JP2016190245A - 成形材製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、素材金属板の板厚が変動しても筒状胴部の内径真円度を高精度に維持し、かつめっき皮膜の滓の発生も防止することができる成形材製造方法を提供することを目的とするものである。【解決手段】素材金属板に対して多段絞りを行うことで、筒状の胴部１０と該胴部の端部に形成されたフランジ部１１とを有する成形材１を製造する。多段絞りには、胴部素体２０ａを有する予備体２０を素材金属板２から形成する予備絞りと、予備絞りの後に行われ、圧力調整可能な圧縮力を胴部素体２０ａに加えながら胴部素体２０ａを絞ることで胴部１０を形成する少なくとも１回の圧縮絞りと、それに続く、寸法精度を確保するための少なくとも１回の仕上げしごきが含まれている。【選択図】図５

Description

本発明は、筒状の胴部と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ための成形材製造方法に関する。

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伸ばすことで胴部が形成されるので、通常、胴部の周壁の板厚は素材板厚よりも薄くなる。

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、上記のような絞り加工により成形された成形材を用いる場合がある。この場合、胴部の周壁には、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周壁に期待される。
シールド材又はバックヨークとしての性能は、周壁が厚いほど良好となる。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、胴部の板厚減少を見込んで、所定の胴部周壁の板厚が得られるように、素材金属板の板厚は、所定の胴部周壁の板厚よりも厚く選定する。しかし、素材金属板の板厚は常に一定ではなく、板厚公差と呼ばれる板厚の許容範囲内で変動するものである。また、金型状態の変化や材料特性のバラツキ等により、絞り加工における板厚減少量が変動することもある。

一方、モータの振動や騒音を低減するために、モータケースの内径には高精度な内径真円度が求められることがある。そのため、通常は、多段絞り加工を終えた後の工程において、胴部に仕上げしごきを行って内径の真円度を向上させることが行われる。この仕上げしごきは、２つの金型を用いて胴部の材料を内側と外側の両側から挟んでしごきをかけるにあたり、２つの金型の隙間（クリアランス）を胴部の材料板厚未満に設定した金型を用いて行われる。このクリアランスを胴部の材料板厚未満に設定することを、マイナスクリアランスと呼ぶ。

このとき、素材金属板の板厚が予定されていた板厚よりも薄かったり、素材金属板の材料特性のバラツキや絞り加工の工程における金型状態の変化によって板厚減少率が増大すると、しごき加工前の胴部の板厚は、予定していた板厚以下となってしまう。すると、あらかじめ準備していたしごき加工金型ではしごき加工量不足となり、内径真円度が低下することがある。逆に、素材金属板の板厚が予定されていた板厚よりも厚かったり、絞り加工の工程で金型状態の変化や材料特性のバラツキ等により、仕上げしごき前の胴部の板厚が予定していた板厚より大きすぎると、仕上げしごき後の内径真円度は満足するものの、素材金属板がその表面にめっきを有する表面処理鋼板である場合にはめっき滓が発生して成形品の表面から脱落するなど、別の問題を引き起こす。

これらの問題は、素材金属板の板厚変動や絞り加工における板厚減少率の変動により、仕上げしごき前の胴部周壁の板厚は変動するものであるのに対し、仕上げしごきを行う金型のクリアランスは固定であるため、仕上げしごき前の胴部周壁の板厚が変動しても、これを絞り加工の条件変更では吸収することができないことによる。
このように、素材金属板に表面処理鋼板を用いる場合は、仕上げしごき前の胴部周壁の板厚が薄くても厚くても問題になることから、多段絞り加工に供する素材金属板の板厚公差に対する要求は厳しいものとなっている。

そこで、下記の特許文献２等に示されているように、絞り加工部材の胴部の薄肉化を防止するやり方として、多段絞り工程において圧縮絞りを行う金型が開示されている。
この圧縮絞り金型では、前工程で成形された円筒部材を、その開口フランジ部を下にした状態で、下型に設けられた変形阻止部材に被嵌し、開口フランジ部を下型に設けられたプレートの凹部に位置させて、その外周を凹部に係合させる。そして、上型を下降させて、この上型に設けられたダイの孔に円筒部材の円筒部を圧入していくことによって圧縮力が働いて圧縮絞り加工が行われる。
このとき変形阻止部材はプレートに対し上下動可能であるため、円筒部材の側壁はほとんど引張り力を受けず、板厚減少が抑制され、むしろ板厚を増加させる（増肉）ことも可能である。
なお、このとき胴部素体に掛かる圧縮力は、ダイの孔に圧入される際の胴部素体の変形抵抗に等しい。すなわち、板厚増加に寄与するのは、主に変形抵抗に関係のあるダイとパンチの金型クリアランス、ダイ肩半径、胴部素体の材料強度（耐力×断面積）である。

