WO2020204129A1 - プレス成形品の製造方法 - Google Patents
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- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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- B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
- B21J5/06—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor for performing particular operations
Definitions
- the present invention relates to a method for producing a press-formed product.
- the present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2019-0714111 filed in Japan on April 3, 2019, the contents of which are incorporated herein by reference.
- the transmission component has a hub portion that projects from the functional aspect of the transmission component on both sides in the direction along the rotation axis and is attached to the rotation axis.
- a hub portion for example, there is a method of welding two members. In this method, a portion of one metal plate to one side of the hub portion is formed by plastic working such as burring. After that, the transmission component as described above is formed by joining the member on the other side of the hub portion to the other side of the metal plate on which the portion on one side of the hub portion is formed by welding. Further, as another method, there is a method of powder sintering in which metal powder is sintered by a mold formed in a shape corresponding to a transmission component.
- a step of processing the two members is required, and a step of further welding is required, which increases the number of manufacturing steps. Therefore, in the method of welding the above two members, the manufacturing cost is high and the tact time related to the manufacturing is also long. Further, in the method of sintering, a step of performing a heat treatment related to sintering is required, the manufacturing cost is high, and the tact time related to manufacturing is also long.
- Patent Document 1 one piece of metal is formed by pressing to one side of a metal plate and then pressing a part of a portion of the metal plate to extend to the other side.
- a technique for projecting cylinders from a plate to both sides of the metal plate is disclosed. With such a technique, it is possible to reduce the number of steps as compared with the method of welding the above two members and the method of sintering.
- the technique described in Patent Document 1 when a part of the portion overhanging on one side is overhanging on the other side by press working, the original metal plate and the portion overhanging on one side are formed. There is a problem that a defect that is bent at an acute angle is formed in the bent inner corner portion.
- Patent Document 2 after forming a cup vertical wall portion protruding from the bottom of the cup, the vertical wall portion of the cup is drawn and formed to increase the thickness of the vertical wall portion of the cup and the shoulder portion of the cup, and a surplus protruding from the bottom surface. The point at which the portion is formed is disclosed. However, even in the technique described in Patent Document 2, a specific solution to the problem that a defect folded at an acute angle is formed in the inner portion between the cup bottom portion and the cup vertical wall portion is not disclosed. For example, Patent Documents 3 and 4 propose processing methods for solving such problems.
- Patent Document 3 a step of forming a tubular portion on one side of a plate-like material by plastic working and a plastic working on the inner peripheral portion on the tip side of the tubular portion formed on one side are formed on the inner peripheral portion on the root side.
- a method for manufacturing a metal member has been proposed in which a step of deforming to thicken the base portion and a step of extruding the thickened root side inner peripheral portion to the other side of the plate-shaped material are carried out. Then, in the manufacturing method of Patent Document 2, by carrying out the above three steps, it is possible to form a part in which the tubular portion projects on both sides of the original plate-shaped material.
- Patent Document 4 when molding a molded product including an extension flange portion, a flange peripheral portion, and a flange extension portion in which the extension flange portion extends from the corner portion side, the extension flange portion and the flange circumference are formed. It has been proposed to use a burring molded product having a small radius of curvature on the outside of the corner portion between the portions or a substantially right angle as the work material.
- the material constituting the stretch flange portion moves to form the flange extension portion, and as described above, the radius of curvature outside the corner portion. It is assumed that no folds occur inside the corners by using a work material having a small or substantially right angle.
- JP-A-11-10275 International Publication No. 2014/109240 JP-A-2018-83215 JP-A-2017-196632
- the corner portion of the work material is formed.
- the radius of curvature on the outside of is limited to a small radius of curvature at or near a right angle.
- the radius of curvature of the outer part is not limited to a right angle or a small radius of curvature close to a right angle, and in cases of various radii of curvature, both sides so as not to cause a defect that is bent at an acute angle in the inner part.
- the present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and a press-formed product having flange-shaped protrusions on both sides from a single metal plate is provided at an acute angle on the inner portion of the flange-shaped protrusions. It provides a method for manufacturing a press-molded product that can be manufactured in a small number of steps without causing a broken defect.
- the method for producing a press-molded product according to one aspect of the present invention is the first method in which a part of one metal plate is plastically deformed to be in the thickness direction of the base with respect to the plate-shaped base.
- a first flange portion is formed so as to project to the first side in the direction, and a curved corner portion is formed between the base portion and the first flange portion, along the first flange portion.
- the first pad is arranged, the second pad is arranged on the side opposite to the first pad across the first flange portion, and the second pad is arranged on the side opposite to the first flange portion across the base portion.
- a gap smaller than the gap between the first pad and the second pad is formed between the second pad and the third pad is arranged, and the first pad and the second pad are arranged.
- a punch for pressing the tip surface of the first flange portion formed on the first side in the first direction is arranged between the pad and the first flange portion so as to be able to advance and retreat in the first direction.
- the thickness T2 of the second flange portion is relative to the thickness T1 of the first flange portion after forming the second flange portion protruding to the second side in the direction and forming the second flange portion. Is thin, and the ratio of the thickness T2 (mm) of the second flange portion to the thickness T1 (mm) of the first flange portion after forming the second flange portion and the corner portion are formed.
- R ⁇ T2 / T1 is less than 3.5, which is the product with the outer radius R (mm) of the bending of the corner portion in the cross section crossing the extending direction of the corner portion.
- a first flange portion is projected to the first side in the first direction with respect to the plate-shaped base portion by plastically deforming a part of one metal plate. And form the corners.
- the tip surface formed on the first side in the first direction of the first flange portion is pressed to the second side in the first direction to form the first flange portion.
- the material is allowed to flow to the second side in the first direction to form a second flange portion that projects to the second side in the first direction with respect to the base.
- the corner portion formed by the base portion and the first flange portion falls into the range of becoming the second flange portion. Attempts to plastically deform.
- the thickness T2 of the second flange portion is made smaller than the thickness T1 of the first flange portion after the second processing step is performed, and the above-mentioned after the second processing step is performed.
- the product R ⁇ T2 / T1 of the ratio of the thickness T2 of the second flange portion to the thickness T1 of the first flange portion and the outer radius R of the corner portion after the first processing step is performed is less than 3.5.
- the second flange is subjected to the second processing step while suppressing the formation of an acute-angled fold-like defect in the inner portion of the corner portion due to the depression of the corner portion.
- the part can be formed.
- a flat surface including a surface along the second flange portion after forming the second flange portion on the third pad is formed on the first pad. It may be located on the side of the first flange portion in a direction orthogonal to the surface along the first flange portion with respect to the plane including the surface along the flange portion of the above. In other words, after forming the second flange portion, the plane including the surface of the third pad along the second flange portion passes through the inside of the first flange portion. According to this method, in the second processing step, the surface along the second flange portion of the third pad after the second machining step is performed with respect to the surface along the first flange portion of the first pad.
- the material on the third pad side is the third pad and the second pad, especially at the corners. It is possible to suppress the fall into the gap of the surface, and further suppress the formation of sharp fold-like defects in the inner portion of the corner portion.
- the surface along the first flange portion and the second flange portion is formed linearly along the first direction. It may be a thing.
- the surfaces of the second pad along the first flange portion and the second flange portion are formed linearly along the first direction. Especially in the corners, the material on the third pad side is prevented from falling into the gap between the third pad and the second pad, and a sharp fold-like defect is formed in the inner part of the corners. It can be suppressed that it ends up. Further, the first flange portion and the second flange portion can form a linearly continuous surface having different thicknesses.
- the tip surface formed on the first side of the first flange portion in the first direction is set to the first direction.
- the first in the base portion from the start of the process of flowing the material of the first flange portion to the second side in the first direction by pressing the second side to at least halfway to the completion of the process.
- the first flange portion may be plastically deformed while applying an external force from the second side of the connection portion connected to the flange portion of the first direction toward the first side of the first direction. good.
- the material of the first flange portion was connected to the first flange portion at the base portion from the start of the process of flowing the material to the second side in the first direction to at least halfway to the completion of the process.
- An external force is applied from the second side in the first direction of the connecting portion toward the first side in the first direction.
- stress is applied so that each material of the first flange portion and the base portion connected to the first flange portion plastically flows in the first direction and the second side of the base portion. Occurs.
- the external force toward the first side in the first direction to the second side of the first direction to at least halfway to the completion of the process.
- the external force can suppress the plastic flow in the first direction and the second side from the base. Therefore, the material plastically flows from both the base portion and the first flange portion to the second side in the first direction of the base portion, so that the base portion and the first flange portion are connected to each other and the inner portion is bent at an acute angle. It is possible to prevent the formation of shape defects. Then, after a certain amount of deformation has occurred due to the processing from the start of processing in which the material of the first flange portion is flowed to the second side in the first direction, the portion generated by the deformation is further added to the tip of the first flange portion. By deforming to the second side in the first direction by the pressing force acting on the surface, it is possible to form the second flange portion while further suppressing the occurrence of sharp fold-like defects. ..
- a press-molded product having portions protruding from one metal plate on both sides is manufactured in a small number of steps without causing defects that are bent at an acute angle in the inner portion protruding like a flange. can do.
- FIG. 1 It is a partially broken perspective view which shows the press-molded article manufactured by the manufacturing method of the press-molded article of 1st Embodiment. It is a detailed view of the part A in FIG. It is a flow figure explaining the manufacturing method of the press-molded article of 1st Embodiment. It is a perspective view of the steel plate used in the manufacturing method of the press-molded article of 1st Embodiment. It is a process drawing explaining the 1st processing process in the manufacturing method of the press-molded article of 1st Embodiment. It is a process drawing explaining the 1st processing process in the manufacturing method of the press-molded article of 1st Embodiment. It is a process drawing explaining the 1st processing process in the manufacturing method of the press-molded article of 1st Embodiment.
- 1 and 2 show an example of a press-molded product manufactured by the method for manufacturing a press-molded product of the present embodiment.
- the press-molded product 10 of the present embodiment is, for example, a gear or a clutch attached to a rotating shaft that can rotate around the center line L as a transmission component.
- functional parts such as teeth on the gear and braking surface on the clutch are omitted.
- the plate-shaped base portion 20, the first flange portion 30 projecting from the first surface 20a of the base portion 20, and the second portion of the base portion 20 opposite to the first surface 20a.
- a second flange portion 40 projecting from the two surfaces 20b is provided.
- the base 20 is formed in a disk shape.
- the press-molded product 10 has the above-mentioned functional portion as the target press-molded product 10 at the base 20, but the functional portion is omitted in FIG.
- the first flange portion 30 and the second flange portion 40 project from the first surface 20a and the second surface 20b of the base portion 20, respectively.
- the first flange portion 30 and the second flange portion 40 are formed in a cylindrical shape along the outer peripheral edge of the base portion 20, and are arranged coaxially with respect to the center line L.
- the outer peripheral surface 30a of the first flange portion 30 and the outer peripheral surface 40a of the second flange portion 40 have substantially the same outer diameter. In other words, the outer peripheral surface 30a of the first flange portion 30 and the outer peripheral surface 40a of the second flange portion 40 are linearly connected along the first direction X.
- the thickness T2 of the second flange portion 40 is thinner than the thickness T1 of the first flange portion 30.
- the portion 30d is formed in a concave curved surface shape.
- the second flange portion 40 and the base portion 20 to which the inner peripheral surface 40b of the second flange portion 40 and the second surface 20b of the base portion 20 are connected.
- the inner portion 40d is formed in a concave curved surface shape. It is preferable that the radius of curvature R40 of the inner portion 40d is smaller than the radius of curvature R30 of the inner portion 30d.
