JP2013128963A - プレス加工方法およびプレス加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外形抜きした成型品におけるバリの発生を防止することができる。
【解決手段】成型素材２に対し外形抜き加工を行って成型品１を得るプレス加工方法であって、成型素材２の成型品部分３に対し、抜き方向の逆方向に半抜き加工を行う半抜き工程と、半抜き加工後の成型品部分３に対し、平押し加工を行う平押し工程と、平押し加工後の成型品部分３を、抜き方向に押し込んで成型素材２から分離する分離工程と、を実行する。
【選択図】図５

Description

本発明は、成型素材に対し外形抜き加工を行って成型品を得るプレス加工方法およびプレス加工装置に関するものである。

従来、成型素材（板材）の外形抜きや穴抜き等のプレス加工を行うプレス金型として、先端に押出型部を有するパンチと、上下方向に貫通した排出孔を有するダイと、を備えたものが知られている（特許文献１参照）。このプレス金型は、成型素材の抜き孔の孔縁にバリが生じないように、パンチおよびダイのそれぞれが、孔縁の上下に面取部を形成するための面取部形成面を有している。すなわち、孔縁のバリを生じないようにプレス加工を行うことで、バリが手や指を傷つける危険性を排除し、また、バリ取り加工の手間を排除している。

特開２００３−１２６９２７号公報

しかしながら、このような構成では、成型素材の孔縁におけるバリの発生を防止することができるものの、打ち抜いた部分の周縁部におけるバリの発生を防止することができない。このため、従来の方法によって外形抜きにより成型品を得ようとすると、外形抜きした成型品の周縁部にバリが生じてしまうという問題があった。

本発明は、外形抜きした成型品におけるバリの発生を防止することができるプレス加工方法およびプレス加工装置を提供することを課題としている。

本発明のプレス加工方法は、成型素材に対し外形抜き加工を行って成型品を得るプレス加工方法であって、成型素材の外形抜き部分に対し、抜き方向の逆方向に半抜き加工を行う半抜き工程と、半抜き加工後の外形抜き部分に対し、平押し加工を行う平押し工程と、平押し加工後の外形抜き部分を、抜き方向に押し込んで成型素材から分離する分離工程と、を実行することを特徴とする。

本発明のプレス加工装置は、成型素材に対し外形抜き加工を行って成型品を得るプレス加工装置であって、順送されていく成型素材にプレス加工を行う順送金型を、備え、順送金型は、成型素材の外形抜き部分に対し、抜き方向の逆方向に半抜き加工を行う半抜き部と、半抜き加工後の外形抜き部分に対し、平押し加工を行う平押し部と、平押し加工後の外形抜き部分を、抜き方向に押し込んで成型素材から分離する分離部と、を有することを特徴とする。

これらの構成によれば、成型素材の成型品部分（外形抜き部分）を半抜きし、平押しすることで、成型素材と成型品部分との間が一部せん断され、成型品部分が分離しやすい状態となる。この状態で、成型品部分を押し込んで分離させるので、せん断時のストレスを軽減することができ、成型品のバリの発生を防止することができる。

上記のプレス加工方法において、半抜き工程では、これに用いるパンチに対向したノックアウトにより、所定のノックアウト圧を与えながら、半抜き加工を行うことが好ましい。

この場合、所定のノックアウト圧は、半抜き工程におけるプレス圧の７３％以上１００％未満であることが好ましい。

さらに、所定のノックアウト圧は、半抜き工程におけるプレス圧の９０％以上９２％未満であることが好ましい。

上記のプレス加工装置において、半抜き部は、パンチと、パンチに対向し、半抜き加工におけるプレス圧の７３％以上１００％未満のノックアウト圧を与えるノックアウトと、を有することが好ましい。

成型品部分を半抜き加工する際、成型品部分がパンチの逆側に反ってしまう場合があり、これにより、外形抜きした成型品も反ってしまうという問題がある（つまり所望の平面度が出ない）。一方、反りを防止するために、ファインブランキングにより半抜き加工を行う構成とすると、専用のプレス加工装置が必要である上、金型が複雑になってしまうという問題がある。
これに対し、上記の構成によれば、半抜き加工時に、パンチおよびノックアウトにより成型品部分を挟圧することで、半抜き加工時に生じる成型品の反りを、簡単な構成で防止することができる。特に、半抜き加工時に、プレス圧より低く且つこれに近い値のノックアウト圧（プレス圧の７３％以上１００％未満）を与えることで、半抜き加工時の反りを効果的に防止することができる。

