WO2017146045A1 - 成形材製造方法及びその成形材 - Google Patents

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尚文 中村
山本　雄大
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Nisshin Steel Co Ltd
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    • B21D24/02—Die-cushions

Definitions

  • the present invention relates to a molding material manufacturing method for manufacturing a molding material having a cylindrical body portion and a flange portion formed at an end portion of the body portion, and the molding material.
  • Non-Patent Document 1 by performing drawing processing, a molding material having a cylindrical body portion and a flange portion formed at an end portion of the body portion is manufactured. Has been done.
  • the plate thickness of the body portion becomes smaller than the material plate thickness.
  • the region corresponding to the flange portion of the material metal plate shrinks as a whole in accordance with the formation of the body portion, the plate thickness of the flange portion is larger than the plate thickness of the material.
  • the material may be referred to as “blank”.
  • the molding material as described above may be used as a motor case shown in Patent Document 1 below.
  • the trunk portion is expected to have a performance as a shield material that prevents magnetic leakage outside the motor case.
  • the performance of the stator as a back yoke is also expected from the body.
  • the performance as a shield material or a back yoke becomes better as the plate thickness of the body portion increases. For this reason, as described above, when manufacturing a molding material by drawing, a material metal plate that is thicker than the required plate thickness of the barrel is selected in consideration of the reduction in the plate thickness of the barrel by drawing. Is done.
  • the flange portion is often used for attaching the motor case to an attachment target. For this reason, it is expected that the flange portion has a certain amount of strength.
  • a molding material having a cylindrical body portion and a flange portion formed at the end portion of the body portion is manufactured by drawing, so that the flange portion The plate thickness is larger than the material plate thickness. For this reason, the flange portion may be unnecessarily thick beyond the plate thickness that satisfies the performance expected of the flange portion. This means that the molding material is unnecessarily heavy, and cannot be ignored in applications where a reduction in weight such as a motor case is required.
  • drawing using a drawing sleeve may be performed for the purpose of preventing the occurrence of wrinkles and buckling.
  • a tensile stress acts on the body portion, resulting in a decrease in the thickness of the body portion peripheral wall.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and its purpose is to avoid unnecessary increase in the thickness of the flange portion, and to reduce the weight of the molding material and the size of the metal plate. It is providing the molding material manufacturing method which can be aimed at, and its molding material.
  • the forming material manufacturing method includes a cylindrical body portion and a flange portion formed at an end portion of the body portion by performing at least two forming processes on the metal sheet.
  • the at least two molding processes include at least one drawing-out process and at least one drawing process performed after the drawing-out process.
  • the blanking process is performed using a die including a die having a pressing hole and a punch, and at least one of the initial drawing processes is performed using a mold including a die and a drawing sleeve, and a molding material.
  • the die and the drawing sleeve are opened and the first drawing process is performed.
  • the metal between the die and the drawing sleeve is used for the area corresponding to the flange part of the molding material. Ironing with a constant gap between molds A molded material manufacturing method characterized by performing.
  • the ironing rate of the ironing process of the molding material manufacturing method according to the present invention may be -35% or more and 50% or less.
  • the first drawing process is performed using a mold including a drawing sleeve having a die and a stopper and a lifter plate, and the distance between the mold gaps kept constant is along the axial direction of the drawing sleeve.
  • the position of the stopper may be determined.
  • the gap between the mold gaps kept constant may be set to the same value as the plate thickness of the flange portion of the molding material.
  • a molding material according to the present invention is a molding material manufactured by performing molding processing on a material metal plate at least twice, and has a cylindrical body and a flange formed at an end of the body. And at least two forming processes include at least one drawing-out process and at least one drawing process performed after the drawing-out process. The thickness of the flange portion may be smaller than the thickness of the material metal plate.
  • the molding material according to the present invention is a molding material manufactured by performing at least two molding processes on a raw metal plate, and is formed at a cylindrical body portion and an end portion of the body portion. And at least two forming processes include at least one drawing-out process and at least one drawing process performed after the drawing-out process,
  • board thickness of the flange part of a molding material may be made smaller than the plate
  • the molding material manufacturing method and the molding material of the present invention by controlling the gap of the mold gap between the die and the drawing sleeve, it corresponds to the flange portion of the final molding material in the first drawing process. From the time when the region reaches the closest part of the die and the drawing sleeve, it is equivalent to the flange part of the final molding material by forming with a constant gap of the mold gap between the die and the drawing sleeve Ironing is performed on the area to be processed. Thereby, wrinkles and buckling can be prevented, the plate thickness of the flange portion can be avoided from becoming unnecessarily thick, and the molding material can be reduced in weight. This configuration is particularly useful for various application objects that require a reduction in weight, such as a motor case.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a molding material 1 manufactured by the molding material manufacturing method according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the molding material 1 manufactured by the molding material manufacturing method of the present embodiment has a body portion 10 and a flange portion 11.
