(57)【要約】【課題】  成形工程の簡略化や製造時間の短縮化が図れ、品質や製造コストに優れた中空状のボス部を有する部材の成形方法を提供する。【解決手段】  本発明に係る成形方法は、上型２０に対する抑えパンチ３０の相対位置を変更して素材１を下型１０に対して所定に押圧しつつ、マンドレル５０により素材１の開口部１Ａにバーリング加工を施してマンドレル５０の軸方向に開口部周辺を延伸させてボス部１Ｃを成形する初期ステップと、前記ボス部１Ｃ周辺以外への材料の流動を規制しつつ、上型２０の下降動作に連動させて抑えパンチ３０で素材１を下型１０に対して押圧することにより前記ボス部１Ｃ周辺に向けて材料を流動させて当該ボス部１Ｃを成長させる成長ステップと、を含むことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス機械のスライドに連結されて往復動する上型に支持されるマンドレルであって、下型に支持され略中央に開口部を有する被処理材の該開口部に挿通されバーリング加工を行うためのマンドレルと、
上型に対する相対位置を変更可能に上型に支持され、被処理材を下型に対して押し付け可能に構成された抑えパンチと、
を備えたプレス機械による中空状のボス部を有する部材の成形方法であって、
上型に対する抑えパンチの相対位置を変更して被処理材を下型に対して所定に押圧しつつ、マンドレルにより被処理材の開口部にバーリング加工を施してマンドレルの軸方向に開口部周辺を延伸させてボス部を成形する初期ステップと、
前記ボス部周辺以外への材料の流動を規制しつつ、上型の下降動作に連動させて抑えパンチで被処理材を下型に対して押圧することにより前記ボス部周辺に向けて材料を流動させて当該ボス部を成長させる成長ステップと、
を含むことを特徴とする成形方法。
【請求項２】
前記ボス部周辺外への材料の流動の規制は、被処理材が嵌め込まれた下型により行われることを特徴とする請求項１に記載の成形方法。
【請求項３】
前記ボス部周辺外への材料の流動の規制は、被処理材の外側端面を押圧する押し出しパンチによりなされることを特徴とする請求項１に記載の成形方法。
【請求項４】
被処理材がカップ状である場合において、
上型に対して相対位置を変更可能に上型に支持され、被処理材のカップ状開口端を押圧する押し出しパンチが備えられ、
前記抑えパンチにより被処理材を下型に対して所定に押圧しつつ、前記押し出しパンチにより被処理材のカップ状開口端を押圧して前記ボス部周辺に向けて材料を流動させて所望にボス部を成長させるステップが、前記初期ステップと前記成長ステップとの間において、実行されることを特徴とする請求項１に記載の成形方法。
【請求項５】
前記ボス部は、前記マンドレルの周囲と下型との間で成長し、プレス機械のスライドの動きに連動して移動するマンドレルと、ボス部への材料の流入位置と、の相対位置によって、ボス部の成長を制御することを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１つに記載の成形方法。
【請求項６】
プレス機械のスライドに連結されて往復動する上型に支持されるマンドレルであって、下型に支持され略中央に開口部を有する被処理材の該開口部に挿通されバーリング加工を行うためのマンドレルと、
上型に対する相対位置を変更可能に上型に支持され、被処理材を下型に対して押し付け可能に構成された抑えパンチと、
を備え、中空状のボス部を有する部材を成形するプレス機械であって、
上型に対する抑えパンチの相対位置を変更して被処理材を下型に対して所定に押圧しつつ、マンドレルにより被処理材の開口部にバーリング加工を施してマンドレルの軸方向に開口部周辺を延伸させてボス部を成形する初期ステップを実行すると共に、
前記ボス部周辺以外への材料の流動を規制しつつ、上型の下降動作に連動させて抑えパンチで被処理材を下型に対して押圧することにより前記ボス部周辺に材料を流動させて当該ボス部を成長させるステップを実行することを特徴とするプレス機械。
【請求項７】
前記ボス部周辺以外への材料の流動の規制は、被処理材が嵌め込まれた下型により行われることを特徴とする請求項６に記載のプレス機械。
【請求項８】
前記ボス部周辺以外への材料の流動の規制は、被処理材の外側端面を押圧する押し出しパンチによりなされることを特徴とする請求項６に記載のプレス機械。
【請求項９】
