(57)【要約】【課題】フランジの板厚を、加工前の素材の板厚よりも大きくすることを可能とし、かつ、フランジの寸法精度を高める。【解決手段】外周にフランジを備えた製品の成形方法であって、素材を半抜き加工により、外周のフランジ内周部分にギヤが成形された第１中間製品を形成する。この第１中間製品における前記フランジの外周部分をしごき加工によって内側方向に塑性変形させ、それに伴う素材の肉移動によって前記フランジの板厚を増肉させた第２中間製品１２０を成形する。この第２中間製品１２０の増肉されたフランジ１２２を、その内外周を拘束した状態で上下方向から加圧して第３中間製品２２０を成形する。【選択図】    図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周にフランジを備えた製品の成形方法であって、素材を半抜き加工により、外周のフランジと該フランジに囲まれた中央部とが段差を介してつながった形状で、かつ、前記フランジの内周部分にギヤが成形された第１中間製品を形成し、この第１中間製品における前記フランジの外周部分をしごき加工によって内側方向に塑性変形させ、それに伴う素材の肉移動によって前記フランジの板厚を増肉させた第２中間製品を成形し、この第２中間製品の増肉されたフランジを、その内外周を拘束した状態で上下方向から加圧して第３中間製品を成形するフランジを備えた製品の成形方法。
【請求項２】
請求項１に記載されたフランジを備えた製品の成形方法であって、第２中間製品のフランジに囲まれた中央部を、リストライクダイの中央凹部とパッドとによって上下からクランプし、このリストライクダイにおける前記中央凹部の外周部分と、前記パッドの外周に配置されたリングパンチとにより、前記フランジを上下方向から加圧するリストライク加工によって第３中間製品を成形するフランジを備えた製品の成形方法。
【請求項３】
請求項２に記載されたフランジを備えた製品の成形方法であって、リストライクダイとリングパンチとの間で、かつ、第３中間製品におけるフランジの製品時に支障をきたさない箇所において、リストライク加工時に余剰の素材を逃がすようにしているフランジを備えた製品の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主としてプレス機を使用し、板状の素材から外周にフランジを備えた製品を成形する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の製品の成形方法については、例えば特許文献１に開示されている技術が知られている。この技術では、板状の素材を、プレス機における上型の押さえ板と下型のダイとによってクランプする。この状態で上型を下降させることにより、押さえ板の中央に位置しているパンチを、ダイの中央孔内に位置している逆押さえパンチに向けて下降させる。これにより、パンチと逆押さえパンチとが素材の中央部を挟み付け、その状態で両パンチを所定のストロークだけ下降させ、素材を半抜き加工する。半抜き加工後の製品は、押さえ板とダイとでクランプされた外周のフランジ、およびパンチと逆押さえパンチとで成形された中央凹部とが段差状につながった形状になる。また、半抜き加工に際し、パンチ外周の成形歯形によってフランジの内周部にギヤが成形される。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２０２３２９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の半抜き加工によって成形される製品では、加工時のフランジが上型の押さえ板と下型のダイとによってクランプされているだけである。このため、フランジの板厚が、素材の板厚そのものであり、それに合わせた素材が必要になる。そのため、フランジを増肉して中央部分の板厚よりも厚くする方法が考えられる。しかし、フランジを増肉するだけでは、このフランジの板厚寸法や平面精度にばらつきが生じやすく、それがフランジ内周部に成形されるギヤ高さの精度にまで影響を及ぼす。
本発明は、従来の課題を解決しようとするもので、その目的は、フランジの板厚を、加工前の素材の板厚よりも大きくすることを可能とし、かつ、フランジの寸法精度を高めることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するためのもので、以下のように構成されている。
請求項１に記載の発明は、外周にフランジを備えた製品の成形方法であって、素材を半抜き加工により、外周のフランジと該フランジに囲まれた中央部とが段差を介してつながった形状で、かつ、前記フランジの内周部分にギヤが成形された第１中間製品を形成する。この第１中間製品における前記フランジの外周部分をしごき加工によって内側方向に塑性変形させ、それに伴う素材の肉移動によって前記フランジの板厚を増肉させた第２中間製品を成形する。この第２中間製品の増肉されたフランジを、その内外周を拘束した状態で上下方向から加圧して第３中間製品を成形する。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載されたフランジを備えた製品の成形方法であって、第２中間製品のフランジに囲まれた中央部を、リストライクダイの中央凹部とパッドとによって上下からクランプする。このリストライクダイにおける前記中央凹部の外周部分と、前記パッドの外周に配置されたリングパンチとにより、前記フランジを上下方向から加圧するリストライク加工によって第３中間製品を成形する。
