JP2020037121A - 金属製部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】横板部と縦板部とを有し、縦板部に精密加工部が設けられた金属製部品を、精密加工部の精度を低下させることなく効率的に製造することができる金属製部品の製造方法を提供する。【解決手段】金属製部品の製造方法を、金属板Ｍにおける縦板部５２となる部分に精密加工部５２ａを形成する精密加工部形成工程と、精密加工部形成工程を終えた金属板Ｍをパンチ３１及びダイ３２によるプレス加工によって略直角に折り曲げて縦板部５２を形成するプレス加工工程とを経るものとし、プレス加工工程で用いるパンチ３１を、そのパンチ肩部（金属板Ｍにおける縦板部５２となる部分を押圧する箇所）にローラー３１ｂが設けられたものとすることで、プレス加工工程において、ローラー３１ｂが金属板Ｍに当接して回転しながら金属板Ｍをプレス加工するようにした。【選択図】 図９

Description

本発明は、ネジ穴等の精密加工部を有する金属製部品を製造するための金属製部品の製造方法に関する。

自動車等のパーツに使用される金属製部品のなかには、図１に示すように、横板部５１と、横板部５１に略垂直な一対の縦板部５２とを有する溝形の金属製部品５０であって、その縦板部５２にネジ穴５２ａが設けられたものがある。

この種の溝形の金属製部品５０は、図２（ａ）に示すように、金属製部品５０の材料である金属板Ｍをダイ１０２の上面に乗せ、図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示すように、パンチ１０１で金属板Ｍの両端部を略直角に折り曲げて縦板部５２を形成することによって製造される。縦板部５２のネジ穴５２ａ（図１を参照。）は、通常、パンチ１０１とダイ１０２によるプレス加工によって金属板Ｍを溝形にした後で加工される。というのも、平板状の金属板Ｍにネジ穴５２ａを加工してから、その金属板Ｍにプレス加工を施すようにすると、図２（ｂ）に示すように、パンチ１０１の肩部１０１ａ（パンチ１０１における金属板Ｍに当接して金属板Ｍを押圧する部分。以下同じ。）が金属板Ｍに当接したときの衝撃で縦板部５２の付け根付近に形成されるショックラインＳ（図１を参照。）の影響によって、ネジ穴５２ａが変形し、ネジ穴５２ａにネジを螺合することができなくなるおそれがあるからである。この傾向は、金属板Ｍの板厚が大きい場合に特に顕著に表れる。この点、金属板Ｍにプレス加工を施して溝形とした後でネジ穴５２ａを加工するようにすれば、ネジ穴５２ａの変形を防ぐことができる。

しかし、溝形に形成された金属板Ｍの縦板部５２にネジ穴５２ａを加工することは容易ではない。というのも、ネジ穴５２ａを加工する際には、図３（ａ）に示すように、事前に下穴５２ａ_１を空けるとともに、下穴５２ａ_１の両側の開口端部にネジ穴５２ａを加工する際のバリを防止するための座繰り加工が施されることが一般的である。下穴５２ａ_１の精度はネジ穴５２ａの精度に影響するため、通常、下穴５２ａ_１の加工及び座繰り加工もプレス加工後に行われる。ところが、溝形に形成された金属板Ｍにおいて、下穴５２ａ_１の内側の開口端部に座繰り加工を施そうとすると、図３（ａ）に示すように、一方の下穴５２ａ_１にドリル軸２０１を通した後、図３（ｂ）に示すように、そのドリル軸２０１の端部に座繰りドリル２０２を取り付け、図３（ｃ）に示すように、ドリル軸２０１を他方の下穴５２ａ_１の内側の開口端部に押し付けながら座繰りドリル２０２を回転させる必要があり、これを、それぞれの縦板部５２の下穴５２ａ_１に対して行う必要があるからである。このため、このようなネジ穴５２ａの加工を連続生産によって行うことは極めて困難であり、生産性向上の大きな障害となっていた。また、上記のような座繰り加工が不要な場合や、縦板部５２が横板部５１の一端側にのみ設けられている場合でも、プレス加工後の金属板Ｍの縦板部５２にネジ穴５２ａを加工するためには、工具や加工台に横板部５１が干渉しないように金属板Ｍの向きを変える等の必要があり、やはり効率的な生産が困難な状況となっていた。

この点、特許文献１には、同文献の図３に示されるように、ネジ穴６ａを予め加工された金属プレート６を、プレス加工によって折曲線６ｃ及び折曲線６ｄで折り曲げて、同文献の図１に示されるようなパイプ体１を製造する方法が記載されている。プレス加工前の金属プレート６におけるネジ穴６ａの近傍には、ビード加工により形成された塑性変形部６ｆ（同文献の図３を参照。）が設けられており、プレス加工の際には、金属プレート６に加えられる外力がこの塑性変形部６ｆに集まるため、ネジ穴６ａの変形を防止することができるとされている。

