JP2004330334A

JP2004330334A - Method of forming structure integrated with metal plate

Info

Publication number: JP2004330334A
Application number: JP2003127630A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Miyahara; 英行宮原
Original assignee: Nakamura Manufacturing Co Ltd; Nakamura Seisakusho KK
Current assignee: Nakamura Manufacturing Co Ltd; Nakamura Seisakusho KK
Priority date: 2003-05-06
Filing date: 2003-05-06
Publication date: 2004-11-25

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To easily form structures of optional shape and height and a thin-walled plate part from a metal plate and to remarkably reduce dimensional dispersion even if manufacturing them in large quantities. <P>SOLUTION: The metal plate 5 is pressed until the plate part 1 of prescribed thickness is formed around the base ends of the structures 2, 3 by the relative movement of a first die 10 and a second die 20. The structures 2, 3 are protrusively formed on one face side of the metal plate 5 by recessed parts 11, 12 of the first die 10, and escape projecting parts 24 shifting the metal wall of the metal plate 5 to escape recessed parts 23 of the second die 20 are protrusively formed on the other face side of the metal plate 5. The escape projecting parts 24 are gradually cut and removed by a cutting tool 14 by setting a cutting margin per time small and repeating a plurality of times. Further, the plate part 1 formed on the base end side of the structures 2, 3 is cut in prescribed shape to integrally form the plate part 1 of optional shape and plate thickness on the base end side of the structures 2, 3. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属板から比較的肉薄な板状部を有する所定形状の突軸や突堤等の構造体を一体に形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年における各種機器においては、軽薄短小化と共に特殊な構造体の加工が要求されている。一例としては、薄板上に軸等の構造体を設けた部品を高精度でしかも廉価に製造することが求められる。特開２００２−２４８５３１号公報（特許文献１）には、薄板上に例えば軸等をかしめによって固着して設ける方法が開示されている。この方法は、図８（Ａ）に示すように、板金１００の軸１０１を接合する位置に、多角形孔１０２を穿設し、この多角形孔１０２に軸１０１の段差部１０１ａの先端が多角形孔１０２から突出するように挿通する。次に、断面を円形に形成した軸１０１の段差部１０１ａの先端を、上記多角形孔１０２と略同一形状のパンチを用い、板金１００の多角形孔１０２とほぼ同一形状に塑性変形させてかしめる。（図８（Ｂ）を参照）このようにかしめられた軸１０１の段差部１０１ａは、多角形孔１０２の孔側面と多角形の面で面接触させることにより軸１０１の回転を規制し、より高い回転トルクに耐えることができるようにしている。
【０００３】
また、特開２００１−３２８０３１（特許文献２）には、突出部付き金属部品の製造方法が提案されている。この突出部付き金属部品として図９にはＨＤＤ用イナーシャアーム１１１を例示し、図９（Ｂ）に示すように、薄板状に形成されたアーム部１１２に突出部としてのウエイト部１１３とピン部１１４，１１５を一体に突出形成している。イナーシャアーム１１１を形成するための板状素材１１０はリン青銅からなり、アーム部１１２とウエイト部１１３の合計厚さ以上の厚さを有している。最初に、図９（Ａ）に示すように、プレス成形加工によって板状素材１１０に対してウエイト部１１３とピン部１１４，１１５とを突出形成すると共に、これらと反対側の面に３つの成形凹部１１６、１１７、１１８を形成する。次に成形凹部１１６、１１７、１１８側のアーム部１１２となる板状部分以外の不要部分を二点差線で示す切削ライン１１９に沿って切削除去する。次に、イナーシャアーム１１１の外形線を打ち抜き加工することによって完成品のイナーシャアーム１１１を得るようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２４８５３１号公報
【特許文献２】
特開２００１−３２８０３１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した軸を薄板にかしめによって固着する方法は、多角形孔１０２と略同一形状のパンチを用いて軸１０１の段差部１０１ａの先端を塑性変形させるので、板金１００の表面には段差部１０１ａの先端のかしめ部１０３が突出する。薄型化させようとする機器の部品としては、かしめ部７３の突出寸法が障害となる。また、板金１００の板厚が例えば０．５ｍｍ以下の薄板の場合は、軸１０１をかしめるときに板金１００が変形し、部品として所定の精度が得られない問題が生ずる。また、板金１００が肉薄のために、軸１０１が傾斜することによって所定の直角度が得られない問題が生ずる。また、図１０に示すように、板金１００に更に他の軸１０４を固着して例えば２本の軸を形成する場合には、かしめ部分の歪みや応力が互いに干渉して板金１００を更に変形させることがある。
【０００６】
また、特開２００１−３２８０３１に開示された突出部付き金属部品の製造方法は、プレス成形加工によって板状素材１１０に突出部を突出形成し、反対側に成形凹部１１６、１１７、１１８を形成することから、板状素材１１０に与えるストレスを小さくすることが可能となる。しかしながら、次に成形凹部１１６、１１７、１１８側を切削ライン１１９に沿って切削除去するとき、フライス等の切削工具によって１回で切削するので、切削力によって板状部分を変形させる問題が生じ、板状部分が肉薄な場合には破断することがある。特に、突出部の高さを比較的大きくした場合には、逆に切削時の切削代が大きくなることから、板状部分の変形や破断が顕著に発生する問題がある。従って、高さを大きくした突出部を形成する場合には、上述した製造方法は不向きである。
【０００７】
本発明は以上のような従来の問題点を解決するためになされたもので、金属板から任意の形状と高さの構造体と肉薄な板状部を容易に形成することができ、しかも、多くの数量を製作しても寸法のばらつきを著しく小さくすることができる金属板と一体の構造体の形成方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【問題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、請求項１記載の発明は、上記第１の金型と第２の金型の相対的移動により、少なくとも構造体の基端周囲に所定の厚さの板状部が形成されるまで塑性加工可能な金属板を押圧し、この金属板の一方面側には第１の金型の凹部により構造体を突出形成すると共に、金属板の他方面側には第２の金型の逃げ凹部に金属板の金属肉を移行させた逃げ凸部を突出形成した後に、切削工具により上記逃げ凸部を１回の切削代を小さく設定し複数回繰り返すことによって徐々に切削除去する切削工程と、上記構造体の基端側に形成された板状部を所定形状に切断する切断工程とが行われ、上記構造体の基端側には任意の形状と板厚を有する板状部が一体に形成される。この構造体の形状は第１の金型の凹部の形状によって定められることから、寸法のばらつきが小さな構造体を多数製作することが可能となる。また、１回の切削代を小さく設定して逃げ凸部を切削除去することから、板状部に与えるストレスを小さくすることが可能となるので、大きな高さの構造体を容易に突出形成することが可能になると共に、板状部の肉薄に形成することが可能となる。
