JPH07227627A - プレス抜き加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 板材のプレス抜き加工において、切断部の延
性の低下および小さなスクラップの発生を防止する。 【構成】 第１工程では、（ａ）ダイス17上の板材16に
ポンチ18を所定位置まで打ち下し、製品部分16a の輪郭
に沿ったトリムライン21に対してリトリム代Ｂを残して
板材16をハーフシヤリングする。このとき、クラック22
および加工硬化層24が生じる。第２工程では、（ｂ）板
材16をダイス19上に載置してポンチ20を打ち下し、
（ｃ）トリムライン21に沿って板材16をシヤリングしス
クラップ23と共にクラック22および加工硬化層24を切除
する。これにより、シヤリング時にクラックおよび加工
硬化層が生じにくくなり、切断部の延性の低下を防止で
きる。クラック22および加工硬化層24をスクラップ23と
共に切除するので、小さなスクラップが発生することが
なく、微細スクラップの残留による金型の不具合を防止
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポンチとダイスとを用
いて板材を所定形状に裁断するプレス抜き加工方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば図４に示すように、フランジ部１
を有するサスペンションメンバ２をプレス加工によって
製造する場合、一般に、ポンチとダイスとを用いて板材
をトリムラインに沿って所定形状に抜き加工した後、そ
の周囲を曲げ加工してフランジ部１を形成するようにし
ている。

【０００３】この場合、フランジ部１の斜線で示す円弧
状部分1aは、抜き加工後の板材の破線で示す扇形部分1b
を伸びフランジ加工することにより形成されるが、この
とき、板材の外縁部（扇形部分1bの内周部）が著しく伸
ばされることになるので、延性の低い材料を用いるとフ
ランジ部に破断が生じることがある。

【０００４】また、このようにポンチとダイスとを用い
て板材を抜き加工（剪断加工）した後、伸びフランジ加
工する場合、剪断加工時に切断部に発生するクラックお
よび加工硬化層によって破断が生じやすくなる。このた
め、伸びフランジ成形による伸び変形の大きなプレス加
工を行う場合には、冷延鋼板、高伸びフランジ材等の延
性の高い高価な材料を使用する必要があった。

【０００５】そこで、従来、抜き加工後の切断部の延性
の低下を防止するため、次のような２工程によるプレス
抜き加工方法が採られている。図５に示すように、板材
３を穴抜き加工する場合、先ず、第１工程では、（ａ）
に示すように、製品部分3aの輪郭に沿ったトリムライン
４に対してリトリム代Ａを残して抜き加工を行いスクラ
ップ５を分離し、次に、第２工程では、（ｂ）に示すよ
うに、トリムライン４に沿って抜き加工（リトリム）し
てリトリム代Ａを切落しスクラップ６を分離することに
より、板材３から所定形状の製品を得るようにしてい
る。このように２工程穴抜き加工を行うことにより、第
１工程で生じた切断部のクラック（図示せず）および加
工硬化層７が第２工程でリトリム代Ａとともに切除さ
れ、このとき、第２工程では切断部にクラックおよび加
工硬化層が生じにくくなるので、切断部の延性の低下が
防止され、伸びフランジ加工時に破断が生じにくくな
る。

【０００６】通常の１工程抜き加工を行った場合と上記
２工程抜き加工を行った場合の板材の切断部の硬度（ビ
ッカース硬さH_V：荷重0.05Ｎ）を図６に示す。図６にお
いて、実線は冷延材を１工程抜きした場合、破線は熱延
材を１工程抜きした場合、一点鎖線は熱延材を２工程抜
きした場合をそれぞれ示している。図６に示すように、
熱延材の切断面（端面からの距離０）では、１工程抜き
に対して２工程抜きした場合には、硬度が50（H_V）程度
低下しており、冷延材を１工程抜きした場合とほぼ同様
の値となっている。したがって、２工程抜き加工するこ
とにより、安価な熱延材を用いて冷延材と同様の伸びフ
ランジ加工を行うことができ、材料コストを大幅に低減
することができる。

【０００７】次に、上記２工程抜き加工を行った後、伸
びフランジ成形する場合において、抜き加工時のリトリ
ム代の大きさと伸びフランジ成形時の加工難易度につい
て図７および図８を用いて説明する。ここでは、図７
（ａ）に示すように、板厚ｔ（ｔ＝２mm）の板材８（溶
融アルミめっき熱間圧延鋼板 Ｃ：0.08 Si：0.07 M
g：1.06 Ｐ：1.016 Ｓ：0.004 重量％）に２工程抜き
加工によって直径ｄの下穴９を形成した後、図７（ｂ）
に示すように、下穴９の縁部を伸びフランジ加工する場
合に破断を生じることなく成形可能なフランジ部10の直
径Ｄとし、フランジ部10の直径Ｄと下穴９の直径ｄとの
差の下穴９の直径ｄに対する比である最大穴拡げ率Ｒ
（Ｒ＝100 ・（Ｄ−ｄ）／ｄ）を算出する。そして、最
大穴拡げ率Ｒを加工難易度とし、板厚ｔの比で表わした
リトリム代Ａとの関係を図８に示す。