特開２００４−３４０６３号公報

しかし、特許文献１に記載の方法を使用した場合には、プレス加工前の金属プレート６にビード加工を施さなければならず、工程数が増えて生産効率が低下するという問題が生じる。また、製造しようとする金属製部品の板厚が大きい場合や、縦板部の寸法が小さい場合には、塑性変形部６ｆを設けるためのビード加工を施すことが容易ではないため、かえって手間がかかってしまうという問題もある。さらに、製造しようとする金属製部品の設計要件によっては、そもそも塑性変形部６ｆを設けることができないという問題もある。

本発明は、前記課題を解決するために為されたものであり、横板部と縦板部とを有し、縦板部に精密加工部（上記のネジ穴５２ａのように、寸法や形状に比較的高い精度が要求される加工部分。以下同じ。）が設けられた金属製部品を、精密加工部の精度を低下させることなく、効率的に製造することができる金属製部品の製造方法を提供するものである。

前記課題は、
横板部と、横板部と略直角を成すように横板部の端部から起立する縦板部とを有し、当該縦板部に精密加工部が設けられた金属製部品を製造するための金属製部品の製造方法であって、
平板状の金属板における前記縦板部となる部分に精密加工部を形成する精密加工部形成工程と、
精密加工部形成工程を終えた金属板を、パンチ及びダイで構成されるプレス用金型を用いたプレス加工によって略直角に折り曲げて、前記縦板部を形成するプレス加工工程と
を経るとともに、
プレス加工工程で使用するプレス用金型として、パンチにおける、前記縦板部となる部分を押圧するパンチ肩部にローラーが設けられたものを用い、
プレス加工工程において、前記ローラーが金属板に当接して回転しながら金属板をプレス加工するようにした
ことを特徴とする金属製部品の製造方法
を提供することによって解決される。

本発明の金属製部品の製造方法は、プレス加工工程において金属板をプレス加工する際に、パンチ肩部に設けられたローラーが金属板に当接して回転するものであるため、ショックラインができにくい状態で金属板を略直角に折り曲げることができるものとなっている。このため、先に縦板部となる部分に精密加工部を形成し、その後でプレス加工によって金属板を折り曲げるようにしても、精密加工部が変形しにくいようにすることができる。

本発明の金属製部品の製造方法においては、パンチ肩部にローラーを回転可能に支持するためのローラー支持構造は特に限定されず、ローラーに軸を設けてこれをローラーの両端から支持するようにしてもよいし、ローラーの中途部分に設けた周回溝に円弧上の切欠を有する支持板を嵌合し、この周回溝部分を支持板で支持するようにしてもよい。しかし、このような構造を採用した場合には、ローラーが軸や点で支えられるようになるため、板厚が大きい金属板や、剛性が高い金属板等をプレス加工しようとしてローラーに大きな力がかかると、ローラーが変形したり、これらのローラー支持構造が破損したりするおそれがある。このため、プレス加工工程で使用するプレス用金型としては、前記ローラーの外径と略一致する内径を有する円筒溝がパンチ肩部に設けられ、前記ローラーの外周面における一部の周回区間が露出する状態で前記ローラーが円筒溝内に保持されることで、前記ローラーの外周面が円筒溝の内周面に摺接しながら前記ローラーが回転するようにしたものを用いると好ましい。これにより、ローラーが円筒溝の内周壁によって面で支えられるようになり、ローラーに大きな力がかかったとしても、ローラーが変形しにくくすることができる。また、ローラーを支持するためのローラー支持構造がシンプルな円筒溝であるため、ローラーに大きな力がかかった際にもローラー支持構造が破損しにくいようになっている。さらに、円筒溝は加工が容易であるため、プレス用金型の製作にかかるコストと手間を削減することもできる。

ところで、上記のような円筒溝内にローラーを保持するようにした場合には、ローラーが回転する際に、ローラーの外周面が円筒溝の内周面と摺り合わされるようになる。すると、その摺り合わされた箇所で摩擦熱が発生し、この摩擦熱によってローラーの表面や円筒溝の表面が溶けて互いに付着してしまう、いわゆる「焼き付き」と呼ばれる現象が起こる可能性もある。この焼き付きが起こると、ローラーの表面に凹凸ができてしまい、ひいては金属製部品の表面に傷を付けてしまうことにもなる。このような焼き付きは、特に、同種の金属部材同士が摺り合わされたときに起こりやすい。このため、本発明の金属製部品の製造方法においては、プレス加工工程で使用するプレス用金型として、前記ローラーが、パンチの本体部とは異なる金属で形成されたものを用いることが好ましい。これにより、上記の焼き付きが起こりにくくすることができる。

