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特開2024-162206平板の両面に縁を有する部品の製造方法と部品
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024162206
(43)【公開日】2024-11-21
(54)【発明の名称】平板の両面に縁を有する部品の製造方法と部品
(51)【国際特許分類】
   B21D 22/26 20060101AFI20241114BHJP
   B21J 5/06 20060101ALI20241114BHJP
   B21D 19/08 20060101ALI20241114BHJP
   B21J 5/08 20060101ALI20241114BHJP
【FI】
B21D22/26 C
B21J5/06 B
B21D19/08 E
B21J5/08 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023077531
(22)【出願日】2023-05-09
(71)【出願人】
【識別番号】596021665
【氏名又は名称】株式会社平安製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100183575
【弁理士】
【氏名又は名称】老田 政憲
(72)【発明者】
【氏名】前田 昭宏
(72)【発明者】
【氏名】岡 彰人
(72)【発明者】
【氏名】鳥越 寛幸
【テーマコード(参考)】
4E087
4E137
【Fターム(参考)】
4E087AA02
4E087AA10
4E087CA22
4E087CA33
4E087CB03
4E087HA11
4E137AA03
4E137AA12
4E137AA17
4E137BA01
4E137BB01
4E137BC01
4E137CA07
4E137CA09
4E137CA25
4E137CA26
4E137DA13
4E137EA02
4E137GA02
4E137GA17
4E137GB01
(57)【要約】
【課題】平板の同じ位置より反対方向へ伸びる上縁と下縁とを有する部品をプレス成形で作製する作製方法とその部品を提供すること。
【解決手段】平板と、上記平板に位置する開口と、上記開口の周辺であり、上記平面の一方の面に位置する縁とがある部材を準備する工程と、上記平板の一方の面と異なる他面に突起を作製する鍛圧する鍛圧工程と、を含む平板の両面に縁を有する部品の製造方法を用いる。また、平板と、上記平板に位置する開口と、上記開口の周囲で、上記平板の両面に位置する縁と、を有する部品であり、上記縁は、上記両面の一方面の第1縁と上記両面の多方面の第2縁とからなり、上記第1縁の厚みと上記第2縁の厚みとは異なる部品を用いる。
【選択図】図2

【特許請求の範囲】
【請求項1】
平板と、前記平板に位置する開口と、前記開口の周辺であり、前記平面の一方の面に位置する縁とがある部材を準備する工程と、
前記平板の一方の面と異なる他面に突起を作製する鍛圧する鍛圧工程と、を含む部品の製造方法。
【請求項2】
前記縁は、第1縁であり、前記突起は、第2縁であり、前記第1縁の厚みが、前記第2縁の厚みと異なる請求項1記載の部品の製造方法。
【請求項3】
前記縁は、第1縁であり、前記突起は、第2縁であり、前記第1縁の硬度が、前記第2縁の縁の硬度より、1.1倍以上大きい請求項1記載の部品の製造方法。
【請求項4】
前記鍛圧工程での前記突起は、前記縁と平行方向である請求項1記載の部品の製造方法。
【請求項5】
前記鍛圧工程での前記突起は、前記縁と前記平板との境目に位置する請求項1に記載の部品の製造方法。
【請求項6】
前記平板の厚みより、前記前記第1縁の厚みと前記第2縁の厚みが厚い請求項2記載の部品の製造方法。
【請求項7】
平板と、
前記平板に位置する開口と、
前記開口の周囲で、前記平板の両面に位置する縁と、を有する部品であり、
前記縁は、前記両面の一方面の第1縁と前記両面の多方面の第2縁とからなり、
前記第1縁の厚みと前記第2縁の厚みとは異なる部品。


