(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面処理金属板を素材として形成されるとともに、内周壁、外周壁並びに前記内周壁及び前記外周壁の先端を繋ぐ折返部を有する折返し絞り成形部に対してしごき加工を行うためのしごき加工用金型であって、
パンチと、
前記パンチの外周に配置され、前記折返部を先端として前記折返し絞り成形部が押し込まれる押込穴を前記パンチとの間に形成するダイと、
前記パンチ及び前記ダイとの間に前記折返し絞り成形部が位置するように前記パンチ及び前記ダイに対向して配置され、前記パンチ及び前記ダイとの相対的な変位により前記折返し絞り成形部を前記押込穴に押し込むカウンターパッド部と
を備え、
前記ダイは、前記押込穴の入口外縁に配置されるとともに所定の曲率半径を有する曲面により構成された肩部と、前記肩部のＲ止まりから前記折返し絞り成形部の押込方向に沿って延在されて前記折返し絞り成形部の押込みにより前記折返し絞り成形部の前記外周壁の壁面が摺動される内周面とを含んでおり、
前記表面処理金属板のスキューネスＲｓｋは−０．６未満かつ−１．３以上であり、
前記肩部の曲率半径及び前記Ｒ止まりと前記パンチとの間のクリアランスは、
前記肩部の曲率半径をｒとし、前記Ｒ止まりと前記パンチとの間のクリアランスをｃｒｅとし、前記しごき加工が終了する際に前記Ｒ止まりと前記パンチとの間に挟まれる位置における前記しごき加工前の前記折返し絞り成形部の厚みをｔｒｅとし、前記折返し絞り成形部の高さをｈとした場合に、
｛（ｔｒｅ−ｃｒｅ）／ｔｒｅ｝×１００で表わされるＹとｒ／ｔｒｅで表わされるＸとが０＜Ｙ≦１８．７Ｘ−６．１を満たし、かつＸがＸ≧０．６を満たし、かつｒがｒ≦０．５ｈを満たすように決定されている
ことを特徴とするしごき加工用金型。
【請求項２】
表面処理金属板を素材として形成されるとともに、内周壁、外周壁並びに前記内周壁及び前記外周壁の先端を繋ぐ折返部を有する折返し絞り成形部に対してしごき加工を行うためのしごき加工用金型であって、
パンチと、
前記パンチの外周に配置され、前記折返部を先端として前記折返し絞り成形部が押し込まれる押込穴を前記パンチとの間に形成するダイと、
前記パンチ及び前記ダイとの間に前記折返し絞り成形部が位置するように前記パンチ及び前記ダイに対向して配置され、前記パンチ及び前記ダイとの相対的な変位により前記折返し絞り成形部を前記押込穴に押し込むカウンターパッド部と
を備え、
前記ダイは、前記押込穴の入口外縁に配置されるとともに所定の曲率半径を有する曲面により構成された肩部と、前記肩部のＲ止まりから前記折返し絞り成形部の押込方向に沿って延在されて前記折返し絞り成形部の押込みにより前記折返し絞り成形部の前記外周壁の壁面が摺動される内周面とを含んでおり、
前記表面処理金属板のスキューネスＲｓｋは−０．６以上かつ０以下であり、
前記肩部の曲率半径及び前記Ｒ止まりと前記パンチとの間のクリアランスは、
前記肩部の曲率半径をｒとし、前記Ｒ止まりと前記パンチとの間のクリアランスをｃｒｅとし、前記しごき加工が終了する際に前記Ｒ止まりと前記パンチとの間に挟まれる位置における前記しごき加工前の前記折返し絞り成形部の厚みをｔｒｅとし、前記折返し絞り成形部の高さをｈとした場合に、
｛（ｔｒｅ−ｃｒｅ）／ｔｒｅ｝×１００で表わされるＹとｒ／ｔｒｅで表わされるＸとが０＜Ｙ≦１４．４Ｘ−６．４を満たし、かつＸがＸ≧０．８を満たし、かつｒがｒ≦０．５ｈを満たすように決定されている
ことを特徴とするしごき加工用金型。
【請求項３】
前記表面処理金属板は、鋼板の表面にＺｎ系めっきが施されたＺｎ系めっき鋼板であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のしごき加工用金型。
【請求項４】
少なくとも１回の成形加工を表面処理金属板に行うことで、内周壁、外周壁並びに前記内周壁及び前記外周壁の先端を繋ぐ折返部を有する環状の折返し絞り成形部を成形する工程と、
前記折返し絞り成形部を成形した後にしごき加工用金型により前記折返し絞り成形部にしごき加工を行う工程と
を含む成形材製造方法であって、
前記しごき加工用金型は、
パンチと、
前記パンチの外周に配置され、前記折返部を先端として前記折返し絞り成形部が押し込まれる押込穴を前記パンチとの間に形成するダイと、
前記パンチ及び前記ダイとの間に前記折返し絞り成形部が位置するように前記パンチ及び前記ダイに対向して配置され、前記パンチ及び前記ダイとの相対的な変位により前記折返し絞り成形部を前記押込穴に押し込むカウンターパッド部と
を備え、
前記ダイは、前記押込穴の入口外縁に配置されるとともに所定の曲率半径を有する曲面により構成された肩部と、前記肩部のＲ止まりから前記折返し絞り成形部の押込方向に沿って延在されて前記折返し絞り成形部の押込みにより前記折返し絞り成形部の前記外周壁の壁面が摺動される内周面とを含んでおり、
前記表面処理金属板のスキューネスＲｓｋは−０．６未満かつ−１．３以上であり、
前記肩部の曲率半径及び前記Ｒ止まりと前記パンチとの間のクリアランスは、
