JP2012096258A - 打抜き加工方法及び金型 - Google Patents

Abstract

【課題】バリ取りを省略しつつ1ストロークで完了させることができるピアス打抜き方法を提供する。
【解決手段】ダイ３０は端部に環状突起部30-1を備える。ワーク１０のピアス加工のためパンチ３２が１ストロークを開始後、パンチがワークをダイに押し付けることにより、ワークのダイ側面に凹形状部１０Ａが形成される。ワークのピアス打抜き時の打抜き縁は凹形状部Ａに位置する。凹形状部の深さはバリの高さより深くなるようにされる。
【選択図】図４

Description

この発明はワークに開口をパンチ及びダイにより打抜きにより加工する方法に関し、打抜き加工時に開口縁に必然的に生ずるバリをそのままに放置しておいても後工程に影響しないようにすることができるものである。

パンチ及びダイにより打抜きにより加工する方法（ピアス加工）においては、打抜きによるパンチの抜け側であるダイ側開口縁にバリが残される。バリはワーク一般面から突出し、そこが他部品との当たり面になる場合の如く平滑性が必要な場合はバリ取り作業のための工程が必須となり、そのため製造コストがバリ取りの分だけ嵩み、延いては製品コストが嵩むことになる。また、バリ取り作業はそれにより発生する切粉の付着による二次的な不具合があり、この点でもバリ取り作業は可能な限り省きたい要請がある。

そこでバリ取り工程の省略のため、ピアス加工を２段階で実施し、ピアス加工の前段の第１工程において第１のダイと第１のポンチによってワークのダイ側面に台形断面の環状凹部を形成し、第２段階の加工において第２のダイと第２のポンチによってピアス打抜きを行うが、この際、第２のポンチを、第１段階において形成される凹部の台形断面におけける下底の外縁より小径としている。ピアス打抜きのための第２のポンチが凹部の台形断面におけける下底の外縁より小径であるため、ピアス打抜きにより形成される穿孔部の内縁は台形の傾斜面部位に位置する。穿孔部におけるダイ側内周縁にはバリが形成されるが、バリは傾斜面部位から突出するためその突出先端部位は相対的に引っ込み、ワーク下面から突出することがない。そのため、バリはそのままに放置しても平滑性に影響することがないため、バリ取り作業を省略することができる（特許文献１）。
特開２００８−２２９７１０号公報

従来技術はピアス加工を環状凹部の形成のための第１段階とピアス打抜きのための第２段階との２工程で実施している。そのため、一つの孔の加工のためダイとポンチとからなる金型が２組必要であり、型コストが嵩むことになり、また、事実上ワークを凹部形成とピアス打抜きとで一つの孔の加工のため２箇所に移送させて行う必要があり、製造効率の面でも不利である。

この発明は以上の問題点に鑑みてなされたものであり、バリ取りを省略しつつ1回の工程で完了させることができるようにすることを目的とする。

この発明になる、パンチとダイ間に配置されたワークにパンチのダイに対する相対運動により打抜き加工する方法においては、打抜き加工のためのパンチのダイに対する１サイクルの相対移動開始後、打抜き完了前に、ダイに対向したワーク面に凹形状部を形成し、打抜き完了後のパンチによる打抜き縁は前記凹形状部に位置するようにしたことを特徴とする。

パンチによる打抜き縁となるべきダイに対向したワークの部位を凹形状に形成するため、ダイはダイ孔の開口端面に環状突起部を備えることができる。そして、ダイの環状突起部はパンチと直接又はパッドを介して協働することでワークを上下に挟着し、前記凹形状部の形成を行う。

この方法実施のための金型は、穿孔のためのパンチ及びダイに加えて、パンチとダイとの相対移動開始後、打抜き完了前に、前記相対移動に連動してワークを上下に加圧挟着する加圧挟着手段を備え、ダイはダイ孔の開口端面に環状突起部を備え、加圧挟着手段による上下からのワークの挟着時に前記環状突起部によりワーク面に凹形状部を形成し、パンチによる打抜き縁は凹形状部に位置させる。

