特許 5697787 成形材製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】5697787

(24)【登録日】2015年2月20日

(45)【発行日】2015年4月8日

(54)【発明の名称】成形材製造方法

(51)【国際特許分類】

   B21D 22/28 20060101AFI20150319BHJP

   B21D 24/00 20060101ALI20150319BHJP

【ＦＩ】

   B21D22/28 A

   B21D24/00 C

   B21D24/00 A

【請求項の数】3

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-180047(P2014-180047)

(22)【出願日】2014年9月4日

【審査請求日】2014年10月10日

(31)【優先権主張番号】特願2014-102968(P2014-102968)

(32)【優先日】2014年5月19日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】714003416

【氏名又は名称】日新製鋼株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110423

【弁理士】

【氏名又は名称】曾我 道治

(74)【代理人】

【識別番号】100111648

【弁理士】

【氏名又は名称】梶並 順

(74)【代理人】

【識別番号】100147500

【弁理士】

【氏名又は名称】田口 雅啓

(74)【代理人】

【識別番号】100166235

【弁理士】

【氏名又は名称】大井 一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100179914

【弁理士】

【氏名又は名称】光永 和宏

(74)【代理人】

【識別番号】100179936

【弁理士】

【氏名又は名称】金山 明日香

(72)【発明者】

【氏名】中村 尚文

(72)【発明者】

【氏名】山本 雄大

(72)【発明者】

【氏名】西尾 克秀

【審査官】 石黒 雄一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−５８２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６０−１４６５２６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００１−２５９７５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−５７９１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２１Ｄ ２２／００−２６／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

素材金属板に対して多段絞りを行うことで、筒状の胴部と該胴部の端部に形成されたフランジ部とを有する成形材を製造することを含む成形材製造方法であって、
前記多段絞りには、
胴部素体を有する予備体を前記素材金属板から形成する予備絞りと、
押込穴を有するダイと、前記胴部素体の内部に挿入されて前記胴部素体を前記押込穴に押込むパンチと、前記胴部素体の深さ方向に沿う圧縮力を前記胴部素体の周壁に加える加圧手段とを含む金型を用いて前記予備絞りの後に行われ、前記圧縮力を前記胴部素体の周壁に加えながら前記胴部素体を絞ることで前記胴部を形成する少なくとも１回の圧縮絞りと
が含まれており、
前記加圧手段は、前記ダイに対向するように前記パンチの外周位置に配置されて前記胴部素体の周壁の下端が載置されるパッド部と、前記パッド部を下方から支持するとともに前記パッド部を支持する支持力を調節できるように構成された支持部とを有するリフターパッドであり、
前記少なくとも１回の圧縮絞りは、前記パッド部が下死点に到達するまでの間に完了するように行われ、
前記胴部素体の絞りが行われる際に前記支持力が前記圧縮力として前記胴部素体の周壁に作用する
ことを特徴とする成形材製造方法。

【請求項2】

前記胴部素体の周壁に付加される前記圧縮力を前記胴部素体の周壁の断面積で除した値（Ｎ／ｍｍ^２）をＰとし、前記ダイ肩半径（ｍｍ）／前記圧縮力を加えて絞る前の前記胴部素体の周壁の板厚（ｍｍ）をｘとしたときに、
１６３ｘ^−１．２≦Ｐ≦１３０ｘ^０．３を満たす
ことを特徴とする請求項１記載の成形材製造方法。

【請求項3】

前記胴部は、頂壁と前記頂壁の外縁から延出された周壁とを含んでおり、
前記胴部の周壁の板厚が前記胴部の頂壁の最大板厚及び前記素材金属板の板厚の少なくとも一方以上とされている
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の成形材製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、筒状の胴部と胴部の端部に形成されたフランジ部とを有する成形材を製造するための成形材製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば下記の非特許文献１等に示されているように、絞り加工を行うことで、筒状の胴部と該胴部の端部に形成されたフランジ部とを有する成形材を製造することが行われている。絞り加工では素材金属板を引き伸ばすことで胴部が形成されるので、通常、胴部の周壁の板厚は素材板厚よりも薄くなる。一方で、金属板のフランジ部に相当する領域は胴部の形成に応じて全体として縮むので、フランジ部の板厚は素材板厚よりも厚くなる。

