JP2009178729A

JP2009178729A - 段付きパンチによる打ち抜き方法及び段付きパンチ

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Publication number: JP2009178729A
Application number: JP2008018776A
Authority: JP
Inventors: Takashi Matsuno; 崇松野; Koji Seto; 厚司瀬戸; Atsushi Nitta; 淳新田; Yukihisa Kuriyama; 幸久栗山; Koichi Sato; 浩一佐藤
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2008-01-30
Filing date: 2008-01-30
Publication date: 2009-08-13
Anticipated expiration: 2028-01-30
Also published as: JP5217460B2

Abstract

【課題】疲労強度の高く、かつ、加工時のパンチ焼き付き・磨耗が起こりにくい段付きパンチによる打ち抜き方法、段付きパンチを提供する。
【解決手段】最終形状である目的穴の直径より小さく、相似である下穴を打ち抜いた後に、該下穴を前記目的穴の直径となるように押し広げる穴加工方法であって、ダイと、刃先の曲率半径が０．５ｍｍ以上である下穴用パンチを用いて、被加工材に接触してからのストローク量を被加工材板厚の２０〜８０％として、直径が前記目的穴の直径より該下穴用パンチと前記ダイとのクリアランスの１／２０〜２／３に相当する長さだけ小さい下穴を打ち抜いた後、さらに、底面の直径が前記下穴用パンチの直径以下で、前記目的穴と同じ直径まで太くなるテーパー形状の拡径部を有する拡径用パンチを用いて、被加工材に接触してからのストローク量を被加工材板厚の１０〜４０％として、前記下穴を前記目的穴へ押し広げる。
【選択図】図１１

Description

本発明は自動車、家電製品、建築構造物、船舶、橋梁、建設機械、各種プラント、ペンストック等で用いられる鉄、アルミニウム、チタン、マグネシウムおよびこれら合金等の被加工材の打ち抜き方法及び打ち抜き用パンチに関するものであり、特に穴抜き加工によって生じる打ち抜き端面の疲労特性向上に関するものである。

自動車、家電製品、建築構造物等の被加工材１には、図１のようにパンチ２とダイ３による打ち抜き加工が施されることが多い。図２に示すように打ち抜き端面は、被加工材１がパンチ２により全体的に押し込まれて形成されるダレ４、パンチ２とダイ３のクリアランス内（以下特に記載がなく“クリアランス”と表記した場合は、パンチとダイのクリアランスを指すこととする）に被加工材１が引き込まれ局所的に引き伸ばされて形成されるせん断面５、パンチ２とダイ３のクリアランス内に引き込まれた被加工材１が破断して形成される破断面６、および被加工材１裏面に生じるバリ７によって構成される。

打ち抜き加工は低コストである利点があるが、レーザー加工や機械加工の場合と比べて切断端面の疲労強度が劣るという短所がある。以下に打ち抜き端面の疲労強度向上を狙った従来技術について述べる。

打ち抜き端面の残留応力を圧縮応力にするために、切り刃（パンチ）の形状に関する発明として、打ち抜き穴の内径よりも小さい直径の先端部と、打ち抜き穴の内径とほぼ同じ直径を有する穴拡部を有するピアスパンチ、および所定広さの開口部を有する穴よりも小さい穴を被加工物に開け、その後、該小さい穴を拡大して前記所定広さの開口部を有する穴を形成する穴開け方法が特許文献１に、同じように拡径部を有するパンチでその刃先に丸みをつけて亀裂発生を遅らせる改良が施された打ち抜き方法が特許文献２に、先端部に打ち抜き方向と平行な側面を有する切り刃と切り刃の上部に形成された上方に向けて拡径するテーパー部を有するパンチおよびこのパンチを用いた打ち抜き方法が特許文献３にそれぞれ開示されている。

また打ち抜き後の加工処理に関する発明として、打ち抜き面を最終穴径よりも小さく打ち抜いた後、自動車ホイール用飾り穴の外周となる打ち抜き面をパンチとダイでしごくことにより当該打ち抜き面に発生した破断面のマイクロクラックを押しつぶし、更に圧縮残留応力を負荷して平滑強化して厚肉部を形成する方法が特許文献４に開示されている。

