JP4949783B2 - 精密打ち抜き型 - Google Patents

Description

本発明は精密打ち抜き型に関する。さらに詳しくは、金属や合成樹脂、あるいはセラミックグリーンシートなどのプレス抜き加工において用いられる、切断面粗さを向上させる精密打ち抜き型に関する。

特開平９−１０３８２９号公報 特開２００３−２２０４２７号公報 特開２００５−６６６４８号公報

従来、加工部品の切断粗さを向上させるプレス打ち抜き方法としては、微小クリアランスに設定した金型を用い、ワークを突起のついた板押さえと逆押さえとで拘束しながら打ち抜くファインブランキング法がある。また、微小クリアランスに設定した金型を用い、切刃に丸みまたは面取りをつけて打ち抜く仕上げ抜き法も知られている。さらに打ち抜き後の破断面を微小クリアランスの金型で削り取るシェービング法なども一般的に用いられている。

このような精密打ち抜き型は、クリアランスが５μｍ以下などと極めて微小なため、ダイス切刃とパンチ切刃が干渉したり、クリアランスが偏ったりして、刃先のチッピング、金型の早期摩耗、抜き面性状の偏り（片側で断面が粗いなど）などの問題がある。また、近年、高機能高精度部品として、切断面性状のさらなる向上やワークの薄板化、および成形内容の微細化が進んでいる。それに伴い、金型精度、主に上下型のパンチ−ダイ間のクリアランスが狭くなり、そのクリアランスは１μｍ以下という要求もある。

パンチ−ダイ間のクリアランスが５μｍ以下になると、従来の金型および金型製作方法では、パンチ−ダイの軸心が合致せず、前述のように、パンチ−ダイの干渉やクリアランスの偏りが発生するという問題がある。これは金型自体の静的精度に関する問題と、実際のプレス加工中における動的精度に関する問題とに分けて考えることができる。

［静的精度］静的精度の問題は、パンチの中心軸とダイスの中心軸の位置ずれが大きな要因となる。この位置ずれを極小にする方法として、特許文献１および特許文献２に開示されている方法がある。

特許文献１では、ダイの切刃穴とストリッパのパンチガイド穴およびダイ・ストリッパの芯出し用穴を同時加工し、ストリッパを取り外してダイに形成された切刃穴をクリアランス分だけ大きく加工する。そして金型にセットするときに前記芯出し用穴に芯出しピンを装着し、ダイ・ストリッパを固定した後で芯出しピンを取り外し、ダイの切刃とストリッパのガイド穴中心軸とを一致させる。それにより、ストリッパガイド穴でパンチをガイドし、高精度なパンチ−ダイの位置決めを行っている。

他方、特許文献２はパンチプレート、ダイプレート、ストリッパプレートにセットピンを挿入した状態で同時加工し、特許文献２と同じようにパンチプレート、ストリッパプレートを取り外した後、ダイプレートにパンチ−ダイ間クリアランス分の追加工を行なう。

特許文献１および特許文献２は、いずれも同時加工後に一部の部品を取り外し、ダイにクリアランスを付けている。しかしこれではストリッパ穴とダイ穴の軸心を２回規定するため、加工機械の位置精度や分解能に依存することとなり、正確には一致しない。さらに特許文献２は、セットピンを用いて実際のプレス加工を行う機械にストリッパプレートとダイプレートを固定するため、セットピンとセットピン穴間にクリアランスがある場合は、このクリアランス分、ストリッパプレート穴軸心とダイプレート穴軸心に位置ずれが生じる。

逆にセットピンとセットピン穴とにクリアランスを設けず、圧入する場合は、ストリッパプレートとダイプレートを重ね合わせる際（同時加工の際および実際にプレス機械に設置する際）、セットピン穴周辺にセットピン圧入による弾性変形が生じ、プレート単体の平坦度が悪化する。したがってピン圧入による弾性変形が２枚のプレート間の平行度不良を生じさせ、その結果、２枚のプレートの軸心は一致しない。

また、ダイの固定方法はダイプレートを側面からセットスクリューによって支持するため、セットスクリューの支持力はセットピン穴とセットピンの軸直角方向に弾性変形を生じさせる。その結果、セットピンを各穴から抜き取った後にセットピン穴位置が弾性回復し、ストリッパプレートとダイプレートの軸心が一致しないという不具合が生じる。

特許文献３は、上記の特許文献１および特許文献２の問題を解決するため、ストリッパプレートとダイプレートの相対向する穴を同一径にそれぞれ形成すると共に、パンチの基端部側をストリッパプレートによってガイドされる第１の径とし、パンチの先端をその第１の径よりダイプレートの穴とのクリアランス分だけ小径とする、いわば段付きパンチを採用することを提案している。

これにより、ストリッパプレートとダイプレートの軸心規定は１回のみであるため、各プレート加工時の軸心のずれは発生しない。また、パンチ−ダイ間のクリアランスはパンチ側で設定される。

