JP4801187B2 - アンダーカット部の形成方法、部品の製造方法、及びプレス加工部品 - Google Patents

アンダーカット部の形成方法、部品の製造方法、及びプレス加工部品 Download PDF

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この発明はプレス成型を用いたアンダーカット部の形成方法、アンダーカット部を有する部品の製造方法、及びその製造方法によって製造されたプレス加工部品に関する。
従来のアンダーカット部を有する部品の製造方法として、金属の板材からプレス加工によって円筒壁を有する中間品を形成した後、円筒壁の内周にアンダーカットとなる内径凹部を有する環状部品を製造する製造方法であって、円筒壁の内周にプレス機のパンチを押し込んで円筒壁の内周を内径凹部に相当する内径まで押し広げる内径押し広げ工程と、円筒壁の内径が根元側から先端側に向かって次第に小さくなる様に、テーパ形状のパンチを用いて円筒壁をテーパ状に口絞り成形する口絞り工程を有するようにしたものがある(例えば特許文献1参照)。
特開2007−125614号公報(第1頁、図1)
上記のような従来技術においては、プレス加工のみで対応できるとはいうものの、板状素材を最初に円盤状に打ち抜くようにしているため、後工程において個別搬送が必要となる。また、外径側で全周の打ち抜きを行っているため、破断面が形成されること及び面取りのための追加工程が必要となるなどの課題があった。
この発明は上記のような従来技術の課題を解消するためになされたものであり、順送型によるプレス成型によって一貫成形が可能で、追加工程が不要で加工時間が短縮され、製品を安価に提供できるアンダーカット部の形成方法、アンダーカット部を有する部品の製造方法、及びその製造方法によって製造されたプレス加工部品を提供することを目的としている。
この発明に係るアンダーカット部の形成方法は、板材に、該板材の表面方向に交差する方向の壁面部を形成する第1のプレス加工工程、上記板材表面の上記壁面部近傍をコイニングすることによって該壁面部に増肉部を形成する第2のプレス加工工程、及び該増肉部をパンチで押すことによりアンダーカット部を形成する第3のプレス加工工程を含むものであって、上記第1のプレス加工工程の前に、プレス抜き加工により上記板材に基準穴を打ち抜いた後、該基準穴を基準として不要部を逃がすための凹部を形成する予備成型工程を含むことを特徴とするものである。
また、この発明に係るアンダーカット部を有する部品の製造方法は、上記この発明になるアンダーカット部の形成方法を用いてアンダーカット部を有する部品をプレス成型するようにしたものである。
また、この発明に係るプレス加工部品は、上記この発明になるアンダーカット部を有する部品の製造方法を用いて製造されたものであることを特徴とするものである。
この発明のアンダーカット部の形成方法においては、コイニングによってアンダーカット部を形成するための増肉部を形成し、さらに増肉部をパンチで押すことによりアンダーカット部を形成するとともに、板材に壁面部を形成するプレス加工工程の前に、プレス抜き加工により上記板材に基準穴を打ち抜いた後、該基準穴を基準として不要部を逃がすための凹部を形成するようにしたので、様々な加工形状に対応することができアンダーカット部の形状や寸法を安定化することが可能であり、しかも、変形荷重を逃がすことができてプレス荷重を低減できる。
また、この発明のアンダーカット部を有する部品の製造方法によれば、プレス荷重を低減しつつアンダーカット部の形状や寸法が安定した部品を製造することができる。
また、この発明に係るプレス加工部品は、アンダーカット部の形状や寸法が安定しており、品質が向上している。
この発明の実施の形態1に係るアンダーカット部の形成方法、アンダーカット部を有する部品の製造方法をエンジン始動用スタータに用いるストップカラーのプレス成型に適用した場合の例を工程順に説明する断面図である。 図1に示されたストップカラーのプレス成型工程を主要なプレス成型型と共に工程順に説明する断面図である。 図1に示された方法によって得られたストップカラーの使用状態を説明する部分断面図である。
