(57)【要約】  少なくとも１回の絞り抜け加工と、該絞り抜け加工の後に行われる少なくとも１回の絞り加工とを含む成形加工により成形材を製造するにあたり、絞り抜け加工に用いるパンチ３１は、後端側の幅が先端側の幅よりも広くされており、パンチ３１とともに素材金属板２を押込穴３０ａに押込むことで、素材金属板のフランジ部に相当する領域に対してしごき加工を行う。このとき、体心立方構造の金属からなる素材金属板を用い、絞り加工後のフランジ径と素材金属板の径から求められるフランジ径縮小率を、０．４２以下となるようにする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
素材金属板に対して少なくとも２回の成形加工を行うことで、筒状の胴部と該胴部の端部に形成されたフランジ部とを有する成形材を製造する成形材製造方法であって、
前記少なくとも２回の成形加工には、少なくとも１回の絞り抜け加工と、該絞り抜け加工の後に行われる少なくとも１回の絞り加工とが含まれており、
前記絞り抜け加工は、押込穴を有するダイとパンチとを含む金型を用いて行われ、
前記パンチの後端側の幅が先端側の幅よりも広くされることで、前記パンチが前記ダイの押込穴に押込まれた状態における前記ダイと前記パンチとの間のクリアランスが前記先端側に比べて前記後端側において狭くされており、
前記絞り抜け加工において前記パンチとともに前記素材金属板が前記押込穴に押込まれることで、前記素材金属板の前記フランジ部に相当する領域に対してしごき加工が行われる、
成形材製造方法。
【請求項２】
前記しごき加工が行われる位置における前記クリアランスは、前記素材金属板の板厚の５０％以上かつ１００％以下である、
請求項１に記載の成形材製造方法。
【請求項３】
前記パンチの先端側と後端側との間には、前記パンチの幅が連続的に変化する傾斜面からなる幅変化部が設けられている、
請求項１または請求項２に記載の成形材製造方法。
【請求項４】
前記幅変化部は、前記胴部の周壁と前記フランジ部との間に形成される肩部に相当する領域に接するように配置されている、
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の成形材製造方法。
【請求項５】
前記成形材のフランジ部の板厚が前記素材金属板の板厚よりも小さくされている、
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の成形材製造方法。
【請求項６】
前記少なくとも１回の絞り加工において、前記絞り抜け加工により形成された胴部の端部に対して曲げ及び曲げ戻し加工を行わずに、前記絞り抜け加工により形成された胴部の端部をフランジ部として残す、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の成形材製造方法。
【請求項７】
素材金属板に対して少なくとも２回の成形加工を行うことで製造された成形材であって、筒状の胴部と該胴部の端部に形成されたフランジ部とを有する成形材であり、前記少なくとも２回の成形加工には、少なくとも１回の絞り抜け加工と、該絞り抜け加工の後に行われる少なくとも１回の絞り加工とが含まれており、
前記絞り抜け加工において前記素材金属板の前記フランジ部に相当する領域に対してしごき加工が行われることによって、前記フランジ部の板厚が前記胴部の周壁の板厚よりも薄くされている、
成形材。
【請求項８】
素材金属板に対して少なくとも２回の成形加工を行うことで製造された成形材であって、筒状の胴部と該胴部の端部に形成されたフランジ部とを有する成形材であり、前記少なくとも２回の成形加工には、少なくとも１回の絞り抜け加工と、該絞り抜け加工の後に行われる少なくとも１回の絞り加工とが含まれており、
前記絞り抜け加工において前記素材金属板の前記フランジ部に相当する領域に対してしごき加工が行われることによって、前記フランジ部の板厚が前記素材金属板の板厚よりも薄くされている、
成形材。
【請求項９】
素材金属板が体心立方構造の金属である、
請求項７または請求項８に記載の成形材。
【請求項１０】
成形材のフランジ径と素材金属板の径とから求められるフランジ縮径率が０．４２以下である、
請求項７から請求項９に記載の成形材。
【請求項１１】
