(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め浅皿状もしくは不完全カップ状に成形された予備成形ワークにスピニング加工を施して、フランジ部と円筒胴部および底壁部とで略ハット形断面形状をなすカップ状ワークを成形する方法であって、
単一のスピニング成形ローラと協働して上記フランジ部および円筒胴部の成形を司るマンドレルとテールストックとで予備成形ワークのうち底壁部相当部を加圧拘束する第１の工程と、
上記第１の工程に続いてスピニング成形ローラの先端部をフランジ部に押し当てて、そのスピニング成形ローラをフランジ部の大径部側から小径部側に向かって移動させる第２の工程と、
上記第２の工程に続き最終的に上記スピニング成形ローラの側部成形面を円筒胴部に圧接させて、そのスピニング成形ローラとマンドレルとの加圧拘束状態による円筒胴部の成形をもってスピニング成形を完了する第３の工程と、
を含んでいて、
上記スピニング成形ローラをフランジ部の大径部側から小径部側に向かって移動させる第２の工程では、そのフランジ部の板厚を元の板厚よりも減少させる一方で、そのフランジ部の板厚減少に伴って発生した余肉材料をフランジ部と円筒胴部とのなすコーナー部に充填し、
上記スピニング成形ローラの側部成形面を円筒胴部に圧接させる第３の工程では、その側部成形面とマンドレルとの間隔が上記フランジ部側から底壁部側に向かって徐々に大きくなるようにその側部成形面を円筒胴部の軸線に対して傾斜させて、円筒胴部の板厚がフランジ部側から底壁部側に向かって徐々に大きくなるようにその円筒胴部を成形する一方で、上記フランジ部の板厚減少に伴って発生した余肉材料をフランジ部と円筒胴部とのなすコーナー部のみならず円筒胴部およびその円筒胴部と底壁部とのなすコーナー部にまでそれぞれ充填することを特徴とするカップ状ワークの成形方法。
【請求項２】
上記円筒胴部と底壁部とのなすコーナー部に上記余肉材料の少なくとも一部の充填をもって突起部を同時成形することを特徴とする請求項１に記載のカップ状ワークの成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スピニングしごき成形法もしくはスピニング絞り成形法によって略ハット形断面形状のワークを成形する方法に関し、特に局部的な増肉増厚効果を積極的に促進するようにした成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば図４に示すように、スピニング成形法によって略ハット形断面形状のワークＷａを成形するにあたっては、マンドレル３１とテールストック３２とで浅皿状もしくは円板状の母材を挟み込んだ上でこれを回転させる一方、成形ローラ３３をマンドレル３１の外周面に対し一定の間隔を保ちながら該マンドレル３１の軸心と平行に移動させて、特に底壁部Ｂ以外の円筒胴部Ｒやフランジ部Ｆを所定形状に成形することを基本としている。なお、マンドレル３１とテールストック３２とはそれら両者の間に介在するセンターピン３４によって相対位置決めがなされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の成形法では、ワークＷａの特定部位に積極的に材料が寄せられることはなく、一般的にはコーナー部Ｃ１，Ｃ２までも含めて円筒胴部Ｒやフランジ部Ｆは全体的に母材板厚のおよそ５０％〜９０％程度（この数値はローラ３３の先端部形状等によって変わる）までその板厚寸法が減少することが知られている。そして、上記ワークＷａを例えば機械要素の回転体として使用する場合にはコーナー部Ｃ１，Ｃ２に応力が集中することから、そのコーナー部Ｃ１，Ｃ２での板厚確保が重要であるにもかかわらず、母材全体の板厚を大きくしないかぎりコーナー部Ｃ１，Ｃ２での必要板厚を確保することができないことになる。