- the thicknesses T1 and T2 are defined as follows. That is, the line extending toward the first flange portion 30 along the first surface 20a of the base portion 20 is defined as the extension line L21. Further, the intersection of the extension line L21 and the outer peripheral surface 30a facing the base 20 of the first flange portion 30 on the opposite side is defined as the intersection P31. Further, a line extending from the inner peripheral surface 30b facing the base 20 side of the first flange portion 30 toward the base 20 is defined as an extension line L30. Further, the intersection of the extension line L30 and the extension line L21 is defined as the intersection P32. Then, the distance between the intersection P31 and the intersection P32 is defined as the thickness T1 of the first flange portion 30.
- the thickness T1 of the first flange portion 30 is the thickness of the base end 30c of the first flange portion 30 when the inner portion 30d formed in the concave curved surface shape is removed.
- a line extending toward the second flange portion 40 along the second surface 20b of the base portion 20 is defined as an extension line L22.
- the intersection of the extension line L22 and the outer peripheral surface 40b facing the base 20 of the second flange portion 40 on the opposite side is defined as the intersection P41.
- a line extending from the inner peripheral surface 40a facing the base portion 20 side of the second flange portion 40 toward the base portion 20 is defined as an extension line L40.
- the intersection of the extension line L40 and the extension line L22 is defined as the intersection P42.
- the distance between the intersection P41 and the intersection P42 is defined as the thickness T2 of the second flange portion 40.
- the thickness T2 of the second flange portion 40 is the thickness of the base end 40c of the second flange portion 40 when the inner portion 40d formed in the concave curved surface shape is removed.
- the thickness T2 of the second flange portion 40 is thinner than the thickness T1 of the first flange portion 30, and the outer peripheral surface 30a of the first flange portion 30 and the second flange portion 40 Since the outer diameters of the outer peripheral surfaces 40a are substantially the same, the inner diameter of the inner peripheral surface 30b of the first flange portion 30 is smaller than the inner diameter of the inner peripheral surface 40b of the second flange portion 40.
- the details of the structure such as the shape of the connecting portion between the base portion 20 and the first flange portion 30 and the second flange portion 40 are not limited.
- a hub portion attached to the rotating shaft is provided on the center side of the base portion 20, but it is omitted in FIG.
- the hub portion may be formed at the same time by the processing steps of the present embodiment shown below, another processing for forming the shape of the hub portion may be performed, or a member corresponding to the hub portion may be attached.
- the overhanging (protruding) direction of the first flange portion 30 and the second flange portion 40 in the press-molded product 10 manufactured by the method for manufacturing the press-molded product of the present embodiment is defined as the first direction X.
- the side on which the first flange portion 30 projects along the first direction X with reference to the base portion 20 is the side on which the first side X1 and the side on which the second flange portion 40 projects opposite to the first side X1. Is referred to as the second side X2.
- FIG. 3 shows a flow chart of a method for manufacturing a press-molded product according to this embodiment.
- the manufacturing method of the press-formed product 10 of the present embodiment includes a first processing step S1 for forming the first flange portion 30 and a second processing for forming the second flange portion 40.
- the process S2 is provided. Details will be described below.
- the first processing step S1 as shown in FIG. 4, a single steel plate 11 which is a metal plate formed in a disk shape is used.
- the outer peripheral edge portion 11a of the steel plate 11 is plastically deformed to form a portion that becomes the first flange portion 30 on the first side X1 in the first direction X that is the thickness direction of the steel plate 11. Make it overhang.
- Various known methods can be applied as the processing method for plastic deformation, and for example, drawing processing and burring processing are used.
- drawing processing is performed. That is, as shown in FIG.
- the steel plate 11 is arranged on the pad 100 arranged in the first direction X first side X1 of the steel plate 11 and the pad arranged in the first direction X second side X2 of the steel plate 11. It is sandwiched between 101 and 101. Then, as shown in FIG. 5B, the punch 102 is advanced to the outer peripheral edge portion 11a of the steel sheet 11 from the first direction X second side X2 to the first side X1, so that the outer peripheral edge portion 11a of the steel sheet 11 is first. A portion 31 to be a first flange portion is formed by projecting in one direction X first side X1.
- FIG. 6 shows an intermediate product 12 formed by carrying out the first processing step S1.
- the intermediate product 12 is formed of the steel plate 11 as described above, and includes a portion 21 as a base portion and a portion 31 as a first flange portion.
- the thickness T31 of the portion 31 to be the first flange portion may be different from the thickness T1 of the first flange portion 30 in the press-formed product 10 which is a finished product.
- the corner portion 100a of the pad 100 is formed in a convex curved surface shape. Therefore, in the first processing step S1, the portion 31 to be the first flange portion and the portion 21 to be the base are provided at the connecting portion between the portion 31 to be the first flange portion and the portion 21 to be the base portion.
- the connecting corners 12a extend in a curved shape in a cross-sectional view along the center line L. Then, the radius R (mm) outside the bending of the corner portion 12a in the cross section crossing the rolled material direction of the corner portion 12a, that is, the radius of curvature of the outer peripheral surface of the corner portion 12a, and the second processing step S2 described later were carried out.
- the ratio of the thickness T2 (mm) of the second flange portion 40 to the thickness T1 (mm) of the first flange portion 30 is formed so as to satisfy the following relational expression.
- the second processing step S2 is carried out.
- the first flange portion 30 and the first flange portion 30 and the first flange portion 31 are plastically deformed to flow the material of the first flange portion 31 in the intermediate product 12.
- the second flange portion 40 is formed.
- the processing apparatus 110 as shown in FIG. 7A is used. As shown in FIG. 7A, the processing apparatus 110 includes a first pad 120, a second pad 130, a third pad 140, and a punch 150.
- the first pad 120 is formed in a columnar shape extending along the first direction X.
- the outer peripheral surface 120a of the first pad 120 is formed linearly along the center line L.
- the first pad 120 is arranged along the inner peripheral surface 31b of the portion 31 that becomes the first flange portion of the intermediate product 12 installed in the processing apparatus 110.
- the outer peripheral surface 120a of the first pad 120 is in contact with the portion 31 to be the first flange portion in a state where the intermediate product 12 is installed in the processing apparatus 110. Further, the first pad 120 comes into contact with the base portion 21.
- the lower surface 120b in contact with the base portion 21 and the outer peripheral surface 120a are connected by a convex curved surface 120c.
- the radius of curvature of the convex curved surface 120c is the first flange portion 30 and the base portion 20 to which the inner peripheral surface 30b of the first flange portion 30 and the first surface 20a of the base portion 20 of the press-formed product 10 after molding are connected. Corresponds to the radius of curvature R30 of the inner portion 30d of.
- the second pad 130 is a cylindrical member.
- the second pad 130 is arranged with a gap on the outer peripheral side in the radial direction of the first pad 120 so as to be coaxial with the first pad 120 and the center line L.
- the inner peripheral surface 130a of the second pad 130 is formed linearly along the first direction X.
- the inner peripheral surface 130a of the second pad 130 is arranged along the outer peripheral surface 31a of the portion 31 to be the first flange portion of the intermediate product 12 installed in the processing apparatus 110, as will be described later.
- the inner peripheral surface 130a of the second pad 130 is in contact with the portion 31 to be the first flange portion in a state where the intermediate product 12 is installed in the processing apparatus 110.
- the separation distance D1 between the inner peripheral surface 130a of the second pad 130 and the outer peripheral surface 120a of the first pad is substantially equal to the thickness T1 of the first flange portion 30.
- the thickness T31 of the portion of the intermediate product 12 that becomes the first flange portion is the distance T1 of the first flange portion 30 after the second machining step S2 and the separation distance D1 before the second machining step S2 is carried out. It may be smaller than the thickness T1.
- the second pad 130 sandwiches the first pad 120 and the portion 31 to be the first flange portion along the first direction X, and extends to a range where the second flange portion 40 is formed.
- the inner peripheral surface 130a of the second pad 130 is formed linearly along the first direction X.
- the third pad 140 is a columnar member.
- the third pad 140 is arranged on the radial inner peripheral side of the second pad 130 so as to be coaxial with the first pad 120 and the second pad 130 with respect to the center line L.
- the outer peripheral surface 140a of the third pad 140 is formed linearly along the center line L.
- the third pad 140 in the state where the intermediate product 12 is installed in the processing apparatus 110, the third pad 140 is arranged along the inner peripheral surface 40b of the second flange portion 40 of the press-formed product 10. .. Further, the third pad 140 comes into contact with the base portion 21, and sandwiches the base portion 21 together with the first pad 120.
- the separation distance D2 between the outer peripheral surface 140a of the third pad 140 and the inner peripheral surface 130a of the second pad 130 is substantially equal to the thickness T2 of the second flange portion 40.
- the third pad 140 sandwiches the second flange portion 40 formed by the second processing step S2 with the second pad 130 along the first direction X.
- the upper surface 140b in contact with the base portion 21 and the outer peripheral surface 140a are connected by a convex curved surface 140c.
- the radius of curvature of the convex curved surface 140c is the second flange portion 40 and the base portion to which the inner peripheral surface 40a of the second flange portion 40 in the press-formed product 10 after molding and the second surface 20b of the base portion 20 are connected.
- the radius of curvature R40 of the inner portion 40d with 20 corresponds to the radius of curvature R40 of the inner portion 40d with 20. Then, in the cross section along the center line L, it is preferable that the radius of curvature of the convex curved surface 140c is smaller than the radius of curvature of the convex curved surface 120c.
- the punch 150 is a cylindrical member.
- the punch 150 is arranged between the first pad 120 and the second pad 130 coaxially with the first pad 120 and the second pad 130 with respect to the center line L.
- the punch 150 can advance and retreat in the first direction X.
- the third pad 140 is fixed to the main body of the device.
- the punch 150 is given an operating force by a hydraulic device or the like provided in the apparatus main body. As a result, the first direction X with respect to the tip surface 31c of the first flange portion 31 in the intermediate product 12 in which the base portion 21 is sandwiched between the first pad 120 and the third pad 140.
- the intermediate product 12 is set in such a processing device 110.
- the base portion 21 of the intermediate product 12 is arranged between the first pad 120 and the third pad 140.
- the center line of the intermediate product 12 is made to coincide with the center line L.
- the portion 31 to be the first flange portion is arranged so as to extend toward the punch 150. Then, the base portion 21 is sandwiched and pressed between the first pad 120 and the third pad 140. In this state, the portion 31 that becomes the first flange portion is in a state of being sandwiched between the first pad 120 and the second pad 130.
- the punch 150 is advanced to the first direction X second side X2.
- the punch 150 first comes into contact with the tip surface 31c of the portion 31 that becomes the first flange portion.
- an external force from the punch 150 from the first direction X first side X1 to the second side X2 is applied to the portion 31 to be the first flange portion. Be done. Therefore, the portion 31 to be the first flange portion is plastically deformed between the first pad 120 and the second pad 130, and the material of the portion 31 to be the first flange portion is the material of the first direction X.
- the second flange portion 40 It flows from the first side X1 toward the second side X2 into the range of the second flange portion 40, and the second flange portion 40 is formed.
- the base portion 21 and the first flange portion are pressed.
- the corner portion 12a formed by the portion 31 is to be plastically deformed so as to fall into the range of the second flange portion 40.
- the thickness T2 of the second flange portion is made smaller than the thickness T1 of the first flange portion 30 after the second processing step S2 is carried out, and the processing is performed so as to satisfy the equation (1).
- the second processing step S2 while suppressing the formation of sharp fold-like defects in the inner portion 30d of the corner portion 12a due to the depression of the corner portion 12a, the second processing step S2
- the second flange portion 40 can be formed.