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

特開２０１３−５１７６５号公報 実開平４−４３４１５号公報 特許第５３９５３０１号公報

しかしながら、上記の圧縮絞り方法では、円筒部材は下型に固定されたプレート上に載置されており、上方から下降してきたダイスとプレートとの間に円筒部材が挟み込まれる。すなわち、いわゆる底突きの状態で円筒部材に圧縮力を働かせて板厚を増加させているため、板厚を増加させることは可能であるものの、素材金属板の板厚変動に対応して圧縮力を調節して板厚の増減をコントロールすることは困難であった。

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、その目的は素材金属板の板厚が変動したり、金型条件が変動しても、板厚の増減をコントロールして仕上げしごきの前の胴部素体の周壁板厚を調節することにより、胴部の内径真円度を高精度に維持することが可能な成形材製造方法である。
さらには、仕上げしごきに用いる金型のクリアランスを規定することにより、素材金属板として鋼板の表面にめっきが施された表面処理鋼板を用いた場合でも、めっき皮膜の滓の発生を防止することが可能な成形材製造方法を提供することである。

素材金属板に対して多段絞りを行うことで、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を含む成形材製造方法であって、
前記多段絞りには、胴部素体を有する予備体を前記素材金属板から形成する予備絞りと、押込穴を有するダイと、前記胴部素体の内部に挿入されて前記胴部素体を前記押込穴に押込むパンチと、前記胴部素体の深さ方向に沿う圧縮力を前記胴部素体の周壁に加える加圧手段とを含む金型を用いて前記予備絞りの後に行われ、前記圧縮力を前記胴部素体に加えながら前記胴部素体を絞ることで前記胴部を形成する少なくとも１回の圧縮絞りと、前記少なくとも１回の圧縮絞りの後に行われる少なくとも１回の仕上げしごきとが含まれており、
前記加圧手段は、前記ダイに対向するように前記パンチの外周位置に配置されて前記胴部素体の周壁の下端が載置されるパッド部と、前記パッド部を下方から支持するとともに前記パッド部を支持する支持力を調節できるように構成された支持部とを有するリフターパッドであり、
前記少なくとも１回の圧縮絞りは、前記パッド部が下死点に到達するまでの間に完了するように行われ、前記胴部素体の絞りが行われる際に前記支持力が前記圧縮力として前記胴部素体に作用することを特徴とする成形材製造方法である。

本発明の成形材製造方法によれば、素材金属板の板厚に応じて圧縮力を調整し、圧縮力を胴部素体の深さ方向に沿って胴部素体に加えながら胴部素体を絞ることにより胴部が形成されるので、素材金属板の板厚が想定よりも薄い側に変動したとしても、圧縮力を増加することにより、仕上げしごきにおいてしごき不足となり内径真円度が悪化することを回避でき、また、逆に素材金属板の板厚が想定よりも厚い側に変動したとしても圧縮力を減少することにより内径真円度を満足しつつ、めっき滓の発生を防止することができる。その結果、従来よりも広い板厚公差の素材金属板の使用が可能となり、材料の調達性が向上する。

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１を示す斜視図である。 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２の予備絞りに用いる金型を示す説明図である。 図３の金型による予備絞りを示す説明図である。 図２の第１圧縮絞りに用いる金型を示す説明図である。 図５の金型による第１圧縮絞りを示す説明図である。 第１圧縮絞り工程におけるリフターパッド力と胴部周壁平均板厚との関係を示すグラフである。 第２圧縮絞り工程におけるリフターパッド力と胴部周壁平均板厚との関係を示すグラフである。 仕上げしごきにおける金型クリアランスと仕上げしごき後の胴部周壁の内径真円度との関係を示すグラフである。 通常減肉加工（比較例１）における成形可能素材板厚範囲を示す説明図である。 底突き増肉加工（比較例２）における成形可能素材板厚範囲を示す説明図である。 リフター制御増肉加工（本発明例）における成形可能素材板厚範囲を示す説明図である。 Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼板におけるしごき率ＹとＸ（=ｒ／ｔre）との関係を示すグラフである。 仕上げしごき加工における、仕上げしごき前の胴部素体の周壁平均板厚ｔ_ｒｅと、仕上げしごき金型隙間ｃ_reの関係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に対して多段絞りと仕上げしごきを行うことで成形材１を製造する。多段絞りには、予備絞りと、この予備絞りの後に行われる少なくとも１回の圧縮絞りが含まれている。本実施の形態の成形材製造方法では、３回の圧縮（第１〜第３圧縮）が行われる。素材金属板２としては、様々なめっき鋼板の金属板を用いることができる。

