JPWO2017126696A1 - バーリング加工方法及びバーリング加工装置 - Google Patents

Abstract

バーリング加工方法は、貫通孔が形成された板状の被加工部材の板厚方向の一方側にパンチが位置し、前記被加工部材の板厚方向の前記一方側とは反対側にパッドが位置するように、前記被加工部材を配置する配置工程と、前記パンチと前記パッドとによって前記貫通孔の周縁部を前記被加工部材の板厚方向に加圧した状態で、前記パンチを前記被加工部材に対して前記反対側へ相対的に移動させて前記パンチにより前記貫通孔の周縁部を押出してフランジを形成する押出工程と、を備える。

Description

本開示は、バーリング加工方法及びバーリング加工装置に関する。

下穴（貫通孔）の形成された素材金属板などの被加工部材に筒状のフランジを形成するバーリング加工方法では、一般に、素材金属板における下穴の周縁部をパンチによって押出すことで、フランジを形成している。また、例えば、特開２０１４−１７２０８９号公報では、パンチの先端部の形状を略円錐状に形成することで、延性の低い高強度鋼板等に対して、フランジの先端部（下穴の周縁部）における割れの発生を抑制している。なお、バーリング加工方法としては、他に特開平６−０８７０３９号公報に記載されたものがある。

しかしながら、特開２０１４−１７２０８９号公報では、素材金属板の下穴に対するパンチの先端部の形状を適宜設定する必要があると共に、パンチの形状が複雑になる。このため、バーリング加工方法では、フランジの先端部における割れの発生を簡易な構成で抑制できることが望ましい。

本開示は、上記事実を考慮し、フランジの先端部における割れの発生を簡易な構成で抑制することができるバーリング加工方法及びバーリング加工装置を提供することを目的とする。

本開示の一態様のバーリング加工方法は、貫通孔が形成された板状の被加工部材の板厚方向の一方側にパンチが位置し、前記被加工部材の板厚方向の前記一方側とは反対側にパッドが位置するように、前記被加工部材を配置する配置工程と、前記パンチと前記パッドとによって前記貫通孔の周縁部を前記被加工部材の板厚方向に加圧した状態で、前記パンチを前記被加工部材に対して前記反対側へ相対的に移動させて前記パンチにより前記貫通孔の周縁部を押出してフランジを形成する押出工程と、を備える。

本開示の他の態様のバーリング加工装置は、貫通孔が形成された板状の被加工部材の板厚方向の一方側に配置され、前記被加工部材の板厚方向の前記一方側とは反対側へ前記被加工部材に対して相対的に移動されることで前記被加工部材における前記貫通孔の周縁部を押出してフランジを形成するパンチと、前記被加工部材の板厚方向の前記反対側で且つ前記パンチと対向して配置され、前記被加工部材に対する前記パンチの押出過程において前記パンチと共に前記被加工部材における前記貫通孔の周縁部を加圧するパッドと、を備える。

本開示のさらに他の態様のバーリング加工装置は、少なくとも周辺部が平坦な頂面を有するパンチと、前記パンチの周囲に配置されたホルダと、前記ホルダに対向して配置され、前記パンチ側に開口した収容部を有するダイと、前記収容部内に配置され、プレス方向に移動可能であり、前記パンチの頂面に対向する対向面を有するパッドと、を備える。

本開示によれば、フランジの先端部における割れの発生を簡易な構成で抑制することができるバーリング加工方法及びバーリング加工装置を提供することができる。

図１は、第１の実施の形態に係るバーリング加工方法に用いられるバーリング加工装置の要部を示す断面図である。 図２Ａは、第１の実施の形態に係るバーリング加工方法の第１工程を示す断面図である。 図２Ｂは、バーリング加工方法の第２工程の途中を示す断面図である。 図２Ｃは、バーリング加工方法の第２工程の終期を示す断面図である。 図３は、図１に示されるバーリング加工装置によってバーリング加工の施されたバーリング加工部品を示す斜視図である。 図４Ａは、比較例のバーリング加工方法におけるバーリング加工前の状態を示す断面図である。 図４Ｂは、比較例のバーリング加工方法におけるバーリング加工後の状態を示す断面図である。 図５は、比較例のバーリング加工方法によってバーリング加工されたフランジの先端部に割れが発生した状態を示す斜視図である。 図６は、第２の実施の形態に係るバーリング加工方法に用いられるバーリング加工装置の要部を示す断面図である。 図７は、第２の実施の形態に係るバーリング加工方法の第２工程の途中を部分的に拡大して示す断面図である。 図８は、第１の実施の形態に係るバーリング加工方法の第２工程において、パッドによる素材金属板のせん断を説明するための断面図である。 図９は、図１に示されるパッドの変形例の一例を示す断面図である。 図１０Ａは、パッドの外周面の全体に傾斜部を形成した場合の例を説明するための断面図である。 図１０Ｂは、パッドの外周面の一部に傾斜部を形成した場合の例を説明するための断面図である。 図１０Ｃは、パッドの外周面の一部に湾曲した傾斜部を形成した場合の例を説明するための断面図である。 図１１は、第１の実施の形態に係るバーリング加工方法に用いられるバーリング加工装置の変形例の要部を示す断面図である。

