JPH0810872A - 樹脂コート金属板の穴明け−穴拡げ用ポンチ・ダイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱交換器用フィン材等の金属板材の表面に樹
脂を塗布した樹脂コート金属板材の穴明け−穴拡げ加工
に好適なポンチおよびダイを提供する。 【構成】 ポンチ先端の刃先部直下の側面を凹形状と
し、ポンチの刃先部以外の外径を刃先部外径よりも小と
し、切刃部側面に刃先部外径より小さい凹凸を設けたポ
ンチ、およびダイ先端の刃先部直下の側面を凹形状と
し、ダイの刃先部以外の外径を刃先部外径よりも大と
し、切刃部側面に刃先部内径より大きい凹凸を設けたダ
イ 【効果】 ポンチ・ダイへの樹脂の付着が無いため刃先
の過熱が起こらず、よって金型の寿命が伸びる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金属板材の表面に樹脂を
塗布した樹脂コート金属板材の穴明け−穴拡げ加工に好
適なポンチおよびダイに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、熱交換器用フィン材の加工などは
機械的拡管法と言われる方法すなわち図５に示すような
金型（ポンチ、ダイ・バーリングポンチ、バーリングダ
イ）を用い、図６に示すようにまず図６（２）のように
ポンチとダイによりアルミニウム板に４〜１５ｍｍ程度
の穴明け（ピアシング）加工をし、次いで図６（３）の
ようにダイと一体化しているバーリングポンチとバーリ
ングダイにより穴拡げ（バーリング）加工をする。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年はフィン材の耐食
性向上や親水性・撥水性の向上を目的として金属板材の
表面にエポキシ樹脂、アクリル樹脂等を塗布した樹脂コ
ート金属板材が多用されている。この樹脂コート金属板
材の加工法も従来と同様に図５に示すような直線状の側
面を持つポンチとダイを用いた穴明け−穴拡げ加工によ
り行われている。しかし、樹脂コート金属板材を穴明け
し、連続して穴拡げする際、ポンチおよびダイが加工時
の発熱によって高温となりテンパーカラーを示し金型焼
けとなり、それに伴い刃の磨耗が急速に進み、ポンチお
よびダイの破損に至るという現象が発生する場合があ
る。この現象は従来の樹脂コートしていない金属板の穴
明け−穴拡げ加工では見られなかった現象である。

【０００４】この現象について本発明者等は種々研究し
た結果、次のような知見を得た。コートに用いている樹
脂は剪断応力が小さいことから剪断エネルギーは下地の
金属板材よりは小さいものの樹脂コート厚さは下地金属
板材と比べて５／１００程度と小さいためそれほどの利
得はなく、従って樹脂コート無しの板材と同程度の剪断
エネルギーを必要とする。この剪断エネルギーはそのま
ま熱エネルギーに変わり、しかも剪断は局所的に大きな
変形であることから、発生した熱は微小範囲に集中し、
また剪断加工時間が短いため金型（ポンチ、ダイ）はか
なりの高温となる。金属のみからなる従来材ではこの温
度上昇は問題にならなかったが、樹脂コート金属板材の
コートに用いられる樹脂は金属板材より軟らかく延展性
があり、またガラス転移点や融点も下地金属板材より低
いため、剪断加工により発熱・温度上昇したポンチ・ダ
イ等の金型に接触した時にその熱により流動しやすくな
り、樹脂が金型側面に付着するという現象が起こる。そ
して、一旦樹脂の金型への付着が起こると、この樹脂が
金型と潤滑油との接触を妨げるため金型冷却が不充分に
なり、また樹脂の熱伝導率は下地金属板材より小さいこ
とから樹脂を通しての熱拡散が充分ではなく、その結果
温度上昇が引き起こされるという悪循環に陥る。また穴
明けの際に、金型に付着した樹脂が金属板にコートされ
ている樹脂と摺動するときにも摩擦熱が発生するが、ポ
ンチ側面が直線状になっていて隙間が無いことからポン
チストロークの全行程に渡って摺動が起こるため摩擦熱
の発生が多量となり、さらに状況を悪化させている。そ
して、発生した熱は樹脂の熱伝導の悪さのため拡散せ
ず、次第に高温となりついには金型の鉄系材料の脆性温
度に達し、ポンチ・ダイが破壊しやすくなる。本発明
は、ポンチ・ダイへの樹脂の付着を防止し、また冷却能
のある潤滑油とポンチ先端との接触を維持することで放
熱性を確保し、それにより過熱によるポンチ等金型の損
傷を防止・軽減することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】発明者は上記問題を解決
するためポンチ形状について種々検討した結果、本発明
の考案に至った。