前記肩部の曲率半径をｒとし、前記Ｒ止まりと前記パンチとの間のクリアランスをｃｒｅとし、前記しごき加工が終了する際に前記Ｒ止まりと前記パンチとの間に挟まれる位置における前記しごき加工前の前記折返し絞り成形部の厚みをｔｒｅとし、前記折返し絞り成形部の高さをｈとした場合に、
｛（ｔｒｅ−ｃｒｅ）／ｔｒｅ｝×１００で表わされるＹとｒ／ｔｒｅで表わされるＸとが０＜Ｙ≦１８．７Ｘ−６．１を満たし、かつＸがＸ≧０．６を満たし、かつｒがｒ≦０．５ｈを満たすように決定されている
ことを特徴とする成形材製造方法。
【請求項５】
少なくとも１回の成形加工を表面処理金属板に行うことで、内周壁、外周壁並びに前記内周壁及び前記外周壁の先端を繋ぐ折返部を有する環状の折返し絞り成形部を成形する工程と、
前記折返し絞り成形部を成形した後にしごき加工用金型により前記折返し絞り成形部にしごき加工を行う工程と
を含む成形材製造方法であって、
前記しごき加工用金型は、
パンチと、
前記パンチの外周に配置され、前記折返部を先端として前記折返し絞り成形部が押し込まれる押込穴を前記パンチとの間に形成するダイと、
前記パンチ及び前記ダイとの間に前記折返し絞り成形部が位置するように前記パンチ及び前記ダイに対向して配置され、前記パンチ及び前記ダイとの相対的な変位により前記折返し絞り成形部を前記押込穴に押し込むカウンターパッド部と
を備え、
前記ダイは、前記押込穴の入口外縁に配置されるとともに所定の曲率半径を有する曲面により構成された肩部と、前記肩部のＲ止まりから前記折返し絞り成形部の押込方向に沿って延在されて前記折返し絞り成形部の押込みにより前記折返し絞り成形部の前記外周壁の壁面が摺動される内周面とを含んでおり、
前記表面処理金属板のスキューネスＲｓｋは−０．６以上かつ０以下であり、
前記肩部の曲率半径及び前記Ｒ止まりと前記パンチとの間のクリアランスは、
前記肩部の曲率半径をｒとし、前記Ｒ止まりと前記パンチとの間のクリアランスをｃｒｅとし、前記しごき加工が終了する際に前記Ｒ止まりと前記パンチとの間に挟まれる位置における前記しごき加工前の前記折返し絞り成形部の厚みをｔｒｅとし、前記折返し絞り成形部の高さをｈとした場合に、
｛（ｔｒｅ−ｃｒｅ）／ｔｒｅ｝×１００で表わされるＹとｒ／ｔｒｅで表わされるＸとが０＜Ｙ≦１４．４Ｘ−６．４を満たし、かつＸがＸ≧０．８を満たし、かつｒがｒ≦０．５ｈを満たすように決定されている
ことを特徴とする成形材製造方法。
【請求項６】
前記表面処理金属板は、鋼板の表面にＺｎ系めっきが施されたＺｎ系めっき鋼板であることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の成形材製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、折返し絞り成形部に対してしごき加工を行うためのしごき加工用金型及び成形材製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、めっき鋼板等の表面処理金属板を素材として、絞り加工等のプレス成形により環状の折返し絞り成形部が成形されている。一例として、特許文献１の中で、電動機のハウジング１の一部に、折り返し絞り成形により成形された輪状の油溝１７が紹介されている。折返し絞り成形部とは、１枚の板材が折り返されて成形されるものであり、内周壁、外周壁並びに内周壁及び外周壁の先端を繋ぐ折返部を有するものである。折返し絞り成形部の寸法精度が特に必要とされる場合、折返し絞り成形部が成形された後に、その折返し絞り成形部に対してしごき加工が施される。しごき加工とは、パンチとダイとの間のクリアランスをしごき加工前の折返し絞り成形部の厚みよりも狭くして、パンチ及びダイにより折返し絞り成形部をしごき、パンチとダイとの間のクリアランスに折返し絞り成形部の厚みを一致させる加工方法である。このような折返し絞り成形部に対するしごき加工は、リストライクと呼ばれることもある。
【０００３】
折り返し絞り成形部は、一般に次のように構成された金型により成形される。すなわち、従来の金型は、パンチと、ダイと、カウンターパッド部とを備えている。パンチは円柱状部材により構成され、ダイはパンチの外周側に配置された環状体により構成されている。パンチとダイとの間には、折返し絞り成形部が押し込まれる押込穴が形成されている。ダイは、押込穴の入口外縁に配置されるとともに所定の曲率半径を有する曲面により構成された肩部と、肩部のＲ止まりから押込方向に沿って直線状に延在された内周面とを有している。パンチの外周面と押込穴の内周面とは、折返し絞り成形部の押込方向に沿って互いに平行に延在されている。
【０００４】
