JP2020044539A

JP2020044539A - 打抜き加工方法

Info

Publication number: JP2020044539A
Application number: JP2018172484A
Authority: JP
Inventors: 元河原崎; Hajime Kawarasaki; 圭佑宮永; Keisuke Miyanaga; 大悟田頭; Daigo Tagashira
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-09-14
Filing date: 2018-09-14
Publication date: 2020-03-26

Abstract

【課題】複数の板状部材の硬度を設定することなく複数の板状部材の曲げ変形を抑制する。【解決手段】複数の板状部材７１〜７５のうち、最もダイス３側に配置される板状部材７５以外の全ての板状部材７１〜７４のそれぞれに、パンチ２からダイス３に見て同じ位置に、通気孔７１ｂ〜７４ｂを形成する工程（ステップＳ１）と、複数の板状部材７１〜７５を重ね合わせる工程（ステップＳ２）と、重ね合わせられた複数の板状部材７１〜７５を、パンチ２及びダイス３を用いて配置する工程（ステップＳ３）と、パンチ２及びダイス３を用いて配置された複数の板状部材７１〜７５を、パンチ２に接続された吸引機構５を用いて通気孔７１ｂ〜７４ｂを吸引しつつ、パンチ２を用いて複数の板状部材７１〜７５を打抜く工程（ステップＳ４）と、を備える、打抜き加工方法。【選択図】図４

Description

本発明は、打抜き加工方法に関する。

板状部材を打抜き加工する方法として、重ね合わせられた複数の板状部材を、パンチを用いて打抜き加工する方法が知られている。
特許文献１には、重ね合わされた状態において下側から２枚目の電磁鋼板及び電磁鋼板より上側に位置する電磁鋼板のビッカース硬度を、１８０ＨＶ以上、且つ、重ね合わされた状態において最も下側の電磁鋼板のビッカース硬度より１０ＨＶ以上高くすることを特徴とする打抜き加工方法が開示されている。

特開２０１８−０５７１５８号公報

発明者らは、打抜き加工方法に関し、以下の課題を見出した。
特許文献１に開示されている打抜き加工方法では、重ね合わせる電磁鋼板の硬度を所定の値に設定し、打抜きする際における電磁鋼板の曲げ変形を抑制している。このように、硬度が所定の値の複数の板状部材を準備する必要がある。

本発明は、このような問題に鑑みなされたものであり、複数の板状部材の硬度を設定することなく複数の板状部材の曲げ変形を抑制可能な打抜き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一態様は、重ね合わせられた複数の板状部材を、パンチ及びダイスを有するプレス機を用いて打抜き加工する方法であって、前記複数の板状部材のうち、最も前記ダイス側に配置される板状部材以外の全ての板状部材のそれぞれに、前記パンチから前記ダイスに見て同じ位置に、通気孔を形成する工程と、前記複数の板状部材を重ね合わせる工程と、重ね合わせられた前記複数の板状部材を、前記パンチ及び前記ダイスを用いて配置する工程と、前記パンチ及び前記ダイスを用いて配置された複数の板状部材を、前記パンチに接続された吸引機構を用いて前記通気孔を吸引しつつ、前記パンチを用いて前記複数の板状部材を打抜く工程と、を備える。

本発明に係る打抜き加工方法は、複数の板状部材のうち、最もダイス側に配置される板状部材以外の全ての板状部材のそれぞれに、パンチからダイスに見て同じ位置に、通気孔を形成する工程と、複数の板状部材を重ね合わせる工程と、重ね合わせられた複数の板状部材を、パンチ及びダイスを用いて配置する工程と、パンチ及びダイスを用いて配置された複数の板状部材を、パンチに接続された吸引機構を用いて通気孔を吸引しつつ、パンチを用いて複数の板状部材を打抜く工程と、を備える。複数の板状部材を打抜く際にパンチに接続された吸引機構を用いて通気孔を吸引すると、複数の板状部材の打抜き部分に、ダイスからパンチに向かう方向に働く力が付与される。したがって、複数の板状部材の硬度を設定することなく、複数の板状部材を打抜く際に発生する複数の板状部材の曲げ変形を抑制することができる。

本発明によれば、複数の板状部材の硬度を設定することなく複数の板状部材の曲げ変形を抑制可能な打抜き加工方法を提供することができる。

本実施の形態に係る打抜き加工方法を示すフローチャートである。本実施の形態に係る打抜き加工装置の模式断面図である。プレス機の模式断面図である。複数の板状部材を打抜く際におけるプレス機の模式断面図である。打抜き部分を排出する際におけるプレス機の模式断面図である。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

