JP6583305B2 - Forming method of flanged hole shape - Google Patents
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Description
本発明は、金属板を素材とした各種工業製品の成形方法に関し、特に穴フチにフランジを有するフランジ付き穴形状の成形方法に関するものである。 The present invention relates to a method for forming various industrial products using a metal plate as a raw material, and more particularly to a method for forming a flanged hole shape having a flange at a hole edge.
金属板を素材とするフランジ付き穴形状の成形には、例えば、特許文献1に記載されるバーリング加工、あるいは特許文献2に記載される円筒絞り成形が用いられるのが一般的である。
For forming a flanged hole shape made of a metal plate, for example, burring described in
バーリング加工による加工方法を図5、図6に基づいて説明する。
バーリング加工はブランク11に製品径より小さい径の下穴3(φd)をあけた後(図5(a)参照)、ブランク11をダイ13とブランクホルダ15で挟み、製品の目標穴内径(φD)と同じ直径のパンチ17で押し広げながらフランジ11aを立て(図6(a)〜(c)参照)、あるいはさらに所定のフランジ11aを残して底部を切除すること(図5(b)参照)で所望の形状を得る(図5(c)参照)。このとき、目標とする穴径だけでなくフランジ11aの高さも考慮して下穴径を決める必要がある。すなわち、製品の目標フランジ高さをhとすれば下穴径φdはd+2h=Dを目安に調整する必要がある。一方で穴フチの最大伸び率はD/dなので、フランジ高さ(h)が高いときはdが小さくなって穴フチの伸び率も大きくなり穴フチには割れを生じやすい。
バーリング加工による従来法では外側(ブランク11)からの材料流入が殆どない。その結果、下穴3のある中央側からの材料流入が支配的となり、下穴3の穴フチの伸びが大きく割れを生じやすい(図7参照)。
A processing method by burring will be described with reference to FIGS.
In the burring process, after preparing a pilot hole 3 (φd) smaller than the product diameter in the blank 11 (see FIG. 5A), the blank 11 is sandwiched between the
In the conventional method by burring, there is almost no material inflow from the outside (blank 11). As a result, the material inflow from the center side where the
このような課題を解決するため、ブランク11を伸び変形の大きな材質のものに変更したり、下穴3を打抜きする際にクリアランス調整によって切断時の破断面を少なくしたり、あるいはバリの出る方向をフランジ11aの内側にするなどの方法がとられる。
In order to solve such a problem, the blank 11 is changed to a material having a large stretch deformation, or when the
次に、円筒絞り成形による加工方法を図8、図9に基づいて説明する。
円筒絞り成形はブランク11に下穴3をあけることなく(図8(a)参照)、製品の目標穴内径と同じ直径のパンチ17で円筒形状に絞り加工した後(図9(a)〜(c)参照)、所定高さのフランジ11aを残して底部を切除することで(図8(b)参照)、フランジ付穴形状を得る(図8(c)参照)。フランジ11aを高くするためには円筒絞りを深くする必要があり、目標の円筒絞りに到達せずにパンチ肩部で割れを生じることがある(図10(a)参照)。
この割れを防ぐ対策として円筒絞りのプレス成形におけるシワ押さえ荷重を低減して材料を流入しやすくすると、割れは生じなくなるが、ブランク面にシワが発生して部品の品質(平坦度)が阻害されることもある(図10(b)参照)。
Next, a processing method by cylindrical drawing will be described with reference to FIGS.
Cylindrical drawing is performed without drawing the
As a measure to prevent this cracking, reducing the wrinkle pressing load in the press forming of the cylindrical drawing and making it easier for the material to flow in will prevent cracking, but it will cause wrinkles on the blank surface and hinder the quality (flatness) of the parts. (See FIG. 10B).
以上のように、従来の対処方法も、必ずしも十分なものでなく、目標とする製品形状の穴径とフランジ高さによっては成形ができない場合もあった。 As described above, the conventional countermeasures are not always sufficient, and there are cases where molding cannot be performed depending on the hole diameter and flange height of the target product shape.
