及び前記しごき用ダイとして共通のダイを用いることを特徴とする［１］に記載のボス付き円筒容器の成形方法。

　本発明によれば、一般的な単軸のプレス機を用いて底部にボス部を有するボス付き容器を容易に製造可能である。

図１は、第１の工程において被加工材のボス成形前の状態を示す断面図である。図２は、第１の工程において被加工材のボス成形後の状態を示す断面図である。図３は、第２の工程において被加工材の傾斜部圧下前の状態を示す断面図である。図４は、第２の工程において被加工材の傾斜部圧下後の状態を示す断面図である。図５は、第３の工程において被加工材のボス部しごき前の状態を示す断面図である。図６は、第３の工程において被加工材のボス部しごき後の状態を示す断面図である。図７は、従来のボス成形加工を示す断面図である。

　以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照しながら説明する。
　本実施形態に係るボス付き円筒容器の成形方法は、底付き円筒容器を、底部にボス部を有するボス付き円筒容器に成形するものであり、ボス成形用ダイ３０とボス成形用パンチ２０とを用いた第１の工程と、圧下用ダイ７０と圧下用パンチ６０とを用いた第２の工程と、しごき用ダイ１００としごき用パンチ９０とを用いた第３の工程とを有する。
　ここで、「底部にボス部を有する」とは、円筒容器の底部を、円筒状で有底の凸形状に突出させることをいうものとする。

　以下、各工程の詳細について説明する。
（第１の工程）
　図１及び図２の断面図は、それぞれ第１の工程成形前及び成形後の状態を示している。同図を参照して、プレス機は、各々の中心軸Ｃが同軸上に配置されたボス成形用パンチ２０と、ボス成形用ダイ３０と、ノックアウト４０とを備え、ボス成形用ダイ３０及びノックアウト４０は、ボス成形用パンチ２０に対向配置されている。
　本実施形態において被加工材となる底付き円筒容器１０は、プレス成形されており、容器底部１１と、容器底部１１と容器曲面部１３を介して連続する容器側壁部１２とを有する。

　ボス成形用ダイ３０は、中心軸Ｃに沿って図１の上方向（第１方向）に延びる第１側壁部３１と、第１曲面部３２と、第１側壁部３１と第１曲面部３２を介して連続して第１方向に進むに従って中心軸と直交する径方向に拡開するダイ傾斜部３３と、第２曲面部３４と、ダイ傾斜部３３と第２曲面部３４を介して連続して第１方向に延びる第２側壁部３５と、を含んで構成されるダイ穴３６を有し、固定式である。ダイ穴３６において、第１側壁部３１に囲まれた部分はダイ穴奥部３７となっている。ボス成形用ダイ３０の第２側壁部３５の内径は、底付き円筒容器１０の容器側壁部１２の外径と略同等である。
　ノックアウト４０は、円柱状の形状であり、成形品を金型から取り外すためのものであり、機械式の駆動源により昇降可能な可動式である。ノックアウト４０は、ダイ穴奥部３７内の奥側に配置される。

　ボス成形用パンチ２０は、中心軸Ｃと直交する径方向と平行な第１平面部２１と、曲面部２２と、第１平面部２１と曲面部２２を介して連続して第１方向に延びる第１側壁部２３と、第１側壁部２３に連続し、中心軸Ｃと直交する径方向と平行な第２平面部２４と、第２平面部２４に連続して第１方向に延びる第２側壁部２５とを有し、図略の機械式（油圧、サーボモータ等）の駆動源により昇降可能な可動式である。第１側壁部２３及び第２平面部２４を含んで段差溝部２６が形成される。段差溝部２６は、ボス成形用パンチ２０における中心軸Ｃと直交する径方向の外縁部に形成される。ボス成形用パンチ２０の第１側壁部２３の外径は、底付き円筒容器１０の容器側壁部１２の内径と略同等である。