本発明の金属製部品の製造方法におけるプレス加工工程においては、金属板を１箇所だけで折り曲げて１つの縦板部を形成するようにしてもよい。しかし、プレス加工工程において、金属板の２箇所をプレス加工することで、横板部の両端部から同方向に起立する一対の縦板部を有する溝形の金属製部品を製造することもできるようにすると好ましい。というのも、前述したように、金属製部品を溝形に形成してから精密加工部を加工しようとすると非常に手間がかかってしまうところ、本発明の金属製部品の製造方法を用いると、溝形の金属製部品でも先に精密加工部を形成してから金属板を折り曲げることができるため、本発明に係る構成を採用する意義が高まるからである。さらに、プレス加工工程においては、金属板の３箇所以上を折り曲げられるようにしてもよい。

本発明の金属製部品の製造方法におけるプレス加工工程においては、金属板を１回のプレス加工によって一気に略直角となるまで折り曲げるようにすることもできる。しかし、プレス加工工程を、金属板を直角よりも緩やかな角度に折り曲げる予備プレス工程と、予備プレス工程を終えた金属板を略直角に折り曲げる本プレス工程とで構成することが好ましい。これにより、精密加工部をより変形しにくくすることができる。この場合、前記ローラーは、本プレス工程で用いられるパンチに設けるとよい。予備プレス工程を設けることで精密加工部をより変形しにくくできる理由については、後で詳しく説明する。

本発明の金属製部品の製造方法を用いて金属製部品を製造する場合、金属製部品の材料となる金属板は、その厚さを特に限定されない。しかし、金属板の板厚が１ｍｍ以上である場合に本発明の金属製部品の製造方法を用いると、本発明の意義がより高まるため好ましい。というのも、金属板の板厚が大きくなればなるほど、金属板をプレス加工する際にショックラインが形成されやすくなり、精密加工部がより変形しやすくなるところ、本発明の金属製部品の製造装置を用いることで、ショックラインが形成されにくい状態で金属板を折り曲げることができるからである。

本発明の金属製部品の製造方法における精密加工部形成工程において金属板に形成される精密加工部は、その寸法や形状にある程度高い精度が要求されるものであれば、その具体的な構造を特に限定されない。このような精密加工部としてはネジ穴が例示される。ネジ穴は、金属製部品において多用されるにもかかわらず、高い精度が要求されることが多いものであるため、ネジ穴を有する金属製部品を製造する際に本発明の金属製部品の製造方法を用いると、金属製部品の製造効率を高めることができるため好ましい。

以上のように、本発明によって、横板部と縦板部とを有し、縦板部に精密加工部が設けられた金属製部品を、精密加工部の精度を低下させることなく、効率的に製造することができる金属製部品の製造方法を提供することが可能になる。

従来の金属製部品の製造方法で製造された溝形の金属製部品を示した斜視図である。 従来の金属製部品の製造方法において、平板状の金属板をパンチとダイとを用いたプレス加工によって溝形に折り曲げる様子を示した図である。 従来の金属製部品の製造方法において、溝形にプレス加工された後の金属板に座繰り加工を施す様子を示した図である。 本発明の金属製部品の製造方法で製造された溝形の金属製部品を示した斜視図である。 本発明の金属製部品の製造方法における精密加工部形成工程を終えた状態の金属板を示した斜視図である。 本発明の金属製部品の製造方法におけるプレス加工工程で用いるプレス用金型の主要部分を示した斜視図である。 本発明の金属製部品の製造方法における第一予備プレス工程で金属板をプレス加工する様子を示した図である。 本発明の金属製部品の製造方法における第二予備プレス工程で金属板をプレス加工する様子を示した図である。 本発明の金属製部品の製造方法における本プレス工程で金属板をプレス加工する様子を示した図である。 本プレス工程で用いる本プレス用パンチを分解した様子を示した斜視図である。

１．概要
本発明の好適な実施態様について、図面を用いてより具体的に説明する。図４は、本発明の金属製部品の製造方法で製造された溝形の金属製部品５０を示した斜視図である。図４に示す金属製部品５０は、横壁部５１と、一対の縦壁部５２とを有しており、一対の縦壁部５２には、それぞれ、ネジ穴５２ａが設けられている。横壁部５１の中央付近には、後述するプレス加工工程において位置決めに用いられる位置決め穴５３が設けられている。また、横壁部５１と縦壁部５２との境界部には、プレス加工の際にネジ穴５２ａが変形することを防止する逃し穴５４が設けられている。

本実施態様において、金属製部品５０は、図４に示すように溝形となっているが、本発明の金属製部品の製造方法は、溝形の金属製部品を製造するものに限定されない。本発明の金属製部品の製造方法では、Ｌ字型や、ハット型等、他の形態の金属製部品を製造することもできる。

本実施態様の金属製部品の製造方法は、金属製部品５０の材料である平板状の金属板Ｍにネジ穴５２ａを形成する精密加工部形成工程と、精密加工部形成工程を終えた金属板Ｍをプレス加工によって溝形に折り曲げるプレス加工工程とで構成されている。以下、これらの各工程について詳しく説明する。