被処理材がカップ状である場合において、
上型に対して相対位置を変更可能に上型に支持され、被処理材のカップ状開口端を押圧する押し出しパンチが備えられ、
前記抑えパンチにより被処理材を下型に対して所定に押圧しつつ、前記押し出しパンチにより被処理材のカップ状開口端を押圧して前記ボス部周辺に向けて材料を流動させて所望にボス部を成長させるステップが、前記初期ステップと前記成長ステップとの間において、実行されることを特徴とする請求項６に記載のプレス機械。
【請求項１０】
前記ボス部は、前記マンドレルの周囲と下型との間で成長し、プレス機械のスライドの動きに連動して移動するマンドレルと、ボス部への材料の流入位置と、の相対位置によって、ボス部の成長を制御することを特徴とする請求項６〜請求項９の何れか１つに記載のプレス機械。
【請求項１１】
前記ボス部周辺に向けて材料を流動させて所望にボス部を成長させる際に、前記マンドレルを支持して当該マンドレルの伸びを規制することを特徴とする請求項６〜請求項１０の何れか１つに記載のプレス機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空状のボス部を有する部材の成形方法及びプレス機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、中空状のボス部を有する部材を製造する方法として、例えば、以下のような方法が知られている。
【０００３】
（１）中空ボス部のみを塑性加工により成形すると共に、中空ボス部の周囲の部材に相当する部位のみを塑性加工により成形し、これら２つの部材を溶接等により接合する方法。
（２）例えば板状素材から多工程をかけて一体で中空ボス部を有する部材に成形する方法。
（３）例えば特許文献１に記載されているように、カップ状部材の底部から軸方向に突出して延在するボス部を有するボス付きカップ状部材を成形し、後工程にて当該ボス部を中空形状等の所望の形状に成形する方法。
【０００４】
【特許文献１】特許第３２６９７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したような従来の方法では、以下のような惧れが想定される。
上記（１）の方法では、２部品を接合する工程が必要となるため製造工程数の増加に伴い製品コストが増加する惧れがあると共に、接合による方法では中空ボス部とその周囲の部材（例えば、フランジ状部材やカップ状部材）とを所望の同軸度で接合することが難しく、所望の同軸度を得るために、後工程として仕上げ加工等が必要となるなどの惧れがある。また、接合強度の面においても問題が生じる惧れがある。
【０００６】
上記（２）の方法では、中空ボス部とその周囲の部材（例えば、フランジ状部材やカップ状部材）を一体成形するため、上記（１）で述べたような同軸度や接合強度といった面での惧れは抑制されるが、多工程での成形となるため、成形設備が多工程分必要となり設備コスト延いては製品コストが増大するといった惧れがある。
【０００７】
上記（３）の方法は、１回の成形工程でボス付きカップ状部材を成形することができるが、ボス部を破断力より小さい力で引っ張りながら成形しているため、成形用素材には穴（中空ボス部の中空部に相当）を開けることができないため、有底のボス部を得る場合に適したものである。このため、中空ボス部を得るためには、後工程が必要となる。
【０００８】
また、上記（３）の方法では、カップ状部材の外形側の材料を押圧し、カップ状部材の底部材料をボス部側へ流動させることでボス部を成形するため、当該成形時にカップ状部材の底部を抑えるための抑えパンチによるクッション力が働いていても、カップ底部の板厚が増加する傾向にあり、製品の肉厚分布は均一とはなり難いといった惧れがある。
【０００９】
従って、上記（３）の方法でボス部の底部が無い中空状のボス部を有する部材を得ようとした場合には、製品板厚分布が均等にするのが比較的困難であるため、この成形の後に数工程の成形等が必要となる惧れがある。
【００１０】
本発明は、かかる従来の実情に鑑みなされたもので、１の成形工程（プレス機械のスライドの下降→下死点→上昇の一往復）で中空状のボス部を有する部材を精度良く成形できるようにして、成形工程の簡略化や製造時間の短縮化を図ることができ、延いては品質や製造コストに優れた中空状のボス部を有する部材の成形方法及びプレス機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このため、本発明に係る中空状のボス部を有する部材の成形方法は、
