JP4454014B2 - 窓開け加工用追い切り金型装置及び窓開け加工方法 - Google Patents

窓開け加工用追い切り金型装置及び窓開け加工方法 Download PDF

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Description

本発明は、ワークの窓開け加工において、窓が開けられるべき領域の輪郭を構成する縦横の穴を追い切り加工する場合に、横方向と縦方向の穴の継目を残さない窓開け加工用追い切り金型装置及び窓開け加工方法に関する。
従来より、例えば特許第3297599号公報に開示されているように、シャー角を設けたパンチ金型とそれに対応するダイ金型(連続切断金型(スロッティング金型))を用いて窓開け加工を行う場合には、図9(A)に示すように、ワークw上であって窓mが開けられるべき領域q(斜線を施した部分)の輪郭を構成する穴a1〜a4を追い切り加工する。
即ち、図9(A)において、例えば、第1工程(1)で穴a1を、第2工程(2)で穴a2を、それぞれ横方向(X軸方向)に追い切り加工した後、該穴a1、a2に対して、端部どうしが重複するように、第3工程(3)で穴a3を、第4工程(4)で穴a4を、それぞれ縦方向(Y軸方向)に追い切り加工する。
加工終了後に、斜線領域q(図9(A))が無くなることにより、図9(B)に示すように、窓mが開けられ、該窓mの縁に沿ってダレg1〜g8が形成されている。
特許第3297599号公報
ところが、前記連続切断金型は、その構造上刃先の断面形状が矩形であり、そのため、第1工程(1)、第2工程(2)で加工した穴a1(図9(B))、a2のコーナ部c1〜c8に相当する位置には、ダレが形成されず、ダレ無し状態となる。
この場合、コーナ部c1〜c8のうちの外側コーナ部c2、c4、c6、c8のダレ無し状態は、窓mの四隅に形成されているので、それほど目立たないが、内側コーナ部c1、c3、c5、c7のダレ無し状態は、窓mの縁に形成されているので極めて目立つ存在であり、解消することが望ましい。
しかし、第3工程(3)、第4工程(4)で、既述したように、前記穴a1、a2に重複して穴a3、a4を加工しても、この重複する部分のコーナ部c1、c3、c5、c7のダレ無し状態は、解消されず残ってしまう。
その結果、図9(C)に示すように、窓mの縁には、前記ダレ無し状態となっている部分が、穴a1、a2とa3、a4との継目t1、t2、t3、t4として残ってしまい、この継目を放置しておけば、製品としての価値を低下させ、美観を損なうなど種々の弊害がある。
例えば、第1工程(1)で(図9(A))加工した穴a1の内側コーナ部c1(図9(B))近傍における切口面は、図10(A)に示すように、互いに直交する直線状の上縁f1、f1′に沿って形成されたダレg1とg1′、その下の剪断面s1とs1′、更にその下の破断面b1とb1′により構成されている。
この場合、上記ダレg1とg1′は、図示するように、上縁f1とf1′の外側(ワークwの上面側)と内側(穴a1側)に形成される。
そして、このダレg1とg1′が形成される場合には、前記した直線状の上縁f1とf1′即ち直線部(Y軸方向とX軸方向)に働く応力は、コーナ部c1に近くなるにつれて互いに反発し合うので、図示するように、該ダレg1とg1′は徐々に小さくなり、コーナ部c1ではダレ無し状態となる。また、破断面も無い。
また、コーナ部c1では、よく知られているように、クラック(亀裂)が他の直線部(Y軸方向とX軸方向)よりも遅く発生し、そのため、このクラックの直前に形成される剪断面n1が上下方向(Z軸方向)に長くなり、この長い剪断面n1は加工硬化している。
即ち、従来は、コーナ部c1では、ダレg1とg1′の方向が例えば90°といったように極端に変化しているので、ダレ無し状態となっており、しかも、加工硬化した上下方向(Z軸方向)に長い剪断面n1 が形成されている。
この状態で、前記横方向(X軸方向)の第1工程(1)の穴a1に対して、端部が重複するように、縦方向(Y軸方向)の第3工程(3)で穴a3を加工すれば、図10(B)に示すように、第1工程(1)のダレg1に対して一直線上に並んだ(X軸方向)新たなダレg2が形成されるが、この新たなダレg2は、第1工程(1)の元のコーナ部c1から徐々に大きくなって上縁f2である直線部(X軸方向)に移り、この元のコーナ部c1のダレ無し状態は、そのまま残る。
