本发明涉及一种制造成形件的成形件制造方法及其成形件，所述成形件具有筒状的躯干部和形成于该躯干部的端部的凸缘部。
背景技术
例如，如下述的非专利文献1等所示，进行了：通过进行拉深加工，来制造具有筒状的躯干部和形成于该躯干部的端部的凸缘部的成形件。通过在拉深加工中引入坯料金属板而形成躯干部，因此，躯干部的板厚比坯料的板厚小。另一方面，坯料金属板的相当于凸缘部的区域随着躯干部的形成而整体收缩，因此，凸缘部的板厚比坯料的板厚大。需要说明的是，以下，有时将坯料记为“毛坯(blank)”。
例如，作为下述的专利文献1等所示的电机壳体，有时使用上述这样的成形件。在该情况下，对躯干部期待作为防止向电机壳体外漏磁的屏蔽件的性能。另外，根据电机的结构，对躯干部也期待作为定子的背轭(backyoke)的性能。躯干部的板厚越大，作为屏蔽件或者背轭的性能越良好。因此，在如上所述通过拉深加工来制造成形件时，考虑躯干部的板厚因拉深加工而产生的减少量，而选择比躯干部的所需板厚更厚的坯料金属板。另一方面，凸缘部往往用于将电机壳体装配于装配对象。因此，期待凸缘部具有一定量的强度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-51765号公报
非专利文献
非专利文献1：村川正夫、其他3人著《塑性加工的基础》、初版、产业图书株式会社、1990年1月16日、p.104～107
技术实现要素：
发明所要解决的问题
在上述这样的现有的成形件制造方法中，通过进行拉深加工来制造具有筒状的躯干部和形成于该躯干部的端部的凸缘部的成形件，因此，凸缘部的板厚比坯料的板厚大。因此，有时会超过满足对凸缘部所期待的性能的板厚，凸缘部会不必要地变厚。这意味着成形件会不必要地变重，对于电机壳体等要求轻型化的应用对象而言无法忽视。
另一方面，在多级拉深加工中，在拉深加工前后的凸缘部的缩径变化大的情况下，换言之，在拉深加工后的凸缘直径比拉深加工前的凸缘直径大幅度减小的情况下，若拉深加工后的凸缘部的板厚小，则有时会在凸缘部产生皱折、压曲。该皱折、压曲有时会在之后的拉深加工的工序中成为裂纹的原因。
在这样的情况下，以防止皱折、压曲的产生为目的，有时会进行使用了拉深套筒的拉深加工。但是，由于将凸缘部夹入模头与拉深套筒之间，因此，拉伸应力会作用于躯干部，会导致躯干部周壁的板厚减少。
本发明是为了解决上述这样的问题而做出的，其目的在于，提供一种能避免凸缘部不必要地变厚，能谋求成形件的轻型化、坯料金属板的缩小化的成形件制造方法及其成形件。
用于解决问题的方案
本发明的成形件制造方法的特征在于，通过对坯料金属板进行至少两次成形加工，来制造具有筒状的躯干部和形成于该躯干部的端部的凸缘部的成形件，至少两次成形加工包括：至少一次拉深冲压加工和在拉深冲压加工之后进行的至少一次拉深加工，拉深冲压加工使用包括具有压入孔的模头和冲头的模具来进行，至少一次中的初次拉深加工使用包括模头和拉深套筒的模具来进行，对成形件的相当于躯干部的区域，开放模头和拉深套筒来进行初次拉深加工，对成形件的相当于凸缘部的区域，将模头与拉深套筒之间的模具间隙的间隔保持固定来进行减薄拉深加工。
而且，可以为，本发明的成形件制造方法的减薄拉深加工的减薄拉深率为－35％以上且50％以下。
另外，可以为，初次拉深加工使用包括模头、具备止动件的拉深套筒以及升降板的模具来进行，保持固定的模具间隙的间隔根据沿着拉深套筒的轴向的止动件的位置来确定。
而且，可以为，保持固定的模具间隙的间隔设定为与成形件的凸缘部的板厚相同的值。
可以为，本发明的成形件是通过对坯料金属板进行至少两次成形加工制造而成的成形件，是具有筒状的躯干部和形成于该躯干部的端部的凸缘部的成形件，至少两次成形加工包括：至少一次拉深冲压加工和在该拉深冲压加工之后进行的至少一次拉深加工，成形件的凸缘部的板厚比坯料金属板的板厚小。
另外，可以为，本发明的成形件是通过对坯料金属板进行至少两次成形加工制造而成的成形件，是具有筒状的躯干部和形成于该躯干部的端部的凸缘部的成形件，至少两次成形加工包括：至少一次拉深冲压加工和在该拉深冲压加工之后进行的至少一次拉深加工，成形件的凸缘部的板厚比躯干部的周壁的板厚小。
