JP6809557B2 - せん断加工方法 - Google Patents
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Description
第1面及びその反対側の第2面を有する被加工材を、前記第2面がダイ側に配置されるように、前記ダイ上に配置し、前記被加工材の前記第1面から前記第2面に向かって前記被加工材の板厚方向に、前記第1面側に配置されたパンチでせん断加工するせん断加工方法であって、
(A)前記ダイと前記パンチとの間隔であって前記被加工材の板厚方向に垂直方向の間隔を、前記被加工材の板厚の5%〜80%とする間隔設定工程、
(B)前記パンチで前記被加工材をせん断加工して、抜き材及び加工材を得るせん断加工工程であって、前記抜き材及び加工材はそれぞれ、前記被加工材の第1面及び第2面に対応する第1面及び第2面を有する、せん断加工工程、並びに
(C)前記パンチに対向するように前記加工材の第2面側に配置された押し込みパンチによって、前記抜き材を、抜いたままの状態で、前記加工材の抜き穴に押し込んで、前記抜き材の端面を前記加工材のせん断加工面に押しつける押しつけ工程、
を含む、せん断加工方法。
(2)
前記工程(A)において、前記ダイと前記パンチとの間隔を10%〜80%とする、前記(1)項に記載のせん断加工方法。
(3)
前記工程(A)において、前記ダイと前記パンチとの間隔を10%〜30%とする、前記(1)項に記載のせん断加工方法。
(4)
前記工程(C)において、前記抜き材の押し込みを、前記抜き材の第2面が前記加工材の第1面を通り過ぎない範囲で行い、前記加工材のせん断加工面をコイニングすることを含む、前記(1)〜(3)のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
(5)
前記工程(C)において、前記抜き材の押し込みを、前記抜き材の第2面の位置が、前記加工材の第2面から第1面に向かって板厚の半分の位置を通り過ぎない範囲で行い、前記加工材のせん断加工面をコイニングすることを含む、前記(1)〜(3)のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
(6)
前記工程(C)において、前記抜き材の押し込みを、前記抜き材の第2面の位置が、前記加工材の第2面の位置と同じになるように行い、前記加工材のせん断加工面をコイニングすることを含む、前記(1)〜(3)のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
(7)
前記工程(C)において、前記抜き材の押し込みを、前記抜き材の第2面の位置が、前記加工材の第2面の位置を通り過ぎない範囲で行い、前記加工材のせん断加工面の少なくとも一部をコイニングすることを含む、前記(1)〜(3)のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
(8)
前記工程(C)において、前記抜き穴に押し込んだ前記抜き材を前記パンチで打抜き、前記押し込みパンチで前記抜き材を前記抜き穴に押し込むことを1回以上繰り返す、前記(1)〜(7)のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
(9)
前記ダイ、前記パンチ、及び前記押し込みパンチが、前記被加工材の内周側に前記ダイが配置され且つ前記被加工材の外周側に前記パンチ及び前記押し込みパンチが配置される外周トリム型の構成を有すること、
前記パンチの打抜き面及び前記押し込みパンチの押し込み面のうち少なくとも一方の面が凸部を有すること、並びに
前記パンチ及び前記押し込みパンチで前記被加工材を挟んで固定しながら、前記せん断加工及び前記押しつけを行うこと、
を含む、前記(1)〜(8)のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
(10)
前記ダイ、前記パンチ、及び前記押し込みパンチが、前記被加工材の内周側に前記ダイが配置され且つ前記被加工材の外周側に前記パンチ及び前記押し込みパンチが配置される外周トリム型の構成を有すること、
前記パンチよりもさらに外周側に、追加パンチを前記パンチに連結して配置すること、
前記押し込みパンチよりもさらに外周側に、前記被加工材を挟んで前記追加パンチに対向するように、追加押し込みパンチを前記押し込みパンチに連結して配置すること、
前記追加パンチの打抜き面及び前記追加押し込みパンチの押し込み面のうち少なくとも一方の面が凸部を有すること、並びに
前記連結されたパンチ及び追加パンチの打抜き面、並びに前記連結された押し込みパンチ及び追加押し込みパンチの押し込み面で、前記被加工材を挟んで固定しながら、前記せん断加工及び前記押しつけを行うこと、