これは、既述したように、第1工程(1)での内側コーナ部c1においては、前記図10(A)で述べたように、加工硬化した上下方向(Z軸方向)に長い剪断面n1が形成されており、そのため、第3工程(3)において働く応力によっては、元のコーナ部c1にはダレを発生しないからである。
その結果、図9(C)で述べたように、この内側コーナ部c1に相当する位置には、第1工程(1)と第3工程( )の穴a1とa3の継目t1が残ってしまうのであり、他の継目t2、t3、t4についても、残る理由は同様である。
本発明の目的は、ワークの窓開け加工において、窓が開けられるべき領域の輪郭を構成する縦横の穴を追い切り加工する場合に、横方向と縦方向の穴の継目を残さない窓開け加工用追い切り金型装置及び窓開け加工方法を提供する。
上記課題を解決するために、本発明は、
請求項1に記載したように、刃先1(3)の断面形状が台形により構成されているパンチ金型Pとダイ金型Dから成り、加工時には、該台形の上底と下底のうちの長い方の辺が構成する刃先部分1B(3B)をワークW上であって窓Mが開けられるべき領域Qの外側に向けることを特徴とする窓開け加工用追い切り金型装置と、
請求項3に記載したように、上記窓開け加工用追い切り金型装置を使用する窓開け加工方法であって、
上記台形の上底と下底のうちの長い方の辺が構成する刃先部分1B(3B)を外側に向けた状態で、ワークW上であって窓Mが開けられるべき領域Qの輪郭の一部を構成する横方向(X軸方向)の穴A1 、A2 又は縦方向(Y軸方向)の穴A
、A を、追い切り加工した後、該横方向(X軸方向)の穴A1 、A2 又は縦方向(Y軸方向)の穴A
、A に対して、上記輪郭の他の一部を構成する縦方向(Y軸方向)の穴A3 、A4 又は横方向(X軸方向)の穴A 1
、A 2 を、横方向(X軸方向)と縦方向(Y軸方向)の穴A1 、A2 とA3
、A4 の外側のコーナ部C2 とC9 、C6 とC10
、C4 とC11、C8 とC12どうしが一致するように、追い切り加工し、内側コーナ部C 、C 、C 、C を窓Mが開けられるべき領域Qの内部に形成し窓M開けと同時に除去することを特徴とする窓開け加工方法という技術手段を講じている。
従って、本発明の構成によれば、第1工程(1)(図7(A))、第2工程(2)において、横方向(X軸方向)の穴A1 、A2 を、互いに平行に追い切り加工すると、従来より継目の原因となっていた各A1 、A2 のダレ無し状態部分である内側コーナ部C1 、C3 、C5 、C7 が、窓Mが開けられるべき領域Qの内部に形成されるので(図7(B))、その後の第3工程(3)(図7(A))、第4工程(4)において、縦方向(Y軸方向)の穴A3 (図7(B))、A4 (図8(A))を、互いに平行に追い切り加工すれば、上記内側コーナ部C1 、C3 、C5 、C7 は、全て除去されることにより(図8(B))、横方向(X軸方向)と縦方向(Y軸方向)の穴A1 、A2 とA3 、A4 の継目は残らない(図8(C))。
従って、本発明によれば、ワークの窓開け加工において、窓が開けられるべき領域の輪郭を構成する縦横の穴を追い切り加工する場合に、横方向と縦方向の穴の継目を残さない窓開け加工用追い切り金型装置及び窓開け加工方法を提供することが可能となる。
以下、本発明を実施例により添付図面を参照して説明する。
図1は本発明の全体図であり、本発明による窓開け加工用追い切り金型装置は、よく知られているように、パンチ金型Pとダイ金型Dにより構成され、該パンチ金型Pとダイ金型Dは、上部ホルダ6と下部ホルダ7にそれぞれ設けられている。
パンチ金型Pの上方には、油圧シリンダやサーボモータなどから構成されているラム35が設けられ、該ラム35によりパンチ金型Pを打圧すれば、ダイ金型Dと協働して、ワークWを連続切断加工、例えばワークWを追い切り加工することができる(例えば図4(A))。
この場合、ラム35を駆動制御することより、パンチ金型Pのストロークは、自由に設定可能であり、例えば加工開始時と(領域Q1 (図4(A))切断時(図4(C))、加工途中は(領域Q2 、Q3 、Q4 ・・・(図4(A))切断時(例えば図5(B)))、小さく設定し、加工終了時は(領域Qn (図4(A))打ち抜き時(図6(A))、大きく設定する。
