JPH02147129A - 打抜きコイニング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、被加工材の打抜き加工を行うとともに前記打
抜き加工により生じる打抜き穴の縁部のコイニング加工
を行う方法に関する。

（従来の技術） 被加工材たとえば鋼板またはその成形品に打抜き加工を
行って製品、特に使用中に絶えず繰り返し荷重を受ける
製品（例えばブレーキ空冷用穴を有する自動車用ホイー
ルディスク等）を得る場合に従来は、被加工材である鋼
板に打抜き加工を行った後に鋼板の打抜き穴の縁部にお
ける、かえりの発生側からコイニング加工を行って、打
抜き穴の縁部に加工硬化を生ぜしめ、繰り返し荷重を受
けた時の疲労破壊の抑制を図っていた。

すなわち、使用中に繰り返し荷重を受けることから疲労
破壊が問題とされる製品において、かかる疲労破壊は鋼
板のかえりの発生側から生じることが多い、そのため打
抜き穴の縁部のかえりを完全に押し潰す、打抜き穴の縁
部のコイニング加工は、鋼板の打抜き部すなわち破断部
に圧縮変形を付与することと、破断部に発生するかえり
を押し潰してこのかえりの発生部から生ずる亀裂を防止
することを目的として行なわれ、そのようなコイニング
加工は打抜き加工に際して不可欠であると考えられてい
たのである。

第２図に従来の打抜き加工におけるポンチ切刃１、ダイ
ス切刃２および被加工材３を、また第３図に従来のコイ
ニング加工におけるコイニングポンチ５、受は台６およ
び被加工材３をそれぞれ模式的に示す、第２図、第３図
において、被加工材としては鋼板が例示される。すなわ
ち従来は、まず第２図に示すように被加工材である鋼板
３の打抜き形状を有するポンチ切刃１およびダイス切刃
２を用いて鋼板３に打抜き加工を行う、その後第３図に
示すように、打抜き面に対して鋭角な角度を有しかつ打
抜き穴の直径より大きな直径を有するコイニングポンチ
５を鋼板３のかえり４の発生側に設ける。一方、このコ
イニングポンチ５の対向側には平面のダイスまたは台板
６を設けて、これらの両者を押し付けて打抜き穴の縁を
コイニングすることにより、鋼板３のかえり４の発生側
に、圧縮残留応力および加工硬化を付与していた。

このように従来は、打抜き加工とコイニング加工とをそ
れぞれ２つの工程に分けて行っていたのである。

（発明が解決しようとする課題） 従来にあって、前述したような、疲労破壊が問題とされ
る製品を打抜き加工により製造する際には、コイニング
加工を行うことは不可欠であると考えられていた。

ところが従来は打抜き加工とコイニング加工とを同一の
工程・型で行うことは不可能であったため、前述したよ
うに２つ以上の複数の工程と複数の金型とを必要とし、
さらには製品の形状により複数のプレス工程およびプレ
ス型をも必要としていたため、多くの時間・工数および
莫大な費用を要していたのである。

ここに本発明の目的は、鋼板またはその成形品に代表さ
れる被加工材に対して、打抜き加工とコイニング加工と
を同一工程で同時に行うことができる、打抜きコイニン
グ方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明者は、上記課題を解決するため種々検討を重ねた
結果、 （ｉ）被打抜き面に対しである特定の角度の傾斜を有す
る傾斜付ダイス切刃と （ｉｉ　）前記傾斜付ダイス切刃に対向する位置に設け
られる、凸型の段付きポンチ切刃と を用いることにより、打抜き加工とコイニング加工とを
同一工程で同時に行って、被加工材の打抜き穴の縁部へ
圧縮残留応力と加工硬化とを付与し製品の疲労強度を改
善することができることを知り、本発明を完成した。

