JPH02182340A - 円筒体の成形方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、中実な円柱状のビレットを塑性流動による後
方押出し加工と剪断による打抜き加工とによって円筒形
に形成する円筒体の成形、方法及びその装置に係わり、
特に、ビレットの材料歩留りを可及的に向上し得る円筒
体の成形方法及びその装置に関する。

（従来の技術） 従来から、特開昭５６−１１４５４２号公報等に示され
ているように、塑性流動による後方押出し加工と剪断に
よる打抜き加工とを組合せて、中実の円柱状のビレット
から円筒体を形成する成形方法が周知になっている。

すなわち、この成形方法は、第３図（ａ）〜（ｄ）に示
すように、成形する円筒体（製品）２の外径に等しい中
実な円柱状のビレット４を、同径の収納部６を有する筒
状の圧力容器８内に挿入し、そのビレット４を軸方向の
両端から、成形する円筒体２の内径に等しい打抜き穴１
０が形成された打抜きダイ１２とこの打抜きダイ１２に
符合するパンチ１４とで加圧することによって円筒体２
を加工成形する。

その際、第２図のグラフに示すように、パンチ１４と打
抜きダイ１２とでビレット４を加圧したときに、そのビ
レット４に加わる荷重が剪断による打抜き加工に要する
荷重（線分Ｗαで示す）よりも塑性流動による後方押出
し加工に要する荷重（線分Ｗβで示す）の方が低い範囲
（イ）では、ビレット４はパンチ１４のストロークに応
じて塑性流動による後方押出し加工で円筒状に形成され
てい＜　（Ａ点−Ｂ点−Ｂ点）。そして、パンチ１４と
打抜きダイ１２との間のビレット４の厚みが減少してい
き、これにともない上記打抜き加工に要する荷重Ｗαの
方が後方押出し加工に要する荷重Ｗβよりも低くなると
この範囲（ロ）では、ビレット４は剪断による打抜き加
工で最終的に円筒形に形成され（Ｂ点→Ｃ点）、その最
後に打抜かれたビレット４の中心部分が抜きカス１６に
なる。

（発明が解決しようとする課題） ところで上記の成形方法では、ビレット４の材料として
の歩留りは、抜きカス１６の重量（体積）に相応して決
まり、従ってその抜きカス１６を生じさせる打抜き加工
による成形範囲（ロ）が小さいほど、上記歩留りは良く
なる。

しかしながら、塑性流動による後方押し加工から剪断に
よる打抜き加工に移行する変換点は、ビレット４自体の
素材的な機械的性質や、パンチ１４のストロークに対す
るビレット４の剪断面の断面減少率等により必然的に決
定されてしまうものなので、その材料歩留りをより以上
向上させることが困難であり、このため材料面で不経済
な点があった。

本発明はこの様な事情に鑑みてなされたものであり、そ
の目的は、抜きカスを極力なくして円筒体の長さを可及
的に長く成形できる材料歩留りの良い、後方押出し加工
と打抜き加工との組合せによる円筒体の成形方法および
その装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明は上記の目的を達成するために、中実な円柱状の
ビレットを同径の収納部を有する筒状の圧力容器内に挿
入し、前記ビレットをその軸方向の両端から打抜き穴を
有する打抜きダイとパンチとで加圧し、前記ビレットを
、これに加わる荷重が剪断による打抜き加工に要する荷
重よりも塑性流動による後方押出し加工に要する荷重の
方が低い加圧時前半の範囲を前記後方押出し加工で、前
記打抜き加工に要する荷重の方が前記後方押出し加工に
要する荷重よりも低くなる加圧時後半の範囲を前記打抜
き加工で円筒形に形成する円筒体の成形方法において、
前記打抜き大向に、前記ビレットに作用する前記打抜き
加工荷重を支承するためのバックアップダイを摺動自在
に嵌挿し、前記ビレットの加圧時に、該ビレットに加わ
る荷重が前記後方押出し加工に必要最低な荷重以上でか
つ前記パンチの座屈荷重未満の設定荷重に達するまで前
記バックアップダイを支承し、爾後前記設定荷重に達し
たときに該バックアップダイをその打抜き方向に後退さ
せる。

