JP2005349433A - プレス成形品の成形方法及び成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 材料の流動性を高めることにより、段付きフランジのコーナ部をシャープに成形することができるプレス成形品の成形方法を提供する。
【解決手段】 前工程でカップ状に予備成形されたワーク１２の底部１２ｂをインナパンチ９ｂと可動パッド１０ｂの間で挟着した状態で、インナパンチ９ｂによりワーク１２の底部１２ｂを固定ダイ１０ａのキャビティ１３内に圧入し、固定ダイ１０ａに形成されたテーパ面１０ｅにワーク１２の角部１２ｃが達したら、テーパ面１０ｅにより角部１２ｃをしごきながら同時にアウタパンチ９ｂによりワーク１２のフランジ１２ａ端面を加圧することにより、インナパンチ９ｂのコーナ成形部９ｆに材料を流動させて段部１２ｄを成形するようにしたもので、材料のダレを抑制しつつコーナ成形部９ｆに材料を充満することができるため、シャープなコーナ部を有する段部１２ｄを成形することができる。
る。
【選択図】 図６

Description

本発明は、段付きフランジを有するプレス成形品の成形方法及び成形装置に関する。

従来、例えば自動車の変速機やクラッチ等の部品には、鋼板等の板材をドラム状に成形したプレス成形品が使用されたものがある。

これらのプレス成形品は、板材を複数工程に分けて絞り成形しているが(特許文献１参照)、成形時コーナ部のＲが大きくなったり、ダレが発生するため、精度の高いプレス成形品が得にくい等の問題がある。
特開平１１-１６９９８０号公報。

かかる問題を改善するため、例えば特許文献２で、コーナ部にダレが発生することを少なくしたい部品の成形方法が提案されている。

前記特許文献２に記載の部品の成形方法は、前工程で板材をドラム状に絞り成形したら、一次加工した部品の内側フランジ端面を加圧しながら可動パンチと可動パッドの間に部品の底部を挟着し、次に内側フランジの端面を可動加圧パンチで加圧して、内側フランジと外側フランジを逆方向にしごきながら成形することにより、材料を少なくとも２方向より外側フランジのコーナ部へ流動させて、外側フランジのコーナ部をほぼ直角に成形するようにしたもので、２方向より流動した材料がコーナ部で衝突してダレを抑制するため、コーナ部にダレのない品質の良好な部品が得られるようになっている。
特開平８−３０９４６９号（特許第３３９８９２２号）公報。

そして前記特許文献２に記載された部品の成形方法は、内側フランジの端面を可動加圧パンチにより一方向に加圧してコーナ部に材料を流動させようとしたものである。

このため前記特許文献２に記載の成形方法は、部品の外側フランジのコーナ部にのみ材料を流動させて、コーナ部をほぼ直角に成形する場合には効果があるが、図９に示すようにコーナ部が複数ある段付きフランジの場合、コーナ部ａがほぼ直角となるよう成形しようとすると、材料の流動が十分とはいえず、コーナ部ｂやｃに材料のまくれ込みや重なり等の欠陥が発生し、コーナ部ａをほぼ直角に成形することができない上、コーナ部ｂやｃの肉厚が不足して所定の強度が得られない等の課題を残している。

特にプレス成形品がクラッチに使用するクラッチドラムの場合、コーナ部ａとコーナ部ｂの間にピストンｄが摺動自在に収容されるため、コーナ部ａがほぼ直角とならずＲになっていると、ピストンｄの有効ストロークＳを確保するためには、コーナ部ａとコーナ部ｂとの距離を大きくしなければならず、その結果クラッチドラムの軸方向の長さが長くなって部品が大型化する上、部品コストも高くなる等の問題が生じる。

本発明はかかる従来の問題を改善するためになされたもので、材料の流動性を高めることにより、段付きフランジのコーナ部をシャープに成形することができるプレス成形品の成形方法及び成形装置を提供することを目的とするものである。

