JP4943393B2

JP4943393B2 - Coining method after punching and coining punch

Info

Publication number: JP4943393B2
Application number: JP2008219542A
Authority: JP
Inventors: 崇松野; 厚司瀬戸
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2008-08-28
Filing date: 2008-08-28
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2028-08-28
Also published as: JP2010052006A

Description

本発明は自動車、家電製品、建築構造物、船舶、橋梁、建設機械、各種プラント、ペンストック等で用いられる鉄、アルミニウム、チタン、マグネシウム及びこれら合金等の被加工材の打ち抜き後のコイニング加工方法及びこれに用いられるコイニング加工用パンチに関するものであり、特に打ち抜き加工によって生じる打ち抜き面の疲労特性向上に好適な打ち抜き後のコイニング加工方法及びこれに用いられるコイニング加工用パンチに関するものである。 The present invention relates to a coining method after punching of workpieces such as iron, aluminum, titanium, magnesium and alloys thereof used in automobiles, home appliances, building structures, ships, bridges, construction machines, various plants, penstocks, etc. More particularly, the present invention relates to a coining method after punching suitable for improving fatigue characteristics of a punched surface generated by punching, and a coining punch used in the punching.

自動車、家電製品、建築構造物等の被加工材１（金属板１）には、図１のようにダイ３上に被加工材１を載置させたうえで、板押さえ４により被加工材１をダイ３との間で挟むように押さえつけた後、打ち抜きパンチ２を図１に示す矢印方向に押し込むことにより被加工材１を打ち抜く打ち抜き加工が施されることが多い。なお、図１（ａ）は、加工後に被加工材１に穴が形成される打ち抜き穴加工を模式的に示した正面図であり、図１（ｂ）は、加工後に被加工材１に開断面が形成される打ち抜き切断加工を模式的に示した正面図である。尚、板押さえ４は、使用しなくても打ち抜き加工をすることができる。 A workpiece 1 (metal plate 1) such as an automobile, a household appliance, or a building structure is placed on the die 3 as shown in FIG. In many cases, a punching process is performed in which the workpiece 1 is punched by pressing the punching punch 2 in the direction of the arrow shown in FIG. FIG. 1 (a) is a front view schematically showing punched hole processing in which holes are formed in the workpiece 1 after processing, and FIG. 1 (b) is opened in the workpiece 1 after processing. It is the front view which showed typically the punching cutting process in which a cross section is formed. The plate retainer 4 can be punched without being used.

図２に示すように、打ち抜き加工が施されることにより被加工材１に形成される打ち抜き面９は、被加工材１が打ち抜きパンチ２により全体的に押し込まれて形成されるダレ５、打ち抜きパンチ２とダイ３のクリアランス内（以下特に記載がなく“クリアランス”と表記した場合は、打ち抜きパンチとダイのクリアランスを指すこととする）に被加工材１が引き込まれ局所的に引き伸ばされて形成されるせん断面６、打ち抜きパンチ２とダイ３のクリアランス内に引き込まれた被加工材１が破断して形成される破断面７、及び被加工材１裏面に生じるバリ８によって構成される。 As shown in FIG. 2, the punching surface 9 formed on the workpiece 1 by performing the punching process is a sag 5 formed by the workpiece 1 being entirely pushed by the punching punch 2. Formed by the workpiece 1 being drawn and locally stretched within the clearance between the punch 2 and the die 3 (hereinafter referred to as “clearance” unless otherwise specified, indicates the clearance between the punch and the die) And a burr 8 formed on the rear surface of the workpiece 1 and a fracture surface 7 formed by breaking the workpiece 1 drawn into the clearance between the punching punch 2 and the die 3.

上述したような打ち抜き加工は低コストである利点があるが、レーザー加工や機械加工の場合と比べて打ち抜き面の疲労強度が劣るという短所がある。 The punching process as described above has an advantage of low cost, but has a disadvantage that the fatigue strength of the punched surface is inferior to that of laser processing or machining.

以下に、打ち抜き面の疲労強度向上を狙った従来技術について述べる。 The following describes a conventional technique aimed at improving the fatigue strength of the punched surface.

特許文献１には、打ち抜き面の残留応力を圧縮応力にするために、切り刃（パンチ）の形状に特徴を設けた発明が開示されている。具体的には、特許文献１には、打ち抜き穴の内径よりも小さい直径の先端部と、打ち抜き穴の内径とほぼ同じ直径を有する穴拡部を有するピアスパンチが開示されており、更に、このようなピアスパンチを用いて、所定広さの開口部を有する穴よりも小さい穴を被加工物に明け、その後、該小さい穴を拡大して前記所定広さの開口部を有する穴を形成する方法が開示されている。また、特許文献２には、パンチの刃先に丸みをつけて、打ち抜き時に亀裂発生を遅らせる改良が施された方法が開示されている。また、特許文献３には、先端部に打ち抜き方向と平行な側面を有する切り刃と、切り刃の上部に形成された上方に向けて拡径するテーパー部とを有するパンチが開示されており、更に、このパンチを用いて打ち抜き加工と押し広げ加工とを１ストロークで行なう方法が開示されている。 Patent Document 1 discloses an invention in which a feature of the shape of a cutting blade (punch) is provided in order to make the residual stress on the punched surface a compressive stress. Specifically, Patent Document 1 discloses a piercing punch having a tip portion having a diameter smaller than the inner diameter of the punched hole and a hole expanding portion having substantially the same diameter as the inner diameter of the punched hole. Using such a piercing punch, a hole smaller than a hole having an opening with a predetermined width is drilled in the workpiece, and then the hole having the opening with the predetermined width is formed by enlarging the small hole. A method is disclosed. Further, Patent Document 2 discloses a method in which an improvement is made in which the cutting edge of a punch is rounded to delay the generation of cracks during punching. Patent Document 3 discloses a punch having a cutting blade having a side surface parallel to the punching direction at the tip portion and a tapered portion formed on the upper portion of the cutting blade and having a diameter increasing upward. Furthermore, a method is disclosed in which punching and spreading are performed in one stroke using this punch.

また、打ち抜き後の加工処理に関する発明として、特許文献４には、打ち抜き面を最終穴径よりも小さく打ち抜いた後、自動車ホイール用飾り穴の外周となる打ち抜き面をパンチとダイでしごくことにより当該打ち抜き面に発生した破断面のマイクロクラックを押しつぶし、更に打ち抜き面に圧縮残留応力を負荷して平滑強化して厚肉部を形成する方法が開示されている。また、特許文献５には、引張強さ４９０Ｎ/ｍｍ^２以上の板材の打ち抜き加工により形成されるバリに対して、コイニング直下の硬さ上昇量がビッカース硬さ（Ｈｖ）５０以上で、かつ加工量が局部体積比３〜３０％である条件で、パンチを押し当てて潰す、いわゆるコイニング加工と呼ばれる方法が開示されている。また、非特許文献１、２には、バリではなく破断面にパンチを押し当てて破断面を平滑化する方法が開示されている。 In addition, as an invention related to processing after punching, Patent Document 4 discloses that the punching surface is punched smaller than the final hole diameter, and then the punching surface that is the outer periphery of the decorative hole for an automobile wheel is rubbed with a punch and a die. There is disclosed a method of forming a thick portion by crushing a microcrack of a fractured surface generated on a punched surface, and further applying a compressive residual stress to the punched surface for smooth strengthening. Patent Document 5 discloses that the amount of increase in hardness immediately below the coining is 50 Vickers hardness (Hv) or more with respect to burrs formed by punching a plate material having a tensile strength of 490 N / mm ² or more. A so-called coining method is disclosed in which the punch is pressed and crushed under the condition that the amount is 3 to 30% in the local volume ratio. Non-Patent Documents 1 and 2 disclose a method of smoothing the fracture surface by pressing a punch against the fracture surface instead of a burr.

特開平１０−２６３７２０号公報JP-A-10-263720 特開平１１−２５４０５５号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-254055 特開平１１−３３３５３０号公報JP-A-11-333530 特開２００２−１２００２６号公報JP 2002-120026 JP 特開平６−５７３２５号公報JP-A-6-57325 平成２０年度塑性加工学会春季講演大会講演論文集pp.285−286Proceedings of the 2008 Spring Meeting of the Japan Society for Technology of Plasticity pp.285-286 プレス工業技法第９号pp.８−１１Press Industrial Technique No. 9 pp.8-11

以上の特許文献１〜５、非特許文献１、２の開示技術は、疲労強度向上の効果や、量産性を考えた場合にいくつかの課題が存在する。 The technologies disclosed in Patent Documents 1 to 5 and Non-Patent Documents 1 and 2 have several problems when considering the effect of improving fatigue strength and mass productivity.

特許文献１〜３に開示の方法は、１工程で加工が完了するという長所があるが、被加工材の板厚や強度、延性に応じてパンチ形状を設計する必要があり、これら板厚等が異なる素材からなる被加工材が同時に流れる量産ラインの場合は、打ち抜き面に大きなバリが生じたり、または、破断面の平滑化が不十分であったりすることが考えられ、適用が難しい。 The methods disclosed in Patent Documents 1 to 3 have the advantage that the processing is completed in one step, but it is necessary to design the punch shape according to the plate thickness, strength, and ductility of the workpiece. In the case of a mass production line in which workpieces made of different materials flow at the same time, large burrs may occur on the punched surface, or smoothing of the fracture surface may be insufficient, making it difficult to apply.

