JP2849823B2 - 金属板のバーリング／シェービング複合成形物及びその成形方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明はバーリング及びシェービングの複合加工を施
こした金属板成形物及びその成形方法、そしてその接合
に係り、詳しくは金属板に特殊ポンチ（または異種材）
を接合することがしばしば重要となる鉱工業、宇宙・航
空産業、エレクトロニクス産業、その他生産関連産業等
に於いて用いられる金属板成形物及びその成形方法、そ
してその接合体に関する。

（ロ）従来の技術 従来、自動車やエレクトロニクス等の分野の大量生産
ラインに組込まれている物体の接合手段として、バット
溶接、かしめ結合、ネジ締結、ろう接等が用いられてい
る。このうち同種の物体、例えば鋼板と鋼板とを接合す
る場合にはバット溶接が広く一般的に使用されており、
他の３種は一応異種物体の接合も可能である。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 しかしながら、異種材をも簡便に接合できること、接
合強度に信頼性が高いこと、量産型の生産ラインに簡単
に組込めること、工程数が少ないこと、第三の材料を使
用することなく接合できること等の観点からいえば、上
記従来の手段は必ずしも満足すべき状況ではない。

そこで、異種材をも簡便に接合する手段としてシェー
ビング接合が提案されている。この手段によれば従来の
問題点はほぼ解決できる。

しかしながら上記シェービング接合においても、深い
下穴を形成できない薄板状の基材に異種材を接合する場
合や、修理その他何らかの理由で接合を解除したい場合
には対応できないという問題点があった。

（ニ）問題点を解決するための手段 本発明は、上述問題点を解決することを目的としたも
ので、薄状金属板に予め穿設された穴を押し拡げてフラ
ンジを形成しつつ、該フランジ内壁にシェービングによ
りテーパ付き角雌ネジを成形することを特徴とするもの
で、この成形方法により、金属板に形成された中空円筒
フランジの内壁に、シェービングによって形成されたテ
ーパ付き角雌ネジを有する金属板成形物が作られるので
ある。

（ホ）作用 まず、薄状金属板と接合しようとする異種材の特殊ポ
ンチは、その外周面の一部にテーパ付きのシェービング
角雄ネジが形成されている。

そこで、該特殊ポンチを薄状金属板に予め形成された
小円孔に押込み、該小円孔を片面から押し拡げるバーリ
ング成形を行い中空円筒フランジを成形しつつ該フラン
ジの内壁をシェービングする。そして、その際発生する
シェービング屑によって特殊ポンチになじむテーパ付き
角雌ネジがフランジの内壁に形成される。

（ヘ）実施例 以下、図面を交えて、本発明の金属板成形物及びその
成形方法について説明する。

被成形体である薄状金属板１は小円孔２を有しダイス
３上にセットされる。該薄状金属板１とは異種材料で作
られた特殊ポンチ４は薄状金属板１の小円孔２を押拡げ
て該薄状金属板１に中空円筒フランジ５を成形するバー
リング成形と、該中空円筒フランジ５の内壁にシェービ
ング角雌ネジ成形を同時に行うことができるように、先
端が円錐状になっており且つ外周面の少なくとも一部に
は平坦部に続くテーパ付き角雄ネジ６が形成されてい
る。

また、特殊ポンチ４の先端は球状あるいは平坦状でも
差支えない。薄状金属板１がダイス３上にセットされ、
小円孔２が一方方向から特殊ポンチ４の先端で押付けら
れると小円孔２は押し拡げられつつ中空円筒フランジ５
が形成され、更に該中空円筒フランジ５の内壁には、特
殊ポンチ４の外周面に設けられたテーパ付き角雄ネジ６
の働きによりテーパ付き角雌ネジ７が成形されるように
なっている。

薄状金属板１の小円孔２は軟鋼板の場合、打抜き穴だ
と約２倍、切削穴や焼なまし穴だと約３倍に拡げられ
る。加工しにくい材料場合は小円孔２の周辺を誘導加熱
等の方法で高温にした後、加工することもできる。

第１図（Ｃ）は成形後の薄状金属板１と、該金属板１
とは異種材料でできた特殊ポンチ４とが接合した状態を
示したものであり、接合の原理は植込みネジ方式と同様
である。薄状金属板１と特殊ポンチ４との接合は、両者
を相対的に捩ることにより解除される。