【０００９】
また、請求項２に記載の金属板と一体の構造体の形成方法は、上記第１の金型に形成した凹部より上記第２の金型に形成した凸部を大きく形成し、凹部の周囲と凸部の先端面外縁側を対向させることにより、構造体に基端側に一体に形成される板状部の板厚を第１の金型と第２の金型との対向間隔によって任意に設定することが可能となり、しかも、板状部を肉薄にしても対向させた部分によって上記構造体と上記凸部とを連結させることから、押圧工程における構造体と板状部との切断を未然に防止可能となる。
【００１０】
さらに、請求項３に記載の金属板と一体の構造体の形成方法は、上記第１の金型の凹部周囲と上記第２の金型の凸部との対向間隔を上記構造体の基端側に形成される板状部の板厚とほぼ等しくしていることから、押圧工程を行うときに板状部の板厚を定めることが可能となる。
【００１１】
請求項４に記載の金属板と一体の構造体の形成方法は、上記第２の金型に形成した凸部の先端の高さを異ならせることにより、上記上記第１の金型の凹部内に形成される構造体の高さが異なることから、複数の構造体を同時に形成するときには各々の構造体の高さを任意に設定することが可能となり、また、１個の凸部の先端に高低差を設けることにより、先端に高低差のある構造体を形成することが可能となる。
【００１２】
請求項５に記載の金属板と一体の構造体の形成方法は、上記切削工程は、逃げ凸部を切削工具による切削方向を交互に逆方向に複数回繰り返して切削することによって、逆方向に切削する毎に上記逃げ凸部が連結された板状部に与えるストレスを相殺し、ストレスによる経時的な寸法変化を軽減することが可能となる。
【００１３】
請求項６に記載の金属板と一体の構造体の形成方法は、上記第１の金型と第２の金型に板状部を所定形状に切断する切断部を設けることによって、押圧工程において構造体の基端周囲に板状部を形成する板状部を切断することができ、工程を簡略化することが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構造体の形成方法について、図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。図１（Ｅ）は、本発明にかかる金属板と一体の構造体の形成方法によって形成された最終製品の一例を示している。即ち、平坦な板状部１の一方面側には、各々高さと外形寸法が異なる２本の円柱状に形成された構造体２、３が一体に突出形成されている。上記板状部１は平坦な四角形に形成され、その板厚は例えば０．１ｍｍ乃至０．１５ｍｍ程度の薄板に形成されている。また、一方の円柱状構造体２は、外径寸法が小さくしかも高さの大きな形状に形成されている。他方の円柱状構造体３は、外径寸法が大きくしかも高さの小さな形状に形成されている。このような板状部１および構造体２、３は、塑性加工が可能なアルミニウム、銅、ステンレス、真鍮、鉄等の所定の板厚を有する金属板から各種の用途に応じて選択され、以下に説明する形成方法によって形成される。
【００１５】
図１（Ａ）乃至（Ｄ）は、本発明による金属板と一体の構造体の形成方法の第１の実施形態による方法を示している。図１（Ａ）（Ｂ）に示す押圧工程においては、第２の金型２０に載置した金属板５の一方面側から第１の金型１０を押圧することによって、金属板５の一方面側に構造体２、３を形成すると共に、第１の金型１０と第２の金型２０の間に板状部１が一体に形成される。
【００１６】
上記第１の金型１０には、金属板５に一体に突出形成する構造体２、３の外形に合致させて形成した２個の凹部１１、１２が形成されている。即ち、一方の凹部１１は、一方の小さな外径寸法とした円柱状の構造体２の外形にあわせた小さな内径寸法の円形状に穿設されている。また、他方の凹部１２は、他方の大きな外径寸法とした円柱状の構造体３の外形に合わせた大きな内径寸法の円形状に穿設されている。このように構成した第１の金型１０は、図示しないプレス機の可動側に装着され、パンチとして下降させることによって金属板５を押圧するようにされている。
【００１７】
また、第２の金型２０は、第１の金型１０に形成した２個の凹部１１、１２に対応させて、第１の金型１０の移動方向に突出形成させた２個の凸部２１、２２が形成され、これら凸部２１、２２の周囲には逃げ凹部２３が形成されている。そして、高さを高くした円柱状の構造体２を突出形成するための凸部２１は、第２の金型２０の上端面とほぼ等しい高さまで突出させ、他方の高さの小さな円柱状の構造体３を突出形成するための凸部２２は、第２の金型２０の上端面よりも低くさせている。
【００１８】
更に、前述したように、構造体２、３を円柱状に形成するので、２個の凸部２１、２２の各外径φ２１、φ２２は、上記２個の凹部１１、１２の内径φ１１、φ１２よりも大きく形成されている。このように構成することにより、第１の金型１０を下降したときに、凹部１１、１２の周囲の端面と第２の金型２０の凸部２１、２２の先端外周縁が互いに対向するようになる。このとき、凹部１１、１２の全周が均一に対向するように、第１の金型１０の２個の凹部１１、１２と第２の金型２０の凸部２１、２２の軸芯を一致させると共に、凸部２１、２２の先端面形状を凹部１１、１２の開口と相似形に形成することが望ましい。尚、第２の金型２０における凸部２２のように、第１の金型１０の先端面との間隔が大きい場合には凹部１２の内径φ１２と同じにしても良い。このように構成した第２の金型２０は、図示しないプレス機の固定側に固定され、ダイとしての機能を有している。
【００１９】
次に、上述した構成からなる第１の金型１０および第２の金型２０を用いて、金属板５から一端側に板状部１０が一体に形成された構造体を形成する方法について、図１により説明する。
【００２０】
図１（Ａ）（Ｂ）は、押圧工程を示し、例えば１ｍｍ乃至５ｍｍの厚さの金属板５を、図１（Ａ）のように第２の金型２０に位置決めして載置する。そして、この金属板５の一方面側から上記プレス機の可動側に装着された第１の金型１０を下降して金属板５を押圧する。これにより、第２の金型２０の凸部２１、２２によって金属板５の肉が押圧され、第１の金型１０の２個の凹部１１、１２内に移行して、前述した図１に示す円柱状の構造体２、３が形成される。この構造体２、３が形成されると、構造体２、３には凹所４が形成される。このとき、第１の金型１０の押圧によって逃げ凹部２３内に金属板５の肉が移行し、逃げ凸部２４が突出形成される。
【００２１】
そして、前述したように、第２の金型２０の凸部２１、２２の先端面が第１の金型１０の凹部１１、１２の開口よりも大きく形成されている。従って、第１の金型１０が最下点に達したとき、対向部分には板状部１にほぼ等しい板厚とした連結部１３が形成される。このとき、対向部分の間隔Ｇを０．１ｍｍ乃至０．１５ｍｍ程度の寸法、もしくは、この寸法よりもやや厚い寸法に設定することにより、板状部１の板厚ｔを対向部分の間隔Ｇとすることができる。また、連結部１３は、第１の金型１０と第２の金型２０とによって圧潰されるので加工硬化が生じて硬度が高くなる。
【００２２】
尚、金属板５の材質、もしくは、対向部分の面積によって異なるが、加工硬化により連結部１３は所定の厚さ以下にはならず、連結状態が維持される。このことから、例えば対向部分の面積を変えることによって、連結部１３の板厚ｔを調整することが可能となる。尚、上述した対向部分の間隔Ｇは０．１ｍｍ以上の任意の間隔に設定しても良いことは勿論である。
【００２３】
図１（Ｃ）は切削工程を示し、上記押圧工程によって金属板５の他方面側に突出形成された逃げ凸部２４を、カッター１４によって連結部１３の底面と同一面となるまで、逃げ凸部２４の先端側から一点鎖線で示すように複数回に分割して徐々に切削する。切削工程で使用するカッター１４は、先端中心を突出させた矢型状の歯部１４ａを有し、矢示の方向に移動させことにより逃げ凸部２４を切削する。尚、カッター１４の歯部の形状は直線状または半円状であっても良く、切削時の切れ味が良好な形状の歯部に形成することが望ましい。
【００２４】
この切削工程において、カッター１４により１回に切削する切削代は、上記板状部１に大きなストレスを与えない程度まで比較的小さく設定され、しかも小さな切削代により複数回に分けて順次切削する。また、この切削工程において、カッター１４により板状部１が変位することを阻止するために、上記凹所４内に押え具１５を挿入して押圧しておくことが望ましい。
【００２５】
