JPH11179452A - バーリング締結方法、締結構造、及びバーリング形成用パンチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バーリング部を相手部材の穴内に挿通した上
でバーリング部先端を外径方向にカシメて締結を行う際
に、バーリング先端１ａが押し拡げられネッキングされ
た根元５で相手部材２が確実に押さえられ締結されてい
ることを目視で確認でき、また、バーリング部の突出量
を高くして相手部材の座りをよくし、締結外れ、浮きな
どのカシメ不良が発生しないバーリング締結方法を提供
する。 【解決手段】 筒状に突出するバーリング部２０を有し
た金属部材２１を相手部材５５に締結する際に、相手部
材に設けた穴５５ａ内にバーリング部を差し込んでから
バーリング先端部をカシメることにより相手部材の穴周
縁にバーリング先端を係止させるバーリング締結方法に
おいて、上記バーリング部を円筒状の基部２２と、該基
部の先端周縁から軸方向に突出した複数の被カシメ部２
３，２４，２５とから構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複数の部品を一体化
するバーリング締結方法及びバーリング形成用パンチに
関し、円筒状に突出させたバーリング部をカシメて締結
を行う従来方法の欠点を改善したバーリング締結方法、
締結構造、及びバーリング形成用パンチに関する。

【０００２】

【従来の技術】２つの機械部品を締結する方法として使
用されるバーリング締結法においては、例えば金属材
料、例えば金属板に円筒状に突出するバーリング部を有
した穴を形成し、相手部材に形成した穴内にバーリング
部を嵌合した上で、相手部材の穴から突出したバーリン
グ部先端を外径方向に押し拡げて（カシメて）締結する
方法が採られている。即ち、図７(a) 及び(b) は従来の
バーリング締結法の説明図であり、円筒状のバーリング
部１ａを有した金属部材１を相手部材２に設けた穴２ａ
に差し込んだ後で、上方に突出したバーリング部先端１
ａ’を外側にカシメることにより締結が完了する（図７
(b) の状態）。図８は上記従来方法において使用するカ
シメパンチの構成説明図であり、図７(a) の状態にある
バーリング部１ａのφｄ１の内径を有した穴内にカシメ
パンチ３先端のガイド部３ａ（外径φｄ２）を差込んで
Ｒ形状部３ｂによってバーリング部先端１ａ’を加圧す
ることにより相手部材２の開口から上方に突出したバー
リング部先端を外側にカシメて締結を行うものである。
しかし、上記従来の締結方法にあっては、カシメられた
部位１ａ’の外径φＤ１は、バーリング内径φｄ１と同
心円状になるためカシメ部１ａ’が十分に形成されてい
るのか判別しにくく、特に小径のバーリングカシメ部に
あっては、目視での確認が難しかった。また、相手部材
２の上面からバーリング部が突出する突出量が０．５ｍ
ｍ＋αとわずかであるため、相手部材２の座りが悪く外
れが多くなる。例えば、根元部５によって相手部材２が
確実に押え込まれていることを確認することが難しかっ
た。更に、この締結方法においては、図８に示した如き
Ｒ部３ｂを有する特殊なカシメパンチが必要となるた
め、このようなカシメパンチの製造手数、或は入手のた
めの手数、コストがかかるという問題があった。

