JP2022130761A - プレス抜き加工するための装置及び方法 - Google Patents

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Abstract

Figure 2022130761000001
【課題】パンチを使用してワークの抜き面を平滑にまで仕上げるプレス抜き加工を行うための方法を提供する。
【解決手段】方法は、ワーク209をダイ205に載置するステップと、載置されたワーク209に対してストリッパ202によって押圧するステップと、押圧されたワーク209に対してダイ205と協働してパンチ101によってプレス抜き加工を行うステップとを含み、ダイ205は、ワーク209を載置し、ダイ205の上面211にワーク209の厚さ方向にワーク209の一部を収容する窪み207を有し、ストリッパ202は、ストリッパ202の底面212にダイ205の窪み207に対応する位置に窪み208を有し、プレス抜き加工を行うステップにおいて、ワーク209は、ストリッパ202の窪み208によって押圧されている。
【選択図】図5C

Description

本発明は、パンチを使用してワークの抜き面を平滑にまで仕上げるプレス抜き加工するための装置及び方法に関するものである。
洋食器、器物、等の製造工程は、フォークを例にすると、トリムプレス(外径抜き)、平面研磨、刃抜き・曲げプレス(成形)、端面研磨(コバ擦り・刃擦り)、洗浄の順番で行われる。最終仕上げである端面研磨工程は、ほぼ職人の手作業に依存するが、職人の高齢化及び後継者不足のために年々に人手が不足しており、その結果、大量受注に対応できず、失注する場合もあるので、早急に自動化が求められている。また、端面研磨工程は、プレスした外周を研磨するコバ擦り、フォークの刃溝を研磨する刃擦りの2工程がある。これらは共に職人による手作業で行われ、前者はフォークの外周の法線方向に砥石を一定圧力で押し付けて研磨を行い、後者は薄い回転砥石の間にフォークの溝を差し込んで研磨を行うが、これらは何れも粉塵の吸入、砥石の破損、等によって作業者にとっては危険な作業である。
特許文献1には、プレス成形により凸状のキャラクターラインが成形された車体パネルのうちキャラクターラインに近接する線ずれ部を力制御ロボットに持たせた研磨加工ツールにて研磨して線ずれ部を消去する車体パネルの自動研磨方法が開示され、研磨作業は、粗研磨加工ツールの回転型の研磨部材による粗研磨工程と、仕上げ研磨加工ツールの回転型の研磨部材による仕上げ研磨工程との二工程に分けて行う。
特許文献2には、小径の円柱状の先端ストレート部と、先端ストレート部に向けて縮径するパンチテーパ部とを備え、パンチテーパ部には、断面が三角形状で先端ストレート部と同心円状の環状の溝部が複数設けられたパンチ治具を使用して、板状部材に液滴を吐出させるノズル孔を形成する工程を含むノズル基板の製造方法が開示され、ノズル孔は、板状部材の液滴吐出側に設けられる径の小さいストレート部と、ストレート部と連接するテーパ部とを含む貫通穴であり、テーパ部にはストレート部と同心円状であって、断面が三角形状で環状の突起によって段差が形成される。
特許文献3には、素材を狭圧して外板面を有するプレス品をプレス成形するポンチとダイスとを備え、ポンチ及びダイスの少なくとも何れか一方の成形面が、互いに交差する複数の凹溝により分断されて略四辺形の浮島状に形成されたプレス用金型が開示され、同一外板面をプレス成形する成形面には、プレス成形時に素材がポンチ又はダイスの成形面上を滑る素材のズレ方向と異なる方向に凹溝が形成される。
特開2018-20414号公報 特開2017-74723号公報 特開2018-30165号公報
特許文献1のよる自動研磨方法は、プレス成形工程の後の別工程としての研磨工程において、粗研磨加工ツールの回転型の研磨部材及び仕上げ研磨加工ツールの回転型の研磨部材を使用して車体パネルを研磨するというものであり、車体パネルに対する加工工程全体に多くの時間及びコストを費やすという問題点がある。特許文献2のよるノズル基板の製造方法は、パンチテーパ部に環状の溝部が設けられたパンチ治具を使用して、テーパ部に環状の突起による段差が設けられたノズル孔が形成され、プレス加工工程において形成された凸部を別工程としての研磨工程において研磨により削除するというものであり、ノズル基板に対する加工工程全体に多くの時間及びコストを費やすという問題点がある。特許文献3のよるプレス用金型は、ポンチ及びダイスの少なくとも何れか一方の成形面に、プレス品の外板面に異物等の噛み込みによる微小欠陥が発生するのを防止する凹溝を設けるというものであり、ポンチを使用してプレス品の外板面を平滑に仕上げることはできないという問題点がある。
