(57)【要約】【課題】  中空状のボス部とフランジ部とを有する部材を高品質に成形することができる成形方法を提供する。【解決手段】  本発明に係る成形方法は、中空状のボス部１ｃとフランジ部１ａとを有する部材の成形方法であって、成形後の中空状のボス部１ｃに対応する軸部１ｂと、当該軸部１ｂに連続され軸部１ｂより大径で成形後のフランジ部１ａに対応する拡張部と、を有する形状に成形された被処理材１を、拡張部プレス方向端面に当接し拡張部プレス方向端面から軸部方向に向かう中空部の深さに対応した突起を有する一の型１０と、当該一の型１０に対向して配設され被処理材１の拡張部プレス方向端面と対向する面に当接し前記軸部を収容する凹部を有する他の型２０と、を介して、成形後のフランジ部１ａの形状に向けて成長させつつ、中空部の深さが前記突起高さとなるように、かつ、軸部１ｂの外径が前記凹部の内径となるように成形するステップを含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空状のボス部とフランジ部とを有する部材の成形方法であって、
成形後の中空状のボス部に対応する軸部と、当該軸部に連続され軸部より大径で成形後のフランジ部に対応する拡張部と、を有する形状に成形された被処理材を、
拡張部プレス方向端面に当接し拡張部プレス方向端面から軸部方向に向かう中空部の深さに対応した高さの突起を有する一の型と、
当該一の型に対向して配設される他の型であって、前記被処理材の拡張部プレス方向端面と対向する面に当接し前記軸部を収容する凹部を有する他の型と、
を介して、
前記中空部の深さを前記突起高さに成形し、拡張部を成形後のフランジ部の形状に向けて成長させつつ、前記軸部の外径が前記凹部の内径となるように成形するステップを含むことを特徴とする中空状のボス部とフランジ部とを有する部材の成形方法。
【請求項２】
据込み成形により前記被処理材の拡張部プレス方向端面と対向する面が拡張部プレス方向端面側に前記中空部の底部を越えて移動し、拡張部を前記中空部の深さよりも薄く成形することを特徴とする請求項１に記載の中空状のボス部とフランジ部とを有する部材の成形方法。
【請求項３】
中空状のボス部とフランジ部とを有する部材の成形装置であって、
成形後の中空状のボス部に対応する軸部と、当該軸部に連続され軸部より大径で成形後のフランジ部に対応する拡張部と、を有する形状に成形された被処理材を、
拡張部プレス方向端面に当接し拡張部プレス方向端面から軸部方向に向かう中空部の深さに対応した高さの突起を有する一の型と、
当該一の型に対向して配設される他の型であって、前記被処理材の拡張部プレス方向端面と対向する面に当接し前記軸部を収容する凹部を有する他の型と、
を介して、
前記中空部の深さを前記突起高さに成形し、拡張部を成形後のフランジ部の形状に向けて成長させつつ、前記軸部の外径が前記凹部の内径となるように成形することを特徴とする中空状のボス部とフランジ部とを有する部材の成形装置。
【請求項４】
据込み成形により前記被処理材の拡張部プレス方向端面と対向する面が拡張部プレス方向端面側に前記中空部の底部を越えて移動し、拡張部を前記中空部の深さよりも薄く成形することを特徴とする請求項３に記載の中空状のボス部とフランジ部とを有する部材の成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空状のボス部とフランジ部とを有する部材を成形する成形技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１（Ａ）、図１（Ｂ）に示すような、中空状のボス部であるカップ部と、カップ部の開口部から外周方向に延びるフランジ部と、を有する部材（製品）１の成形は、フランジ部１ａの厚さと、カップ部１ｃの縦壁の厚さと、が大きく相違する場合、塑性加工による一体成形は困難である。
【０００３】
このため、このような部材１を一体にて製作する場合には、切削加工によることが多く、歩留まり、製造時間、製品コスト等の点で製作方法の改善の要望が強いのが実情である。
【０００４】
この一方で、例えば特許文献１には、同様の形状の部材１を得るための成形方法の一例が記載されている。
【０００５】
