JP6085878B2

JP6085878B2 - 金属板の加工方法及び金属製の網体

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Publication number: JP6085878B2
Application number: JP2012200735A
Authority: JP
Inventors: 幸男吉田; 智徳葛原; 康徳葛原
Original assignee: Uchiyama Manufacturing Corp
Current assignee: Uchiyama Manufacturing Corp
Priority date: 2012-09-12
Filing date: 2012-09-12
Publication date: 2017-03-01
Anticipated expiration: 2032-09-12
Also published as: JP2014054657A; WO2014042019A1; CN104718032A; US9511407B2; US20150239030A1; CN104718032B

Description

本発明は、多数の透孔を備えた金属板からなる網体をドーム状に加工する金属板の加工方法及び金属製の網体に関する。

従来より、例えば流体配管の途中に組み付けられる整流用のメッシュ部材（フィルター）が知られている。このメッシュ部材は、配管に設けられた羽根等と干渉しないように網体に絞り加工等の塑性加工を行い、中央部が盛り上がったドーム状に形成されている。
このようなメッシュ部材の加工前の形状を図３に示す。このようなメッシュ部材は、金属板に格子状の複数の透孔１００ａを構成する辺部１００ｂ，１００ｂ・・・を備える網体１００を形成し、この網体１００に絞り加工を施して所望のドーム形状に成形することによって得られる。
この場合、細い線状の辺部１００ｂ，１００ｂ・・・に、絞り加工する際に生じる拡張力が作用してストレスがかかり辺部１００ｂが破断し易い点が問題となる。そこで、絞り加工時のプレスしていくスピードを遅くしたり、複数のプレス工程を経て徐々に成形する加工方法が考えられるが、これでは効率的とはいえない。
下記特許文献１では、金属板に多孔部を形成し、この多孔部をバーナー等による加熱装置で焼加熱した後、これを所望のプレス型によりプレス造形する金属板のプレス加工方法が提案されている。このようにプレス加工前に多孔部を焼加熱することにより、プレス加工による多孔部の破断が生じ難くなるとされている。

特開２００４−５０２３０号公報

しかしながら、上記特許文献１の方法では、金属板に多孔部を形成した後に、この多孔部を加熱装置で焼加熱する工程を経る必要があり、効率性の観点から更なる改善が望まれる。

本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、効率的に金属板の加工を実施し得る金属板の加工方法及び金属製の網体を提供することを目的としている。

本発明に係る金属板の加工方法は、多数の格子状の透孔が形成された金属板製の網体をドーム状に加工する金属板の加工方法であって、前記金属板を加工して前記透孔を構成する複数の辺部を備える網体を形成する際に、前記網体が絞り加工においてプレスされる加工領域の前記辺部に、面域方向に湾曲した伸び代部を形成し、その網体を一方側から他方側に向けて絞り加工してドーム状に加工することを特徴とする。

以上によれば、網体をドーム状に絞り加工する際に生じる拡張力が各辺部に作用すると、該拡張力が伸び代部の変形により吸収されるので、辺部への引張応力が緩和され、各辺部（網体）が破断し難くなる。すなわち、辺部に面域方向に湾曲した伸び代部が形成されているので、絞り加工時に作用する拡張力によって辺部の伸び代部は、湾曲した状態から直線状に変形していき、この伸び代部の変形により吸収され、辺部自体が伸長して細くなることは生じ難くなる。また、このように絞り加工時において網体が破断し難い構造とされているので、設計強度を保つことができ、さらに従来のように絞り加工時による網体の破断を防止するために実施していた焼加熱等の熱処理工程を不要にすることができる。