【0003】

例えば下記の特許文献１等に示されているモータケースとして上記のような成形材を用いる場合がある。この場合、胴部の周壁には、モータケース外への磁気漏洩を防ぐシールド材としての性能が期待される。また、モータの構造によっては、ステータのバックヨークとしての性能も周壁に期待される。シールド材又はバックヨークとしての性能は、周壁が厚いほど良好となる。このため、上記のように絞り加工により成形材を製造する際には、絞り加工による板厚の減少量を考慮して、周壁の必要板厚よりも厚い素材金属板が選定される。一方、フランジ部は、モータケースを取付対象に取り付けるために用いられることが多い。このため、フランジ部には一定量の強度を有することが期待される。

【0004】

上記のような従来の成形材製造方法では、絞り加工を行うことで筒状の胴部と該胴部の端部に形成されたフランジ部とを有する成形材を製造しているので、フランジ部の板厚は素材板厚よりも厚くなる。このため、フランジ部に期待される性能を満たす板厚を超えて、フランジ部が不必要に厚くなることがある。また、胴部の周壁の必要板厚よりも厚い素材金属板を選定することによって、モータ性能への寄与が少ない胴部の頂壁の板厚まで不必要に厚くなる。これらは、成形材が不必要に重くなっていることを意味し、モータケース等の軽量化が求められる適用対象において無視できない。また、従来方法では、比較的厚い素材金属板を用いることにより、素材コストが増加している。

【0005】

そこで、下記の特許文献２等に示されているように、絞り加工部材の胴部の薄肉化を防止するやり方として、多段絞り工程において圧縮絞りを行う金型が開示されている。
この圧縮絞り金型では、前工程で成形された円筒部材を、その開口フランジ部を下にした状態で、下型に設けられた変形阻止部材に被嵌し、開口フランジ部を下型に設けられたプレートの凹部に位置させて、その外周を凹部に係合させる。そして、上型を下降させて、この上型に設けられたダイの孔に円筒部材の円筒部を圧入していくことによって圧縮力が働いて圧縮絞り加工が行われる。
このとき変形阻止部材はプレートに対し上下動可能なため、円筒部材の側壁は殆ど引張り力を受けず、薄肉化が防止される。
なお、このとき胴部素体に掛かる圧縮力は、ダイの孔に圧入される際の胴部素体の変形抵抗に等しい。すなわち、増肉に寄与するのは、主に変形抵抗に関係のあるダイとパンチの金型クリアランス、ダイ肩半径、胴部素体の材料強度（耐力×断面積）である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１３−５１７６５号公報

【特許文献2】実開平４−４３４１５号公報

【非特許文献】

【0007】

【非特許文献1】村川正夫、外３名著「塑性加工の基礎」、初版、産業図書株式会社、１９９０年１月１６日、ｐ．１０４〜１０７

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、上記のような圧縮絞り方法では、円筒部材は下型に固定されたプレート上に載置されており、上方から下降してきたダイスとプレート間に円筒部材が挟み込まれ、いわゆる底突きの状態で圧縮力が働いて板厚を増加させている。このため、胴部素体に掛かる圧縮力は、ダイの孔に圧入される際に発生する胴部素体の変形抵抗に等しい。

【0009】

増肉に寄与するのは、主に変形抵抗に関係のあるダイとパンチの金型クリアランス、ダイ肩半径、胴部素体の材料強度（耐力×断面積）などであり、ダイの孔に圧入されにくい条件ほど胴部素体に発生する変形抵抗は増大する。例えば、金型クリアランスを例にとると、厚い胴部素体板厚を得るために金型クリアランスを広くした場合、ダイの孔に圧入され易くなってしまい逆に増肉効果を下げる結果を招くことになる。このように、従来から提案されているような底突きによる圧縮絞り方法では、金型クリアランスと同等の厚みまで増肉することは不可能であった。また、上述した増肉に寄与する条件はいったん決まってしまうと変更が困難なため、操業中に増肉度合いをコントロールすることは事実上不可能であった。

