JP2005088025A - 打ち抜き用金型および打ち抜き加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】打ち抜き品の板厚を均一にしつつも歩留まりを向上させる打ち抜き用金型を提供する。
【解決手段】板状のコイル材３０を順次送り、以前の打ち抜き加工の結果生じた孔部４２近傍の打ち抜き部４０を打ち抜くための打ち抜き用金型２０は、コイル材３０を載置するダイ２６と、コイル材３０を所定形状に打ち抜くポンチ２２と、コイル材３０を押さえるストリッパ２６とを備える。ストリッパ２６は、さらに、孔部４２と打ち抜き部４０との間隔が小さい部分である弱剛性部４４の一部を周囲より強い力で押さえるための突起部５０を有する。
【選択図】図５

Description

本発明は、板状の被加工部材を所定形状に打ち抜くための打ち抜き用金型および打ち抜き加工方法に関する。

従来から、所望の形状の部品を多数得るために打ち抜き加工が多用されている。打ち抜き加工は、ダイ上に載置された板状の被加工部材を順次送りながら、被加工部材をストリッパで押さえるとともにポンチで順次打ち抜くものである。

例えば、ＣＶＴベルトを構成するエレメントも打ち抜き加工で加工される。エレメントは、略駒状の部品であって、これを厚み方向に数百個連ねることによりＣＶＴベルトが形成される。このエレメントは、厚み方向に連ねて使用されるため、その板厚精度が重要となる。各エレメントの板厚が不均一である場合、ＣＶＴベルトの蛇行の原因となり、寿命などに悪影響を与える。

特許文献１には、板厚精度も考慮したＣＶＴベルト用エレメントの製造方法が開示されている。この製造方法において、エレメントは、ファインブランキング方式で打ち抜かれる。ファインブランキング方式は、Ｖ状の環状突起を設けたストリッパで被加工部材を押さえ、クリアランスの極端に小さいパンチとダイで打ち抜くものである。この方式によれば、材料の内部に高い圧縮応力を生じさせて材料の延性を高めた状態で打ち抜くので、高品質なせん断面を得ることができる。

特開２００２−２１３５３９号公報

ところで、打ち抜き加工では被加工部材を順次送り、打ち抜くため、以前の打ち抜きの結果生じる孔部近傍を打ち抜くことになる。このとき、打ち抜き部と孔部とをあまりに近接させると、打ち抜きにより得られる打ち抜き品の板厚が不均一になってしまう。これは、打ち抜き部の周囲のうち、孔部に近い側とその反対側とで被加工部材の剛性が異なるからである。すなわち、孔部に近い側では材料の剛性が弱く、材料の流動等が生じやすい。一方、反対側では、材料の剛性が高く材料流動が生じにくい。そのため、材料流動量の差などによって打ち抜き品の板厚が不均一となってしまう。

一方、打ち抜き部と孔部との距離（送り桟）をある程度離れさせる、または、上述のファインブランキング方式を用いれば、打ち抜き部の周囲の剛性差が低減され、打ち抜き品の板厚不均一が防止できる。しかし、送り桟を多く取りすぎると、被加工部材の使用効率、すなわち、材料歩留まりが低下してしまう。また、ファインブランキング方式のように環状突起で材料を押さえるためには、一定の距離の送り桟が必要となり、やはり、材料歩留まりが低下する。

そこで、本発明では、材料の利用効率を低下させることなく、均一な板厚で打ち抜くことができる打ち抜き用金型および打ち抜き加工方法を提供することを目的とする。

本発明の打ち抜き用金型は、板状の被加工部材を順次送り、以前の打ち抜き加工の結果生じた孔部近傍の打ち抜き部を打ち抜くための打ち抜き用金型であって、被加工部材を載置するダイと、被加工部材を所定形状に打ち抜くポンチと、被加工部材を押さえるストリッパであって、孔部と打ち抜き部との間隔が小さい部分である弱剛性部の一部を周囲より強い力で押さえるための突起部を有するストリッパと、を有することを特徴とする。

