(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形用厚板を深絞りして底付き円筒部を有する成形品を成形するための方法であって、
成形前の前記成形用厚板は、略同一半径の円形部と、その円形部から径を広げる方向に突き出た突出部とが連続した外形をなしたものであり、
複数回の絞り工程を有し、
初回絞りの際に、前記成形用厚板の円形部をポンチによって当該ダイスの中に絞り込んで絞り成形部として成形し、
前記成形用厚板の円形部の外周部分と突出部とを傾斜させて非絞り成形部として成形し、
再絞りの際に、傾斜した前記非絞り成形部を水平に成形することにより、
開口方向に裾広がりとなった中空の底付き円筒部と、その裾部分から水平に形成されたフランジ部と、更に該フランジ部から突出した突出部とを備えた成形品を成形することを特徴とする深絞り成形方法。
【請求項２】
請求項１に記載の深絞り成形方法において、
前記初回絞りの際に、開口周縁部に傾斜面を設けたダイスに対して、前記成形用厚板の円形部内をポンチによって押し込んで絞り成形部を成形し、
前記成形用厚板にシワ押えを押し当てることなく、前記成形用厚板の円形部の外周部分と突出部とを前記ダイスの開口周縁部の傾斜面に沿って傾斜させて非絞り成形部を成形することを特徴とする深絞り成形方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の深絞り成形方法において、
初回絞りの際に、前記ポンチが前記ダイス内の下死点に達する過程で、前記絞り成形部の側面部分をしごくようにして、当該側面部分の肉を下方へ流すことを特徴とする深絞り成形方法。
【請求項４】
成形用厚板を深絞りして底付き円筒部を有する成形品を複数回の絞りによって成形する深絞り成形型をもった各工程毎のプレス機を有する装置であって、
成形前の前記成形用厚板は、略同一半径の円形部と、その円形部から径を広げる方向に突き出た突出部とが連続した外形をなしたものであり、
初回絞りのプレス機は、開口周縁部に傾斜面が形成されたダイスを備えた下型と、シワ押えを押し当てることなく前記ダイスの中に前記成形用厚板を押し込んで絞り込むポンチを備えた上型とを有し、
開口方向に裾広がりとなった中空の底付き円筒部と、その裾部分から水平に形成されたフランジ部と、更に該フランジ部から突出した突出部とを備えた成形品を成形する
ことを特徴とする深絞り成形装置。
【請求項５】
成形用厚板を深絞りすることにより成形される底付き円筒部を有する深絞り成形品であって、
成形前の前記成形用厚板は、略同一半径の円形部と、その円形部から径を広げる方向に突き出た突出部とが連続した外形をなしたものであり、
前記成形用厚板の円形部の外周部分をフランジ部とし、その円形部から径を広げる方向に突き出た部分を突出部とし、
前記底付き円筒部は、当該底側から前記フランジ部にかけて内側に湾曲しながら裾野を広げた形状をなすことを特徴とする深絞り成形品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、従来鋳造によって造られていた厚肉部材を、厚肉板からプレス加工によって成形することを可能にした深絞り成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
厚肉部材には種々のものが存在するが、その一つに、トラックのキャブをチルトする際に、その傾動操作を補助するアシスト機構の構成部材であるアームチルトが挙げられる。ここに、図１３は、アシスト機構を示す断面図であり、図１４は、そのアシスト機構を構成するアームチルトの斜視図である。また、図１５は、トラックのキャブ部分を示した図である。
このアシスト機構１００は、図１５に示すトラックのＰ部において、キャブ１０１とシャーシ１０２との間に設けられている。シャーシ１０２の支持部１０３，１０３には貫通孔を持ったマウンチング１０４Ａ，１０４Ｂが固定され、その両貫通孔にチューブチルトキャブ１０５が嵌挿されている。チューブチルトキャブ１０５は、長尺なパイプの一端内面にセレーション１０５ａが形成されたものであって、セレーション１０５ａの成形された部分が一方のマウンチング１０４Ａから突出している。
【０００３】
