JP2004066315A - ビス座形成方法とビス座形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ビス座を整形する際に余肉の盛り上がりがなく、しかもビス座を整形する際にバリを除去できるビス座の形成方法を提供する。
【解決手段】穴あけ工程と整形工程とを経てビス座を形成する。穴あけ工程では、第１パンチ１０に設けた除肉突起１４でパンチ領域とその周辺の肉壁とをダイ穴１９内へ押し込む。この状態のパンチ領域をせん断部１５でせん断して貫通穴２を形成する。さらに前段整形部１６で貫通穴２を整形して前段ビス座４を形成し、ダイ穴１９の上端の受穴２０にリング部３を形成する。整形工程では、リング部３を押し潰して貫通穴２側へ押し戻す。第２パンチの整形部で、前段ビス座４と、塑性変形されたリング部３とを同時に整形してビス座とする。一連の過程を経ることにより、整形部で押し除けられる肉壁の量を最小限化して、余肉の盛り上がりを解消できる。整形加工時にバリを吸収して除去できる。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属板材に下すぼまりテーパー状のビス座を形成するための加工方法、なかでもパンチとダイとを用いてプレス加工のみによってビス座を形成する加工法とその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プレス加工のみでビス座を形成する加工法は、例えば特開昭６２−８４８３号公報や特開平７−３２０６４号公報に公知である。前者では、図９に示すように、金属板３０を打ち抜いて貫通穴３１を形成し、この貫通穴３１に円錐台形状の整形金型３２を押し当ててビス座３３を形成している。つまり、打ち抜き工程と、整形工程との２工程でビス座を形成している。
【０００３】
後者の特開平７−３２０６４号公報では、１工程で貫通穴とビス座とを同時に形成する点が上記の加工法と異なる。詳しくは、図１０に示すように半球状の突部３４と、打ち抜き用の切刃３５と、上広がりテーパー状の整形部３６とでパンチ３７を構成している。加工時には、金属板３０を突部３４でダイ側に押し込んで肉壁を押し出し、次いで押し出された肉壁の周囲を切刃３５で切断して貫通穴３１をあける。さらに整形部３６で貫通穴３１の周囲をコイニングして、下すぼまりテーパー状のビス座３３を形成している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前者の加工方法で形成したビス座は、貫通穴３１を整形金型３２でいきなり整形するので、図９に示すように、整形工程においてビス座３３の上周縁に符号４０で示す肉の盛り上がりを生じやすいうえ、打ち抜き加工時に貫通穴３１の下周縁にバリが生じるのを避けられず、肉の盛り上がりやバリを除去するための仕上げ工程が別途必要となる。
【０００５】
後者では、１工程で貫通穴３１とビス座３３とを順に形成するが、貫通穴３１内に切刃３５が嵌合した状態のままで整形加工が行われる。そのため、整形部３６で押し除けられる肉部は板材の上面側へ逃げるしかなく、貫通穴３１の上面開口縁の周囲に肉が盛り上がりやすい。
【０００６】
盛り上がった余肉４１は、整形部３６に連続する段部４２で整形する以外にないが、貫通穴３１、および形成途中のビス座３３の内面が、切刃３５および整形部３６で塞がれているため、全ての余肉４１を除去するのは難しく、前者の加工法に比べて、ビス座３３の上面開口縁における肉の盛り上がり量がさらに増加する。整形部３６で押し除けられた肉の一部は貫通穴３１の下周縁からはみ出るが、このはみ出し部分は一般的な打ち抜き加工に伴うバリに比べて、大きく明確に形成される不利もある。
【０００７】
