JPS5961538A

JPS5961538A - 蓋付き円筒の製造方法

Info

Publication number: JPS5961538A
Application number: JP17083482A
Authority: JP
Inventors: Sen Sugiyama; 杉山　千; Hitoshi Sugawara; 菅原　均; Yoshimasa Sanbe; 三瓶　喜正
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1982-10-01
Filing date: 1982-10-01
Publication date: 1984-04-07

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】〔発明の利用分野〕本発明は例えばガス遠心分離桟用回転円筒等に適用する
蓋付き円筒の製造方法に関する。

〔従来技術〕

従来、蓋付き円筒の製造方法として、円板状の素材をカ
ップ状に成形した後、そのカップ状の予備成形品の底部
および側部を所定の屈曲形状および肉厚を有するものと
して一体的に成形し、例えば第１図に示すように同一材
料製の益付き円筒１とすることがツ、Ｕられている。こ
のような製造方法は、生に小型でかつ比較的単純な形状
の円筒を製造する場合に採用されている。しかし、蓋部
と円筒部とが終始−棒状態で成形する場合は、各部の成
形歪みの影響等にょム例えば直径１５０＋ｍ以上、長さ
１５００ｗｎ以上等の大型で、更に円筒部の肉厚が０．
５　ｍｍ以下となる遠心分離俵用回転体とするような場
合　これを合金鋼を素材として高精度のものを製造する
ことは技術的に極めてｔ！ｊＪｍである。特に、底部を
蓋として組立て品を結合し得る複雑な形状にするような
場合は、加工が極めて困難となっている。

とのよ′）なことから、大型で、かつ複雑な形状を有す
る蓋付き円筒の製造にあたっては一般に第２図に示すよ
うに、底部用板材２と面部用管体３とを個別に用意し、
これらにょシ蓋部ＩＡおよび円筒部ＩＢをそれぞれ加工
した後に溶接等によって一体化して製品４とする工程が
採用されている。

しかし、このような製造方法では、蓋部ＩＡのプレス加
工等や円筒部ＩＢのスピニング加工等をそれぞれ個別に
行なえるので大型かつ複雑形状の蓋付き円筒体が比較的
容易に製造できる一方、円筒用素材としての管体３を個
別に必要とすることがら、板材に較べて高コストとなシ
、製品の高騰化を招く欠点がある。尚、管体３を板材か
ら成形する場合は、工程数が多くなム又は除去部分が多
く不経済となる等の欠点がおる。

尚、高梢にの継ぎ目なし薄肉円筒の製作につき、最近、
円板状素材を絞シ加工した後、スピニング加工を施す方
法や、または絞シ加工の後に２０％以上のしごき加工を
施す方法、更には、絞υ加工の後１５％以上のしごき加
工を施し、しかる後スピニング加工を施す方法等が提案
されている。このような方法によシ、円筒素材を用いる
場合と同等の高精度の継ぎ目なし薄肉円筒を製造するこ
とが可能となってきた。

しかし、このような方法では、例えばマルエージング等
の超高強度材を用いる場合に種々の問題が生じる。即ち
、素材が超高強度材であると、しごき力を加えた場合に
かじシを起こし、これにより傷が発生し易い。このため
、その傷の除去のために多くの工数を要し、加工能率が
極めて悪くなる。また、そのような傷を残存させたまま
製品化した場合は、薄肉製品としての信頼性が著しく低
下する。また、絞り加工品の場合、一般に縮みフランジ
となってカップ先端が厚くなるので、このまま加工する
と長手方向の加工度の変化が大きくなり、機械的性質の
不均一なものとなって製品信頼性が確保できない。尚、
一般には、絞シ加工の際に使用する板材の厚さは製品と
なった場合の板厚と無関係な場合が多く、底板の部品は
切断してスクラップとされ、材料歩留シが悪いため、板
状素材からの成形は実用化されなかった。

〔発明の目的〕

本発明はこのような事情に基づいて成されたもので、特
に大型でかつ蓋部の形状が一定の形状に形成され、更に
円筒部が薄肉とされる蓋付き円筒を、例えばマルエージ
ング等の超高強度の板材から歩留り良く低コストで、か
つ所定の高精度で均一な機械的性質を有するものとして
製造することができる蓋付き円筒の製造方法を提供する
ことを目的とする。