以上の切削工程により、連結部１３を残して同一面となるまで切削することにより、金属板５の他方面側は図１（Ｄ）に示すように平坦に形成され、０．１ｍｍ乃至０．１５ｍｍ程度の肉薄な板状部１に２個の構造体２、３が一体に突出形成される。そして、全体としては、２個の構造体２、３の周囲に凹所４が形成された略皿状に形成される。このとき、凹所４の底面の形状は、板状部１の形状とほぼ等しいか、それよりも大きくしている。
【００２６】
次に、切断工程によって、上記構造体２、３の基端側に形成された板状部１を所定形状に切断する。即ち、図１（Ｄ）における２点鎖線が板状部１の外形であり、この外形に沿って周知の切断手段によって打ち抜かれる。この結果、図１（Ｅ）に示すように、肉薄な板状部１に構造体２、３が一体に突出形成される。
【００２７】
尚、連結部１３の厚さを板状部１の板厚ｔと同じに設定して逃げ凸部２４を切削工程において除去した場合には、板状部１の他方面側に切削痕が残ることがある。この切削痕を残さないようにするためには、予め連結部１３の厚さを板状部１の板厚ｔよりもやや厚く設定し、逃げ凸部２４を除去した後に、グラインダーやサンドペーパー、或いは、フライス等の他の研磨手段によって他方面側全面を研磨することにより板状部１を指定の板厚にすると共に、他方面側の面を美麗に仕上げるようにしてもよい。
【００２８】
以上説明した形成方法により、板状部１と一体に構造体２、３を形成すると、構造体２、３の形状が第１の金型１０の凹部１１，１２によって定められることから、寸法のばらつきが小さな構造体２、３を多数製作することが可能となる。また、押圧工程において、金属板５の一方面側に構造体２、３を形成するために形成される凹所４の容積分の肉を金属板５の他方面側に移行させ、逃げ凸部２４を形成するので、ストレスを最小限に止めることができ、板状部１のカーリング現象が抑制され、良好な平面度が得られる。更に、金属板５の他方面側に突出形成した逃げ凸部２４を複数回に分けて徐々に切削するので、板状部１を０．１ｍｍ程度の極限までに板厚ｔを薄くすることができ、しかも、構造体２、３の高さを大きくしても板状部１に与えるストレスが小さいので、板状部１の変形や破断が生じ難くなる。
【００２９】
尚、上述の説明では、第１の金型１０をプレス機の可動側に装着し、第２の金型２０をプレス機の固定側に装着したが、逆の関係に装着しても良く、第１の金型１０と第２の金型２０とは、相対的に移動して金属板５を押圧するように構成されれば良い。
【００３０】
図１に基づいて説明した第１の実施形態は、構造体として２個の円柱状の２、３を板状部１と一体に形成したが、上述した形成方法によれば、構造体を円柱状以外の任意の形状に形成することができる。
【００３１】
図２は、一端側を板状部３０によって閉塞した略カップ状の構造体３１を示している。このような略カップ状の構造体３１を形成する金型としては、まず、第１の金型に構造体３１の形状を有する円環状の凹部を形成し、第２の金型に上記凹部に対向した円環状の凸部を形成すると共に、この凸部の周方向の内部および外部に逃げ凹部を形成する。そして、前述した実施形態と同様に、これら第１の金型と第２の金型によって金属板を押圧することにより、第１の金型の凹部内に円環状の構造体３１を形成する一方、第２の金型の逃げ凹部に逃げ凸部を形成する。その後、切削工程において上記逃げ凸部を切削によって除去すると、一端側に板状部３０が一体に形成された略カップ状の構造体３１が形成される。更に、板状部３０を所定の形状に切断することによって、図２に示す構造体３１が形成される。
【００３２】
このような形成方法によれば、図２に示すように、構造体３１の一端外周から周方向に突出する円形状の鍔部３０ａを形成することができる。また、この鍔部３０ａは、四角形等の多角形の他、任意の形状に形成することが可能である。
【００３３】
図３（Ａ）（Ｂ）および（Ｃ）は、例えば、図２に示した略カップ状の構造体３１を形成する場合に、押圧工程と同時に切断工程を行うようにした第２の実施形態を示している。即ち、第１の金型４０は、図３（Ａ）に示すように、構造体３１の形状を決める肉厚と深さを有する円環状の凹部４１が形成され、この凹部４１の外周側には、内周を鍔部３０ａの形状に合わせた突堤部４２が形成されている。
【００３４】
一方、第２の金型５０は、上記凹部４１に対向させた円環状の凸部５１が形成され、この凸部５１の内周には逃げ凹部５２が形成されている。また、凸部５１の外周は鍔部３０ａの形状に合わせている。更に、第２の金型５０に形成した凸部５１の外周と、第１の金型４０に形成した突堤部４２の内周とをほぼ同じ形状、もしくは、凸部５１が突堤部４２に嵌合するように設定されている。そして、凸部５１の先端面の径方向寸法を上記凹部４１の径方向寸法よりも大きく形成し、前述した実施形態と同様に、凹部４１の内外縁近傍の先端面と、凸部５１の先端面外縁が対向するようになっている。
【００３５】
次に、上述した第１の金型４０と第２の金型５０によって、一端側を板状部３０によって閉塞した略カップ状の構造体３１を形成する工程を説明する。まず、ダイに相当する第２の金型５０に金属板５を載置する。その後、パンチに相当する第１の金型４０を下降することにより、第２の金型５０の凸部５１が金属板５の一方側の肉を押圧して第１の金型４０の凹部４１内に移行する。これにより、凹部４１内には、図２に示した肉厚と高さを有する略カップ状の構造体３１が形成される。このとき、構造体３１の内周部の肉が第１の金型４０によって押圧されて金属板５の他方側の肉が逃げ凹部５２内に移行して逃げ凸部３２が突出形成される。
【００３６】
第１の金型４０は、下死点に達するまで、即ち、先端面が第２の金型５０の凸部５１との間隔Ｇが予め設定された板状部３０の板厚ｔに達するまで下降する。この状態に達すると、第２の金型５０に形成した凸部５１の外周と、第１の金型４０に形成した突堤部４２の内周が板状部３０の鍔部３０ａを切断する。この結果、図３（Ｂ）に示すように、板状部３０の他方側に逃げ凸部３２が突出した略カップ状の構造体３１が一体形成される。
【００３７】
その後、図３（Ｂ）に示す切削工程において、上記逃げ凸部３２を切削により除去する。この切削工程は、前述した第１の実施形態と同様に、逃げ凸部３２をカッター１４によって板状部３０が所定の板厚になるまで、逃げ凸部３２の先端側から一点鎖線で示すように複数回に分割して徐々に切削する。この切削工程において、カッター１４により１回に切削する切削代を上記板状部３０に大きな負荷を与えない程度に小さく設定すること、および、カッター１４により板状部３０が変位しないように、上記構造体３１の内周部の底面と鍔部３０ａを押え具（図示しない）によって押圧しておくことが望ましい。
【００３８】
上述した切削工程によって、図３（Ｃ）に示すように、０．１ｍｍ乃至０．１５ｍｍ程度の肉薄な平坦に形成された板状部３０には、略カップ状の構造体３１が一体に突出形成される。
【００３９】
上述した説明から明らかなように、第１の金型に形成する凹部の形状によって任意の形状に構造体を形成することができる。従って、第１の金型の凹部における高さ方法を変化させることによって、例えば、カップ状に形成する構造体の上端面を図４に示すようにテーパ面に形成することができる。
【００４０】
図４（Ａ）（Ｂ）は、本発明の第３の実施形態として、上端面をテーパ状に形成したカップ状の構造体３４の形成方法を示している。尚、この第３の実施形態は、上述した第２の実施形態を適用して説明し、図３（Ａ）に示した第１の金型４０と第２の金型５０と同符号は同構成であり、その詳細な説明は省略する。
【００４１】
図４（Ａ）に示した第１の金型６０は、凹部６１の深さが全周においてテーパ状に形成されている他は、図３（Ａ）に示した第１の金型４０と同じ構成としている。また、第２の金型についても、凸部５１の先端の高さを構造体３３の高さに応じてテーパ状に形成されている他は、前述した第２の金型５０と同じ構成としている。そして、パンチに相当する第１の金型６０を下降することにより、第２の金型５０の凸部５１が前述した金属板５の一方側の肉を押圧して第１の金型６０の凹部６１内に移行すると共に、肉が凹部６１のテーパ状の底面まで到達する。これにより、凹部６１内には、図４（Ｂ）に示した肉厚を有し、かつ上端面にテーパ面３３ａが形成された略カップ状の構造体３３が形成される。このとき、構造体３３の内周部の肉が第１の金型６０によって押圧されて第２の金型５０の逃げ凹部５２内に移行して、図４（Ｂ）に二点差線にて示す逃げ凸部３２が突出形成される。
【００４２】
このとき、第２の金型５０に形成した凸部５１の外周と、第１の金型６０に形成した突堤部６２の内周が板状部３０の鍔部３０ａを切断する。この結果、図４（Ｂ）に示すように、板状部３０の他方側に逃げ凸部３２が突出した略カップ状の構造体３３が一体形成される。その後、逃げ凸部３２を切削により除去する。この切削工程は、図３（Ｂ）に示した切削工程と同様であり、その説明は省略する。逃げ凸部３２を除去することにより、０．１ｍｍ乃至０．１５ｍｍ程度の肉薄な平坦に形成された板状部３０には、上端面をテーパ面とした略カップ状の構造体３３が一体に突出形成される。