【０００８】図８に示すように、リトリム代Ａを板厚ｔ
の20〜30％としたとき最大穴拡げ率Ｒが最も大きくな
る。すなわち、リトリム代Ａを板厚ｔの20〜30％程度に
設定して２工程抜き加工を行うことにより、伸びフラン
ジ加工時の材料の破断を効果的に防止することができ
る。なお、図４に示すサスペンションメンバ２の円弧状
部分1aの加工難易度については、図７（ｂ）のフランジ
部10の４分の１円弧状部分10a を対応させることによっ
て同様に評価することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の２工程プレス抜き加工方法では、次のような問題が
ある。すなわち、抜き加工後の伸びフランジ加工時の材
料の破断を効果的に防止するためには、リトリム代Ａを
最大穴拡げ率Ｒが最も大きくなる板厚ｔの20〜30％に設
定する必要があるが、このように設定した場合、第２工
程で切落すスクラップが非常に小さくなる。この小さな
スクラップは、取り除くことが非常に困難であり、金型
に残留しやすい。

【００１０】このため、図９に示すように、金型に残留
したスクラップ11がパッド12とポンチ13との間にはさま
ってパッド12の移動に支障をきたし、板材15の払いが正
常に機能しなくなる虞がある。あるいは、図10に示すよ
うに、スクラップ11が投入された板材15の上に落下した
場合、その上からパッド12で押圧して板材15の表面を損
傷させる虞がある。

【００１１】このほか、プレス抜きされたスクラップが
小さく軽量であるため、自重では落下せずスクラップシ
ュート上に滞留しやすいので、スクラップのかき出しや
エアブローによる吹き飛ばし作業を頻繁に行う必要があ
る。また、細長いスクラップの発生により、ダイスおよ
びポンチの切刃が摩耗しやすくなる。さらに、上記不具
合のためプレス停止を余儀なくされ、生産性が低下する
という問題を生じる。

【００１２】特に、板材の外周部を打抜いて図４に示す
ような製品に加工（ブランキングまたはトリミング）す
る場合には、細長いスクラップが生じて上記の不具合が
問題となるので、このような打抜き加工においては、上
記２行程抜き加工は実施されていない。

【００１３】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
であり、切断部の延性の低下および小さなスクラップの
発生を防止するようにしたプレス抜き加工方法を提供す
ることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、ポンチとダイスとを用いて板材をトリ
ムラインに沿ってシヤリングして製品を得るプレス抜き
加工方法において、前記板材を前記トリムラインに対し
てリトリム代を残してハーフシヤリングした後、前記ト
リムラインに沿ってシヤリングすることを特徴とする。

【００１５】また、上記プレス抜き加工方法において、
先端側にハーフシヤリングを行うためのハーフシヤ部を
有し、基端側にシヤリングを行うためのシヤ部を有する
２段ポンチを用いてハーフシヤリングおよびシヤリング
を行うことを特徴とする。

【００１６】

【作用】この構成により、ハーフシヤリング時に生じた
加工硬化層およびクラックをシヤリング時にスクラップ
とともに切除することによって、切断部に加工硬化層お
よびクラックが生じにくくなるので、小さなスクラップ
の発生を防止するとともに切断部の延性の低下を防止す
ることができる。

【００１７】また、ハーフシヤ部およびシヤ部を有する
２段ポンチを用いることにより、１工程でハーフシヤリ
ングおよびシヤリングを行うことができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。なお、本実施例では、図７に示すものと同
様の熱間圧延鋼板をプレス抜き加工する場合について説
明する。

【００１９】第１実施例について図１を用いて説明す
る。図１に示すように、本実施例のプレス抜き加工方法
は、板材16をダイス17およびポンチ18を用いてハーフシ
ヤリングする第１工程（ａ）と、ハーフシヤリングした
板材16をダイス19およびポンチ20を用いてシヤリングす
る第２工程（ｂ）（ｃ）とから構成されている。