　底付き円筒容器（被加工材）１０を容器底部１１側がダイ傾斜部３３で支持されるようにボス成形用ダイ３０に置き、ボス成形用パンチ２０を下方に（ダイ穴３６に挿入するように）移動させる。これにより、ボス成形用パンチ２０の第２平面部２４により被加工材１０の容器側壁部１２の容器開口端１４を下方に押込むとともに、被加工材１０の一部をダイ穴奥部３７内に押し込み、底付き円筒容器１０を、図２に示すように、ダイ穴奥部３７内のボス部５１と、ダイ傾斜部３３に沿う容器傾斜部５２と、第２側壁部３５に沿う容器側壁部５３とを有するボス付き円筒容器５０に成形する。
　成形後、ノックアウト４０を上昇させてボス付き円筒容器５０をボス成形用ダイ３０から取り外す。

　上記第１の工程にて、図１に示すように、ボス成形用パンチ２０の第２平面部２４及び第１側壁部３５（段差溝部２６）とボス成形用ダイ３０の第２側壁部３５とにより被加工材１０の容器側壁部１２の容器開口端１４付近を拘束した状態で成形を行うため、容器側壁部１２が座屈することなく成形可能である。
　また、被加工材１０の容器側壁部１２がボス成形用ダイ３０のダイ傾斜部３３方向に押込まれて、図２に示すように、容器傾斜部５２が形成される際に被加工材１０はボス成形用ダイ３０のダイ傾斜部３３に接触し、拘束された状態で成形されるため、容器傾斜部５２も座屈することなく成形可能である。この際、容器傾斜部５２は、容器側壁部５３の素材が流入することにより増肉する。

（第２の工程）
　図３及び図４の断面図は、それぞれ第２の工程成形前及び成形後の状態を示している。同図を参照して、プレス機は、各々の中心軸Ｃが同軸上に配置された圧下用パンチ６０と、圧下用ダイ７０と、ノックアウト８０とを有し、圧下用ダイ７０及びノックアウト８０は圧下用パンチ６０に対向配置されている。

　圧下用ダイ７０は、ボス成形用ダイ３０と同様の構成を有し、中心軸Ｃに沿って図３の上方向（第１方向）に延びる第１側壁部７１と、第１曲面部７２と、第１側壁部７１と第１曲面部７２を介して連続して第１方向に進むに従って中心軸と直交する径方向に拡開するダイ傾斜部７３と、第２曲面部７４と、ダイ傾斜部７３と第２曲面部７４を介して連続して第１方向に延びる第２側壁部７５と、を含んで構成されるダイ穴７６を有し、固定式である。ダイ穴７６において、第１側壁部７１に囲まれた部分はダイ穴奥部７７となっている。圧下用ダイ７０の第２側壁部７５の内径は、ボス付き円筒容器５０の容器側壁部５３の外径と略同等である。
　ノックアウト８０は、円柱状の形状であり、成形品を金型から取り外すためのものであり、機械式の駆動源により昇降可能な可動式である。ノックアウト８０は、ダイ穴奥部７７内の奥側に配置される。

　圧下用パンチ６０は、中心軸Ｃと直交する径方向と平行な第１平面部６１と、第１曲面部６２と、第１平面部６１と第１曲面部６２を介して連続して第１方向に進むに従って径方向に拡開するパンチ傾斜部６３と、第２曲面部６４と、パンチ傾斜部６３と第２曲面部６４を介して連続して第１方向に延びる側壁部６５とを有し、図略の機械式の駆動源により昇降可能な可動式である。圧下用パンチ６０の側壁部６５の外径は、第１の工程で成形したボス付き円筒容器５０の容器側壁部５３の内径と略同等である。
　ここで、ダイ傾斜部７３とパンチ傾斜部６３との傾斜角度は等しくしてもよいし、異ならせてもよい。

　第１の工程で成形したボス付き円筒容器（被加工材）５０を圧下用ダイ７０に置き、圧下用パンチ６０を下方に（ダイ穴７６に挿入するように）移動させる。これにより、第１の工程で増肉した被加工材５０の容器傾斜部５２が圧下用パンチ６０のパンチ傾斜部６３と圧下用ダイ７０のダイ傾斜部７３とにより挟圧されて、余剰材がボス部５１の側壁部５４に流入することにより、図４に示すように、均一な板厚の容器傾斜部５２が得られる。
　成形後、ノックアウト８０を上昇させてボス付き円筒容器５０を圧下用ダイ７０から取り外す。

