JP2007118045A - 薄板金属の絞り及び打ち抜きの同一工程加工方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、絞り加工と打ち抜き加工が同一工程にて行い、金型費用を大幅に低減し、従来の剪断加工方式に起因する型精度の厳しい許容制限を緩和し、作業性を向上し、また、絞り壁部の抜き加工を可能とする薄板金属の加工方法及び装置を提供する。
【解決手段】絞りダイ４とブランクホルダー６との間に被加工材７を挟持し、絞りダイ４を押圧して、絞りダイ４を下降させ、絞りパンチ１と、打ち抜きパンチ５と、絞りダイ４とにより形成する加工面により絞り加工を完了させ、さらにプレス圧力を付加して、絞りダイ４を押圧し、パンチホルダー２の打ち抜きパンチ支持部２ａに支持した打ち抜きパンチ５を絞りダイ４の溝部８に嵌入させ、絞りダイ４の溝部８の刃部８ａにより被加工材７を引っ張り破断することを特徴とする薄板金属の絞り及び打ち抜きの同一工程加工方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、薄板金属にプレス加工によって絞り成形を行うと同時に打ち抜き加工を行う加工方法に関するものである。

従来、薄板金属に打ち抜き加工を行う方法は、一般的に絞り成形を行った後、当該金型より取り出し、別の打ち抜き用の金型で行っている。
この従来技術より加工する場合、２つ以上の金型を製作、設置しなければならないため、金型制作費が高くなり、また金型製作期間が長くなるという問題がある。

これに対して、単一の型による加工方法として、上型絞りダイに打ち抜きパンチを埋設し、上型絞りダイの面より２ｍｍないし３ｍｍ突出させ食い込み代とし、下型絞りパンチは当量以上のへこみ形状を作り、絞り成形を行いながら絞り成形の完了前２ｍｍないし３ｍｍから切れ刃の食い込みが始まる打ち抜き方法という技術がある。
ところで、絞り成形には、その特徴として成形過程において、被加工材は絞り成形完了まで金型表面上を滑り、擦り続けるということがある。
従って、絞り型表面より２ｍｍないし３ｍｍ突出した切れ刃を有する絞り型の場合、絞り成形完了前に切り刃角部と被加工材が接触し、被加工材が当該切り刃角部で擦られることによりかじりが発生する。
絞り成形完了前に抜き加工が行われるため、抜き加工完了後、被加工材が動き、抜き線の寸法精度にばらつきが発生し、高精度のパネルを作り出すことが出来ない。

また、別の技術として、特開平６―３２８１５７号によるプレス加工装置が開示されている。
この技術は、図７が示すように、下型２０（図７において、数字は公報に合わす。以下、同じ。）に、その周囲に下型切刃２２を備え、ブランクホルダー２３を設置し、上型２８に、前記ブランクホルダー２３と対接するシワ押え面３４を設け、このシワ押え面３４に前記下型切刃２２と対応する上型切刃３１を備え、前記下型２０に対接するパット２９を加圧力を付与する圧力ユニット３０を介して上下動可能に設け、このパット２９の上昇ストロークを規制するストッパ３２と、前記パット２９を貫通してパット２９と相対移動可能に設けられ、前記ダイス２１と対応するパンチ３５を備えて構成される。

かかる構成により、特開平６―３２８１５７によるプレス加工技術は、一つの型で１工程により板状ワークの絞り加工と同時にトリム加工（剪断）を可能とし、型数、工数の削減と生産性を向上する利点があるとある。
特開平６―３２８１５７号公報

しかしながら、かかる従来の装置は、上型絞りダイ底面に備える圧力媒体の不均一たわみにより、上型絞りダイと下型絞りパンチの平行度が狂い、通常要求される上型と下型の剪断クリアランスを確保することができないという問題がある。
また、絞り壁部の抜き加工を行う場合、抜き加工後に発生するスクラップが上型切れ刃に押され、下型絞りパンチの内側に入り込むためスクラップの排出が出来ず、また、絞り壁部の抜き加工はできない。

本発明の目的は、従来のプレス加工技術の問題点を解消するためになされたものであり、絞り加工と打ち抜き加工とを同一工程にて行い、金型費用を大幅に低減し、従来の打ち抜き方法の剪断加工に起因する型精度の厳しい許容制限を大幅に緩和し、剪断加工に伴う切粉の発生を抑え、完成品のゴミ噛みによる手直し工数を減少し、またスクラップの排出を容易にして、作業性を向上し、また、絞り壁部の抜き加工を可能とする薄板金属の絞り及び打ち抜きの同一工程加工方法とその装置を提供することにある。