従って、本発明の目的は、上記問題点を解決して、パンチを使用してワークの抜き面を平滑にまで仕上げるプレス抜き加工を行うための装置及び方法を提供することである。
本発明の1つの観点によれば、プレス抜き加工装置が、ワークを載置するためのダイと、載置されたワークに対して押圧するためのストリッパと、押圧されたワークに対してダイと協働してプレス抜き加工を行うためのパンチとを備え、ダイが、ワークを載置し、ダイの上面にワークの厚さ方向にワークの一部を収容する窪みを有し、ストリッパが、ストリッパの底面にダイの窪みに対応する位置に窪みを有し、プレス抜き加工を行う際に、ワークが、ストリッパの窪みによって押圧されている。
本発明の一具体例によれば、プレス抜き加工装置において、ダイ及びストリッパの窪みが、ワークの幅に対応する幅を有する。
本発明の一具体例によれば、プレス抜き加工装置において、ストリッパの窪みが、その角部に向かってストリッパの底面から先細る形状を有し、ストリッパの窪みの角部が、ワークの角部を押圧するように構成されている。
本発明の一具体例によれば、プレス抜き加工装置において、パンチが、プレス抜き加工が行われたワークの抜き面に対してシェービング加工を行うように構成されている。
本発明の一具体例によれば、プレス抜き加工装置において、パンチのシェービング加工を行う部分が、パンチの長手方向に垂直な断面において、パンチのプレス抜き加工を行う部分より大きい断面積を有する。
本発明の別の観点によれば、ワークに対してプレス抜き加工を行うための方法が、ワークをダイに載置するステップと、載置されたワークに対してストリッパによって押圧するステップと、押圧されたワークに対してダイと協働してパンチによってプレス抜き加工を行うステップとを含み、ダイが、ワークを載置し、ダイの上面にワークの厚さ方向にワークの一部を収容する窪みを有し、ストリッパが、ストリッパの底面にダイの窪みに対応する位置に窪みを有し、プレス抜き加工を行うステップにおいて、ワークが、ストリッパの窪みによって押圧されている。
本発明の一具体例によれば、この方法において、ダイ及びストリッパの窪みが、ワークの幅に対応する幅を有する。
本発明の一具体例によれば、この方法において、ストリッパの窪みが、その角部に向かってストリッパの底面から先細る形状を有し、ストリッパの窪みの角部が、ワークの角部を押圧するように構成されている。
本発明の一具体例によれば、この方法が、プレス抜き加工が行われたワークの抜き面に対してシェービング加工を行うステップを更に含む。
本発明の一具体例によれば、この方法において、パンチのシェービング加工を行う部分は、パンチの長手方向に垂直な断面において、パンチのプレス抜き加工を行う部分より大きい断面積を有する。
本発明によれば、プレス抜き加工工程において、パンチを使用してワークの抜き面を平滑にまで仕上げることができる。
なお、本発明の他の目的、特徴及び利点は、添付図面に関する以下の本発明の実施例の記載から明らかになるであろう。
本発明の一実施形態としてのパンチの側面概略図である。 本発明の別の実施形態としてのパンチの側面概略図である。 本発明の一実施形態としてのプレス抜き加工装置の側面概略図である。 図3のプレス抜き加工装置を使用してプレス抜き加工が行われたワークの上面概略図である。 図3のプレス抜き加工装置における、ワークをダイに載置するステップを示す図である。 図3のプレス抜き加工装置における、ワークに対してストリッパによって押圧するステップを示す図である。 図3のプレス抜き加工装置における、ワークに対してダイと協働してパンチによってプレス抜き加工を行うステップを示す図である。 図3のプレス抜き加工装置における、ワークに対してパンチによってシェービング加工を行うステップを示す図である。
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