上記のプレス加工方法において、半抜き工程では、これに用いるパンチとダイとのクリアランスが、成型素材の厚さの−５％以上−３％以下の距離であることが好ましい。

半抜き加工時におけるパンチとダイとのオーバーラップ（マイナスクリアランス）が狭すぎると、成型素材と成型品部分との間の強度が維持され、成型品の分離時に強い力が必要になる。これにより、成型品を分離する際のストレスで成型品が反ってしまうという問題がある。一方、半抜き加工時におけるパンチとダイとのオーバーラップが広すぎると、成型品端面の凹凸が大きくなり、不備が生じる。特に、成型品を端面でチャックする際、許容値以下の凹凸であれば、摩擦力の増加によってしっかりチャックすることができるが、許容値を超える凹凸が生じた場合、うまくチャックすることができなくなる。
これに対し、上記の構成によれば、パンチとダイとのクリアランスを、成型素材の厚さの−５％以上−３％以下の距離とすることで、成型品の反りを防止しつつ、成型品端面の凹凸を不備のない範囲に抑えることができる。なお、成型素材の厚さの−５％以上−３％以下の距離とは、成型素材の厚さが０．５ｍｍであるとき、−２５μｍ以上−１５μｍ以下の範囲である。

（ａ）は、成型品の斜視図である。（ｂ）は、成型素材の斜視図である。（ｃ）は、成型品と成型素材との関係を示した斜視図である。 プレス加工システムを示した模式図である。 （ａ）は、順送金型を示した概略断面図である。（ｂ）は、半抜き部を示した概略断面図である。 プレス加工システムによる成型品の外形抜き動作を示したフローチャートである。 成型品の外形抜き動作を示した説明図である。

以下、添付の図面を参照し、本発明の一実施形態に係るプレス加工方法およびプレス加工装置について説明する。本実施形態では、本発明のプレス加工方法を適用したプレス加工システムを例示する。このプレス加工システムは、成型素材に対し外形抜き加工を行って、複数枚の成型品を得るものである。ここでプレス加工システムの詳細について説明する前に、成型品および成型素材について説明する。

図１（ａ）に示すように、成型品１（製品）は、薄片状の部品であり、１ｃｍ四方以下で且つ板厚０．５ｍｍの小部品である。一方、図１（ｂ）に示すように、成型素材２（フープ材）は、板厚０．５ｍｍで帯状のステンレスプレートである。プレス加工システム１０では、成型素材２の長手方向各箇所で、成型品部分（外形抜き部分）３を１ずつ打ち抜いて、複数枚の成型品１を得る（図１（ｃ）参照）。

図２に示すように、プレス加工システム１０は、成型素材２に対し外形抜き加工を行うプレス加工装置１１と、ロール状に収容した成型素材２をプレス加工装置１１に繰り出す繰出し装置１２と、繰り出された成型素材２を所定のピッチで順送する送り装置１３と、を備えている。繰出し装置１２から繰り出された成型素材２を、送り装置１３によりピッチ搬送し、プレス加工装置１１により、順次、外形抜き加工を行っていく。

プレス加工装置１１は、下金型３１および上金型３２を有すると共に順送されていく成型素材２にプレス加工を行う順送金型２３と、上金型３２を降下動作（プレス動作）および上昇動作させるシリンダー２５と、外形抜きした成型品１を収容する成型品受け部２６と、を備えている。そして、下金型３１および上金型３２は、送られていく成型素材２を挟んで対向しており、シリンダー２５によって、上金型３２を降下し、下金型３１側に押圧することで、成型素材２に対しプレス加工（半抜き加工、平押し加工および分離処理）を行う。

図３（ａ）に示すように、順送金型２３は、下金型３１および上金型３２を有し、成型素材２の成型品部分３に対し、半抜き加工、平押し加工および分離処理を行うことで、成型品１の外形抜き加工を行うものである。そのため、順送金型２３は、送り方向手前側から、成型品部分３に半抜き加工を行う半抜きステーション３６と、成型品部分３に平押し加工を行う平押しステーション３７と、成型品部分３の分離処理を行う分離ステーション３８と、を有している。

下金型３１は、ガイドポスト４０（図１参照）を立設したパンチホルダー４１と、パンチホルダー４１に装着された半抜きパンチ（パンチ）４２と、ストリッパープレート４４を有しバネ荷重により成型素材２を押えるストリッパー４３と、を備えている。また、ストリッパープレート４４は、半抜き用の押え部４６と、平押し受け板部４７と、分離ダイ部４８と、を有している。