【００４３】
上述したように、第１の金型の凹部における高さ方法を変化させることによって、構造体の上端面を種々の形状に形成することができる。図５に示すように、略カップ状の構造体３３の上端面に、凹陥部３３ｂを形成する場合にも、図３（Ａ）に示すような第１の金型４０に形成される凹部４１の深さを、上記凹陥部３３ｂに合わせて浅く形成することにより、第１の金型５０の凸部５１によって押圧したときに、凹部４１の底部形状に従って凹陥部３３ｂを容易に形成することができる。このとき、上記凹陥部３３ｂに対応する第１の金型５０の凸部５１の上端面を低くするように形成されている。尚、このように、構造体の先端面形状を種々の凹凸面に形成することは、図３あるいは図４に示した略カップ状の構造体に限らず、第１の実施形態に示した円柱状の構造体であっても同様に形成することができる。
【００４４】
図６（Ａ）（Ｂ）は、構造体として、角状の構造体を板状部と一体に形成した実施形態であり、図６（Ａ）は、構造体として上面から見てＬ字状に形成したＬ字状構造体７０を示し、図６（Ｂ）は、上面から見て波状に形成した波状構造体８０を示している。これら例示したＬ字状構造体７０および波状構造体８０は、図１に示した第１の実施形態、あるいは、図３に示した第２の実施形態と同様の第１の金型、および第２の金型を使用することによって形成することができる。
【００４５】
図６（Ａ）に示すＬ字状構造体７０を形成する場合には、例えば、図１に示した第１の金型１０の凹部をＬ字状構造体７０の形状に合わせて形成する一方、第２の金型２０の凸部を上記凹部の開口に対応させて形成し、この凸部の周囲に逃げ凹部を形成する。そして、前述した実施態様と同様に、金属板５を第２の金型２０に載置した後、第１の金型１０を下降させて金属板５を押圧することによって、金属板５の肉を上記凹部内に移行させてＬ字状構造体７０を形成する。また構造体７０の形成に伴って第２の金型２０の逃げ凹部に突出形成された逃げ凸部を切削工程によって切削して除去する。更に、Ｌ字状構造体７０と一体に形成された板状部７１を切断することにより、図６（Ａ）に示したＬ字状構造体７０が形成される。
【００４６】
また、図６（Ｂ）に示した波状構造体７２を形成する場合には、同様に第１の金型１０の凹部を波状構造体７２の形状に合わせて形成する一方、第２の金型２０の凸部を上記凹部の開口に対応させて形成し、この凸部の周囲に逃げ凹部を形成する。そして、上述したＬ字状構造体７０と同様に、第２の金型２０に載置した金属板に対して、押圧工程と切削工程、および切断工程を行うことによって、基端側に板状部７３が一体に形成された波状構造体７２が形成される。
【００４７】
図７は、板状部８１に円柱状構造体２、略カップ状構造体３１、Ｌ字状構造体７０、半円状構造体８２、および、角柱状構造体８３を同時に形成した複合構造体８０の実施形態を示している。このように、複数の構造体を同時に板状部と一体に形成する場合においても、例えば、第１の金型１０は凹部を上記の複合構造体の形状に合わせて形成し、第２の金型２０は凸部を上記凹部の開口に対応させて形成される。そして、前述した押圧工程、切削工程、および、切断工程を行うことにより、図８に示したような複合構造体８０を板状部８１と一体に形成することができる。
【００４８】
前述した各実施形態における切削工程は、逃げ凸部を切削工具によって同一方向かに切削するようにしていた。切削代を小さくして逃げ凸部を肉薄に切削する場合は、切削によるストレスを小さくすることができる。ところが、切削代を大きくした場合には、切削工具による押圧力が大きくなることから、特に板状部に与えるストレスが大きくなり、経時変化によって寸法精度を悪化させることが想定される。このようなストレスによる悪影響を未然に防止するためには、切削工具によって切削する方向を交互に逆方向に複数回繰り返して切削することが望ましい。即ち、同一の切削工具を使用する場合には、往路と復路における切削工具の向きを反転させて往復路で切削する方法、あるいは、切削工具の切削方向は同じにするが、逆に逃げ凸部が形成された金属板の向きを切削毎に反転させ、実質的に切削方向を交互に逆方向とする方法がある。また、切削工具の移動方向の両側に刃部を形成し、往路と復路において両側の刃部を交互に用いるようにしても良い。
【００４９】
また、前述した各実施形態においては、１回の押圧工程によって逃げ凸部を形成した後、切削工程において、逃げ凸部を小さな切削代により複数回切削するようにしたが、特に高さが高い逃げ凸部の先端部分を切削する場合には、切削工具の押圧力によって板状部を変形させる虞がある。このような不良を防止するためには、逃げ凸部の高さを低くすることが有効な対策となる。この対策としては、複数回の押圧工程および切削工程を交互に繰り返し、１回の押圧工程によって形成する逃げ凸部の突出寸法を小さくすると共に、この低い逃げ凸部を切削工程によって切削し、その後、次の押圧工程によって再び突出寸法を小さな逃げ凸部を形成した後に切削する切削工程を、板状部が所定の板厚になるまで交互に繰り返す方法がある。この方法によれば、切削工具の押圧力による板状部の変形を未然に防止することが可能となる。
【００５０】
以上説明した実施形態において、金属板の板厚が薄く、しかも構造体の高さが小さい場合には、逃げ凸部が薄くなる。この場合には、切削工程において逃げ凸部を切削する回数を１回としてもよい。また、切削工程において使用する切削工具は、カッターの他、グラインダーやサンドペーパー、或いは、フライス等の他の切削手段を使用しても良い。更に、切断工程における切断手段としては、前述したプレスによる切断の他、レーザー切断やシャーリング等を使用しても良く、本発明は前述した各実施形態に限定されることなく、本発明を逸脱しない範囲で変形可能である。
【００５１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明による金属板と一体の構造体の形成方法によれば、第１の金型と第２の金型を相対的移動して塑性加工可能な金属板を押圧し、第１の金型に構造体の形状に対応させた凹部に金属板の肉を移行させて構造体を突出形成すると共に、第２の金型の逃げ凹部に金属板の肉を移行させて逃げ凸部を突出形成た後、切削工程において１回の切削代を小さく設定し複数回繰り返すことによって上記逃げ凸部を切削除去して、上記構造体と一体の板状部を形成し、切断工程において板状部を所定の形状に切断することによって、構造体の基端側に任意の形状と板厚を有する板状部を一体に形成することができる。また、この構造体の形状は第１の金型の凹部によって定められることから、寸法のばらつきが小さな構造体を多数製作することが可能となる。更に、構造体以外の金属板の肉を逃げ凹部に移行させるので、押圧工程におけるストレスを最小限に止めることができ、板状部の平面度を良好にすることができる。更にまた、逃げ凸部を複数回に分けて徐々に切削するので、切削工程におけるストレスを減少させることができる。しかも、切削時のストレスが小さいことから、上記構造体を必要十分な高さに突出形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）乃至（Ｄ）は、本発明にかかる第１の実施形態による形成方法を示す工程説明図である。
【図２】本発明の形成方法により形成される略カップ状の構造体を示す斜視図である。
【図３】（Ａ）乃至（Ｃ）は、本発明にかかる第２の実施形態による形成方法を示す工程説明図である。
【図４】（Ａ）（Ｂ）は、本発明にかかる第３の実施形態による形成方法を示す工程説明図である。
【図５】本発明にかかる第２の実施形態の形成方法によって形成される構造体の変形例を示す斜視図である。
【図６】（Ａ）（Ｂ）は、本発明の形成方法によって形成される角状の構造体を示す斜視図である。
【図７】本発明の形成方法によって形成される複合構造体を示す斜視図である。
【図８】（Ａ）（Ｂ）は、従来の形成方法を示し、（Ａ）は、分解斜視図、（Ｂ）は、断面図である。
【図９】（Ａ）（Ｂ）は、従来の突出部を形成する製造方法を示す工程図である。
【図１０】従来の形成方法により、２本の構造体を形成した例を示す断面図である。
【符号の説明】
１板状部
２一方の円柱状構造体
３他方の円柱状構造体
５金属板
１０第１の金型
１１、１２凹部
１３連結部
１４カッター（切削工具）
２０第２の金型
２１、２２凸部
２３逃げ凹部
２４逃げ凸部
Ｇ対向部分の間隔
ｔ板状部の板厚
φ２１、φ２２凸部の外径
φ１１、φ１２凹部の内径[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of integrally forming a structure such as a projecting shaft or a jetty having a relatively thin plate-like portion and a predetermined shape from a metal plate.
