JP2022097861A - プレスによる穴開け加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プレス成形された傾斜部５に対する穴開け加工においてパンチ１３の刃損やパンチの滑りを招くことなく、穴３を精度良く形成する
【解決手段】プレス成形前のブランクに、傾斜部５の傾斜方向に相対し各々上記穴３の周縁部を部分的に形成する２つの貫通穴７を形成しておく。このブランクのプレス加工によって傾斜部５を形成する。この傾斜部５に対して、当該プレス状態で上記相対する２つの貫通穴が繋がるようにパンチによるピアス加工を行なって上記穴３を形成する。
【選択図】図４

Description

本発明はプレスによる穴開け加工方法に関する。

プレス加工において、プレス方向に対して傾斜した傾斜部にピアス穴を設けることは一般に行なわれている。例えば、特許文献１には、ブランクに対してピアス加工を行なってピアス穴を形成した後、そのピアス穴を有する部分をプレス加工によって周辺部に対して傾斜させることが記載されている。特許文献２には、ブランク対してに上型を下降させてプレス曲げ加工により傾斜部を形成するとともに、その状態でさらに打抜きパンチを下降させて傾斜部にピアス穴を形成することが記載されている。

特許文献３には、ブランクから製品の外形をプレス切断加工する際、加工中に製品が切り離されないように、ブランク本体と製品とを繋ぐミクロジョイントを残し、その後にミクロジョイントを切断して製品を得ることが記載されている。

特公昭６３－０４１６６０号公報 特開平０９－１０８６０号公報 特開２００１－１７９３５７号公報

特許文献２のように、上型を下降させてプレス曲げ加工により傾斜部を形成し、続けて打抜きパンチを下降させてピアス穴を形成する場合、パンチは傾斜部に対して直交する方向からではなく斜め方向から当たることになる。そのため、穴開け時に、パンチの刃損（刃の折損）やパンチの滑り、穴開け不良を招く懸念がある。

これに対して、上型とパンチの間にカムを組み込み、上型が下降するときにカムによってパンチの進む方向が傾斜部に対して直交する方向になるようにすることが考えられる。所謂カムピアスである。この方法では、パンチの滑りは生じ難くなるものの、パンチの刃損を生じないというわけでは必ずしもない。特に、ブランクが高張力鋼板であるときには、刃損問題が顕著になる。また、カムピアスの場合は金型構造が複雑になると共に、金型の高コスト化を招く。

そこで、本発明は、プレスによる傾斜部に対する穴開け加工においてパンチの刃損やパンチの滑りを招くことなく、穴を精度良く形成することを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するために、プレス加工前のブランクに、形成すべき穴の周縁部を部分的に形成する貫通部を設けておくようにした。

ここに開示するプレスによる穴開け加工方法は、ブランクのプレス加工によってプレス方向に対して傾斜した傾斜部を形成するとともに、この傾斜部に穴を形成する方法であって、
上記ブランクに、上記傾斜部の傾斜方向に相対し各々上記穴の周縁部を部分的に形成する少なくとも２つの貫通部を形成し、
上記ブランクのプレス加工によって上記傾斜部を形成し、
上記傾斜部をプレスした状態で上記相対する少なくとも２つの貫通部が繋がるようにパンチによるピアス加工を行なって上記穴を形成することを特徴とする。

この方法によれば、傾斜部に対するピアス加工では、形成すべき穴の周縁部を形成する２つの貫通部が既に設けられているから、傾斜部を打ち抜く際の抵抗が小さくなる。よって、ブランクが高張力鋼のような強度が高い材料からなる場合であっても、パンチの刃損を生じ難くなる。

また、上記２つの貫通部は当該傾斜部の傾斜方向に相対しているから、パンチの当該傾斜方向に相対する部分が受ける抵抗が小さくなる。従って、傾斜部を形成するときのプレス方向にパンチを進める場合でも、傾斜部においてパンチが滑ることが抑制され、また、カムピアス方式を採用する場合において、パンチを傾斜部に対して必ずしも直交するように当てなくても、パンチの滑りを生じ難くなる。