【０００６】すなわち本発明は、ポンチ先端の刃先部直
下の側面を凹形状とし、ポンチの刃先部以外の外径を刃
先部外径よりも小とすることを特徴とする樹脂コート金
属板の穴明け−穴拡げ用ポンチである。

【０００７】また、切刃部側面に刃先部外径より小さい
凹凸を設けることを特徴とする請求項１記載の樹脂コー
ト金属板の穴明け−穴拡げ用ポンチである。

【０００８】また、ポンチ表面に潤滑油を直接供給する
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の樹脂コ
ート金属板の穴明け−穴拡げ用ポンチである。

【０００９】さらに、ダイ先端の刃先部直下の側面を凹
形状とし、ダイの刃先部以外の外径を刃先部外径よりも
大とすることを特徴とする樹脂コート金属板の穴明け−
穴拡げ用ダイである。

【００１０】また、切刃部側面に刃先部内径より大きい
凹凸を設けることを特徴とする請求項２記載の樹脂コー
ト金属板の穴明け−穴拡げ用ダイである。

【００１１】また、ダイ表面に潤滑油を直接供給するこ
とを特徴とする請求項４または請求項５記載の樹脂コー
ト金属板の穴明け−穴拡げ用ダイである。

【００１２】

【作用】以下、図面を参照しながら説明する。

【００１３】図１は本発明の請求項１，４の一つの実施
例を示す断面図である。本発明は図１に示すように、ポ
ンチの刃の直下の切刃部側面を漸次縮径するなどして刃
の直下の形状を凹形状とし、またポンチ先端の刃先部以
外の切刃部の径を刃先の径より小さくすることにより、
金属板をコートしている樹脂とポンチの側面との接触が
ないようにしたものである。これにより剪断加工熱によ
りポンチの温度が上昇してもその熱で樹脂を流動・溶融
することがない。また加工熱で樹脂が流動化したとして
もポンチ側面と離れているため、ポンチへの付着を防止
することができる。また仮にポンチに付着したとして
も、付着した樹脂と金属板をコートしている樹脂とが相
互に摺動する距離が短いため、摩擦熱の発生が少なく樹
脂の温度上昇が抑えられる。そして、ポンチに樹脂等の
付着物が無いことから、ポンチの放熱性が阻害され熱が
蓄積されることが無く、また刃の直近まで潤滑油が行き
渡り充分な冷却が行われ、ポンチ切刃部特に刃先部の温
度上昇を抑制することができる。従って、温度上昇によ
るポンチ材質の軟化等が生じず、ポンチの劣化を防ぎ寿
命を延ばすことができるのである。

【００１４】ダイについても同様であり、ダイの刃先以
外の径を大きくすることにより穴明け加工で樹脂が温度
上昇してもダイ側面から離れているため側面への樹脂の
付着が起こらず、またダイ先端の刃先への潤滑油の供給
がとぎれることがないため冷却が充分行われる。従って
樹脂の付着、温度上昇、樹脂の付着、さらなる温度上昇
という悪循環を防ぐことができ、過熱によるダイの損傷
が防止でき寿命を延ばすことができる。

【００１５】なお刃の強度を維持するためと研磨のため
に、図２に示すようにポンチ・ダイの刃の先端から研磨
代を見込んだ長さ（通常０．５ｍｍ程度）は刃先の径と
同じとしても良い。このように刃先部に平行部を設けて
もそれ以外の側面が充分な長さであれば樹脂の付着防止
・冷却効果が得られる。

【００１６】穴明け加工の刃間のクリアランスは従来と
同様に板厚ｔに対して５〜１５％ｔとし、切断の精度の
確保と穴拡げ加工時の穴縁割れを防止すると良い。

【００１７】図３は請求項２，５の一つの実施例を示し
た断面図である。図３に示すように、ポンチの側面にポ
ンチ刃先の外径より小さい径の凹凸を設け、またはダイ
側面にダイ刃先の内径より大きい径の凹凸を設けること
により、潤滑油とポンチとの接触面積を増大させ冷却効
果をさらに高めることができる。これにより刃の磨耗や
破損を抑制でき金型の寿命をさらに伸ばすことができ
る。表面積を増大させることで効果を有するのであり、
凹凸の形状、個数等は特に限定されないが、凹凸が樹脂
と接触しないようにその高さが規制される。