【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、平板の両面に縁を有する部品とその製造方法に関する。特に、自動車などに使用される平板の両面に縁を有する部品とその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、自動車等の部品で、図1(a)に示すような部品9が使用されている。図1(a)は部品9の斜視図である。図1(b)に部品9の断面図を示す。平板10の表面の開口16の周辺に、上縁11aと下縁11bとがあり、平板10の両面に突起状の縁11がある。縁11は、上縁11a、下縁11bのいずれでもよい場合の1方、又は、まとめて説明する場合に使用する。以下同様である。部品9はクラッチハブの例である。開口16に、シャフトが入り、力を伝達する。クラッチハブの場合、縁11の内面に凹凸の切り欠きがあるが、省略している。開口16に挿入されたシャフトと縁11とで駆動力の伝達を行うため、縁11は強度を持たせる必要があった。このため、通常、平板10の板厚よりも縁11の板厚は厚く設定する必要があり、熱間鍛造と切削加工でこの部品9を作製していた。
部品9の作製には、切削工程が主に必要であった。切削工程を無くすか減らし、主に、プレス成形により作製することが、コスト的に好ましい。プレス成形では、短時間に部品9を製造できる(特許文献1)。縁11を成形する工法として、例えばトリプルカップ成形(非特許文献1)があるが、カップ成形した後カップ開口部を鍛圧することでカップ底部を介して縁11を成形するため、成形荷重が高く、それを緩和するためにカップ底部を鍛圧するために高価な複動プレスが必要になる。そこで本願発明工法では、低荷重で複動を必要としない汎用のプレスで縁11を成形できることを特徴とする。そのためには、縁11を増肉させ、しかも上縁11aと下縁11bとをプレス成形する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2001-41264号公報
【非特許文献】
【0004】
【非特許文献1】精密工学会誌/Journal of Japan Society for Precision Engineering、Vol80、NO.12、2014、P1051-P1052
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、従来のプレス成形では、平板10の同じ位置より反対方向へ伸びる上縁11aと下縁11bとを作製することができなかった。
よって、本願の課題は、平板10の同じ位置より反対方向へ伸びる上縁11aと下縁11bとを有する部品を主にプレス成形で作製する製法とその部品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、以下を用いる。
平板と、上記平板に位置する開口と、上記開口の周辺であり、上記平面の一方の面に位置する縁とがある部材を準備する工程と、
上記平板の一方の面と異なる他面に突起を作製する鍛圧する鍛圧工程と、を含む平板の両面に縁を有する部品の製造方法を用いる。
また、平板と、
上記平板に位置する開口と、
上記開口の周囲で、上記平板の両面に位置する縁と、を有する部品であり、
上記縁は、上記両面の一方面の第1縁と上記両面の多方面の第2縁とからなり、
上記第1縁の厚みと上記第2縁の厚みとは異なる部品を用いる。
【発明の効果】
【0007】
本発明の平板の両面に縁を有する部品の製造方法によれば、プレス成形をメインとして、平板の両面に縁を有する部品を作製できる。また、本発明の平板の両面に縁を有する部品は、硬度が高くなる。位置する縁部は硬度が高く、焼き入れによる、硬度改善が不要となる可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】(a)従来の部品の斜視図、(b)従来の部品の断面図
図2】(a)~(d)実施の形態のプロセスの各段階での斜視図
図3】(a)~(d)実施の形態のプロセスの各段階での断面図
図4】(a)~(e)実施の形態のしぼり工程の各段階での断面図
図5】(a)~(d)実施の形態の鍛圧工程の各段階の断面図、(e)~(f)実施の形態のしぼり工程での断面図
図6】実施の形態の部品の拡大断面図
図7】(a)実施の形態の鍛圧工程での形成荷重を示す図、(b)~(c)実施の形態の鍛圧工程の段階を説明する断面図
図8】実施の形態の部品の強度測定点を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。部品19を作製する一例である。以下は、本願発明の一例であり、本願発明は、以下の例のみには限定されない。
(実施の形態)
<製法、プロセス>
実施の形態の製造プロセスを図2(a)~図3(d)で説明する。プレス成形をメインとして、部品19を作製する。
図2(a)~図2(d)は、プロセスの各段階での斜視図である。
図3(a)~図3(d)は、プロセスの各段階での断面図である。
【0010】
(1)ブランク工程
図2(a)、図3(a)の円盤状の板材24を準備する。大面積の板からの打ち抜きなどで、板材24を作製する。他の方法で作製してもよい。円盤状でなく、方形の板状でもよい。作製する部品19に依存する。