特許文献１に記載された成形方法は、フランジ部１ａと、カップ部１ｃと、を一体的に成形する例であるが、カップ部１ｃの開口から外周方向に延びるフランジ部１ａを有する製品を成形する前に、フランジ部１ａにカップ部１ｃを形成するのための円筒状形状物をプレス加工にて成形するが、当該円筒状形状物の成形に対して予めちぎれ防止のための体積移動（肉寄せ）工程を含んでいる。
【０００６】
すなわち、このプレス成形法は、フランジ形成体に深い穴（カップ）を形成する際のボリュームを補うため、予め、フランジ形成体の下にカップの形成に充分量の円柱材突起（ボス部）を形成するような材料の肉寄せ加工を含むものである。
【０００７】
そして、特許文献１に記載された成形工程では、特許文献１の図２〜図４に示されているように、第１工程目にて肉寄せ工程を行い、第２工程目の成形にてパンチ先端がフランジ部１ａを越えて下降し、第３工程目にて図１に示したような形状を作り出すようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２２４１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載された成形工程は、第１工程目（肉寄せ成形）によるボス部のボリュームが第２工程目にて成形されるカップ部１ｃのボリューム不足分を補っているだけであるため、単純に転写される形の金型にてプレス成形を行った場合、特許文献１にも記載されているように、フランジ部１ａとカップ部１ｃのつなぎ部（特許文献１の図３のａ部参照）において引張り応力が発生することになる。
【００１０】
このため、フランジ部１ａとカップ部１ｃのつなぎ部にクラックや破断等の不具合が発生しないようにするためには、特許文献１にも記載されているように、カップ用円柱材突起(ボス部)の付根部(フランジ部１ａとのつなぎ部)はその引張り応力に耐え得る断面積が必要となる。
【００１１】
また、プレス成形では様々な要因にてバラツキが生じるが、仮に第２工程目の成形にてフランジ穴の底の位置にバラツキが生じ、円柱材突起（ボス部）頂部に比しフランジ穴底部レベルが充分深くまでパンチ先端が下降しない場合、すなわち特許文献１の図３のΔＰが小さくなる場合には、目的とするフランジ付きカップ製品の第３工程目の成形（特許文献１の図４の形状にするための成形）にて円柱材突起（ボス部）の付根部（特許文献１の図３中のａ部）に引張り力が作用するため、この部位にて破断若しくはクラック等の成形欠陥が発生する惧れがあり、また、△Ｐが大きくなる場合には、第２工程目にて円柱材突起（ボス部）の付根部（特許文献１の図３中のａ部）に引張り力が作用して同様の成形欠陥が生じてしまう惧れがある。
【００１２】
本発明は、かかる実情に鑑みなされたもので、簡単かつ安価な構成でありながら、中空状のボス部とフランジ部とを有する部材を成形する際に、中空状のボス部とフランジ部の肉厚差が大きい場合であっても、クラック等の欠陥などの発生を抑制しつつ、中空状のボス部とフランジ部とを有する部材を高品質に成形することができる成形方法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】
【００１３】
本発明は、中空状のボス部とフランジ部とを有する部材の成形方法であって、
成形後の中空状のボス部に対応する軸部と、当該軸部に連続され軸部より大径で成形後のフランジ部に対応する拡張部と、を有する形状に成形された被処理材（素材或いは成形の途中で生じる中間生成（成形）物も含む）を、
拡張部プレス方向端面に当接し拡張部プレス方向端面から軸部方向に向かう中空部の深さに対応した高さの突起を有する一の型と、
当該一の型に対向して配設される他の型であって、前記被処理材の拡張部プレス方向端面と対向する面に当接し前記軸部を収容する凹部を有する他の型と、
を介して、
前記中空部の深さを前記突起高さに成形し、拡張部を成形後のフランジ部の形状に向けて成長させつつ、前記軸部の外径が前記凹部の内径となるように成形するステップを含むことを特徴とする。
【００１４】
前記ステップにおいて、据込み成形により前記被処理材の拡張部プレス方向端面と対向する面が拡張部プレス方向端面側に前記中空部の底部を越えて移動し、拡張部を前記中空部の深さよりも薄く成形することを特徴とすることができる。