上記パンチ金型Pは、パンチガイド30とパンチボディ31とパンチドライバ36とパンチヘッド32により構成されてる。
上記パンチガイド30は、リフトスプリング34を介して上部ホルダ6に支持され、上下方向に案内されている。
上記パンチガイド30のフランジ上面と、パンチヘッド32のフランジ下面との間には、ストリッパスプリング33が嵌挿され、該パンチヘッド32には、パンチドライバ36が、該パンチドライバ36には、パンチボディ31が、それぞれ螺合されている。
上記パンチボディ31の下端には、パンチ刃先1が設けられ、該パンチ刃先1先端のパンチエンド側には(X軸方向右側)、図示するように、上方に傾斜した斜面2が形成され、これにより、加工時にワークWが食い込まないように角度をつけたシャー角αが設けられている。
また、パンチ刃先1の断面形状は、後述するように(図3(A))、台形により構成されている。
一方、ダイ金型Dは(図1)、その本体5の上面に、ボルト23(図2)を介して着脱自在なダイプレート20を有し、該ダイプレート20には、前記パンチ刃先1に対応したダイ刃先3が設けられ、該ダイ刃先3の断面形状は、同様に(図3(A))、台形により構成されている。
上記ダイ本体5(図1)の下部には、バックアッププレート4が装着され、該バックアッププレート4の中央部には、図示するように、エジェクタ12がばね21を介して上下動自在に、また、エジェクタ12に隣接してその前方には(X軸方向左側)、カス切断刃11がばね22を介して反時計方向に回転自在にそれぞれ設けられている。
この構成により、よく知られているように、エジェクタ12は、例えば加工開始時に(図4(C))、最初の領域Q1 を切断後に下降したパンチ刃先1と協働して該領域Q1 の先端を挟持した状態で下降する。
カス切断刃11は、その後のワークW位置決め時に(図5(A))、上昇するエジェクタ12により押し上げられた前記領域Q1 先端に押されて反時計方向に回転することにより、該カス切断刃11におけるチッピングの発生が防止され、エジェクタ12の上昇が完了すると、該カス切断刃11は、図示するように、ばね22の復元力により、元の位置に戻る。
カス切断刃11(図1)の上方から前方(X軸方向左側)に向かって、カス排出孔8が設けられ、また、エジェクタ12の後方には、同様にカス排出孔9が設けられている。
このような構成を有するパンチ金型P、ダイ金型Dの刃先1、3の断面形状は、既述したように、台形により構成されている(図3(A))。
例えば、ダイ刃先3を例に挙げれば、該ダイ刃先3は、よく知られているように、加工開始時(領域Q1 切断時(図4(C))のみ働く開始刃3Aと、加工終了時(領域Qn 打ち抜き時(図6(A)))のみ働く終了刃3Dと、加工開始時、終了時のみならず加工途中も(領域Q2 、Q3 、Q4 ・・・切断時(図5(B))含め全期間にわたって働く全期間切断刃3B、3Cを有する。
そして、図3(A)に示すように、台形の上底、下底のうちの長い方の辺を上底、短い方の辺を下底、上底と下底の一方の端部どうし、他方の端部どうしを結ぶ辺を斜辺とすれば、既述した全期間切断刃3B、3Cが、上底、下底により、開始刃3A、終了刃3Dが、斜辺によりそれぞれ構成されている。
また、台形の上底で構成された全期間切断刃3Bと、斜辺で構成された開始刃3A、終了刃3Dとのなす角度θ(以下、台形の角度と称する)は、図示するように、例えば60°である。
この場合、台形の角度θは任意に設定でき(例えば45°や(図3(B))30°(図3(C)))、このような台形の上底、下底のうち長い方の辺を外側に向けた状態で、後述する窓開け加工方法を実施すれば(図7〜図8)、従来より継目の原因となっていた例えば穴A1 の(図3(B)、図3(C))内側コーナ部C1 は、除去され、例えば横方向(X軸方向)と縦方向(Y軸方向)の穴A1 とA3 の継目は残らないという効果がある(図8(C))。
次に、上記台形で構成された刃先1、3を有するパンチ金型P、ダイ金型Dから成る金型装置の動作を説明するが、この場合、図4(A)に示すように、ワークWに対して、横方向(X軸方向)に細長い台形の穴Aを追い切り加工するものとする。