突起部は、その一部が孔部にかかる位置および大きさであることが望ましい。また、その高さは、被加工部材の厚みの約１割相当の高さであることが望ましく、突起部で押さえられる押圧部は、弱剛性部のほぼ半分の幅であることが好適である。

本発明の打ち抜き加工方法は、ダイ上に載置された板状の被加工部材をポンチで所定形状に打ち抜く打ち抜き加工方法であって、被加工部材を順次送り、以前の打ち抜きの結果生じた孔部の近傍の打ち抜き部を打ち抜く打ち抜き加工方法において、打ち抜きの際に、孔部と打ち抜き部との間隔が小さい部分である弱剛性部の一部を周囲より強い力で押さえるための突起部を有したストリッパで被加工部材を押さえ、突起部を被加工部材に押し込めることを特徴とする。

ここで、孔部は、前回の打ち抜きで被加工部材に生じる貫通孔に限らず、２回前、３回前、さらにその前に行った打ち抜きで生じる貫通孔であってもよい。また、突起部は、弱剛性部の一部を周囲より強い力で押さえるためのものであれば複数あってもよい。

本発明によれば、材料の利用効率を低下させることなく、均一な板厚で打ち抜くことができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

本実施の形態は、特にＣＶＴベルト用エレメントの打ち抜きに好適な打ち抜き用金型および打ち抜き方法である。しかし、打ち抜きの形状や数値などを、適宜変更することにより、他の製品打ち抜きにも適用できる。

図１（Ａ）に、本実施の形態での打ち抜きの対象であるＣＶＴベルト用エレメント１０を示す。エレメント１０は、略台形形状の本体部１４と、略三角形状のヘッド部１２と、これらを接続するネック部１６とを備えている。また、ヘッド部１２のほぼ中央には接合部１８が設けられている。

ヘッド部１２は、そのほぼ中央に設けられた接合部１８を除いて、均一な板厚となっている。接合部１８は、ヘッド部１２の前面と背面に設けられた凸部１８ａと凹部１８ｂとからなる。各エレメントを連結するときには、この凸部１８ａを他のエレメント１０の凹部１８ｂに挿入する。本体部１４は上半部１４ａと下半部１４ｂとを有しており、上半部１４ａはヘッド部１２とほぼ同じ板厚となっている。一方、下半部１４ｂは、ヘッド部１２および上半部１４ａに比べ肉薄に形成されている。

ＣＶＴベルトは、図１（Ｂ）に示すように、このエレメント１０を厚み方向に連ねることにより構成される。連結された各エレメント１０は、ヘッド部１２および本体部１４の上半部１４ａとが互いに接触することになる。したがって、この接触部（ヘッド部１２および本体部１４）の肉厚が不均一であると、ＣＶＴベルトに蛇行が生じ、その寿命などに悪影響を与える。例えば、ヘッド部１２の右半部１２ａと左半部１２ｂとの板厚差が僅か数ミクロン程度であっても、数百個連ねるとその板厚差が強調されてしまうので、ＣＶＴベルトの直行性が低下してしまう。そのため、ヘッド部１２および上半部１４ａは、板厚差が生じないように形成する。

このエレメント１０は、被加工部材であるコイル材３０をポンチで打ち抜くことにより形成される。これは、図２に示す打ち抜き用金型２０により行われる。

打ち抜き用金型２０は、コイル材３０を載置するためのダイ２６、コイル材３０を押さえるストリッパ２４、コイル材３０を挟持して打ち抜くためのポンチ２２およびエジェクタ２９とを備えている。

ストリッパ２４は、上下に移動可能で、コイル材３０を所定の圧力で押圧して拘束する。このストリッパ２４は、後述する突起部（図２においては図示せず）を底面に備えている。ポンチ２２およびエジェクタ２９は、打ち抜き形状に合わせて形成されており、上下に移動可能となっている。打ち抜きの際には、ポンチ２２およびエジェクタ２９でコイル材３０を挟持し、その状態で下降することによりコイル材３０をせん断し、打ち抜く。打ち抜かれたコイル材３０は、図示しない送り機構により順次送られる。

