JPH11235696A - 同一方向二工程せん断穴あけ加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】容易にセンタリングができるようにして、ワ−
クがパンチ・ダイスの芯とズレるのを防止した同一方向
二工程せん断穴あけ加工方法を提供する。 【解決手段】パンチに設けたロケーションパンチによっ
て、第１工程で打ち抜くワ−クに位置決め用の貫通ガイ
ド穴を形成し、第２工程で該貫通ガイド穴に、パンチに
設けたロケーションパンチを嵌合させることによって、
パンチが正確に前記半抜き部に嵌合するようにして、打
ち抜くようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば自動車の
ホイ−ルのデイスクの穴あけ加工のような金属製ワ−ク
のせん断穴あけ加工方法に係り、詳記すれば、ワ−クに
割れの生じるのを防止し、しかも平滑で美麗な加工面が
得られる金属製ワ−クの同一方向二工程せん断穴あけ加
工方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車のホイ−ルのデイスク部には、い
わゆる飾り穴が形成されている。この飾り穴部位は、コ
ールドスピニングにより強く冷間加工が施されているの
で、この部位は強度が上昇している。

【０００３】この強度が上昇した部位は、飾り穴を施す
せん断打ち抜き加工での割れ感受性が高い状態にある。
このデイスク部材に強加工材や高強度材（いわゆるハイ
テン材）を用いた場合、飾り穴部位の強度はさらに高く
なり、割れ感受性は益々強くなる。

【０００４】このような状態にある部位に、従来の慣用
抜きでせん断打ち抜き加工を施すと、切断面に板厚中心
割れが生じる。

【０００５】このような割れを防止する方法として、本
出願人は、同一方向二工程せん断穴あけ加工法を開発
し、先に特許出願した。

【０００６】上記同一方向二工程せん断穴あけ加工法
は、図１に示すように第１工程でワーク１を半抜きし、
図２に示すように、第２工程ではパンチ２とダイス３と
を交換し、いわゆる慣用法により抜き落とす方法であ
り、この方法によって、ハイテン材の飾り穴部の割れの
問題は解決した。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記方法は、図２に示
すように、第２工程では、第１工程において半抜きした
位置に、パンチ２′がクリアランスゼロで正確に降りて
くるようにしなければならない。

【０００８】図２に示すように、第２工程でのダイス
３′の抜き穴（φＤ₂）は、半抜き部の径（φＤ₁）より
大きい。

【０００９】この場合、ワークの半抜き部分が、パンチ
とダイスの芯に対し、偏芯した状態で抜き落とすことに
なると、パンチ２′の切れ刃が第１工程で形成された切
断面（金属光沢を有するせん断面の部分）を擦り、その
品質が著しく損なわれる。

【００１０】従来の慣用抜きでは、ワークの位置決め
は、デイスクのボルト穴部とパイロットピンとでなされ
ていた。この場合、ボルト穴部とパイロットピンとの間
のクリアランスはゼロではなく、或る値が与えられてい
る。

【００１１】第２工程では、パンチと半抜き位置との間
では、クリアランスがゼロであるにもかかわらず、上記
したようにボルト穴部にクリアランスが与えられている
ので、前記したように、第２工程において、パンチ２′
の切れ刃が第１工程で形成された切断面を擦る恐れが生
じる。

【００１２】この発明は、このような点に鑑みなされた
ものであり、容易にセンタリングができ、ワ−クがパン
チ・ダイスの芯とズレるのを防止した同一方向二工程せ
ん断穴あけ加工方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的に沿う本発明の
構成は、被加工材であるワ−クを、パンチとダイスとを
使用して半抜きする第１工程と、該半抜きしたワ−クを
前記と同一方向から、パンチとダイスとを使用して打ち
抜く第２工程とを具備した金属製ワ−クの二工程せん断
穴あけ加工方法に於いて、前記パンチに設けたロケーシ
ョンパンチによって、前記第１工程で前記打ち抜くワ−
クに位置決め用の貫通ガイド穴を形成し、前記第２工程
で該貫通ガイド穴に、前記パンチに設けた前記と同一若
しくは異なるロケーションパンチを嵌合させることによ
って、前記パンチが正確に前記半抜き部に嵌合するよう
にして、打ち抜くことを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を説明
する。本発明では、第１工程と第２工程の二工程で打ち
抜くことを前提としている。第１工程では、半抜きと同
時に位置決め用貫通ガイド穴を形成する。この半抜きは
負のクリアランスで行い、なおかつパンチ先端部分に
は、せん断条件に応じて０゜から１５゜のテ−パ−が付
いた形状になっている。このようにして半抜きすると、
抜きカス側と製品側とは、互いに圧縮の力を受けながら
変形するから、半抜き状態での分離された部分の加工面
は、鏡面状態となり、極めて良好となる。