カウンターパッド部は、パンチ及びダイとの間に折返し絞り成形部が位置するようにパンチ及びダイに対向して配置された部材であり、パンチ及びダイとの相対的な変位により折返し絞り成形部を押込穴に押し込むものである。折返し絞り成形部の外周壁の壁面は、押込穴に押し込まれるときに肩部でしごかれて、折返し絞り成形部全体の厚みがパンチの外周面と押込穴の内周面との間のクリアランスの広さに一致するまで徐々に減肉される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１６７８１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、折返し絞り成形部が押込み穴に押込まれる際に、折返し絞り成形部は先端側の折返部からカウンターパッド側に向かってダイの肩部でしごかれて減肉されていく。このとき、減肉された材料がカウンターパッド側へ押しやられるため、カウンターパッド側に近づくほど材料板厚が厚くなることになり、折返し絞り成形部の厚くなった部分がより多くしごかれてしまう。このため、厚くなった部分の表面処理層が削れてしまい、粉状の滓が生じることがある。粉状の滓は、しごき加工後の成形加工部の表面での微小なくぼみ部（打痕）の形成や、その成形材を用いた製品性能の劣化等の問題を引き起こす。また、ダイの肩部の半径が小さい場合、プレス下死点において、しごきによって押しやられた材料がカウンターパッドとパンチ及びダイとの間で潰されて、大きな圧縮残留応力を発生させることとなる。その圧縮残留応力は、成形後に離型された製品に対して、弾性変形による寸法変化を引き起こす原因となる。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、一部の表面処理層に大きな負荷が生じることを回避でき、粉状の滓の発生量を低減できるとともに、しごき加工後の折返し絞り成形部の寸法精度が悪化することを防止できるしごき加工用金型及び成形材製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るしごき加工用金型は、表面処理金属板を素材として形成されるとともに、内周壁、外周壁並びに内周壁及び外周壁の先端を繋ぐ折返部を有する折返し絞り成形部に対してしごき加工を行うためのしごき加工用金型であって、パンチと、パンチの外周に配置され、折返部を先端として折返し絞り成形部が押し込まれる押込穴をパンチとの間に形成するダイと、パンチ及びダイとの間に折返し絞り成形部が位置するようにパンチ及びダイに対向して配置され、パンチ及びダイとの相対的な変位により折返し絞り成形部を押込穴に押し込むカウンターパッド部とを備え、ダイは、押込穴の入口外縁に配置されるとともに所定の曲率半径を有する曲面により構成された肩部と、肩部のＲ止まりから折返し絞り成形部の押込方向に沿って延在されて折返し絞り成形部の押込みにより折返し絞り成形部の外周壁の壁面が摺動される内周面とを含んでおり、表面処理金属板のスキューネスＲｓｋは−０．６未満かつ−１．３以上であり、肩部の曲率半径及びＲ止まりとパンチとの間のクリアランスは、肩部の曲率半径をｒとし、Ｒ止まりとパンチとの間のクリアランスをｃｒｅとし、しごき加工が終了する際にＲ止まりとパンチとの間に挟まれる位置におけるしごき加工前の折返し絞り成形部の厚みをｔｒｅとし、折返し絞り成形部の高さをｈとした場合に、｛（ｔｒｅ−ｃｒｅ）／ｔｒｅ｝×１００で表わされるＹとｒ／ｔｒｅで表わされるＸとが０＜Ｙ≦１８．７Ｘ−６．１を満たし、かつＸがＸ≧０．６を満たし、かつｒがｒ≦０．５ｈを満たすように決定されている。
【０００９】
また、本発明に係るしごき加工用金型は、表面処理金属板を素材として形成されるとともに、内周壁、外周壁並びに内周壁及び外周壁の先端を繋ぐ折返部を有する折返し絞り成形部に対してしごき加工を行うためのしごき加工用金型であって、パンチと、パンチの外周に配置され、折返部を先端として折返し絞り成形部が押し込まれる押込穴をパンチとの間に形成するダイと、パンチ及びダイとの間に折返し絞り成形部が位置するようにパンチ及びダイに対向して配置され、パンチ及びダイとの相対的な変位により折返し絞り成形部を押込穴に押し込むカウンターパッド部とを備え、ダイは、押込穴の入口外縁に配置されるとともに所定の曲率半径を有する曲面により構成された肩部と、肩部のＲ止まりから折返し絞り成形部の押込方向に沿って延在されて折返し絞り成形部の押込みにより折返し絞り成形部の外周壁の壁面が摺動される内周面とを含んでおり、表面処理金属板のスキューネスＲｓｋは−０．６以上かつ０以下であり、肩部の曲率半径及びＲ止まりとパンチとの間のクリアランスは、肩部の曲率半径をｒとし、Ｒ止まりとパンチとの間のクリアランスをｃｒｅとし、しごき加工が終了する際にＲ止まりとパンチとの間に挟まれる位置におけるしごき加工前の折返し絞り成形部の厚みをｔｒｅとし、折返し絞り成形部の高さをｈとした場合に、｛（ｔｒｅ−ｃｒｅ）／ｔｒｅ｝×１００で表わされるＹとｒ／ｔｒｅで表わされるＸとが０＜Ｙ≦１４．４Ｘ−６．４を満たし、かつＸがＸ≧０．８を満たし、かつｒがｒ≦０．５ｈを満たすように決定されている。
【００１０】
本発明に係る成形材製造方法は、少なくとも１回の成形加工を表面処理金属板に行うことで、内周壁、外周壁並びに内周壁及び外周壁の先端を繋ぐ折返部を有する環状の折返し絞り成形部を成形する工程と、折返し絞り成形部を成形した後にしごき加工用金型により折返し絞り成形部にしごき加工を行う工程とを含む成形材製造方法であって、しごき加工用金型は、パンチと、パンチの外周に配置され、折返部を先端として折返し絞り成形部が押し込まれる押込穴をパンチとの間に形成するダイと、パンチ及びダイとの間に折返し絞り成形部が位置するようにパンチ及びダイに対向して配置され、パンチ及びダイとの相対的な変位により折返し絞り成形部を押込穴に押し込むカウンターパッド部とを備え、ダイは、押込穴の入口外縁に配置されるとともに所定の曲率半径を有する曲面により構成された肩部と、肩部のＲ止まりから折返し絞り成形部の押込方向に沿って延在されて折返し絞り成形部の押込みにより折返し絞り成形部の外周壁の壁面が摺動される内周面とを含んでおり、表面処理金属板のスキューネスＲｓｋは−０．