本発明において、前記透孔は、前記金属板を打ち抜いて形成され、前記加工領域は、前記網体の中央領域としてもよい。
これによれば、金属板を打ち抜いて透孔を形成し、その後、焼加熱等の熱処理工程を行うことなく、一連のプレス工程で金属板に絞り加工を施すことができるので効率がよい。
本発明において、前記伸び代部を、前記辺部の両端の直線部を介して形成してもよい。
これによれば、伸び代部の両側に直線部を設けているので、絞り加工時において伸び代部を破断することなく、変形させ易い。例えば、辺部とこれに隣接する辺部との交点に直線部を介在させずに伸び代部を形成した場合では、伸び代部を備えた辺部とこれに隣接する辺部との間が鋭角になる。よってこの状態で伸び代部に拡張力がかかると湾曲状から直線状に変形する力が大きくかかり、これがストレスとなって破断に対する強度が確保し難い。また辺部とこれに隣接する辺部との交点に直線部を介在させずに伸び代部を形成した場合では、交点の拘束力により、絞り加工時において伸び代部が変形し難くなる。これに対して、以上のように伸び代部の両側に直線部を設けた場合は、伸び代部と直線部との間は鈍角になるため、辺部へのストレスを軽減することができる。

本発明において、前記伸び代部を、前記加工領域のうち、最も突出して形成される頂部に向く方向に凸状に湾曲させて形成してもよい。
これによれば、網体をより一層破断し難くすることができる。網体は、ドーム状に絞り加工されるため、例えば伸び代部を、加工領域のうち、最も突出して形成される頂部から離れる方向に向くように凸状に形成した場合では、伸び代部が、既に絞り加工における拡張する方向を向くように凸状に形成されていることになる。従って、この場合には、絞り加工による拡張力が各辺部に作用した際に、拡張力が伸び代部の変形により吸収されにくくなる。これに対して、上記とした場合は伸び代部を前記頂部に向く方向に凸状に形成しているので、中央部から外方向に絞り加工による拡張力が各辺部に作用すると、該拡張力が伸び代部の変形により吸収され、辺部に引張応力が生じ難くなり、各辺部（網体）が破断し難くなる。
本発明において、各前記辺部に設けられた前記伸び代部は、前記加工領域のうち、最も突出して形成される頂部の近傍に配置されるもの程、その曲線長を長く形成してもよい。
これによれば、前記加工領域の頂部の近傍に配置されるもの程、各辺部の絞り加工による変形度合いが大きくなるので、各辺部を、それぞれの絞り加工による変形度合いに対応させることができる。

本発明に係る金属製の網体は、一方側から他方側に向けてドーム状に絞り加工する前の金属製の網体であって、多数の格子状の透孔を構成する複数の辺部を備え、前記絞り加工においてプレスされる加工領域の前記辺部は、面域方向に湾曲した伸び代部を有していることを特徴とする。
以上によれば、効率よく加工されるものでありながら、設計強度が確保されたものとすることができる。

本発明に係る金属板の加工方法によれば、効率的に金属板の絞り加工を実施することができる。
また本発明に係る金属製の網体によれば、効率よく加工されるものでありながら、設計強度が確保されたものとすることができる。

（ａ）、（ｂ）は、いずれも本発明の一実施形態に係る金属板の加工方法における絞り加工前の網体の一例を模式的に示し、（ａ）は、同網体の概略平面図、（ｂ）は、図１（ａ）のＡ部の拡大図である。（ａ）、（ｂ）は、いずれも本発明の一実施形態に係る金属板の加工方法において製造されたメッシュ部材の一例を模式的に示し、（ａ）は、同メッシュ部材の概略平面図、（ｂ）は、図２（ａ）のＸ−Ｘ線矢視に対応させた概略縦断面図である。従来の金属板の加工方法における絞り加工前の網体の一例を模式的に示す概略平面図である。

以下に本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
なお、一部の図では、他図に付している詳細な符号の一部を省略している。
図１は、本実施形態に係る金属板の加工方法における絞り加工前の網体の一例を模式的に示す図であり、図２は、この網体に絞り加工が施されて製造されたメッシュ部材の一例を模式的に示す図である。
本実施形態に係る金属板の加工方法は、網体１を製造する第１工程と、この網体１に絞り加工を施してメッシュ部材１Ａを製造する第２工程と、を有している。