成形材のフランジ部の板厚が、同じ素材金属板に対して絞り抜け加工を行うことなく絞り加工を行って得られた成形材のフランジ部板厚よりも小さい、
請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載の成形材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒状の胴部と該胴部の端部に形成されたフランジ部とを有する成形材を製造する成形材製造方法及びその成形材に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば下記の非特許文献１等に示されているように、絞り加工を行うことで、筒状の胴部と該胴部の端部に形成されたフランジ部とを有する成形材を製造することが行われている。また、特許文献１に示されているように、複数回の絞り加工を行うことにより筒状の胴部を長くする多段の絞り加工も行われている。ここで、絞り加工では、金型の間に素材金属板を引き込むことで胴部が形成される。このため、金属板のフランジ部に相当する領域は胴部の形成に応じて全体として縮み、フランジ部の径は素材径よりも小さくなる。なお、以下では素材のことを「ブランク」と記すことがある。【０００３】
多段深絞り加工の再絞り成形における加工不良のひとつに、縦割れがある。これは、多段絞り加工の後のカップ（フランジ）の縁や胴部においてカップの深さ方向に平行に竹を割いたように割れる現象であり、鉄などの体心立方構造の金属に見られる脆性破壊の一つである。【０００４】
多段絞り加工においては、フランジ部の材料は大きな圧縮縮みフランジ変形を受けて圧縮・板厚増加することにより脆化する。縮みフランジ変形を受けたフランジ部は周方向に引張りの残留応力が働いており、フランジ縮径率が大きくなるほどこの残留応力も大きくなる。
なお、フランジ縮径率は、次の式（第１式）で求めることができる。
【数１】
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【０００５】
一方、材料は、加工硬化によって結晶粒内の強度が増し、相対的に結晶粒界の強度が低下するため、強度の低い結晶粒界にて破壊に至る。なお、この縦割れは材料が低温で急激に脆くなる、いわゆる遷移温度に関係しており、材料の遷移温度が高いものほど縦割れが発生しやすい。また、この脆化現象は体心立方の結晶構造を有する金属に特有ものであり、結晶構造が面心立方構造の金属、例えば、ニッケル、アルミニウムやオーステナイト系ステンレス鋼を素材金属板とする場合には見られない現象である。【０００６】
この縦割れは、例えば材料面では、適量のＣ（炭素）を添加する、Ｐ（リン）、Ｓ（硫黄）を極力低減する、Ｂ（ボロン）を極少量添加する等の対策を行うことによって回避することは可能である。【０００７】
加工面から縦割れを回避する方法としては、素材をできるだけ引き込まずに多段絞り加工を行って、結果的にフランジ径を大きいまま残してフランジ縮径率を低減することが考えられる。【０００８】
モータケースのような加工が厳しい多段深絞り加工用途には、鉄系材料の中でも主にＴｉ添加極低炭素鋼板が素材として用いられている。このＴｉ添加極低炭素鋼板は、縦割れの発生を抑制する効果を有する固溶炭素の含有量が極めて少ないため、脆化による縦割れが特に発生しやすい材料である。このような材料に対し、特許文献１のように１回目の絞りの後の再絞りでフランジを残さずに絞り抜き加工を実施すると、しごき加工を実施する前の段階でフランジ縮径率が大きな値となってしまい、結果的に脆化が進行し縦割れが発生することになる。また、さらにそこからフランジ部に相当する長さのフランジ縁を押し広げるように曲げることにより、大きな引張り応力を付加することになり縦割れの防止に対しては逆効果になることは明白である。【０００９】
なお、特許文献１の多段絞りの加工方法は、脆化現象が起こらないアルミニウム合金が素材であるから可能である。素材が鉄系材料の場合には同方法を適用できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開昭５９−１７８１３９号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】中川威雄、外２名著「薄板のプレス加工」、第５刷、実教出版株式会社、１９８５年８月２０日、ｐ．１５０〜１５１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記のような従来の成形材製造方法では、絞り加工を行うことで筒状の胴部と該胴部の端部に形成されたフランジ部とを有する成形材を製造しているので、フランジ径はブランク径よりも小さくなる。