を含む、前記(1)〜(8)のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
(11)
前記ダイ、前記パンチ、及び前記押し込みパンチが、前記被加工材の内周側に前記ダイが配置され且つ前記被加工材の外周側に前記パンチ及び前記押し込みパンチが配置される外周トリム型の構成を有すること、
前記パンチよりもさらに外周側に、追加ホルダーを配置すること
前記押し込みパンチよりもさらに外周側に、前記被加工材を挟んで前記追加ホルダーに対向するように、追加ダイを配置すること
前記追加ホルダーの前記被加工材の第1面に面する固定面及び前記追加ダイの前記被加工材の第2面に面する固定面のうち少なくとも一方の面が凸部を有すること、並びに
前記追加ホルダーの固定面及び前記追加ダイの固定面で、前記被加工材を挟んで固定しながら、前記せん断加工及び前記押しつけを行うこと、
を含む、前記(1)〜(8)のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
(12)
前記ダイ、前記パンチ、及び前記押し込みパンチが、前記被加工材の内周側に前記ダイが配置され且つ前記被加工材の外周側に前記パンチ及び前記押し込みパンチが配置される外周トリム型の構成を有すること、
前記パンチよりもさらに外周側に、追加パンチを配置すること、
前記追加パンチと前記押し込みパンチとで、前記被加工材をせん断加工してせん断面を得ること、並びに
前記せん断面を前記追加パンチの側面で拘束して、前記間隔設定、前記せん断加工、及び前記押しつけを行うこと、
を含む、前記(1)〜(8)のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
(13)
前記ダイ、前記パンチ、及び前記押し込みパンチが、前記被加工材の内周側に前記ダイが配置され且つ前記被加工材の外周側に前記パンチ及び前記押し込みパンチが配置される外周トリム型の構成を有すること、
前記押し込みパンチよりもさらに外周側に、追加ダイを配置すること、
前記パンチと前記追加ダイとで、前記被加工材をせん断加工してせん断面を得ること、並びに
前記せん断面を、前記追加ダイの側面で拘束して、前記間隔設定、前記せん断加工、及び前記押しつけを行うこと、
を含む、前記(1)〜(8)のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
(14)
前記ダイ、前記パンチ、及び前記押し込みパンチが、前記被加工材の内周側に前記ダイが配置され且つ前記被加工材の外周側に前記パンチ及び前記押し込みパンチが配置される外周トリム型の構成を有すること、
前記パンチよりもさらに外周側に、追加ホルダーを配置すること、
前記押し込みパンチよりもさらに外周側に、前記被加工材を挟んで前記追加ホルダーに対向するように、追加ダイを配置すること
前記パンチと前記追加ダイとで、前記被加工材をせん断加工してせん断面を得ること、並びに
前記せん断面を、前記追加ダイまたは追加ホルダーの側面で拘束して、前記間隔設定、前記せん断加工、及び前記押しつけを行うこと、
を含む、前記(1)〜(8)のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
(15)
前記被加工材が340MPa級以上の引張強度を有する金属板である、前記(1)〜(14)のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
(16)
前記被加工材が980MPa級以上の引張強度を有する金属板である、前記(1)〜(14)のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
(17)
前記被加工材が鋼材である、前記(15)または(16)項に記載のせん断加工方法。
パンチの打抜き面及び押し込みパンチの押し込み面のうち少なくとも一方の面が凸部を有し、パンチ及び押し込みパンチで被加工材を挟んで固定しながら、せん断加工及び押しつけを行うことができる。
パンチよりもさらに外周側に、追加パンチをパンチに連結して配置し、押し込みパンチよりもさらに外周側に、追加押し込みパンチを押し込みパンチに連結して配置することができる。追加パンチの打抜き面及び追加押し込みパンチの押し込み面のうち少なくとも一方の面が凸部49を有し、連結されたパンチ及び追加パンチの打抜き面、並びに連結された押し込みパンチ及び追加押し込みパンチの押し込み面で、被加工材の外周部を挟んで固定しながら、せん断加工及び押しつけを行うことができる。追加押し込みパンチと押し込みパンチの連結は、金属製のピンを互いに埋め込むことで行うことができる。なお、連結方法はこの方法に限らず、所定の連結強度が確保されれば、その方法は問わない。