（第１の実施の形態）
以下、図１〜図５を用いて、第１の実施の形態に係るバーリング加工方法について説明する。バーリング加工方法では、下穴が形成された「被加工部材」としての素材金属板１０にバーリング加工を施すことで、略円筒状のフランジ１４を有するバーリング加工部品１２を製造する。なお、ここでいう「下穴」とは、素材金属板１０を板厚方向に貫通する貫通孔を指す。以下、始めに、素材金属板１０及びバーリング加工部品１２の構成について説明する。次いでバーリング加工に用いられるバーリング加工装置２０について説明する。そして、その後に、バーリング加工方法について説明する。なお、図面において同一の部材などには同一の符号を付しており、以下の説明において同一部材について先に説明したものは、適宜説明を省略している。

（素材金属板１０及びバーリング加工部品１２について）
図３を用いてバーリング加工部品１２について説明する。なお、図３に示される矢印Ａは、バーリング加工部品１２の板厚方向の一方側を示し、矢印Ｂはバーリング加工部品１２の板厚方向の一方側とは反対側、すなわち、バーリング加工部品１２の板厚方向の他方側を示している。

バーリング加工部品１２は、例えば、引張強度が４４０ＭＰａ以上の高強度鋼板によって構成されている。なお、本実施の形態では、バーリング加工部品１２を構成する高強度鋼板は、一例として引張強度が５９０ＭＰａで且つ板厚が２．９ｍｍである。このバーリング加工部品１２には、バーリング加工によって、板厚方向の他方側へ突出されたフランジ１４が形成されている。このフランジ１４の内径Ｄ１は、一例として６０ｍｍである。なお、図１に示されるように、バーリング加工前の素材金属板１０には、フランジ１４を形成するために円形状の下穴１０Ａが形成されている。この下穴１０Ａの内径ｄは、一例として３６ｍｍである。すなわち、本実施の形態のバーリング加工方法及びバーリング加工装置では、穴広げ率（（Ｄ１-ｄ）／ｄ）が０．６７となるフランジ１４を成形する。なお、下穴１０Ａの形状は円形に限られず、例えば、楕円状に形成してもよい。

（バーリング加工装置２０について）
図１を用いて、バーリング加工装置２０について説明する。なお、図１に示される矢印Ａは、バーリング加工装置２０の装置下側を示しており、矢印Ｂは、バーリング加工装置２０の装置上側を示している。そして、装置上下方向と素材金属板１０の板厚方向とが一致している。なお、図中の上側、下側は説明のため定義したものであり、図中の上下方向は鉛直方向と一致しなくても構わない。

バーリング加工装置２０は、バーリング加工装置２０の装置下側部分を構成するパンチ２２及びホルダ２４と、バーリング加工装置２０の装置上側部分を構成するパッド２６及びダイ２８と、を含んで構成されている。そして、パンチ２２及びホルダ２４と、パッド２６及びダイ２８と、の間に素材金属板１０を配置して、素材金属板１０にバーリング加工を施すようになっている。

ホルダ２４の上面は、素材金属板１０が設置される設置面である。そして、素材金属板１０がホルダ２４の上面に設置されたときには、素材金属板１０のホルダ２４に対する位置が決まるように構成されている。この構成としては、例えば、ホルダ２４の上面に位置決め用のピン（図示省略）を設け、素材金属板１０に当該ピンが挿入される位置決め用の孔（図示省略）を形成する構成が挙げられる。また、ホルダ２４の上面には、素材金属板１０の下穴１０Ａに対応する位置にパンチ２２を収容するためのパンチ収容部２４Ａが形成されている。このパンチ収容部２４Ａは、装置上側へ開放された凹状に形成されている。言い換えると、ホルダ２４は、装置上側に開口したパンチ収容部２４Ａを有している。また、パンチ収容部２４Ａは、装置上側から見て円形状に形成されている。また、図１１に示されるバーリング加工装置２０の変形例のように、ホルダ２４の下端部には、ホルダ加圧装置６０が連結されていてもよい。ホルダ加圧装置６０は、例えばガスクッション、油圧装置、ばね、電動駆動装置等によって構成されている。