プレス機械のスライドに連結されて往復動する上型に支持されるマンドレルであって、下型に支持され略中央に開口部を有する被処理材（素材或いは成形の途中で生じる中間生成（成形）物）の該開口部に挿通されバーリング加工を行うためのマンドレルと、
上型に対する相対位置を変更可能に上型に支持され、被処理材を下型に対して押し付け可能に構成された抑えパンチと、
を備えたプレス機械による中空状のボス部を有する部材の成形方法であって、
上型に対する抑えパンチの相対位置を変更して被処理材を下型に対して所定に押圧しつつ、マンドレルにより被処理材の開口部にバーリング加工を施してマンドレルの軸方向に開口部周辺を延伸させてボス部を成形する初期ステップと、
前記ボス部周辺以外への材料の流動を規制しつつ、上型の下降動作に連動させて抑えパンチで被処理材を下型に対して押圧することにより前記ボス部周辺に向けて材料を流動させて当該ボス部を成長させる成長ステップと、
を含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明において、前記ボス部周辺外への材料の流動の規制は、被処理材が嵌め込まれた下型により行われることを特徴とすることができる。
【００１３】
本発明において、前記ボス部周辺外への材料の流動の規制は、被処理材の外側端面を押圧する押し出しパンチによりなされることを特徴とすることができる。
【００１４】
本発明において、被処理材がカップ状である場合において、
上型に対して相対位置を変更可能に上型に支持され、被処理材のカップ状開口端を押圧する押し出しパンチが備えられ、
前記抑えパンチにより被処理材を下型に対して所定に押圧しつつ、前記押し出しパンチにより被処理材のカップ状開口端を押圧して前記ボス部周辺に向けて材料を流動させて所望にボス部を成長させるステップが、前記初期ステップと前記成長ステップとの間において、実行されることを特徴とすることができる。
【００１５】
本発明において、前記ボス部は、前記マンドレルの周囲と下型との間で成長し、プレス機械のスライドの動きに連動して移動するマンドレルと、ボス部への材料の流入位置と、の相対位置によって、ボス部の成長を制御することを特徴とすることができる。
【００１６】
本発明に係るプレス機械は、
プレス機械のスライドに連結されて往復動する上型に支持されるマンドレルであって、下型に支持され略中央に開口部を有する被処理材の該開口部に挿通されバーリング加工を行うためのマンドレルと、
上型に対する相対位置を変更可能に上型に支持され、被処理材を下型に対して押し付け可能に構成された抑えパンチと、
を備え、中空状のボス部を有する部材を成形するプレス機械であって、
上型に対する抑えパンチの相対位置を変更して被処理材を下型に対して所定に押圧しつつ、マンドレルにより被処理材の開口部にバーリング加工を施してマンドレルの軸方向に開口部周辺を延伸させてボス部を成形する初期ステップを実行すると共に、
前記ボス部周辺以外への材料の流動を規制しつつ、上型の下降動作に連動させて抑えパンチで被処理材を下型に対して押圧することにより前記ボス部周辺に材料を流動させて当該ボス部を成長させるステップを実行することを特徴とする。
【００１７】
本発明に係るプレス機械において、前記ボス部周辺以外への材料の流動の規制は、被処理材が嵌め込まれた下型により行われることを特徴とすることができる。
【００１８】
本発明に係るプレス機械において、前記ボス部周辺以外への材料の流動の規制は、被処理材の外側端面を押圧する押し出しパンチによりなされることを特徴とすることができる。
【００１９】
本発明に係るプレス機械において、被処理材がカップ状である場合において、
上型に対して相対位置を変更可能に上型に支持され、被処理材のカップ状開口端を押圧する押し出しパンチが備えられ、
前記抑えパンチにより被処理材を下型に対して所定に押圧しつつ、前記押し出しパンチにより被処理材のカップ状開口端を押圧して前記ボス部周辺に向けて材料を流動させて所望にボス部を成長させるステップが、前記初期ステップと前記成長ステップとの間において、実行されることを特徴とすることができる。
【００２０】