この発明によれば、打抜き完了前にダイに対向したワーク面に凹形状部を形成し、打抜き時のパンチによる打抜き縁を凹形状部に位置させているため、打抜き時にワークのダイ側打抜き開口縁に形成されるバリはワーク一般面より凹まされた部位より突出する。バリがワークの一般面から突出しないように凹部の深さを設定することができるため、バリを放置しておいてもワークのダイ側の平滑性に影響がなく、バリ取り作業を省略することができ、また、ピアス加工の１サイクル中にピアス穿孔に先立って凹部形成を済ませることができ、工程数は１サイクルのままで増やすことがなく、設備コスト及び操業コストを削減することができ、延いては製品コストを下げることができる。

図１はこの発明の実施形態におけるワークとしての自動車変速機用のクラッチドラムの断面図である。 図２は図１のクラッチドラムのシール取付孔のピアス加工のための専用機の概略図である。 図３は図２のクラッチドラムのシール取付孔のピアス加工のための専用機におけるダイ及びパンチの部位の拡大図である。 図４は図３におけるダイ及びパンチの模式的部分詳細図であり、この発明におけるピアス加工の１サイクルにおける工程（イ）−（ヘ）を示す。 図５は図１の部分拡大図であり、この発明の方法によるピアス加工により得られたクラッチドラム中間筒状部におけるシール部品取り付け孔の詳細形状を示す。 図６は図３と同様であるが別実施形態におけるダイ及びパンチの部位の拡大図である。 図７は図６におけるダイ及びパンチの部分拡大図であり、この発明におけるピアス加工の１サイクルにおける工程（イ）−（ヘ）を示す。

以下この発明を自動車自動変速機におけるクラッチドラムにおけるシール取付孔のピアス加工において実施した場合を説明する。

図１は板材からのプレス成形品であるそれ自体は周知のクラッチドラム１０を示しており、変速機軸の挿通のための中央の内周筒状部10-1と、その外周におけるシール部品保持のための中間筒状部10-2と、クラッチ板の保持のための外周筒状部10-3を備えている。中間筒状部10-2と外周筒状部10-3との間は環状の空洞部１２を形成し、周知のようにこの空洞部１２にクラッチパックやピストン等のクラッチ部品が収容されるようになっている。周知のように外周筒状部10-3はクラッチ部品の収容のためスプラインを形成している。中間筒状部10-2はその内周に環状シール部品を保持し、環状シール部品のための組み付け孔１４を備える。中間筒状部10-2に対する環状シール部品のための組み付け孔１４の加工はピアス加工の場合、通常は後述のように専用機を使用して行うが、この場合パンチは外周側（図１の空洞部１２の側）、ダイを内周側にして加工を行うが、パンチの抜け側である中間筒状部10-2の内周側（ダイ側）における開口縁にバリが発生する。中間筒状部10-2の内周側においてはシール部品が摺動するため、そのままではバリは放置できずバリ取りの必要があったが本発明はピアス加工工程の工夫でバリ取りを不要とするものである。尚、環状シール部品のための組み付け孔１４の加工はドリル加工により行うことも可能であるが、この場合は開口縁の両側にバリが形成されるため、環状シール部品の組み付け側である内周面側のバリ取りは同様に必須である。

図２はこの発明のピアス加工装置の実施形態を模式的に示しており、この実施形態はワークとしてのクラッチドラム１０のピアス加工のための専用機による場合を説明するが、汎用のプレス機においても金型保持部の構造の工夫によりこの発明のアイディアは実施可能である。クラッチドラム用ピアス加工機は支持台２０と昇降体２２とを備え、クラッチドラム１０の外周筒状部10-3はその外周端面において支持台２０に載置支持される。支持台２０上にワーク外周係合部材２４が直径対立して配置され、クラッチドラム１０の外周筒状部10-3を外側より保持する。昇降体２２はその下面よりワーク内周保持部２６が垂下形成され、ワーク内周保持部２６はクラッチドラムの内周筒状部10-1及び中間筒状部10-2に嵌挿位置するべく段形状をなしている。昇降体２２からはワーク押え２８が垂下され、押えプレート２９を介してクラッチドラム１０を下方に幾分の弾性下で押圧しており、加工中におけるワークの上下の保持を行う。昇降体２２は図示しない油圧機構により矢印Ｆ方向に昇降可能であり、他方、支持台２０上の外周係合部材２４はクラッチドラムの外周筒状部10-3の外面のスプライン溝に選択的に係合するべく半径方向（矢印Ｇ）に往復移動可能であるとともに、支持台２０上の回転板２５が回転することによりワークとしてのクラッチドラム１０のインデックスが可能となっている。