さらに、直接打ち抜き端面の疲労特性を狙ったものではないが、打ち抜き穴の内径よりも小さい直径の先端部と、打ち抜き穴の内径とほぼ同じ直径を有する穴拡部を有し、刃先に０．０５〜０．４ｍｍＲほどの丸み（曲率半径）をつけ、さらに該刃先からパンチ上部（刃先と逆方向）に向けて打ち抜き穴径より細くなって打ち抜き中に端面にパンチ側面が接触することをなくし、さらにクリアランスが板厚の０〜３％である打ち抜き方法が非特許文献１に記載されている。

特開平１０−２６３７２０号公報特開平１１−２５４０５５号公報特開平１１−３３３５３０号公報特開２００２−１２００２６号公報平成１９年度塑性加工春季講演会予稿集pp.267~268

以上の特許文献１〜3、非特許文献１の開示技術は、疲労強度向上の効果や、量産を考えた場合にいくつかの課題が存在する。特許文献１〜３に開示された発明は、いずれもいわゆるバニシ加工と呼ばれる打ち抜き端面のごく表層を打ち抜きパンチのテーパー部で擦ることにより平滑化する方法であるが、打ち抜き端面とパンチの穴拡径部が大きく擦られるためにパンチの磨耗量が通常のパンチより大きく、また、拡径時にパンチ付近の材料をダイ側へ押し流す力がダイ肩付近の素材も流動させ、下穴（最初にあけた穴）加工で発生したばりがさらに大きくなって疲労強度に悪影響を及ぼす場合がある。さらに、打ち抜きと穴拡径を一体パンチで行う場合、特に特許文献３記載の方法では穴加工に必要なパンチストローク量が大きくなってしまい、通常、プレス装置にはパンチストローク量に制限が存在するので、その能力によっては該方法の使用はできない。

特許文献４に記載の方法は、余肉部が存在してもいいような製品の形状にしか使用できない。非特許文献１記載の方法は、クリアランスが被加工材板厚の０〜３％の打ち抜きを対象としたものであり、通常、このようなクリアランス量の範囲内では、打ち抜きによる疲労特性の悪化は起こらない。また、記載された打ち抜きパンチで、打ち抜きによる疲労強度の劣化が起こるクリアランス量（被加工材板厚の５〜２０％）として打ち抜いた場合、拡径による素材の押し出し量が不足して破断面を１００％平滑化することはできない。