接合を解除された後の金属板成形物８には新しい異種
材を捩込むことができることはいうまでもないことであ
る。

次に、金属板成形物８の成形方法について述べる。

まず、小円孔２が形成された薄状金属板１（第１図
（ａ）参照）をダイス３上にセットする。次に特殊ポン
チ４の先端を小円孔２に押し込み、該小円孔２の片面か
ら押し拡げるバーリング成形を行い中空円筒フランジ５
を成形する（第１図（ｂ）参照）。更に特殊ポンチ４を
押込むと中空円筒フランジ５が完全に成形されると同時
に特殊ポンチ４の外周面に設けられたテーパ付き角雄ネ
ジ６が該中空円筒フランジ５の内壁をシェービングす
る。

そして、その際発生するシェービング屑によって特殊
ポンチ４になじむテーパ付き角雌ネジ７がフランジ５の
内壁に形成される（第１図（ｄ）参照）。

次に本発明において実験した実施例について述べるこ
とにする。

（実施例１） 板厚2.5mmの市販アルミニウム板（A1050）に直径12mm
のドリル穴をあけ、頂角60゜、直径20.0mmでピッチ3mm
のテーパ付き角雄ネジ（シェービングネジ）が形成され
た凸部を有する鋼材（S45C）を油圧プレスを用いて上記
ドリル穴に押込んだ。ダイス内径28.0mmで接合荷重約15
トンでS45C/A1050板の緊密フランジ接合体が得られた。

（実施例２） 板厚3.2mm軟鋼板（SPHD）に直径10mmの穴を打抜きダ
イス（内径28.0mm）上にセットしたのち、穴周辺を約60
0℃に高周波誘導加熱し、直ちにシェービング雄ネジ成
形ポンチ（SK3製、頂角60゜、直径20.0mm、テーパ付き
角ネジピッチ3mm、全長6mm）を上記油圧プレスで約10ト
ンの荷重をかけ上記穴に押込んだ。軟鋼板のフランジ内
壁にシェービング雌ネジが形成されていることをポンチ
を取外したのち観察できた。

尚、実施例１、２ともシェービングネジ成形の際、基
材、異種材（または特殊ポンチ）とも発生する捩り力に
よって回転しがちなので特殊ポンチの頭部を拘束して行
った。

（ト）発明の効果 以上説明したように、本発明は薄金属板状に打抜き等
によって小円孔を穿設し該小円孔に、テーパ付き角雄ネ
ジを有する特殊ポンチを単にプレスで一撃に押込むだけ
て、薄状金属板にバーリング成形と同時にシェービング
成形も行うことができるので、フランジへのネジ立て作
業を容易にするのみならず完璧なフランジ接合を完成す
ることができる。

従って、タップ立てやネジのはめ込みの手間もなく、
十分に高速量産ラインに組込むことができる。

また、本発明は薄状金属板を異種材を用いて一挙にバ
ーリング成形／シェービング成形を行い接合できるの
で、特に薄状金属板にセラミックスや硬質金属及びそれ
らの複合材料部材を高速接合するのに有用である。

また、同種の材料同士の場合には溶接も可能である。
更に本発明はバーリングとネジ立て、異種材とも接合を
一行程で行うことができ、しかも場合によってはその接
合部分を破壊することなく解除できる点で画期的であ
り、金属板への異種材の接合という観点から本発明の方
法と従来の方法（タッピングねじ法、バット溶接法）と
を比較すると以下のようになり、本発明の方が可能性に
富んだ優れたものであることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は被成形体である金属板の断面図、第１図
（ｂ）は金属板を特殊ポンチでバーリング成形しつつあ
る状態を示す模式図、第１図（ｃ）は成形された金属板
と特殊ポンチとが結合した状態を示す模式図、第１図
（ｄ）は成形された金属板成形物の断面図である。 図中符号： １……（薄状）金属板、２……小円孔、 ３……ダイス、４……特殊ポンチ（異種材）、 ５……フランジ、 ６……テーパ付き角雄ネジ、 ７……テーパ付き角雌ネジ、 ８……金属板成形物。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16B 37/02 B21H 3/08 B21D 19/08

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属板に形成された中空円筒フランジの内
   壁に、シェービングによって形成されたテーパ付き角雌
   ネジを有する金属板成形物。
2. 【請求項２】金属板に予め穿設された穴を押し拡げてフ
   ランジを成形しつつ、該フランジ内壁にシェービングに
   よりテーパ付き角雌ネジを成形する方法。
3. 【請求項３】外周面に平坦部に続くテーパ付き角雄ネジ
   を有し、上記金属板にバーリングとシェービングの複合
   加工を施すための特殊ポンチ。
4. 【請求項４】金属板の小円孔に、テーパ付き角雄ネジ部
   を有する特殊ポンチを押し込みフランジを成形しつつ該
   フランジ内壁にシェービング雌ネジを成形することによ
   り、そのまま両部材を一体的に接合する方法。
5. 【請求項５】請求項第４項記載の結合方法により成形さ
   れた雌雄一対の接合体。