  • the trunk portion 10 is a cylindrical portion having a top wall 100 and a peripheral wall 101 extending from the outer edge of the top wall 100.
  • the top wall 100 may be referred to as another method such as a bottom wall.
  • the trunk portion 10 is shown to have a true circular cross section, but the trunk portion 10 may have another shape such as an elliptical cross section or a rectangular tube.
  • the top wall 100 can be further processed, for example, by forming a protrusion further protruding from the top wall 100.
  • the flange portion 11 is a plate portion formed at an end portion of the trunk portion 10 (an end portion of the peripheral wall 101).
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG.
  • the plate thickness t ⁇ b> 11 of the flange portion 11 is made thinner than the plate thickness t ⁇ b> 101 of the peripheral wall 101 of the trunk portion 10. As described in detail below, this is caused by the ironing process performed on the region corresponding to the flange portion 11 of the material metal plate 2 (see FIG. 3).
  • the plate thickness t11 of the flange portion 11 is the average value of the plate thickness of the flange portion 11 between the lower end of the lower shoulder Rd between the peripheral wall 101 and the flange portion 11 and the outer end of the flange portion 11. means.
  • the plate thickness t101 of the peripheral wall 101 means the average value of the plate thickness of the peripheral wall 101 between the upper end of the lower shoulder Rd and the lower end of the upper shoulder Rp.
  • FIG. 3 is an explanatory view showing a molding material manufacturing method for manufacturing the molding material 1 of FIG.
  • the molding material manufacturing method of this invention manufactures the molding material 1 by performing the shaping
  • FIG. The at least two forming processes include at least one drawing process and at least one drawing process performed after the drawing process.
  • the molding material 1 is manufactured by one drawing process and three drawing processes (first to third drawing processes).
  • the material metal plate 2 various metal plates such as a cold-rolled steel plate, a stainless steel plate, and a plated steel plate using these as an original plate can be used.
  • FIG. 4 is an explanatory view showing the mold 3 used for the drawing-out process of FIG. 3
  • FIG. 5 is an explanatory view showing the drawing-out process by the mold 3 of FIG.
  • the die 3 used for drawing-out processing includes a die 30, a punch 31, and a cushion pad 32.
  • the die 30 is provided with a pressing hole 30 a into which the material metal plate 2 is pressed together with the punch 31.
  • the cushion pad 32 is disposed at the outer peripheral position of the punch 31 so as to face the outer end surface of the die 30.
  • the outer edge portion of the material metal plate 2 is not completely restrained by the die 30 and the cushion pad 32, and the outer edge portion of the material metal plate 2 is restrained by the die 30 and the cushion pad 32. Squeeze out to the point where it comes off. The entire material metal plate 2 may be pressed out together with the punch 31 into the pressing hole 30a.
  • FIG. 6 is an explanatory view showing the mold 4 used for the first drawing process of FIG. 3
  • FIG. 8 is an explanatory view showing the first drawing process by the mold 4 of FIG.
  • FIG. 6 and FIG. 7 the movement of the mold and the state of processing in the first drawing will be described in detail.
  • the die 4 used for the first drawing includes a die 40, a punch 41, a drawing sleeve 42, a lifter plate 43, a killer pin 44, and a stopper 45.
  • the die 40 is provided with a pressing hole 40a into which the first intermediate body 20 formed by the above-described drawing-out process is pressed together with the punch 41.
  • the aperture sleeve 42 is disposed at the outer peripheral position of the punch 41 so as to face the outer end surface of the die 40.
  • the first intermediate 20 is placed on the upper surface of the lifter plate 43, and the inner peripheral surface of the first intermediate 20 is in contact with the outer peripheral surface of the throttle sleeve 42. Yes.
  • the die 40 starts to descend, but since the outer end surface of the die 40 is not in contact with the first intermediate body, the drawing of the first intermediate body 20 has not started.