本発明の薄板金属の絞り及び打ち抜きの同一工程加工方法は、絞りダイ４と絞りダイ４の下降に追随し、上下動可能に設置したブランクホルダー６との間に被加工材７を挟持し、絞りダイ４を押圧して、絞りダイ４をブランクホルダー６と共に下降させ、絞り加工に必要なプレス圧力より大きい耐圧縮圧力を有する圧縮性部材３を介在させてパンチホルダー２に設置した絞りパンチ１と、絞りパンチ１の打ち抜きパンチ支持部１ａにより支持された打ち抜きパンチ５と、絞りダイ４とにより形成する加工面により絞り加工を完了させ、さらにプレス圧力付加して、絞りダイ４を押圧し、絞りパンチ１を支持する圧縮性材料３を圧縮、沈降させて、絞りパンチ１を押し下げると共に打ち抜きパンチ５の支持状態を、絞りパンチ１の打ち抜きパンチ支持部１ａによる支持を解除して、パンチホルダー２の打ち抜きパンチ支持部２ａによる支持に移転し、パンチホルダー２の打ち抜きパンチ支持部２ａに支持した打ち抜きパンチ５を絞りダイ４の溝部８に嵌入させ、絞りダイ４の溝部８と打ち抜きパンチ５との対応するいずれか一方の角部に設けた鋭利な刃部により被加工材７を引っ張り破断することにより構成される。

本発明の薄板金属の絞り及び打ち抜きの同一工程加工方法は、絞りダイ４と絞りダイ４の下降に追随し、上下動可能に設置したブランクホルダー６との間に被加工材７を挟持し、絞りダイ４を押圧して、絞りダイ４をブランクホルダー６と共に下降させ、絞り加工に必要なプレス圧力より大きい耐圧縮圧力を有する圧縮性部材３を介在させてパンチホルダー２に設置し、外周に下向きの曲面部１ｂを有する絞りパンチ１と、絞りパンチ１に設けた回転軸９により回転可能であり、絞りパンチ１の側部１ｃにより絞りパンチ１の方への回転を拘束した打ち抜きパンチ５と、絞りダイ４とにより形成する加工面により絞り加工を完了させ、さらにプレス圧力を付加して、絞りダイ４を押圧し、絞りパンチ１を支持する圧縮性材料３を圧縮、沈降させて、絞りパンチ１を押し下げ、絞り加工された被加工材７の外周曲面部７ａに接触可能に回転軸９で支持された打ち抜きパンチ５をパンチホルダー２のドライバーカム部１０に接触させて、打ち抜きパンチ５を絞りパンチ１の側部１ｃとの方と反対方向にドライバーカム部１０により回転させ、絞りダイ４の溝部８に食い込ませ、絞りダイ４の溝部８と打ち抜きパンチ５との対応するいずれか一方の角部に設けた鋭利な刃部により被加工材７を引っ張り破断することにより構成される。
また、前記に記載した方法（請求項１と請求項２）を実施する装置である。

本発明の薄板金属の絞り及び打ち抜きの同一工程加工技術により、絞り加工と打ち抜き加工が同一工程にて行うことができ、大幅な金型費用の低減ができる。

また、従来の打ち抜き方法である剪断加工から、引っ張り破断になることにより型精度の許容量が大幅に増加する。

さらに、剪断加工の大きな問題である切粉の発生が抑えられ、完成品のゴミ噛みによる手直し工数を減少させることができる。

引っ張り破断によるので、スクラップの排出が容易であり、また、特に、従来不可能とされていた被加工材の外周曲面部（絞り壁部）の抜き加工を行うことができる。

本発明の請求項１の場合について、本発明の加工方法の実施の工程を装置と共に順次に図面により説明する。
図１〜図３は、本発明（請求項１）の加工方法を実施する装置例であり、図１において、絞りダイ４と、ブランクホルダー６を示す。ブランクホルダー６は、絞りダイ４の下降に追随し、上下動可能にクッションピンにより支持される。
絞りパンチ１はパンチホルダー２に設けたガイド部２ｂにより前後、左右方向に規制されており、上下方向は自由に可動できる。打ち抜きパンチ５は絞りパンチ１の上に載せてあり、その前後、左右方向の位置決めはパンチホルダー２に設けたガイド部２ｂ及び絞りパンチ１に設けたガイド部１ｄにより位置決めされている。本例では、ガイド部２ｂは、パンチホルダー２に立設したガイドポストとして設計される。