また、特許文献４に開示の方法は、特許文献１〜３に開示の方法を打ち抜きと平滑化の２工程に分けるという位置づけの方法なので、特許文献１〜３記載の方法と同様の理由で、板厚や強度、延性が異なる素材からなる被加工材が同時に流れる量産ラインへの適用が難しい。 Moreover, since the method disclosed in Patent Document 4 is a positioning method of dividing the method disclosed in Patent Documents 1 to 3 into punching and smoothing, for the same reason as the method described in Patent Documents 1 to 3, It is difficult to apply to mass production lines where workpieces made of materials with different thickness, strength, and ductility flow simultaneously.

また、特許文献５に開示の方法は、あくまで打ち抜き面のバリを潰すことにより疲労強度を向上させる技術であり、破断面の凹凸が原因で起こる打ち抜き面の疲労強度劣化には効果が無い。 The method disclosed in Patent Document 5 is a technique for improving the fatigue strength by crushing burrs on the punched surface, and has no effect on the fatigue strength deterioration of the punched surface caused by irregularities on the fracture surface.

また、非特許文献１，２に開示の方法は、破断面を平滑化させるのみでバリをつぶすことができず、加工時にバリ側への塑性流動が起こるためにバリが却って成長する場合がある。 In addition, the methods disclosed in Non-Patent Documents 1 and 2 cannot flatten the burr only by smoothing the fracture surface, and may cause the burr to grow due to plastic flow toward the burr side during processing. .

そこで、本発明は、上述した問題点を鑑みて発明されたものであり、その目的とするところは、板厚や強度、延性が異なる素材が同時に流れるラインへも適用が容易であり、かつ、打ち抜き面の破断面の平滑化とバリをつぶすこととが同時に行えて、疲労強度に優れた打ち抜き面を得られる、打ち抜き後のコイニング加工方法とこれに用いられるコイニング加工用パンチを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been invented in view of the above-described problems, and the object of the present invention is easy to apply to lines in which materials having different thicknesses, strengths, and ductility flow simultaneously, and To provide a coining processing method after punching and a coining processing punch used for the punching surface that can simultaneously perform smoothing of the fracture surface of the punched surface and crushing burrs and obtain a punched surface having excellent fatigue strength. Objective.

上記課題を解決するために案出された、本発明の要旨とするところは、以下のとおりである。 The gist of the present invention devised to solve the above problems is as follows.

（１）金属板を打ち抜き加工した後に、先端に向かって狭まるテーパー部を有するコイニングパンチを打ち抜き加工の出口側から入り口側へ前進させながら前記金属板の打ち抜き面を外方向へ拡大させるコイニング加工方法であって、前記打ち抜き面と接触する前記テーパー部の表面の動摩擦係数が０．３以上とされ、その進行方向に対する前記テーパー部のテーパー角度が１〜３０度とされたコイニングパンチを用いることを特徴とする打ち抜き後のコイニング加工方法。 (1) A coining processing method for expanding a punching surface of the metal plate outward while a coining punch having a tapered portion narrowing toward the tip is advanced from the exit side to the entrance side after punching the metal plate. And using a coining punch in which the coefficient of dynamic friction of the surface of the tapered portion contacting the punching surface is 0.3 or more, and the taper angle of the tapered portion with respect to the traveling direction is 1 to 30 degrees. A characteristic coining method after punching.

（２）その進行方向に対するテーパー角度が１〜３０度とされた第１の前記テーパー部に続く後方に、その進行方向に対するテーパー角度が４５〜９０度とされた第２テーパー部を更に有する前記コイニングパンチを用いることを特徴とする（１）記載の打ち抜き後のコイニング加工方法。 (2) The second taper portion having a taper angle of 45 to 90 degrees with respect to the traveling direction is further provided behind the first taper portion having a taper angle with respect to the travel direction of 1 to 30 degrees. A coining method after punching according to (1), wherein a coining punch is used.

（３）その進行方向に対するテーパー角度が１〜３０度とされた前記テーパー部のテーパー角度をθ１(度)、打ち抜き加工時のクリアランスをｃｌ(mm)、金属板の板厚に対する打ち抜き面の破断面の割合をｆ、金属板の板厚をｔ(mm)とした場合に、

とされた前記コイニングパンチを用いることを特徴とする（１）または（２）記載の打ち抜き後のコイニング加工方法。 (3) The taper angle of the taper portion with respect to the traveling direction is 1 to 30 degrees, the taper angle is θ1 (degrees), the clearance at the time of punching is cl (mm), and the punched surface is broken with respect to the thickness of the metal plate. When the ratio of the cross section is f and the thickness of the metal plate is t (mm),

The coining method after punching according to (1) or (2), wherein the coining punch is used.

（４）前記第１テーパー部及び／又は第２テーパー部が、凸な曲面状に形成された前記コイニングパンチを用いることを特徴とする（１）〜（３）の何れか１項に記載の打ち抜き後のコイニング加工方法。 (4) The first taper part and / or the second taper part uses the coining punch formed in a convex curved surface shape. (1) to (3), Coining method after punching.

（５）先端に向かって狭まる第１テーパー部を有し、該第１テーパー部は、その表面の動摩擦係数が０．３以上とされるとともに、その進行方向に対するテーパー角度が１〜３０度とされてなり、更に、前記第１テーパー部に続く後方に、その進行方向に対するテーパー角度が４０〜９０度とされた第２テーパー部を有することを特徴とする打ち抜き後のコイニング加工用パンチ。 (5) It has a first taper portion that narrows toward the tip, and the first taper portion has a surface dynamic friction coefficient of 0.3 or more and a taper angle with respect to the traveling direction of 1 to 30 degrees. A punching coining punch after punching, further comprising a second taper portion having a taper angle of 40 to 90 degrees with respect to the advancing direction behind the first taper portion.

（６）先端から１〜８ｍｍの位置において、前記第２テーパー部を有することを特徴とする（５）記載の打ち抜き後のコイニング加工用パンチ。 (6) The coining punch after punching according to (5), which has the second tapered portion at a position of 1 to 8 mm from the tip.

（７）前記第１テーパー部は、その表面がローレット加工、または切削加工による凹凸が形成されてなることを特徴とする（５）又は（６）記載の打ち抜き後のコイニング加工用パンチ。 (7) The punching coining punching according to (5) or (6), wherein the surface of the first tapered portion is formed with irregularities by knurling or cutting.

（８）前記第１テーパー部は、その表面のビッカース硬さが１００〜３００とされることを特徴とする（５）〜（７）の何れか１項に記載の打ち抜き後のコイニング加工用パンチ。 (8) The punching for coining after punching according to any one of (5) to (7), wherein the first tapered portion has a Vickers hardness of 100 to 300 on the surface thereof. .

（９）前記第１テーパー部及び／又は第２テーパー部は、その表面が凸な曲面状に形成されてなることを特徴とする（５）〜（８）の何れか１項に記載の打ち抜き後のコイニング加工用パンチ。 (9) The punching according to any one of (5) to (8), wherein the first taper portion and / or the second taper portion has a curved surface with a convex surface. Later coining punch.

本発明により、打ち抜き面の疲労強度を向上させることが可能である。また、本発明は、コイニングパンチによる加工であるため、板厚や強度、延性が異なる素材が同時に流れるラインへも適用が容易であり、かつ、打ち抜き面の破断面を平滑化することと、打ち抜き面のバリをつぶすこととが同時に行えるので、従来のバリのみをつぶす打ち抜き後のコイニング加工よりも疲労強度の向上代が大きい。 According to the present invention, the fatigue strength of the punched surface can be improved. In addition, since the present invention is a process using a coining punch, it can be easily applied to a line in which materials having different plate thickness, strength, and ductility flow at the same time, and the fracture surface of the punched surface can be smoothed. Since the burrs on the surface can be crushed at the same time, the allowance for improving the fatigue strength is greater than the coining process after punching that crushed only the burrs.

以下に本発明を適用した打ち抜き後のコイニング加工方法と、これを実現するためのコイニング加工装置について、図面を参照にしながら詳細に説明する。 A coining processing method after punching to which the present invention is applied and a coining processing apparatus for realizing the same will be described in detail with reference to the drawings.

打ち抜き加工により図２に示すような破断面７、バリ８が生じた打ち抜き面９は、その破断面７の凹凸とバリ８に起因する疲労破壊が多々問題となり、被加工材１の打ち抜き面９の疲労特性に悪影響を及ぼす。本発明者らは、疲労破壊の起点の一つとなる破断面７を平滑化する打ち抜き加工後のコイニング加工方法について鋭意検討した。 The punched surface 9 in which the fracture surface 7 and the burr 8 as shown in FIG. 2 are generated by the punching process has many problems due to the unevenness of the fracture surface 7 and the fatigue failure caused by the burr 8, and the punched surface 9 of the workpiece 1 Adversely affects the fatigue properties of The inventors diligently studied a coining method after punching for smoothing the fracture surface 7 which is one of the starting points of fatigue fracture.