図1及び図2を参照して、パンチ101の実施例を説明する。図1及び図2に、ワークに対してプレス抜き加工を行うために使用するパンチ101の側面概略図を示す。パンチ(ポンチ、雄型)101は、ワークに対してプレス抜き加工を行うための第1の部分102と、プレス抜き加工が行われたワークの抜き面に対して研磨加工を行うために、外面にヤスリ面を有する第2の部分103とをパンチ101の長手方向105に沿って備える。第1の部分102によってプレス抜き加工を行うと、一般的には、プレス抜き加工が行われたワークの抜き面には、だれ、剪断面、破断面、バリによる凹凸面が生じるが、第2の部分103は、抜き面の凹凸面を平滑にするように研磨加工を行うことができる。従来では、プレス抜き加工を行った後、プレス抜き加工装置からワークを取り出して、プレス抜き加工工程とは別工程として、ワークに対して研磨加工を行ってきた。プレス抜き加工装置がパンチ101を備えることによって、ワークに対してプレス抜き加工を行った後、プレス抜き加工装置からワークを取り出すことなく、そのままプレス抜き加工が行われたワークの抜き面に対して研磨加工を行うことができ、プレス抜き加工工程のうちの一過程として研磨加工を行うことができる。そして、従来の研磨加工工程を省略することができ、ワークに対する加工工程全体に費やす時間及びコストを削減することができる。
パンチ101の第2の部分103の長手方向105に対して垂直な断面における断面積は、プレス抜き加工が行われたワークの抜き面の凹凸面を平滑にすることができるように、パンチ101の第1の部分102の長手方向105に対して垂直な断面における断面積より大きい。第1の部分102とプレス抜き加工装置のダイ(ダイス、雌型)との間には、第1の部分102によってワークに対してプレス抜き加工を行うために適度なクリアランスが設けられるが、このクリアランスより小さくなるように、第2の部分103とプレス抜き加工装置のダイとの間にクリアランスが設けられ、プレス抜き加工が行われたワークの抜き面に対して第2の部分103によって研磨加工が行われる。第1の部分102と第2の部分103との間の断面の差108は、ワークの厚さ、硬さ、等に応じて設定されてもよい。
パンチ101の第2の部分103の外面には、プレス抜き加工が行われたワークの抜き面に対して研磨加工を行うためにヤスリ面が設けられる。ヤスリ面は、図1に示すように、第2の部分103の外面に長手方向105に対して40°~50°、好ましくは43°~47°、更に好ましくは45°の角度で傾斜した第1の溝106を含んでもよい。ヤスリ面は、図2に示すように、第2の部分103の外面に、第1の溝106に加えて、第1の溝106に対して反対方向に傾斜し、第1の溝106に交差する第2の溝107を更に含んでもよい。第2の溝107も、第1の溝106と同様に、長手方向105に対して40°~50°、好ましくは43°~47°、更に好ましくは45°の角度で傾斜していてもよい。ヤスリ面の粗さ/細かさ(溝の幅、深さ、間隔、等)は、ワークの厚さ、硬さ、等に応じて設定されてもよい。図1及び図2においては、ヤスリ面は一様に設けられているが、ヤスリ面の目は一様でなくてもよい。例えば、第1の部分102に近い外面では目の粗いヤスリ面とし、第1の部分102から遠い外面では目の細かいヤスリ面としてもよい。
パンチ101は、第1の部分102と第2の部分103との間に、プレス抜き加工が行われたワークの抜き面に対して、第2の部分103によって研磨加工を行う前にシェービング加工を行うための第3の部分104を更に備えてもよい。第3の部分104は、抜き面の凹凸面を薄く削り取って平滑にするようにシェービング加工を行って、シェービング面として剪断面を形成することができる。プレス抜き加工装置がパンチ101を備えることによって、ワークに対してプレス抜き加工を行った後、プレス抜き加工装置からワークを取り出すことなく、そのままプレス抜き加工が行われたワークの抜き面に対してシェービング加工を行うことができ、プレス抜き加工工程のうちの一過程としてシェービング加工を行うことができる。そして、従来のシェービング加工工程を省略することができ、ワークに対する加工工程全体に費やす時間及びコストを削減することができる。シェービング加工によって形成された剪断面の仕上がり具合によっては、シェービング加工を行った後に行われる研磨加工は省略されてもよい。