发明效果
根据本发明的成形件制造方法及其成形件，通过对模头与拉深套筒之间的模具间隙的间隔进行控制，在初次拉深加工中，在最终的成形件的相当于凸缘部的区域到达模头与拉深套筒的最接近部的时间点以后，将模头与拉深套筒之间的模具间隙的间隔保持固定来进行成形，由此，对最终的成形件的相当于凸缘部的区域进行减薄拉深加工。从而，能防止皱折、压曲，能避免凸缘部的板厚大到所需以上，能使成形件轻型化。本构成对于电机壳体等要求轻型化的各种应用对象而言是特别有用的。
附图说明
图1是表示通过本发明的实施方式1的成形件制造方法制造的成形件的立体图。
图2是沿着图1的线ii-ii的剖面图。
图3是表示制造图1的成形件的成形件制造方法的说明图。
图4是表示图3的拉深冲压加工所使用的模具的说明。
图5是表示利用图4的模具进行的拉深冲压加工的说明图。
图6是表示图3的第一拉深加工所使用的模具的说明图。
图7是表示利用图6的模具进行的第一拉深加工的说明图。
图8是表示通过本实施方式的成形件制造方法制造出的成形件的板厚分布的图表。
图9是表示图8的成形件的板厚的测定位置的说明图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的具体实施方式进行说明。
实施方式1.
图1是表示通过本发明的实施方式1的成形件制造方法制造的成形件1的立体图。如图1所示，通过本实施方式的成形件制造方法制造的成形件1具有躯干部10和凸缘部11。躯干部10是具有顶壁100和从顶壁100的外缘延伸出的周壁101的筒状部分。顶壁100根据使用成形件1的朝向而有时也采用底壁等其他叫法。在图1中，以具有截面正圆形的方式示出躯干部10，但躯干部10例如可以设为截面椭圆形、方筒形等其他形状。也可以对顶壁100进一步实施加工，例如形成从顶壁100进一步突出的突部等。凸缘部11是形成于躯干部10的端部(周壁101的端部)的板部。
接着，图2是沿着图1的线ii-ii的剖面图。如图2所示，凸缘部11的板厚t11比躯干部10的周壁101的板厚t101薄。如以下详细说明的那样，这是起因于对坯料金属板2(参照图3)的相当于凸缘部11的区域进行了减薄拉深加工。需要说明的是，凸缘部11的板厚t11是指，从周壁101与凸缘部11之间的下侧肩部rd的下端至凸缘部11的外端之间的凸缘部11的板厚的平均值。同样地，周壁101的板厚t101是指，从下侧肩部rd的上端至上侧肩部rp的下端之间的周壁101的板厚的平均值。
接着，图3是表示制造图1的成形件1的成形件制造方法的说明图。本发明的成形件制造方法通过对平板状的坯料金属板2进行至少两次成形加工来制造成形件1。至少两次成形加工包括：至少一次拉深冲压加工(drawing/extractionprocessing)和在该拉深冲压加工之后进行的至少一次拉深加工。在本实施方式的成形件制造方法中，通过一次拉深冲压加工和三次拉深加工(第一拉深加工～第三拉深加工)来制造成形件1。作为坯料金属板2，可以使用冷轧钢板、不锈钢钢板以及以它们为原板的镀敷钢板等各种金属板。
接着，图4是表示图3的拉深冲压加工所使用的模具3的说明图，图5是表示利用图4的模具3进行的拉深冲压加工的说明图。如图4所示，拉深冲压加工所使用的模具3包括：模头30、冲头31以及缓冲垫(cushionpad)32。在模头30设有供坯料金属板2与冲头31一起压入的压入孔30a。缓冲垫32以与模头30的外端面对置的方式配置于冲头31的外周位置。
如图5所示，在拉深冲压加工中，模头30以及缓冲垫32未完全约束坯料金属板2的外缘部，进行拉深冲压直至坯料金属板2的外缘部脱离模头30以及缓冲垫32的约束的位置。也可以将整个坯料金属板2与冲头31一起压入至压入孔30a来进行拉深冲压。
接着，图6是表示图3的第一拉深加工所使用的模具4的说明图，图8是表示利用图7的模具4进行的第一拉深加工的说明图。使用该图6和图7，对第一拉深加工中的模具的动作和加工的情形详细地进行说明。