フランジ端部は、縮径することにより加工硬化すると同時に脆化が進行している。加工度が大きくなるほど、すなわちフランジの縮径率が大きくなるほど、脆化の度合いも大きくなる。このため、ブランク径が大きく、多段絞り加工後の成形材のフランジ径（トリム成形を行う前の成形材のフランジ径）が小さいほど、脆化が進むことになる。このため、フランジ縮径率の大きな成形品の多段深絞り加工において、しばしばフランジ端部から発生する縦割れが問題となることがある。【００１３】
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、フランジ端部に発生する縦割れを防止することができる成形材製造方法及びその成形材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
多段深絞り加工を行う場合、再絞り以降のダイ肩部での曲げ及び曲げ戻し加工に耐えられるよう、素材金属板そのものに対して行われる最初の絞り（第１絞り）では、極力、材料に余計な負担が掛からないようにマイルドな条件で成形を行うのがよい。すなわち、第１絞りでは、ダイとパンチの隙間である金型クリアランスを素材板厚の１．１５〜１．２５倍に設定して成形するのが一般的である。【００１５】
ここで、モータケースのように比較的大きなフランジを有する成形品を加工する場合、第１絞り後の再絞りでは、フランジ部に相当する部位を絞り込まずにフランジとして残しながら成形することが可能である。これは、フランジ部に相当する部位は、再絞り以降、ダイ肩部での曲げ及び曲げ戻し加工を受けないことを意味する。このように、再絞り以降、フランジ部に相当する部位を絞り込まずにフランジとして残すことによって、加工によるダメージをほとんど受けないことに着目して、第１絞りであえてフランジ部に相当する部位にしごき加工を行うことを検討した。【００１６】
本発明に係る成形材製造方法は、素材金属板に対して少なくとも２回の成形加工を行うことで、筒状の胴部と該胴部の端部に形成されたフランジ部とを有する成形材を製造する成形材製造方法であって、少なくとも２回の成形加工には、少なくとも１回の絞り抜け加工と、該絞り抜け加工の後に行われる少なくとも１回の絞り加工とが含まれており、絞り抜け加工は、押込穴を有するダイとパンチとを含む金型を用いて行われ、パンチの後端側の幅が先端側の幅よりも広くされることで、パンチがダイの押込穴に押込まれた状態におけるダイとパンチとの間のクリアランスが先端側に比べて後端側において狭くされており、絞り抜け加工においてパンチとともに素材金属板が押込穴に押込まれることで、素材金属板のフランジ部に相当する領域に対してしごき加工が行われる。【００１７】
また、本発明に係る成形材は、素材金属板に対して少なくとも２回の成形加工を行うことで製造された成形材であって、筒状の胴部と該胴部の端部に形成されたフランジ部とを有する成形材であり、少なくとも２回の成形加工には、少なくとも１回の絞り抜け加工と、該絞り抜け加工の後に行われる少なくとも１回の絞り加工とが含まれており、絞り抜け加工において素材金属板のフランジ部に相当する領域に対してしごき加工が行われることによって、フランジ部の板厚が胴部の周壁の板厚よりも薄くされている。【００１８】
また、本発明に係る成形材は、素材金属板に対して少なくとも２回の成形加工を行うことで製造された成形材であって、筒状の胴部と該胴部の端部に形成されたフランジ部とを有する成形材であり、少なくとも２回の成形加工には、少なくとも１回の絞り抜け加工と、該絞り抜け加工の後に行われる少なくとも１回の絞り加工とが含まれており、絞り抜け加工において素材金属板のフランジ部に相当する領域に対してしごき加工が行われることによって、フランジ部の板厚が素材金属板の板厚よりも薄くされている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の成形材製造方法及びその成形材によれば、絞り抜け加工においてパンチとともに素材金属板が押込穴に引き込むことで、素材金属板のフランジ部に相当する領域に対してしごき加工が行われる。