６未満かつ−１．３以上であり、肩部の曲率半径及びＲ止まりとパンチとの間のクリアランスは、肩部の曲率半径をｒとし、Ｒ止まりとパンチとの間のクリアランスをｃｒｅとし、しごき加工が終了する際にＲ止まりとパンチとの間に挟まれる位置におけるしごき加工前の折返し絞り成形部の厚みをｔｒｅとし、折返し絞り成形部の高さをｈとした場合に、｛（ｔｒｅ−ｃｒｅ）／ｔｒｅ｝×１００で表わされるＹとｒ／ｔｒｅで表わされるＸとが０＜Ｙ≦１８．７Ｘ−６．１を満たし、かつＸがＸ≧０．６を満たし、かつｒがｒ≦０．５ｈを満たすように決定されている。
【００１１】
また、本発明に係る成形材製造方法は、少なくとも１回の成形加工を表面処理金属板に行うことで、内周壁、外周壁並びに内周壁及び外周壁の先端を繋ぐ折返部を有する環状の折返し絞り成形部を成形する工程と、折返し絞り成形部を成形した後にしごき加工用金型により折返し絞り成形部にしごき加工を行う工程とを含む成形材製造方法であって、しごき加工用金型は、パンチと、パンチの外周に配置され、折返部を先端として折返し絞り成形部が押し込まれる押込穴をパンチとの間に形成するダイと、パンチ及びダイとの間に折返し絞り成形部が位置するようにパンチ及びダイに対向して配置され、パンチ及びダイとの相対的な変位により折返し絞り成形部を押込穴に押し込むカウンターパッド部とを備え、ダイは、押込穴の入口外縁に配置されるとともに所定の曲率半径を有する曲面により構成された肩部と、肩部のＲ止まりから折返し絞り成形部の押込方向に沿って延在されて折返し絞り成形部の押込みにより折返し絞り成形部の外周壁の壁面が摺動される内周面とを含んでおり、表面処理金属板のスキューネスＲｓｋは−０．６以上かつ０以下であり、肩部の曲率半径及びＲ止まりとパンチとの間のクリアランスは、肩部の曲率半径をｒとし、Ｒ止まりとパンチとの間のクリアランスをｃｒｅとし、しごき加工が終了する際にＲ止まりとパンチとの間に挟まれる位置におけるしごき加工前の折返し絞り成形部の厚みをｔｒｅとし、折返し絞り成形部の高さをｈとした場合に、｛（ｔｒｅ−ｃｒｅ）／ｔｒｅ｝×１００で表わされるＹとｒ／ｔｒｅで表わされるＸとが０＜Ｙ≦１４．４Ｘ−６．４を満たし、かつＸがＸ≧０．８を満たし、かつｒがｒ≦０．５ｈを満たすように決定されている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のしごき加工用金型及び成形材製造方法によれば、折返し絞り成形部にてしごき加工で押しやられた材料がプレス下死点においてパンチとダイとカウンターパッドとで過度に潰されることがないように押込穴が構成されているので、一部の表面処理層に大きな負荷が生じることを回避できるとともに、離型後の変形を低減することができる。これにより、粉状の滓の発生量を低減できるとともに、しごき加工後の折返し絞り成形部の寸法精度が悪化することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態による成形材製造方法を示すフローチャートである。
【図２】図１の成形工程Ｓ１で成形された折返し絞り成形部を含む成形材の断面図である。
【図３】図１のしごき工程Ｓ２が行われた後の折返し絞り成形部を含む成形材の断面図である。
【図４】図２の折返し絞り成形部の一部を拡大して示す断面図である。
【図５】図１のしごき工程Ｓ２で用いられるしごき加工用金型の断面図である。
【図６】図５のしごき加工用金型を用いて成形加工部に対してしごき加工を行っている状態の肩部周辺を拡大して示す説明図である。
【図７】図６の肩部とＺｎ系めっき鋼板のめっき層との関係を概念的に示す説明図である。
【図８】各種のめっき層における図７のめっき層のスキューネスＲｓｋを示すグラフである。
【図９】Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼板におけるしごき率ＹとＸ（＝ｒ／ｔｒｅ）との関係を示すグラフである。
【図１０】図８の合金化溶融亜鉛めっき鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板及び電気亜鉛めっき鋼板におけるしごき率ＹとＸ（＝ｒ／ｔｒｅ）との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態による成形材製造方法を示すフローチャートであり、図２は図１の成形工程Ｓ１で成形された折返し絞り成形部１を含む成形材の断面図であり、図３は図１のしごき工程Ｓ２が行われた後の折返し絞り成形部１を含む成形材の断面図である。
【００１５】
図１に示すように、本実施の形態の成形材製造方法は、成形工程Ｓ１としごき工程Ｓ２とを含んでいる。成形工程Ｓ１は、少なくとも１回の成形加工を表面処理金属板に行うことで環状の折返し絞り成形部１（図２参照）を成形する工程である。成形加工には、絞り加工や張り出し加工等のプレス加工が含まれる。表面処理金属板は、表面に表面処理層が設けられた金属板である。表面処理層には、塗膜やめっき層が含まれる。本実施の形態では、表面処理金属板は、Ｚｎ（亜鉛）系めっきが鋼板の表面に施されたＺｎ系めっき鋼板であるとして説明する。