ピアス加工のためのダイ３０はワーク内周保持部２６にクラッチドラムの中間筒状部10-2の内周に対向するように設けられ、パンチ３２はクラッチドラム１０の中間筒状部10-2を挟んで中間筒状部10-2の外周に対向するように配置される。図３はダイ及びパンチの拡大図を示し、ダイ３０はダイ孔３０Ａを備え、ダイ孔３０Ａの開口端面に環状突起部30-1を形成する。即ち、環状突起部30-1はワークに面したダイ３０の端面においてダイ孔３０Ａの開口縁から半径方向に所定距離の環状領域を占めている。環状突起部30-1はピアス打抜きに先立ってパンチ側と協働してワークを加圧挟着（ダイ３０はパンチ３２と直接協働することでこの発明の加圧挟着手段を構成）することで、ダイ３０の側のクラッチドラム１０対向面に適当な深さの凹形状部を形成するためのものである。後述のように環状突起部30-1の高さｈ（図４（イ）も参照）はダイ３０に対向したワーク面に形成される凹形状部の深さｄ（図４（ニ）が適当な値となるように設定される。図３において、ダイ孔３０Ａはパンチから離間した部位30A-1においては抜きカスの排出性のためテーパ形状を呈している。パンチ３２はこの実施形態においては駆動アーム３４に直接取り付け構造となっており、先端32-1がダイ孔３０Ａと協働することによりワークの穿孔を行うものである。パンチ３２を先端に取り付けた駆動アーム３４は図２に示すように一旦は下方に延びるが途中でＬ状に曲折され、支持台２０の半径方向の空洞を水平に延びており、図示しない他端に油圧シリンダ（図示せず）のピストンが取り付けられ、油圧シリンダへの油圧の供給方向の制御により駆動アーム３４は矢印Ｂのように水平方向に往復駆動し、これに準じてパンチ３２は図３の矢印Ｈのように往復される。これにより、ダイ３０及びパンチ３２によるピアス加工を行うことができる。

次に、この発明の実施形態としてのクラッチドラムの環状シール部品のための組み付け孔のピアス加工方法を説明すると、図４はダイ及びパンチによる１回の加工サイクル（パンチ３２を取り付けたアーム３４を駆動する油圧シリンダの１回の往復運動）におけるピアス打抜き加工動作を段階（イ）−（ヘ）を追って相当に模式化してかつ一部誇張して図示するものである。即ち、ダイ孔３０Ａの内径に対するパンチ３２の外径差は実際の外径差より相当誇張して描かれている。また、加工の進行の過程でのワーク変形形状はあくまで模式的に表したものである。加工サイクルの開始時は（イ）に示し、ダイ３０及びパンチ３２はワークとしてのクラッチドラム１０を介して離間して位置している。ダイ３０はワークに対向した端面に高さｈの環状突起部30-1を備える。パンチ３２はワーク１０に向け前進を開始し（ロ）に至るとパンチ３２の先端32-1がワーク１０に当接し、、次に（ハ）に示すようにワークはダイ３０の環状突起部30-1にも押し付けられ、ワークはダイ３０及びパンチ３２間に挟着される。パンチ３２の更なる前進により、（ニ）に示すようにパンチ３２側ではパンチ先端32-1がワークに食い込み始め、同時にダイ３０側では環状突起部30-1 がワークに食い込み、その結果、塑性変形により環状突起部30-1との当接部においてワーク１０に凹部１０Ａが形成される。凹部１０Ａは環状突起部30-1の断面形状に準じて環状をなすが塑性塑性変形によりややダレた断面形状をなす。凹部１０Ａの深さｄは環状突起部30-1の高さｈに応じた値となる。パンチ３２の前進は（ホ）のように更に継続し、ワークに対するパンチ先端32-1の食い込みは深くなってゆき、他方、ダイ側ではワークにおける凹部１０Ａの内側の肉がダイ孔３０Ａに次第に抜けて行く。最終段階（ヘ）においてはパンチ先端32-1がワークを突き抜け（抜きカスをＷにて表す）、ピアス打抜きが完了し、ワーク１０に環状シール部品のための組み付け孔１４が打抜かれ、打抜により形成される孔１４の縁部１４´は凹部１０Ａに位置している。