その後の再絞り加工では、当該しごき加工部をフランジとして残しながら絞り込まずに加工が行われるので、フランジ端部の圧縮・板厚増加、および加工硬化に伴う脆化をほとんど受けずにフランジ径を大きくし、フランジ縮径率の低減が可能となり、その結果、縦割れの発生を防止することができる。本構成は、モータケース等の多段深絞り加工によって成形される成形材をはじめとする各種の適用対象において特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１による成形材製造方法によって製造される成形材を示す斜視図である。
【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩに沿う断面図である。
【図３】図１の成形材を製造する成形材製造方法を示す説明図である。
【図４】図３の絞り抜け加工に用いる金型を示す説明である。
【図５】図４の金型による絞り抜け加工を示す説明図である。
【図６】図４のパンチをより詳細に示す説明図である。
【図７】図３の第１絞り加工に用いる金型を示す説明図である。
【図８】図７の金型による第１絞り加工を示す説明図である。
【図９】製造された成形材の板厚分布を示すグラフである。
【図１０】図９の板厚分布を測定した位置を示す説明図である。
【図１１】しごき率と、トリム前の成形品のフランジ径との関係を示すグラフである。
【図１２】しごき率と、トリム前の成形品のフランジ縮径率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】
【００２１】
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１による成形材製造方法によって製造される成形材１を示す斜視図である。図１に示すように、本実施の形態の成形材製造方法によって製造される成形材１は、胴部１０とフランジ部１１とを有するものである。胴部１０は、頂壁１００と、頂壁１００の外縁から延出された周壁１０１とを有する筒状の部分である。頂壁１００は、成形材１を用いる向きによっては底壁等の他の呼ばれ方をする場合もある。図１では胴部１０は断面真円形を有するように示しているが、胴部１０は、例えば断面楕円形や角筒形等の他の形状とされていてもよい。例えば頂壁１００からさらに突出された突部を形成する等、頂壁１００にさらに加工を加えることもできる。フランジ部１１は、胴部１０の端部（周壁１０１の端部）に形成された板部である。
【００２２】
次に、図２は図１の線ＩＩ−ＩＩに沿う断面図である。図２に示すように、フランジ部１１の板厚ｔ11は、胴部１０の周壁１０１の板厚ｔ１０１よりも薄くされている。これは、以下詳しく説明するように、素材金属板２（図３参照）のフランジ部１１に相当する領域に対してしごき加工が行われることに起因する。なお、フランジ部１１の板厚ｔ11とは、周壁１０１とフランジ部１１との間の下側肩部Ｒｄの下端からフランジ部１１の外端までの間におけるフランジ部１１の板厚の平均値を意味する。同様に、周壁１０１の板厚ｔ101とは、下側肩部Ｒｄの上端から上側肩部Ｒｐの下端までの間における周壁１０１の板厚の平均値を意味する。
【００２３】
次に、図３は、図１の成形材１を製造する成形材製造方法を示す説明図である。本発明の成形材製造方法は、平板状の素材金属板２に対して少なくとも２回の成形加工を行うことで成形材１を製造する。少なくとも２回の成形加工には、少なくとも１回の絞り抜け加工と、この絞り抜け加工の後に行われる少なくとも１回の絞り加工が含まれている。本実施の形態の成形材製造方法では、１回の絞り抜け加工と４回の再絞り加工（第１〜第４絞り加工）とにより成形材１を製造する。絞り抜け加工は素材金属板２そのものに行う最初の加工であり、４回の再絞り加工は絞り抜け加工の後に順次行う加工である。
【００２４】
絞り抜け加工では、有底筒状の第１中間体２０が形成される。第１〜第３絞り加工では、フランジを有する第２〜第４中間体２１〜２３が形成される。第３絞り加工で得られた第４中間体２３に第４絞り加工を施すことで、成形材１が得られる。
【００２５】