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、従来のバーリング加工や円筒絞り成形では割れを生じて困難であったフランジ付穴形状を成形することのできるフランジ付き穴形状の成形方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and has a flanged hole shape that can form a flanged hole shape that has been difficult to crack in conventional burring and cylindrical drawing. It aims to provide a method.
(1)本発明に係るフランジ付き穴形状の成形方法は、金属板にフランジ付き穴形状を形成するフランジ付き穴形状の成形方法であって、
母材金属板に下穴を形成する下穴形成工程と、前記下穴を前記母材金属板よりも変形しやすい金属板からなる閉塞部材で塞いで該閉塞部材を前記母材金属板に接合して成形用のブランクとするブランク製造工程と、前記ブランクにおける前記閉塞部材を含む部分を円筒絞り成形する円筒絞り成形工程と、円筒形状の底部を切除して前記閉塞部材を取り除く工程とを備えたことを特徴とするものである。
(1) The flanged hole shape forming method according to the present invention is a flanged hole shape forming method for forming a flanged hole shape in a metal plate,
A pilot hole forming step of forming a pilot hole in a base metal plate, and the pilot hole is closed with a closure member made of a metal plate that is more easily deformed than the base metal plate, and the closure member is joined to the base metal plate A blank manufacturing process for forming a blank for molding, a cylindrical drawing process for cylindrical drawing of a portion including the closing member in the blank, and a process for removing the closing member by cutting a cylindrical bottom. It is characterized by that.
(2)また、上記(1)に記載のものにおいて、前記閉塞部材は、強度が前記母材金属板と同等もしくは大きく板厚が前記母材金属板よりも薄い金属板、または強度が前記母材金属板より小さく板厚が前記母材金属板と同等もしくは厚い金属板からなることを特徴とするものである。 (2) Further, in the above (1), the closing member is a metal plate having a strength equal to or greater than that of the base metal plate and a thickness smaller than that of the base metal plate, or a strength of the base member. It is characterized in that it is made of a metal plate that is smaller than the base metal plate and has a thickness equal to or thicker than that of the base metal plate.
本発明においては、母材金属板に下穴を形成する下穴形成工程と、前記下穴を前記母材金属板よりも変形しやすい金属板からなる閉塞部材で塞いで該閉塞部材を前記母材金属板に接合して成形用のブランクとするブランク製造工程と、前記ブランクにおける前記閉塞部材を含む部分を円筒絞り成形する円筒絞り成形工程と、円筒形状の底部を切除して前記閉塞部材を取り除く工程とを備えたことにより、バーリング加工や円筒絞り成形では割れが生じる場合にも、割れを生ずることなく成形することができ、成形できる形状の範囲を拡大できる。 In the present invention, a pilot hole forming step of forming a pilot hole in a base metal plate, and the pilot hole is closed with a closure member made of a metal plate that is more easily deformed than the base metal plate, and the closure member is covered with the base metal plate. A blank manufacturing process for forming a blank for molding by joining to a metal plate, a cylindrical drawing process for cylindrical drawing of a portion including the closing member in the blank, and cutting the cylindrical bottom to remove the closing member In the case where cracking occurs in the burring process or cylindrical drawing, it is possible to form without cracking and to expand the range of shapes that can be molded.