一方、チューブチルトキャブ１０５のセレーション１０５ａに対向して、反対のマウンチング１０４Ｂにはアームチルト１０６が外側に突出して取り付けられている。アームチルト１０６は、図１４に示すように円筒部１１１とフランジ部１１２とから構成され、その円筒部１１１の先端部分内面にセレーション１１３が形成されている。更に、アームチルト１０６は、フランジ部１１２から張り出したアーム部１１４を有し、そこに穿設された長円形の取付孔１１５を介してマウンチング１０４Ｂ側にネジ止めされている。また、アーム部１１４は、マウンチング１０４Ｂ側に螺設されたボルトストッパ１０８に当てられて回転しないように構成されている。そして、このアームチルト１０６とチューブチルトキャブ１０５とは、両セレーション１０５ａ，１１３に嵌合された一本のトーションバー１０７で連結されている。
【０００４】
そこで、図１５に示すようにキャブ１０１を持ち上げた状態でアシスト機構１００を取り付ければ、キャブ１０１を下げたときにはトーションバー１０７に捻りが生じ、キャブの重さと釣り合ったトルクが発生する。そのため、キャブ１０１を持ち上げるときには、トーションバー１０７によるトルクの補助を受けて人の力だけで容易に持ち上げられることとなる。また、ボルトストッパ１０８を回転させてその突出量を調整することにより、キャブ１０１持ち上げ時の操作力を調整することができる。
ところで、このようなアシスト機構１００を構成するアームチルト１０６は、マウンチング１０４Ｂにはめ込んで取り付け、トーションバー１０７の回転を受け、更に受けたトルクをボルトストッパ１０８に当てて回転を防止するための機能を備える必要がある。
【０００５】
従って、アームチルト１０６の形状は、セレーション１１３を備えた円筒部１１１と、マウンチング１０４Ｂにはめ込むためのフランジ部１１２、そしてボルトストッパ１０８に当てて回転止めするためのアーム部１１４とが必要となる。
そして、アームチルト１０６は、トーションバー１０７を介して受けるキャブ１０１の荷重に耐え得るだけの十分な強度が必要であり、例えば従来から鋳造においてＦＣＤ７００を使用して製造していた場合には、円筒部１１１に約８ｍｍ程度の肉厚が必要であった。
よって、これほどの肉厚をもち、しかも偏った形状のフランジ部を有する部品をプレス成形で造ることは技術的に確立されておらず、従来からアームチルトの製造には鋳造が採用されてきた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、鋳造品には各種機械加工を施す必要があり、部品コストが高くなってしまう問題があった。即ち、アームチルトの機能を果たすべく、例えばセレーション下穴、取付面、締付面、及びボルト当たり面を切削加工する必要があり、さらにブローチ加工を施す必要があり、そのための設備費がかさみ、部品コストを上げる結果となっていた。
一方で、鋳造によるコストアップを回避するための一案として、アームチルトを円筒部分とフランジ部分とに分け、別々に加工した円筒部とフランジ部を溶接によって接続することが考えられる。円筒部分のみを成形することは、形状が軸対称であることから厚肉であっても比較的容易だからである。しかし、フランジ部に作用する過大なトルクを支えるだけの強度を得るにはコストが高くなったり、頻繁に品質チェックをする必要が生じる。
【０００７】
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、厚肉の鋼板から非軸対象のフランジ部を備えた底付き円筒形状の製品をプレス加工によって成形することを可能にした深絞り成形方法等を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の深絞り成形方法は、成形用厚板を深絞りして底付き円筒部を有する成形品を成形するための方法であって、成形前の前記成形用厚板は、略同一半径の円形部と、その円形部から径を広げる方向に突き出た突出部とが連続した外形をなしたものであり、複数回の絞り工程を有し、初回絞りの際に、前記成形用厚板の円形部をポンチによって当該ダイスの中に絞り込んで絞り成形部として成形し、前記成形用厚板の円形部の外周部分と突出部とを傾斜させて非絞り成形部として成形し、再絞りの際に、傾斜した前記非絞り成形部を水平に成形することにより、開口方向に裾広がりとなった中空の底付き円筒部と、その裾部分から水平に形成されたフランジ部と、更に該フランジ部から突出した突出部とを備えた成形品を成形することを特徴とする。