  • the tip of the killer pin 44 provided on the outer end surface of the die 40 does not reach the upper surface of the lifter plate 43.
  • the die 40 further descends and comes into contact with the first intermediate body 20, thereby starting drawing.
  • the tip of the killer pin 44 reaches the upper surface of the lifter plate 43, the die 40 is lowered and the lifter plate 43 is pushed down.
  • the flange tip of the first intermediate body 20 is kept in contact with the upper surface of the lifter plate 43.
  • the die 40 continues to descend further, and the drawing process corresponding to the pressing hole 40 a of the die 40 is performed on the body portion of the first intermediate body 20. .
  • the tip of the killer pin 44 reaches the upper surface of the lifter plate 43, and pushes down the lifter plate 43 as the die 40 descends. Therefore, the flange tip of the first intermediate body 20 that has undergone drawing is not in contact with the upper surface of the lifter plate 43 and is in a floating state.
  • the barrel of the first intermediate body 20 is pushed into the push-in hole 40a by the relative movement of the die 40 and the punch 41, but the upper end of the flange is in a floating state. No compressive stress is applied in the direction.
  • the die 40 and the throttle sleeve 42 are open, and the die 40 and the throttle sleeve 42 are not in a state of sandwiching a region corresponding to the outer edge portion of the first intermediate body 20.
  • the lower side of the lifter plate 43 comes into contact with a stopper 45 provided on the outer peripheral surface of the throttle sleeve 42 as a result of the die 40 further descending. Since the lower surface of the lifter plate 43 comes into contact with a stopper 45 provided on the outer peripheral surface of the throttle sleeve 42, the throttle sleeve 42 descends in synchronization with the die 40 thereafter. Further, the gap of the mold gap between the die 40 and the throttle sleeve 42 is constant, and at this time, the gap of the mold gap is provided to be the same as the plate thickness of the flange portion 11 of the final molding material 1. Therefore, ironing can be performed in a region corresponding to the flange portion 11 of the final molding material 1.
  • the lifter plate 43 contacts the stopper 45 at the timing of starting the ironing process in the region corresponding to the flange portion 11 of the final molding material 1 in the first drawing. Can be determined.
  • the gap of the mold gap between the die 40 and the throttle sleeve 42 can be determined by the position of the stopper 45 along the axial direction of the throttle sleeve 42.
  • the die 40 and the drawing sleeve 42 sandwich the region corresponding to the flange portion 11 of the final molding material 1 in the first intermediate body 20. At this time, a sufficient ascending pressure must be applied to the throttle sleeve so that the throttle sleeve 42 does not descend until the lifter plate 43 contacts the stopper 45.
  • a biasing member 46 such as a spring below the throttle sleeve and adjust its strength.
  • the second drawing process and the third drawing process in FIG. 3 can be performed using a known mold.
  • the drawing process is further performed on a region corresponding to the body portion 10 of the second intermediate body 21 (see FIG. 3) formed by the first drawing process.
  • the third drawing process corresponds to a re-striking process, and ironing is performed on an area corresponding to the body portion 10 of the third intermediate 22 (see FIG. 3) formed by the second drawing process.
  • the ironing rate in the first drawing process may be set so as to be equal to or less than the plate thickness of the flange portion 11 of the final molding material 1 in consideration of the increased thickness.
  • the ironing rate can be adjusted as appropriate by changing the distance between the mold gaps between the die 40 and the drawing sleeve 42 in the drawing process.
  • the plate thickness t 11 of the flange portion 11 is changed to the plate thickness of the peripheral wall 101 of the body portion 10 in the final molded material 1. it can be made thinner than the t 101.
  • the inventors prepared a circular plate having a thickness of 1.8 mm and a diameter of 116 mm obtained by applying a Zn—Al—Mg plating to a cold-rolled steel plate of ordinary steel as the material metal plate 2.
  • drawing-out processing was performed under the following processing conditions.
  • the Zn—Al—Mg alloy plating was applied to both sides of the steel plate, and the amount of plating applied was 90 g / m 2 per side.
  • the ironing rate was set by changing the distance of the mold gap between the die 40 and the throttle sleeve 42 by adjusting the position of the stopper 45 attached to the throttle sleeve 42.
  • Table 1 shows the relationship between the ironing rate and flange forming evaluation.
  • the average plate thickness of the flange of the first intermediate body was 2.0 mm.
  • the ironing rate will be -50%.