【００１６】
図２に示すように、本実施の形態の折返し絞り成形部１は、Ｚｎ系めっき鋼板がキャップ体に成形された後に、そのキャップ体の頂部からキャップ体の内方に突出するように成形された環状の壁体であり、内周壁１０と、外周壁１１と、これら内周壁１０及び外周壁１１の先端を繋ぐ折返部１２とを有している。以下、折返し絞り成形部１の基部１ｂ（内周壁１０及び外周壁１１の後端側）から頂部１ａ（折返部１２）に向かう方向を押込方向１ｃと呼ぶ。この押込方向１ｃは、後述のしごき加工用金型のダイに設けられた押込穴（図５参照）に折返し絞り成形部１が押し込まれる方向を意味する。
【００１７】
しごき工程Ｓ２は、後述するしごき加工用金型により折返し絞り成形部１にしごき加工を行う工程である。しごき加工とは、しごき加工用金型のパンチとダイとの間のクリアランスをしごき加工前の折返し絞り成形部１の厚みよりも狭くして、パンチ及びダイにより折返し絞り成形部１の板面をしごき、パンチとダイとの間のクリアランスに折返し絞り成形部１の厚みを一致させる加工方法である。すなわち、しごき加工後の折返し絞り成形部１の厚みは、しごき加工前の折返し絞り成形部１の厚みよりも薄くされている。このような折返し絞り成形部１に対するしごき加工は、リストライクと呼ばれることもある。
【００１８】
図３に示すように、しごき加工が行われることで、内周壁１０の位置はほとんど変化せず、内周壁１０と外周壁１１との間の隙間が埋まるように外周壁１１が内周壁１０に近づけられている。このような成形工程Ｓ１及びしごき工程Ｓ２を経て製造された成形材、すなわち本実施の形態の成形材製造方法により製造された成形材は、様々な用途に用いることができるが、例えば、電動機等を収容する容器の軸受けとなる折返し絞り成形部１の寸法精度が求められる用途に特に用いられる。
【００１９】
次に、図４は、図２の折返し絞り成形部１の一部を拡大して示す断面図である。折返し絞り成形部１の厚みｔとは、内周壁１０の板厚ｔ１０と外周壁１１の板厚ｔ１１を足し合わせたものである。さらに、折返し絞り成形部の特長として、内周壁１０と外周壁１１との間に隙間が存在する。
本来、外周壁１１のダイにより近い部位、換言すれば外周壁１１のストレート部により近い部位にダイの肩部を接触させることが望ましい。しかしながら、上記のように、内周壁１０と外周壁１１との間に隙間が存在することによって、外周壁１１のパンチにより近い部位にダイの肩部が接触することとなる。
これは外周壁１１の先端側曲面部とダイ肩曲面部とが、本来進行方向に対してお互い鋭角になるよう接触するところ、隙間が存在することによってダイの肩部が外周壁１１のパンチにより近い部位に接触することとなり、外周壁１１の先端側曲面部とダイ肩曲面部とが鈍角に接触する。その結果、外周壁１１を内周壁１０へ密着させるための変形抵抗が増大するため、一部の表面処理層に大きな負荷を生じることとなり粉状滓の発生原因となる。
また、ダイの肩部の半径が小さくなるほど、ダイ肩部が外周壁１１のよりパンチに近い部位に接触することとなるので、ダイ肩部と外周壁１１が鈍角に接触することになりやはり変形抵抗の増大を招き粉状滓の発生原因となる。
【００２０】
次に、図５は図１のしごき工程Ｓ２で用いられるしごき加工用金型２の断面図であり、図６は図５のしごき加工用金型２を用いて成形加工部に対してしごき加工を行っている状態の肩部２１１周辺を拡大して示す説明図である。図５において、しごき加工用金型２は、パンチ２０とダイ２１とクッションパッド部２２とを備えている。パンチ２０は、上述の折返し絞り成形部１の内側に挿入される凸状体である。パンチ２０の外径は、しごき加工前の折返し絞り成形部１の内径と実質的に等しくされている。パンチ２０の外周面２０ａは、押込方向１ｃと平行に直線状に延在されている。ダイ２１は、パンチ２０の外周に配置された環状体である。ダイ２１の内径は、パンチ２０の外径よりも大きく、かつしごき加工前の折返し絞り成形部１の外径よりも小さくされている。このようにパンチ２０の外径が折返し絞り成形部１の内径と実質的に等しくされ、ダイ２１の内径が折返し絞り成形部１の外径よりも小さくされていることで、しごき加工により内周壁１０の位置がほとんど変化せず、内周壁１０と外周壁１１との間の隙間が埋まるように外周壁１１が内周壁１０に近づけられる。また、内周壁１０の肉厚はあまり変化せず、外周壁１１が主に減肉される。
【００２１】
ダイ２１とパンチ２０との間には、折返し絞り成形部１が押し込まれる押込穴２１０が形成されている。図６に示すように、ダイ２１は、肩部２１１と内周面２１２とを有している。肩部２１１は、押込穴２１０の入口外縁に配置されており、所定の曲率半径を有する曲面により構成されている。内周面２１２は、肩部２１１のＲ止まり２１１ａから押込方向１ｃに沿って延在された壁面である。肩部２１１のＲ止まり２１１ａとは、肩部２１１を構成する曲面の押込穴２１０の奥側における終端を意味する。内周面２１２が押込方向１ｃに沿って延在されるとは、内周面２１２の延在方向に押込方向１ｃの成分が含まれることを意味する。
【００２２】