【００１８】図４は請求項３，６の一つの実施例を示し
た断面図である。図４に示すようにポンチ内部の流路や
しわ押さえ等から強制的に潤滑油を供給して、ポンチの
側面あるいは下面に設けた開口部から潤滑油を噴出させ
ることにより、さらにポンチの冷却効果を上げ、付着樹
脂を洗い落とし、刃の潤滑を向上させ、温度上昇を防ぐ
ことができる。また同様にダイに対しても強制的に潤滑
油を供給しダイ側面の冷却を図ることにより温度上昇を
防ぐことができる。これにより過熱による金型の劣化・
損傷を防ぐことができる。

【００１９】なお、一般の直線剪断においては刃の直下
を凹形状にすると、剪断の工程中の往工程では問題無い
が、復工程中に凹形状の尖端に素材が衝突することがあ
り、剪断作業が安定しないという問題がある。しかし、
本願発明は穴明け−穴拡げ加工に用いるポンチであり、
図５に示すように穴明け加工の往工程の次には穴拡げ加
工が行われるため穴明け工具の復工程時には素材と抜き
カスの端部は刃の側面から離れた位置にあり、従って復
工程で刃が素材と衝突や接触することは無いのである。

【００２０】

【効果】以上詳述したように、本発明に係るポンチ・ダ
イ先端の刃先部直下の側面を凹形状とし、刃先部以外の
外径をポンチの場合は刃先部外径よりも小とし、ダイの
場合は刃先部外径よりも大とする、さらに切刃部側面に
凹凸を設け、あるいはポンチ・ダイ表面に潤滑油を直接
供給することを特徴とするポンチ・ダイを樹脂コート金
属板材の穴明け−穴拡げ加工に用いれば、樹脂のポンチ
・ダイへの付着を防止し、また冷却能のある潤滑油とポ
ンチ・ダイ先端との接触を維持することができ、従って
放熱性を確保し、ポンチ・ダイの温度上昇を防ぐことが
できる。従って、過熱によるポンチ等金型の損傷を防止
・軽減することができ、金型の寿命を大幅に延ばすこと
が可能となる。また、ポンチ・ダイへの樹脂の付着が無
いことから、穴明けした時の穴の形状を正しくできると
ともに温度上昇による熱膨張を少なくできることから高
い精度を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の穴明け−穴拡げ金型構成を示す断面
図である。

【図２】 本発明の別の実施例を示す断面図である。

【図３】 本発明の別の実施例を示す断面図である。

【図４】 本発明の別の実施例を示す断面図である。

【図５】 従来の穴明け−穴拡げ金型構成を示す断面図
である。

【図６】 穴明け−穴拡げ工程を示す断面模式図であ
る。

【符号の説明】

１ ポンチ ２ ダイ＆バーリングポンチ ３ リテーナー＆バーリングダイ ４ 樹脂コート金属板 ５ 下地金属 ６ 樹脂 ７ 潤滑油

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポンチ先端の刃先部直下の側面を凹形状
   とし、ポンチの刃先部以外の外径を刃先部外径よりも小
   とすることを特徴とする樹脂コート金属板の穴明け−穴
   拡げ用ポンチ。
2. 【請求項２】 切刃部側面に刃先部外径より小さい凹凸
   を設けることを特徴とする請求項１記載の樹脂コート金
   属板の穴明け−穴拡げ用ポンチ。
3. 【請求項３】 ポンチ表面に潤滑油を直接供給すること
   を特徴とする請求項１または請求項２記載の樹脂コート
   金属板の穴明け−穴拡げ用ポンチ。
4. 【請求項４】 ダイ先端の刃先部直下の側面を凹形状と
   し、ダイの刃先部以外の外径を刃先部外径よりも大とす
   ることを特徴とする樹脂コート金属板の穴明け−穴拡げ
   用ダイ。
5. 【請求項５】 切刃部側面に刃先部内径より大きい凹凸
   を設けることを特徴とする請求項２記載の樹脂コート金
   属板の穴明け−穴拡げ用ダイ。
6. 【請求項６】 ダイ表面に潤滑油を直接供給することを
   特徴とする請求項４または請求項５記載の樹脂コート金
   属板の穴明け−穴拡げ用ダイ。