JP2949327B2 - 打ち抜き加工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】プレス機械を使用して、金型
により板材を打ち抜き加工して、部品を製作する打ち抜
き加工方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プレス機械で板材から部品を打ち抜く
時、この打ち抜き加工の加圧力により、プレス機械の各
部に歪みエネルギが蓄えられ、この歪みエネルギが打ち
抜き加工終了時に一気に放出される。この放出される状
態をブレークスルーが生じたと言い、この時プレス機械
と金型に騒音や振動が生じる。

【０００３】このブレークスルーを低減あるいは防止す
る従来の技術には、次のようなものがある。

【０００４】第１従来例として、複数の打ち抜きパンチ
を有する金型の、各打ち抜きパンチに段差を設けて、各
打ち抜きパンチでの打ち抜き加工終了を順次発生させ、
最後に打ち抜き加工の終了する打ち抜きパンチの加圧力
のみを、ブレークスルーに影響させる方法がある。この
場合は、全ての打ち抜きパンチで一度に打ち抜き加工を
終了する方法に比べると、最後に打ち抜き加工するパン
チにもよるが、数分の一のブレークスルーに低減出来
る。

【０００５】第２従来例として、金型内に、打ち抜きパ
ンチに対向する位置にカウンタパンチを設け、打ち抜き
加工が終了すると同時に、このカウンタパンチを働かせ
て、プレス機械に蓄えられた歪みエネルギを吸収する方
法がある。この場合、カウンタパンチに働かせる加圧力
と、カウンタパンチの作動ストローク長さの積で、プレ
ス機械に蓄えられた歪みエネルギを吸収する。

【０００６】また、第３従来例として、カウンタパンチ
の代わりに、金型に設けるゴム等を打ち抜き加工終了の
前後で潰して歪みエネルギを吸収させる簡易的な方法も
ある。

【０００７】第４従来例として、金型を取り付けるプレ
ス機械のスライドとボルスタ（またはベッド）間に緩衝
用の油圧シリンダを設けることが行われる。この場合、
打ち抜き加工終了と同時に、緩衝用の油圧シリンダを作
動させ、同時に、緩衝能力も打ち抜き加圧力と油圧シリ
ンダの緩衝ストローク長さにより調節しなければならな
いが、この作業は金型を交換する度に必要とする。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】第１従来例では、打ち
抜きパンチの再研削等の維持が大変なことと、プレス機
械に作用する偏心荷重を無くすことが困難な場合も有
り、一般的では無い。

【０００９】また、第２従来例では、カウンタパンチの
加圧力は、設置スペース等金型の構造上の制約から、ば
ねまたはゴム等の弾性部材により発生させており、必要
なカウンタパンチの加圧力を確保出来ないことが多く、
その上、この弾性部材の寿命が短いと言う欠点があり、
特殊な場合しか使用出来ない。

【００１０】なお、第３従来例では、第２従来例と同様
の欠点がある。

【００１１】さらに、第４従来例では、緩衝能力の調節
に時間がかかると言う欠点と、歪みエネルギは油圧シリ
ンダの油の温度の上昇により吸収しているので、この放
熱を考慮した装置となるため、高価となる欠点もある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、従来技術の欠
点をなくした打ち抜き加工方法を、次に述べる方法で提
供する。

【００１３】打ち抜き加工で生じるプレス機械の歪みエ
ネルギを吸収する機構を、金型に設けて、すでに説明し
た緩衝用の油圧シリンダの場合に必要な金型交換時の緩
衝能力の調節を不要にする。

【００１４】板材から部品を打ち抜いた残りのスクラッ
プとなる部分を塑性変形させ、この塑性変形に使用する
エネルギで、前記プレス機械に蓄えられる歪みエネルギ
を吸収する。

【００１５】この塑性変形は、金型の上型と下型にそれ
ぞれ圧印鍛造用のパンチを設け、このパンチで板材を上
面と下面から押し潰す圧印鍛造により行う。この圧印鍛
造のパンチは、金型の打ち抜き加工のレイアウトに応じ
て、少なくとも一組、普通複数組設け、プレス機械のス
ライドに偏心荷重が生じないように配置して設ける。ス
クラップの反り等の変形が許容出来る場合には、金型の
上型と下型のいずれかの側に、圧印鍛造用のパンチを設
け、板材の片面から圧印鍛造を行っても良い。

【００１６】この圧印鍛造のタイミングは、打ち抜き加
工の終了時から始め（必要に応じて終了前後に少しずら
して）、スライドの下死点に至るまでの間行う。金型の
再研削等でタイミングの変更が必要になった場合には、
圧印鍛造用のパンチの少なくとも一方の高さを変えて、
圧印鍛造のストローク長さを変更する。

