CN107921505A - 扩孔加工方法、成形用具及成形加工品 - Google Patents

Abstract

该扩孔加工方法具有：准备工序，准备成形用具和形成有底孔的被加工件，所述成形用具具有从前端侧朝向后端侧扩径的扩径部以及以从上述扩径部的表面朝向外面突出的方式形成的线状突起；和扩孔工序，通过将上述成形用具推入到上述底孔中以使上述成形用具的上述线状突起相对于上述被加工件的上述底孔的周缘部的一部分2次以上点接触，将上述底孔依次扩大，形成延展凸缘。

Description

扩孔加工方法、成形用具及成形加工品

本申请基于2015年9月3日提出的日本特愿2015－173669号和2016年1月26日提出的日本特愿2016－012360号主张优先权，这里引用其全部内容。

技术领域

本发明特别涉及在汽车用的部件等上被实施的通过冲压成形的扩孔加工方法、成形用具及成形加工品。

背景技术

近年来，以汽车的燃耗及碰撞安全性的改善为目的，使用高强度钢板的情况变多。也有对于汽车用的部件要求复杂的形状的情况，良好的加工性能即延展及扩孔性变得重要。

在扩孔加工中，对于通过冲孔加工或切削加工而预先设置了底孔的被加工件的底孔，推入成形用具，所述成形用具在以推入的进展方向观察的情况下直径从前方朝向后方扩大。于是，将底孔的周缘部一边在成形用具的推入方向上伸展一边在径向上扩大。通过该加工方法，形成相对于被加工件以圆筒状突出的延展凸缘。

成形出的延展凸缘的壁厚越是接近于延展凸缘的前端部分越薄。这是因为，上述前端部分相当于被加工件的周缘部，越接近于前端部分，扩孔加工时的加工度越大，变形量越大。因此，例如如图1所示，在将加工前的底孔111通过扩孔加工形成扩大的孔112和凸缘113的情况下，有在作为延展凸缘的前端部分的缘部114发生延展凸缘破裂115的情况。

通常，钢板的延展和扩孔性处于权衡的关系，延展较好的高强度钢板通常有扩孔性下降的趋势。因此，做出了通过控制钢的成分组成或组织来实现延展和扩孔性的平衡的提案(例如参照专利文献1)。

另一方面，作为避免扩孔加工时的延展凸缘破裂的加工技术，提出了通过激光切断法、或切穿法等的加工法(例如参照下述非专利文献1、2)。但是，这些方法花费成本及工时，在生产性上有问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015－086415号公报

非专利文献

非专利文献1：白泽秀则等：铁和钢，Vol.71，No.16(1985)，p.1949

非专利文献2：中川威雄等：塑性和加工，Vol.10，No.104(1969)，p.665

发明内容

发明要解决的课题

在扩孔加工中，如上述那样，有在延展凸缘的前端部分发生破裂的情况。特别是，在延展较好的高强度钢板中有扩孔加工变难的趋势。此外，由冲压成形进行的扩孔加工与非专利文献1、2所记载的方法相比有加工时间较短的优点，但在将成形用具分型时，有发生变形后的材料稍稍回到原状的被称作回弹的现象的情况。

本发明是鉴于上述情况而做出的，目的是提供一种不发生延展凸缘的前端部分处的破裂、另外还能够抑制加工后的回弹的、通过冲压成形的扩孔加工方法、适合在该扩孔加工方法中使用的成形用具、以及成形加工品。

用来解决课题的手段

发明的主旨如下。

(1)本发明的第一技术方案是一种扩孔加工方法，具有：准备工序，准备成形用具和形成有底孔的被加工件，所述成形用具具有从前端侧朝向后端侧扩径的扩径部、以及以从上述扩径部的表面朝向外面突出的方式形成的线状突起；和扩孔工序，通过将上述成形用具推入到上述底孔中以使上述成形用具的上述线状突起与上述被加工件的上述底孔的周缘部的一部分2次以上点接触，将上述底孔依次扩大，形成延展凸缘。

(2)在上述(1)所述的扩孔加工方法中，也可以是，在上述扩孔工序中，一边使上述成形用具以其推入方向的中心轴线为中心旋转，一边将其推入到上述底孔中。

(3)本发明的第二技术方案，是在上述(1)或(2)所述的扩孔加工方法中使用的成形用具，具备：扩径部，从前端侧朝向后端侧扩径；和线状突起，以从上述扩径部的表面朝向外面突出的方式形成；在从上述前端侧观察的情况下，上述线状突起是螺旋状；在以包含上述扩径部的中心轴线的截面观察的情况下，在上述扩径部的一方的周面中，上述线状突起存在2个以上。

(4)在上述(3)所述的成形用具中，也可以是，上述线状突起延伸到上述躯体部的表面。

(5)本发明的第三技术方案，是在上述(2)所述的扩孔加工方法中使用的成形用具，具备：扩径部，从前端侧朝向后端侧扩径；线状突起，以从上述扩径部的表面朝向外面突出的方式形成；旋转机构，使上述扩径部绕其中心轴线旋转。