  • the gap between the closest part of the die and the drawing sleeve was large, and the flange portion was wrinkled and buckled.
  • the ironing rate was 60%, the crack produced during shaping
  • ⁇ Raging rate> The definition of the ironing rate is as shown in the following formula (first formula).
  • first formula the value of the flange average plate thickness of the first intermediate can be used as the plate thickness before ironing, and the value of the gap between the mold gaps can be used as the plate thickness after ironing.
  • FIG. 8 is a graph showing the plate thickness distribution of the molding material produced from the first intermediate.
  • FIG. 9 is explanatory drawing which shows the plate
  • the flange portion can be made thinner in the final molded material.
  • the weight of the invention example is more than the weight of the comparative example, It was about 10% lighter.
  • the first intermediate body 20 is pressed into the pressing hole 40a together with the punch 41 in the drawing process, so that the region corresponding to the flange portion 11 of the first intermediate body 20 is reduced. Ironing is performed. Therefore, wrinkles and buckling can be prevented, the thickness of the flange portion 11 can be prevented from becoming unnecessarily thick, and the weight of the molding material 1 can be reduced.
  • This configuration is particularly useful in applications where a reduction in the weight of a molding material such as a motor case or a reduction in the size of a metal sheet is required.
  • the ironing rate of ironing in drawing is in the range of -35% to 50%, it is possible to avoid the occurrence of wrinkles, buckling and cracks.
  • the drawing process is performed on the region corresponding to the body portion, the reduction in the thickness of the peripheral wall portion is suppressed by opening the space between the die 40 and the drawing sleeve 42 so as not to pinch the material.
  • the region corresponding to the flange portion of the intermediate body reaches the closest portion of the die 40 and the drawing sleeve, the flange portion is formed by keeping the mold gap between the die 40 and the drawing sleeve 42 constant. It is possible to avoid the occurrence of wrinkles and buckling in the region corresponding to.
  • the drawing process is described as being performed three times, but the number of drawing processes may be appropriately changed according to the size of the molding material and the required dimensional accuracy.