[0002]
[Prior art]
In recent years, various types of equipment have been required to process special structures together with reductions in size and weight. As an example, it is required to manufacture a component having a structure such as a shaft on a thin plate with high accuracy and at low cost. Japanese Patent Laying-Open No. 2002-248531 (Patent Document 1) discloses a method in which a shaft or the like is fixedly provided on a thin plate by caulking. According to this method, as shown in FIG. 8A, a polygonal hole 102 is formed at a position where the shaft 101 of the sheet metal 100 is joined, and the tip of the step portion 101a of the shaft 101 has many holes in the polygonal hole 102. It is inserted so as to protrude from the square hole 102. Next, the tip of the stepped portion 101a of the shaft 101 having a circular cross section is plastically deformed to have substantially the same shape as the polygonal hole 102 of the sheet metal 100 by using a punch having substantially the same shape as the polygonal hole 102. Close. (See FIG. 8 (B)) The stepped portion 101a of the shaft 101 thus caulked restricts the rotation of the shaft 101 by making surface contact with the side surface of the polygonal hole 102 on the polygonal surface. It is designed to withstand high rotational torque.
[0003]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-328031 (Patent Document 2) proposes a method of manufacturing a metal part with a protruding portion. FIG. 9 illustrates an HDD inertia arm 111 as an example of the metal part with the protruding portion. As shown in FIG. 9B, a weight portion 113 as a protruding portion and a pin portion are provided on an arm portion 112 formed in a thin plate shape. 114 and 115 are integrally formed to protrude. The plate material 110 for forming the inertia arm 111 is made of phosphor bronze, and has a thickness equal to or greater than the total thickness of the arm portion 112 and the weight portion 113. First, as shown in FIG. 9A, a weight portion 113 and pin portions 114 and 115 are formed so as to protrude from a plate material 110 by press molding, and three moldings are formed on a surface opposite to these. The recesses 116, 117 and 118 are formed. Next, unnecessary portions other than the plate-shaped portion serving as the arm portion 112 on the side of the forming concave portions 116, 117 and 118 are cut and removed along a cutting line 119 indicated by a two-dot line. Next, the outer shape of the inertia arm 111 is punched to obtain a completed inertia arm 111.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-248531
[Patent Document 2]
JP 2001-328031 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described method of caulking the shaft to the thin plate, the tip of the step portion 101a of the shaft 101 is plastically deformed using a punch having substantially the same shape as the polygonal hole 102. The caulked portion 103 at the tip protrudes. As a component of a device to be made thinner, the protrusion dimension of the caulking portion 73 is an obstacle. In the case where the thickness of the sheet metal 100 is, for example, 0.5 mm or less, the sheet metal 100 is deformed when the shaft 101 is swaged, causing a problem that predetermined accuracy cannot be obtained as a part. Further, since the sheet metal 100 is thin, a problem arises in that a predetermined perpendicularity cannot be obtained due to the inclination of the shaft 101. Further, as shown in FIG. 10, when another shaft 104 is further fixed to the sheet metal 100 to form, for example, two shafts, the distortion and stress of the swaged portion interfere with each other to further deform the sheet metal 100. Sometimes.
[0006]
In the method of manufacturing a metal part with a protrusion disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-328031, a protrusion is formed on the plate-shaped material 110 by press forming, and the formed recesses 116, 117, and 118 are formed on the opposite side. Therefore, it is possible to reduce the stress applied to the plate material 110. However, when the molding recesses 116, 117, and 118 are next cut and removed along the cutting line 119, since the cutting is performed once by a cutting tool such as a milling cutter, there is a problem that the plate-shaped portion is deformed by the cutting force. If the plate portion is thin, it may be broken. In particular, when the height of the protruding portion is relatively large, the cutting allowance at the time of cutting becomes large, and therefore, there is a problem that the deformation or breakage of the plate-shaped portion is significantly generated. Therefore, the above-described manufacturing method is not suitable for forming a protruding portion having an increased height.
[0007]
The present invention has been made in order to solve the conventional problems as described above, a structure having an arbitrary shape and height and a thin plate portion can be easily formed from a metal plate, and An object of the present invention is to provide a method of forming a structure integrated with a metal plate, which can significantly reduce dimensional variations even when a large number of devices are manufactured.
[0008]
[Means to solve the problem]
In order to achieve this object, the invention according to claim 1 provides a plate-like portion having a predetermined thickness at least around a base end of the structure by relative movement of the first mold and the second mold. Is pressed until a metal plate that can be subjected to plastic working is formed, a structure is formed on one side of the metal plate by a concave portion of the first mold, and a second body is formed on the other side of the metal plate. After forming an escape projection in which the metal meat of the metal plate is transferred to the escape recess of the mold, the cutting projection is gradually cut by setting a small cutting allowance for one time and repeating a plurality of times with a cutting tool. A cutting step of removing and a cutting step of cutting a plate-shaped portion formed on the base end side of the structure into a predetermined shape are performed, and the base end side of the structure has an arbitrary shape and a plate thickness. The plate portion is formed integrally. Since the shape of the structure is determined by the shape of the concave portion of the first mold, it is possible to manufacture a large number of structures having small dimensional variations. In addition, since a single cutting allowance is set to be small and the escape convex portion is removed by cutting, the stress applied to the plate-shaped portion can be reduced, so that a structure having a large height can be easily formed. In addition to this, it is possible to make the plate-shaped portion thin.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of forming a structure integral with a metal plate, wherein a convex portion formed in the second mold is formed larger than a concave portion formed in the first mold, and the periphery of the concave portion is formed. The thickness of the plate portion integrally formed on the base end side of the structure is made arbitrary by opposing the outer peripheral side of the distal end face of the convex portion to the first mold and the second mold. In addition, since the structure and the convex portion are connected by the opposed portions even if the plate portion is made thin, the cutting of the structure and the plate portion in the pressing step can be performed. This can be prevented beforehand.
[0010]
Further, in the method of forming a structure integral with a metal plate according to claim 3, the distance between the periphery of the concave portion of the first mold and the convex portion of the second mold is set at the base end of the structure. Since the thickness is substantially equal to the thickness of the plate-shaped portion formed on the side, it is possible to determine the thickness of the plate-shaped portion when performing the pressing step.
[0011]
The method of forming a structure integral with a metal plate according to claim 4, wherein the height of the tip of the projection formed on the second mold is made different from that in the recess of the first mold. Since the heights of the structures formed at the same time are different, it is possible to arbitrarily set the height of each structure when a plurality of structures are formed at the same time. By providing the height difference, it is possible to form a structure having a height difference at the tip.
[0012]
The method of forming a structure integral with a metal plate according to claim 5 is characterized in that the cutting step is performed in such a manner that the flank projection is alternately repeatedly cut in a reverse direction a plurality of times in a reverse direction by a cutting tool. Each time the cutting is performed, the stress applied to the plate-shaped portion to which the escape convex portion is connected is canceled out, so that a dimensional change with time due to the stress can be reduced.
[0013]
The method for forming a structure integrated with a metal plate according to claim 6 is characterized in that a cutting portion for cutting a plate-like portion into a predetermined shape is provided in the first mold and the second mold, so that the pressing process is performed. The plate-like portion forming the plate-like portion around the base end of the structure can be cut, and the process can be simplified.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a method for forming a structure of the present invention will be described in detail based on an embodiment shown in the drawings. FIG. 1E shows an example of a final product formed by the method for forming a structure integrated with a metal plate according to the present invention. That is, on one surface side of the flat plate-like portion 1, two columnar structures 2, 3 having different heights and outer dimensions are integrally formed so as to protrude. The plate-like portion 1 is formed in a flat rectangular shape, and has a plate thickness of, for example, about 0.1 mm to 0.15 mm. The one columnar structure 2 is formed in a shape having a small outer diameter and a large height. The other columnar structure 3 is formed in a shape having a large outer diameter and a small height. The plate-like portion 1 and the structures 2 and 3 are selected according to various uses from a metal plate having a predetermined thickness such as aluminum, copper, stainless steel, brass, and iron that can be subjected to plastic working. Is formed by the forming method described in (1).
[0015]
1A to 1D show a method for forming a structure integral with a metal plate according to a first embodiment of the present invention. In the pressing step shown in FIGS. 1A and 1B, the first metal mold 5 is pressed from one surface side of the metal metal plate 5 placed on the second metal mold 20, so that one metal plate 5 is pressed. The structures 2 and 3 are formed on the side, and the plate-like portion 1 is integrally formed between the first mold 10 and the second mold 20.