【００２０】第１工程では、（ａ）に示すように、ダイ
ス17上に板材16を載置してポンチ18を所定位置まで打ち
下ろすことにより、製品部分16a の輪郭に沿ったトリム
ライン21に対してリトリム代Ｂを残して板材16をハーフ
シヤリングする。ここで、ハーフシヤリングとは、ポン
チ18とダイス17とによる剪断によって板材16をクラック
22が生じる程度に変形させることである。よって、ハー
フシヤリングではスクラップ23は分離されない。また、
板材16は、ハーフシヤリングにより変形部分に加工硬化
層24が生じる。上記の場合において、リトリム代Ｂは、
板厚ｔの20〜30％（Ｂ＝0.2 〜0.3t）とし、また、ハー
フシヤ量Ｈ（（ｂ）参照））、すなわちポンチ18の板材
16への食い込み量は、板厚ｔの半分以上とし好ましくは
50〜80％（Ｈ＝0.5 〜0.8t）程度とするとよい。なお、
リトリム代Ｂが0.2t未満では加工硬化層を充分除去でき
ない場合があり、0.3tを越えると再びクラックが発生す
ることがある。また、ハーフシヤ量Ｈが0.5t未満ではシ
ヤリング後クラックが発生する場合があり、0.8tを越え
ると板材16が破断してしまう可能性がある。

【００２１】その後、第２工程では、（ｂ）に示すよう
に、第１工程でハーフシヤリングした板材16をダイス19
上に載置してポンチ20を打ち下ろすことにより、（ｃ）
に示すように、トリムライン21に沿って板材16をシヤリ
ングしてスクラップ23を切落す。これにより、第１工程
で生じたクラック22および加工硬化層24をスクラップ23
ととも切除する。

【００２２】以上のように構成した本実施例の作用につ
いて次に説明する。

【００２３】第１工程のハーフシヤリングによって生じ
たクラック22および加工硬化層24を第２工程のシヤリン
グによってスクラップとともに切除することにより、第
２工程のシヤリングによる切断部は、従来の２回抜き加
工の第２工程の場合と同様に、クラックおよび加工硬化
層が生じにくくなるので、切断部の延性の低下が防止さ
れる。よって、抜き加工後、伸びフランジ加工時に破断
が生じにくくなる。その結果、安価な熱延材を用いて冷
延材と同様の伸びフランジ加工を行うことができ、材料
コストを大幅に低減することができる。

【００２４】また、このとき、第２工程の終了時に前記
従来の２工程抜きの第１工程で生じるスクラップよりも
やや大きなスクラップ23が１回発生するだけで小さなス
クラップが発生することがないので、小さなスクラップ
の発生による金型の不具合および板材の表面の傷の発生
が防止され、円滑なプレス抜き加工を行うことができ
る。さらに、細長いスクラップが発生しないのでダイス
およびポンチの切刃の早期摩耗を防止することができ
る。

【００２５】なお、本実施例のプレス抜き加工方法は、
小さなスクラップを発生させないので、従来、２工程抜
きが行われていなかった板材の外周部を打抜くブランキ
ングまたはトリミングによるプレス抜き加工にも適用す
ることができる。

【００２６】次に、本発明の第２実施例について図２お
よび図３を用いて説明する。第２実施例は、上記第１実
施例と同様のハーフシヤリングおよびシヤリングによる
プレス抜き加工を２段ポンチの一回の打ち下ろしによっ
て行うようにしたものである。

【００２７】本実施例のプレス抜き加工は、図２および
図３に示すように、２段ポンチ25とダイス26とを用いて
行われる。２段ポンチ25には、ダイス26に対向する先端
側にハーフシヤ部27が形成され、基端側にシヤ部28が形
成されている。ハーフシヤ部27は、板材29の製品部分29
a に対してトリムライン30の外側に設けられるリトリム
代Ｃに沿って形成されている。また、シヤ部28は、トリ
ムライン30に沿って形成されている。

【００２８】そして、板材29のリトリム代Ｃに合わせ
て、図３に示すように、ハーフシヤ部27とシヤ部28との
間のリトリム代寸法ａが設定され、ハーフシヤ量Ｈ（図
２（ｃ）参照）、すなわちハーフシヤ部27の板材29への
食い込み深さに合わせてハーフシヤ部27とシヤ部28との
段差寸法ｂが設定されている。また、シヤ部28とダイス
26との間には所定のクリアランスｃが設定されている。

【００２９】ここで、２段ポンチ25およびダイス26の各
部の寸法は、板材29の板厚ｔに対してリトリム代寸法ａ
が40〜50％（ａ＝ 0.4〜 0.5ｔ）、段差寸法ｂが50〜80
％（ｂ＝0.5 ｔ〜0.8 ｔ）、クリアランスｃが10〜15％
（ｃ＝ 0.1〜 0.15 ｔ）となるように設定するとよい。
このように設定することにより、第１実施例と同様に、
加工硬化層を確実に除去するとともにクラックの発生を
防止することができ、また、ハーフシヤ時の板材29の破
断を防止することができる。なお、第２実施例では、２
段ポンチ25のリトリム代寸法ａを大きくしてリトリム代
Ｃ（板厚ｔの40〜50％）が第１実施例の場合（板厚ｔの
20〜30％）よりも大きくなるようにしているが、これ
は、１つのダイス26および２段ポンチ25によってハーフ
シヤリングおよびシヤリングを行うため、ハーフシヤリ
ング時のハーフシヤ部27とダイス26とのクリアランスが
大きくなる分、剪断による変形範囲が大きくなるので、
シヤリングによって切除が必要な加工硬化層も大きくな
ることによる。

