JPH0417736B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0417736B2 JPH0417736B2 JP60156897A JP15689785A JPH0417736B2 JP H0417736 B2 JPH0417736 B2 JP H0417736B2 JP 60156897 A JP60156897 A JP 60156897A JP 15689785 A JP15689785 A JP 15689785A JP H0417736 B2 JPH0417736 B2 JP H0417736B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- die
- vibration
- vibrating
- vibrating die
- deep drawing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D35/00—Combined processes according to or processes combined with methods covered by groups B21D1/00 - B21D31/00
- B21D35/002—Processes combined with methods covered by groups B21D1/00 - B21D31/00
- B21D35/008—Processes combined with methods covered by groups B21D1/00 - B21D31/00 involving vibration, e.g. ultrasonic
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
Description
［産業上の利用分野］
本発明は、特に難加工材に超音波振動を付加し
ながら施工する深絞り加工方法およびその装置に
関する。 ［従来の技術］ 高圧ガスボンベの安全弁の成形に利用する金属
板、プラスチツク板等の難加工材に超音波振動を
加えながら加工する従来の深絞り加工装置には、
例えば第５図に示すようなものがある（「塑性と
加工」Vol.23，No.256（1982−５））。 第５図に示す加工装置の要部について説明すれ
ば、外周部に振動子３を取り付けたしわ押え１お
よび同じく他の振動子３を外周部に取り付けたダ
イス２の間に被加工材である素板５を挿入してか
ら、放射状に配列された複数個の両振動子３によ
つて機械的に超音波振動を発生させてしわ押え１
およびダイス２に該振動を付加すると、しわ押え
１およびダイス２には同心円状に拡大収縮振動が
起こるので、ついでしわ押え１を油圧プレス等で
加圧して素板５を押えながらポンチ４を上昇させ
ると、該素板に深絞り加工が施されるものであ
る。 ［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来の超音波加工方
法では、しわ押え１およびダイス２にほぼ軸対称
の振動を与えるために複数個の振動子３が必要で
あるから、各振動子の共振振動数を整合させなけ
ればならず、振動系の設計が複雑になるという課
題があつた。また、前記振動子をしわ押えおよび
ダイスに直接に装着しているので、加工装置が深
絞り加工だけにしか使用できず、汎用性が失われ
るという課題があつた。 本発明は、前記課題を解決するためになされた
もので、従来のような各々の共振振動数の整合を
不要にし、ただし１個の振動子で振動系全体を振
動させることができるようにするとともに、加工
装置を深絞り加工以外にも使用できるように汎用
性を持たせた深絞り加工方法およびその装置を得
ることを目的とする。 ［課題を解決するための手段］ 前記の目的を達成するため、本発明に係る深絞
り加工方法は、振動ダイスとしわ押えの間に素板
を挾み、前記振動ダイスの加工面に直交する方向
に一次元的軸方向往復運動をする超音波振動を付
加して、この振動を前記加工面において同心円状
に拡大収縮して振動する半径方向振動に変換させ
ながら前記しわ押えの中心を通るポンチにより前
記素板を絞り加工することを特徴とするものであ
る。 また、本発明の深絞り加工方法の実施に使用す
る加工装置は、ダイス加工面をもつ円環状の中空
円板部及び該中空円板部に垂直な同軸の軸部を有
する振動ダイスと、前記軸部に連結ボルトを介し
て着脱自在に結合され、軸方向の超音波振動を与
える振動子を装着した振動伝達用のコーンとを具
備することを特徴とするものである。 ［作用］ 本発明における振動ダイスは、ダイス加工面を