よって、本発明によれば、初回絞りで、非絞り成形部である円形部の外周部分などを傾斜させるようにしたため、絞り成形部分の肉流れが良くなって亀裂による破損などが防止され、厚肉の鋼板から非軸対象のフランジ部を備えた底付き円筒形状の製品をプレス加工によって成形することが可能となる。
【０００９】
また、本発明の深絞り成形方法は、請求項１に記載の深絞り成形方法において、前記初回絞りの際に、開口周縁部に傾斜面を設けたダイスに対して、前記成形用厚板の円形部内をポンチによって押し込んで絞り成形部を成形し、前記成形用厚板にシワ押えを押し当てることなく、前記成形用厚板の円形部の外周部分と突出部とを前記ダイスの開口周縁部の傾斜面に沿って傾斜させて非絞り成形部を成形することを特徴とする。
よって、本発明によれば、シワ押えがないため非絞り成形部分の材料流入性が良く、絞り成形部分がポンチに従ってダイスの中に押し込まれるため、その絞り成形部に作用する引っ張り応力が小さくなり、亀裂による破損などが防止され、厚肉の鋼板から非軸対象のフランジ部を備えた底付き円筒形状の製品をプレス加工によって成形することが可能となる。
【００１０】
また、本発明の深絞り成形方法は、初回絞りの際に、前記ポンチが前記ダイス内の下死点に達する過程で、前記絞り成形部の側面部分をしごくようにして、当該側面部分の肉を下方へ流すことを特徴とする。
よって、本発明によれば、絞り成形部の側面部分は、当該部分の肉がしごかれてポンチによる引張方向へ流れることにより、当該側面部分を破断させる引張応力が小さくなるため、初回絞りにおいてより深く絞り込むことができる。
【００１１】
また、本発明の深絞り成形装置は、成形用厚板を深絞りして底付き円筒部を有する成形品を複数回の絞りによって成形する深絞り成形型をもった各工程毎のプレス機を有する装置であって、成形前の前記成形用厚板は、略同一半径の円形部と、その円形部から径を広げる方向に突き出た突出部とが連続した外形をなしたものであり、初回絞りのプレス機は、開口周縁部に傾斜面が形成されたダイスを備えた下型と、シワ押えを押し当てることなく前記ダイスの中に前記成形用厚板を押し込んで絞り込むポンチを備えた上型とを有し、開口方向に裾広がりとなった中空の底付き円筒部と、その裾部分から水平に形成されたフランジ部と、更に該フランジ部から突出した突出部とを備えた成形品を成形することを特徴とする。
よって、本発明によれば、シワ押えがないため非絞り成形部分の材料流入性が良く、絞り成形部分がポンチに従ってダイスの中に押し込まれるため、その絞り成形部に作用する引っ張り応力が小さくなり、亀裂による破損などが防止され、厚肉の鋼板から非軸対象のフランジ部を備えた底付き円筒形状の製品をプレス加工によって成形することが可能となる。
【００１２】
また、本発明の深絞り成形品は、成形用厚板を深絞りすることにより成形される底付き円筒部を有する深絞り成形品であって、成形前の前記成形用厚板は、略同一半径の円形部と、その円形部から径を広げる方向に突き出た突出部とが連続した外形をなしたものであり、前記成形用厚板の円形部の外周部分をフランジ部とし、その円形部から径を広げる方向に突き出た部分を突出部とし、前記底付き円筒部は、当該底側から前記フランジ部にかけて内側に湾曲しながら裾野を広げた形状をなすことを特徴とする。
よって、本発明によれば、内側に湾曲させることで円筒部の表面積を小さくすることができ、円筒部を深絞り成形する際に、その湾曲させた部分の材料に働く引っ張り応力が小さくなり、深さ方向の肉流れが良くなって当該円筒部を十分な深さが得られるように深絞りすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る深絞り成形方法の一実施の形態について図面を参照して説明する。本実施の形態で加工する成形品は、前述したアームチルトである。図１は、アームチルトを示した外観斜視図であり、図２は、そのアームチルトを示した断面図である。
本実施の形態のアームチルト１は、プレスによる深絞り成形が可能なように、その形状が従来のもの（図１４参照）から設計変更されている。そのアームチルト１は、開口方向に裾広がりとなった中空の底付き円筒部４と、その裾部分から水平に形成された環形状のフランジ部５と、更にフランジ部５から突出したアーム部６及び凸部７とから構成されている。そして、アーム部６及び凸部７には、アームチルト１をマウンチングにネジ止めする長孔形状のボルト孔８，９が穿設されている。
【００１４】