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Abstract

素材金属板から筒状の胴部と該胴部の端部に形成されたフランジとを有する成形材を製造する成形材製造方法とその成形材であって、成形材のフランジ部が不必要に厚くなることと、しわや座屈が発生することを回避し、成形材の軽量化や素材金属板の縮小化を可能とする成形材製造方法及びその成形材を提供する。少なくとも１回の絞り抜け加工と、絞り抜け加工の後に行われる少なくとも１回の絞り加工とを含む成形加工により成形材を製造するにあたり、胴部に相当する領域に対しては、ダイと絞りスリーブを開放して初回の絞り加工を行い、フランジに該当する領域に対しては、ダイと絞りスリーブとの金型隙間の間隔を一定に保って、しごき加工を行う。

Description

成形材製造方法及びその成形材
　本発明は、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成形材製造方法及びその成形材に関する。
　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込むことで胴部が形成されるため、胴部の板厚は素材板厚よりも小さくなる。一方で、素材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の板厚よりも大きくなる。なお、以下では素材のことを「ブランク」と記すことがある。
　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胴部に期待される。シールド材又はバックヨークとしての性能は、胴部の板厚が大きいほど良好となる。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、絞り加工によって胴部の板厚の減少量を考慮して、胴部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、モータケースを取り付け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。
特開２０１３－５１７６５号公報
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
　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大きくなる。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。これは、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。
　一方、多段の絞り加工においては、絞り加工の前後におけるフランジ部の縮径変化が大きい場合、言い換えると、絞り加工後のフランジ径が絞り加工前のフランジ径よりも大幅に小さくなった場合に、絞り加工後のフランジ部の板厚が小さいとフランジ部にしわや座屈が発生することがある。このしわや座屈は、その後の絞り加工の工程で割れの原因となることがある。
　このような場合、しわや座屈の発生を防止する目的で、絞りスリーブを用いた絞り加工が行われることがある。しかし、ダイと絞りスリーブの間にフランジ部をはさみ込むことから、胴部に引張応力が作用することになり、胴部周壁の板厚減少を招いてしまう。
　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、フランジ部が不必要に厚くなることを回避でき、成形材の軽量化や素材金属板の縮小化を図ることができる成形材製造方法及びその成形材を提供することである。
　本発明に係る成形材製造方法は、素材金属板に対して少なくとも２回の成形加工を行うことで、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成形材製造方法であって、少なくとも２回の成形加工には、少なくとも１回の絞り抜け加工と、絞り抜け加工の後に行われる少なくとも１回の絞り加工とが含まれており、絞り抜け加工は、押込穴を有するダイとパンチとを含む金型を用いて行われ、少なくとも１回のうち初回の絞り加工は、ダイと絞りスリーブとを含む金型を用いて行われ、成形材の胴部に相当する領域に対しては、ダイと絞りスリーブを開放して初回の絞り加工を行い、成形材のフランジ部に相当する領域に対しては、ダイと絞りスリーブとの間の金型隙間の間隔を一定に保って、しごき加工を行うことを特徴とする成形材製造方法である。
　そして、本発明に係る成形材製造方法のしごき加工のしごき率は－３５％以上５０％以下であってもよい。
　また、初回の絞り加工は、ダイとストッパーとを具備した絞りスリーブとリフタープレートとを含む金型を用いて行われ、一定に保たれる金型隙間の間隔は、絞りスリーブの軸方向に沿ったストッパーの位置により決定されてもよい。
　さらに、一定に保たれる金型隙間の間隔は、成形材のフランジ部の板厚と同じ値に設定されてもよい。
　本発明に係る成形材は、素材金属板に対して少なくとも２回の成形加工を行うことで製造された成形材であって、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であり、少なくとも２回の成形加工には、少なくとも１回の絞り抜け加工と、該絞り抜け加工の後に行われる少なくとも１回の絞り加工とが含まれており、成形材のフランジ部の板厚が素材金属板の板厚よりも小さくされていてもよい。