本発明の目的は、ビス座の上周縁における余肉の盛り上がりがなく、しかも貫通穴の下周縁におけるバリを解消でき、従って余肉やバリを除去するための仕上げ加工が省略でき、その分だけ作業効率と生産性とが向上するビス座の形成方法とその装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の目的は、ビス座を整形する際に整形部で押し除けられる肉壁の量を最小限化でき、従って余肉の盛り上がりがなく、しかも貫通穴の形成時にバリを生じたとしても、ビス座を整形する際にバリを除去できるビス座の形成方法とその装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のビス座形成方法は、金属板材１を打ち抜いて貫通穴２を形成する穴あけ工程と、穴あけ工程を経たブランク材１ａの貫通穴２を、下すぼまりテーパー状に整形してビス座Ｓを形成する整形工程とからなる。穴あけ工程においては、図１（ａ）に示すごとく貫通穴２の形成に並行して、貫通穴２の下周縁にリング部３を突出形成する。整形工程においては、図１（ｂ）に示すごとく貫通穴２の整形に並行して、リング部３をブランク材１ａの下面と面一状に塑性変形させ、かつ、塑性変形されたリング部３をビス座Ｓのテーパー面に連続させることになる。
【００１０】
上記の穴あけ工程においては、パンチ領域の殆どをダイ穴１９内へ押し込んだ状態で貫通穴２を形成し、図２（ｃ）に示すごとく貫通穴２の上開口縁を下すぼまりテーパー状に塑性変形させて前段ビス座４を形成する。本発明でのパンチ領域とは、せん断部１５で打ち抜かれる板面領域を意味する。
【００１１】
本発明のビス座形成装置は、図２に示すごとく金属板材１に貫通穴２を形成する第１パンチ１０および第１ダイ１１と、図３に示すごとく前記貫通穴２を下すぼまりテーパー状に整形してビス座Ｓを形成する第２パンチ１２および第２ダイ１３とからなる。第１ダイ１１のダイ穴１９の上開口縁には、貫通穴２の下開口縁から下向きに突出するリング部３を形成するための受穴２０が形成されている。第２パンチ１２は、ブランク材１ａの貫通穴２を下すぼまりテーパー状に整形してビス座Ｓを形成する整形部２２を備えている。以て、第２ダイ１３の上面にリング部３の下縁を載置した状態で、第２パンチ１２を貫通穴２に押圧して、リング部３をブランク材１ａの下面と面一に塑性変形させ、同時に、塑性変形されたリング部３をビス座Ｓのテーパー面に連続させることができるようになっている。
【００１２】
上記のビス座形成装置において、第１パンチ１０には、図２（ａ）に示すごとくパンチ領域を他に先行して押圧変形させる除肉突起１４と、押圧変形されたパンチ領域をせん断して貫通穴２を形成するせん断部１５と、貫通穴２の上開口縁を下すぼまりテーパー状に塑性変形させて、前段ビス座４を形成する下すぼまりテーパー状の前段整形部１６とが設けられており、第２パンチ１２の整形部２２の下面には、ブランク材１ａの下面と面一に塑性変形されたリング部３の内縁形状を規定する規制軸２３が設けられている。
【００１３】
【発明の作用効果】
本発明では、貫通穴２の下面周縁にリング部３を形成しておき、貫通穴２を整形してテーパー穴状のビス座３を形成する際に、リング部３の全体を貫通穴２側へ押し戻すことにより、リング部３をブランク材１ａの下面と面一状に塑性変形させ、同時に、貫通穴２側へ押し戻されたリング部３の内面を貫通穴２と共に下すぼまりテーパー状に整形してビス座Ｓを形成するようにした。
【００１４】
このように、整形過程において、リング部３を貫通穴２とともにテーパー穴状に整形してビス座Ｓを形成すると、整形用の第２パンチ１２で塑性変形されて押し除けられる肉壁の全体量が、少なくともリング部３の体積分だけ減るので、形成されたビス座Ｓの上周縁に余肉が盛り上がるのをよく防止できる。さらに、貫通穴２を形成した時点でバリが生じていたとしても、バリはリング部３と共に塑性変形されて、ブランク材１ａの下面と面一状に整形されてしまうので、ビス座３が完成した状態でバリが生じる余地はなく、従って余肉やバリを除去するための仕上げ加工を省略でき、その分だけ作業効率と生産性とが向上する。