パンチよりもさらに外周側に、追加ホルダーを配置し、押し込みパンチよりもさらに外周側に、前記被加工材を挟んで前記追加ホルダーに対向させて追加ダイを配置することができる。追加ホルダー及び追加ダイのうち少なくとも一方の、被加工材の第1面及び第2面に面する固定面が凸部を有することができる。追加ホルダーの固定面及び追加ダイの固定面で、被加工材の外周部を挟んで固定しながら、せん断加工及び押しつけを行うことができる。
(外周トリムの実施形態4)
図17(a)に、拘束用のせん断加工面を得るために、あらかじめ被加工材の外周側の所望の位置でせん断加工を行う態様の断面模式図を示す。図17(a)においては、パンチ47の外周側に、追加パンチ47aが配置されている。最初に、追加パンチ47aと押し込みパンチ43との間で、被加工材のせん断加工を行うことができる。この実施形態においては、押し込みパンチ43は固定可能である必要がある。
図18(a)に、拘束用のせん断加工面を得るために、あらかじめ被加工材の外周側の所望の位置でせん断加工を行う態様の断面模式図を示す。図18(a)においては、パンチ47及び押し込みパンチ43の外周側にそれぞれ、追加ホルダー45a及び追加ダイ42aが被加工材を挟んで配置されている。最初に、パンチ47と追加ダイ42aとの間で、被加工材のせん断加工を行うことができる。
図18(a)及び図18(b)に示す実施形態5において、拘束用のせん断加工面を得た後、追加ダイ42a及び追加ホルダー45aを移動させて、追加ホルダー45aの側面で、せん断加工された被加工材の左端を拘束することができる。
板厚1.6mmの1180MPa級DP鋼板を用意し、直径φ10mmのパンチを用い、間隔dを変えてせん断加工を行い、せん断加工面の断面形状を評価した。図20(a)及び図20(b)に、間隔dが、被加工材の板厚tの5%(CL5%)及び10%(CL10%)の場合のせん断加工面の断面写真を示す。ここでは結果を省略するが、せん断加工面の表層部にみられる黒点はビッカース硬さ試験の跡である。図21(a)〜(c)に、間隔dが、被加工材の板厚tの20%(CL20%)、30%(CL30%)、及び40%(CL40%)の場合のせん断加工面の断面写真を示す。
ダイとパンチの間隔dが1%及び60%の例を加えたこと以外は、実施例1と同条件でせん断加工した加工材のせん断加工面に、抜き材の端面を押しつけなかった場合及び抜き材の端面を押しつけた場合の、せん断加工面における引張残留応力を評価した。加工材のせん断加工面に抜き材の端面を押しつける際、抜き材の第2面が加工材の第2面と一致する位置になるように、抜き材を抜き穴の元の位置に押し戻した。
(実施例3)
実施例2において、ダイとパンチの間隔dを20%としたときの、抜き材の押しつけ有無によるせん断加工面の平均引張残留応力を評価した。
ダイとパンチの間隔dを5%、10%、及び20%として、実施例1と同条件でせん断加工を行った鋼板について、実施例2と同条件で抜き材の端面を押しつけなかった場合及び抜き材の端面を押しつけた場合の、せん断加工面における水素脆化特性を調査した。水素脆化特性は、比液量15mL/cm2、1〜100g/Lのチオシアン酸アンモニウム溶液に試験鋼板を72時間浸漬して、評価した。結果を表3及び4に示す。水素脆化割れの有無を、目視観察により評価した。
抜き材の押しつけ有無による鋼板のせん断加工面の疲労特性を評価した。被加工材として、板厚が1.6mmの1180MPa級DP鋼板を用意し、ダイと直径10mmのパンチの間隔dを、鋼板の板厚の20%、すなわち0.32mmとして、せん断加工を行い、加工材と抜き材を得た。次いで、抜き材の第2面が加工材の第2面の位置と一致するように抜き材を抜き穴に押しつけて加工材のせん断加工面のコイニングを行った。押しつけ無し及び押しつけ有りの加工材について、応力比を−1及び周波数を25Hzとして、室温大気中にて、平板曲げ疲労試験を行った。図33に、平板曲げ疲労試験で測定した疲労特性(σa:疲労限度、Nf:曲げ回数)を示す。図33から、抜き材の端面を加工材のせん断加工面に押しつけてコイニングを行うことにより、引張残留応力が低下し疲労特性が向上していることが分かる。
抜き材の戻し位置と加工材のせん断加工面の伸びフランジ性との関係を調査した。具体的には、せん断加工のみを行った場合、せん断加工後に、抜き材18を、抜き材18の第2面182が加工材の第2面14a−2と一致する位置、すなわち元の位置に戻した場合、及びせん断加工後に、抜き材18に抜き穴18aを通り抜けさせた場合の、加工材のせん断加工面の伸びフランジ性を調査した。被加工材14として板厚1.6mmの1180MPa級DP鋼板を用意し、直径φ10mmのパンチを用い、間隔dを20%として、せん断加工を行った。