予備絞りは、素材金属板２に加工を施すことで、胴部素体２０ａを有する予備体２０を形成する工程である。胴部素体２０ａは、図１の胴部１０よりも直径が広く、かつ深さが浅い筒状体である。胴部素体２０ａの深さ方向は、胴部素体２０ａの周壁の延在方向によって規定される。本実施の形態では、予備体２０の全体が胴部素体２０ａを構成している。但し、予備体２０として、フランジ部を有するものを形成してもよい。この場合、フランジ部は胴部素体２０ａを構成しない。

第１〜第３圧縮絞りは、後に詳しく説明するように、胴部素体２０ａの深さ方向に沿う圧縮力４２ａ（図５参照）を胴部素体２０ａに加えながら胴部素体２０ａを絞ることで胴部１０を形成する工程である。胴部素体２０ａを絞るとは、胴部素体２０ａの直径を縮めるとともに、胴部素体２０ａの深さをより深くすることを意味する。

次に、図３は図２の予備絞りに用いる金型３を示す説明図であり、図４は図３の金型３による予備絞りを示す説明図である。図３に示すように、予備絞りに用いる金型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４に示すように、予備では、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に押し込んで抜いてもよい。上述のようにフランジ部を有する予備体２０を形成する場合には、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の拘束から外れない深さで止めればよい。

次に、図５は図２の第１圧縮絞りに用いる金型４を示す説明図であり、図６は図５の金型４による第１圧縮絞りを示す説明図である。図５に示すように、第１圧縮絞りに用いる金型４には、ダイ４０、パンチ４１及びリフターパッド４２が含まれている。ダイ４０は、押込穴４０ａを有する部材である。パンチ４１は、胴部素体２０ａの内部に挿入されて胴部素体２０ａを押込穴４０ａに押込む円柱体である。

リフターパッド４２は、ダイ４０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。具体的には、リフターパッド４２は、パッド部４２０及び付勢部４２１を有している。パッド部４２０は、ダイ４０に対向するようにパンチ４１の外周位置に配置された環状部材である。付勢部４２１は、パッド部４２０の下部に配置されており、パッド部４２０を付勢支持している。パッド部４２０の上には、胴部素体２０ａが載置される。胴部素体２０ａの周壁は、ダイ４０が降下した際にダイ４０及びパッド部４２０によって挟持される。このようにダイ４０及びパッド部４２０によって胴部素体２０ａの周壁が挟持されることで、付勢部４２１の付勢力（リフターパッド力）が胴部素体２０ａの深さ方向に沿う圧縮力４２ａとして胴部素体２０ａに加えられる。すなわち、リフターパッド４２は、胴部素体２０ａの深さ方向に沿う圧縮力４２ａを胴部素体２０ａに加える加圧手段を構成する。

図６に示すように、第１圧縮絞りでは、ダイ４０が降下することによりパンチ４１とともに胴部素体２０ａが押込穴４０ａに押込まれて、胴部素体２０ａが絞られる。このとき、胴部素体２０ａには、ダイ４０及びパッド部４２０によって胴部素体２０ａの周壁が挟持された後に、胴部素体２０ａの深さ方向に沿う圧縮力４２ａが加えられ続ける。すなわち、第１圧縮では、圧縮力４２ａを加えながら胴部素体２０ａを絞る。後に詳しく説明するように、圧縮力４２ａが所定の条件を満たす場合、胴部素体２０ａに減肉を生じさせることなく、胴部素体２０ａを絞ることができる。これにより、第１圧縮を経た胴部素体２０ａの板厚は、第１圧縮絞りの前の胴部素体２０ａの板厚以上となる。
加工中リフターパッド４２の下面は、パンチホルダー４３の上面に当接することなく、方向に対して上下自在に移動可能な状態にある。これは、いわゆる底突きしておらず、加工中、下降してきたダイ４０と付勢部４２１の付勢力（リフターパッド力）により上昇しようとしているリフターパッド４２が胴部素体２０ａを介してバランスしている状態である。

