(57)【要約】【課題】各種金属板のプレス加工において、割れ発生を防止するために金属板の表面に固体潤滑剤を付与した場合の、材料の流れ込み量の過大により板幅が縮小して所望する製品寸法を確保できない問題を解決する。【解決手段】加工時の拘束条件が厳しく材料流入が期待出来ないために割れが発生し易い金属板の幅中央部１ａのみに固体潤滑剤２を限定付与し、拘束条件が緩く材料が流入し易いために割れが発生し難い幅両側部１ｂには固体潤滑剤を付与しない。  幅中央部１ａでは、加工による歪みが局部に集中しなくなるとともに、周辺部からの材料流入が促されることで割れ発生を防止でき、一方、幅両側部１ｂでは、流れ込み量の過大による板幅縮小を防止することができる。【選択図】  図３
2005040810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板の張出し成形に際して、割れが発生する部位に固体潤滑剤を付与し、割れが発生しない部位には固体潤滑剤を付与しないことを特徴とするプレス加工用金属板への固体潤滑剤付与方法。
【請求項２】
張出し成形用の金属板であって、割れが発生する部位に固体潤滑剤が付与されており、割れが発生しない部位には固体潤滑剤が付与されていないことを特徴とするプレス加工用金属板。
【請求項３】
金属板の絞り成形に際して、該金属板の流れ込み量最小部位に付与する固体潤滑剤の面積率に対して該金属板の流れ込み量最大部位に付与する固体潤滑剤の面積率を小さくすることを特徴とするプレス加工用金属板への固体潤滑剤付与方法。
【請求項４】
前記固体潤滑剤が固体潤滑シートであることを特徴とする請求項２に記載のプレス加工用金属板。
【請求項５】
前記固体潤滑剤が固体潤滑塗膜であることを特徴とする請求項２に記載のプレス加工用金属板。
【請求項６】
前記金属板がコイル状に巻いたものであることを特徴とする請求項２、４，５の何れかに記載のプレス加工用金属板。
【請求項７】
金属板搬送ラインの上側及び下側のそれぞれに、潤滑剤収容ケースと該収容ケース内の液状潤滑剤に接触する浸漬ロールを設け、上側浸漬ロールには転着ロールを介して上側塗布ロールを接触して設け、下側浸漬ロールには下側塗布ロールを直接に接触して設け、前記上側及び下側の塗布ロールの長さを金属板の板幅よりも短くしたことを特徴とするプレス加工用金属板への固体潤滑剤付与装置。
【請求項８】
金属板搬送ラインの上側及び下側のそれぞれに、潤滑剤収容ケースと該収容ケース内の液状潤滑剤に接触する浸漬ロールを設け、上側浸漬ロールには転着ロールを介して上側塗布ロールを接触して設け、下側浸漬ロールには下側塗布ロールを直接に接触して設け、前記上側及び下側の塗布ロールの周面に液状潤滑剤の塗布パターンに応じた凹凸を形成したことを特徴とするプレス加工用金属板への固体潤滑剤付与装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、各種金属板のプレス加工において、加工中の板縮小による加工後の製品寸法不足を生じることなく、成形性を大幅に改善して割れ発生等を防止する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種金属板の張出し成形や絞り成形などのプレス加工において、厳しい加工条件の下では、材料と金型との凝着（焼付き）が発生し、その結果、材料の歪みが局部に集中して割れが発生することがある。この問題を解決する手段として、従来から潤滑性能の向上による成形性の向上が図られてきた。潤滑性能向上の簡便な手段として、優れた潤滑油の採用が知られているが、これによる潤滑性能の向上には限界があり、より厳しい加工には対応できない。これに対し、水溶性アクリル樹脂系等の固体潤滑剤を板表面の全面に塗布する方法や、特許文献１に記載のように、一部分に塗布する方法が知られており、これらの方法によれば成形性が飛躍的に向上して割れの問題は解決する。
【０００３】