【０００３】次に、金属部材１にバーリング部１ａを形
成する加工法としては、図９(a) 及び(b) に夫々示した
方法がある。即ち、図９(a) の方法は一工程によってバ
ーリング部を形成する方法であり、穴１０ａを有したガ
イド部材１０上に穴を有しない金属部材１を載置した状
態で、バーリング加工用パンチ１５にて加圧、打抜きを
行うことにより金属部材１に対する穿孔とバーリング部
形成を一工程で実施するものである。このバーリング加
工用パンチ１５は大径のバーリング加工用パンチ本体１
５ａの先端に下穴形成用の小径部１５ｂを有しており、
一回のパンチ動作により下穴形成とバーリング部形成が
行われるものである。上記一工程バーリング方法では、
抜き落されるスクラップ１Ｂが、バーリング部に付着残
留したり、或は下穴用パンチ１０に付着してから下方に
位置する金型ダイ面に落下するなどの不具合が発生す
る。このパンチ動作を高速で連続的に行う場合には、一
回のパンチが行われる度にスクラップの落下の有無を確
認することができないので、パンチ時にパンチ先端と金
型ダイ上のスクラップとがぶつかってパンチ先端の損傷
等を起こす虞れがある。図９(b) は二工程によってバー
リング部を形成する方法であり、第１工程は下穴形成用
のパンチ２０を用いて下穴１Ａを形成する工程であり、
内径がφｄ３の穴２１ａを有したガイド部材２１上に金
属部材１を載置した上でパンチ２０を用いて穿孔を行う
ものである。また、第２工程はバーリング部形成用のパ
ンチ２３を用いてバーリング部１ａを形成する工程であ
り、大径の穴２４ａを有したガイド部材２４上に下穴１
Ａを有した金属部材１を位置合わせして載置し、パンチ
２３により円筒状のバーリング部１ａを形成する。な
お、上記２工程バーリング方法では、工程数が増えるば
かりか、使用するガイド部材数、パンチ数が増える為、
金型費、部品費等の上昇を招いている。

【０００４】次に、上記従来の各バーリング加工方法に
おいては、いずれもバーリング加工用パンチ１５、２０
で加工する際に、図９(a) (b) のように内径がφｄ３の
下穴１Ａを形成するためには、金属部材の板厚ｔとの関
係を、ｔ≦ｄ３とする必要があり、バーリング部１ａを
形成する金属部材の板厚ｔにより、バーリング外径が制
約されるという問題があった。また、一般には、しごき
率は６０％に設定されている。この点を更に詳述する
と、図１０(a) 及び(b) は下穴１Ａを有した金属部材１
のバーリング加工前と、加工後の状態を示す断面図であ
り、バーリング加工においては、加工前と加工後の網目
部Ｘの堆積は同じである。このため、バーリング高さｈ
の調整に於ては、(b) に示した加工後の筒状部Ｘの外径
φＤを大きくするか、或は内径φｄ１を大きくするこ
と、換言すれば肉厚ｔ３を薄くすることにより、バーリ
ング高さｈを高く設定することができる。上記しごき率
とは、肉厚ｔ３をどの程度薄くするかという割合を示す
概念である。図１１(a) の表１は、しごき率に対応する
肉厚ｔ３の変化を示しており、ここでは板厚ｔ＝１ｍｍ
の金属部材を、しごき率０％と６０％で筒状部Ｘの外径
φＤをφ６ｍｍとして加工すると、バーリング高さｈ
は、次のようになる。 しごき率０％の時、ｈ＝０，７５ｍｍ しごき率６０％の時、ｈ＝２．９０ｍｍ このようにしごき率を大きくすることにより、円筒状部
Ｘの軸方向高さｈを高くすることが可能となる。次に、
通常のバーリング加工工程においては、図９(a) に示す
ように下穴１Ａ（φｄ３）とバーリング加工を同時に行
うか、或は(b) に示すように下穴１Ａ（φｄ３）を穿孔
したあとでバーリング加工を行うが、この際、下穴１Ａ
の内径をφｄ３＜ｔにすると、パンチが折れる等の不具
合が発生する。そのため、下穴の内径と金属部材の板厚
との関係を、φｄ３≧ｔを満たすように設定する必要が
あり、板厚ｔが増大するに従ってφｄ３を大きくする必
要がある。