【００１５】
本発明に係る成形装置は、
中空状のボス部とフランジ部とを有する部材の成形装置であって、
成形後の中空状のボス部に対応する軸部と、当該軸部に連続され軸部より大径で成形後のフランジ部に対応する拡張部と、を有する形状に成形された被処理材を、
拡張部プレス方向端面に当接し拡張部プレス方向端面から軸部方向に向かう中空部の深さに対応した高さの突起を有する一の型と、
当該一の型に対向して配設される他の型であって、前記被処理材の拡張部プレス方向端面と対向する面に当接し前記軸部を収容する凹部を有する他の型と、
を介して、
前記中空部の深さを前記突起高さに成形し、拡張部を成形後のフランジ部の形状に向けて成長させつつ、前記軸部の外径が前記凹部の内径となるように成形することを特徴とする。
【００１６】
本発明において、据込み成形により前記被処理材の拡張部プレス方向端面と対向する面が拡張部プレス方向端面側に前記中空部の底部を越えて移動し、拡張部を前記中空部の深さよりも薄く成形することを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、簡単かつ安価な構成でありながら、中空状のボス部とフランジ部とを有する部材を成形する際に、中空状のボス部とフランジ部の肉厚差が大きい場合であっても、クラック等の欠陥などの発生を抑制しつつ、中空状のボス部とフランジ部とを有する部材を高品質に成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（Ａ）は本発明の一実施の形態に係る成形方法を用いて成形した製品の一例を示す図であり、（Ｂ）は同製品の他の一例を示す図である。
【図２】同上実施の形態に係る成形方法における成形の流れを説明するための図である。
【図３】同上実施の形態に係る成形方法における第３工程の成形を説明する図である（第３工程を３つの工程に分けて説明している）。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施の形態に係る成形方法について、添付の図面に従って説明する。
【００２０】
本実施の形態では、中空状のボス部とフランジ部とを有する部材を成形する方法、例えば一例として、カップ状部材であって、カップ開口端において外周側に延在するフランジ部を有する部材（製品）を冷間にて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。
【００２１】
ａ．第１工程（図２のａ．第１工程）、第２工程（図２のｂ．第２工程）にて、図１（ａ）に示した最終形状におけるフランジ部１ａと有底カップ部１ｃを得ることができるように、フランジ部１ａと軸部１ｂとが予め設定されている体積分配となるように素材１に対して成形を実行する。
【００２２】
なお、第２工程での押し残りの寸法（Ａ）が、第３工程にて成形される軸部１ｂの厚み寸法（Ｃ）に対して、”（Ａ）≦（Ｃ）＋α”なる関係となるように成形すると共に、この第２工程でのφ（Ｂ）の穴の深さ（Ｄ）は、”（Ｄ）≒（Ｅ）”（（Ｅ）は第３工程におけるφ（Ｂ）の穴の深さ）となるように成形する。
【００２３】
ここで、αは、成形品の大きさ、穴径の大きさ、素材の材質等により決定される値である。なお、本実施の形態における成形工程では、第２工程終了時の形状を得るのに、第１工程と第２工程の２つの工程で成形する一例を示しているが、これは素材硬度、体積のバラツキ等を考慮しているためであり、場合によっては、第１工程と第２工程を一工程として成形することも可能である。
【００２４】
ｂ．第３工程（図２のｃ．第３工程）にて、（Ｆ）部（フランジ部１ａ）を据込みながら、フランジ１ａの厚さ（Ｇ）がφ（Ｂ）穴の深さより薄くなるように成形する。
この第３工程の成形過程を、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に示す。
【００２５】
第２工程で上型１０の突起が素材１にφ（Ｂ）の中空部を成形後、図３（Ａ）（第３工程の成形開始）に示すように、上型１０が素材１の上面（拡張部プレス方向端面）と接触し、フランジ部１ａの据え込み成形が開始される。なお、素材１の軸部１ｂは、下型２０に支持される。
【００２６】
