JP2007075869A

JP2007075869A - バーリング加工方法

Info

Publication number: JP2007075869A
Application number: JP2005268518A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Nishi; 宏幸西; Kimio Mori; 公男森
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyotomi Kiko Co Ltd
Current assignee: Toyota Motor Corp; Toyotomi Kiko Co Ltd
Priority date: 2005-09-15
Filing date: 2005-09-15
Publication date: 2007-03-29

Abstract

【課題】フランジの先端部に割れが発生するのが防止されるバーリング加工方法を提供する。
【解決手段】板材３を打抜き加工して直径がd1の予備下穴６を形成して、該予備下穴６をスクラップ幅wで打抜き加工して直径がd2の下穴５を形成する。そして、該下穴５を曲げ加工することにより、板材３に高さhのフランジ８を有する貫通穴４を形成する。したがって、予備下穴無しの場合と比較して、下穴５の打抜き断面の面性状が向上するため、従来よりも高さhが高いフランジ８を有する貫通穴４を、当該フランジ８の先端部に割れ７を生じることなく形成することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、バーリング加工方法に関するもので、特に、フランジの先端部の割れが防止されるバーリング加工方法に関する。

図１に示されるように、一般に、梯子状に形成される貨物自動車のトラックフレーム１においては、車体の強度を保証するために、クロスメンバ２が当該トラックフレーム１の支柱に相当するサイドレール３に貫通された状態で接合される。このようなトラックフレーム１では、図２に示されるように、上記サイドレール３に、上記クロスメンバ２が貫通される貫通穴４が形成されており、該貫通穴４には当該トラックフレーム１の強度を確保するためにバーリング加工されてフランジ８が形成される。そして、バーリング加工する場合、図９に示されるように、まず、プレス機によってサイドレール３が打抜き加工されて当該サイドレール３に下穴５が形成される。次に、該下穴５の周縁部がプレス機のバーリング金型によってバーリング加工（曲げ加工）されることによりフランジ８を有する貫通穴４が形成される。

ところで、このようなトラックフレーム１の強度を高めるには、上記貫通穴４に形成されるフランジ８の高さｈ（図９参照）を確保する必要がある。しかしながら、従来よりも高いフランジ８を成形する場合、下穴５を曲げ加工した時に材料の成形限界を超えて、図８に示されるように、当該フランジ８の先端部（下穴５の端面）に割れ７が発生する虞がある。そこで、特許文献１に記載の発明では、金属板材から打抜いた板状の被加工物を単品で順次送り、中央部を膨出状に成形する絞り成形、膨出部の天板部の穴抜き加工、天板周縁部を直筒状に成形するバーリング加工、筒状部を外側にカールさせるカール付け加工等を順次行って、カール付筒状部を有する成形品を成形する方法において、天板部の穴抜き加工の次の工程において、抜き穴（下穴）の周縁の面取り加工を行ってから、バーリング加工、カール成形を行うことにより、フランジ８の先端部の割れ７が防止されるプレス成形方法が開示されている。

しかしながら、上記特許文献１に記載の発明では、面取り量の保証が難しく（目視又は触手による確認）、面取り量がばらついてフランジ８の先端部に割れ７が生じる。また、特許文献２には、プレス加工により、板材のバーリング加工を行うべき箇所において、立ち上げ部の立ち上げ方向に凸部を成形する予備成形工程と、パンチング加工により、予備成形工程で成形した凸部に、最終的に得る穴の直径より小さい直径の穴（下穴）を開けるパンチング工程と、プレス加工により、穴の開いた凸部を深絞りして立ち上げ部（バーリング）を成形する本成形工程と、を備える板材のバーリング加工方法が開示されている。しかしながら、上記特許文献２に記載の発明では、予備成形が必要であるため、金型が増えて設備コストが増大すると共に工程が増えて生産性が低下する。また、上記特許文献２に記載の発明では、予備成形工程で凸部に伸びが発生するため、本成形工程において凸部の伸びた部位にくびれが生じて、円筒状に形成されるフランジ８の円筒度が低下する。
特開２００３−２６０５２４号公報（段落番号００２０〜００６１、図１）特開２００４−２２３５８３号公報（段落番号０００８〜００１０、図１）

そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、フランジの先端部に割れが発生するのが防止されるバーリング加工方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載のバーリング加工方法は、板材を打抜き加工して予備下穴を形成する第１の打抜き工程と、予備下穴の周縁を所定スクラップ幅で打抜き加工して予備下穴よりも大きい直径の下穴を形成する第２の打抜き工程と、下穴の周縁を曲げ加工してフランジを形成する曲げ工程と、を含んで構成されることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のバーリング加工方法において、第２の打抜き工程におけるスクラップ幅が、板材の板厚の１．５〜２．５倍に設定されることを特徴とする。

したがって、請求項１に記載の発明では、予備下穴を形成したことにより、下穴周縁の材料の加工硬化が抑制される。これにより、予備下穴無しで形成される従来の下穴と比較して、下穴の打抜き破断面の面性状が向上される。
請求項２に記載の発明では、バーリング加工に向けてより好適な面性状の破断面を有する下穴が得られる。

フランジの先端部に割れが発生するのが防止されるバーリング加工方法を提供することができる。

本発明の一実施の形態を図１〜図８に基づいて説明する。なお、本実施の形態では、図１及び図２に示されるように、貨物自動車のトラックフレーム１におけるサイドレール３に、クロスメンバ２を貫通させるための貫通穴４にフランジ８を形成する場合を説明する。図３に示されるように、本バーリング加工方法は、サイドレール３（板材）が打抜き加工されて直径がd1の予備下穴６が形成されて（第１の打抜き工程）、該予備下穴６の周縁が所定のスクラップ幅wで打抜き加工されて直径がd2の下穴５が形成される（第２の打抜き工程）。これにより、本バーリング加工方法では、上記下穴５の打抜き破断面の面性状が、予備下穴６無しで形成された下穴５の打抜き破断面の面性状と比較して向上される。そして、該下穴５が曲げ加工されることにより（曲げ工程）、フランジ８の先端部に割れ７（図８参照）が生じることなく、従来よりも高い高さhのフランジ８が形成される構造になっている。

次に、本実施の形態の作用を説明する。図３に示されるように、まず、板厚tが2.9mmの自動車用鋼板によって形成されたサイドレール３（板材）がプレス機のパンチによって打抜かれて、当該サイドレール３に直径d1が50mmの予備下穴６が形成される（第１の打抜き工程）。次に、該予備下穴６の周縁が5mmのスクラップ幅wで打抜かれて、当該サイドレール３に直径d2が60mmの下穴５が形成される（第２の打抜き工程）。そして、該下穴５が、プレス機のバーリング金型によって曲げ加工されることにより、当該サイドレール３に、高さhが12mmのフランジ８を有して内径寸法（直径）d3が81mmの貫通穴４が形成される（曲げ工程）。
ここで、予備下穴６無しで直径d2が60mmの下穴５が形成される場合（以下、予備下穴無しの場合と称する。）と、直径d1が30mmの予備下穴６の周縁が打抜かれて直径d2が60mmの下穴５が形成される場合（以下、予備下穴φ30の場合と称する。）と、直径d1が50mmの予備下穴６の周縁が打抜かれて直径d2が60mmの下穴５が形成される場合（以下、予備下穴φ50の場合と称する。）と、を比較する。

まず、それぞれの予備下穴６を形成した場合（予備下穴無しの場合を含む）の、下穴５の打抜き断面のダレを比較すると、図４に示されるように、予備下穴無しの場合は下穴５のダレ量z0が0.48mm、図５に示されるように、予備下穴φ30の場合は下穴５のダレ量z3が0.38mmであるのに対して、図６に示されるように、予備下穴φ50の場合は下穴５のダレ量z5が0.27mmであった。また、図４〜図６に示されるように、それぞれの予備下穴６を形成した場合の下穴５の打抜き断面のファイバーフローを比較すると、予備下穴６の直径d1が大きくなるにつれて、当該ファイバーフローの曲がりの度合が小さく下穴５が打抜かれた時の打抜き断面周辺の材料の変形が小さいことが判る。さらに、図７に示されるように、それぞれの予備下穴６を形成した場合の下穴５の打抜き断面周辺の材料の硬さ（Hv硬度）を比較すると、予備下穴φ50の場合が予備下穴無しの場合及び予備下穴φ30の場合よりも顕著に硬さが小さいことがわかる。