［動的精度の問題］多工程金型においては、前述の静的精度に加えて、プレスの偏心荷重などにより、ダイス切刃とパンチ切刃が干渉したり、クリアランスが偏ったりして、切刃のチッピング、金型の早期摩耗、抜き面性状の偏りという問題が助長される問題がある。そのため、プレスメーカーは偏心荷重に強いプレス機の開発を行っており、金型メーカーは偏心荷重に強い金型開発を行っている。

このような動的精度は、第１に「プレススライドの上下動の真直性」に関連し、第２に「プレス成形時の偏心荷重によるスライドの傾き」に関連する。すなわち金型自体の真直性は、通常は金型のガイドポストの真直性に起因するが、プレス成形時の上型はプレスのスライドに締結されているため、プレススライドの上下動の真直性も大きく影響を及ぼす。ＪＩＳＢ６４０２−１９９７「機械プレス−精度検査」の「３．２．４ スライドの上下運動とボルスタ上面との直角度の許容値」に記載されている計算式によれば、たとえば呼び能力６３０ｋＮ以下の機械プレスにあってストローク長さが５０ｍｍであれば、精度等級が特級の場合、直角度の許容値は、１１μｍと規定されている。これはプレスに負荷がかからないときでも上型に取り付けられているパンチに、プレスストローク全域において最大１１μｍの水平方向移動量を許容することを意味する。

しかし実際には、パンチホルダに固定されたガイドポストは、下ダイセットとダイパッキングを介してボルスタに固定されたダイホルダのガイドブッシュに案内されるので、パンチの移動はガイドポストの剛性に依存するガイドポストの撓みに倣うことになる。したがってガイドポストの水平方向の撓み量がパンチの水平方向移動量となり、パンチは水平方向に移動しながらプレス加工を行っていることになる。以上のことから、プレス機械に設置する前は良好な真直性を有する金型でも、プレス機械に設置して加工するときに真直性が悪化するという問題がある。

前記第２の「偏心荷重によるスライドの傾き」の問題は、主に多工程金型で偏心荷重が発生し、プレススライドが傾くことにより、金型も傾くことに起因する。したがって金型組み付けの段階では上下型の平行度が良好な場合でも、プレスに多工程金型に設置して加工することにより、上下型の平行度が悪化し、パンチとダイが干渉する問題がある。

特許文献１および特許文献２の金型は、前述のように、位置決め用のピンの圧入および抜き取りに起因する弾性変形により、あるいは一旦同時加工したダイプレートの穴に追加工を施すことにより、それぞれストリッパプレートとダイプレートの軸心が一致しないという問題がある。

他方、特許文献３の金型は、パンチに段差を設けているので、位置決め用のピンを用いる必要がなく、また、追加工を要しないので、ストリッパプレートとダイプレートの軸心は一致しやすい。しかし第１の径の部分と第２の径の部分を高い同心性で加工することはきわめて困難であり、とくにパンチの断面形状が角形など、円形以外の場合はさらに加工が困難である。

さらに前記いずれの特許文献も、静的精度を向上させることはできるが、動的精度の向上については不充分である。

本発明は組立時におけるパンチとダイとの同心性が高く、しかも組み付け後に高精度の調整を行わずに高い同心性を得ることができる精密打ち抜き型を提供することを技術課題としている。さらに本発明は、静的精度に加えて高い動的精度を有する精密打ち抜き型を提供することを特徴としている。

本発明の精密打ち抜き型（請求項１）は、抜き穴を有するダイを備えた下型と、前記ダイの抜き穴に精密打ち抜き用クリアランスを介して嵌入されるパンチ、そのパンチを保持するパンチホルダおよび前記パンチをガイドするガイド孔を有するストリッパプレートを備えた上型とを備え、前記ダイの抜き穴とストリッパプレートのガイド孔とが同一の形状および配置にされており、前記パンチの表面のガイド孔と摺接する範囲および／または前記ストリッパプレートのガイド孔の内面に、膜厚を有する表面処理加工が施されると共に、その表面処理加工の膜厚または膜厚の和と、前記パンチとガイド孔とが適切な摺動ができる嵌合隙間との和が、前記クリアランスと同一寸法であり、前記ストリッパプレートのガイド孔の寸法、または表面処理加工する場合は表面処理加工前のガイド孔の寸法が、前記ダイの抜き穴と同一寸法であることを特徴としている。

このような精密打ち抜き型では、前記パンチホルダにパンチの基部を保持する保持孔が形成されており、その保持孔、または表面処理加工する場合における表面処理加工前の保持孔がダイの抜き穴と同一の形状および寸法で、かつ、同一の配置にされているものが好ましい（請求項２）。

本発明の精密打ち抜き型の製造法（請求項３）は、ストリッパプレートとダイとを重ね合わせ、ストリッパプレートのガイド孔とダイの抜き穴とを同時に加工すると共に、そのときのダイの抜き穴の形状より精密打ち抜き用クリアランスの分だけ小さい形状および寸法でパンチを形成し、パンチのガイド孔と摺接する範囲および／またはガイド孔の内面に、単独または両者の和が、前記クリアランスからパンチとガイド孔が適切な摺動ができる嵌合隙間を差し引いた寸法となる膜厚を有する表面処理加工を施し、ついでストリッパプレート、パンチおよびパンチプレートを用いて上型を組み立てると共に、ダイを用いて下型を組み立てることを特徴としている。