次に、この打ち抜きのレイアウトについて図３を用いて説明する。図３は、エレメントの打ち抜きレイアウトを示す図である。なお、図中、エレメントの中の数字は、打ち抜きの順番を示す。

エレメント１０は、エレメントのヘッド部を対向させてコイル材３０の幅方向に２列、長手方向に連続して並ぶように打ち抜かれる。なお、コイル材３０は、エレメント１０の下半部１４ｂが肉薄となるように、予め、その上下の縁部が肉薄に形成されている。

本実施の形態では、４つの打ち抜き用金型２０を用いて一度に４箇所の打ち抜きを順次行う。すなわち、４つの打ち抜き部３２を同時に打ち抜いた後、コイル材３０を図２の矢印方向に所定距離送り、次の４つの打ち抜き部３４（図では３箇所のみ図示）を打ち抜く。そして、さらに、コイル材を所定距離送り、次の４つの打ち抜き部３６（図では２箇所のみ図示）を打ち抜く。これを順次繰り返し、多数のエレメント１０を得る。なお、本実施の形態では、所定距離は、エレメント２つ分の距離である。

同時に打ち抜かれる４つの打ち抜き部は、次のような配置となっている。第１打ち抜き部３２ａと第２打ち抜き部３２ｂは、２つの打ち抜き部を挟んで並んでいる。また、同じく、２つの打ち抜き部を挟んで並んでいる第３打ち抜き部３２ｃと第４打ち抜き部３２ｄは、第１打ち抜き部３２ａおよび第２打ち抜き部３２ｂと対向する位置に設けられている。この４つの打ち抜き部３２ａ〜３２ｄを打ち抜いた後、コイル材３０をエレメント２つ分の距離送り、同じ配置である４つの打ち抜き部３４ａ〜３４ｄを打ち抜く。

このようにコイル材３０を順次送りながら打ち抜くと、以前の打ち抜きの結果生じた孔部の近傍を打ち抜くことになる。例えば、図４に示すように、孔部４２の近傍を打ち抜く場合がある。

図４において、孔部４２は、前回の打ち抜きの結果、コイル材３０に生じた貫通孔である。また、打ち抜き部４０は、これから打ち抜く予定の部分である。打ち抜き部４０の斜め右上方向に孔部４２があり、ヘッド部のすぐ右が孔部４２となっている。すなわち、ヘッド部の右側（孔部側）は、材料の幅が狭くなっている。孔部と打ち抜き部との間隔が小さく、材料の幅が狭いこのような部分は、他の打ち抜き部周囲に比べ剛性が小さい。以下、このような、孔部と打ち抜き部との間隔が小さい部分を弱剛性部といい、図４において網目で表示する。

コイル材３０の使用効率、すなわち、材料歩留まりを向上させるためには、打ち抜き部４０と孔部４２との間隔は、小さいほうが望ましい。本実施の形態では、材料歩留まりを考慮して、板厚１．８ｍｍのコイル材を使用する場合に打ち抜き部４０と孔部４２との間隔、すなわち、弱剛性部の幅は約２ｍｍとなっている。もちろん、この弱剛性部の幅は、コイル材の板厚や後述する突起部形状によって適宜変更可能である。

一方、ヘッド部の左側（孔部の反対側）は、材料の幅は十分にあり、通常の剛性を有している。つまり、図４においてヘッド部の右側と左側（孔部側と反対側）とで、剛性が異なっていることになる。

このような左右で剛性が異なる打ち抜き部を従来の方法で打ち抜いた場合、剛性の低いほうに材料が流動しやすく、打ち抜き品の板厚が不均一となる。そこで、本実施の形態では、ストリッパ２４に弱剛性部４４の一部を押圧する突起部を設け、剛性の不均一の是正を図る。これについて、図５を用いて説明する。図５は、図４における打ち抜き部４０を打ち抜く打ち抜き用金型のＸ−Ｘ端面図である。