まず、図１〜３を参照して、本実施の形態に係る打抜き加工方法を行うことができる装置（本実施の形態に係る打抜き加工装置）の構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る打抜き加工方法を示すフローチャートである。図２は、本実施の形態に係る打抜き加工装置の模式断面図である。図３は、プレス機の模式断面図である。図１に示すように、本実施の形態に係る打抜き加工方法は、少なくとも、形成する工程（ステップＳ１）、重ね合わせる工程（ステップＳ２）、配置する工程（ステップＳ３）、打抜く工程（ステップＳ４）を備え、さらに排出する工程（ステップＳ５）等の工程を備えていてもよいものとする。

図２に示すように、打抜き加工装置１は、通気孔形成機構８、ローラ４、及びプレス機６を備える。図２に示すように、通気孔形成機構８は、レーザ８１〜８４を備える。なお、図２には、打抜き加工装置１に加えて、複数の板状部材７１〜７５を図示している。また、図２において、矢印は、複数の板状部材７１〜７５の進行方向を示す。図３に示すように、プレス機６は、少なくとも、パンチ２、ダイス３、及び吸引機構５を備え、さらに押さえ４を備えていてもよいものとする。なお、図３には、プレス機６に加えて、複数の板状部材７１〜７５を図示している。

本発明は、板状部材が２枚以上であれば適用可能である。本実施の形態では、図２及び図３に示すように、板状部材が５枚である場合について説明を行う。複数の板状部材７１〜７５は、例えば鋼等の金属から構成される。図２に示す打抜き加工装置１は、複数の板状部材７１〜７５を、単一の装置内において打抜き加工することができる。

複数の板状部材７１〜７５は、例えば金属製である。複数の板状部材７１〜７５は、同一の材料から構成されてもよいし、異なる材料から構成されてもよい。すなわち、複数の板状部材７１〜７５の硬度は、すべて同じであってもよいし、異なっていてもよい。複数の板状部材７１〜７５は、例えば、密度７．８×１０^−６ｋｇ／ｍｍ^３の金属材から構成される。複数の板状部材７１〜７５の厚みは、すべて同じであってもよいし、異なっていてもよい。複数の板状部材７１〜７５の厚みは、例えば、それぞれ０．０２５ｍｍとすることができる。複数の板状部材７１〜７５は、例えば車載用モータを構成する電磁コアに好適である。

通気孔形成機構８は、レーザ８１〜８４を備える。レーザ８１〜８４は、板状部材７１〜７４をそれぞれレーザ照射し、図３に示す通気孔７１ｂ〜７４ｂを形成することができる。通気孔７１ｂ〜７４ｂが形成された板状部材７１〜７４は、板状部材７５と共に、ローラ４に挟圧されて、重ね合わせられる。通気孔７１ｂ〜７４ｂは、複数の板状部材７１〜７５が重ね合わせられた際に、板状部材７１から板状部材７５に見て同じ位置に形成される。

重ね合わせられた複数の板状部材７１〜７５は、プレス機６において打抜き加工される。図３に示すように、重ね合わせられた複数の板状部材７１〜７５は、プレス機６において打抜き加工される際に、板状部材７１がパンチ２に接触すると共に板状部材７５がダイス３に接触するように配置される。パンチ２には、通気孔２ｂが形成されている。重ね合わせられた複数の板状部材７１〜７５を配置する際には、図３に示すように、パンチ２に形成された通気孔２ｂが板状部材７１に設けられた通気孔７１ｂに対応するように、パンチ２を配置する。

ダイス３には、図３に示すように、貫通孔３ｂが形成されている。貫通孔３ｂの形状は、パンチ２の形状に対応している。重ね合わせられた複数の板状部材７１〜７５を配置する際には、ダイス３に形成された貫通孔３ｂにパンチ２が対応するように、重ね合わせられた複数の板状部材７１〜７５を配置する。

パンチ２には、吸引機構５が接続されている。吸引機構５は、パンチ２に形成された通気孔２ｂを吸引及び吐出可能である。吸引機構５の形状は特に限定されない。吸引機構５は、例えば図３に示すように、パンチ２に形成された通気孔２ｂのすべてを１つの孔から吸引してもよい。また、吸引機構５は、パンチ２に形成された通気孔２ｂのそれぞれに対応したノズル等から吸引してもよい。

プレス機６は、パンチ２、ダイス３、及び吸引機構５に加えて、押さえ４を備えていてもよい。押さえ４は、図３に示すように、パンチ２の周囲を覆うことができる形状の板状部材である。押さえ４は、板状部材７１に接触するように配置される。

次に、図１〜５を参照して、本実施の形態に係る打抜き加工方法について、説明する。本実施の形態に係る打抜き加工方法では、形成する工程（ステップＳ１）を行う。形成する工程（ステップＳ１）では、複数の板状部材７１〜７５のうち、打抜きする工程（ステップＳ４）において最もダイス３側に配置される板状部材７５以外のすべての板状部材７１〜７４に、図３に示す通気孔７１ｂ〜７４ｂを形成する。