このような精密打ち抜き型の製造法においては、前記ストリッパプレートとダイとを重ね合わせるときに、パンチホルダも重ね合わせ、前記ストリッパプレートのガイド孔とダイの抜き穴とを同時に加工するときに、パンチホルダのパンチ保持孔も同時に加工するのが好ましい（請求項４）。

前記精密打ち抜き型においては、前記上型をプレススライドに固定されない金型とすることもできる（請求項５）。その場合は、前記上型の上面のプレススライドと当接する部位に滑り性の高い部材を設けるのが好ましい（請求項６）。

さらに前記滑り性の高い部材がフッ素樹脂を含浸させる表面処理を施した部材であるものが好ましい（請求項７）。また、前記滑り性の高い部材がフッ素樹脂シートであるのが一層好ましい（請求項８）。

本発明の精密打ち抜き型（請求項１）は、ダイの抜き穴とストリッパプレートのガイド孔とが同一の形状および同一の配置にされており、ストリッパプレートのガイド孔の寸法（表面処理加工する場合は表面処理加工前のガイド孔の寸法）が、前記ダイの抜き穴と同一寸法であるので、ダイの抜き穴とストリッパプレートのガイド孔とを同時に加工することができる。ガイド孔に表面処理加工をする場合は、同時加工の後に行う。それにより抜き穴とガイド孔の同形性、同寸法性および同心性を高くすることができる。また、パンチについては、ダイの抜き穴の加工データに対し、精密打ち抜き用クリアランス分（表面処理加工をする場合はさらにその厚さ）を考慮して作成できるので、製造が容易であり、加工精度が高い。

さらにパンチのガイド孔と摺接する範囲および／またはガイド孔の内面に膜厚を有する表面処理加工が施されており、しかも加工精度が高いため、パンチおよびストリッパプレートの摺動部分の摩耗が少なく、耐久性が高い。

このような精密打ち抜き型において、前記パンチホルダにパンチの基部を保持する保持孔が形成されており、その保持孔、または表面処理加工する場合における表面処理加工前の保持孔がダイの抜き穴と同一の形状および寸法で、かつ、同一の配置にされている場合（請求項２）は、ダイおよびストリッパプレートに加えて、パンチホルダをも同時に加工することができる。それにより抜き穴とパンチ保持孔の同形性および同心性を高くすることができる。

本発明の精密打ち抜き型の製造法（請求項３）は、ストリッパプレートとダイとを重ね合わせ、ストリッパプレートのガイド孔とダイの抜き穴とを同時に加工するので、ストリッパプレートのガイド孔とダイの抜き穴の同形性、同寸法性および同心性が高い。また、そのときのダイの抜き穴の形状より精密打ち抜き用クリアランスの分だけ小さい形状でパンチを形成するので、パンチの外形を、穴を形成するデータをオフセットして利用できる。そしてパンチの同形性（相似性）および同心性も高くすることができる。

さらにパンチのガイド孔と摺接する範囲および／またはガイド孔の内面に、単独または両者の和が、前記クリアランスからパンチとガイド孔が適切な摺動ができる嵌合隙間を差し引いた寸法となる膜厚を有する表面処理加工を施すので、パンチとストリッパプレートとの隙間を小さくすることができ、ストリッパプレートでパンチを精密にガイドすることができる。

前記の精密金型の製造法において、前記ストリッパプレートとダイとを重ね合わせるときに、パンチホルダも重ね合わせ、前記ストリッパプレートのガイド孔とダイの抜き穴とを同時に加工するときに、パンチホルダのパンチ保持孔も同時に加工する場合（請求項４）は、ストリッパプレートのガイド孔とパンチホルダのパンチ保持孔の同形性および同心性が高い。パンチの上端のパンチ保持孔に挿入される部位には、前述の膜厚を有する表面処理加工を施してもよく、施さなくてもよい。施す場合は、パンチをパンチ保持孔に軽圧入で固定させることができる。施さない場合は、パンチはパンチ保持孔にクリアランスを介して挿入され、クリアランス分の自由度がある。そのため、ストリッパプレートによるパンチのガイド精度が一層高くなる。

前記いずれかの精密打ち抜き型において、上型がプレススライドに固定されない金型とする場合（請求項５）は、上型はパンチホルダとダイの間のガイド手段によるガイド作用で上下に移動するので、プレス機械のスライドのガイドの誤差、すなわち昇降時の水平方向のぶれに影響されにくい。また、多工程金型に精密打ち抜き型が組み込まれている場合でも、偏心荷重によるスライドの傾きによる影響が少なく、動的精度が高い。

前記の上型がプレススライドに固定されない金型において、前記上型の上面のプレススライドと当接する部位に滑り性の高い部材を設けている場合（請求項６）は、プレススライドの水平方向の移動が滑りにより吸収されるため、さらに動的精度が高くなる。