また、その円筒部４は、内面にセレーションが形成されたセレーション部分２と、裾広がりとなった拡径部分３とから構成されている。拡径部分３は、図２に示すように内側に湾曲し、その表面積が最少となる曲面をなすように設計されている。表面積を最少にすることによって、円筒部４を深絞り成形する際に、拡径部分３の材料に働く引っ張り応力を小さくし、深さ方向の肉流れを良くして円筒部４に十分な深さを得ることができるからである。
【００１５】
このような形状のアームチルト１は、約８ｍｍの肉厚をもった鋼板（ＳＨＰ４４０−ＯＤ）から後述する深絞りによって成形され、各部の肉厚は、成形時の肉流れによって以下のような値になった。
円筒部４のセレーション部分２及び拡径部分３は、絞り込まれて約６ｍｍ程度と薄くなるが、強度上問題はなく、またこのように絞り込むことによって深さのあるアームチルト１の成形を可能としている。また、フランジ部５は、その底面周縁にマウンチング７０（図２参照）内にはめ込んで位置決めするための段差５ａが形成され、その段差５ａの形成された最も厚い部分で約９ｍｍ程度に肉厚がある。更に深絞りによってほとんど肉流れの影響を受けないアーム部６は、約８ｍｍ程度と素板の肉厚のままである。
【００１６】
このようなアームチルトは、次の手順に従って加工される。なお、本実施の形態では、プレス加工によって型絞りといわれる深絞り成形が行われるものであり、以下の各工程ではそれぞれの型を備えたプレス機を介して行われるが、プレス機自体は汎用機であるため図示及びその説明は省略する。
先ず、素材抜き工程で、一枚の鋼板から図３に示す形状の成形用厚板であるブランク１０が打ち抜かれる。このブランク１０の形状は、アームチルト１の機能を果たすため一定の範囲で拘束される。即ち、アームチルト１がアーム部６及びボルト孔８，９を備える必要があるため、ブランク１０の形状は、円形部１１から突き出た突出部１２，１３を設ける必要があるからである。そして、従来からアームチルトのプレス加工を困難にしていた原因は、この突出部１２，１３が存在していたことにあった。
【００１７】
現在の深絞り成形技術によれば、厚肉の鋼板であってもコップのような軸対称の容器を成形することは可能である。しかし、アームチルト１のように突出したアーム部６によって軸対称にならないものを深絞りする場合には、後述するように軸対称でない部分に亀裂が生じてしまうなど、成形を格段に困難なものにしていたからである。
そこで、本実施の形態では、ブランク１０の形状及び以下に示す深絞りの方法などを検討することによりアームチルト１の深絞り成形を可能としたのである。ブランク１０の形状などは、深絞り成形を行うなかで、その問題点を見いだし、歩留まりや成形性向上のため最適化したものである。
【００１８】
そこで、先ず深絞り成形によって製造するアームチルト１の加工工程の概要を説明する。
厚板の鋼板から打ち抜かれたブランク１０（図３参照）は、続く工程で深絞り成形が行われる。ここに、図４（ａ）〜（ｄ）は、ブランク１０から成形された成形品（以下、「ワーク」と記す）の各工程における成形過程を示した断面図（突出部１２，１３は省略）である。
本実施の形態では、深絞り成形を１絞りから４絞りの４工程に分けて行い、第４絞り工程でアームチルト１の基本形状が得られるようになっている。この工程数は、１工程分の絞り率に基づき最終的な基本形状に至るまでを工程配分して決定されている。アームチルト１を成形する本鋼板（ＳＨＰ４４０−ＯＤ）の場合、一般的限界絞り率は、初回絞りが０．５５〜０．６０であり、再絞りが０．７５〜０．８５である。
【００１９】
そこで、図３に示す形状のブランク１０は、先ず第１絞り工程で、その円形部１１がその中心を軸にした軸対称をなして絞り込まれ、ワーク２０は、図４（ａ）に示すような碗型に成形される。このとき、ワーク２０の絞り部２１が成形後にアームチルト１の円筒部４に相当し、絞り込みが行われない非絞り部２２がアームチルト１のフランジ部５に相当する。
図示しないが、突出部１２，１３もこの第１絞り工程で非絞り部２２と同角度で傾斜し、その突出部１２がアームチルト１のアーム部６に相当する。
なお、この第１絞り工程での絞り率は０．５３である。そして、このワーク２０には、この第１絞り工程に続いて３度の再絞りが行われる。
【００２０】
図４（ｂ）で示す第２絞り工程では、絞り部２１が更に深く絞り込まれるとともに、非絞り部２２が水平に押し広げられ、その非絞り部２２にともなって不図示の突出部１２，１３も水平になる。本工程では、第１絞り工程からの絞り率が０．８０である。