形成する工程（ステップＳ１）は、板状部材７１〜７４に通気孔７１ｂ〜７４ｂを形成可能な方法であれば、どのような方法で行われてもよい。形成する工程（ステップＳ１）では、例えば、図２に示すように、通気孔形成機構８が備えるレーザ８１〜８４を用いて通気孔７１ｂ〜７４ｂを形成してもよい。また、レーザ８１〜８４に代えて図示しないパンチを通気孔形成機構８に設け、図示しないパンチを用いて板状部材７１〜７４を打抜き、通気孔７１ｂ〜７４ｂを形成してもよい。

通気孔７１ｂ〜７４ｂは、図３に示すように、複数の板状部材７１〜７５を重ね合わせた際に、パンチ２からダイス３に見て同じ位置に形成される。また、パンチ２には、図３に示すように、通気孔７１ｂ〜７４ｂに対応する位置に通気孔２ｂが設けられている。通気孔７１ｂ〜７４ｂは、図３に示すように複数形成されてもよいし、それぞれ１つ形成されてもよい。通気孔７１ｂ〜７４ｂは、打抜き加工後の複数の板状部材７１〜７５の機能に影響を与えない部分に形成される。

本実施の形態に係る打抜き加工方法では、重ね合わせる工程（ステップＳ２）を行う。重ね合わせる工程（ステップＳ２）では、複数の板状部材７１〜７５を重ね合わせる。重ね合わせる工程（ステップＳ２）では、例えば、ローラ４を用いて複数の板状部材７１〜７５を重ね合わせる。

図２に示す例では、形成する工程（ステップＳ１）を行った後に、重ね合わせる工程（ステップＳ２）を行う。しかしながら、形成する工程（ステップＳ１）は、重ね合わせる工程（ステップＳ２）を行った後に行われてもよい。すなわち、複数の板状部材７１〜７５を重ね合わせた状態で、板状部材７１〜７４に通気孔７１ｂ〜７４ｂを形成してもよい。また、板状部材７１〜７４を重ね合わせた状態で通気孔７１ｂ〜７４ｂを形成した後に、板状部材７１〜７４と板状部材７５とを重ね合わせてもよい。

形成する工程（ステップＳ１）及び重ね合わせる工程（ステップＳ２）を行った後に、配置する工程（ステップＳ３）を行う。配置する工程（ステップＳ３）では、パンチ２及びダイス３を用いて、重ね合わせられた複数の板状部材７１〜７５を配置する。配置する工程（ステップＳ３）を行う際には、板状部材７５がダイス３に接触すると共に、板状部材７１がパンチ２に接触するように、重ね合わせられた複数の板状部材７１〜７５を配置する。

次に、打抜く工程（ステップＳ４）を行う。図４は、複数の板状部材を打抜く際におけるプレス機の模式断面図である。図４に示す矢印は、吸引機構５がパンチ２に形成された通気孔２ｂを吸引する方向を示す。打抜く工程（ステップＳ４）では、ダイス３に形成された貫通孔３ｂに向かってパンチ２を押圧することによって、複数の板状部材７１〜７５の打抜き部分を打抜く。複数の板状部材７１〜７５の打抜き部分は、パンチ２からダイス３に見て、複数の板状部材７１〜７５とパンチ２とが重なる部分である。

また、複数の板状部材７１〜７５の打抜き部分以外の部分を、打残り部分とする。図４に示すように押さえ４を配置すると、複数の板状部材７１〜７５の打抜き部分を打抜く際に、複数の板状部材７１〜７５の打残り部分が、ダイス３から押さえ４に向かって曲げ変形することを抑制することができる。

打抜く工程（ステップＳ４）を行う際には、貫通孔３ｂに向かってパンチ２を押圧すると共に、吸引機構５を用いてパンチ２に形成された通気孔２ｂを吸引する。図４に示すように、パンチ２及び板状部材７１〜７４は、パンチ２からダイス３に見て同じ位置に通気孔２ｂ、７１ｂ〜７４ｂが位置するように配置されている。したがって、吸引機構５を用いて通気孔２ｂを吸引すると、通気孔７１ｂ〜７４ｂを介して、板状部材７５をパンチ２に向かって吸引することができる。つまり、吸引機構５を用いて通気孔２ｂを吸引すると、複数の板状部材７１〜７５の打抜き部分に、ダイス３からパンチ２に向かう方向に働く力を付与することができる。

打抜く工程（ステップＳ４）を行う際には、以下の式（１）を満たすような条件で吸引機構５を用いて通気孔２ｂを吸引する。ただし、式（１）に示すＱは、打抜き部分の質量である。Ｆａは、たわみ抑制力である。Ｆｂは、負圧により生じる力である。
Ｑ＋Ｆａ＜Ｆｂ・・・（１）
たわみ抑制力Ｆａは、板状部材７１と押さえ４との間、複数の板状部材７１〜７５同士の間、及び板状部材７５とダイス３との間に生じる摩擦力の合計である。