なお、リフターパッド４２が底突きする構造というのは、すなわち付勢部４２１の付勢力（リフターパッド力）が、胴部素体２０ａが変形を受けて縮径する際の変形抵抗力よりも小さいことを意味しており、この場合、胴部素体２０ａは、下降してきたダイ４０とリフターパッド４２を介してパンチホルダー４３との間で成形力がバランスしていることになるため、胴部素体２０ａに掛かる付勢力（リフターパッド力）の主体は胴部素体２０ａが縮径されてダイ４０内へ圧入される際の変形抵抗のみとなる。したがって、増肉に寄与するのは、主に変形抵抗に関係のあるダイ４０とパンチとの金型クリアランス、ダイＲ、胴部素体２０ａの材料強度（耐力×断面積）であり、これらの条件は一旦決まってしまうと容易には変更できないため、底突き構造の圧縮金型では素材金属板の板厚変動に対応して板厚の増減をコントロールするのが困難といえる。

図２の第２及び第３圧縮は、図５及び図６に示す金型４と同様の構成を有する金型を用いて行われる。但し、ダイ４０やパンチ４１の寸法は適宜変更される。第２圧縮では、圧縮力４２ａを加えながら、第１圧縮後の胴部素体２０ａを絞る。また、第３圧縮では、圧縮力４２ａを加えながら、第２圧縮後の胴部素体２０ａを絞る。これらの第１〜第３圧縮を経て、その後に続く仕上げしごきをすることで、胴部素体２０ａが胴部１０とされる。ここで本発明において重要なことは、仕上げしごきの前工程にあたる第３圧縮工程の胴部素体２０ａの板厚が所定の厚みになるよう第１圧縮工程〜第３圧縮工程の圧縮力を調整することである。その結果、仕上げしごきでは、内径真円度を満足しかつめっき滓の発生がない適切な金型クリアランスで加工が行われることとなる。

次に、実施例を示す。本発明者らは、普通鋼の冷延鋼板にＺｎ−Ａｌ−Ｍｇめっきが施された厚さ１．６０〜１．９５ｍｍ、めっき付着量９０ｇ／ｍ^２、直径１１６ｍｍの円形板を素材金属板２として、圧縮時のリフターパッド力の大きさと、胴部素体２０ａの胴部周壁平均板厚（ｍｍ）との関係を調査した。また、圧縮工程のリフターパッド力を変化させて作製した種々の胴部周壁板厚の仕上げしごき前胴部素体２０ａを用いて、仕上げしごき金型クリアランスと仕上げしごき後の内径真円度との関係を調査した。また、方向に圧縮力を与えない通常減肉加工（比較例１）と、従来の圧縮加工法である底突き増肉加工（比較例２）と、本発明のリフターパッド力制御増肉加工における成形可能素材板厚範囲を調査した。さらに、仕上げしごき後の内径真円度を満足し、かつめっき滓の発生も認められない成形可能範囲に及ぼす、仕上げしごき工程のダイ肩半径（ｍｍ）としごき率との関係について調査した。その時の加工条件は以下の通りである。結果を図７に示す。
・ダイ肩部の曲率半径：０．４５〜１０ｍｍ
・パンチの直径：予備絞り６６ｍｍ、第１圧縮絞り５４ｍｍ、第２圧縮絞り４３ｍｍ、第３絞り圧縮３６ｍｍ、仕上げしごき３６ｍｍ
・ダイとパンチの金型隙間（片側）：予備絞り２．００ｍｍ、第１圧縮絞り１．９５ｍｍ、第２絞り圧縮１．９５ｍｍ、第３圧縮絞り１．９５ｍｍ、仕上げしごき１．５５ｍｍ
・リフターパッド力：０〜１００ｋＮ
・プレス油：ＴＮ−２０Ｎ