本発明に係るプレス機械において、前記ボス部は、前記マンドレルの周囲と下型との間で成長し、プレス機械のスライドの動きに連動して移動するマンドレルと、ボス部への材料の流入位置と、の相対位置によって、ボス部の成長を制御することを特徴とすることができる。
【００２１】
本発明に係るプレス機械において、前記ボス部周辺に向けて材料を流動させて所望にボス部を成長させる際に、前記マンドレルを支持して当該マンドレルの伸びを規制することを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、１の成形工程で中空状のボス部を有する部材を精度良く成形できるようにしたので、成形工程の簡略化や製造時間の短縮化を図ることができ、延いては品質や製造コストに優れた中空状のボス部を有する部材の成形方法及びプレス機械を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施の形態に係る中空状のボス部を有する部材（カップ状部材）の成形方法を説明するための工程図（加工開始前：プレス機械のスライドの下降開始）である。
【図２】同上実施の形態に係る中空状のボス部を有する部材の成形方法を説明するための工程図（バーリング工程：プレス機械のスライドの下降工程）である。
【図３】同上実施の形態に係る中空状のボス部を有する部材の成形方法を説明するための工程図（ボス部の下方への成長工程付近）である。
【図４】同上実施の形態に係る中空状のボス部を有する部材の成形方法を説明するための工程図（ボス部の上方への成長工程付近：プレス機械のスライドの下死点付近）である。
【図５】同上実施の形態に係る中空状のボス部を有する部材の成形方法を説明するための工程図（ボス部のしごき上げ工程：プレス機械のスライドの上昇工程）である。
【図６】同上実施の形態に係る被処理材（中空状のボス部を有する部材）の他の一例（円板状部材）を説明するための図である。
【図７】同上実施の形態における被処理材の他の一例（円板状部材からカップ状部材へ成形する例）を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施の形態に係る中空状のボス部を有する部材の成形方法について、添付の図面に従って説明する。
【００２５】
本実施の形態では、一例として、中空状のボス部を有するカップ状部材を成形する方法について説明する。なお、以下で説明する実施の形態により、本発明が限定されるものではない。
【００２６】
（ステップ１）  図１に示すように、カップ状で底部に開口１Ａを有する素材（被処理材）１をダイ１０のダイ穴１１内に挿入し、ダイ穴１１の内壁に嵌合させる。
【００２７】
（ステップ２）  図示しないプレス機械のスライドの動作に連動される上型２０、当該上型２０に支持されている抑えパンチ３０、リングパンチ４０及び上マンドレル５０が、スライドの下降動作に連動して下降される。
【００２８】
なお、抑えパンチ３０は、図示しない油圧クッション装置にクッションピン３１を介して連結され、図１の上下方向（プレス動作方向）において上型２０に対して相対移動可能に支持されている。
【００２９】
リングパンチ４０は、図示しない油圧クッション装置（抑えパンチ３０の油圧クッション装置とは別系統で作動可能に構成されている）にクッションピン４１を介して連結され、図１の上下方向（プレス動作方向）において上型２０に対して相対移動可能に支持されている。
【００３０】
上マンドレル５０は、上型２０に固定的に取り付けられている。
【００３１】
（ステップ３）  図２に示すように、図示しないプレス機械のスライドの動作に連動して上型２０が下降し、抑えパンチ３０が素材１に接触する。このとき、抑えパンチ３０はクッションピン３１を介して油圧クッション装置により油圧付勢されているため、カップ状の素材１の底部（以下、カップ底部とも称する）を所定の押圧力でダイ穴１１に押圧する状態となるが、このような抑えパンチ３０でカップ底部をダイ穴１１に所定に押圧した状態で、上型２０延いては上マンドレル５０がプレス方向に下降される。
これにより、上マンドレル５０（バーリングパンチ）によって、カップ状素材１の底部の開口１Ａのバーリング成形が開始される。
【００３２】