パンチ101の第3の部分104の長手方向105に対して垂直な断面における断面積は、プレス抜き加工が行われたワークの抜き面の凹凸面を削り取ることができるように、パンチ101の第1の部分102の長手方向105に対して垂直な断面における断面積より大きく、また、シェービング加工が行われたワークのシェービング面の凹凸面を平滑にすることができるように、パンチ101の第2の部分103の長手方向105に対して垂直な断面における断面積より小さい。第1の部分102と第3の部分104との間の断面の差109は、ワークの厚さ、硬さ、等に応じて設定されてもよい。
図3を参照して、プレス抜き加工装置201の実施例を説明する。図3に、ワークに対してプレス抜き加工を行うためのプレス抜き加工装置201の側面概略図を示す。プレス抜き加工装置201は、ハウジング206と、ハウジング206に対して上下方向に摺動可能なスライド部材203と、ハウジング206に設置され、スライド部材203を摺動可能に案内するガイド部材204と、スライド部材203の底面に設置されたストリッパ202と、ハウジング206に固定されたダイ205とを備える。ダイ205は、ワークを載置するための座部を備える。ストリッパ202の内側には、上記のパンチ101が設けられる。座部にワークが載置された後、ガイド部材204を介してスライド部材203が下側方向に摺動し、ストリッパ202は、座部に載置されたワークに対して押圧してワークを固定する。パンチ101が下側方向に摺動し、パンチ101とダイ205との協働によって、座部に固定されたワークに対してパンチ101の第1の部分102を使用してプレス抜き加工が行われる。
図4に、プレス抜き加工装置201を使用してプレス抜き加工が行われたワーク209の上面概略図を示す。ワーク209は、例えば、スプーン、フォーク、ナイフ、等のカトラリー、ピンセット、メス、トング、ペンチ、ニッパのような食卓用製品、医療用製品、台所用製品、作業用製品、等であってもよいが、これらに限定されない。
パンチ抜き加工装置201は、ワーク209に対してプレス抜き加工が行われた後に、パンチ101を更に下側方向に摺動させて、プレス抜き加工が行われたワーク209の抜き面210に対して、プレス抜き加工が行われたワーク209の抜き面210の凹凸面を平滑にすることができるように、パンチ101の第2の部分103のヤスリ面を使用して研磨加工を行う。パンチ抜き加工装置201は、プレス抜き加工が行われたワーク209の抜き面210に対して、パンチ101の第2の部分103を往復動作させることによって研磨加工を行ってもよい。パンチ抜き加工装置201は、自動的に研磨工程を行うことができるように、往復動作の周期時間、速度、継続時間、等を、ワーク209に応じて制御するように構成されているコントローラを更に備えてもよい。往復動作の周期時間、速度、継続時間、等は、研磨加工が行われることによってワーク209の抜き面210を平滑にする際の仕上がり具合に応じて事前に決定されてもよい。
パンチ抜き加工装置201は、ワーク209に対してプレス抜き加工が行われた後であって、ワーク209に対して研磨加工が行われる前に、プレス抜き加工が行われたワーク209の抜き面210に対して、プレス抜き加工が行われたワーク209の抜き面210の凹凸面を削り取ることができるように、パンチ101の第3の部分104を使用してシェービング加工を行ってもよい。
図5A~図5Dを参照して、プレス抜き加工装置201を使用してワーク209に対してプレス抜き加工を行うための方法の実施例を説明する。図5Aに、ワーク209をダイ205に載置するステップを示す。ダイ205は、ダイ205の上面211にワーク209を載置する座部としての窪み207を有し、窪み207は、ワーク209の厚さ方向にワーク209の下部を収容する。すなわち、ワーク209は、その上部がダイ205の上面211から突出するように窪み207に載置される。ストリッパ202は、ストリッパ202の底面212にダイ205の窪み207に対応する位置に窪み208を有する。すなわち、ストリッパ202の窪み208は、ダイ205の窪み207の真上に位置する。