【０００５】次に、円筒状部Ｘの外径φＤを固定し、金
属部材１の板厚ｔを変化させた場合の、バーリング高さ
ｈは図１１(b) の表２に示すようになる。つまり、しご
きを行わない状態でバーリング加工を行うと、板厚が厚
くなるに従ってバーリング高さは低くなる。これを同じ
高さｈにするためには、筒状部の外径φＤを大きくして
行く必要が生じる（φ８、しごき率０％）。図１１(c)
の表３はこのことを示す表であり、ここでは円筒状部Ｘ
の高さｈ＝１を達成するために必要とされる各板厚別の
バーリング部外径φＤを求めている（しごき率０％）。
以上の説明から明らかなように円筒上部Ｘの高さｈ＝１
を達成するためには、板厚が厚くなるに従って大きなバ
ーリング部外径φＤが必要となる。従って、上記のよう
に、図９(a) (b) のように内径がφｄ３の下穴１Ａを形
成するためには、金属部材の板厚ｔとの関係を、φｄ３
≧ｔとする必要があり、その結果バーリング部１ａを形
成する金属部材の板厚ｔにより、バーリング外径が制約
されるという問題が生じていた。また、本出願人の提案
に係る特開平５−１６１９３０号公報「締結方法及び締
結装置」には、大径の穴を有した相手部材上に小径の下
穴を有した金属部材を位置合わせした上で、金属部材の
小径の下穴側からパンチ５を差し込んで、該下穴を押し
広げることにより、円筒状のバーリング部を形成する方
法が提案されている。しかし、この従来技術にあって
は、金属部材に対する下穴の形成をカシメ工程（バーリ
ング工程）とは別工程にて行う必要があるため、工程数
が増え、使用するガイド部材やパンチの数が増えて、生
産性の低下、コストアップを招くという問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記に鑑みて
なされたものであり、バーリング部を相手部材の穴内に
挿通した上でバーリング部先端を外径方向にカシメて締
結を行う際に、バーリング先端１ａが押し拡げられネッ
キングされた根元５で相手部材２が確実に押さえられ締
結されていることを目視で確認でき、また、バーリング
部の突出量を高くして相手部材の座りをよくし、締結外
れ、浮きなどのカシメ不良が発生しないバーリング締結
方法を提供する。また、特殊なカシメパンチが不要であ
り、一般的カシメパンチ（市販品）で容易に締結できる
バーリング締結方法を提供する。更に、本発明では、バ
ーリング加工時、格別の下穴形成工程が不要であり、バ
ーリングを形成する板厚は、バーリング外径に制約がな
く、抜き落されるスクラップが発生しないため金型上で
の障害がなくなると共に、一工程にて形成されるため、
加工工程を増加させることなく加工できるバーリング加
工用パンチを提供する。

【０００７】

【課題を解決する為の手段】以上のように請求項１の発
明によれば、筒状に突出するバーリング部を有した金属
部材を相手部材に締結する際に、相手部材に設けた穴内
にバーリング部を差し込んでからバーリング先端部をカ
シメることにより相手部材の穴周縁にバーリング先端を
係止させるバーリング締結方法において、上記バーリン
グ部を円筒状の基部と、該基部の先端周縁から軸方向に
突出した複数の被カシメ部とから構成したことを特徴と
する。請求項２の発明によれば、筒状に突出するバーリ
ング部を有した金属部材と、該金属部材のバーリング部
を嵌合する穴を有した相手部材とから成り、相手部材の
穴内にバーリング部を差し込んでからバーリング先端部
をカシメることにより相手部材の穴周縁にバーリング先
端を係止させるバーリング締結構造において、上記バー
リング部を円筒状の基部と、該基部の先端周縁から軸方
向に突出した複数の被カシメ部とから構成したことを特
徴とする。請求項３の発明によれば、金属部材にバーリ
ング部を形成するバーリング形成用パンチであって、先
端切刃を、その先端中心点から後方に延びる複数の稜線
によって複数面に分割したことを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示した形態
例により詳細に説明する。まず、図１(a) (b) 及び(c)
は本発明において金属部材に形成するバーリング部の形
状例を示す斜視図であり、図２は本発明の一形態例のバ
ーリング形成用パンチの要部構成及び使用状態説明図、
図３(a) (b) 及び(c) は本形態例のバーリング形成用パ
ンチの切刃の構成例を示す図、図４(a) は図３(b) に示
したパンチ先端部により形成されるバーリング部形状を
カシメた状態を示す平面図、図４(b) 及び(c) は図３
(c) の切刃により形成したバーリング部をカシメた状態
の平面図及び側面図である。また、図５は本形態例にお
いて使用するカシメパンチの一例の要部構成図、図６
(a) (b) は本発明のバーリング部を用いた締結手順を示
す図である。図１(a) のバーリング部２０は、金属部材
２１の板状面に円筒状に突出した円筒基部２２と、円筒
基部２２の環状の上面に１８０度間隔で略垂直に突設さ
れた複数の突起、即ち２つの被カシメ部２３とを有す
る。図１(b) のバーリング部２０は、金属部材２１の板
状面に円筒状に突出した円筒基部２２と、円筒基部２２
の環状の上面に１２０度間隔で略垂直に突設された３つ
の突起、即ち被カシメ部２４とを有する。図１(c) のバ
ーリング部２０は、金属部材２１の板状面に円筒状に突
出した円筒基部２２と、円筒基部２２の環状の上面に９
０度間隔で略垂直に突設された４つの突起、即ち被カシ
メ部２５とを有する。なお、各被カシメ部２３、２４、
２５の幅、長さ、先端の形状等は、使用材質、板厚、カ
シメパンチの径や刃先形状等の諸条件によって必ずしも
一定ではなく、図１(a) (b) (c) には典型的な形状例を
示しているに過ぎない。従って、図示した形状に属さな
い被カシメ部であっても本発明の範囲には十分含まれる
ものである。

