JP2001025830A

JP2001025830A - 打ち抜き金型

Info

Publication number: JP2001025830A
Application number: JP11198799A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Matsumoto; 義雄松本; Yoshiaki Miyamoto; 賀章宮本
Original assignee: Fuji Die Co Ltd
Current assignee: Fuji Die Co Ltd
Priority date: 1999-07-13
Filing date: 1999-07-13
Publication date: 2001-01-30

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の大型の打ち抜き金型の、寿命を大幅に
延ばし、ランニングコストの大幅な低減を図ることを目
的とする。【解決手段】金型は、目的の板材を打ち抜くための凹部
形状等を備えた超硬製のダイス部と、そのダイス部と面
接触した状態でボルトを用いて係合支持する鉄製の台座
部とからなり、パンチは、打ち抜き加工時に金型のダイ
スに押し込まれる超硬製のブレード部と、そのブレード
部と面接触した状態でボルトを用いて係合支持する鉄製
の支持台部とからなることを特徴とする構造の打ち抜き
金型を用いることによる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、打ち抜き金型に関
する。特に、従来の金型に比べ、極めて優れた耐久性を
有し、従来とは比較にならない打ち抜き回数の達成が可
能な高耐久性打ち抜き金型に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、打ち抜き加工は、極めて小さ
な部品からパンチングメタル等の大きなものまで、あら
ゆる産業分野における金属加工の一般的手法として広く
用いられてきた。これらの打ち抜き加工時に用いるのが
打ち抜き金型である。

【０００３】打ち抜き金型は、パンチをダイス内に押し
込み、パンチとダイスとで、被加工品である板材を所定
の形状に押切り加工するものである。このときのダイス
内にパンチを押し込む際に、相当の衝撃が生じ、大きな
負荷がパンチ及びダイスの双方にかかることになる。

【０００４】従って、一般的に大型の打ち抜き金型は、
当初、単一の材料で作られており、約２０００〜３００
０回の打ち抜きが限界であり、寿命が短いという問題が
あり、その解決にあたり、種々の工夫がなされてきた。
例えば、専ら小型の製品に用いられたものであるが、金
型のダイス部（超硬製）と、そのダイス部を構成する金
属材料に比べて軟質の金属材料（軟鋼）を支持台部に用
いて、ダイス部と支持台部とを接着層を介して張り合わ
せ、ダイスの受ける衝撃を台座の軟質の金属材で吸収す
るという手法が採用されてきた。この手法によれば、約
４０００〜６０００回の打ち抜きが可能となり、大幅に
寿命を延ばすことが可能となった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このダ
イス部と支持台部とをロウ材等の接着層を介して張り合
わせた打ち抜き金型は、使用時にダイス部が破損すると
いう現象が一定の頻度で発生していた。

【０００６】本件発明者等は、この現象を入念に解析
し、その原因を究明していった。その経過において、本
件発明者等は、ダイス部と支持台部との接合界面であ
る接着層厚の形成状況にバラツキを生じている。ダイ
ス部と支持台部との相対向する面の平行度にバラツキを
生じている等の場合は、パンチをダイスに打ち込んだ際
の衝撃が、ダイスから衝撃を吸収する支持台部へ均一に
伝わらない場合が生じる。

【０００７】即ち、ダイス部若しくは支持台部のそれぞ
れの相対向する面に一定レベル以上の突起が存在する
と、その突起部に打ち込み時の衝撃が集中し、破損を引
き起こすマイクロクラックの発生起点になる。また、ダ
イス部と支持台部との接着層を介しての張り付け時にい
ずれかの面が傾斜してしまった場合は、不均一な衝撃負
荷がダイス部と支持台部との間に生じ、破損を引き起こ
す原因となることが明らかとなってきた。

【０００８】そして、近年は、打ち抜き金型を用いて、
単なる金属材を加工するのみならず、金属材に比べ高い
粘性を持った有機材、有機材と金属材との複合材料等の
加工も行われるようになってきている。従って、打ち抜
き金型の受ける加工時の衝撃も、一層大きなものとなる
傾向にあり、より長寿命の打ち抜き金型が求められてき
た。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そこで、本件発明者等
は、鋭意研究の結果、以下に述べるような結論を得て、
本件発明を行うに到ったのである。まず、金型の「ダイ
ス部と支持台部との接着層を介しての張り付け時にいず
れかの面が傾斜してしまう。」という問題に対しては、
製品を量産する際に一定の割合で不可避的に生ずるもの
であるとしたら、接着層そのものを廃止し、ダイス部と
支持台部とをボルト等を用いて物理的に接合すべきであ
るとの結論に到った。