本発明のプレス成形品の成形方法は、前工程でカップ状に予備成形されたワークを、ダイクッションにより弾性支持されたインナパンチ及びインナパンチの外周に設けられたリング状のアウタパンチからなる上型と、ダイクッションにより弾性支持された可動パッド及び可動パッドの外周に設けられた固定ダイからなる下型との間でプレス成形するプレス成形品の成形方法であって、ワークの底部をインナパンチと可動パッドの間で挟着した状態で、インナパンチによりワークの底部を固定ダイのキャビティ内に圧入し、固定ダイに形成されたテーパ面にワークの角部が達したら、テーパ面により角部をしごきながら同時にアウタパンチによりワークのフランジ端面を加圧することにより、インナパンチのコーナ成形部に材料を流動させて、ワークの内周面にシャープなコーナ部を有する段部を成形するようにしたものである。

前記方法により、材料のダレを抑制しつつインナパンチのコーナ成形部に材料を充満することができるため、ワークの内周面にシャープなコーナ部を有する段部を成形することができ、得られた成形品を例えば自動車部品であるクラッチのクラッチドラムに適用することにより、所定のピストン有効ストロークがクラッチドラムの軸方向の長さを大きくせずに確保できるようになり、これによってクラッチドラムやクラッチ自体が大型化することがないため、部品コストの削減が図れる。

また材料のまくれ込みや重なりによる欠陥や、コーナ成形部に流入する材料が不足することにより生じる局部的なヒケ等の欠陥が防止できるため、欠陥のない品質の良好なプレス成形品が得られると共に、コーナ成形部に材料が十分に流入することにより平滑な成形面が得られることから、成形後の機械加工が不要となり、これによって加工コストの削減も図れる。

本発明のプレス成形品の成形方法は、テーパ面の角度を、固定ダイの軸心に対してワークの段部形状に見合った所定角度に設定すると共に、テーパ面の端部にＲを形成した固定ダイを使用してワークを成形するようにしたものである。

前記方法により、テーパ面とＲ部により材料をスムーズにコーナ成形部へと流動させることができるため、材料のまくれ込みや重なりによる欠陥や、コーナ成形部に流入する材料が不足することにより生じる局部的なヒケ等の欠陥が防止できるようになり、これによって欠陥のない品質の良好なプレス成形品が容易かつ経済的に得られるようになる。

本発明のプレス成形品の成形方法は、インナパンチを弾性支持するダイクッションのクッション力を、可動ダイを弾性支持するダイクッションのクッション力より数倍大きくしたものである。

前記方法により、インナパンチは常に所定の加圧力を保持しながら、可動パッドのクッション力との間で最適な値でバランスするようになり、これによってコーナ成形部に流動した材料が余剰となっても、まくれ込みや肉重なり等の欠陥の原因となることがない上、材料のダレが抑制されるため、段部のコーナ部がほぼ直角に成形された品質の良好なプレス成形品が得られるようになる。

本発明のプレス成形品の成形方法は、前工程でカップ状に予備成形されたワークを、ダイクッションにより弾性支持されたインナパンチ及びインナパンチの外周に設けられたリング状のアウタパンチからなる上型と、ダイクッションにより弾性支持された可動パッド及び可動パッドの外周に設けられた固定ダイからなる下型との間でプレス成形するプレス成形品の成形方法であって、ワークの底部をインナパンチと可動パッドの間で挟着した状態で、インナパンチによりワークの底部を固定ダイのキャビティ内に圧入し、固定ダイに形成されたテーパ面にワークの角部が達したら、テーパ面により角部をしごきながら同時にアウタパンチによりワークのフランジ端面を加圧することにより、インナパンチのコーナ成形部に材料を流動させて、ワークの内周面にシャープなコーナ部を有するに段部を成形した後、ワークをリストライク工程により全体の形状出し成形を行うようにしたものである。

前記方法により、前述した請求項１ないし３の効果に加え、段部外周側のコーナ部もシャープに成形できる上、成形品全体の成形精度が向上する。

本発明のプレス成形品の成形装置は、前工程でカップ状に予備成形されたワークを、ダイクッションにより弾性支持されたインナパンチ及び前記インナパンチの外周に設けられたリング状のアウタパンチからなる上型と、ダイクッションにより弾性支持された可動パッド及び前記可動パッドの外周に設けられた固定ダイからなる下型との間でプレス成形するプレス成形品の成形装置であって、前記ワークの底部を前記インナパンチと前記可動パッドの間で挟着した状態で、前記インナパンチにより前記ワークの底部を前記固定ダイのキャビティ内に圧入し、前記固定ダイに形成されたテーパ面に前記ワークの角部が達したら、前記テーパ面により前記角部をしごきながら同時に前記アウタパンチにより前記ワークのフランジ端面を加圧することにより、前記インナパンチのコーナ成形部に材料を流動させて、前記ワークの内周面にシャープなコーナ部を有する段部を成形する成形部を有することを特徴とする。