[0016]
The first mold 10 has two concave portions 11 and 12 formed so as to conform to the outer shapes of the structures 2 and 3 that are integrally formed on the metal plate 5 so as to protrude therefrom. That is, the one concave portion 11 is formed in a circular shape having a small inner diameter corresponding to the outer shape of the columnar structure 2 having the one smaller outer diameter. The other concave portion 12 is formed in a circular shape having a large inner diameter corresponding to the outer shape of the columnar structure 3 having the other large outer diameter. The first mold 10 configured as described above is mounted on the movable side of a press (not shown), and is configured to press the metal plate 5 by being lowered as a punch.
[0017]
In addition, the second mold 20 has two protrusions formed so as to protrude in the moving direction of the first mold 10 in correspondence with the two recesses 11 and 12 formed in the first mold 10. 21 and 22 are formed, and an escape recess 23 is formed around the protrusions 21 and 22. The convex portion 21 for projecting and forming the columnar structure 2 having a higher height is made to protrude to a height substantially equal to the upper end surface of the second mold 20, and the other column is formed in a small cylindrical shape. The protrusion 22 for projecting and forming the structure 3 is lower than the upper end surface of the second mold 20.
[0018]
Further, as described above, since the structures 2 and 3 are formed in a columnar shape, the outer diameters φ21 and φ22 of the two projections 21 and 22 are different from the inner diameters φ11 and φ12 of the two recesses 11 and 12, respectively. It is formed larger than. With this configuration, when the first mold 10 is lowered, the end surfaces around the recesses 11 and 12 and the outer peripheral edges of the tips 21 and 22 of the second mold 20 face each other. become. At this time, the axes of the two concave portions 11 and 12 of the first mold 10 and the convex portions 21 and 22 of the second mold 20 are aligned so that the entire circumferences of the concave portions 11 and 12 are uniformly opposed. At the same time, it is desirable that the shape of the distal end surfaces of the convex portions 21 and 22 be similar to the openings of the concave portions 11 and 12. When the distance from the front end surface of the first mold 10 is large, as in the case of the protrusion 22 of the second mold 20, the inner diameter φ12 of the recess 12 may be the same. The second mold 20 configured as described above is fixed to a fixed side of a press (not shown), and has a function as a die.
[0019]
Next, a method of forming a structure in which the plate portion 10 is integrally formed on one end side from the metal plate 5 using the first mold 10 and the second mold 20 having the above-described configuration will be described. This will be described with reference to FIG.
[0020]
1A and 1B show a pressing step, in which a metal plate 5 having a thickness of, for example, 1 mm to 5 mm is positioned and placed on a second mold 20 as shown in FIG. 1A. Then, the first metal mold 10 mounted on the movable side of the press machine is lowered from one side of the metal plate 5 to press the metal plate 5. As a result, the flesh of the metal plate 5 is pressed by the convex portions 21 and 22 of the second mold 20, and moves into the two concave portions 11 and 12 of the first mold 10. The columnar structures 2 and 3 shown are formed. When the structures 2 and 3 are formed, the recesses 4 are formed in the structures 2 and 3. At this time, the thickness of the metal plate 5 is transferred into the escape concave portion 23 by the pressing of the first mold 10, and the escape convex portion 24 is formed to protrude.
[0021]
As described above, the tip surfaces of the projections 21 and 22 of the second mold 20 are formed larger than the openings of the recesses 11 and 12 of the first mold 10. Therefore, when the first mold 10 reaches the lowest point, a connecting portion 13 having a plate thickness substantially equal to that of the plate-shaped portion 1 is formed in the facing portion. At this time, by setting the interval G between the opposing portions to a dimension of about 0.1 mm to 0.15 mm or slightly larger than this dimension, the thickness t of the plate-shaped portion 1 is set to be equal to the interval G between the opposing portions. can do. Further, since the connecting portion 13 is crushed by the first mold 10 and the second mold 20, work hardening occurs and the hardness increases.
[0022]
The connecting portion 13 is not reduced to a predetermined thickness or less due to work hardening, and the connected state is maintained, although it depends on the material of the metal plate 5 or the area of the facing portion. Accordingly, for example, by changing the area of the facing portion, the thickness t of the connecting portion 13 can be adjusted. In addition, it goes without saying that the interval G between the opposed portions described above may be set to an arbitrary interval of 0.1 mm or more.
[0023]
FIG. 1 (C) shows a cutting step, in which the relief convex portion 24 formed on the other surface of the metal plate 5 by the above-described pressing process is formed by the cutter 14 until the relief convex portion 24 is flush with the bottom surface of the connecting portion 13. As shown by a dashed line from the tip side of the portion 24, the cutting is divided into a plurality of times and gradually cut. The cutter 14 used in the cutting step has an arrow-shaped tooth portion 14a with a tip end protruding, and cuts the relief projection 24 by moving in the direction of the arrow. Note that the shape of the teeth of the cutter 14 may be linear or semicircular, and it is desirable to form the teeth with a shape with good sharpness during cutting.
[0024]
In this cutting step, the cutting allowance cut by the cutter 14 at one time is set to be relatively small so as not to apply a large stress to the plate-shaped portion 1, and further, the cutting is divided into a plurality of times by the small cutting allowance. Further, in this cutting step, it is desirable to insert and press the presser 15 into the recess 4 in order to prevent the plate 14 from being displaced by the cutter 14.
[0025]
By the above-mentioned cutting process, the other surface side of the metal plate 5 is formed flat as shown in FIG. Two structures 2 and 3 are integrally formed on a thin plate-like portion 1 having a thickness of about 15 mm. And, as a whole, it is formed in a substantially dish shape in which the recess 4 is formed around the two structures 2 and 3. At this time, the shape of the bottom surface of the recess 4 is substantially equal to or larger than the shape of the plate-like portion 1.
[0026]
Next, in a cutting step, the plate-like portion 1 formed on the base end side of the structures 2 and 3 is cut into a predetermined shape. That is, the two-dot chain line in FIG. 1 (D) is the outer shape of the plate-shaped portion 1 and is punched along the outer shape by a known cutting means. As a result, as shown in FIG. 1 (E), the structures 2 and 3 are integrally formed on the thin plate-like portion 1 so as to protrude.
[0027]
When the thickness of the connecting portion 13 is set to be the same as the thickness t of the plate portion 1 and the escape convex portion 24 is removed in the cutting step, a cutting mark remains on the other surface side of the plate portion 1. Sometimes. In order not to leave such cutting marks, the thickness of the connecting portion 13 is set to be slightly thicker than the plate thickness t of the plate-shaped portion 1 in advance, and after removing the escape convex portion 24, a grinder, sandpaper, Alternatively, the entire surface on the other side may be polished by another polishing means such as a milling cutter so that the plate-shaped portion 1 has a specified thickness and the surface on the other side is beautifully finished.
[0028]
When the structures 2 and 3 are formed integrally with the plate-shaped portion 1 by the forming method described above, the shape of the structures 2 and 3 is determined by the recesses 11 and 12 of the first mold 10. It is possible to manufacture many structures 2 and 3 having small variations. Also, in the pressing step, the thickness of the volume of the recess 4 formed to form the structures 2, 3 on one surface side of the metal plate 5 is transferred to the other surface side of the metal plate 5, and the escape convex portion is formed. Since 24 is formed, stress can be minimized, curling of the plate-like portion 1 is suppressed, and good flatness is obtained. Furthermore, since the escape projection 24 formed on the other surface side of the metal plate 5 is gradually cut in a plurality of times, the thickness of the plate-shaped portion 1 can be reduced to the limit of about 0.1 mm. In addition, even if the heights of the structures 2 and 3 are increased, the stress applied to the plate portion 1 is small, so that the plate portion 1 is less likely to be deformed or broken.
[0029]
In the above description, the first mold 10 is mounted on the movable side of the press machine, and the second mold 20 is mounted on the fixed side of the press machine. The first mold 10 and the second mold 20 may be configured to move relatively to press the metal plate 5.
[0030]
In the first embodiment described with reference to FIG. 1, two cylindrical members 2 and 3 are formed integrally with the plate-shaped portion 1 as a structure. However, according to the above-described forming method, the structure is formed into a circular shape. It can be formed in any shape other than the column shape.
[0031]
FIG. 2 shows a substantially cup-shaped structure 31 whose one end is closed by a plate-shaped portion 30. As a mold for forming such a substantially cup-shaped structure 31, first, an annular recess having the shape of the structure 31 is formed in a first mold, and the recess is formed in the second mold. In addition to forming the opposed annular convex portion, an escape concave portion is formed inside and outside in the circumferential direction of the convex portion. Then, similarly to the above-described embodiment, by pressing the metal plate with the first mold and the second mold, the annular structure 31 is formed in the concave portion of the first mold. An escape projection is formed in the escape recess of the second mold. After that, when the escape projection is removed by cutting in the cutting step, a substantially cup-shaped structure 31 in which the plate-shaped portion 30 is integrally formed on one end side is formed. Further, by cutting the plate-like portion 30 into a predetermined shape, the structure 31 shown in FIG. 2 is formed.