もつ円環状の中空円板部とこれに垂直な同軸の軸
部を有する構成とされているので、軸部の共振振
動数と中空円板部の共振振動数から両方が同時に
共振する振動ダイス全体の共振振動数を求めるこ
とで振動ダイスを共振させることができ、したが
つて、この軸部に振動子によりコーンを介して軸
方向の超音波振動を与えると、軸部に生じる軸方
向超音波振動は、中空円板部において同心円状に
拡大収縮する半径方向振動に変換される。よつ
て、ただ１個の振動子によつて軸方向超音波振動
を半径方向振動に変換できるので、深絞り加工が
可能になる。また、この振動ダイスを他の一般的
なダイスに交換できるので深絞り加工以外の加工
にも本装置を使用することができる。 ［実施例］ 次に、本発明の実施例を図面について説明す
る。第１図は本発明の一実施例を示す超音波加工
装置全体の構成ブロツク図、第２図は第１図の振
動ダイス部分の拡大半断面図である。これらの図
に示すように、この実施例の振動ダイス２０は、
ダイス加工面２１をもつ円環状の中空円板部２２
と、中空円板部２２の中央部の結合部２４から垂
直に突設した軸部２３を有する構成とされてお
り、この軸部２３に連結ボルト８を介して振動を
振動ダイス２０に伝達するコーン７を結合すると
ともに、コーン７には超音波発生装置９に接続し
て一次元的軸方向往復運動をする超音波振動をさ
せられる振動子６を装着してなるものである。さ
らに、振動ダイス２０にはその間に素板５を挿入
し、超音波振動を付加しながら深絞り加工を施す
ためのポンチ４を上昇させられるしわ押え１を対
設させる。また、超音波発生装置９には油圧ポン
プ１０の圧油を送停する電磁弁１１を制御する制
御ユニツト１２を接続させ、該ユニツト１２を経
由してしわ押え１を加圧するとともに、ポンチ４
を上昇させる油圧プレス（図示せず）に圧油を送
停するようにする。さらに、しわ押え１及びポン
チ４には記録計１３を装備してある荷重計１４を
設ける。なお、１５は超音波発生装置９の電源で
ある。 この実施例においては、振動ダイス２０の設計
にあたり、軸部２３の共振周波数と中空円板部２
２の共振周波数から、振動ダイス２０全体が同時
に共振する共振周波数が決定される。実施例で用
いた超音波振動系すなわち振動子６及びコーン７
の共振周波数は、例えば14.45〜15.05kHzであり、
この範囲に振動ダイス２０の共振周波数を合わせ
るように軸部２３の外径及び長さ、中空円板部２
２の内外径及び厚さ等が決定される。そして、こ
の共振周波数で振動子６を軸方向に振動させ、コ
ーン７で該振動を振動ダイス２０の軸部２３に伝
達すると、軸部２３の軸方向の振動は第３図に点
線で示すように中空円板部２２において同心円状
に拡大収縮する半径方向の振動に変換する。ま
た、しわ押え１により軸方向の拘束を受けると、
その軸方向の拘束力が前記半径方向の振動への変
換に多少（10％程度）役立つが、軸方向の振動か
ら半径方向の振動への変換そのものは前述のよう
に振動ダイス２０それ自体により自動的に行われ
る。したがつて、振動ダイス２０のダイス加工面
２１としわ押え１の間に挾まれた素板５にもこの
半径方向の振動が伝わり素板５自身も振動する。 このように、振動系全体が発振した後に、油圧
ポンプ１０の圧油を供給してしわ押え１を押し付
けて素板５のフランジ部に所定の圧力を加えてか
ら、ポンチ４を上昇させると深絞り加工が行われ
るが、所定の絞り深さになれば、制御ユニツト１
２からの指令で超音波発振を停止させて電磁弁１
１を閉じることによつてしわ押え１を開放させ、
ついでポンチ４を下降させると加工が終了する。 第１表に本発明による振動ダイスを使用して超
音波振動をさせながら深絞り加工をした場合と、
振動をさせずに加工した場合の実験結果を比較し
て示す。
ながら施工する深絞り加工方法およびその装置に
関する。 ［従来の技術］ 高圧ガスボンベの安全弁の成形に利用する金属
板、プラスチツク板等の難加工材に超音波振動を
加えながら加工する従来の深絞り加工装置には、
例えば第５図に示すようなものがある（「塑性と
加工」Vol.23，No.256（1982−５））。 第５図に示す加工装置の要部について説明すれ
ば、外周部に振動子３を取り付けたしわ押え１お
よび同じく他の振動子３を外周部に取り付けたダ
イス２の間に被加工材である素板５を挿入してか
ら、放射状に配列された複数個の両振動子３によ
つて機械的に超音波振動を発生させてしわ押え１
およびダイス２に該振動を付加すると、しわ押え
１およびダイス２には同心円状に拡大収縮振動が
起こるので、ついでしわ押え１を油圧プレス等で
加圧して素板５を押えながらポンチ４を上昇させ