よって、本発明によれば、傾斜部に必要な穴を形状精度良く形成することができる。

一実施形態では、上記ピアス加工では、上記傾斜部を形成するときの上記ブランクのプレス方向に上記パンチを進出させる。

従って、傾斜部のピアス加工のために金型にカム機構を組み込む必要はなくなる。よって、金型構造の複雑化、金型コストの上昇が抑えられる。

上記貫通部は、形成すべき穴の周縁に沿って延びる、切り込み加工によるスリットであっても、ピアス加工による貫通穴であってもよい。スリットとは違って貫通穴の場合は、その後の上記パンチによるピアス加工において、貫通穴から周囲に向かって亀裂が入ることが避けられる。

一実施形態では、上記貫通部はブランキングと同時に形成される。ブランキング後に貫通部を形成することもできるが、ブランキングと同時に貫通部を形成するという工程集約により、生産性及び加工精度の向上に有利になる。

一実施形態では、上記ブランクが高張力鋼板よりなる。引張強度が５９０ＭＰａ以上、さらには１１８０ＭＰａ以上の高張力鋼板よりなるブランクでは、上述のパンチの刃損や滑りを特に生じ易くなるところ、本発明によれば、その防止に有利になる。

本発明によれば、予めブランクにプレス成形すべき傾斜部の傾斜方向に相対する少なくとも２つの貫通部を形成しておき、このブランクのプレス加工によって上記傾斜部を形成し、しかる後に上記相対する少なくとも２つの貫通部が繋がるようにパンチによるピアス加工を行なうから、パンチの刃損や滑りを招くことなく、形状精度が高い穴を形成することができる。

プレス成形品を車体フレームに組み付けた正面図。 同プレス成形品の正面図。 同プレス成形品の側面図。 同プレス成形品の部分拡大正面図。 ブランクの正面図。 プレス成形装置の断面図。 上記プレス成形品のピアス加工前の正面図。 別実施形態の説明図。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

＜プレス成形品＞
本実施形態では、図１乃至図３に示す鋼製成形品１をプレス加工によって得る。このプレス成形品１は、図１に示すように、自動車の前部座席と後部座席の間に位置しサイドシル８からルーフレール９にわたって延びるＢピラーのインナレインフォースメントであり、高張力鋼よりなる。図示は省略するが、そのＢピラーは、アウタパネルとインナパネルを備えていて、この両パネル間に、図３に示すように、当該成形品（インナレインフォースメント）１とアウタレインフォースメント２が設けられる。なお、図１は成形品１等を車体内側から見た図であるが、図３は成形品を車体外側から見た図である。

アウタレインフォースメント２は上端がルーフレール８に接合され、下端がサイドシル９に接合される。成形品１は、アウタレインフォースメント２の上下方向に延びる凹部２ａに嵌められてアウタレインフォースメント２に重ねられる。成形品１は自動車の側突対策としてＢピラーのドアヒンジ部からルーフレール９の近辺に至る部分を補強する。

成形品１はアウタレインフォースメント２にサブアッシーされる。そのための位置決め治具に２本の位置決めピンが設けられていて、その位置決めピンが嵌入する位置決め穴３，４が成形品１の上部と下部に形成されている。下部位置決め穴４への位置決めピンの挿入によって、成形品１はアウタレインフォースメント２に対する上下方向及び車体前後方向の相対的な位置決めがなされる。上部位置決め穴３への位置決めピン１０の挿入により、成形品１はアウタレインフォースメント２に対して下部位置決め穴４の位置決めピンを軸として回転することがないように位置決めされる。

成形品１の位置決め穴３は、図４に示すように、上下の丸穴部３ａ，３ｂを中間の上下に延びる溝穴部３ｃで結んだ言わばひょうたん形状になっている。上述の如く、位置決め穴３は、回転方向の位置決めであるから、位置決めピン１０が当たる中間の溝穴部３ｃの両側縁の形状精度が重要になる。

後に行なうプレス成形装置の説明で明らかにするが、位置決め穴３は、成形品１をプレス加工するときのプレス方向Ａ（図６参照）に対して傾斜した態様となる傾斜部５に形成されている。

＜プレス成形品の成形＞
図５に高張力鋼板からブランキングされたブランク６を示す。ブランク６の位置決め穴３が形成される部位に２つの貫通穴７（本発明でいうところの貫通部）がブランク６の長手方向に間隔をおいて形成されている。一方の貫通穴７は、図４に示す位置決め穴３の上側丸穴部３ａの上半周縁部を形成し、他方の貫通穴７は下側丸穴部３ｂの下半周縁部を形成する。この２つの貫通穴７は上記傾斜部５の傾斜方向Ｂに相対している。この貫通穴７は、鋼板のブランキングと同時にパンチによって形成する。ブランキング及びパンチによる穴開けでは、高張力鋼板をその板面に対して直交する方向に打ち抜く。