パンチ２２は、装置上下方向を軸方向（後述する軸線２２ＡＬに沿った方向）とする略円柱状に形成されている。なお、図１では、パンチ２２の軸線２２ＡＬを一点鎖線で示している。また、バーリング加工装置２０のプレス方向は、パンチの軸線２２ＡＬに沿った方向である。
また、パンチ２２は、パンチ収容部２４Ａ内に収容されている。パンチ２２の外径Ｄ３は、バーリング加工部品１２のフランジ１４の内径Ｄ１と同じ寸法である。すなわち、本実施の形態では、パンチ２２の外径Ｄ３が６０ｍｍである。また、パンチ２２の下端部には、パンチ移動装置の一例としての移動装置３０が連結されている。この移動装置３０によってパンチ２２がホルダ２４に対して装置上下方向に相対移動可能に構成されている。具体的には、移動装置３０によってパンチ２２が軸方向に移動可能とされている。この移動装置３０は、例えば、油圧式のシリンダなどで構成されている。
ここで、素材金属板１０をホルダ２４に設置した状態では、素材金属板１０の下穴１０Ａがパンチ２２と同軸上に配置される。
なお、上記実施の形態は一例であり、下穴１０Ａとパンチ２２とが同軸上に配置されなくてもよい。但し、下穴１０Ａの周縁部１０Ｂを均一にバーリング加工するためには、下穴１０Ａの重心とパンチ２２の軸とを重ねることが望ましい。

パンチ２２の頂面（後述する肩部２２Ａを除く、パッド２６と対向する面）は、パンチ面２２Ｂである。パンチ面２２Ｂは、装置上下方向に対して直交する面に沿って形成されている。バーリング加工の際、パンチ面２２Ｂは、ホルダ２４に設置された素材金属板１０の下面（板厚方向の一方側の面）と平行になる。これにより、移動装置３０によってパンチ２２のパンチ面２２Ｂが素材金属板１０の下面と面一に配置された状態では、パンチ面２２Ｂが素材金属板１０の下面に面で当接する。また、パンチ２２の外周面（胴部の外周面）と頂面（パンチ面２２Ｂ）との境界部には、断面円弧状の肩部２２Ａが形成されている。

ダイ２８は、ホルダ２４に対して装置上側に配置されており、装置上下方向においてホルダ２４と対向している。このダイ２８は、ダイ移動装置の一例としての移動装置３４に連結されている。移動装置３４は、ダイ２８を装置上下方向に移動可能に構成されている。そして、バーリング加工装置２０は、ダイ２８が装置下側へ移動されることで、素材金属板１０をダイ２８及びホルダ２４によって装置上下方向に狭持する構成になっている。また、ダイ２８の下面には、素材金属板１０の下穴１０Ａに対応する位置にパッド２６を収容する「収容部」としてのパッド収容部２８Ａが形成されている。このパッド収容部２８Ａは、装置下側へ開放された凹状に形成されている。言い換えると、ダイ２８は、装置下側に開口したパッド収容部２８Ａを有している。また、パッド収容部２８Ａは、装置下側から見て円形状に形成されており、上述したパンチ収容部２４Ａと同軸上に配置されている。パッド収容部２８Ａの内径は、加工後のバーリング加工部品１２のフランジ１４の外径Ｄ２（図３参照）と略同じである。

パッド２６は、装置上下方向を軸方向とする円柱状に形成されている。また、パッド２６は、パッド収容部２８Ａ内に収容されている。これにより、パッド２６が、素材金属板１０の板厚方向においてパンチ２２と対向して配置されている。また、パッド２６は、素材金属板１０の下穴１０Ａ及びパンチ２２と同軸上に配置されている。パッド２６の上端部には、パッド加圧装置３２が連結されている。パッド加圧装置３２は、例えばガスクッション、油圧装置、ばね、電動駆動装置等によって構成されている。これにより、パッド２６がパッド加圧装置３２によってダイ２８に対して装置上下方向に相対移動可能に連結されている。また、パッド２６の下面（すなわち、パンチ２２のパンチ面２２Ｂと装置上下方向において対向する対向面）は、パッド面２６Ａとされている。パッド面２６Ａは装置上下方向に対して直交する面に沿って形成されている。バーリング加工の際、パッド面２６Ａは、ホルダ２４に設置された素材金属板１０の上面（板厚方向一方側の面）及びパンチ２２のパンチ面２２Ｂと平行になる。なお、上述のように、パッド２６がパッド加圧装置３２によってダイ２８に連結（一体化）されているが、パッド２６及びパッド加圧装置３２と、ダイ２８と、を別体に構成してもよい。例えば、パッド収容部２８Ａを装置上下方向に貫通する孔部として構成して、パッド２６及びパッド加圧装置３２と、ダイ２８と、を別体に構成してもよい。
また、パッド２６は、パッド面２６Ａがパッド収容部２８Ａの奥側（装置上側）から少なくともパッド収容部２８Ａの開口面２８Ｂに一致する位置まで移動可能とされている。