図３は、本発明者らの行なった検討内容に基づき案出されたコイニング加工方法を実現可能とするコイニング加工装置１００の構成を模式的に示す正面図である。このコイニング加工装置１００は、コイニングパンチ１０Ａと、ダイ３と、板押さえ４とを備えている。 FIG. 3 is a front view schematically showing a configuration of a coining processing apparatus 100 that can realize the coining processing method devised based on the examination contents performed by the present inventors. The coining processing apparatus 100 includes a coining punch 10 A, a die 3, and a plate presser 4.

本発明に係るコイニング加工方法では、まず、図１（ａ）、図１（ｂ）に示すような打ち抜き穴加工、打ち抜き切断加工により、打ち抜きパンチ２を金属板１（被加工材１）の一面側１ａから他面側１ｂに向けて（図１の紙面下方向）移動させて、金属板（被加工材１）に打ち抜き加工を行なう。この後、先端に向かって狭まるテーパー部１１（第１のテーパー部ともいう）を有するコイニングパンチ１０Ａを、打ち抜き加工の出口側から入り口側、即ち、金属板１の他面側１ｂから一面側１ａに向けて（図３の紙面上方向）前進させながら、コイニングパンチ１０Ａのテーパー部１１を金属板１の打ち抜き面９の破断面７に押し当てて、打ち抜き面９を外方向（図３のコイニングパンチ１０Ａの中心軸Ｌ１に対し紙面左右方向）へ拡大させてコイニング加工を行なうことにより、本発明に係るコイニング加工方法の全工程が終了する。なお、ここでいう外方向とは、金属板１の板厚方向に直交する方向であって、コイニングパンチ１０Ａから離間する方向のことを意味している。 In the coining processing method according to the present invention, first, the punching punch 2 is formed on one surface of the metal plate 1 (workpiece 1) by punching hole processing and punching cutting processing as shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b). The metal plate (workpiece 1) is punched by moving from the side 1a toward the other side 1b (downward in FIG. 1). Thereafter, a coining punch 10A having a taper portion 11 (also referred to as a first taper portion) that narrows toward the tip is moved from the exit side of the punching process to the entrance side, that is, from the other surface side 1b of the metal plate 1 to the one surface side 1a. The taper portion 11 of the coining punch 10A is pressed against the fracture surface 7 of the punching surface 9 of the metal plate 1 while moving forward (upward in FIG. 3), and the punching surface 9 is moved outward (coining in FIG. 3). By performing the coining process by enlarging the punch 10A in the left-right direction with respect to the central axis L1 of the punch 10A, all the steps of the coining process method according to the present invention are completed. In addition, the outward direction here is a direction orthogonal to the plate thickness direction of the metal plate 1 and means a direction away from the coining punch 10A.

ここで、本発明においては、コイニングパンチ１０Ａのテーパー部１１の表面１１ａと金属板１の打ち抜き面９との間における動摩擦係数が０．３以上となるように調整されている。これにより、コイニング加工時において、破断面７を平滑化させることができるうえ、打ち抜き面９の圧縮残留応力を大きくさせることができ、疲労強度に対する効果を向上させることが可能となっている（前記（１）に係る発明）。 Here, in the present invention, the dynamic friction coefficient between the surface 11a of the tapered portion 11 of the coining punch 10A and the punched surface 9 of the metal plate 1 is adjusted to be 0.3 or more. Thereby, at the time of coining, the fracture surface 7 can be smoothed, the compressive residual stress of the punched surface 9 can be increased, and the effect on fatigue strength can be improved (see above). Invention relating to (1)).

この理由を図４、図５を用いて説明する。図４（ａ）は、テーパー部２１の表面２１ａと金属板１の打ち抜き面９との間における動摩擦係数が０．３より低いコイニングパンチ２０によるコイニング加工時の状態を示しており、図４（ｂ）は、打ち抜き面９周辺の拡大図を示している。図５（ａ）は、テーパー部１１の表面１１ａと金属板１の打ち抜き面９との間における動摩擦係数が０．３以上のコイニングパンチ１０Ａによるコイニング加工時の状態を示しており、図５（ｂ）は、打ち抜き面９周辺の拡大図を示している。 The reason for this will be described with reference to FIGS. 4A shows a state during coining by the coining punch 20 having a dynamic friction coefficient lower than 0.3 between the surface 21a of the tapered portion 21 and the punching surface 9 of the metal plate 1. FIG. b) shows an enlarged view around the punched surface 9. FIG. 5A shows a state during coining by a coining punch 10A having a dynamic friction coefficient of 0.3 or more between the surface 11a of the tapered portion 11 and the punching surface 9 of the metal plate 1. FIG. b) shows an enlarged view around the punched surface 9.

図４に示すように、動摩擦係数が０．３より低いコイニングパンチ２０では、テーパー部２１を破断面７に押し当ててコイニングパンチ２０を前進させることにより、金属板１の素材の流動が矢印Ａ１に示すような方向に起こり、素材がせん断面６側のみならずバリ８側にまで押し広げられる。 As shown in FIG. 4, in the coining punch 20 having a dynamic friction coefficient lower than 0.3, the taper portion 21 is pressed against the fracture surface 7 to advance the coining punch 20, whereby the flow of the material of the metal plate 1 is changed to the arrow A1. The material is pushed not only to the shearing surface 6 side but also to the burr 8 side.

これに対して、図５のごとく、テーパー部１１の表面１１ａの動摩擦係数が０．３以上のコイニングパンチ１０Ａでは、テーパー部１１を破断面７に押し当てることにより、金属板１の素材の流動が矢印Ａ２に示すような方向のみに起こり、素材がせん断面６側へのみ押し広げられる。 On the other hand, as shown in FIG. 5, in the coining punch 10 A in which the dynamic friction coefficient of the surface 11 a of the taper portion 11 is 0.3 or more, the taper portion 11 is pressed against the fracture surface 7, whereby the material flow of the metal plate 1 Occurs only in the direction as indicated by the arrow A2, and the material is pushed and spread only to the shear plane 6 side.

即ち、本発明においては、コイニングパンチ１０Ａのテーパー部１１の表面１１ａでの動摩擦係数を０．３以上とすることにより、金属板１の素材のバリ８側への流動に対して摩擦により抵抗し、その流動を抑えることが可能となっている。 That is, in the present invention, the coefficient of dynamic friction on the surface 11a of the tapered portion 11 of the coining punch 10A is set to 0.3 or more, thereby resisting the flow of the material of the metal plate 1 toward the burr 8 side by friction. , It is possible to suppress the flow.

このようなメカニズムにより、バリ８側へ逃げる素材が無くなる為に変形モードがより打ち抜き面９（特に破断面７）を押しつぶすようなモードとなり、破断面７の凹凸を押しつぶす強さが増すので打ち抜き面９の平滑度が増し、かつ、打ち抜き面９の圧縮残留応力が増すことになる。故に、動摩擦係数が低いコイニングパンチ２０を用いた場合に比べて、打ち抜き面９の疲労強度が向上したと思われる。 Due to such a mechanism, since the material that escapes to the burr 8 side is eliminated, the deformation mode becomes a mode that crushes the punching surface 9 (particularly the fracture surface 7), and the strength that crushes the irregularities of the fracture surface 7 increases, so the punching surface The smoothness of 9 increases, and the compressive residual stress of the punched surface 9 increases. Therefore, it seems that the fatigue strength of the punched surface 9 is improved as compared with the case where the coining punch 20 having a low dynamic friction coefficient is used.

なお、ここで、コイニングパンチ１０Ａの動摩擦係数を０．３以上と設定したのは、本発明者らの行なった試験研究に基づくものである。また、ここでいう動摩擦係数とは、クーロン摩擦における動摩擦係数のことを意味している。 Here, the reason why the dynamic friction coefficient of the coining punch 10A is set to 0.3 or more is based on a test study conducted by the present inventors. Moreover, the dynamic friction coefficient here means the dynamic friction coefficient in Coulomb friction.

以下、このような作用効果を奏するコイニング加工方法の詳細について更に説明する。 Hereinafter, the details of the coining processing method that exhibits such an effect will be further described.

コイニング加工前に行なわれる打ち抜き加工を実現するための打ち抜き加工装置は、図１（ａ）に示すような、打ち抜き穴加工を実現可能な打ち抜き加工装置１１０Ａであってもよいし、打ち抜き切断加工を実現可能な打ち抜き加工装置１１０Ｂであってもよい。これら打ち抜き加工装置１１０Ａ、打ち抜き加工装置１１０Ｂは、公知の打ち抜き加工装置によって実現されていてもよく、特にその構成について限定しない。 The punching apparatus for realizing the punching process performed before the coining process may be a punching apparatus 110A capable of realizing the punching hole process as shown in FIG. A feasible punching apparatus 110B may be used. The punching device 110A and the punching device 110B may be realized by a known punching device, and the configuration thereof is not particularly limited.