図５において、打ち抜き部４０は、ポンチ２２およびエジェクタ２９の下降により、せん断され、打ち抜かれる。このとき、材料（コイル材）が微量ではあるが左右に流動する。この流動量は、剛性の弱い方向ほど多い。ストリッパ２４には、弱剛性部４４の剛性を高め、材料流動を低減するための突起部５０が設けられている。

この突起部５０は、ストリッパ２４の底面であって、弱剛性部４４に相当する位置に設けられている。突起部５０は、その一部が弱剛性部４４を押圧し、他の部分が孔部４２にかかるようになっている。また、突起部５０が弱剛性部４４を押圧している幅は、弱剛性部の幅Ｄの約半分Ｄ／２であり、突起部５０の高さｈは、コイル材３０の板厚の約１割である。もちろん、これらの数値は、適宜変更可能であり、弱剛性部の一部を周囲より強い力で押さえることができる突起であれば、その形状、大きさは、どのようなものであってもよい。

打ち抜きの際には、この突起部５０を有したストリッパ２４でコイル材３０を押さえる。この押さえは、突起部５０が弱剛性部４４に押し込まれ、ストリッパ２４の底面がコイル材３０の表面を押さえることができる程度の押圧力で行う。そして、この状態で、ポンチ２２およびエジェクタ２９を下降させ、打ち抜きを行う。

この打ち抜きの際に、材料は左右に流動しようとするが、孔部４２側は、突起部５０により周囲より強い力で押圧されているため、材料の流動が阻害される。また、孔部４２の反対側（左側）は、材料の幅が十分であるため、剛性が高く、材料流動は生じにくい。

つまり、ストリッパに突起部を設け、剛性の弱い部分を周囲より強い力で押さえ、材料流動を阻害することにより、打ち抜き品の板厚を均一にすることができる。すなわち、打ち抜き部と孔部とを近接させても均一な板厚に打ち抜くことができる。これにより、従来の方法に比べ、打ち抜き部と孔部との距離を小さくすることができ、材料歩留まりを向上できる。

また、従来のファインブランキング方法における環状突起とは異なり、剛性の弱い部分、孔部近傍のみに突起部を設けるため、材料歩留まりを向上させることができる。また、突起の形状が簡易なものとなるため、金型の加工が容易になる。さらに、金型およびプレス精度により板厚差の傾向が出る場合には、突起部の位置や大きさを調整ことにより、板厚差の傾向を減少させることができる。これは、打ち抜き部の周囲すべてを囲う環状突起ではなく、部分的な突起であるために可能となるものである。

このような突起部５０は、弱剛性部、すなわち、孔部と打ち抜き部との間隔が小さい部分、全てに設けることが望ましい。本実施の形態では、上述したように４箇所を同時に打ち抜くが、その場合は、図６に示すように、複数箇所に突起部を設ける。

図６において、破線のエレメント形状は打ち抜き部４０であり、実線のエレメント形状は孔部４２である。また、斜線部が突起部を設ける部分である。すなわち、左右に孔部４２がある打ち抜き部４０ａの場合は、左右に弱剛性部の一部を押さえる突起部を設ける。また、右側にのみ孔部４２のある打ち抜き部４０ｂの場合は、右側のみに突起部を設ける。さらに、その近傍に孔部がない打ち抜き部４０ｄの場合は、その周囲に突起部は設けない。