（第１工程）
本実施形態では、金属板から、平面視略円形状の略円板状の網体１が製造される例を示している。
金属板としては、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼、二相ステンレス鋼等の鋼板を用いてもよい。
金属板の厚さ寸法は、例えば、０．２ｍｍ〜０．８ｍｍ程度（望ましくは、０．５ｍｍ程度）としてもよい。
本実施形態の金属板の加工方法における第１工程では、図１（ａ）に示すように、薄平板状とされた金属板（不図示）に加工が施されて多数の格子状の透孔１０を備える網体１が製造される。具体的には、金属板を台の上に載置し、その金属板を上方側からパンチでプレス加工する、いわゆる打ち抜き加工によって、網体１を製造することが望ましい。
金属板を打ち抜いて透孔１０を形成するようにすれば、その後、第２工程の絞り加工を施すことができ、一連のプレス工程の中で加工を完結させることができるので、効率がよい。
なお、透孔１０の形成は打ち抜き加工に限定されず、レーザー加工機を用いたレーザー加工等によって行ってもよい。

網体１は、図１（ａ）に示すように、多数の透孔１０を備える平面視略円形状の略円板状とされた網体部３と、その外周部に設けられ略円環状とされた鍔状部２と、を備えている。
本実施形態では、網体部３の略全域に亘って複数の透孔１０を設けた例を示している。また、これら複数の透孔１０を、網体部３の外周側に位置する透孔１０を除いて、互いに略同形同寸法としている。なお、図１及び図２では、便宜上、一部の透孔１０に対してのみ符号を付している（後記する透孔１０Ａも同様）。
網体部３には、これら複数の透孔１０が、網体部３の面域方向における一方向及び該一方向に直交する方向に沿わせて整列させたように設けられている。また、網体部３には、これら複数の透孔１０が、その全体が平面視略格子状となるように設けられている。図例では、各透孔１０を平面視略正方形状としている。
なお、網体部３の半径Ｒ１（図１（ａ）の網体部３の円中心（この場合、頂部Ｃ）から周縁までの距離）は、例えば、自動車エンジンの吸気配管等に整流用等のメッシュ部材１Ａとして加工体を用いる場合等には、例えば、２０ｍｍ〜４０ｍｍ程度（望ましくは、３０ｍｍ程度）としてもよい。

透孔１０は、図１（ａ）に示すように、その周辺部に設けられた複数の辺部１１により構成されている（図１（ｂ）も参照）。図例では、周辺部に四本の辺部１１，１１，１１，１１を設け、これら四本の辺部１１，１１，１１，１１により平面視略正方形状とされた透孔１０を示している。
また、透孔１０は、隣り合う辺部１１，１１同士が連結する部位（交点１４）を有している。図例では、四個の交点１４，１４，１４，１４を有した透孔１０を示している。
また、各透孔１０は、該透孔１０を構成する辺部１１を、隣り合う透孔１０と共有している。また、各透孔１０は、該透孔１０の交点１４を、隣り合う透孔１０と共有している。
なお、後記する網体１における絞り加工においてプレスされる中心となる頂部Ｃ近傍の各透孔１０Ａの構成についても、上記構成と概ね同様である。

網体１を形成する際には、絞り加工においてプレスされる加工領域、図１（ａ）では中央領域（すなわち頂部Ｃ周辺）に位置する各透孔１０Ａを構成する辺部１１に、網体１の面域方向に湾曲させた伸び代部１３を形成する（図１（ｂ）も参照）。
この絞り加工においてプレスされる頂部Ｃは、網体１に絞り加工が施された際に、最も深く絞り加工され、最も突出した部分とされる。
なお、図例では、絞り加工においてプレスされる頂部Ｃを、網体１（網体部３）の円の中心と略一致させている。また伸び代部１３を有した透孔１０Ａが形成される領域は、図例に限定されず、網体１の絞り加工においてプレスされる加工領域であればよく、例えばプレスされる領域が網体１の端の方であれば、そこに形成される透孔１０の辺部１１に伸び代部１３を形成すればよい。

本実施形態では、単一の伸び代部１３を辺部１１に設けた例を示している。
また、伸び代部１３を有するこれら複数の透孔１０Ａを、網体１（網体部３）の円の中心となる頂部Ｃから、網体部３の半径Ｒ１の略１／２程度の半径内に設けている。
伸び代部１３は、図１（ｂ）に示すように、透孔１０Ａの各辺部１１の両端部の間（該辺部１１と他の辺部１１，１１との交点１４，１４間）に設けられている。
また、本実施形態では、伸び代部１３は、辺部１１の両端の直線部１２，１２を介して辺部１１の中央部（辺部１１の概ね真ん中あたり）に形成されている。
これら直線部１２，１２は、それぞれ伸び代部１３の両側（辺部１１の長手方向の両側）に設けられている。また、これら直線部１２，１２は、それぞれ伸び代部１３と該伸び代部１３の近傍の交点１４，１４との間に設けられている。

