(57)【要約】【課題】本発明は金属板状素材からの厚肉縁付筒状製品の成形に関し、素材の肉厚を超えた厚肉の縁部を有し、偏肉比率２：１以上となる減肉された段付円筒状製品を２段階の塑性加工のみでの成形を目的とする。【解決手段】板状素材Ａの寄せ絞り加工を寄せ絞り用円錐ダイスにより皺押さえ無しで実施する。寄せ絞りの際に素材Ａの４５°近辺の端縁はダイス円錐面上に留まらせ、傾斜端縁を残した半製品Ａ１とする。半製品Ａ１は第２段階の塑性加工において成形パンチ３４と拘束ダイス３６との間で筒状部のしごき減肉とその下部における突き出し縮径を行い、しごきにより生じた肉の移動により縮径時の肩部及び突き出し縮径部における肉の不足を補充する。パンチ３４とダイス３６との対向面３４−３，３６−３間で素材外周を壁面４０により規制し、厚肉端縁（肉厚ｔ３）となし、厚肉端縁付薄肉段状筒状製品を２段階の塑性加工のみで得る。【選択図】  図４
2004358553.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
寄せ絞り用円錐ダイスを用いて板状素材の絞りを寄せ絞り用円錐ダイスの円錐面上に斜縁が大きく残置されるように行い、傾斜した自由端縁を有したカップ状半製品となし、その後ダイスとパンチとによる前記カップ状半製品のカップ部の再絞り成形と同時に傾斜縁部の平潰しを行うに当たって、縁部の増肉を要する場合に所定径を超える外径方向への拡開を阻止しつつ行うことにより肉厚縁部を得ることを特徴とする厚肉縁付薄肉筒状製品の成形方法。
【請求項２】
請求項１に記載の発明において、カップ状半製品のカップ部の再絞り成形時に円筒部の肉厚を前方後方押出し鍛造により減肉させるが必要に応じ同時に円筒下方部に段付縮径絞りを行うことにより円筒部を段付に成形することができるようにしたを特徴とする厚肉縁付薄肉筒状製品の成形方法。
【請求項３】
寄せ絞り用円錐ダイスを用いて板状素材の絞りを寄せ絞り用円錐ダイスの円錐面上に斜縁が残置されるように行い、傾斜した自由端縁を有したカップ状半製品を得る第１段階の塑性加工を終了し、その後第２段階の塑性加工として、傾斜縁部の平潰しを行うに当たって、強増肉を要する場合には所定径を超える外径方向への拡開を阻止しつつ行うと同時に、ダイスとパンチによるカップ形状における円筒部の肉厚の前方後方押出し鍛造による減肉を行うが、円筒下方部の突き出し段付縮径を行う場合には最終ストローク部において段付肩部や段付縮径絞り部へ肉寄せされうるように行い、これにより肉厚縁付薄肉段状筒状製品を得ることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、寄せ絞り用円錐ダイスによる板状素材の絞りは３０〜７０度の傾斜角度の斜縁が得られるように行うことを特徴とする方法。
【請求項５】
寄せ絞り用円錐ダイスによる板状素材からのカップ状半製品の絞り及び円筒部減肉絞り加工の際に工程手順に応じてカップ底にピアス加工を同時に行うことを特徴とする方法。
【請求項６】
寄せ絞り用円錐ダイスと絞りパンチを有し、寄せ絞り用円錐ダイス上の板状素材を円錐面上に斜縁が大きく残置されるように絞りパンチにより寄せ絞りを行い、傾斜した自由端縁を有したカップ状半製品を得るための第１の金型と、カップ状半製品のカップ部の再絞りと同時に前記傾斜端縁の平潰しを行い厚肉縁付筒状製品を成形し得るための第２の金型とを備え、前記第２の金型は傾斜端縁の平潰しの際に縁部に強増肉を要する場合には所定径を超える外径方向への平潰し部の拡開を阻止する外周防止壁を具備したことを特徴とするプレス装置用組合せ金型。
【請求項７】
請求項６に記載の発明において、第１の金型における寄せ絞り用円錐ダイスの円錐面の傾斜角度は３０〜７０度であることを特徴とするプレス装置用組合せ金型。
【請求項８】
請求項６若しくは７に記載の発明において、第１の金型は寄せ絞り用円錐ダイスと絞りパンチに加えて工程手順によっては孔抜きパンチ及び孔抜きダイスを兼用するワーク突出し用ヘッドを更に備えることを特徴とするプレス装置用組合せ金型。
【請求項９】
請求項６若しくは７に記載の発明において、第２の金型を構成するパンチ及びダイスは同時的な前方後方押出し鍛造及び平潰し工程を行うべくその寸法及び形状が仕上げ組合せられているプレス装置用組合せ金型。
【請求項１０】