【0010】

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、フランジ部及び頂壁が不必要に厚くなることを回避でき、加工条件や素材金属板の板厚の変動にフレキシブルに対応でき、効率的に成形材の軽量化及び素材コストの低減を図ることができる成形材製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明に係る成形材製造方法は、素材金属板に対して多段絞りを行うことで、筒状の胴部と該胴部の端部に形成されたフランジ部とを有する成形材を製造することを含む成形材製造方法であって、多段絞りには、胴部素体を有する予備体を素材金属板から形成する予備絞りと、押込穴を有するダイと、胴部素体の内部に挿入されて胴部素体を押込穴に押込むパンチと、胴部素体の深さ方向に沿う圧縮力を胴部素体の周壁に加える加圧手段とを含む金型を用いて予備絞りの後に行われ、圧縮力を胴部素体の周壁に加えながら胴部素体を絞ることで胴部を形成する少なくとも１回の圧縮絞りとが含まれており、加圧手段は、ダイに対向するようにパンチの外周位置に配置されて胴部素体の周壁の下端が載置されるパッド部と、パッド部を下方から支持するとともにパッド部を支持する支持力を調節できるように構成された支持部とを有するリフターパッドであり、少なくとも１回の圧縮絞りは、パッド部が下死点に到達するまでの間に完了するように行われ、胴部素体の絞りが行われる際に支持力が圧縮力として胴部素体の周壁に作用する。

【発明の効果】

【0012】

本発明の成形材製造方法によれば、胴部素体の深さ方向に沿う圧縮力を胴部素体に加えながら胴部素体を絞ることにより胴部が形成されるので、絞り加工により胴部の周壁の板厚が薄くなることを回避でき、従来よりも薄い素材金属板を用いても周壁の必要板厚を確保できる。また、少なくとも１回の圧縮絞りは、パッド部が下死点に到達するまでの間に完了するように行われ、胴部素体の絞りが行われる際に支持部の調節可能な支持力が圧縮力として胴部素体に作用するので、加工条件の変動や素材金属板の板厚の変動があっても、それらにフレキシブルに対応できる。これにより、フランジ部及び頂壁が不必要に厚くなることを回避でき、加工条件や素材金属板の板厚の変動にフレキシブルに対応でき、効率的に成形材の軽量化及び素材コストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施の形態１による成形材製造方法によって製造される成形材１を示す斜視図である。

【図2】図１の成形材を製造する成形材製造方法を示す説明図である。

【図3】図２の予備絞りに用いる金型を示す説明図である。

【図4】図３の金型による予備絞りを示す説明図である。

【図5】図２の第１圧縮絞りに用いる金型を示す説明図である。

【図6】図５の金型による第１圧縮絞りを示す説明図である。

【図7】第１圧縮絞りにおける支持部の支持力と胴部周壁平均板厚との関係を示すグラフである。

【図8】第２圧縮絞りにおける支持部の支持力と胴部周壁平均板厚との関係を示すグラフである。

【図9】圧縮絞り時の圧縮圧力の大きさと、ダイ肩半径及び胴部素体の板厚との関係を示すグラフである。

【図10】本実施の形態の成形材製造方法により製造された成形材の板厚を示すグラフである。

【図11】図１０の板厚測定位置を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による成形材製造方法によって製造される成形材１を示す斜視図である。図１に示すように、本実施の形態の成形材製造方法によって製造される成形材１は、胴部１０とフランジ部１１とを有するものである。胴部１０は、頂壁１００と、頂壁１００の外縁から延出された周壁１０１とを有する筒状の部分である。頂壁１００は、成形材１を用いる向きによっては底壁等の他の呼ばれ方をする場合もある。図１では胴部１０は断面真円形を有するように示しているが、胴部１０は、例えば断面楕円形や角筒形等の他の形状とされていてもよい。例えば頂壁１００からさらに突出された突部を形成する等、頂壁１００にさらに加工を加えることもできる。フランジ部１１は、胴部１０の端部（周壁１０１の端部）に形成された板部である。