なお、左右に孔部４２がある打ち抜き部４０ａの場合、左右両側ともに剛性が低下している。そのため、打ち抜き部４０ａでは、左右で同様の材料流動が生じ、結果として、板厚は左右で等しくなる。しかし、ヘッド部とネック部や本体部との間に板厚差が生じたり、周囲に孔部がない打ち抜き部４０ｄと板厚差が生じてくる。そこで、ネック部や本体部、他の打ち抜き部４０ｄと同じ板厚にするために、左右両側に弱剛性部が存在する打ち抜き部４０ａであっても、突起部を設けることが望ましい。これにより、孔部４２が近傍にある打ち抜き部４０ａと孔部４２が近傍に無い打ち抜き部４０ｄ、すなわち、打ち抜きの条件が異なる打ち抜き部であっても、同じ板厚で打ち抜くことができる。つまり、打ち抜き部と孔部との距離が異なっていても同じ板厚の打ち抜き品を得ることができる。

以上、本実施の形態によれば、材料の利用効率を低下させることなく、均一な板厚で打ち抜くことができる。

なお、本実施の形態では、４箇所を同時に打ち抜いているが、１箇所ずつ順次打ち抜くものでもよく、打ち抜きレイアウトも適宜変更可能である。その場合は、突起部の位置を変更すればよい。また、本実施の形態では、突起部の位置および大きさは、その一部が孔部にかかるものとしているが、図７に示すように孔部４２にかからない構成であってもよい。この場合、突起部５０の右側（孔部側）にある程度の幅の材料が必要なるため、弱剛性部全体の幅Ｄは、図５に比べ、大きめにすることが望ましい。

また、本実施の形態では、特にヘッド部周辺の弱剛性部に突起部を設けたが、図８において斜線で示すように本体部の周辺に突起部を設けてもよい。このように、本体部の周辺の弱剛性部に突起部を設けることにより、より高精度で打ち抜くことができる。

打ち抜きの対象であるＣＶＴエレメントを示す図である。 本実施の形態である打ち抜き用金型の概略断面図である。 エレメントの打ち抜きレイアウトを示す図である。 孔部近傍の打ち抜き部を示す図である。 打ち抜き用金型の図４にＸ−Ｘ端面図である。 突起部の配置を示す図である。 ストリッパの他の構成を示す図である。 突起部の他の配置を示す図である。

符号の説明

１０ エレメント、１２ ヘッド部、１４ 本体部、１６ ネック部、２０ 打抜用金型、２２ ポンチ、２４ ストリッパ、２６ ダイ、２９ エジェクタ、３０ コイル材、３２，３４，３６ 打抜部、４２ 孔部、４４ 弱剛性部、５０ 突起部。

Claims (5)

1. 板状の被加工部材を順次送り、以前の打ち抜き加工の結果生じた孔部近傍の打ち抜き部を打ち抜くための打ち抜き用金型であって、
   被加工部材を載置するダイと、
   被加工部材を所定形状に打ち抜くポンチと、
   被加工部材を押さえるストリッパであって、孔部と打ち抜き部との間隔が小さい部分である弱剛性部の一部を周囲より強い力で押さえるための突起部を有するストリッパと、
   を有することを特徴とする打ち抜き用金型。
2. 請求項１に記載の打ち抜き用金型であって、
   突起部は、その一部が孔部にかかる位置および大きさであることを特徴とする打ち抜き用金型。
3. 請求項１または２に記載の打ち抜き用金型であって、
   突起部で押さえられる押圧部は、弱剛性部のほぼ半分の幅であることを特徴とする打ち抜き用金型。
4. 請求項１乃至３のいずれか１に記載の打ち抜き用金型であって、
   突起部の高さは、被加工部材の厚みの約１割相当の高さであることを特徴とする打ち抜き用金型。
5. ダイ上に載置された板状の被加工部材をポンチで所定形状に打ち抜く打ち抜き加工方法であって、被加工部材を順次送り、以前の打ち抜きの結果生じた孔部の近傍の打ち抜き部を打ち抜く打ち抜き加工方法において、
   打ち抜きの際に、孔部と打ち抜き部との間隔が小さい部分である弱剛性部の一部を周囲より強い力で押さえるための突起部を有したストリッパで被加工部材を押さえ、突起部を被加工部材に押し込むとともにストリッパの底面で被加工部材表面を押圧することを特徴とする打ち抜き加工方法。

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