２．精密加工部形成工程
精密加工部形成工程は、金属製部品５０の材料である平板状の金属板Ｍにおける縦壁部５２となる部分に、精度が要求される加工部分である精密加工部５２ａを形成する工程である。図５は、本発明の金属製部品の製造方法における精密加工部形成工程を終えた状態の金属板Ｍを示した斜視図である。図５における曲げ線Ｌは、後のプレス加工工程において金属板Ｍが折り曲げられる位置（すなわち、横壁部５１と縦壁部５２との境界線となる位置）を示している。

精密加工部５２ａは、その寸法や形状に比較的高い精度が要求される加工部分であれば、その具体的な種類を特に限定されないが、金属板Ｍの表面から突出する部分が無いものであることが好ましい。というのも、金属板Ｍの表面から突出する部分があると、当該部分が、後に行うプレス加工の妨げとなるおそれがあるからである。このような精密加工部５２ａとしては、ネジ穴や、特定の形状を有する凹部又は貫通孔等が挙げられる。本実施態様における精密加工部５２ａは、図５に示すように、ネジ穴としている。

精密加工部形成工程において、ネジ穴５２ａを形成する方法は特に限定されないが、通常はタップ加工が用いられる。本実施態様においては、前述したように、縦壁部５２となる部分にドリル加工によって下穴５２ａ_１（図３を参照。）を開け、下穴５２ａ_１の両側の開口端部に座繰り加工を施したうえで、タップ加工を行うことによってネジ穴５２ａを形成している。ドリル加工や座繰り加工やタップ加工は、一つ一つ手作業で行うこともできるが、順送装置等を用いて自動で行うようにすると、生産効率を飛躍的に高めることができるだけでなく、ネジ穴５２ａの精度を高めることもできるため好ましい。ところが、仮に、精密加工部形成工程をプレス加工工程の後に行うことにした場合には、横壁部５１から起立した縦壁部５２（図４を参照。）にネジ穴５２ａを形成することになるため、順送装置等を用いて自動でドリル加工や座繰り加工やタップ加工を行うことが非常に困難になる。この点、本発明の金属製部品の製造方法においては、プレス加工工程を行うよりも前に精密加工部形成工程を行うことができるため、順送装置を用いて自動でドリル加工や座繰り加工やタップ加工を行いやすくなっている。

本実施態様における精密加工部形成工程では、図５に示すように、ネジ穴５２ａの加工に加えて、位置決め穴５３及び逃し穴５４の加工も行われる。位置決め穴５３及び逃し穴５４は、通常、ドリルやパンチを用いて加工される。位置決め穴５３及び逃し穴５４の加工についても、ネジ穴５２ａの加工と同様、順送装置等を用いて自動で行うようにすると好ましい。

精密加工部形成工程において精密加工部を形成される金属板Ｍの形状は、矩形に限定されず、金属製部品５０の形態に応じて適宜決定することができる。金属板Ｍの板厚についても特に限定されないが、既に述べたように、金属板Ｍの板厚が大きくなればなるほど、金属板Ｍをプレス加工する際にネジ穴５２ａがより変形しやすくなるため、本発明の金属製部品の製造方法を用いる意義が高まる。このため、金属板Ｍの板厚ｔ（図５を参照。）は、１ｍｍ以上とすると好ましい。板厚ｔは、１．５ｍｍ以上とするとより好ましく、２ｍｍ以上とするとさらに好ましい。しかし、板厚ｔを大きくしすぎると、プレス加工によって折り曲げること自体が難しくなるおそれがある。このため、板厚ｔは、通常１０ｍｍ程度までとされる。本実施態様における金属板Ｍの板厚ｔは、２．５ｍｍ程度となっている。

３．プレス加工工程
プレス加工工程は、精密加工部形成工程を終えた金属板Ｍをプレス加工によって折り曲げる工程である。本実施態様においては、このプレス加工工程によって、金属板Ｍが図５に示す平板状の状態から図４に示す溝形の状態へと変形される。本実施態様において、プレス加工工程は、予備プレス工程と本プレス工程とで構成されており、このうち予備プレス工程は、第一予備プレス工程と第二予備プレス工程とで構成されている。予備プレス工程及び本プレス工程は、後述するように、順送装置を用いて連続して行われる。

図６は、本発明の金属製部品の製造方法におけるプレス加工工程で用いるプレス用金型の主要部分を示した斜視図である。図７は、本発明の金属製部品の製造方法における第一予備プレス工程で金属板Ｍをプレス加工する様子を示した図である。図８は、本発明の金属製部品の製造方法における第二予備プレス工程で金属板Ｍをプレス加工する様子を示した図である。図９は、本発明の金属製部品の製造方法における本プレス工程で金属板Ｍをプレス加工する様子を示した図である。なお、図７〜図９においては、前述した逃し穴５４（図４を参照。）の図示を省略している。