上金型３２は、ガイドポスト４０に昇降自在に支持されたダイホルダー５１と、ダイホルダー５１に装着されたダイプレート５２と、ダイホルダー５１に装着された分離パンチ５３と、ダイホルダー５１に支持された半抜き用のノックアウト５５と、を備えている。ダイプレート５２は、半抜きダイ部（ダイ）５７と、平押し板部５８と、分離用の押え部５９を有している。

平押しステーション３７には、平押し板部５８と、これに対向する平押し受け板部４７とが配設されている。これら平押し板部５８および平押し受け板部４７により、プレス動作（降下動作）に伴って成型品部分３に対し平押し加工を行う平押し部６２を構成している。

分離ステーション３８には、分離パンチ５３および分離用の押え部５９と、これらに対向する分離ダイ部４８とが配設されている。これら分離パンチ５３、分離用の押え部５９および分離ダイ部４８により、プレス動作に伴って成型品部分３を抜き方向に押し込んで分離する分離部６３を構成している。

半抜きステーション３６には、半抜きパンチ４２および半抜き用の押え部４６と、これらに対向する半抜きダイ部５７およびノックアウト５５とが配設されている。これら半抜きパンチ４２、半抜き用の押え部４６、半抜きダイ部５７およびノックアウト５５により、プレス動作に伴って成型品部分３に対し上記抜き方向の逆側（上側）に半抜き加工を行う半抜き部６１を構成している。

図３（ｂ）に示すように、半抜きパンチ４２および半抜きダイ部５７は、相互のクリアランスが、マイナスクリアランスとなるように設計されている。具体的には、半抜きパンチ４２と半抜きダイ部５７とのクリアランスは、成型素材２の板厚（厚さ）の−５％以上−３％以下の距離に設定されている。図３（ｂ）の例では、成型素材２の板厚が０．５ｍｍであるのに対し、半抜きパンチ４２と半抜きダイ部５７とのクリアランスは、−２０μｍ（＝０．５ｍｍ×−４％）である。

ノックアウト５５は、半抜きパンチ４２に対向したノックアウト本体７１と、ノックアウト本体７１にバネ荷重を付与するノックアウトバネ７２と、を備えている。これらにより、半抜き加工時に、所定のノックアウト圧（成型品部分３に対する背圧）を与え、半抜きパンチ４２と供して成型品部分３を挟圧する。ノックアウト５５の所定のノックアウト圧は、半抜き加工におけるプレス圧、すなわち上記プレス動作のプレス圧より低く且つこれに近似する値に設計されている。具体的には、プレス動作のプレス圧の７３％以上１００％未満に設定されている。図３（ｂ）の例では、半抜きパンチ４２の押圧面積とノックアウト５５の押圧面積とはほぼ同一であり、プレス動作のプレス荷重が５５０ｋｇｆであるのに対し、ノックアウトバネ７２のバネ荷重は、５００ｋｇｆ（≒５５０ｋｇｆ×９１％）である。

ここで図４および図５を参照して、プレス加工システム１０による成型品１の外形抜き動作について説明する。本プレス加工システム１０は、順送金型２３を用いたものであるため、１の成型品１の外形抜き動作を行っていく間に、同時進行で他の成型品１の外形抜き動作を行っていく構成であるが、ここでは、第１の成型品１の外形抜き動作のみを説明するものとする。

図４に示すように、まず、プレス加工システム１０は、成型品部分３に対し、抜き方向の逆方向に半抜き加工を行う（Ｓ１：半抜き加工工程）。すなわち、送り装置１３により、成型素材２を搬送して、成型品部分３を半抜きステーション３６に臨ませる（図５（ａ）参照）。そして、シリンダー２５によるプレス動作（降下動作）に伴って、ノックアウト５５により、所定のノックアウト圧を与えながら、半抜きパンチ４２により、成型品部分３を板厚の７割程度、半抜きダイ部５７に押し込み、成型品部分３を上側に半抜きする（図５（ｂ）参照）。その後、シリンダー２５による上昇動作を行う（図５（ｃ）参照）。

半抜き加工が終了したら、半抜き後の成型品部分３に対し、平押し加工を行う（Ｓ２：平押し工程）。すなわち、送り装置１３により、成型素材２を搬送して、成型品部分３を平押しステーション３７に臨ませる（図５（ｄ）参照）。そして、シリンダー２５によるプレス動作に伴って、平押し板部５８により、半抜きされた成型品部分３を下側に押し込んで、成型品部分３を平押しする（図５（ｅ）参照）。その後、シリンダー２５による上昇動作を行う（図５（ｆ）参照）。