続いて、貫通穴７が形成されたブランク６をプレス加工によって成形品１の形状に成形するとともに、位置決め穴３を形成する。

図６にプレス成形装置を示す。同図において、１１はプレス成形用の下型、１２はプレス成形用の上型、１３は位置決め穴３を形成するためのパンチ、１４はパンチ１３を上型プレート（図示省略）に固定するパンチホルダである。

同図の上下方向が上型１２の昇降方向であり、従って、矢符Ａがプレス方向である。上型プレートと上型１２の間には上型１２をパンチ１３に先んじてプレス方向Ａに下降させる油圧シリンダ（又は上型１２をプレス方向Ａに弾性的に付勢する弾性部材）が設けられている。上型プレートがプレス機械の昇降するスライダに取り付けられている。

上記説明から明らかなように、当該プレス成形装置では、プレス機械のスライダーのプレス方向Ａへの移動（下降）によってパンチ１３がプレス方向Ａに進出する（下降する）ようになされており、ピアス用カムは設けられていない。

下型１１の下面側と上型１２の上面側にブランク５から成形品１を成形する成形面１１ａ，１２ａが形成されている。下型１１及び上型１２の同図に示す部分の成形面１１ａ，１２ａは、プレス方向Ａに対して傾斜しており、成形面１１ａ，１２ａによって成形品１の傾斜部５が形成される。

下型１１は、その成形面１１ａに開口するダイス１５を備えている。ダイス１５はパンチ１３に対応する位置に設けられていて、その上面は成形面１１ａと面一になっている。上型１２は、下型１１のダイスに対応する部位に下方に開口するパンチ穴を有する傾斜部押え１６を備えている。傾斜部押え１６の下面は成形面１２ａと面一になっている。

下型１１の上面側にはパンチ受け凹部１７が設けられている。パンチ１３には凹部１７の底に当たるクッション材１８が嵌められている。

上記プレス成形装置において、下型１１の上にブランク６を位置決めし、プレス機械を作動させて上型プレートを下降させる。これにより、上型１２がパンチ１３に先んじて下降する。ブランク６は下型１１の成形面１１ａと上型１２の成形面１２ａの間でプレスされて、図１，２に示す成形品形状に成形される。すなわち、図７に示すように、予め穿設されていた２つの貫通穴７が傾斜方向Ｂに相対する態様になった傾斜部５が形成される。

続いてパンチ１３が上型１２のプレス方向に下降して傾斜部５の２つの貫通穴の間を打ち抜く。図７に鎖線で示すように、パンチ１３は２つの貫通穴７に跨がるように設けられた角パンチである。当該パンチ１３による両貫通穴７の間の打ち抜きによって、図４に示す貫通穴７に由来する上下の丸穴部３ａ，３ｂが溝穴部３ｃで繋がれた位置決め穴３が形成される。

上記パンチ１３によるピアス加工は傾斜部５に対する穴開けであるが、上述の如く、２つの貫通穴７に跨がるようパンチ１３を進出させて両貫通穴７の間を打ち抜く。従って、打ち抜く際の抵抗が小さくなる。特に、両貫通穴７は傾斜部５の傾斜方向に相対しているから、パンチ１３の当該傾斜方向に相対する部分が受ける抵抗が小さくなる。

よって、ブランク６が高張力鋼のような強度が高い材料からなる場合であっても、パンチ１３の滑りや刃損を生じ難くなり、パンチ１３の断面形状に対応する溝穴部３ｃを精度良く形成することができる。

ここに、丸穴部３ａ，３ｂは、ブランク６に予め形成されていた貫通穴７に由来するから、傾斜部５をプレス成形するときの材料の伸びによって、その形状や位置が多少変化する。しかし、溝穴部３ｃは、傾斜部５がプレス成形された後の打ち抜きで形成されるから、プレス成形の影響は受けず、そうして、上述の如く、パンチ１３の滑りや刃損も回避されるから、溝穴部３ｃの両側縁の形状精度が高くなる。この溝穴部３ｃの両側縁は、先に説明したように位置決めピンの挿入によって当該成形品１の回転ずれを防止するものであり、その形状精度が高いことにより、所期の回転位置決めに有利になる。