前記滑り性の高い部材がフッ素樹脂を含浸させる表面処理を施した部材である場合（請求項７）は、滑り性が高いため、プレススライドの水平方向の移動や偏心荷重による傾きの影響が一層少なくなり、動的精度が高くなる。

また、前記滑り性の高い部材がフッ素樹脂シートである場合（請求項８）は、偏心荷重による傾きをシートの弾力でも吸収するため、動的精度が高くなる。

つぎに図面を参照しながら本発明の精密打ち抜き金型（以下、単に金型という）およびその製造法の実施の形態を説明する。図１は本発明の金型の一実施形態を示す断面図、図２はその金型に用いるパンチの拡大側面図、図３は図１のIII-III線断面図、図４は本発明の製造法の一実施形態を示す概略工程図、図５ａは本発明の金型の他の実施形態を示す要部拡大断面図、図５ｂはその金型の加圧状態を示す要部横断面図である。

図１に示す金型１０は、上型１１と、下型１２と、それらをガイドするガイドポスト１３およびガイドブッシュ１４、１５と、プレスのスライドによって加圧される上ダイセット１６と、下型１２をプレスのボルスタに取り付けるための下ダイセット１７とを備えている。図１ではプレスの下死点における状態を示している。

上型１１は、矩形状で厚みのあるパンチホルダ２１と、そのパンチホルダ２１に形成されたパンチ保持孔２２に挿入された略円柱状のパンチ２３と、パンチホルダ２１の上面に密着固定されるパンチバッキング（バッキングプレート）２４と、パンチホルダ２１と平面形状がほぼ同一で、パンチ２３を通すガイド孔２５を有するストリッパプレート２６とを備えている。

パンチ２３は、円柱状のパンチ本体２７と、その上端に固定される円板状のパンチプレート２８とから構成されている。ただし一体であってもよい。パンチホルダ２１のパンチ保持孔２２の上端には段部２９が形成され、その段部２９にパンチプレート２８が係合され、パンチホルダ２１とパンチバッキング２４との間に挟持されている。それによりパンチ２３は下に抜けないようにパンチホルダ２１によって保持される。パンチ保持孔２２とパンチ２３の上端近辺との間にはクリアランスを設けている。それにより、パンチ２３はパンチ保持孔２２内でいくらか自由度がある。ただしパンチ２３の上端まで膜厚を有する表面処理加工を施して、パンチ２３をパンチ保持孔２２に軽圧入させたり固く嵌合させたりするようにしてもよい。

パンチホルダ２１には、さらにストリッパプレート２６を吊るためのストリッパボルト３０を通す貫通孔３１が形成されている。パンチ２３の周囲には、ストリッパプレート２６を常時下向きに付勢するスプリング３２が設けられ、パンチホルダ２１の前記貫通孔３１は、そのスプリング３２を収容する内径に形成されている。また、パンチバッキング２４にもストリッパボルト３０の上部を通す貫通孔３３が形成されている。そしてストリッパボルト３０の下端はストリッパプレート２６に螺合され、上端はパンチバッキング２４の貫通孔３３を通って上方に突出している。その突出している部位には、抜け止めのための係合フランジ３３ａが止めネジ３３ｂによって固定されている。スプリング３２の上端はパンチバッキング２４の下面に当接し、下端はストリッパプレート２６の上面に当接している。

パンチホルダ２１には、さらにガイドポスト１３の上部を固定するガイドポスト固定穴３５が形成されている。ストリッパプレート２６には、ガイドポスト１３を通す貫通孔３６が形成され、その貫通孔３６とガイドポスト１３との間は、実質的にクリアランスなしで嵌合してガイドするガイドブッシュ１４が設けられている。このようなガイドブッシュ１４としては、ローラーガイドブッシュが好ましい。ローラガイドブッシュは、ガイドポスト１３を囲むように配置され、ガイドポストと当接して転動する多数のローラと、それらのローラを保持する円筒状のリテーナと、ローラの外周面が転動する内周面を備え、貫通孔３６に接着などで固定される固定ブッシュとからなる公知のものである。

図２に示すように、パンチ本体２７の外周面のうち、被加工材と接触しない部位には、低摩擦係数の膜（コート）３７が形成されている。このような膜３７の材質としては、たとえばチタンナイトライド（ＴｉＮ）、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）などの硬質皮膜が好ましい。また、膜厚の管理がし易い化学的蒸着法（ＣＶＤ法）や物理的蒸着法（ＰＤＶ法）によって形成するのが好ましい。被加工材と接触する部位およびパンチ保持孔に挿入される部位には、あらかじめマスキングを施しておくことにより、膜３７を作らないようにする。パンチ２３をパンチ保持孔２２に軽圧入あるいは固く嵌入する場合は、パンチ２３の上端近辺にマスクを施さず、膜３７を設ける。