片側が２軸で反対側が１軸の３軸駆動機構と、寄せ絞り用円錐ダイス、絞りパンチと、工程手順によっては孔抜きパンチ及び孔抜きダイスを兼用するワーク突き出しヘッドからなる第１の金型と、成形パンチ、拘束ダイス、押え中パンチ及び下部カウンターパンチと工程手順によっては同時にピアス加工もできるダイスとパンチとからなる第２の金型とを備え、第２の金型を構成する成形パンチ若しくは拘束ダイスは平潰し部の縁部に強増肉を要する場合には拡開を阻止する外周防止壁を具備し、第１の金型においては、絞りパンチ及び孔抜きパンチが前記した片側の２軸に協働し、ワーク突き出しヘッドが反対側の１軸と協働するようにそれぞれの軸に連結可能であり、第２の金型においては、成形パンチ及び押え中パンチが片側２軸に協働し、下部カウンターパンチが反対側の１軸と協働するようにそれぞれの軸に連結可能であることを特徴とする３軸プレス装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は金属板状素材からの厚肉縁付筒状製品の成型方法、プレス装置用組合せ金型及び３軸プレス装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
金属板状素材からの厚肉縁付筒状製品の成型方法として、円錐状ダイスに金属板状素材を載置し、絞りパンチによって板状素材の絞り加工を行い、絞り加工は素材の端縁が円錐状ダイスの円錐面上に留まる状態で終了させることにより斜縁を有したカップ状の物を中間製品とし、その後に第２段階の塑性加工としてカップ状中間製品の斜縁を水平にすることにより数％程度の増肉厚肉縁部になることが知られている（特許文献１参照）。絞り加工の際に絞りパンチに当たる素材の部分は伸ばされるので肉厚が薄く小さくなるが、円錐状ダイスの円錐面上に留まる素材の傾斜縁部は縮径することによって当初の肉厚が実質的に数％前後増肉する。しかし、その後にそのため、傾斜縁部を水平に戻すことにより拡径されることになり相対的に肉厚は減少するのでフランジ部の肉厚は縮径、拡径比率にもよるが数％前後の増肉止まりとなる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１０６０号公報
【発明が解決しようとする課題】
従来技術は２段階の塑性加工により数％程度の増肉厚肉縁部を有した円筒素材を得ることを可能としうる。しかしながら、従来技術においては、円錐状ダイスの円錐面上の傾斜縁部が縮径による元の肉厚の数％前後の増肉に留まり、この傾斜縁部を平らに戻すことは拡管となるので引張りが加わるカップ状絞り部と比較して相対的に厚肉のフランジ部となすものである。従って、従来技術の方法ではフランジ部は相対的に厚肉となってはいるが素材の肉厚を数％超えることはない。即ち、素材の肉厚を数％以上超える厚肉のフランジ部を得ることはできず、そのためには別体の所期の肉厚のフランジ部材を溶接するなどの複雑な工程が必要となる。
【０００４】
この発明はかかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、必要に応じ素材の肉厚を数％以上超えた肉厚の縁部を有した円筒状素材を作り、併せて筒状部の減肉も行い、肉厚の比率が２：１以上の偏肉製品をも２段階の塑性加工のみで成形を可能とする新規な複合加工方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、寄せ絞り用円錐ダイスを用いて板状素材の絞りを寄せ絞り用円錐ダイスの円錐面上に斜縁が大きく残置されるように行い、傾斜した自由端縁を有したカップ状半製品となし、その後ダイスとパンチとによる前記カップ状半製品のカップ部の再絞り成形と同時に傾斜縁部の平潰しを行うに当たって、縁部の増肉を要する場合に所定径を超える外径方向への拡開を阻止しつつ行うことにより肉厚縁部を得ることを特徴とする厚肉縁付薄肉筒状製品の成形方法が提供される。
【０００６】