そこで、本発明は上述した問題点に鑑みて発明されたものであり、材料、対象部材の種類によらず、打ち抜き端面の疲労強度を安定して向上させ、かつ、量産現場に容易に適用が可能である、疲労強度に優れた打ち抜き穴加工方法及び打ち抜き用パンチを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の要旨とするところは、以下のとおりである。
（１）最終形状である目的穴の直径より小さく、相似である下穴を打ち抜いた後に、該下穴を前記目的穴の直径となるように押し広げる穴加工方法であって、ダイと、刃先の曲率半径が０．５ｍｍ以上である下穴用パンチを用いて、被加工材に接触してからのそのストローク量を被加工材板厚の２０〜８０％として、直径が前記目的穴の直径より該下穴用パンチとダイとのクリアランスの１／２０〜２／３に相当する長さだけ小さい下穴を打ち抜いた後、さらに、底面の直径が前記下穴用パンチの直径以下で、前記目的穴と同じ直径まで太くなるテーパー形状の拡径部を有する拡径用パンチを用いて、被加工材に接触してからのストローク量を被加工材板厚の１０〜４０％として、前記下穴を前記目的穴へ押し広げることを特徴とする段付きパンチによる打ち抜き方法。
（２）前記下穴の打ち抜き加工時のクリアランスが、被加工材板厚の５〜２５％であることを特徴とする（１）記載の段付きパンチによる打ち抜き方法。
（３）前記テーパー形状が、凸状の曲面であることを特徴とする（１）又は（２）記載の段付きパンチによる打ち抜き方法。
（４）前記拡径用パンチの拡径部より上部の軸垂直断面における最大切断長が、前記目的穴の直径より小さいことを特徴とする（１）〜（３）の何れか１項に記載の段付きパンチによる打ち抜き方法。
（５）前記下穴用パンチの直径が、パンチストローク方向上部に向かって小さくなるテーパー形状であることを特徴とする（１）〜（４）の何れか１項に記載の穴加工方法。
（６）前記下穴の打ち抜きと前記目的穴への拡径を１本のパンチで連続して行うことを特徴とする（１）〜（５）の何れか１項に記載の段付きパンチによる打ち抜き方法。
（７）被加工材板厚の２０〜８０％の長さで、刃先の曲率半径が０．５ｍｍ以上で、目的穴の直径より小さい相似形状の底面からなる円柱状の打ち抜き部を先端に有し、前記打ち抜き部の上部は、前記目的穴の直径に等しい直径まで拡径する凸状の曲面からなるテーパー形状の拡径部となっており、さらに、該拡径部の上部の軸垂直断面における最大切断長が前記目的穴の直径より小さく、前記打ち抜き部の下端から前記拡径部の上端までの距離が被加工材板厚の３０〜１２０％であることを特徴とする段付きパンチ。

本発明により、工具の焼き付きや磨耗が起こらず、疲労強度の高い穴を加工することができる。

本発明者らは、打ち抜き穴の疲労強度を向上させる試みにおいて、従来技術である図３、図４のような下穴加工を行った後に下穴が拡径されるようなパンチ８を用いることで打ち抜き端面の破断面を平滑化することができ、疲労強度に効果があることを確認できたものの、拡径量が大きいためにテーパー角度が大きくなる拡径パンチ形状とすると、図５のごとくシェービング加工のような現象が起こり、拡径による破断面の平滑化が不十分にしか行えないので疲労強度向上の効果が小さくなることを知見した。このようなシェービング加工のモードが発現することを防ぐべく、拡径量を減らしてテーパー角度を小さくしたところ、拡径による破断面の平滑化は部分的には行えるがその量は少なくなり、やはり、疲労強度上昇の効果は小さかった。

さらに、拡径量を減らさずにテーパー角度のみを小さくしたところ、今度は拡径完了までに必要なパンチストローク量が大きくなり、打ち抜き端面とテーパー部の摺動量が大きいために拡径用パンチの焼き付きが起こり、焼き付きを免れた場合にもパンチの磨耗量が大きくパンチ寿命が低下してしまった。さらに、この場合、拡径用パンチ１０による摺動に起因してダイ肩付近の素材の流動が図６に示すように起こり、バリ高さが増して却って疲労強度に悪影響を及ぼすこともあった。

そこで、本発明者らは、下穴を開ける段階で打ち抜き端面の破断面率を減らすことができれば、少ない拡径量で破断面を１００％平滑化することができ、結果としてテーパー角を小さくしてストローク量も減らせることから拡径用パンチの焼き付きや磨耗が起こらずに打ち抜き端面の疲労強度を向上することができると考え、下穴用パンチの刃先に０．５ｍｍ以上の曲率半径を設けた加工方法を発明するに至った（前記（１）に係る発明）。破断面６を１００％平滑化するためには、図７に模式図を示すように、拡径時に押し出す肉１２と肉１２の流れ込み部１３の体積が等しくなる必要があり、拡径率と下穴加工時の破断面量１１は比例関係となる。（１）に係る本発明は下穴用パンチの刃先の丸みにより被加工材の破断を遅らせて破断面量１１を減らすことができるため、破断面を１００％平滑化するための拡径量が少なく済む。