〔発明の概要〕本発明は円板状の素材をカップ状の予備成形品に成形す
る折曲工程と、予備成形品を底部と側部とに分離させる
切断工程と、底部を所定屈曲形状の蓋に成形する葺成形
工程と、側部を所定肉厚の円筒に成形する円筒成形工程
と、蓋と円筒とを一体に接合する接合工程とを具備する
ものとし、これによシ前記目的を達成するものである。

この上うに予備成形品を底部と側部とに分離させてそれ
ぞれを蓋および円筒に個別成形する方法とし、軸受は等
の組付は部を有する複雑形状の蓋の製造や、極薄な高精
度の円筒を必要に応じた個別加工を任意に行なうことが
可能となり、終始一体材料のまま加工する場合に較べて
品質面の安定化が図れ、−まだ個別材料、特に円筒素材
を用意するような場合に較べて材料コストの低廉化が図
れる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を第３図ないし第１６図を参照し
て説明する。

本実施例の製造方法を大別すると、第３図に示すように
、円板状の素材１１をカップ状の予備成形品１２に成形
する折曲工程Ａと、予備成形品１２を底部１２Ａと側部
１２Ｂとに分離させる切断工程Ｂと、その底部１２Ａを
軸受は等の組付は用の所定屈曲形状の蓋１３に成形する
蓋底形工程Ｃと、側部１２Ｂを薄肉な円筒１４に成形す
る円筒成形工程りと、蓋１３と円筒１４とを一体に接合
する接合工程Ｅとから成っている。

まず、材料について説明する。

円板状素材（ブランク）の板厚は製造する蓋付き円筒１
５の蓋部１３と同一の肉厚とする。即ち、製品としての
蓋部１３の肉厚がｔである場合、ブランク１１の肉厚を
ｔとする。そして、ブランク１１の直径φＤは、製品と
しての蓋付き円筒１５の体積とそのブランク１１の体積
とがほぼ等しくなるように設定する。

次に折曲工程Ａについて説明する。

ここでは、ダイスを用いた深絞シ加工を行なう。

成形する予備成形品１２の筒部の開放側肉厚は深く絞る
程厚くなる。この予備成形品１２０筒部の肉厚をＴとす
るとＴ＝ｔＶ百７了ｒとなる。

この場合の絞シ成形用ポンチおよびダイスのクリアラン
スはＴよシも大きく設定し、素材にしごきを与えない絞
シ加工を行なうものである。このようにクリアランスを
太キくシて、しごきがかからないように絞ることにより
、かじｐ傷のない予備成形品１２を成形することができ
る。特にマルエージング鋼等の高強度拐は深絞りにおい
て長くしごく程、かじシを起こし易い。これに耐える適
正な潤滑油は現在知られておらず、かじりを生じた場合
は製品の信頼性が低下する虞れがある。しかるに、ポン
チとダイスとのクリアランスをＴよりも大きく設定した
場合は、一般に使用されているビニールシート等の簡単
な潤滑で、傷のない絞り品が得られるようになる。そし
て、遠心分離桟用の鍋速回転円筒等の素材に供する高品
質のものが低コストで生産できる。

ところで、このようにして絞り成形されたものは、第５
図に示すように、内径が」リーなカップ状とすることが
望ましいが、実際の加工では、前記の如くポンチとダイ
スのクリアランスが大きい為、第６図に示すように、内
径に逆テーパが生じる。

このテーパによる内径差φｄ、−φｄ、は、第５図に示
す理想的な絞シ時の肉厚差δの２倍即ち２δと同じ値に
なる。このように、外径基準により逆テーバに成形され
た予備成形品１２を、しごきがかからないように内径の
均一なものに修正してスピニング加工が容易で高精度加
工を行なえるようにするため、ローラ型ダイス等で、圧
延状に延ばすようにする。とのテーノく修正は次に述べ
る切断工程の前゛または後に行なうことができる。