請求項１の発明の作用・効果を説明すると、板状素材は寄せ絞り用円錐ダイス上に載置され、寄せ絞り用円錐ダイス上の板状素材は絞りパンチにより絞られ、その際、寄せ絞り用円錐ダイスの円錐面上に素材の端縁が留まるようにして絞りは終了され、その結果、傾斜端縁を有したカップ状の半製品が得られる。その後、傾斜端縁の平潰しが自由下、又は必要に応じ外径方向への自由な広がりを阻止しつつ行われる。外径方向への自由な広がりを阻止した場合は自由時に外径方向に流れていた肉の塑性移動が厚み方向に流れるので、平潰し部分が増肉されることになる。その結果、２工程の塑性加工のみで素材の肉厚を数％以上超えた厚肉縁付の筒状製品を得ることができる。即ち、第１工程としての塑性加工により得られた傾斜縁部の角度をα°とすると、理論上ブランク板厚（ｔ）に対してｔ／ｃｏｓαの増肉縁部を得ることができる。傾斜角度を４５°として場合の増肉後の肉厚は√２×ｔである。角度が大きいほど増肉は大きくなるがあまり大きいと平潰し時に座屈が生じうるため７０度程度が一応の限界であり、６０度の場合の増肉後の肉厚は２×ｔとなる。また、傾斜角度が小さいと当然増肉は小さくなり、３０度の傾斜角度では肉厚は２／√３×ｔである。即ち、６０度から３０度の傾斜角度αの範囲では２×ｔ〜２／√３×ｔの範囲の増肉となる。この角度は製品の要求する肉厚比率に応じて３０〜７０度の範囲内で選ばれる。
【０００７】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、カップ状半製品のカップ部の再絞り成形時に円筒部の肉厚を前方後方押出し鍛造により減肉させるが必要に応じ同時に円筒下方部に段付縮径絞りを行うことにより円筒部を段付に成形することができるようにしたことを特徴とする厚肉縁付薄肉筒状製品の成形方法が提供される。
【０００８】
請求項２の発明の作用・効果を説明すると、カップ部の絞り絞り成形時に円筒部の肉厚を前方後方押出し鍛造によりしごき減肉加工することにより、生ずる余肉を前方及び後方へ押出し分流させることができる。しごき減肉によりブランク板厚比でｔ＝Ｔ×０．５５程度の薄肉化は無理なく一工程で加工することができるので充分なる余肉を生じせしめることができる。そして、前方後方押出し鍛造の過程において前方へ流れる肉は、先端側の突き出し段付縮径時の段差部抵抗から生ずる引張荷重による円筒部の減肉部と段付平面の角出し部への肉不足部への肉量の補充として大いに役立てることができる。また、しごき減肉による余肉移動は前方への流れが大半となるが後方にも幾分の肉の流れを生じさせることもできる。これは平潰し部の引張り込まれによる減肉防止に寄与させることができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明によれば、寄せ絞り用円錐ダイスを用いて板状素材の絞りを寄せ絞り用円錐ダイスの円錐面上に斜縁が残置されるように行い、傾斜した自由端縁を有したカップ状半製品を得る第１段階の塑性加工を終了し、その後第２段階の塑性加工として、傾斜縁部の平潰しを行うに当たって、強増肉を要する場合には所定径を超える外径方向への拡開を阻止しつつ行うと同時に、ダイスとパンチによるカップ形状における円筒部の肉厚の前方後方押出し鍛造による減肉を行うが、必要あれば、円筒下方部の突き出し段付縮径を行う場合には最終ストローク部において段付肩部や段付縮径絞り部へ肉寄せされうるように行い、これにより肉厚縁付薄肉段状筒状製品を得ることを特徴とする方法が提供される。
【００１０】
請求項３の発明の作用・効果を説明すると、第１段階の塑性加工により傾斜自由端縁を有したカップ状半製品が得られ、第２段階の塑性加工では必要に応じた傾斜端縁の外径方向への広がりを阻止した状態での平潰しにより厚肉化されると同時にカップ形状部における円筒部の前方後方向の押出し鍛造による減肉化と突き出し段付縮径が行われ、この際、前方へ流れる肉により段付成形部における肉の不足分の補充されると共に、幾分ではあるが後方に流れる肉により端縁の減肉防止にも寄与させることができる。即ち、厚肉端縁を有しかつ中間部が薄壁円筒となった段付の筒状製品を２段階のみの塑性加工によって成形することができる。従来はこのような製品の塑性加工は各ステーション毎に上下に突き出し機構を有する３軸プレスの１０工程余りの長大なテーブル長のトランスファープレス等によって１０余の３軸用金型を用いて生産されていた。トランスファープレスはそれ自体が高価であり、また１０余もの３軸用金型が必要であったため、その分のイニシャルコストも管理費も嵩む。別工法に５軸といった複雑で高価な汎用性に欠ける５軸プレス装置を用い、５軸用金型３型で３工程とうい工法もあるが、これも高コスト化である。然るに、この発明では２工程のみの塑性加工方式であるため金型としては２組必要なだけであり、プレス装置としても３軸の廉価な汎用型のもので足りるため従来方式と比較して大幅なコストダウンを実現することができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、寄せ絞り用円錐ダイスによる板状素材の絞りは３０〜７０度の傾斜角度の斜縁が得られるように行うことを特徴とする方法が提供される。