図７は、素材金属板として、板厚１．８ｍｍのＺｎ−Ａｌ−Ｍｇめっき鋼板を用い、第１圧縮絞り工程におけるリフターパッド力と胴部周壁平均板厚との関係を示すグラフである。図７では、第１圧縮絞り後の胴部周壁平均板厚を縦軸とし、第１圧縮絞りリフターパッド力（ｋＮ）を横軸としている。なお、胴部周壁平均板厚とは、パンチ肩半径のフランジ側のＲ止まりからダイ肩半径の頂壁側のＲ止まりまでの周壁の板厚を平均化したものである。胴部周壁平均板厚は、第１圧縮リフターパッド力が高くなるにつれてほぼ直線的に増加していることが分かる。また、第１圧縮リフターパッド力をおよそ１５ｋＮ以上にすることで、予備絞りの胴部周壁平均板厚より増肉することが分かる。

図８は、第２圧縮絞り工程におけるリフターパッド力と胴部周壁平均板厚との関係を示すグラフである。素材金属板は、図７と同様に板厚１．８ｍｍのＺｎ−Ａｌ−Ｍｇめっき鋼板を用いた。図８では、第２圧縮絞り後の胴部周壁平均板厚を縦軸とし、第２圧縮絞りリフターパッド力（ｋＮ）を横軸としている。ここでも、第１圧縮絞り工程と同様に第２圧縮絞りリフターパッド力が高くなるにつれて直線的に胴部周壁平均板厚が増加していることが分かる。ただし、第１圧縮絞りのリフターパッド力が５０ｋＮで成形した胴部素体については、第２圧縮絞りリフターパッド力がおよそ３０ｋＮでほぼ金型隙間と同等の板厚まで増肉しており、それ以上リフターパッド力を上げても板厚は一定値を示した。これは、リフターパッド力を調整（増加）することによって金型隙間と同等の板厚まで胴部素体の板厚を増肉させることが可能なことを表している。第２圧縮絞りでは、リフターパッド力をおよそ１０ｋＮ以上にすることで、第１圧縮絞り工程の胴部周壁平均板厚より増肉することが分かる。

図９は、仕上げしごき工程における金型クリアランスと仕上げしごき後の胴部周壁の内径真円度との関係を示すグラフである。ここでは素材金属板として、板厚１．６０〜１．９５ｍｍのＺｎ−Ａｌ−Ｍｇめっき鋼板を用いた。図９では、仕上げしごき後の内径真円度（ｍｍ）を縦軸とし、仕上げしごき金型クリアランスを横軸としている。ここで、仕上げしごき金型クリアランスは、次のとおりである。
仕上げしごき金型クリアランス＝｛（ｃ_ｒｅ−ｔ_ｒｅ）／ｔ_ｒｅ｝×１００
ここで、
ｃ_re ：仕上げしごき金型隙間
ｔ_re ：仕上げしごき前胴部素体の周壁平均板厚

仕上げしごき金型クリアランスが大きくなるにつれて内径真円度が急激に大きくなることが分かる。また、内径真円度規格０．０５ｍｍ以下を満足するには、仕上げしごき金型クリアランスがマイナスの領域、言い換えると胴部素体の板厚を減ずるしごき加工を行うことによって実現できることが判明した。

図１０は、通常減肉加工（比較例１）における成形可能素材板厚範囲を示す実験結果である。図１１は、従来の増肉圧縮加工方法である底突き増肉加工（比較例２）における成形可能素材板厚範囲を示す実験結果である。図１２は、リフター制御増肉加工（本発明例）における成形可能素材板厚範囲を示す実験結果である。それぞれ実験に供した素材金属板の板厚に対する仕上げしごき前板厚と仕上げしごきクリアランスおよび仕上げしごき後の胴部周壁の内径真円度とめっき滓の発生状況、そして内径真円度とめっき滓の発生状況から評価した結果を示している。なお、リフター制御増肉加工（本発明例）の図１２のみ、参考として第１圧縮絞り時のリフターパッド力を付与したかどうかその有無を表記している。

図１０に示した比較例１の通常減肉加工では、胴部素体に圧縮力が加わらないため、仕上げしごき前の板厚は素材金属板の板厚に対して一律に板厚が減少していた。
素材金属板の板厚１．６０〜１．７５ｍｍでは仕上げしごき工程のクリアランスがプラスとなることから、しごき加工とならず、内径真円度が規格の０．０５ｍｍを超えていた。また、素材金属板の板厚が１．９５ｍｍでは、仕上げしごき工程のクリアランスが−１０．９％となり、仕上げしごき後の内径真円度は満足するものの、仕上げしごき工程にてダイスと摺動した部位からめっき滓が発生することが判明した。この結果から、通常減肉加工（比較例１）における成形可能な素材板厚は１．７５ｍｍ〜１．９０ｍｍの範囲であり、その幅は、０．１５ｍｍであった。

