内面しごき加工による
ステンレス多段深絞り容器の表面粗さの低減
塑性加工研究室
0.5mm
中空バルブ
カム
軽量化:エンジンの
高出力化,低燃費化
多段深絞り加工
バルブ
ピストン
ガソリンエンジン
内面性状の悪化
池口真人
多段深絞り加工により得られた容器の外観写真
ステンレス鋼板SUS305
直径:50mm,
(b)1段
板厚:1.0mm
(c) 2段
(d) 3段
(a)素板
(f)5段
(e) 4段
10mm
(g)6段
(h)7段
(i)8段
(j)9段
対象容器
多段深絞り加工により得られた容器の表面粗さ
周方向平均最大高さ Rz /μm
0.5mm
16
しごき絞り
12
内面
8
4
0
粗さ増加
外面
1
2
3
4 5 6
絞り段数
7
8
9
内面平滑化を目的としたしごき加工法
ポンチ(SKD)
ポンチ(SKD)
しごき率r=5,10%
容器
15°
ストリッパ
ストリッパ
容器
容器
15°
塩素系
プレス油
54
15°
コンテナ
(SKD)
φ8.99
φ9.03
(a)内面しごき加工
φ7.39
塩素系
プレス油
3°
φ8.99
ダイス(SKD)
しごき率
r=5,20,40%
(b)外面しごき加工
加工後断面写真と肉厚分布
未加工部
5mm
肉厚ひずみ
-0.1
未加工部
-0.2
-0.3
-0.4
未加工部
加工前
内面しごき
外面しごき
クリアランス
0
10
20
30
40
50
カップ角部からの距離 / mm
加工後の肉厚分布
(a)内面しごき (b)外面しごき
周方向平均最大高さ Rz /μm
内面しごき加工と外面しごき加工の比較
20
15
加工前
r=5%内面しごき
r=20%外面しごき
r=40%外面しごき
(a) 加工前
10
5
0
(b) r=5%内面しごき
10
20
30
40
50
カップ角部からの距離 / mm
0.5mm
(c) r=40%外面しごき
シミュレーションによる
しごき加工の半径方向応力解析
σr/MPa
ポンチ
ポンチ
500
0
コンテナ
-500
ダイス-1000
-1500
-2000
-2500
-3000
(a)内面しごき(r=5%)
(b)外面しごき(r=40%)
バルブ部品への内面しごき加工の適用
押込みポンチ(SKD)
57
87
バルブ部品
(14段)
5mm
バルブ部品(14段)
支え
ボール
(超硬-TiCN)
しごき率r=18%
分割コンテナ
(SKD)
Φ4.98
(バルブ部品)
Φ5.01
(コンテナ)
R0.5
加工後断面写真と肉厚分布
肉 厚ひずみ
-0.3
- 0.4
- 0.5
加工前
内面しごき加工後 (r=18%)
クリアランス
-0.60
10
20 30
40 50 60
70
カップ角部からの距離/mm
5mm
加工後の肉厚分布
ボールによるバルブ部品の内面しごき加工結果
0.5mm
(b) r=18%内面しごき
最 大 高さ Rz /μ m
(a) 加工前
15
加工前
10
5
0
内面 し ご き 加 工後( r =18 %)
10
20
30
40
50
60
カッ プ 角 部 か ら の距 離 / mm
70
まとめ
多段深絞り加工により得られた容器の内面粗さを比
較的低いしごき率の内面しごき加工で大幅に低減で
きた.
外面しごき加工では,高いしごき率を用いても内面
しごき加工より内面粗さを低減できなかった.これは
内面に発生する半径方向応力が小さいためである.
中空エンジンバルブ部品に対してTiCN処理した超硬ボー
ルを用いて内面しごき加工を行い,内面粗さを大幅に低
減できた.
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内面しごき (a) 加工前