JP2002321020A - 金属帯の打抜き加工方法 - Google Patents

金属帯の打抜き加工方法

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 平面度を低下させるソリ発生や打抜き面性状
を低下させるチッピングの発生を抑え、金型の寿命を延
長させると共に、形状精度の良好な打抜き製品を得る。 【構成】 ダイ1に載置した金属帯M0,M1をストリッ
パープレート2で拘束してダイ1方向にパンチ3を相対
移動させで中抜き、次いで外抜きすることによりリング
状打抜き製品を作製する際、ダイ1とパンチ3との間の
クリアランス比を中抜き時に比較して外抜き時に小さく
設定する。クリアランス比は、中抜き時に12〜20
%、外抜き時に5〜12%に設定することが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金型のチッピングや金
属帯のソリ発生を防止しながら形状精度の良好な打抜き
製品を得る加工方法に関する。
【0002】
【従来の技術】金属帯からリング状打抜き部品を製造す
る場合、図1,2に示すように、ダイ1に載置した金属
帯M0をストリッパープレート2で拘束し、ダイ1に相
対的に接近する方向にパンチ3を移動させて金属帯M0
を中抜きする(第1工程)。次いで、中抜きされた金属
帯M1をダイ1,カウンターパッド4の上に載置し、ス
トリッパープレート2で金属帯M1を拘束する。この状
態でダイ1に相対的に接近する方向にパンチ3を移動さ
せることにより、金属帯M1を外抜きし、リング状の打
抜き製品Pを製造する(第2工程)。
【0003】通常の打抜き加工では、ダイ1とパンチ3
とのクリアランス比が小さ過ぎると、二次剪断面,タン
グ等の発生によって打抜き面性状が劣化しやすく、剪断
抵抗の増大に起因するチッピング等の微小欠陥の発生に
より金型寿命も低下しやすい。逆に、過大なクリアラン
ス比では,打抜き面にダレ,カエリが増加し、ソリも大
きくなって製品の平面度が低下しやすい。このようなこ
とから、金属帯Mの打抜き加工では、5〜12%のクリ
アランス比が一般的に採用されている。
【0004】クリアランス比の設定は、第1工程の中抜
きと第2工程の外抜きでリング状打抜き製品Pを作製す
る場合でも同様に適用され、第1工程,第2工程共にダ
イ1とパンチ3との推奨クリアランス比5〜12%を基
準として同じクリアランス比に設定することが一般的で
ある。リング状打抜き製品Pの用途によっては平面度規
格が厳しく要求されることもあり、このような場合には
ソリ発生を防止するため比較的小さな値5〜8%にクリ
アランス比を設定している。平面度規格の要求が厳しい
加工製品を得る打抜き加工では、小さなクリアランスの
ために金型の磨耗が激しく、作製された打抜き製品にソ
リが発生するまでの時間が短くなる。そのため、ソリの
増大に起因して平面度が規定値を越えた時点で金型の寿
命が尽きたものと判断し、金型を交換している。
【0005】金型の交換は、第1工程で中抜き、第2工
程で外抜きすることによりリング状打抜き製品Pを製造
する場合に不利となる。すなわち、第1工程、第2工程
何れの金型の磨耗がソリ増大に影響を及ぼしているのか
不明なため、第1工程、第2工程のパンチ及びダイを両
方とも交換せざるを得ない。具体的には、平面度の要求
が過酷な打抜き製品の製造ラインでは、2〜3回/日の
頻度で金型の交換が余儀なくされ、金型交換作業のため
に生産性が低下するばかりか、多数の金型を使い潰すこ
とから加工コストが上昇することにもなる。更に、金型
交換を節減して加工を継続すると、ソリの増加に起因し
て平面度が規格値を超える打抜き製品が製造される。打
抜き製品に生じたソリは別工程で矯正する必要がある
が、ソリの除去には熟練を要し、工数増加によって加工
コストが上昇する原因にもなる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】打抜き加工時に発生す
るソリは、ダイ1及びパンチ3で金属帯Mが剪断される
際に発生する曲げモーメントによる塑性変形が原因であ
る。一般的にダイ1とパンチ3とのクリアランス比が大
きいほど、ソリを助長させる大きな曲げモーメントが発
生すると考えられる。したがって、ソリ発生を抑制する
ためには、クリアランス比を可能な限り小さく設定する
ことが好ましい。
【0007】他方、チッピングと称される微小欠陥が金
型に発生すると、微小欠陥が打抜き製品に転写され打抜
き面性状が劣化するため、チッピングの発生に起因した
金型の交換が強いられる。金型に発生するチッピング
は、クリアランス比の減少に起因する剪断抵抗の増加が
原因である。したがって、チッピング発生の抑制にはク
リアランス比をなるべく大きく設定することが好まし
く、ソリ発生の抑制策と相反する。ソリ及びチッピング
の発生原因が相異なる現象に由来し、ソリ発生を抑制し
ようとするとチッピングが発生しやすく、チッピング発
生を抑制しようとするとソリが発生しやすくなる。その
ため、適正なクリアランス比を設定することにより、ソ