ると、該素板に深絞り加工が施されるものであ
る。 ［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来の超音波加工方
法では、しわ押え１およびダイス２にほぼ軸対称
の振動を与えるために複数個の振動子３が必要で
あるから、各振動子の共振振動数を整合させなけ
ればならず、振動系の設計が複雑になるという課
題があつた。また、前記振動子をしわ押えおよび
ダイスに直接に装着しているので、加工装置が深
絞り加工だけにしか使用できず、汎用性が失われ
るという課題があつた。 本発明は、前記課題を解決するためになされた
もので、従来のような各々の共振振動数の整合を
不要にし、ただし１個の振動子で振動系全体を振
動させることができるようにするとともに、加工
装置を深絞り加工以外にも使用できるように汎用
性を持たせた深絞り加工方法およびその装置を得
ることを目的とする。 ［課題を解決するための手段］ 前記の目的を達成するため、本発明に係る深絞
り加工方法は、振動ダイスとしわ押えの間に素板
を挾み、前記振動ダイスの加工面に直交する方向
に一次元的軸方向往復運動をする超音波振動を付
加して、この振動を前記加工面において同心円状
に拡大収縮して振動する半径方向振動に変換させ
ながら前記しわ押えの中心を通るポンチにより前
記素板を絞り加工することを特徴とするものであ
る。 また、本発明の深絞り加工方法の実施に使用す
る加工装置は、ダイス加工面をもつ円環状の中空
円板部及び該中空円板部に垂直な同軸の軸部を有
する振動ダイスと、前記軸部に連結ボルトを介し
て着脱自在に結合され、軸方向の超音波振動を与
える振動子を装着した振動伝達用のコーンとを具
備することを特徴とするものである。 ［作用］ 本発明における振動ダイスは、ダイス加工面を
もつ円環状の中空円板部とこれに垂直な同軸の軸
部を有する構成とされているので、軸部の共振振
動数と中空円板部の共振振動数から両方が同時に
共振する振動ダイス全体の共振振動数を求めるこ
とで振動ダイスを共振させることができ、したが
つて、この軸部に振動子によりコーンを介して軸
方向の超音波振動を与えると、軸部に生じる軸方
向超音波振動は、中空円板部において同心円状に
拡大収縮する半径方向振動に変換される。よつ
て、ただ１個の振動子によつて軸方向超音波振動
を半径方向振動に変換できるので、深絞り加工が
可能になる。また、この振動ダイスを他の一般的
なダイスに交換できるので深絞り加工以外の加工
にも本装置を使用することができる。 ［実施例］ 次に、本発明の実施例を図面について説明す
る。第１図は本発明の一実施例を示す超音波加工
装置全体の構成ブロツク図、第２図は第１図の振
動ダイス部分の拡大半断面図である。これらの図
に示すように、この実施例の振動ダイス２０は、
ダイス加工面２１をもつ円環状の中空円板部２２
と、中空円板部２２の中央部の結合部２４から垂
直に突設した軸部２３を有する構成とされてお
り、この軸部２３に連結ボルト８を介して振動を
振動ダイス２０に伝達するコーン７を結合すると
ともに、コーン７には超音波発生装置９に接続し
て一次元的軸方向往復運動をする超音波振動をさ
せられる振動子６を装着してなるものである。さ
らに、振動ダイス２０にはその間に素板５を挿入
し、超音波振動を付加しながら深絞り加工を施す
ためのポンチ４を上昇させられるしわ押え１を対
設させる。また、超音波発生装置９には油圧ポン
プ１０の圧油を送停する電磁弁１１を制御する制
御ユニツト１２を接続させ、該ユニツト１２を経
由してしわ押え１を加圧するとともに、ポンチ４
を上昇させる油圧プレス（図示せず）に圧油を送
停するようにする。さらに、しわ押え１及びポン
チ４には記録計１３を装備してある荷重計１４を
設ける。なお、１５は超音波発生装置９の電源で
ある。 この実施例においては、振動ダイス２０の設計
にあたり、軸部２３の共振周波数と中空円板部２
２の共振周波数から、振動ダイス２０全体が同時
に共振する共振周波数が決定される。実施例で用
いた超音波振動系すなわち振動子６及びコーン７
の共振周波数は、例えば14.45〜15.05kHzであり、
この範囲に振動ダイス２０の共振周波数を合わせ
るように軸部２３の外径及び長さ、中空円板部２
２の内外径及び厚さ等が決定される。そして、こ
の共振周波数で振動子６を軸方向に振動させ、コ
ーン７で該振動を振動ダイス２０の軸部２３に伝
達すると、軸部２３の軸方向の振動は第３図に点
線で示すように中空円板部２２において同心円状
に拡大収縮する半径方向の振動に変換する。ま
た、しわ押え１により軸方向の拘束を受けると、
その軸方向の拘束力が前記半径方向の振動への変