【０００７】
請求項１または２に記載の構成によれば、第２中間製品におけるフランジの板厚を、加工前の素材の板厚よりも大きくすることができ、その分、板厚の小さい素材を用いることができる。しかも、第２中間製品のフランジを加圧（リストライク加工）することにより、このフランジをリストライクダイおよびリングパンチの型面に強く密着させる加工、つまり高精度の転写加工が実現される。この結果、第３中間製品におけるフランジの寸法精度、特にフランジ内周のギヤ高さやフランジの平面精度を高めるとともに、その内部組織を安定させて熱処理時の歪み量を減らす。また、このフランジ加工に伴う素材の流動により、ギヤ外端部のダレも肉の充填によって解消される。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載されたフランジを備えた製品の成形方法であって、リストライクダイとリングパンチとの間で、かつ、第３中間製品におけるフランジの製品時に支障をきたさない箇所において、リストライク加工時に余剰の素材を逃がすようにしている。
これにより、第３中間製品を成形するためのリストライク加工が、完全な密閉鍛造になるのを回避でき、素材の流動性を高めることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図１、図２および図３は、プレス成形による各工程の中間製品を表した構成図である。これらの図面において、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図、（Ｃ）は（Ｂ）の一部を拡大した断面図をそれぞれ示している。なお、この完成製品（図７）は、車両用シートにおけるリクライニングのロック機構を構成する円形のハウジングである。
【００１０】
まず、図１で示す第１中間製品２０は、精密剪断プレス機によって半抜き加工された後のもので、外周のフランジ２２と、このフランジ２２に囲まれた中央部２６とが所定の段差をもってつながっている。つまり、外周のフランジ２２に対して中央部２６が凹状に成形されており、全体として円形の皿形状をしている。そして、フランジ２２の内周には、所定の範囲においてギヤ２４が形成されている。なお、図１（Ｃ）で明らかなようにギヤ２４の外端部には、半抜き加工の際にダレ２４ａが生じている。また、フランジ２２と中央部２６とのつながり部２８の板厚は、半抜き加工のパンチストロークによって決定される。この第１中間製品２０は、図４で示すプレス金型によって成形される。
【００１１】
図４で示すプレス金型の上型（図示省略）はパンチ３０を備え、このパンチ３０の外周には、環状の押さえリング３２が配置されている。このパンチ３０と押さえリング３２とは、相対的な昇降動作が可能となっている。また、パンチ３０の外周面には、その必要箇所（第１中間製品２０のギヤ２４と対応する箇所）において成形用歯形３１が形成されている。押さえリング３２には、上型側から複数本のプレッシャーピン３４を通じて所定の押し下げ力（油圧力）が作用している。
【００１２】
一方、下型（図示省略）は環状のダイ３６を備え、そのダイ孔３７にはエジェクタ３８が位置している。ダイ３６とエジェクタ３８とは、相対的な昇降動作が可能である。そして、エジェクタ３８には、下型側から複数本のプレッシャーピン３９を通じて所定の押し上げ力（油圧力）が作用している。
【００１３】
第１中間製品２０の成形にあたっては、図４（Ａ）で示すように半抜き加工用の素材１０を、下型のダイ３６およびエジェクタ３８の上にセットする。この状態において、素材１０の外周部をダイ３６と上型の押さえリング３２とによってクランプする。なお、素材１０は、所定の板厚を有する金属板を予め円形状に打ち抜いたものである。この素材１０の外周部を、ダイ３６と押さえリング３２とによってクランプしたまま、上型とともにパンチ３０を下降させる。
【００１４】
これにより、図４（Ｂ）で示すようにパンチ３０が、エジェクタ３８を押し下げながら素材１０を加圧し、パンチ３０とダイ３６との間で剪断加工（抜き加工）が行われる。この加工中においては、エジェクタ３８の押し上げ力によってパンチ３０に反力がかけられている。また、パンチ３０の下降ストロークは、図１（Ｃ）で示す第１中間製品２０のつながり部２８が必要な板厚を残すように設定されている。
【００１５】
この加工により、素材１０から図１で示す第１中間製品２０が成形される。このようにフランジ２２と中央部２６とが打ち抜かれることなく、互いにつながった状態に加工されるのが半抜き加工である。そして、第１中間製品２０の加工後は、図４（Ｂ）で示す状態から上型をパンチ３０および押さえリング３２とともに上昇させる。この結果、エジェクタ３８がその押し上げ力により、第１中間製品２０をダイ３６のダイ孔３７から押し出す。
【００１６】