環状シール部品のための組み付け孔１４は図１に示すように円周方向にも軸方向にも位置を変えて複数設けられており、軸方向に整列し円周方向において異なった位置の組み付け孔１４については、ワーク外周係合部材２４を半径外方に後退させ、回転板２５を回転させることで、ダイ３０及びポンチ３２による打抜き箇所にワーク１０のインデックスを行うことで加工を行う。また、軸方向に異なった位置の組み付け孔１４については隣接ステーションに設置される同様な構成であるがダイ３０及びポンチ３２の高さが幾分異なる加工機までワークを搬送して加工を行う。

図５はピアス加工完了後におけるクラッチドラム１０（ワーク）の中間筒状部10-2にピアス打抜きされた環状シール部品用組み付け孔１４を幾分模式的に拡大して示しており、パンチ３２の導入側（図１の空洞１２の側）である中間筒状部10-2の外周における打ち抜き開口縁はピアス加工に伴うダレ14-1が環状に形成される。パンチ３０の抜け側における開口縁にはバリ５０が形成される。しかしながら、バリ５０の存在は環状シール部品が取り付けられるクラッチドラム１０の中間筒状部10-2の内側一般面１０Ｂの平滑性に影響を及ぼさない。即ち、ダイ３０の抜き孔３０Ａへのパンチ３２の先端32-1の抜けによる打抜き完了前に中間筒状部10-2（ワーク）の部位に環状突起部30-1の断面形状に準じた断面形状の凹部１０Ａが形成されている。環状突起部30-1は図３に示すようにパンチ孔30A-1の開口端面に形成されており、パンチ３２による打抜き縁（図４（ヘ）の１４´）は凹部１０Ａに位置し、打抜き縁に形成されるバリ５０は凹部１０Ａの底面若しくは底面に連なる傾斜面から起立している。そして、凹部１０Ａの深さｄはバリ５０の高さを超えるように環状突起部30-1の高さｈ、換言すれば、図４（ニ）に示すワークとしてのクラッチドラム１０のダイ側面への環状突起部30-1の食い込み量、を設定することが可能であり、バリ５０の先端は環状シール部品が組み付くクラッチドラム１０の中間筒状部10-2の一般面１０Ｂより内側に後退位置しており、バリ５０は一般面１０Ｂの平滑性に影響しないようにでき、そのため、バリ取りの工程を省くことができる。

図６は図３の幾分の変形である第２の実施形態を示しており、専用機のワーク内周保持部２６に設けられたダイ３０と、ダイ３０にワークを挟んで対向するようにアーム３４に設けられたパンチ３２とによりクラックドラム１０のピアス打抜きを行うことは第１の実施形態と同様である。相違点はアーム３４の先端部分に環状パッド５２がパンチの先端部分を包囲するように設けられ、環状パッド５２は弾性部材５４を介してアーム３４に連結されることである。この実施形態においては、ダイ３０がその環状突起部30-1が環状パッド５２と協働することでこの発明の加圧挟着手段を構成する。

この第２の実施形態の動作をダイ３０とパンチ３２の先端部32-1及びパッド５２を示す図７によって説明すると、加工サイクルの開始時は（イ）に示し、ダイ３０に対してパンチ３２及びパッド５２とはワーク１０を介して離間して位置している。パンチ３２及びパッドは前進を開始し（ロ）に至るとパンチ３２の先端32-1及びパッドがワーク１０に当接し、以後はワーク１０はダイ３０に向けて変位され、（ハ）ではワークはダイ３０の環状突起部30-1にも当接し、ワークはダイ３０とパンチ３２及びパッド間に挟着される。パンチ３２の更なる前進により、（ニ）に示すようにパンチ３２側ではパンチ先端32-1がワークに食い込み始め、パッド５２はワークとの当接を維持し、他方弾性部材５４の収縮によってパンチ３２の更なる前進は許容され、同時にダイ３０側では環状突起部30-1 がワークに食い込み、その結果、環状突起部30-1の対向面においてワークに凹部１０Ａが形成される。環状突起部30-1によりワーク１０のダイ側面に凹部１０Ａを形成した状態でパンチ３２の前進は（ホ）のように更に継続し、ワークに対するパンチ先端32-1の食い込みは深くなって行く。最終段階（ヘ）においてはパンチ先端32-1がワークを突き抜け、ピアス打抜きが完了する。この実施形態においても、ダイ３０に対向してワーク１０に凹形状部１０Ａを形成し、パンチ３２による打抜時の打抜き縁を凹形状部１０Ａに位置させているため、打抜き時にワークのダイ側打抜き開口縁に形成されるバリは凹形状部１０Ａより起立する。そのため、ダイ３０の環状突起部30-1の高さを適当に設定することで、ダイ側打抜き開口縁に形成されるバリがワークの一般面から突出しないようにすることができるため、バリがそのままでもワークのダイ側一般面の平滑性に影響がなく、バリ取り作業を省略することができる。そして、この実施形態においてはパッド５２を備えていることから、凹部１０Ａの形成の際にパンチ外周部位でのワークの保持を確実に行うことができる利点がある。

