CN110799280B - 金属板的切断方法、金属成形体的制造方法以及金属成形体 - Google Patents

Abstract

本发明提供即使加载外力也能够抑制裂纹的产生，能够使产品的强度提高的金属板的切断方法、金属成形体的制造方法以及金属成形体。本发明所涉及的一个方式的金属板(2)的切断方法具备压扁工序和分离工序。压扁工序中，通过从厚度方向的两侧对金属板(2)的预定切除部(22)施加力，而在厚度方向上压扁预定切除部(22)，由此使预定切除部(22)变形为薄壁部(23)。分离工序在压扁工序之后，使薄壁部(23)与主体部(21)分离。

Description

金属板的切断方法、金属成形体的制造方法以及金属成形体

技术领域

本发明涉及金属板的切断方法、金属成形体的制造方法以及金属成形体。

背景技术

一般而言，作为通过冲压机对金属板进行剪切加工而获得产品的方法，公知有冲裁加工(例如，参照专利文献1)。

该专利文献1记载的冲裁加工是精密落料加工，能够从工件高精度地冲裁出产品。在精密落料加工中，例如对金属板的预定切除部用冲模和压板冲模牢固地进行固定，并对产品对应部分一边用反向冲头进行反向冲压，一边用冲裁冲头进行冲裁。由此，金属板被剪切力冲裁，从而形成产品。

这里，通过一般的冲裁加工冲裁出的产品成为图4所示的端面。如图4所示，产品的端面从厚度方向的一个边缘部朝向另一个边缘部依次形成有塌边61、剪切面62以及断裂面63，在另一个边缘部产生飞边64。

与此相对，在精密落料加工中，虽然与一般的冲裁加工相同地在产品的端面产生塌边、剪切面、断裂面以及飞边，但剪切面的比例大，从而能够制造精密的产品。

专利文献1：日本特开2006-255740号公报

然而，存在以下问题：若对这种产品加载过大的外力，则有时发生裂纹的扩展而导致破裂，但若在产品的边缘部存在飞边等微小的凹凸部分，则容易以该部分为起点产生裂纹。

对于这一点，在精密落料加工中，虽然能够进行精密的加工，但与一般的冲裁加工同样，在边缘部产生断裂面、飞边，因此若负载一定以上的外力，则容易在边缘部产生裂纹。其结果是，即使是精密落料加工，也无法将产品形成一定以上的强度。

另一方面，可以想到对产品的切断面进行修边加工，将形成于边缘部的飞边削掉，通过对产品的切断面进行精加工，而使产品的强度提高的方案。

然而，若进行修边加工，则产品的切断面确实具有美观的外观，但由于再次在边缘部形成由修边加工带来的飞边，所以不能使产品的强度提高。

发明内容

本发明是鉴于上述状况而完成的，其目的在于提供即使加载外力也能够抑制裂纹的产生，能够使产品的强度提高的金属板的切断方法、金属成形体的制造方法以及金属成形体。

本发明所涉及的一个方式的金属板的切断方法的特征在于，具备：压扁工序，通过从厚度方向的两侧对金属板的预定切除部施加力，而在厚度方向上压扁上述预定切除部，由此使上述预定切除部变形为薄壁部；以及分离工序，在上述压扁工序之后，使上述薄壁部与主体部分离。

另外，本发明所涉及的一个方式的金属成形体的制造方法从金属板切除预定切除部来制造金属成形体，金属成形体的制造方法的特征在于，具备：压扁工序，通过从上述金属板的厚度方向的两侧对上述预定切除部施加力，而在厚度方向上压扁上述预定切除部，由此使上述预定切除部变形为薄壁部；以及分离工序，在上述压扁工序之后，使上述薄壁部与主体部分离而获得上述金属成形体。

另外，本发明所涉及的一个方式的金属成形体的特征在于，设置于上述金属成形体的端面的断裂面在上述金属成形体的厚度方向上比上述金属成形体的厚度薄且形成于上述金属成形体的厚度方向的中间部分。