図２は、第１中間製品２０にしごき加工を行った後の第２中間製品１２０を示している。この第２中間製品１２０は、第１中間製品２０におけるフランジ２２の外周部分をしごき加工によって内側方向に塑性変形させている。このしごき加工に伴う肉の移動により、第２中間製品１２０のフランジ１２２はその板厚が増肉されている。つまり、第２中間製品１２０においては、その中央部１２６の板厚は素材１０の板厚のままである。それに対し、フランジ１２２については、図２（Ｃ）で示すように、第１中間製品２０のフランジ２２と比べて幅が圧縮され、その分、板厚が増加されている。
【００１７】
この結果、フランジ１２２内周におけるギヤ１２４の高さについても、第１中間製品２０のギヤ２４と比べて当然に増大されている。また、しごき加工に伴う肉の移動により、図２（Ｃ）で示すようにギヤ１２４では、第１中間製品２０におけるギヤ２４のダレ２４ａが、肉の充填によって解消されている。なお、第２中間製品１２０を成形するためのしごき加工は、図５で示すプレス金型によって行われる。
【００１８】
図５で示すプレス金型の上型（図示省略）はパンチ４０を備え、このパンチ４０の外周には、環状の押さえリング４２が配置されている。これらのパンチ４０と押さえリング４２とは、相対的な昇降動作が可能となっている。また押さえリング４２には、上型側から複数本のプレッシャーピン４４を通じて所定の押し下げ力（油圧力）が作用している。
【００１９】
これに対して下型（図示省略）はパッド４６を備え、このパッド４６には、下型側から複数本のプレッシャーピン５０を通じて所定の押し上げ力（油圧力）が作用している。このパッド４６の上面には、中央凹部４８が形成されている。そして、パッド４６の外周には筒形状のしごきダイ５２が位置している。このしごきダイ５２は下型に固定されており、パッド４６がしごきダイ５２のダイ孔５４内において昇降動作することができる。なお、ダイ孔５４の上端部周面は、上に向かって開いたテーパ面５４ａになっている。
【００２０】
図２で示す第２中間製品１２０の成形にあたっては、図５（Ａ）で示すように第１中間製品２０における中央部２６を、上型のパンチ４０と下型のパッド４６における中央凹部４８とによってクランプする。また、これと同時に第１中間製品２０のフランジ２２を、上型の押さえリング４２とパッド４６における中央凹部４８の外周部分とによってクランプする。このとき、フランジ２２の外周部分は、押さえリング４２およびパッド４６の外周面から外にはみ出ている。
【００２１】
このように第１中間製品２０をクランプしたまま、上型を下降させる。これにより、パンチ４０および押さえリング４２が、パッド４６を押し下げながら下降し、これらが第１中間製品２０とともにしごきダイ５２のダイ孔５４内に押し込まれる。このとき、フランジ２２の外周部分は、ダイ孔５４のテーパ面５４ａに案内されながら図５（Ｂ）で示すようにダイ孔５４の中に押し込まれる。このしごき加工により、フランジ２２の外周部分が内側方向に塑性変形を起こす。この塑性変形に伴う肉の移動により、フランジ２２の板厚が増肉され、また、ギヤ２４のダレ２４ａに肉が充填される。これによって図２で示す第２中間製品１２０が成形される。
【００２２】
しごき加工中は、押さえリング４２に押し下げ力が作用している。同時にパッド４６に対しては、パンチ４０および押さえリング４２に対して反力となる押し上げ力が作用している。これらの作用により、第１中間製品２０のクランプが適正に保たれている。この結果、フランジ２２が中央部２６に対し、つながり部２８などで曲がるのを抑えながら、このフランジ２２の板厚を増肉することができる。なお、押さえリング４２に作用している押し下げ力は、フランジ２２の板厚が増肉されるに伴って押さえリング４２を後退（上昇）させる程度に設定されている。
【００２３】
しごき加工を行った後は、図５（Ｂ）で示す状態から上型をパンチ４０および押さえリング４２とともに上昇させる。これにより、パッド４６がその押し上げ力によって第２中間製品１２０を、しごきダイ５２のダイ孔５４から上方へ押し出す。
【００２４】
図３は、第２中間製品１２０にリストライク加工を行った後の第３中間製品２２０を示している。この第３中間製品２２０は、第２中間製品１２０におけるフランジ１２２を、その内外周を拘束した状態で上下方向から加圧している。この結果、図３（Ｃ）で示すように、第３中間製品２２０のフランジ２２２は、第２中間製品１２０におけるフランジ１２２を圧縮することで、その形状ならびに板厚が調整されている。したがって、フランジ２２２の寸法精度が確保され、このフランジ２２２内周のギヤ２２４の高さが製品（図７）の寸法に調整される。
【００２５】
第３中間製品２２０においては、フランジ１２２の圧縮に伴う肉の流動により、第１中間製品２０におけるギヤ２４のダレ２４ａに対する肉の充填が、さらに促進される。また、図３（Ｃ）で示すようにフランジ２２２における外周側の裏面部に、リストライク加工時において余剰の肉を逃がすことで生じた流出部分２２３がある。この流出部分２２３は、仕上げ加工によって切削されるとともに、その発生箇所は、製品（図７）において精度の要求が低い箇所を選定している。なお、第３中間製品２２０を成形するためのリストライク加工は、図６で示すプレス金型によって行われる。