下穴用パンチの被加工材に接触してからのストローク量を被加工材板厚の２０〜８０％とした理由は、２０％の下限については最低限下穴をあけることができるパンチストローク量であり、上限についてはパンチと打ち抜き端面の摺動量を減らし、疲労強度の低下を招くバリ発生を極力抑えるためである。これらの値は素材の延性に依存するものであるが、本発明者らは試行錯誤の結果として、２０〜８０％の範囲内であれば通常流通する金属材料についてほぼ問題なく下穴を打ち抜け、疲労強度の低下を招くほどのバリ発生も抑えられることを見出した。

拡径用パンチのテーパー部（拡径部）のストローク量を、拡径用パンチが被加工材に接触してから１０〜４０％とした理由は、拡径部のストローク量が被加工材板厚の１０％より小さいと、所定の拡径量を確保するためにテーパー角が鈍角となって上記のシェービングのモードが生じ下穴の拡径が不十分となり、４０％を超えるとパンチの焼き付きや磨耗が顕著となったためである。

さらに、下穴の直径について、目的穴の直径より下穴用パンチとダイとのクリアランスの２０分の１以上、３分の２以下に相当する距離だけ小さければ上記の拡径部のストローク量の範囲内で、破断面をほぼ１００％平滑化し、かつ、バリの発生もないことを、本発明者らは見出した。

下穴をあける際に、クリアランス量が大きすぎれば疲労強度の低下につながるほど大きなバリが発生し、また、クリアランス量を小さくし過ぎれば下穴用パンチが磨耗や焼き付きを起こしたり、下穴用パンチとダイの偏心に起因するダイ刃のかじりを起こしたりするため、クリアランス量は適切に設定しなければならない。本発明者らの実験によれば、被加工材板厚の５〜２５％のクリアランスとすれば、通常流通している金属材料（主に鉄鋼材料を対象に実験した）で上記のような問題は起こらなかった（上記（２）に係る発明）。

また、拡径用パンチ１４の拡径部を図８のように凸状の曲面１５にすれば、塑性流動が滑らかに行われ、摺動抵抗を減らすことができるのでバリ発生を抑えて、シェービングモードをさらに起こりにくくすることができる（前記（３）に係る発明）。凸状の曲面１５は球面を設ける程度で良く、１（ｍｍ）以上の曲率半径を有したものであれば、発明者らの実験では充分な効果が得られた。

さらに、拡径用パンチの摺動抵抗を減らすという点から、図９に示すような、拡径部より上部の軸垂直断面（紙面水平方向断面）における最大切断長が目的穴の直径より小さい逆テーパー部１７を有する拡径用パンチ１６とすることが有効である（前記（４）に係る発明）。図９のような形状とすることでパンチと打ち抜き端面との接触部が減り、結果、摺動抵抗はさらに減るのでバリ発生を抑制し、かつ、拡径用パンチの焼き付きと磨耗を防ぐことが可能である。

同様のことは、下穴用パンチにも適用することができる。図１０のようなパンチストローク方向（紙面下向き）上部（紙面上側）に向かって直径が小さくなる逆テーパー部１８を有する下穴用パンチ１９とすることで下穴用パンチと打ち抜き端面の接触部が減ることからその摺動抵抗はさらに減り、バリ発生を抑制して、かつ、下穴用パンチの焼き付きと磨耗を防ぐことが可能である（前記（５）に係る発明）。

以上の加工は、１本のパンチで連続して行うことが可能であり（前記（６）に係る発明）、その場合のパンチ形状は図１１に示すように、先端に下穴用パンチ部２１、その上部に拡径用パンチ部２２を有するものである（前記（７）に係る発明）。１本のパンチとなることでトータルのパンチストローク量が増えるため、前記（５）に係る発明に示す逆テーパー形状はパンチの焼き付きと磨耗を防ぎ、バリ発生を抑えるために必須である。最低限必要な総パンチストローク量２３に関しては、上記に示した下穴用パンチと拡径用パンチのストローク量の上限と下限より被加工材板厚の３０〜１２０％となる。