　上記第２の工程にて、被加工材５０の容器傾斜部５２は圧下用パンチ６０のパンチ傾斜部６３と圧下用ダイ７０のダイ傾斜部７３とにより狭圧されるため、均一な板厚を確保できる。
　また、圧下用パンチ６０のパンチ傾斜部６３と圧下用ダイ７０のダイ傾斜部７３とで被加工材５０の容器傾斜部５２を狭圧する際に、被加工材５０の容器側壁部５３の容器開口端５６とボス部５１の底部５５は金型により拘束されずフリーな状態であるため、静水応力の上昇による荷重の過大な増加を抑制できる。

（第３の工程）
　図５及び図６の断面図は、それぞれ第３の工程成形前及び成形後の状態を示している。同図を参照して、プレス機は、各々の中心軸Ｃが同軸上に配置されたしごき用パンチ９０と、しごき用ダイ１００と、ノックアウト１１０とを有し、しごき用ダイ１００及びノックアウト１１０はしごき用パンチ９０に対向配置されている。

　しごき用ダイ１００は、ボス成形用ダイ３０及び圧下用ダイ７０と同様の構成を有し、中心軸Ｃに沿って図５の上方向（第１方向）に延びる第１側壁部１０１と、第１曲面部１０２と、第１側壁部１０１と第１曲面部１０２を介して連続して第１方向に進むに従って中心軸と直交する径方向に拡開するダイ傾斜部１０３と、第２曲面部１０４と、ダイ傾斜部１０３と第２曲面部１０４を介して連続して第１方向に延びる第２側壁部１０５と、を含んで構成されるダイ穴１０６を有し、固定式である。ダイ穴１０６において、第１側壁部１０１に囲まれた部分はダイ穴奥部１０７となっている。
　ノックアウト１１０は、円柱状の形状であり、成形品を金型から取り外すためのものであり、機械式の駆動源により昇降可能な可動式である。ノックアウト１１０は、ダイ穴奥部１０７内の奥側に配置される。

　しごき用パンチ９０は、中心軸Ｃと直交する径方向と平行な平面部９１と、曲面部９２と、平面部９１と曲面部９２を介して連続して第１方向に延びる側壁部９３とを有し、図略の機械式の駆動源により昇降可能な可動式である。しごき用パンチ９０は、柱状であり、しごき用ダイ１００の第１側壁部１０１の内径より小さい外径を有する。

　第２の工程で成形したボス付き円筒容器（被加工材）５０をしごき用ダイ１００に置き、しごき用パンチ９０を下方に（ダイ穴奥部１０７に挿入するように）移動させる。これににより、被加工材５０の側壁部５４がしごき用パンチ９０の曲面部９２及び側壁部９３としごき用ダイ１００の側壁部１０１及び曲面部１０２とにより挟圧されてしごき成形され、図６に示すように、板厚の均一なボス部５１が得られる。
　成形後、ノックアウト１１０を上昇させてボス付き円筒容器５０をしごき用ダイ１００から取り外す。

　以上述べたように、一般的な単軸のプレス機を用いて底部にボス部を有するボス付き容器を容易に製造することができる。
　なお、被加工材の材質としては、鋼、アルミニウム、銅等の金属、若しくは、これらの合金等、塑性加工が可能な公知の各種のものを採用できる。
　また、第３の工程の後に、さらに他の工程が続くようにしてもかまわない。例えば第３の工程の後に、図略の金型を用いて、ボス付き円筒容器５０の容器傾斜部５２の傾斜角度を変更する（例えばより水平に近い角度にする）成形や、ボス部５１の底部５５を平坦にする成形等を行ってもよい。

　以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
　例えば上記実施形態では、ボス成形用ダイ３０、圧下用ダイ７０及びしごき用ダイ１００を別体のダイのように説明したが、共通のダイを用いるようにしてもかまわない。すなわち、第１の工程～第３の工程において、ダイは共通で、ボス成形用パンチ２０、圧下用パンチ６０、しごき用パンチ９０を使い分けるようにする。

　また、工具の上下を反対にしてもよい。すなわち、ノックアウト４０、８０、１１０及びダイ３０、７０、１００を上側に配置し、パンチ２０、６０、９０を下側に配置してもよい。

