JP5477947B2

JP5477947B2 - ピアスポンチ

Info

Publication number: JP5477947B2
Application number: JP2009231547A
Authority: JP
Inventors: 賢巳福元; 孝行藤本; 正行田中; 広昭勝又
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2009-10-05
Filing date: 2009-10-05
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2029-10-05
Also published as: JP2011078998A

Description

この発明は、抜きカス戻りを防止する構造を有するピアスポンチに関する。

特許文献１は、金属板を打ち抜き加工するについて、簡易な構成で張りの発生を抑制するために、ポンチの先端面の打抜き傾向より小さな形状の突出部を設け、ポンチの切刃による打抜き剪断に先立ち、金属板の打抜き対象部の剪断予定線より内側に位置する部位を打抜き方向に張り出させて、金属板の剪断予定線部にダイ肩による曲げ変形を加える打抜き加工方法を開示する。また、金型が、前記ポンチがその先端面に打抜き形状より小さい形状の突出部を有することを開示する。

特許文献２は、バリなし剪断加工を行うために、ダイ穴と、これより大径のピアスポンチとの剪断作用により、ピアスポンチを板金材料の板厚の途中まで食い込ませて、ピアスポンチを静止させ、油圧によりピンをピアスポンチから突き出して、スクラップ領域に引張力を加えて破断させる加工方法を開示する。

特許文献３は、カス上がりを確実に防止するために、少なくとも一部の打抜きピンに、一端が打抜きピンのフィルムと相対向する先端面側に開口し且つ他端が外部に向かって開口するエア導入路を設け、エア導入路の他端を大気開放した状態でフィルムを打抜き、そのエア導入路の一端から打ち抜いた打抜きカスに大気圧を付与することにより、打抜きカスを落下させ、そのまま外に排出するものである。

特許文献４は、スクラップを、シュータ上で滞留させることなく、確実に排除できるようにするために、ピアスポンチとダイとによりワークに対してピアス加工する際に、ピアスポンチのワークに対向する端面に凹部を形成すると共に、ダイ側には、凹部との間で、穴加工で発生したスクラップをカップ状に加工するスクラップ加工用ポンチを設置したスクラップ排除装置を開示する。

特許文献５は、抜きカス通過面に複数の抜きカスが介在する場合についても、プレス抜き加工のカス上がりを確実に防止するために、被加工材のプレス打抜きダイにおいて、被加工材設置面に形成した溝と切刃部の切欠きと抜きカス通過面に形成した溝が連通するように凹溝を形成して、凹溝がダイの抜きカス通過面に係止された抜きカスと、ポンチに密着してダイに嵌入する新たな抜きカスとの間に介在する空気の逃がし溝となり、凹溝の深さが被加工材設置面から除々に増加し切刃部の切欠きにおいて最大となると共に抜きカス通過面に向かって徐々に減少することにより、抜きカスがポンチに押されて凹溝を通過する過程で圧縮され変形する結果、ダイへの抜きカス保持力を増加させるカス上がり防止装置を開示する。

特開平５−２３７５５号公報特開平７−１４８７００号公報特開２００４−２９１１０２号公報特開２００７−２１５４０号公報特開２００８−６８３１７号公報

従来、自動車部品などを製造するための金属板プレス加工におけるピアス穴抜き加工では、抜きカスがポンチに圧着したり、またポンチ先端に付着した油膜、ポンチ引き抜き時に生じる真空、ポンチ自体の帯磁によって抜きカスがポンチに吸着されることから生じる不具合を防止するために、抜きカスをダイ穴にスタックさせること、言い換えると抜きカス戻りを防止することが課題の一つとなる。抜きカス戻りが生じた場合に、抜きカスがダイの被加工材料の表面に付着すると、連続してプレス抜き加工ができなくなるという不具合が生じ、さらに金型破損や品質不良の原因となるからである。

このため、上述したような種々のカス上がり防止装置が知られているが、特許文献２に開示されるように油圧や高圧ガスを使用して抜きカスを押し出すようにしたものや、特許文献３に開示されるように、エア導入路を設けるようにしたものは、構造が複雑となり、コストアップにつながるという不具合がある。さらに、特許文献４に開示されるスクラップ排除装置においては、スクラップをカップ状に加工するための複雑な構造を必要とするため、同様の不具合を有するものである。