成形性が向上する理由は、固体潤滑剤が前記材料と金型との凝着（焼付き）を防ぐことで加工による材料の歪みを局部に集中させない効果と、固体潤滑剤により材料の流入が著しく増大することでもたらされる加工率低減の効果であるが、一方で、材料の流れ込み量が過大であると、所望する製品寸法を確保できず、寸法不足を生じるという問題があった。また、成形後に固体潤滑剤を除去するためのコストも無視できず、この負担を軽減することも課題であった。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−９９２２５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、固体潤滑剤を用いたプレス加工において、プレス後の製品寸法不足を生じることなく、成形性を改善（割れ抑制）するとともに潤滑コストの低減を図ることを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、テフロン（登録商標）等の固体潤滑シートやミルボンド等の固体潤滑塗膜をプレス加工用素材である金属板に貼り付け・塗布（以下、これらを総称して付与とも呼ぶ）する際に、該金属板の表面全体に付与するのではなく、プレス加工条件が厳しく割れが発生する部位のみに付与を限定し、プレス加工条件の緩やかな割れが発生しない部位には付与しないか、付与する面積率を割れ発生部位よりも小さくするようにしたものであり、その要旨は次のとおりである。
（１）金属板の張出し成形に際して、割れが発生する部位に固体潤滑剤を付与し、割れが発生しない部位には固体潤滑剤を付与しないことを特徴とするプレス加工用金属板への固体潤滑剤付与方法。
（２）張出し成形用の金属板であって、割れが発生する部位に固体潤滑剤が付与されており、割れが発生しない部位には固体潤滑剤が付与されていないことを特徴とするプレス加工用金属板。
（３）金属板の絞り成形に際して、該金属板の流れ込み量最小部位に付与する固体潤滑剤の面積率に対して該金属板の流れ込み量最大部位に付与する固体潤滑剤の面積率を小さくすることを特徴とするプレス加工用金属板への固体潤滑剤付与方法。
（４）前記固体潤滑剤が固体潤滑シートであることを特徴とする前記（２）に記載のプレス加工用金属板。
（５）前記固体潤滑剤が固体潤滑塗膜であることを特徴とする前記（２）に記載のプレス加工用金属板。
（６）前記金属板がコイル状に巻いたものであることを特徴とする前記（２）、（４）、（５）の何れかに記載のプレス加工用金属板。
（７）金属板搬送ラインの上側及び下側のそれぞれに、潤滑剤収容ケースと該収容ケース内の液状潤滑剤に接触する浸漬ロールを設け、上側浸漬ロールには転着ロールを介して上側塗布ロールを接触して設け、下側浸漬ロールには下側塗布ロールを直接に接触して設け、前記上側及び下側の塗布ロールの長さを金属板の板幅よりも短くしたことを特徴とするプレス加工用金属板への固体潤滑剤付与装置。
（８）金属板搬送ラインの上側及び下側のそれぞれに、潤滑剤収容ケースと該収容ケース内の液状潤滑剤に接触する浸漬ロールを設け、上側浸漬ロールには転着ロールを介して上側塗布ロールを接触して設け、下側浸漬ロールには下側塗布ロールを直接に接触して設け、前記上側及び下側の塗布ロールの周面に液状潤滑剤の塗布パターンに応じた凹凸を形成したことを特徴とするプレス加工用金属板への固体潤滑剤付与装置。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１〜図３は本発明の請求項１及び２に沿うプレス加工用金属板及び該金属板への固体潤滑剤付与方法を説明する図であり、１段張出し成形の例である。図１〜図３の（Ａ）は張出し成形前の金属板１を示し、各図の（Ｂ）は金属板１を各図の（Ｃ）に示す断面形状のコルゲート状に張出し成形し、板幅縮小した状態を示す図である。
【０００８】
図１〜図３の（Ａ）に示す金属板１に各図（Ｃ）に示す断面形状に張出し成形を行う場合、図１（Ａ）に示すように、固体潤滑剤を付与しないで張出し成形を行うと、図１（Ｂ）に示すように、拘束条件が厳しく、成形時の材料流入が期待できない幅中央部１ａの割れ発生領域１４（ハッチング部）で割れが発生する場合が多い。図２（Ａ）に示すように、例えばテフロン（登録商標）シートからなる潤滑シートや液状のミルボンド等の液状潤滑剤が加熱により固体となった固体潤滑塗膜等の固体潤滑剤２を金属板１の表面全体に付与すると、その優れた潤滑作用により、成形加工による材料の歪みが局部に集中しない効果に加え、張出し成形時に金属板の外周部から板中央に向けての材料流入が促され、その結果、幅中央部１ａ（図１、（Ｂ））の加工率が低減し、図２（Ｂ）に示すように、割れ発生を防止できる。しかし、過大な材料流入は板幅縮小が大きく、図２（Ｂ）の場合は、製品寸法が不足する事態が発生した。