（ステップ４）  図２のバーリング成形が終了すると、図３に示すように、油圧クッションにて付勢している抑えパンチ３０にてカップ底部を抑えながら、カップ状素材１の開口端面１Ｂを、油圧クッション装置によりクッションピン４１を介して油圧付勢されているリングパンチ４０で押す成形が開始される。
【００３３】
その際、上マンドレル５０は、上型２０に固定的に取り付けられているため、図３に示したように、プレス機械のスライドの下降動作に従って図２の位置から下降される。
【００３４】
なお、この上マンドレル５０は、バーリングを行うための外径にて仕上げた”バーリング成形部５１”と、カップ状素材１の開口端面１Ｂをリングパンチ４０で押した際に素材１の材料を流動させるために外径を”バーリング成形部５１”より小さくした“材料充填部５３”と、これらを接続する“つなぎテーパ部５２”と、を軸方向に有して構成され、当該上マンドレル５０は成形の進行（図３の上下方向への移動）に従って奏する機能が変化するようになっている。
【００３５】
ここで、上型２０延いては上マンドレル５０とリングパンチ４０が下方へ移動し、リングパンチ４０がカップ開口端面１Ｂを図３中下方に押圧すると、カップ底ボス部１Ｃ（バーリング成形にて軸方向に延在するよう成形された箇所）と上マンドレル５０の“バーリング部５１”が接触しながら、カップ底ボス部１Ｃが図３中下方へ成長するが（延伸成形が進むが）、次のステップ（５）が始まる前には、カップ底部から流動してくる材料と上マンドレル５０との当接位置が“つなぎテーパ部５２”に移行される。
【００３６】
なお、素材１の材料の流動が進行すると、つなぎテーパ部５２のテーパ部の作用によって上マンドレル５０が下側へ引っ張られ、材料充填部５３の最細部より上マンドレル５０に破断等が生じる惧れがあるため、これを防止するために、図３に示したように、カップ状素材１の開口部端面１Ｂとリングパンチ４０が接するタイミングで、図示しない油圧クッション装置により油圧駆動される可動ピン６１を介して下マンドレル６０の上端を、上マンドレル５０の下端に突き当て上マンドレル５０が素材の流れにより下側に引っ張られないようにする。
【００３７】
（ステップ５）  カップ状素材１の開口部端面１Ｂを押していく途中にて、図４に示すように、抑えパンチ３０の上端が、上型２０に固定されているプレート２１の下面と当接し、抑えパンチ３０の図４中上方への可動範囲がなくなるため、抑えパンチ３０はプレス機械のスライドと一体的な下降を開始する。
【００３８】
つまり、油圧クッション装置による抑えパンチ３０のカップ底部に対する付勢状態から、プレス機械のスライドの下降動作による抑えパンチ３０のカップ底部の押圧（成形）に切り換えられることとなる。
【００３９】
この場合において、カップ状素材１の開口部端面１Ｂは、クッション力が付勢されているリングパンチ４０で抑えられているため、カップ底部の材料は、カップ底ボス部１Ｃ側に流動し易くなる。また、プレス機械の往復動するスライドの下死点への移動に伴い、カップ底部から流動してくる材料と上マンドレル５０との当接位置は、“つなぎテーパ部５２”から“材料充填部５３”へ徐々に変化して行くため、図４に示したように、素材１の材料は“材料充填部５３”へ充填されるようになる。すなわち、カップ底ボス部１Ｃは、図４中上方に成長されることになる。
【００４０】
なお、カップ底ボス部１Ｃの下端は、図４に示すように、油圧クッション装置（図示しない）により油圧駆動される下側可動リング７１により支持されている下方から伸びるカウンターリング７０により位置規制を受けており、更に、つなぎテーパ部５２の存在により材料の流動断面積が狭められるため、素材１の材料は、流動断面積が広く流動抵抗の小さい“材料充填部５３”内の図４中上側へ流動し易くなっている。
【００４１】
ここで、プレス機械のスライドの下降動作を介した抑えパンチ３０によるカップ底部のつぶし量を変化させることで製品板厚分布を様々に変化させることが可能である。
【００４２】
（ステップ６）  プレス機械のスライドが往復動の下死点に到達すると（図４参照）、カップ底部の厚さ延いては製品の底厚が決定されると共に、カップ底部からの材料の流動は無くなる。
【００４３】