- the first flange portion 30 has a predetermined length
- the second flange portion 40 Can be projected from the base 20 to the first direction X second side X2 by a predetermined length to complete the press-molded product 10.
- the thickness T1 of the first flange portion 30 after the second processing step S2 is performed.
- the tip surface 31c of the portion 31 to be the first flange portion is satisfied by satisfying the above equation (1) while reducing the thickness T2 of the second flange portion 40.
- the second flange portion 40 can be formed while suppressing the formation of sharp fold-shaped defects in the inner portion 30d. That is, only by carrying out the two steps of the first machining step S1 and the second machining step S2, both sides of one steel plate 11 are formed without forming sharp fold-like defects in the inner portion 30d. It is possible to manufacture a press-molded product 10 having a portion overhanging.
- the flat surface PL 140 including the outer peripheral surface 140a along the second flange portion 40 of the third pad 140 is the first in the first pad 120. It is located on the first flange portion 30 side in a direction orthogonal to the outer peripheral surface 140a (diameter direction orthogonal to the first direction X) with respect to the plane PL120 including the outer peripheral surface 120a along the flange portion 30.
- the flat surface PL140 including the outer peripheral surface 140a along the second flange portion 140 of the third pad 140 passes through the inside of the first flange portion 30.
- the material on the third pad 140 side is prevented from falling into the gap between the third pad 140 and the second pad 130, and an acute-angled fold is made in the inner portion 30d of the corner portion 12a. It is possible to further suppress the formation of the shape defect.
- the first flange portion 30 of the second pad 130 and the inner peripheral surface 130a along the second flange portion 40 are formed linearly along the first direction X. Has been done. Therefore, especially in the corner portion 12a, the material on the third pad 140 side is prevented from falling into the gap between the third pad 140 and the second pad 130, and an acute-angled fold is made in the inner portion 30d of the corner portion 12a. It is possible to further suppress the formation of the shape defect. Further, the first flange portion 30 and the second flange portion 40 can form outer peripheral surfaces 30a and 40a which are linearly connected with different thicknesses T1 and T2.
- the radius of curvature of the convex curved surface 140c of the third pad 140 is set with respect to the radius of curvature of the convex curved surface 120c of the first pad 120 of the processing apparatus 110. I'm making it smaller. That is, by forming the press-formed product 10 so that the radius of curvature R40 of the inner portion 40d is smaller than the radius of curvature R30 of the inner portion 30d, a sharp fold-like defect is formed in the inner portion 30d of the corner portion 12a. Can be further suppressed from being formed.
- the outer peripheral edge side portion is plastically deformed in the first processing step S1 to form the portion 31 to be the first flange portion on the single disk-shaped steel plate 11.
- the first flange portion 30 and the second flange portion 40 are formed by pressing the tip surface 31c of the portion 31 to be the first flange portion and plastically deforming it.
- any metal material that can be plastically worked can be applied to metal plates made of various materials.
- the shape of the metal plate is not limited to the disc shape, and various shapes can be applied.
- the shapes of the first flange portion 30 and the second flange portion 40 are not limited to the tubular shape that is continuous around the center line L as described above, but the first flange formed in a flat plate shape. The portion and the second flange portion may each project from the base portion.
- FIG. 8 shows a first modification of the present embodiment. As shown in FIG. 8, the press-formed product 10A of the present modification has a rectangular plate-shaped base portion 20A, a first flange portion 30A protruding from the first surface 20Aa of the base portion 20A, and a first surface 20Aa of the base portion 20A.
- a second flange portion 40A projecting from the second surface 20Ab on the opposite side is provided.
- the first flange portion 30A projects from a pair of opposite sides of the rectangular base portion 20A to the first side X1 in the first direction X.
- the first flange portion 30A is formed in a rectangular flat plate shape.
- the second flange portion 40A projects from a pair of sides of the base portion 20A overhanging from the first flange portion 30A to the second side X2 in the first direction X.
- the second flange portion 40A is formed in a rectangular flat plate shape.
- the relationship between the outer radius R of the corner portion 12Aa and the thickness T1 of the first flange portion 30A and the thickness T2 of the second flange portion 40A at the connecting portion between the base portion 20A and the base portion 20A is the above equation (1). It may satisfy.
- the tip surface of the portion to be the first flange portion 30A is pressed and plastically deformed to form an acute-angled fold.
- the second flange portion 40A can be formed while suppressing the formation of defects in the inner portion.
- the outer peripheral surface 30a of the first flange portion 30 and the outer peripheral surface 40a of the second flange portion 40 are formed linearly in a direction orthogonal to the center line L (that is, in the radial direction).
- the outer diameters are almost the same, but it is not limited to this.
- the outer diameter of the outer peripheral surface 40a of the second flange portion 40 may be smaller than the outer diameter of the outer peripheral surface 30a of the first flange portion 30.
- the outer peripheral surface of at least one of the first flange portion 30 and the second flange portion 40 is gradually reduced so that the outer diameter gradually decreases from the tip side to the base end side along the first direction X.
- the second flange portion 40 may be formed in a tapered shape.
- at least the thickness T2 of the second flange portion 40 may be smaller than the thickness T1 of the first flange portion 30.
- the first flange portion and the second flange portion having a desired shape are formed. Can be done.
- the distance between the intersection P31 and the intersection P32 is set to the thickness T1 based on the extension line L21, the extension line L22, the extension line L30, and the extension line L40.
- the distance between the intersection P41 and the intersection 42 may be defined as the thickness T2.
- first flange portion 30B and the second flange portion 40B may be formed on the center side of the metal plate such as the steel plate.
- 9 and 10 show a second modification of the present embodiment.
- the press-formed product 10B of the present modification has a disc-shaped base portion 20B and a first flange portion 30B projecting in the first direction X first side X1 on the center side of the base portion 20B.
- a second flange portion 40B overhanging in the first direction X second side X2 on the center side of the base portion 20B.
- the first flange portion 30B is formed in a tubular shape in this modification.
- the second flange portion 40B is also formed in a tubular shape in this modification.
- the first flange portion 30B and the second flange portion 40B are arranged coaxially with respect to the center line L.
- the hole formed inside the first flange portion 30B and the hole formed inside the second flange portion 40B communicate with each other.
- the inner peripheral surface of the first flange portion 30B and the inner peripheral surface of the second flange portion 40B are connected with substantially the same inner diameter and are formed in a straight line.
- such a press-molded product 10B is molded from a metal plate 11B having a through hole 11b formed in the center.
- the periphery of the through hole 11b of the disk-shaped metal plate 11B is plastically processed, so that the portion 31B serving as the first flange portion becomes the base portion. It can be formed so as to project from the portion 21B in the first direction X first side X1.
- various known methods can be applied, and examples thereof include burring.
- the through hole is formed by sandwiching the base portion 21B between the pads 100B and 101B and advancing the cylindrical punch 102B from the first direction X second side X2 to the first side X1 of the base portion 21B.
- the peripheral portion of 11b can be plastically deformed to form the portion 31B to be the first flange portion.
- the corner portion 12Ba connecting the base portion 21B and the first flange portion 31B is formed in a curved shape in a cross section along the center line L according to the shape of the corner portion of the pad 100B. Ru.
- the tip surface 31Bc of the portion 31B to be the first flange portion is pressed by the punch 150B, and the portion to be the first flange portion as in the above embodiment. 31B is plastically deformed. Specifically, the base portion 21B is sandwiched and pressed between the first pad 120B and the third pad 140B. Further, the portion 31B to be the first flange portion is arranged between the first pad 120B and the third pad 130B. Then, the portion 31B that becomes the first flange portion by advancing the punch 150B between the first pad 120B and the third pad 130B from the first direction X first side X1 to the second side X2. The tip surface 31Bc of is pressed.
- the thickness T2 of the second flange portion 40B is made smaller than the thickness T1 of the first flange portion 30B after the second processing step S2 is performed, and the corner portion 12Ba is formed.
- the outer radius R satisfies the above equation (1) in relation to the thickness T1 of the first flange portion 30B and the thickness T2 of the second flange portion 40B.
- the first flange portion 30 and the second flange portion 40 are formed on the outer peripheral edge side of the metal plate, and in the second modification, the first flange portion 30B and the first flange portion 30B are formed on the center side of the metal plate.
- the second flange portion 40B is formed, the first flange portion and the second flange portion may be formed on both the central side and the outer peripheral edge side of the metal plate.
- the first processing step S1 and the second processing step S2 may be performed separately for each of the center side and the outer peripheral side of the metal plate, or the molds having shapes that can be simultaneously performed may be used. The first processing step S1 and the respective second processing steps S2 may be carried out at the same time.
- the first processing process S1 and the second processing process S2 have been described, but the process is not limited to the one in which only the process is performed, and the process in which other plastic working is performed and the cutting process are performed. Alternatively, other steps such as a step of carrying out surface treatment may be carried out.
- FIG. 11 shows a second embodiment of the present invention.
- the members common to the members used in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
- the first embodiment and the second processing step S2 are different. That is, as shown in FIG. 11A, in the press processing apparatus 110C of the second processing step S2 of the present embodiment, in addition to the first pad 120, the second pad 130, the third pad 140, and the punch 150, Further, a fourth pad 160 is provided.
- the fourth pad 160 is a cylindrical member.
- the fourth pad 160 is arranged on the side opposite to the punch 150 in the first direction X second side X2 with the portion 31 serving as the first flange portion 31 interposed therebetween.
- the fourth pad 160 is arranged between the second pad 130 and the third pad 140, and is provided coaxially with the second pad 130 and the center line L.
- the fourth pad 160 is provided so as to be able to advance and retreat in the first direction X. Then, the fourth pad 160 advances from the first direction X second side X2 toward the first side X1 by a hydraulic device or the like (not shown), and the first direction X with respect to the corner portion 12a in the intermediate product 12 It is possible to apply an external force toward the first side X1.
- the fourth pad 160 is first advanced to the first direction X first side X1 and brought into contact with the corner portion 12a. Then, from the timing of starting pressing the tip surface 31c of the portion 31 where the punch 150 becomes the first flange portion toward the first direction X second side X2, the fourth pad 160 first presses the corner portion 12a. It presses against the first direction X1 and applies an external force from the first direction X second side X2 to the first side X1 on the corner portion 12a of the intermediate product 12. The magnitude of the external force applied to the intermediate product 12 by the fourth pad 160 is smaller than the magnitude of the external force applied to the intermediate product 12 by the punch 150.
- the fourth pad responds to the fact that the portion 31 to be the first flange portion is plastically deformed by the punch 150 and the material tries to flow in the range of becoming the second flange portion 40.
- the 160 moves from the first direction X first side X1 to the second side X2 while applying an external force to the intermediate product 12.
- the external force applied to the intermediate product 12 by the fourth pad 160 may be applied until the formation of the second flange portion 40 is completed, or as shown in FIG. 11D, the second flange portion 40 is being formed. It may be canceled at the timing until.
- the processing starts from the start of processing in which the material of the portion 31 to be the first flange portion is flowed in the first direction X second side X2.
- External force is applied from the first direction X second side X2 to the first side X1 of the corner portion 12a connected to the first flange portion 31 of the base portion 21 at least halfway to the completion of the above.
- the first direction X second of the base portion 20 Stress is generated so that it plastically flows to the side X2.
- the first direction Xth The external force applied toward the one side X1 can suppress the plastic flow from the base portion 21 to the first direction X and the second side X2. Therefore, the base portion 20 and the first flange portion 30 are connected by the plastic flow of the material from both the base portion 21 and the first flange portion 31 to the first direction X second side X2. It is possible to prevent the formation of sharp fold-like defects in the inner portion 30d.