図３に示されるコイニング加工装置１００のダイ３は、金属板１をその上に載置させるものであり、コイニング加工装置１００の板押さえ４は、金属板１をダイ３との間で挟むように押さえつけて、金属板１を固定するものである。このコイニング加工装置１００におけるダイ３や板押さえ４は、打ち抜き加工時に用いられた図１に示されるダイ３や板押さえ４をそのまま用いてもよいし、これとは別のものを用いることとしてもよい。 The die 3 of the coining processing apparatus 100 shown in FIG. 3 is for placing the metal plate 1 thereon, and the plate retainer 4 of the coining processing apparatus 100 sandwiches the metal plate 1 with the die 3. And the metal plate 1 is fixed. As the die 3 and the plate presser 4 in the coining processing apparatus 100, the die 3 and the plate presser 4 shown in FIG. 1 used at the time of punching may be used as they are, or a different one may be used. Good.

コイニングパンチ１０Ａは、本実施の形態においては円柱状に形成されているが、その断面形状については特に限定するものではない。コイニングパンチ１０Ａは、公知の駆動手段に基づき、金属板１の板厚方向に動作可能に構成されており、具体的には、図３に示される方向Ｐ１に動作可能とされている。コイニングパンチ１０Ａのテーパー部１１は、その進行方向Ｐ１と平行な断面で、その表面１１ａが平面状に形成されている。 The coining punch 10A is formed in a cylindrical shape in the present embodiment, but the cross-sectional shape is not particularly limited. The coining punch 10A is configured to be operable in the plate thickness direction of the metal plate 1 based on known driving means, and specifically, is operable in the direction P1 shown in FIG. The tapered portion 11 of the coining punch 10A has a cross section parallel to the traveling direction P1, and the surface 11a is formed in a planar shape.

コイニングパンチ１０Ａは、打ち抜き加工装置１１０Ａ、１１０Ｂにおける打ち抜きパンチ２とダイ３とのように、ダイ３のダイ側面３ａに応じた形状のパンチ側面１０ａが形成されていてもよいし、そのように形成されていなくともよい。前者のような形状とされている場合は、打ち抜きパンチ２により打ち抜かれて金属板１に形成された打ち抜き面９の全範囲に亘ってコイニングパンチ１０Ａによるコイニング加工が行うことが可能となる。後者のような形状とされる場合は、例えば、ダイ３のダイ側面３ａの一部に応じた形状のコイニングパンチ１０Ａのパンチ側面１０ａを形成させておくことにより、金属板１に形成された打ち抜き面９のうちの一部の範囲に亘ってコイニングパンチ１０Ａによるコイニング加工を行なうことが可能となる。 The coining punch 10A may be formed with a punch side surface 10a having a shape corresponding to the die side surface 3a of the die 3 like the punching punch 2 and the die 3 in the punching processing apparatuses 110A and 110B. It does not have to be. In the case of the former shape, coining with the coining punch 10A can be performed over the entire range of the punching surface 9 formed on the metal plate 1 by punching with the punching punch 2. In the case of the latter shape, for example, the punch side surface 10a of the coining punch 10A having a shape corresponding to a part of the die side surface 3a of the die 3 is formed, so that the punching formed on the metal plate 1 is performed. Coining with the coining punch 10A can be performed over a part of the surface 9.

図３に示すような、コイニングパンチ１０Ａの進行方向Ｐ１に対するテーパー部１１のテーパー角度θ１は、１〜３０度の範囲となるように形成されている。このようにテーパー角度θ１を設定した理由は、破断面７と被加工材１の上下面の成す角度は、通常の打ち抜き加工において多くの場合１〜３０度であり、テーパー角度θ１が１度未満、または、３０度超であると、テーパー部１１の表面１１ａを金属板１の打ち抜き面９に押し当てることができないためである。なお、図３におけるテーパー角度θ１は、進行方向Ｐ１と略平行な鉛直線とテーパー部１１の表面１１ａとがなす狭角のことをいう。 As shown in FIG. 3, the taper angle θ 1 of the tapered portion 11 with respect to the traveling direction P 1 of the coining punch 10 A is formed to be in the range of 1 to 30 degrees. The reason why the taper angle θ1 is set in this way is that the angle formed between the fracture surface 7 and the upper and lower surfaces of the workpiece 1 is usually 1 to 30 degrees in normal punching, and the taper angle θ1 is less than 1 degree. This is because the surface 11a of the tapered portion 11 cannot be pressed against the punching surface 9 of the metal plate 1 when the angle exceeds 30 degrees. The taper angle θ1 in FIG. 3 refers to a narrow angle formed by a vertical line substantially parallel to the traveling direction P1 and the surface 11a of the taper portion 11.

コイニングパンチ１０Ａのテーパー部１１の表面１１ａの動摩擦係数を高める方法としては、樹脂やセラミックのような非潤滑剤をテーパー部１１の表面１１ａにコーティングするか、金属板１（被加工材）と近い硬度の軟質素材でテーパー部１１の表面１１ａを被覆又は構成する、或いはローレット加工、切削加工によりテーパー部１１の表面１１ａに凹凸の形状を形成させる等の方法が考えられる。上述の試験では切削加工によりテーパー部１１の表面１１ａの動摩擦係数を高めたが、特に、どの加工方法が適しているということは無く、工具加工コストや磨耗要件等を考慮してどのような手法を用いるかを適宜決定することが望ましい。 As a method of increasing the dynamic friction coefficient of the surface 11a of the tapered portion 11 of the coining punch 10A, a non-lubricant such as resin or ceramic is coated on the surface 11a of the tapered portion 11 or close to the metal plate 1 (workpiece). A method of covering or configuring the surface 11a of the tapered portion 11 with a soft material having hardness, or forming an uneven shape on the surface 11a of the tapered portion 11 by knurling or cutting is conceivable. In the above test, the dynamic friction coefficient of the surface 11a of the tapered portion 11 was increased by cutting. In particular, any processing method is not suitable, and any method is considered in consideration of the tool processing cost, wear requirements, and the like. It is desirable to appropriately determine whether to use.

なお、コイニングパンチ１０Ａのテーパー部１１の表面１１ａの硬度は、１００Ｈｖ未満となるような柔らか過ぎる素材で構成されている場合、コイニングパンチ１０Ａが破損するため好ましくなく、３００Ｈｖを超える素材で構成されている場合、実用上の観点から好ましくない。このため、テーパー部１１の表面１１ａの硬度は、１００〜３００Ｈｖとすることが好ましい。 In addition, when the hardness of the surface 11a of the taper part 11 of the coining punch 10A is made of an excessively soft material that is less than 100 Hv, the coining punch 10A is not preferable because it breaks, and the hardness of the surface 11a is made of a material that exceeds 300 Hv. Is not preferable from a practical viewpoint. For this reason, it is preferable that the hardness of the surface 11a of the taper part 11 shall be 100-300Hv.

コイニングパンチ１０Ａをどこまで前進させるかについては、前進量が多すぎるとテーパー部１１が高い動摩擦係数であることからコイニングパンチ１０Ａが抜けなくなり、前進量が少なすぎると打ち抜き面９の疲労強度を向上させる効果が少なくなる。本発明者らは、コイニングパンチ１０Ａの進行方向Ｐ１への前進量は、テーパー部１１の表面１１ａが金属板１の打ち抜き面９に接触してから０．１〜０．６[mm]の範囲であれば大体の素材に対してコイニングパンチ１０Ａが引き抜けなくなることが無く、打ち抜き面９の疲労強度を向上させる効果を十分に得られることを、試行錯誤の結果見出した。ただし、この前進量はあくまでも目安であり、コイニングパンチ１０Ａを駆動する装置の能力や素材の強度によって、この値の上下限は変化する。本発明を実施する場合は、コイニングパンチ１０Ａが引き抜ける上限の前進量を、実施者が使用する素材と装置を使用して予め見積もった上で前進量条件を決定することが望ましい。 As to how far the coining punch 10A is advanced, if the advance amount is too large, the tapered portion 11 has a high dynamic friction coefficient, so that the coining punch 10A cannot be removed. If the advance amount is too small, the fatigue strength of the punched surface 9 is improved. Less effective. The inventors have determined that the amount of advancement of the coining punch 10 A in the traveling direction P 1 is in the range of 0.1 to 0.6 [mm] after the surface 11 a of the tapered portion 11 contacts the punching surface 9 of the metal plate 1. As a result of trial and error, it was found that the coining punch 10A could not be pulled out with respect to a large amount of material, and the effect of improving the fatigue strength of the punched surface 9 could be sufficiently obtained. However, this forward movement amount is only a guide, and the upper and lower limits of this value change depending on the ability of the device that drives the coining punch 10A and the strength of the material. When implementing the present invention, it is desirable to determine the advance amount condition after estimating the upper limit advance amount through which the coining punch 10A can be pulled out by using the material and apparatus used by the practitioner.

次に、本発明の効果を更に向上させるための他の構成について説明する。なお、上述したコイニングパンチ１０Ａと同一の構成要素については、同一の符号を付すことにより以下での説明を省略する。 Next, another configuration for further improving the effect of the present invention will be described. In addition, about the component same as the coining punch 10A mentioned above, the description below is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.

図６（ａ）は、本発明に係る他の実施形態のコイニングパンチ１０Ｂを示すものである。 FIG. 6A shows a coining punch 10B according to another embodiment of the present invention.