また、本発明は上記の目的を達成するために、中実な円
柱状のビレットを同径の収納部を有する筒状の圧力容器
内に挿入し、前記ビレットをその軸方向の両端から打抜
き穴を有する打抜きダイとパンチとで加圧し、前記ビレ
ットを、これに加わる荷重が剪断による打抜き加工に要
する荷重よりも塑性変形による後方押出し加工に要する
荷重の方が低い加工時前半の範囲を前記後方押出し加工
で、前記打抜き加工に要する荷重の方が前記後方押出し
加工に要する荷重よりも低くなる加圧時後半の範囲を前
記打抜き加工で円筒形に形成する円筒体の成形装置にお
いて、前記打抜き大向に摺動自在に嵌挿されてビレット
に当接されるバックアップダイと、前記加圧時に前記ビ
レットに加わる荷重を検出する荷重検出器と、前記バッ
クアップダイを摺動移動させるとともに該バックアップ
ダイを介して前記ビレットに作用する前記打抜き加工の
荷重を支承し、かつ前記荷重検出器による検出値が前記
後方押出し加工に必要最低な荷重以上でかつ前記パンチ
の座屈荷重未満の設定荷重に達すると、前記バックアッ
プダイを打抜き方向に後退移動させる駆動手段と、を具
備して円筒体の成形装置を構成する。

（作　用） 上記のような本発明の円筒体の成形方法及びその装置に
よると、加圧時にビレットに加わる荷重を、その荷重が
塑性変形による後方押出し加工に必要最低な荷重以上で
かつ前記パンチの座屈荷重未満の設定荷重に達するまで
打抜きダイとバックアップダイとの双方で受けるので、
この間はビレットに打抜き加工に寄与する剪断応力が生
じることがなく、ビレットは塑性流動による後方押出し
加工で円筒状に成形されていく。爾後、ビレットに加わ
る荷重が上記設定荷重に達した以後においては、バック
アップダイを打抜き方向に後退させてビレットに打抜き
加工に寄与する剪断応力を作用させる。すると、このと
きに生じる剪断応力はビレットを打抜き加工するに必要
な剪断応力を大幅に上回っているばかりか、その打抜き
加工に必要な荷重よりも後方押出し加工に必要な荷重の
方が高くなっていて、バックアップダイを後退させると
同時にそれ以後、ビレットは剪断による打抜き加工によ
って最終的に円筒形に打抜かれる。つまり、後方押出し
加工による成形範囲を可及的に広げる一方、打抜き加工
による成形範囲を可及的に縮めることができ、もってビ
レットの打抜きカスの体積（重Ｅｌ）を減少させて、そ
の材料歩留りを可及的に向上できるようになるとともに
、円筒体の長さを可及的に長く成形できるようになる。

（実施例） 以下に、本発明に係る円筒体の成形方法およびその装置
の好適な実施例を、添附図面に基づき詳述する。なお、
前述した従来例と同一の部材には同一の符号を付してお
く。

まず、本発明に係る円筒体の成形方法を実施するための
装置について説明する。第１図に示すように、円筒体の
成形装置２０は、中実な円柱状のビレット４を収納する
ための収納部６を有する筒状の圧力容器８と、この圧力
容器８の底部に設けられて成形する円筒体２の内径に符
合した打抜き穴１０が形成された打抜きダイ１２と、こ
の打抜きダイ１２に対向してその上方に昇降自在に設け
られたパンチ１４とを有する。

上記パンチ１４はパンチホルダー２２を介して油圧式の
昇降駆動手段２４のラム２６に取りつけられている。こ
のラム２６の上側と下側とにはそれぞれラム２６を昇降
駆動させるための油圧室２８．３０が形成されていて、
その各油圧室２８゜３０にはそれらに作動油を給排する
ラム昇降用油圧供給手段３２が接続されている。

上記圧力容器８は、５枚の鋼板３４，３６．３８，４０
．４２が積層されて形成されたベツド４４上に受は台４
６を介して設けられている。受は台４６は筒状をなし、
その内径は上記圧力容器８の内径に等しくなっている。

また受は台４６の外径は上記圧力容器８の下端部外周縁
に形成されたフランジ部８ａの径に等しく形成されてい
て、圧力容器８と一緒にケース４８と押え部材５０とに
よりベツド４４に固定されている。

上記打抜きダイ１２は上記骨は台４６内に摺動自在に嵌
挿されていて、その下端面が製品ノックアウトピン５２
を介してベツド４４側に支持されている。

上記製品ノックアウトピン５２は、その上側部が打抜き
ダイ１２の外径に等しく形成されて、ベツド４４の最上
側の第１層目の鋼板３４に摺動自在に嵌挿される一方、
その下側部は縮径されて第２層目の鋼板３６に摺動自在
に嵌挿されている。