ここに、本発明の要旨とするところは、被加工材にポン
チ切刃とダイス切刃とを用いて打抜き加工を行うととも
に、前記打抜き加工により生じる打抜き穴のかえり発生
側から打抜き穴の縁部をコイニング加工する、被加工材
の打抜きコイニング方法において、 （ｉ）被加工材の被打抜き面とのなす角度を１０〜４０
’の範囲に傾斜させた傾斜付ダイス切刃と（ｉｉ）前記
傾斜付ダイス切刃に対向する位置に設けられた凸型の段
付きポンチ切刃と を用いて、打抜き加工とコイニング加工とを同一工程で
同時に行うことを特徴とする打抜きコイニング方法であ
る。

本発明において、被加工材とは打抜き加工により加工さ
れるものをいい、具体的には鋼板、鋼板の成形品、ＡＱ
板、ＡＱ板の成形品のように板材またはその成形品をい
う。

また本発明において、打抜き加工とは、ポンチとダイス
とを組み合わせた工具により前記被加工材から不要部分
を打抜き所望の形状を有する板材またはその成形品を得
る加工をいう。

さらに本発明において、コイニング加工とは、打抜き穴
の縁部における、疲労による亀裂の発生および／または
発達を防止することを目的として、打抜き穴の縁部を押
圧する加工をいう。

（作用） 以下、本発明を作用効果とともに詳述する。なお説明の
便宜上、被加工材として鋼板を用いるが、前記のように
本発明は鋼板以外にも適用できるものであって、これに
より本発明が不当に制限されるものではない。

本発明者は、まず鋼板を打抜き加工して得た、鋼板の打
抜き穴の縁部を詳細に観察した。

第４図は打抜き加工して得た、鋼板の打抜き穴の縁部を
拡大して模式的に示す略式説明図である。

第４図に示すようにポンチ切刃によって発生した平滑な
剪断面８と亀裂により発生した粗い破断面９とが観察さ
れ、打抜き方向の最前部にかえり４が発生していること
がわかる。なお、だれ７は鋼板に割れが生じるまでの間
にポンチ切刃が鋼板に食い込むことにより生じる。

ところで、疲労破壊の発生の核となる小さな亀裂１１が
打抜き加工直後に既に破断面９とかえり４とに発生して
いることがある。また打抜き穴のかえり４の発生側は引
張り残留応力状態にあるため疲労破壊の起点となり易い
。

すなわち、従来からのコイニング加工法により打抜き穴
の縁部の疲労強度を改善することができる理由としては
、 ■破断面９に対して、圧縮残留応力と加工硬化とを付与
することができる ■かえり４に対して、圧縮残留応力と加工硬化とを付与
することができる という２つの理由が考えられることになる。

ここに、第５図は、従来法により打抜き加工後に鋼板の
かえり発生側からコイニング加工を行った際の、打抜き
穴の縁部を拡大して模式的に示す略式説明図である。コ
イニング加工を行ったことによりコイニング面ｌＯから
かえりの巻くれ込み現象が発生していることが認められ
るが、このこととともに疲労破壊の発生の核となる小さ
な亀裂１１がかえり４に多数存在していることも認めら
れる。

したがって、コイニング加工を行うことにより打抜き穴
の縁部の疲労強度を改善することができる主たる理由と
しては、前記の■の理由ではなく■の理由、すなわちか
えり４に対するものでなく破断面１１に対して圧縮残留
応力と加工硬化とを付与できることであると考えられる
のである。

さらにコイニング加工を行うことにより加工硬化を付与
できることから、コイニング加工の効果としては亀裂の
発生防止効果のみならず、既に発生している亀裂の発達
防止効果もあることが考えられるのである。

すなわち、従来法のようにあえて打抜き加工とコイニン
グ加工とを別工程として完全にかえりを押し潰すことは
、被加工材の打抜き穴の縁部に所望の疲労強度を付与す
るという観点からは必ずしも必要ではな（、打抜き加工
とコイニング加工とを同一工程で同時に行うことにより
被加工材に所望の疲労強度を付与できるのである。

したがって、本発明にかかる方法によれば、従来法に比
較してかえり押し潰すという作用は若干低下するが、従
来法と同程度の疲労強度を有する製品を打抜き加工とコ
イニング加工とを同一工程で同時に行うことによって製
造できるのである。

