JP6279889B2

JP6279889B2 - 穴形成方法

Info

Publication number: JP6279889B2
Application number: JP2013239829A
Authority: JP
Inventors: 村田　真一; 真一村田
Original assignee: Musashi Seimitsu Industry Co Ltd
Current assignee: Musashi Seimitsu Industry Co Ltd
Priority date: 2013-11-20
Filing date: 2013-11-20
Publication date: 2018-02-14
Anticipated expiration: 2033-11-20
Also published as: JP2015098049A

Description

本発明は、成形品に貫通穴を形成する穴形成方法に関する。

鍛造は、熱間、温間又は冷間温度下で、素材を塑性加工することで所望の形状の成形品を得る加工方法である。
さらに、鍛造された板状の成形品に貫通穴を形成する穴形成方法が知られている（例えば、特許文献１（第３図（ｃ）及び（ｄ））参照。）。

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図７は従来の穴形成方法を説明する図であり、予備成形体１００は、予備成形工程により、一方の面１０１に陥没部１０２を有し、他方の面１０３に下へ突出する突出部１０４を有する。陥没部１０２の径ｄ１より、突出部１０４の径ｄ２が大きい。

次に、パンチ１０５を陥没部１０２に進入させて穴を打ち抜き形成する。この際に、パンチ１０５の径ｄ３が陥没部１０２の径ｄ１より小さいと、打ち抜き時の剪断面の長さは、ｔとなる。剪断抵抗は剪断面積に比例するため、長さｔが大きいほど打ち抜き力が大きくなる。結果、パンチ１０５に大きな負荷が掛かり、パンチ１０５の消耗が激しくなる。

さらに、パンチ１０５が金型１０６に一体形成されると、パンチ１０５の消耗により金型１０６ごと交換する必要があり、金型の交換費用が嵩む。
金型は高価であるため、寿命を延ばし、金型の交換費用の低減が望まれる。

また、陥没部１０２の径ｄ１より、突出部１０４の径ｄ２が大きいため、パンチ１０５で突出部１０４を打ち抜くと、予備成形体１００から突出部１０４が強引に切り離され、破断面が大きくなると共に貫通穴の内面精度が悪くなる。
破断面を小さくすると共に貫通穴の内面の精度を高めることが求められる。

特開昭５８−１２２１３３号公報

本発明は、成形品に貫通穴を形成する穴形成方法において、金型の寿命を延ばすと共に貫通穴の内面精度を高めることができる技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、所定の径の凸部を有する第１金型と、前記凸部より小径の凹部を有する第２金型を準備する工程と、前記凸部の中心に前記凹部の中心が一致するようにセットした前記第１金型と前記第２金型により素材を鍛造加工することで、一方の面に前記凸部で形成される陥没部を有し、他方の面に前記凹部で形成される突出部を有する予備成形品を得る予備成形工程と、先端部の径が前記凹部の径より大きく且つ前記凸部の径より小さなパンチを前記陥没部に進入させ前記陥没部の内周面と前記突出部の外周面との間となる部位に存在する薄肉部を破断することで貫通穴を形成する穴開け工程とを有し、前記第１金型の前記凸部は、先端中央部が膨らむ凸状に形成され、前記予備成形工程では、前記予備成形品の前記陥没部を、底部の中央部がへこむ凹状に形成することを特徴とする穴形成方法である。

請求項１に係る発明では、予備成形工程で、予備成形品に陥没部と突出部を形成すると共に、陥没部の内周面と突出部の外周面との間に薄肉部を形成し、この薄肉部を穴開け工程で、パンチにより破断する。薄肉部は剪断に係る厚さが小さいため剪断抵抗が小さくなり、打ち抜き力が小さくなる。パンチに係る負荷が小さくなり、パンチの寿命が延びる。結果、金型の寿命を延ばすことができる。併せて、破断面が小さくなるため、貫通穴の内面の精度を高めることができる。

さらに、パンチの径を陥没部の径より小さくしたため、陥没部へのパンチの位置決めが容易になり、貫通穴の位置精度が良好になる。

成形品の平面図である。成形品の断面図である。本発明の準備工程を説明する図である。本発明の予備成形工程を説明する図である。得られた予備成形品の断面図である。本発明の穴開け工程を説明する図である。従来の穴形成方法を説明する図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。

図１及び図２に示すように、成形品１０は、中央にボス部１１を有し、このボス部１１を囲うように周辺部に複数の貫通穴１２が形成されている、全体的に板状を呈するワークである。

成形品１０は主として鍛造法により製造される。この製造法を以下、詳しく説明する。
図３に示すように、所定の径Ｄａである凸部１６、１６を有する第１金型１５と、凸部１６より小さい径Ｄｂである凹部１９、１９を有する第２金型１８を準備する（準備工程）。
凸部１６の中心１６ａに、凹部１９の中心１９ａが合致するように、第２金型１８は位置決めされている。

凸部１６、１６に載せるようにして、第１金型１５に素材２１をセットする。第１金型１５を上昇する又は第２金型１８を下降する、又は第１金型１５と第２金型１８を互いに接近させる。

結果、図４（ａ）に示すように、一方の面に凸部１６で形成される陥没部２６を有し、他方の面に凹部１９で形成される突出部２７を有する予備成形品２５が得られる（予備成形工程）。
必要であれば、図４（ｂ）に示すように、ピアスパンチ２８で、中心穴２９を打ち抜き形成する。

得られた予備成形品２５は、図５に示すように、中央にボス部１１を有し、このボス部１１を囲うように一方の面に陥没部２６を有し、他方の面に突出部２７を有する。陥没部２６の内周面と突出部２７の外周面との間となる部位に、薄肉部３１が形成されている。