直径1０ｍｍの丸穴加工（最終形状である目的穴の直径１０ｍｍ）を対象とし、図１２に示す試験片２４の軸力疲労試験を実施した。図１２の試験片２４の打ち抜き穴２５は、本発明例である図１３に示す刃先の曲率半径Ｒが１．０ｍｍ、最大直径９．８ｍｍの下穴用パンチ２６により下穴加工を行った後に、図１４に示す底面の直径が９．６ｍｍ、最大直径１０ｍｍの拡径用パンチ２７を用いて拡径を行う方法と、比較例として刃先の曲率半径が０ｍｍ、直径１０ｍｍのパンチを用いた、通常の１段打ち抜きの２通りの方法で加工した。被加工材には５９０MPa級６ｍｍ厚の鋼板を使用した。疲労試験条件は応力比（＝最小荷重／最大荷重）を0とする荷重制御疲労試験であり、室温・大気中で行った。荷重の制御が困難となる寿命を破断寿命として、破断寿命が２００万回となる応力範囲で評価した。

２通りの穴加工には共通のダイを用い、通常打ち抜きにおいてクリアランスが板厚の１０％（0.6mm）になる１１．２(mm)をダイ直径とした。また、下穴加工時の被加工材にパンチが接触してからのストローク量は3.6ｍｍとし、拡径パンチの被加工材にパンチが接触してからのストローク量は2.4ｍｍとした。

疲労試験の結果（SN線図）を図１５に示す。本発明例により穴加工を行った試験片の疲労強度は約１２０MＰa、通常打ち抜きでは約９０MPaであり、拡径用パンチの焼き付きもなく、本発明による穴加工方法の有効性を確認することができた。

直径1０ｍｍの丸穴加工を対象とし、図１２に示す試験片２４の軸力疲労試験を実施した。図１２の試験片２４の打ち抜き穴２５は、本発明例である図１３に示す下穴用パンチ２６により下穴加工を行った後に、図１６に示す底面の直径が９．６ｍｍ、最大直径１０ｍｍ、テーパー形状が凸状の曲面（曲率半径Ｒが３．０ｍｍ）である拡径用パンチ２８を用いて拡径を行う方法と、実施例１の比較例と同一の、通常の１段打ち抜きの２通りの方法で加工した。被加工材には５９０MPa級６ｍｍ厚の鋼板を使用した。疲労試験条件は応力比（＝最小荷重／最大荷重）を0とする荷重制御疲労試験であり、室温・大気中で行った。荷重の制御が困難となる寿命を破断寿命として、破断寿命が２００万回となる応力範囲で評価した。

疲労試験の結果（SN線図）を図１７に示す。本発明例により穴加工を行った試験片の疲労強度は約１３０MＰa、通常打ち抜きでは約９０MPaであり、拡径用パンチの焼き付きもなく、本発明による穴加工方法の有効性を確認することができた。

直径1０ｍｍの丸穴加工を対象とし、図１２に示す試験片２４の軸力疲労試験を実施した。図１２の試験片２４の打ち抜き穴２５は、本発明例である図１３に示す下穴用パンチ２６により下穴加工を行った後に図１８に示す底面の直径が９．６ｍｍ、最大直径１０ｍｍ、拡径部（最大直径１０ｍｍの部分）より上部の軸垂直断面における最大切断長が、目的穴の直径より小さくなっている拡径用パンチ２９を用いて拡径を行う方法と、実施例１の比較例と同一の、通常の１段打ち抜きの２通りの方法で加工した。被加工材には５９０MPa級６ｍｍ厚の鋼板を使用した。疲労試験条件は応力比（＝最小荷重／最大荷重）を0とする荷重制御疲労試験であり、室温・大気中で行った。荷重の制御が困難となる寿命を破断寿命として、破断寿命が２００万回となる応力範囲で評価した。

疲労試験の結果（SN線図）を図１９に示す。本発明例により穴加工を行った試験片の疲労強度は約１４０MＰa、通常打ち抜きでは約９０MPaであり、拡径用パンチの焼き付きもなく、本発明による穴加工方法の有効性を確認することができた。