そして、その縮径部５２ａの下端面が第３層目の鋼板３
８に当接されて支持され、縮径部５２ａの上側部部分と
第１層目の鋼板３４との間には環状の圧力室５４が形成
されている。そして、この圧力室５４にはその内部に作
動油を給排して製品ノックアウトピン５２を上昇駆動さ
せるための製品ノックアウト用油圧供給手段５６が接続
されている。

ところで、打抜きダイ１２の打抜き穴１０内にはこれに
摺動自在に嵌挿されて中実な円柱状のバックアップダイ
５８が設けられ、このバックアップダイ５８は昇降駆動
手段６０によって昇降移動自在に支持されている。

この昇降駆動手段６０は打抜きカスノックアウト用ピン
６２とバックアップダイ支承用ピン６４とを有している
。打抜きカスノックアウト用ビン６２はその上側部がバ
ックアップダイ５８と同径に形成されていて、上記製品
ノックアウト用ピン５２と第３層目の鋼板３８とを貫通
してそれらに摺動自在に嵌挿されているとともに、下側
部は縮径形成されていて第４層目の鋼板４０に摺動自在
に嵌挿され、かつその縮径部６２ａの下端面はバックア
ップダイ支承用ピン６４に当接されてこれに支持される
ようになっている。また、その縮径部６２ａの上側部部
分は第３層目の鋼板３８との間に環状の圧力室６６を形
成するようになっていて、この圧力室６６には、製品ノ
ックアウト用ピン６２を上昇移動させるための作動油を
給排する、打抜きカスノックアウト用油圧供給手段６８
が接続されている。

製品ノックアウト用ピン６２の下端面に当接するバック
アップダイ支承用ピン６４は、その上端部の部分が製品
ノックアウト用ピン６２の縮径部６２ａよりも拡径形成
されていて、この拡径部６４ａは第４層目の鋼板４０に
摺動自在に嵌挿されている一方、下側部は縮径形成され
ていてこの縮径部６４ｂは第５層目の鋼板４２に摺動自
在に嵌挿されている。また、縮径部６４ｂの上側部部分
と第４層目の鋼板４０との間には環状の圧力室７０が区
画形成されていて、この圧力室７０には、この圧力室７
０内に作動油を給排させてそのバックアップダイ支承用
ピン６４と製品ノックアウト用ピン６２とを介してバッ
クアップダイ５８を支承するとともにこれを昇降移動さ
せる、バックアップダイ昇降用油圧供給手段７２が接続
されている。

一方、このバックアップダイ昇降用油圧供給手段７２と
上記打抜きカスノックアウト用油圧供給手段６８．そし
て製品ノックアウト用油圧供給手段５６及びラム昇降用
油圧供給手段３２とは、それぞれ作動油の給排が作動制
御器７４によって制御されるようになっている。

ラム昇降駆動手段２４の下降用の油圧室２８にはその内
部の油圧からビレット４に加わる荷重を検出する荷重検
出器７６が接続されていて、この荷重検出器７６からの
検出信号が上記作動制御器７４に入力されている。そし
て、作動制御器７４は、ビレット４の加圧時にその荷重
検出器７６で検出した値が、塑性流動による後方押出し
加工に必要最低な荷重ＷＯ以上でかつバンチ１４の座屈
荷重Ｗ１未満の設定荷重値Ｗ２に達すると、油圧室７０
内の支承油圧を低下させてバックアップダイ５８を打抜
き加工方向に後退させるべく、バックアップダイ昇降用
油圧供給手段７２を作動制御して油圧室７０内から作動
油を排出させ、これによりビレット４に対してこれを打
抜くのに充分な剪断応力を作用させるようになっている
。

また、作動制御器７４は荷重検出器７６の検出値が上記
設定荷重Ｗ２に到達するまでは、バンチ１４からビレッ
ト４に加えられる荷重を打抜きダイ１２とバックアップ
ダイ５８とによってほぼ均等の圧力で受けるように、バ
ックアップダイ昇降用油圧供給手段７２を作動制御して
、バックアップダイ５８を支承する圧力室７０内の支承
油圧を調整するようになっていて、この間においてはビ
レット４にはこれを打抜くだけの剪断応力が作用しない
ようになっている。