また、上記実施形態では、上述の如く、パンチ１３を傾斜部５に対して鋭角に当ててもパンチ１３の滑りや刃損を生じないという理由で、パンチ１３をプレス方向に進出させるようにしている。すなわち、カム機構によってパンチ１３を傾斜部５に対して直交するように進出させる必要がないということである。従って、カム機構の組み込みによる金型構造の複雑化や金型コストの上昇が避けられる。

図８は本発明の別実施形態の説明図である。先の実施形態では、傾斜部５の傾斜方向に相対する貫通部をピアス加工による貫通穴とした。当該別実施形態は、図８（ａ）に示すように、ブランク６に設ける貫通部を切り込み加工によるスリット２１とし、図８（ｂ）に示すように傾斜部５に矩形穴２２を形成する。２つのスリット２１は、形成すべき矩形穴２２の相対する（傾斜部５の傾斜方向に相対する）２辺の縁に沿って延ばしている。当該スリット２１を有するブランクをプレス成形した後に、図８（ａ）に鎖線で示す角パンチ２３を両スリット２１に跨がるように進出させて、両スリット２１を打ち抜くことにより、図８（ｂ）に示す矩形穴２２を形成する。

当該別実施形態においても、パンチ２３の進出方向が傾斜部５に対して鋭角になっていても、その滑りや刃損を招くことなく、矩形穴２２を精度良く形成することができる。

なお、傾斜部に形成する穴の形状は上述の各実施形態の例に限るものではなく、円形穴であっても、楕円形穴であってもよい。貫通部をスリットとするとき、そのスリットは直線スリットに限らず、円弧状スリットであってもよい。

また、上記各実施形態では傾斜方向に相対する貫通部を２つとしたが、傾斜方向に相対する一方に１つの貫通部を設け、他方に複数の貫通部を、形成すべき穴の周縁に沿って並ぶように設けてもよく、或いは両方にそれぞれ複数の貫通部を並べて設けてもよい。

また、本発明は、パンチをカム駆動することを排除するものではない。例えば、傾斜部５のプレス方向Ａに対する傾斜角度（プレス方向Ａと直交する場合を基準とする傾斜角度）が大きいときは、カムを利用する場合もある。その場合でも、パンチの進出方向を傾斜部に対して直交するようになるまでカムによって変向させる必要はない。すなわち、カムによるパンチ進出方向の変向角度を大きくする必要がなく、従って、カムの円滑な作動に有利になる。

また、本発明が、高張力鋼板に限らず、普通鋼板その他の金属板にも適用できることはもちろんである。

１ 成形品
３ 位置決め穴（傾斜部の穴）
５ 傾斜部
６ ブランク
７ 貫通穴（貫通部）
１３ パンチ
２１ スリット（貫通部）
２２ 矩形穴（傾斜部の穴）
２３ パンチ

Claims (5)

1. ブランクのプレス加工によってプレス方向に対して傾斜した傾斜部を形成するとともに、この傾斜部に穴を形成するプレスによる穴開け加工方法であって、
   上記ブランクに、上記傾斜部の傾斜方向に相対し各々上記穴の周縁部を部分的に形成する少なくとも２つの貫通部を形成し、
   上記ブランクのプレス加工によって上記傾斜部を形成し、
   上記傾斜部をプレスした状態で上記相対する少なくとも２つの貫通部が繋がるようにパンチによるピアス加工を行なって上記穴を形成することを特徴とするプレスによる穴開け加工方法。
2. 請求項１において、
   上記ピアス加工では、上記傾斜部を形成するときの上記ブランクのプレス方向に上記パンチを進出させることを特徴とするプレスによる穴開け加工方法。
3. 請求項１又は請求項２において、
   上記貫通部はピアス加工による貫通穴であることを特徴とするプレスによる穴開け加工方法。
4. 請求項１又は請求項２において、
   上記貫通部はブランキングと同時に形成することを特徴とするプレスによる穴開け加工方法。
5. 請求項１又は請求項２において、
   上記ブランクが高張力鋼板よりなることを特徴とするプレスによる穴開け加工方法。

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