(6)在上述(5)所述的成形用具中，也可以是，在从上述前端侧观察的情况下，上述线状突起是直线状。

(7)在上述(5)所述的成形用具中，也可以是，在从上述前端侧观察的情况下，上述线状突起是螺旋状。

(8)在上述(5)～(7)中任一项所述的成形用具中，也可以是，上述线状突起延伸到上述躯体部的表面。

(9)本发明的第四技术方案是一种成形加工品，具有通过上述(1)或(2)所述的扩孔加工方法形成的延展凸缘。

发明效果

根据上述技术方案，在延展较好的高强度钢板中也能够防止扩孔加工时的延展凸缘破裂的发生，并且通过回弹的抑制，能够使延展凸缘的形状精度改善。因而，能够对范围较宽的钢种应用用于做成汽车用部件的延展凸缘加工等。此外，有扩孔加工后的成形用具的分型较容易的优点。

特别是，根据上述(1)所述的扩孔加工方法，由于通过将成形用具推入到底孔中以使成形用具的线状突起相对于被加工件的底孔的周缘部的一部分2次以上点接触，将上述底孔依次扩大，所以在延展、颈缩的发生、断裂这样的变形进展之前，由线状突起施加的力被释放而回到变形前的状态，所以能够抑制延展凸缘破裂。进而，在着眼于被加工件的底孔的周缘部的特定部位的情况下，该特定部位经过多次负荷、除荷、再负荷的循环。因此，达到与在该特定部位在成形完成时被实施了某种程度的应力释放、且被实施了多次的矫正加工同样的加工状态。因此，能够抑制周缘部的回弹。

因而，能够抑制延展凸缘破裂及回弹。

根据上述(2)所述的扩孔加工方法，由于一边使成形用具旋转一边将其推入到底孔中，所以能够通过一次的压力加工来调整使线状突起点接触在底孔的特定部位上的次数。

因而，能够更可靠地抑制延展凸缘的前端部分处的延展凸缘破裂及回弹。

根据上述(3)所述的成形用具，通过将成形用具推入到底孔中，能够抑制延展凸缘破裂及回弹。

根据上述(4)所述的成形用具，由于在躯体部的表面上也设置线状突起，所以能够提高进行去毛刺加工的情况下的成形用具的分型性。

根据上述(5)所述的成形用具，通过一边由旋转机构使成形用具旋转一边推入到底孔中，能够抑制延展凸缘破裂及回弹。此外，由于通过旋转机构使成形用具旋转，所以能够使用直线状的线状突起、或者绕数或条数不被限制的螺旋状的线状突起。因而，能够抑制成形用具的制造成本。