【００２６】
図６で示すプレス金型の上型（図示省略）はパッド６０を備え、このパッド６０の外周には、環状のリングパンチ６４が配置されている。これらのパッド６０とリングパンチ６４とは、相対的な昇降動作が可能となっている。また、パッド６０には、上型側から複数本のプレッシャーピン６２を通じて所定の押し下げ力（油圧力）が作用している。リングパンチ６４は、その下面側において環状溝形状の成形面６５を備えている。一方、プレス金型の下型（図示省略）は、リストライクダイ６６を備えている。このリストライクダイ６６の上面には、中央凹部６７が形成されている。
【００２７】
図３で示す第３中間製品２２０の成形にあたっては、図６（Ａ）で示すように第２中間製品１２０における中央部１２６を、上型のパッド６０と下型のリストライクダイ６６における中央凹部６７とによってクランプする。このとき、第２中間製品１２０のフランジ１２２は、リストライクダイ６６の中央凹部６７外周上面に載っている。このように第２中間製品１２０をパッド６０とリストライクダイ６６とによってクランプした状態で、上型とともにリングパンチ６４を下降させる。
【００２８】
これにより、図６（Ｂ）で示すようにリングパンチ６４の成形面６５と、リストライクダイ６６の中央凹部６７外周部との間で、第２中間製品１２０のフランジ１２２が加圧されてリストライク加工が行われる。なお、リストライク加工中は、パッド６０に押し下げ力が作用しており、第２中間製品１２０に対するクランプが適正に保たれている。
【００２９】
図６（Ｂ）で明らかなように、リストライク加工は、パッド６０の外周面と、リングパンチ６４の成形面６５とにより、フランジ１２２の内外周を拘束した状態で加圧される。つまり、フランジ１２２は、あたかも密閉鍛造のように加工され、加工後のフランジ２２２は、成形面６５内の型面に強く密着する、といった塑性変形を起こす。そして、成形面６５の内周面とリストライクダイ６６の外周面との隙間から余剰の肉を逃がすことにより、フランジ２２２に流出部分２２３が生じる。これにより、リストライク加工が、完全な密閉鍛造になるのを回避して肉の流動性を高めることができる。
【００３０】
なお、リストライク加工を行った後は、図６（Ｂ）で示す状態から上型をリングパンチ６４およびパッド６０とともに上昇させ、第３中間製品２２０をリストライクダイ６６の上から取り出す。この第３中間製品２２０は、最終的には図７で示す製品３２０として仕上げられる。図７において、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図である。この図面で示すように、製品３２０においては、ダボ３２５が中央部３２６の成形と同時に成形されるとともに、この中央部３２６に対する軸孔３２７の加工、およびその他の機械加工や熱処理などが施される。そして、製品３２０は、既に説明したようにリクライニング用ロック機構のハウジングとして使用され、その内部にカムやポール（図示省略）が組み込まれる。このポールの歯が、フランジ３２２内周のギヤ３２４と噛み合ってロック機能を果たす。
【００３１】
以上、説明したように第１中間製品２０のフランジ２２をしごき加工し、このフランジ２２の板厚を増肉することにより、最終的な製品３２０のフランジ３２２に要求される板厚よりも薄い板厚の素材１０を用いることができる。結果として、材料のムダをなくし、製品３２０における中央部３２６の板厚が薄くなって重量が軽くなる。また、第２中間製品１２０のフランジ１２２をリストライク加工することにより、この加工後の第３中間製品２２０におけるフランジ２２２の寸法精度を高めることができるのは、前に記載したとおりである。特に、ギヤ２２４の高さやフランジ２２２の平面精度を高めることができ、しかも、リストライク加工によってフランジ２２２の内部組織を安定させて熱処理時の歪み量を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】半抜き加工後の中間製品を表した構成図
【図２】しごき加工後の中間製品を表した構成図
【図３】リストライク加工後の中間製品を表した構成図
【図４】図１の中間製品を成形するためのプレス金型を表した断面図
【図５】図２の中間製品を成形するためのプレス金型を表した断面図
【図６】図３の中間製品を成形するためのプレス金型を表した断面図
【図７】最終的な製品を表した構成図
【符号の説明】
１０    素材
２０    第１中間製品
２２    フランジ
２４    ギヤ
２６    中央部
１２０            第２中間製品
１２２            フランジ
１２４            ギヤ
２２０            中間製品
２２２            フランジ
３２０            製品
３２２            フランジ
【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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