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公開番号2025165455
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-05
出願番号2024069484
出願日2024-04-23
発明の名称テーパ部を有する円筒体の成形方法
出願人株式会社三五
代理人弁理士法人プロスペック特許事務所
主分類B21D 22/26 20060101AFI20251028BHJP(本質的には材料の除去が行なわれない機械的金属加工;金属の打抜き)
要約【課題】高硬度の難加工材においても、塑性加工により、テーパ部を有する円筒体を確実に成形すると共に当該円筒体に圧縮残留応力を付与することが可能な技術を提供する。
【解決手段】有底円筒状の素材の閉口端部をパンチによって押圧して縮径させつつ延伸して小径円筒部を形成する一方で開口端は縮径させずに残してテーパ部を形成して中間素材を得て、次に、中間素材の閉口端部を別のパンチによって押圧してテーパ部は縮径させずに小径円筒部を更に縮径させつつ延伸し、次に、テーパ部の内周面を更に別のパンチによって押圧してテーパ部は縮径させずに小径円筒部を更に縮径させつつ延伸し、最後にパンチとダイスとの間にテーパ部を挟圧する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ダイス孔及びパンチを用いて有底円筒状の素材からテーパ部と円筒部とを形成する、テーパ部を有する円筒体の成形方法であって、
前記素材の開口端から第１パンチを挿入し前記第１パンチの先端によって前記素材の底部を押圧して第１ダイスに形成された第１ダイス孔に前記素材を押し込むことにより、前記素材の閉口端を含む部分である閉口端部を縮径させつつ延伸して第１小径円筒部を形成する一方で、前記開口端は縮径させずに残して前記開口端と前記第１小径円筒部との間に介在し前記開口端と前記第１小径円筒部とを繋ぐ部分である第１テーパ部を形成して、前記第１小径円筒部と前記第１テーパ部とを有する第１中間素材を得る工程である、第１工程と、
前記第１中間素材の開口端から第２パンチを挿入し前記第２パンチの先端によって前記第１中間素材の底部を押圧して第２ダイスに形成された第２ダイス孔に前記第１中間素材を押し込むことにより、前記第１中間素材の前記第１小径円筒部の閉口端を含む部分である第１閉口端部を縮径させつつ延伸して第２小径円筒部を形成する一方で、前記第１中間素材の前記第１テーパ部は縮径させずに残して前記第１テーパ部と前記第２小径円筒部との間に介在し前記第１テーパ部と前記第２小径円筒部とを繋ぐ部分である第２テーパ部を形成して、前記第２小径円筒部と前記第２テーパ部と前記第１テーパ部とを有する第２中間素材を得る工程である、第２工程と、
前記第２中間素材の開口端から第３パンチを挿入し前記第３パンチによって前記第２中間素材の前記第１テーパ部及び前記第２テーパ部の内周面を押圧して第３ダイスに形成された第３ダイス孔に前記第２中間素材を押し込むことにより、前記第２中間素材の前記第２小径円筒部の閉口端を含む部分である第２閉口端部を縮径させつつ延伸して第３小径円筒部を形成する一方で、前記第２中間素材の前記第１テーパ部及び前記第２テーパ部は縮径させずに残して前記開口端と前記第３小径円筒部との間の部分を前記第３パンチと前記第３ダイスとによって挟圧することにより前記開口端と前記第３小径円筒部との間に介在し前記開口端と前記第３小径円筒部とを繋ぐ部分である第３テーパ部を形成して、前記第３小径円筒部と前記第３テーパ部とを有する成形物を得る工程である、第３工程と、
を少なくとも含む、
ことを特徴とする、テーパ部を有する円筒体の成形方法。
続きを表示（約 380 文字）【請求項２】
請求項１に記載されたテーパ部を有する円筒体の成形方法であって、
前記第３工程において、前記第２中間素材の前記第２小径円筒部の絞り抵抗に起因する応力である絞り応力と前記第３ダイスとの摩擦抵抗に起因する応力である摩擦応力との合計よりも前記第２中間素材の前記第１テーパ部及び前記第２テーパ部が軸方向に作用する応力に抗して形状を維持することが可能な最大の応力である耐荷重の方が大きい、
ことを特徴とする、テーパ部を有する円筒体の成形方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載されたテーパ部を有する円筒体の成形方法であって、
前記第２工程を複数回繰り返し実行することにより、前記第２小径円筒部及び前記第２テーパ部を漸進的に形成する、
ことを特徴とする、テーパ部を有する円筒体の成形方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、テーパ部を有する円筒体の成形方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