図4(A)において、最初に、ワークW上の領域Q1 を切断し、次いで、所定の切断長Lごとに領域Q1 、Q2 、Q3 、Q4 ・・・を順次追い切り加工し、最後に、領域Qn を打ち抜く。
先ず、図4(B)に示すように、パンチ金型Pを上死点に復帰させた状態で、ワークWを搬入してダイ金型D上に載せる。
次に、図4(C)に示すように、加工が開始され、ワーク板押さえ10でワークWを押さえた状態で、パンチ刃先1が下降し、既述したように(図3(A))、開始刃1A(3A)と全期間切断刃1B、1C(3B、3C)により、最初の領域Q1 が切断される。
この場合、パンチ刃先1の終了刃1Dは(図4(C))、ダイ刃先3の終了刃3Dより上方に位置しており、該パンチ刃先1は、ワークWに食い込まないようになっている。
また、エジェクタ12は、ばね21の復元力に抗して下降し、下降したパンチ刃先1と共に、領域Q1 の先端を挟持している。
この状態で、図5(A)に示すように、パンチ金型Pを上死点に復帰させれば、エジェクタ12もばね21の復元力により上昇し、その後、ワークWを、ほぼ所定の切断長Lだけ前方(左側)へ移動させれば、該領域Q1 の先端は、カス排出孔8内に進入する。
その後、図5(B)に示すように、パンチ刃先1を、加工開始時より(図4(C))更に深く下降させれば、下降するエジェクタ12と共に挟持された最初の切断部分である領域Q1 の先端が、カス切断刃11により、切断されてカスKとして搬出されると共に、全期間切断刃1B、1C(3B、3C)により、領域Q2 が、所定の切断長Lだけ追い切り加工される。
このようにして、追い切り加工では、対象となる領域、例えば前記Q2 の位置決めと(図5(A))、該領域Q2 の所定の切断長Lだけの切断が(図5(B))、以降領域Q3 、Q4 ・・・(図4(A))といったように繰り返される。
そして、最後には、図6(A)に示すように、パンチ金型Pのストロークを最も大きくしてパンチ刃先1を下降させれば、全期間切断刃1B、1C(3B、3C)と終了刃1D、3Dにより、例えば領域Qn が打ち抜かれ、該領域Qn の先端と残りの部分が、共にカスKとして排出される(図6(B))。
以下、本発明による窓開け加工方法を、図7、図8に基づいて、説明する。
この場合、刃先1(図3(A))、3の断面形状である台形の上底と下底のうちの長い方の辺が構成する刃先部分、例えば全期間切断刃1B、1C(3B、3C)を外側に向けた状態とし(図7(A))、また、台形の角度は例えば60°とする。
この状態で、ワークW上であって窓Mが開けられるべき領域Qの輪郭を構成する横方向(X軸方向)と縦方向(Y軸方向)の穴A1 、A2 とA3 、A4 を、それぞれ追い切り加工する。
また、図示する例で輪郭の一部とは、例えば横方向(X軸方向)の輪郭であって、穴A1 、A2 が加工される部分であり、輪郭の他の一部とは、例えば縦方向(Y軸方向)の輪郭であって、穴A3 、A4 が加工される部分である。
(1)第1工程(1)と第2工程(2)の動作。
第1工程(1)と(図7(A))第2工程(2)では、輪郭の一部を構成する横方向(X軸方向)の前記穴A1 、A2 を、互いに平行に追い切り加工する。
これにより、既述した図4(A)と同様な横方向(X軸方向)の細長い台形の穴A1 、A2 が加工され、図7(B)に示すように、各穴A1 、A2 の縁には、ダレG1 〜G4 、ダレG5 〜G8 が形成されると共に、各コーナ部C1 などは、ダレ無し状態となっている。
そして、このダレ無し状態部分である内側コーナ部C1 、C3 、C5 、C7 は、既述したように、窓Mが開けられるべき領域Qの内部に形成されている。
(2)第3工程(3)と第4工程(4)の動作。
第3工程(3)と(図7(A))第4工程(4)では、輪郭の他の一部を構成する縦方向(Y軸方向)の前記穴A3 、A4 を、互いに平行に追い切り加工する。
この場合、第3工程(3)では、図7(B)に示すように、前記横方向(X軸方向)の穴A1 、A2 に対して、縦方向(Y軸方向)の穴A3 を、両穴A1 、A2 とA3 の外側のコーナ部C2 とC9 、C6 とC10どうしが一致するように、追い切り加工する。