例えば切断前にテーパ修正する場合は、第７図に示すよ
うなテーパダイスで成形することができる。これは、テ
ーパダイス２０の内径を、予備成形品１２の絞シによる
増肉外２δに相当するテーパ付きにしたもので、プレス
最下点で予備成形品１２の内径が均一径のポンチ２１に
、また外径がテーパダイス２０にそれぞれ合致するよう
にし、肉厚をしごかないようにしたものであるっ但し、
戻しの際は、ノックアウトで予備成形品、即ちワーク１
２を押え、テーパダイス２０を戻した後にダイクッショ
ンでそのワーク１２を抜き取るようにし、そのワークの
スプリングノくツク分、ポンチ２１との間に隙間を生じ
、傷を生じることなく加工するようにする。

尚、同様にテーパ修正方向としては、第８図に示す多段
ダイスによって行なうこともできる。ここで２２は多段
ダイスホルダ、２３は多段ダイス、２４はスペーサ、２
５はダイス押えを示す。この場合、成形面は多少段付き
になるが、後の工程におけるスピニングに影響しない程
度の段差（ｏ、３ｒｎＪｎ）以内とし、しごきを生じな
いようにする。

尚テーパ修正は、この他スエージングエ法、へら絞シス
ビニング工法等によっても実施することが可能である。

尚まだ、このようなスェージング工法やへら絞シスピニ
ング工法では、この段階で予備成形品１２の軸方向の肉
厚差を修正することも可能でおる。

このように、内径のテーパ修正を施しておけば、切断後
に行なつスピニング加工が容易で、高精度の円筒が得ら
れる。

次に切断工程Ｂについて説明する。

例乏げ第９図に示すように、予備成形品１２を芯金３０
に嵌合し、その予備成形品１２の底部１２Ａ′ｊｋ押え
金具３５によって保持しながら、例えば束切シバイト３
２によって予備成形品１２の底部１２Ａと側部１２Ｂと
を切シ離すものである。

伺、バイト３２による切断では切削分（ｔＯ）、材料歩
留ｐを悪くするので、例えば第１０図に示すように成形
ロー２３３によって切断することが実際上は好適でるる
うこのようなローラ切断を行なえば、材料歩留シが良く
、シかも予備成形品１２のスピニングのための円筒部分
の端面加工を合わせて行なうことができる。即ち、端面
加工を成形ローラ４４によって行なった後、塑性切＠を
行なうようにすればよい。

次３こ蓋部１３成形用のプレスエ５ｃおよび円筒部１４
成形用の円筒成形工程りについて説明する。

切断した予備成形品１２の底部１２Ａは、プレス成形し
、開先加工、穴加工等を行ない、その後組立て部品をＪ
ＮＣ付け、バランシングによりアンバランス修正を行な
うようにする。

一方、予備成形品１２の側部１２Ｂは、前記のチーバイ
ｈ正を施しである場合は、肉厚全均一にするためのスピ
ニング加工等を行なうが、テーノく修正とまだ行なって
いない場合は、予備成形品１２が第１１図に示すように
内径にテーノくを有するので、第１２図および第１３図
に示すようなシュリンクリング４０によるテーパ修正を
行なう。ここで、４１は外側ダイス、４２は芯金全話す
。即ち、割シ型構造のシュリンクリング４０およびこれ
を保持する外側ダイス４１によって均−系の芯金４２と
の間に予備成形品１２の側部１２Ｂを挟着し、そのシュ
リンクリング４０の内面テーノくに沿う外周からの押圧
力で収縮成形させるものである。

これによって、傷のない修正が行７Ｔえるものである。

また、切断後のテーパ修正は第１４図に示すようにバル
ジダイによっても行なうことができる。

即ち、５０はバルジカバー、５１はバルジダイを示す。

これは、例えば予備成形品１２の側部１２Ｂをバルジダ
イ５１内に挿入し、・くルジカノ＜−５０によって７−
ルした状態とし、このノ（ルジカノ（−５０を介して予
備成形品１２の内周側に内圧をカロえて、バルジ成形し
、テーノく修正を行なうようにするものである。