以下本発明の構成について詳述する。

本発明にかかる打抜きコイニング方法は、打抜き加工と
コイニングとを同一工程で同時に行う方法である。した
がって、打抜き加工におけるポンチ切刃、ダイス切刃の
双方にコイニング加工の機能を具備させる必要がある。

これを第１図を用いて説明する。

第１図は本発明にかかる打抜きコイニング方法を模式的
に示す略式説明図である。

本発明において用いるポンチ切刃は凸形、すなわち段付
きで段付き部が平面をした段付きポンチ切刃１２を用い
る。切刃の作用を奏するのは、段付きポンチ切刃１２の
先端部の切刃１３であり、打抜き加工中にポンチが下死
点に到達した時に被加工材３を押圧してコイニングを行
う押圧面１４が、段付きポンチ切刃１２の段付き部に平
面状に具備されている。

また本発明において用いる傾斜付ダイス切刃１５は、他
の公知の打抜き加工と同じように、段付きポンチ切刃１
２に対向する位置に設置されており、段付きポンチ切刃
１２とともに打抜き加工による打抜き穴の形状を形成し
ている。そしてこの傾斜付ダイス切刃１５には、前述し
たようにコイニング加工の機能を具備させるため、被加
工材の被打抜き面に対して、その先端の傾斜切刃部の１
６の被加工面に対する角度θを１０〜４０°の範囲の角
度に傾斜させである。ここで傾斜付ダイス切刃の先端の
傾斜切刃１６０角度の下限を１０°と制限しているのは
、それより浅い角度ではコイニング深さが浅くなるため
、打抜き穴の縁部に十分な圧縮変形すなわち圧縮残留応
力と加工硬化とを付与することができないためである。

又上限を４０”と制限しているのは、これを超えた深い
角度では切刃の先端が鋭角になり局部的に高い剪断圧力
と衝撃とを共に受けるために切刃の寿命が短くなるとと
もに、コイニング深さが深くなり過ぎるため断面の厚さ
方向の長さが短くなり荷重応力が集中し新たな疲労強度
の低下の原因となることを防ぐためである。

以上の段付きポンチ切刃１２と傾斜付ダイス切刃１５と
を用いることにより、打抜き加工とコイニング加工とを
同一工程で同時に行うことが可能となる。すなわち、第
１図に示した状態からポンチは下方に移動し、段付きポ
ンチ切刃１２の先端の切刃１３が被加工材３に接触し、
下方で被加工材３を支持する傾斜切刃１６の作用と併せ
て、被加工材３を打抜く。打抜かれた被加工材３の打抜
き穴の縁部には、ポンチの打抜き方向から順に、だれ、
切断面、破断面およびかえりが発生する。ここまでは従
来の打抜き加工と何ら異なるところはない。しかしポン
チがこの後さらに移動を続は下死点に到達すると、段付
きポンチ切刃１２に具備された押圧面１４と、傾斜付ダ
イス切刃１５の先端に具備された傾斜切刃１６とが被加
工材３の先端部を押圧し、被加工材３の打抜き穴の縁部
に圧縮残留応力と加工硬化とを付与することができる。

したがって前述したように打抜き加工を行なわれた被加
工材３の打抜き穴の縁部の疲労強度を向上することがで
きる。なお、この際、発生するかえりを押し潰す効果は
前述したように従来法に比較すると若干低下するものの
、被加工材３の打抜き穴の縁部に所望の疲労強度を付与
することができるため、実用上何ら問題はない。