附图说明

图1的A是本发明的一个实施方式的舌形片的立体图。图1的B是图1的A的A部分的放大图。

图2是表示金属板的预定切除部和主体部的俯视图。

图3的A～图3的C是表示上述制造方法的剖视图。

图4是进行了现有的冲裁加工的产品的端部的主要部分侧视图。

具体实施方式

本实施方式涉及金属板2的切断方法、金属成形体的制造方法以及金属成形体，特别是涉及用于对金属板2进行剪切加工而获得产品的金属板2的切断方法、金属成形体的制造方法以及金属成形体。以下，基于附图对本发明的一个实施方式进行说明。

本实施方式的金属成形体是图1的A所示的用于安全带装置的舌形片1。舌形片1是通过对金属板2进行本实施方式的冲裁加工而制造的。如图1的B所示，本实施方式的通过冲裁加工获得的舌形片1具有规定的端面，在该端面从厚度方向的一个边缘部朝向另一个边缘部依次形成倒角面15、剪切面17、断裂面16、剪切面17以及倒角面15。即，本实施方式的断裂面16其宽度比舌形片1的厚度窄且形成于舌形片1的厚度方向的中间部分。这样，本实施方式的舌形片1由于断裂面16在作为切断面的端面中没有形成在边缘部，因此能够获得以往所没有的断裂强度。本实施方式的舌形片1具备把持部11和插入部13。

此外，在本实施方式中，规定的端面是遍及舌形片1的整个外周形成的端面，但也可以仅将外周中的一部分作为规定的端面。

在将舌形片1安装于带扣时，把持部11是用于供用户把持的部分。把持部11例如局部或全部由树脂模塑部(未图示)覆盖。在把持部11形成有供安全带通过的插通孔12。

插入部13是被插入到带扣的部分。舌形片1通过使插入部13插入到带扣而被带扣保持。插入部13从把持部11延伸出，并与把持部11一体地成形。插入部13形成为宽度比把持部11窄，并在宽度方向的中央部且延伸方向的末端部形成有钩挂于带扣的钩挂孔14。

这种结构的舌形片1是利用以下的方法制造的。以下，对舌形片1的制造方法(以下称为本实施方式的制造方法)进行说明。

本实施方式的制造方法是对金属板2(工件)进行冲裁加工，从而获得作为金属成形体的舌形片1的方法。作为金属板2，例如优选使用厚度为3mm的铁板或不锈钢板。如图2所示，加工前的金属板2被划分为成型后构成金属成形体的主体部21的区域、和成型后从主体部21切断并除去的预定切除部22的区域。应予说明，在金属板2中，主体部21和预定切除部22在外观上没有区别。

本实施方式的制造方法具备粗加工工序、倒角工序、压扁工序以及分离工序。

粗加工工序是从作为母材的金属板2粗加工成多个舌形片1的工序(将通过粗加工工序粗加工而成的成型品称为半成品20)。半成品20具有主体部21和形成于主体部21的周围的预定切除部22。粗加工工序后的预定切除部22比粗加工工序前小。

倒角工序在粗加工工序之后进行。如图3的A所示，倒角工序是对舌形片1的表面或背面与端面所成的角部进行倒角的工序，根据产品选择倒直角、倒圆角等。应予说明，在不需要对产品的该角部进行倒角的情况下，可以省略倒角工序。

本实施方式的倒角工序是在舌形片1的厚度方向的角部形成倒角面15的工序。在本实施方式中，倒角面15由圆弧面构成。应予说明，圆弧面是指向外侧突出的曲面状的倒角面。在倒角工序中使用的模具具有从厚度方向的两侧夹持主体部21并挤压主体部21的一对压板模具3、和一对圆角挤压模具4。