以下、予備プレス工程及び本プレス工程のそれぞれについて説明する。

３．１ 予備プレス工程
予備プレス工程は、精密加工部形成工程を終えた金属板Ｍを、直角よりも緩やかな角度に折り曲げる工程となっている。この予備プレス工程を設けることにより、後で詳しく説明するように、プレス加工時にネジ穴５２ａが変形しにくいようにすることができるようになっている。本実施態様における予備プレス工程は、図６に示す第一予備プレス用パンチ１１及び第一予備プレス用ダイ１２を用いて、金属板Ｍを略３０度まで折り曲げる第一予備プレス工程と、図６に示す第二予備プレス用パンチ２１及び第二予備プレス用ダイ２２を用いて、第一予備プレス工程を経た金属板Ｍをさらに略６０度まで折り曲げる第二予備プレス工程との２つの工程で構成される。

第一予備プレス工程においては、まず、図７（ａ）に示すように、精密加工部形成工程を終えた金属板Ｍを第一予備プレス用ダイ１２の上面に乗せる。このとき、金属板Ｍに設けられた位置決め穴５３を、第一予備プレス用ダイ１２の上面に設けられた位置決めピン１２ａに通すようにする。これにより、第一予備プレス用パンチ１１及び第一予備プレス用ダイ１２に対する金属板Ｍの位置を合わせて、金属板Ｍを正確に曲げ線Ｌ（図５を参照。）の位置で折り曲げることができるようになっている。次に、ストリッパ４０を下降させて、金属板Ｍの中央部分（金属板Ｍにおける、横壁部５１（図４を参照。）となる部分。以下同じ。）を第一予備プレス用ダイ１２の上面に押し付けるようにする。これにより、第一予備プレス用パンチ１１によって金属板Ｍの両端部分（金属板Ｍにおける、縦壁部５２（図４を参照。）となる部分。以下同じ。）をプレスした際に、金属板Ｍの中央部分が第一予備プレス用ダイ１２から浮き上がることを防止することができる。最後に、図７（ｂ）に示すように、金属板Ｍに向かって第一予備プレス用パンチ１１を下降させて、金属板Ｍを折り曲げると、第一予備プレス工程が完了する。第一予備プレス工程終了時における金属板Ｍの曲げ角である第一予備曲げ角θ_ｐ１は、略３０度となっている。第一予備プレス工程が完了すると、次の第二予備プレス工程に移行する。

第二予備プレス工程においては、第一予備プレス工程を終えた金属板Ｍを、図８（ａ）に示すように、第二予備プレス用ダイ２２の上面に乗せ、図８（ｂ）に示すように、第二予備プレス用パンチ２１を下降させることによって、第一予備プレス工程と同じ位置で折り曲げる。第二予備プレス工程終了時における金属板Ｍの曲げ角である第二予備曲げ角θ_ｐ２は、略６０度となっている。金属板Ｍの位置決め穴５３に位置決めピン２２ａを通す点や、ストリッパ４０で金属板Ｍの中央部分を押さえる点については、第一予備プレス工程と同様である。第二予備プレス工程が完了すると、予備プレス工程が終了する。

本実施態様における予備プレス工程は、２回のプレス加工によって金属板Ｍを略６０度まで折り曲げるものとなっているが、予備プレス工程において行うプレス加工の回数は、１回だけであってもよい。しかし、予備プレス工程において行うプレス加工の回数を複数回とすると、より効果的にネジ穴５２ａの変形を防止することができるため好ましい。予備プレス工程において行うプレス加工の回数は、３回以上としてもよいが、プレス加工の回数が多くなりすぎると、多くのパンチ及びダイを用意する必要があるため、金型の製作にかかるコストが大きくなってしまう。このため、予備プレス工程において行うプレス加工の回数は、５回以下とすると好ましく、３回以下とするとより好ましい。

予備プレス工程において金属板Ｍをどの程度まで折り曲げるかについては、特に限定されない。しかし、予備プレス工程において金属板Ｍをより大きく折り曲げておくと、後に続く本プレス工程において、パンチ肩部（ローラー３１ｂ）が金属板Ｍに対してより緩やかな角度で当接するようになるため、ショックラインＳがより形成されにくくすることができる。このため、予備プレス工程終了時における金属板Ｍの曲げ角である予備曲げ角θ_ｐ（本実施態様においては、上記の第二予備曲げ角θ_ｐ２に一致する。）は、３０度以上とすると好ましく、４５度以上とするとより好ましい。一方、予備曲げ角θ_ｐを大きくしすぎると、予備プレス工程において金属板Ｍが略直角近くまで折れ曲がってしまい、予備プレス工程でショックラインＳが形成されてしまうおそれがある。このため、予備曲げ角θ_ｐは、８０度以下とすると好ましく、７０度以下とするとより好ましい。本実施態様においては、予備曲げ角θ_ｐを６０度としている。予備プレス工程において複数回のプレス加工を行う場合に、それぞれのプレス加工で金属板Ｍをどの程度まで折り曲げるのかについても特に限定されないが、それぞれのプレス加工で金属板Ｍを折り曲げる角度は、通常、予備プレス工程におけるプレス加工の回数で予備曲げ角θ_ｐを割った角度とされる。