図１（イ）において、平板の被加工材７をブランクホルダー６上に載置し、被加工材７を、絞りダイ４とブランクホルダー６との間に挟持する。
絞りダイ４を押圧して、絞りダイ４をブランクホルダー６と共に下降させ、被加工材７の絞り成形を開始する。

図２において、絞りダイ４を押圧すると、絞りパンチ１は、絞り加工に必要なプレス圧力より大きい耐圧縮圧力を有する圧縮性部材３を介在させてパンチホルダー２に設置されているので、絞りパンチ１と、絞りパンチ１の打ち抜きパンチ支持部１ａにより支持された打ち抜きパンチ５と、絞りダイ４とにより形成する加工面により、絞り加工を進行し、完了する。ここで、圧縮性部材３は、ウレタンシート、ガススプリング、等を使用することができる。
ここで、図１（ロ）において、打ち抜きパンチ５は絞りパンチ１の支持部１ａにより支持された状態である。絞りパンチ１と打ち抜きパンチ５の間の垂直方向の間隙をαとし、打ち抜きパンチ５とパンチホルダー２の打ち抜きパンチ支持部２ａとの間隙をβとすると、間隙αは間隙βより大きく設計してある。また、間隙βは、若干の空隙がある程度でよい。間隙αは、打ち抜きパンチ５の絞りダイ４の溝部８（図１（イ）参照）への嵌入深さにより定まる。
さらに、絞りダイ４を押圧して、絞りダイ４をブランクホルダー６と共に下降させ、被加工材７の引っ張り破断加工を開始する。

図３（イ）において、プレス圧力を付加して、絞りダイ４を押圧し、絞りパンチ１を支持する圧縮性材料３を圧縮、沈降させる。
図３（ロ）において、絞りパンチ１を押し下げると、上記のごとく、間隙αは間隙βより大きく設計してあるので、打ち抜きパンチ５の支持状態は、絞りパンチ１の打ち抜きパンチ支持部１ａによる支持を解除し、パンチホルダー２の打ち抜きパンチ支持部２ａによる支持に移転する。
この支持状態において、打ち抜きパンチ５を絞りダイ４の溝部８に嵌入させ、絞りダイ４の溝部８の刃部８ａにより被加工材７を引っ張り破断する。薄板金属の絞り及び打ち抜きの同一工程加工方法の実施を完結する。
食い込み時に打ち抜きパンチ５と溝部８との水平方向の双方の間の間隙ｔは０．２ｍｍから３ｍｍとする。この間隙ｔの下限を０．２ｍｍとするのは、打ち抜きパンチ５の食い込みにより引っ張り破断を可能とするためであり、上限は３ｍｍとする。因に、剪断の場合は、０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍである。引っ張り破断方式により、型精度の許容量が大幅に増大し、型の製作、使用の点で有利となる。
絞りダイ４の溝部８の角部と、打ち抜きパンチ５の溝部８の角部に対応する先端部ａには、いずれか一方を鋭利な刃部とし、他方にＲを付す。Ｒは前記間隙ｔが大きくするほど大きくした方がよいが、０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍとする。本例では、打ち抜きパンチ５の先端部ａ（角部）にＲを付している。鋭利な刃部で引っ張り破断を発生させる。
なお、打ち抜きパンチ５は、絞りダイ４の溝部８の底部に対して、０．３ｍｍ以上で３ｍｍ未満の空隙を残存させて、絞りダイ４の溝部８に食い込ませる。
また、打ち抜きパンチ５のプレスストロークエンドで、溝部８へ３ｍｍから１０ｍｍの食い込みができるようにする。

本発明の請求項２の場合について、本発明の加工方法の実施の工程を装置と共に順次に図面により説明する。
図４〜図６は、本発明（請求項２）の加工方法を実施する装置例であり、図４において、絞りダイ４と、ブランクホルダー６を示す。ブランクホルダー６は、絞りダイ４の下降に追随し、上下動可能にクッションピンにより支持される。絞りパンチ１はパンチホルダー２に設けたガイド部２ｃにより前後、左右方向に規制されており、上下方向は自由に可動できる。

図４において、平板の被加工材７をブランクホルダー６上に載置し、被加工材７を、絞りダイ４とブランクホルダー６との間に挟持する。
絞りダイ４を押圧し、絞りダイ４をブランクホルダー６と共に下降させ、被加工材７の絞り成形を開始する。