　また、プレス機は、第１の工程において、ボス成形用ダイ３０を上動させ、ボス成形用パンチ２０をボス成形用ダイ３０に対して相対移動させてダイ穴３６内に挿入することにより、底付き円筒容器１０の一部をダイ穴奥部３７内に押し込み、底付き円筒容器１０をボス付き円筒容器５０に成形してもよい。
　同様に、第２の工程において、圧下用ダイ７０を上動させ、圧下用パンチ６０を圧下用ダイ７０に対して相対移動させてダイ穴３６内に挿入することにより、容器傾斜部５２をパンチ傾斜部６３とダイ傾斜部７３とにより狭圧してもよい。
　同様に、第３の工程において、しごき用ダイ１００を上動させ、しごき用パンチ９０をしごき用ダイ１００に対して相対移動させてダイ穴奥部１０７に挿入することにより、ボス部５１の側壁部５４をしごき成形してもよい。

　本発明は、底付き円筒容器を、底部にボス部を有するボス付き円筒容器に成形するのに利用して好適である。

Claims

　容器底部と、前記容器底部と容器曲面部を介して連続する容器側壁部とを有する底付き円筒容器を、底部にボス部を有するボス付き円筒容器に成形するボス付き円筒容器の成形方法であって、
　ボス成形用ダイと、前記ボス成形用ダイと中心軸が同軸上に配置されるボス成形用パンチとを用いた第１の工程と、
　圧下用ダイと、前記圧下用ダイと中心軸が同軸上に配置される圧下用パンチとを用いた第２の工程と、
　しごき用ダイと、前記しごき用ダイと中心軸が同軸上に配置されるしごき用パンチとを用いた第３の工程とを有し、
　前記ボス成形用ダイ、前記圧下用ダイ及び前記しごき用ダイはいずれも、前記中心軸に沿った第１方向に延びる第１側壁部と、前記第１側壁部と第１曲面部を介して連続して前記第１方向に進むに従って前記中心軸と直交する方向に拡開するダイ傾斜部と、及び前記ダイ傾斜部と第２曲面部を介して連続して前記第１方向に延びる第２側壁部と、を含んで構成されるダイ穴を有し、
　前記ボス成形用パンチは、前記中心軸と直交する方向の外縁部に形成された段差溝部を有し、
　前記圧下用パンチは、パンチ傾斜部を有し、
　前記しごき用パンチは、前記第１側壁部の内径より小さい外径を有する柱状であり、
　前記第１の工程では、前記底付き円筒容器を被加工材として、前記底付き円筒容器の前記容器底部側が前記ダイ傾斜部で支持された状態とし、前記底付き円筒容器の容器開口端を、前記段差溝部と前記第２側壁部とで拘束した状態で、前記ボス成形用パンチを前記ダイ穴に挿入するように相対移動させることにより、前記底付き円筒容器の一部を前記ダイ穴における前記第１側壁部に囲まれたダイ穴奥部内に押し込み、前記底付き円筒容器を、前記ダイ穴奥部内のボス部、前記ダイ傾斜部に沿う容器傾斜部、前記第２側壁部に沿う前記容器側壁部を有するボス付き円筒容器に成形し、
　前記第２の工程では、前記第１の工程で成形したボス付き円筒容器を被加工材として、前記圧下用パンチを前記ダイ穴に挿入するように相対移動させることにより、前記第１の工程で前記容器側壁部の素材が流入することにより増肉した前記容器傾斜部を、前記パンチ傾斜部と前記ダイ傾斜部とで狭圧し、前記容器傾斜部の余剰材を前記ボス部の側壁部に流入させ、
　前記第３の工程では、前記第２の工程で成形したボス付き円筒容器を被加工材として、前記しごき用パンチを前記ダイ穴奥部に挿入するように相対移動させることにより、前記第２の工程で前記容器傾斜部の余剰材を流入させた前記ボス部の側壁部をしごき成形することを特徴とするボス付き円筒容器の成形方法。
　前記第２の工程において、前記容器開口端を自由端とすることを特徴とする請求項１に記載のボス付き円筒容器の成形方法。
　前記ボス成形用ダイ、前記圧下用ダイ及び前記しごき用ダイとして共通のダイを用いることを特徴とする請求項１に記載のボス付き円筒容器の成形方法。