本発明の一実施の形態に係るフランジ付き穴形状の成形方法は、図1に示すように、母材金属板1に下穴3(φd)を形成する下穴形成工程と(図1(a)参照)、下穴3を母材金属板1よりも変形しやすい金属板からなる閉塞部材5で塞いで閉塞部材5を母材金属板1に接合して成形用のブランク7とするブランク製造工程と(図1(b)参照)、ブランク7における閉塞部材5を含む部分を円筒絞り成形する円筒絞り成形工程(図2(a)〜(c)参照)と、円筒形状の底部を切除して閉塞部材5を取り除く工程(図1(c)〜(d)参照)とを備えたものである。
The flanged hole shape forming method according to one embodiment of the present invention includes a pilot hole forming step of forming a pilot hole 3 (φd) in a
ブランク製造工程において用いる閉塞部材5は、母材金属板1よりも変形しやすい金属板であればよく、形状、強度(材質)と板厚等を適宜選択することで種々の態様を取り得る。
例えば、強度が母材金属板1と同等で板厚が母材金属板1よりも薄いものを適用できる。また、強度が母材金属板1よりも大きくても、板厚を母材金属板1よりも十分薄くすることで母材金属板1よりも変形しやすくすることもできる。
また、強度が母材金属板1よりも小さく板厚が母材金属板1と同等のものを適用できる。また、強度が母材金属板1よりも十分小さければ、母材金属板1よりも板厚が厚いものも適用できて、母材金属板1よりも変形しやすくすることができる。
The
For example, a material whose strength is equivalent to that of the
In addition, a material having a strength smaller than that of the
加工後は目的のフランジ高さとするため、閉塞部材5は切除されるので、完成部品の形状と品質に応じて閉塞部材5の強度(材質)、径、板厚等を任意に選ぶことができる。つまり、閉塞部材5は、完成部品に残存するわけではなく、フランジ7aの成形だけを考慮して適宜選択できるので、最も成形に適切なものを選択できる。
After the processing, the
閉塞部材5の母材金属板1への接合方法は特に限定されないが、例えば溶接や、樹脂等のいわゆる接着剤を用いてもよい。閉塞部材5を接合する場合、必ずしも全周を接合する必要はなく部分的な接合であってもよく、等間隔で行う点付接合のように偏りなく接合されているとさらによい。
閉塞部材5は母材金属板1に形成した下穴3とほぼ同じか若干小さくして下穴3にはめ込むようにしてもよいし、あるいは下穴径よりも大きな面積で下穴3を覆うようにして塞いでもよい。
A method for joining the
The blocking
円筒絞り成形工程は、図2に示すように、ダイ13とブランクホルダ15でブランク7を挟み、パンチ17をダイ13側に移動してフランジ7aを形成する工程である。
円筒絞り成形工程では、下穴3が母材金属板1よりも変形しやすい閉塞部材5で塞がれているため、バーリング加工のような穴フチが過剰に伸ばされることによる割れ発生が回避される。また、かかる円筒絞り成形には、閉塞部材5が伸ばされて径を拡大する変形だけでなく、バーリング加工とは異なるため、円筒部の周辺の母材金属板1が縦壁に流入する変形も寄与する。すなわちフランジに対応する円筒部の縦壁には母材金属板1の下穴周辺と、母材金属板1の周囲の両方から材料が移動して成形されるため下穴フチの広がりは従来のバーリング加工に較べて低減され、それ故に割れが抑制される。
As shown in FIG. 2, the cylindrical drawing process is a process in which the blank 7 is sandwiched between the die 13 and the
In the cylindrical drawing process, since the
また、閉塞部材5は、母材金属板1よりも変形しやすい材料であるため、従来の円筒絞り成形では成形できない深さ(高さ)まで加工することもできる。
Further, since the closing
閉塞部材5を取り除く工程では、図1(d)に示すように、閉塞部材5を含む底部全体を切除してもよいし、閉塞部材5は切除するものの底部の一部を残すように切除してもよい。
In the step of removing the blocking
以上のように、本実施の形態によれば、バーリング加工では穴フチが極度に変形するために生じていたフチ割れの問題と、従来の円筒絞り成形では下穴3を設けないためにパンチ肩部の割れが発生して絞り深さが制約されていたことの両方を解決することできる。
したがって、フランジ付き穴形状の成形において、バーリング加工や円筒絞り成形では割れを生じる場合に本発明を適用することで成形性が向上し、割れのない成形が可能な範囲を拡大できる。
As described above, according to the present embodiment, the problem of the edge crack that occurs due to extreme deformation of the hole edge in the burring process, and the punch shoulder because the
Therefore, in the formation of a flanged hole shape, when cracking occurs in burring or cylindrical drawing, the present invention is applied to improve formability, and the range where molding without cracking is possible can be expanded.