図３に示されるコイニングパンチ１０Ａは、その進行方向Ｐ１に対するテーパー部１１のテーパー角度θ１が１〜３０度と小さいために、コイニング加工時にテーパー部１１がバリ８に当たらず、バリ８をつぶす作用が不十分となる場合も想定される。これを解決するため、コイニングパンチ１０Ｂは、図６に示すように、その進行方向Ｐ１に対するテーパー角度θ１が１〜３０度とされた第１テーパー部１１に続く後方に、第１テーパー部１１のテーパー角度θ１よりも大きいテーパー角度θ２からなる第２テーパー部１２を更に有している（前記（２）に係る発明）。 In the coining punch 10A shown in FIG. 3, the taper angle θ1 of the taper portion 11 with respect to the traveling direction P1 is as small as 1 to 30 degrees. Therefore, the taper portion 11 does not hit the burr 8 during coining, and crushes the burr 8. It is also assumed that is insufficient. In order to solve this, as shown in FIG. 6, the coining punch 10 B has a rear end of the first taper portion 11, following the first taper portion 11 whose taper angle θ 1 with respect to the traveling direction P 1 is 1 to 30 degrees. It further has the 2nd taper part 12 which consists of taper angle (theta) 2 larger than taper angle (theta) 1 (invention which concerns on said (2)).

このようなコイニングパンチ１０Ｂにより金属板１に対してコイニング加工を行なう場合、図６（ｂ）に示すように、コイニングパンチ１０Ｂの第１テーパー部１１により押しつぶされなかった金属板１のバリ８に対して、図中下側（金属板１の他面側１ｂ）からコイニングパンチ１０Ｂの第２テーパー部１２の表面１２ａを押し当てることになる。これにより、コイニングパンチ１０Ｂの進行方向Ｐ１への前進に伴い、第２テーパー部１２によってバリ８がつぶされることになる。 When coining the metal plate 1 with such a coining punch 10B, as shown in FIG. 6B, the burr 8 of the metal plate 1 that has not been crushed by the first taper portion 11 of the coining punch 10B is formed. On the other hand, the surface 12a of the second tapered portion 12 of the coining punch 10B is pressed from the lower side (the other side 1b of the metal plate 1) in the drawing. Thereby, the burr | flash 8 is crushed by the 2nd taper part 12 with advance of the coining punch 10B to the advancing direction P1.

第２テーパー部１２のテーパー角度θ２は、コイニング加工時に第２のテーパー部１２の表面１２ａにバリ８が当たらなければならないという観点から、４５度〜９０度とすることが好ましい。このように第２テーパー部１２のテーパー角度θ２を設定した理由は、テーパー角度θ２が４５度未満であると第２テーパー部１２にバリ８が当たりにくくなり、９０度を超えると、逆にバリ７を完全に潰すことが難しくなるからである。なお、ここでいう第２テーパー部１２のテーパー角度θ２は、進行方向Ｐ１と略平行な鉛直線とテーパー部１２の表面１２ａとがなす狭角のことをいう。また、第２テーパー部１２の動摩擦係数は特に定めることなく、上記の効果を得ることができるが、動摩擦係数が０．１以上であるとその効果が更に向上するので、好ましい。 The taper angle θ2 of the second taper portion 12 is preferably 45 ° to 90 ° from the viewpoint that the burr 8 must hit the surface 12a of the second taper portion 12 during coining. The reason why the taper angle θ2 of the second taper portion 12 is set in this way is that if the taper angle θ2 is less than 45 degrees, the burr 8 does not easily hit the second taper portion 12; This is because it becomes difficult to completely crush 7. Here, the taper angle θ2 of the second taper portion 12 refers to a narrow angle formed by a vertical line substantially parallel to the traveling direction P1 and the surface 12a of the taper portion 12. Further, the dynamic friction coefficient of the second tapered portion 12 is not particularly defined, and the above effect can be obtained. However, it is preferable that the dynamic friction coefficient is 0.1 or more because the effect is further improved.

打ち抜き面９を平滑化する効果を大きくしつつ、バリ８をつぶす効果を可能な限り大きくするためには、進行方向Ｐ１と平行な断面での第１テーパー部１１の表面１１ａの全面又は広い範囲が打ち抜き面９に接触した後に、第２テーパー部１２の表面１２ａがバリ８に当たる必要がある。このため、第２テーパー部１２の位置は、図７に示すように、進行方向Ｐ１と平行な断面において、第１テーパー部の表面１１ａを通る仮想線Ｌ３と、打ち抜き面９の下端９ａ（打ち抜き方向を正とした場合）から進行方向Ｐ１と逆方向に延長される仮想線Ｌ２との交点Ｑ３から、進行方向Ｐ１に±１ｍｍの位置を開始位置として、第１テーパー部１１から連続して設けられるようにすればよい。このため、第２テーパー部１２は、図７に示される、交点Ｑ３から＋１ｍｍの位置Ｑ１と、交点Ｑ３から−１ｍｍの位置Ｑ２との間を開始位置として、第１テーパー１１から連続して設けられることになる。なお、この±１ｍｍという数値は、実験的な知見に基づき案出されたものである。通常、打ち抜きを行い、かつ、疲労破壊が問題となる金属板１（被加工材）の板厚は２〜７ｍｍであることから、第１テーパー部１１の先端１１ｂが金属板１の上面（一面側１ａ）と略同一高さかそれよりも図中の低い位置にあるという前提のもとで、第２テーパー部１２の具体的な位置は先端１１ｂから１〜８ｍｍとなる。 In order to increase the effect of crushing the burrs 8 as much as possible while increasing the effect of smoothing the punched surface 9, the entire surface 11a of the first tapered portion 11 or a wide range in a cross section parallel to the traveling direction P1. After contacting the punching surface 9, the surface 12 a of the second tapered portion 12 needs to hit the burr 8. For this reason, as shown in FIG. 7, the position of the second tapered portion 12 is a virtual line L3 passing through the surface 11a of the first tapered portion and the lower end 9a (punched) of the punched surface 9 in a cross section parallel to the traveling direction P1. From the intersection Q3 with the imaginary line L2 extending in the direction opposite to the traveling direction P1 from the first direction), starting from a position of ± 1 mm in the traveling direction P1, starting from the first taper portion 11 You can make it. For this reason, the second taper portion 12 is continuously provided from the first taper 11 with a start position between a position Q1 from the intersection point Q3 to +1 mm and a position Q2 from the intersection point Q3 to -1 mm shown in FIG. Will be. The numerical value of ± 1 mm has been devised based on experimental knowledge. Usually, since the thickness of the metal plate 1 (workpiece) in which punching is performed and fatigue failure is a problem is 2 to 7 mm, the tip 11b of the first taper portion 11 is the upper surface (one surface) of the metal plate 1. The specific position of the second taper portion 12 is 1 to 8 mm from the tip 11b on the premise that it is substantially the same height as the side 1a) or lower than that in the drawing.

次に、図５（ａ）に示すような、本発明のコイニングパンチ１０Ａとダイ３とのクリアランスについて説明する。コイニングパンチ１０Ａは、図５（ａ）に示すように、テーパー部１１の途中までしか前進させないで停止させる。従って、図３において、第１テーパー部１１の表面１１ａが金属板１の破断面７と接触できるように、コイニングパンチ１０Ａとダイ３とのクリアランスを０ｍｍ以上確保できれば、クリアランスは特に限定するものではない。 Next, the clearance between the coining punch 10A of the present invention and the die 3 as shown in FIG. As shown in FIG. 5A, the coining punch 10 A is stopped only by being advanced halfway through the tapered portion 11. Therefore, in FIG. 3, the clearance is not particularly limited if the clearance between the coining punch 10 A and the die 3 can be 0 mm or more so that the surface 11 a of the first tapered portion 11 can contact the fracture surface 7 of the metal plate 1. Absent.

また、図６に示すような、本発明のコイニングパンチ１０Ｂとダイ３とのクリアランスについて説明する。コイニングパンチ１０Ｂは、第２テーパー部１２の途中までしか前進させないで停止させる。従って、図６においても、第２テーパー部１２の表面１２ａが金属板１のバリ８と接触できるように、コイニングパンチ１０Ｂとダイ３とのクリアランスを０ｍｍ以上確保できれば、クリアランスは特に限定するものではない。 Further, the clearance between the coining punch 10B of the present invention and the die 3 as shown in FIG. 6 will be described. The coining punch 10 B is stopped only while being advanced halfway through the second tapered portion 12. Therefore, also in FIG. 6, the clearance is not particularly limited if the clearance between the coining punch 10 B and the die 3 can be ensured to be 0 mm or more so that the surface 12 a of the second tapered portion 12 can contact the burr 8 of the metal plate 1. Absent.