以上の実施形態はワークとしての自動車変速機用のクラッチドラムにおけるシール取付孔のピアス加工を専用機により行うものに向けられているが、本発明は専用機によらず汎用のプレス機において行う場合にも実施可能である。この場合、クラッチドラムの空洞部にダイ及びパンチを汎用プレス機のヘッド及びメインスライドに連結する連結具が必要となるが、アイディアとしては相違がなく本発明に包含される。また、ワークとしてもクラッチドラムに限定されず、様々なワークの加工のために利用できることは言うまでもない。

１０…クラッチドラム（ワーク）
１０Ａ…凹部
10-1…クラッチドラムの内周筒状部
10-2…クラッチドラムの中間筒状部
10-3…クラッチドラムの外周筒状部
１４…環状シール部品用組み付け孔
２０…支持台
２２…昇降体
２４…ワーク外周係合部材
２６…ワーク内周保持部
３０…ダイ
30-1…環状突起
３２…パンチ
５０…バリ
５２…環状パッド
５４…弾性部材

Claims (8)

1. パンチとダイ間に配置されたワークにパンチのダイに対する相対運動により打抜き加工する方法において、打抜き加工のためのパンチのダイに対する１サイクルの相対移動開始後、打抜き完了前に、ダイに対向したワーク面に凹形状部を形成し、打抜き完了後のパンチによる打抜き縁は前記凹形状部に位置するようにしたことを特徴とする打抜き加工方法。
2. 請求項１に記載の発明おいて、ダイはダイ孔の開口端面に環状突起部を備え、環状突起部はパンチ側とでワークを上下に加圧挟着することにより前記凹形状部の形成を行うことを特徴とする打抜き加工方法。
3. 請求項２に記載の発明おいて、ダイの環状突起部はパンチと直接協働することでワークを上下に挟着し、前記凹形状部の形成を行うことを特徴とする打抜き加工方法。
4. 請求項２に記載の発明おいて、ダイの環状突起部はパンチに設けたパッドと協働することでワークを上下に挟着し、前記凹形状部の形成を行うことを特徴とする打抜き加工方法。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、ワークは自動車自動変速機のクラッチドラム用であり、ワークは変速機軸の挿通のための中央の内周筒状部と、クラッチ板の保持のための外周筒状部と、前記内周筒状部及び外周筒状部間の中間筒状部とを備え、打抜き加工は中間筒状部において行うべきものであり、ダイは中間筒状部の内周側に位置させ、パンチは中間筒状部の外周側に位置させたことを特徴とする方法。
6. 請求項１に記載の方法実施のための金型であって、穿孔のためのパンチ及びダイに加えて、パンチとダイとの相対移動開始後、打抜き完了前に、前記相対移動に連動してワークを上下に加圧挟着する加圧挟着手段を備え、ダイはダイ孔の開口端面に環状突起部を備え、加圧挟着手段による上下からのワークの挟着時に環状突起部により前記凹形状部の形成を行うことを特徴とする金型。
7. 請求項６に記載の発明において、加圧挟着手段はパンチ及びダイから成り、パンチとダイとの相対移動開始後、打抜き完了前にパンチとダイとの間で直接ワークを上下より挟着することを特徴とする金型。
8. 請求項６に記載の発明において、加圧挟着手段はダイ及びパンチに設けたパッドから成り、パンチとダイとの相対移動開始後、打抜き完了前にパッドとパンチとの間でワークを上下より挟着することを特徴とする金型。

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