次いで、図４（ｃ）で示す第３絞り工程及び図４（ｄ）で示す第４絞り工程では、絞り部２１がより深く絞り込まれ、第４絞り工程でアームチルト１の基本形状（図４（ｄ））が成形される。このときの絞り率は、第２から第３絞り工程において０．７９であり、第３から第４絞り工程においては０．７１である。
【００２１】
アームチルト１の基本形状に成形されたワーク２０は、更にこの深絞り工程に続いて仕上げ工程が施される。ここで、図５（ａ）〜（ｃ）は、深絞り成形後、アームチルト１に仕上げられるまでの各工程におけるワーク２０の断面図（アーム部６及び凸部７を含まない断面）である。
仕上げ工程では、先ず図５（ａ）に示すようにワーク２０にリストライクが施される。このリストライク工程は、絞り部２１の先端内面にセレーションを形成するため、下穴２３の径の精度を確保する目的で行われる。
続いて、図５（ｂ）に示すように、非絞り部２２の底面外周にアームチルト１をマウンチング７０（図２参照）内に嵌合させるための段差２４が冷間鍛造によって成形される。
【００２２】
ワーク２０は、リストライク及び段差２４の成形を行われた後、アームチルト１のフランジ５、アーム部６及び凸部７の外形線からはみ出す部分を取り除くため、外周抜きが行われて形状が整えられる。これによって、非絞り部２２がアームチルト１のフランジ部５として、また図３に示す突出部１２がアーム部６などとして仕上げられる。
そして、最終工程として、図５（ｃ）に示すように下穴２３にセレーション刃をもった型が押し込まれセレーション２５が成形され、絞り部２１がアームチルト１の円筒部４として仕上げられる。
また、アーム部６及び凸部７にはポンチによって孔抜きが行われ、図１に示すようにボルト孔８，９が明けられてアームチルト１が完成する。
【００２３】
以上のようにしてアームチルト１は完成されるが、このアームチルト１の成形は、単に成形を段階的に行う再絞りを採用したために可能となったのではなく、以下のような試行錯誤を経て深絞りによるプレス加工が可能となったのである。
先ず、第１絞り工程での絞り率は、前述したように０．５３であり、この値は初回絞りの一般的限界絞り率（０．５５〜０．６０）を超える値である。しかしながら一方で、深絞りの工程数を最少化するためには、初回絞りにおいてできるだけ深く絞ることが要求される。そこで、第１に限界絞り率を超える有効な深絞り成形の工法について検討が行われた。
【００２４】
そこで、実際に絞り率が限界を超えた深絞りを行った場合には、次のような影響が問題として現れた。
通常、深絞り成形では、ブランクは、ダイスとシワ押えによってその外周部分が押さえつけられ、ポンチによって一方からダイスの中に押し込まれる。そうした方法によって、前述した第１絞り工程に相当する深絞りを図６に示すブランク３０について行った。このブランク３０は、図３に示すブランク１０の原形をなす初期の形状であって、ブランク１０は、このブランク３０の問題を解決した完成形である。ブランク３０とブランク１０との違いは、図６に示す円形部３１（図３では１１）と突出部３２，３３（図３では１２，１３）との連続部３６，３７，３８である。
そして、このブランク３０について第１絞り工程を行ったところ、図７に示すように絞り込まれたワーク４０ができあがった。ところが、このワーク４０には、絞り部４１に亀裂４２が生じてしまった。
【００２５】
これは、剛性の高い厚肉の鋼板は肉流れが悪いので、絞り込みの際に絞り部４１に働く引張応力によって材料が破断したためと考えられる。即ち、非絞り部４３がシワ押えによって押さえつけられ、絞り部４１がポンチによって絞り込まれると、非絞り部４３は中心方向に引っ張られて径が小さくなり、集まった肉によって肉厚がより厚くなる。そして、より厚肉になった非絞り部４３は、シワ押えとの抵抗がブレーキとなって、剛性の高い鋼板であるためダイスの中に流れ込もうとする材料流入性が悪くなる。
従って、絞り部４１には、ポンチによるダイス内に押し込もうとする力と、ダイス外で非絞り部４３に働く反対方向の反力とによって強い引っ張り応力が働き、これによって伸ばされて許容応力を超えた部分が破断して亀裂が生じることとなったと考えられる。
【００２６】