パッド２６は素材金属板１０の下穴１０Ａの周縁部１０Ｂを押さえるためのものである。下穴１０Ａの内径ｄはバーリング加工部品のフランジ高さに応じて定められる。どんな下穴１０Ａの内径ｄにも対応できるよう、パッド２６の外径Ｄ５は大きいことが望ましい。但し、パッド２６はパッド収容部２８Ａ内を移動するため、パッド２６の外径Ｄ５はパッド収容部２８Ａの内径Ｄ７より小さい。例えば、パッド２６の外径Ｄ５は、パンチ２２のパンチ面２２Ｂの外径Ｄ４と同じ寸法である（本実施の形態では、外径Ｄ５が一例として５０ｍｍである）。さらに、パッド２６のパッド面２６Ａには、焼き入れや窒化処理や表面強化コーティング等などの表面処理が施されて、表面硬化層が形成されている。これは、パッド面２６Ａが素材金属板１０の下穴１０Ａの縁と擦れて損傷するのを緩和するためである。

図１に示されるように、バーリング加工装置２０は、移動装置３０及び移動装置３４を制御する制御装置３６をさらに備えている。この制御装置３６は、パンチ２２とパッド２６とにより、素材金属板１０における下穴１０Ａの周縁部１０Ｂを素材金属板１０の板厚方向に加圧するように移動装置３０及び移動装置３４の少なくとも一方を制御する。なお、このときパッド２６は、パッド加圧装置３２によってパッド収容部２８Ａの開口面２８Ｂに一致する位置まで移動している。また、制御装置３６は、上記加圧状態で、図２Ｂに示されるようにパンチ２２を素材金属板１０に対して板厚方向の他方側へ相対的に移動させてパンチ２２により下穴１０Ａの周縁部１０Ｂを押出してフランジ１４（図２Ｃ参照）を形成するように、移動装置３０及び移動装置３４の少なくとも一方を制御する。

なお、本開示の一態様のバーリング加工装置は、次の（Ａ）〜（Ｃ）に分類できる。（Ａ）〜（Ｃ）の全ての加工ができるように、バーリング加工装置２０は、移動装置３０、移動装置３４、ホルダ加圧装置６０の全てを備えてもよい。
（Ａ）ホルダ２４が固定され、ダイ２８が移動装置３４により下降して、素材金属板１０を拘束する。パンチ２２が移動装置３０により上昇してバーリング加工する。
（Ｂ）ダイ２８は固定され、ホルダ２４の下にホルダ加圧装置６０（図１１参照）が連結され、ホルダ加圧装置６０によってホルダ２４が上昇して素材金属板１０を拘束する。パンチ２２が移動装置３０により上昇してバーリング加工する。
（Ｃ）ホルダ２４の下にホルダ加圧装置６０（図１１参照）が連結され、ダイ２８が移動装置３４により下降して、ホルダ加圧装置６０によって上方に向けて加圧されたホルダ２４とダイ２８とで素材金属板１０を拘束する。パンチ２２は固定され、ダイ２８が移動装置３４により下降し、ホルダ２４はダイ２８に押されて、ダイ２８とホルダ２４により拘束された素材金属板１０が下降してバーリング加工する。

バーリング加工装置２０では、パッド２６がパッド加圧装置３２によって装置下側へ移動されることで、素材金属板１０における下穴１０Ａの周縁部１０Ｂをパッド２６（パッド面２６Ａ）及びパンチ２２（パンチ面２２Ｂ）によって装置上下方向（素材金属板１０の板厚方向）に加圧するように構成されている。具体的には、パッド２６のパッド面２６Ａが、素材金属板１０における下穴１０Ａの周縁部１０Ｂの上面に密着し、パンチ２２のパンチ面２２Ｂが、素材金属板１０における下穴１０Ａの周縁部１０Ｂの下面に密着して、素材金属板１０における下穴１０Ａの周縁部１０Ｂの略全体が、パッド２６及びパンチ２２によって加圧されるようになっている。なお、本実施形態では、素材金属板１０における下穴１０Ａの周縁部１０Ｂのうち、少なくとも下穴１０Ａ側の端部１０Ｃがパッド２６及びパンチ２２によって加圧されるように構成されている。なお、パッド２６及びパンチ２２による素材金属板１０に対する加圧力は、素材金属板１０の板厚や材料などに応じて適宜設定される。すなわち、後述するバーリング加工方法の第２工程において、素材金属板１０の下穴１０Ａの周縁部１０Ｂの端部１０Ｃがパッド２６及びパンチ２２の間を滑りながら相対移動して、最終的にバーリング加工部品１２にフランジ１４が形成されるように、当該加圧力が適宜設定されている。