【０００９】
このような問題を解決するために請求項１及び２では、図３（Ａ）に示すように、幅中央部１ａの割れが発生する部位１３ａのみに固体潤滑剤２を限定付与し、幅両側部１ｂで拘束条件が緩く材料が流入し易いために割れが発生しない部位１３ｂには固体潤滑剤を付与しない。
【００１０】
図３（Ａ）のように、金属板の幅中央部１ａの割れが発生する部位１３ａのみに固体潤滑剤を付与すると、この部分の成形加工による歪みが局部に集中しなくなるとともに、周辺部からの材料流入が促されることで割れ発生を防止できる。一方、金属板の幅両側部１ｂの材料が流入し易いために、割れが発生しない部位１３ｂには固体潤滑剤を付与しないので、この部分の流れ込み量が少なくなり、流れ込み量の過大による板幅縮小を防止することができ、同時に潤滑コストの低減を図ることが可能となる。
【００１１】
図４は請求項１及び２に沿うプレス加工用金属板及び該金属板への固体潤滑剤付与方法の他の例を説明する図であり、金属板の幅中央部に比べ、幅両側部により厳しい張出し成形を施した例である。図４（Ａ）は張出し成形前の金属板１を示し、図４（Ｂ）は１段張出し成形後の断面形状を示す。金属板の幅両側部１ｂの一端から他端までの割れが発生する部位１３ａにおいて固体潤滑剤２が付与されており、該金属板の幅中央部１ａの一端から他端までの割れが発生しない部位１３ｂにおいて固体潤滑剤が付与されていない。
【００１２】
図４（Ａ）に示す金属板を図４（Ｂ）に示す形状に１段張出し成形を行うと、深い成形のために割れが発生する幅両側部１ｂについては、固体潤滑剤２が付与されていることにより、成形の初期の段階で材料の流入が確保されて割れ発生を防止できる。一方、幅中央部１ａについては、成形深さが浅いため、固体潤滑剤２を付与せずとも割れは発生しない。そうすることで流れ込み量の過多による板幅縮小を防止し、同時に潤滑コストの低減を図ることが可能となる。
【００１３】
図５は請求項１及び２に沿うプレス加工用金属板及び該金属板への固体潤滑剤付与方法の更に他の例を説明する図であり、金属板の左右一方側部に他方側部に比べて厳しい張出し成形を施した例である。図５（Ａ）は張出し成形前の金属板１を示し、図５（Ｂ）は１段張出し成形後の断面形状を示す。金属板の左右一方側部１ｃの一端から他端までの割れが発生する部位１３ａにおいて固体潤滑剤２が付与されており、該金属板の左右他方側部１ｄの一端から他端までの割れが発生しない部位１３ｂにおいて固体潤滑剤が付与されていない。
【００１４】
図５（Ａ）に示す金属板を図５（Ｂ）に示す形状に１段張出し成形を行うと、深い成形のために割れが発生する左右一方側部１ｃでは、固体潤滑剤２が付与されていることで、成形の初期の段階で材料が流入し割れ発生を防止できる。一方、左右他方側部１ｄについては、成形深さが浅いため、固体潤滑剤２を付与せずとも割れは発生しない。そうすることで流れ込み量の過多による板幅縮小を防止し、同時に潤滑コストの低減を図ることが可能となる。
【００１５】
図６〜図８は、本発明の請求項３に沿うプレス加工用金属板への固体潤滑剤付与方法を説明する図であり、プレス加工として絞り成形の例である。（Ａ）は絞り成形前の金属板１を示し、（Ｂ）はシンク状に絞り成形した後の金属板を示し、４は絞り成形により形成されたフランジ部の流れ込み量が最大の部位、５は流れ込み量が最小の部位である。
【００１６】
図６（Ａ）に示すように、固体潤滑剤を付与しないで絞り成形を行うと、図６（Ｂ）に示すように、加工条件が厳しい絞り成形のコーナー部６で割れが発生する場合が多い。このような場合、図７（Ａ）に示すように、固体潤滑剤２を金属板１の表面全体に付与すことで、絞り成形時の材料流入が促されて加工率が低減し、その結果、割れ発生を防止できる。しかし、過度な材料流入は、金属板１が縮小して成形後の製品寸法の不足を招き、図７（Ｂ）では、フランジ部の流れ込み量が最大の部位４では、外縁が絞り成形の縦壁部７に入り込んで製品寸法が不足する事態が発生した。
【００１７】
そこで問題解決の手段として、図８（Ａ）に示すように、加工条件が厳しく割れが発生する、流れ込み量最小部位５に付与する固体潤滑剤２の面積率に対して、加工条件が緩く割れが発生しない、流れ込み量最大部位４に付与する固体潤滑剤の面積率を小さくする。