【００１５】第２工程では、通常の慣用抜きと同じよう
に、ダイス径を大きくしているので、ワ−クがズレる可
能性があるが、本発明では、パンチに取着したロケーシ
ョンパンチを貫通ガイド穴に嵌合させることによって、
センタリングして打ち抜くので、ワ−クのズレは全く生
じない。

【００１６】第２工程でダイスの径を大きくすることに
より、パンチとダイスとの間には、過度の負荷が発生す
ることなく打抜くことができる。この第２工程での加工
面精度は、第１工程におけるような鏡面ではないが、い
わゆる従来の慣用抜きと比べて、遥かに平滑度の優れた
加工面が得られる。

【００１７】次に、本発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図３及び図４は、本発明方法の第１工程を示す
ものであり、ダイス３ａ上に載置した被加工材のワ−ク
１ａ（大型デイスク）に、上方から通常の方法により、
パンチ２ａをプレスで下降させてワ−ク１ａを強圧し、
位置決め用貫通ガイド穴４の形成と同時に半抜きとする
状態を示す。

【００１８】パンチ２ａは、パンチホルダー５に密嵌固
定され、パンチ２ａ中央部には、ロケーションパンチ６
が密嵌固定されている。

【００１９】ダイス３ａの上面は凹部に形成され、該凹
部にはスペーサー９を介して、ガイド穴抜きダイス３ｂ
が嵌合されている。このようにして、ダイス３ａ及び３
ｂの上面は、打ち抜く形状のリング状凹状溝７が形成さ
れ、該凹状溝７で囲まれた円形部中央には、貫通ガイド
穴形成用貫通孔８が形成されるようになっている。

【００２０】ワ−ク１ａのボルト穴１０には、パイロッ
トピン１１が所定のクリアランスで遊嵌されて、ワ−ク
１ａ本体の位置決めを行っている。

【００２１】第１工程での半抜きの程度（加工量）は、
ワ−ク１ａの材質や板厚によって変化するが、板厚の２
５％〜８０％とするのが良い。加工量が、２５％より少
ないと、第２工程での加工面性状が悪化し、逆に８０％
より多いと、パンチに対する負荷が大きくなり、パンチ
寿命の低下をもたらす。

【００２２】半抜きを、上記加工量とすることによっ
て、ワ−クの板厚中心部に不純物が偏析している場合や
強化工を受けている場合でも、中心部での割れを効果的
に防止することができると共に、良好な加工面を得るこ
とができる。

【００２３】第２工程では、図５に示すように、ダイス
３ｃの抜き穴１２径を第１工程のダイス３ａ，３ｂ上面
の凹部７より大きく、即ち通常の慣用抜きと同じように
して打ち抜く。この第２工程のダイス３ｃは、パンチ２
ａ′とダイス３ｃの抜き穴１２とのクリアランスが、第
２工程でこれから更に打ち抜くべきワ−ク１ａの板厚の
＋４〜＋３５％となるように選択するのが良い。

【００２４】第２工程に於いて、第１工程で半抜きされ
たパンチ穴に、パンチを正確に打ち込むには、ワ−ク１
ａの位置決めを正確に行う必要がある。そのためパンチ
ホルダ−５′に嵌合固定されたパンチ２ａ′の中心に
は、前記ロケーションパンチ６と本体が同形状で先細の
ロケーションパンチ６′が嵌合されている。

【００２５】ロケーションパンチ６′は、上端頭部が、
パンチ２ａ′中央に形成された貫通孔の段部に、コイル
スプリング１３によって、付勢係止されている。コイル
スプリング１３は、ロケーションパンチ６′の頭部上面
に形成された凹部と、パンチホルダ−５′下端との間に
介装されている。

【００２６】ロケーションパンチ６′は、その先端以外
の本体形状及び取り付け位置は、前記第１工程のロケー
ションパンチ６と同一とする必要がある。

【００２７】ロケーションパンチ６′がワ−ク１ａに接
触すると、ロケーションパンチ６′は、第１工程で形成
された貫通ガイド穴４に沿って下降を続けようとするた
め、ワ−ク１ａの移動が起こり、ワ−ク１ａの半抜き部
とダイス抜き穴との芯を一致させる。