図４において、絞りパンチ１は、外周に下向きの曲面部１ｂを有し、絞り加工に必要なプレス圧力より大きい耐圧縮圧力を有する圧縮性部材３を介在させてパンチホルダー２に設置されている。打ち抜きパンチ５は、絞りパンチ１に設けた回転軸９により回転可能であり、絞りパンチ１の側部１ｃにより絞りパンチ１の方への回転を拘束した状態で設置される。ここで絞りパンチ１の側部１ｃは、打ち抜きパンチ５が絞りパンチ１の方へ回転することを拘束できる、絞りパンチ１の一側であればよい。この打ち抜きパンチ５の設置状態では、打ち抜きパンチ５、とパンチホルダー２のドライバーカム部１０との接触はない。これにより、絞りパンチ１と打ち抜きパンチ５とにより、絞り加工の下方の側の加工面が維持される。

図５において、絞りダイ４を押圧すると、絞りパンチ１は、絞り加工に必要なプレス圧力より大きい耐圧縮圧力を有する圧縮性部材３を介在させてパンチホルダー２に設置されているので、絞りパンチ１と、打ち抜きパンチ５と、絞りダイ４とにより形成する加工面により絞り加工を進行し、完了する。
さらに、絞りダイ４を押圧して、絞りダイ４をブランクホルダー６と共に下降させ、被加工材７の引っ張り破断加工を開始する。

図６において、さらにプレス圧力を付加して、絞りダイ４を押圧し、絞りパンチ１を支持する圧縮性材料３を圧縮、沈降させる。
絞りダイ４の押圧により、絞りパンチ１を押し下げると、回転軸９で支持された打ち抜きパンチ５を、パンチホルダー２のドライバーカム部１０に接触させて、打ち抜きパンチ５を絞りパンチ１の側部１ｃとの方と反対方向にドライバーカム部１０により回転させる。
本例では、切断開始時に、被加工材７の切断部と、打ち抜きパンチ５の先端部ａが描く円弧とが、直交もしくはそれに近い状態で、被加工材７に接触するように回転軸９で支持された打ち抜きパンチ５は、絞りダイ４の溝部８に食い込み、絞りダイ４の溝部８の刃部８ａにより被加工材７を引っ張り破断する。薄板金属の絞り及び打ち抜きの同一工程加工方法の実施を完結する。
なお、パンチホルダー２のドライバーカム部１０は、パンチホルダー２とは同体でもよく、別体に製作して、パンチホルダー２に締結してもよい。
食い込み開始時に打ち抜きパンチ５と溝部８との絞りパンチ１の曲面部１ｂ方向の双方の間の間隙ｔは０．２ｍｍから３ｍｍとする。この間隙ｔの下限を０．２ｍｍとするのは、打ち抜きパンチ５の食い込みにより引っ張り破断を可能とするためであり、上限は３ｍｍとする。因に、剪断の場合は、０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍである。引っ張り破断方式により、型精度の許容量が大幅に増大し、型の製作、使用の点で有利となる。
絞りダイ４の溝部８の角部と、打ち抜きパンチ５の溝部８の角部に対応する先端部ａには、いずれか一方を鋭利な刃部とし、他方にＲを付す。Ｒは前記間隙ｔが大きくするほど大きくした方がよいが、０．５ｍｍから１．０ｍｍとする。本例では、打ち抜きパンチ５の先端部ａ（角部）にＲを付している。
なお、打ち抜きパンチ５は、絞りダイ４の溝部８の底部に対して、０．３ｍｍ以上で３ｍｍ未満の空隙を残存させて、絞りダイ４の溝部８に食い込ませる。
また、打ち抜きパンチ５のプレスストロークエンドで、溝部８へ３ｍｍから１０ｍｍの食い込みができるようにする。

本発明は、単一のプレス工程により、薄板金属の絞り及び打ち抜きを行う方法に関するものである。薄鋼板により自動車用の部品などを製作するために使用する。

本発明（請求項１）の実施例において、被加工材７をブランクホルダー６上に載置し、ブランクホルダー６と絞りダイ４と挟持している状態を示す。ここで、実施装置は左右対称であるので、左半を示す。図２〜図６において、同様である。（ロ）は、打ち抜きパンチ５の周りの部分拡大図である。 本発明（請求項１）の実施例において、被加工材７の絞り成形を進行、完了している状態を示す。 本発明（請求項１）の実施例において、被加工材７を打ち抜きパンチ５により引っ張り破断している状態を示す。（ロ）は、打ち抜きパンチ５の周りの部分拡大図である。 本発明（請求項２）の実施例において、被加工材７をブランクホルダー６上に載置し、ブランクホルダー６と絞りダイ４と挟持している状態を示す。 本発明（請求項２）の実施例において、被加工材７の絞り成形を進行、完了している状態を示す。（ロ）は、打ち抜きパンチ５の周りの部分拡大図である。 本発明（請求項２）の実施例において、打ち抜きパンチ５の回転により、被加工材７を打ち抜きパンチ５により引っ張り破断している状態を示す。 従来のプレス加工装置を説明する図（特開平６―３２８１５７号公報の図１参照。）である。