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1に係るアンダーカット部の形成方法、アンダーカット部を有する部品の製造方法、及びその製造方法によって製造されたプレス加工部品について、図1〜図3を参照して説明する。なお、図3に示すようにこの発明の方法によって得られたプレス加工部品の一例であるリング状のストップカラー1は、内周部にアンダーカット部1aを有し、エンジン始動用スタータの出力軸2にスナップリング3を介して取り付けられる。このストップカラー1は出力軸2上に配置されたピニオン4がエンジンのリングギヤ側(図示左側)へ移動する際に、その移動位置を規制する移動規制手段として用いられるものである。以下、上記のようなストップカラー1を順送型によってプレス成型する場合を例に、その主要工程順に具体的に説明する。
工程1.穴抜き加工
図1、図2の(1)に示すように、金属の厚板素材からなる板材5を順送型に対応したプレス機にセットし、プレス加工時の逃げを吸収するための不要部分(図示省略)と、完成品の径方向中央部に対応する位置に円形の下穴6を開ける。
なお、この工程を含め全ての工程でパンチとは別に製品押さえ機構やワークである板材5の移送手段が取り付けられているが、該押さえ機構や移送手段については、通常のプレスで使用される単純な穴開けのパンチ、及びプレス機などと共に図示省略する。また、板材5は、一般的な順送型によるプレス成型と同様に、被加工箇所が所定間隔で連なった長尺のものであるが、発明の理解を容易にするために完成品1個に対応する部分のみを図示している。
工程2.下穴の周囲の不要部を凹形状とする予備成型加工
図2(2)に示すように、下穴6よりも径が大きい穴81aが下穴6の位置と同軸に形成され、周囲の縁81bがR加工された下側ダイ81に板材5を移動させた後、該穴81aよりも径が所定寸法大きい突部91aが形成された上側パンチ91により加圧し、図1(2)に示す加工形状の中間品である予備成型部を形成する。
これにより下側ダイ81に設けられた穴81aの形状に対応した凸部72が板材5の下面に、また板材5の上面には上側パンチ91の突部91aに対応した凹部71が形成される。この場合、上記下穴6が基準穴となり、下穴6を打ち抜いた後形成された該下穴6を基準とする同心円状の凹部71は、不要部を逃がすようにしたものであり、以降のプレス工程で凹部71が拘束されないことで、変形荷重を逃がすことができプレス荷重を低減できる。
工程3.内周側部分となる壁面部の成型(第1のプレス加工工程)
図2(3)に示す、上記穴81aよりも大きな径の円形凹部82aを有し、その中心部に上記穴81aと同一の形状・大きさの穴82bが設けられた下側ダイ82に板材5を移動させた後、ストップカラー1の内周側部分となる凹部10を形成するための凸部92aが形成され、該凸部92aの先端外周部92bが所定寸法にR加工された上側パンチ92により加圧し、凹部10の内周面に図1(3)に示す板材5の表面の延在方向に交差する方向の壁面部10aを形成する。
上記凹部10を形成している壁面部10aの図の上部側は滑らかな弧を描いて板材5の表面に連なるように形成されており、その壁面部10aに次工程で増肉部が形成される。また、壁面部10aの下端部側はR状に形成され、該R状部分は最終的にアンダーカット部1aの凹部の下半部となる。この工程3では、上記工程2で予備成型加工した下穴6の周囲の中心部側の凹部71を避けた外周側で凹部10を成型することになり、これにより成型荷重が低減される。また、下側ダイ82の円形凹部82aの底部外周側角部82cの形状で任意の面取り形状の成型を行うことが可能である。
工程4.コイニング加工(第2のプレス加工工程)
図2(4)に示すように、上記下側ダイ82と同一形状・寸法の凹部83aが形成された下側ダイ83に板材5を移動させた後、加圧面93aの外周部に断面略楔状の凸部93bが円周を描くように形成された上側パンチ93により加圧し、凹部10の縁部分の板材5の上面周囲に図1(4)に示すように断面略V字状の円形の溝11を形成する。
この加工工程はアンダーカット部を形成するための予備成型工程であり、上側パンチ93の凸部93bによる楔効果により溝11の内周側から壁面部10aにわたる部分にアンダーカット部を形成するための増肉部11aが形成される。前工程(工程3)で、凹部10の底部外周端部がR状に形成されていることと相俟って、増肉部11aの下部には丸みを帯びて凹んだ内径凹部状のアンダーカット部形成予定部11bが形成される。なお、上側パンチ93の断面略楔状の凸部93bは、外周側の傾斜角度が大きく、内周側の傾斜角度が緩く形成されており、増肉部11aが中心部O方向に容易に成形される。また、楔効果により工程5の平押し荷重を低減できる。