ここで重要なことは、再絞り加工である第１〜第４絞り加工では、フランジ径を変化させずに、胴部の高さ（深さ）を大きくしていることである。換言すると、再絞り加工では、絞り抜け加工で形成された胴部の端部（フランジ部分）に曲げ及び曲げ戻し加工を施さず、胴部の端部以外の部分のみに曲げ及び曲げ戻し加工を加える。仮に、２回以上の絞り抜け加工を行う場合、１回目でできた胴部の端部まで曲げ・曲げ戻し加工を与えるため、２回目以降の絞り抜け加工は再絞りに含まれない。第１〜第４絞り加工では、できるだけ最終製品のフランジ径に近い大きさのフランジを残すようにする。とりわけ、再絞り加工で最終製品のフランジ径より小さい絞り径でフランジを絞り込むことは、フランジ縮径率の増大につながるとともに、後工程で最終製品のフランジ径まで拡大する必要性を生じさせる。フランジ縮径率の増大及び後工程での拡径は、どちらも縦割れを誘発することになるので好ましくない。
【００２６】
素材金属板２としては、体心立方構造を有する金属からなる金属板を用いることができる。素材金属板２の具体例としては、冷延鋼板、フェライト系ステンレス鋼板、及びこれらを原板としためっき鋼板を挙げることができる。
【００２７】
次に、図４は図３の絞り抜け加工に用いる金型３を示す説明図であり、図５は図４の金型３による絞り抜け加工を示す説明図である。図４に示すように、絞り抜け加工に用いる金型３には、ダイ３０、パンチ３１及びクッションパッド３２が含まれている。ダイ３０には、パンチ３１とともに素材金属板２が押し込まれる押込穴３０ａが設けられている。クッションパッド３２は、ダイ３０の外端面に対向するようにパンチ３１の外周位置に配置されている。図５に示すように、絞り抜け加工では、ダイ３０及びクッションパッド３２により素材金属板２の外縁部を完全には拘束せず、素材金属板２の外縁部がダイ３０及びクッションパッド３２の拘束から外れるところまで絞り抜く。素材金属板２のすべてをパンチ３１とともに押込穴３０ａに押し込んで、絞り抜いてもよい。
【００２８】
次に、図６は、図４のパンチ３１をより詳細に示す説明図である。図６に示すように、絞り抜け加工に用いるパンチ３１の後端側３１１の幅ｗ311は、パンチ３１の先端側３１０の幅ｗ310よりも広くされている。一方で、押込穴３０ａの幅は、押込穴３０ａに対するパンチ３１の挿入方向に沿って実質的に均一とされている。換言すると、ダイ３０の内壁は、実質的にパンチ３１の挿入方向と平行に延在されている。
【００２９】
すなわち、図６に示すようにパンチ３１が押込穴３０ａに押込まれた状態におけるダイ３０とパンチ３１との間のクリアランスＣ30-31は、パンチ３１の先端側３１０に比べてパンチ３１の後端側３１１において狭くされている。パンチ３１の後端側３１１におけるクリアランスＣ30-31は、絞り抜け加工が行われる前の素材金属板２の板厚よりも狭く設定される。これにより、絞り抜け加工においてパンチ３１とともに素材金属板２が押込穴３０ａに押込まれることで、素材金属板２の外縁部に対して、すなわちフランジ部１１に相当する領域に対してしごき加工が行われる。しごき加工により、フランジ部１１に相当する領域の板厚が減少し、材料が伸ばされる。
【００３０】
なお、パンチ３１の先端側３１０と後端側３１１との間には、パンチ３１の幅が連続的に変化する傾斜面からなる幅変化部３１ａが設けられている。幅変化部３１ａは、絞り抜け加工においてパンチ３１とともに素材金属板２が押込穴３０ａに押込まれた際に、幅変化部３１ａとダイ３０の内壁との間に、素材金属板２の下側肩部Ｒｄ（図２参照）に相当する領域に接するように配置される。
【００３１】
次に、図７は図３の第１絞り加工に用いる金型４を示す説明図であり、図８は図７の金型４による第１絞り加工を示す説明図である。図７に示すように、第１絞り加工に用いる金型４には、ダイ４０、パンチ４１及び絞りスリーブ４２が含まれている。ダイ４０には、上述の絞り抜け加工により形成された第１中間体２０がパンチ４１とともに押し込まれる押込穴４０ａが設けられている。絞りスリーブ４２は、ダイ４０の外端面に対向するようにパンチ４１の外周位置に配置されている。図８に示すように、第１絞り加工では、第１中間体２０の胴部１０に相当する領域に絞り加工を行うとともに、ダイ４０及び絞りスリーブ４２により第１中間体２０の外縁部を拘束してフランジ部１１を形成する。なお、スリーブ４２の目的は絞り時のしわの発生を防止するためのものであり、しわの発生がない場合は省略してもよい。