また、コイニング加工時に、第１テーパー部１１の表面１１ａが一様に金属板１の破断面７に押し当たる方が、前述の打ち抜き面９を押し広げる効果、即ち、破断面７を平滑化して圧縮残留応力を付与する効果が大きくなる。このようになる第１テーパー部１１のテーパー角度θ１は以下の（１）式で演算することができ、該演算式は、第１テーパー部１１のテーパー角度をθ１(度)、打ち抜き加工時のクリアランスをｃｌ(mm)、金属板の板厚に対する打ち抜き面の破断面の割合をｆ、金属板の板厚をｔ(mm)とした場合に、

で表される（前記（３）に係る発明）。 In addition, when coining, the surface 11a of the first taper portion 11 is uniformly pressed against the fracture surface 7 of the metal plate 1, and the effect of spreading the punched surface 9 described above, that is, the fracture surface 7 is smoothed. The effect of imparting compressive residual stress is increased. The taper angle θ1 of the first taper portion 11 having such a configuration can be calculated by the following equation (1). The calculation equation indicates that the taper angle of the first taper portion 11 is θ1 (degrees) and is used in the punching process. When the clearance is cl (mm), the ratio of the fracture surface of the punched surface to the thickness of the metal plate is f, and the thickness of the metal plate is t (mm),

(Invention according to (3) above).

（１）式は、コイニングパンチ１０Ａの第１テーパー部１１におけるテーパー角度θ１が、金属板１の破断面７の表面と鉛直線とが成す角度θ３とほぼ一致するように、幾何学的に求めた式である。具体的には、図８（ａ）に示すような、打ち抜きパンチ２とダイ３とのクリアランスｃｌは、図８（ｂ）に示すように、打ち抜き加工後に金属板１に形成される打ち抜き面９の水平方向の距離と略同一とされる。ここで、上述したｆ、ｔ、ｃｌ、θ３は、図８（ｃ）に示すような関係にあり、バリ７は通常の打ち抜き加工では板厚に対して微小であるために無視すると上記の（１）式が導き出せる。 Equation (1) is obtained geometrically so that the taper angle θ1 at the first taper portion 11 of the coining punch 10A substantially coincides with the angle θ3 formed by the surface of the fracture surface 7 of the metal plate 1 and the vertical line. It is a formula. Specifically, the clearance cl between the punching punch 2 and the die 3 as shown in FIG. 8 (a) is a punching surface 9 formed on the metal plate 1 after punching as shown in FIG. 8 (b). The distance in the horizontal direction is approximately the same. Here, the above-described f, t, cl, and θ3 are in a relationship as shown in FIG. 8C, and the burr 7 is minute with respect to the plate thickness in a normal punching process, and therefore, the above ( 1) Equation can be derived.

図９（ａ）は、本発明に係る他の実施形態のコイニングパンチ１０Ｃを示すものであり、図９（ｂ）はこのコイニングパンチ１０Ｃを用いてコイニング加工を行なっている途中の状態を示すものである。 FIG. 9A shows a coining punch 10C according to another embodiment of the present invention, and FIG. 9B shows a state in the middle of performing coining using the coining punch 10C. It is.

図８（ａ）に示されるコイニングパンチ１０Ｃは、第１テーパー部１１の表面１１ａが、その進行方向Ｐ１と平行な断面で外側に凸な曲面状と形成されてなるものである（前記（４）に係る発明）。この場合、素材流動が滑らかとなるためにコイニングパンチ１０Ｃの磨耗を抑制でき、パンチ寿命を増すことができる。 In the coining punch 10C shown in FIG. 8A, the surface 11a of the first taper portion 11 is formed in a curved shape protruding outward in a cross section parallel to the traveling direction P1 ((4 ). In this case, since the material flow becomes smooth, the wear of the coining punch 10C can be suppressed, and the punch life can be increased.

このように、進行方向Ｐ１と平行な断面で外側に凸な曲面状と形成されるのは、第１テーパー部１１、第２テーパー部１２の双方の表面１１ａ、１２ａであってもよいし、何れか一方のみであってもよい。ただし、進行方向Ｐ１と平行な断面で、第１テーパー部１１の表面１１ａを曲面状とする場合は、図３に示すような平面状のテーパー形状にする場合と比べて、その表面１１ａが一様に金属板１の破断面７に接触するということが無くなるため、若干、打ち抜き面９の疲労強度向上の効果は小さくなる。 In this way, the surfaces 11a and 12a of both the first taper portion 11 and the second taper portion 12 may be formed in a curved shape protruding outward in a cross section parallel to the traveling direction P1, Either one may be sufficient. However, when the surface 11a of the first taper portion 11 has a curved surface in a cross section parallel to the traveling direction P1, the surface 11a has a single surface as compared to the planar taper shape as shown in FIG. In this manner, since the contact with the fracture surface 7 of the metal plate 1 is eliminated, the effect of improving the fatigue strength of the punched surface 9 is slightly reduced.

本実施例１では、まず、図１（ａ）に示すような円柱状の打ち抜きパンチと丸穴を有するダイとを用いて、下記の高張力鋼板から直径１０ｍｍの円形状の打ち抜き孔３１が得られるように打ち抜いて穴あき鋼板を得た。この得られた穴あき鋼板には、本発明例１としてのコイニングパンチと比較例としてのコイニングパンチとを、打ち抜きパンチの打ち抜き方向とは逆向きに前進させた。これらコイニングパンチは、テーパー部１１の表面１１ａが破断面７に接触するまで前進させた後に、更に０．８ｍｍ前進させて、テーパー部１１の途中で停止させた。このようにして、コイニングパンチによる打ち抜き面９の平滑化を行った。テーパー部１１の表面１１ａと破断面７の接触は、後述のコイニングパンチ４０Ａに取り付けた歪ゲージの荷重変位により検知した。この後には、図１０に示すような形状からなる穴あき疲労試験片３０を作成して引張疲労試験を行った。打ち抜き孔３１の上端（鋼板表面側）の内径は、コイニングパンチによる平滑化の後においても、１０ｍｍのままである（図４、図５参照）。 In Example 1, first, a circular punching hole 31 having a diameter of 10 mm is obtained from the following high-tensile steel plate using a cylindrical punching punch and a die having a round hole as shown in FIG. Punched to obtain a perforated steel sheet. In the obtained perforated steel sheet, the coining punch as Invention Example 1 and the coining punch as a comparative example were advanced in the direction opposite to the punching direction of the punching punch. These coining punches were advanced until the surface 11 a of the tapered portion 11 contacted the fracture surface 7, then further advanced by 0.8 mm, and stopped in the middle of the tapered portion 11. In this way, the punched surface 9 was smoothed by a coining punch. Contact between the surface 11a of the tapered portion 11 and the fracture surface 7 was detected by load displacement of a strain gauge attached to a coining punch 40A described later. Thereafter, a hole fatigue test piece 30 having a shape as shown in FIG. 10 was prepared and a tensile fatigue test was performed. The inner diameter of the upper end (steel plate surface side) of the punching hole 31 remains 10 mm even after smoothing with a coining punch (see FIGS. 4 and 5).

本発明例１では、図１０に示すような形状からなるコイニングパンチ４０Ａを用いた。コイニングパンチ４０Ａは、先端に向かって狭まるテーパー部１１を有している。テーパー部１１の表面１１ａは、切削加工により金属やすり状に加工されており、また、潤滑油は使用せず、これらによってその動摩擦係数が０．５程度とされたものを使用した。 In Inventive Example 1, a coining punch 40A having a shape as shown in FIG. 10 was used. The coining punch 40A has a tapered portion 11 that narrows toward the tip. The surface 11a of the taper portion 11 is processed into a metal file by cutting, and no lubricating oil is used, and those having a dynamic friction coefficient of about 0.5 are used.

比較例では、本発明例１として使用したコイニングパンチ４０Ａと同一の形状からなる図示しないコイニングパンチを用いた。比較例として用いたコイニングパンチは、テーパー部の表面の動摩擦係数を除いて、本発明例１で用いたコイニングパンチ４０Ａと同様の条件とした。比較例としてのコイニングパンチにおけるテーパー部の表面は、窒化チタンコーティングされており、更に、潤滑油を使用して、これらによってその動摩擦係数が０．１程度とされたものを使用した。 In the comparative example, a coining punch (not shown) having the same shape as the coining punch 40A used as Example 1 of the present invention was used. The coining punch used as a comparative example was set to the same conditions as the coining punch 40A used in Example 1 of the present invention, except for the dynamic friction coefficient of the surface of the tapered portion. The surface of the taper portion of the coining punch as a comparative example was coated with titanium nitride, and further used with a lubricating oil having a coefficient of dynamic friction of about 0.1.

本実施例１で用いた高張力鋼板は、その素材の最大引張強さが５９０（MPa）とされ、その板厚が３．２ｍｍのものを用いた。この高張力鋼板から得られる穴あき疲労試験片３０の形状、寸法や、打ち抜き孔３１の寸法等は、図１０に示すとおりである。 As the high-tensile steel plate used in Example 1, a material having a maximum tensile strength of 590 (MPa) and a plate thickness of 3.2 mm was used. The shape and size of the holed fatigue test piece 30 obtained from the high-tensile steel plate, the size of the punched hole 31 and the like are as shown in FIG.

本発明例１、比較例の何れにおいても、コイニングパンチと穴あき鋼板の打ち抜き孔３１の中心軸が一致するように、水平方向の位置を設定した。また、本発明例１、比較例の何れにおいても、打ち抜き加工時のクリアランスｃｌは、高張力鋼板の板厚の１０％である０．３２ｍｍとした。 In both the inventive example 1 and the comparative example, the horizontal position was set so that the central axis of the coining punch and the punched hole 31 of the perforated steel sheet coincided. Further, in both the inventive example 1 and the comparative example, the clearance cl at the time of punching was set to 0.32 mm which is 10% of the plate thickness of the high-tensile steel plate.