また、作動制御器７４はバックアップダイ５８を後退さ
せてビレット４の打抜き加工を終了させると、製品ノッ
クアウト用油圧供給手段５６と打抜きカスノックアウト
用油圧供給手段６８との作動を制御して、製品ノックア
ウトピン５２と打抜きカスノックアウトビン６２とを上
昇移動させ、製品たる円筒体と打抜きカスとをそれぞれ
上方にノックアウトするようになっている。

次に、上記のようにしてなる円筒体の成形装置２０を用
いて実施する本発明の円筒体の成形方法について説明す
る。

まず、中実な円柱状のビレット４を圧力容器８内に挿入
する。このとき、製品ノックアウト用ピン５２と打抜き
カスノックアウト用ビン６２とは下降させておく一方、
バックアップダイ支承用ビン６４はその油圧室７０内に
高圧の作動油を充満させて上昇させておき、打抜きカス
ノックアウト用ピン６２の下端面をバックアップダイ支
承用ビン６４の上端面に当接させてこれで支持しておく
。

この状態から、ラム昇降用油圧供給手段３２で降下用の
圧力室２８内に作動油を供給してラム２６を降下させ、
バンチ１４をビレット４に当接させてこれに荷重を加え
、その軸方向の両端部から加圧する。このとき、バンチ
１４からビレット４に加えられる荷重は打抜きダイ１２
とこの打抜きダイ１２の打抜き穴１０内に設けたバック
アップダイ５８とによってほぼ均等な圧力で支持される
。

また、ビレット４に加わる荷重Ｗβはバンチ１４のスト
ロークに対して第２図のグラフに示すように変化してい
く。すなわち、ストロークが増大していくに連れて荷重
Ｗβが大きくなり、その荷ｍｗβがビレット４の素材自
体がもつ降伏点を超えて、塑性流動による後方押出し加
工に必要な最低の荷重値ＷＯ以上になると−（Ｅ点）、
ビレット４には塑性流動による変形が生じて上端部側が
円筒状に形成されていく。そして、この後方押出し加工
に必要な荷重値Ｗβは、バンチ１４があるストロークに
達するまではほぼ均一な値に保たれる（Ｅ点−Ｆ点）。

一方このとき、ビレット４の下端面４ａ側は、打抜きダ
イ１２とバックアップダイ５８とによってその全面にわ
たってほぼ均等の圧力で支持されているので、ビレット
４にはこれを打抜くための剪断応力はほとんど作用しな
い。

爾後、この状態で塑性流動による後方押出し加工を継続
させていくと、バンチ１４とバックアップダイ５８との
間のビレット４の厚みが減少していくこと、及び後方に
筒状に押出す部分の体積（重量）が増加していくことと
の影響で、この後方押出し加工を継続させるに必要な荷
重Ｗβ、すなわちこの時点で実際にビレット４に加えて
いる荷重はある点（Ｆ点）を境にして急激に増加し始め
る。

そして、そのビレット４に加えられている荷重Ｗβが後
方押出し加工に必要最低な荷重値ＷＯ以上でバンチ１４
の座屈荷重Ｗ１未満の設定荷重Ｗ２に達すると、これを
荷重検出器７６が検出して、この荷重検出器７６からの
信号により、作動制御器７４がバックアップダイ昇降用
油圧供給手段７２の作動を制御して、バックアップダイ
５８を支承している圧力室７０内の作動油を外部に抜い
て行く。すると、バックアップダイ５８が打抜き方向に
後退され、これと同時にビレット４にはこれを打抜くの
に充分な剪断応力が作用し、かつこの時点（Ｄ点）では
後方押出し加工に必要な荷重Ｗβよりも剪断による打抜
き加工に必要な荷重Ｗαの方が充分に低くなっているの
で、ビレット４は剪断による打抜き加工によって最終的
に円筒形に打抜かれる（Ｄ点＝Ｃ点）。

つまり、ビレット４を最終的に円筒形に成形加工するま
でにこのビレット４に加わる荷重は、第２図においてＡ
点→Ｅ点→Ｆ点→Ｄ点→Ｃ点と変化されることになり、
塑性流動による後方押出し加工範囲（ハ）が可及的に拡
大される一方、剪断による打抜き加工範囲（ニ）が可及
的に狭められる。従って、最後にビレット４から打抜か
れる打抜きカスの重量（体積）を可及的に減少させて、
ビレット４の材料としての歩留りを可及的に向上させる
ことができるようになって、製品たる円筒体２を可及的
に長く形成できるようになる。