一对压板模具3的成形面(对置面)由平面构成。一对压板模具3的成形面相互分离。另外，各圆角挤压模具4的成形面由圆弧凹面41和凸平面42构成。各圆弧凹面41与邻接的压板模具3的成形面连接，圆弧凹面41的内侧的边缘与压板模具3的外侧的边缘一致。凸平面42的圆弧凹面41侧的边缘与圆弧凹面41的外侧的边缘一致。

在倒角工序中，将半成品20设置为用一对压板模具3夹持主体部21的状态，在该状态下，用一对圆角挤压模具4从厚度方向的两侧对与主体部21的角部对应的部分和预定切除部22进行相互冲压。由此，对于半成品20而言，主体部21的角部形成为由被压缩的圆弧面形成倒角面15的状态，并且被压扁一定程度的预定切除部22从主体部21的端面延伸出。

压扁工序在倒角工序之后进行。压扁工序使用一对精加工挤压模具5来代替一对圆角挤压模具4。如图3的B所示，压扁工序是如下的工序：主要通过一对精加工挤压模具5从厚度方向的两侧对预定切除部22施加力，从而在厚度方向上进一步压扁预定切除部22，使预定切除部22变形为薄壁部23。在压扁工序中使用的模具具备从厚度方向的两侧夹持主体部21并挤压主体部21的一对压板模具3、和在厚度方向上压扁预定切除部22的一对精加工挤压模具5。

一对精加工挤压模具5构成为能够从厚度方向的两侧冲压半成品20的预定切除部22。并且，一对精加工挤压模具5对半成品20的端面施加剪切力，从而能够在该端面的上部和下部形成剪切面17。因此，压扁工序通过一对精加工挤压模具5，从厚度方向的两侧对预定切除部22进行冲压，加载压缩力，由此能够使预定切除部22变形为薄壁部23，在此基础上，能够对主体部21在端面的上部和下部形成剪切面17。

通过压扁工序生成的薄壁部23比主体部21的厚度薄，并且形成于主体部21的厚度方向的中间部分(主体部21的表面与背面之间)。在本实施方式中，薄壁部23从主体部21的厚度方向的中央部延伸出，但只要在主体部21的厚度内，也可以形成于偏向表面侧或背面侧的位置。

分离工序在压扁工序之后进行。分离工序是使通过压扁工序生成的薄壁部23从主体部21分离的工序。分离工序从通过压扁工序刚压扁完预定切除部22后的状态起，通过使一对精加工挤压模具5与一对压板模具3在产品的厚度方向上相对地移动，而使薄壁部23从主体部21分离。作为一对精加工挤压模具5与一对压板模具3的相对移动，既可以将一对压板模具3和一对精加工挤压模具5中的任一方固定且使另一方移动，也可以使双方彼此向相反的方向移动。

此外，根据图3的A、图3的B，在从倒角工序移至压扁工序时，使一对压板模具3相对于主体部21的位置变化。关于这一点，例如可以使一对压板模具3向精加工挤压模具5侧移动，也可以使用与在倒角工序中使用的压板模具3不同的模具。

经由这样的工序而成形的舌形片1在端面的厚度方向的中央部形成有断裂面16，在断裂面16的厚度方向的两外侧形成一对剪切面17，在一对剪切面17的厚度方向的两外侧形成倒角面15。因此，本实施方式的舌形片1由于在角部没有形成断裂面16，因此即使对舌形片1加载过大的外力，也能够抑制从断裂面16的微小的凹凸产生裂纹，能够抑制以微小的凹凸为起点产生裂纹。其结果是，根据本实施方式的舌形片1，能够使产品的强度提高。

〔应用〕

上述实施方式的制造方法具备粗加工工序、倒角工序、压扁工序以及分离工序，但粗加工工序和倒角工序根据需要进行即可，并不是一定需要的工序。

上述实施方式的薄壁部23虽然形成于主体部21的厚度方向的中央部，但也可以形成于厚度方向的偏向表面侧或背面侧的位置，只要不形成于角部即可。即，薄壁部23只要形成于主体部21的厚度方向的中间部分即可。此外，根据上述实施方式的制造方法，由于能够将薄壁部23在主体部21的端面形成于厚度方向的偏向表面侧或背面侧的位置，因此能够根据需要适当设定断裂面16的位置。