工程5.内径を拘束したコイニング部平押し成型(第3のプレス加工工程)
図2(5)に示すように上記下側ダイ82と同一形状・寸法の下側ダイ84に板材5を移動させた後、外周部に平面形成部94aを有し、その中心部側にテーパ状の面取り形状形成部94bとその面取り形状形成部94bよりも更に中心部側に設けられた突部94cを有する上側パンチ94により、増肉部11aを有するコイニング加工部を平押し成型し、図1(5)に示す形状に加工する。
この工程では、前工程のコイニングで形成された断面V字状の溝11の内周壁から中心部側を、面取り形状形成部94b及び94cで内径を拘束した状態で平面形成部94aで平面加圧を行うことで、図1(5)の平面部12aを成型すると共に、増肉部11aが図の下方向に塑性変形されて、平面部12aの中心部側に面取り形状部12bとアンダーカット部1aが形成される。また、面取り形状形成部94b部によって面取り形状部12bの形状を任意に形成することが可能である。なお、平面形成部94a及び面取り形状形成部94bを有する上側パンチ94を用いたが、これに限定されない。例えば平面形成部94aは傾斜や曲線を含むものでも良く、平面形成部94aと面取り形状形成部94bを一続きの曲線からなる加工面で形成しても良い。
工程6.内径抜き加工
次に、図示省略している下側ダイ、及び上側パンチにより、図1(5)の一点鎖線Aで囲む内径部の不要部分51を抜き取り、図1、図2の(6)に示す加工面部13を有する形状とする。
工程7.外径半抜き加工
図2(7)に示す、外径部を半抜きするための穴85aを有する下側ダイ85に板材5を移動させた後、半抜き用の円柱状の上側パンチ95により外径半抜き加工を行い、図1、図2の(7)に示すようにせん断によって形成された角部14を次工程でシェービング加工が可能な寸法に成型する。上記工程3とこの工程7により外周部のせん断面が確保される。また、工程を分けることでプレス荷重を低減することが可能となる。
工程8.外径シェービング加工
図示省略しているシェービングパンチによるプレス加工により、図1、図2の(8)に示すように、板材5に連なる不要部52から完成されたプレス加工品となるストップカラー1を抜き取る。
上記実施の形態1に係るアンダーカット部の形成方法は、内周部分となる壁面部10aを成型する第1のプレス加工工程(工程3)、コイニングによってアンダーカット部を形成するための増肉部11aを形成する第2のプレス加工工程(工程4)、及び増肉部11aを上側パンチ94で押すことによりアンダーカット部1aを形成する第3のプレス加工工程(工程5)を含むようにしたものである。該実施の形態1によれば、コイニングによってアンダーカット部を形成するための増肉部11aを形成するので、様々な加工形状に対応することができる。また、増肉部11aを形成した後、上側パンチ94で押すときにその増肉部11aの内径部上部を面取り形状形成部94b及び93cで拘束した状態でアンダーカット部1aを成型するようにしたので、アンダーカット部1aの凸部寸法と凹部形状が安定化する。また、アンダーカット部1aを成型するときの荷重が低減される。
また、上記実施の形態1に係るアンダーカット部を有する部品の製造方法は、下穴6の周囲の不要部を凹部71に加工する予備成型加工(工程2)に続けて、上記アンダーカット部の形成方法を用いて製造するようにしたものである。該製造方法によれば、予備成型によって中心部の不要部を凹部71に形成し、次工程のプレス加工時の板厚を実質的に低減させるようにしたので、打ち抜き荷重が低減される。そして製品部分のみに金型を当て成型させることで金型接触面積が低減されプレス荷重を低減できる。
また、破断面の低減及び順送型による一貫プレス成型が可能となるので、冷鍛加工や切削加工を行うことなくアンダーカット部を成型できるため、追加工程を不要にすることができ、加工時間も短縮される。さらに、工数の低減により製品を安価に供給でき、更に設備所要面積を削減でき、省エネルギー化、生産工程での環境負荷の低減に貢献できる。また、図2(3)に示す下側ダイ82の円形凹部82aの底部外周側角部82cの形状、及び図2(5)に示す上側ダイ94の面取り形状部94bで必要に応じて任意の面取り形状の成型を行うことができる。また、図2工程3のコイニングによりアンダーカット部の増肉成形の荷重を低減するだけでなく工程7での外径半抜き工程での板厚を低減でき半抜き荷重の低減を図ることができる。さらに、外径を抜く工程を、工程7の半抜き工程と、工程8のシェービング工程に分けたことで、荷重の低減と次工程のシェービング工程でのせん断面の確保が容易となる。