図5Bに、ストリッパ202が下側方向にダイ205に向かって摺動して、ダイ205の窪み207に載置されたワーク209に対して押圧するステップを示す。より具体的には、ワーク209は、ストリッパ202の窪み208によって押圧される。ダイ205の窪み207及びストリッパ202の窪み208はそれぞれ、ワーク209の幅に対応する幅を有する。従って、ストリッパ202の窪み208が、ダイ205の窪み207に載置されたワーク209に対して押圧している場合には、ワーク209は、ストリッパ202の窪み208とダイ205の窪み207との間に収容されるように固定される。また、ダイ205の窪み207は、ダイ205の窪み207の側面がワーク209の側面に沿ってダイ205の上面211に垂直になるように掘り込まれている一方で、ストリッパ202の窪み208は、ストリッパ202の窪み208の側面が傾斜して、ストリッパ202の底面212からストリッパ202の窪み208の底部に向かって先細る形状を有するテーパ部215を形成するように掘り込まれている。ストリッパ202の窪み208は、その底部とテーパ部215との間に角部213を有する。ストリッパ202の角部213は、ダイ205の窪み207に載置されたワーク209の上面の角部214に対応するように位置する。すなわち、ストリッパ202の角部213は、ダイ205の窪み207に載置されたワーク209の角部214の真上に位置する。そして、ストリッパ202の窪み208がワーク209を押圧している際には、ストリッパ202の角部213が、ワーク209の角部214を押圧している。
図5Cに、ワーク209がストリッパ202の窪み208によって押圧されている状態で、パンチ101が下側方向にダイ205に向かって摺動して、ワーク209に対してパンチ101とダイ205との協働によってパンチ101の第1の部分102を使用してプレス抜き加工を行うステップを示す。プレス抜き加工を行う際に、従来のダイ205の窪み207及びストリッパ202の窪み208が存在しない場合では、パンチ101がワーク209を抜く際の圧力によってワーク209が開くように曲げられ、千切れるように抜かれて、ワーク209の抜き面210の多くが破断面となり、ワーク209の抜き面210には凹凸面が生じていた。ダイ205の窪み207によって、パンチ101によってプレス抜き加工が行われる際のワーク209の下面の開きが抑制される。また、ストリッパ202の窪み208によって、パンチ101によってプレス抜き加工が行われる際のワーク209の上面の開きが抑制される。特に、ストリッパ202の角部213がワーク209の上面の角部214に対応するように位置しているので、テーパ部215によってワーク209の上面の開きが抑制される。これによって、ワーク209の上面及び下面の幅方向を押圧して、ワーク209の抜き面210に生じる凹凸面を減少させることができる。
図5Dに、ワーク209がストリッパ202の窪み208によって押圧されている状態で、パンチ101が下側方向にダイ205に向かって更に摺動して、プレス抜き加工が行われたワーク209の抜き面210に対してパンチ101の第3の部分104を使用してシェービング加工を行うステップを示す。第3の部分104は、プレス抜き加工が行われたワーク209の抜き面210の凹凸面を薄く削り取って平滑にする。プレス抜き加工が行われる際と同様に、ダイ205の窪み207によって、パンチ101によってシェービング加工が行われる際のワーク209の下面の開きが抑制され、ストリッパ202の窪み208によって、パンチ101によってシェービング加工が行われる際のワーク209の上面の開きが抑制される。これによって、シェービング面216として剪断面を形成して、凹凸面を減少させることができる。
また、ワーク209に対してプレス抜き加工を行うための方法は、ワーク209がストリッパ202の窪み208によって押圧されている状態で、パンチ101が下側方向にダイ205に向かって更に摺動して、シェービング加工が行われたワーク209のシェービング面216(場合によっては、プレス抜き加工が行われたワーク209の抜き面210)に対してパンチ101の第2の部分103のヤスリ面を使用して研磨加工を行うステップを含んでもよい。第2の部分103は、シェービング加工が行われたワーク209のシェービング面216(場合によっては、プレス抜き加工が行われたワーク209の抜き面210)の凹凸面を磨いて平滑にする。研磨加工を行うステップにおいて、シェービング加工が行われたワーク209のシェービング面216(場合によっては、プレス抜き加工が行われたワーク209の抜き面210)に対して、パンチ101の第2の部分103を往復動作させることによって研磨加工が行われてもよい。