リ及びチッピング両者の発生を抑制することは困難であ
った。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような問
題を解消すべく案出されたものであり、中抜き,外抜き
によってリング状の打抜き製品を作製する場合、ソリ発
生に及ぼすクリアランス比の影響度を考慮して中抜き時
と外抜き時とでクリアランス比を変えることにより、平
面度を低下させるソリ発生や打抜き面性状を低下させる
チッピングの発生を抑え、金型の寿命を延長させると共
に、形状精度の良好な打抜き製品を得ることを目的とす
る。
【0009】本発明は、その目的を達成するため、ダイ
に載置した金属帯をストリッパープレートで拘束してダ
イ方向にパンチを相対移動させて中抜き、次いで外抜き
することによりリング状打抜き製品を作製する際、ダイ
とパンチとの間のクリアランス比を中抜き時に比較して
外抜き時に小さく設定することを特徴とする。クリアラ
ンスは、被打抜材である金属帯の板厚tに対するクリア
ランスCの比率で定義されるクリアランス比〔C/t×
100(%)〕が中抜き時に12〜20%、外抜き時に
5〜12%となるように設定することが好ましい。
【0010】
【作用】本発明者等は、中抜き,外抜きの2工程でリン
グ状の打抜き製品を製造するとき、各工程のソリ発生に
及ぼすクリアランスの影響を種々調査検討した。その結
果、クリアランス比がソリ発生に及ぼす影響は、中抜き
に比較して外抜きの方が大きくなることを見出した。中
抜き,外抜きでクリアランス比の影響が異なる理由は次
のように推察される。中抜き,外抜きの2工程でリング
状打抜き製品を製造する場合、金属帯M0の中抜きで生
じる縁部R1は、中抜きされた金属帯M1の外抜きで生じ
る縁部R2よりも曲率が大きく、小さな面積に大きな打
抜き荷重が加わる。そのため、局部的に大きな剪断抵抗
が金型に作用し、チッピングが発生しやすい。他方、大
きな荷重負荷のため金属帯M0が塑性変形しやすいが、
変形領域が小さなことから金属帯M0の全体に及ぼす影
響が少なく、クリアランス比を比較的大きく設定しても
ソリ発生が少ない。
【0011】外抜きは、製品Pとなる部分をパンチ3と
カウンターパッド4で挟んで打ち抜くが、挟み込む面積
が狭いため、打抜き時の曲げモーメントにより生じる反
りを抑え込むことが難しく、製品Pに反りが発生しやす
い。そのため、中抜きに比較して外抜き時のクリアラン
ス比を大きく設定して、ソリ発生を抑制する必要があ
る。しかも、曲率が比較的小さなことから、外抜き時に
加えられる打抜き荷重が局部的に大きな応力として金型
に作用することもない。すなわち、チッピングは、中抜
き時に比較して発生しがたい。このように中抜き時,外
抜き時における金属帯M0,M1の挙動及び金型に加わる
負荷を考慮して、中抜き時よりも外抜き時のクリアラン
ス比を小さく設定することにより、リング状打抜き製品
Pの平面度を低下させるソリの発生が抑えられ、且つ打
抜き面性状が良好な製品が得られる。
【0012】中抜き工程では、クリアランス比を12〜
20%の範囲に設定することが好ましい。中抜き時に生
じるチッピングは、12%以上のクリアランス比で顕著
に抑制される。しかし、20%を超えるクリアランス比
では、曲げモーメントに起因して大きなソリが生じやす
くなる。外抜き工程では、クリアランス比を5〜12%
と中抜き時よりも小さく設定することが好ましい。クリ
アランス比が5%未満になると、外抜き工程で金型のチ
ッピングが極端に増加し、打抜き製品の端面性状を劣化
させる。逆に12%を超えるクリアランス比では、打抜
き製品にソリが発生しやすくなる。
【0013】
【実施例】板厚2mm,板幅150mmのSAPH鋼帯
をコイルから巻き戻し、レベラーで平面度0.05mm
以下に調整した打抜き原板を用意した。金型材質はダイ
1,パンチ3共にSKD11以上(HRC60以上)と
し、ストローク数25spmの順送り抜き加工できる2
00トンメカプレスを使用した。打抜き原板を第1工程
のダイ1に載置し、ストリッパープレート2で拘束した
状態で径100mmのパンチ3を下降させて中抜きし
た。ダイ1としては、クリアランス比が3〜22%とな
るように100.12〜100.88mmの範囲でダイ
径を変化させたものを使用した。
【0014】外抜き工程では、中抜きされた金属帯M1
をダイ径120mmのダイ1,カウンターパッド4に載
置し、ストリッパープレート2で拘束した状態でパンチ
3を下降させて金属帯M1を外抜きした。パンチ3とし
ては、クリアランス比が5〜20%となるように11
9.8〜119.2mmの範囲でパンチ径を変化させた
ものを使用した。中抜き,外抜きで作製されたリング状
打抜き製品Pを打抜き回数250ショットごとにサンプ
リングし、次のようにソリ,チッピングの発生状況を調
査した。
【0015】130mm×130mmの範囲で0.3m
mの隙間をもつスリット治具にリング状打抜き製品Pを
通過させることによってソリ発生の有無を判定し、平面
度が0.3mmを超える打抜きショット数をカウントし
た。平面度0.3mmを超えるソリが3000ショット