【００２８】上記したようにして、クリアランスゼロの
正確な位置決めができるので、パンチ２ａ′は、半抜き
部にズレずに嵌合するから、パンチ２ａ′の切れ刃が第
１工程で形成された切断面を損なうことなく、抜き落と
すことができる。

【００２９】貫通ガイド穴４は、半抜きされたパンチ穴
の中央に形成するのが良いが、中央からズレても差し支
えない。第２工程のロケーションパンチ６′は、先細に
形成するのが良い。先細に形成することによって、ガイ
ドに容易に嵌合すると共にワ−ク１ａを移動させ、セン
タリングを容易とするからである。

【００３０】ロケーションパンチ６′の先端部と貫通ガ
イド穴４とのクリアランスは、ボルト穴１０とパイロッ
トピン１１との間のクリアランスよりも大きくなってい
る。従って、ロケーションパンチ６′は、貫通ガイド穴
４の側面を擦ることなく打ち込むことができる。

【００３１】そして、貫通ガイド穴４とテーパーの付い
ているロケーションパンチ６′との間のクリアランスが
ゼロとなるような位置で飾り穴を打ち抜くように、貫通
ガイド穴４とロケーションパンチ６′の寸法が設計され
ている。

【００３２】貫通ガイド穴４の形状は、円形及び角形
等、抜き穴の形状に応じて選択すれば良い。例えば、丸
穴抜きの場合は、円形で良いが、丸穴以外の形状（例え
ばおむすび形状）の場合は、円形では抜き穴の周方向の
位置決めができないので、円形以外の形状（例えば角形
或は楕円形）とするか、円形のガイド穴を２箇所形成す
る。

【００３３】次に、実デイスクを用いた実施例を挙げ
て、本発明を更に説明する。 （供試ワーク）５４０Ｎ／ｍｍ² 級のハイテン材を、コ
ールドスピンにより成形後、ボルト穴加工した実デイス
クを使用した。尚、本供試デイスクは、従来の慣用抜き
でせん断打ち抜き加工をすると、中心割れが発生した。

【００３４】（試験方法）第１工程で、図３及び図４に
示すようにして、φ２５の貫通ガイド穴の形成と同時に
飾り穴の半抜きを行った。

【００３５】第２工程で、図５に示すように、上記貫通
ガイド穴を利用して、ロケーションパンチ６′により、
ワーク位置の高精度な修正を行った。具体的には、第２
工程においてワークをセットするボルト穴とパイロット
ピンとのクリアランスを、０．０５、０．１５及び０．
２５ｍｍとし、第２工程を行った後の切断面性状を観察
した。

【００３６】（試験結果） （１）第２工程後の切断面性状は、ボルト穴とパイロッ
トピンとのクリアランスが上記のいずれの場合も良好で
あり、第１工程で形成された切断面（金属光沢を有する
せん断面の部分）に対し、損傷が見られなかった。

【００３７】（２）第１工程で半抜きした飾り穴位置と
第２工程で抜き落とした飾り穴位置にズレがないこと
は、抜きかすに残された痕跡からも知ることができる。
すなわち、図１のφＤ₁に相当する第１工程の半抜き位
置と図２のφＤ₂に相当する第２工程で抜き落とした位
置は抜きかすの全周にわたり、芯ズレは観察されず、ワ
ークの位置決めは確実になされていることが判明した。

【００３８】（３）これらのことから、本発明の貫通ガ
イド穴方式によって、ワーク位置の修正が極めて高精度
で可能なことが確認された。

【００３９】本発明方法は、１ｍｍ以下の薄板から２０
ｍｍ以上の厚板に対しても適用することができ、ワ−ク
の厚さは特に限定されない。また、ワ−クの材質は、鉄
鋼材だけでなく、各種金属や合金に対しても適用可能で
ある。ワ−クの形状についても、平板だけでなく曲面に
対しても適用することができる。

【００４０】更に、第１工程及び第２工程でのパンチと
ダイスとのクリアランス、パンチ及びダイスの形状並び
に第１工程での加工量（くいこみ量）等は、ワ−クの材
質や板厚等に応じて適切な値を選択すれば良い。