如图6所示，第一拉深加工所使用的模具4包括：模头40、冲头41、拉深套筒42、升降板(lifterplate)43、限制销(killerpin)44以及止动件(stopper)45。在模头40设有供通过上述拉深冲压加工形成的第一中间体20与冲头41一起压入的压入孔40a。拉深套筒42以与模头40的外端面对置的方式配置于冲头41的外周位置。
根据图6的单点划线的左侧所示的图，第一中间体20载置于升降板43的上表面，另外第一中间体20的内周面与拉深套筒42的外周面相接。此时，模头40开始下降，但由于模头40的外端面未与第一中间体接触，因此第一中间体20的拉深加工未开始。另外，设于模头40的外端面的限制销44的顶端未到达升降板43的上表面。
根据图6的单点划线的右侧所示的图，模头40进一步下降而与第一中间体20接触，由此开始拉深加工。此时，由于限制销44的顶端到达升降板43的上表面，因此随着模头40的下降而下压升降板43。由此，保持第一中间体20的凸缘顶端不与升降板43的上表面接触的状态。
接着，根据图7的单点划线的左侧所示的图，模头40进一步继续下降，对第一中间体20的躯干部进行与模头40的压入孔40a对应的拉深加工。此时，限制销44的顶端到达升降板43的上表面，随着模头40的下降而下压升降板43。因此，接受了拉深加工的第一中间体20的凸缘顶端部未与升降板43的上表面接触，而成为浮起的状态。第一中间体20的躯干部通过模头40与冲头41的相对动作而被压入至压入孔40a，但由于凸缘顶端部成为浮起的状态，而不会对躯干部周壁附加朝向上方的压缩应力。另外，模头40与拉深套筒42之间开放，而不会成为由模头40和拉深套筒42将第一中间体20的相当于外缘部的区域夹入的状态。
根据图7的单点划线的右侧所示的图，模头40进一步继续下降，结果使升降板43的下表面与设于拉深套筒42的外周面的止动件45接触。通过升降板43的下表面与设于拉深套筒42的外周面的止动件45接触，在此之后，拉深套筒42与模头40同步下降。另外，模头40与拉深套筒42之间的模具间隙的间隔固定，此时，以与最终的成形件1的凸缘部11的板厚相同的方式设置模具间隙的间隔，因此能对最终的成形件1的相当于凸缘部11的区域进行减薄拉深加工。
这样，本发明的成形件的制造方法能在初次拉深加工中通过升降板43抵接于止动件45来确定对最终的成形件1的相当于凸缘部11的区域开始减薄拉深加工的定时。
另外，能通过沿着拉深套筒42的轴向的止动件45的位置来确定模头40与拉深套筒42之间的模具间隙的间隔。
而且，如图7的单点划线的左侧所示，在该第一拉深加工中，对第一中间体20的躯干部进行拉深加工时，第一中间体20的凸缘直径不变化。因此，此时将模头40与拉深套筒42之间开放，不将第一中间体20的外缘部夹入。由此，能抑制躯干部的周壁的板厚减少。
另一方面，如图7的单点划线的右侧所示，对第一中间体20的外缘部进行拉深加工时，凸缘直径缩小。此时，将模头40与拉深套筒42之间的模具间隙的间隔设为固定，对相当于凸缘部的区域进行成形，由此，能防止皱折、压曲的产生。
需要说明的是，在升降板43抵接于止动件45之前，由模头40和拉深套筒42将第一中间体20的最终的成形件1的相当于凸缘部11的区域夹入。此时，为了在升降板43抵接于止动件45之前不使拉深套筒42下降，而必须事先对拉深套筒赋予足够的上升压力。具体而言，可以通过预先在拉深套筒的下方设置弹簧等施力件46来对其强度进行调整等而实现。
虽然未图示，但图3的第二拉深加工以及第三拉深加工可以使用公知的模具来实施。在第二拉深加工中，对通过第一拉深加工形成的第二中间体21(参照图3)的相当于躯干部10的区域进一步进行拉深加工。第三拉深加工属于整形(restrike)工序，对通过第二拉深加工形成的第三中间体22(参照图3)的相当于躯干部10的区域进行减薄拉深加工。
在第一拉深加工～第三拉深加工中，在相当于凸缘部11的区域产生收缩，在该区域产生增厚。为此，可以估计增厚量而成为最终的成形件1的凸缘部11的板厚以下，来设定第一拉深加工中的减薄拉深率。需要说明的是，该减薄拉深率可以通过变更拉深加工中的模头40与拉深套筒42之间的模具间隙的间隔来进行适当调节。通过在第一拉深加工中预先使相当于凸缘部11的区域的板厚充分减少，在最终的成形件1中，能使凸缘部11的板厚t11比躯干部10的周壁101的板厚t101薄。