図１１に示した比較例２の底突き増肉加工では、胴部素体に圧縮力が加わるため、仕上げしごき前の板厚は素材金属板の板厚に対して一律に板厚が減少していたものの、比較例１（通常減肉加工）と比較すると、その程度は小さくなっていた。
素材金属板の板厚が１．６０ｍｍのもののみ、内径真円度が規格の０．０５ｍｍを超えていた。また、素材金属板の板厚が１．８５ｍｍ以上の場合は、仕上げしごき工程にてダイスと摺動した部位からめっき滓が発生することが判明した。
この結果から、底突き増肉加工（比較例２）における成形可能な素材板厚は１．６５ｍｍ〜１．８０ｍｍであり、その幅は０．１５ｍｍであった。比較例１の通常減肉加工と比べて成形可能な素材板厚は薄板側へシフトするものの、その幅は変わらないことが分かる。これは、通常減肉加工（比較例１）も底突き増肉加工（比較例２）も素材金属板の板厚が変動した場合の成形余裕度が同じであることを意味している。

図１２に示した本発明例のリフターパッド力制御増肉加工では、胴部素体に加える圧縮力を素材金属板の板厚に応じてリフターパッド力で自在に制御できるため、仕上げしごき前工程の板厚の変動幅を小さくすることができる。例えば、図１２のように、素材金属板の板厚が薄い１．６０ｍｍ〜１．７５ｍｍでは、第１圧縮絞り時にリフターパッド力を付与して増肉させ、素材金属板の板厚が厚い１．８０ｍｍ以上では、リフターパッド力を付与せずに減肉させて圧縮絞り加工することによって、仕上げしごき前における板厚の変動幅を小さくすることができた。ここで、リフターパッド力を付与しない条件は、比較例１の通常減肉加工に相当しており、素材金属板の板厚が１．９５ｍｍの場合のみ仕上げしごき工程にてダイスと摺動した部位からめっき滓が発生したが、仕上げしごき後の真円度は素材金属板板厚がどの場合においても規格の０．０５ｍｍ以下を満足した。この結果から、リフターパッド力制御増肉加工（本発明）における成形可能素材板厚は１．６０ｍｍ〜１．９０ｍｍの範囲であり、その幅は０．３０ｍｍであった。これは、本発明例のリフターパッド力制御増肉加工は、通常減肉加工（比較例１）や底突き増肉加工（比較例２）と比較して、素材金属板の板厚が変動した場合の成形余裕度が広いことを意味している。すなわち、本発明の成形材製造方法は、比較例１の通常減肉加工や比較例２の従来の増肉圧縮加工方法である底突き増肉加工と比べて、成形可能な素材金属板の板厚範囲が広いことが分かる。

図１３は、素材金属板としてＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼板を用いた場合の、しごき率ＹとＸ（=ｒ／ｔre）との関係を示すグラフである。図１３では、しごき率Ｙを縦軸とし、仕上げしごき金型のダイ肩部の曲率半径ｒと仕上げしごき前胴部素体の周壁平均板厚ｔreとの比Ｘを横軸とした。

しごき率Ｙの定義は次のとおりとする。
Ｙ（％）＝｛（ｔ_ｒｅ−ｃ_ｒｅ）／ｔ_ｒｅ｝×１００
ここで、
ｃ_re ：仕上げしごき金型隙間
ｔ_re ：仕上げしごき前胴部素体の周壁平均板厚

図中の○はめっき滓の発生を抑えることができたという評価を示し、×はめっき滓の発生を抑えることができなかったという評価を示している。また、●は内径真円度が０．０５ｍｍを超えていることを示している。図１３に示すように、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼板の場合、Ｙ＝１１．７Ｘ−３．１で表される直線の下方の領域でめっき滓の発生を抑えることができることが確認された。すなわち、リフターパッド力制御増肉加工により、０＜Ｙ≦１１．７Ｘ−３．１を満たすように仕上げしごき前胴部素体の周壁平均板厚ｔ_reを決定することで、めっき滓の発生を抑えることができることが確認された。なお、上記の条件式において、０＜Ｙと規定しているのは、しごき率Ｙが０％以下の場合にはしごき加工にならないためである。