【００３２】
図示はしないが、図３の第２及び第３絞り加工は周知の金型を用いて実施できる。第２絞り加工では、第１絞り加工により形成された第２中間体２１（図３参照）の胴部１０に相当する領域にさらに絞り加工を行う。第３絞り加工は、第２絞り加工により形成された第３中間体２２（図３参照）の胴部１０に相当する領域にしごき加工を行う。第４絞り加工は、リストライク工程に該当するものであり、第３絞り加工により形成された第４中間体２３（図３参照）に胴部１０に相当する領域にしごき加工を行う。
【００３３】
第１〜第４絞り加工では、フランジ径の減少に応じて、フランジ部１１に相当する領域に縮み変形による圧縮応力が生じ、その領域において増肉が生じる。しかしながら、絞り抜け加工においてフランジ部１１に相当する領域の板厚を十分に減少させておくことで、再絞り加工を終えた成形材１において、フランジ径を大きくすることができ、前述の第１式から求められるフランジ縮径率を低減することができる。
同時に、再絞り加工を終えた成形材１において、ブランク径フランジ部１１の板厚ｔ11を胴部１０の周壁１０１の板厚ｔ101よりも薄くすることができる。
絞り抜け加工におけるフランジ部１１に相当する領域の材料の伸展量は、絞り抜け加工に用いる金型３のパンチ３１の後端側３１１におけるクリアランスＣ30-31を変更することで適宜調節できる。
【００３４】
すなわち、絞り抜け加工において素材金属板２の外縁部（フランジ部１１に相当する領域）に対してしごき加工を行うことで、第１中間体２０（図３参照）をより高く（深く）形成できる。そして、再絞り加工では、しごかれた素材金属板２の外縁部に加工を加えずにフランジとして残す。再絞りにおいてフランジの縮径が多少生じるものの、素材金属板２の外縁部を予めしごくことで、すなわちフランジとして残す領域を広く確保しておくことで、前述の第１式から求められるフランジ縮径率を低減することができる。
【００３５】
次に実施例を挙げる。本発明者らは、素材金属板２として、普通鋼の冷延鋼板にＺｎ−Ａｌ−Ｍｇめっきが施された厚さ１．８ｍｍ、直径１１８ｍｍと１１２ｍｍの円形板を準備した。そして、まず、以下の加工条件にて絞り抜け加工を行った。ここで、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ合金めっきは、鋼板の両面に施されており、めっきの付着量は、片面あたり９０ｇ／ｍ2のものを用いた。
・フランジ部１１に相当する領域のしごき率：−２０〜６０％
・金型３の曲率半径：６ｍｍ
・押込穴３０ａの直径：７０ｍｍ
・パンチ３１の先端側３１０の直径：６５．７ｍｍ
・パンチ３１の後端側３１１の直径：６５．７〜６８．６ｍｍ
・幅変化部３１ａの形状：傾斜面又は直角段差
・幅変化部３１ａの位置：下側肩部Ｒｄに相当する領域、フランジ部１１に相当する領域又は胴部１０に相当する領域
・プレス油：ＴＮ−２０
・ダイ、パンチともにＳＫＤ１１（ＨＲＣ６０）を使用
【００３６】
＜しごき率の評価＞
しごき率が３０％以下の場合（パンチ３１の後端側３１１の直径が６７．５ｍｍ以下の場合）には問題なく加工が行えた。一方で、しごき率が３０％より大きくかつ５０％以下の場合（パンチ３１の後端側３１１の直径が６７．５ｍｍより大きくかつ６８．２ｍｍ以下の場合）には、ダイ３０との摺動部に軽いかじり傷が認められた。また、しごき率が５０％を超える場合（パンチ３１の後端側３１１の直径が６８．２ｍｍより大きい場合）には、ダイ３０の内壁との焼き付きや割れが発生した。このことから、絞り抜け加工におけるフランジ部１１に相当する領域のしごき率は、５０％以下が好ましく、３０％以下がさらに好ましいことが分かる。ただし、かじりについては、ダイやパンチへセラミックコーティング処理等を施すことによって改善できることから、大きな問題ではない。なお、５０％のしごき率は、しごきを行う部分におけるパンチ３１とダイ３０との間のクリアランスＣ30-31（図６参照）を素材金属板の板厚の５０％とすることで達成できる。同様に、３０％のしごき率は、金型隙間Ｃ30-31を素材金属板の板厚の７０％とすることで実施できる。
【００３７】
＜しごき率＞
なお、しごき率の定義は次の式（第２式）のとおりとする。ここでは、しごき加工前の板厚として、素材金属板の板厚の値を用いることができる。
【数２】