【0015】

次に、図２は、図１の成形材１を製造する成形材製造方法を示す説明図である。本発明の成形材製造方法は、平板状の素材金属板２に対して多段絞りを行うことで成形材１を製造する。多段絞りには、予備絞りと、この予備絞りの後に行われる少なくとも１回の圧縮絞りとが含まれている。本実施の形態の成形材製造方法では、３回の圧縮絞り（第１〜第３圧縮絞り）が行われる。素材金属板２としては、冷延鋼板、ステンレス鋼板及びめっき鋼板等の様々な金属板を用いることができる。

【0016】

予備絞りは、素材金属板２に絞り加工を施すことで、胴部素体２０ａを有する予備体２０を形成する工程である。胴部素体２０ａは、図１の胴部１０よりも直径が広く、かつ深さが浅い筒状体である。胴部素体２０ａの深さ方向は、胴部素体２０ａの周壁の延在方向によって規定される。本実施の形態では、予備体２０の全体が胴部素体２０ａを構成している。但し、予備体２０として、フランジ部を有するものを形成してもよい。この場合、フランジ部は胴部素体２０ａを構成しない。

【0017】

第１〜第３圧縮絞りは、後に詳しく説明するように、胴部素体２０ａの深さ方向に沿う圧縮力４２ａ（図５参照）を胴部素体２０ａに加えながら胴部素体２０ａを絞ることで胴部１０を形成する工程である。胴部素体２０ａを絞るとは、胴部素体２０ａの直径を縮めるとともに、胴部素体２０ａの深さをより深くすることを意味する。

【0018】

次に、図３は図２の予備絞りに用いる金型３を示す説明図であり、図４は図３の金型３による予備絞りを示す説明図である。図３に示すように、予備絞りに用いる金型３には、ダイ３０、パンチ３１及びクッションパッド３２が含まれている。ダイ３０には、パンチ３１とともに素材金属板２が押し込まれる押込穴３０ａが設けられている。クッションパッド３２は、ダイ３０の端面に対向するようにパンチ３１の外周位置に配置されている。図４に示すように、予備絞りでは、ダイ３０及びクッションパッド３２により素材金属板２の外縁部を完全には拘束せず、素材金属板２の外縁部がダイ３０及びクッションパッド３２の拘束から外れるところまで絞り抜く。素材金属板２のすべてをパンチ３１とともに押込穴３０ａに押し込んで絞り抜いてもよい。上述のようにフランジ部を有する予備体２０を形成する場合には、素材金属板２の外縁部がダイ３０及びクッションパッド３２の拘束から外れない深さで絞りを止めればよい。

【0019】

次に、図５は図２の第１圧縮絞りに用いる金型４を示す説明図であり、図６は図５の金型４による第１圧縮絞りを示す説明図である。図５に示すように、第１圧縮絞りに用いる金型４には、ダイ４０、パンチ４１及びリフターパッド４２が含まれている。ダイ４０は、押込穴４０ａを有する部材である。パンチ４１は、胴部素体２０ａの内部に挿入されて胴部素体２０ａを押込穴４０ａに押込む円柱体である。

【0020】

リフターパッド４２は、ダイ４０に対向するようにパンチ４１の外周位置に配置されている。具体的には、リフターパッド４２は、パッド部４２０及び支持部４２１を有している。パッド部４２０は、ダイ４０に対向するようにパンチ４１の外周位置に配置された環状部材である。支持部４２１は、パッド部４２０の下部に配置されており、パッド部４２０を支持している。この支持部４２１は、例えば油圧シリンダ及びエアーシリンダ等により構成されるものであり、パッド部４２０を支持する支持力（リフター圧）を調節できるように構成されている。