根据上述(6)所述的成形用具，由于使用直线状的线状突起，所以能够抑制成形用具的制造成本。

根据上述(7)所述的成形用具，由于使用绕数或条数不被限制的螺旋状的线状突起，所以能够抑制成形用具的制造成本。

根据上述(8)所述的扩孔加工方法，由于在躯体部的表面上也设置线状突起，所以能够提高进行去毛刺加工的情况下的成形用具的分型性。

根据上述(9)所述的成形加工品，能够得到没有延展凸缘破裂、具有较高的尺寸精度的零件。

附图说明

图1是表示通过以往的扩孔加工方法发生的板材的边缘部的破裂的立体图。

图2A是说明以往的扩孔加工方法的图，是表示扩孔加工前的状态的部分剖视图。

图2B是说明以往的扩孔加工方法的图，是表示扩孔加工完成时的状态的部分剖视图。

图3是关于以往的扩孔加工方法，是沿着时间序列表示成形用具的角度位置与指标σn的关系的曲线图。

图4A是在有关本发明的一实施方式的扩孔加工方法中使用的成形用具的平面图。

图4B是该成形用具的侧视图。

图4C是沿着图4A的A1－A1线得到的该成形用具的剖视图。

图5A是在使用该成形用具的扩孔加工方法中表示扩孔加工前的状态的部分剖视图。

图5B是在使用该成形用具的扩孔加工方法中表示扩孔加工完成时的状态的部分剖视图。

图6A是用来说明该成形用具与线状突起的关系的变化的侧视图。

图6B是图6A的A－A线向视图。

图6C是图6A的B－B线向视图。

图6D是图6A的C－C线向视图。

图6E是图6A的D－D线向视图。

图7是关于有关该实施方式的扩孔加工方法，是沿着时间序列表示成形用具的角度位置与指标σn的关系的曲线图。

图8A是有关第一变形例的成形用具的平面图。

图8B是该成形用具的侧视图。

图8C是沿着图8A的B1－B1线得到的该成形用具的剖视图。

图9是关于使用有关第一变形例的成形用具的扩孔加工方法，是沿着时间序列表示成形用具的角度位置与指标σn的关系的曲线图。

图10A是有关第二变形例的成形用具的平面图。

图10B是该成形用具的侧视图。

图10C是沿着图10A的C1－C1线得到的该成形用具的剖视图。

图11是关于使用有关第二变形例的成形用具的扩孔加工方法，是沿着时间序列表示成形用具的角度位置与指标σn的关系的曲线图。

图12A是有关第三变形例的成形用具的平面图。

图12B是该成形用具的侧视图。

图12C是沿着图12A的D1－D1线得到的该成形用具的剖视图。

图13是关于使用有关第三变形例的成形用具的扩孔加工方法，是沿着时间序列表示成形用具的角度位置与指标σn的关系的曲线图。

图14A是有关第四变形例的成形用具的平面图。

图14B是该成形用具的侧视图。

图14C是沿着图14A的E1－E1线得到的该成形用具的剖视图。

图15是关于使用有关第四变形例的成形用具的扩孔加工方法，是沿着时间序列表示成形用具的角度位置与指标σn的关系的曲线图。

图16A是有关第五变形例的成形用具的立体图。

图16B是有关第六变形例的成形用具的立体图。

图16C是有关第七变形例的成形用具的立体图。

图17A是有关第八变形例的成形用具的平面图。

图17B是该成形用具的侧视图。

图17C是沿着图17A的F1－F1线得到的该成形用具的剖视图。

图18是关于使用有关第八变形例的成形用具的扩孔加工方法，是沿着时间序列表示成形用具的角度位置与指标σn的关系的曲线图。

图19A是有关第九变形例的成形用具的平面图。

图19B是该成形用具的侧视图。

图19C是沿着图19A的G1－G1线得到的该成形用具的剖视图。

图20A是有关第十变形例的成形用具的平面图。

图20B是该成形用具的侧视图。

图20C是沿着图20A的H1－H1线得到的该成形用具的剖视图。

图21A是有关第十一变形例的成形用具的平面图。

图21B是该成形用具的侧视图。

图21C是沿着图21A的I1－I1线得到的该成形用具的剖视图。

图22A是有关第十二变形例的成形用具的平面图。

图22B是该成形用具的侧视图。

图22C是沿着图22A的J1－J1线得到的该成形用具的剖视图。

图23A是在使用该成形用具的扩孔加工方法中表示扩孔加工前的状态的剖视图。

图23B是在使用该成形用具的扩孔加工方法中表示扩孔加工完成时的状态的剖视图。

图24是在横轴取线状突起的条数、在纵轴取指标σ的曲线图。

图25是在横轴取线状突起的间距、在纵轴取指标σ的曲线图。

具体实施方式

本发明者们特别对高强度钢板的通过冲压成形的扩孔加工方法，对防止扩孔加工时的延展凸缘破裂并使回弹减少的方法专门进行了研究。结果发现，在扩孔加工时不将底孔以同心圆状扩大、而将底孔部分性地扩大、依次进行扩孔加工是有效的。

关于基于上述认识做出的本发明，以下，参照附图详细地说明。

在以往的扩孔加工方法中，如图2A、图2B所示，在使具有直径从前端侧朝向后端侧扩大的扩径部101的成形用具100接触在作为被加工件的钢板110上形成的圆形的底孔111的周缘部整周上的状态下，用成形用具100在底孔111中推入。由此，将底孔111以同心圆状扩大，形成孔112。

随着成形用具100被插入到底孔中，钢板110的底孔111及其周缘部被朝向成形用具100的前端侧推出，以形成突出部。这里，所谓成形用具100的前端侧，是指将成形用具100向底孔111插入时最先接近于底孔的一侧。

图3是对图2A、图2B所示的以往的扩孔加工方法中的加工时刻T1～T4，在横轴取角度位置、在纵轴取指标σn而表示的曲线图。

加工时刻T1是扩孔加工刚开始后的时刻，加工时刻T2是从加工时刻T1经过了时间t1之后的时刻，加工时刻T3是从加工时刻T2经过了时间t2之后的时刻，加工时刻T4是从加工时刻T3经过了时间t3之后的时刻。时间t1～t3并不一定是一定的。

角度位置是成形用具的平面图中的以中心点(中心轴线)为基准的角度位置。

指标σn是成形用具推压钢板的每单位面积的载荷矢量σcone的大小。

如图3所示，在以往的扩孔加工方法中，使各个加工时刻的指标σn在哪个角度位置都为一定的值。另外，随着加工时刻前进到T1～T4，钢板的加工硬化量变大，所以指标σn的值逐渐变高。

作为扩径部101的形状，只要直径从前端侧朝向后端侧扩大就可以，所以适当地使用圆锥形状、圆锥台形状、子弹形状等。扩径部101并不限定于这些形状。

另外，在本说明书中，所谓扩径部是指，与成形用具的中心轴线垂直的截面的轮廓的直径或圆相当径随着从前端侧朝向后端侧而扩大的部位。

另外，在说明扩孔加工方法的图中，仅图示了成形用具及钢板，模子及坯夹等省略。关于这些被省略的装置，只要使用通常的结构就可以。

相对于此，有关本发明的一实施方式的扩孔加工方法的特征在于，具备：准备工序，准备成形用具和钢板；和扩孔工序，在钢板上形成延展凸缘；在扩孔工序中，通过将成形用具推入到底孔中、以使成形用具的线状突起与形成在钢板上的底孔的周缘部的一部分2次以上点接触，将底孔依次地扩大。

在本说明书中，所谓“与周缘部的一部分点接触”，是指排除了“与周缘部的整周同时接触”的情况，容许有限面积下的接触。

以下，使用具体的例子更详细地说明。

在有关本实施方式的扩孔加工方法中，可以使用图4A～图4C所示的成形用具10。图4A是平面图，图4B是侧视图，图4C是沿着图4A的A1－A1线得到的剖视图。

该成形用具10如图4A～图4C所示，具备圆锥台形状的扩径部11、从扩径部11的表面朝向外面突出的螺旋状的线状突起12、形成在扩径部11的后端侧的圆柱形状的躯体部13、形成在扩径部11的前端侧的顶部14、形成在躯体部13的后端侧的底部15、和设在底部15上的把持部16。

根据该成形用具10，在从前端侧观察的情况下线状突起12被设置为螺旋状，并且该线状突起12在以包括扩径部11的中心轴线的截面观察的情况下，在扩径部的一方的周面中存在2个以上线状突起。