【００４１】本発明方法は、自動車のホイ−ルのデイス
クのハブ穴，ボルト穴及び飾り穴の穴あけ加工に適用で
きるだけでなく、あらゆる金属及び合金の穴加工部品に
対して適用することができる。また、打ち抜く穴の形状
は、円形、楕円形等、従来の慣用抜きで打ち抜く形状に
は、全て打ち抜くことができる。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、ワ−クを正確に位置決
めできるので、第１工程で形成されたせん断面を傷つけ
ることなく抜き落とすことができるから、従来の慣用抜
きでは全く得られない極めて加工面精度が高く、平滑度
の高い美麗な切断面が得られると共に、従来の慣用抜き
の場合に生じたワ−ク表面と平行な割れも回避すること
ができる。

【００４３】

【図面の簡単な説明】

【図１】同一方向２工程抜きにおける従来の第１工程を
示す断面図である。

【図２】同一方向２工程抜きにおける従来の第２工程を
示す断面図である。

【図３】本発明の第１工程の初期状態を示す断面図であ
る。

【図４】本発明の第１工程の終期状態を示す断面図であ
る。

【図５】本発明の第２工程を示す断面図である。

【符号の説明】

１，１ａ ワ−ク ２，２′，２ａ，２ａ′ パンチ ３，３′，３ａ，３ｂ，３ｃ ダイス ４ 貫通ガイド穴 ５，５′ パンチホルダ− ６，６′ ロケーションパンチ １０ ボルト穴 １１ パイロットピン

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被加工材であるワ−クを、パンチとダイス
   とを使用して半抜きする第１工程と、該半抜きしたワ−
   クを前記と同一方向から、パンチとダイスとを使用して
   打ち抜く第２工程とを具備した金属製ワ−クの二工程せ
   ん断穴あけ加工方法に於いて、前記パンチに設けたロケ
   ーションパンチによって、前記第１工程で前記打ち抜く
   ワ−クに位置決め用の貫通ガイド穴を形成し、前記第２
   工程で該貫通ガイド穴に、前記パンチに設けた前記と同
   一若しくは異なるロケーションパンチを嵌合させること
   によって、前記パンチが正確に前記半抜き部に嵌合する
   ようにして、打ち抜くことを特徴とする同一方向二工程
   せん断穴あけ加工方法。
2. 【請求項２】前記第１工程のダイス上面には、前記ワー
   クを半抜きするためのリング状凹状溝が形成され、該凹
   状溝で囲まれた円形部内には、前記貫通ガイド穴を形成
   する貫通穴が形成されている請求項１に記載の加工方
   法。
3. 【請求項３】前記ワークのボルト穴部に、パイロットピ
   ンを所定のクリアランスで遊嵌させて、前記ワークを位
   置決めしてなる請求項２に記載の加工方法。
4. 【請求項４】前記第２工程のロケーションパンチは、本
   体外周は前記第１工程のロケーションパンチと同じ大き
   さであるが、先端は先細に形成されている請求項１〜３
   のいずれかに記載の加工方法。
5. 【請求項５】前記第２工程のロケーションパンチ先端と
   前記貫通ガイド穴とのクリアランスが、前記パイロット
   ピンとボルト穴部のクリアランスより大となるように、
   前記第２工程のロケーションパンチ先端を先細に形成し
   てなる請求項３に記載の加工方法。
6. 【請求項６】前記貫通ガイド穴を、前記半抜き部中央に
   形成してなる請求項５に記載の加工方法。
7. 【請求項７】前記第２工程のダイスの抜き穴の径は、前
   記第１工程のダイスの凹状溝より大きな径のダイスを使
   用してなる請求項１〜６のいずれかに記載の加工方法。
8. 【請求項８】前記第２工程のダイスの抜き穴の径は、パ
   ンチとダイスの抜き穴とのクリアランスが、第２工程で
   更に打ち抜くべきワ−ク板厚の＋４％〜＋３５％となる
   径である請求項７に記載の加工方法。
9. 【請求項９】前記第２工程のパンチに、前記第１工程の
   ロケーションパンチと本体外周は同じ大きさであるが、
   先細のロケーションパンチを嵌合し、該先細のロケーシ
   ョンパンチを弾性部材によって、上下動し得るように形
   成してなる請求項８に記載の加工方法。
10. 【請求項１０】前記弾性部材が、コイルスプリングであ
    る請求項９に記載の加工方法。
11. 【請求項１１】前記半抜きは、前記ワ−クの厚さの２５
    〜８０％の打ち抜きである請求項１０に記載の加工方
    法。
12. 【請求項１２】前記金属製ワークが、強加工材や高強度
    材で形成されている請求項１〜１１のいずれかに記載の
    加工方法。