クッションパッド部２２は、例えば炭素工具鋼や合金工具鋼等により構成されるものであり、パンチ２０及びダイ２１に対向して配置されている。クッションパッド部２２は、パンチ２０及びダイ２１と相対的な変位可能に設けられている。本実施の形態では、クッションパッド部２２は、パンチ２０及びダイ２１に近づく方向及びパンチ２０及びダイ２１から離れる方向に変位可能に設けられている。クッションパッド部２２とパンチ２０及びダイ２１との間には、折返し絞り成形部１が配置される。クッションパッド部２２がパンチ２０及びダイ２１に近づく方向に変位されることで、折返し絞り成形部１が押込穴２１０に押し込まれる。
【００２３】
折返し絞り成形部１が押込穴２１０に押し込まれると、図６に示すように折返し絞り成形部１の外周壁１１の壁面が肩部２１１でしごかれる。
折返し絞り成形部１の外壁１１とダイ２１の肩部２１１との接触時に粉状のめっき滓が発生するのを防止するため、ダイ２１の肩部２１１の半径ｒは折返し絞り成形部１の外壁１１と鋭角に接触するよう大きく設定する必要がある。
また、折返し絞り成形部１の外周壁１１の壁面は、押込穴２１０への押込みにより内周面２１２上を摺動される。しごき加工が進むにつれて折返し絞り成形部１の外壁１１は減肉され、余分な材料がカウンターパット側へ押しやられる。このとき減肉された材料はカウンターパッド側へ押しやられるため、カウンターパッド側に近づくほど材料板厚が厚くなることになる。従って、カウンターパッド側に近いほどしごき量が増大し表面処理層が削れやすくなる。そこで、ダイ２１の肩部２１１の半径ｒを大きくすることによって、ｒ分に相当する位置のパンチ２０とダイ２１との間の隙間を広くして、しごき量の増大を抑制する。
【００２４】
さらに、しごき加工で減肉されて押しやられた材料は、その後プレス下死点でダイ２１及びパンチ２０とカウンターパッド２２との間で潰されることとなる。このとき、押しやられる材料のボリュームはクリアランスが狭くなるほど増加するため、クリアランスが狭くなるほどプレス下死点での潰される度合いが増大し、圧縮残留応力増大による離型後の寸法変化を招く。これについても肩部２１１の半径ｒを大きくすることによって、プレス下死点でのパンチ２０とカウンターパッド２２との空間を広く確保することができるため、離型後の寸法変化を防止することが可能となる。
【００２５】
上述のように、パンチ２０とダイ２１との間のクリアランスが狭くなるほど、押しやられる材料のボリュームが増えることから、めっき滓の発生防止と寸法精度の向上のために肩部２１１の半径ｒを大きくすることが必要である。しかしながら、肩部２１１の半径ｒを過大にすると、パンチ２０とダイ２１との隙間が広くなり過ぎて逆に寸法精度の劣化を招くこととなる。すなわち、肩部２１１の半径ｒを大きくしすぎると、肩部２１１の曲面に沿って内周壁１０及び外周壁１１が大きく変形してしまう。肩部２１１の曲面に沿って内周壁１０及び外周壁１１が変形する大きさは、肩部２１１によって加工を受ける内周壁１０及び外周壁１１の長さ、すなわち折返し絞り成形部１の高さｈ（図４参照）と相関を有する。
【００２６】
次に、図７を参照して肩部２１１でのしごきによりめっき滓が発生するメカニズムを説明する。図７は、図６の肩部２１１とＺｎ系めっき鋼板のめっき層１３との関係を概念的に示す説明図である。図７に示すように、Ｚｎ系めっき鋼板のめっき層１３の表面には微細な凹凸１３ａが存在する。この凹凸１３ａは、図６で示したように肩部２１１によって成形加工部１の板面がしごかれる際に肩部２１１によって削られて、めっき滓となるおそれがある。
【００２７】
めっき滓の発生量は、肩部２１１の曲率半径ｒ及び折返し絞り成形部１の厚みｔの比ｒ／ｔと相関を有する。肩部２１１の曲率半径ｒが小さいほど、局所的なひずみが増してめっき層１３の表面と肩部２１１との摺動抵抗が増大するので、めっき滓の発生量が増大する。また、折返し絞り成形部１の厚みｔが大きいほど、肩部２１１による減肉量が大きくなりＺｎ系めっき鋼板表面にかかる負荷が増大するので、めっき滓の発生量が増大する。すなわち、比ｒ／ｔが小さいほどめっき滓の発生量が増大し、比ｒ／ｔが大きいほどめっき滓の発生量が減少する。
【００２８】
特に、しごき加工が終了する際にＲ止まり２１１ａとパンチ２０との間に挟まれる位置におけるしごき加工前の折返し絞り成形部１の板面が、肩部２１１によって最も減肉される。このため、めっき滓の発生量を抑える観点から見ると、めっき滓の発生量は、肩部２１１の曲率半径ｒと、しごき加工が終了する際にＲ止まり２１１ａとパンチ２０との間に挟まれる位置における折返し絞り成形部１の厚みｔｒｅとの比ｒ／ｔｒｅと強い相関を有する。
【００２９】
また、めっき滓の発生量は、肩部２１１によるしごき率とも相関を有する。しごき率は、Ｒ止まり２１１ａとパンチ２０との間のクリアランスをｃｒｅとし、しごき加工が終了する際にＲ止まり２１１ａとパンチ２０との間に挟まれる位置におけるしごき加工前の折返し絞り成形部１の厚みをｔｒｅとした場合に、｛（ｔｒｅ−ｃｒｅ）／ｔｒｅ｝×１００で表わされる。クリアランスｃｒｅは、Ｒ止まり２１１ａとパンチ２０との間に挟まれる位置におけるしごき加工後の折返し絞り成形部１の厚みに相当する。しごき率が大きいほど、Ｚｎ系めっき鋼板表面にかかる負荷が大きくなり、めっき滓の発生量が増大する。