上述实施方式的制造方法是制造舌形片1来作为金属成形体的方法，但并不限定于舌形片1，能够应用于通常的金属加工。另外，也可以将上述实施方式的制造方法应用于切断金属板2的方法。由此，能够使金属板2的切断面美观且成为不易产生裂纹的端面。

上述实施方式的预定切除部22是金属板的除主体部21以外的部分，但变形为薄壁部23的部分只要是主体部21的外周部分即可，预定切除部22也可以不全部变形为薄壁部23。

另外，上述实施方式的构成只要在不脱离本发明的主旨的范围内，能够进行适当设计变更。

〔比较实验〕

使用上述实施方式的制造方法从金属板制造出的金属片与使用现有的制造方法从金属板冲裁的金属片进行拉伸强度的比较实验。以下，将通过上述实施方式的制造方法制造出的金属片作为实施例的金属片，将通过现有的制造方法制造出的金属片作为比较例的金属片。

(实施例)

实施例的金属片是从机械结构用碳钢(S55C)、板厚3.0mm、硬度HRC45±2的金属板，通过上述实施方式的制造方法，制造W25.4mm×L100mm的矩形形状的金属片。

(比较例1)

比较例1的金属片是从与实施例相同材料的机械结构用碳钢(S55C)、板厚3.0mm、硬度HRC45±2的金属板，通过精密落料加工，制造W25.4mm×L100mm的矩形形状的金属片。在断裂面产生的飞边保持原样地残留。

(比较例2)

比较例2的金属片是从与实施例相同材料的机械结构用碳钢(S55C)、板厚3.0mm、硬度HRC45±2的金属板，通过精密落料加工，制造W25.4mm×L100mm的矩形形状的金属片。对在断裂面产生的飞边进行倒直角而除去。

(比较例3)

比较例3的金属片是从与实施例相同材料的机械结构用碳钢(S55C)、板厚3.0mm、硬度HRC45±2的金属板，通过基于冲压的冲裁加工，制造W25.4mm×L100mm的矩形形状的金属片。

(比较例4)

比较例4的金属片是从与实施例相同材料的机械结构用碳钢(S55C)、板厚3.0mm、硬度HRC45+2的金属板，通过电火花线切割机，制造W25.4mm×L100mm的矩形形状的金属片。

(试验条件)

作为试验条件，对实施例和比较例1～比较例4的各金属片，在用试验机保持各金属片的长度方向的两端部的状态下，沿着金属片的长度方向在彼此相反的方向上加载拉伸力，逐渐增大拉伸力，测量金属片发生断裂时的力。对于实施例的金属片和比较例1～比较例4的金属片，分别制造五个试验片，对五个试验片在上述条件下进行试验。而且，用从五个试验片获得的值计算平均值，比较实施例与比较例1～比较例4的试验片的各个平均值。

以下，表示试验结果。

[表1]

	断裂时的载荷[KN]	产生裂纹的部分
			实施例	50.5	主面
比较例1	37.8	端面(断裂面)
			比较例2	38.2	端面(断裂面)
比较例3	34.3	端面(断裂面)
			比较例4	42	边缘

通过上述试验，可知实施例的金属片的拉伸强度比比较例1～比较例4的金属片高。

另外，对于破裂时的形态，实施例的金属片从主面的某一处产生了裂纹，而不是在断裂面产生了裂纹，与此相对，比较例1～比较例3的金属片从断裂面产生了裂纹，比较例4的金属片从边缘产生了裂纹。