　また、本発明に係る成形材は、素材金属板に対して少なくとも２回の成形加工を行うことで製造された成形材であって、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であり、少なくとも２回の成形加工には、少なくとも１回の絞り抜け加工と、該絞り抜け加工の後に行われる少なくとも１回の絞り加工とが含まれており、成形材のフランジ部の板厚は、胴部の周壁の板厚よりも小さくされていてもよい。
　本発明の成形材製造方法及びその成形材によれば、ダイと絞りスリーブとの間の金型隙間の間隔をコントロールすることによって、初回の絞り加工において、最終の成形材のフランジ部に相当する領域がダイと絞りスリーブとの最近接部に到達した時点以降は、ダイと絞りスリーブとの間の金型隙間の間隔を一定に保って成形することによって、最終の成形材のフランジ部に相当する領域に対してしごき加工が行われる。それにより、しわや座屈を防止し、フランジ部の板厚が必要以上に厚くなることを回避でき、成形材を軽量化できる。本構成は、モータケース等の軽量化が求められる各種の適用対象において特に有用である。
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を示す斜視図である。 図１の線ＩＩ－ＩＩに沿う断面図である。 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の絞り抜け加工に用いる金型を示す説明である。 図４の金型による絞り抜け加工を示す説明図である。 図３の第１絞り加工に用いる金型を示す説明図である。 図６の金型による第１絞り加工を示す説明図である。 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分布を示すグラフである。 図８の成形材における板厚の測定位置を示す説明図である。
　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。
　次に、図２は図１の線ＩＩ－ＩＩに沿う断面図である。図２に示すように、フランジ部１１の板厚ｔ１１は、胴部１０の周壁１０１の板厚ｔ１０１よりも薄くされている。これは、以下詳しく説明するように、素材金属板２（図３参照）のフランジ部１１に相当する領域に対してしごき加工が行われることに起因する。なお、フランジ部１１の板厚ｔ１１とは、周壁１０１とフランジ部１１との間の下側肩部Ｒｄの下端からフランジ部１１の外端までの間におけるフランジ部１１の板厚の平均値を意味する。同様に、周壁１０１の板厚ｔ１０１とは、下側肩部Ｒｄの上端から上側肩部Ｒｐの下端までの間における周壁１０１の板厚の平均値を意味する。
　次に、図３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に対して少なくとも２回の成形加工を行うことで成形材１を製造する。少なくとも２回の成形加工には、少なくとも１回の絞り抜け加工と、この絞り抜け加工の後に行われる少なくとも１回の絞り加工が含まれている。本実施の形態の成形材製造方法では、１回の絞り抜け加工と３回の絞り加工（第１～第３絞り加工）とにより成形材１を製造する。素材金属板２としては、冷延鋼板、ステンレス鋼板、およびこれらを原板としためっき鋼板等の様々な金属板を用いることができる。
　次に、図４は図３の絞り抜け加工に用いる金型３を示す説明図であり、図５は図４の金型３による絞り抜け加工を示す説明図である。図４に示すように、絞り抜け加工に用いる金型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の外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５に示すように、絞り抜け加工では、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。
　次に、図６は図３の第１絞り加工に用いる金型４を示す説明図であり、図８は図７の金型４による第１絞り加工を示す説明図である。この図６と図７を用いて、第１絞り加工における金型の動きと加工の様子を詳細に説明する。
　図６に示すように、第１絞り加工に用いる金型４には、ダイ４０、パンチ４１、絞りスリーブ４２、リフタープレート４３、キラーピン４４及びストッパー４５が含まれている。ダイ４０には、前述の絞り抜け加工により形成された第１中間体２０がパンチ４１とともに押し込まれる押込穴４０ａが設けられている。絞りスリーブ４２は、ダイ４０の外端面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。
　図６の一点鎖線よりも左側に示す図によると、第１中間体２０はリフタープレート４３の上面に載置され、また第１中間体２０の内周面は絞りスリーブ４２の外周面に接している。このとき、ダイ４０は下降を始めているが、ダイ４０の外端面は第１中間体と接触していないので、第１中間体２０の絞り加工は始まっていない。また、ダイ４０の外端面に設けられたキラーピン４４の先端はリフタープレート４３の上面に届いていない。
　図６の一点鎖線よりも右側に示す図によると、ダイ４０はさらに下降して、第１中間体２０と接触するようになり、これにより絞り加工が始まる。このとき、キラーピン４４の先端はリフタープレート４３の上面に届いているので、ダイ４０が下降するとともにリフタープレート４３を押し下げてゆく。これにより、第１中間体２０のフランジ先端はリフタープレート４３の上面に接触しない状態を保つことになる。