【０００４】
すなわち、従来の成形法では母材全体がほぼ均一に引き伸ばされてしまうことから、例えば円筒胴部Ｒとフランジ部Ｆとのなすコーナー部Ｃ２に着目した場合にその外側での曲率半径がある程度大きくならざるを得ず、上記コーナー部Ｃ２での機械的強度向上の手段としてそのコーナーエッジ部での板厚を大きく確保するべくその外周側での曲率半径を可及的に小さくしたい場合にはその要請に応えることができないことになる。
【０００５】
本発明は以上のような課題に着目してなされたもので、特に上記円筒胴部とフランジ部とのなすコーナー部での機械的強度向上の手段としてそのコーナーエッジ部での板厚を大きく確保するべくその外周側での曲率半径を可及的に小さくしたい場合に、その要請に十二分に応えることができる成形方法を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、予め浅皿状もしくは不完全カップ状に成形された予備成形ワークにスピニング加工を施して、フランジ部と円筒胴部および底壁部とで略ハット形断面形状をなすカップ状ワークを成形する方法であることを前提としている。
【０００７】
その上で、単一のスピニング成形ローラと協働して上記フランジ部および円筒胴部の成形を司るマンドレルとテールストックとで予備成形ワークのうち底壁部相当部を加圧拘束する第１の工程と、上記第１の工程に続いてスピニング成形ローラの先端部をフランジ部に押し当てて、そのスピニング成形ローラをフランジ部の大径部側から小径部側に向かって移動させる第２の工程と、上記第２の工程に続き最終的に上記スピニング成形ローラの側部成形面を円筒胴部に圧接させて、そのスピニング成形ローラとマンドレルとの加圧拘束状態による円筒胴部の成形をもってスピニング成形を完了する第３の工程とを含んでいる。そして、上記スピニング成形ローラをフランジ部の大径部側から小径部側に向かって移動させる第２の工程では、そのフランジ部の板厚を元の板厚よりも減少させる一方で、そのフランジ部の板厚減少に伴って発生した余肉材料をフランジ部と円筒胴部とのなすコーナー部に充填し、上記スピニング成形ローラの側部成形面を円筒胴部に圧接させる第３の工程では、その側部成形面とマンドレルとの間隔が上記フランジ部側から底壁部側に向かって徐々に大きくなるようにその側部成形面を円筒胴部の軸線に対して傾斜させて、円筒胴部の板厚がフランジ部側から底壁部側に向かって徐々に大きくなるようにその円筒胴部を成形する一方で、上記フランジ部の板厚減少に伴って発生した余肉材料をフランジ部と円筒胴部とのなすコーナー部のみならず円筒胴部およびその円筒胴部と底壁部とのなすコーナー部にまでそれぞれ充填することを特徴としている。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、上記円筒胴部と底壁部とのなすコーナー部に上記余肉材料の少なくとも一部の充填をもって突起部を同時成形することを特徴としている。
【０００９】
したがって、少なくとも請求項１に記載の発明では、単一のスピニング成形ローラをフランジ部の大径部側から小径部側に向かって移動させると、そのフランジ部自体の板厚減少によって生じた余肉がスピニング成形ローラの進行方向側に盛り上がるようにして集められ、この余肉はスピニング成形ローラの移動とともに徐々に円筒胴部とフランジ部とのなすコーナー部の内側へと寄せられる。そして、スピニング成形ローラの側部成形面が円筒胴部に着座する直前になると、もしくは、それまでは不明確であったフランジ部と円筒胴部とのなすコーナー部がある程度明確になるまで成形が進行すると、上記余肉の位置は円筒胴部とフランジ部とのなすコーナー部位置に一致するようになり、この余肉がコーナー部の外側に押し出されることでコーナーエッジ部へと成長し、結果的にはそのコーナーエッジ部での板厚が局部的に大きくなるようにして曲率半径の小さなコーナーエッジ部が成形されることになる。