【0021】

パッド部４２０の上には、胴部素体２０ａが載置される。胴部素体２０ａの周壁は、ダイ４０が降下した際にダイ４０及びパッド部４２０によって挟持される。支持部４２１の支持力は、胴部素体２０ａの絞りが行われる際にダイ４０の降下に対する抵抗力となり、胴部素体２０ａの深さ方向に沿う圧縮力４２ａとして胴部素体２０ａに作用する。すなわち、リフターパッド４２は、胴部素体２０ａの深さ方向に沿う圧縮力４２ａを胴部素体２０ａに加える加圧手段を構成する。

【0022】

図６に示すように、第１圧縮絞りでは、ダイ４０が降下することによりパンチ４１とともに胴部素体２０ａが押込穴４０ａに押込まれて、胴部素体２０ａが絞られる。この第１圧縮絞りは、パッド部４２０が下死点に到達するまでの間に完了するように行われる。パッド部４２０の下死点とは、機械的にパッド部４２０の降下が制限される位置を意味し、支持部４２１の構造又はパッド部４２０の降下を規制する部材の位置等により規定される。換言すると、第１圧縮絞りは、パッド部４２０が底付きしないように行われる。パッド部４２０が下死点に到達するまでの間に完了するように第１圧縮絞りが行われることで、第１圧縮絞りの間、支持部４２１の支持力が圧縮力４２ａとして胴部素体２０ａに作用される。すなわち、第１圧縮絞りでは、圧縮力４２ａを加えながら胴部素体２０ａを絞る。上述のように支持力を調節できるように支持部４２１が構成されているので、この支持力を調節することで圧縮力４２ａが調節される。後に詳しく説明するように、圧縮力４２ａが所定の条件を満たす場合、座屈及び減肉を胴部素体２０ａに生じさせることなく、胴部素体２０ａを絞ることができる。これにより、第１圧縮絞りを経た胴部素体２０ａの板厚は、第１圧縮絞りの前の胴部素体２０ａの板厚以上となる。

【0023】

なお、仮にパッド部４２０が下死点に到達した後に第１圧縮絞りが行われるとすると、胴部素体２０ａが押込穴４０ａに押込まれる際に発生する胴部素体２０ａの変形抵抗が圧縮力として胴部素体２０ａに作用される。この圧縮力は、金型クリアランス、ダイ肩半径、胴部素体２０ａの材料強度等により規定されるものであり、調節することが難しい。すなわち、本実施の形態のようにパッド部４２０が下死点に到達するまでの間に絞りを完了させる構成を採ることで、支持部４２１の支持力を調節することにより圧縮力４２ａを容易に調節でき、圧縮力４２ａにより胴部素体２０ａの板厚の増減を容易にコントロールすることが可能となる。

【0024】

図２の第２及び第３圧縮絞りは、図５及び図６に示す金型４と同様の構成を有する金型を用いて行われる。但し、ダイ４０やパンチ４１の寸法は適宜変更される。第２圧縮絞りでは、圧縮力４２ａを加えながら、第１圧縮絞り後の胴部素体２０ａを絞る。また、第３圧縮絞りでは、圧縮力４２ａを加えながら、第２圧縮絞り後の胴部素体２０ａを絞る。第２及び第３圧縮絞りも、パッド部４２０が下死点に到達するまでの間に完了するように行われる。

【0025】

これらの第１〜第３圧縮絞りを経ることで、胴部素体２０ａが胴部１０とされる。胴部１０の周壁１０１の板厚は、胴部１０の頂壁１００の最大板厚及び素材金属板２の板厚の少なくとも一方以上とされることが好ましい。