【0011】
(2)絞り工程
図2(b)、図3(b)のように、板材24をお椀形状、皿形状に絞り工程をする。
絞り加工では、製品の形状に沿った凹みを持つダイ(下側の金型)と、そのダイに沈み込む形のパンチ(上側の金型)の一対の金型で加工する。はじめに、シワ押さえ板(パッド)が板材24をダイ上に押し付けたのち、パンチが降下し、板材24に圧を加えると、パンチの下端部の形状に従って板材24が変形し、ダイに空いた穴の中へ押し込まれる。さらにパンチの降下が進むと、シワ押さえ板によって押さえられていた周辺部の板材24がダイの穴の中へと引きこまれる。次に、変形部分に開口16(貫通穴)を設け、形状を整え、開口16の周辺に縁21を設ける。詳細は、図4で説明する。結果、図2(b)、図3(b)の形状となる。
【0012】
(3)鍛圧工程
図2(c)、図3(c)のように、突起20を設ける鍛圧工程をする。突起20は、縁21と平板20との境目に位置する。
鍛圧として、冷間鍛造を用いる。冷間鍛造とは、材料(金属)に熱を加えず常温のまま圧力を加えて、金属を変形させながら成形をおこなう加工方法のことをいう。金属の塑性を活かして加工することから、「塑性加工」とも呼ばれている。
【0013】
冷間鍛造では、金属を変形させながら加工をおこなうため、製造途中に材料の削り屑(金属廃棄物)が殆ど発生しない。また、材料を加熱せず常温で加工するため寸法精度は良好であり、複雑難形状加工でも毎分100個前後の高速加工が可能である。なお、温度を上げて鍛圧工程をしてもよい。鍛圧工程を、図5で詳細を説明する。
【0014】
(4)しごき工程
図2(d)、図3(d)のように、しごき工程をし、第1縁21aと第2縁21bの内側(開口16側)に凹凸の溝30を設ける。結果、部品19が作製される。
しごき工程では、製品の壁面を、パンチで縦方向にしごき、凹凸を形成するものである。尚、切削により溝30を加工する場合には、しごき工程はなくてもよい。
【0015】
なお、板材24の材質は、例えば、S35C(機械構造用炭素鋼)や、SPFH590(高張力鋼板)を用いることができる。プレス成形で使用される他の金属でもよい。同様の現象が生じる。
板材24の厚みは、プレス成形できる厚みならよい。例えば、1~6mmが好ましい。0.5mm~8mmでもよい。
【0016】
部品19は、平板20の両面に縁21(第1縁21a、第2縁21b)を有する。縁21は、平板20の全周にあるとは限らない、一部でもよい。また、平板10は円形状でなくとも、楕円、方形の場合でもよい。開口16も円形状でも、方形、楕円でもよい。
実際の部品19としては、クラッチハブなどに利用される。なお、部品によっては、縁11の内周の溝30が不要なものもある。この場合、しごき工程は不要である。
【0017】
<絞り工程について>
図4を用いて、絞り工程について説明する。
図4(a)、図4(b)で、平板20は、ダイ13(型)とパンチ15との間で変形される。結果、図4(c)のように、平板20に凹部17を設ける。そして、図4(d)のように、凹部17に孔18をパンチなどの抜き型で形成する。その後、別のパンチとダイで形状を整え図4(e)のように、平板20に、開口16とその周縁に縁11を形成した。縁11は平板20の一方の面に略垂直である。平板20の他方の面には、縁11はない。
また、絞り工程は、上記以外の工法で作成してもよい。他のバーリング加工も利用できる。
【0018】
<鍛圧工程について>
図5で鍛圧工程を説明する。図5では、縁11の一部のみを表示している。縁11は、開口16の周囲の全体にあるのが好ましい。
(1)鍛圧第1工程:
図5(a)から図5(b)へ、絞り工程後、板材24をダイ13とパッド14で挟んで固定し、パンチ15aで、縁部11を変形させる。この場合、縁部11の厚みを増加させ、高さを低くする。パンチ15aとパッド14とダイ13とで囲まれた空間を、縁21で満たすように、バンチ15aを移動させる。
【0019】
(2)鍛圧第2工程:
鍛圧第1工程後、図5(c)から図5(d)へ、縁21をパンチ15bで押し込み、縁21の底部を平板20の他方の面へ突起22を作製する。ダイ13とパッド15b間に隙間23を設け、パンチ15bにより、縁21の頂部を押し、隙間23へ縁21を押し込む。結果、突起22が、平板20の他方側へ延びる。
【0020】
鍛圧工程後、しごき工程:
図5(e)から図5(f)のしごき工程で、第1縁21a、第2縁21bとの側面に溝30をパンチ15cで形成する。複数回、徐々にパンチ15cで縁21を加工するのが好ましい。表面凹凸、内部ひずみの観点から好ましい。
なお、第1縁21a、第2縁21bの厚みは、平板20の厚みより厚いのが好ましい。縁21を介して、力を平板20へ伝達できる。