前記成形装置により、材料のダレを抑制しつつインナパンチのコーナ成形部に材料を充満することができるため、ワークの内周面にシャープなコーナ部を有する段部を成形することができ、得られた成形品を例えば自動車部品であるクラッチのクラッチドラムに適用することにより、所定のピストン有効ストロークがクラッチドラムの軸方向の長さを大きくせずに確保できるようになり、これによってクラッチドラムやクラッチ自体が大型化することがないため、部品コストの削減が図れる。

また材料のまくれ込みや重なりによる欠陥や、コーナ成形部に流入する材料が不足することにより生じる局部的なヒケ等の欠陥が防止できるため、欠陥のない品質の良好なプレス成形品が得られると共に、コーナ成形部に材料が十分に流入することにより平滑な成形面が得られることから、成形後の機械加工が不要となり、これによって加工コストの削減も図れる。

本発明によれば、ワークの内周面にシャープなコーナ部を有する段部を成形することができ、得られた成形品を例えば自動車部品であるクラッチのクラッチドラムに適用することにより、所定のピストン有効ストロークがクラッチドラムの軸方向の長さを大きくせずに確保できるようになり、これによってクラッチドラムやクラッチ自体が大型化することがないため、部品コストの削減が図れるようになる。

本発明の実施の形態を、図面を参照して詳述する。

図１は本発明により成形したプレス成形品であるクラッチドラムを使用したクラッチの断面図、図２はプレス成形品の成形を行う成形装置の断面図、図３ないし図８は成形方法を示す工程図である。

自動車の機能部品である湿式多板クラッチは、図１に示すように鋼板等の板材をプレス成形したクラッチドラム１を有している。

クラッチドラム１は、大径部１ａと小径部１ｂとからなるフランジ１ｃを有していて、フランジ１ｃの大径部１ａと小径部１ｂの間に段部１ｄを有しており、中央部に開口された取り付け孔１ｅが回転軸２に固着されていて、回転軸２と一体にクラッチドラム１が回転されるようになっている。

クラッチドラム１の小径部１ｂはシリンダとなっていて、この小径部１ｂ内にピストン３が摺動自在に収容されており、回転軸２内に形成された油路２ａより小径部１ｂ内の油圧室４内に供給された圧油によりピストン３がクラッチ板５側へ移動されるようになっている。

クラッチ板５は、複数のドライブプレート５ａとドリブンプレート５ｂを交互に重ねることにより形成されており、ドライブプレート５ａの外周部がクラッチドラム１の大径部１ａ内周面にスプライン係合されている。

ドリブンプレート５ｂの内周部は、回転軸２に回転自在に支承された受圧板６にスプライン係合されていて、油圧室４に供給された圧油により動作するピストン３と受圧板６の間でクラッチ板５のドライブプレート５ａとドリブンプレート５ｂを互いに圧着されることにより、回転軸２の回転動力が受圧板６側へ伝達されるように構成されており、油圧室４内の圧油が排出されると、リターンばね７によりピストン３が元の位置へ戻されて、動力の伝達が遮断されるようになっている。

以上は例えば自動車の自動変速機に使用されている湿式多板クラッチの構成であるが、このクラッチに使用されているクラッチドラム１には、段付きフランジを有するプレス成形品が使用されている。

前記クラッチドラム１を成形するプレスには、上部スライドと下部スライド（ともに図示せず）が同時に接離方向に動作する複動プレス（図示せず）が使用されており、成形に使用する金型８は、図２に示すように上型９と下型１０とから構成されている。