　続いて、図７の一点鎖線よりも左側に示す図によると、ダイ４０はさらに下降を続け、第１中間体２０の胴部に対してダイ４０の押込穴４０ａに対応する絞り加工が行われる。このとき、キラーピン４４の先端がリフタープレート４３の上面に届いており、ダイ４０の下降とともにリフタープレート４３を押し下げている。そのため、絞り加工を受けている第１中間体２０のフランジ先端部はリフタープレート４３の上面に接触しておらず、浮いた状態となっている。ダイ４０とパンチ４１の相対的な動きにより第１中間体２０の胴部は押込穴４０ａに押込まれていくが、フランジ先端部が浮いた状態となっていることにより胴部周壁に対し、上方向向きの圧縮応力は付加されていない。また、ダイ４０と絞りスリーブ４２の間は開放されており、ダイ４０と絞りスリーブ４２とが第１中間体２０の外縁部に相当する領域をはさみ込んでいる状態にはなっていない。
　図７の一点鎖線よりも右側に示す図によると、ダイ４０がさらに下降を続けた結果、リフタープレート４３の下面は、絞りスリーブ４２の外周面に設けられたストッパー４５と接触するようになる。リフタープレート４３の下面が絞りスリーブ４２の外周面に設けられたストッパー４５と接触することにより、これ以降は、絞りスリーブ４２がダイ４０と同期して下降することとなる。また、ダイ４０と絞りスリーブ４２との間の金型隙間の間隔は一定となり、このとき、金型隙間の間隔を最終的な成形材１のフランジ部１１の板厚と同じになるように設けてあるから、最終的な成形材１のフランジ部１１に相当する領域にしごき加工を行うことができる。
　このように本発明の成形材の製造方法は、初回の絞り加工において、最終的な成形材１のフランジ部１１に相当する領域にしごき加工を開始するタイミングをリフタープレート４３がストッパー４５に当接することで決定することができる。
　また、ダイ４０と絞りスリーブ４２との間の金型隙間の間隔を、絞りスリーブ４２の軸方向に沿ったストッパー４５の位置により決定することができる。
　さらに、図７の一点鎖線より左側に示すように、この第１絞り加工においては、第１中間体２０の胴部に対して絞り加工を行っているときは、第１中間体２０のフランジ径は変化しない。そこで、この時はダイ４０と絞りスリーブ４２の間を開放して、第１中間体２０の外縁部をはさみ込まないようにしている。これにより、胴部の周壁の板厚減少を抑制できることになる。
　一方、図７の一点鎖線より右側に示すように、第１中間体２０の外縁部に対して絞り加工を行っているときは、フランジ径が縮小する。この時は、ダイ４０と絞りスリーブ４２との間の金型隙間の間隔を一定として、フランジ部に相当する領域を成形することにより、しわや座屈の発生を防止することができる。
　なお、リフタープレート４３がストッパー４５に当接するより先に、ダイ４０と絞りスリーブ４２が、第１中間体２０における最終的な成形材１のフランジ部１１に相当する領域を挟みこむことになる。このとき、リフタープレート４３がストッパー４５に当接するまで絞りスリーブ４２が下降しないように、絞りスリーブには十分な上昇圧力を付与しておかなければならない。具体的には、絞りスリーブの下方にバネ等の付勢材４６を設けておき、その強度を調整することなどによって可能となる。
　図示はしないが、図３の第２絞り加工及び第３絞り加工は、周知の金型を用いて実施できる。第２絞り加工では、第１絞り加工により形成された第２中間体２１（図３参照）の胴部１０に相当する領域にさらに絞り加工を行う。第３絞り加工は、リストライク工程に該当するものであり、第２絞り加工により形成された第３中間体２２（図３参照）の胴部１０に相当する領域にしごき加工を行う。
　第１～第３絞り加工では、フランジ部１１に相当する領域に縮みが生じ、その領域において増肉が生じる。そのため、増肉分を見込んで最終的な成形材１のフランジ部１１の板厚以下になるよう、第１絞り加工でのしごき率を設定してもよい。なお、このしごき率は絞り加工におけるダイ４０と絞りスリーブ４２との間の金型隙間の間隔を変更することによって適宜調節できる。第１絞り加工においてフランジ部１１に相当する領域の板厚を十分減少させておくことで、最終的な成形材１において、フランジ部１１の板厚ｔ11を胴部１０の周壁１０１の板厚ｔ101よりも薄くすることができる。
　次に実施例を挙げる。本発明者らは、素材金属板２として、普通鋼の冷延鋼板にＺｎ－Ａｌ－Ｍｇめっきが施された厚さ１．８ｍｍ、直径１１６ｍｍの円形板を準備した。そして、まず、以下の加工条件にて、絞り抜け加工を行った。ここで、Ｚｎ－Ａｌ－Ｍｇ合金めっきは、鋼板の両面に施されており、めっきの付着量は、片面あたり９０ｇ／ｍ2のものを用いた。ここで、しごき率は、絞りスリーブ４２に取り付けたストッパー４５の位置を調整することにより、ダイ４０と絞りスリーブ４２との間の金型隙間の間隔を変更して設定した。
　・フランジ部１１に相当する領域のしごき率：－５０～６０％　　
　・ダイ４０の先端角度：４５°
　・絞りスリーブ４２の肩半径：５ｍｍ
　・プレス油：ＴＮ－２０
　・ダイ、パンチの材質：　ＳＫＤ１１（ＨＲＣ６０）
＜しごき率の評価＞
　表１に、しごき率とフランジ成形評価の関係を示す。ここで、第１中間体のフランジの平均板厚は、２．０ｍｍであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　金型隙間の間隔を３．０ｍｍとすると、しごき率は－５０％となる。この場合、ダイと絞りスリーブとの最近接部の隙間が大きく、フランジ部にしわと座屈が生じた。また、金型隙間の間隔を０．８ｍｍとした場合、しごき率は６０％であり、成形中に割れが生じて成形不可能であった。しごき率が－３５％以上５０％以下の範囲においてのみ、しわや座屈、割れの発生がなく成形可能であった。
＜しごき率＞