【００１０】この物理的接合を行うに当たっては、金型
を構成するダイス部と支持台部とが直接接触するため、
不均一な接触を起こさぬように、その接触面の仕上がり
状況が問題となってくる。これらのことを考慮して本件
発明を行っている。

【００１１】請求項１には、目的の板材を打ち抜くため
の凹部形状等を備えた金型と、当該金型の凹部形状に板
材を押し込んで打ち抜くパンチとからなる一組の打ち抜
き金型であって、金型は、目的の板材を打ち抜くための
凹部形状等を備えた超硬製のダイス部と、そのダイス部
と面接触した状態でボルトを用いて係合支持する鉄製の
支持台部とからなり、パンチは、打ち抜き加工時に金型
のダイスに押し込まれる超硬製のブレード部と、そのブ
レード部と面接触した状態でボルトを用いて係合支持す
る鉄製の支持台部とからなることを特徴とする一組の打
ち抜き金型としている。

【００１２】この請求項１に記載の発明をより分かりや
すく説明するため、最も単純な打ち抜き加工の概念を示
した図１を用いて説明する。図１から分かるように、金
型は、板材を打ち抜くための打ち抜き形状に合わせた凹
部若しくは貫通部（以上及び以下において、凹部形状等
と称している。）を有している。そして、この凹部形状
等に合わせて、パンチを押し込み、打ち抜くことで目的
の形状に押し切りするものである。この凹部形状等は、
目的の製品の形状に合わせて、任意に形成するものであ
る。

【００１３】本発明において、この金型に関して特徴的
なことは、ダイス部と支持台部との２層により構成し、
支持台部に打ち抜き加工時の衝撃を吸収させる点にあ
る。しかも、このダイス部と支持台部は、図１では図示
していないが、ボルトを用いて係合接合したものとして
いる。このように、ボルト止めすることで、ダイス部と
支持台部とが容易に脱着自在となり、ダイス寿命が来た
ときも、容易にダイス部のみの交換作業が可能となり、
作業性に優れ、余分な廃棄物を生じないものとなる。

【００１４】ダイス部に用いる素材は、一般に超硬材と
して分類され、打ち抜き金型の素材として用いられるも
のであれば、特に限定して考える必要はない。一方、支
持台部は、鉄製又は鉄基合金のものであり、軟鋼、鋼、
高クロム鋼であるステンレス鋼等であって、ダイスを構
成する超硬材より硬度の低い素材であればよい。

【００１５】好ましくは、請求項３に記載したように、
ダイス部を構成する超硬材と支持台部を構成する鉄製又
は鉄基合金との硬度の差がＨＲＣ値で２０〜５０間にあ
るものを用いることが最も好ましい。２０以下の硬度の
差であれば、打ち抜き加工時の衝撃の吸収が十分に行わ
れず、破損を生じることとなる。５０以上の硬度の差で
あれば、支持台部が柔らかすぎることとなり、支持台部
の変形がダイス寿命に比べ早くなり望ましくない。

【００１６】図１に示したパンチに関しても、金型と同
様の２層の構成を持ち、上述したと同様の図示せぬボル
ト止めを採用している。これらは、上述した金型の場合
と同様の効果を発揮するものである。パンチのブレード
部は、金型のダイスと相まって板材を押し切って打ち抜
くものであり、耐摩耗性を考慮し、金型のダイス部を構
成すると同様の超硬材を用いる。ただし、この場合ブレ
ード部を構成する超硬材と金型を構成する超硬材が全く
同一の素材であることを意味するものではない。打ち抜
く板材の種類に応じて、最も最適な組み合わせを適宜選
択使用すればよいものである。

【００１７】そして、一組の打ち抜き金型と標記してあ
るが、パンチ及び金型のそれぞれが一つ存在する場合の
みならず、パンチ及び金型のそれぞれが多段に配置され
た打ち抜き金型をも含む概念として記載している。

【００１８】以上に述べたような、請求項１に記載の発
明の構成を採っても、従来のダイス部と支持台部とを接
着層を介して張り合わせた金型に比べ、平均して約２倍
程度（打ち抜き回数で約１００００回程度）の金型寿命
を得ることが出来る。しかしながら、その寿命には、一
定のバラツキがあり、安定した長寿命とならない。

【００１９】そこで、更に研究を進めた結果、請求項２
に記載したように、金型の超硬製のダイス部と鉄製の支
持台部との相互の接触面及びパンチの超硬製のブレード
部と鉄製の支持台部との相互の接触面のそれぞれが表面
粗さがＲａ＝０．０１〜１０μｍで、且つ１０μｍ以内
の平坦度を有するものとすれば、安定して金型寿命を飛
躍的に延ばすことが可能となったのである。