【０００９】図２はこのような形状のバーリング部２０
を形成するためのバーリング形成用パンチ３０の構成及
び形成工程（例えば、プレス加工工程）を示す図であ
り、穴３１ａを有したダイ３１上に下穴未形成の金属部
材２１を載置した状態で、穴３２ａを有したストリッパ
３２にて金属部材２１上を押えることにより固定し、こ
の状態にて穴３２ａから穴３１ａに向けてバーリング形
成用パンチ３０の刃先を打ち込む。バーリング加工用パ
ンチ３０は、図２に示した下死点の状態まで下降した後
で上昇することにより加工が完了する。バーリング形成
用パンチ３０の先端部は、大径部３５と、大径部３５の
先端から突出した小径の切刃３６とから成り、切刃３６
によって複数の突起状の被カシメ部２３、２４、２５を
形成すると共に、大径部３５によって筒状基部２２を形
成する。図１(a) のバーリング部２０は図３(a) に示し
た形状の切刃３６により形成され、図１(b) のバーリン
グ部２０は図３(b) に示した形状の切刃３６により形成
され、図１(c) のバーリング部２０は図３(c) に示した
形状の切刃３６により形成される。即ち、図３(a) の切
刃３６は、その円形の先端を中心点を通る直径線（稜
線）４０によって２面に分割されており、この切刃３６
が先行して板状の金属部材２１を貫通することにより、
図１(a) の如く１８０度間隔で配置された２つの被カシ
メ部２３を形成し、更に切刃３６に続いて金属部材２１
を貫通する大径部３５が筒状基部２２を形成する。この
結果、図１(a) のごとき形状のバーリング部２０が形成
される。

【００１０】また、図３(b) の切刃３６は、その先端が
中心点から後方へ延びる１２０度間隔の３本の稜線稜線
４１によって３面に分割されており、この切刃３６が先
行して板状の金属部材２１を貫通することにより、図１
(b) の如く１２０度間隔で配置された３つの被カシメ部
２４を形成し、更に切刃３６に続いて金属部材２１を貫
通する大径部３５が筒状基部２２を形成する。この結
果、図１(b) のごとき形状のバーリング部２０が形成さ
れる。また、図３(c) の切刃３６は、その先端が中心点
から後方へ延びる９０度間隔の４本の稜線稜線４２によ
って４つの面に分割されており、この切刃３６が先行し
て板状の金属部材２１を貫通することにより、図１(c)
の如く９０度間隔で配置された４つの被カシメ部２５を
形成し、更に切刃３６に続いて金属部材２１を貫通する
大径部３５が筒状基部２２を形成する。この結果、図１
(c) のごとき形状のバーリング部２０が形成される。な
お、図示した切刃は一例であり、５面以上に分割された
切刃であってもよい。