このことから、予備下穴φ50の場合は、打抜き断面周辺の材料の塑性変形（加工による変形）が小さく、当該材料の伸びや粘り強さを示す性質の低下の度合（加工硬化の度合）が、予備下穴無しの場合及び予備下穴φ30の場合と比較して小さいことことが推測できる。この結果、それぞれの予備下穴６を形成した場合の下穴５を曲げ加工してフランジ８を形成した場合、図８に示されるように、予備下穴無しの場合及び予備下穴φ30の場合は、フランジ８の先端部に割れ７が生じるのに対して、予備下穴φ50の場合は、このような割れ７が生じることがなかった。

この実施の形態では以下の効果を奏する。
本バーリング加工方法では、サイドレール３（板材）を打抜き加工して当該サイドレール３に直径がd1の予備下穴６を形成して（第１の打抜き工程）、該予備下穴６をスクラップ幅wで打抜き加工して直径がd2の下穴５を形成する（第２の打抜き工程）。そして、該下穴５を曲げ加工することにより、サイドレール３に高さhのフランジ８を有する貫通穴４を形成する（曲げ工程）。
したがって、本バーリング加工方法では、予備下穴無しの場合と比較して、下穴５の打抜き断面の面性状が向上するため、従来よりも高さhが高いフランジ８を有する貫通穴４を、当該フランジ８の先端部に割れ７を生じることなく形成することができる。また、本バーリング加工方法では、予備下穴６を、下穴５を打抜くプレス機によって打抜くことにより、工数の増加が最小限で済むため、生産性の低下及び製造コストの増加が抑制される。これにより、本バーリング加工方法によって、より強度が高いトラックフレーム１を低コストで得ることが可能になる。

また、本バーリング加工方法では、第２の打抜き工程において、スクラップ幅wをサイドレール３（板材）の板厚の１．５〜２．５倍（本実施の形態では、約1.7倍。）に設定することにより、下穴５の打抜き断面の面性状がより向上して、より高い高さhのフランジ８を当該フランジ８の先端部に割れ７を生じさせること無く形成することが可能になる。

なお、実施の形態は上記に限定されるものではなく、例えば次のように構成してもよい。
本実施の形態では、トラックフレーム１のサイドレール３がバーリング加工されて当該サイドレール３にフランジ８を有する貫通穴４が形成されるが、例えば、車体のサスペンションアームのブッシュ取付穴、或いはボールジョイント取付穴を、本バーリング加工方法を用いてプレス機によってバーリング加工して形成してもよい。この場合、従来よりも高さhが高いフランジ８を形成することが可能になり、当該サスペンションアームの強度が向上する。
予備下穴６の周縁を打抜いて下穴５を形成する際のスクラップ幅wは、板材３の材質、板厚に応じて適宜設定すればよい。

貨物自動車のトラックフレームの斜視図である。バーリング加工が施されてサイドレールに形成された、フランジを有する貫通穴を示す斜視図である。本バーリング加工方法の説明図である。本バーリング加工方法の説明図であって、予備下穴無しの場合の下穴の打抜き断面を示す図である。本バーリング加工方法の説明図であって、予備下穴φ30の場合の下穴の打抜き断面を示す図である。本バーリング加工方法の説明図であって、予備下穴φ50の場合の下穴の打抜き断面を示す図である。本バーリング加工方法の説明図であって、下穴の打抜き断面からの距離と材料の硬さ（Hv）との関係図である。本バーリング加工方法の説明図であって、フランジの先端部に生じた割れを示す図である。従来のバーリング加工方法の説明図である。

符号の説明

３サイドレール（板材）、５下穴、６予備下穴、８フランジ

Claims

板材を打抜き加工して予備下穴を形成する第１の打抜き工程と、前記予備下穴の周縁を所定スクラップ幅で打抜き加工して前記予備下穴よりも大きい直径の下穴を形成する第２の打抜き工程と、前記下穴の周縁を曲げ加工してフランジを形成する曲げ工程と、を含んで構成されることを特徴とするバーリング加工方法。
前記第２の打抜き工程における前記スクラップ幅が、前記板材の板厚の１．５〜２．５倍に設定されることを特徴とする請求項１に記載のバーリング加工方法。