【００１２】
請求項４の発明の作用・効果を説明すると、カップ状部分の斜縁の角度を３０〜７０度とすることにより、半径外方への広がりを拘束した平潰しにより、素材の板厚ｔに対して、理論上、設定角４５度時は最大ｔ×１／ｃｏｓ４５＝ｔ×√２の厚肉化を実現することができる。角度を４５°は超えることにより厚肉化の度合いは大きくすることができるが、平潰し時に座屈しやすくなるが概ね７０度以下の場合には平潰し時の座屈を生ずることなく効率的な厚肉化を実現することができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明によれば、寄せ絞り用円錐ダイスによる板状素材からのカップ状半製品の絞り及び円筒部減肉絞り加工の際に工程手順に応じてカップ底にピアス加工を同時に行うことを特徴とする方法が提供される。
【００１４】
請求項５の発明の作用・効果を説明すると、カップ状半製品の絞り又は筒状部減肉絞り加工の際にカップ底部のピアス加工（穿孔）を同時に行うことで、２工程という工程数を増やすことなくピアス加工まで同時に実施することができると共に製品形状によっては塑性流動のバランスの良好化も図ることができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明によれば、寄せ絞り用円錐ダイスと絞りパンチを有し、寄せ絞り用円錐ダイス上の板状素材を円錐面上に斜縁が大きく残置されるように絞りパンチにより寄せ絞りを行い、傾斜した自由端縁を有したカップ状半製品を得るための第１の金型と、カップ状半製品のカップ部の再縮径絞りと同時に前記傾斜端縁の平潰しを行い厚肉縁付筒状製品を成形し得るための第２の金型とを備え、前記第２の金型は傾斜端縁の平潰しの際に縁部に強増肉を要する場合には所定径を超える外径方向への平潰し部の拡開を阻止する外周防止壁を具備したことを特徴とするプレス装置用組合せ金型が提供される。
【００１６】
請求項６の発明の作用・効果を説明すると、第１の金型を使用した塑性加工においては、板状素材は寄せ絞り用円錐ダイス上に載置され、寄せ絞り用円錐ダイス上の板状素材は絞りパンチにより絞られ、その際、寄せ絞り用円錐ダイスの円錐面上に素材の端縁が留まるようにして絞りは終了され、その結果、傾斜端縁を有したカップ状半製品が得られる。その後、第２の金型を使用した第２段階の塑性加工においては、カップ状半製品のカップ部の再絞りと同時に、傾斜端縁の平潰しが必要に応じて外周防止壁により外径方向への自由な広がりを阻止しつつ行われる。即ち、第１の金型と第２の金型との２組の金型により肉厚端縁を有した偏肉筒状製品の成形が可能となり、低コスト化を実現することができる。
【００１７】
請求項７に記載の発明によれば、請求項６に記載の発明において、第１の金型における寄せ絞り用円錐ダイスの円錐面の傾斜角度は３０〜７０度であることを特徴とするプレス装置用組合せ金型が提供される。
【００１８】
請求項７の発明の作用・効果を説明すると、寄せ絞り用円錐ダイスの円錐面の角度を３０〜７０度とすることにより、請求項４の発明と同様に平潰し時の座屈を生ずることなく高増肉の厚肉化を実現することができる。
【００１９】
請求項８に記載の発明によれば、請求項６若しくは７に記載の発明において、第１の金型は寄せ絞り用円錐ダイスと絞りパンチに加えて工程手順によっては孔抜きパンチ及び孔抜きダイスを兼用するワーク突出し用ヘッドを更に備えることを特徴とするプレス装置用組合せ金型が提供される。
【００２０】
請求項８の発明の作用・効果を説明すると、第１の金型に、寄せ絞り用円錐ダイスと絞りパンチに加えて工程手順によっては孔抜きパンチ及び孔抜きダイスを兼用するワーク突出し用ヘッドを設けることにより寄せ絞りと同時に孔抜き及びプレス成形後の製品の抜きを３軸のプレス装置において実現することができる。
【００２１】
請求項９に記載の発明によれば、請求項６若しくは７に記載の発明において、第２の金型を構成するパンチ及びダイスは同時的な前方後方押出し鍛造及び平潰し工程を行うべくその寸法及び形状が仕上げ組合せられているプレス装置用組合せ金型が提供される。
【００２２】