接着，列举实施例。本发明人等准备了对普通钢的冷轧钢板实施了zn-al-mg镀敷而制成的厚度1.8mm、直径116mm的圆形板作为坯料金属板2。然后，首先，按以下的加工条件进行了拉深冲压加工。在此，zn-al-mg合金镀敷被实施于钢板的两面，镀敷的附着量在每一面使用了90g/m2。在此，减薄拉深率通过调整装配于拉深套筒42的止动件45的位置来变更模头40与拉深套筒42之间的模具间隙的间隔而进行设定。
·相当于凸缘部11的区域的减薄拉深率：－50～60％
·模头40的顶端角度：45°
·拉深套筒42的肩半径：5mm
·冲压油(pressoil)：tn-20
·模头、冲头的材质：skd11(hrc60)。
＜减薄拉深率的评价＞
在表1中示出减薄拉深率与凸缘成形评价的关系。在此，第一中间体的凸缘的平均板厚为2.0mm。
[表1]
第一中间体的凸缘平均板厚：2.0mm
当将模具间隙的间隔设为3.0mm时，减薄拉深率为－50％。在该情况下，模头与拉深套筒的最接近部的间隙大，在凸缘部产生了皱折、压曲。另外，在将模具间隙的间隔设为0.8mm的情况下，减薄拉深率为60％，在成形中产生裂纹而不能成形。仅减薄拉深率在－35％以上且50％以下的范围，不产生皱折、压曲、裂纹而能成形。
＜减薄拉深率＞
需要说明的是，减薄拉深率的定义如下式(第一式)所述。在此，可以使用第一中间体的凸缘平均板厚的值作为减薄拉深加工前的板厚，可以使用模具间隙的间隔的值作为减薄拉深加工后的板厚。
[数式1]
＜凸缘部的板厚＞
接着，图8是表示由第一中间体制造出的成形件的板厚分布的图表。另外，图9是表示图8的板厚测定位置的说明图。
在初次拉深加工中，对成形件的相当于躯干部的区域进行拉深加工时，将模头与拉深套筒之间开放而不将材料夹入，对周壁部的板厚减少进行抑制。然后，可知：在推进拉深加工，成形件的相当于凸缘部的区域到达模头与拉深套筒之间的最接近部的定时，将模头与拉深套筒之间的模具间隙的间隔在此之后设为固定而进行成形，由此，能在最终的成形件中减薄凸缘部的厚度。在将进行了实施减薄拉深加工的拉深冲压加工的成形件(本发明)与利用现有的普通拉深方法得到的成形件(比较例)的外形设为相同尺寸的情况下，发明例的重量比比较例的重量轻10％左右。
需要说明的是，当进行伴有减薄拉深的拉深冲压加工时，第一中间体20的相当于凸缘部11的区域被拉伸。为了将进行了伴有减薄拉深的拉深冲压加工的成形件(本发明)与利用现有的普通拉深方法得到的成形件(比较例)的外形设为相同尺寸，预先考虑到相当于凸缘部11的区域被拉伸的量而使用小的坯料金属板2，或者将凸缘部11的不需要部分修剪掉(trimming)即可。
对于这样的成形件制造方法及其成形件而言，通过在拉深加工中将第一中间体20与冲头41一起压入至压入孔40a，对第一中间体20的相当于凸缘部11的区域进行减薄拉深加工。因此，能防止皱折、压曲，能避免凸缘部11的板厚大到所需以上，能使成形件1的重量轻型化。本构成对于电机壳体等要求成形件的轻型化、坯料金属板的缩小化的应用对象而言是特别有用的。
另外，由于拉深加工中的减薄拉深加工的减薄拉深率在－35％以上且50％以下的范围，因此，能避免皱折、压曲、裂纹的产生。
另外，在对相当于躯干部的区域进行拉深加工时，将模头40与拉深套筒42之间开放而不将材料夹入，对周壁部的板厚减少进行抑制，在第一中间体的相当于凸缘部的区域到达模头40与拉深套筒的最接近部的定时，将模头40与拉深套筒42的模具间隙的间隔保持固定而进行成形，由此，能避免在相当于凸缘部的区域产生皱折、压曲。
在本实施方式中，以进行三次拉深加工的方式进行了说明，但拉深加工的次数可以根据成形件的大小、所要求的尺寸精度来适当变更。
附图标记说明
1成形件
10躯干部
100顶壁
101周壁
11凸缘部
2坯料金属板
20第一中间体
3模具
30模头
30a压入孔
31冲头
31a宽度变化部
40模头
40a压入孔
41冲头
42拉深套筒
43升降板
44限制销
45止动件
46施力件