【0026】

次に、実施例を示す。本発明者らは、普通鋼の冷延鋼板にＺｎ−Ａｌ−Ｍｇめっきが施された厚さ１．６、１．８、２．０ｍｍ、直径１１６ｍｍの円形板を素材金属板２として、圧縮絞り時の支持部４２１の支持力（圧縮力４２ａ）の大きさと、胴部素体２０ａの胴部周壁平均板厚（ｍｍ）との関係を調査した。また、圧縮絞り時の圧縮力４２ａの大きさと、ダイ肩半径（ｍｍ）及び胴部素体２０ａの板厚（ｍｍ）との関係を調査した。その時の加工条件は以下の通りである。結果を図７〜図９に示す。
・ダイ肩部の曲率半径：３〜１０ｍｍ
・パンチの直径：予備絞り６６ｍｍ、第１圧縮絞り５４ｍｍ、第２圧縮絞り４３ｍｍ、第３圧縮絞り３６ｍｍ
・支持部４２１の支持力：０〜１００ｋＮ
・プレス油：ＴＮ−２０Ｎ

【0027】

図７は、第１圧縮絞りにおける支持部４２１の支持力と胴部周壁平均板厚との関係を示すグラフである。図７では、第１圧縮絞り後の胴部周壁平均板厚を縦軸とし、第１圧縮絞りにおける支持部４２１の支持力（ｋＮ）を横軸としている。なお、胴部周壁平均板厚とは、パンチ肩半径のフランジ側のＲ止まりからダイ肩半径の頂壁側のＲ止まりまでの周壁の板厚を平均化したものである。

【0028】

図７に示すように、第１圧縮絞りにおける支持部４２１の支持力が大きくなるにつれて、胴部周壁平均板厚が直線的に増加していることが分かる。また、第１圧縮絞りにおける支持部４２１の支持力をおよそ１５ｋＮ以上にすることで、前工程の予備絞り工程の胴部周壁平均板厚より増肉することが分かる。

【0029】

図８は、第２圧縮絞りにおける支持部４２１の支持力と胴部周壁平均板厚との関係を示すグラフである。図８では、第２圧縮絞り後の胴部周壁平均板厚を縦軸とし、第２圧縮絞りにおける支持部４２１の支持力（ｋＮ）を横軸としている。第２圧縮絞りにおいても、第１圧縮絞りと同様に、支持部４２１の支持力が大きくなるにつれて、胴部周壁平均板厚が直線的に増加していることが分かる。

【0030】

ただし、第１圧縮絞りにおける支持部４２１の支持力が５０ｋＮで成形した胴部素体２０ａについては、第２圧縮絞りにおける支持部４２１の支持力がおよそ３０ｋＮであるときに金型隙間とほぼ同等の板厚まで増肉していた。そして、それ以上支持力を大きくしても板厚は一定値を示した。これは、支持部４２１の支持力を調整（増加）することによって金型隙間と同等の板厚まで胴部素体２０ａの板厚を増肉させることが可能なことを表している。第２圧縮絞りでは、支持部４２１の支持力をおよそ１５ｋＮ以上にすることで、前工程の第１圧縮絞り工程の胴部周壁平均板厚より増肉することが分かる。

【0031】

図９は、圧縮絞り時の圧縮圧力の大きさと、ダイ肩半径及び胴部素体２０ａの板厚との関係を示すグラフである。図７では、圧縮圧力（胴部素体２０ａに付加される圧縮力４２ａを胴部素体２０ａの周壁の断面積で除した値）（Ｎ／ｍｍ^２）を縦軸とし、ダイ肩半径（ｍｍ）を胴部素体２０ａの板厚（ｍｍ）で除した値（ダイ肩半径（ｍｍ）／圧縮力を加えて絞る前の胴部素体２０ａの周壁の板厚（ｍｍ））を横軸としている。

【0032】

なお、圧縮力４２ａを除す周壁の断面積とは、周壁で最も板厚が薄い部分（周壁の最小板厚部分）の断面積を意味する。これは、周壁の最小板厚部分が圧縮力４２ａによる座屈の影響を最も受ける部分だからである。周壁の最小板厚部分は、深さ方向に沿う周壁の中央又はその周辺に位置することがある。頂壁から周壁に入った部分から周壁の中央辺りまでは絞り加工中に引張力が働いて板厚が減少し、周壁の中央辺りからフランジ端部にかけては縮みフランジ変形による圧縮力が働いて板厚が増加するためである。同様に、ダイ肩半径を除す胴部素体２０ａの周壁の板厚も、周壁の最小板厚を意味する。