因而，由于扩径部11的水平截面并非是圆形，所以在使用该成形用具10将圆形的底孔S1推入的情况下，底孔S1的周缘部整周不会与成形用具10接触，周缘部的一部分与成形用具10点接触。即，线状突起12与底孔S1的周缘部的一部分点接触。并且，通过将该成形用具10推入，能够使线状突起与被加工件S的底孔S1的周缘部的一部分2次以上点接触。

更具体地讲，如图5A、图5B所示，通过在使成形用具10相对于在作为被加工件的钢板S上形成的圆形的底孔S1的周缘部接触的状态下，将成形用具10推入到底孔S1中，将底孔S1扩大，得到成形加工品。

图6A～图6E是示意地表示成形用具10与线状突起12的关系的变化的图，图6A是成形用具10的侧视图，图6B～图6E分别是图6A所示的成形用具10的A－A线向视图、B－B线向视图、C－C线向视图、D－D线向视图、E－E线向视图。在图6B～图6E所示的剖视图中，斜线区域表示成形用具10的截面，为其外形曲线与图5A、图5B所示的钢板S接触的部位。

在使用图2A、图2B所示那样的以往的成形用具100的扩孔加工方法中，将底孔111在保持着圆形的状态下扩大，但在有关本实施方式的扩孔加工方法中，由于各截面中的线状突起12与钢板S优先地接触，所以成形途中的孔形状为非圆形。

在扩孔加工时，由于螺旋状的线状突起12与钢板S的一部分点接触，所以钢板S的一部分被成形用具10推压，底孔111被部分地扩大。随着成形用具10前进，从图6B依次转移到图6E，成形用具10与钢板S的接触位置变化，底孔111被依次地扩大。结果，能够不产生扩孔加工时的延展凸缘破裂地形成延展凸缘。

图6B是扩孔加工的初期的阶段，底孔S1的周缘部中的图中左侧与设在成形用具10上的螺旋形状的线状突起12接触，但底孔S1中的和与线状突起12接触的部位邻接的部位不与成形用具10接触。因而，被成形用具10推扩的力集中地施加在底孔的图中左侧。然后，成形用具10相对于钢板S相对地移动，如果成为图6C的状态，则底孔的图中右侧与设在成形用具10上的螺旋形状的线状突起12接触，所以被成形用具10推扩的力集中地施加在图中右侧。在图6B、图6C之间，底孔111的周缘部与成形用具10接触的位置随着成形用具10的移动而连续地变化，所以底孔111的周缘部中的集中地承受被成形用具10推扩的力的部位也连续地变化。以下，图6D、图6E也同样地扩孔加工被推进。

图7是关于有关本实施方式的扩孔加工方法中的加工时刻T1～T4、在横轴取角度位置、在纵轴取指标σn而表示的曲线图。

如图7所示，在加工时刻T1，在90度位置发生指标σn的峰值，随着前进到加工时刻T2～T4，指标σn的峰值移动到180度、270度、360度。另外，随着从加工时刻T1前进到加工时刻T4，峰值逐渐变高，这是因为被加工板的加工硬化的影响。

通过有关本实施方式的扩孔加工方法，可以如以下这样考虑不发生扩孔加工时的延展凸缘破裂的理由。即，根据以往的扩孔加工方法，如图3所示，在加工中，在钢板110的底孔111的周缘部整周上总是被持续施加拉伸应力，周缘部均匀地延展。如果拉伸应力进一步被持续施加，则在周缘部的一部分上发生颈缩，最终发生延展凸缘破裂。

另一方面，根据本发明的加工方法，如图7所示，在加工中的某个时刻，钢板S的底孔S1的周缘部中的被施加力的部位是周缘部的一部分，随着时刻的变化而施加力的部位变化。即，被施加拉伸应力的部位是周缘部的一部分，进而，在该部位发生起因于颈缩的断裂之前拉伸应力被释放，拉伸应力被施加在其他部位上。因而，即使被施加力，在延展、颈缩的发生、断裂这样的变形进展之前力被释放而回到变形前的状态，所以能够抑制延展凸缘破裂。

进而，在有关本实施方式的扩孔加工方法中，在加工中被施加力的仅是钢板S的底孔S1的周缘部的一部分，并且该部位随着成形进展而移动，所以在着眼于被加工的周缘部的特定部位的情况下，该特定部位经过多次负荷、除荷、再负荷的循环。因此，在该特定部位，达到与成形完成时被实施了某种程度的应力释放、除此以外被实施了多次矫正加工同样的加工状态。因此，能够抑制周缘部的回弹。由此，延展凸缘的形状精度改善。

此外，在加工结束时成形用具10与底孔S1的周缘部仅以一部分接触的情况下，成形用具10的分型变得容易。

在有关本实施方式的扩孔加工方法中，并不限于上述形状的成形用具10，能够使用有关各种各样的变形例的成形用具。以下，为了说明的简洁化，对于在成形用具10中已经说明的结构使用相同的标号。

有关第一变形例的成形用具10A如图8A～图8C所示，在扩径部11的表面上向相互相同方向以螺旋状形成两条线状突起12a、12b。图8A是平面图，图8B是侧视图，图8C是沿着图8A的B1－B1线得到的剖视图。

图9是关于使用有关第一变形例的成形用具10A的情况下的扩孔加工方法中的加工时刻T1～T4，在横轴取角度位置、在纵轴取指标σn而表示的曲线图。如该曲线图所示，在使用有关第一变形例的成形用具10A的情况下，能够将相同截面内的指标σn的峰值的数量设为两个，所以能够进一步提高防止扩孔加工时的延展凸缘破裂的效果、以及减少回弹的效果。

