JPH0523755A - 金属板の打抜き加工方法および金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属板を打抜き加工するについて、複雑なプ
レス装置を必要とせず、かつ特別に厳密なクリアランス
や刃先の管理も要さない極一般的で簡易な構成の金型に
て、バリの発生を抑制する。 【構成】 ポンチ(1) の先端面に打抜き形状より小さな
形状の突出部(1a)を設け、ポンチ(1) の切刃による打抜
き剪断に先立ち、金属板Ｐの打抜き対象部の剪断予定線
より内側に位置する部位を打抜き方向に張り出させて、
該金属板Ｐの剪断予定線部にダイ(3) 肩による曲げ変形
を加える。 【効果】 金属板の剪断予定線部を曲げ変形よる塑性歪
で加工硬化させ、ポンチの切刃で打抜き剪断する際のバ
リ発生を抑制できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属板の打抜き加工方
法および金型に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車部品などを製造するための金属板
プレス加工では、プレス装置によるピアス穴抜きやトリ
ミングなどの打抜き加工工程が必ず含まれる。しかし、
一般には、打抜き時の剪断端面にかえり（以下、バリと
称する）が生じ、このバリが高くなると部品同士の組み
合わせ不良を生じさせたり、塗装時に塗料の乗りを悪く
して耐蝕性を損なうなどの悪影響を及ぼす。

【０００３】このため従前から、金属板の打抜き加工で
生じるバリの高さを許容値内に納めるために金型のクリ
アランスを厳しくしたり、切刃の摩耗管理を厳重にする
ことなどが行われているが、これは金型形状や部品形状
などにより必ずしも十分に行えるものではない。実際に
は、金型の加工や組立て、プレス装置への取り付け上の
精度的な問題から、特に異形輪郭の打抜き金型などの場
合には、全体を一定のクリアランスに仕上げることは非
常に困難で、部分的に大きなクリアランスとなることが
避けられないため、成形品の一部に許容範囲外のバリを
発生させることが多い。また、これを防ぐためにクリア
ランスを小さくすればするほど刃先の摩耗が増大し、更
にはチッピング等の重大なトラブルを招く可能性が大き
くなる。一方、打抜き加工時に生じたバリを、研磨や研
削などによる別の工程で除去することも行われている
が、この場合では工程数が増すだけでなく、必ずしも全
てのバリが除去できないという問題点を含んでいる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、これら問題点
を解決するために、従来より各方面から種々の検討が加
えられ、例えば、次に述べるような精密剪断法や上下打
抜き法、更には平押し法などが提案されている。しかし
ながら、これら方法には、複雑な金型やプレス装置が必
要であったり、剪断工程が複数工程になったりする欠点
がある。

【０００５】例えば、特開平1-293922号公報では、ポン
チないしはダイの片側の切刃に半径0.2mmないし加工板
の板厚程度の丸み、または面取りを施してなる金型を用
いて精密に打抜き加工する方法が提案されている。しか
し、この方法では工具の刃先に所定の丸みを加工するこ
とや、その丸みを維持することが非常に困難である。

【０００６】また、特開昭63−157728号および特開昭63
−157729号公報では、マグネトロンのボールピース等の
プレス加工において、成形後の周縁部の剪断に際し、ス
トリッパーに傾斜を設けたり、周縁部に曲げ加工を施す
ことでプッシュバック工程でのバリの発生を防止する方
法が提案されている。しかし、この方法は剪断後のプッ
シュバック工程におけるバリの発生を防止するためのも
ので、剪断時のバリの低減にはならず、しかも金型の構
成が非常に複雑になるという問題点がある。

【０００７】また、特開昭64-34525号公報では、縁抜き
工程を有する絞り加工において、ダイおよび該ダイより
僅かに大きい径のポンチにより部材を境界部を薄肉にし
て製品とスクラップとに区別し、その後のダンブリング
工程でバリを完全に除去する方法が提案されている。し
かし、この方法によれば、ポンチ径がダイ径より僅かに
大きため、ポンチ下死点の制御を精密に行わないとダイ
との接触で金型の破損や、破損物の飛散による災害を招
く可能性があり好ましくない。