【００２０】第一の条件として、金型の超硬製のダイス
部と鉄製の支持台部との相互の接触面及びパンチの超硬
製のブレード部と鉄製の支持台部との相互の接触面のそ
れぞれが表面粗さがＲａ＝０．０１〜１０μｍでなけれ
ばならない。大型の金型で、このように平滑な表面を形
成することはかなりの困難を伴うこととなるが、電解イ
ンプロセスドレッシング研削技術（以下、「ＥＬＩＤ研
削」と称する。）を用いた超精密平面研削盤を用いるこ
とで、表面粗さの調整が可能である。

【００２１】ＥＬＩＤ研削の原理は、鋳鉄をバインダー
とするダイヤモンド砥石に水系の研削液中でパルス電流
を作用させて、常に優れた研削性を維持させるものであ
る。その結果、難削材料に対する高能率粗加工研削から
硬脆材料に対する超精密鏡面研削まで広い範囲に応用で
きるものである。

【００２２】このようにして表面粗さが目的の範囲に入
ると、次に問題となるのは、平坦度である。即ち、表面
粗さだけを目的の範囲としても、平坦度が一定のレベル
に入っていなければ、打ち抜き時の衝撃を衝撃吸収材と
して配する支持台部へ均一に吸収させることが出来ない
のである。従って、金型の超硬製のダイス部と鉄製の支
持台部との相互の接触面及びパンチの超硬製のブレード
部と鉄製の支持台部との相互の接触面のそれぞれが、こ
の双方を満足した状態でなければ、更なる長寿命化が出
来ないのである。

【００２３】このＥＬＩＤ研削を用いると、表面粗さに
加え、第２の条件である平坦度に関しても、ここに記載
した程度の値を同時に達成することも可能となるのであ
る。そして、可能な限り、相互の接触面同士の持つ表面
粗さ及び平坦度が近接した値である方が好ましいと考え
られる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る最適と思われ
る実施の形態について説明する。ここでは、本件発明に
係る打ち抜き金型であって、自動車用エンジンのシリン
ダーブロックに納められるガスケット用の打ち抜きに応
用したものを示す。以下、支持台部という用語を複数箇
所を示す目的で用いているが、それぞれの指し示す箇所
を峻別するため、支持台部（Ａ）、支持台部（Ｂ）等の
表示としている。

【００２５】この打ち抜きダイ金型１は、板材２を目的
とするガスケットの外枠形状に打ち抜くための第一パン
チ３、当該ガスケットの内部に必要な抜き孔を形成する
ための第二パンチ４、そして、打ち抜き金型５によって
構成した。

【００２６】図２にこれらのものを組み合わせて、実際
に打ち抜く際の、第一パンチ３、第二パンチ４、そし
て、打ち抜き金型５の関わり合いを示している。ここか
ら分かるように、上部バックプレート６と下部バックプ
レート７との間に、打ち抜きダイ金型５が一番底面に位
置し、中間に第一パンチ３、そして最上層に第二パンチ
４が位置することになる。

【００２７】そして、板材２には、自動車用エンジンの
シリンダーブロックに納められるガスケット用材料とし
て、ステンレス鋼板と耐熱ゴム材とをラミネートしたも
のを用いた。

【００２８】図２において、右上がりのハッチングを施
しているのが第二パンチ４の超硬材Ｖ３０を用いて製造
した複数の打ち抜きブレード（Ａ）８である。同じく、
図２において、網掛けを施した部位が第一パンチ３の超
硬材Ｖ３０を用いて製造した打ち抜きブレード（Ｂ）９
である。そして、図２において、打ち抜き金型５の右下
がりのハッチングを施しているのが超硬材Ｖ２０を用い
て製造したダイス部１２である。

【００２９】ここで、第二パンチ４は、鋼（ＨＲＣ４
０）で出来た支持台部（Ａ）１０に、それぞれの打ち抜
きブレード（Ａ）８をボルト締めで締結するものとし
た。このようにすることで、打ち抜き加工時に、打ち抜
きブレード（Ａ）８の受ける衝撃を支持台部（Ａ）１０
が吸収し、第二パンチの長寿命化が図れるのである。こ
のときの支持台部（Ａ）１０とそれぞれの打ち抜きブレ
ード（Ａ）８との接触する面の表面仕上げ精度は、支持
台部（Ａ）１０が、Ｒａ＝１．２３μｍ、平坦度４．１
μｍ、打ち抜きブレード８が、Ｒａ＝１．５７μｍ、平
坦度４．８μｍとした。この表面を仕上げるためには、
前述したＥＬＩＤ研削法を用いた。以下同様である。