有关第二变形例的成形用具10B如图10A～图10C所示，在扩径部11的表面上以相互反方向以螺旋状形成有两条线状突起12c、12d。图10A是平面图，图10B是侧视图，图10C是沿着图10A的C1－C1线得到的剖视图。

图11是关于使用有关第二变形例的成形用具10C的情况下的扩孔加工方法中的加工时刻T1～T4，在横轴取角度位置、在纵轴取指标σn而表示的曲线图。如该曲线图所示，在使用有关第二变形例的成形用具10C的情况下，也与有关第一变形例的成形用具10B同样，能够增加同一截面内的指标σn的峰值的数量，所以能够进一步提高防止扩孔加工时的延展凸缘破裂的效果、以及减少回弹的效果。

有关第三变形例的成形用具10C如图12A～图12C所示，在扩径部11的表面上以相互相同方向以螺旋状形成三条线状突起12e、12f、12g。图12A是平面图，图12B是侧视图，图12C是沿着图12A的D1－D1线得到的剖视图。

图13是关于使用有关第三变形例的成形用具10C的情况下的扩孔加工方法中的加工时刻T1～T4，在横轴取角度位置、在纵轴取指标σn而表示的曲线图。如该曲线图所示，在使用有关第三变形例的成形用具10C的情况下，由于能够将同一截面内的指标σn的峰值的数量设为三个，所以能够进一步提高防止扩孔加工时的延展凸缘破裂的效果、以及减少回弹的效果。

有关第四变形例的成形用具10D如图14A～图14C所示，在扩径部11的表面上以各两条反向以螺旋状形成四条线状突起12h、12i、12j、12k。图14A是平面图，图14B是侧视图，图14C是沿着图14A的E1－E1线得到的剖视图。

图15是关于使用有关第四变形例的成形用具10D的情况下的扩孔加工方法中的加工时刻T1～T4，在横轴取角度位置、在纵轴取指标σn的曲线图。如该曲线图所示，在使用有关第四变形例的成形用具10D的情况下，能够使同一截面内的指标σn的峰值的数量为四个，所以能够进一步提高防止扩孔加工时的延展凸缘破裂的效果、以及减少回弹的效果。

在上述成形用具10及10A～10D中，都为在圆锥状的扩径部11设置单个或多个螺旋形状的线状突起12的结构。但是，本发明的本质在于，通过随着成形用具相对于钢板S相对移动而成形用具接触的钢板S的底孔S1的周缘部的部位变化，底孔依次被推扩。即，只要是能够实现它的成形用具，就不特别限定于具有螺旋形状的线状突起者。

在成形用具的从前端侧的平面视图中，只要是在从中心观察的任意的方向上存在线状突起那样的形状，成形用具接触的钢板S的底孔S1的周缘部的部位就随着成形用具的移动而变化，能够依次将底孔S1推扩。由于成形的延展凸缘的形状能够通过设在成形用具上的线状突起的形状来改变，所以只要通过希望的延展凸缘的形状来适当调整线状突起的形状就可以。因而，也可以使用图16A～图16C所示那样的变形例的成形用具10E～10G。

另外，在图16A～图16C所示的变形例中，使用四角锥台形状的扩径部11’作为扩径部11，使用设在扩径部11’的后端上的四角柱形状的躯体部13’作为躯体部13，使用形成在扩径部11’的前端侧的四边形的顶部14’作为顶部14。

在有关第五变形例的成形用具10E中，如图16A所示，在扩径部11’和躯体部13’的表面上，相对于成形用具10E的轴向倾斜而形成有被分断的多个线状突起12l。

在有关第六变形例的成形用具10F中，如图16B所示，在扩径部11’和躯体部13’的表面上，相互平行地、相对于成形用具10F的轴向倾斜地形成有多个线状突起12m。在该变形例中，由于形成在角部的线状突起12m相对于成形用具10F的轴向倾斜形成，所以能够得到本发明效果。

在有关第七变形例的成形用具10G中，如图16C所示，在扩径部11’和躯体部13’的表面上，以螺旋状设有单一的线状突起12n。

在图16A～图16C所示的有关第五～第七变形例的成形用具10E、10F、10G中，也与成形用具10同样，通过随着成形用具10E～10G相对于金属件相对地移动而线状突起12l、12m、12n接触的钢板S的底孔S1的周缘部的部位变化，底孔S1依次被推扩。由此，赋予了拉伸应力的部位成为周缘部的一部分，进而，在该部位发生颈缩之前拉伸应力被释放，在其他部位被赋予拉伸应力。因而，即使被施加了力，力也会在延展、颈缩的发生、断裂这样的变形进展之前被释放而回到变形前的状态，所以能够抑制扩孔加工时的延展凸缘破裂。

在有关本实施方式的扩孔加工方法中，也可以通过一边使成形用具以推入方向的中心轴线为中心旋转一边推入到底孔中，来将底孔扩大。在此情况下，在能够通过一次的加压来调整使线状突起12抵接在底孔上的次数这一点上是优选的。即，如图5A、图5B所示，在不旋转而推入的情况下，底孔的规定的角度位置处的线状突起的接触次数是4次左右，但在使成形用具10旋转而推入的情况下，可以根据旋转速度来增减其接触次数。

这样，在一边使成形用具10旋转一边将钢板S的底孔S1扩大的情况下，由于通过旋转而钢板S的底孔S1的周缘部与成形用具10接触的位置依次变化，所以需要将线状突起12以螺旋状设置、或将多个线状突起12在成形用具10的圆周方向上均等地设置。