同これらの他、テーノく修正は公知のエキスノくンダ加
工による内径拡管によっても行なうこと７５；テきる。

次に、軸方向の肉厚差の除去について説明する。

Ｐｈ１１２Ｂの成形においては、絞り加工後、肉厚がカ
ップ先端では厚く底部側では素材のままになっている。

このままスピニング加工すると、長手方向に加工度のば
らつきが犬きくなりＸ精度的にも加工度の差による機械
的性質の差が生じ、製品品質の信頼性に影響が生じる。

そこで、絞り成形したものを、スピニング成形等で、長
手方向に均一な肉厚に延ばし、その後溶体化熱処理を施
すことにより、均質な機械的性質を得るようにするもの
である。また、再結晶により微細化組織として、強度の
増加を図ると共に、絞り加工による不均一残留応力を除
去するものでめる。即ち、第１５図においてテーパ修正
の施された予備成形品１２の側部１２Ｂにスピニング加
工Ｆを施して、第１次スピニング品１２Ｂ′としての均
一肉厚のものを製造した後、溶体化処理Ｇを施し次いで
、スピニング加工Ｈを行ない、最終スピニング製品とし
ての円筒部１４を成形するものである。ここでは、第１
のスピニング加工Ｆによって、軸方向に均一な肉厚円筒
成形加工を行ない、ある程度以上の加工段を与え、これ
を５ｏｏｃ程度で溶体化熱処理することにより、完全に
再結晶させて残留応力を除去し、しかる後、最終の肉厚
に再度スピニング成形することにより、部品質の円筒部
１４を得るようにするものである。

次に接合工程Ｅについて説明する。

前記のように成形した蓋部１３および円筒部１４を、例
えば電子ビーム、レーザービーム等の溶接によって高精
度の接合を行ない、第３図に示すような蓋付き円筒を製
作するものである。このようにしで同一素材から出発し
て、蓋部および円筒部をそれぞれ個別に成形し、最終的
に高精度の蓋付き円筒を得るものである。

以上のよ′）な本発明の実施例によれば、製品１５の蓋
部Ｊ３および円筒部１４を同一材料から取るようにした
ので、材料歩留シが大幅に向上できる。また、全工程を
通じてしごきを与え“ない絞り加工を施すようにしたの
で、かじり傷のない信頼性の高い蓋付き円筒が成形でき
、特にマルエージング鋼等の高強度材の加工に好適した
ものとなる。しかも、予備成形品１２の底部１２Ａと側
部１２Ｂとを切断し、個別に成形加工するので、複雑な
形状の蓋部の成形が容易であると共に、円筒部の肉厚設
定が高精度で確実に行なえるようになる。しかも、切断
加工はローラにより塑性成形切断全行なうようにするの
で、これによっても材料歩留りが向上し、低コスト化が
有効に図れる。更に、円筒部の成形において、しごきの
ない絞シ加工を行な９ことによって肉厚の異なる予備成
形品を一旦スピニング成形号によって長手方向に均一な
肉厚に延ばし、その後溶体化熱処理して均質な機械的性
質を得るものとした後、更に最終肉厚までスピニング成
形するようにしたので、再結晶を利用した均質な機械的
性質を有する円筒製品がかじシ傷等を生じることもなく
得ることができる。

尚、両端部に蓋付きの円筒とする場合、前記以外の他方
の蓋部は、前記円板素材１１と同一肉厚の板材を、プレ
ス加工によシ成形しておき、これを円筒部の他端に溶接
するようにして成形すればよい。この場合の板取シは、
例えば第１６図に示すように、蓋付き円筒用の大きい円
板素材１１の間から小径な蓋板用累月１１′を取るよう
にすればよい。このようにすれば平板素材１０からの板
取シに伴う歩留りが更に向上したものとなる。

以上の実施例では、本発明の特徴部分を連続させた製造
方法について述べたが、本発明はその途中等に一般的な
工法を組み入れて行なっても充分な場合がめる。

例えば板材からカップ状に成形する工法としては、かじ
９を起こし難い材質、型材との親和性の悪い材料の場合
は、潤滑油の種類に応じ、一般の絞シ成形で肉厚増加分
をしごいても良い場合もあり、この場合はより容易に歩
留りの向上が図れる。