次に、図３（Ｂ）（第３工程の成形途中）に示すように、フランジ部１ａの据え込み成形が開始されると、φ（Ｂ）の穴の底面は、上型１０の突起と接触しているため、成形の進行に伴い成形の進行方向（図３において下方）に移動するが、（Ｘ）部にはフランジ部１ａの据込み成形よる圧縮応力が作用しており、引張り応力は作用しない。
【００２７】
更に進んで、図３（Ｃ）（第３工程の成形終了近傍）に示すように、フランジ部１ａの厚さ（Ｇ）がφ（Ｂ）の穴の深さ（Ｅ）より薄い状態となっても、本実施の形態に係る成形方法によれば、肉厚が薄くなる箇所（（Ｙ）部）に引っ張り応力が発生することがない。このため、肉厚が薄くなる箇所（（Ｙ）部）にて、クラックや破断等が生じる惧れを回避することができる。
【００２８】
従って、第３工程の成形が終了するまで、肉厚が薄くなる箇所（（Ｙ）部）に引張り応力を発生させることなく、図２のｃ．第３工程において示したように、フランジ部１ａの厚さ（Ｇ）をφ（Ｂ）穴の深さより薄く成形することが可能となる。
【００２９】
なお、第２工程後の成形品の寸法として、”（Ａ）≦（Ｃ）＋α”とするのは、軸部１ｂの体積を安定させることを目的とするものであり、”（Ｄ）≒（Ｅ）”とするのは、第３工程にてフランジ部１ａを据込む際に、φ（Ｂ）穴の穴底Ｒ部の欠陥（重なり等）の発生や、座屈等による欠陥の発生を防止することを目的とするものである。
【００３０】
ｃ．第４工程（図２のｄ．第４工程）にて、従来同様の成形方法により、軸部１ｂのマス（材料）を、カップ部１ｃの縦壁のマスとして変遷させることで、有底カップ部１ｃを所望の形状に成形する。
すなわち、本実施の形態に係る第３工程にて得られた形状から、軸部１ｂのマス（材料）を流動させてカップ部１ｃを成形することで、（Ｙ）部に引張り応力を発生させることなく所望のカップ形状に成形することができる。
【００３１】
ｄ．第５工程（図２のｅ．第５工程）では、フランジ部１ａを必要な形状に成形する。ここでは、フランジ部１ａの上面をテーパ形状として例示しているが、当該テーパ形状に限定されるものではなく、製品に対する要求に応じて、図１（Ｂ）に例示した平坦形状、或いは逆テーパ形状等の適宜の形状とすることができる。
【００３２】
ｅ．図示は省略したが、その後の第６工程では、例えば、”有底カップ側面１ｃに対するピアス成形”や、”フランジ部１ａの外周のトリム成形”などを実行して、必要な製品形状を得る。なお、カップ部１ｃは有底としているが、最終的にカップ部１ｃの底部を省略した製品とすることも可能である。
【００３３】
本実施の形態に係る成形方法において利用される素材の一例としては、板材をブランキング、又は棒材を切断したもの、或いはプレスやフォーマー等にて予備成形したものを用いることができる。
【００３４】
以上説明したように、本実施の形態に係る成形方法（成形装置）によれば、フランジ付き有底カップ状の製品を得る成形を、圧縮応力主体の応力場で行わせることができるため、フランジ部１ａとカップ部１ｃとの接続部に引張り応力を発生させることがないため、例えばフランジ部１ａとカップ部１ｃとの肉厚さが大きい成形品であっても、クラックや破断等の欠陥を発生させることなく良好に成形することができる。
【００３５】
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】
【００３６】
本発明に係る成形方法及び成形装置は、中空状のボス部とフランジ部の肉厚差が大きい場合であっても、クラック等の欠陥などの発生を抑制しつつ、中空状のボス部とフランジ部とを有する部材を高品質に成形することができ有益である。
【符号の説明】
【００３７】
１              素材（或いは成形製品）
１ａ            フランジ部
１ｂ            軸部
１ｃ            カップ部
１０            上型
２０            下型
【図１】
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【図２】
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【図３】
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