この成形材製造方法によれば、素材金属板の板厚に応じた圧縮力を胴部素体の深さ方向に沿って胴部素体に加えながら胴部素体を絞ることにより胴部が形成されるので、素材金属板の板厚が従来よりも薄い側に変動したとしても、リフターパッド力を増加することにより、仕上げしごき加工においてしごき不足となり内精度が悪化することを回避でき、また、逆に素材金属板の板厚が従来よりも厚い側に変動したとしてもリフターパッド力を減少することによりめっき滓の発生を防止しつつ、内径真円度を満足することができる。その結果、従来よりも広い板厚公差の素材金属板の使用が可能となり、材料の調達性が向上する。
本構成は、モータケース等の成形材の高精度な内径真円度が求められる適用対象において特に有用である。

また、加工中底突きしないリフターパッド４２が加圧手段を構成するので、より確実に胴部素体２０ａの深さ方向に沿う圧縮力４２ａを胴部素体２０ａに加えながら胴部素体２０ａを絞ることができる。

素材金属板の板厚に応じて、圧縮絞り工程のリフターパッド力を調整することができるので、素材金属板の板厚によらず仕上げしごき前の胴部素体の周壁平均板厚を適正板厚範囲内に合わせこむことができ、常に一定のしごき加工クリアランスで安定したしごき加工を行うことができる。

また、本発明の成形材の製造方法は、しごき率をＹとし、仕上げしごき金型のダイ肩部の曲率半径ｒと仕上げしごき前胴部素体の周壁平均板厚ｔ_reとの比をＸとしたときに、０＜Ｙ≦１１．７Ｘ−３．１を満たすので、仕上げしごき後の内径真円度を満足し、かつめっき滓を発生さえることなく胴部素体２０ａを絞ることができる。

なお、実施の形態では圧縮を３回行うように説明しているが、圧縮の回数は成形材１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 予備体
２０ａ 胴部素体
４ 金型
４０ ダイ
４０ａ 押込穴
４１ パンチ
４２ リフターパッド
４２ａ 圧縮力
４２１ 支持部
４３ パンチホルダー

Claims (4)

1. 素材金属板に対して多段絞りを行うことで、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を含む成形材製造方法であって、
   前記多段絞りには、
   胴部素体を有する予備体を前記素材金属板から形成する予備絞りと、
   押込穴を有するダイと、前記胴部素体の内部に挿入されて前記胴部素体を前記押込穴に押込むパンチと、前記胴部素体の深さ方向に沿う圧縮力を前記胴部素体の周壁に加える加圧手段とを含む金型を用いて前記予備の後に行われ、前記圧縮力を前記胴部素体に加えながら前記胴部素体を絞ることで前記胴部を形成する少なくとも１回の圧縮絞りと、
   前記少なくとも１回の圧縮絞りの後に行われる少なくとも１回の仕上げしごきと、
   が含まれており、
   前記加圧手段は、前記ダイに対向するように前記パンチの外周位置に配置されて前記胴部素体の周壁の下端が載置されるパッド部と、前記パッド部を下方から支持するとともに前記パッド部を支持する支持力を調節できるように構成された支持部とを有するリフターパッドであり、
   前記少なくとも１回の圧縮絞りは、前記パッド部が下死点に到達するまでの間に完了するように行われ、
   前記胴部素体の圧縮絞りが行われる際に前記支持力が前記圧縮力として前記胴部素体に作用する
   ことを特徴とする成形材製造方法。
2. 前記少なくとも１回の圧縮絞りは、前記素材金属板の板厚に応じて前記パッド部を支持する支持力を調節することにより、前記仕上げしごきの前の胴部素体の周壁平均板厚を調節する
   ことを特徴とする請求項１に記載の成形材製造方法。
3. 前記少なくとも１回の仕上げしごきは、該仕上げしごきに用いる金型のクリアランスｃ_ｒｅが、しごき率をＹとし、仕上げしごきに用いる金型のダイ肩部の曲率半径ｒと前記仕上げしごき前の胴部素体の周壁平均板厚ｔ_ｒｅとの比をＸとした場合に、式（１）の関係を満たすように決定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の成形材製造方法。
   ０＜Ｙ≦１１．７Ｘ−３．１ ・・・・・式（１）
   
   しごき率Ｙの定義は次のとおりとする。
   Ｙ（％）＝｛（ｔ_ｒｅ−ｃ_ｒｅ）／ｔ_ｒｅ｝×１００
4. 前記素材金属板は、鋼板の表面にＺｎ系めっきが施されたＺｎ系めっき鋼板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。
   
   
   

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