【００１７】圧印鍛造に先立ち、圧印鍛造の中心部分に
下穴を加工し、この下穴に圧印鍛造で押し潰された部分
を塑性流動させる。もちろん、打ち抜く部品の配置、す
なわち金型の打ち抜きパンチの配置によっては、下穴な
しのスクラップ部分を圧印鍛造して、部品のあった位置
に塑性流動させても良い。

【００１８】この打ち抜き加工方法は、従来の金型の大
きさのままで、また金型を複雑にしなくて良く、さらに
タイミングの変更はほとんど必要でなく、またタイミン
グの変更が必要な場合でも容易に変更出来、そしてスク
ラップとなる板材を有効に活用出来る。

【００１９】以上により、本発明は打ち抜き加工により
生ずるプレス機械に蓄えられる歪みエネルギを吸収出来
る打ち抜き加工方法となる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図１から図５
により説明する。図１は板材１の打ち抜き加工のレイア
ウトで、板材１を図の左から右に１ピッチずつ送り（図
１の２Ａ、２Ｂ部分を９Ａ、９Ｂ部分に送り）ながら、
２列で部品２Ａ、２Ｂを打ち抜き加工する場合を示して
おり、板材１のスクラップとなる部分に下穴４Ａ、４Ｂ
を打ち抜き加工し、この下穴４Ａ、４Ｂを中心に、それ
ぞれ圧印鍛造３Ａ、３Ｂが行われる。一点鎖線の中心線
ＡＡは、図示していないがプレス機械の左右方向の中心
を示している。

【００２１】この実施例では、部品２Ａ、２Ｂは中心線
ＡＡから左右方向に等距離の位置で打ち抜き加工を行
い、図示していないプレス機械のスライドに偏心荷重が
作用しないようにしている。また、中心線ＡＡから下穴
４Ａ、４Ｂ並びに圧印鍛造３Ａ、３Ｂは、左右方向の距
離を同一に設けていないが、中心線ＡＡに近い下穴４Ａ
と圧印鍛造３Ａを加工する加圧力は、下穴４Ｂと圧印鍛
造３Ｂを加工する加圧力より大きくして、言い換えれば
中心線ＡＡに近い側の直径を大きくして圧印鍛造加工に
要する加圧力を変え、中心線ＡＡからの距離と、下穴並
びに圧印鍛造の加工の加圧力を乗じた値を、左側と右側
それぞれに合計したら同一になるようにして、プレス機
械のスライドに偏心荷重が作用しないようにしている。
このようにして、板材１を図１の左から右に１ピッチず
つ送りながら、部品２Ａ、２Ｂを打ち抜き加工してい
る。

【００２２】図２（ａ）は、板材１を下穴パンチ５で打
ち抜き、下穴４Ａあるいは４Ｂが形成された状態を示し
ている。図２（ｂ）は、上型と下型にそれぞれ設けた圧
印鍛造用のパンチ６、７が板材１の上面と下面を圧印鍛
造する直前の状態を示しており、図２（ｃ）は圧印鍛造
中の状態を、図２（ｄ）は板材１の上面と下面の圧印鍛
造が完了して板材１が押し潰され、さらにスライドが下
死点を過ぎて少し上昇した状態を示している。

【００２３】図３（ａ）は、部品２Ａまたは２Ｂの打ち
抜き用パンチ１２が、板厚ｔ０の板材１にｔ１押し込ま
れて破断が始まり、部品２Ａまたは２Ｂと板材１が分離
する瞬間を示しており、この破断させるのに要する加圧
力により、図示していないプレス機械のフレーム等の各
部品に歪みエネルギが蓄えられた状態である。この状態
を打ち抜き加工終了と言っている。この後、スライドが
下死点に至った状態を図３（ｂ）に示しており、図示ｈ
１の間圧印鍛造する。もちろん、打ち抜き用パンチがｔ
１の位置に食い込む直前から、あるいは少し遅れて圧印
鍛造を開始してもよい。

【００２４】図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に圧印鍛造用
パンチ先端の形状と、図４（ｄ）にそれぞれのパンチ先
端形状での圧印深さと圧印に要する加圧力の関係を示し
ている。プレス機械の歪みエネルギを吸収させてブレー
クスルーを起こさせないように、加工時の騒音、振動の
発生を減少するのに適した圧印鍛造用パンチ先端の形状
は、板材１の材質等の特性並びに板厚、打ち抜く部品に
より選択して使用する。