【００１８】
図８（Ａ）に示すように固体潤滑剤を付与すると、図８（Ｂ）に示すように、流れ込み量最小部位５においては固体潤滑剤の面積が大きいことにより、流れ込み量が確保されて割れ発生を防止でき、流れ込み量最大部位４においては固体潤滑剤の面積が小さいないことにより、流れ込み量の過多による板幅縮小を防止することができる。
【００１９】
本発明における固体潤滑シートとしては、テフロン（登録商標）など樹脂系潤滑剤のシートからなる固体潤滑シートを用いることができるので請求項４において、固体潤滑剤が固体潤滑シートであるとした。また、本発明における固体潤滑塗膜として、液状のミルボンドなどの液状潤滑剤が加熱により固体となった固体潤滑塗膜を用いることができるので請求項５において、固体潤滑剤が固体潤滑塗膜であるとした。また、本発明のプレス加工用金属板は、図９及び図１１に示すようにコイル状に巻いた金属板１ｅであると、金属板の表面に固体潤滑剤を連続的に効率よく付与することができるので、請求項６において、金属板がコイル状に巻いたものであるとした。
【００２０】
図９は、本発明の請求項７に沿う金属板への固体潤滑剤付与装置の側断面図を示し、図１０は図９のＣ−Ｃ線断面図である。金属板１の搬送ラインの上側及び下側に設けられた潤滑剤収容ケース８内にはミルボンド等の液状潤滑剤２ａが収容されており、液状潤滑剤２ａに接触して浸漬ロール９ａ，９ｂが設けられている。上側浸漬ロール９ａには転着ロール１０を介して上側塗布ロール１１ａが接触して設けられており、下側浸漬ロール９ｂには下側塗布ロール１１ｂが直接に接触して設けられている。図１０に示すように、塗布ロール１１ａ、１１ｂの長さＬは金属板１の板幅ｗよりも短く、塗布ロール１１ａ、１１ｂは金属板１の板幅幅中央部に配置されて板幅幅中央部に液状潤滑剤２ａを塗布するように構成されている。
【００２１】
この装置を用いて金属板に固体潤滑塗膜を付与する際は、予め全てのロール９，１０，１１を回転させて浸漬ロール９ａ，９ｂに付着している液状潤滑剤２ａを塗布ロール１１ａ、１１ｂに転着させた後、コイル状に巻いた金属板１ｅを巻き出しながら搬送ラインに送り出し、塗布ロール１１ａ，１１ｂ間に通すことにより、金属板１の表裏面の幅中央部に塗布ロール１１ａ，１１ｂに付着した液状潤滑剤２ａを塗布することができる。
【００２２】
図１１は、本発明の請求項８に沿う金属板への固体潤滑剤付与装置の側断面図を示し、図１２は図１１のＣ−Ｃ線断面図である。図９及び図１０と異なる点は、塗布ロール１１の長さＬが、金属板１の板幅Ｗと同じか、それ以上であることと、塗布ロール１１の周面に液状潤滑剤の塗布パターンに応じた凹凸１２が形成されていることである。
【００２３】
この装置を用いて金属板に固体潤滑塗膜を付与する際は、前記装置と同様に、予め全てのロール９，１０，１１を回転させて浸漬ロール９ａ，９ｂに付着している液状潤滑剤２ａを塗布ロール１１ａ、１１ｂに転着させた後、コイル状に巻いた金属板１ｅを巻き出しながら搬送ラインに送り、塗布ロール１１ａ，１１ｂ間に通すことにより、塗布ロール１１ａ，１１ｂの周面に形成された液状潤滑剤の塗布パターンの凹凸１２に付着した液状潤滑剤２ａを付与することができる。
【００２４】
【実施例】
表１に本発明例（Ｎｏ．３〜  ６，  Ｎｏ．９）と比較例（Ｎｏ．１、Ｎｏ．２，  Ｎｏ．７、Ｎｏ．８）を併記する。プレス加工した金属板は、板厚０．５ｍｍのチタン冷延板である。本発明例は、加工割れは発生せず、縮み率も３％以下と小さいので製品寸法を確保できた。なお、Ｎｏ．６は図１３（Ａ）に示す平面図及び図１３（Ｂ）に示すＤ−Ｄ線断面図のように、いわゆるフイッシュボーン状に１段張出し成形した例である。
【００２５】
固体潤滑剤を付与しない、比較例のＮｏ．１、Ｎｏ．７は、何れも板幅中央付近やコーナー部において加工割れが発生した。一方、加工による材料の流れ込み量は小さいため板縮み量は小さく、何れも製品幅寸法を下回ることはなかった。Ｎｏ．２、Ｎｏ．８は、固体潤滑塗膜を全面に塗布したため、割れ発生はなかったが、材料の流れ込み量が大きいため、板縮み量が大きく、製品幅寸法の不足を生じた。
【００２６】
【表１】
2005040810.tif 000003