因而，例如可以使用图17A～图17C所示那样的有关第八变形例的成形用具10H。

该成形用具10H在扩径部11上以直线状形成6条线状突起12o，并且在把持部16上设有使成形用具10H旋转的旋转机构R。通过该旋转机构R，随着成形用具10H相对于钢板S相对地移动而使成形用具10H旋转。另外，旋转机构R只要能够使线状突起12o旋转就可以，并不限定于设在把持部16上的形态。

图18是关于一边使有关第八变形例的成形用具10H旋转一边将底孔扩大的加工方法中的加工时刻T1～T4、在横轴取角度位置、在纵轴取指标σn而表示的曲线图。如该曲线图所示，在一边使有关第八变形例的成形用具10H旋转一边将底孔扩大的加工方法中，通过在扩径部11上设置直线状的线状突起12o，使得将成形用具10H接触在钢板S的底孔S1的一部分上。然后，通过随着成形用具10H相对于钢板S相对地移动而使其旋转，在底孔S1的周缘部与成形用具接触的部位随着扩孔加工而移动。

即，被赋予拉伸应力的部位是周缘部的一部分，进而，在该部位发生颈缩之前拉伸应力被释放，在其他的部位被赋予拉伸应力。因而，即使被施加了力，也在延展、颈缩的发生、断裂这样的变形进展之前力被释放而回到变形前的状态，所以能够抑制扩孔加工时延展凸缘破裂。

在使成形用具10H旋转的情况下，可以通过控制转速来调整同一截面内的指标σn的峰值的移动速度。因而，通过使用单一的成形用具10H，能够采用与钢板S的材料特性对应的适当的旋转速度，能够可靠地提高防止扩孔加工时的延展凸缘破裂的效果及减少回弹的效果。进而，由于能够使成形用具10H的冲切冲程变短，所以还有不需要使用大型的压力机的优点。

另外，在有关本实施方式的扩孔加工方法中使用的成形用具10中，具有躯体部13，但躯体部13不是必须的，也可以在扩径部11的底面上直接设置把持部16。

但是，在具有躯体部13的情况下，在加工中的延展凸缘的特别是前端部被推扩、能够进行将延展凸缘的内径调整为均匀的去毛刺加工这一点上是优选的。

在成形用具10具有躯体部13的情况下，线状突起12也可以以接着扩径部11而连续到躯体部13的方式设置。即，可以使用图19A～图19C所示的有关第九变形例的成形用具10I、图20A～图20C所示的有关第十一变形例的成形用具10J、图21A～图21C所示的有关第十二变形例的成形用具10K。

在有关第九变形例的成形用具10I中，如图19A～图19C所示，线状突起12也以螺旋状连续地形成在躯体部13的表面上。

图19A是平面图，图19B是侧视图，图19C是沿着图19A的G1－G1线得到的剖视图。

有关第十变形例的成形用具10J如图20A～图20C所示，线状突起12在躯体部13的表面与成形用具10J的轴向平行地以直线状连续而形成。

图20A是平面图，图20B是侧视图，图20C是沿着图20A的H1－H1线得到的剖视图。

有关第十一变形例的成形用具10K如图21A～图21C所示，以直线状形成在扩径部11上的线状突起12延长到躯体部13而形成。

图21A是平面图，图21B是侧视图，图21C是沿着图21A的I1－I1线得到的剖视图。

如第九变形例～第十一变形例所示，在线状突起12被形成到躯体部的情况下，加工结束后的底孔S1与成形用具10I、10J、10K的接触面积变小。因而，能够得到除了通过回弹的减少而使分型变容易的效果以外、还有使分型变得更容易的效果。

在有关本实施方式的扩孔加工方法中，说明了使用在后端侧即底部15上设有把持部16的成形用具10、通过将把持部16推入来进行扩孔加工的情况。但是，如图22A～图22C所示的第十二变形例所示，也可以使用在顶部14上设有把持部16’的成形用具10L，通过将把持部16’朝向底孔拉入来进行扩孔加工。

另外，在通过冲压成形的扩孔加工中需要的时间是1秒左右。它从生产性的观点看是较短的时间，但如果从材料变形的速度的观点考虑，则不是那么短的时间。即，1秒的加工时间，对于在加工中的钢板S赋予拉伸应力、在发生颈缩之前该力被释放、回到变形前的状态的变化，可以认为是充分的时间。

此外，如果线状突起12与底孔S1的同一部位接触的次数是2次以上，则能够将该部位处的拉伸应力的负荷和释放反复多次，所以能够得到防止扩孔加工时的延展凸缘破裂的效果及使回弹减少的效果。

但是，在线状突起12与底孔S1的同一部位接触的次数超过10次的情况下，反复进行拉伸应力的负荷和开放的间隔变短，难以得到上述效果。因而，线状突起12接触在底孔S1的同一部位上的次数优选的是10次以下。