式（１）に示す、打抜き部分質量Ｑは、以下の式（２）に示すように、計算される。ただし、式（２）に示すＥは、複数の板状部材７１〜７５の板厚と密度との積をそれぞれ計算した結果の和である。Ｓ_１は、打抜き部分の面積である。
Ｑ＝Ｅ×Ｓ_１・・・（２）

式（１）に示す、負圧により生じる力Ｆｂは、以下の式（３）に示すように、計算される。ただし、式（３）に示すＰ_０は、大気圧である。Ｐ_１は、吸引機構５の吸引圧力である。Ｓ_１は、通気孔２ｂの面積である。
Ｆｂ＝（Ｐ_０−Ｐ_１）×Ｓ_１・・・（３）

複数の板状部材７１〜７５の打抜き部分にダイス３からパンチ２に向かう方向に働く力を上記の式（１）の条件で付与しつつ複数の板状部材７１〜７５を打抜くと、複数の板状部材７１〜７５の打抜き部分がパンチ２からダイス３に向かう方向にたわむことを抑制することができる。複数の板状部材７１〜７５の打抜き部分がパンチ２からダイス３に向かう方向にたわむことを抑制すると、複数の板状部材７１〜７５の打残り部分が貫通孔３ｂよりも複数の板状部材７１〜７５の打抜き部分側に流入することを抑制することができる。つまり、吸引機構５を用いて通気孔２ｂを吸引しつつ複数の板状部材７１〜７５の打抜き部分を打抜くと、吸引機構５を用いない場合に比較して、複数の板状部材７１〜７５の打抜き寸法の精度を向上させることができる。

次に、排出する工程（ステップＳ５）を行う。図５は、打抜き部分を排出する際におけるプレス機の模式断面図である。図５に示す矢印は、吸引機構５がパンチ２に形成された通気孔２ｂを吐出する方向を示す。プレス機６は、ダイス３に形成された貫通孔３ｂ内にパッド等の部材が配置されていないため、打抜きする工程（ステップＳ４）において打抜かれた複数の板状部材７１〜７５の打抜き部分を、貫通孔３ｂから排出することが可能である。

排出する工程（ステップＳ５）を行う際には、ダイス３から押さえ４に向かう方向にパンチ２を移動させると共に、吸引機構５を用いてパンチ２に形成された通気孔２ｂを吐出する。排出する工程（ステップＳ５）では、貫通孔３ｂから複数の板状部材７１〜７５の打抜き部分を排出する。通気孔２ｂが吐出されると、複数の板状部材７１〜７５の打抜き部分がパンチ２と共にダイス３から押さえ４に向かう方向に移動することを抑制しつつ、パンチ２をダイス３から押さえ４に向かう方向に移動させることができる。

複数の板状部材７１〜７５の打抜き部分がダイス３から押さえ４に向かう方向に移動することを抑制すると、複数の板状部材７１〜７５の打抜き部分と複数の板状部材７１〜７５の打残り部分との切断面同士が接触することを抑制することができる。したがって、複数の板状部材７１〜７５の打抜き部分及び打残り部分の切断面に傷が発生することを抑制することができる。

以上で説明した本実施の形態に係る発明により、複数の板状部材の硬度を設定することなく複数の板状部材の曲げ変形を抑制可能な打抜き加工方法を提供することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、本実施の形態は、単一の装置を用いて打抜き加工方法を行う場合について説明した。しかしながら、本発明は、各工程を行うことが可能な装置であれば、どのような装置を用いて行われてもよい。本発明は、例えば、別途の装置を用いて各工程を行ってもよい。

１打抜き加工装置
２パンチ
２ｂ通気孔
３ダイス
３ｂ貫通孔
４ローラ
５吸引機構
６プレス機
７１〜７５板状部材
７１ｂ〜７４ｂ通気孔
８通気孔形成機構
８１〜８４レーザ

Claims

重ね合わせられた複数の板状部材を、パンチ及びダイスを有するプレス機を用いて打抜き加工する方法であって、
前記複数の板状部材のうち、最も前記ダイス側に配置される板状部材以外の全ての板状部材のそれぞれに、前記パンチから前記ダイスに見て同じ位置に、通気孔を形成する工程と、
前記複数の板状部材を重ね合わせる工程と、
重ね合わせられた前記複数の板状部材を、前記パンチ及び前記ダイスを用いて配置する工程と、
前記パンチ及び前記ダイスを用いて配置された複数の板状部材を、前記パンチに接続された吸引機構を用いて前記通気孔を吸引しつつ、前記パンチを用いて前記複数の板状部材を打抜く工程と、を備える、
打抜き加工方法。