請求項９の発明の作用・効果を説明すると、第２の金型を構成するパンチ及びダイスの寸法及び形状により同時的な前方後方押出し鍛造及び平潰しが得られ、前方向への肉の流れにより縮径部で不足する肉の補充、後方向への肉の流れにより端縁での厚肉化のための肉の補充とを同時に行うことができる。
【００２３】
請求項１０に記載の発明によれば、片側が２軸で反対側が１軸の３軸駆動機構と、寄せ絞り用円錐ダイス、絞りパンチと、工程手順によっては孔抜きパンチ及び孔抜きダイスを兼用するワーク突き出しヘッドからなる第１の金型と、成形パンチ、拘束ダイス、押え中パンチ及び下部カウンターパンチと工程手順によっては同時にピアス加工もできるダイスとパンチとからなる第２の金型とを備え、第２の金型を構成する成形パンチ若しくは拘束ダイスは平潰し部の縁部に強増肉を要する場合には拡開を阻止する外周防止壁を具備し、第１の金型においては、絞りパンチ及び孔抜きパンチが前記した片側の２軸に協働し、ワーク突き出しヘッドが反対側の１軸と協働するようにそれぞれの軸に連結可能であり、第２の金型においては、成形パンチ及び押え中パンチが片側２軸に協働し、下部カウンターパンチが反対側の１軸と協働するようにそれぞれの軸に連結可能であることを特徴とする３軸プレス装置が提供される。
【００２４】
請求項１０の発明の作用・効果を説明すると、板材は絞りパンチ上に設置され、絞りパンチにより寄せ絞りが行われ、寄せ絞り用円錐ダイスの円錐面上に素材の端縁が留まるようにして寄せ絞りは終了され、工程手順によっては同時に孔抜きパンチ及び孔抜きダイスにより底部の孔抜きが行われ、このようにして第１の金型による第１段階の塑性加工が終了し、斜縁を有し、必要に応じ底面が穿孔されたカップ状半製品が得られ、ワーク突き出しヘッドによりワークの型抜きが行われる。その後に第２の金型による第２段階の塑性加工が実施される。即ち、前記半製品は拘束ダイス上に載置され、底面は押え中パンチと下部カウンターパンチとの間に保持され、成形パンチにより、上端では必要に応じ外周を外周拡開防止壁で規制しつつ平潰しが行われ、端縁が厚肉化されると同時に円筒部の前方後方向の押出し鍛造による薄肉化再絞りと、必要に応じて下方の部位における突き出し段付縮径が行われる。押し出し鍛造により生じた余肉の流れは下方においては縮径部に流れ、段差抵抗により引っ張り荷重が働く縮径部で不足する肉の補充を行い、上方においては端縁の引っ張り込みによる減肉化防止に幾分なりとも寄与し、これにより厚肉端縁を有した段付薄肉筒状製品の成形が完了する。完成した製品は、下部カウンターパンチを上昇させることにより型抜きされる。以上のように請求項１０の発明によれば、３軸のプレス装置における第１及び第２の２組の金型により厚肉端縁付の段付筒状製品を２段階のプレス加工にて成形することができ、金型コスト及びランニングコストが軽減され、製造コストの大幅減を実現することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明による一例として３軸の油圧プレス装置を用いた場合を概略的に示しており、後述の第２の金型（３２）を設置した状態にて図示されている。プレス本体枠１０の上部には第１軸を構成する一対の両側の第１の油圧シリンダ１２が取り付けられると共に第２軸を構成する中央の第２の油圧シリンダ１４が設けられる。第１の油圧シリンダ１２のピストンロッド１２−１の下端はスライドテーブル１６に連結される。第２の油圧シリンダ１４のピストンロッド１４−１はスライドテーブル１６の中心の開口部１６Ａをフリーに挿通されている。また、本体枠１０の下部には第３軸を構成する油圧シリンダ１８が取り付けられ、そのピストンロッド１８−１の上端はプレス本体枠１０上に載置されたボルスタテーブル２０の中心開口２０−１をフリーに挿通されている。油圧シリンダ１８は液圧、空気圧、ゴム、ばね等で代用も可能であり、取付も本体枠内でなく、金型自体とか、ダイセット内に組み込まれてもよい。尚、機械式プレスの場合は図示を省略せるも、第１の油圧シリンダ１２がクランク・トッグルボールねじ等の駆動に代わり、第２のシリンダ１４が厚みを与えられたスライドテーブル１６の中心に、本体枠１０に取付けられた第３のシリンダ１８のように設けられればよい。
【００２６】