被加工材として、板厚が1.6mmの1180MPa級DP鋼板を用意した。ダイと直径10mmのパンチの間隔dを、鋼板の板厚の20%、すなわち0.32mmとした。この条件で、パンチで鋼板をせん断加工し、加工材と抜き材を得た。抜き材を、抜いたままの状態で、抜き穴に押し込んで通り抜けさせ、次いで、再度、反対側から抜き材を抜き穴に押し込んで通り抜けさせて、抜き材の端面の鋼板のせん断加工面への押しつけを行った。
2 パンチ
2a 下方向
3 ダイ
4 ダレ
5 せん断面
6 破断面
6a 破断面
7 バリ
8a 上部表面
8b 下部表面
9 せん断加工面
10 加工材
11 弾性部材
12 ダイ
12a ダイ角
13 押し込みパンチ
14 被加工材
14a 加工材
15 ホルダー
16 弾性部材
17 パンチ
17a パンチ角
18 抜き材
18a 抜き穴
19 端面
20 せん断加工面
20a 材料重複域
21 弾性部材
22 ダイ
23 押し込みパンチ
24 被加工材
24a 加工材
25 ホルダー
26 弾性部材
27 パンチ
28 抜き材
28a 抜き穴
29 端面
30 せん断加工面
32 機枠
42 ダイ
42a 追加ダイ
43 押し込みパンチ
43a 追加押し込みパンチ
44 被加工材
45 ホルダー
45a 追加ホルダー
47 パンチ
47a 追加パンチ
49 凸部
100 せん断加工機
200 片持ち式せん断加工機
d パンチとダイの間隔
t 被加工材の板厚
s1、s2、s3 残留応力の測定位置
Claims (13)
- 第1面及びその反対側の第2面を有する被加工材を、前記第2面がダイ側に配置されるように、前記ダイ上に配置し、前記被加工材の前記第1面から前記第2面に向かって前記被加工材の板厚方向に、前記第1面側に配置されたパンチでせん断加工するせん断加工方法であって、
(A)前記ダイと前記パンチとの間隔であって前記被加工材の板厚方向に垂直方向の間隔を、前記被加工材の板厚の5%〜80%とする間隔設定工程、
(B)前記パンチで前記被加工材をせん断加工して、抜き材及び加工材を得るせん断加工工程であって、前記抜き材及び加工材はそれぞれ、前記被加工材の第1面及び第2面に対応する第1面及び第2面を有する、せん断加工工程、並びに
(C)前記パンチに対向するように前記加工材の第2面側に配置された押し込みパンチによって、前記抜き材を、抜いたままの状態で、前記加工材の抜き穴に押し込んで、前記抜き材の端面を前記加工材のせん断加工面に押しつける押しつけ工程、
を含み、
前記被加工材が1180MPa級以上の引張強度を有する鋼板であり、
前記工程(C)において、前記抜き穴に押し込んだ前記抜き材を前記パンチで打抜き、前記押し込みパンチで前記抜き材を前記抜き穴に押し込むことを1回以上繰り返す、
せん断加工方法。 - 前記工程(A)において、前記ダイと前記パンチとの間隔を10%〜80%とする、請求項1に記載のせん断加工方法。
- 前記工程(A)において、前記ダイと前記パンチとの間隔を10%〜30%とする、請求項1に記載のせん断加工方法。
- 前記工程(C)において、前記抜き材の押し込みを、前記抜き材の第2面が前記加工材の第1面を通り過ぎない範囲で行い、前記加工材のせん断加工面をコイニングすることを含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
- 前記工程(C)において、前記抜き材の押し込みを、前記抜き材の第2面の位置が、前記加工材の第2面から第1面に向かって板厚の半分の位置を通り過ぎない範囲で行い、前記加工材のせん断加工面をコイニングすることを含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
- 前記工程(C)において、前記抜き材の押し込みを、前記抜き材の第2面の位置が、前記加工材の第2面の位置と同じになるように行い、前記加工材のせん断加工面をコイニングすることを含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
- 前記工程(C)において、前記抜き材の押し込みを、前記抜き材の第2面の位置が、前記加工材の第2面の位置を通り過ぎない範囲で行い、前記加工材のせん断加工面の少なくとも一部をコイニングすることを含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
- 前記ダイ、前記パンチ、及び前記押し込みパンチが、前記被加工材の内周側に前記ダイが配置され且つ前記被加工材の外周側に前記パンチ及び前記押し込みパンチが配置される外周トリム型の構成を有すること、