2017145856.tif 000004
【００３８】
＜幅変化部３１ａの形状の評価＞
図６で示したように、幅変化部３１ａを傾斜面により構成した場合、問題なく加工を行うことができた。一方で、幅変化部３１ａを直角段差により構成した場合、すなわちパンチ３１の先端側３１０と後端側３１１とを一段の段差で構成した場合、直角段差に接触した箇所においてめっき滓が生じた。このことから、幅変化部３１ａを傾斜面により構成することが好ましいことが分かる。
【００３９】
＜幅変化部３１ａの位置の評価＞
下側肩部Ｒｄに相当する領域に接するように幅変化部３１ａを設けた場合、フランジ部１１に相当する領域のしごき加工を良好に行うことができた。一方、フランジ部１１に相当する領域に接するように幅変化部３１ａを設けた場合、フランジ部１１の一部が十分に減肉できなかった。また、胴部１０に相当する領域に接するように幅変化部３１ａを設けた場合、胴部１０の一部が目標板厚よりも薄くなってしまった。このことから、下側肩部Ｒｄに相当する領域に接するように幅変化部３１ａを設けることが好ましいことが分かる。
なお、この幅変化部３１ａの位置は、量産時の金型条件が決定した後に、前もって再絞り加工を終えた成形材までの成形を実施し、その下側肩部Ｒｄに相当する位置から逆算して決定する。
【００４０】
次に、図９は、再絞り加工を終えた成形材１の板厚分布を示すグラフである。図１０は、図９の板厚測定位置を示す説明図である。
本発明の成形材の製造方法に従い、再絞り加工に先立って絞り抜け加工を行い、フランジ部に相当する領域に対してしごき加工を行った結果、成形材のフランジ部である、測定位置９０ｍｍ以上の部位の板厚は、従来の普通絞り方法により成形した成形材よりも小さくなっていることが分かる。すなわち、しごきを伴う絞り抜け加工を絞り加工の前に行うことで、最終的な成形材１においてフランジ部１１の厚みを薄くでき、フランジ部に相当する部位の長さを伸展できることが分かる。
【００４１】
＜縦割れの評価＞
次に、表１は、絞り抜け加工におけるしごき率を変化させた成形材の、フランジ径、フランジ縮径率、縦割れ評価を示している。また、表２には、再絞り加工の各工程において用いたパンチのサイズを示している。
【００４２】
【表１】
2017145856.tif 000005
【００４３】
【表２】
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【００４４】
また、図１１は、しごき率と再絞り加工を終えた成形材のフランジ径の関係を示す図である。そして、図１２は、しごき率と再絞り加工を終えた成形材のフランジ縮径率の関係を示す図である。図１１及び図１２から、絞り抜け加工におけるしごき率が大きいほど、再絞り加工を終えた成形材のフランジ径は大きくなり、フランジ縮径率は小さくなることが分かる。
なお、この実施例では、縦割れの促進評価を行うために、ブランクの端面に金属ヤスリを用いて人工的に縦キズを付与している。
【００４５】
表１の比較例１は、絞り抜け加工におけるしごき率を−２０％としたものであり、フランジ縮径率が０．４５と大きく、縦割れ発生率も３０％と高い。しかし、しごき率を０％とした発明例２はフランジ縮径率が０．４２となり、縦割れ発生率は３％まで激減した。そして、発明例４〜７に示すように、１２％以上のしごき率を付与することで、縦割れ発生を完全に抑制することができた。
【００４６】
なお、比較例１のしごき率が−２０％とは、絞り抜け加工におけるパンチとダイの金型隙間Ｃ３０−３１（図６参照）を素材板厚の１．２倍に設定して行っている。このとき、絞り抜け加工を行った後のフランジ相当領域は、素材板厚に対して１２０％の板厚となっている。同様に、発明例２のしごき率が０％とは、クリアランスＣ30-31（図６参照）を素材板厚と同じに設定して行った。このときは、絞り抜け加工によるフランジの板厚増加分はしごき加工によって打ち消されていることになる。このことから、しごきを行う部分におけるパンチ３１とダイ３０との間のクリアランスＣ30-31を（図６参照）素材金属板の板厚の１００％以下とすることが好ましいことが分かる。
【００４７】