以上，将本发明基于实施方式及变形例说明了本发明的具体例，但本发明并不限定于这些例示。本发明包含将以上例示的具体例进行各种各样地变形、变更的形态。

被加工板并不限于钢板，可以使用铝板或钛板等金属板、FRP或FRTP等玻璃纤维强化树脂板、还有它们的复合板。

此外，也可以将钢管等中空的筒状部件作为被加工板。

线状突起12的截面形状也可以采用半圆以外的形状。但是，线状突起12是用来通过扩孔加工形成延展凸缘的，所以关于与底孔的周缘部接触的部位优选的是不具有锐角部。

线状突起12的截面形状优选的是至少与底孔的周缘部接触的部位是曲率半径0.1mm以上的圆弧形状。

关于线状突起12的突出高度，在与底孔的尺寸的关系上没有变化，但也可以以从前端侧朝向后端侧渐减的方式形成。

扩径部11的斜率也可以从前端部朝向后端部不是一定，也可以在途中变化。也可以是直径在扩径部11与躯体部13之间平滑地变化那样的形状。

形成在扩径部11的前端侧的顶部14不需要是平面，也可以是曲面。

底孔S1的形状并不限于圆或四边形，也可以是椭圆形或其他多边形。

此外，将成形用具10平面观察时的投影形状也并不限于圆或四边形，也可以是椭圆形或其他多边形。

(实施例A)

进行了用来确认本发明的扩孔加工时的延展凸缘破裂防止效果及回弹减少效果的实验。作为钢板S(被加工件)，准备了板厚2.4mm的780MPa级的高强度热轧钢板。

对于钢板S，预先通过冲孔加工设置了各种尺寸、形状的底孔。通过相对于底孔将各种成形用具以10mm/秒的速度推入而进行了扩孔加工。

关于扩孔加工时的延展凸缘破裂评价，对于具有线状突起的发明例和不具有线状突起的比较例分别使底孔尺寸以1mm单位变小，根据是否不论使底孔变小到哪个程度都不发生延展凸缘破裂来评价。

关于回弹，如果在本发明例和比较例中使底孔尺寸不一致则不公平，并且，由于在发生了延展凸缘破裂的情况下不能评价回弹，所以以在比较例中发生了延展凸缘破裂的底孔尺寸，在发明例、比较例各自中进行扩孔加工，将成形用具的截面积与孔面积的比率设为K值(K值＝分形后的孔面积/成形用具的平面图投影面积)而进行评价。

在表1～表3中表示在各种实验例中使用的成形用具的形状、成形用具的尺寸、底孔的尺寸、旋转速度、发生了延展凸缘破裂的底孔的尺寸、K值及分形性评价结果。

[表1]

[表2]

[表3]

在发明例1－1中使用图4B所示的具有一条线状突起的成形用具，在发明例1－2中使用图12B所示的具有三条的线状突起的成形用具。

在比较例1中，使用从图4B或图12B所示的成形用具中去除了线状突起的成形用具。

如表1所示，在不具有线状突起的比较例1的情况下，在底孔尺寸是50mm的情况下发生了延展凸缘破裂，在具有线状突起的发明例1－1、发明例1－2中，分别在底孔尺寸为35mm、31mm的情况下发生了延展凸缘破裂。即，可以确认通过设置线状突起能得到良好的破裂抑制效果。

进而，在发明例1－1、发明例1－2中，得到了比比较例1高的K值。即，能够确认通过具有线状突起能得到良好的回弹抑制效果。

进而，在发明例1－1、发明例1－2的情况下，通过回弹减少，在将成形用具拔出时没有发生钢板S的孔边缘部咬入到成形用具中而难以分离的状况。即，也确认了分型性的改善。

在发明例2－1中使用图16A所示的成形用具，在发明例2－2中使用图16B所示的成形用具，在发明例2－3中使用图16C所示的成形用具。

在比较例2中，使用从图16A、图16B或图16C所示的成形用具去除了线状突起的成形用具。

如表2所示，能够确认即使在使用具有四角锥台形状的扩径部的成形用具的情况下，通过具有线状突起，也能够发挥良好的破裂抑制效果及回弹减少效果。

进而，在发明例2－1、发明例2－2、发明例2－3的情况下，通过使回弹减少，没有发生在将成形用具拔出时钢板S的孔边缘部咬入到成形用具中而难以分离的状况。即，也确认了分型性的改善。

在发明例3－1中使用图17B所示的成形用具，在发明例3－2中使用图21B所示的成形用具，通过将装入在金属模内的马达的驱动力用齿轮传动机构传递给成形用具的把持部，一边使成形用具旋转一边进行扩孔加工。

在比较例3－1、比较例3－2中，使用从图17B、图21B所示的成形用具将线状突起去除的成形用具，通过将装入在金属模内的马达的驱动力用齿轮传动机构传递给成形用具的把持部，一边使成形用具旋转一边进行扩孔加工。

如表3所示，能够确认即使在使用具有直线状的线状突起的成形用具的情况下，通过一边使其旋转一边进行扩孔加工，也能够发挥良好的破裂抑制效果及回弹减少效果。

进而，在发明例3－1、发明例3－2的情况下，通过使回弹减少，没有发生在将成形用具拔出时钢板S的孔边缘部咬入到成形用具中而难以分离的状况。即，也确认了分型性的改善。特别是，在发明例3－2中，由于在躯体部中也设有线状突起，所以得到了良好的分型性。

(实施例B)

进行了用来确认成形用具的线状突起的条数和间距给扩孔加工时的延展凸缘破裂防止效果及回弹减少效果带来的影响的实验。

以图4A～图4C所示的本发明例的成形用具为基础，将螺旋角度以45度固定，使线状突起的条数变更而进行了扩孔加工。

这里，如以下这样定义适当地进行用线状突起的依次成形的数值指标δ。则如果假设在某个时刻观测了指标σn的分布的情况下指标σn的最大值是σmax、最小值是σmin，则定义为