また、上記実施の形態1に係る順送型によるプレスの一貫加工によって得られたプレス加工部品であるストップカラー1は、コイニング加工によって形成されたアンダーカット部となる増肉部11aを第3のプレス加工工程でアンダーカット成型するときに、内径部が拘束されて行なわれたものであることにより、アンダーカット部1aの凸部寸法と凹部形状が安定しており、品質が優れている。また、順送型によるプレスの一貫加工によって成型されたものであるので、加工時間の短縮や工数の低減が図れることにより安価に提供できる。
なお、上記実施の形態1では、コイニングにより増肉部を形成するときに断面楔状の凸部93bを有するパンチを用いたが、凸部93bの形状は必ずしも断面楔状に限定されるものではなく、増肉部が形成できるものであれば他の形状でも差支えない。また、加工工程の順番や加工内容なども実施の形態1に例示したものに限定されるものではない。また、板材の種類や厚さなども特別な制限はなく、例えば公知の一般的な種々の材料から適宜選択して用いることができる。ところで、上記実施の形態1では、この発明をエンジン始動用スタータに使用されるリング状のストップカラー1の製造に用いる場合について説明したが、被加工物の形状や構造、用途などはこれに限定されるものではないことは言うまでもない。アンダーカット部を形成する必要のあるものであれば、リング状など、円形様のものに限定されず、例えば多角形状や曲線を組み合わせた任意の形状等に対応して広く適用できる。
1 ストップカラー(プレス加工部品)、 1a アンダーカット部、 2 出力軸、 3 スナップリング、 4 ピニオン、 5 板材、 51 不要部分、 52 不要部、 6 下穴、 71 凹部、 72 凸部、 81 下側ダイ、 81a 穴、 81b 縁、 82 下側ダイ、 82a 円形凹部、 82b 穴、 82c 底部外周側角部、 83 下側ダイ、 83a 凹部、 84、85 下側ダイ、 85a 穴、 91 上側パンチ、 91a 突部、 92 上側パンチ、 92a 凸部、 92b 先端外周部、 93 上側パンチ、 93a 加圧面、 93b 凸部、 94 上側パンチ、 94a 平面形成部、 94b 面取り形状形成部、 94c 突部、 95 上側パンチ、 10 凹部、 10a 壁面部、 11 溝、 11a 増肉部、 11b アンダーカット部形成予定部、 12a 平面部、 12b 面取り形状部、 13 加工面部、 14 角部。

Claims (6)

  1. 板材に、該板材の表面方向に交差する方向の壁面部を形成する第1のプレス加工工程、上記板材表面の上記壁面部近傍をコイニングすることによって該壁面部に増肉部を形成する第2のプレス加工工程、及び該増肉部をパンチで押すことによりアンダーカット部を形成する第3のプレス加工工程を含むものであって、上記第1のプレス加工工程の前に、プレス抜き加工により上記板材に基準穴を打ち抜いた後、該基準穴を基準として不要部を逃がすための凹部を形成する予備成型工程を含むことを特徴とするアンダーカット部の形成方法。
  2. 上記第3のプレス加工工程において、上記増肉部を上側パンチで拘束した状態で行うことを特徴とする請求項記載のアンダーカット部の形成方法。
  3. 上記第1のプレス加工工程において、上記壁面部を形成するための製品形状に沿った凸部を有する上側パンチを用いることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のアンダーカット部の形成方法。
  4. 上記請求項1から請求項の何れかに記載のアンダーカット部の形成方法を用いてアンダーカット部を有する部品をプレス成型することを特徴とするアンダーカット部を有する部品の製造方法。
  5. 金属の板材からプレス順送型による一貫加工によりアンダーカット部を有する部品を成型することを特徴とする請求項記載のアンダーカット部を有する部品の製造方法。
  6. 上記請求項または請求項によって製造されたものであることを特徴とするアンダーカット部を有するプレス加工部品。
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