[0032]
According to such a forming method, as shown in FIG. 2, it is possible to form a circular flange 30 a that protrudes in the circumferential direction from the outer periphery of one end of the structure 31. The flange portion 30a can be formed in any shape other than a polygon such as a quadrangle.
[0033]
FIGS. 3A, 3B, and 3C show a second embodiment in which, for example, when the substantially cup-shaped structure 31 shown in FIG. 2 is formed, a cutting step is performed simultaneously with a pressing step. Is shown. That is, in the first mold 40, as shown in FIG. 3A, an annular concave portion 41 having a thickness and a depth that determines the shape of the structure 31 is formed. Is formed with a jetty 42 whose inner periphery is matched to the shape of the flange 30a.
[0034]
On the other hand, in the second mold 50, an annular convex portion 51 facing the concave portion 41 is formed, and an escape concave portion 52 is formed on the inner periphery of the convex portion 51. In addition, the outer periphery of the convex portion 51 matches the shape of the flange portion 30a. Further, the outer periphery of the protrusion 51 formed on the second mold 50 and the inner periphery of the ridge 42 formed on the first mold 40 have substantially the same shape, or the protrusion 51 fits into the ridge 42. Are set to match. Then, the radial dimension of the distal end surface of the convex portion 51 is formed to be larger than the radial dimension of the concave portion 41, and the distal end surface of the concave portion 41 near the inner and outer edges and the distal end of the convex portion 51, as in the above-described embodiment. The outer edges of the plane face each other.
[0035]
Next, a process of forming the substantially cup-shaped structure 31 whose one end side is closed by the plate-shaped portion 30 using the above-described first mold 40 and second mold 50 will be described. First, the metal plate 5 is placed on the second mold 50 corresponding to a die. Thereafter, by lowering the first mold 40 corresponding to the punch, the convex portion 51 of the second mold 50 presses the meat on one side of the metal plate 5 and the concave portion 41 of the first mold 40. Migrate within. Thus, the substantially cup-shaped structure 31 having the thickness and height shown in FIG. At this time, the flesh of the inner peripheral portion of the structure 31 is pressed by the first mold 40, and the flesh on the other side of the metal plate 5 moves into the escape concave portion 52 to form the escape convex portion 32.
[0036]
The first mold 40 reaches the bottom dead center, that is, until the distance G between the tip end surface and the convex portion 51 of the second mold 50 reaches a predetermined plate thickness t of the plate-shaped portion 30. Descend. When this state is reached, the outer periphery of the projection 51 formed on the second mold 50 and the inner periphery of the ridge 42 formed on the first mold 40 cut the flange 30 a of the plate-shaped portion 30. As a result, as shown in FIG. 3 (B), a substantially cup-shaped structure 31 in which the escape convex portion 32 projects from the other side of the plate-shaped portion 30 is integrally formed.
[0037]
Thereafter, in the cutting step shown in FIG. 3B, the escape convex portions 32 are removed by cutting. In this cutting step, as in the first embodiment described above, the escape convex portion 32 is indicated by a dashed line from the tip side of the escape convex portion 32 until the plate-shaped portion 30 has a predetermined thickness by the cutter 14. Into several times and gradually cut. In this cutting step, the cutting allowance for cutting with the cutter 14 at one time is set small enough not to apply a large load to the plate-like portion 30, and the cutting margin is set so that the plate-like portion 30 is not displaced by the cutter 14. It is desirable that the bottom surface of the inner peripheral portion of the structure 31 and the flange portion 30a be pressed by a holding tool (not shown).
[0038]
By the above-described cutting step, as shown in FIG. 3C, a substantially cup-shaped structure 31 is integrally protruded from the thin and flat plate-shaped portion 30 of about 0.1 mm to 0.15 mm. It is formed.
[0039]
As is clear from the above description, the structure can be formed in any shape depending on the shape of the recess formed in the first mold. Therefore, by changing the height method in the concave portion of the first mold, for example, the upper end surface of the cup-shaped structure can be formed into a tapered surface as shown in FIG.
[0040]
FIGS. 4A and 4B show, as a third embodiment of the present invention, a method of forming a cup-shaped structure 34 having a tapered upper end surface. Note that the third embodiment is described by applying the above-described second embodiment, and the same reference numerals as those of the first mold 40 and the second mold 50 shown in FIG. This is a configuration, and a detailed description thereof is omitted.
[0041]
The first mold 60 shown in FIG. 4A has the same shape as the first mold 40 shown in FIG. 3A except that the depth of the recess 61 is formed in a tapered shape over the entire circumference. It has the same configuration. Also, the second mold has the same configuration as the above-described second mold 50 except that the height of the tip of the convex portion 51 is tapered in accordance with the height of the structure 33. I have. Then, by lowering the first mold 60 corresponding to the punch, the convex portion 51 of the second mold 50 presses the above-mentioned one side of the metal plate 5 so that the first mold 60 is pressed. While moving into the concave portion 61, the meat reaches the tapered bottom surface of the concave portion 61. Thus, a substantially cup-shaped structure 33 having the thickness shown in FIG. 4B and having a tapered surface 33a formed on the upper end surface is formed in the concave portion 61. At this time, the flesh of the inner peripheral portion of the structure 33 is pressed by the first mold 60 and moves into the escape recess 52 of the second mold 50, and is indicated by a two-dot line in FIG. A relief projection 32 shown is formed to protrude.
[0042]
At this time, the outer periphery of the projection 51 formed on the second mold 50 and the inner periphery of the ridge 62 formed on the first mold 60 cut the flange 30 a of the plate-shaped portion 30. As a result, as shown in FIG. 4 (B), a substantially cup-shaped structure 33 in which the escape projection 32 projects from the other side of the plate-shaped portion 30 is integrally formed. After that, the escape convex portion 32 is removed by cutting. This cutting step is the same as the cutting step shown in FIG. 3B, and a description thereof will be omitted. By removing the escape convex portion 32, a substantially cup-shaped structure 33 having a tapered upper end surface is integrally formed with the thin and flat plate-shaped portion 30 of about 0.1 mm to 0.15 mm. A protrusion is formed.
[0043]
As described above, the upper end surface of the structure can be formed into various shapes by changing the height method in the concave portion of the first mold. As shown in FIG. 5, even when a concave portion 33b is formed on the upper end surface of the substantially cup-shaped structure 33, the concave portion 41 formed in the first mold 40 as shown in FIG. Is formed to be shallow in accordance with the concave portion 33b, so that when pressed by the convex portion 51 of the first mold 50, the concave portion 33b can be easily formed according to the bottom shape of the concave portion 41. it can. At this time, the first mold 50 is formed so that the upper end surface of the convex portion 51 corresponding to the concave portion 33b is lowered. In this manner, the formation of the distal end surface shape of the structure into various uneven surfaces is not limited to the substantially cup-shaped structure shown in FIG. 3 or FIG. 4, but the circle shown in the first embodiment. A columnar structure can be similarly formed.
[0044]
FIGS. 6A and 6B show an embodiment in which a horn-shaped structure is formed integrally with a plate-shaped portion as a structure. FIG. 6A shows an L-shaped structure as viewed from above. 6 (B) shows a wavy structure 80 formed in a wavy shape when viewed from above. The illustrated L-shaped structure 70 and corrugated structure 80 have a first mold and a second mold similar to those of the first embodiment shown in FIG. 1 or the second embodiment shown in FIG. It can be formed by using the second mold.
[0045]
When the L-shaped structure 70 shown in FIG. 6A is formed, for example, the concave portion of the first mold 10 shown in FIG. 1 is formed according to the shape of the L-shaped structure 70. Then, the convex portion of the second mold 20 is formed corresponding to the opening of the concave portion, and an escape concave portion is formed around the convex portion. Then, similarly to the above-described embodiment, after the metal plate 5 is placed on the second mold 20, the first mold 10 is lowered and the metal plate 5 is pressed, so that the thickness of the metal plate 5 is reduced. Is transferred into the above-mentioned concave portion to form the L-shaped structure 70. In addition, a relief projection projecting from the relief recess of the second mold 20 with the formation of the structure 70 is cut and removed by a cutting process. Further, by cutting the plate-like portion 71 formed integrally with the L-shaped structure 70, the L-shaped structure 70 shown in FIG. 6A is formed.