【００１５】
穴あけ工程において、パンチ領域の殆どをダイ穴１９内へ押し込んだ状態で貫通穴２を形成すると、単に貫通穴２を打ち抜き形成する場合に比べて、パンチ領域の周囲の肉壁をダイ穴１９側へ流動させて減肉できる。さらに、貫通穴２の上開口縁を下すぼまりテーパー状に塑性変形させて前段ビス座４を形成すると、前段ビス座４を形成する際に押された肉壁の一部を受穴２０側へ逃がして減肉できる。従って、整形工程でビス座Ｓを形成する際に、第２パンチ１２で塑性変形される肉壁の体積が大幅に減少して、余分な肉壁のはみ出しを確実に防止でき、余肉の盛り上がりのないビス座Ｓを形成できる。
【００１６】
第１パンチ１０と第１ダイ１１とで、貫通穴２とリング部３とを同時に形成し、第２パンチ１２と第２ダイ１３とで、貫通穴２を下すぼまりテーパー状に整形してビス座Ｓを形成するビス座形成装置によれば、２工程の塑性加工のみでビス座Ｓを適正に形成でき、しかも仕上げ加工を省略できるので、ビス座Ｓの加工に要するコストを削減できる。通常のプレス機でビス座Ｓを加工できる利点もある。
【００１７】
第１ダイ１１のダイ穴１９の上開口縁に受穴２０を形成し、この受穴２０と第１パンチ１０との協同作用でリング部３を形成するので、リング部３を確実に形成できるうえ、受穴２０の大きさを変更することにより、整形加工時に整形部２２で押し除けられる肉壁の量を加減できる。
【００１８】
第２パンチ１２を貫通穴２に押圧してビス座Ｓを形成する際に、リング部３をブランク材１ａの下面と面一に塑性変形させるので、ブランク材１ａの下面が面一に仕上がる。従って、例えばアルミニウ条材からなるガイドレールの締結壁にビス座Ｓを形成するような場合に、ガイドレールの断面構造を簡略化して、そのコストダウンに寄与できる。
【００１９】
第１パンチ１０が、パンチ領域を押圧変形する除肉突起１４と、せん断部１５と、前段ビス座４を形成する前段整形部１６とで構成されていると、第１パンチ１０のみで除肉、せん断、前段整形の一連の加工を能率よく行える。第２パンチ１２の整形部２２の下面に、ブランク材１ａの下面と面一に塑性変形されたリング部３の内縁形状を規定する規制軸２３が設けられていると、整形過程において整形部２２で穴中心側へ押し除けられた肉部を規制軸２３で受け止めて整形でき、ビス座Ｓの穴形状がいびつにばらつくのを防止し、穴径寸法を均一に揃えることができる。
【００２０】
【実施例】
図１ないし図４に、本発明に係るビス座形成方法とその装置の第１実施例を示す。ビス座は、図１（ａ）に示すごとく金属板材１を打ち抜いて貫通穴２を形成する穴あけ工程と、図１（ｂ）に示すごとく穴あけ工程を経たブランク材１ａの貫通穴２を、下すぼまりテーパー状に整形してビス座Ｓを形成する整形工程とからなる。
【００２１】
図１（ａ）の穴あけ工程においては、貫通穴２の形成に並行して、貫通穴２の下周縁に断面が直角三角形状のリング部３を突出形成し、さらに貫通穴２の上開口縁を下すぼまりテーパー状に塑性変形させて前段ビス座４を形成する。穴あけ工程が終了した時点におけるリング部３の外周面は、下すぼまりテーパー状になっている。
【００２２】
図１（ｂ）の整形工程においては、貫通穴２を下すぼまりテーパー状に整形するのに並行して、リング部３をブランク材１ａの下面と面一状に塑性変形させ、同時にリング部３の内面をビス座Ｓのテーパー面に連続させて、ビス座Ｓを完成する。
【００２３】
図２および図３はビス座形成装置とその加工工程を示す。ビス座形成装置は、図２に示すごとく金属板材１に貫通穴２を形成する第１パンチ１０および第１ダイ１１と、図３に示すごとく前記貫通穴２を下すぼまりテーパー状に整形してビス座Ｓを形成する第２パンチ１２および第２ダイ１３とからなる。
【００２４】