陥没部２６は図３の凸部１６で形成される。凸部１６の径（外径）がＤａであるため、陥没部２６の径（内径）Ｄａ＊は、Ｄａとほぼ同一になる。よって、以降、陥没部２６の径もＤａと記す。
突出部２７は図３の凹部２２で形成される。凹部２２の径（内径）がＤｂであるため、突出部２７の径（外径）Ｄｂ＊は、Ｄｂとほぼ同一になる。よって、以降、突出部２７の径もＤｂと記す。

なお、Ｄｂは、Ｄａの６５〜７５％に設定することが望ましい。７５％を超えると、薄肉部３１の確保が難しくなり、打ち抜き力が増大する。また、６５％未満では薄肉部３１が長くなり過ぎ、曲げが加わる。曲げが加わると薄肉部３１を剪断させ難くなる。打ち抜き力を高めることなく、薄肉部を剪断させるには、Ｄｂ＝（６５〜７５％）×Ｄａとすることが有効である。

また、陥没部２６の深さは、予備成形品の一般厚さ（陥没部２６の周囲の厚さ）の７０〜８０％に設定することが望ましい。８０％を超えると予備成形時の成形荷重が増大し、凸部（図３、符号１６）への負荷が増大し、第１金型１５の寿命が短くなる。また、７０％未満では薄肉部３１が厚くなりすぎて打ち抜き力が増大する。打ち抜き力を高めることなく、第１金型１５の寿命を延ばすには、陥没部２６の深さを、予備成形品の一般厚さの７０〜８０％とすることが有効である。

図６（ａ）に示すように、パンチ３４を有する第３金型３３と、ダイ穴３７を有する第４金型３６を準備し、第３金型３３に予備成形品２５をセットする。第４金型３６を下げる又は第３金型を上げる、又は第３金型３３と第４金型３６を接近させる。

すると、図６（ｂ）に示すように、パンチ３４が相対的に陥没部２６に進入する。なお、パンチ３４は、径Ｄｃの先端部３８と、この先端部３８に続き径Ｄｃより大径の仕上げ部３９とを有している。先端部３８の径Ｄｃは、突出部２７の径Ｄｂより大きく且つ陥没部２６の径Ｄａより小さく設定されている。また、仕上げ部３９の径Ｄｄは、陥没部２６の径Ｄａより大きく設定されている。よって、Ｄｂ＜Ｄｃ＜Ｄａ＜Ｄｄとなっている。

Ｄｃ＜Ｄａであるため、陥没部２７にパンチ３４が容易に嵌る。結果、パンチ３４の位置決めが容易になる。
パンチ３４が更に進入すると、厚さがＴの薄肉部３１に剪断力が加わり、結果、図６（ｃ）に示すように、貫通穴１２が打ち抜き形成される。

薄肉部３１は剪断に係る厚さＴが小さいため剪断抵抗が小さくなり、打ち抜き力が小さくなる。パンチ３４に係る負荷が小さくなり、パンチ３４の寿命が延びる。結果、第３金型３３の寿命を延ばすことができる。併せて、破断面が小さくなるため、貫通穴１２の内面の精度を高めることができる。

このままでも貫通穴１２の内面精度は良好であるが、好ましくは、次に述べる仕上げを付加することが推奨される。
すなわち、仕上げ部３９による仕上げを加える。具体的には、Ｄａ＜Ｄｄであるため、貫通穴１２は、仕上げ部３９で押し広げられる。すなわち、貫通穴１２の内周面が、仕上げ部３９で圧縮され平滑に仕上げられる（バーニッシュ（ｂｕｒｎｉｓｈｉｎｇ）仕上げ）。
結果、図６（ｄ）に示すように、穴開け工程が完了し、成形品１０が得られる。

尚、特許請求の範囲に記載の貫通穴に相当する貫通穴１２は、正円穴の他、長円や楕円穴や矩形穴であってもよい。
径は、正円穴の場合は直径、長円や楕円穴の場合は長径・短径、矩形穴の場合は長辺・短辺の長さを指す。よって、特許請求の範囲に記載の径は直径に限定されるものではない

本発明は、板状の成形品に貫通穴を形成する穴形成方法に適用である。

１０…成形品、１２…貫通穴、１５…第１金型、１６…凸部、１８…第２金型、１９…凹部、２１…素材、２５…予備成形品、２６…陥没部、２７…突出部、３１…薄肉部、３４…パンチ、３８…パンチの先端部、３９…パンチに設けた仕上げ部、Ｄａ…凸部の径、Ｄｂ…凹部の径、Ｄｃ…パンチ先端部の径、Ｄｄ…パンチ仕上げ部の径。

Claims

所定の径の凸部を有する第１金型と、前記凸部より小径の凹部を有する第２金型を準備する工程と、
前記凸部の中心に前記凹部の中心が一致するようにセットした前記第１金型と前記第２金型により素材を鍛造加工することで、一方の面に前記凸部で形成される陥没部を有し、他方の面に前記凹部で形成される突出部を有する予備成形品を得る予備成形工程と、
先端部の径が前記凹部の径より大きく且つ前記凸部の径より小さなパンチを前記陥没部に進入させ前記陥没部の内周面と前記突出部の外周面との間となる部位に存在する薄肉部を破断することで貫通穴を形成する穴開け工程とを有し、
前記第１金型の前記凸部は、先端中央部が膨らむ凸状に形成され、
前記予備成形工程では、前記予備成形品の前記陥没部を、底部の中央部がへこむ凹状に形成する、
ことを特徴とする穴形成方法。