また、同様に、特許文献５に開示されるカス上がり防止装置においても、抜きカスをダイに保持するための特別な構造が必要であるという不具合を有する。このカス上がり防止装置においては、抜きカスがポンチに押されて凹溝を通過する過程で圧縮され変形することによって生じる。

このように、ポンチによって打抜き加工する際に抜きカスを変形させ、ポンチの戻りと同時に抜きカスの復元力（スプリングバック）によって抜きカスがダイ内に保持されることは有効な方法である。これに対して、特許文献１に開示されるようなポンチの先端面に打抜き形状より小さな形状の突出部を設けて打ち抜いた場合や、特許文献４に開示されるようなスクラップをカップ状に加工するものでは、抜きカスの変形量を大きくして抜きカスに復元力が発生しないようにしたものであるから、これらの抜きカスはダイ内に保持されない。

さらに、自動車部品の打抜き加工において、打抜き材料がポンチに対して常に垂直とは限らず、良好に打抜きには材料を無理矢理ポンチに対して垂直にするように配置する必要があり、その作業は非常に手間のかかるものであった。

以上のことから、本願発明は、抜きカスが良好な復元力を生じる構造を有すると共に、被加工材が所定の角度で傾斜していても良好な打抜き加工を行うことのできるピアスポンチを提供すること目的とする。

したがって、この発明に係るピアスポンチは、ダイに対して移動しワークにピアス加工を行うピアスポンチにおいて、ピアスポンチの先端に、該ピアスポンチの外周縁部から凸曲面状に所定の角度で延出する曲面部と、該曲面部の中央に形成された所定の大きさの平坦部とを具備し、前記平坦部の直径は、前記ピアスポンチの直径の略５０％であり、前記曲面部の所定の角度はピアスポンチの垂直面に対して２５°であることを特徴としている（請求項１）。

抜きカスのスプリングバック効果を最大限にするためには、先端を球面にすることが最も好ましいが、ワークとピアスポンチが曲面で接してしまうため、ポンチが撓み、バリが発生するという不具合が生じるが、これを解決するために、曲面を残しつつその先端部分を平面にしたところ、バリも発生せず、抜きカスのスプリングバック効果も十分に得られることがわかったからである。

また、前記ワークがピアスポンチに対して常に垂直で提供される場合には、平坦部の直径はピアスポンチの直径の３５％であれば十分であることが確認されているが、ワークがピアス限界コンディション１０°付近で傾斜している場合には、３５％ではバリが発生する。しかしながら、平坦部の直径がピアスポンチの直径又はダイのダイ穴の直径の略５０％の場合には、ピアス限界コンデンション１０°の場合でも、曲面部と平面部の境目であるコーナー部が、先にワークに接触して抜き加工が実行されることから、抜きカスの良好なスプリングバック効果を保持しつつバリの発生を防止できるものである。また、前記曲面部の所定の角度は、前記ピアスポンチの垂直な方向に対して２５°であることが望ましい。

前記曲面部と前記平坦部の間に位置するコーナー部は、前記ワークが傾斜している場合にも、該コーナー部が前記ワークに最初に接触する位置にあることが望ましい（請求項２）。

また、この発明に係るピアスポンチは、ダイに対して移動しワークに孔加工を行うピアスポンチにおいて、ピアスポンチの先端に、該ピアスポンチの外周縁部から凸曲面状に所定の角度で延出する曲面部と、該曲面部の中央に形成された所定の大きさの平坦部とを具備し、前記平坦部は、第１の平坦部と、この第１の平坦部から所定の厚さで突出する第２の平坦部とを有し、前記第２の平坦部の直径は、前記ピアスポンチの直径の略５０％であり、前記曲面部の所定の角度はピアスポンチの垂直面に対して２５°であることを特徴としている（請求項３）。

さらに、前記曲面部と前記平坦部の間に位置する第１のコーナー部及び前記第２の平坦部の周縁によって形成される第２のコーナー部は、前記ワークが傾斜している場合に前記ワークに最初に接触する位置にあることが望ましい（請求項４）。