本発明の効果を確認する実験を行ったので、以下これについて説明する。
実施例1では、閉塞部材の材料強度を母材金属板と同等にし、板厚を母材金属板よりも薄くした場合において、その板厚を変化させた場合について検討した。
実験は、板厚0.50mm、200×300mmサイズのフェライト系ステンレス鋼板(YS=310MPa,TS=480MPa)を母材金属板として、中央に穴内径φ100のフランジ付き穴形状を成形するというものである。
加工方法は以下に示す条件1〜5で、いずれの条件でも、直径φ100、パンチ肩RがR=5mmの平頭形状パンチを用いた。また、条件1〜5のそれぞれでパンチのストロークを5、10、15、20、25、30mmと変化させて比較した。
An experiment for confirming the effect of the present invention was conducted, and this will be described below.
In Example 1, when the material strength of the blocking member was made equal to that of the base metal plate and the plate thickness was made thinner than that of the base metal plate, the case where the plate thickness was changed was examined.
In the experiment, a ferritic stainless steel plate (YS = 310MPa, TS = 480MPa) with a plate thickness of 0.50mm and a size of 200x300mm was used as the base metal plate, and a hole with a flange with a hole inner diameter of φ100 was formed in the center. .
The processing method was the following
●条件1(比較例)
ブランク11の中央に下穴3(φ40)をあけ、バーリング加工を行う(図3(a)参照)。なお、Sはパンチストロークであり、hはフランジ高さを示している。
●条件2(発明例)
母材金属板1の中央に下穴3(φ40)をあけ、その下穴3を板厚0.20mmの母材金属板1と同等の材質のフェライト系ステンレス鋼板(閉塞部材5)で塞ぎ、閉塞部材5をレーザーで円周方向12箇所を点付けで突合せ溶接してブランク7とし、これを円筒絞り成形した(図3(b)参照)。
●条件3(発明例)
条件3は、閉塞部材5の板厚を0.25mmとしたものであり、他の条件は条件2と同じである。
●条件4(発明例)
条件4は、閉塞部材5の板厚を0.30mmとしたものであり、他の条件は条件2と同じである。
●条件5(比較例)
ブランク11に下穴3をあけることなく、円筒絞り成形を行った(図3(c)参照)。
● Condition 1 (Comparative example)
A pilot hole 3 (φ40) is formed in the center of the blank 11 and burring is performed (see FIG. 3A). In addition, S is a punch stroke and h indicates the height of the flange.
● Condition 2 (Invention example)
Drill a pilot hole 3 (φ40) in the center of the
● Condition 3 (Invention example)
● Condition 4 (Invention example)
Condition 4 is that the thickness of the closing
● Condition 5 (Comparative example)
Cylindrical drawing was performed without making the
表1に条件1〜5で成形または加工した結果を示す。 Table 1 shows the results of molding or processing under conditions 1-5.
実施例1の結果によると、条件1の従来のバーリング加工および、条件5の下穴3のない円筒絞り成形ではフランジ高さ10mm(パンチストローク15mm)が限界であったのに対して、本発明例である条件2〜条件4ではいずも成形可能なフランジ高さの限界が向上した。
上記の結果から、下穴3を塞ぐ閉塞部材5を、母材金属板1より板厚を薄くして、相対的に変形しやすくすることで、成形性向上の効果が得られることが明らかとなった。
According to the result of Example 1, in the conventional burring process of
From the above results, it is clear that the formability improvement effect can be obtained by making the blocking
なお、表1に示されるように、条件2,3,4の発明例はそれぞれ比較例より改善しているが、成形の限界フランジ高さは必ずしも条件2→3→4の順(あるいはその逆)にはなっていない。閉塞部材5の板厚が薄い(板厚:0.20mm)条件2での変形挙動の割れ形態は条件1に類似し、レーザーで点付け接合されていない穴フチから割れが発生した。
他方、閉塞部材5の板厚0.30mmの条件4での変形挙動の割れ形態は条件5に類似していた。
その結果として、閉塞部材5の板厚を条件2と条件4の中間とする条件3のような最適な条件設定があることが明らかになった。
As shown in Table 1, the invention examples of
On the other hand, the cracking form of the deformation behavior of the blocking
As a result, it has been clarified that there is an optimum condition setting such as
実施例2では、閉塞部材5の板厚を母材金属板1と同等とし、材料強度を母材金属板1よりも小さくした場合において、その強度を変化させた場合について検討した。
実施例1と同様に、板厚0.50mm、200×300mmサイズのフェライト系ステンレス鋼板(YS=310MPa、TS=480MPa)を母材金属板1として、中央に穴内径φ100のフランジ付き穴形状を成形する。加工方法は以下に示す条件6、7とし、いずれの条件でも、直径φ100、パンチ肩RはR=5mmの平頭形状パンチを用いた。
また、それぞれパンチのストロークを5、10、15、20、25、30mmとして比較した。目標としたフランジ付き穴形状を図4に示す。
In Example 2, when the plate | board thickness of the obstruction |
As in Example 1, a ferritic stainless steel plate (YS = 310MPa, TS = 480MPa) with a plate thickness of 0.50mm and a size of 200x300mm is used as the
In addition, comparison was made with punch strokes of 5, 10, 15, 20, 25, and 30 mm, respectively. The target flanged hole shape is shown in FIG.