また、本実施形態では、伸び代部１３を、透孔１０Ａの各辺部１１に、絞り加工においてプレスされる加工領域のうち、絞り加工によって最も突出した頂部Ｃに向く方向に凸状に形成している。図例では、伸び代部１３を、平面視略山形状とした例を示している。
伸び代部１３は、その山形形状の高さ方向が絞り加工においてプレスされる加工領域の頂部Ｃに向かう方向となるように、辺部１１に形成されている。伸び代部１３の山形形状における両側の裾野部は、それぞれ伸び代部１３の両側の直線部１２，１２に連続するように設けられており、伸び代部１３と直線部１２との間は鈍角になるように直線部１２，１２からなだらかに傾斜しながら湾曲した形状とされている。また、伸び代部１３の山形形状における頂部は、なだらかに湾曲した形状とされている。
図例では、その山形形状の高さ方向が、頂部Ｃを通り各透孔１０Ａの整列方向と略同方向とされた基準線Ｌ２に略直交するように、伸び代部１３ａ，１３ｂ，１３ｅ，１３ｆを設けた例を示している。
また、図例では、その山形形状の高さ方向が、絞り加工においてプレスされる加工領域の頂部Ｃを通り上記基準線Ｌ２と略直交する基準線Ｌ１に略直交するように、伸び代部１３ｃ，１３ｄを設けた例を示している。

また、本実施形態では、各辺部１１，１１・・・に設けられた伸び代部１３は、加工領域の頂部Ｃの近傍に配置されるもの程、その曲線長を長く形成している。
各伸び代部１３は、その湾曲度合いを絞り加工においてプレスされる頂部Ｃに近づく程大きくしている。
図例では、絞り加工においてプレスされる加工領域の頂部Ｃから互いに略同距離に位置する伸び代部１３ａ及び伸び代部１３ｃの曲線長や、頂部Ｃから互いに略同距離に位置する伸び代部１３ｂ、伸び代１３ｄ及び伸び代部１３ｅの曲線長を略同長さとしている。また、図例では、絞り加工においてプレスされる加工領域の頂部Ｃに最も近傍の伸び代部１３ａ，１３ｃの曲線長を最大とし、これら伸び代部１３ａ，１３ｃの曲線長より伸び代部１３ｂ，１３ｄ，１３ｅの曲線長を小とし、さらに、これら伸び代部１３ｂ，１３ｄ，１３ｅの曲線長より伸び代部１３ｆの曲線長を小としている。

なお、図１（ｂ）に示すように、辺部１１の網体１の面域方向における幅寸法ｄ１は、例えば、０．２ｍｍ〜０．８ｍｍ程度（望ましくは、０．５ｍｍ程度）としてもよい。
また、辺部１１の直線部１２の長さ寸法（直線部１２の両端間の長さ寸法）ｄ２は、例えば、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ程度（望ましくは、１．０ｍｍ程度）としてもよい。
また、各透孔１０（１０Ａ）を構成する互いに対向する辺部１１，１１間の間隔ｄ３は、例えば、３ｍｍ〜９ｍｍ程度（望ましくは、６ｍｍ程度）としてもよい。
また、伸び代部１３の湾曲部分の曲率半径（曲率中心から伸び代部１３の内周までの間隔）ｒ１は、例えば、１．３ｍｍ〜１．９ｍｍ程度（望ましくは、１．６ｍｍ程度）としてもよい。
また、伸び代部１３の湾曲部分の曲率半径（曲率中心から伸び代部１３の外周までの間隔）ｒ２は、例えば、１．８ｍｍ〜２．４ｍｍ程度（望ましくは、２．１ｍｍ程度）としてもよい。