δ＝|σmax－σmin|/σmax。

上述δ可以采用0.0<δ<1.0的范围的值。在δ＝0.0时，由于为σmax＝σmin，所以不发生指标σn的山与谷的差，所以不发生部分性的成形用具与钢板S的接触，不实施依次成形。在δ＝1.0时，为σmin＝0.0[MPa]，表示在产生指标σn＝σmax的部位进行了部分性的接触。根据以上，表示δ越接近于1.0，越发生部分的接触而适当地进行了依次成形，此外δ越接近于0.0，越在连续的大范围中发生接触而没有达到依次成形。

在图24中表示使用条数为0～12的成形用具进行扩孔加工时的指标δ的变化。在用条数为0的成形用具、即有关比较例的成形用具进行去毛刺成形的情况下，在孔缘全域中发生相等的指标σn，所以是δ＝0.0。

如果在依次去毛刺成形用具中即便以1条设置线状突起，则采用δ>0.70以上的较高的值。但是，在该成形用具的形状水准下，在1条螺旋、2条螺旋的情况下，有即使是线状突起以外的基础面(圆锥面)也接触的情况，停留在比δ＝1.0低的值。

在比3条大的螺旋数下，由于理想地实现了多点接触，进行依次成形，所以接近于δ＝1.0。如果使条数增加，则δ下降了。这意味着，如果接触点增加，则通过非零值的σmin接近于σmax的值而在指标σn的分布中没有形成充分的谷，没有充分地呈现依次成形。

根据以上，如果螺旋的条数即接触点的数量过多，则不能充分地实现依次成形，此外如果过少，则发生线状突起以外的接触，从设想的依次成形的条件确认了背离。即，可依次成形的接触部位的数量被限定在某个范围中。

此外，在图25中表示指标δ的螺旋间距的影响的评价结果。螺旋条数为3条的原状，使间距变化。由于螺旋间距＝0.0的成形用具的形状与无线状突起的圆锥冲头形状一致，所以是δ＝0.0。在螺旋间距较小的范围中，线状突起变密，通过在这些线状突起的山与山之间不发生充分的指标σn的谷，成为不适合作为依次成形的状况。如果使螺旋间距变大，则逐渐在指标σn的分布中发生山和谷，所以δ渐增而接近于1.0。如果间距较大，则通过基础面上的接触可能性变高，作为依次成形的适合度下降。

根据以上，在将接触点的数量固定而变更螺旋间距的情况下，如果过小，则不能实现线状突起附近处的部分的接触，背离依次成形，接近于用圆锥冲头的扩孔加工，所以没有适当地实施依次成形。在螺旋间距较大的范围中，容易发生线状突起以外的接触，作为依次成形的适合度下降。即，可依次成形的接触部位的螺旋间距被限定在某个范围中。

产业上的可利用性

根据本发明，在延展较好的高强度钢板中也能够防止扩孔加工时的延展凸缘破裂的发生，并且通过回弹的抑制能够改善延展凸缘的形状精度。

标号说明

10、10A～10L 成形用具

11、11’ 扩径部

12、12a～12o 线状突起

13、13’ 躯体部

14、14’ 顶部

15 底部

16、16’ 把持部

110 钢板

111 底孔

S 钢板

S1 底孔

100 成形用具

101 扩径部

110 钢板

111 底孔

112 孔

113 凸缘

114 边缘部

115 延展凸缘破裂

Claims (9)

1.一种扩孔加工方法，其特征在于，具有：

准备工序，准备成形用具和形成有底孔的被加工件，所述成形用具具有从前端侧朝向后端侧扩径的扩径部以及以从上述扩径部的表面朝向外面突出的方式形成的线状突起；和

扩孔工序，通过将上述成形用具推入到上述底孔中以使上述成形用具的上述线状突起与上述被加工件的上述底孔的周缘部的一部分2次以上点接触，将上述底孔依次扩大，形成延展凸缘。

2.如权利要求1所述的扩孔加工方法，其特征在于，

在上述扩孔工序中，一边使上述成形用具以其推入方向的中心轴线为中心旋转，一边将其推入到上述底孔中。

3.一种成形用具，在权利要求1或2所述的扩孔加工方法中使用，其特征在于，

具备：

扩径部，从前端侧朝向后端侧扩径；和

线状突起，以从上述扩径部的表面朝向外面突出的方式形成；

在从上述前端侧观察的情况下，上述线状突起是螺旋状；

在以包含上述扩径部的中心轴线的截面观察的情况下，在上述扩径部的一方的周面中，上述线状突起存在2个以上。

4.如权利要求3所述的成形用具，其特征在于，

在上述扩径部的后端侧形成有躯体部；

上述线状突起延伸到上述躯体部的表面。

5.一种成形用具，在权利要求2所述的扩孔加工方法中使用，其特征在于，

具备：

扩径部，从前端侧朝向后端侧扩径；

线状突起，以从上述扩径部的表面朝向外面突出的方式形成；和旋转机构，使上述扩径部绕其中心轴线旋转。

6.如权利要求5所述的成形用具，其特征在于，

在从上述前端侧观察的情况下，上述线状突起是直线状。

7.如权利要求5所述的成形用具，其特征在于，

在从上述前端侧观察的情况下，上述线状突起是螺旋状。

8.如权利要求5～7中任一项所述的成形用具，其特征在于，在上述扩径部的后端侧形成有躯体部；

上述线状突起延伸到上述躯体部的表面。

9.一种成形加工品，其特征在于，

具有通过权利要求1或2所述的扩孔加工方法形成的延展凸缘。