【００２５】図５は、圧印鍛造用パンチ７の高さ調節機
構の一実施例で、圧印鍛造用パンチ７の下面をテーパ面
として、これに対応するテーパ面を有するウエッジ１０
を設け、調節用のモータ１１の出力軸に連結したねじ軸
１２を、ウェッジ１０に螺合し、モータ１１を回転駆動
してウェッジ１０を図において左右に移動させて、圧印
鍛造用パンチ７の高さを調節している。モータ１１に代
え他の回転駆動源で駆動しても良いし、作業者による手
動でも良いことは言うまでもない。

【００２６】

【実施例】次に実際の打ち抜き加工と圧印鍛造の関係を
一例で述べる。板厚１５ｍｍ、１平方ｍｍ当たりの剪断
応力５０Ｋｇｆ、直径３００ｍｍの丸部品の打ち抜き加
工するときに要する加圧力ｆは、 ｆ＝π＊３００＊１５＊５０≒７０７０００Ｋｇｆ この時プレス機械の変形が２ｍｍ（０．００２ｍ）であ
ったとすると、プレス機械に蓄えられる歪みエネルギＥ
ｆは、 Ｅｆ＝０．００２＊７０７０００＝１４１４Ｋｇｆ・ｍ となる。

【００２７】この歪みエネルギを吸収するための圧印鍛
造は、上型と下型にそれぞれ設けられた圧印鍛造用パン
チの圧印ストローク長さの合計を１０ｍｍ（０．０１
ｍ）とすれば、圧印鍛造の平均加圧力Ｐｉは、 Ｐｉ＝１４１４／０．０１＝１４１４００Ｋｇｆ 板材を圧印鍛造する時必要な圧印面圧を１平方ｍｍ当た
り１５０Ｋｇｆ、２組の圧印鍛造用のパンチを用いると
すると、圧印鍛造用パンチの面積Ｍｐは、 Ｍｐ＝１４１４００／（２＊１５０）＝４７１ 平方ｍ
ｍ この面積Ｍｐとなる圧印鍛造用パンチの直径は約２５ｍ
ｍとなる。

【００２８】なお、１組の圧印鍛造用のパンチを用いた
場合は、この圧印鍛造用パンチの直径は約３０ｍｍとな
る。

【００２９】板材から直径３００ｍｍの丸部品を打ち抜
き加工した残りのスクラップ部分に、直径２５ｍｍある
いは３０ｍｍ程度の圧印鍛造加工を行うことに困難は無
い。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば次のような効果が有る。

【００３１】板材から部品を打ち抜き加工で得る時に生
ずるプレス機械の歪みエネルギを、板材のスクラップ部
分に圧印鍛造加工することにより、確実に最適（適量）
に吸収出来る。

【００３２】また、板材のスクラップ部分を有効に活用
して、プレス機械の歪みエネルギを吸収出来、従来技術
のカウンタパンチ等におけるばね・ゴム等の弾性部材の
消耗も無く、金型内のレイアウトも自由で、油圧シリン
ダにおける放熱等も不要で、機構を簡単に出来、寿命の
長い安価な構成に出来る。

【００３３】さらに、金型内に機構を収容出来るので、
金型交換毎の調節が不要である

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例で、打ち抜き加工のレイアウ
トを示す。

【図２】図１の加工における下穴、圧印鍛造部分の断面
図を示す。

【図３】図１の部品の打ち抜き加工の断面図を示す。

【図４】圧印鍛造用パンチの先端形状と圧印加圧力の関
係を示す。

【図５】圧印鍛造用パンチの上下調節部分の断面図を示
す。

【符号の説明】

１は板材、２Ａと２Ｂは打ち抜き加工する部品、３Ａと
３Ｂは圧印鍛造、４Ａと４Ｂは下穴、５は部品打ち抜き
用のパンチ、６は圧印鍛造用の上パンチ、７は圧印鍛造
用の下パンチ、８は下型、９Ａは部品２Ａを打ち抜いた
穴、９Ｂは部品２Ｂを打ち抜いた穴、１０はウェッジ、
１１は調節用モータ、１２は調節ねじ軸、である。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プレス機械を使用して、金型により板材を
   打ち抜き加工して、部品を製作する打ち抜き加工方法に
   おいて、スクラップになる部分の前記板材の上下両面
   を、前記金型内に設けた少なくとも１組の上下パンチに
   より、打ち抜き加工終了時から前記プレス機械のスライ
   ドの下死点まで圧印鍛造を行い、前記プレス機械に前記
   打ち抜き加工で蓄えられる歪みエネルギを、この圧印鍛
   造で吸収させ、プレス機械のブレークスルーを防止する
   ことを特徴とする打ち抜き加工方法。
2. 【請求項２】請求項１において、上下パンチの少なくと
   も一方のパンチを、高さ調節を可能に設け、圧印鍛造を
   開始するタイミングを変更出来るようにしたことを特徴
   とする打ち抜き加工方法。