引張疲労試験の試験条件は、応力比（＝最小荷重／最大荷重）を0とする荷重制御疲労試験であり、N数を１５として室温・大気中で行った。疲労試験片３０に対しては、図１０の矢印で示す方向に引張荷重を負荷した。荷重の制御が困難となる寿命を破断寿命として、破断寿命が２００万回となる応力範囲で評価した。 The test condition of the tensile fatigue test was a load control fatigue test in which the stress ratio (= minimum load / maximum load) was 0, and the N number was set to 15 and was performed in room temperature and in the atmosphere. A tensile load was applied to the fatigue test piece 30 in the direction indicated by the arrow in FIG. The life in which the control of the load becomes difficult was regarded as the rupture life, and the evaluation was performed in the stress range in which the rupture life was 2 million times.

実施例１における試験結果は、本発明例１のコイニングパンチ４０Ａによりコイニング加工を施した疲労試験片３０の疲労強度が１６０（MPa）、比較例のコイニングパンチによりコイニング加工を施した疲労試験片３０の疲労強度が１４５（MPa）となった。これにより、本発明を適用したコイニングパンチのように、テーパー部１１の表面１１ａを高摩擦係数化することによる効果を確認することができた。 The test result in Example 1 shows that the fatigue strength of the fatigue test piece 30 subjected to coining by the coining punch 40A of Example 1 of the present invention is 160 (MPa), and the fatigue test piece 30 subjected to coining by the coining punch of the comparative example. Fatigue strength of 145 (MPa). Thereby, the effect by making the surface 11a of the taper part 11 high friction coefficient like the coining punch to which this invention was applied has been confirmed.

本実施例２では、上記の実施例１で本発明例１として説明したコイニングパンチ４０Ａに対して、形状のみ異なる本発明例２としてのコイニングパンチ４０Ｂを用いて、実施例１で説明した条件と同様の条件下で打ち抜き加工、コイニング加工及び引張疲労試験を行ない、本発明の効果の検証を行なった。 In the second embodiment, the coining punch 40B described as the first embodiment of the present invention in the first embodiment is different from the coining punch 40B as the second embodiment of the present invention in terms of the conditions described in the first embodiment. Punching, coining and tensile fatigue tests were performed under similar conditions to verify the effects of the present invention.

本発明例２としてのコイニングパンチ４０Ｂは、図１２に示すような形状から構成される。本発明例２としてのコイニングパンチ４０Ｂは、本発明例１として説明したコイニングパンチ４０Ａと比較して、第１テーパー部１１に続く後方に、第２テーパー部１２を有する点のみ相違している。 The coining punch 40B as Example 2 of the present invention has a shape as shown in FIG. The coining punch 40B as the present invention example 2 is different from the coining punch 40A described as the present invention example 1 only in that the second taper part 12 is provided behind the first taper part 11.

コイニングパンチ４０Ｂによる平滑化を行なうにあたって、コイニングパンチ４０Ｂは、まず、第１テーパー部１１の表面１１ａが破断面７に接触するまで前進させた後に、更に０．８ｍｍ前進させた。この後には、第２テーパー部１２の表面１２ａがバリ８に接触するまで前進させた後に、更に０．２ｍｍ前進させて、第２テーパー部１２の途中で停止させた（図６（ｂ）参照）。表面１２ａとバリ８の接触は、コイニングパンチ４０Ｂに取り付けた歪ゲージの荷重変位により検知した。 In performing the smoothing by the coining punch 40B, the coining punch 40B was first advanced until the surface 11a of the first taper portion 11 contacted the fracture surface 7, and then further advanced by 0.8 mm. After that, after the surface 12a of the second taper portion 12 is advanced until it contacts the burr 8, it is further advanced by 0.2 mm and stopped in the middle of the second taper portion 12 (see FIG. 6B). ). The contact between the surface 12a and the burr 8 was detected by a load displacement of a strain gauge attached to the coining punch 40B.

実施例２における試験結果は、本発明例２のコイニングパンチ４０Ｂによりコイニング加工を施した疲労試験片３０の疲労強度が１６５（MPa）、比較例のコイニングパンチによりコイニング加工を施した疲労試験片３０の疲労強度が１４５（MPa）となった。これにより、本発明を適用したコイニングパンチのように、テーパー部１１の表面１１ａを高摩擦係数化することによる効果と、第２テーパー部１２を設けることによってバリ８をつぶす効果が発揮されることを確認することができた。 The test result in Example 2 is that the fatigue strength of the fatigue test piece 30 that was coined by the coining punch 40B of Example 2 of the present invention was 165 (MPa), and the fatigue test piece 30 that was coined by the coining punch of the comparative example 30 Fatigue strength of 145 (MPa). Thereby, like the coining punch to which the present invention is applied, the effect of increasing the friction coefficient of the surface 11a of the tapered portion 11 and the effect of crushing the burr 8 by providing the second tapered portion 12 are exhibited. I was able to confirm.

本実施例３では、上記の実施例２で本発明例２として説明したコイニングパンチ４０Ｂに対して、形状のみ異なる本発明例３としてのコイニングパンチ４０Ｃを用いて、実施例１で説明した条件と同様の条件下で打ち抜き加工、コイニング加工、引張疲労試験を行い、本発明の効果の検証を行った。 In the present embodiment 3, the coining punch 40B described as the present invention example 2 in the above embodiment 2 is different from the coining punch 40B as the present invention example 3 in terms of the conditions described in the first embodiment. Punching, coining, and tensile fatigue tests were performed under similar conditions to verify the effects of the present invention.

本発明例３としてのコイニングパンチ４０Ｃは、図１３に示すような形状から構成される。コイニングパンチ４０Ｃの第１テーパー部１１のテーパー角度θ１(度)は、打ち抜き面の破断面の割合ｆ＝０．７、クリアランスｃｌ＝０．３２(ｍｍ)、被加工材板厚ｔ＝３．２(ｍｍ)を上述の（１）式に代入し、θ１＝８．１(度)として算出したものである。 The coining punch 40C as the third example of the present invention has a shape as shown in FIG. The taper angle θ1 (degrees) of the first taper portion 11 of the coining punch 40C is such that the fracture surface ratio f = 0.7, clearance cl = 0.32 (mm), and workpiece thickness t = 3. 2 (mm) is substituted into the above equation (1) and calculated as θ1 = 8.1 (degrees).

実施例３における試験結果は、本発明例３のコイニングパンチ４０Ｃによりコイニング加工を施した疲労試験片３０の疲労強度が１７０（MPa）、比較例のコイニングパンチによりコイニング加工を施した疲労試験片の疲労強度が１４５（MPa）となった。これにより、本発明を適用したコイニングパンチのように、テーパー部１１の表面１１ａを高摩擦係数化することによる効果と、第２テーパー部１２を設けることによってバリ８をつぶす効果と、第１テーパー部１１が一様に破断面に接触するように上記の（１）式に基づき設定されたテーパー角度θ１の効果とを確認することができた。 The test result in Example 3 shows that the fatigue strength of the fatigue test piece 30 that was coined by the coining punch 40C of Example 3 of the present invention was 170 (MPa), and that of the fatigue test piece that was coined by the coining punch of the comparative example. The fatigue strength was 145 (MPa). Thereby, like the coining punch to which the present invention is applied, the effect by increasing the friction coefficient of the surface 11a of the taper portion 11, the effect of crushing the burr 8 by providing the second taper portion 12, and the first taper It was possible to confirm the effect of the taper angle θ1 set based on the above equation (1) so that the portion 11 uniformly contacts the fracture surface.

本実施例４では、上記の実施例１で本発明例１として説明したコイニングパンチ４０Ａに対して、形状のみ異なる本発明例４としてのコイニングパンチ４０Ｄを用いて、実施例１で説明した条件と同様の条件下で打ち抜き加工、コイニング加工及び引張疲労試験を行い、本発明の効果の検証を行なった。 In the fourth embodiment, the coining punch 40D as the fourth embodiment of the present invention is different from the coining punch 40A described as the first embodiment of the present invention in the first embodiment, and the conditions described in the first embodiment are satisfied. Punching, coining and tensile fatigue tests were performed under similar conditions to verify the effects of the present invention.

本発明例４としてのコイニングパンチ４０Ｄは、図１４に示すような形状から構成される。本発明例４としてのコイニングパンチ４０Ｄは，本発明例１として説明したコイニングパンチ４０Ａと比較して、第１テーパー部１１の表面１１ａが、その進行方向Ｐ１と平行な断面で外側に凸な曲面状とされている点のみ相違している。 The coining punch 40D as the present invention example 4 has a shape as shown in FIG. Compared with coining punch 40A described as invention example 1, coining punch 40D as invention example 4 is a curved surface in which surface 11a of first tapered portion 11 has a cross section parallel to its traveling direction P1 and protrudes outward. The only difference is the shape.