【0021】
<部品19>
図6に、実施の形態の部品19の端部の拡大断面図を示す。平板20の開口16の周囲に縁21がある。平板20の一方面に略垂直な第1縁21aがあり、他方面に略垂直な第2縁21bがある。ここで開口16は、平板20の周辺に位置し一部が欠けていてもよいが、平板20の周辺でなく、内側にあり、開口が欠けていないのが好ましい。
第1縁21aの厚みd1は、第2縁21bの厚みd2より厚い。つまり、第1縁21aの厚みd1と、第2縁21bの厚みd2とは異なる厚みである。これは、図5(c)から図5(d)へ縁21が変形する場合に厚みを減らすことで、成形荷重を減らすことができる。これは、図7で説明する。また、図8で説明するが、メタルフローの関係から強度を向上できる。
厚みd1に対する厚みd2の割合は、100%より小さいことが必須である。90%以下がよく、80%以下が好ましく。70%以下がさらによく、60%以下がさらに好ましい。尚、鍛圧前素材(図2(b))から一工程で図1(b)を成形((図5(a)→(d))することも可能である。
【0022】
<成形荷重>
図7で鍛圧工程時の成形荷重を説明する。
図7(a)は、加圧時間と成形荷重との関係を示す。実線は、鍛圧第1工程(図5(a)、図5(b))と、鍛圧第2工程(図5(c)、図5(d))での成形荷重を示す。
一方、点線は、図7(b)から図7(c)へ工程時の成形荷重を示す。図7(b)から図7(c)へは、縁21を一気に変形させ、突起20を設けるものである。また、作製される縁21と突起20とは同じ厚みである。
【0023】
ここで、各鍛圧工程微¥の条件として、板材24の材質は、S35C(機械構造用炭素鋼)や、SPFH590(高張力鋼板)であり、パンチ15の速度が100mm/秒である。通常、生産(製造)する場合の条件である。
実施の形態の工法(実線)では、一気に作製する工法(点線)より、半分程度の成形荷重で成形できる。低荷重のプレス機で生産できる。
【0024】
<硬度について>
作成された部品19の硬度を測定した。硬度測定場所を図8(a)に示す。図8(a)は、部品19の端部の拡大断面図である。測定箇所を図8(a)中に数字で示している。測定結果を表1に示す。
【0025】
【表1】
【0026】
ビッカース硬度計で測定した。測定条件は、試験力5kgf、試験力保持時間5秒であった。部品19は、上記の方法で作製された。使用した材料は、SAPH440、厚み3mmで、パンチ速度100mm/秒で作製された。
【0027】
第1縁21aの硬度が他の箇所の約2倍となっている。ブランク(素材)の板材24の硬度は、150HVである。
おそらく、突起22(図5(d)など)が、平板20から飛び出させたため、メタルフロー(肉流れ)は、図8(b)のようになったと思われる。
第1縁21aには、圧縮された圧縮メタルフロー31と変形メタルフロー32とがある。第2縁21bは、変形メタルフロー32がある。
圧縮メタルフロー31は、鍛圧第1工程(図5(a)、図5(b))でメタルフローが圧縮されたメタルフローで、強度が高い。
変形メタルフロー32は、鍛圧第2工程(図5(c)、図5(d))で圧縮メタルフロー31が延ばされたメタルフローで、強度が少し高い。変形により、変形がないメタルフローより強度は高い。
結果、表1の強度となったと推定できる。
【0028】
第1縁21aの硬度は、他の部分(第2縁21b、平板20、コーナ)より、1.5倍以上大きい。少なくとも、1.3倍以上大きい。
また、平板20より、第2縁21bの方が1.2倍、少なくとも1.1倍以上硬度が高い。結果、縁21がしっかりする。
<効果>
プレス成形(絞り工程、鍛圧工程)により、平板20の両面に縁11を有する部品19を製作できる。さらに、低成形荷重で作製できる。さらに、上記工程により、部品19の縁21の硬度が高くなる、さらに、皺のない部品となる。
【0029】
<全体として>
なお、部品の例として、クラッチハブなどがある。クラッチハブの場合、円盤状の周辺部分の加工もプレス加工でできる。
【産業上の利用可能性】
【0030】
力を伝達する部分の部品として、広く利用できる。自動車、バス、トラック、重機、電車、遊具だけでなく、多くの移動する機械、装置の部品として利用できる。
【符号の説明】
【0031】
9 部品
10 平板
11a 上縁
11b 下縁
13 ダイ
14 パッド
15 パンチ
16 開口
17 凹部
18 孔
19 部品
20 平板
21 縁
21a 第1縁
21b 第2縁
22 突起
23 隙間
24 板材
30 溝
31 圧縮メタルフロー
32 変形メタルフロー

図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8