また、成形、１じ工法としては、液圧成形、放電成形、
電磁成形、爆発成形、等の技術を組み合わせても同様の
効果を奏することができる。

また、加工は熱間であっても良く、更に加工工程の中間
に前記以外の他の工程を挿入しても良く、更に後に続い
て他の工程を行なうようにしても所定の効果が奏せるも
のでおる。例えば詳細には記載しなかったが、前記実施
例についても、蓋、円筒それぞれに製品特有の加工が施
され、しかも円筒製作後も熱処理を含む加工工程が続く
ものである。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば同一素材から一括して蓋
部および円筒ｍを板取りし、これを円筒状に予備加工す
ると共に切断し、蓋部および円筒部の成形加工を個別に
行なった後、再びこれらを接合して蓋付き円筒を製造す
るようにしたので、材料歩留シの極めて良い、安価な、
しかも所定の蓋および円筒形状を個別製作することによ
る高精度の加工が行なえて、高品質かつ安価の蓋付き円
筒が提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す断面図、第２図は従来の加工工程
を示す図、第３図ないし第１６図は本発明の実施例を示
すもので、第３図は概略工程図、第４図は円板状の素材
を示す断面図、第５図および第６図は予備成形品を示す
断面図、第７図および第８図はそれぞれ異なるテーパ修
正加工方法を示す断面図、第９図および第１０図はそれ
ぞれ異なるｌ、ｒＩ断工程を示す断面図、第１１図は切
断後の予備成形品を示す断面図、第１２図はテーパ修正
の他の実施例を示す横断面図、第１３図は第１２図のｘ
■−ＸＩＩＩ＃ｉ！断面図、第１４図は更に異なるテー
パ修正加工を示す縦断面図、第１５図は円筒成形工程を
詳細に示す工程図、第１６図は板取シを示す概略図であ
る。１１・・・円板状の素材、１２・・・予備成形品、１２
Ａ・・・底部、１２Ｂ・・・側部、１３・・・蓋部、１
４・・・円筒部、１５・・・蓋付き円筒（製品）、Ａ・
・・折曲工程、Ｂ・・・切断工程、Ｃ・・・蓋底形工程
、Ｄ・・・円筒成形工程、Ｅ・・・接合工程。第　／　囮第　２　％第　３　図第　４　目第　５　目第　６　図牛　８Ｉ２１早　７５　囚茅Ｉ乙図

Claims

【特許請求の範囲】１１円板状の素材をカップ状の予備成形品に成形する折
曲工程と、前記予備成形品を底部と側部とに分離させる
切断工程と、底部を所定屈曲形状の蓋に成形する葺成形
工程と、側部を所定肉厚の円筒に成形する円筒成形工程
と、蓋と円筒とを一体に接合する接合工程とを具備して
なることを特徴とする蓋付き円筒の製造方法。２、　円板状の素拐は、成形する蓋の底壁と同一肉厚を
有するもので１、折曲工程、葺成形工程および円筒成形
工程は、材料にしごきを与えない絞シ加工を施すもので
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の蓋付
き円筒の製造方法。３、切断工程は、加圧によるローラ成形切断を施すもの
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の蓋
付き円筒の製造方法。４、円筒成形工程は、切断工程の後に行なわれ、折曲工
程で施された絞りにより生じた内径のテーパ修正と、軸
方向の肉厚差の除去とを施すものであることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の蓋付き円筒の製造方法。５、円筒成形工程におけるテーパ修正は、テーノくダイ
スまたはシュリンクリングを用いた外圧加工によシ行な
うものであることを特徴とする特許請求の範囲第４項記
載の蓋付き円筒の製造方法。６、　円筒成形工程におけるテーパ修正は、エキスパン
ダ法またはバルジ法を用いた内圧加工により行なうもの
であることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の蓋
付き円筒の製造方法。７、円筒成形工程における肉厚差の除去は、スピニング
加工［により行なうものであることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の蓋付き円筒の製造方法。８、　円筒成形工程は、テーパ修正および肉厚差除去の
後、溶体化熱処理を行ない、しかる後、スピニングによ
る仕上げ加工を施すものであることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の蓋付き円筒の製造方法。