【００３０】そして、ダイス26上に板材29を載置し、２
段ポンチ25を打ち下ろし、ハーフシヤ部27でハーフシヤ
リングを行い、続いてシヤ部28でシヤリングを行うこと
により、板材29をトリムライン30に沿って所定形状に裁
断する。

【００３１】以上のように構成した本実施例の作用につ
いて次に説明する。

【００３２】本実施例のプレス抜き加工による工程につ
いて図２（ａ）〜（ｅ）を参照して説明する。（ａ）ダ
イス26上に載置された板材29に２段ポンチ25を打ち下ろ
すと、（ｂ）先ず、ハーフシヤ部27が板材29に当接しダ
イス26とハーフシヤ部27との剪断により、板材29の製品
部分29a に対してトリムライン30の外側がリトリム代Ｃ
を残して変形されてハーフシヤリングされる。（ｃ）次
に、ハーフシヤリングの完了とともに２段ポンチ25のシ
ヤ部28が板材29に当接し、（ｄ）さらに、２段ポンチ25
が下降すると、ダイス26とシヤ部28との剪断によるシヤ
リングが開始され、（ｅ）ハーフシヤリングによって生
じた加工硬化層およびクラックがスクラップ31とともに
トリムライン30に沿って切落される。

【００３３】このようにして、プレス抜き加工された製
品の切断面は、第１実施例によるものと同様、加工硬化
層およびクラックが生じにくくなり、延性の低下が防止
される。また、ハーフシヤリング時に生じるクラックお
よび加工硬化層は、シヤリング時のスクラップと共に切
除されるので、小さなスクラップが生じることがない。
さらに、２段ポンチ25を用いることにより、１回の打ち
下ろし、すなわち１工程でハーフシヤリングおよびシヤ
リングを行うことができるので、加工工数を大幅に低減
することができる。

【００３４】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明のプレス抜
き加工方法によれば、ハーフシヤリング時に生じた加工
硬化層およびクラックをシヤリング時にスクラップとと
もに切除することによって、切断部に加工硬化層および
クラックが生じにくくなるので、小さなスクラップの発
生を防止するとともに切断部の延性の低下を防止するこ
とができる。その結果、プレス抜き加工後、伸びフラン
ジ加工時に材料の破断を防止することができ、また、小
さなスクラップの発生による、金型の不具合および板材
の表面の損傷を防止することができるという優れた効果
を奏する。さらに、２段ポンチを用いてハーフシヤリン
グおよびシヤリングを行うことにより、加工工数を低減
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のプレス抜き加工の工程図
である。

【図２】本発明の第２実施例のプレス抜き加工の工程図
である。

【図３】図２に示すプレス抜き加工に用いるポンチおよ
びダイスの各部の寸法を示す図である。

【図４】プレス抜き加工後、伸びフランジ加工して成形
されるサスペンションメンバの斜視図である。

【図５】従来の２工程プレス抜き加工の工程図である。

【図６】プレス抜き加工による切断部の硬度を示す図で
ある。

【図７】板材に下穴をプレス抜き加工した後、下穴の縁
部を伸びフランジ加工する場合の成形品形状を示す図で
ある。

【図８】図７に示すプレス加工を行う場合において、プ
レス抜き加工後の伸びフランジ成形のリトリム代に対す
る最大穴拡げ率を示す図である。

【図９】従来の２工程プレス抜き加工において、金型に
残留した小さなスクラップがパッドとポンチとの間には
さまった状態を示す図である。

【図１０】従来の２工程プレス抜き加工において、金型
に残留した小さなスクラップが板材の上に落下してポン
チによって押圧された状態を示す図である。

【符号の説明】

16,29 板材 17,19,26 ダイス 18,20 ポンチ 21,30 トリムライン 25 ２段ポンチ 27 ハーフシヤ部 28 シヤ部 Ｂ，Ｃ リトリム代

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポンチとダイスとを用いて板材をトリム
   ラインに沿ってシヤリングして製品を得るプレス抜き加
   工方法において、前記板材を前記トリムラインに対して
   リトリム代を残してハーフシヤリングした後、前記トリ
   ムラインに沿ってシヤリングすることを特徴とするプレ
   ス抜き加工方法。
2. 【請求項２】 先端側にハーフシヤリングを行うための
   ハーフシヤ部を有し、基端側にシヤリングを行うための
   シヤ部を有する２段ポンチを用いてハーフシヤリングお
   よびシヤリングを行うことを特徴とする請求項１に記載
   のプレス抜き加工方法。