【０００８】本発明は、上記の従来技術の問題点を解消
すべくなされたものであって、金属板を打抜き加工する
について、複雑な構成のプレス装置を必要とせず、かつ
特別に厳密なクリアランスや刃先の管理も要さない極一
般的で簡易な構成の金型にて、バリの発生を抑制できる
金属板の打抜き加工方法および金型を提供することを目
的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は以下の構成とされている。すなわち、本
発明に係る金属板の打抜き加工方法は、ポンチとダイを
用いた金属板の打抜き加工において、ポンチの切刃によ
る打抜き剪断に先立ち、金属板の打抜き対象部の剪断予
定線より内方に位置する部位を打抜き方向に張り出させ
て、該金属板の剪断予定線部にダイ肩による曲げ変形を
加えることを特徴とする。

【００１０】また、本発明に係る金属板の打抜き金型
は、ポンチとダイとを備えてなる金属板の打抜き金型に
おいて、前記ポンチが、その先端面に打抜き形状より小
さな形状の突出部を有してなることを特徴とする。

【００１１】

【作用】金属材料の剪断加工についてはこれまで多くの
研究があるように、被加工材に工具の刃先を食い込ませ
ることによりなされ、その食い込み量がある限界を超す
と刃先より亀裂を生じ分離に至る。この時の応力状態に
ついての詳細な解析結果より、亀裂は材料内に生じる応
力の関係で、その説明図である〔図３〕に示すように、
刃先から少し工具側に入ったところで生じることが判っ
ている。この結果、剪断分離した製品の切り口には必ず
バリが生じることになる。

【００１２】このようなバリの発生機構から判るよう
に、通常の剪断加工を行う限り、バリの発生は避けられ
ないが、バリの発生に及ぼす要因はかなり多い。加工条
件としては〔図４〕のグラフに示すように金型のクリア
ランスや、刃先の摩耗が大きく影響するが、材料要因と
しては被加工材の材料強度が影響する。材料強度は延性
と強位の関係があり、材料強度が低いほど延性が高ま
り、亀裂の発生が刃先からより工具側へ離れたところで
発生し、バリが生じ易くなる。

【００１３】本発明者は、この点に注目し、剪断の開始
前、つまり工具の刃先が被加工材に食い込む前に、被加
工材の剪断予定部を硬化させて延性を劣化させておくこ
とでバリの発生を抑制でき、また、被加工材の剪断予定
部を硬化させるについては、該部位に塑性歪みを与えて
加工硬化させることで達成できるとの知見を得、この知
見に基づいて本発明を完成させたのである。すなわち、
本発明方法では、ポンチの切刃による打抜き剪断に先立
ち、金属板の打抜き対象部の剪断予定線より反製品側に
位置する部位を打抜き方向に張り出させて、該金属板の
剪断予定線部にダイ肩による曲げ変形を加えるので、該
部位の材料を曲げ変形による塑性歪で加工硬化させて、
ポンチの切刃で打抜き剪断する際のバリの発生を抑制す
ることができる。

【００１４】また、本発明の金型では、ポンチの先端面
に打抜き形状より小さな形状の突出部を有するので、こ
のポンチの切刃による打抜き剪断に先立ち、金属板の打
抜き対象部の剪断予定線より内方に位置する部位を、先
端面に有する突出部によって打抜き方向に張り出させ
て、当該金属板の剪断予定線部にダイ肩による曲げ変形
を加え、該部位の材料を曲げ変形による塑性歪で加工硬
化させて、ポンチの切刃で打抜き剪断する際のバリの発
生を抑制することができる。

【００１５】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面を参照して説
明する。〔図１〕は本発明の実施例の金型および同金型
による金属板の打抜き加工の概要説明図である。

【００１６】本例の金型の構成を〔図１〕の (a)図によ
り説明すると、本実施例の金型は、下端面に打抜き形状
より小さな形状の突出部(1a)を設けたポンチ(1) と、ス
トッパー(2) と、ダイ(3) とを備えてなり、ポンチ(1)
の下端に突出部(1a)を設けた点を除き、極一般的な構成
とされている。また、この金型は、常套のプレス装置に
取り付けられる。なお、同図において、Ｐは被加工材と
しての金属板であって、この金属板Ｐはダイ(3) 上に載
置されて打抜き加工を受ける。

【００１７】次に、〔図１〕の (b)図乃至 (d)図により
金属板Ｐの打抜き加工の過程を説明する。先ず、(b) 図
に示すように、ストッパー(2) を下降させて金属板Ｐを
ダイ(3) との間に挟んで保持する。また、続いてポンチ
(1) を下降させる。