- the material of the portion 31 to be the first flange portion is flowed in the first direction X second side X2
- the material becomes the first flange portion.
- the pressing force acting on the tip surface 31c of the portion 31 deforms the portion generated by the deformation in the first direction X second side X2, thereby suppressing the occurrence of sharp fold-like defects. While doing so, the second flange portion 40 can be formed.
- the height H31 protruding from the first surface 21a of the base portion 21 to the first direction X first side X1 is 40 mm. did.
- the diameter of the inner peripheral surface 31b of the portion 31 to be the first flange portion is 80 mm
- the diameter of the outer peripheral surface 31a is 88 mm
- the thickness T31 is 4 mm.
- the diameter of the inner peripheral surface 31b of the portion 31 to be the first flange portion is 80 mm
- the diameter of the outer peripheral surface 31a is 92 mm
- the thickness T31 is 6 mm.
- the radius R on the outside of the corner portion 12a was set to a value changed by 0.5 mm in the range of 0.1 mm and 0.5 to 6.0 mm.
- the second processing step S2 was carried out.
- the tip surface 31c of the portion 31 to be the first flange portion is pressed by the punch 150 with a load of 4000 kN to be plastically deformed, and the second surface 21b of the base portion 21 is in the first direction.
- a second flange portion 40 overhanging X2 on the second side of X was formed.
- the height H40 (see FIG. 1) of the second flange portion 40 projecting from the second surface 20b of the base portion 20 in the first direction X second side X2 is set to 10 mm.
- the thickness T1 of the first flange portion 30 was set to 2 types of 4 mm and 6 mm.
- the thickness T2 of the second flange portion 40 is set to 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4. The thickness ratio was changed to 0 mm, respectively, and the plate thickness ratio T2 / T1 was changed to 0.25, 0, 38, 0.50, 0.63, 0.75, 0.88, and 1.0.
- the value of R ⁇ T2 / T1 calculated by the equation (1) under each analysis condition is shown. Under the condition that the value of R ⁇ T2 / T1 is underlined in each cell (comparative example), as shown in FIG. 13, an acute-angled fold-shaped defect D was formed in the inner portion 30d. It became clear from the analysis results.
- the plate thickness ratio T2 / T1 is less than 1.00 (T2 is smaller than T1), and the value of R ⁇ T2 / T1 calculated by the equation (1) is less than 3.5.
- the first flange portion 30 and the second flange portion 40 are formed while forming a smooth concave curved inner portion 30d without forming a fold-shaped defect D. I was able to form it.
Landscapes
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Abstract
プレス成形品の製造方法は、一枚の金属板の一部を塑性変形させることによって、板状の基部20に対して第一の方向X第一側X1に張り出す第一のフランジ部30及び角部を形成する第一の加工工程と、第一のフランジ部30の第一の方向X第一側X1に形成された先端面を、第一の方向X第二側X2に押圧することによって、第一のフランジ部30の材料を第一の方向X第二側X2へ流動させて基部20に対して第一の方向X第二側X2へ張り出す第二のフランジ部40を形成する第二の加工工程とを備え、第二の加工工程を実施した後の第一のフランジ部の厚さT1に対して第二のフランジ部の厚さT2は小さく、厚さT2と厚さT1の比と、角部の外側の半径Rとの積、R×T2/T1が3.5未満である。
Description
本発明は、プレス成形品の製造方法に関する。
本願は、2019年4月3日に日本に出願された特願2019-071411号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、2019年4月3日に日本に出願された特願2019-071411号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
トランスミッション部品は、当該トランスミッション部品としての機能面から、回転軸に沿う方向の両側に張り出し、回転軸に取り付けられるハブ部を有する。このようなハブ部を形成するには、例えば、二つの部材を溶接する方法がある。この方法では、一枚の金属板の一部分からハブ部の一方側となる部分をバーリング加工などの塑性加工により形成する。その後、ハブ部の他方側となる部材を、ハブ部の一方側となる部分が形成された金属板の他方側に溶接により接合することで、上記のようなトランスミッション部品が形成される。また、他の方法としては、金属粉をトランスミッション部品に対応した形状に形成された金型により焼結させる粉末焼結による方法がある。上記二つの部材を溶接する方法では、二つの部材を加工する工程が必要であるとともに、さらに溶接する工程が必要となり、製造工程が多くなってしまう。このため、上記二つの部材を溶接する方法では、製造コストが高くなり、また、製造に係るタクトタイムも長くなってしまう。また、焼結する方法においても、焼結に係る熱処理を行う工程が必要となり、製造コストが高くなり、また、製造に係るタクトタイムも長くなってしまう。
また、特許文献1には、プレス加工により金属板の一方側に張り出させた後に、一方側に張り出させた部分の一部分をプレス加工により他方側に張り出させることで、一枚の金属板から、その金属板の両側に筒部を張り出させる技術が開示されている。このような技術では、上記二つの部材を溶接する方法や上記焼結する方法と比較して工程を少なくすることが可能となる。しかしながら、特許文献1に記載された技術では、一方側に張り出させた部分の一部分をプレス加工によって他方側に張り出させる際に、元の金属板と一方側に張り出させた部分とが折れ曲がる内角部分に、鋭角に折れ込んだ欠陥が形成されてしまう問題があった。また、特許文献2には、カップ底部から突出するカップ縦壁部を形成した後に、カップ縦壁部を絞り成形することによってカップ縦壁部及びカップ肩部を増肉するとともに底面から突出する余剰部が成形される点が開示されている。しかしながら、特許文献2に記載された技術においても、カップ底部とカップ縦壁部との内側部分に鋭角に折れ込んだ欠陥が形成されてしまう問題についての具体的な解決手段は開示されていない。このような問題を解決する加工方法が、例えば特許文献3、4に提案されている。
具体的には、特許文献3では、塑性加工によって板状素材の一方側に筒部を形成する工程と、一方側に形成された筒部の先端側内周部分を付け根側内周部分に塑性変形させて付け根部分を厚肉化する工程と、厚肉化した付け根側内周部分を板状素材の他方側に押し出させる工程とを実施する金属製部材の製造方法が提案されている。そして、特許文献2の製造方法では、上記三つの工程を実施することにより元の板状素材に対して両側に筒部が張り出す部品を形成することができる。そして、厚肉化した部分によって他方側に張り出す筒部を形成することで、一方側に張り出す筒部の元々の筒部が押し出されずに済み、上記のような鋭角に折れ込んだ欠陥が形成されてしまうことを抑制することができるものとされている。また、特許文献4では、伸びフランジ部と、フランジ周囲部と、伸びフランジ部がコーナー部側から延設されたフランジ延設部とを含む成形品を成形する際に、伸びフランジ部とフランジ周囲部との間のコーナー部の外側の曲率半径が小さい、あるいは、略直角であるバーリング成形品を被加工材として用いることが提案されている。そして、当該被加工材の伸びフランジ部の端面を押し込むことで、伸びフランジ部を構成している材料が移動してフランジ延設部が形成されるとともに、上記のとおりコーナー部の外側の曲率半径が小さい、あるいは、略直角である被加工材を用いることでコーナー部の内部に折れ込みが発生することがないものとされている。
しかしながら、特許文献3に開示された製造方法では、一方側にフランジ状に張り出す部分を形成する工程と、他方側にフランジ状に張り出す部分を形成する工程の他に、元の金属板部分と一方側にフランジ状に張り出す部分との間における内側部分に鋭角に折れ込んだ欠陥を抑制するための工程がさらに必要である。すなわち、一方側にフランジ状に張り出す部分の付け根部分を厚肉化する工程をさらに実施する必要がある。このため、特許文献1に開示された製造方法でも工程が多くなり、製造コストが高く、製造に係るタクトタイムが長くなってしまう問題があった。また、特許文献4に開示された製造方法では、一方側に形成されたフランジ状に張り出した部分を押し込んで、他方側にフランジ状に張り出した部分を形成する際に、被加工材のコーナー部の外側の曲率半径を直角またはそれにほぼ近い小さな曲率半径に限定している。実際の加工においては、外側部分の曲率半径について、直角または直角にほぼ近い小さな曲率半径に限定されず、様々な曲率半径のケースで、内側部分に鋭角に折れ込んだ欠陥が生じないように両側にフランジ状に張り出した部分を形成する技術が求められていた。
そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、一枚の金属板から両側にフランジ状に張り出す部分を有するプレス成形品を、フランジ状に張り出す内側部分に鋭角に折れ込んだ欠陥を生じさせてしまうことなく、少ない工程で製造することが可能なプレス成形品の製造方法を提供するものである。