３．２ 本プレス工程
本プレス工程は、予備プレス工程を終えた金属板Ｍを略直角となるまで折り曲げる工程となっている。本実施態様における本プレス工程は、図６に示す本プレス用パンチ３１及び本プレス用ダイ３２を用いて、予備プレス工程を終えた金属板Ｍを略直角に折り曲げるものとなっている。

本プレス工程においては、予備プレス工程を終えた金属板Ｍを、図９（ａ）に示すように、本プレス用ダイ３２の上面に乗せ、図９（ｂ）に示すように、本プレス用パンチ３１を下降させることによって、予備プレス工程と同じ位置で略直角に折り曲げる。このとき、本プレス用パンチ３１のパンチ肩部に設けられたローラー３１ｂが、金属板Ｍの上面に当接して回転しながら金属板Ｍを押圧するようになっている。これにより、ネジ穴５２ａが変形しにくい状態で、金属板Ｍを略直角に折り曲げることができる。というのも、プレス加工時におけるネジ穴５２ａの変形は、前述したように、パンチ肩部が金属板Ｍに当接した際の衝撃によって形成されるショックラインＳ（図１を参照。）の影響によって起こるところ、本プレス用パンチ３１のパンチ肩部にローラー３１ｂを設けることによって、本プレス用パンチ３１から金属板Ｍに与えられる衝撃を小さくすることができるからである。金属板Ｍの位置決め穴５３に位置決めピン３２ａを通す点や、ストリッパ４０で金属板Ｍの中央部分を押さえる点については、予備プレス工程と同様である。本プレス工程が完了すると、溝形の金属製部品５０が完成する。

図１０は、本プレス工程で用いる本プレス用パンチ３１を分解した様子を示した斜視図である。本プレス用パンチ３１は、図１０に示すように、パンチの本体部３１ａと、パンチ肩部に設けられたローラー３１ｂとで構成されている。本プレス用パンチ３１にローラー３１ｂを支持するためのローラー支持構造は、その具体的な構成を特に限定されないが、本実施態様においては、本プレス用パンチ３１のパンチ肩部に、ローラー３１ｂの外径と略一致する内径を有する円筒溝３１ａ_１を設け、当該円筒溝３１ａ_１内にローラー３１ｂを保持するようにしている。円筒溝３１ａ_１は、その内周壁がローラー３１ｂの外周壁における１８０度以上の周回区間を覆うようになっている。このため、円筒溝３１ａ_１の側方から（図１０におけるｙ軸方向から）円筒溝３１ａ_１内にローラー３１ｂを挿入するだけで、ローラー３１ｂを回転可能かつ脱落しない状態で円筒溝３１ａ_１内に保持することができるようになっている。これにより、ローラー支持構造をシンプルなものとして、本プレス用パンチ３１の製作コストを抑えることができるとともに、本プレス用パンチ３１が破損しにくいようになっている。

本プレス工程において金属板Ｍをプレス加工する際には、図９に示すように、ローラー３１ｂの外周面における円筒溝３１ａ_１に覆われていない部分が金属板Ｍに当接して、回転しながら金属板Ｍを押圧する。ローラー３１ｂが回転すると、ローラー３１ｂの外周面が円筒溝３１ａ_１内での内周面と摺り合わされて、ローラー３１ｂと円筒溝３１ａ_１との間で焼き付きが起こるおそれがあるところ、本実施態様においては、パンチの本体部３１ａと、パンチ肩部に設けられたローラー３１ｂとを異なる種類の金属で形成しているため、焼き付きが起こりにくくなっている。さらに、最終製品である金属製部品５０が潤滑油に触れても問題ないものである場合には、ローラー３１ｂの表面に潤滑油を供給しながら本プレス工程を行うようにすると、焼き付きがより起こりにくいようにすることができる。この場合には、図１０に示すように、円筒溝３１ａ_１の内周面に油溝３１ａ_２を形成するようにすると、ローラー３１ｂの外周面全体に潤滑油を行き渡らせやすくなるため好ましい。油溝３１ａ_２は、その形状を特に限定されず、図１０に示すような、円筒溝３１ａ_１の軸方向に垂直な円周状のもののほか、円筒溝３１ａ_１の内周面に沿った螺旋状のものや、網目状のもの等とすることができる。