よって、本実施の形態では、前記第１絞り工程を行うプレス機は、図８に示すようにブランク３０を外周部で押さえつけるシワ押えを排除し、従来のシワ押えに対応するダイス５１の箇所に傾斜５１ａをつけて構成した。傾斜５１ａの傾斜角θ１は、３７゜を最適値として設定した。この値は、見かけ上の径を大きくすることで絞り率を大きくし、材料への負担を軽減させるためと、後述する肉余りを考慮して決定されている。
なお、見かけ上の径とは、非絞り部２２の外周直径ｄ１のことである。通常のシワ押さえを用いた場合には、ブランク３０（図６参照）の円形部３１の直径に対する絞り部２１の直径ｄ２との比で絞り率を計算するが、本実施の形態の場合には、シワ押さえを用いないことによって絞り部２１の応力負担が軽減するため、非絞り部２２の外周直径ｄ１を絞り率を計算する際の値とみなした。
【００２７】
そこで、本実施の形態では、図８に示すプレス型を第１絞り工程に使用し、所定位置にフリーな状態で配置したブランク３０を上方からポンチ５２によってダイス５１に押し込む深絞りを行うこととした。
絞り込まれたブランク３０は、シワ押えがないため材料流入性が良く、ポンチ５２に従ってダイス５１の中に押し込まれていく。そして、この第１絞り工程では、絞り部６１に作用する引っ張り応力が小さくなったため、０．５３という限界値（０．５５〜０．６０）を超える絞り率での深絞りが可能となった。
【００２８】
また、ダイス５１とポンチ５２とは、他の部分に比べてクリアランスが小さく設計されているため、ダイスの中に絞り込まれた絞り部６１は、ダイス５１とポンチ５２との摩擦抵抗が大きくなるようになっている。
そこで、第１絞り工程では、図８に示すようにポンチ５２が下死点に達するまでの間、絞り部６１の側面部分が矢印で示す方向にしごかれて、板厚が薄くなった分の肉流れが生じる。従って、ポンチ５２によって引っ張られる部分の肉が下方へ流れることにより、当該部分を破断させるように作用する引張応力が小さくなる。そのため、本実施の形態の第１絞り工程では、絞り部６１をより深く絞り込むことができ、絞り込み深さを稼ぐことができる。
【００２９】
しかしながら、一方で本実施の形態では、第１絞り工程でシワ押さえを排除したことにより、ワーク６０に図９に示すようなシワ６６，６７，６８が生じてしまった。図９は、第１絞り工程で成形されたワーク６０を凹面側から示した図である。
第１絞り工程では、ポンチ５２によって絞り込まれなかった非絞り部６２（図８参照）は、径方向に縮まって肉が集まり、円周方向の圧縮応力によって肉厚が増す。通常、軸対称の成形品の場合には、深絞りの際に円周方向に圧縮応力が働いても、前述したように厚肉の鋼板は剛性が高く、均一に応力が働くためにシワにはなり難い。
しかし、ブランク３０の場合、突出部３２，３３が存在するために局部的に大きな応力が作用してしまい、材料にすべりが生じてシワになると考えられる。そして、このシワ６６，６７，６８が形成された部分は、第２絞り工程で非絞り部６２が水平にされる際に破断して亀裂を起こしてしまった。
【００３０】
ここに、第１絞り工程後のブランク外形線Ｌ１と第２絞り工程後のブランク外形線Ｌ２を図１０に示した。第１絞り工程における非絞り部６２は傾斜しているため、第２絞り工程で水平になると、その外形線が図示するように広げられることとなる。そのため、非絞り部６２には外形線に沿った引っ張り応力が作用することとなる。そして、シワになっている部分は材料にすべりが生じているため、第２絞り工程で当該部分に引っ張り応力が作用すると、そのすべりを生じている部分が破断して亀裂が生じてしまうと考えられる。
従って、次に、深絞りによって起こるシワの発生をなくすことについて、ブランクの形状を調整する点から検討が行われた。
【００３１】
最初の段階で設計したブランク３０は、深絞りによってアームチルト１の最終形態を成形することができる形状であって、特に、できるだけ素材を小さくして深絞りの際に材料の流入が容易に行われるようにしようとする観点から、図６に示す形状で設計された。
つまり、材料が流入するためには、ブランクの外形を小さくする必要があった。それは、ブランク外周の非絞り部６２（図８参照）に相当する部分には、成形時に円周方向応力が発生するため、外形を小さくした方が発生する円周方向応力を小さくすることができるからである。即ち、円周方向応力による肉厚の増加が少なければ、ポンチ５２によって絞り込む際の抵抗を小さくすることができると考えられるからである。