上記の課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明の一態様に係るプレス成形品の製造方法は、一枚の金属板の一部を塑性変形させることによって、板状の基部に対して前記基部の厚さ方向である第一の方向第一側に張り出す第一のフランジ部を形成するとともに、前記基部と前記第一のフランジ部との間に曲線状に延在する角部を形成し、前記第一のフランジ部に沿って第一のパッドを配し、前記第一のフランジ部を挟んで前記第一のパッドと反対側に第二のパッドを配し、前記基部を挟んで前記第一のフランジ部と反対側に、前記第一のパッドと前記第二のパッドとの隙間よりも小さい隙間を前記第二のパッドとの間に形成して第三のパッドを配し、前記第一のパッドと前記第二のパッドとの間に、前記第一のフランジ部の前記第一の方向第一側に形成された先端面を押圧するパンチを、第一の方向に進退可能に配し、前記第一のフランジ部の前記先端面を、前記第一の方向第二側に押圧することによって、前記第一のフランジ部の材料を前記第一の方向第二側へ流動させて前記基部に対して前記第一の方向第二側へ張り出す第二のフランジ部を形成し、前記第二のフランジ部を形成した後の前記第一のフランジ部の厚さT1に対して前記第二のフランジ部の厚さT2は薄く、前記第二のフランジ部を形成した後の前記第二のフランジ部の厚さT2(mm)と前記第一のフランジ部の厚さT1(mm)の比と、前記角部を形成した後の前記角部の延材方向を横切る断面における前記角部の曲げの外側の半径R(mm)との積、R×T2/T1が3.5未満である。
この方法によれば、まず第一の加工工程として、一枚の金属板の一部を塑性変形させることで板状の基部に対して第一の方向第一側に張り出す第一のフランジ部及び角部を形成する。次に、第二の加工工程として、第一のフランジ部の第一の方向第一側に形成された先端面を、第一の方向第二側に押圧することによって、第一のフランジ部の材料を第一の方向第二側へ流動させて基部に対して第一の方向第二側へ張り出す第二のフランジ部を形成する。ここで第二の加工工程の初期段階では、第一のフランジ部の先端面を押圧することにより基部と第一のフランジ部により形成される角部が第二のフランジ部となる範囲に落ち込むように塑性変形しようとする。しかしながら、第二の加工工程を実施した後の第一のフランジ部の厚さT1に対して、第二のフランジ部の厚さT2を小さくするとともに、第二の加工工程を実施した後の前記第二のフランジ部の厚さT2と第一のフランジ部の厚さT1の比と、第一加工工程実施後の角部の外側の半径Rとの積R×T2/T1が3.5未満となるようにすることで、第二のフランジ部となる範囲への基部と第一のフランジ部により形成される角部の落ち込みを抑制することができる。このため、第二の加工工程において、角部が落ち込むことにより角部の内側部分に鋭角な折れ込み状の欠陥が形成されてしまうことを抑制しつつ、第二の加工工程により第二のフランジ部を形成することができる。
すなわち、本発明の一態様に係るプレス成形品の製造方法は、一枚の金属板の一部を塑性変形させることによって、板状の基部に対して前記基部の厚さ方向である第一の方向第一側に張り出す第一のフランジ部を形成するとともに、前記基部と前記第一のフランジ部との間に曲線状に延在する角部を形成し、前記第一のフランジ部に沿って第一のパッドを配し、前記第一のフランジ部を挟んで前記第一のパッドと反対側に第二のパッドを配し、前記基部を挟んで前記第一のフランジ部と反対側に、前記第一のパッドと前記第二のパッドとの隙間よりも小さい隙間を前記第二のパッドとの間に形成して第三のパッドを配し、前記第一のパッドと前記第二のパッドとの間に、前記第一のフランジ部の前記第一の方向第一側に形成された先端面を押圧するパンチを、第一の方向に進退可能に配し、前記第一のフランジ部の前記先端面を、前記第一の方向第二側に押圧することによって、前記第一のフランジ部の材料を前記第一の方向第二側へ流動させて前記基部に対して前記第一の方向第二側へ張り出す第二のフランジ部を形成し、前記第二のフランジ部を形成した後の前記第一のフランジ部の厚さT1に対して前記第二のフランジ部の厚さT2は薄く、前記第二のフランジ部を形成した後の前記第二のフランジ部の厚さT2(mm)と前記第一のフランジ部の厚さT1(mm)の比と、前記角部を形成した後の前記角部の延材方向を横切る断面における前記角部の曲げの外側の半径R(mm)との積、R×T2/T1が3.5未満である。
この方法によれば、まず第一の加工工程として、一枚の金属板の一部を塑性変形させることで板状の基部に対して第一の方向第一側に張り出す第一のフランジ部及び角部を形成する。次に、第二の加工工程として、第一のフランジ部の第一の方向第一側に形成された先端面を、第一の方向第二側に押圧することによって、第一のフランジ部の材料を第一の方向第二側へ流動させて基部に対して第一の方向第二側へ張り出す第二のフランジ部を形成する。ここで第二の加工工程の初期段階では、第一のフランジ部の先端面を押圧することにより基部と第一のフランジ部により形成される角部が第二のフランジ部となる範囲に落ち込むように塑性変形しようとする。しかしながら、第二の加工工程を実施した後の第一のフランジ部の厚さT1に対して、第二のフランジ部の厚さT2を小さくするとともに、第二の加工工程を実施した後の前記第二のフランジ部の厚さT2と第一のフランジ部の厚さT1の比と、第一加工工程実施後の角部の外側の半径Rとの積R×T2/T1が3.5未満となるようにすることで、第二のフランジ部となる範囲への基部と第一のフランジ部により形成される角部の落ち込みを抑制することができる。このため、第二の加工工程において、角部が落ち込むことにより角部の内側部分に鋭角な折れ込み状の欠陥が形成されてしまうことを抑制しつつ、第二の加工工程により第二のフランジ部を形成することができる。
また、上記プレス成形品の製造方法において、前記第三のパッドにおいて前記第二のフランジ部を形成した後に前記第二のフランジ部に沿う面を含む平面は、前記第一のパッドにおいて前記第一のフランジ部に沿う面を含む平面に対して前記第一のフランジ部に沿う面に直交する方向に前記第一のフランジ部側に位置しているものとしても良い。換言すると、第第二のフランジ部を形成した後に、第三のパッドにおける第二のフランジ部に沿う面を含む平面は、前記第一のフランジ部の内部を通過している。
この方法によれば、第二の加工工程において、第三のパッドにおける第二の加工工程実施後に第二のフランジ部に沿う面が、第一のパッドにおける第一のフランジ部に沿う面に対して第一のフランジ部に沿う面に直交する方向に第一のフランジ部側に位置していることで、特に角部において第三のパッド側の材料が第三のパッドと第二のパッドとの隙間に落ち込むことを抑制し、より一層角部の内側部分に鋭角な折れ込み状の欠陥が形成されてしまうことを抑制することができる。
この方法によれば、第二の加工工程において、第三のパッドにおける第二の加工工程実施後に第二のフランジ部に沿う面が、第一のパッドにおける第一のフランジ部に沿う面に対して第一のフランジ部に沿う面に直交する方向に第一のフランジ部側に位置していることで、特に角部において第三のパッド側の材料が第三のパッドと第二のパッドとの隙間に落ち込むことを抑制し、より一層角部の内側部分に鋭角な折れ込み状の欠陥が形成されてしまうことを抑制することができる。
また、上記プレス成形品の製造方法において、前記第二のパッドにおいて前記第一のフランジ部及び前記第二のフランジ部に沿う面は、前記第一の方向に沿って直線状に形成されているものとしても良い。
この方法によれば、第二の加工工程において、第二のパッドにおける第一のフランジ部及び第二のフランジ部に沿う面が、第一の方向に沿って直線状に形成されていることで、特に角部において第三のパッド側の材料が第三のパッドと第二のパッドとの隙間に落ち込むことを抑制し、より一層角部の内側部分に鋭角な折れ込み状の欠陥が形成されてしまうことを抑制することができる。また、第一のフランジ部と第二のフランジ部とで、互いの厚さが異なりつつ直線状に連なる面を形成することができる。
この方法によれば、第二の加工工程において、第二のパッドにおける第一のフランジ部及び第二のフランジ部に沿う面が、第一の方向に沿って直線状に形成されていることで、特に角部において第三のパッド側の材料が第三のパッドと第二のパッドとの隙間に落ち込むことを抑制し、より一層角部の内側部分に鋭角な折れ込み状の欠陥が形成されてしまうことを抑制することができる。また、第一のフランジ部と第二のフランジ部とで、互いの厚さが異なりつつ直線状に連なる面を形成することができる。
また、上記プレス成形品の製造方法において、前記第二のフランジ部を形成する際に、前記第一のフランジ部の前記第一の方向第一側に形成された先端面を前記第一の方向第二側に押圧することによって、前記第一のフランジ部の材料を前記第一の方向第二側へ流動させる加工の開始から、当該加工の完了に至る少なくとも途中まで、前記基部における前記第一のフランジ部と接続された接続部分の前記第一の方向第二側から、前記第一の方向の第一側に向けて外力を与えつつ、前記第一のフランジ部を塑性変形させるものとしても良い。
この方法によれば、第一のフランジ部の材料を第一の方向第二側へ流動させる加工の開始から、当該加工の完了に至る少なくとも途中まで、基部における第一のフランジ部と接続された接続部分の第一の方向第二側から、第一の方向第一側に向けて外力を与えている。第一のフランジ部を塑性変形させることで第一のフランジ部及び第一のフランジ部と接続されている基部の各材料は基部の第一の方向第二側へと塑性流動するように応力が生じる。しかしながら、第一の方向第一側に向けて外力を与えている第一のフランジ部の材料を第一の方向第二側へ流動させる加工の開始から、当該加工の完了に至る少なくとも途中までのプロセスでは、当該外力により、基部よりも第一の方向第二側への塑性流動を抑制することができる。このため、基部及び第一のフランジ部の両方から基部の第一の方向第二側へ材料が塑性流動することによって基部と第一のフランジ部とが接続された内側部分おいて鋭角な折れ込み状の欠陥が形成されてしまうことを抑制することができる。そして、第一のフランジ部の材料を第一の方向第二側へ流動させる加工の開始から当該加工による変形が一定量生じた後に、当該変形で生じた部分をさらに第一のフランジ部の先端面に作用する押圧力によって第一の方向第二側へと変形させることで、鋭角な折れ込み状の欠陥が生じてしまうことをより一層抑制しつつ第二のフランジ部を形成することができる。
この方法によれば、第一のフランジ部の材料を第一の方向第二側へ流動させる加工の開始から、当該加工の完了に至る少なくとも途中まで、基部における第一のフランジ部と接続された接続部分の第一の方向第二側から、第一の方向第一側に向けて外力を与えている。第一のフランジ部を塑性変形させることで第一のフランジ部及び第一のフランジ部と接続されている基部の各材料は基部の第一の方向第二側へと塑性流動するように応力が生じる。しかしながら、第一の方向第一側に向けて外力を与えている第一のフランジ部の材料を第一の方向第二側へ流動させる加工の開始から、当該加工の完了に至る少なくとも途中までのプロセスでは、当該外力により、基部よりも第一の方向第二側への塑性流動を抑制することができる。このため、基部及び第一のフランジ部の両方から基部の第一の方向第二側へ材料が塑性流動することによって基部と第一のフランジ部とが接続された内側部分おいて鋭角な折れ込み状の欠陥が形成されてしまうことを抑制することができる。そして、第一のフランジ部の材料を第一の方向第二側へ流動させる加工の開始から当該加工による変形が一定量生じた後に、当該変形で生じた部分をさらに第一のフランジ部の先端面に作用する押圧力によって第一の方向第二側へと変形させることで、鋭角な折れ込み状の欠陥が生じてしまうことをより一層抑制しつつ第二のフランジ部を形成することができる。
本発明によれば、一枚の金属板から両側に張り出す部分を有するプレス成形品を、フランジ状に張り出す内側部分に鋭角に折れ込んだ欠陥を生じさせてしまうことなく、少ない工程で製造することができる。
(第1の実施形態)
以下、本発明に係る第1の実施形態について図1から図7を参照して説明する。図1及び図2は、本実施形態のプレス成形品の製造方法で製造されるプレス成形品の例を示している。図1に示すように、本実施形態のプレス成形品10は、例えば、トランスミッション部品として中心線L回りに回転可能な回転軸に取り付けられる歯車やクラッチなどである。なお、図1においては、歯車における歯や、クラッチにおける制動面などのトランスミッション部品としての機能部分を省略している。図1に示すように、プレス成形品10は、板状の基部20と、基部20の第一面20aから張り出す第一のフランジ部30と、基部20の第一面20aと反対側の第二面20bから張り出す第二のフランジ部40とを備える。本実施形態において、基部20は、円板状に形成されている。プレス成形品10は、基部20において、目的とするプレス成形品10としての上記機能部分を有するが、図1においては当該機能部分を省略している。