図２において、第１パンチ１０は、パンチ領域を他に先行して押圧変形させる除肉突起１４と、押圧変形されたパンチ領域をせん断して貫通穴２を形成するせん断部１５と、貫通穴２の上開口縁を下すぼまりテーパー状に塑性変形させて前段ビス座４を形成する下すぼまりテーパー状の前段整形部１６とを多段状に備えている。
【００２５】
除肉突起１４は、下端が半球状に丸められた突起からなり、その突出寸法は金属板材１の厚み寸法より十分に大きく設定してある。除肉突起１４の突出基端部の直径は、せん断部１５の直径寸法（貫通穴２の内径）の７割前後に設定してある。せん断部１５は丸軸状に形成する。前段整形部１６のテーパー角度は９０度である。
【００２６】
第１ダイ１１には、先のせん断部１５に対応するダイ穴１９を形成してあり、その上開口縁に下すぼまりテーパー状の受穴２０が形成されている。受穴２０は、第１パンチ１０で押し出された余肉を受け入れてリング部３を形成するために存在する。
【００２７】
図３において第２パンチ１２は、下すぼまりテーパー状の整形部２２を有し、その下面に丸軸状の規制軸２３が突設されている。整形部２２は前段ビス座４および貫通穴２を塑性変形させてビス座Ｓを形成し、その際にリング部３も同時に整形して、ブランク材１ａの下面と面一に塑性変形させ、塑性変形されたリング部３をビス座Ｓのテーパー面に連続させる。このとき、塑性変形されるリング部３の内縁形状を規定するために、前記規制軸２３が存在する。
【００２８】
第２ダイ１３には、規制軸２３に対応するダイ穴２４を形成する。このダイ穴２４の直径寸法は貫通穴２の直径寸法より小さく設定しておく。
【００２９】
次にビス座Ｓの加工過程の詳細を説明すると、先に述べたように、穴あけ工程では、図２（ａ）に示すように第１ダイ１１に金属板材１を載置して位置決めし、第１パンチ１０で貫通穴２を打ち抜き形成する。このとき、図２（ｂ）に示すように貫通穴２が打ち抜かれるのに先行して、パンチ領域の殆どが除肉突起１４でダイ穴１９内へ押し込まれる。除肉突起１４で板面を押し込むことにより、パンチ領域の周囲の肉壁をダイ穴１９側へ流動させて減肉でき、後工程において貫通穴２を塑性変形させてビス座Ｓを形成する際の肉壁の体積を減少できる。同時に、パンチ領域の下面周囲の肉壁を受穴２０に流動させることができる。
【００３０】
この後に、下凹み状のパンチ領域がせん断部１５で打ち抜き除去されて、図２（ｃ）に示すごとく貫通穴２が形成される。
【００３１】
パンチ領域の打ち抜きに連続して、図２（ｃ）に示すように貫通穴２の上半部を前段整形部１６で塑性変形させて前段ビス座４を形成する。このとき、前段整形部１６で押された肉壁の一部を受穴２０側へ逃がすことができるので、整形工程で前段整形部１６を再度塑性変形させてビス座Ｓを形成する際の肉壁の体積を減少できる。肉壁の一部は前段ビス座Ｓの上開口縁に盛り上がるが、この余肉は整形工程で整形される。
【００３２】
図２（ｃ）においてブランク材１ａの下面に突出するリング部３は、せん断時、あるいは前段ビス座４の圧印加工時の塑性変形によって形成される。リング部３はバーリング加工で形成したボスと見た目は似ているが、第１パンチ１０の圧印作用で形成される点で本質的に異なる。
【００３３】
整形工程では、図３（ａ）に示すように、穴あけ工程を経たブランク材１ａを第２ダイ１３上に載置し、貫通穴２をダイ穴２４と同心状に位置決めした状態で、第２パンチ１２によって整形加工を施す。このとき、リング部３の下端縁のみが第２ダイ１３の上面で受け止められているので、整形部２２で前段ビス座４を押圧すると、第２パンチ１２の押圧力がリング部３の下端縁に集中する。その結果、リング部３は図１（ｂ）に示すように全体が貫通穴２側へ押し戻されて、ブランク材１ａの下面と面一状に塑性変形される。
【００３４】