（第２工程）
次に、当該金属板の加工方法における第２工程について説明する。
第２工程では、図２に示すように、第１工程にて製造された網体１に一方側から他方側に向け絞り加工が施され、この網体１はドーム状に加工されてメッシュ部材１Ａとされる。網体１に対して、網体１の面域方向に直交する方向（網体１の厚さ方向に沿う方向）に、網体１の一方側から他方側に向け絞り加工が施される。本実施形態では、網体１に単一の絞り加工が施された例を示している。
メッシュ部材１Ａは、絞り加工により網体部３から製造された網体加工部３Ａと、その外周部に設けられ略円環状とされた鍔状部２と、を備えている。
図例では、網体部３に図２（ｂ）の矢印Ｄの方向に絞り加工が施され、網体部３がドーム状の網体加工部３Ａに加工された例を示している。なお、図２（ｂ）の点線部は、メッシュ部材１Ａ（網体加工部３Ａ）の側面視における仮想外形線を表している。
この第２工程における絞り加工が網体１に施されると、図２（ａ）に示すように、各伸び代部１３は、その湾曲度合いが低下し、各伸び代部１３が湾曲状から直線状に変形するようになる（絞り加工前の伸び代部１３を表した図１（ａ）、（ｂ）も参照）。つまり、絞り加工による拡張力が各辺部１１に作用すると、伸び代部１３が引き伸ばされて湾曲が略なくなり、該伸び代部１３とその両側の直線部１２，１２とが互いに略直線状となるように伸び代部１３が変形し、網体１が変形する。この伸び代部１３の変形により絞り加工による拡張力が吸収され、辺部１１に引張応力が生じ難くなり、各辺部１１（網体１）が破断し難くなる。
このとき、伸び代部１３の両側に直線部１２，１２を設けているので、伸び代部１３と直線部１２，１２とがなす角度が鈍角になるため、辺部１１へのストレスを軽減することができ、絞り加工時において伸び代部１３を破断することなく、変形させ易い。
また伸び代部１３を絞り加工においてプレスされる加工領域の頂部Ｃに向く方向に凸状に形成しているので、頂部Ｃから外方向に絞り加工による拡張力が各辺部に作用すると、該拡張力が伸び代部１３の変形により吸収されるので、辺部１１に引張応力が生じ難くなり、この観点からも各辺部１１（網体）が破断し難くなるといえる。
なお、例えば、自動車エンジンの吸気配管等に整流用等のメッシュ部材１Ａを用いる場合等には、メッシュ部材１Ａの仮想外形線の曲率半径Ｒ２（図２（ｂ）参照）を、例えば、２５ｍｍ〜４５ｍｍ程度（望ましくは、３５ｍｍ程度）としてもよい。

なお、網体１の絞り加工としては、例えば、所望のプレス上型及びプレス下型を有するプレス型を用いて行うようにしてもよい。第１工程において製造された網体１をこれらプレス上型及びプレス下型の間に挟み、これらプレス型を加圧して所望の形状のメッシュ部材１Ａを製造するようにしてもよい。
また、当該金属板の絞り加工方法によって製造されたメッシュ部材１Ａは、例えば、既述のような自動車エンジンの吸気配管等に整流用等のメッシュ部材として設けられるものとしてもよい。また、メッシュ部材１Ａの鍔状部２にゴムを設けてシール部を形成することでガスケットとし、このガスケットを配管等の繋ぎ部に鍔状部２とともに挟み込ませるように取り付けて、配管内を流通する流体の外部漏出を防止するようにしてもよい。また、上記ゴムは、鍔状部２に設けられた透孔を介して、鍔状部２の表裏に亘って一体的に設けるようにしてもよい。

なお、本実施形態では、網体１を平面視略円形状の略円板状とした例を示しているが、この態様に限定されず、網体１を、例えば、略矩形平板状等としてもよい。
また、本実施形態では、網体１に単一の絞り加工が施された例を示しているが、この態様に限定されず、網体１に複数の絞り加工を施すようにしてもよい。
また、本実施形態では、網体部３の略全域に亘って複数の透孔１０を設けた例を示しているが、この態様に限定されず、網体部３の特定の箇所のみに複数の透孔１０を設けるようにしてもよい。
また、本実施形態では、網体部３に互いに略同形同寸法とされた複数の透孔１０を形成した例を示しているが、この態様に限定されず、それぞれの透孔１０の形状や寸法等を異ならせるようにしてもよい。