これにより、図7(C)に示すように、縦方向(Y軸方向)の穴A3 (図7(B))の領域に含まれていた横方向(X軸方向)の穴A1 、A2 のダレ無し状態部分である内側コーナ部C1 、C5 は、除去されると共に、横方向(X軸方向)の穴A1 、A2 と縦方向(Y軸方向)の穴A3 は、連通する。
そして、図示するように、縦方向(Y軸方向)の穴A3 の縁には、新たなダレG9 、G10が形成されている。
次に、第4工程(4)では、図8(A)に示すように、前記横方向(X軸方向)の穴A1 、A2 に対して、縦方向(Y軸方向)の穴A4 を、両穴A1 、A2 とA4 の外側のコーナ部C4 とC11、C8 とC12どうしが一致するように、追い切り加工する。
これにより、図8(B)に示すように、縦方向(Y軸方向)の穴A4 (図8(A))の領域に含まれていた横方向(X軸方向)の穴A1 、A2 のダレ無し状態部分である内側コーナ部C3 、C7 は、除去されると共に、横方向(X軸方向)の穴A1 、A2 と縦方向(Y軸方向)の穴A3 、A4 は、全て連通する。
そして、図示するように、縦方向(Y軸方向)の穴A4 の縁には、新たなダレG11、G12が形成されているが、中央部に残った元の領域Qは無くなり、本発明による窓Mが開けられる。
その結果、既述したように、従来より継目の原因となっていた横方向(X軸方向)のA1 、A2 のダレ無し状態部分である内側コーナ部C1 (図7(B))、C3 、C5 、C7 が、全て除去されたので、図8(C)に示すように、横方向(X軸方向)と縦方向(Y軸方向)の穴A1 、A2 とA3 、A4 の継目は残らなくなった。
上記のとおり、本発明は、ワークの窓開け加工において、窓が開けられるべき領域の輪郭を構成する縦横の穴を追い切り加工する場合に、横方向と縦方向の穴の継目を残さない窓開け加工用追い切り金型装置及び窓開け加工方法に利用され、更には、通常のパンチプレスのみならず、タレットパンチプレス、シングルパンチプレスなどにも有用である。
本発明による金型装置の全体図である。 本発明を構成するダイ金型Dを示す図である。 本発明を構成するパンチ金型Pとダイ金型Dのパンチ刃先1とダイ刃先3の断面形状を示す図である。 本発明による金型装置の第1動作説明図である。 本発明による金型装置の第2動作説明図である。 本発明による金型装置の第3動作説明図である。 本発明による窓開け加工方法の第1工程、第2工程、第3工程説明図である。 本発明による窓開け加工方法の第4工程説明図である。 従来技術の説明図である。 図9の理由を説明するための図である。
符号の説明
1 パンチ刃先
2 傾斜面
3 ダイ刃先
4 バックアッププレート
5 ダイ本体
6 上部ホルダ
7 下部ホルダ
8、9 カス排出孔
10 ワーク板押さえ
11 カス切断刃
12 エジェクタ
20 ダイプレート
21、22 ばね
32 パンチヘッド
33 ストリッパスプリング
34 リフトスプリング
35 ラム
36 パンチドライバ
A 穴
D ダイ金型
P パンチ金型
W ワーク

Claims (3)

  1. 刃先の断面形状が台形により構成されているパンチ金型とダイ金型から成り、加工時には、該台形の上底と下底のうちの長い方の辺が構成する刃先部分をワーク上であって窓が開けられるべき領域の外側に向けることを特徴とする窓開け加工用追い切り金型装置。
  2. 上記刃先が、開始刃と全期間切断刃と終了刃を有し、パンチ金型の刃先には、一定のシャー角を有する上方に傾斜した斜面が形成され、ダイ金型の刃先は、平坦状に形成されている請求項1記載の窓開け加工用追い切り金型装置。
  3. 上記請求項1記載の窓開け加工用追い切り金型装置を使用する窓開け加工方法であって、
    上記台形の上底と下底のうちの長い方の辺が構成する刃先部分を外側に向けた状態で、ワーク上であって窓が開けられるべき領域の輪郭の一部を構成する横方向又は縦方向の穴を、追い切り加工した後、該横方向又は縦方向の穴に対して、上記輪郭の他の一部を構成する縦方向又は横方向の穴を、横方向と縦方向の穴の外側のコーナ部どうしが一致するように、追い切り加工し、内側コーナ部を窓が開けられるべき領域の内部に形成し窓開けと同時に除去することを特徴とする窓開け加工方法。
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