ローラー３１ｂを形成する金属は、その種類を特に限定されないが、通電可能な金属を用いると、ワイヤカットによりローラー３１ｂを容易に加工できるため好ましい。また、ローラー３１ｂを硬度の高い金属で形成するようにすると、ローラー３１ｂの耐摩耗性を高めることができ、ローラー３１ｂの寿命を長くすることができるため好ましい。具体的には、ローラー３１ｂを形成する金属を、硬度がＨＲＣ６０以上のものとすると好ましく、ＨＲＣ６４以上のものとするとより好ましい。ローラー３１ｂを形成する金属は、硬度がＨＲＡ８５以上のものとするとさらに好ましい。このような特徴を有する金属としては、いわゆる超硬合金や、ハイス鋼や、ダイス鋼等が挙げられる。超硬合金としては、炭化タングステンや、炭化チタンや、炭化タンタルを用いたものを採用することができる。ハイス鋼を採用する場合には、粉末ハイスと呼ばれる、粉末冶金法によって製造されるものを用いると、ローラー３１ｂの耐磨耗性や靭性を高めることができるため好ましい。本実施態様においては、ローラー３１ｂを、炭化タングステンを用いた超硬合金で形成しており、その硬度はＨＲＡ９０程度となっている。

本プレス用パンチ３１の本体部３１ａを形成する金属の種類も特に限定されないが、通常、ローラー３１ｂを形成する金属よりも硬度の低いものが採用される。このような金属としては、ダイス鋼や特殊工具鋼等が挙げられる。本実施態様においては、ダイス鋼を採用しており、その硬度はＨＲＣ６２程度となっている。特殊工具鋼を採用する場合には、耐摩耗性に優れた砲金を採用すると好ましい。

ローラー３１ｂの半径ｒ（図１０を参照。）は、金属板Ｍの板厚ｔ（図５を参照。）によっても異なり、特に限定されない。しかし、ローラー３１ｂの半径ｒを小さくしすぎると、ローラー３１ｂから金属板Ｍに加えられる衝撃が大きくなり、ショックラインＳが形成されやすくなるおそれがある。このため、金属板Ｍの板厚ｔに対する、ローラー３１ｂの径方向における断面の半径ｒの比ｒ／ｔは、０．７以上とすると好ましい。比ｒ／ｔは、１以上とするとより好ましく、１．２以上とするとさらに好ましい。一方、ローラー３１ｂの半径ｒを大きくしすぎると、金属板Ｍにおける曲げ線Ｌ（図５を参照。）の近傍部分をしっかりとプレスしにくくなるため、スプリングバックが起こりやすくなるおそれがある。このため、比ｒ／ｔは、１０以下とすると好ましく、５以下とするとより好ましく、３以下とするとさらに好ましい。本実施態様における比ｒ／ｔは、１．３程度となっている。

４．その他
予備プレス工程及び本プレス工程は、それぞれ別の装置を用いて行うこともできるが、本実施態様においては、前述したように、予備プレス工程及び本プレス工程を、同一の順送装置（図示省略）内で連続して行うようにしている。すなわち、図６においては、図示の都合上、第一予備プレス用パンチ１１及び第一予備プレス用ダイ１２と第二予備プレス用パンチ２１及び第二予備プレス用ダイ２２との間や、第二予備プレス用パンチ２１及び第二予備プレス用ダイ２２と本プレス用パンチ３１本プレス用ダイ３２との間を空けて表示しているが、実際には間を空けずに、これらのパンチ同士及びダイ同士を隣接させた状態で順送装置内に配しており、金属板Ｍが矢印Ｄの方向に順送されながら段階的に折り曲げられるようになっている。これにより、金属製部品５０の製造効率を飛躍的に高めることができる。順送装置内における第一予備プレス用パンチ１１及び第一予備プレス用ダイ１２よりも上流側に、精密加工部５２ａを加工するための精密加工部加工装置をさらに設けて、精密加工部形成工程も同一の順送装置内で行うようにしてもよい。

本実施態様においては、プレス加工工程を、予備プレス工程と本プレス工程とで構成したが、予備プレス工程を設けず、本プレス工程のみで（１回のプレス加工で）金属板Ｍを略直角に折り曲げるようにすることもできる。その場合でも、本プレス用パンチ３１のパンチ肩部に設けられたローラー３１ｂの効果により、ショックラインＳが形成されにくい状態でプレス加工を行うことが可能である。しかし、本プレス工程の前に予備プレス工程を設けて、その予備プレス工程で金属板Ｍを予め直角よりも緩やかな角度まで折り曲げておくと、ネジ穴５２ａの変形をより効果的に防止することができる。以下、その理由について説明する。