以上のように、本願発明によれば、ピアスポンチ先端に平面部を有すると共にその周囲に球面状の曲面部を設けたことによって、曲面部によるスプリングバック効果を維持しつつ、バリの発生を防止することができるものである。また、簡易な構造で、上記効果を達成することができるので、コストの上昇を抑制できると共に、この構造によって、ピアス限界コンデンション１０°付近でも上述した効果を維持しつつ打抜き加工が可能となるため、自動車部品等の作業性を向上させることができるものである（請求項１）。

また、平坦部を第１の平坦部と、この第１の平坦部から所定の厚さで突出する、第２の平坦部を形成することによって、第１のコーナー部と共に、この第２の周縁によって形成される第２のコーナー部が、前記ワークに接触することから、ピアス限界コンデンション１０°付近でも上述した効果を維持しつつ打抜き加工が可能となるため、自動車部品等の作業性を向上させることができるものである（請求項３）。

本願発明の実施例１に係るピアスポンチの概略構成図である。（ａ）〜（ｃ）は、本願発明に係るピアスポンチの打抜き状態を説明するための説明図である。（ａ）は抜きカスの断面図、（ｂ）は抜きカスの斜視図である。本願発明の実施例２に係るピアスポンチの概略構成図である。

本願発明は、所定の孔径を有するダイ状に配置される被処理体（ワーク）、特に金属板に対してピアスポンチをダイに嵌入させてワークに孔を形成する打抜き加工を行うプレス装置において、ピアスポンチの先端に所定の径の平坦部を設けると共に、その周囲に球面状の曲面部を設けたことによって、曲面部によるスプリングバック効果を維持しつつ、バリの発生を防止することができるものである。これによって、抜きカス（ピアスカス）が、ピアスポンチの戻り工程においてスプリングバックによって広がることからダイ内に保持されるので、ピアスカス戻りを防止することができるものである。以下、この発明の実施例について、図面により説明する。

通常、ピアスポンチ１は、図示しないプレス装置の油圧シリンダ等の駆動手段に連結され、図２に示すようなダイ穴２１を有するダイ２０に嵌入してワーク１０に孔を形成するものである。

本願発明の実施例１に係るピアスポンチ１は、図１に示すように、本体部２の打抜き側先端部の外周縁部７から本体部２の軸方向に、所定の角度αを接線として延出する球面状の曲面部４と、該曲面部４の頂部に形成される平坦部５とによって構成される先端部３を具備する。

この先端部３において、前記曲面部４と平坦部５の境界線がコーナー部６である。前記所定の角度αは、前記外周縁部７から延出する曲線部４の外周縁部７における接線と前記本体部２の軸方向に垂直な線（ピアスポンチの垂直面）とがなす角度であり、この実施例１では２５°である。また、前記本体部２の直径Ｄに対する前記平坦部５の直径ｄの割合は、５０％である。尚、前記平坦部５の直径ｄは、前記ワークがダイ２０に対して垂直である場合には、前記直径Ｄの３５％以上であれば良好な結果が得られるが、図１に示すように、ワーク１０が所定の角度β（この実施例では、ピアス限界コンデンション１０°）で傾斜している場合には、上述した５０％が最適な数値である。これによって、ワーク１０がダイ２０に対して垂直である場合（水平状態）にも、水平状態から２０°傾斜した状態である場合にも良好なピアス加工が実行できるものである。

上述したような構造を有する本願発明に係るピアスポンチ１は、例えば図２（ａ）で示すように、ダイ２０上に配置されたワーク、自動車部品等の金属板１０に対して前記ダイ２０のダイ穴２１に嵌入するように移動し、ダイ２０との間の剪断力によってワーク１０に穴を空け、ワーク１０を貫通する。打ち抜かれた時、抜きカス３０は、図２（ｂ）で示すように、ピアスポンチ1の先端部３に密着した状態となるが、ピアスポンチ1が引き抜かれる時に、抜きカス３０がスプリングバックして広がるので、抜きカス３０はダイ穴２１に保持される。尚、図３（ａ），（ｂ）で示すように、ピアスポンチ1の曲面部４に対応するスプリングバックした抜きカス３０の曲面部３２の曲面半径ｒ’は、ピアスポンチ１の先端部３の曲面部４の曲面半径ｒよりも大きいものとなる。また、３１は、ピアスポンチ1の平坦部５に対応する抜きカス３０の平坦部を示すものである。