（バーリング加工方法について）
次に、第１の実施の形態におけるバーリング加工方法について説明する。バーリング加工方法は、以下に示す「配置工程」の一例としての第１工程と、「押出工程」の一例としての第２工程と、を有している。

図１及び図２Ａに示されるように、第１工程では、素材金属板１０の板厚方向の一方側にパンチ２２が位置し、素材金属板１０の板厚方向の一方側とは反対側（他方側）にパッド２６が位置するように、素材金属板１０が配置される。
このとき、パンチ２２のパンチ面２２Ｂとホルダ２４の上面とが面一、あるいはパンチ２２のパンチ面２２Ｂがホルダ２４の上面より下になる。この状態において、下穴１０Ａの形成された素材金属板１０をホルダ２４上に設置（セット）する。具体的には、素材金属板１０の下穴１０Ａの中心がパンチ２２と同軸上に配置された状態に、素材金属板１０をホルダ２４上に設置（セット）する。

そして、ダイ２８を装置下側へ移動させる、あるいはホルダ２４を上昇させて、ダイ２８及びホルダ２４によって素材金属板１０を狭持する。すなわち、素材金属板１０における下穴１０Ａの周縁部１０Ｂ以外の部分が、ダイ２８及びホルダ２４によって狭持される。

さらに、この状態において、パッド加圧装置３２によってパッド２６を装置下側へ移動させて、素材金属板１０における下穴１０Ａの周縁部１０Ｂを、パッド２６（パッド面２６Ａ）及びパンチ２２（パンチ面２２Ｂ）によって、装置上下方向（素材金属板１０の板厚方向）に加圧する。すなわち、本実施の形態では、第１工程において、素材金属板１０における下穴１０Ａの周縁部１０Ｂが、パッド２６及びパンチ２２によって加圧される。換言すると、後述する第２工程の初期から、素材金属板１０における下穴１０Ａの周縁部１０Ｂが、パッド２６及びパンチ２２によって狭持加圧される。なお、パンチ２２のパンチ面２２Ｂがホルダ２４の上面より下になる場合には、パンチ２２のパンチ面２２Ｂとホルダ２４の上面とが面一になった後、素材金属板１０における下穴１０Ａの周縁部１０Ｂをパッド２６及びパンチ２２によって装置上下方向に加圧する。

第２工程では、図２Ａに示される状態から、パッド加圧装置３２による加圧力に抗してパンチ２２を移動装置３０によってダイ２８及びホルダ２４に対して相対的に装置上側へ移動させる。このとき、パンチ２２及びパッド２６による素材金属板１０の下穴１０Ａの周縁部１０Ｂに対する加圧状態が維持されながら、パンチ２２及びパッド２６がダイ２８及びホルダ２４に対して装置上側へ移動される。また、このときには、パンチ２２及びパッド２６によって加圧された素材金属板１０の下穴１０Ａの周縁部１０Ｂは、パンチ２２によって装置上側へ押出されながら、筒状に形成されていく（図２Ｂ参照）。具体的には、素材金属板１０の下穴１０Ａの周縁部１０Ｂが、縦断面視で、パンチ２２の肩部２２Ａ及びダイ２８の肩部によって略Ｓ字形状に屈曲される。また、パンチ２２及びパッド２６の装置上側への移動に伴って、下穴１０Ａの内周面が、パンチ２２とパッド２６との間をパンチ２２の径方向外側へ移動する。つまり、下穴１０Ａが徐々に広がりながら（拡径されながら）、下穴１０Ａの周縁部１０Ｂが筒状に形成されていく。そして、最終的には、下穴１０Ａの周縁部１０Ｂの端部１０Ｃが、パンチ２２とパッド２６との間を抜け出て、素材金属板１０の下穴１０Ａの周縁部１０Ｂに対するパンチ２２及びパッド２６による加圧状態が解除される。
パンチ２２とダイ２８とが相対的に同じように移動すれば、同じようにバーリング加工できる。第２工程では、パンチ２２を固定し、ダイ２８を下降させても同様のバーリング加工ができる。

図２Ｃに示されるように、第２工程の終期では、下穴１０Ａの周縁部１０Ｂの端部１０Ｃが、パンチ２２とパッド２６との間を抜け出た後に、フランジ１４の内側にパンチ２２が挿入される。また、下穴１０Ａの周縁部１０Ｂの端部１０Ｃが、パンチ２２とパッド２６との間を抜け出たときには、パッド２６の径方向外側にフランジ１４が配置される。このため、パッド加圧装置３２による加圧力によってパッド２６がパンチ２２に対して相対的に装置下側へ移動される。以上により、バーリング加工部品１２にフランジ１４が形成される。