【００３０】第一パンチ３と打ち抜き金型５の構造は、
図２だけではわかりにくいので、それぞれを図３及び図
４に示して説明する。図３には、第一パンチ３の上面図
及び断面図を示している。図３から分かるように、第一
パンチ３は、ガスケットの外枠形状を打ち抜くもので、
超硬材Ｖ３０を用いて製造した打ち抜きブレード（Ｂ）
９と鋼（ＨＲＣ４０）で出来た支持台座（Ｂ）１１との
２層構造としている。このときの支持台部（Ｂ）１２と
打ち抜きブレード（Ｂ）９との接触する面の表面仕上げ
精度は、支持台部（Ｂ）１１が、Ｒａ＝１．１６μｍ、
平坦度４．３μｍ、打ち抜きブレード（Ｂ）９が、Ｒａ
＝１．５５μｍ、平坦度４．６μｍとした。

【００３１】図４には、打ち抜き金型５の上面図及び断
面図を示している。図４から分かるように、超硬材Ｖ２
０を用いて製造したダイス部１２と鋼（ＨＲＣ４０）で
出来た支持台部（Ｃ）１３との２層構造としている。こ
のときの支持台部（Ｃ）１３とダイス部１３との接触す
る面の表面仕上げ精度は、支持台部（Ｃ）１３が、Ｒａ
＝１．１０μｍ、平坦度４．０μｍ、ダイス部１３が、
Ｒａ＝１．１５μｍ、平坦度４．７μｍとした。

【００３２】以上に述べた構成の一組の打ち抜き金型を
用いて、上述したように自動車用エンジンのシリンダー
ブロックに納められるガスケットを製造したところ、約
５５０００回の打ち抜き加工が可能であった。これは、
従来の打ち抜き金型に比べ、約１０倍以上の打ち抜き回
数が可能であることを意味しており、飛躍的に寿命が延
びていることになる。

【００３３】

【発明の効果】本件発明に係る打ち抜き金型を用いるこ
とにより、従来の金型の打ち抜き可能回数が５０００回
前後であるのに対し、５００００回以上の打ち抜きが可
能となり、打ち抜き金型のメンテナンス回数を大幅に削
減することができ、メンテナンスの実施時においても、
ボルト止めした金型のダイス部及びパンチ部のブレード
部のみを取り外し、交換するだけで足り、作業性の向
上、不要な廃棄物の発生防止が可能となった。従って、
トータル的に見たランニングコストを低減し、より一層
経済的な生産活動が可能となるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】打ち抜き金型の模式原理図。

【図２】打ち抜き金型の模式断面図。

【図３】パンチを表す模式図。

【図４】金型を表す模式図。

【符号の説明】

１打ち抜き金型２板材３第一パンチ４第二パンチ５打ち抜き金型６上部バックプレート７下部バックプレート８打ち抜きブレード（Ａ）９打ち抜きブレード（Ｂ）１０支持台部（Ａ）１１支持台座（Ｂ）１２ダイス部１３支持台部（Ｃ）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】目的の板材を打ち抜くための凹部形状等
を備えた金型と、当該金型の凹部形状に板材を押し込ん
で打ち抜くパンチとからなる一組の打ち抜き金型であっ
て、金型は、目的の板材を打ち抜くための凹部形状等を備え
た超硬製のダイス部と、そのダイス部と面接触した状態
でボルトを用いて係合支持する鉄製の支持台部とからな
り、パンチは、打ち抜き加工時に金型のダイスに押し込まれ
る超硬製のブレード部と、そのブレード部と面接触した
状態でボルトを用いて係合支持する鉄製の支持台部とか
らなることを特徴とする一組の打ち抜き金型。
【請求項２】金型の超硬製のダイス部とその鉄製の支
持台部との相互の接触面及びパンチの超硬製のブレード
部とその鉄製の支持台部との相互の接触面のそれぞれが
表面粗さがＲａ＝０．０１〜１０μｍで、且つ１０μｍ
以内の平坦度を有するものである請求項１に記載の一組
の打ち抜き金型。
【請求項３】金型の超硬製のダイス部とその鉄製の支
持台部との硬度差及びパンチの超硬製のブレード部とそ
の鉄製の支持台部との硬度差が、ＨＲＣ値で２０〜５０
である請求項１又は請求項２に記載の一組の打ち抜き金
型。