未満で発生したものを×,3000〜5000ショット
で発生したものを△,5000ショットでも生じなかっ
たものを○と評価した。打抜き面性状を目視観察し、3
000ショット未満でチッピングが発生したものを×,
3000〜5000ショットでチッピングが発生したも
のを△,5000ショット以上でもチッピングが発生し
なかったものを○として耐チッピング性を評価した。
【0016】総合評価として、5000ショットの打ち
抜き後に平面度0.3mmを超えるソリが発生せず、3
000ショット以上でも金型にチッピングの発生がな
く、且つ何れかの金型が5000ショットを超えるまで
チッピングが発生しなかったものを○,5000ショッ
トに至る前に平面度0.3mmを超えるソリが発生し、
或いは5000ショットに達するまでにチッピングが発
生したものを×と判定した。
【0017】表1の調査結果にみられるように、ソリ発
生に影響が小さな第1工程(中抜き)のクリアランス比
を比較的大きく設定し、ソリ発生に大きな影響を与える
第2工程(外抜き)のクリアランス比を比較的小さく設
定した試験番号1〜6(本発明例)では,5000ショ
ット以上でも平面度0.3mmを超えるソリが発生しな
かった。また、クリアランス比を大きく設定した第1工
程の金型は、打抜きを5000ショット以上繰り返した
後でもチッピングが生じおらず、更なる打抜き加工に使
用可能なことが判った。
【0018】これに対し、第1工程,第2工程のクリア
ランス比を等しく設定して中抜き,外抜きしたもので
は、クリアランス比の小さな試験番号7(従来例)では
チッピングの発生傾向が強く、クリアランス比の大きな
試験番号8(従来例)ではソリの発生傾向が強くなって
いた。ソリの発生は、クリアランス比の増加に伴って顕
著になり、第1工程のクリアランス比を15%にした試
験番号9(従来例)では、1000ショットの短期間で
著しいソリが検出された。また、第1工程のクリアラン
ス比を第2工程よりも小さく設定した場合、第1工程の
クリアランス比が小さな試験番号10(比較例)ではチ
ッピングの発生が著しく、ソリ発生に至る打抜き回数も
少なかった。この場合にも、クリアランス比の増加に伴
ってソリ発生が顕著になり、試験番号11(比較例)で
は1000ショット、試験番号12(比較例)では50
0ショットと短期間でソリが発生した。
【0019】
【0020】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、ソリ発生に影響の少ない中抜き時のクリアランス比
をチッピング低減に有効な程度まで大きくし、ソリ発生
に及ぼす影響が大きな外抜き時のクリアランス比を小さ
く設定することにより、チッピングの発生を抑えてい
る。この方法によると、平面度が高く、端面性状も良好
なリング状打抜き製品が得られ、打抜き加工後のソリ矯
正工程も省略できる。また、チッピング発生に起因する
金型の交換頻度も節減できるため、加工コストも低減す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 金属帯M0を中抜きした後、外抜きするリン
グ状打抜き製品の製造工程図
【図2】 金属帯M0(a)を中抜き(b)し、次いで
外抜き(c)することにより作製されるリング状打抜き
製品
【符号の説明】
1:ダイ 2:ストリッパープレート 3:パンチ
4:カウンターパッド M0:金属帯 M1:中抜きされた金属帯 M2:外
抜きされた金属帯 R1:中抜きで金属帯に形成された開口縁部 R2:外抜きで金属帯に形成された開口縁部 P:リング状打抜き製品
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 尚文 兵庫県尼崎市鶴町1番地 日新製鋼株式会 社技術研究所内 Fターム(参考) 4E048 BA04 BA05 BA06

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ダイに載置した金属帯をストリッパープ
    レートで拘束してダイ方向にパンチを相対移動させて中
    抜き、次いで外抜きすることによりリング状打抜き製品
    を作製する際、ダイとパンチとの間のクリアランス比を
    中抜き時に比較して外抜き時に小さく設定することを特
    徴とする金属帯の打抜き加工方法。
  2. 【請求項2】 金属帯の板厚に対するクリアランスの比
    率で定義されるクリアランス比を中抜き時に12〜20
    %、外抜き時に5〜12%に設定する請求項1記載の打
    抜き加工方法。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57160528A (en) * 1981-03-31 1982-10-02 Sumitomo Light Metal Ind Ltd Molding drawing-out method of continuous punching press
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