【００１０】
この場合、上記余肉の全てがコーナーエッジ部へと成長するのではなく、スピニング成形ローラの移動に応じて余肉の一部が円筒胴部そのものやその円筒胴部と底壁部とのなすコーナー部にも充填され、上記フランジ部と円筒胴部とのなすコーナー部での増肉増厚効果とともに、円筒胴部そのものやその円筒胴部と底壁部とのなすコーナー部での増肉増厚化にも寄与することになる。
【００１１】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、フランジ部をスピニング成形する過程でその部分の板厚を積極的に減少させて、その板厚減少に伴う余肉材料を少なくともそのフランジ部と円筒胴部とのなすコーナー部に積極的に充填するようにしたため、従来では困難とされていたコーナーエッジ部での増肉増厚化と曲率半径の小径化が図れるようになり、特に成形されたカップ状ワークを機械要素の回転体として用いた場合にそのコーナー部での応力集中に対する機械的強度の向上が図れるほか、逆にそれほど強度を必要としないフランジ部については相対的に板厚を小さくできるので、ワーク全体としての軽量化にも寄与できる効果がある。
【００１２】
また、上記余肉材料がフランジ部と円筒胴部とのなすコーナー部のみならず円筒胴部およびその円筒胴部と底壁部とのなすコーナー部にまで充填されるため、カップ状ワーク全体の機械的強度が一段と向上する効果がある。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１〜３は本発明に係るカップ状ワークの成形方法の好ましい実施の形態を示す図である。
【００１４】
図１に示すように、所定のコイル材から打ち抜かれた円板状の素材は、前工程にてプレスによる絞り成形もしくはスピニング絞り成形等によって浅皿状もしくは不完全カップ状の予備成形ワークＷ１に成形され、この予備成形ワークＷ１に後述するスピニングしごき成形もしくはスピニング絞り成形を施すことにより図２に示すようなカップ状ワークＷが成形される。このカップ状ワークＷは、突出長さの比較的大きなフランジ部Ｆと円筒胴部Ｒおよび底壁部Ｂとで全体として略ハット形断面形状をなすように成形される。
【００１５】
上記予備成形ワークＷ１は、図１に示すように、マンドレル１，２とテールストック３とで挟持された状態でスピニング加工に供され、この状態では底壁部Ｂとなるべき部分およびフランジ部Ｆとなるべき部分がマンドレル１，２によってバックアップされる。そして、この予備成形ワークＷ１をマンドレル１，２やテールストック３とともに回転駆動させる一方、スピニング成形ローラ４の先端部を予備成形ワークＷ１のうちフランジ部Ｆの大径部側に押し付けた上でスピニング成形ローラ４をそのフランジ部Ｆの小径部側に向けて移動させることで図２に示すような正規形状のカップ状ワークＷに成形される。
【００１６】
上記スピニング成形ローラ４はローラホルダ５に軸６を介して回転可能に支持されているとともに、側部成形面４ａを備えていて、上記のようにフランジ部Ｆの大径部側に押し付けたスピニング成形ローラ４を予備成形ワークＷ１と同期回転させながら徐々にそのフランジ部Ｆの小径部側に移動させて、図２に示すようにマンドレル２に完全に密着する円筒胴部Ｒが成形された状態をもってカップ状ワークＷの成形のためのスピニング成形が完了する。
【００１７】
図３は図１，２に示す成形過程での要部を拡大した図であって、予備成形ワークＷ１のうちフランジ部Ｆとなるべき部分の大径部側に押し付けたスピニング成形ローラ４を小径部側に向けて移動させるにあたり、同図（Ａ）に示すようにそのスピニング成形ローラ４の先端部を積極的にその板厚方向に食い込ませ、その状態のままスピニング成形ローラ４をフランジ部Ｆとなるべき部分の小径部側に移動させる。