前記ピアスポンチ1の平坦部５によって前記抜きカス３０の平坦部３１を形成することから、前記抜きカス３０の直径方向の長さを確保できるので、曲面部３２のスプリングバック量が少ない場合にも、ダイ穴２１の壁部への保持力を確保することができるものである。これにより、抜きカス３０はカス戻り不具合を解消できるものである。

また、本願発明に寄れば、ワーク１０が通常の状態（水平状態）から約１０°傾斜した場合（ピアス限界コンディション１０°）においても、前記ピアスポンチ１の先端部３のコーナー部６が最初のワーク１０に接触することから、ワーク１０が水平状態にある場合と同じような状態でピアス加工を実行することができるものである。

本願発明の実施例２に係るピアスポンチ１は、図４に示すように、本体部２の打抜き側先端部の外周縁部７から本体部２の軸方向に、所定の角度αを接線として延出する球面状の曲面部４と、該曲面部４の頂部に形成される第１の平坦部５と、この第１の平坦部５から所定の大きさで突出する第２の平坦部５０とによって構成される先端部３を具備する。

この先端部３において、前記曲面部４と第１の平坦部５の境界線が第１のコーナー部６であり、前記第２の平坦部５０の周縁で形成されるのが第２のコーナー部６１である。また、第１の平坦部５から第２の平坦部５０へは所定の径の凹部６２が形成されており、前記第２のコーナー部６１の当たり角度が鋭くなるようになっている。尚、前記所定の角度αは、実施例１と同様に、前記外周縁部７から延出する曲線部４の外周縁部７における接線と前記本体部２の軸方向に垂直な線（ピアスポンチの垂直面）とがなす角度であり、この実施例２でも２５°である。

また、実施例２では、前記本体部２の直径Ｄに対する前記第２の平坦部５０の平坦面５１の直径ｄの割合が、５０％となるようになっている。これによって、ワーク１０がダイ２０に対して垂直である場合（水平状態）にも、水平状態から２０°傾斜した状態である場合にも良好なピアス加工が実行できるものである。

１ピアスポンチ
２本体部
３先端部
４曲面部
５平坦部
６コーナー部
７外周縁部
２０ダイ
２１ダイ穴
３０抜きカス
３１平坦部
３２曲面部
５０第２の平坦部
６１第２のコーナー部

Claims

ダイに対して移動しワークに孔加工を行うピアスポンチにおいて、
ピアスポンチの先端に、該ピアスポンチの外周縁部から凸曲面状に所定の角度で延出する曲面部と、該曲面部の中央に形成された所定の大きさの平坦部とを具備し、前記平坦部の直径は、前記ピアスポンチの直径の略５０％であり、前記曲面部の所定の角度はピアスポンチの垂直面に対して２５°であることを特徴とするピアスポンチ。
前記曲面部と前記平坦部の間に位置するコーナー部は、前記ワークが傾斜している場合に前記ワークに最初に接触する位置にあることを特徴とする請求項１記載のピアスポンチ。
ダイに対して移動しワークに孔加工を行うピアスポンチにおいて、
ピアスポンチの先端に、該ピアスポンチの外周縁部から凸曲面状に所定の角度で延出する曲面部と、該曲面部の中央に形成された所定の大きさの平坦部とを具備し、前記平坦部は、第１の平坦部と、この第１の平坦部から所定の厚さで突出する第２の平坦部とを有し、前記第２の平坦部の直径は、前記ピアスポンチの直径の略５０％であり、前記曲面部の所定の角度はピアスポンチの垂直面に対して２５°であることを特徴とするピアスポンチ。
前記曲面部と前記平坦部の間に位置する第１のコーナー部及び前記第２の平坦部の周縁によって形成される第２のコーナー部は、前記ワークが傾斜している場合に前記ワークに最初に接触する位置にあることを特徴とする請求項３記載のピアスポンチ。