直径1０ｍｍの丸穴加工を対象とし、図１２に示す試験片２４の軸力疲労試験を実施した。図１２の試験片２４の打ち抜き穴２５は、本発明例である図２０に示す刃先の曲率半径Ｒが１．０ｍｍ、最大直径９．６ｍｍで、直径がパンチストローク方向上部に向かって小さくなるテーパー形状を有する下穴用パンチ３０により下穴加工を行った後に図１８に示す拡径用パンチ２９を用いて拡径を行う方法と、実施例１の比較例と同一の、通常の１段打ち抜きの２通りの方法で加工した。被加工材には５９０MPa級６ｍｍ厚の鋼板を使用した。疲労試験条件は応力比（＝最小荷重／最大荷重）を0とする荷重制御疲労試験であり、室温・大気中で行った。荷重の制御が困難となる寿命を破断寿命として、破断寿命が２００万回となる応力範囲で評価した。

疲労試験の結果（SN線図）を図２１に示す。本発明により穴加工を行った試験片の疲労強度は約１４０MＰa、通常打ち抜きでは９０MPaであり、拡径用パンチの焼き付きもなく、本発明による穴加工方法の有効性を確認することができた。

直径1０ｍｍの丸穴加工を対象とし、図１２に示す試験片２４の軸力疲労試験を実施した。図１２の試験片２４の打ち抜き穴２５は、本発明例である図２２に示す刃先の曲率半径Ｒが１．０ｍｍ、最大直径９．６ｍｍである下穴用パンチ３２を下部に一体的に有し、底面（下穴用パンチ３２が一体的に接続されている底面）の直径が９．６ｍｍ、最大直径１０ｍｍ、拡径部（最大直径１０ｍｍの部分）より上部の軸垂直断面における最大切断長が、目的穴の直径より小さくなっている打ち抜きパンチ３１と、実施例１の比較例と同一の、通常の１段打ち抜きの２通りの方法で加工した。被加工材には５９０MPa級６ｍｍ厚の鋼板を使用した。疲労試験条件は応力比（＝最小荷重／最大荷重）を0とする荷重制御疲労試験であり、室温・大気中で行った。荷重の制御が困難となる寿命を破断寿命として、破断寿命が２００万回となる応力範囲で評価した。

２通りの穴加工方法には共通のダイを用い、通常打ち抜き時においてクリアランスが板厚の１０％（0.6mm）になる１１．２(mm)をダイ直径とした。また、本発明例のパンチが被加工材にパンチが接触してからのストローク量は６ｍｍとした。

疲労試験の結果（SN線図）を図２３に示す。本発明例により穴加工を行った試験片の疲労強度は約１４０MＰa、通常打ち抜きでは９０MPaであり、拡径用パンチの焼き付きもなく、本発明による穴加工方法の有効性を確認することができた。

本発明は、被加工材の打ち抜き加工に有用である。

打ち抜き加工を模式的に示す図である。打ち抜き破面の特徴を模式的に示す図である。従来のテーパー付パンチによる打ち抜き加工を模式的に示す図である。従来のテーパー付パンチによる打ち抜き加工を模式的に示す図である。従来のテーパー付きパンチによるシェービング加工モードを説明するための模式図である。下穴の拡径時のばりの発生メカニズムを説明するための模式図である。下穴の破断面を平滑化するために必要な拡径率を説明するための模式図である。（３）に係る発明に用いる拡径パンチを示す模式図である。（４）に係る発明に用いる拡径パンチを示す模式図である。（５）に係る発明に用いる下穴用パンチを示す模式図である。（７）に係る発明のパンチを模式的に示す図である。実施例１〜５で用いた疲労試験片を示す図である。実施例１〜３で使用した本発明例における下穴用パンチを示す図である。実施例１で使用した本発明例における拡径用パンチを示す図である。実施例１における疲労試験結果を示す図である。実施例２で使用した本発明例における拡径用パンチを示す図である。実施例２における疲労試験結果を示す図である。実施例３、４で使用した本発明例における拡径用パンチを示す図である。実施例３における疲労試験結果を示す図である。実施例４で使用した本発明例における下穴用パンチを示す図である。実施例４における疲労試験結果を示す図である。実施例５で使用した本発明例における穴加工用パンチを示す図である。実施例５における疲労試験結果を示す図である。