平押し加工が終了したら、平押し後の成型品部分３に対し、分離処理を行う（Ｓ３：分離工程）。すなわち、送り装置１３により、成型素材２を搬送して、成型品部分３を分離ステーション３８に臨ませる（図５（ｇ）参照）。そして、シリンダー２５によるプレス動作に伴って、分離パンチ５３により、平押し後の成型品部分３を分離ダイ部４８に押し込んで、成型素材２から成型品部分３を分離する（図５（ｈ）参照）。これにより成型品１が得られ、本動作を終了する。

以上のような構成によれば、成型素材２の成型品部分３を半抜きし、平押しすることで、成型素材２と成型品部分３との間が一部せん断され、成型品部分３が分離しやすい状態となる。この状態で、成型品部分３を押し込んで分離させるので、せん断時のストレスを軽減することができ、成型品１のバリの発生を防止することができる。

また、半抜き加工時に、半抜きパンチ４２とノックアウト５５とにより、成型品部分３を挟圧することで、半抜き加工時に生じる成型品１の反りを、簡単な構成で防止することができる。特に、半抜き加工時に、プレス圧より低く且つこれに近い値のノックアウト圧を与えることで、半抜き加工時の反りを効果的に防止することができる。

さらに、半抜きパンチ４２と半抜きダイ部５７とのクリアランスをマイナスクリアランスとすることで、半抜き時の割れを防止することができると共に、成型品１端面に凹凸を形成することができる。また、当該クリアランスを、成型素材２の厚さの−５％以上−３％以下の距離とすることで、成型品１の反りを防止しつつ、成型品１端面の凹凸を不備のない範囲に抑えることができる。特に、成型品１を端面でチャックすることを想定している場合、有効である。

なお、本実施形態においては、ノックアウト５５のノックアウト圧を、プレス動作におけるプレス圧の７３％以上１００％未満に設定したが、プレス動作におけるプレス圧の９０％以上９２％未満に設定することがより好ましく、ひいてはプレス圧の９１％に設定することがより好ましい。

また、本実施形態においては、順送金型２３を用い、半抜き部６１、平押し部６２および分離部６３を一体の金型で構成したが、これら各部を別々の金型で構成するものであっても良い。

１：成型品、 ２：成型素材、 ３：成型品部分、 １１：プレス加工装置、 ２３：順送金型、 ４２：半抜きパンチ、 ５５：ノックアウト、 ５７：半抜きダイ部、 ６１：半抜き部、 ６２：平押し部、 ６３：分離部

Claims (7)

1. 成型素材に対し外形抜き加工を行って成型品を得るプレス加工方法であって、
   前記成型素材の外形抜き部分に対し、抜き方向の逆方向に半抜き加工を行う半抜き工程と、
   前記半抜き加工後の前記外形抜き部分に対し、平押し加工を行う平押し工程と、
   前記平押し加工後の前記外形抜き部分を、前記抜き方向に押し込んで前記成型素材から分離する分離工程と、を実行することを特徴とするプレス加工方法。
2. 前記半抜き工程では、これに用いるパンチに対向したノックアウトにより、所定のノックアウト圧を与えながら、前記半抜き加工を行うことを特徴とする請求項１に記載のプレス加工方法。
3. 前記所定のノックアウト圧は、前記半抜き工程におけるプレス圧の７３％以上１００％未満であることを特徴とする請求項２に記載のプレス加工方法。
4. 前記所定のノックアウト圧は、前記半抜き工程におけるプレス圧の９０％以上９２％未満であることを特徴とする請求項３に記載のプレス加工方法。
5. 前記半抜き工程では、これに用いるパンチとダイとのクリアランスが、前記成型素材の厚さの−５％以上−３％以下の距離であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のプレス加工方法。
6. 成型素材に対し外形抜き加工を行って成型品を得るプレス加工装置であって、
   順送されていく成型素材にプレス加工を行う順送金型を、備え、
   前記順送金型は、
   前記成型素材の外形抜き部分に対し、抜き方向の逆方向に半抜き加工を行う半抜き部と、
   前記半抜き加工後の前記外形抜き部分に対し、平押し加工を行う平押し部と、
   前記平押し加工後の前記外形抜き部分を、前記抜き方向に押し込んで前記成型素材から分離する分離部と、を有することを特徴とするプレス加工装置。
7. 前記半抜き部は、
   パンチと、
   前記パンチに対向し、前記半抜き加工におけるプレス圧の７３％以上１００％未満のノックアウト圧を与えるノックアウトと、を有することを特徴とする請求項６に記載のプレス加工装置。

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