直管部から端部へ向かうにつれて径が増大する部分であるテーパ部（フレア部）を有する円筒体の成形方法としては、特許文献１（国際公開第２０２３／１０５８８３号）に記載された工法が知られている。当該工法は、図９に例示するように、ダイス３０１に形成されたダイス孔３１０の内部に有底筒状の素材１０１をセットし、略円錐台状の芯金４０１を素材１０１の開口端に挿入し拡径させてテーパ部を形成し、続いて芯金４０１の側面に形成された段差部によってテーパ部の端面を押圧して素材１０１の円筒部をダイス孔３１０の小径部に押し込んで絞り加工を施すことにより、円筒部を延伸させつつ縮径して所望の形状を得る工法である。
【０００３】
上記工法は、例えばノズル等の製品に供する中間素材としての「テーパ部を有する円筒体」の成形において有用な加工法である。しかしながら、高硬度の難加工材（例えば数ｍｍ程度に及ぶ厚い板厚を有するオーステナイト系スレンレス鋼製の素材等）においては、面積が小さいフレア部の端面を押圧するため当該端面及び当該端面に接触するパンチの段差部に過大な負荷がかかり、フレア部の端面の変形、押圧不能及び／又はパンチの段差部の破損等の問題を招き、絞り成形を行うことができない場合がある。
【０００４】
一方、特許文献２（特許第４３８８１８７号公報）においては、カップ状の半製品の円筒部を延伸させつつ縮径することを繰り返してテーパ部を有する円筒体を成形する工法が提案されている。当該工法においては、図１０の（ａ）から（ｃ）に例示するように、一端が開き且つ他端が閉じた円筒壁からなるカップ形の半成品２０の底壁２２側から円筒壁２１の開放端へ向けて図示しないパンチとダイスとからなる数対の塑性型によって絞り加工を施して縮径と同時に軸方向に伸長させる。これにより、図１０の（ｄ）に例示するように、円筒壁５１の開放端に数個の段部からなる段状のフランジ部５５を備える半製品５０を形成する。そして、図１１に例示するように、金型７１及び７２によって当該半製品のフランジ部５５を挟圧加工してフレア部１５を成形する。
【０００５】
上記工法においては、テーパ部（フレア部）の端面を押圧しないので、上述した特許文献１に記載された工法のような不具合は理論的には発生しない。しかしながら、所望の形状を有する円筒部を得るには複数組のパンチとダイスとを用意して逐次加工を繰り返さねばならないため、工程毎の加工硬化が懸念されると共に、加工工程としての工数及び費用の面から実用的ではない。
【０００６】
また、上記工法は通常材には適用可能であるが、高硬度の難加工材については逐次加工の繰り返しに伴う加工硬化に起因する加工荷重の増大が著しいため所謂「焼き鈍し」等の熱処理が不可欠であり、加工工程としての工数及び費用が更に増大する。段状のフランジ部の形成及びフランジ部の挟圧加工によるフレア部の成形においても、上記と同様の問題が存在する。従って、上記工法を高硬度の難加工材に適用してテーパ部（フレア部）を有する円筒体を成形することは困難又は不可能である。
【０００７】
更に、上記工法のように絞り加工のみによって円筒部の延伸及び縮径を施す場合、最終的に得られる成形物において引張応力が残留するので、素材によっては所謂「遅れ破壊」も懸念される。特に、内部に圧力が作用する製品（例えば、ノズル等）として使用される成形物において引張応力が残留することは疲労限界を弱めることにもなり、内圧に対する余裕度が低くなるため好ましくない。斯かる観点からは、内部に圧力が作用する製品として使用される成形物には圧縮応力が残留することが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
国際公開第２０２３／１０５８８３号
特許第４３８８１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述したように、当該技術分野においては、高硬度の難加工材においても、塑性加工により、テーパ部を有する円筒体を確実に成形すると共に当該円筒体に圧縮残留応力を付与することが可能な技術が求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題に鑑み、本発明者は、鋭意研究の結果、有底円筒状の素材の閉口端部をパンチによって押圧して縮径させつつ延伸して小径円筒部を形成する一方で開口端は縮径させずに残してテーパ部を形成して中間素材を得て、次に、中間素材の閉口端部を別のパンチによって押圧してテーパ部は縮径させずに小径円筒部を更に縮径させつつ延伸し、次に、テーパ部の内周面を更に別のパンチによって押圧してテーパ部は縮径させずに小径円筒部を更に縮径させつつ延伸し、最後にパンチとダイスとの間にテーパ部を挟圧することにより、上記課題を解決することができることを見出した。
（【００１１】以降は省略されています）

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