【００１８】ポンチ(1) が下降して行くと、 (c)図に示
すように、このポンチ(1) 下端の突出部(1a)によって、
金属板Ｐの打抜き対象部の剪断予定線より内方に位置す
る部位が下方に向けて張り出し、この金属板Ｐの剪断予
定線部にダイ肩による曲げ変形を加えられる。そして、
この曲げ変形による塑性歪によって、当該金属板Ｐの剪
断予定部の材料が硬化し、延性が劣化した状態となる。

【００１９】更にポンチ(1) が下降して行くと、 (d)図
に示すように、このポンチ(1) の周縁に形成された切刃
が金属板Ｐに食い込んで剪断が開始され、その後は通常
の打抜き加工と同様の剪断を受けるが、本例において
は、当該金属板Ｐの剪断予定部の材料の延性が劣化して
いるため、剪断亀裂は切刃の刃先により近づいたところ
で発生することになり、その結果、バリの発生は非常に
小さく抑えられる。

【００２０】続いて、上記の構成のもとで、厚さ 0.7mm
の冷延軟鋼板に対して直径10mmの穴形状の打抜き加工を
行った具体的な実施例について説明する。

【００２１】金型としては、直径10mmの切刃をもち、そ
の下端面に直径を 6mmとし、高さを1.5mmおよび 3.0mm
とした突出部を設けた２種類のポンチと、それぞれの抜
き穴の直径を 10.10mm、 10.15mm、 10.24mmおよび 10.
32mmとした４種類のダイとを組み合わせたものを用い
た。また、比較のために、直径10mmの切刃をもち、その
下端面に突出部を設けていない従来形のポンチを、上記
４種類のダイとを組み合わせた金型を用いて、上記と同
じ冷延軟鋼板に対して同様に直径10mmの丸穴形状の打抜
き加工を行った。

【００２２】これらの結果を、クリアランスとバリ高さ
の関係に整理し、〔図２〕のグラフに対比して示す。な
お、同図のグラフにおいて、実線の曲線Ａは高さ 3.0mm
の突出部を設けたポンチによる本例、一点鎖線の曲線Ｂ
は高さ 1.5mmの突出部を設けたポンチを用いた本例、破
線の曲線Ｃは比較例の結果をそれぞれ示す。

【００２３】同図のグラフに明らかなように、本実施例
の打抜き加工よるものは、いずれのクリアランスにおい
ても比較例のものよりバリ高さが小さく、しかもクリア
ランスが大な場合ほどその差が大きく現れ、これにより
本発明方法および金型の優れた効果を確認することがで
きた。

【００２４】なお、上記実施例では、単純な丸穴形状の
打抜き加工を行う例について説明したが、これは一例で
あって、本発明はこの例に限定されるものでなく、複雑
な形状の穴の打抜きや、複雑な外郭形状の成形品のトリ
ミングなどにも適用できることは言うまでもない。

【００２５】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明に係る金属
板の打抜き加工方法および金型によれば、複雑な構成の
プレス装置を必要とすることなく、かつ特別に厳密なク
リアランスや刃先の管理を要さない極一般的で簡易な金
型構成にて、金属板の打抜き加工によるバリの発生を抑
制できて、工業的価値の高い実効を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の金型および同金型による金属
板の打抜き加工の概要説明図である。

【図２】本発明の実施例に関わるクリアランスとバリ高
さの関係を示すグラフである。

【図３】金属材料の剪断加工におけるバリの発生機構の
説明図である。

【図４】金属材料の剪断加工における金型のクリアラン
スとバリの高さとの関係を示すグラフである。

【符号の説明】

(1) --ポンチ (1a)--突出部 (2) --ストッパー (3) --ダイ Ｐ --金属板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポンチとダイを用いた金属板の打抜き加
   工において、ポンチの切刃による打抜き剪断に先立ち、
   金属板の打抜き対象部の剪断予定線より反製品側に位置
   する部位を打抜き方向に張り出させて、該金属板の剪断
   予定線部にダイ肩による曲げ変形を加えることを特徴と
   する金属板の打抜き加工方法。
2. 【請求項２】 ポンチとダイとを備えてなる金属板の打
   抜き金型において、前記ポンチが、その先端面に打抜き
   形状より小さな形状の突出部を有してなることを特徴と
   する金属板の打抜き金型。