以下、本発明に係る第1の実施形態について図1から図7を参照して説明する。図1及び図2は、本実施形態のプレス成形品の製造方法で製造されるプレス成形品の例を示している。図1に示すように、本実施形態のプレス成形品10は、例えば、トランスミッション部品として中心線L回りに回転可能な回転軸に取り付けられる歯車やクラッチなどである。なお、図1においては、歯車における歯や、クラッチにおける制動面などのトランスミッション部品としての機能部分を省略している。図1に示すように、プレス成形品10は、板状の基部20と、基部20の第一面20aから張り出す第一のフランジ部30と、基部20の第一面20aと反対側の第二面20bから張り出す第二のフランジ部40とを備える。本実施形態において、基部20は、円板状に形成されている。プレス成形品10は、基部20において、目的とするプレス成形品10としての上記機能部分を有するが、図1においては当該機能部分を省略している。
また、本実施形態において、第一のフランジ部30及び第二のフランジ部40は、それぞれ基部20の第一面20a及び第二面20bから突出している。第一のフランジ部30及び第二のフランジ部40は、基部20の外周縁に沿って円筒状に形成されていて、中心線Lに対して同軸上に配置されている。第一のフランジ部30の外周面30a及び第二のフランジ部40の外周面40aは略等しい外径である。言い換えれば、第一のフランジ部30の外周面30a及び第二のフランジ部40の外周面40a同士は、第一の方向Xに沿って直線状に連なっている。
図2に示すように、本実施形態では、第二のフランジ部40の厚さT2は、第一のフランジ部30の厚さT1よりも薄い。また、第一のフランジ部30の基端30cにおいて、第一のフランジ部30の内周面30bと基部20の第一面20aとが接続される第一のフランジ部30と基部20との内側部分30dは、凹曲面状に形成されている。同様に、第二のフランジ部40の基端40cにおいて、第二のフランジ部40の内周面40bと基部20の第二面20bとが接続される第二のフランジ部40と基部20との内側部分40dは、凹曲面状に形成されている。内側部分30dの曲率半径R30に対して内側部分40dの曲率半径R40は小さいことが好ましい。
ここで、厚さT1、T2は以下のように定義される。すなわち、基部20の第一面20aに沿って第一のフランジ部30に向かって延長した線を延長線L21と定義する。また、延長線L21と第一のフランジ部30の基部20と反対側に面する外周面30aとの交点を交点P31と定義する。さらに、第一のフランジ部30の基部20側に面する内周面30bから基部20に向かって延長した線を延長線L30と定義する。また、延長線L30と延長線L21との交点を交点P32と定義する。そして、交点P31と交点P32との距離を第一のフランジ部30の厚さT1と定義する。言い換えれば、第一のフランジ部30の厚さT1は、凹曲面状に形成された内側部分30dを取り除いた場合における、第一のフランジ部30の基端30cの厚さである。また、基部20の第二面20bに沿って第二のフランジ部40に向かって延長した線を延長線L22と定義する。また、延長線L22と第二のフランジ部40の基部20と反対側に面する外周面40bとの交点を交点P41と定義する。さらに、第二のフランジ部40の基部20側に面する内周面40aから基部20に向かって延長した線を延長線L40と定義する。また、延長線L40と延長線L22との交点を交点P42と定義する。そして、交点P41と交点P42との距離を第二のフランジ部40の厚さT2と定義する。言い換えれば、第二のフランジ部40の厚さT2は、凹曲面状に形成された内側部分40dを取り除いた場合における、第二のフランジ部40の基端40cの厚さである。
そして、本実施形態では、第二のフランジ部40の厚さT2が第一のフランジ部30の厚さT1よりも薄く、第一のフランジ部30の外周面30a及び第二のフランジ部40の外周面40aの外径が略等しいため、第一のフランジ部30の内周面30bの内径は、第二のフランジ部40の内周面40bの内径より小さい。なお、上記においてプレス成形品10の構造の詳細について説明したが、基部20、第一のフランジ部30及び第二のフランジ部40を備えている限り、第一のフランジ部30及び第二のフランジ部40の厚さの関係を除いて、基部20と第一のフランジ部30及び第二のフランジ部40との接続部分の形状等、構造の詳細は限定されない。また、プレス成形品10がトランスミッション部品などの場合には、基部20の中心側に回転軸に取り付けられるハブ部が設けられるが、図1においては省略している。ハブ部は、以下に示す本実施形態の加工工程によって同時に形成しても良いし、別途ハブ部の形状を形成する加工を実施したり、ハブ部に相当する部材を取り付けたりしても良い。
次に、本実施形態のプレス成形品の製造方法について説明する。なお、図1に示すように、本実施形態のプレス成形品の製造方法で製造されたプレス成形品10における第一のフランジ部30及び第二のフランジ部40の張り出す(突出する)方向、すなわち、基部20の厚さ方向であって、プレス成形品10が取り付けられる中心線Lが延びる方向を第一の方向Xとする。そして、基部20を基準として第一の方向Xに沿って第一のフランジ部30が張り出す側を第一側X1、第一側X1と反対側となる第二のフランジ部40が張り出す側を第二側X2と称する。
図3は、本実施形態のプレス成形品の製造方法のフロー図を示している。図3に示すように、本実施形態のプレス成形品10の製造方法は、第一のフランジ部30を形成する第一の加工工程S1と、第二のフランジ部40を形成する第二の加工工程S2とを備える。以下詳細について説明する。
第一の加工工程S1では、図4に示すように、円板状に形成された金属板である一枚の鋼板11を用いる。第一の加工工程S1では、鋼板11の外周縁部11aを塑性変形させて、鋼板11の厚さ方向となる第一の方向Xにおける第一側X1に第一のフランジ部30となる部分を張り出させる。塑性変形させる加工方法としては、公知の様々な方法が適用可能であるが、例えば、絞り加工やバーリング加工が用いられる。本実施形態の第一の加工工程S1では絞り加工を実施する。すなわち、図5Aに示すように、鋼板11を、鋼板11の第一の方向X第一側X1に配されたパッド100と、鋼板11の第一の方向X第二側X2に配されたパッド101との間に挟み込む。そして、図5Bに示すように、パンチ102を、鋼板11の外周縁部11aに第一の方向X第二側X2から第一側X1へ進出させることで、鋼板11における外周縁部11aを第一の方向X第一側X1に張り出させて、第一のフランジ部となる部分31を形成する。図6は、第一の加工工程S1を実施することで形成された中間品12を示している。中間品12は、上記のとおり鋼板11から形成され、基部となる部分21と、第一のフランジ部となる部分31とを備えている。第一の加工工程S1において、第一のフランジ部となる部分31の厚さT31は、完成品であるプレス成形品10における第一のフランジ部30の厚さT1と異なっていても良い。
ここで、パッド100の角部100aは凸曲面状に形成されている。このため、第一の加工工程S1によって、第一のフランジ部となる部分31と基部となる部分21との接続部分には、第一のフランジ部となる部分31と基部となる部分21とを接続する角部12aが、中心線Lに沿う断面視して曲線状に延在している。そして、角部12aの延材方向を横切る断面における角部12aの曲げの外側の半径R(mm)、すなわち角部12aの外周面の曲率半径と、後述する第二の加工工程S2を実施した後の第二のフランジ部40の厚さT2(mm)と第一のフランジ部30の厚さT1(mm)との比とは、以下の関係式を満たすように形成されている。
R×T2/T1<3.5 ・・・(1)
R×T2/T1<3.5 ・・・(1)
次に、第二の加工工程S2を実施する。第二の加工工程S2では、中間品12における第一のフランジ部となる部分31を塑性変形させて第一のフランジ部となる部分31の材料を流動させることで、第一のフランジ部30及び第二のフランジ部40を形成する。ここで、第二の加工工程S2では、図7Aに示すような加工装置110を用いる。図7Aに示すように、加工装置110は、第一のパッド120と、第二のパッド130と、第三のパッド140と、パンチ150と、を備える。
第一のパッド120は、第一の方向Xに沿って延びる円柱状に形成されている。第一のパッド120の外周面120aは、中心線Lに沿って直線状に形成されている。第一のパッド120は、後述するように、加工装置110内に設置される中間品12の第一のフランジ部となる部分31の内周面31bに沿うように配される。本実施形態では、加工装置110内に中間品12が設置された状態において、第一のパッド120の外周面120aは第一のフランジ部となる部分31に接している。また、第一のパッド120は、基部となる部分21に当接する。第一のパッド120において、基部となる部分21に接する下面120bと外周面120aとは、凸曲面120cにより接続されている。当該凸曲面120cの曲率半径は、成形後のプレス成形品10における第一のフランジ部30の内周面30bと基部20の第一面20aとが接続される第一のフランジ部30と基部20との内側部分30dの曲率半径R30と対応している。
第二のパッド130は円筒状の部材である。第二のパッド130は、第一のパッド120と中心線Lに対して同軸となるように、第一のパッド120の径方向外周側に隙間を有して配されている。第二のパッド130の内周面130aは、第一の方向Xに沿って直線状に形成されている。第二のパッド130の内周面130aは、後述するように、加工装置110内に設置される中間品12の第一のフランジ部となる部分31の外周面31aに沿うように配される。本実施形態では、加工装置110内に中間品12が設置された状態において、第二のパッド130の内周面130aは第一のフランジ部となる部分31に接している。第二のパッド130の内周面130aと、第一のパッドの外周面120aとの離間距離D1は、第一のフランジ部30の厚さT1と略等しい。なお、中間品12の第一のフランジ部となる部分の厚さT31は、第二の加工工程S2実施前において、離間距離D1及び第二の加工工程S2実施後の第一のフランジ部30の厚さT1よりも小さくても良い。第二のパッド130は、第一の方向Xに沿って第一のパッド120と第一のフランジ部となる部分31を挟み込むとともに、第二のフランジ部40を形成する範囲まで延びている。本実施形態において、第二のパッド130の内周面130aは、第一の方向Xに沿って直線状に形成されている。
第三のパッド140は円柱状の部材である。第三のパッド140は、第一のパッド120及び第二のパッド130と中心線Lに対して同軸となるように、第二のパッド130の径方向内周側に配されている。第三のパッド140の外周面140aは、中心線Lに沿って直線状に形成されている。本実施形態では、加工装置110内に中間品12が設置された状態において、第三のパッド140は、プレス成形品10の第二のフランジ部40の内周面40bに沿うように配される。また、第三のパッド140は、基部となる部分21に当接し、第一のパッド120とともに基部となる部分21を挟み込む。第三のパッド140の外周面140aと第二のパッド130の内周面130aとの離間距離D2は、第二のフランジ部40の厚さT2と略等しい。第三のパッド140は、第一の方向Xに沿って、第二のパッド130との間で第二の加工工程S2によって形成される第二のフランジ部40を挟み込む。第三のパッド140において、基部となる部分21に接する上面140bと外周面140aとは、凸曲面140cにより接続されている。当該凸曲面140cの曲率半径は、成形後のプレス成形品10における第二のフランジ部40の内周面40aと、基部20の第二面20bとが接続される第二のフランジ部40と基部20との内側部分40dの曲率半径R40に対応している。そして、中心線Lに沿った断面において、凸曲面120cの曲率半径に対して凸曲面140cの曲率半径は小さいことが好ましい。
パンチ150は、円筒状の部材である。パンチ150は、中心線Lに対して第一のパッド120と第二のパッド130と同軸として、第一のパッド120と第二のパッド130との間に配されている。パンチ150は、第一の方向Xに進退可能である。なお、図示しないが、第三のパッド140は装置本体に固定されている。また、図示しないが、パンチ150は装置本体に設けられた油圧装置などにより作動力が与えられる。これにより、第一のパッド120と第三のパッド140とに基部となる部分21が挟み込まれた中間品12における第一のフランジ部となる部分31の先端面31cに対して第一の方向X第一側X1から第二側にX2向かって進出し、さらに、第一のフランジ部となる部分31の先端面31cを第二側X2に向かって押圧し、第一のフランジ部となる部分31に外力を与えることが可能となっている。