既に述べたように、ネジ穴５２ａ（精密加工部）の変形は、パンチが金属板Ｍに当接した際の衝撃によって縦板部５２の付け根付近に形成されるショックラインＳ（図１を参照）の影響によって起こる。このため、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、１回のプレス加工で金属板Ｍを略直角に曲げようとすると、パンチ肩部１０１ａが金属板Ｍに対して略垂直な方向から当接するようになるため、金属板Ｍがパンチ肩部１０１ａから受ける衝撃が大きくなり、ショックラインＳがより形成されやすくなるおそれがある。特に、この場合には、図２（ｂ）に示すように、金属板Ｍにおける、ダイ肩部１０２ａに支持された箇所の近傍に対してパンチ肩部１０１ａが略垂直に当接するようになるため、金属板Ｍが受ける衝撃がより大きくなる。というのも、金属板Ｍにおける、ダイ肩部１０２ａに支持された箇所の近傍は、曲げ線Ｌ（図５）から近く、曲げ抵抗が大きい箇所だからである。

これに対し、予備プレス工程において予め金属板Ｍをある程度まで折り曲げてから、本プレス工程において金属板Ｍを略直角に折り曲げるようにすると、図９に示すように、本プレス工程において、パンチ肩部（図９においては、ローラー３１ｂ）が金属板Ｍに対して緩やかな角度で当接するようになるため、金属板Ｍにローラー３１ｂが当接した際の衝撃を小さくすることができる。加えて、予備プレス工程においては、図７や図８から理解されるように、金属板Ｍにおける、ダイ肩部１０２ａに支持された箇所から遠く離れた箇所（曲げ線Ｌから遠く、曲げ抵抗が小さい箇所）にパンチが当接するようになっている。このように、予備プレス工程を設けることでパンチから金属板Ｍに大きな衝撃が加わらないようにして、ショックラインＳの発生をより確実に抑えることが可能になり、ネジ穴５２ａの変形をより効果的に防止することができる。

１１ 第一予備プレス用パンチ
１２ 第一予備プレス用ダイ
２１ 第二予備プレス用パンチ
２２ 第二予備プレス用ダイ
３１ 本プレス用パンチ
３１ａ 本体部
３１ａ_１ 円筒溝
３１ａ_２ 油溝
３１ｂ ローラー
３２ 本プレス用ダイ
４０ ストリッパ
５０ 金属製部品
５１ 横板部
５２ 縦板部
５２ａ ネジ穴（精密加工部）
５２ａ_１ 下穴
５３ 位置決め穴
５４ 逃し穴
１０１ パンチ
１０１ａ パンチ肩部
１０２ ダイ
１０２ａ ダイ肩部
２０１ ドリル軸
２０２ 座繰りドリル
Ｍ 金属板
Ｌ 曲げ線
Ｓ ショックライン
θ_ｐ 予備曲げ角
θ_ｐ１ 第一予備曲げ角
θ_ｐ２ 第二予備曲げ角

Claims (7)

1. 横板部と、横板部と略直角を成すように横板部の端部から起立する縦板部とを有し、当該縦板部に精密加工部が設けられた金属製部品を製造するための金属製部品の製造方法であって、
   平板状の金属板における前記縦板部となる部分に精密加工部を形成する精密加工部形成工程と、
   精密加工部形成工程を終えた金属板を、パンチ及びダイで構成されるプレス用金型を用いたプレス加工によって略直角に折り曲げて、前記縦板部を形成するプレス加工工程と
   を経るとともに、
   プレス加工工程で使用するプレス用金型として、パンチにおける、前記縦板部となる部分を押圧するパンチ肩部にローラーが設けられたものを用い、
   プレス加工工程において、前記ローラーが金属板に当接して回転しながら金属板をプレス加工するようにした
   ことを特徴とする金属製部品の製造方法。
   
2. プレス加工工程で使用するプレス用金型として、
   前記ローラーの外径と略一致する内径を有する円筒溝がパンチ肩部に設けられ、
   前記ローラーの外周面における一部の周回区間が露出する状態で前記ローラーが円筒溝内に保持されることで、前記ローラーの外周面が円筒溝の内周面に摺接しながら前記ローラーが回転するようにした
   ものを用いる請求項１記載の金属製部品の製造方法。
   
3. プレス加工工程で使用するプレス用金型として、
   前記ローラーが、パンチの本体部とは異なる金属で形成された
   ものを用いる請求項２記載の金属製部品の製造方法。
   
4. プレス加工工程において、金属板の２箇所をプレス加工することで、横板部の両端部から同方向に起立する一対の縦板部を有する溝形の金属製部品を製造するようにした請求項１〜３いずれか記載の金属製部品の製造方法。
   
5. プレス加工工程が、
   金属板を直角よりも緩やかな角度に折り曲げる予備プレス工程と、
   予備プレス工程を終えた金属板を略直角に折り曲げる本プレス工程と
   から成り、
   本プレス工程において用いられるパンチに前記ローラーを設けた
   請求項１〜４いずれか記載の金属製部品の製造方法。
   
6. 材料となる金属板の板厚が１ｍｍ以上とされた請求項１〜５いずれか記載の金属製部品の製造方法。
   
7. 精密加工部がネジ穴とされた請求項１〜６いずれか記載の金属製部品の製造方法。

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