作为实施例的金属片和比较例4的金属片在拉伸强度上产生差异的原因，可以认为，实施例的金属片是对边缘部进行了被压缩的圆弧面(圆弧挤压面)的倒角加工，因此难以产生来自边缘的断裂，从而有助于拉伸强度的上升。

〔效果〕

如以上说明的那样，上述实施方式的金属板2的切断方法具有以下所示的特征。即，上述实施方式的金属板2的切断方法具备压扁工序和分离工序。压扁工序通过从厚度方向的两侧对金属板2的预定切除部22施加力，而在厚度方向上压扁预定切除部22，由此使预定切除部22变形为薄壁部23。分离工序在压扁工序之后，使薄壁部23从主体部21分离。以下，将具有该特征的金属板2的切断方法称为第一方式的金属板2的切断方法。

根据第一方式的金属板2的切断方法，能够使主体部21的断裂面在主体部21的端面中位于厚度方向的中间部。由此，与断裂面形成于主体部21的角部的现有产品相比，不易产生以断裂面的微小的凹凸为起点的裂纹，从而能够使主体部21的强度提高。

另外，上述实施方式的金属成形体的制造方法具有以下所示的特征。即，上述实施方式的金属成形体的制造方法是从金属板2切除预定切除部22来制造金属成形体的金属成形体的制造方法。上述实施方式的金属成形体的制造方法具备压扁工序和分离工序。压扁工序通过从厚度方向的两侧对金属板2的预定切除部22施加力，而在厚度方向上压扁预定切除部22，由此使预定切除部22变形为薄壁部23。分离工序在压扁工序之后，使薄壁部23从主体部21分离而获得上述金属成形体。以下，将具有该特征的金属成形体的制造方法称为第一方式的金属成形体的制造方法。

根据第一方式的金属成形体的制造方法，能够使金属成形体的断裂面在主体部21的端面中位于厚度方向的中间部。由此，与断裂面形成于金属成形体的角部的现有产品相比，不易产生以断裂面的微小的凹凸为起点的裂纹，从而能够使金属成形体的强度提高。

上述实施方式的金属成形体的制造方法具有以下的附加特征。即，金属成形体的制造方法在第一方式的金属成形体的制造方法中，金属成形体是能够拆装地插入到安全带装置的带扣的舌形片1。以下，将该金属成形体的制造方法称为第二方式的金属成形体的制造方法。

根据第二方式的金属成形体的制造方法，能够提高容易被瞬间施加过大外力的舌形片1的强度。

上述实施方式的金属成形体具有以下所示的特征。即，上述实施方式的金属成形体是通过从金属板2切除预定切除部22而成形的金属成形体。对于金属成形体而言，设置于金属成形体的端面的预定切除部22的断裂面16在金属成形体的厚度方向上比金属成形体的厚度薄且形成于金属成形体的厚度方向的中间部分。以下，将具有该特征的金属成形体称为第一方式的金属成形体。

根据第一方式的金属成形体，断裂面16形成于金属成形体的厚度方向的中间部分，而不是形成于厚度方向的角部，因此能够抑制以断裂面的微小的凹凸为起点的裂纹的产生，从而能够形成强度比现有产品强的金属成形体。

上述实施方式的金属成形体具有以下的附加特征。即，在第一方式的金属成形体中，金属成形体的端面具有一对剪切面17和一对倒角面15，所述一对剪切面17相对于断裂面16形成于金属成形体的厚度方向的两外侧，所述一对倒角面15相对于剪切面17形成于金属成形体的厚度方向的两外侧。以下，将具有该特征的金属成形体称为第二方式的金属成形体。

根据第二方式的金属成形体，由于相对于断裂面16在厚度方向的两侧具有剪切面17和倒角面15，因此被切断的端面(切断端面)看起来美观，并且能够进一步抑制裂纹的产生。

上述实施方式的金属成形体具有以下的附加特征。即，在第二方式的金属成形体中，一对倒角面15分别由被压缩的圆弧面构成。以下，将具有该特征的金属成形体称为第三方式的金属成形体。