なお、ワーク209に対してプレス抜き加工を行うための方法において、シェービング加工を行うステップによって形成された剪断面の仕上がり具合によっては、シェービング加工を行うステップの後の研磨加工を行うステップは省略されてもよいし、また、シェービング加工を行うステップが省略されて、プレス抜き加工を行うステップの後、研磨加工を行うステップに直接移行してもよい。
上記記載は特定の実施例についてなされたが、本発明はそれに限らず、本発明の原理と添付の特許請求の範囲の範囲内で種々の変更及び修正をすることができることは当業者に明らかである。
101 パンチ
102 第1の部分
103 第2の部分
104 第3の部分
105 長手方向
106 第1の溝
107 第2の溝
108 第1の部分と第2の部分との間の断面の差
109 第1の部分と第3の部分との間の断面の差
201 プレス抜き加工装置
202 ストリッパ
203 スライド部材
204 ガイド部材
205 ダイ
206 ハウジング
207 ダイの窪み
208 ストリッパの窪み
209 ワーク
210 抜き面
211 ダイの上面
212 ストリッパの底面
213 ストリッパの窪みの角部
214 ワークの角部
215 テーパ部
216 シェービング面

Claims (10)

  1. ワークを載置するためのダイと、
    前記載置されたワークに対して押圧するためのストリッパと、
    前記押圧されたワークに対して前記ダイと協働してプレス抜き加工を行うためのパンチと
    を備えるプレス抜き加工装置であって、
    前記ダイは、前記ワークを載置し、前記ダイの上面に前記ワークの厚さ方向に前記ワークの一部を収容する窪みを有し、前記ストリッパは、前記ストリッパの底面に前記ダイの窪みに対応する位置に窪みを有し、
    前記プレス抜き加工を行う際に、前記ワークは、前記ストリッパの窪みによって押圧されている、プレス抜き加工装置。
  2. 前記ダイ及び前記ストリッパの窪みは、前記ワークの幅に対応する幅を有する、請求項1に記載のプレス抜き加工装置。
  3. 前記ストリッパの窪みは、その角部に向かって前記ストリッパの底面から先細る形状を有し、前記ストリッパの窪みの角部は、前記ワークの角部を押圧するように構成されている、請求項1又は2に記載のプレス抜き加工装置。
  4. 前記パンチは、前記プレス抜き加工が行われたワークの抜き面に対してシェービング加工を行うように構成されている、請求項1~3の何れか一項に記載のプレス抜き加工装置。
  5. 前記パンチのシェービング加工を行う部分は、前記パンチの長手方向に垂直な断面において、前記パンチのプレス抜き加工を行う部分より大きい断面積を有する、請求項4に記載のプレス抜き加工装置。
  6. ワークに対してプレス抜き加工を行うための方法であって、
    前記ワークをダイに載置するステップと、
    前記載置されたワークに対してストリッパによって押圧するステップと、
    前記押圧されたワークに対して前記ダイと協働してパンチによってプレス抜き加工を行うステップと
    を含み、
    前記ダイは、前記ワークを載置し、前記ダイの上面に前記ワークの厚さ方向に前記ワークの一部を収容する窪みを有し、前記ストリッパは、前記ストリッパの底面に前記ダイの窪みに対応する位置に窪みを有し、
    前記プレス抜き加工を行うステップにおいて、前記ワークは、前記ストリッパの窪みによって押圧されている、方法。
  7. 前記ダイ及び前記ストリッパの窪みは、前記ワークの幅に対応する幅を有する、請求項6に記載の方法。
  8. 前記ストリッパの窪みは、その角部に向かって前記ストリッパの底面から先細る形状を有し、前記ストリッパの窪みの角部は、前記ワークの角部を押圧するように構成されている、請求項6又は7に記載の方法。
  9. 前記プレス抜き加工が行われたワークの抜き面に対してシェービング加工を行うステップを更に含む、請求項6~8の何れか一項に記載の方法。
  10. 前記パンチのシェービング加工を行う部分は、前記パンチの長手方向に垂直な断面において、前記パンチのプレス抜き加工を行う部分より大きい断面積を有する、請求項9に記載の方法。
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