図１の金型１０の下型１２は、パンチ２３と共働するダイ４０と、そのダイ４０の下面に配置されるダイバッキング（バッキングプレート）４１と、ダイ４０を保持してダイバッキング４１および下ダイセット１７に取り付けるダイホルダ４２とを備えている。ダイホルダ４２には、ダイ４０を軽圧入して嵌合保持するダイ固定穴４３が形成されている。ダイ４０は、円柱状のダイ本体４４と、その下面に固定されるダイプレート４５とからなる。ダイプレート４５はダイ本体４４より、平面形状がいくらか大きく、ダイホルダ４２のダイ固定穴４３の下端に形成された段部４６と係合して、ダイ４０が上向きに抜けるのを防止する。

ダイ本体４４には、パンチ２３の下端が嵌入する抜き穴４７が形成されている。なお、ダイ４０とダイホルダ４２は一体にすることもできる。請求項１における「ダイ」は、このような一体の場合のダイのほか、ダイとダイホルダが別個のものである場合には、両者を組み合わせた全体を意味する。

ダイバッキング４１および下ダイセット１７の中心部に付されている符号４８、４９は、抜かれたブランク材あるいはスクラップの排出穴である。ダイホルダ４２には、ガイドポスト１３の下部を通すための貫通孔５０が形成され、その貫通孔５０には、前述のストリッパプレート２６に設けたガイドブッシュ１４と同様のガイドブッシュ１５が嵌合されている。さらにこの実施形態では、下ダイセット１７のガイドポスト１３と対応する部位に、スプリング保持穴５１が設けられ、そのスプリング保持穴５１にガイドポスト１３の下端と当接して上型を上方に付勢するスプリング５２が収容されている。

図３に示すように、下ダイセット１７、ダイパッキング４１、ダイホルダ４２の平面形状の輪郭外形は略矩形状であり、ダイ４０の外形は略円形である。同様に、ストリッパプレート２６、パンチホルダ２１およびパンチバッキング２４の平面形状の輪郭もダイホルダ４２の輪郭とほぼ同一の矩形状である。そしてガイドポスト１３は、平面視で矩形の４箇所のコーナに配置されている。また、ストリッパボルト３０は４箇所のガイドポスト間に配置されている。パンチ２３は矩形の中央部に配置されている。

この金型１０では、ダイ４０の抜き穴４７と、ストリッパプレート２６のガイド孔２５と、パンチホルダ２１のパンチ保持孔２２は、同心状に設けられるが、寸法も同一にするのが好ましい。同一寸法にすることにより、穴４７、ガイド孔２５およびパンチ保持孔２２を同時に加工することができる。なお、ダイ４０の抜き穴４７とストリッパプレート２６のガイド孔２５のみを同時に加工してもよい。さらに抜き穴４７とパンチ保持孔２２のみを同時に加工してもよい。それらの穴加工およびパンチ本体２７の加工は、コンピュータ制御が可能な機械で行うのが好ましい。それにより穴の輪郭を規定する加工データに基づいてパンチ加工用のデータを得ることができる。そのような加工機械としては、ワイヤ放電加工機やＣＮＣジグ研削盤があげられる。

パンチ本体２７は上記穴加工用のデータを、小径側にオフセットすることにより得ることができる。パンチ本体２７をダイの抜き穴よりクリアランス分を考慮した値だけ小径にすると、ダイの抜き穴４７と同径のストリッパプレートのガイド孔２５に対しても小径になる。そこでパンチ本体２７の外周面のうち、ガイド孔２５と摺接する範囲に、低い摩擦係数を有するダイヤモンドライクカーボンなどの膜３７を物理的蒸着法（ＰＶＤ法）などで表面処理して、適切な摺動ができる嵌合隙間（例えば０．５μｍ以上、５μｍ以下）となるように径を大きくする。それによりガイド孔２５によってパンチ本体２７を高精度でガイドさせることができ、摩耗を抑制することができる。パンチ２３をパンチホルダー２１のパンチ保持孔２２に軽圧入ないし嵌合させる場合は、マスキング等により前記ガイド部の膜厚よりパンチ保持孔２２に軽圧入ないし嵌合させる部分の膜厚を厚くすればよい。

つぎに図４を参照して金型１０の製造法を説明する。始めに切削および研削などの公知の方法でダイ４０、ダイホルダ４２、ダイプレート４５、ストリッパプレート２６およびパンチホルダ２１の部品を製作し、外表面をそれぞれ平滑に加工する（第１ステップＳ１）。上下面の平行度は０．００２程度と高精度に仕上げる。ついでダイホルダ４２にダイ固定穴４３を形成し、ダイプレート４５を固定したダイ４０を軽圧入して嵌合させ、両者をダイホルダ４２に固定する（第２ステップＳ２）。下ダイセット１７をあらかじめ製作しておき、下ダイセット１７にダイホルダ４２、ダイ４０、ダイプレート４５を固定してもよい。ダイ４０とダイホルダ４２が一体の場合は、ダイ４０とダイホルダ４２を固定する必要はない。

ついでダイホルダ４２、ストリッパプレート２６およびパンチホルダ２１に、ガイドポスト１３を通す貫通孔５０、３６およびガイドポスト固定穴３５を形成する（第３ステップＳ３）。それらの穴はそれぞれ別個に形成してもよいが、ダイホルダ４２の貫通孔５０とストリッパプレート２６の貫通孔３６は同径であるので、２枚のプレートを重ねて同時に形成することができる。それぞれの穴はワイヤ放電加工あるいはジグ研削盤などにより形成することができる。