このように、本発明にかかる方法により、被加工材に対
して打抜き加工とコイニング加工とを同一工程で同時に
行うことが可能となる。

さらに本発明を実施例を用いて詳述するが、これはあく
までも本発明の例示であり、これにより本発明が不当に
制限されるものではない。

実施例 厚さが３．２＋ａｍである熱間圧延鋼板（炭素含有量０
．１重量％）を被加工材として、第５図に示すように段
付きポンチ切刃（切刃部直径：　４０ｍｍ、押圧部直径
：　６０ｍｍ）および傾斜付ダイス切刃（ダイス切刃穴
直径：　４０．６＋１＋ｍ）を用いて、打抜き加工とコ
イニング加工とを同一工程で同時に行い打抜きコイニン
グ加工を施こした鋼板を得た。なお、この際、被加工材
と被打抜き面とのなす角度が５″から４５″の範囲であ
る傾斜付ダイス切刃を用い、それぞれにより得た鋼板を
試料１１ｍ１ないし試料！ｌｈ６とした。また、従来法
のように、打抜き加工とコイニング加工とをそれぞれ別
工程で行って試料阻７の鋼板を得た。

これらの試料陽１ないし試料阻７について、打抜き穴の
縁部における破断面および剪断面の硬さをマイクロビッ
カースにより測定した。結果を第１表に示す。

なお、打抜き穴の縁部における破断面および剪断面の硬
さの判定は、実際の製品（ブレーキ空冷用穴を有する自
動車用ホイールディスク）における疲労破壊の実績値か
ら、ｌｌｖ≧２６０を合格とした。

第　　１　　表 （注）寧：本発明の範囲外。

第１表に示すように本発明にかかる試料（１１１１ない
し患４）は、破断面および剪断面の硬さが上昇しくＨｖ
　＞　２６０）、従来法により得た試料阻７と同程度の
圧縮残留応力と加工硬化とを打抜き穴の縁部に付与する
ことができたことがわかる。

これに対して、試料磁５および試料患６は比較例の試料
である。試料１１ｈ５は傾斜付ダイス切刃の傾斜角が本
発明の範囲よりも小さいため破断面および剪断面の硬度
が本発明にかかる方法により得た試料に比較して大幅に
低下しており、圧縮残留応力と加工硬化とを打抜き穴の
縁部に付与することができないことがわかる。また試料
−６は１頃斜付ダイス切刃の傾斜角が本発明の範囲より
も大きいため破断面および剪断面の硬度は、本発明にか
かる方法により得た試料と同程度であるが、ダイス切刃
の寿命が約２０回と極端に短くなり、実用上利用するこ
とができなかった。

（発明の効果） 以上詳述してきたように、本発明により、打抜き加工と
コイニング加工とを同一工程で同時に行うことが可能と
なった。したがって、工程の省略を図ることができ、設
備費、製造コスト等を低減することができる。

かかる効果を有する本発明の実用上の意義は極めて著し
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる打抜きコイニング方法を模式
的に示す略式説明図； 第２図は、従来の打抜き加工法を模式的に示す略式説明
図； 第３図は、従来のコイニング加工法を模式的に示す略式
説明図； 第４図は、従来の打抜き加工を行った後の鋼板の打抜き
穴の縁部を模式的に示す略式断面図：および 第５図は、従来のコイニング加工を行った後の鋼板の打
抜き穴の縁部を模式的に示す略式断面図である。 ｌ：ポンチ切刃　　　　　２：ダイス切刃３：被加工材
　　　　　　４：かえり ５　ニ ア　： ９　： １１　： １２　： １３　： １５　： コイニングポンチ　　６：受は台 だれ　　　　　　　　８：剪断面 破断面　　　　　　１０：コイニング面打抜きで発生し
た小さい亀裂 段付きポンチ切刃 切刃　　　　　　　１４：押圧面 傾斜付ダイス切刃　１６：傾斜切刃 本ｌＩ２１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被加工材にポンチ切刃とダイス切刃とを用いて打抜き加
   工を行うとともに、前記打抜き加工により生じる打抜き
   穴のかえり発生側から打抜き穴の縁部をコイニング加工
   する、被加工材の打抜きコイニング方法において、 （ｉ）被加工材の被打抜き面とのなす角度を１０〜４０
   °の範囲に傾斜させた傾斜付ダイス切刃と（ｉｉ）前記
   傾斜付きダイス切刃に対向する位置に設けられた凸型の
   段付きポンチ切刃と を用いて、打抜き加工とコイニング加工とを同一工程で
   同時に行うことを特徴とする打抜きコイニング方法。