この押し戻しを確実に行ううえで、リング部３の外周面が下すぼまりテーパー状で、内面がストレート穴になっていることが役立っている。同時に、貫通穴２側へ押し戻されたリング部３が、前段ビス座４と同時に整形部２２で塑性変形されて、下すぼまりテーパー状に整形されてビス座Ｓを形成する。
【００３５】
貫通穴２側へ押し戻され、整形部２２で再度押圧されたリング部３は、ビス座Ｓの下面穴の中心方向へ圧延変形する。このときの圧延部内縁の形状を規制軸２３で規定することにより、ビス座Ｓの下面開口の直径寸法を一定にし、穴形状がいびつにばらつくのを防止する。図１（ｂ）において符号２６は、貫通穴２であった個所と、塑性変形されたリング部３との接合部分を示している。
【００３６】
かかる本発明のビス座形成方法によれば、ビス座Ｓを整形する際に整形部２２で押し除けられる肉壁の量を最小限化できるので、余肉の盛り上がりがない。しかも、貫通穴２の形成時にバリが生じても、ビス座Ｓを整形する際にバリが吸収除去されるので、仕上げ加工を施す必要がなく、全体として適正な構造のビス座Ｓを低コストで形成できる。
【００３７】
図４は加工対象の一例であるアルミニウム条材からなるガイドレール２７を示す。ガイドレール２７は、断面Ｃ字状に形成してあり、その締結壁２８の適所にビス座Ｓが形成される。本出願人は、先に述べたビス座形成装置を用いてガイドレール２７に問題なくビス座Ｓを形成できた。
【００３８】
また、締結壁２８を開口枠の上枠に締結した状態において、ビス座Ｓと上枠との接合面側に突起が出ないので、ガイドレール２７の構造を簡素化し、その分だけレールの製造コストを削減できる。因みに、従来のガイドレールでは、図４に想像線で示すように、締結壁２８の外面に一対のリブ２９を設けて、バーリング加工で形成したビス座が上枠に部分接触するのを防止していたが、本発明のビス座Ｓによれば、かかるリブ２９を省略してレールの製造コストを削減できる。
【００３９】
図５は本発明の第１パンチ１０に関する第２実施例を示す。そこでは、除肉突起１４と、前段整形部１６とを省略して、第１パンチ１０がせん断部１５のみで形成されている。但し、せん断部１５の上部基端を拡径状に丸めて、下すぼまり状の除肉部２５を設けた。除肉部２５は整形工程で塑性変形される肉壁の体積を減らすために設けてある。この第２実施例からも理解できるように、第１パンチ１０と第１ダイ１１とは、少なくとも貫通穴２とリング部３とを形成できる構造であればよい。なお、第２実施例においては、第１実施例と同じ部材には同じ符号を付してその説明を省略する。以下の実施例においても同様に取り扱うこととする。
【００４０】
図６は第１パンチ１０を変更した第３実施例を示す。そこでは、裁頭円錐台状の除肉突起１４とせん断部１５とで第１パンチ１０を構成した。この場合の除肉突起１４の基端部直径はせん断部１５の直径に一致させた。この実施例の第１パンチ１０によれば、図２で説明した第１パンチに比べて、除肉突起１４の基端部直径寸法が大きいので、効果的に除肉を行えるうえ、肉壁の一部を受穴２０内に流動させて、リング部３を確実に形成できる。前段整形部１６を省略した分だけ第１パンチ１０の構造を簡素化できる利点もある。
【００４１】
図７は第１パンチ１０および第１ダイ１１を変更した第４実施例を示す。そこでは、第１パンチ１０をせん断部１５のみで形成した。また、受穴２０をダイ穴１９より大径の同心状の凹部で形成して、リング部３をバーリング加工で形成したボスと同様の筒壁で形成した。但し、貫通穴２がせん断部１５で規定されるストレート穴として形成される点が、バーリング加工で形成したボスと若干異なる。
【００４２】
図８は第２パンチ１２および第２ダイ１３を変更した第５実施例を示す。そこでは、第２パンチ１２を、整形部２２と、整形部２２の上縁周囲に設けられる段部２６とで構成して規制軸２３を省略した。段部２６は、貫通穴２あるいは前段ビス座４の開口周縁壁を押さえ付けて、リング部３が貫通穴２側へ押し戻されるのを促進し、押し戻された肉壁がブランク材１ａの下面と面一状に塑性変形されるのを助けるために設けてある。この実施例では規制軸２３を省略するので、ダイ穴２４を省略して、平坦な第２ダイ１３でリング部３を受け止めるようにした。