（ステップ７）  プレス機械のスライドが下死点を越えて上昇し始めると、図５に示すように、上マンドレル５０も同時に上昇されるが、抑えパンチ３０はカップ状素材１の底部を抑えたままなので、上マンドレル５０の材料充填部５３に充填された材料は、上昇する上マンドレル５０のつなぎテーパ部５２やバーリング部５１により、図５中上側にしごき上げられると共に、下マンドレル６０が上マンドレル５０と当接したて突き上げた状態のまま上昇するように構成されているため、これ（下マンドレル６０によるしごき上げ）によっても、カップ底ボス部１Ｃは図５中上側にしごき上げられることになる。なお、かかるしごき上げにより、カップ状素材１のカップ部外径に対して所望の同軸度をもってカップ底ボス部１Ｃの内径及び軸方向長さが所望に仕上げられることとなる。
【００４４】
（ステップ８）  図５に示した状態から、プレス機械のスライドが更に上昇すると、上側金型２０が素材１から離れ、抑えパンチ３０やリングパンチ４０が素材１から離れた状態となるが、このときに、油圧駆動等を受けて下側可動リング７１を上昇させてカウンターリング７０（製品排出リングとしても機能する）を上昇させ、素材１から成形された中空状のボス部を有するカップ状部材をダイ１０のダイ穴１１から排出し成形を終了する。
【００４５】
このように、本実施の形態に係る成形方法及びプレス機械によれば、プレス機械のスライドが一往復する一の成形工程で、中空状のボス部を有する部材を精度良く成形することができる。
従って、成形時間が短く、製品コストの低減を図ることができる。また、製品の板厚分布を精度良く均一に仕上げることは勿論、要求に応じて部位に応じて板厚を変更することなども可能であるため、製品のネットシェイプ率を高くすることも可能で、延いては後加工（切削加工等）のための時間短縮が図れ、製造コスト低減の一層の低減が可能となる。
【００４６】
なお、本実施の形態では、図１に示したように、中空状のボス部を有するカップ状部材を成形する場合を一例として説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、図６に示したように、カップ状でなく円板状（フランジ状）の部材にボス部を設ける場合にも、本発明は適用可能である。
【００４７】
また、本実施の形態では、図１に示したように、予めカップ状に成形された素材１から中空状のボス部を有するカップ状部材を成形する場合を一例として説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、図７に示すように、略中央部に開口１Ａを有する円板状（フランジ状）の素材１を、位置決め或いは支持治具としての材料ガイド１２に挿入保持させた状態（ステップ１’参照）として、かかる状態から抑えパンチ（絞りパンチ）３０を介して、ステップ２’に示したように、素材１をカップ状に成形した後、既述したステップ３以降の各ステップ（図２から図５を参照）を実行するように構成することも可能である。
すなわち、ステップ２’に示したカップ状に成形された素材１は、成形の途中で生じる中間生成（成形）物に相当し、本発明に係る被処理材に相当することになる。
【００４８】
本実施の形態では、図５に示したように、ボス部１Ｃを、底部に対して上下方向に成長させた場合を説明したが、これに限定されるものではなく、底部に対して上方向或いは下方向の何れか一方にボス部を成長させる場合も、本発明は適用可能である。
【００４９】
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明に係る成形方法及びプレス機械は、１の成形工程で中空状のボス部を有する部材を精度良く成形できるため、成形工程の簡略化や製造時間の短縮化が図れ、延いては品質や製造コストに優れており有益である。
【符号の説明】
【００５１】
１              素材
１０            ダイ（下型）
１１            ダイ穴
２０            上型
３０            抑えパンチ
４０            リングパンチ
５０            上マンドレル
５１            バーリング部
５２            つなぎテーパ部
５３            材料充填部
６０            下マンドレル
７０            カウンターリング
【図１】
2010201476.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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