HDSによる高精度パイプ状機能性部品製造法の開発

• 研究課題/領域番号: 07555529
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 試験
• 研究分野: 材料加工・処理
• 研究機関: 工学院大学
• 研究代表者: 丹羽 直毅 工学院大学, 工学部, 教授 (30011208)
• 研究分担者: 松林 雄輔 ニッコーシプロダクツ(株), 研究部長 ; 小幡 義彦 日本大学, 生産工学部, 助教授 (10139107) ; 一之瀬 和夫 工学院大学, 工学部, 助教授 (10100265) ; 岸 輝雄 東大, 先端科学技術研究センター, センタ長 (40011085)
• 研究期間 (年度): 1995 – 1996
• 研究課題ステータス: 完了 (1996年度)
• 配分額: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円); 1996年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
• キーワード: 新加工法 / 高精度 / パイプ / 絞り曲げ / 有限要素法 / シミュレーション / 多品種少量生産 / 多品種小量生産

研究概要

最近電子機器、精密機械機器類では高性能化と共に小型軽量化、薄型化、低価格化への要求が強くなってきており、部品についても高い精度と品質、かつ低い生産コストが求められている。
本研究は、HDS(Hollow Disk Stamping)による高精度のパイプ状機能性部品の製造法の開発を目指している。HDS法は、従来の加工法では困難だった薄肉、高精度の短パイプを低コストで製作することができる。しかし、HDS法による加工では、許容される加工条件(プロセスウィンド)が狭いことが難点といえる。
本研究では、計測用金型を製作、ポンチ変位に対する荷重変化、形状変化、歪分布の変化を計測、加工過程の解析を行った。また、有限要素法による加工過程の数値シミュレーションを試みた。HDS法による加工では、ブランクがポンチによってダイに押し込まれ、パイプ状に変形する。パイプ状に変形する過程で、伸び側と縮み側の厚さの変化や境界に現れる中立面の存在といったHDS法の特徴的な現象が再現できた。さらに、プロセスウィンドの境界を決定する因子の解明をするために、ブランクの形状に関し、実験およびシミュレーションを行った。
HDS加工法の特徴として、ブランク形状を決める因子の内、外径と内径の差は、ほぼ仕上がりパイプ高さとなるので、仕上がりパイプ径に対するブランクの内径および外径すなわちブランク上の中立面が存在する位置が最も重要な要因であり、伸びフランジ側の変形能よりも伸びフランジ部における変形抵抗、縮みフランジにおける変形抵抗およびポンチとワーク、ダイとワークの間の摩擦力のバランスによる支配が大きいことが明かとなった。