【００１８】
このスピニング成形ローラ４の移動に伴い、同図（Ｂ）にも示すようにフランジ部Ｆとなるべき部分の一部が元の板厚ｔに対して所定量ｅだけ積極的に減少させられるとともに、上記板厚減少分の余肉材料がスピニング成形ローラ４の進行側に隆起部５として集められ、この隆起部５がスピニング成形ローラ４の移動に伴って徐々に成長する。
【００１９】
そして、同図（Ｂ）に示すように、それまで不明確であったフランジ部Ｆとなるべき部分と円筒胴部Ｒとなるべき部分とのなすコーナー部Ｃ２がある程度明確になるように成形され始めると、上記隆起部５の余肉材料は塑性流動によってコーナー部Ｃ２となるべき部分の裏側に押し込まれ、そのコーナー部Ｃ２の板厚を他の部位に比べて厚肉化させることになる。同時に、上記隆起部５の余肉材料の一部はコーナー部Ｃ２のみならず円筒胴部Ｒとなるべき部分にも塑性流動によって移動し、結果としてその円筒胴部Ｒとなるべき部分についても厚肉化させることになる。
【００２０】
やがて、同図（Ｃ）に示すように、上記スピニング成形ローラ４の側部成形面４ａが円筒胴部Ｒとなるべき部分に完全密着してその側部成形面４ａとマンドレル２との間に円筒胴部Ｒが成形されると、この状態をもってスピニング絞り成形が完了することになるのであるが、上記フランジ部Ｆでの板厚減少分の余肉材料は、そのフランジ部Ｆと円筒胴部Ｒとのなすコーナー部Ｃ２のみならず、円筒胴部Ｒおよびその円筒胴部Ｒと底壁部Ｂとのなすコーナー部Ｃ１にまで塑性流動によって移動し、その一部は円筒胴部Ｒと底壁部Ｂとのなすコーナー部Ｃ１において突起部７として成長する。
【００２１】
これにより、フランジ部Ｆと円筒胴部とＲのなすコーナー部Ｃ２ではその外側のコーナーエッジ部での曲率半径が極小のものとなるようにそのコーナー部Ｃ２の板厚寸法Ｔｃが元の板厚ｔに比べて大幅に厚肉化され、同時に円筒胴部Ｒの板厚についても元の板厚ｔよりも厚肉化されつつ且つフランジ部Ｆ側から底壁部Ｂに向かって漸次厚肉化するように形成される。
【００２２】
そのため、成形されたカップ状ワークＷを例えば機械要素の回転体として用いた場合には、とかく回転時の応力が集中しやすいコーナー部Ｃ１，Ｃ２が他の部位に比べて厚肉化されているために、その応力集中に対する機械的強度が向上し、そのカップ状ワークＷ全体の板厚を厚肉化せずとも必要十分な機械的強度と耐久性とを得ることができることになる。その上、それほど強度を必要としないフランジ部Ｆの板厚を局部的に減少させていることから、必要十分な機械的強度を維持しつつ相対的にカップ状ワークＷ全体の重量を小さくできる利点がある。
【００２３】
ここで、上記カップ状ワークＷは必ずしもその形状のままで製品として使用することを前提としているものではなく、後工程において例えば上記ワークＷについてそのフランジ部Ｆの先端部側をＶ字状に裂開させればプーリとしての使用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施の形態を示す図で、スピニング絞り成形開始時の説明図。
【図２】同じくスピニング成形完了時の説明図。
【図３】図１，２に示すスピニング絞り成形過程での要部の形状変化を示す工程説明図。
【図４】従来の代表的なスピニング成形法を示す説明図。
【符号の説明】
１，２…マンドレル
３…テールストック
４…スピニング成形ローラ
４ａ…側部成形面
５…隆起部
Ｂ…底壁部
Ｃ１，Ｃ２…コーナー部
ｅ…板厚減少分
Ｆ…フランジ部
Ｒ…円筒胴部
Ｗ１…予備成形ワーク
Ｗ…カップ状ワーク
【図１】
0003807158.tif 000002
【図２】
0003807158.tif 000003
【図３】
0003807158.tif 000004
【図４】
0003807158.tif 000005