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、加工条件が厳しく割れが発生する部位に固体潤滑剤を限定付与することにより、材料と金型との凝着（焼付き）を防止するとともに材料の流入を促すことで割れ発生を防止し、加工条件が緩やかで割れが発生しない部位には固体潤滑剤を付与しないか、付与する面積率を割れ発生部位よりも小さくすることにより、材料の流入を制限し、板縮小を抑制することができ、しかも固体潤滑剤を付与する面積が少なくてよいので潤滑コストの低減という経済効果が加わる。
【図面の簡単な説明】
【図１】固体潤滑剤を付与しないで１段張出し成形した金属板の割れ発生領域を示す図であり、（Ａ）は成形前の金属板、（Ｂ）は成形後の金属板、（Ｃ）は（Ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図２】固体潤滑剤を板幅の全面に付与して１段張出し成形した金属板の大幅な板幅縮小を示す図であり、（Ａ）は成形前の金属板、（Ｂ）は成形後の金属板、（Ｃ）は（Ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明により固体潤滑剤を幅中央部に付与して１段張出し成形した場合の、割れがなく板幅縮小が小さい本発明の金属板を示す図であり、（Ａ）は成形前の金属板、（Ｂ）は成形後の金属板、（Ｃ）は（Ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】（Ａ）は固体潤滑剤を幅両側に付与した成形前の金属板を示す図であり、（Ｂ）は成形後の断面図である。
【図５】（Ａ）は固体潤滑剤を幅片側に付与した成形前の金属板を示す図であり、（Ｂ）は成形後の断面図である。
【図６】固体潤滑剤を付与しない金属板を絞り成形した場合の割れ発生領域を示す図であり、（Ａ）は絞り成形前の金属板、（Ｂ）は絞り成形後の金属板である。
【図７】固体潤滑剤を全面に付与した金属板を絞り成形した場合の大幅な板縮小を示す図であり、（Ａ）は成形前の金属板、（Ｂ）は成形後の金属板である。
【図８】固体潤滑剤を本発明の方法により付与して絞り成形した場合の、割れがなく板縮小が小さい金属板を示す図であり、（Ａ）は成形前の金属板、（Ｂ）は成形後の金属板である。
【図９】本発明によるプレス加工用金属板への固体潤滑剤付与装置の側断面図である。
【図１０】図９のＣ−Ｃ線断面図である。
【図１１】本発明によるプレス加工用金属板への固体潤滑剤付与装置の側断面図である。
【図１２】図１１のＣ−Ｃ線断面図である。
【図１３】（Ａ）はフイッシュボーン状に張出し加工した金属板を示し、（Ｂ）は（Ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。
【符号の説明】
１  金属板
１ａ  金属板の幅中央部
１ｂ  金属板の幅両側部
１ｃ  金属板の左右一方側部
１ｄ  金属板の左右他方側部
１ｅ  コイル状に巻いた金属板
２  固体潤滑剤
２ａ  液状潤滑剤
４  フランジ部の流れ込み量が最大の部位
５  フランジ部の流れ込み量が最小の部位
６  絞り成形のコーナー部
７  絞り成形の縦壁部
８  潤滑剤収容ケース
９ａ  上側浸漬ロール
９ｂ  下側浸漬ロール
１０  転着ロール
１１ａ  上側塗布ロール
１１ｂ  下側塗布ロール
１２  液状潤滑剤塗布パターンの凹凸
１３ａ  割れが発生する部位
１３ｂ  割れが発生しない部位
１４  割れ発生領域
【図１】
2005040810.tif 000004
【図２】
2005040810.tif 000005
【図３】
2005040810.tif 000006
【図４】
2005040810.tif 000007
【図５】
2005040810.tif 000008
【図６】
2005040810.tif 000009
【図７】
2005040810.tif 000010
【図８】
2005040810.tif 000011
【図９】
2005040810.tif 000012
【図１０】
2005040810.tif 000013
【図１１】
2005040810.tif 000014
【図１２】
2005040810.tif 000015
【図１３】
2005040810.tif 000016