また、本実施形態では、網体１の各透孔１０を平面視略正方形状とした例を示しているが、この態様に限定されず、各透孔１０を、例えば、平面視略六角形状等の平面視略多角形状等としてもよい。
また、本実施形態では、網体１における絞り加工においてプレスされる加工領域の頂部Ｃの近傍に位置する各透孔１０Ａを構成する辺部１１に、網体１の面域方向に湾曲させた伸び代部１３を有している例を示しているが、この態様に限定されない。例えば、網体１の略全域に亘って、辺部１１に伸び代部１３を有した透孔１０Ａを形成するようにしてもよい。
また、本実施形態では、単一の伸び代部１３を辺部１１に設けた例を示しているが、この態様に限定されず、複数の伸び代部１３を辺部１１に設けるようにしてもよい。
また、本実施形態では、伸び代部１３を、辺部１１の両端の直線部１２，１２を介して辺部１１の中央部に形成した例を示しているが、この態様に限定されず、例えば、辺部１１の一方の端部のみに直線部１２を設けるようにしてもよい。また、辺部１１の両端に直線部１２，１２を設けずに、交点１４，１４から直接延びるように伸び代部１３を設けるようにしてもよい。

また、本実施形態では、伸び代部１３を、平面視略山形状とした例を示しているが、この態様に限定されず、伸び代部１３を、例えば、平面視略Ｖ字状や平面視略波形状等としてもよい。
また、本実施形態では、伸び代部１３を、絞り加工においてプレスされる加工領域のうち、最も突出して形成される頂部Ｃに向く方向に凸状に形成した例を示しているが、この頂部Ｃが形成される位置は、図例のように円形状の網体１の中心に限らず、中心からずれた（偏心した）位置であってもよい。その場合でも伸び代部１３を、加工領域のうち、最も突出した状態に加工される頂部Ｃに向けて凸状に湾曲させてもよいし、頂部Ｃの近傍に配置されるもの程、その曲線長を長く形成するようにしてもよい。さらに、伸び代部１３の向く方向は、これらの態様に限定されず、例えば、それぞれの伸び代部１３の向く方向を異ならせてもよい。
また、本実施形態では、伸び代部１３を、絞り加工においてプレスされる加工領域の頂部Ｃに向かうにつれ曲線長を長く形成した例を示しているが、この態様に限定されない。例えば、すべての伸び代部１３の曲線長を略同じ長さとしたり、それぞれの伸び代部１３の曲線長を異ならせるようにしたりしてもよい。

１網体
１０透孔
１０Ａ透孔
１１辺部
１２直線部
１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ伸び代部
Ｃ頂部

Claims

多数の格子状の透孔が形成された金属板製の網体をドーム状に加工する金属板の加工方法であって、
前記金属板を加工して前記透孔を構成する複数の辺部を備える網体を形成する際に、前記網体が絞り加工においてプレスされる加工領域の前記辺部に、面域方向に湾曲した伸び代部を形成し、その網体を一方側から他方側に向けて絞り加工してドーム状に加工することを特徴とする金属板の加工方法。
請求項１に記載の金属板の加工方法において、
前記透孔は、前記金属板を打ち抜いて形成され、
前記加工領域は、前記網体の中央領域であることを特徴とする金属板の加工方法。
請求項１及び請求項２に記載の金属板の加工方法において、
前記伸び代部は、前記辺部の両端に形成した直線部を介して形成したことを特徴とする金属板の加工方法。
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の金属板の加工方法において、
前記伸び代部は、前記加工領域のうち、最も突出して形成される頂部に向く方向に凸状に湾曲させて形成したことを特徴とする金属板の加工方法。
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の金属板の加工方法において、
各前記辺部に設けられた前記伸び代部は、前記加工領域のうち、最も突出して形成される頂部の近傍に配置されるもの程、その曲線長を長く形成したことを特徴とする金属板の加工方法。
一方側から他方側に向けてドーム状に絞り加工する前の金属製の網体であって、
多数の格子状の透孔を構成する複数の辺部を備え、
前記絞り加工においてプレスされる加工領域の前記辺部は、面域方向に湾曲した伸び代部を有していることを特徴とする金属製の網体。