次に、本実施の形態の作用及び効果について、比較例のバーリング加工方法と比較して説明する。なお、比較例のバーリング加工方法では、本実施の形態におけるパッド２６及びパッド加圧装置３２を備えていないバーリング加工装置を用いて、素材金属板１０にバーリング加工を施している。なお、以下の比較例のバーリング加工装置では、本実施の形態のバーリング加工装置２０と同様に構成されている部材については、同一の符号を付して説明する。

図４Ａに示されるように、比較例のバーリング加工方法では、本実施の形態と同様に、パンチ２２のパンチ面２２Ｂとホルダ２４の上面とが面一、あるいは上面より下になる。この状態において、下穴１０Ａの形成された素材金属板１０をホルダ２４上に設置（セット）する。さらに、ダイ２８を装置下側へ移動させる、あるいはホルダ２４を上昇させて、ダイ２８及びホルダ２４によって素材金属板１０を狭持する。

そして、図４Ｂに示されるように、パンチ２２を移動装置３０によってダイ２８及びホルダ２４に対して相対的に装置上側へ移動させる。あるいは移動装置３４によってダイ２８とホルダ２４を装置下側へ移動させる。このとき、素材金属板１０の下穴１０Ａの周縁部１０Ｂが、パンチ２２によって装置上側へ押出されて、素材金属板１０にフランジ１４が形成される。

ここで、バーリング加工では、素材金属板１０に形成された下穴１０Ａの周縁部１０Ｂをパンチ２２によって押出して筒状のフランジ１４を成形するため、成形後のフランジ１４の先端部分（以下、適宜「先端部１４Ａ」と記載する。）がフランジ１４の周方向に伸ばされる。すなわち、パンチ２２によるフランジ１４の成形は、所謂伸びフランジ成形（フランジを伸ばした状態に成形すること）である。そして、素材金属板１０は、引張強度が４４０ＭＰａ以上（本実施の形態では、５９０ＭＰａ）の高強度鋼板であり、素材金属板１０の延性は比較的低い。このため、図５に示されるように、引張強度が５９０ＭＰａで且つ板厚が２．９ｍｍの高強度鋼板に対して、穴広げ率を０．６７とする比較例のバーリング加工を施した場合に、成形後のフランジ１４の先端部１４Ａに割れ（図５のａ部参照）が発生する。

これに対して、第１の実施の形態のバーリング加工方法では、前述したように、素材金属板１０における下穴１０Ａの周縁部１０Ｂを、パンチ２２及びパッド２６によって素材金属板１０の板厚方向に加圧しながらフランジ１４を形成する。材料の周囲から圧縮力を付与する静水圧下では、材料の延性が高くなることが知られている。このため、素材金属板１０における下穴１０Ａの周縁部１０Ｂを圧縮させることで、フランジ１４を成形するときの下穴１０Ａの周縁部１０Ｂにおける延性を高くすることができる。そして、本実施の形態では、素材金属板１０における下穴１０Ａの周縁部１０Ｂを、パンチ２２及びパッド２６によって素材金属板１０の板厚方向に加圧している。これにより、下穴１０Ａの周縁部１０Ｂに板厚方向の圧縮力が作用するため、下穴１０Ａの周縁部１０Ｂを擬似的な静水圧下とすることができる。このため、上記比較例と比べて、素材金属板１０における下穴１０Ａの周縁部１０Ｂの延性を高くした状態でフランジ１４を形成することができる。換言すると、本実施の形態のバーリング加工方法では、上記比較例と比べて、限界穴広げ率の高い伸びフランジ成形を行うことができる。その結果、高強度鋼板のような延性の比較的低い材料を用いても、成形後のフランジ１４の先端部１４Ａに割れが発生することを抑制できる。以上により、パンチ２２の形状を素材金属板１０の下穴１０Ａに対応した形状にすることなく、成形後のフランジ１４の先端部１４Ａにおける割れを抑制することができる。なお、静水圧下とは、材料を浸水させたときに、水圧によって材料の周囲から均一な圧力が材料に付与される状態のことをいうが、本開示では、材料を浸水させずに、大気圧下で周囲から材料に圧縮力を付与する状態であれば「静水圧下」と称している。

また、第１の実施の形態のバーリング加工方法では、素材金属板１０における下穴１０Ａの周縁部１０Ｂの少なくとも端部１０Ｃを、パンチ２２及びパッド２６によって素材金属板１０の板厚方向に加圧しながらフランジ１４を形成する。このため、素材金属板１０における下穴１０Ａの周縁部１０Ｂの端部１０Ｃの延性を高くした状態でフランジ１４を形成することができ、成形後のフランジ１４の先端部１４Ａに割れが生じるのをさらに抑制することができる。