根据第三方式的金属成形体，由于倒角面15由被压缩的圆弧面构成，因此能够进一步抑制在角部产生裂纹。

上述实施方式的金属成形体具有以下的附加特征。即，上述实施方式的金属成形体在第一方式～第三方式的金属成形体中，金属成形体是能够拆装地插入到安全带装置的带扣的舌形片1。以下，将具有该特征的金属成形体称为第四方式的金属成形体。

根据第四方式的金属成形体，能够形成强度比现有产品强的舌形片1。

附图标记说明

1…舌形片；15…倒角面；16…断裂面；17…剪切面；2…金属板；21…主体部；22…预定切除部；23…薄壁部。

Claims (6)

1.一种金属板的切断方法，其特征在于，

具备：

倒角工序，在利用成形面由平面构成的一对压板模具夹持金属板的主体部的状态下，利用成形面由圆弧凹面和凸平面构成的一对圆角挤压模具，从厚度方向的两侧对金属板的与主体部的角部对应的部分和预定切除部进行相互冲压，使所述主体部的角部形成为由被压缩的圆弧面形成倒角面的状态，并且使被压扁的所述预定切除部从所述主体部的端面延伸出；

压扁工序，在所述倒角工序之后，在利用所述一对压板模具夹持所述金属板的主体部的状态下，利用成形面由平面构成的一对精加工挤压模具，对所述金属板的端面施加剪切力，在该端面的上部以及下部形成剪切面，并通过从厚度方向的两侧对所述金属板的所述预定切除部施加力，而在厚度方向上压扁所述预定切除部，由此使所述预定切除部变形为薄壁部；以及

分离工序，在所述压扁工序之后，使所述薄壁部从所述主体部分离。

2.一种金属成形体的制造方法，从金属板切除预定切除部来制造金属成形体，其特征在于，

所述金属成形体的制造方法具备：

倒角工序，在利用成形面由平面构成的一对压板模具夹持所述金属板的主体部的状态下，利用成形面由圆弧凹面和凸平面构成的一对圆角挤压模具，从厚度方向的两侧对金属板的与主体部的角部对应的部分和预定切除部进行相互冲压，使所述主体部的角部形成为由被压缩的圆弧面形成倒角面的状态，并且使被压扁的所述预定切除部从所述主体部的端面延伸出；

压扁工序，在所述倒角工序之后，在利用所述一对压板模具夹持所述金属板的主体部的状态下，利用成形面由平面构成的一对精加工挤压模具，对所述金属板的端面施加剪切力，在该端面的上部以及下部形成剪切面，并通过从所述金属板的厚度方向的两侧对所述预定切除部施加力，而在厚度方向上压扁所述预定切除部，由此使所述预定切除部变形为薄壁部；以及

分离工序，在所述压扁工序之后，使所述薄壁部从所述主体部分离而获得所述金属成形体。

3.根据权利要求2所述的金属成形体的制造方法，其特征在于，

所述金属成形体是能够拆装地插入到安全带装置的带扣的舌形片。

4.一种金属成形体，通过权利要求2所述的金属成形体的制造方法制造而成，其特征在于，

设置于所述金属成形体的端面的断裂面在所述金属成形体的厚度方向上比所述金属成形体的厚度薄且形成于所述金属成形体的厚度方向的中间部分，

所述金属成形体的端面具有一对剪切面和一对倒角面，

所述一对剪切面相对于所述断裂面形成于所述金属成形体的厚度方向的两外侧，

所述一对倒角面相对于所述剪切面形成于所述金属成形体的厚度方向的两外侧。

5.根据权利要求4所述的金属成形体，其特征在于，

所述一对倒角面分别由被压缩的圆弧面构成。

6.根据权利要求4或5所述的金属成形体，其特征在于，

所述金属成形体是能够拆装地插入到安全带装置的带扣的舌形片。

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