この発明の実施形態によれば図１の３軸の油圧プレス装置に第１の金型を設置することにより第１段階の塑性加工を実施し、傾斜した自由端縁を有したカップ状半製品を得、その後に第２の金型により第２段階の塑性加工を実施し、カップ状半製品のカップ部の再絞り減肉及び突き出し縮径と同時に前記傾斜端縁の平潰しを行うことにより厚肉縁付薄肉段状円筒製品を得ている。以下、第１及び第２の金型による第１段階及び第２段階の塑性加工について詳細に説明すると、図２において２２は第１の金型を示しており、第１の金型２２は、３軸プレス装置の本体枠下部におけるボルスタテーブル２０上に設置される寄せ絞り用円錐ダイス２４と、３軸プレス装置の本体枠上部に取り付けられる絞りパンチ２６と、絞りパンチ２６の中心開口部２６Ａに摺動自在に挿入される孔抜きパンチ２８と、孔抜きダイスを兼用するノックアウトヘッド３０とから構成される。必要に応じノックアウトヘッド３０は孔抜きパンチ２８と協働することによりワークに穿孔（ピアス加工）を行うダイス孔３０−１を有している。寄せ絞り用円錐ダイス２４は皺押えを不要とする絞り加工の目的としては従来から使用されてきたものであり、寄せ絞り用円錐ダイス２４の上端に円錐面２４−１（傾斜角度αは３０〜７０度であることが好ましい）を有し、この円錐面２４−１によって絞り加工中における縮径案内を行い、皺押えの設置無しに絞り加工の実施を可能とするものである。この発明では金属板材Ａの端縁を円錐面２４−１上に相当長く留まった状態で絞りを終了させ、傾斜縁部を有した半製品Ａ１（図３）を得る。半製品Ａの傾斜縁部は後述のように第２段階の塑性加工において拡径を必要に応じ規制しつつ平潰し加工を受けることにより厚肉縁部が得られる。
【００２７】
図４において、３２は第２の金型であり、第２の金型３２は、スライドテーブル１６に上端が取り付けられた成形パンチ３４と、ボルスタテーブル２０上の拘束ダイス３６と、成形パンチ３４の中心開口部３４Ａを上下スライドする押え中パンチ３７と、拘束ダイス３６の中心開口３６Ａをスライドするノックアウトヘッドを兼用する下部カウンターパンチ３８とを備える。第１の金型２２による第１段階の塑性加工により得られたカップ状半製品Ａ１はその筒状部が成形パンチ３４と拘束ダイス３６とによりしごき様の減肉及び縮径加工を受けるが、この減肉及び縮径の際にカップ状半製品の傾斜縁部は成形パンチ３４と拘束ダイス３６との間で同時に平潰しされ、最終製品Ａ２（図５）を得ることができる。そして、必要に応じてこの平潰しの際の外径を規制し、厚肉化するため、この実施形態では拘束ダイス３６の上端外周を環状に直立させることにより拡開防止壁４０に形成している。
【００２８】
次に、３軸のプレス装置上での第１の金型２２及び第２の金型３２によるこの発明の厚肉端縁付段付筒状製品の塑性加工方法について説明すると、先ず第１段階の塑性加工のため第１の金型２２が図２（イ）に示すように３軸プレス装置に装着される。即ち、寄せ絞り用円錐ダイス２４及び孔抜きダイスを兼用するノックアウトヘッド３０は３軸プレス装置下部におけるボルスタテーブル２０上に載置され、絞りパンチ２６は３軸プレス装置上部におけるスライドテーブル１６に垂下装着される。そして、工程の組み立てによって用いられる孔抜きパンチ２８は絞りパンチ２６の開口２６Ａに装着され、孔抜きパンチ２８の上端フランジ部２８−１はプレス装置の第２軸を構成する油圧シリンダ１４のピストンロッド１４−１の下端に対向設置される。板状素材Ａ（肉厚ｔ０）は図２（イ）に示すように寄せ絞り用円錐ダイス２４上に載置され、第１軸シリンダ１２に油圧を供給する又は機械プレスの場合はクランクを駆動することによりピストンロッド１２−１を伸張（下降）させ、スライドテーブル１６を下降させる。すると、スライドテーブル１６の下面に装着された絞りパンチ２６は板材Ａに向けて下降され、寄せ絞り用円錐ダイス２４による板材Ａの寄せ絞り加工が開始される。絞り加工の際、板材Ａの端縁は寄せ絞り用円錐ダイス２４の円錐面２４−１（傾斜角度α）に沿って徐々に縮径されるべく案内されることにより徐々に絞られてゆき、円錐面２４−１上の案内作用により皺押さえなしにも係わらず敢然に無皺での絞り加工を行うことができる。第１段階での塑性加工は絞りパンチ２６の下端面が素材をノックアウトヘッド３０の上面に押し付けることにより終了され、この第１段階の塑性加工の終了点付近においても、図２（ロ）に示すように素材の端縁Ａ−１が円錐面２４−１上に長大に留まった状態で終了され、素材の端縁Ａ−１は傾斜状態にある。第１加工工程の最終段階において、必要に応じ３軸プレス装置の第２軸を構成する油圧シリンダ１４のピストンロッド１４−１が下向きに伸張され、ピストンロッド１４−１と係合する孔抜きパンチ２８がダイス孔３０−１と協働することにより素材Ａの端面が円形に抜かれ、Ａ−２は穿孔の際の抜きかすを示す。