●条件6(発明例)
母材金属板1の中央に下穴3(φ40)をあけ、その下穴3を板厚0.50mmでYS=195MPa、TS=400MPaのフェライト系ステンレス鋼板(閉塞部材5)で塞ぎ、閉塞部材5をアーク溶接で穴の全周を接合してブランク7とし、これを円筒絞り成形した。
●条件7(発明例)
条件7は、閉塞部材5の強度をYS=245MPa、TS=429MPaとしたものであり、他の条件は条件6と同じである。
表2には条件1、6、7、5で成形または加工した結果を示す。
● Condition 6 (Invention example)
A pilot hole 3 (φ40) is made in the center of the
● Condition 7 (Invention example)
Table 2 shows the results of molding or processing under
表2に示すように、条件1の従来のバーリング加工および、条件5の下穴3のない円筒絞り成形ではフランジ高さ10mmが限界であったのに対して、本発明例である条件6、条件7ではいずれも成形可能なフランジ高さの限界が向上した。
上記の結果から、下穴3を塞ぐ閉塞部材5を母材金属板1より強度を小さくして、相対的に変形しやすくすることで、成形性向上の効果が得られることが明らかとなった。
なお、閉塞部材5がより軟質な条件6での変形挙動と割れ形態は条件1に類似している。他方、閉塞部材5が条件6よりも硬質な条件7での変形挙動と割れ形態は条件5に類似している。
As shown in Table 2, in the conventional burring process of
From the above results, it has been clarified that the effect of improving the formability can be obtained by reducing the strength of the closing
It should be noted that the deformation behavior and crack form under condition 6 in which the closing
1 母材金属板
3 下穴
5 閉塞部材
7 ブランク
7a フランジ
11 ブランク(従来例)
11a フランジ(従来例)
13 ダイ
15 ブランクホルダ
17 パンチ
1
11a Flange (conventional example)
13
Claims (2)
母材金属板に下穴を形成する下穴形成工程と、前記下穴を前記母材金属板よりも変形しやすい金属板からなる閉塞部材で塞いで該閉塞部材を前記母材金属板に接合して成形用のブランクとするブランク製造工程と、前記ブランクにおける前記閉塞部材を含む部分を円筒絞り成形する円筒絞り成形工程と、円筒形状の底部を切除して前記閉塞部材を取り除く工程とを備えたことを特徴とするフランジ付き穴形状の成形方法。 A method for forming a flanged hole shape to form a flanged hole shape in a metal plate,
A pilot hole forming step of forming a pilot hole in a base metal plate, and the pilot hole is closed with a closure member made of a metal plate that is more easily deformed than the base metal plate, and the closure member is joined to the base metal plate A blank manufacturing process for forming a blank for molding, a cylindrical drawing process for cylindrical drawing of a portion including the closing member in the blank, and a process for removing the closing member by cutting a cylindrical bottom. A method for forming a flanged hole shape, characterized in that
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