【００１１】図４(a) (b) 及び(c) はカシメ後の状態を
示しており、このカシメは、図５に示したカシメパンチ
５０により形成される。カシメパンチ５０は、大径の本
体５０ａと、本体先端面のテーパ面５０ｂと、テーパ面
５０ｂ先端から突出した刃先５０ｃとから成り、テーパ
面５０ｂは例えば６０〜１２０度の角度範囲に形成す
る。図６(a) は図４(b) (c) のバーリング部２０を相手
部材５５の締結穴５５ａ内に嵌合した状態を示す断面
図、図６(b) はカシメた状態を示す断面図である。図６
(a) の状態にある締結部に対して上方から図５のカシメ
パンチ５０の刃先５０ｃを差込み加圧することにより、
テーパ面５０ｂが各被カシメ部２５を外径方向に押し広
げて、図６に示した如く相手部材５５の穴５５ａの周縁
に対して強固にカシメ固定される。本形態例のバーリン
グ部をカシメることにより形成された締結部において
は、円筒状の筒状基部２２の環状の上縁部に所定の周方
向間隔を隔てて突設された被カシメ部だけを外径方向に
カシメることにより相手部材の穴の周縁部との間で締結
が行われるので、上方から締結部を目視した際に、被カ
シメ部が外径方向に変形していることさえ確認できれ
ば、締結が行われていることを容易に確認できる。つま
り、従来のように円筒状の先端部全体を外径方向にカシ
メるのではなく、部分的に形成された被カシメ部だけを
変形させるので、カシメられていない筒状基部２２との
識別、カシメられた被カシメ部と相手部材５５との識別
が容易となり、カシメ状況の判断が容易、確実となる。
また、本発明では従来の加工方法のように板厚ｔと下穴
径φｄ３（図９）との関係をｔ≦φｄ３となるように規
制する必要が無くなるため、バーリング部１ａを形成す
る金属部材の板厚ｔにより、バーリング外径が制約され
るという問題がなくなる。

【００１２】次に、本発明の形態例によれば、下穴が形
成されていない金属部材面に一括した作業によりバーリ
ング部を突出形成するので、突出量を高くして相手部材
の座りをよくすることができる。これを詳述すれば、従
来のように下穴を形成した上でバーリング加工を行う場
合にはバーリング部の高さｈは図１０(b) 或は図６(a)
に示した如く低くなるが、本発明のように下穴が形成さ
れていない金属部材面に一括した作業によりバーリング
部を突出形成する場合には、下穴形成のために除去され
ていない分の金属材料を被カシメ部を形成する材料とし
て使用することができる。つまり、本発明により形成さ
れるバーリング部の高さは図６(a) のｈ１のように被カ
シメ部２５の突出高さ分だけ高いものとなる。この結
果、被カシメ部をカシメることにより、相手部材が確実
に締結されることとなる。