その後、スライドテーブル１６が上昇退避され、３軸プレス装置の第３軸のピストンロッド（図１のピストンロッド１８−１）が伸張され、ピストンロッドに下端が係合する孔抜きダイス兼用のノックアウトヘッド３０が上昇し、絞り品の型抜きが行われる。そのため、図３に示すように上端の増肉された傾斜縁Ａ１−１と下端の開口３９を有した減肉された下端部Ａ１−２と、これらを接続する減肉されたストレート筒状部Ａ１−３及びテーパ筒状部Ａ１−４とからなるカップ状半製品Ａ１を得ることができる。具体的に数値例を挙げると、傾斜縁Ａ１−１についてはｔ’３＝ｔ０×１．１０と素材肉厚ｔ０に対して増肉され、他方下端部Ａ１−２についてはｔ’４≒ｔ０×０．９２と素材肉厚ｔ０に対して減肉されている。筒状部Ａ１−３，  Ａ１−４についても素材肉厚に対して減肉となっており、それぞれｔ’１≒ｔ０×０．８３，  ｔ’２≒ｔ０×０．９７となっている。
【００２９】
このようにして得られた半製品Ａ１は第２の金型３２によって第２段階の塑性複合加工を受ける。即ち、図４に示すように拘束ダイス３６がその中心開口３６Ａに下部カウンターパンチ３８を装着した状態で３軸プレス装置下部におけるボルスタテーブル２０上に載置され、成形パンチ３４はその中心開口３４Ａに押さえ中パンチ３７を装着した状態で３軸プレス装置上部におけるスライドテーブル１６に装着される。第１段階の塑性加工により得られた半製品Ａ１が図４（イ）に示すように拘束ダイス３６に装着される。加工の最初においては、第３軸の油圧シリンダのピストンロッド１８−１が伸張され、下部カウンターパンチ３８は上限まで変位され、半製品Ａ１の底面は成形パンチ３４及び押さえ中パンチ３７の下端面に押し付けられ、半製品Ａ１はその底面において上下面においてパンチ３７，  ３８間に挟着保持される。半製品Ａ１の底面を上下のパンチ３４，  ３７間において挟着保持した状態において、ピストンロッド１２−１を伸張させスライドテーブル１６を下降させることにより成形パンチ３４を下降させ、その結果成形パンチ３４はそれが保持する半製品Ａ１と共に拘束ダイス３６の成形空洞に入り込み成形パンチ３４と拘束ダイス３６との間での減肉及び縮径が行われる。即ち、成形パンチ３４は第１の成形部３４−１（直径＝ｄ１）と、これより下方における小径の第２の成形部３４−２（直径＝ｄ２）とを備え、第１の成形部３４−１の下端縁３４−１’は幾分丸み（Ｒ）を帯びている。成形パンチ３４の段付形状に準じて拘束ダイス３６の空洞部も大径部３６−１（直径＝Ｄ１）と小径部３６−２（直径＝Ｄ２）とから成る段付形状をなしている。成形パンチ３４の下降によって、その第１の成形部３４−１は拘束ダイス３６の空洞部における大径部３６−１（直径＝Ｄ１）に入り込み、第２の成形部３４−２は拘束ダイス３６の空洞部における小径部３６−２（直径＝Ｄ２）に入り込む。そして、半製品Ａ１の筒状部Ａ１−３は成形パンチ３４の第１の成形部３４−１と拘束ダイス３６の空洞部の大径部３６−１（直径＝Ｄ１）との間のしごき減肉を受け、また半製品Ａ１の傾斜部Ａ１−４は成形パンチ３４の第２の成形部３４−２と拘束ダイス３６の空洞部の小径部３６−２（直径＝Ｄ２）との間で縮径を受ける。まず、第１の成形部３４−１による減肉について説明すると、第１の成形部３４−１の下端縁３４−１’は丸みを帯びており、スムースな絞り減肉を開始することができる。そして、拘束ダイス３６の空洞部における大径部３６−１の直径Ｄ１は成形部３４−１の直径ｄ１に半製品Ａ１の筒状部Ａ１−３の肉厚ｔ’１（板材Ａの肉厚ｔ０と殆ど等しいが図３に例示したように第１段階の絞り加工のため板材Ａの肉厚ｔ０と比較して若干薄くなっている）の２倍を加えたものより小さく（Ｄ１＜ｄ１＋２ｔ’１）、成形パンチ３４の第１の成形部３４−１の下降に従ってしごきを受け、薄肉化される。しごきによる減肉としては０．５５倍程度の減肉は無理なく得ることができ。しごき減肉により余分な肉は塑性流動し、大部分は成形パンチ３４の移動方向である下方に流動し、筒状部の延長に寄与するが、少量の残余の肉は上方に流動させることもできる。この下方に流れた肉は引��張り減肉を受ける縮径部及び段付肩部における肉の補充に利用される。