【0033】

圧縮圧力をＰとし、ダイ肩半径（ｍｍ）／胴部素体２０ａの周壁の板厚（ｍｍ）をｘとしたとき、圧縮圧力がＰ＝１３０ｘ^０．３で表される曲線よりも高い値をとると、胴部素体２０ａに座屈が生じ、健全な成形材１を得ることができなかった。また、圧縮圧力がＰ＝１６３ｘ^−１．２で表される曲線よりも低い値をとると、絞り加工による胴部素体２０ａの減肉を抑制できなかった。

【0034】

すなわち、各圧縮絞りにおいて１６３ｘ^−１．２≦Ｐ≦１３０ｘ^０．３を満たすときに座屈及び減肉を胴部素体２０ａに生じさせることなく、胴部素体２０ａを絞ることができることが分かった。このことから、各圧縮絞り時の圧縮圧力が１６３ｘ^−１．２≦Ｐ≦１３０ｘ^０．３を満たすことが好ましいことが分かった。なお、「圧縮力を加えて絞る前の胴部素体２０ａの周壁の板厚」とは、第１圧縮絞りの圧縮圧力を決定する場合は予備絞り後かつ第１圧縮絞り前の胴部素体２０ａの周壁の板厚を意味し、第２圧縮絞りの圧縮圧力を決定する場合は第１圧縮絞り後かつ第２圧縮絞り前の胴部素体２０ａの周壁の板厚を意味し、第３圧縮絞りの圧縮圧力を決定する場合は第２圧縮絞り後かつ第３圧縮絞り前の胴部素体２０ａの周壁の板厚を意味する。

【0035】

圧縮圧力がＰ＝１３０ｘ^０．３又はＰ＝１６３ｘ^−１．２で表される曲線上の値をとるとき、圧縮絞り後の胴部素体２０ａの周壁の板厚は、圧縮絞り前の胴部素体２０ａの周壁の板厚と同程度であった。また、圧縮圧力が１６３ｘ^−１．２＜Ｐ＜１３０ｘ^０．３を満たすとき、圧縮絞り後の胴部素体２０ａの周壁の板厚は、圧縮絞り前の胴部素体２０ａの周壁の板厚よりも厚くなっていた。

【0036】

なお、ｘ（＝ダイ肩半径（ｍｍ）／胴部素体２０ａの板厚（ｍｍ））が小さい領域で成形不可になるのは、胴部素体２０ａの周壁の板厚に比較してダイ肩半径が小さいことにより、ダイ肩を材料が通過するときの曲げ・曲げ戻し変形の抵抗が大きく、板厚減少が進行しやすいため、減肉領域が広いと考えられる。

【0037】

次に、図１０は本実施の形態の成形材製造方法により製造された成形材の板厚を示すグラフであり、図１１は図１０の板厚測定位置を示す説明図である。本発明者らは、普通鋼の冷延鋼板にＺｎ−Ａｌ−Ｍｇめっきが施された厚さ１．６ｍｍ、直径１１６ｍｍの円形板を素材金属板２として、胴部１０の周壁１０１の板厚が１．６ｍｍの成形材の製造を試みた。図１０に示すように、本実施の形態の成形材製造方法を用いることで、厚さ１．６ｍｍの素材金属板２を用いて、周壁１０１の板厚（測定位置＝３０〜８０ｍｍの板厚）が１．６ｍｍの成形材を製造できることが確認できた。また、周壁１０１（測定位置＝３０〜８０ｍｍの板厚）が頂壁１００の最大板厚（測定位置＝０〜２９ｍｍの最大板厚）よりも厚い成形材を製造できることを確認できた。