換に多少（10％程度）役立つが、軸方向の振動か
ら半径方向の振動への変換そのものは前述のよう
に振動ダイス２０それ自体により自動的に行われ
る。したがつて、振動ダイス２０のダイス加工面
２１としわ押え１の間に挾まれた素板５にもこの
半径方向の振動が伝わり素板５自身も振動する。 このように、振動系全体が発振した後に、油圧
ポンプ１０の圧油を供給してしわ押え１を押し付
けて素板５のフランジ部に所定の圧力を加えてか
ら、ポンチ４を上昇させると深絞り加工が行われ
るが、所定の絞り深さになれば、制御ユニツト１
２からの指令で超音波発振を停止させて電磁弁１
１を閉じることによつてしわ押え１を開放させ、
ついでポンチ４を下降させると加工が終了する。 第１表に本発明による振動ダイスを使用して超
音波振動をさせながら深絞り加工をした場合と、
振動をさせずに加工した場合の実験結果を比較し
て示す。
【表】
第１表から明らなように、絞り深さが７mmの場
合には両加工とも成形が可能であるものの振動無
付加時には加工品側面にしわが発生し、また絞り
深さが19mmの場合には振動無付加時では成形がで
きず、成形限界が大巾に向上していることがわか
る。すなわち、板厚50μｍのアルミに対する限界
絞り比（LDR）は、振動無付加時のLDR＝1.2で
あるのに対して、本振動ダイスを使用すると
LDR＝1.8と格段に向上する。 また、第４図にしわ押え圧力と絞り深さの関係
を上記と同じ材質、板厚について調べた結果をグ
ラフで示す。第４図ａは振幅14μｍで本振動ダイ
スを振動させたときの加工品側面のしわ発生限界
（破線Ａ）を示しており、同図ｂは振動なしの場
合の破断限界（実線Ｂ）及びしわ発生限界（破線
Ｃ）を示している。なお、振幅20μｍのときはし
わは発生しなかつた。 第４図ｂからわかるように、振動無付加時の場
合、しわ押え圧力の全条件において７mm以上にな
ると成形が不可能になり、かつ、しわが発生す
る。これに対して、本振動ダイスの場合、しわ押
え圧力の全条件において20mmの深絞り加工が可能
であるとともに、しわ押え圧力が0.05kgf／mm2以
上であればしわは発生しない。 次に、本振動ダイス２０には振動発生源の振動
子６を支持しているコーン７に連結ボルト８によ
つて結合させているから、振動ダイス２０を取り
外して他の加工用の振動ダイスに交換することが
容易であり、本加工装置を深絞り加工以外にも使
用することができる。 ［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、ただ１個の振動
子を用いるだけで振動ダイスにより軸方向の振動
を半径方向の振動に変換することができるので、
深絞り加工が容易にできるともに、振動ダイスの
交換が容易なため、他の加工にも本加工装置を使
用できるという汎用性を持つている。
合には両加工とも成形が可能であるものの振動無
付加時には加工品側面にしわが発生し、また絞り
深さが19mmの場合には振動無付加時では成形がで
きず、成形限界が大巾に向上していることがわか
る。すなわち、板厚50μｍのアルミに対する限界
絞り比（LDR）は、振動無付加時のLDR＝1.2で
あるのに対して、本振動ダイスを使用すると
LDR＝1.8と格段に向上する。 また、第４図にしわ押え圧力と絞り深さの関係
を上記と同じ材質、板厚について調べた結果をグ
ラフで示す。第４図ａは振幅14μｍで本振動ダイ
スを振動させたときの加工品側面のしわ発生限界
（破線Ａ）を示しており、同図ｂは振動なしの場
合の破断限界（実線Ｂ）及びしわ発生限界（破線
Ｃ）を示している。なお、振幅20μｍのときはし
わは発生しなかつた。 第４図ｂからわかるように、振動無付加時の場
合、しわ押え圧力の全条件において７mm以上にな
ると成形が不可能になり、かつ、しわが発生す
る。これに対して、本振動ダイスの場合、しわ押
え圧力の全条件において20mmの深絞り加工が可能
であるとともに、しわ押え圧力が0.05kgf／mm2以
上であればしわは発生しない。 次に、本振動ダイス２０には振動発生源の振動
子６を支持しているコーン７に連結ボルト８によ
つて結合させているから、振動ダイス２０を取り
外して他の加工用の振動ダイスに交換することが
容易であり、本加工装置を深絞り加工以外にも使
用することができる。 ［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、ただ１個の振動
子を用いるだけで振動ダイスにより軸方向の振動
を半径方向の振動に変換することができるので、
深絞り加工が容易にできるともに、振動ダイスの
交換が容易なため、他の加工にも本加工装置を使