このような加工装置110に、図7Aに示すように、中間品12をセットする。具体的には、中間品12において基部となる部分21を第一のパッド120と第三のパッド140との間に配置する。また、中間品12の中心線を、中心線Lに一致させる。また、第一のフランジ部となる部分31がパンチ150に向かって延びるように配置する。そして、第一のパッド120と第三のパッド140とで基部となる部分21を挟み込んで押さえる。なお、この状態において、第一のフランジ部となる部分31は、第一のパッド120と第二のパッド130との間に挟み込まれた状態となっている。
次に、図7Bに示すように、パンチ150を第一の方向X第二側X2へと進出させる。パンチ150の進出により、まずパンチ150が、第一のフランジ部となる部分31の先端面31cに当接する。図7Cに示すように、さらにパンチ150が進出することにより、第一のフランジ部となる部分31には、第一の方向X第一側X1から第二側X2に向かう外力がパンチ150から与えられる。このため、第一のフランジ部となる部分31は、第一のパッド120と第二のパッド130との間で塑性変形し、第一のフランジ部となる部分31の材料は第一の方向X第一側X1から第二側X2に向かって第二のフランジ部40となる範囲へと流動し、第二のフランジ部40が形成されていく。ここで、図7Bに示すような第二の加工工程S2の初期段階では、第一のフランジ部となる部分31の先端面31cを押圧することにより、基部となる部分21と第一のフランジ部となる部分31により形成される角部12aが、第二のフランジ部40となる範囲に落ち込むように塑性変形しようとする。しかしながら、第二の加工工程S2を実施した後の第一のフランジ部30の厚さT1に対して、第二のフランジ部の厚さT2を小さくするとともに、(1)式を満たすように加工することで、第二のフランジ部40となる範囲への角部12aの落ち込みを抑制することができる。このため、第二の加工工程S2において、角部12aが落ち込むことにより角部12aの内側部分30dに鋭角な折れ込み状の欠陥が形成されてしまうことを抑制しつつ、第二の加工工程S2により第二のフランジ部40を形成することができる。
そして、図7Dに示すように、パンチ150を所定量だけ第一の方向X第二側X2へ移動させることで、第一のフランジ部30を所定の長さとし、また、第二のフランジ部40を所定の長さ分だけ基部20から第一の方向X第二側X2へ張り出させてプレス成形品10を完成させることができる。
以上のように、本実施形態のプレス成形品10の製造方法によれば、第二の加工工程S2において、第二の加工工程S2を実施した後の第一のフランジ部30の厚さT1に対して第二のフランジ部40の厚さT2を小さくしつつ、上記(1)式を満たすようにして、第二の加工工程S2においては、第一のフランジ部となる部分31の先端面31cを押圧し塑性変形させることで、鋭角な折れ込み状の欠陥が内側部分30dに形成されてしまうことを抑制しつつ、第二のフランジ部40を形成することができる。すなわち、第一の加工工程S1及び第二の加工工程S2の二工程を実施するだけで、鋭角な折れ込み状の欠陥が内側部分30dに形成されてしまうことなく、一枚の鋼板11から両側に張り出す部分を有するプレス成形品10を製造することができる。
また、図7Aに示すように、第二の加工工程S2の実施後に第三のパッド140における第二のフランジ部40に沿う外周面140aを含む平面PL140が、第一のパッド120における第一のフランジ部30に沿う外周面120aを含む平面PL120に対して当該外周面140aに直交する方向(第一の方向Xに直交する径方向)に第一のフランジ部30側に位置している。言い換えれば、第二の加工工程S2実施後に、第三のパッド140における第二のフランジ部140に沿う外周面140aを含む平面PL140は、前記第一のフランジ部30の内部を通過している。このため、特に角部12aにおいて第三のパッド140側の材料が第三のパッド140と第二のパッド130との隙間に落ち込むことを抑制し、角部12aの内側部分30dに鋭角な折れ込み状の欠陥が形成されてしまうことを、より一層抑制することができる。
また、第二の加工工程S2において、第二のパッド130における第一のフランジ部30及び前記第二のフランジ部40に沿う内周面130aが、第一の方向Xに沿って直線状に形成されている。このため、特に角部12aにおいて第三のパッド140側の材料が第三のパッド140と第二のパッド130との隙間に落ち込むことを抑制し、角部12aの内側部分30dに鋭角な折れ込み状の欠陥が形成されてしまうことを、より一層抑制することができる。また、第一のフランジ部30と第二のフランジ部40とで、互いの厚さT1、T2が異なりつつ直線状に連なる外周面30a、40aを形成することができる。
また、第二の加工工程S2において、中心線Lに沿う断面において、加工装置110の第一のパッド120の凸曲面120cの曲率半径に対して第三のパッド140の凸曲面140cの曲率半径を小さくしている。すなわち、プレス成形品10として、内側部分30dの曲率半径R30に対して内側部分40dの曲率半径R40が小さくなるように形成することで、角部12aの内側部分30dに鋭角な折れ込み状の欠陥が形成されてしまうことを、より一層抑制することができる。
なお、本実施形態では、円板状の一枚の鋼板11に対して、第一の加工工程S1で外周縁側の部分を塑性変形させて第一のフランジ部となる部分31を形成し、第二の加工工程S2で第一のフランジ部となる部分31の先端面31cを押圧して塑性変形することで第一のフランジ部30及び第二のフランジ部40を形成するものとしたがこれに限るものではない。鋼板に限らず、塑性加工が可能な金属材料であれば、様々な材質の金属板に適用可能である。
また、金属板の形状としては円板状に限らず様々な形状のものを適用できる。そして、第一のフランジ部30及び第二のフランジ部40の形状についても上記のような中心線L回りに連続するような筒状の形状に限られず、平板状に形成された第一のフランジ部及び第二のフランジ部がそれぞれ基部から張り出されるようにしても良い。図8は、本実施形態の第一の変形例を示している。図8に示すように、本変形例のプレス成形品10Aは、矩形板状の基部20Aと、基部20Aの第一面20Aaから張り出す第一のフランジ部30Aと、基部20Aの第一面20Aaと反対側の第二面20Abから張り出す第二のフランジ部40Aとを備える。第一のフランジ部30Aは、矩形状のなす基部20Aにおける互いの対向する一対の辺から第一の方向Xの第一側X1に張り出している。第一のフランジ部30Aは、矩形平板状の形成されている。また、第二のフランジ部40Aは、第一のフランジ部30Aが張り出す基部20Aの一対の辺から第一の方向Xの第二側X2に張り出している。第二のフランジ部40Aは、矩形平板状の形成されている。このような変形例においても、第二のフランジ部40Aの厚さT2が第一のフランジ部30Aの厚さT1より小さく、かつ、第一の加工工程S1で第一のフランジ部40Aとなる部分と基部20Aとなる部分との接続部分における角部12Aaの外側の半径Rと第一のフランジ部30Aの厚さT1及び第二のフランジ部40Aの厚さT2との関係が上記(1)式を満たすものとしてもよい。このようにすることで、本変形例のプレス成形品10Aでも、第二の加工工程S2において、第一のフランジ部30Aとなる部分の先端面を押圧し塑性変形させて、鋭角な折れ込み状の欠陥が内側部分に形成されてしまうことを抑制しつつ、第二のフランジ部40Aを形成することができる。
また、本実施形態では、第一のフランジ部30の外周面30a及び第二のフランジ部40の外周面40aは、中心線Lに直交する方向(すなわち径方向)視して直線状に形成され、外径が略等しいものとしたがこれに限るものではない。例えば、第一のフランジ部30の外周面30aの外径に対して第二のフランジ部40の外周面40aの外径を小さくしても良い。また、例えば、第一のフランジ部30及び第二のフランジ部40の少なくとも一方の外周面を、外径が第一の方向Xに沿って先端側から基端側に向かうに従って次第に小さくなるようにテーパ状に形成するものとして良い。この場合に、少なくとも第一のフランジ部30の厚さT1に対して第二のフランジ部40の厚さT2を小さくするものとすれば良い。これらの第一のフランジ部及び第二のフランジ部の形状に応じて第二のパッド130の形状を適宜変更することで所望の形状の第一のフランジ部及び第二のフランジ部を形成することができる。なお、テーパ状に形成する場合にも、図2に示すように、延長線L21、延長線L22、延長線L30、延長線L40に基づいて、交点P31と交点P32との距離を厚さT1、交点P41と交点42との距離を厚さT2と定義すればよい。
また、上記鋼板等、金属板の中心側に第一のフランジ部30B及び第二のフランジ部40Bを形成するものとしても良い。図9及び図10(図10A~図1C)は本実施形態の第二の変形例を示している。図9に示すように、本変形例のプレス成形品10Bは、円板状の基部20Bと、基部20Bの中心側において、第一の方向X第一側X1に張り出す第一のフランジ部30Bと、基部20Bの中心側において第一の方向X第二側X2に張り出す第二のフランジ部40Bとを備えている。第一のフランジ部30Bは、本変形例では筒状に形成されている。また、第二のフランジ部40Bも本変形例では筒状に形成されている。第一のフランジ部30Bと第二のフランジ部40Bとは中心線Lに対して同軸に配されている。第一のフランジ部30Bの内部に形成された孔と、第二のフランジ部40Bの内部に形成された孔とは、互いに連通している。本変形例では、第一のフランジ部30Bの内周面と第二のフランジ部40Bの内周面とは、内径を略等しくして連なっており、直線状に形成されている。
このようなプレス成形品10Bは、図10Aに示すように、中心に貫通孔11bが形成された金属板11Bから成形される。図10Bに示すように、まず、第一の加工工程S1で、円板状の金属板11Bの貫通孔11bの周囲を塑性加工することによって、第一のフランジ部となる部分31Bが基部となる部分21Bから第一の方向X第一側X1に張り出すように形成することができる。塑性加工の方法としては、公知の様々な方法が適用可能であるが、例えばバーリング加工が挙げられる。すなわち、パッド100B、101Bで基部となる部分21Bを挟み込み、基部となる部分21Bの第一の方向X第二側X2から第一側X1へ、円筒状のパンチ102Bを進出させることで、貫通孔11bの周囲の部分を塑性変形させて第一のフランジ部となる部分31Bを形成することができる。この際、基部となる部分21Bと第一のフランジ部となる部分31Bとを接続する角部12Baは、パッド100Bの角部の形状に応じて、中心線Lに沿う断面において曲線状に形成される。
その後、図10Cに示すように、第二の加工工程S2で、第一のフランジ部となる部分31Bの先端面31Bcをパンチ150Bで押圧し、上記実施形態同様に第一のフランジ部となる部分31Bを塑性変形させる。具体的には、第一のパッド120Bと第三のパッド140Bとで基部となる部分21Bを挟み込んで押さえる。また、第一のフランジ部となる部分31Bを、第一のパッド120Bと第三のパッド130Bとの間に配置する。そして、パンチ150Bを、第一のパッド120Bと第三のパッド130Bとの間で、第一の方向X第一側X1から第二側X2へ進出させることで第一のフランジ部となる部分31Bの先端面31Bcを押圧する。ここで、本変形例においても、第二の加工工程S2実施後における第一のフランジ部30Bの厚さT1に対して第二のフランジ部40Bの厚さT2を小さくしつつ、角部12Baの外側の半径Rが、第一のフランジ部30Bの厚さT1及び第二のフランジ部40Bの厚さT2との関係において上記(1)式を満たすようにする。これにより、基部20Bと第一のフランジ部30Bとが接続された内側部分30Bdにおいて鋭角な折れ込み状の欠陥が形成されてしまうことを抑制することができる。
また、上記実施形態では金属板の外周縁側に第一のフランジ部30及び第二のフランジ部40を形成するものとし、第二の変形例では金属板の中心側に第一のフランジ部30B及び第二のフランジ部40Bを形成するものとしたが、金属板の中心側及び外周縁側の両方に第一のフランジ部及び第二のフランジ部を形成するものとしても良い。この場合に、金属板の中心側及び外周側のそれぞれに対して第一の加工工程S1及び第二の加工工程S2を別々に実施しても良いし、同時に実施可能な形状の金型によってそれぞれの第一の加工工程S1と、それぞれの第二の加工工程S2とを同時に実施しても良い。また、上記実施形態及び変形例では、第一の加工工程S1及び第二の加工工程S2について説明したが当該工程のみを実施するものに限られず、他の塑性加工を実施する工程や、切削工程や、表面処理を実施する工程など、他の工程を実施するものとしても良い。
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図11は、本発明の第2の実施形態を示したものである。この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図11は、本発明の第2の実施形態を示したものである。この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