また、この実施例では、前述のように、縦割れの促進評価を行うために、ブランクの端面に金属ヤスリを用いて人工的に縦キズを付与している。それでも、発明例２や３に示すように、絞り抜け加工において、０％以上のしごき加工を加えれば縦割れをほとんど抑制できている。すなわち、しごき率を０％以上とすることにより、実用上において縦割れを完全に抑制できると考えてよい。
【００４８】
比較例８のようにしごき率を６０％とすると、第１絞り加工の工程における成形力がパンチ肩部の破断力を上回って、パンチ肩部において破断を起こした（α破断）。さらに、比較例９のように、絞り抜け加工におけるしごき率を０％とし、続いて２工程においても絞り抜き加工を行ったところ、３工程でフランジ径が広がった際に縦割れが発生した。
【００４９】
発明例１０は、しごき率５０％の絞り抜け加工を行った成形材であり、一方、比較例１は、しごき率−２０％であって、しごき加工を伴わない絞り抜け加工を行った成形材は、どちらも同じフランジ径が同じとなっている。このとき、発明例１０のブランク径は１１２ｍｍであり、比較例１のブランク径１１８ｍｍよりも小さい。これにより、発明例１０はフランジ縮径率が小さくなり、縦割れの発生を防止できた。
また、しごき加工を行うことによってブランク径を縮小が可能となった結果、発明例１０の成形材の重量は、比較例１の重量よりも１０％程度小さかった。
【００５０】
なお、しごきを伴う絞り抜け加工を行うと、素材金属板２のフランジ部１１に相当する領域は引き伸ばされる。しごきを伴う絞り抜け加工を行った成形材１（例えば、発明例１０）と、しごきを伴う絞り抜け加工を行わなかった成形材１（例えば、比較例１）の、再絞り加工を終えた成形材のフランジ径を同寸法とするには、フランジ部１１に相当する領域が引き伸ばされる量をあらかじめ考慮して小さな素材金属板２を用いるか、またはフランジ部１１の不要部分をトリミングすればよい。
【００５１】
このような成形材製造方法及びその成形材１では、絞り抜け加工においてパンチ３１とともに素材金属板２が押込穴３０ａに引き込まれることで、素材金属板２のフランジ部１１に相当する領域に対してしごき加工が行われる。その後の再絞り加工では、当該しごき加工部をフランジとして残しながら、絞り込まずに加工が行われるので、フランジ端部の板厚増加や加工硬化に伴う脆化をほとんど受けずにフランジ径を大きくし、フランジ縮径率の低減が可能となり、その結果、縦割れの発生を防止することができる。本構成は、モータケース等の多段深絞り加工によって成形される適用対象において特に有用である。
【００５２】
また、絞り抜け加工においてしごきを行う箇所のクリアランスが素材金属板の板厚の５０％以上かつ１００％以下であるので、焼き付きや割れの発生を回避できる。
【００５３】
また、パンチ３１の先端側３１０と後端側３１１との間にパンチ３１の幅が連続的に変化する傾斜面からなる幅変化部３１ａが設けられているので、しごき加工において幅変化部３１ａとの接触によりめっき滓が生じることを回避できる。
【００５４】
また、幅変化部３１ａは、胴部１０の周壁１０１とフランジ部１１との間に形成される下側肩部Ｒｄに相当する領域に接するように配置されているので、フランジ部１１を十分に減肉できるとともに、胴部１０をより確実に目標板厚とすることができる。
【００５５】
また、まず絞り抜け加工としてしごき加工を行い、その後の再絞り加工では、しごき加工を施した部位を絞り込むことなく、フランジ部として残しながら多段深絞りを実施しているので、多段深絞り加工時の曲げ及び曲げ戻し加工による脆化をほどんと受けることなく、フランジ縮径率の低減が図られる。さらに、絞り抜け加工において、フランジ部に相当する部位に行うしごき加工のしごき率を０％以上かつ５０％以下とし、フランジ縮径率を０．４２以下に設定しているので。フランジ端面が多段深絞り加工によって過度に板厚増加して脆化することがないため、縦割れの発生を防止することができる。
【００５６】
本実施例では、再絞り加工を、第２工程〜第６工程と５回行うように説明しているが、再絞り加工の回数は成形材１の大きさや、要求される寸法精度に応じて適宜変更してよい。
【図１】
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【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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