実施例４における試験結果は、本発明４のコイニングパンチ４０Ｄによりコイニング加工を施した疲労試験片３０の疲労強度が１５０（MPa）、比較例のコイニングパンチによりコイニング加工を施した疲労試験片３０の疲労強度が１４５（MPa）となった。これにより、テーパー部１１の表面１１ａを曲面状とした場合においても、本発明によるコイニングパンチにより、そのテーパー部１１の表面１１ａを高摩擦係数化することによる効果が発揮されることを確認することができた。 The test result in Example 4 is that the fatigue strength of the fatigue test piece 30 subjected to coining with the coining punch 40D of the present invention 4 is 150 (MPa), and that of the fatigue test piece 30 subjected to coining with the coining punch of the comparative example. The fatigue strength was 145 (MPa). Thus, even when the surface 11a of the tapered portion 11 is curved, it is confirmed that the effect of increasing the coefficient of friction of the surface 11a of the tapered portion 11 is exhibited by the coining punch according to the present invention. I was able to.

一般的な打ち抜き加工を模式的に示した正面断面図であり、（ａ）は、打ち抜き穴加工の正面断面図であり、（ｂ）は打ち抜き切断加工の正面断面図である。It is front sectional drawing which showed the general punching process typically, (a) is a front sectional view of punching hole processing, (b) is a front sectional view of punching cutting processing. 打ち抜き加工された金属板の打ち抜き面の特徴を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the characteristic of the punching surface of the stamped metal plate. 本発明に係るコイニング加工装置の構成を模式的に示す正面図である。It is a front view which shows typically the structure of the coining processing apparatus which concerns on this invention. テーパー部の表面の摩擦係数が低いコイニングパンチを金属板の打ち抜き面に押し当てる工程を模式的に示す図であり、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその拡大図である。It is a figure which shows typically the process of pressing the coining punch with the low friction coefficient of the surface of a taper part on the punching surface of a metal plate, (a) is the front view, (b) is the enlarged view. テーパー部の表面の摩擦係数が高いコイニングパンチを金属板の打ち抜き面に押し当てる工程を模式的に示す図であり、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその拡大図である。It is a figure which shows typically the process of pressing the coining punch with the high friction coefficient of the surface of a taper part on the punching surface of a metal plate, (a) is the front view, (b) is the enlarged view. （ａ）第２テーパー部を有する本発明に係るコイニングパンチを模式的に示す正面図であり、（ｂ）はそのコイニング加工を行なっている途中の状態を示す正面図である。(A) It is a front view which shows typically the coining punch which concerns on this invention which has a 2nd taper part, (b) is a front view which shows the state in the middle of performing the coining process. 第２テーパー部の開始位置について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the starting position of a 2nd taper part. 金属板の破断面の表面と鉛直線とがなす角度θ３について説明するための図である。It is a figure for demonstrating angle (theta) 3 which the surface of the fracture surface of a metal plate and a perpendicular line make. 表面が曲面状とされたテーパー部を有する本発明に係るコイニングパンチを模式的に示す正面図であり、（ｂ）はそのコイニング加工を行なっている途中の状態を示す正面図である。It is a front view which shows typically the coining punch which has the taper part by which the surface was made into the curved surface form, (b) is a front view which shows the state in the middle of performing the coining process. 実施例１〜４に用いた疲労試験片を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the fatigue test piece used for Examples 1-4. 実施例１で本発明例１として使用したコイニングパンチを模式的に示す正面図である。It is a front view which shows typically the coining punch used as Example 1 of this invention in Example 1. FIG. 実施例２で本発明例２として使用したコイニングパンチを模式的に示す正面図である。It is a front view which shows typically the coining punch used as Example 2 of this invention in Example 2. FIG. 実施例３で本発明例３として使用したコイニングパンチを模式的に示す正面図である。It is a front view which shows typically the coining punch used as Example 3 of this invention in Example 3. FIG. 実施例４で本発明例４として使用したコイニングパンチを模式的に示す正面図である。It is a front view which shows typically the coining punch used as Example 4 of this invention in Example 4. FIG.

Explanation of symbols

１金属板（被加工材）
１ａ一面側
１ｂ他面側
２打ち抜きパンチ
３ダイ
４板押さえ
５だれ
６せん断面
７破断面
８ばり
９打ち抜き面
９ａ打ち抜き面の下端
１０Ａ（打ち抜き面後加工用）コイニングパンチ
１０Ｂ（第２テーパー部を有する表面の摩擦係数が高い打ち抜き面後加工用）コイニングパンチ
１０Ｃ（凸な曲面状の表面である打ち抜き面後加工用）コイニングパンチ
１１テーパー部（第１テーパー部）
１１ａ（打ち抜き面後加工用コイニングパンチのテーパー部の）表面
１２第２テーパー部
１２ａ表面
２０（表面の摩擦係数が低い打ち抜き面後加工用）コイニングパンチ
２１テーパー部
２１ａ（低摩擦係数である打ち抜き面後加工用コイニングパンチのテーパー部の）表面
３０実施例１〜４に使用した穴あき疲労試験片
４０Ａ（実施例１に使用した）コイニングパンチ
４０Ｂ実施例２に使用したコイニングパンチ
４０Ｃ実施例３に使用したコイニングパンチ
４０Ｄ実施例４に使用したコイニングパンチ
１００コイニング加工装置
１１０Ａ打ち抜き加工装置
１１０Ｂ打ち抜き加工装置
Ｌ１（コイニングパンチの）中心軸
Ａ１（表面の摩擦係数が低い打ち抜き面後加工用コイニングパンチを用いた場合の素材の）流動方向
Ａ２（表面の摩擦係数が高い打ち抜き面後加工用コイニングパンチを用いた場合の素材の）流動方向
Ｐ１進行方向
θ１（打ち抜き面後加工用コイニングパンチのテーパー部の）テーパー角度
θ２（第２テーパー部の）テーパー角度
θ３金属板の破断面の表面と鉛直線とがなす角度 1 Metal plate (work material)
1a One side 1b Other side 2 Punching punch 3 Die 4 Plate retainer 5 Dredge 6 Shear surface 7 Fracture surface 8 Beam 9 Punching surface 9a Lower end 10A of the punching surface (for post-processing of the punching surface) Coining punch 10B Coining punch 10C (for punching surface post-processing, which is a convex curved surface) Coining punch 11 Tapered portion (first taper portion)
11a (the taper portion of the coining punch for post-working punching surface) 12 second taper portion 12a surface 20 (for post-working of the punching surface with a low surface friction coefficient) coining punch 21 taper portion 21a (the punching surface having a low friction coefficient) Surface 30 (of tapered section of coining punch for post-processing) Hole fatigue test piece 40A used in Examples 1 to 4 Coining punch 40B used in Example 1 Coining punch 40C used in Example 2 Example 3 Coining Punch 40D Used Coining Punch 100 Used in Example 4 Coining Device 110A Punching Device 110B Punching Device L1 (Coining Punch) Center Axis A1 (Coining Punch for Post-Punching Surface with Low Surface Friction Coefficient) Flow direction A2 (surface) Flow direction P1 of material (when using a coining punch for punching surface post-processing with a high friction coefficient) Traveling direction θ1 Taper angle (of the taper portion of the coining punch for punching surface post-processing) Taper angle (of the second taper portion) θ3 Angle between the surface of the fracture surface of the metal plate and the vertical line

Claims

A coining processing method for expanding a punching surface of the metal plate outwardly while advancing a coining punch having a tapered portion narrowing toward a tip after punching the metal plate from an exit side to an entrance side of the punching process. A coining punch is used in which the dynamic friction coefficient of the surface of the taper portion contacting the punching surface is 0.3 or more, and the taper angle of the taper portion with respect to the traveling direction is 1 to 30 degrees. Coining method after punching.

The coining punch further comprising a second taper portion having a taper angle of 45 to 90 degrees with respect to the travel direction behind the first taper portion having a taper angle of 1 to 30 degrees with respect to the travel direction. The coining method after punching according to claim 1, wherein the coining method is used.

The taper angle of the taper portion with respect to the traveling direction is 1 to 30 degrees, the taper angle is θ1 (degrees), the clearance at the time of punching is cl (mm), the ratio of the fracture surface of the punched surface to the thickness of the metal plate Is f and the thickness of the metal plate is t (mm),

3. The coining method after punching according to claim 1, wherein the coining punch is used.

The taper part and / or the 2nd taper part in which the taper angle with respect to the advancing direction was 1-30 degrees uses the coining punch formed in the convex curved surface shape. A coining method after punching according to any one of the above.

It has a first taper portion that narrows toward the tip, and the first taper portion has a dynamic friction coefficient of 0.3 or more on its surface and a taper angle of 1 to 30 degrees with respect to its traveling direction. Furthermore, a coining punch after punching, characterized by having a second taper portion having a taper angle of 40 to 90 degrees with respect to the advancing direction behind the first taper portion.

The punch for coining processing after punching according to claim 1, wherein the second taper portion is provided at a position of 1 to 8 mm from the tip.

The punching coining punch after punching according to claim 5 or 6, wherein the first taper portion has a surface formed with irregularities by knurling or cutting.

8. The coining punch after punching according to claim 5, wherein the first tapered portion has a Vickers hardness of 100 to 300 on a surface thereof. 9.

9. The coining process after punching according to claim 5, wherein the first taper part and / or the second taper part is formed in a curved surface having a convex surface. punch.