【００４３】
上記以外に、受穴２０はテーパー面で形成する必要はなく、例えば断面突弧状や、断面凹弧状に形成することができる。本発明は、アルミニウム製のレールやモール、あるいは板材にビス座Ｓを形成するのに好適であるが、銅板や鋼板等の他の金属成形品や、金属板材にビス座Ｓを形成する場合にも適用できる。リング部３はバーリング加工によって形成することができ、その場合には、ダイ穴１９の直径寸法を、図７で説明した受穴２０の直径寸法に一致させるとよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】ビス座の形成過程を示す断面図
【図２】穴あけ工程を示す断面図
【図３】整形工程を示す断面図
【図４】ビス座の加工例を示す斜視図
【図５】第１パンチに関する第２実施例を示す断面図
【図６】第１パンチに関する第３実施例を示す断面図
【図７】第１ダイに関する第４実施例を示す断面図
【図８】第２パンチに関する第５実施例を示す断面図
【図９】ビス座形成法の従来例を示す断面図
【図１０】ビス座形成法の別の従来例を示す断面図
【符号の説明】
１　金属板材
１ａ　ブランク材
２　貫通穴
３　リング部
４　前段ビス座
１０　第１パンチ
１１　第１ダイ
１２　第２パンチ
１３　第２ダイ
１４　除肉突起
１５　せん断部
１６　前段整形部
２２　整形部
２３　規制軸
Ｓ　ビス座

Claims (4)

1. 金属板材１を打ち抜いて貫通穴２を形成する穴あけ工程と、穴あけ工程を経たブランク材１ａの貫通穴２を、下すぼまりテーパー状に整形してビス座Ｓを形成する整形工程とからなり、
   穴あけ工程において、貫通穴２の形成に並行して、貫通穴２の下周縁にリング部３を突出形成し、
   整形工程において、貫通穴２の整形に並行して、リング部３をブランク材１ａの下面と面一状に塑性変形させ、かつ、塑性変形されたリング部３をビス座Ｓのテーパー面に連続させることを特徴とするビス座形成方法。
2. 穴あけ工程において、パンチ領域の殆どをダイ穴１９内へ押し込んだ状態で貫通穴２を形成し、貫通穴２の上開口縁を下すぼまりテーパー状に塑性変形させて前段ビス座４を形成する請求項１記載のビス座形成方法。
3. 金属板材１に貫通穴２を形成する第１パンチ１０および第１ダイ１１と、
   前記貫通穴２を下すぼまりテーパー状に整形してビス座Ｓを形成する第２パンチ１２および第２ダイ１３とを含み、
   第１ダイ１１のダイ穴１９の上開口縁には、貫通穴２の下開口縁から下向きに突出するリング部３を形成するための受穴２０が形成されており、
   第２パンチ１２は、ブランク材１ａの貫通穴２を下すぼまりテーパー状に整形してビス座Ｓを形成する整形部２２を備えており、
   第２ダイ１３の上面にリング部３の下縁を載置した状態で、第２パンチ１２を貫通穴２に押圧して、リング部３をブランク材１ａの下面と面一に塑性変形させ、同時に、塑性変形されたリング部３をビス座Ｓのテーパー面に連続させることを特徴とするビス座形成装置。
4. 第１パンチ１０には、パンチ領域を他に先行して押圧変形させる除肉突起１４と、押圧変形されたパンチ領域をせん断して貫通穴２を形成するせん断部１５と、貫通穴２の上開口縁を下すぼまりテーパー状に塑性変形させて、前段ビス座４を形成する下すぼまりテーパー状の前段整形部１６とが設けられており、
   第２パンチ１２の整形部２２の下面には、ブランク材１ａの下面と面一に塑性変形されたリング部３の内縁形状を規定する規制軸２３が設けられている請求項３記載のビス座形成装置。

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