【００３０】
次に、図８は、各種のめっき層における図７のめっき層１３のスキューネスＲｓｋを示すグラフである。めっき滓の発生量は、めっき層１３のスキューネスＲｓｋとも相関を有する。スキューネスＲｓｋとは、日本工業規格Ｂ０６０１で規定されているものであり、下記の式によって表わされるものである。
【数１】
0005613341.tif 000002
【００３１】
スキューネスＲｓｋは、めっき層１３の凹凸１３ａ（図７参照）における凸部の存在確率を表わしている。スキューネスＲｓｋが小さいほど、凸部が少なく、めっき滓の発生量が抑えられる。なお、スキューネスＲｓｋについては、本出願人による特開２００６−１９３７７６号公報でも説明されている。
【００３２】
図８に示すように、Ｚｎ系めっき鋼板の種類としては、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼板、合金化溶融亜鉛めっき鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板及び電気亜鉛めっき鋼板が挙げられる。Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼板は、代表的にはＺｎと６質量％のＡｌ（アルミニウム）と３質量％のＭｇ（マグネシウム）とを含む合金からなるめっき層を鋼板表面に施したものである。本出願人がそれぞれのスキューネスＲｓｋを調査したところ、図８に示すように、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼板のスキューネスＲｓｋは−０．６未満かつ−１．３以上の範囲に含まれ、その他のめっき鋼板は−０．６以上かつ０以下の範囲に含まれることが分った。
【００３３】
次に、図９は、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼板におけるしごき率ＹとＸ（＝ｒ／ｔｒｅ）との関係を示すグラフである。本発明者らは、しごき率とｒ／ｔｒｅとをそれぞれ変更するように、下記の条件にてＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼板を素材とする図２のような折返し成形品に対して図５に示すような構造の金型を用いてしごき加工を行った。なお、供試材の板厚は１．８ｍｍで、そのめっき付着量は９０ｇ／ｍ２である。また、しごき加工前のｔｒｅは２．４５ｍｍであった。
【００３４】
【表１】
0005613341.tif 000003
【表２】
0005613341.tif 000004
【表３】
0005613341.tif 000005
【００３５】
図９の縦軸は｛（ｔｒｅ−ｃｒｅ）／ｔｒｅ｝×１００で表わされるしごき率であり、横軸はｒ／ｔｒｅで表わされる肩部２１１の曲率半径ｒとしごき加工が終了する際にＲ止まり２１１ａとパンチ２０との間に挟まれる位置におけるしごき加工前の折返し絞り成形部１の厚みｔｒｅとの比である。○はめっき滓の発生を抑えることができかつ折返し絞り成形部１の内径精度が所定範囲に収まったという評価を示し、●はめっき滓の発生を抑えることができたが折返し絞り成形部１の内径精度が所定範囲から外れたという評価を示し、×はめっき滓の発生を抑えることができなかったという評価を示している。
【００３６】
図９に示すように、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼板の場合、すなわち、スキューネスＲｓｋが−０．６未満かつ−１．３以上の材料の場合、しごき率をＹとしｒ／ｔｒｅをＸとしてＹ＝１８．７Ｘ−６．１で表わされる直線の下方の領域であって、０．６≦Ｘ≦１．５の領域でめっき滓の発生を抑えつつ、折返し絞り成形部１の寸法精度を良好に保つことができることが確認された。Ｘ＞１．５になる半径ｒを適用した場合、内径精度の悪化が生じた。Ｘ≦１．５はｒの上限を規定している。上述のように、半径ｒの上限は折返し絞り成形部１の高さｈと相関を有している。Ｘ＝１．５であるときｒ＝３．７ｍｍであり、表３のようにｈ＝７．４ｍｍであるので、Ｘ≦１．５はｒ≦０．５ｈに相当する。すなわち、スキューネスＲｓｋが−０．６未満かつ−１．３以上の材料の場合、Ｙ＝１８．７Ｘ−６．１以下、かつＸ≧０．６、かつｒ≦０．５ｈを満たすように、肩部２１１の曲率半径ｒ及びＲ止まり２１１ａとパンチ２０との間のクリアランスｃｒｅを決定することで、めっき滓の発生を抑えることができることが確認された。なお、上記の条件式において、０＜Ｙと規定しているのは、しごき率Ｙが０％以下の場合にはしごき加工にならないためである。
【００３７】