そして、第１の実施の形態のバーリング加工方法によれば、引張強度が５９０ＭＰａで且つ板厚が２．９ｍｍの高強度鋼板に対して、穴広げ率を０．６７とするバーリング加工を施しても、成形後のフランジ１４の先端部１４Ａに割れが発生しないことが確認された。さらに、引張強度が９８０ＭＰａで且つ板厚が２．９ｍｍの高強度鋼板に対しても、成形後のフランジ１４の先端部１４Ａに割れが発生しないことが確認された。

また、第１の実施の形態では、第２工程の初期から、素材金属板１０における下穴１０Ａの周縁部１０Ｂを、パンチ２２及びパッド２６によって素材金属板１０の板厚方向に加圧している。このため、パンチ２２によるフランジ１４の成形初期から、素材金属板１０における下穴１０Ａの周縁部１０Ｂの延性を高くした状態でフランジ１４を成形することができる。これにより、成形後のフランジ１４の先端部１４Ａにおける割れを効果的に抑制できる。

さらに、第１の実施の形態では、パンチ２２及びパッド２６によって素材金属板１０における下穴１０Ａの周縁部１０Ｂを加圧することで、フランジ１４の先端部１４Ａにおける割れを抑制できる。このため、背景技術に記載されたバーリング加工方法のように、パンチ２２の形状を素材金属板１０における下穴１０Ａに対応した形状にすることなく、フランジ１４の先端部１４Ａにおける割れを抑制できる。したがって、フランジ１４の先端部１４Ａにおける割れの抑制を、汎用性の高い装置構成で実現することができる。

（第２の実施の形態）
以下、図６〜図８を用いて第２の実施の形態のバーリング加工方法について説明する。なお、第２の実施の形態では、第１の実施の形態のバーリング加工装置２０とは異なる装置を用いて素材金属板１０にバーリング加工を施している。以下、第２の実施の形態のバーリング加工装置５０について説明し、次いで、第２の実施の形態のバーリング加工方法について説明する。

（バーリング加工装置５０）
図６に示されるように、バーリング加工装置５０は、以下に示す点を除いて第１の実施の形態のバーリング加工装置２０と同様に構成されている。なお、以下の説明では、バーリング加工装置５０において、バーリング加工装置２０と同様に構成されている部分については、同一の符号を付している。

パンチ２２のパンチ面２２Ｂには、略円板状のスペーサ５２（シムともいう）が設けられており、スペーサ５２はパンチ２２に固定されている。このスペーサ５２は、パンチ２２と同軸上に配置されており、スペーサ５２の外径Ｄ６が、素材金属板１０の下穴１０Ａの内径ｄよりも小さい。これにより、バーリング加工装置５０に素材金属板１０を設置した状態では、素材金属板１０の下穴１０Ａの内側にスペーサ５２が配置される構成となっている。また、上記設置状態では、パンチ２２とパッド２６との間にスペーサ５２が介在される。

また、スペーサ５２の板厚ｔは、素材金属板１０の板厚よりも薄い所定の板厚である（本実施の形態では、スペーサ５２の板厚ｔが素材金属板１０の板厚（２．９ｍｍ）の約６６％（１．９ｍｍ）である）。すなわち、バーリング加工装置５０に素材金属板１０が設置された状態では、スペーサ５２が素材金属板１０の上面よりも装置上側へ突出しない。また、スペーサ５２の板厚ｔは、パンチ２２とダイ２８の径方向のクリアランスＣより小さい。なお、スペーサ５２の所定の板厚は、バーリング加工におけるフランジ１４の穴広げ率からフランジ１４の板厚減少をシミュレーションなどによって算出して、板厚減少後のフランジ１４の板厚に基づいて決定される。具体的には、スペーサ５２の板厚ｔが板厚減少後のフランジ１４の板厚に対して若干薄い板厚とされている。すなわち、詳細については後述するが、スペーサ５２の板厚ｔが、板厚減少後のフランジ１４の板厚に対して大きい場合には、後述するバーリング加工方法の第２工程の後期において、パッド２６及びパンチ２２による素材金属板１０に対する加圧力が低下する。一方、フランジ１４の板厚ｔが、板厚減少後のフランジ１４の板厚に比べて極端に薄い場合には、成形後のフランジ１４の先端部１４Ａに抜きカスが発生する可能性がある。このため、上記の通りスペーサ５２の板厚ｔが板厚減少後のフランジ１４の板厚に対して若干薄い板厚とされている。

次に、第２の実施の形態のバーリング加工方法について説明する。第２の実施の形態のバーリング加工方法は、第１の実施の形態と同様に、「配置工程」の一例としての第１工程と、「押出工程」の一例としての第２工程と、を有している。