【0038】

なお、図１０に示すように、従来方法（圧縮力４２ａを加えない通常の多段絞り）により、周壁１０１の板厚が１．６ｍｍの成形材を製造するためには、厚さ２．０ｍｍの素材金属板２が必要とされた。従来方法により製造された成形材（従来例）のフランジ部の板厚は、本実施の形態の成形材製造方法により製造された成形材（発明例）のフランジ部の板厚よりも厚い。また、従来例の頂壁の板厚も発明例の頂壁１００の板厚よりも厚い。これらは、使用される素材金属板２の板厚の差異に起因する。すなわち、本実施の形態の成形材製造方法により成形材を製造することで、フランジ部の板厚が不必要に厚くなることを防止できる。発明例の重量は、比較例の重量よりも１０％程度軽かった。

【0039】

このような成形材製造方法では、胴部素体２０ａの深さ方向に沿う圧縮力４２ａを胴部素体２０ａに加えながら胴部素体２０ａを絞ることにより胴部１０が形成されるので、絞り加工により胴部１０の板厚が薄くなることを回避でき、従来よりも薄い素材金属板２を用いても胴部１０の必要板厚を確保できる。また、第１〜第３の圧縮絞りは、パッド部４２０が下死点に到達するまでの間に完了するように行われ、胴部素体２０ａの絞りが行われる際に支持部４２１の調節可能な支持力が圧縮力４２ａとして胴部素体２０ａに作用するので、加工条件の変動や素材金属板の板厚の変動があっても、それらにフレキシブルに対応できる。これにより、フランジ部１１が不必要に厚くなることを回避でき、加工条件や素材金属板２の板厚の変動にフレキシブルに対応でき、効率的に成形材１の軽量化を図ることができる。本構成は、モータケース等の成形材の軽量化が求められる適用対象において特に有用である。また、成形材１の軽量化と同時に、素材コストの低減を図ることができる。

【0040】

また、圧縮力４２ａをＰとし、ダイ肩半径（ｍｍ）／圧縮力４２ａを加えて絞る前の胴部素体２０ａの周壁の板厚（ｍｍ）をｘとした場合に、１６３ｘ^−１．２≦Ｐ≦１３０ｘ^０．３を満たすので、座屈及び減肉を胴部素体２０ａに生じさせることなく、胴部素体２０ａを絞ることができることができる。

【0041】

また、周壁１０１の板厚が素材金属板２の板厚及び頂壁１００の最大板厚の少なくとも一方以上とされているので、薄い素材金属板２を用いても、頂壁１００及びフランジ部１１が必要以上に厚くなることを回避しつつ、胴部素体２０ａを絞ることができる。

【0042】

なお、実施の形態では圧縮絞りを３回行うように説明しているが、圧縮絞りの回数は成形材１の大きさや要求される寸法精度に応じて適宜変更してよい。

【符号の説明】

【0043】

１ 成形材
１０ 胴部
１００ 頂壁
１０１ 周壁
１１ フランジ部
２ 素材金属板
２０ 予備体
２０ａ 胴部素体
４ 金型
４０ ダイ
４０ａ 押込穴
４１ パンチ
４２ リフターパッド
４２０ パッド部
４２１ 支持部

【要約】

【課題】本発明は、フランジ部が不必要に厚くなることを回避でき、成形材の軽量化を図ることができる成形材製造方法を提供することを目的とするものである。
【解決手段】素材金属板３に対して多段絞りを行うことで、筒状の胴部１０と該胴部１０の端部に形成されたフランジ部１１とを有する成形材１を製造する。多段絞りには、胴部素体２０ａを有する予備体２０を素材金属板２から形成する予備絞りと、予備絞りの後に行われ、圧縮力を胴部素体２０ａに加えながら胴部素体２０ａを絞ることで胴部１０を形成する少なくとも１回の圧縮絞りとが含まれている。少なくとも１回の圧縮絞りは、加圧手段のパッド部が下死点に到達するまでの間に完了するように行われ、胴部素体の絞りが行われる際にパッド部を支持する支持力が圧縮力として胴部素体に作用する。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】