JP7136821B2

JP7136821B2 - 順送プレス加工方法

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Publication number: JP7136821B2
Application number: JP2020024706A
Authority: JP
Inventors: 敏幸月岡
Original assignee: Apic Yamada Corp
Current assignee: Apic Yamada Corp
Priority date: 2020-02-17
Filing date: 2020-02-17
Publication date: 2022-09-13
Anticipated expiration: 2040-02-17
Also published as: CN113263108A; JP2021126695A; CN113263108B

Description

本発明は、金属箔の順送プレス加工方法に関する。

順送プレス加工では、帯状の材料にパイロット孔を形成し、該パイロット孔に金型のパイロットピンを挿通して材料と金型とを位置決めする。パイロット孔の強度が低く変形すると、金型と材料との正確な位置決めができないため、パイロット孔の変形を抑えることが望まれている。パイロット孔の変形を抑えるため、例えば、バーリング加工によってパイロット孔の開口端部にフランジ部を形成し、材料とパイロットピンとの接触面積を大きくすることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平４－１７９２９号公報

しかしながら、特許文献１のような従来構成においては、例えば、薄くて硬い金属箔に十分な強度を有するパイロット孔を形成することが難しい場合があった。そこで、本発明は、パイロット孔の強度を確保することにより位置精度を向上させることができる順送プレス加工方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る順送プレス加工方法は、金属箔を順送プレス加工する方法であって、金属箔がアモルファス箔材であり、アモルファス箔材は、パイロット孔の開口端部においてフランジ部を有し、フランジ部における板厚が、パイロット孔の周辺領域の板厚よりも薄い。

この態様によれば、フランジ部における板厚がパイロット孔の周辺領域の板厚よりもさらに薄くなるように構成することにより、薄くて脆いアモルファス箔材であってもフランジ部を有したパイロット孔を形成できる。パイロット孔の周囲がアモルファス箔材の厚み方向に張り出すことによってパイロット孔の強度が増す。さらに、アモルファス箔材とパイロットピンとの接触面積が大きくなる。従来は、塑性加工に不向きな薄くて硬いアモルファス箔材を張り出すように加工してパイロット孔を補強するという発想は皆無だった。この着想により、パイロット孔の変形を抑えることができるため、アモルファス箔材に順送プレス加工を適用できるようになる。

上記態様において、パイロット孔を形成することは、アモルファス箔材にバーリング加工しながらフランジ部を絞り加工することを含んでいることが好ましい。

この態様によれば、フランジ部を有したパイロット孔をアモルファス箔材に好適に形成できる。

上記態様において、フランジ部の先端部における板厚が、周辺領域の板厚の０．７倍以上かつ０．９倍以下であることが好ましい。

上記態様において、周辺領域の板厚が、１５μｍ以上かつ４０μｍ以下であってもよい。

この態様のように薄くて脆いアモルファス箔材であっても、上記態様の順送プレス加工を適用できる。

上記態様において、アモルファス箔材のビッカース硬さが、７００以上かつ９００以下であってもよい。

この態様のように硬くて脆いアモルファス箔材であっても、上記態様の順送プレス加工を適用できる。

本発明によれば、アモルファス箔材に適用できる順送プレス加工方法を提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態の順送プレス加工に用いられる金型の一例を示す断面図である。図２は、図１に示されたアモルファス箔材の一例を示す平面図である。図３は、図２に示されたパイロット孔を拡大して示す断面図である。図４は、バーリング加工のための下穴を形成する工程を説明する断面図である。図５は、バーリング加工しながらフランジ部を絞り加工する工程を説明する断面図である。

添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。本発明の一実施形態に係る順送プレス加工方法は、アモルファス箔材に対してバーリング加工しながら絞り加工することが特徴の一つである。

例えば、リードフレームに用いられる銅合金や鉄系の合金のような軟らかい材料は、バーリング加工時に材料が板厚の例えば０．７倍程度に延びてフランジ部が割れにくい。アモルファス箔材は硬くて延びにくいため、フランジ部が割れやすくバーリング加工が困難であると考えられていた。アモルファス箔材は、バーリング加工に限らず塑性加工に不向きである。そのため、バーリング加工時に絞り加工を併用するしごきバーリング加工は、塑性加工が複雑になる分アモルファス箔材にとってなおさら不利と考えられていた。

本発明は、バーリング加工時にあえて絞り加工を併用することで、アモルファス箔材であってもフランジ部が割れにくいという新たな知見に基づいている。以下、図面を参照して本発明について詳しく説明する。