前記パンチの打抜き面及び前記押し込みパンチの押し込み面のうち少なくとも一方の面が凸部を有すること、並びに
前記パンチ及び前記押し込みパンチで前記被加工材を挟んで固定しながら、前記せん断加工及び前記押しつけを行うこと、
を含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載のせん断加工方法。 - 前記ダイ、前記パンチ、及び前記押し込みパンチが、前記被加工材の内周側に前記ダイが配置され且つ前記被加工材の外周側に前記パンチ及び前記押し込みパンチが配置される外周トリム型の構成を有すること、
前記パンチよりもさらに外周側に、追加パンチを前記パンチに連結して配置すること、
前記押し込みパンチよりもさらに外周側に、前記被加工材を挟んで前記追加パンチに対向するように、追加押し込みパンチを前記押し込みパンチに連結して配置すること、
前記追加パンチの打抜き面及び前記追加押し込みパンチの押し込み面のうち少なくとも一方の面が凸部を有すること、並びに
前記連結されたパンチ及び追加パンチの打抜き面、並びに前記連結された押し込みパンチ及び追加押し込みパンチの押し込み面で、前記被加工材を挟んで固定しながら、前記せん断加工及び前記押しつけを行うこと、
を含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載のせん断加工方法。 - 前記ダイ、前記パンチ、及び前記押し込みパンチが、前記被加工材の内周側に前記ダイが配置され且つ前記被加工材の外周側に前記パンチ及び前記押し込みパンチが配置される外周トリム型の構成を有すること、
前記パンチよりもさらに外周側に、追加ホルダーを配置すること
前記押し込みパンチよりもさらに外周側に、前記被加工材を挟んで前記追加ホルダーに対向するように、追加ダイを配置すること
前記追加ホルダーの前記被加工材の第1面に面する固定面及び前記追加ダイの前記被加工材の第2面に面する固定面のうち少なくとも一方の面が凸部を有すること、並びに
前記追加ホルダーの固定面及び前記追加ダイの固定面で、前記被加工材を挟んで固定しながら、前記せん断加工及び前記押しつけを行うこと、
を含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載のせん断加工方法。 - 前記ダイ、前記パンチ、及び前記押し込みパンチが、前記被加工材の内周側に前記ダイが配置され且つ前記被加工材の外周側に前記パンチ及び前記押し込みパンチが配置される外周トリム型の構成を有すること、
前記パンチよりもさらに外周側に、追加パンチを配置すること、
前記追加パンチと前記押し込みパンチとで、前記被加工材をせん断加工してせん断面を得ること、並びに
前記せん断面を前記追加パンチの側面で拘束して、前記間隔設定、前記せん断加工、及び前記押しつけを行うこと、
を含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載のせん断加工方法。 - 前記ダイ、前記パンチ、及び前記押し込みパンチが、前記被加工材の内周側に前記ダイが配置され且つ前記被加工材の外周側に前記パンチ及び前記押し込みパンチが配置される外周トリム型の構成を有すること、
前記押し込みパンチよりもさらに外周側に、追加ダイを配置すること、
前記パンチと前記追加ダイとで、前記被加工材をせん断加工してせん断面を得ること、
並びに
前記せん断面を、前記追加ダイの側面で拘束して、前記間隔設定、前記せん断加工、及び前記押しつけを行うこと、
を含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載のせん断加工方法。 - 前記ダイ、前記パンチ、及び前記押し込みパンチが、前記被加工材の内周側に前記ダイが配置され且つ前記被加工材の外周側に前記パンチ及び前記押し込みパンチが配置される外周トリム型の構成を有すること、
前記パンチよりもさらに外周側に、追加ホルダーを配置すること、
前記押し込みパンチよりもさらに外周側に、前記被加工材を挟んで前記追加ホルダーに対向するように、追加ダイを配置すること
前記パンチと前記追加ダイとで、前記被加工材をせん断加工してせん断面を得ること、
並びに
前記せん断面を、前記追加ダイまたは追加ホルダーの側面で拘束して、前記間隔設定、前記せん断加工、及び前記押しつけを行うこと、
を含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載のせん断加工方法。
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