符号の説明

１被加工材
２打ち抜き用パンチ（段付きパンチ）
３打ち抜き用ダイ
４だれ
５せん断面
６破断面
７ばり
８従来のテーパー付きパンチ
９テーパー角が大きな拡径用パンチ
１０摺動量が大きい拡径用パンチ
１１下穴加工時の破断面量
１２拡径時に押し出す肉
１３拡径時の肉流れ込み部
１４テーパー部が凸な曲面である拡径用パンチ
１５凸な曲面であるテーパー部
１６逆テーパーを有する拡径用パンチ
１７拡径用パンチの逆テーパー部
１８下穴用パンチの逆テーパー部
１９逆テーパー部を有する下穴用パンチ
２０下穴用パンチ刃先の丸み
２１下穴・拡径一体パンチにおける下穴加工部
２２下穴・拡径一体パンチにおける拡径加工部
２３下穴・拡径一体パンチにおけるパンチ底面から目的穴径となるまでのパンチストローク量
２４穴開き疲労試験片
２５打ち抜き穴
２６実施例１〜３で使用した下穴用パンチ
２７実施例１で使用した拡径用パンチ
２８実施例２で使用した拡径用パンチ
２９実施例３、４で使用した拡径用パンチ
３０実施例４で使用した下穴用パンチ
３１実施例５で使用した下穴・拡径一体パンチ

Claims

最終形状である目的穴の直径より小さく、相似である下穴を打ち抜いた後に、該下穴を前記目的穴の直径となるように押し広げる穴加工方法であって、ダイと、刃先の曲率半径が０．５ｍｍ以上である下穴用パンチを用いて、被加工材に接触してからのストローク量を被加工材板厚の２０〜８０％として、直径が前記目的穴の直径より該下穴用パンチと前記ダイとのクリアランスの１／２０〜２／３に相当する長さだけ小さい下穴を打ち抜いた後、さらに、底面の直径が前記下穴用パンチの直径以下で、前記目的穴と同じ直径まで太くなるテーパー形状の拡径部を有する拡径用パンチを用いて、被加工材に接触してからのストローク量を被加工材板厚の１０〜４０％として、前記下穴を前記目的穴へ押し広げることを特徴とする段付きパンチによる打ち抜き方法。
前記下穴の打ち抜き加工時のクリアランスが、被加工材板厚の５〜２５％であることを特徴とする請求項１記載の段付きパンチによる打ち抜き方法。
前記テーパー形状が、凸状の曲面であることを特徴とする請求項１又は２記載の段付きパンチによる打ち抜き方法。
前記拡径用パンチの拡径部より上部の軸垂直断面における最大切断長が、前記目的穴の直径より小さいことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の段付きパンチによる打ち抜き方法。
前記下穴用パンチの直径が、パンチストローク方向上部に向かって小さくなるテーパー形状であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の段付きパンチによる打ち抜き方法。
前記下穴の打ち抜きと前記目的穴への拡径を１本のパンチで連続して行うことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の段付きパンチによる打ち抜き方法。
被加工材板厚の２０〜８０％の長さで、刃先の曲率半径が０．５ｍｍ以上で、目的穴の直径より小さい相似形状の底面からなる円柱状の打ち抜き部を先端に有し、前記打ち抜き部の上部は、最終形状である目的穴の直径に等しい直径まで拡径する凸状の曲面からなるテーパー形状の拡径部となっており、さらに、該拡径部の上部は、軸垂直断面における最大切断長が前記目的穴の直径より小さく、前記打ち抜き部の下端から前記拡径部の上端までの距離が被加工材板厚の３０〜１２０％であることを特徴とする段付きパンチ。