ついでパンチホルダ２１のガイドポスト固定穴３５にガイドポスト１３を圧入すると共に、ストリッパプレート２６の貫通孔３６およびダイホルダ４２の貫通孔５０にそれぞれガイドポスト１３を基準にしてガイドブッシュ１４、１５を嵌入・接着し（第４ステップＳ４）、パンチホルダ２１およびダイホルダ４２を組み立てる（第５ステップＳ５）。なお、第４ステップＳ４と第５ステップＳ５とは、同一のタイミングで並列的に行ってもよく、逆の順で行ってもよい。

上記のようにガイドポスト１３とガイドブッシュ１４、１５を基準にして組み立てた後、パンチホルダ２１、ストリッパプレート２６、ダイホルダ４２を互いに重ねてネジなどで全体をしっかりと固定してもよい。そのとき、ストリッパプレート２６とダイ４０の間に被加工材と同一の厚さのシム５４を介在させておくのが好ましい。それにより実際のプレス加工時のストリッパプレート２６とダイ４０の同心性および真直性の精度が一層高くなる。

同様に、パンチホルダ２１、ストリッパプレート２６、ダイホルダ４２を互いに重ねて固定するとき、パンチホルダ２１とストリッパプレート２６との間に、ブロックないしプレートを介在させておくのが好ましい。ブロックないしプレートの厚さは、抜き加工時におけるパンチホルダ２１とストリッパプレート２６の隙間と同一の厚さとするのが好ましい。それによりパンチ保持孔２２とダイ固定穴４３の実際のプレス加工時の同心性が一層高精度になる。シム５４およびブロックないしプレートのパンチと対応する箇所は、あらかじめパンチより大きめの穴を開けておいてもよい。ただしパンチ保持孔２２およびダイ固定穴４３の加工のときに一緒に開けることもできる。

ついでパンチホルダ２１、ストリッパプレート２６およびダイホルダ４２が一体に固定されたものに、パンチ保持孔２２、ガイド孔２５およびダイの抜き穴４７を同時に形成する（第６ステップＳ６）。それにより各穴の同心性、真直性、同形性がより確実になる。これらの穴は、前述のようにワイヤ放電加工あるいはジグ研削盤によるのが好ましい。加工が完了すると、つぎにパンチを取り付ける工程に備えてパンチホルダ２１、ストリッパプレート２６およびダイホルダ４２を分解し、必要な後処理を行う。

上記とは別個に、パンチ２３を製作する。パンチ本体２７は、前述の穴の加工に用いたデータを精密孔打ち抜き加工用のクリアランスだけ小径側にオフセットしたパンチ加工用のデータに基づいて、同一の加工法によって製作する。穴の加工をワイヤ放電加工で行なう場合は、穴のワイヤ放電加工に用いたデータをオフセットしたデータを用いてパンチ本体２７を製作する（第７ステップＳ７）。なお、順序としては、穴加工の前にパンチ２３の製作を行ってもよく、穴加工の後でパンチ２３を製作してもよい。

パンチ本体２７の製作が完了すると、パンチ本体２７の外周面のうち、ストリッパプレート２６のガイド孔２５に嵌合する範囲に、径をクリアランス分太くするための膜形成の表面処理を行う（第８ステップＳ８）。このような表面処理としては、前述のＤＬＣなどをＰＶＤ法などで製膜してもよい。それにより均一な厚さの膜（図２の符号３７）を設けることができる。

ついでパンチ２３の上端をパンチ保持孔２２に挿入し、パンチプレート２８を取り付けることにより、パンチ２３をパンチホルダ２１に取り付ける（第９ステップＳ９）。さらにストリッパボルト３０、スプリング３２，５２、上ダイセット１６などの他の部品を取り付けると（第１０ステップＳ１０）、図１の金型１０が完成する。

上記のように構成される金型１０は、上型１１と下型１２が実質的にクリアランスがないガイドポスト１３とダイホルダ４２のガイドブッシュ１５とによってガイドされており、パンチ２３はストリッパプレート２６によってガイドされているので、パンチ２３とダイ４０の抜き穴４７の同心性および真直性が高く、クリアランスの偏りも少ない。そのため、ダイ４０とパンチ２３の切刃同士の干渉がなく、耐久性も向上する。

また、上記の金型１０は、プレス機のボルスタに下ダイセット１７を固定し、上ダイセット１６はスライドに固定せずに使用する、いわゆるタタキ型とするのが好ましい。タタキ型であればスライドが下降する前は、ガイドポスト１３の下方のスプリング５２の付勢力で上型１１全体が被加工材の厚さ以上上昇しており、パンチ２３の先端も抜き穴４７から出ている。そしてスライドが下降すると、上ダイセット１６がスライドによって下向きに加圧され、パンチ２３の先端が被加工材を下向きに加圧し、パンチ２３の先端外周の切刃とダイ４０の抜き穴４７の開口周縁の切刃とで挟んで切断する。図１は被加工材の切断が完了し、プレス機のスライドが下死点に到達した時点の、パンチ２３の先端がダイ４０の抜き穴４７内に入り込んでいる状態を示している。