次に、図１０は、図８の合金化溶融亜鉛めっき鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板及び電気亜鉛めっき鋼板におけるしごき率ＹとＸ（＝ｒ／ｔｒｅ）との関係を示すグラフである。本発明者らは、下記の条件にて合金化溶融亜鉛めっき鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板及び電気亜鉛めっき鋼板についても同様の実験を行った。なお、プレス機等の実験条件（表３参照）については、上述のＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼板のしごき加工と同様である。また、合金化溶融亜鉛めっき鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板は、板厚が１．８ｍｍで、めっき付着量を９０ｇ／ｍ２とした。電気亜鉛めっき鋼板については、板厚１．８ｍｍで、めっき付着量を２０ｇ／ｍ２とした。また、しごき加工前のｔｒｅは２．４５ｍｍであった。
【００３８】
【表４】
0005613341.tif 000006
【表５】
0005613341.tif 000007
【００３９】
図１０に示すように、合金化溶融亜鉛めっき鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板及び電気亜鉛めっき鋼板の場合、すなわち、スキューネスＲｓｋが−０．６以上かつ０以下の材料の場合、しごき率をＹとしｒ／ｔｒｅをＸとしてＹ＝１４．４Ｘ−６．４で表わされる直線の下方の領域であって、０．８≦Ｘ≦１．５の領域でめっき滓の発生を抑えつつ、折返し絞り成形部１の寸法精度を良好に保つことができることが確認された。図９の例と同様に、Ｘ＝１．５であるときｒ＝３．７ｍｍであり、表３のようにｈ＝７．４ｍｍであるので、Ｘ≦１．５はｒ≦０．５ｈに相当する。すなわち、スキューネスＲｓｋが−０．６以上かつ０以下の材料の場合、Ｙ＝１８．７Ｘ−６．１以下、かつＸ≧０．８、かつｒ≦０．５ｈを満たすように、肩部２１１の曲率半径ｒ及びＲ止まり２１１ａとパンチ２０との間のクリアランスｃｒｅを決定することで、めっき滓の発生を抑えることができることが確認された。
【００４０】
このようなしごき加工用金型２及び成形材製造方法では、スキューネスＲｓｋが−０．６未満かつ−１．３以上の素材の場合に、｛（ｔｒｅ−ｃｒｅ）／ｔｒｅ｝×１００で表わされるＹとｒ／ｔｒｅで表わされるＸとが０＜Ｙ≦１８．７Ｘ−６．１を満たし、かつＸがＸ≧０．６を満たし、かつｒがｒ≦０．５ｈを満たすように、肩部２１１の曲率半径ｒ及びＲ止まり２１１ａとパンチ２０との間のクリアランスｃｒｅが決定されているので、一部の表面処理層（めっき層１０）に大きな負荷が生じることを回避でき、粉状の滓（めっき滓）の発生量を低減できる。粉状の滓の発生量を低減することで、しごき加工後の成形加工部１の表面に微小なくぼみ部（打痕）が形成されたり、その成形材を用いた製品性能が劣化されたり、さらに粉状の滓の除去作業が発生したりする問題を解消できる。この構成は、Ｚｎ系めっき鋼板のしごき加工を行う際に特に有効である。
【００４１】
また、スキューネスＲｓｋは−０．６以上かつ０以下の素材の場合に、｛（ｔｒｅ−ｃｒｅ）／ｔｒｅ｝×１００で表わされるＹとｒ／ｔｒｅで表わされるＸとが０＜Ｙ≦１４．４Ｘ−６．４を満たし、かつＸがＸ≧０．８を満たし、かつｒがｒ≦０．５ｈを満たすように肩部２１１の曲率半径ｒ及びＲ止まり２１１ａとパンチ２０との間のクリアランスｃｒｅが決定されているので、上記したスキューネスＲｓｋが−０．６未満かつ−１．３以上の素材の場合と同様に、肩部２１１でのしごきによる粉状の滓の発生量を低減できる。
【００４２】
また、実施の形態では表面処理金属板がＺｎ系めっき鋼板であると説明したが、本発明は例えば塗膜が表面に設けられたアルミニウム板等の他の表面処理金属板にも適用できる。
【符号の説明】
【００４３】
１  折返し絞り成形部
１ｃ  押込方向
２  しごき加工用金型
２０  パンチ
２０ａ  外周面
２１  ダイ
２１０  押込穴
２１１  肩部
２１１ａ  Ｒ止まり
２１２  内周面
２２  カウンターパッド部
【要約】
【課題】本発明は、一部の表面処理層に大きな負荷が生じることを回避でき、粉状の滓の発生量を低減できるとともに、しごき加工後の折返し絞り成形部の寸法精度が悪化することを防止できるしごき加工用金型及び成形材製造方法を提供することを目的とするものである。
【解決手段】本発明によるしごき加工用金型は、パンチと、パンチと間に押込穴を形成するダイとを備えている。表面処理金属板のスキューネスＲｓｋが−０．６未満かつ−１．３以上の場合、ダイの肩部の曲率半径及びＲ止まりとパンチとの間のクリアランスは、｛（ｔｒｅ−ｃｒｅ）／ｔｒｅ｝×１００で表わされるＹとｒ／ｔｒｅで表わされるＸとが０＜Ｙ≦１８．７Ｘ−６．１を満たし、かつＸがＸ≧０．６を満たし、かつｒがｒ≦０．５ｈを満たすように決定される。
【選択図】図６【図１】
0005613341.tif 000008
【図２】
0005613341.tif 000009
【図３】
0005613341.tif 000010
【図４】
0005613341.tif 000011
【図５】
0005613341.tif 000012
【図６】
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【図７】
0005613341.tif 000014
【図８】
0005613341.tif 000015
【図９】
0005613341.tif 000016
【図１０】
0005613341.tif 000017