JP2000288654A - パイプ材のダイレス穴明け法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】厚肉のパイプ材にダイレスで変形量の少ない穴
を明けることができる簡単な方法を提供する。 【解決手段】パイプ材にダイを内挿せずに穴抜きする方
法であって、パイプ材を拘束した条体でパイプ材の切線
方向にせん断力を作用させて切欠き状の穴を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はパイプ材のダイレス
穴明け法に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用の部品たとえばリアクロスメン
バーやフロントメンバーなど足回り部品などにおいて
は、軽量化、安全性の向上およびコスト低減を目的とし
て従来の板金プレス成形加工品からパイプ素材を主体と
した成形品に置き換えられている。 このようなハイプ
加工品には、図８に例示するように塗装液の導入、排出
のための穴や、水抜きのための穴ｈなどが設けられる。
これらの穴は、塗装時のエアポケットや塗装液の残留を
確実に防止するため、また走行中や清掃時に浸入した水
などが完全に排除できるようにするため、変形ができる
だけ小さなことが要求される。また、これらの穴は、穴
あけ加工後のパイプ材加工工程において、基準穴などと
しても利用されるので、高い穴位置精度が要求される。

【０００３】こうした穴は現状では厚肉のパイプ材を曲
げ加工やスエージング加工などで成形した後に、ドリル
による機械加工やレーザ加工で行われていたため、生産
効率が低く、このためコストが高くなるという大きな問
題があった。この対策としては、プレスによる穴抜き加
工が考えられる。しかし、かかる穴明け加工する段階
で、パイプ材は成形加工によって平面Ｕ字状に曲げられ
ていたり、断面形状が部分的に変化したりしていること
が多い。このためハイプ材の内部にダイを挿入すること
は困難であり、ダイレス穴抜き加工とならざるを得な
い。このため、パイプ材に大きな変形が生じやすく、高
速打抜きによる穴抜きなどの加工法によっても厚肉（一
般に肉厚が２．５．ｍｍ以上）のパイプ材に前記のよう
な変形の少ない穴を得ることは困難であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記のような
問題点を解消するために創案されたもので、その目的と
するところは、簡単な方法により厚肉のパイプ材にダイ
レスで変形量の少ない穴を明けることができる方法を提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、パイプ材にダイを内挿せずに穴抜きする方法
において、パイプ材を拘束し、この状態でパイプ材の切
線方向にせん断力を作用させて切欠き状の穴を形成する
ことを特徴としている。前記パンチとしては先端角が３
５°以上のものを使用し、切込み量を材料の弾性変形を
越えせん断開始領域の変形量が最も少ない値にして行な
うことが好適である。

【０００６】

【作用】パンチをパイプ材に半径方向に突入させて抜き
加工を行なう場合には半径方向にせん断力が作用するた
め穴の周囲はパイプ内側に変形し、この変形部分が堤防
のような作用を果たすため、パイプ内の液体を排除しえ
なくなる。本発明はパイプ材の切線方向にせん断力を作
用させて切欠き状の穴を形成するので、材料の半径方向
にせん断力による変形が生じなくなり、しかもダレがパ
イプ内面に形成されるため良好な排出ガイド作用も期待
できる。ことに先端角が３５°以上のパンチを使用した
場合には、せん断屑の排出がスムーズになるため、凹凸
のない良好な切口面とすることができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施態様を添付図面
を参照して説明する。図１は本発明を実施するための装
置の一例を示しており、１はボルスタ６にベース部１ａ
をもって固定された下パイプホルダであり、パイプ材Ｐ
の半断面形状に則した嵌合溝１００を有する本体１０が
交換可能に取り付けられている。２は上パイプホルダで
あり、前記下パイプホルダ１と対向状に配され、弾性体
８によって常態において下パイプホルダ１から離間する
ように付勢されており、該上パイプホルダ２には、パイ
プ材Ｐの半断面形状に則した嵌合溝２００を有する本体
２０が交換可能に取り付けられている。３はパンチであ
り、前記パンチ３は図３（ａ）（ｂ）のように、幅ｗに
対して厚さｔが小さい扁平断面をなし、先端の刃部３ａ
はパンチ軸線に対して後方に傾斜した先端角θを有して
いる。そして最下端のコーナーには曲率部３０，３０を
形成している。