複動プレスの上部スライド下面に取り付けられた上型９は、ダイホルダ（図示せず）を介して上部スライドの下面に固定されたリング状のアウタパンチ９ａと、アウタパンチ９ａ内に上下摺動自在に設けられたインナパンチ９ｂとからなり、インナパンチ９ｂは上部スライド内に設けられたダイクッション（図示せず）に弾性支持されている。

アウタパンチ９ａは先端部がワーク１２のフランジ１２ａの板厚ｔとほぼ等しい筒状部９ｃを有していて、この筒状部９ｃによりフランジ１２ａの端面を上方より加圧できるようになっている。

インナパンチ９ｂの先端部には、ワーク１２の段部１２ｄを成形する小径部９ｄが形成されていて、小径部９ｄと大径部９ｅの境界は、インナパンチ９ｂの軸線に対しほぼ直角に形成されたコーナ成形部９ｆとなっている。

プレスの下部スライド側に設けられた下型１０は、ダイホルダ（図示せず）を介して下部スライドの上面に固定された環状の固定ダイ１０ａと、固定ダイ１０ａ内に上下摺動自在に設けられた可動パッド１０ｂとからなり、可動パッド１０ｂは下部スライド内に設置されたダイクッション（図示せず）に弾性支持されている。

固定ダイ１０ａの下部内周面１０ｃは、上型９のインナパンチ９ｂの外径より小径となっていて、この下部内周面１０ｃ内に可動ダイ１０ｂが上下摺動自在に嵌合されており、ワーク１２の成形前は、固定ダイ１０ａの上面と可動パッド１０ｂの上面がほぼ同一高さとなっている。

固定ダイ１０ａの上部内周面１０ｄは、クラッチドラム１の形状によって適宜選択されるも、例えば、下部内周面１０ｃの内径にワーク１２のフランジ１２ａの板厚ｔを２倍した値を加えた内径となっていて、上昇位置にある可動パッド１０ｂの外周面と固定ダイ１０ａの上部内周面１０ｄとの間にキャビティ１３が形成されている。

キャビティ１３の底部側には、下部内周面１０ｃ側から上部内周面１０ｄ側へ順次大径となるテーパ面１０ｅが固定ダイ１０側に形成されていて、このテーパ面１０ｅによりワーク１２の底部側角部１２ｃをインナパンチ９ｂのコーナ成形部９ｆ側へしごくようになっており、テーパ面１０ｅの上端と上部内周面１０ｄとの連設部及びテーパ面１０ｅの下端と下部内周面１０ｃとの連設部には、小Ｒが形成されている。

なおテーパ面１０ｅの傾斜角θは、固定ダイ１０ａの軸心に対し約３０°に設定されているが、必ずしのこの角度に限定されるものではなく、ワーク１２の段部１２ｄの形状に見合った所定形状が選択されることになる。

次にクラッチドラム１の成形方法を、図３ないし図８を参照して説明する。

まず鋼板よりなる板材を予備成形して、図３に示すようなカップ状のワーク１２を得る。

次にワーク１２の底部１２ｂを下型１０の可動パッド１０ｂ上面に図３に示すように載置してワーク１２を位置決めしたら、この状態でプレスの上下スライドを接近する方向へ動作させて上部スライドの下面に取り付けられた上型９のインナパンチ９ｂを、上方よりワーク１２内へ図４に示すように挿入し、インナパンチ９ｂの下面と可動ダイ１０ｂの間でワーク１２の底部１２ｂを挟着保持する。

この状態でさらに上下スライドを接近させると、下部スライド内に設置されたダイクッションにより弾性支持された可動ダイ１０ｂが下降を開始するため、ワーク１２は図５に示すように固定ダイ１０ａの上部内周面１０ｄと可動パッド１０ｂの外周面の間に形成されたキャビティ３内に上方より圧入される。

その後さらに上下スライドが接近すると、ワーク１２の底部１２ｂ側角部１２ｃが固定ダイ１０ａのテーパ面１０ｅに達し、テーパ面１０ｅにより角部１２ｃがインナパンチ９ｂのコーナ成形部９ｆ側へしごかれると同時に、インナパンチ９ｂの外周部に設けられたアウタパンチ９ａの筒状部９ｃがワーク１２のフランジ１２ａ端面に当接して、フランジ１２ａの端面をテーパ面１０ｃ側へ図５の矢印に示すように加圧する。