図１は、本発明の一実施形態の順送プレス加工に用いられる金型（順送型）１の一例を示す断面図である。図示した例では、金型１がダイセット付き金型として構成され、ガイドポスト（アウターガイド４）によって位置決めされた上下のダイセットプレート（パンチホルダ２、ダイホルダ３）の内側に主要なプレート（バッキングプレート２１，３１、パンチプレート２２、ストリッパプレート２３、ダイプレート３２等）が固定されている。

以下の説明において、パンチホルダ２に固定された各種プレートとその部品等をまとめて上型２０と呼び、ダイホルダ３に固定された各種プレートとその部品等をまとめて下型３０と呼ぶことがある。金型１の構成は、図示した例に限定されず、公知の構成を適宜選択できる。

上型２０に含まれるパンチプレート２２には、抜き、曲げ、絞り等の加工を行う各種パンチ２４、パイロットピン２５等が固定されている。下型３０に含まれるダイプレート３２には、パンチ２４の受け孔が形成されたダイインサート２４等が固定されている。ダイプレート３２ではなく、バッキングプレート３１にダイインサート２４を固定してもよい。その場合、ダイプレート３２を省略してもよい。ストリッパプレート２３は、パンチ２４を案内し、プレス加工される材料をダイインサート２４に押さえ込む。バッキングプレート２１，３１は、パンチ２４やダイインサート３４の荷重を受け止めてダイセットの変形を抑えている。

本発明の一実施形態に係る順送プレス加工方法は、プレス加工される材料がアモルファス箔材１０であることが特徴の一つである。アモルファス箔材１０は、例えば、鉄を主成分にしたアモルファス金属材料の金属箔である。アモルファス箔材１０は、主成分の鉄に加えて、シリコン、ボロン等、他の元素を含有していてもよい。似たような物性であれば、鉄以外を主成分にしたアモルファス金属材料の金属箔であってもよい。

アモルファス箔材１０は、ＪＩＳＺ２２４４：２００９に準拠したビッカース硬さが８００程度（７００以上かつ９００以下）であり、ステンレス箔材等と比べて硬くて脆いため塑性加工に不向きである。プレス加工前のアモルファス箔材１０の板厚ｔ０は、例えば１５μｍ以上かつ４０μｍ以下である。図示した例では、２５μｍである。このような板厚ｔ０のアモルファス箔材１０は、パイロット孔１５が変形しやすいため、従来の方法では順送プレス加工を適用できなかった。

図２は、図１に示されたアモルファス箔材１０の一例を示す平面図である。図示した例では、プレス加工品としてモーターの固定子鉄心用の薄板を加工している。図示した薄板を積層すると固定子鉄心を構成できる。アモルファス箔材１０を積層した固定子鉄心は、鉄心の内部で流れる電流（鉄損）が通常の鉄の１／１０と小さいため、高効率のモーターを構成できる。

本実施形態により製造されるプレス加工品は、図示した例に限定されず、例えば、モーターの回転子鉄心を構成する薄板であってもよいし、変圧器等の静止誘導機器の積層鉄心を構成する薄板であってもよい。アモルファス箔材１０の物性に好適なプレス加工品を適宜選択できる。

前述したパイロットピン２５は、順送プレス加工に含まれる一連のプレス加工で半加工製品を位置決めするために使用される。プレス加工される材料には、最初又は二回目のプレス加工でパイロットピン２５を挿通するためのパイロット孔１５が形成される。パイロット孔２５のプレス加工については、図４及び図５を参照して後で説明する。図２に示すように、パイロット孔１５は、帯状のアモルファス箔材１０の長手方向に沿って等間隔に複数形成されている。

図３は、図２に示されたパイロット孔１５を拡大して示す断面図である。パイロット孔１５の直径は、例えば１．５ｍｍから３．０ｍｍ程度である。パイロット孔１５は、その開口端部においてフランジ部１６を有している。ここで、フランジ部１６とは、バーリング加工（穴フランジ加工）等の加工によって形成された立ち上がる縁の部分を指す。フランジ部１６の高さｈは、後述する下穴１７の大きさと絞り加工の程度によって調整できる。図示した例では、フランジ部１６の高さｈが周辺領域１４の板厚ｔ０の４倍程度である。