即ち、成形パンチ３４の第２の成形部３４−２が拘束ダイス３６の空洞部における小径部３６−２（直径＝Ｄ２）に入り込むことにより半製品Ａ１のテーパ状の筒状部Ａ１−４（図３参照）の縮径を行い、これと同時に大径部と小径部との間に肩部を造形しているため肉としては不足するが、減肉により上から流動してきた肉の補充機能により肉切れを起こすことなく段付形状になるような複合成形加工を行うことができる。図４（ロ）はフルストローク後における成形パンチ３４が拘束ダイス３６の空洞部に完全に入り込んだ状態を示し、ｔ１  の肉厚に減肉された筒状部Ａ２−１が得られ、その下方に素材の肉厚ｔ０の約２／３の肉厚ｔ２の縮径部Ａ２−２が得られる。図５にはＡ２−１〜Ａ２−４の各部の肉厚の数値例が示される。即ち、端部Ａ２−３，  Ａ２−４の肉厚ｔ３（≒１．１０×ｔ０），  ｔ４（≒０．９２×ｔ０）は半製品のそれｔ’３，  ｔ’４と相違しないが、中間部Ａ２−１，  Ａ２−２は絞られており（ｔ１≒０．５５×ｔ０，  ｔ２≒０．６５×ｔ０）、この発明における上述した余肉補充機能により肉切れを起こすことなく２工程加工で段付形状を得ることができる。即ち、しごき部分からの肉の補充がないとすると２工程の加工では単純引張りとなって破断してしまうが、本願発明のようにしごきによる余肉を補充することにより２工程にも係わらず無理なく段付形状を得ることができる。
【００３０】
筒状部における減肉及び縮径と同時に成形パンチ３４の平坦な下面３４−３は、半製品の上端の４５°の傾斜縁に当接し、これを拘束ダイス３６の上端の対向平坦面３６−３に押し付け、平潰しを行う。この平潰しの過程において傾斜縁の半径外方への拡開を必要に応じて拡開防止壁４０により阻止した場合は、素材の肉厚ｔ０に対して設定角度４５度ではｔ０×１／ｃｏｓ４５（＝√２≒１．４）の肉厚ｔ３に増肉された端縁Ａ２−３を得ることができる。増肉端縁部Ａ２−３の平潰しの際に筒状部のしごきにより多少上方に向けて生じた肉の流れは幾分の増肉作用に寄与することができる。半製品の傾斜角度αは４５°の場合の肉厚はｔ×√２であるが、傾斜角度αを６０度程度に大きくすることにより、より大きな増肉を行うことができる。
【００３１】
このようにして、厚肉縁付薄肉縮径状カップ製品Ａ２を成形後に３軸プレス装置の第１軸を構成する油圧シリンダのピストンロッド１２−１を収縮退避又は機械プレスの場合はクランク駆動で引き戻しさせることにより成形パンチ３４を上昇させることにより、拘束ダイス３６の成形空間から抜去し、他方、３軸プレス装置の第３軸を構成する油圧シリンダ１８のピストンロッド１８−１を伸張させることにより下部カウンタパンチ３８は上昇することによりノックアウトヘッドとして挙動し、製品の型抜きが行われる。図５は型抜きされた製品Ａ２の単品を示しており、薄肉の筒状部Ａ２−１と、素材の肉厚に拮抗する約２／３てなる肉厚の縮径部Ａ２−２と、素材の肉厚に対して約１．１倍以上に増肉された端縁部Ａ２−３と、開口部を有した底面部Ａ２−４を有した厚肉縁付薄肉段状筒製品Ａ２が得ることができる。
【００３２】
以上の実施形態では拡開防止壁４０は拘束ダイス３６に設けているが、成形パンチ３４の側に設置することも可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の実施に使用される３軸のプレス装置の概略的側面図である。
【図２】図２は図１のプレス装置により半製品を得るための第１段階の塑性加工工程（イ）（ロ）を示す図である。
【図３】図３は第１段階の塑性加工により得られる半製品を示す断面図である。
【図４】図４は図１のプレス装置により図３の半製品より最終製品を得るための第２段階の塑性加工工程（イ）（ロ）を示す図である。
【図５】図５は図４の第２段階の塑性加工により得られ最終製品を示す断面図である。
【符号の説明】
１０…プレス本体枠
１２…第１の油圧シリンダ
１４…第２の油圧シリンダ
１６…スライドテーブル
１８…第３の油圧シリンダ
２０…ボルスタテーブル
２２…第１の金型
２４…寄せ絞り用円錐ダイス
２４−１…寄せ絞り用円錐ダイスの円錐面
２６…絞りパンチ
２８…孔抜きパンチ
３０…ノックアウトヘッド
３２…第２の金型
３４…成形パンチ
３６…拘束ダイス
３７…押え中パンチ
３８…下部カウンターパンチ
４０…拡開防止壁
【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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