これによってワーク１２の角部１２ｃの材料がインナパンチ９ｂのコーナ成形部９ｆ側へ流動するため、コーナ成形部９ｆに材料が図６に示すように充満される。

またインナパンチ９ｂを弾性支持するダイクッションのクッション力は、可動パッド１０ｂを弾性支持するダイクッションのクッション力より数倍大きくなるように予め設定されていることから、インナパンチ９ｂは常に所定の加圧力を保持しながら、可動パッド１０ｂのクッション力との間で最適な値でバランスするようになり、これによってコーナ成形部９ｆに流動した材料が余剰となっても、まくれ込みや肉重なり等の欠陥の原因となることがない上、材料のダレが抑制されるため、段部１２ｄのコーナ部がほぼ直角に成形された品質の良好なプレス成形品が得られるようになる。

以上のようにしてワーク１２の成形が完了したら、上下部スライドを離間方向へ動作させ、かつ図示しないノックアウト手段により金型８内よりワーク１２をノックアウトすることより、段部１２ｄのコーナ部がほぼ直角に成形された図７に示すようなワーク１２が得られるようになるが、この状態ではワーク１２の段部１２ｄの外周側は固定ダイ１０ａのテーパ面１０ｅとほぼ同じ角度θに成形されているため、次にリストライク工程で全体の形状出し成形を行う。

全体の形状出し成形は、テーパ面１０ｅに相当する部分がほぼ直角となった固定ダイ１０ｆを使用して、図８に示すようにワーク１２の段部１２ｄを上下方向より加圧して外周側の形状出しを行うもので、前工程で段部１２ｄの内周側コーナ部はほぼ直角に仕上げられているため、段部１２ｄの内外周のコーナ部がほぼ直角となった成形精度の高いプレス成形品が得られるようになり、この成形品を図１に示すクラッチのクラッチドラム１に使用した場合、所定の有効ストロークがピストン３に得られるようになるため、クラッチドラム１の軸方向の長さを必要以上に長くする必要がなく、これによってクラッチドラム１やクラッチ自体が大型になることがないため、自動車部品のコスト削減が図れるようになる。

また材料のまくれ込みや重なりによる欠陥や、コーナ成形部に流入する材料が不足することにより生じる局部的なヒケ等の欠陥が防止できるため、欠陥のない品質の良好なプレス成形品が得られると共に、コーナ成形部９ｆに材料が十分に流入することにより平滑な成形面が得られることから、成形後の機械加工が不要となり、これによって加工コストの削減も図れるようになる。

なおワーク１２の段部１２ｄの内周側のコーナ部のみをほぼ直角に成形する場合は、全体の形状出し成形を省略してもよい。

また前記実施の形態では、クラッチドラム１をプレス成形する場合について説明したが、段付きフランジを有するプレス成形品全般に適用できると共に、成形に使用するプレスは複動プレスに限定されることはなく、単動式のプレスを使用しても勿論よい。

本発明は、材料のダレを抑制しつつインナパンチのコーナ成形部に材料を充満することができるため、ワークの内周面にシャープなコーナ部を有する段部を成形することができ、得られた成形品を例えば自動車部品であるクラッチのクラッチドラムに適用することにより、所定のピストン有効ストロークがクラッチドラムの軸方向の長さを大きくせずに確保できるようになり、これによってクラッチドラムやクラッチ自体が大型化することがないため、部品コストの削減が図れ、しかも、材料のまくれ込みや重なりによる欠陥や、コーナ成形部に流入する材料が不足することにより生じる局部的なヒケ等の欠陥が防止できるため、欠陥のない品質の良好なプレス成形品が得られると共に、コーナ成形部に材料が十分に流入することにより平滑な成形面が得られることから、成形後の機械加工が不要となり、これによって加工コストの削減も図れるという効果を奏するため、段付きフランジを有するプレス成形品の成形方法及び装置に最適である。