（効　果） 以上要するに本発明の円筒体の成形方法及びその装置に
よると、加圧時にビレットに加わる゛荷重を、その荷重
が塑性流動による後方押出し加工に必要最低な荷重以上
でかつパンチの座屈荷重未満の設定荷重に達するまで打
抜きダイとバックアップダイとの双方で受け、この間は
ビレットを塑性流動による後方押出し加工で円筒状に成
形し、ビレットに加わる荷重が上記設定荷重に達した以
後は、バックアップダイを打抜き方向に後退させてビレ
ットを剪断による打抜き加工によって最終的に円筒形に
形成するので、後方押出し加工による成形範囲を可及的
に広げる一方、打抜き加工による成形範囲を可及的に縮
めることができ、従ってビレットの打抜きカスの体積（
重ｉ：ｋ）を減少させて、その材料歩留りを可及的に向
上できるようになるとともに、円筒体の長さを可及的に
長く成形できるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる円筒体の成形方法を実施する際
に用いられる成形装置の概略構成を示す図、第２図はパ
ンチのストロークと成形加工荷重との関係を示すグラフ
、第３図（ａ）〜（ｄ）は後方押出し加工と打抜き加工
との組合せによる従来の円筒体の成形方法を説明する図
である。 ２・・・・・・円筒体 ４・・・・・・ビレット ６・・・・・・収納部 ８・・・・・・圧力容器 １０・・・・・・打抜き穴 １２・・・・・・打抜きダイ １４・・・・・・パンチ ２０・・・・・・円筒体の成形装置 ５８・・・・・・バックアップダイ ７６・・・・・・荷重検出器 ６０・・・・・・駆動手段 ＷＯ・・・・・・後方押出しに必要最低な荷重Ｗｌ・・
・・・・座屈荷重 Ｗ２・・・・・・設定荷重 第１図 特　許　出　願　人　　　マツダ　　株式会社代　理　
人　　　　　弁理士　−色　健輔同　　　　　　　弁理
士　松本　雅利

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）中実な円柱状のビレットを同径の収納部を有する
   筒状の圧力容器内に挿入し、前記ビレットをその軸方向
   の両端から打抜き穴を有する打抜きダイとパンチとで加
   圧し、 前記ビレットを、これに加わる荷重が剪断による打抜き
   加工に要する荷重よりも塑性流動による後方押出し加工
   に要する荷重の方が低い加圧時前半の範囲を前記後方押
   出し加工で、前記打抜き加工に要する荷重の方が前記後
   方押出し加工に要する荷重よりも低くなる加圧時後半の
   範囲を前記打抜き加工で円筒形に形成する円筒体の成形
   方法において； 前記打抜き穴内に、前記ビレットに作用する前記打抜き
   加工荷重を支承するためのバックアップダイを摺動自在
   に嵌挿し、 前記ビレットの加圧時に、該ビレットに加わる荷重が前
   記後方押出し加工に必要最低な荷重以上でかつ前記パン
   チの座屈荷重未満の設定荷重に達するまで前記バックア
   ップダイを支承し、 爾後前記設定荷重に達したときに該バックアップダイを
   打抜き方向に後退させることを特徴とする円筒体の成形
   方法。
2. （２）中実な円柱状のビレットを同径の収納部を有する
   筒状の圧力容器内に挿入し、前記ビレットをその軸方向
   の両端から打抜き穴を有する打抜きダイとパンチとで加
   圧し、 前記ビレットを、これに加わる荷重が剪断による打抜き
   加工に要する荷重よりも塑性流動による後方押出し加工
   に要する荷重の方が低い加圧時前半の範囲を前記後方押
   出し加工で、前記打抜き加工に要する荷重の方が前記後
   方押出し加工に要する荷重よりも低くなる加圧時後半の
   範囲を前記打抜き加工で円筒形に形成する円筒体の成形
   装置において； 前記打抜き穴内に摺動自在に嵌挿されて前記ビレットに
   当接されるバックアップダイと、 前記加圧時に前記ビレットに加わる荷重を検出する荷重
   検出器と、 前記バックアップダイを摺動移動させるとともに該バッ
   クアップダイを介して前記ビレットに作用する前記打抜
   き加工荷重を支承し、かつ前記荷重検出器による検出値
   が前記後方押出し加工に必要最低な荷重以上でかつ前記
   パンチの座屈荷重未満の設定荷重に達すると、前記バッ
   クアップダイを打抜き方向に後退移動させる駆動手段と
   、を具備したことを特徴とする円筒体の成形装置。