【００１３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、バーリン
グ部を相手部材の穴内に挿通した上でバーリング部先端
を外径方向にカシメて締結を行う際に、バーリング先端
が押し拡げられネッキングされた根元で相手部材が確実
に押さえられ締結されていることを目視で確認でき、ま
た、バーリング部の突出量を高くして相手部材の座りを
よくし、締結外れ、浮きなどのカシメ不良の発生を防止
できる。つまり、本発明のバーリング締結方法、締結構
造、及びバーリング形成用パンチにおいては、下穴が形
成されていない金属部材に対して一回のパンチ作業によ
って突起状の被カシメ部を複数備えたバーリング部を形
成することとなるので、下穴の打抜き形成時に従来発生
していたスクラップが無くなり、スクラップに起因した
刃先の損傷等がなくなるばかりでなく、従来スクラップ
として廃棄されていた材料がバーリング部の一部（被カ
シメ部）として利用され、しかも被カシメ部によるカシ
メによって相手部材を確実強固に締結することが可能と
なる。つまり、本発明では、バーリング加工時、格別の
下穴形成工程が不要であり、バーリングを形成する板厚
は、バーリング外径に制約がなく、抜き落されるスクラ
ップが発生しないため金型上での障害がなくなると共
に、一工程にて形成されるため、加工工程を増加させる
ことなく加工できる。また、円筒状の基部から突出した
複数の被カシメ部だけがカシメられて相手部材の穴の周
縁を係着するので、目視により締結状態の良否を容易に
確認できる。また、突起状の被カシメ部をカシメるだけ
であるので、特殊な形状のカシメパンチが不要であり、
一般的カシメパンチ（市販品）を用いて容易に締結する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a) (b) 及び(c) は本発明において金属部材に
形成するバーリング部の形状例を示す斜視図。

【図２】本発明の一形態例のバーリング形成用パンチの
要部構成及び使用状態説明図。

【図３】(a) (b) 及び(c) は本形態例のバーリング形成
用パンチの切刃の構成例を示す図。

【図４】(a) は図３(b) に示したパンチ先端部により形
成されるバーリング部形状をカシメた状態を示す平面
図、図４(b) 及び(c) は図３(c) の切刃により形成した
バーリング部をカシメた状態の平面図及び側面図。

【図５】本形態例において使用するカシメパンチの一例
の要部構成図。

【図６】(a) (b) は本発明のバーリング部を用いた締結
手順を示す図。

【図７】(a) 及び(b) は従来のバーリング部を用いた締
結手順を示す図。

【図８】従来のカシメパンチの一例の構成説明図。

【図９】(a) 及び(b) は夫々従来のバーリング部形成工
程を示す図。

【図１０】(a) 及び(b) は従来のバーリング加工方法を
説明する図。

【図１１】(a) はしごき率と板厚との関係を示す図、
(b) は板厚の違いによるバーリング高さの違いを示す
図、(c) は一定のバーリング高さを達成するためのバー
リング外径を板厚との関係で説明する図。

【符号の説明】

１ 金属部材、１ａ バーリング部，１ａ’ バーリン
グ部先端、２ 相手部材，２ａ 穴、３ カシメパン
チ、３ａ ガイド部、１０ ガイド部材、１０ａ穴，１
５ バーリング加工用パンチ，２０ パンチ，２１ ガ
イド部材，２３パンチ，２０ バーリング部，２１ 金
属部材，２２ 円筒基部，２３，２４，２５ 被カシメ
部，３０ バーリング加工用パンチ、３１ ダイ、３２
ストリッパ、３５ 大径部、３６ 切刃、５０ カシ
メパンチ、５５ 相手部材。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状に突出するバーリング部を有した金
   属部材を相手部材に締結する際に、相手部材に設けた穴
   内にバーリング部を差し込んでからバーリング先端部を
   カシメることにより相手部材の穴周縁にバーリング先端
   を係止させるバーリング締結方法において、 上記バーリング部を円筒状の基部と、該基部の先端周縁
   から軸方向に突出した複数の被カシメ部とから構成した
   ことを特徴とするバーリング締結方法。
2. 【請求項２】 筒状に突出するバーリング部を有した金
   属部材と、該金属部材のバーリング部を嵌合する穴を有
   した相手部材とから成り、相手部材の穴内にバーリング
   部を差し込んでからバーリング先端部をカシメることに
   より相手部材の穴周縁にバーリング先端を係止させるバ
   ーリング締結構造において、 上記バーリング部を円筒状の基部と、該基部の先端周縁
   から軸方向に突出した複数の被カシメ部とから構成した
   ことを特徴とするバーリング締結構造。
3. 【請求項３】 金属部材にバーリング部を形成するバー
   リング形成用パンチであって、 先端切刃を、その先端中心点から後方に延びる複数の稜
   線によって複数面に分割したことを特徴とするバーリン
   グ形成用パンチ。