そのため、当初のブランク３０の形状は、面積を小さくするために突出部３２，３３の裾野部分に注目し、円形部３１との連続部３６，３７，３８を図６に示すように内側へと湾曲させた。
【００３２】
ところが、当初このブランク３０で前述したようにシワ押えなしの第１絞り工程で深絞りを行ったところ、図９に示すように３箇所にシワ６６，６７，６８が生じてしまった。そして、このシワ６６，６７，６８の発生は、局部的に働く圧縮応力によって起こるものと考えられた。
そこで、圧縮応力については、成形時に非絞り部６２に発生する円周方向応力が一因として考えられるが、シワ６６，６７，６８が生じた箇所が前述したように、円周方向応力を小さくする為に形成した連続部３６，３７，３８であったことから他の要因を検討した。そうしたところ、連続部３６，３７，３８には成形時にポンチによってほぼ中心に向かって引っ張られる肉流れが生じるが、その肉流れの方向が不連続になるため、これがシワ６６，６７，６８を生じさせる主な原因と考えられた。ここに、図１１は、第１絞り工程における連続部３６の肉流れを示した模式図である。
【００３３】
非絞り部６２（図８参照）は、ダイス５１内に押し込まれた絞り部６１に引っ張られ、ほぼ中心方向に向かって肉流れが生じる。しかし、この肉流れは、図１１に示すようにブランク３０の円形部３１外周（Ｒ部分）には求心方向に生じるものの、突出部３２（Ｓ部分）には、およそ張出し方向に沿った肉流れが生じることとなる。このような肉流れの不連続部分が生じるのは、突出部３２が他の円形部３１に比べてダイス５１から外に出ている面積が大きいため、より剛性が高くなっているからであると考えられる。
そのため、円形部３１と突出部３２とが連続する連続部３６では、互いのＲ，Ｓ部分に示す方向に流れた肉がぶつかり合い、ぶつかり合った肉は行き場を失い、肉余りとなって隆起し、それがシワとなって現れたと考えられる。
【００３４】
そこで、ブランク３０の連続部３６，３７，３８の形状を変化させ、有限要素法を利用したプレス成形シミュレーションによってブランク形状のチューニングを行った。有限要素法を利用したシミュレーションは、第１絞り工程のプレス成形時において、潤滑油を想定して摩擦係数μ＝０．２の摩擦条件とし、ブランクの要素分割を５ｍｍピッチでメッシングし、板厚方向は３層に分割して行った。そして、この第１絞り工程における最小主応力（最大圧縮応力）の分布により、シワの発生を予測して行った。ここで、図１２は、成形時に作用する最小主応力のグラフを示した図である。具体的には、ブランク３０の連続部３６と、当該部分をチューニングしたブランク１０の連続部１５であって、３層に分割した各層における最小主応力をグラフに示した図である。
【００３５】
このグラフから、ブランク１０，３０が絞り込まれる過程で各層に作用する圧縮応力は、一旦ほぼ一致した値を示した後に、その値の差が開くような変化を示した。これは、成形過程で各層の変形が一体に生じるようになって圧縮応力の値ががほぼ一致し、その後各層の変形にずれが生じるようになって圧縮応力の値にも差が生じるようになると考えられる。そのため、圧縮応力に差が生じるところ（ポンチのストローク）が、ブランク１０，３０のシワの発生点である。
そこで、グラフに示された結果から、ブランク３０では、ポンチのストロークがＡ点までの絞り込みでシワが発生し、それ以上の絞り込みによってシワが大きくなることが分かる。一方、ブランク３０の連続部３６の曲率を小さくしていったところ、シワの発生点がポンチのストロークに対して大きくなり、ブランク１０の場合にはＢ点にまですることができた。
【００３６】
従って、ブランク３０の連続部３７，３８についても同様にシミュレーションを行い、第１絞り工程に必要な絞り込み量（ポンチのストローク）に対してシワの発生を抑えるように調整したところ、図３に示すような形状のブランク１０が設計された。そして、このようなブランク１０のチューニングによって、第１絞り工程でのシワの発生を抑え、第２絞り工程で破断して亀裂が起きないようにすることができた。
よって、本実施の形態では、以上のように各課題の解決を図ることによって、非軸対象のフランジ部を備えた底付き円筒形状の製品であるアームチルト１を、厚肉の鋼板からプレス加工によって成形することができた。
【００３７】