用できるという汎用性を持つている。
第１図は本発明の一実施例を示す加工装置全体
の構成ブロツク図、第２図は振動ダイス部分の拡
大半断面図、第３図は振動ダイスの共振状態を示
す説明図、第４図はしわ押え圧力と絞り深さの関
係を示すグラフで、同図ａは本振動ダイス使用時
の場合、同図ｂは振動無付加時の場合を示す。第
５図は従来の超音波加工装置の要部を示す断面図
である。 １…しわ押え、４…ポンチ、５…素板、６…振
動子、７…コーン、８…連結ボルト、９…超音波
発生装置、１０…油圧ポンプ、１１…電磁弁、１
２…制御ユニツト、１３…記録計、１４…荷重
計、１５…電源、２０…振動ダイス、２１…ダイ
ス加工面、２２…中空円板部、２３…軸部、２４
…結合部。なお、図中、同一符号は同一または相
当部を示す。
の構成ブロツク図、第２図は振動ダイス部分の拡
大半断面図、第３図は振動ダイスの共振状態を示
す説明図、第４図はしわ押え圧力と絞り深さの関
係を示すグラフで、同図ａは本振動ダイス使用時
の場合、同図ｂは振動無付加時の場合を示す。第
５図は従来の超音波加工装置の要部を示す断面図
である。 １…しわ押え、４…ポンチ、５…素板、６…振
動子、７…コーン、８…連結ボルト、９…超音波
発生装置、１０…油圧ポンプ、１１…電磁弁、１
２…制御ユニツト、１３…記録計、１４…荷重
計、１５…電源、２０…振動ダイス、２１…ダイ
ス加工面、２２…中空円板部、２３…軸部、２４
…結合部。なお、図中、同一符号は同一または相
当部を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 振動ダイスとしわ押えの間に素板を挾み、前
記振動ダイスの加工面に直交する方向に一次元的
軸方向往復運動をする超音波振動を付加して、こ
の振動を前記加工面において同心円状に拡大収縮
して振動する半径方向振動に変換させながら前記
しわ押えの中心を通るポンチにより前記素板を絞
り加工することを特徴とする深絞り加工方法。 ２ ダイス加工面をもつ円環状の中空円板部及び
該中空円板部に垂直な同軸の軸部を有する振動ダ
イスと、前記軸部に連結ボルトを介して着脱自在
に結合され、軸方向の超音波振動を与える振動子
を装着した振動伝達用のコーンとを具備すること
を特徴とする深絞り加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60156897A JPS6221427A (ja) | 1985-07-18 | 1985-07-18 | 深絞り加工方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60156897A JPS6221427A (ja) | 1985-07-18 | 1985-07-18 | 深絞り加工方法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6221427A JPS6221427A (ja) | 1987-01-29 |
| JPH0417736B2 true JPH0417736B2 (ja) | 1992-03-26 |
Family
ID=15637781
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60156897A Granted JPS6221427A (ja) | 1985-07-18 | 1985-07-18 | 深絞り加工方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6221427A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4512418B2 (ja) * | 2004-05-19 | 2010-07-28 | 旭精機工業株式会社 | ダイス及びトランスファプレス機 |
| CN103949544B (zh) * | 2014-04-04 | 2016-05-04 | 华南理工大学 | 一种冲压件侧壁卷曲回弹控制冲压装置 |
| CN108543898A (zh) * | 2018-05-10 | 2018-09-18 | 江苏大学 | 超声辅助精锻方法与装置 |
-
1985
- 1985-07-18 JP JP60156897A patent/JPS6221427A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6221427A (ja) | 1987-01-29 |
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