本実施形態のプレス成形品の製造方法では、第1の実施形態と第二の加工工程S2が異なっている。すなわち、図11Aに示すように、本実施形態の第二の加工工程S2のプレス加工装置110Cでは、第一のパッド120、第二のパッド130、第三のパッド140、パンチ150に加えて、さらに第四のパッド160を備えている。本実施形態において、第四のパッド160は円筒状の部材である。第四のパッド160は、第一のフランジ部となる部分31を挟んで第一の方向X第二側X2、すなわちパンチ150と反対となる側に配されている。第四のパッド160は、第二のパッド130と第三のパッド140との間に配されており、これらと中心線Lに対して同軸に設けられている。第四のパッド160は、第一の方向Xに進退可能に設けられている。そして、図示しない油圧装置などにより第四のパッド160は第一の方向X第二側X2から第一側X1に向けて進出し、中間品12における角部12aに対して、第一の方向X第一側X1に向けて外力を与えることが可能である。
そして、図11Bに示すように、本実施形態の第二の加工工程S2では、まず第四のパッド160を第一の方向X第一側X1へと進出させて角部12aに当接させる。そして、パンチ150が第一のフランジ部となる部分31の先端面31cを第一の方向X第二側X2へ押圧する開始のタイミングから、第四のパッド160は、角部12aを第一の方向第一側X1に押圧し、中間品12の角部12aに対して第一の方向X第二側X2から第一側X1に向かう外力を与える。第四のパッド160によって中間品12に与えられる外力の大きさは、パンチ150によって中間品12に与えられる外力の大きさより小さい。そして、図11Cに示すように、パンチ150によって第一のフランジ部となる部分31が塑性変形し材料が第二のフランジ部40となる範囲に流動しようとするのに応じて、第四のパッド160は、中間品12へ外力を与えつつ第一の方向X第一側X1から第二側X2に向かって移動していく。第四のパッド160によって中間品12へ与える外力は、第二のフランジ部40の形成が完了するまで与えるものとしても良いし、図11Dに示すように第二のフランジ部40が形成される途中までのタイミングで解除しても良い。
以上のように、本実施形態のプレス成形品の製造方法によれば、第一のフランジ部となる部分31の材料を第一の方向X第二側X2へ流動させる加工の開始から、当該加工の完了に至る少なくとも途中まで、基部となる部分21における第一のフランジ部となる部分31と接続された角部12aの第一の方向X第二側X2から第一側X1に向けて外力を与えている。第一のフランジ部となる部分31を塑性変形させることで第一のフランジ部30及び第一のフランジ部と接続されている基部20の各材料には、基部20の第一の方向X第二側X2へと塑性流動するように応力が生じる。しかしながら、第一のフランジ部となる部分31の材料を第一の方向X第二側X2へ流動させる加工の開始から、当該加工の完了に至る少なくとも途中までのプロセスでは、第一の方向X第一側X1に向けて与えている外力により、基部となる部分21から第一の方向X第二側X2への塑性流動を抑制することができる。このため、基部となる部分21及び第一のフランジ部となる部分31の両方から第一の方向X第二側X2へ材料が塑性流動することによって基部20と第一のフランジ部30とが接続された内側部分30dおいて鋭角な折れ込み状の欠陥が形成されてしまうことを抑制することができる。そして、第一のフランジ部となる部分31の材料を第一の方向X第二側X2へ流動させる加工の開始から、当該加工による変形が一定量生じた後に、さらに第一のフランジ部となる部分31の先端面31cに作用する押圧力によって、当該変形で生じた部分を第一の方向X第二側X2へと変形させることで、鋭角な折れ込み状の欠陥が生じてしまうことを抑制しつつ第二のフランジ部40を形成することができる。
次に、上記第1の実施形態のプレス成形品の製造方法に関する実施例について、図1~図7、図12及び図13に基づいて説明する。具体的には、図1に示すようなプレス成形品10について、第二の加工工程S2実施後の第一のフランジ部30の厚さT1及び第二のフランジ部40の厚さT2と、第二の加工工程S2実施前の角部12aの外側の半径Rを変化させながら、各形状において内側部分30dに鋭角な折れ込み状の欠陥が生じたかどうか確認を行った。確認は有限要素法による解析により行った。鋼板11の素材としてはJIS G 3113(自動車構造用熱間圧延鋼板及び鋼帯)で規定されるSAPH440を用いた。
そして、第二の加工工程S2実施前の中間品12の形状としては、後述する厚さT1=4mm、6mmのそれぞれと対応するように成形した。図6に示すように、第一のフランジ部となる部分31について、基部となる部分21の第一面21aから第一の方向X第一側X1に張り出す高さH31は、いずれも40mmとした。また、厚さT1=4mmと対応する中間品12では、第一のフランジ部となる部分31の内周面31bの直径を80mm、外周面31aの直径を88mm、厚さT31を4mmとした。また、厚さT1=6mmと対応する中間品12では、第一のフランジ部となる部分31の内周面31bの直径を80mm、外周面31aの直径を92mm、厚さT31を6mmとした。角部12aの外側の半径Rについては、0.1mm及び0.5~6.0mmの範囲で0.5mmずつ変化させた値とした。
そして、第二の加工工程S2を実施した。発明例及び比較例ともに、パンチ150により4000kNの荷重で第一のフランジ部となる部分31の先端面31cを押圧し塑性変形させて、基部となる部分21の第二面21bから第一の方向X第二側X2に張り出す第二のフランジ部40を形成した。第二のフランジ部40は、基部20の第二面20bから第一の方向X第二側X2へ張り出す高さH40(図1参照)を10mmとなるようにした。また、第一のフランジ部30の厚さT1は4mmと6mmの2種類とした。厚さT1=4.0mmの場合には、第二のフランジ部40の厚さT2を、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0mmにそれぞれ変化させ、これにより板厚比T2/T1を、0.25、0、38、0.50、0.63、0.75、0.88、1.0に変化させた。また、厚さT1=6.0mmの場合には、第二のフランジ部40の厚さT2を、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0mmにそれぞれ変化させ、これにより板厚比T2/T1を、0.33、0.42、0.50、0.58、0.67、0.75、0.83、0.92、1.00に変化させた。そして、各板厚比T2/T1で、角部12aの半径Rを上記のとおり変化させて、それぞれにおいて第一のフランジ部30と基部20とが接続した内側部分30dに鋭角な折れ込み状の欠陥が生じていないか確認を行った。
図12及び図13、並びに、表1及び表2に解析結果を示す。表1は、T1=4.0mmにおいて、板厚比T2/T1と角部12aの外側の半径Rとのテーブルとなっている。また、表2は、T1=6.0mmにおいて、板厚比T2/T1と角部12aの外側の半径Rとのテーブルとなっている。表1及び表2の各セルには、各解析条件において(1)式により計算されたR×T2/T1の値が示されている。各セルにおいて、R×T2/T1の値に下線が付されている条件(比較例)では、図13に示すように、内側部分30dについて鋭角な折れ込み状の欠陥Dが形成されたことが解析結果から明らかとなった。すなわち、T2/T1が1以上(T2がT1と同じまたはT2がT1よりも大きい)である場合にはR×T2/T1の値に係らず欠陥Dが形成されることが解析結果から明らかとなった。また、板厚比T2/T1が1未満(T2がT1よりも小さい)であってもR×T2/T1の値が3.5以上である場合には欠陥Dが形成されることが解析結果から明らかとなった。また、各セルにおいて下線が付されていない条件(発明例)では、図12に示すように内側部分30dについて鋭角な折れ込み状の欠陥Dは認められず滑らかな凹曲線状に形成することができた。すなわち、板厚比T2/T1が1.00未満(T2がT1より小さい)であって(1)式により計算されたR×T2/T1の値が3.5未満となることで、第一の加工工程S1及び第二の加工工程S2により、折れ込み状の欠陥Dが形成されず滑らかな凹曲線状の内側部分30dを形成しつつ第一のフランジ部30及び第二のフランジ部40を形成することができた。
以上、本発明の実施形態及び実施例について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
一枚の金属板から両側にフランジ状に張り出す部分を有するプレス成形品を、フランジ状に張り出す内側部分に鋭角に折れ込んだ欠陥を生じさせてしまうことなく、少ない工程で製造することが可能なプレス成形品の製造方法を提供することができる。よって、産業上の利用可能性が高い。
10、10A、10B プレス成形品
11、11B 鋼板(金属板)
12a、12Ba 角部
20、20A、20B 基部
21c 接続部分
30、30A、30B 第一のフランジ部
40、40A、40B 第二のフランジ部
120、120B 第一のパッド
130、130B 第二のパッド
140、140B 第三のパッド
150、150B パンチ
S1 第一の加工工程
S2 第二の加工工程
R 角部の外側の半径
T1 第一のフランジ部の厚さ
T2 第二のフランジ部の厚さ
X 第一の方向
X1 第一側
X2 第二側
11、11B 鋼板(金属板)
12a、12Ba 角部
20、20A、20B 基部
21c 接続部分
30、30A、30B 第一のフランジ部
40、40A、40B 第二のフランジ部
120、120B 第一のパッド
130、130B 第二のパッド
140、140B 第三のパッド
150、150B パンチ
S1 第一の加工工程
S2 第二の加工工程
R 角部の外側の半径
T1 第一のフランジ部の厚さ
T2 第二のフランジ部の厚さ
X 第一の方向
X1 第一側
X2 第二側
Claims (4)
- 一枚の金属板の一部を塑性変形させることによって、板状の基部に対して前記基部の厚さ方向である第一の方向第一側に張り出す第一のフランジ部を形成するとともに、前記基部と前記第一のフランジ部との間に曲線状に延在している角部を形成し、
前記第一のフランジ部に沿って第一のパッドを配し、
前記第一のフランジ部を挟んで前記第一のパッドと反対側に第二のパッドを配し、
前記基部を挟んで前記第一のフランジ部と反対側に、前記第一のパッドと前記第二のパッドとの隙間よりも小さい隙間を前記第二のパッドとの間に形成して第三のパッドを配し、
前記第一のパッドと前記第二のパッドとの間に、前記第一のフランジ部の前記第一の方向第一側に形成された先端面を押圧するパンチを、第一の方向に進退可能に配し、
前記第一のフランジ部の前記先端面を、前記第一の方向第二側に押圧することによって、前記第一のフランジ部の材料を前記第一の方向第二側へ流動させて前記基部に対して前記第一の方向第二側へ張り出す第二のフランジ部を形成し、
前記第二のフランジ部を形成した後の前記第一のフランジ部の厚さT1に対して前記第二のフランジ部の厚さT2は薄く、
前記第二のフランジ部を形成した後の前記第二のフランジ部の厚さT2(mm)と前記第一のフランジ部の厚さT1(mm)の比と、前記角部を形成した後の前記角部の延材方向を横切る断面における前記角部の曲げの外側の半径R(mm)との積、R×T2/T1が3.5未満であるプレス成形品の製造方法。 - 前記第三のパッドにおいて前記第二のフランジ部を形成した後に前記第二のフランジ部に沿う面を含む平面は、前記第一のパッドにおいて前記第一のフランジ部に沿う面を含む平面に対して前記第一のフランジ部に沿う面に直交する方向に前記第一のフランジ部側に位置している請求項1に記載のプレス成形品の製造方法。
- 前記第二のパッドにおいて前記第一のフランジ部及び前記第二のフランジ部に沿う面は、前記第一の方向に沿って直線状に形成されている請求項2に記載のプレス成形品の製造方法。
- 前記第二のフランジ部を形成する際に、前記第一のフランジ部の前記第一の方向第一側に形成された先端面を前記第一の方向第二側に押圧することによって、前記第一のフランジ部の材料を前記第一の方向第二側へ流動させる加工の開始から、当該加工の完了に至る少なくとも途中まで、前記基部における前記第一のフランジ部と接続された接続部分の前記第一の方向第二側から、前記第一の方向の第一側に向けて外力を与えつつ、前記第一のフランジ部を塑性変形させる請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のプレス成形品の製造方法。
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