[0046]
When the corrugated structure 72 shown in FIG. 6B is formed, similarly, the concave portion of the first mold 10 is formed according to the shape of the corrugated structure 72, while the second mold is formed. Twenty convex portions are formed corresponding to the openings of the concave portions, and escape concave portions are formed around the convex portions. Then, similarly to the above-described L-shaped structure 70, by performing a pressing step, a cutting step, and a cutting step on the metal plate placed on the second mold 20, the base plate side has a plate-like shape. The corrugated structure 72 in which the portions 73 are integrally formed is formed.
[0047]
FIG. 7 shows a composite structure in which a columnar structure 2, a substantially cup-shaped structure 31, an L-shaped structure 70, a semicircular structure 82, and a prismatic structure 83 are simultaneously formed on a plate-shaped portion 81. 80 illustrates an embodiment. As described above, even when a plurality of structures are simultaneously formed integrally with the plate-shaped portion, for example, the first mold 10 forms the concave portions according to the shape of the composite structure, and forms the second mold. The mold 20 is formed so that the convex portions correspond to the openings of the concave portions. Then, by performing the above-described pressing step, cutting step, and cutting step, the composite structure 80 as shown in FIG. 8 can be formed integrally with the plate-shaped portion 81.
[0048]
In the cutting step in each of the above-described embodiments, the relief projection is cut in the same direction by a cutting tool. In the case where the escape margin is thinned by reducing the cutting allowance, the stress caused by the cutting can be reduced. However, when the cutting allowance is increased, the pressing force of the cutting tool is increased, so that the stress particularly applied to the plate-shaped portion is increased, and it is assumed that the dimensional accuracy is deteriorated due to a change with time. In order to prevent such adverse effects due to the stress, it is desirable that the cutting direction is alternately repeated plural times in the opposite direction by the cutting tool. That is, when using the same cutting tool, a method in which the direction of the cutting tool in the forward path and the return path is reversed and cutting is performed in the reciprocating path, or the cutting direction of the cutting tool is the same, but the escape convex portion There is a method in which the direction of the metal plate on which is formed is reversed every time cutting is performed, and the cutting direction is substantially alternately reversed. Alternatively, blade portions may be formed on both sides in the moving direction of the cutting tool, and the blade portions on both sides may be used alternately on the outward path and the return path.
[0049]
Further, in each of the above-described embodiments, after forming the relief projection by one pressing step, in the cutting step, the relief projection is cut a plurality of times by a small cutting allowance, but the height is particularly high. When cutting the tip portion of the escape projection, there is a possibility that the plate-shaped portion may be deformed by the pressing force of the cutting tool. In order to prevent such a defect, it is effective to reduce the height of the escape projection. As a countermeasure, the pressing step and the cutting step are alternately repeated a plurality of times to reduce the protrusion dimension of the relief projection formed by one pressing step, and the low relief projection is cut by the cutting step. There is a method of alternately repeating a cutting step of cutting after forming a relief projection having a small projection size again by the next pressing step until the plate-shaped portion has a predetermined thickness. According to this method, it is possible to prevent deformation of the plate-shaped portion due to the pressing force of the cutting tool.
[0050]
In the embodiment described above, when the metal plate is thin and the height of the structure is small, the relief projection becomes thin. In this case, the number of times the relief projection is cut in the cutting step may be one. Further, as a cutting tool used in the cutting step, other cutting means such as a grinder, sandpaper, or a milling cutter may be used in addition to the cutter. Further, as the cutting means in the cutting step, in addition to the above-described cutting by the press, laser cutting, shearing, or the like may be used, and the present invention is not limited to the above embodiments and does not depart from the present invention. Deformable in the range.
[0051]
【The invention's effect】
As described above, according to the method for forming a structure integrated with a metal plate according to the present invention, the first die and the second die are relatively moved to press the plastically workable metal plate, The first metal mold is transferred to the concave portion corresponding to the shape of the structure in the first die to form the structure so as to protrude, and the second metal die is transferred to the escape concave portion to transfer the metal plate to the recess. After the protruding portion is formed in a protruding manner, in the cutting step, a single cutting allowance is set small and repeated a plurality of times to cut and remove the escape convex portion, thereby forming a plate-shaped portion integral with the structure, and a cutting step. By cutting the plate-shaped portion into a predetermined shape, a plate-shaped portion having an arbitrary shape and a plate thickness can be integrally formed on the base end side of the structure. Further, since the shape of this structure is determined by the concave portion of the first mold, it is possible to manufacture many structures having small dimensional variations. Furthermore, since the flesh of the metal plate other than the structure is transferred to the recess, the stress in the pressing step can be minimized, and the flatness of the plate-shaped portion can be improved. Furthermore, since the escape convex portion is gradually cut in a plurality of times, the stress in the cutting process can be reduced. Moreover, since the stress at the time of cutting is small, it is possible to protrude the structure to a necessary and sufficient height.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A to 1D are process explanatory views showing a forming method according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a substantially cup-shaped structure formed by the forming method of the present invention.
FIGS. 3A to 3C are process explanatory views showing a formation method according to a second embodiment of the present invention. FIGS.
FIGS. 4A and 4B are process explanatory views showing a forming method according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a perspective view showing a modification of the structure formed by the forming method according to the second embodiment of the present invention.
FIGS. 6A and 6B are perspective views showing a horn-shaped structure formed by the forming method of the present invention.
FIG. 7 is a perspective view showing a composite structure formed by the forming method of the present invention.
8 (A) and 8 (B) show a conventional forming method, FIG. 8 (A) is an exploded perspective view, and FIG. 8 (B) is a sectional view.
FIGS. 9A and 9B are process diagrams showing a conventional manufacturing method for forming a projection.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing an example in which two structures are formed by a conventional forming method.
[Explanation of symbols]
1 plate part
2 One cylindrical structure
3 The other columnar structure
5 Metal plate
10 First mold
11, 12 recess
13 Connecting part
14 Cutter (cutting tool)
20 Second mold
21, 22 convex part
23 Escape recess
24 escape projection
G Distance between facing parts
t Plate thickness
φ21, φ22 Outer diameter of convex part
φ11, φ12 Inner diameter of recess

Claims

A metal plate capable of plastic working having a predetermined plate thickness,
A first mold having a concave portion formed so as to conform to the outer shape of a structure integrally formed on the metal plate, and a convex portion for transferring the metal meat of the metal plate into the concave portion corresponding to the concave portion; And a second mold having an escape recess formed outside the projection,
By the relative movement of the first mold and the second mold, the metal plate is pressed until at least a plate-shaped portion having a predetermined thickness is formed around the base end of the structure, and the metal is pressed. On one side of the plate, the structure is protruded by the recess of the first mold, and on the other side of the metal plate, the metal of the metal plate is inserted into the escape recess of the second mold. A pressing step of projecting and forming a relief projection having the meat transferred,
A cutting step of repeatedly cutting and removing the escape convex portion a plurality of times with a cutting tool in which one cutting allowance is set small;
A cutting step of cutting the plate-shaped portion formed on the base end side of the structure into a predetermined shape, thereby forming the plate-shaped portion integrally on the base end side of the structure. Method for forming a structure.

2. The metal according to claim 1, wherein a convex portion formed on the second mold is formed larger than a concave portion formed on the first mold, and a periphery of the concave portion and an outer edge side of a tip end surface of the convex portion are opposed to each other. A method of forming a structure integral with a plate.

3. The opposing distance between the periphery of the concave portion of the first mold and the convex portion of the second mold is substantially equal to the thickness of a plate-shaped portion formed on the base end side of the structure. 3. A method for forming a structure integral with a metal plate according to item 1.

The structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the height of the tip of the convex portion formed on the second mold is varied to vary the height of the structure formed in the concave portion of the first mold. Of forming a structure integral with a metal plate of the above.

2. The method of claim 1, wherein in the cutting step, the escape convex portion is cut by repeating the cutting direction of the cutting tool alternately a plurality of times in a reverse direction. 3.

The pressing step of providing a cutting portion for cutting the plate portion into a predetermined shape in the first mold and the second mold, and forming the plate portion having a predetermined thickness around a base end of the structure. The method according to claim 1, wherein the plate portion is cut by the cutting portion.