パイロット孔１５の周辺には、アモルファス箔材１０がほとんど変形していない周辺領域１４が区画されている。周辺領域１４における板厚ｔ０は、プレス加工前のアモルファス箔材１０の板厚と略同一であり、例えば２５μｍである。パイロット孔１５の開口端部に形成されたフランジ部１６は、先端に向かうに従い僅かに板厚が薄くなる。フランジ部１６の先端及びその近傍の部分を含む先端部は、パイロット孔１５の周辺領域１４の板厚ｔ０よりも薄く形成されている。

先端部におけるフランジ部１６の板厚ｔ１は、周辺領域１４の板厚ｔ０の０．７倍以上かつ０．９倍以下が好ましい。図示した例では、フランジ部１６の先端部における板厚ｔ１が、周辺領域１４の板厚ｔ０の０．８倍に形成されている。先端部として測定した部位は、例えば、フランジ部１６の先端から基端側へフランジ部１６の高さｈの１０％ずれた部位である。

図４は、バーリング加工のための下穴１７を形成する工程を説明する断面図であり、図５は、バーリング加工しながらフランジ部を絞り加工する工程を説明する断面図である。図４及び図５に示すように、下穴１７の抜き加工を行うパンチ２４Ａとバーリング加工を行うパンチ２４Ｂとが別々であると、同一のパンチで下穴１７の抜き加工とバーリング加工とを行う場合と比べて加工精度に優れたパイロット孔１５を形成できる。なお、同一のパンチで下穴１７の抜き加工とバーリング加工とを行うこともできる。図示した例では、下穴１７の直径が２．３００ｍｍであり、パイロット孔１５が直径２．５１０ｍｍである。

前述したように、バーリング加工しながらフランジ部を絞り加工することにより、アモルファス箔材１０であってもフランジ部１６が割れにくいパイロット孔１５を形成できる。図５に示すように、バーリング加工を行うパンチ２４Ｂによってダイインサート３４の受け孔に押し込まれたアモルファス箔材１０は、パンチ２４Ｂの外周面とダイインサート３４の受け孔の内周面とによって絞り加工される。

絞り加工の程度は、パンチ２４Ｂとダイインサート３４とのクリアランスｔ２によって任意に調整できる。前述したように、フランジ部１６の先端部における板厚ｔ１は、周辺領域１４の板厚ｔ０の０．７倍以上かつ０．９倍以下が好ましい。フランジ部１６の先端部における板厚ｔ１が、周辺領域１４の板厚ｔ０の０．７倍未満であると、絞り加工による変形量が大きすぎてフランジ部１６が割れやすい。フランジ部１６の先端部における板厚ｔ１が、周辺領域１４の板厚ｔ０の０．９倍超であると、絞り加工が不十分であるためフランジ部１６が割れやすい。

本実施形態の順送プレス加工方法によれば、割れにくいフランジ部１６を形成してアモルファス箔材１０に順送プレス加工方法を適用できる。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。

１…金型、２…パンチホルダ、３…ダイホルダ、４…アウターガイド、１０…アモルファス箔材、１４…周辺領域、１５…パイロット孔、１６…フランジ部、１７…下穴、２０…上型、２１…バッキングプレート、２２…パンチプレート、２３…ストリッパプレート、２４，２４Ａ，２４Ｂ…パンチ、２５…パイロットピン、３０…下型、３１…バッキングプレート、３２…ダイプレート、３４，３４Ａ，３４Ｂ…ダイインサート、ｈ…フランジ部の高さ、ｔ０…周辺領域の板厚、ｔ１…フランジ部の板厚、ｔ２…絞り加工のクリアランス。

Claims

金属箔を順送プレス加工する方法であって、
前記金属箔がアモルファス箔材であり、
前記アモルファス箔材は、パイロット孔の開口端部においてフランジ部を有し、
前記フランジ部における板厚が、前記パイロット孔の周辺領域の板厚よりも薄く、
前記フランジ部の先端部における板厚が、前記周辺領域の板厚の０．７倍以上かつ０．９倍以下である、
順送プレス加工方法。
前記パイロット孔を形成することは、前記アモルファス箔材にバーリング加工しながら前記フランジ部を絞り加工することを含む、
請求項１に記載の順送プレス加工方法。
前記周辺領域の板厚が、１５μｍ以上かつ４０μｍ以下である、
請求項１又は２に記載の順送プレス加工方法。
前記アモルファス箔材のビッカース硬さが、７００以上かつ９００以下である、
請求項１から３のいずれか一項に記載の順送プレス加工方法。