なお、本発明は、前記実施の形態のものに限定されるわけではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施の形態では、成形品としてアームチルトを例に挙げて説明したが、厚肉の鋼板から成形する非軸対象のフランジ部を備えた底付き円筒形状のものであれば対象となる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は、初回絞りの際に、成形用厚板の円形部をポンチによってダイスの中に絞り込んで絞り成形部として成形し、前記成形用厚板の円形部の外周部分と突出部とを傾斜させて非絞り成形部として成形し、再絞りの際に、傾斜した前記非絞り成形部を水平に成形することにより、開口方向に裾広がりとなった中空の底付き円筒部と、その裾部分から水平に形成されたフランジ部と、更に該フランジ部から突出した突出部とを備えた成形品を成形する深絞り成形方法としたことで、厚肉の鋼板から非軸対象のフランジ部を備えた底付き円筒形状の製品をプレス加工によって成形することを可能とすることができた。
【００３９】
また、本発明は、成形品を複数回の絞りによって成形する深絞り成形型をもった各工程毎のプレス機を有する装置であって、成形前の前記成形用厚板が、略同一半径の円形部と、その円形部から径を広げる方向に突き出た突出部とが連続した外形をなしたものであり、初回絞りのプレス機が、開口周縁部に傾斜面が形成されたダイスを備えた下型と、シワ押えを押し当てることなく前記ダイスの中に前記成形用厚板を押し込んで絞り込むポンチを備えた上型とを有し、開口方向に裾広がりとなった中空の底付き円筒部と、その裾部分から水平に形成されたフランジ部と、更に該フランジ部から突出した突出部とを備えた成形品を成形する構成とした深絞り成形装置としたことで、厚肉の鋼板から非軸対象のフランジ部を備えた底付き円筒形状の製品をプレス加工によって成形することを可能とすることができた。
【００４０】
また、本発明は、成形前の前記成形用厚板が、略同一半径の円形部と、その円形部から径を広げる方向に突き出た突出部とが連続した外形をなしたものであり、前記成形用厚板の円形部の外周部分をフランジ部とし、その円形部から径を広げる方向に突き出た部分を突出部とし、前記底付き円筒部が、当該底側から前記フランジ部にかけて内側に湾曲しながら裾野を広げた形状をなす深絞り成形品としたことで、円筒部の表面積を小さくすることができ、円筒部を深絞り成形する際に、その湾曲させた部分の材料に働く引っ張り応力が小さくなり、深さ方向の肉流れが良くなって当該円筒部を十分な深さが得られるように深絞りすることができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる深絞り成形方法の成形例であるアームチルトを示す外観斜視図である。
【図２】本発明にかかる深絞り成形方法の成形例であるアームチルトを示す断面図である。
【図３】厚肉の鋼板から打ち抜くブランクの完成形を示す図である。
【図４】本発明にかかる一実施の形態の深絞り工程を示す成形品の断面図である。
【図５】本発明にかかる一実施の形態の仕上げ工程を示す成形品の断面図である。
【図６】厚肉の鋼板から打ち抜くブランクの初期形状を示す図である。
【図７】従来の工法によって深絞り成形した成形品を示した斜視図である。
【図８】第１絞り工程で使用されるプレス型を示した断面図である。
【図９】第１絞り工程で成形されたワーク６０を凹面側から示した図である。
【図１０】第１絞り工程後のブランク外形線Ｌ１と第２絞り工程後のブランク外形線Ｌ２を示した図である。
【図１１】第１絞り工程における連続部３６の肉流れを示した模式図である。
【図１２】成形時に作用する最小主応力のグラフを示した図である。
【図１３】アシスト機構を示す断面図である。
【図１４】アシスト機構を構成するアームチルトを示す斜視図である。
【図１５】トラックのキャブ部分を示した図である。
【符号の説明】
１          アームチルト
４          円筒部
５          フランジ部
６          アーム部
１０        ブランク
１１        円形部
１２，１３  突出部
２０，６０  ワーク
２１，６１  絞り部
２２，６２  非絞り部
５１        ダイス
５２        ポンチ
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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