符号の説明

１ 絞りパンチ
１ａ 絞りパンチの打ち抜きパンチ支持部
１ｂ 曲面部
１ｃ 絞りパンチの側部
１ｄ 絞りパンチの打ち抜きパンチガイド部
２ パンチホルダー
２ａ パンチホルダー２の打ち抜きパンチ支持部
２ｂ パンチホルダー２の絞りパンチガイド部
２ｃ パンチホルダー２の絞りパンチガイド部
３ 圧縮性部材
４ 絞りダイ
５ 打ち抜きパンチ
６ ブランクホルダー
７ 被加工材
７ａ 外周曲面部
８ 溝部
８ａ 刃部
９ 回転軸
１０ ドライバーカム部
２０ 下型
２１ ダイス
２２ 下型切刃
２３ ブランクホルダー
２８ 上型
２９ パット
３０ 圧力ユニット
３１ 上型切刃
３２ ストッパ
３４ シワ押え面
３５ パンチ

Claims (3)

1. 絞りダイ４と絞りダイ４の下降に追随し、上下動可能に設置したブランクホルダー６との間に被加工材７を挟持し、絞りダイ４を押圧して、絞りダイ４をブランクホルダー６と共に下降させ、絞り加工に必要なプレス圧力より大きい耐圧縮圧力を有する圧縮性部材３を介在させてパンチホルダー２に設置した絞りパンチ１と、絞りパンチ１の打ち抜きパンチ支持部１ａにより支持された打ち抜きパンチ５と、絞りダイ４とにより形成する加工面により絞り加工を完了させ、さらにプレス圧力を付加して、絞りダイ４を押圧し、絞りパンチ１を支持する圧縮性材料３を圧縮、沈降させて、絞りパンチ１を押し下げると共に打ち抜きパンチ５の支持状態を、絞りパンチ１の打ち抜きパンチ支持部１ａによる支持を解除して、パンチホルダー２の打ち抜きパンチ支持部２ａによる支持に移転し、パンチホルダー２の打ち抜きパンチ支持部２ａに支持した打ち抜きパンチ５を絞りダイ４の溝部８に嵌入させ、絞りダイ４の溝部８と打ち抜きパンチ５との対応するいずれか一方の角部に設けた鋭利な刃部により被加工材７を引っ張り破断することを特徴とする薄板金属の絞り及び打ち抜きの同一工程加工方法。
2. 絞りダイ４と絞りダイ４の下降に追随し、上下動可能に設置したブランクホルダー６との間に被加工材７を挟持し、絞りダイ４を押圧して、絞りダイ４をブランクホルダー６と共に下降させ、絞り加工に必要なプレス圧力より大きい耐圧縮圧力を有する圧縮性部材３を介在させてパンチホルダー２に設置し、外周に下向きの曲面部１ｂを有する絞りパンチ１と、絞りパンチ１に設けた回転軸９により回転可能であり、絞りパンチ１の側部１ｃにより絞りパンチ１の方への回転を拘束した打ち抜きパンチ５と、絞りダイ４とにより形成する加工面により絞り加工を完了させ、さらにプレス圧力を付加して、絞りダイ４を押圧し、絞りパンチ１を支持する圧縮性材料３を圧縮、沈降させて、絞りパンチ１を押し下げ、絞り加工された被加工材７の外周曲面部７ａに接触可能に回転軸９で支持された打ち抜きパンチ５をパンチホルダー２のドライバーカム部１０に接触させて、打ち抜きパンチ５を絞りパンチ１の側部１ｃの方と反対方向にドライバーカム部１０により回転させ、絞りダイ４の溝部８に食い込ませ、絞りダイ４の溝部８と打ち抜きパンチ５との対応するいずれか一方の角部に設けた鋭利な刃部により被加工材７を引っ張り破断することを特徴とする薄板金属の絞り及び打ち抜きの同一工程加工方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載の加工方法を実施する薄板金属の絞り及び打ち抜きの同一工程加工装置。

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