このように金型１０の上ダイセット１６をスライドに固定せずに使用することにより、上型１１の昇降はガイドポスト１３とガイドブッシュ１５のガイド作用のみによってガイドされる。そのため、プレス機のスライド昇降の真直性の誤差に基づく上型の水平方向の移動がなく、パンチ２３とダイ４０の芯ずれが生じない。

なお、この金型１０では、プレス機のスライドの下面と上ダイセット１６の間は、スライドの上死点においても隙間が開かないようにする方が好ましい。この場合、スライドの下死点では、下ダイセット１７内のスプリング５２が上型１１を押し上げて、プレス機のスライド下面に上ダイセット１６の上面を軽く加圧している状態となっている。そしてスライドが昇降する間、常時スライド下面が上ダイセット１６の上面に当接している。それにより、スライドが上ダイセット１６の上面に衝撃的にぶつかることがなく、金型１０に衝撃荷重が加わらない。したがって衝撃荷重による音や衝突部の摩耗がない。

さらにこの金型１０では、図１の想像線で示すように、上ダイセット１６の上面に滑り性の高い軟質弾性シート５９を設けるのが好ましい。軟質弾性シート５９はスライド側に設けてもよい。それによりスライドの昇降に伴ってスライドがわずかに水平方向に移動しても、上ダイセット１６とスライドの間の水平方向の滑りにより吸収され、パンチ２３に横ずれが生じない。すなわち動的精度が高い。

前記軟質弾性シート５９としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ；テフロン（デュポン社の登録商標）)などのフッ素樹脂シートが好ましい。ただしポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂を含浸させたシートなどの部材、低摩擦係数をもつ表面処理がなされた部材、その他の滑り性の高い部材を用いることができる。

図１では断面円形のパンチ２３を採用しているが、本発明の金型では断面円形に限定されるものではなく、矩形状、多角形状、その他の異形状断面の打ち抜きにも使用することができる。従来の微小クリアランスの金型では、このような異形断面のパンチを用いると、ダイの抜き穴との水平方向の芯ずれのほか、回転方向のずれも生じやすく、現実にはきわめて困難であるが、本発明の金型ではパンチとダイの抜き穴とのセンタ位置が正確に一致し、回転方向のずれも生じにくいので、このような異形断面のパンチを使用することもできる。

図５ａのパンチ６０は、そのような異形断面のパンチのさらに好ましい実施形態を示している。符号６１はストリッパプレートのガイド孔である。このパンチ６０は、矩形状の基材６２と、その基材６２のコーナー部６２ａに設けた膜６３とを備えている。基材６２は通常の金型材料からなり、膜６３はＤＬＣなどの摺動性および耐摩耗性が高い材料からなる。基材６２は前述の場合と同様に、ダイの抜き穴を形成するときの加工データをオフセットしたデータにより容易に製造することができる。

膜６３は図２の膜３７と同様に、ＰＶＤ法などの表面処理で形成する。この場合は基材６２の辺６２ｂの部分をマスキングし、コーナ部６２ａのみに膜６３を形成している。膜６３の厚さは比較的正確にコントロールできる。このようにコーナ部６２ａに膜６３を設けると、加工していない状態で、パンチ６０のコーナ部６２ａではストリッパプレートのガイド孔６１とのクリアランスＣ１が小さく、それ以外の辺６２ｂではクリアランスＣ２が大きい。

円形断面のパンチは軸方向に圧縮力が加わると軸方向に収縮し、半径方向外向きにほぼ均等に膨大するが、たとえば図５ａの矩形状のパンチ６０では、コーナ部６２ａの変形は辺６２ｂの変形より小さい。そのため、軸方向に圧縮力が加わると、図５ｂに示すように、辺６２ｂにおける膨大量が大きくなる。このとき、パンチ６０とストリッパプレートのガイド孔６１のクリアランスは、辺６２ｂの中央で最も小さくなる。そして５μｍ以下の微小なクリアランスで打ち抜きを行う金型では、パンチ全周に均一な膜厚を持つ表面処理を行うと、辺６２ｂの中央部でストリッパプレートのガイド孔６１とパンチが干渉し、焼き付きを起こすおそれがある。

図５ａのパンチ６０は、基材６２の全体のクリアランスＣ２を圧縮時でもストリッパプレートのガイド孔６１と干渉しないように大きくすると共に、それほど膨大しないコーナ部６２ａでは小さいクリアランスＣ１としている。それにより図５ｂに示すように、打ち抜き加工のときの圧縮時でも、辺６２ｂの中央部およびコーナ部６２ａのいずれでもガイド孔６１との干渉が生ずることがなく、微小なクリアランスで打ち抜くことができる。

図５ａのパンチ６０は断面矩形状であるが、台形状、三角形状などの多角形、円弧と直線とを組み合わせた形状など、種々の異形断面のパンチについても同様に採用することができる。そして部分的にＤＬＣなどの膜をＰＶＤ法などで形成することにより、加圧時にダイとの干渉を避けながらクリアランスを小さくすることができる。