　なお、しごき率の定義は次の式（第１式）のとおりとする。ここでは、しごき加工前の板厚として第一中間体のフランジ平均板厚の値を用いることができ、しごき加工後の板厚として金型隙間の間隔の値を用いることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
＜フランジ部の板厚＞
　次に、図８は、第１中間体から製造された成形材の板厚分布を示すグラフである。また、図９は、図８の板厚測定位置を示す説明図である。
　初回の絞り加工のうち、成形材の胴部に相当する領域に対して絞り加工を行うときは、ダイと絞りスリーブとの間を開放して材料を挟まないようにして、周壁部の板厚減少を抑制する。そして、絞り加工が進んで、成形材のフランジ部に相当する領域がダイと絞りスリーブの間の最近接部に到達したタイミングで、ダイと絞りスリーブの間の金型隙間の間隔をそれ以降一定として成形することで、最終の成形材においてフランジ部の厚みを薄くできることがわかる。しごき加工を行う絞り抜け加工を行った成形材（本発明）と従来の普通絞り方法による成形材（比較例）の外形を同寸法とした場合、発明例の重量は比較例の重量よりも、１０％ほど軽かった。
　なお、しごきを伴う絞り抜け加工を行うと、第１中間体２０のフランジ部１１に相当する領域は引き伸ばされる。しごきを伴う絞り抜け加工を行った成形材（本発明）と、従来の普通絞り方法による成形材（比較例）の外形を同寸法とするには、フランジ部１１に相当する領域が引き伸ばされる量をあらかじめ考慮して小さな素材金属板２を用いるか、またはフランジ部１１の不要部分をトリミングすればよい。
　このような成形材製造方法及びその成形材では、絞り加工においてパンチ４１とともに第１中間体２０が押込穴４０ａに押込まれることで、第１中間体２０のフランジ部１１に相当する領域に対してしごき加工が行われる。従って、しわや座屈を防止し、フランジ部１１の板厚が必要以上に厚くなることを回避でき、成形材１の重量を軽量化できる。本構成は、モータケース等の成形材の軽量化や素材金属板の縮小化が求められる適用対象において特に有用である。
　また、絞り加工におけるしごき加工のしごき率は－３５％以上５０％以下の範囲であるので、しわ、座屈や割れの発生を回避できる。
　また、胴部に相当する領域に対して絞り加工を行うときは、ダイ４０と絞りスリーブ４２の間を開放して材料を挟さまないようにして周壁部の板厚減少を抑制し、第１中間体のフランジ部に相当する領域がダイ４０と絞りスリーブの最近接部に到達したタイミングで、ダイ４０と絞りスリーブ４２との金型隙間の間隔を一定に保って成形することにより、フランジ部に相当する領域にしわや座屈が発生することを回避できる。
　本実施の形態では、絞り加工を３回行うように説明しているが、絞り加工の回数は成形材の大きさや、要求される寸法精度に応じて適宜変更してよい。
　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　　　第１中間体
　３　　　　金型
　３０　　　ダイ
　３０ａ　　押込穴
　３１　　　パンチ
　３１ａ　　幅変化部
　４０　　　ダイ
　４０ａ　　押込穴
　４１　　　パンチ
　４２　　　絞りスリーブ
　４３　　　リフタープレート
　４４　　　キラーピン
　４５　　　ストッパー
　４６　　　付勢材

Claims (6)

  1. 　素材金属板に対して少なくとも２回の成形加工を行うことで、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成形材製造方法であって、
    　前記少なくとも２回の成形加工には、少なくとも１回の絞り抜け加工と、該絞り抜け加工の後に行われる少なくとも１回の絞り加工とが含まれており、
    　前記絞り抜け加工は、押込穴を有するダイとパンチとを含む金型を用いて行われ、
    　前記少なくとも１回のうち初回の絞り加工は、ダイと絞りスリーブとを含む金型を用いて行われ、
    　前記成形材の前記胴部に相当する領域に対しては、前記ダイと前記絞りスリーブを開放して前記初回の絞り加工を行い、
    　前記成形材の前記フランジ部に相当する領域に対しては、前記ダイと前記絞りスリーブとの間の金型隙間の間隔を一定に保って、しごき加工を行う
    　ことを特徴とする成形材製造方法。
  2. 　前記しごき加工のしごき率は－３５％以上５０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の成形材製造方法。
  3. 　前記初回の絞り加工は、前記ダイとストッパーとを具備した前記絞りスリーブとリフタープレートとを含む金型を用いて行われ、
    　一定に保たれる前記金型隙間の前記間隔は、前記絞りスリーブの軸方向に沿った前記ストッパーの位置により決定される
    　ことを特徴とする請求項２に記載の成形材製造方法。
  4. 　一定に保たれる前記金型隙間の前記間隔は、前記成形材の前記フランジ部の板厚と同じ値に設定される
    　ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の成形材製造方法。
  5. 　前記成形材の前記フランジ部の板厚は、前記素材金属板の板厚よりも小さいことを特徴とする、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の成形材製造方法により製造された成形材。
  6. 　前記成形材の前記フランジ部の板厚は、前記胴部の周壁の板厚よりも小さいことを特徴とする、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の成形材製造方法により製造された成形材。
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