本発明の実施の形態になるプレス成形品の成形装置により成形したクラッチドラムを使用したクラッチの断面図である。 本発明の実施の形態になるプレス成形品の成形装置の断面図である。 本発明の実施の形態になるプレス成形品の成形方法を示す工程図である。 本発明の実施の形態になるプレス成形品の成形方法を示す工程図である。 本発明の実施の形態になるプレス成形品の成形方法を示す工程図である。 本発明の実施の形態になるプレス成形品の成形方法を示す工程図である。 本発明の実施の形態になるプレス成形品の成形方法を示す工程図である。 本発明の実施の形態になるプレス成形品の成形方法を示す工程図である。 従来の成形方法により得られたプレス成形品の説明図である。

符号の説明

９ 上型
９ａ アウタパンチ
９ｂ インナパンチ
９ｆ コーナ成形部
１０ 下型
１０ａ 固定ダイ
１０ｂ 可動パッド
１２ ワーク
１２ａ フランジ
１２ｂ 底部
１２ｃ 角部
１２ｄ 段部
１３ キャビティ

Claims (5)

1. 前工程でカップ状に予備成形されたワークを、ダイクッションにより弾性支持されたインナパンチ及び前記インナパンチの外周に設けられたリング状のアウタパンチからなる上型と、ダイクッションにより弾性支持された可動パッド及び前記可動パッドの外周に設けられた固定ダイからなる下型との間でプレス成形するプレス成形品の成形方法であって、前記ワークの底部を前記インナパンチと前記可動パッドの間で挟着した状態で、前記インナパンチにより前記ワークの底部を前記固定ダイのキャビティ内に圧入し、前記固定ダイに形成されたテーパ面に前記ワークの角部が達したら、前記テーパ面により前記角部をしごきながら同時に前記アウタパンチにより前記ワークのフランジ端面を加圧することにより、前記インナパンチのコーナ成形部に材料を流動させて、前記ワークの内周面にシャープなコーナ部を有する段部を成形することを特徴とするプレス成形品の成形方法。
2. 前記テーパ面の角度を、前記固定ダイの軸心に対して前記ワークの前記段部形状に見合った所定角度に設定すると共に、前記テーパ面の端部にＲを形成した固定ダイを使用して前記ワークを成形するようにしてなる請求項１に記載のプレス成形品の成形方法。
3. 前記インナパンチを弾性支持するダイクッションのクッション力を、前記可動ダイを弾性支持するダイクッションのクッション力より数倍大きくしてなる請求項１または２に記載のプレス成形品の成形方法。
4. 前工程でカップ状に予備成形されたワークを、ダイクッションにより弾性支持されたインナパンチ及び前記インナパンチの外周に設けられたリング状のアウタパンチからなる上型と、ダイクッションにより弾性支持された可動パッド及び前記可動パッドの外周に設けられた固定ダイからなる下型との間でプレス成形するプレス成形品の成形方法であって、前記ワークの底部を前記インナパンチと前記可動パッドの間で挟着した状態で、前記インナパンチにより前記ワークの底部を前記固定ダイのキャビティ内に圧入し、前記固定ダイに形成されたテーパ面に前記ワークの角部が達したら、前記テーパ面により前記角部をしごきながら同時に前記アウタパンチにより前記ワークのフランジ端面を加圧することにより、前記インナパンチのコーナ成形部に材料を流動させて、前記ワークの内周面にシャープなコーナ部を有するに段部を成形した後、前記ワークをリストライク工程により全体の形状出し成形を行うことを特徴とするプレス成形品の成形方法。
5. 前工程でカップ状に予備成形されたワークを、ダイクッションにより弾性支持されたインナパンチ及び前記インナパンチの外周に設けられたリング状のアウタパンチからなる上型と、ダイクッションにより弾性支持された可動パッド及び前記可動パッドの外周に設けられた固定ダイからなる下型との間でプレス成形するプレス成形品の成形装置であって、前記ワークの底部を前記インナパンチと前記可動パッドの間で挟着した状態で、前記インナパンチにより前記ワークの底部を前記固定ダイのキャビティ内に圧入し、前記固定ダイに形成されたテーパ面に前記ワークの角部が達したら、前記テーパ面により前記角部をしごきながら同時に前記アウタパンチにより前記ワークのフランジ端面を加圧することにより、前記インナパンチのコーナ成形部に材料を流動させて、前記ワークの内周面にシャープなコーナ部を有する段部を成形する成形部を有することを特徴とするプレス成形品の成形装置。

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