【０００８】この先端角θは好適には３５°以上であ
る。先端角θが０°のパンチでは、図６のようにストロ
ーク前半（せん断開始からパイプ材の中心線上に到達す
るまで）で発生した切り屑ｓが折れ曲がってパンチ端面
に残存しやすいため、ストローク後半で切り屑が工具の
役目をして材料の分離が行われやすく、そのため、スト
ローク前半では比較的良好な切口面が得られるものの、
ストローク後半ではせん断された切口面が引きちぎられ
たような凹凸の大きな切口面となる。先端角θを設定す
れば前記切り屑ｓの流出を改善することができる本発明
者らの実験によれば、先端角θを３５°以上にしたとき
に、安定して切り屑をスムーズに流出させることができ
る。しかし、あまり先端角θが大きいと工具摩耗が増大
しやすくなるため、上限は４０°と考えられる。

【０００９】前記パンチ３はパイプ材Ｐの接線位置に対
向するようにインナースライド７に固定したパンチホル
ダ９に嵌着固定されている。接線位置とは、パイプ材Ｐ
に所定の切欠き量（切込み量）Ｌが得られる位置であ
る。上パイプホルダ２には前記パンチ３の挿脱を許容す
るように側方に向かって切欠き２１が形成されており、
下パイプホルダ１にも同じ位置に側方に向かって切欠き
１１が形成されている。

【００１０】切欠き量Ｌはパイプ材Ｐの肉厚よりも大き
くかつパイプ材の弾性変形を凌駕する値に設定する。た
だ、あまり切欠き量Ｌを大きくするとストローク前半領
域での変形量が大きくなるので避けなければならない。
最適な切欠き量Ｌはパイプ材の機械的性質、外径、肉厚
およびパンチの形状などによって変化し、引張り強さが
大きいほど、外径が小さいほど、肉厚が厚いほど、また
パンチ先端の曲率部が小さいほど最適な切欠き量Ｌは小
さくなる。通常、切欠き量Ｌはパイプ材Ｐの肉厚の１．
５倍〜２．２倍程度が好適である。

【００１１】４は前記上パイプホルダ２に一体化された
受けブロックであり、前記パンチホルダ９の自由な移動
を許すように空隙部４０を有している。５は受けブロッ
クを介して上パイプホルダ２を加圧してパイプ材Ｐを固
定するために前記アウタースライド１３に固定された押
圧ブロックであり、前記パンチホルダ９の自由な移動を
許すように空隙部５０を有している。なお、上パイプホ
ルダ２はパイプ材Ｐの装填と穴明け品の取出しのため、
適宜の部位でヒンジにより傾転可能とされる。また、パ
イプ材Ｐに対して最適な切欠き量Ｌを容易に設定できる
ようにするため、前記下パイプホルダ１は左右方向に位
置移動可能となっている。この実施例では、下パイプホ
ルダ１の両側に座付き切欠き溝１２，１２’を設け、こ
れら座付き切欠き溝１２，１２’に配した固定ボルト１
３，１３’を締付けることによってベース部１ａに固定
し得るようになっている。そしてベース部１ａの側方に
は凸壁１４が設けられており、この凸壁１４に螺通した
調整用ボルト１５が前記下パイプホルダ１の側面と当接
しており、固定ボルト１３，１３’を緩め、調整用ボル
ト１５を回転することにより下パイプホルダ１を所望距
離移動させ、その位置で固定ボルト１３，１３’を締付
けることで下パイプホルダ１を固定し、それにより切欠
き量Ｌを変化し得るようになっている。

【００１２】次に前記装置を使用した穴明け工程を説明
すると、前工程のベンディングやスエージング加工で成
形されたパイプ材Ｐの穴を開けるべき部位を含む所要範
囲を下パイプホルダ１の嵌合溝１００に装填する。この
状態でアウタースライド１３を下降させれば、押圧ブロ
ック５が受けブロック４に当接し、それにより上パイプ
ホルダ２は弾性体８による付勢に抗して下降して下パイ
プホルダ１と接触する。これによりパイプ材Ｐの要部は
嵌合溝１００，２００によりしっかりと回転しないよう
に拘束される。

【００１３】前記材料固定時にはパンチ３は上限位置に
あり、この状態でインナースライド７が下降すれば、パ
ンチホルダ９とともにパンチ３はパイプ材Ｐの軸線に対
して直角方向に下降し、上パイプホルダ２の切欠き２１
を通ってパイプ材Ｐの切線方向に向かう。これにより刃
部３ａの最も突出する刃先がパイプ材Ｐの側面に喰込
み、刃部２ａの厚さｔに相当する幅でせん断を開始す
る。先端角θを有しているパンチにより逐次的にせん断
分離されるため、きれいな切口面が得られる。そして、
パンチ３が下降することにより刃部３ａは下パイプホル
ダ１の切欠き１００に進入して切線方向の切削が継続さ
れるが、パンチが３５°以上の先端角θを有しているた
め、前半のストロークで発生した切り屑ｓは、図４のよ
うに刃部３ａの傾斜した底面３１に沿うように流出し、
切り屑が折れ曲がってパンチの底面に堆積することがな
く、したがって後半のストロークでも刃部３ａの最も突
出する刃先による円滑なせん断が進行する。