図５ａの実施形態ではパンチ６０側に膜６３を形成する場合を説明したが、ストリッパプレートのガイド孔６１の側に膜６３を形成することもでき、両側に膜６３を形成することもできる。この点は図１のパンチ２３とストリッパプレート２６のガイド孔２５、あるいはパンチホルダ２１とパンチ保持孔２２についても同様である。

さらに図１の金型１０ではダイ側（下ダイセット１７）をプレス機のボルスタに固定し、パンチ側（上ダイセット１６）をスライドで加圧する場合を説明したが、上下を逆にしてパンチ側をボルスタに固定し、ダイ側をスライドで加圧することもできる。

本発明の金型の一実施形態を示す断面図である。 その金型に用いるパンチの拡大側面図である。 図１のIII-III線断面図である。 本発明の製造法の一実施形態を示す概略工程図である。 図５ａは本発明の金型の他の実施形態を示す要部拡大断面図、図５ｂはその金型の加圧状態を示す要部横断面図である。

符号の説明

１０ 金型
１１ 上型
１２ 下型
１３ ガイドポスト
１４、１５ ガイドブッシュ
１６ 上ダイセット
１７ 下ダイセット
２１ パンチホルダ
２２ パンチ保持孔
２３ パンチ
２４ パンチバッキング
２５ ガイド孔
２６ ストリッパプレート
２７ パンチ本体
２８ パンチプレート
２９ 段部
３０ ストリッパボルト
３１ 貫通孔
３２ スプリング
３３ 貫通孔
３３ａ フランジ
３３ｂ 止めネジ
３５ ガイドポスト固定穴
３６ 貫通孔
３７ 膜
４０ ダイ
４１ ダイバッキング
４２ ダイホルダ
４３ ダイ固定穴
４４ ダイ本体
４５ ダイプレート
４６ 段部
４７ 抜き穴
４８、４９ スクラップの排出穴
５０ 貫通孔
５１ スプリング保持穴
５２ スプリング
５４ シム
５９ 軟質弾性シート
６０ パンチ
６１ ストリッパプレートのガイド孔
６２ 基材
６２ａ コーナ部
６２ｂ 辺
６３ 膜
Ｃ、Ｃ２ クリアランス

Claims (8)

1. 抜き穴を有するダイを備えた下型と、
   前記ダイの抜き穴に精密打ち抜き用クリアランスを介して嵌入されるパンチ、そのパンチを保持するパンチホルダおよび前記パンチをガイドするガイド孔を有するストリッパプレートを備えた上型とを備え、
   前記ダイの抜き穴とストリッパプレートのガイド孔とが同一の形状および配置にされており、
   前記パンチの表面のガイド孔と摺接する範囲および／または前記ストリッパプレートのガイド孔の内面に、膜厚を有する表面処理加工が施されると共に、その表面処理加工の膜厚または膜厚の和と、前記パンチとガイド孔とが適切な摺動ができる嵌合隙間との和が、前記クリアランスと同一寸法であり、
   前記ストリッパプレートのガイド孔の寸法、または表面処理加工する場合は表面処理加工前のガイド孔の寸法が前記ダイの抜き穴と同一寸法である、
   精密打ち抜き型。
2. 前記パンチホルダにパンチの基部を保持する保持孔が形成されており、その保持孔、または表面処理加工する場合における表面処理加工前の保持孔がダイの抜き穴と同一の形状および寸法で、かつ、同一の配置にされている請求項１記載の精密打ち抜き型。
3. ストリッパプレートとダイとを重ね合わせ、ストリッパプレートのガイド孔とダイの抜き穴とを同時に加工すると共に、そのときのダイの抜き穴の形状より精密打ち抜き用クリアランスの分だけ小さい形状および寸法でパンチを形成し、パンチのガイド孔と摺接する範囲および／またはガイド孔の内面に、単独または両者の和が、前記クリアランスからパンチとガイド孔が適切な摺動ができる嵌合隙間を差し引いた寸法となる膜厚を有する表面処理加工を施し、ついでストリッパプレート、パンチおよびパンチプレートを用いて上型を組み立てると共に、ダイを用いて下型を組み立てる精密打ち抜き型の製造法。
4. 前記ストリッパプレートとダイとを重ね合わせるときに、パンチホルダも重ね合わせ、前記ストリッパプレートのガイド孔とダイの抜き穴とを同時に加工するときに、パンチホルダのパンチ保持孔も同時に加工する請求項３記載の精密打ち抜き型の製造法。
5. 前記上型がプレススライドに固定されない金型である請求項１または２記載の精密打ち抜き型。
6. 前記上型の上面のプレススライドと当接する部位に滑り性の高い部材を設けている請求項５記載の精密打ち抜き型。
7. 前記滑り性の高い部材がフッ素樹脂を含浸させる表面処理を施した部材である請求項６記載の精密打ち抜き型。
8. 前記滑り性の高い部材がフッ素樹脂シートである請求項６記載の精密打ち抜き型。