【００１４】以上の行程により図５（ａ）（ｂ）に示す
ような凹凸のないきれいな穴１５が形成される。この穴
は材料の半径方向にせん断力が作用しないので、穴１５
の軸線方向および半径方向にほとんど変形が生じず、し
かも穴１５の内面にパイプ材Ｐ内の液体の排出を円滑に
ガイドすることができるだれ１５０が形成される。

【００１５】

【実施例】次に本発明の実施例を示す。パイプ材として
外径５７ｍｍ、肉厚３．２ｍｍのＳＴＫＭ１３材を使用
した。パンチは長さ１００ｍｍ、刃部の幅３０ｍｍ、厚
さ１４ｍｍ、先端の曲率Ｒ７、 先端角θを０°（軸線
に対して垂直）としたものと、先端角θを１０°、１５
°、２０°、２５°、３０°、３５°、４０°、４５°
としたものを使用した。パンチのパイプ材への切欠き量
（Ｌ）は前記した方法で２〜１０ｍｍの間で２ｍｍ間隔
で変化させた。

【００１６】まず、θ＝０°では板厚よりも大きな切欠
き量のＬ＝４ｍｍにした場合、材料の表面に削り跡は発
生するものの、穴を得ることはできなかった。これは切
削時のパイプ材の弾性変形によるものと推察された。Ｌ
が６ｍｍ以上では穴明けはできたが、図８のように切欠
き始端部の変形量ＹがＬの増加と共に大きくなり、この
材料、外径、肉厚ではＬ＝６ｍｍが最適であった。しか
し、θ＝０°ではストローク後半でせん断された切口面
が引きちぎられたような凹凸の大きな面となり、形状が
不良であった。また内面にバリ状の突起が形成されるの
で、パイプ内の液体の排出に不都合が生ずる。次に、Ｌ
＝６ｍｍの条件でθを１０°、１５°、２０°、２５
°、３０°、３５°、４０°、４５°の８種にして穴明
けを行ない、得られた穴の切口面性状を目視観察した。
その結果、θの増加と共に凹凸が少なくなり、良好な切
口面が得られるようになり、特にθが３５°以上におい
て変形がほとんどなく穴内面にだれが存在する良好な精
度の穴が得られていた。しかし、θが４５°ではパンチ
刃部先端の摩耗が大きくなる不具合が生じた。したがっ
て、θは少なくとも３５°好適には３５〜４０°である
ことが確認された。

【００１７】

【発明の効果】以上説明した本発明によるときには、成
形加工済のパイプ材に対して、ダイレス条件で変形が少
なくしかも内部の液体の排出に都合のよい内面だれを有
する穴を簡単に能率よく加工することができるというす
ぐれた効果が得られる。請求項２によれば、凹凸のない
きわめて良好な切口面を持つ穴を加工することができる
というすぐれた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるパイプ材のダイレス穴明け法を実
施する装置の一例を示す図２Ｘ−Ｘ線に沿う断面図であ
る。

【図２】図１のＹ−Ｙ線に沿う断面図である。

【図３】（ａ）は本発明法に使用するパンチの側面図、
（ｂ）は同じくその底面図である。

【図４】本発明法における穴明け中の状態を示す説明図
である。

【図５】（ａ）は本発明により得られた穴付きパイプの
部分拡大斜視図、（ｂ）は（ａ）のＺ−Ｚ線に沿う断面
図である。

【図６】先端角がＯ度のパンチを使用した場合の穴明け
中の状態を示す説明図である。

【図７】切込み量と穴部変形量の関係を示す線図であ
る。

【図８】製品例を反転して示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 下パイプホルダ ２ 上パイプホルダ ３ パンチ ３ａ 刃部 θ 先端角

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】パイプ材にダイを内挿せずに穴抜きする方
   法であって、パイプ材を拘束した条体でパイプ材の切線
   方向にせん断力を作用させて切欠き状の穴を形成するこ
   とを特徴とするパイプ材のダイレス穴明け法。
2. 【請求項２】先端角が３５°以上のパンチを使用し、切
   込み量を材料の弾性変形を越えせん断開始領域の変形量
   が最も少ない値にして行なう請求項１に記載のパイプ材
   のダイレス穴明け法。