図６に示されるように、第１工程では、素材金属板１０の板厚方向の一方側にパンチ２２が位置し、素材金属板１０の板厚方向の一方側とは反対側（他方側）にパッド２６が位置するように、素材金属板１０が配置される。
また、パンチ２２のパンチ面２２Ｂとホルダ２４の上面とが面一、あるいはパンチ面２２Ｂがホルダ２４の上面より下になる。この状態において、下穴１０Ａの形成された素材金属板１０をホルダ２４上に設置（セット）する。具体的には、素材金属板１０の下穴１０Ａがパンチ２２と同軸上に配置された状態に、素材金属板１０をホルダ２４上に設置（セット）する。また、このときには、素材金属板１０の下穴１０Ａの内側にスペーサ５２が配置されると共に、スペーサ５２が素材金属板１０の上面よりも装置上側に突出されない。

そして、ダイ２８を装置下側へ移動させる、あるいはホルダ２４を上昇させて、ダイ２８及びホルダ２４によって素材金属板１０を狭持する。具体的には、素材金属板１０における下穴１０Ａの周縁部１０Ｂ以外の部分が、ダイ２８及びホルダ２４によって狭持される。ダイ２８を装置下側に移動させる代わりに、ホルダ２４を上昇させてダイ２８とホルダ２４で素材金属板１０を挟持してもよい。

さらに、この状態において、パッド加圧装置３２によってパッド２６を装置下側へ移動させて、素材金属板１０における下穴１０Ａの周縁部１０Ｂを下側へ押圧する。また、パンチ２２が素材金属板１０の下側に接触していなければ、素材金属板１０に接触するまでパンチ２２を上昇させる。このとき、スペーサ５２が素材金属板１０の上面よりも装置上側へ突出しないため、スペーサ５２の上面とパッド２６のパッド面２６Ａとの間には、隙間が形成される。このため、素材金属板１０における下穴１０Ａの周縁部１０Ｂは、パッド２６及びパンチ２２によって、装置上下方向（素材金属板１０の板厚方向）に加圧される。すなわち、第２の実施の形態においても、第１工程において、素材金属板１０における下穴１０Ａの周縁部１０Ｂが、パッド２６及びパンチ２２によって加圧される。換言すると、後述する第２工程の初期から、素材金属板１０における下穴１０Ａの周縁部１０Ｂが、パッド２６及びパンチ２２によって加圧される。

第２工程では、図６に示される状態から、パッド加圧装置３２による加圧力に抗してパンチ２２を移動装置３０によってダイ２８及びホルダ２４に対して装置上側へ移動させる。あるいは、ダイ２８とホルダ２４で素材金属板１０を挟持した状態で、移動装置３４によりダイ２８を下降させる。このとき、パンチ２２及びパッド２６による素材金属板１０の下穴１０Ａの周縁部１０Ｂに対する加圧状態が維持されながら、パンチ２２及びパッド２６がダイ２８及びホルダ２４に対して装置上側へ移動される。また、このときには、パンチ２２及びパッド２６によって加圧された素材金属板１０の下穴１０Ａの周縁部１０Ｂは、パンチ２２によって装置上側へ押出されながら、筒状に形成されていく（図７参照）。そして、図示は省略するが、第２工程の終期では、下穴１０Ａの周縁部１０Ｂの端部１０Ｃが、パンチ２２とパッド２６との間を抜け出て、素材金属板１０の下穴１０Ａの周縁部１０Ｂに対するパンチ２２及びパッド２６による加圧状態が解除される。また、下穴１０Ａの周縁部１０Ｂが、パンチ２２とパッド２６との間を抜け出た後に、フランジ１４の内側にパンチ２２が挿入される。さらに、下穴１０Ａの周縁部１０Ｂの端部１０Ｃが、パンチ２２とパッド２６との間を抜け出たときには、パッド２６の径方向外側にフランジ１４が配置されるため、パッド加圧装置３２による加圧力によってパッド２６がパンチ２２に対して相対的に装置下側へ移動される。

以上により、第２の実施の形態においても、素材金属板１０における下穴１０Ａの周縁部１０Ｂを、パンチ２２及びパッド２６によって加圧しながら、素材金属板１０にフランジ１４が形成される。これにより、第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、フランジ１４の先端部１４Ａにおける割れの発生を抑制できる。

また、第２の実施の形態では、パンチ２２のパンチ面２２Ｂにスペーサ５２が固定されて、パンチ２２とパッド２６との間にスペーサ５２が介在されている。これにより、成形後のフランジ１４の先端部１４Ａに、抜きカスが発生することを抑制できる。以下、この点について、第１の実施の形態と比較して説明する。

第１の実施の形態では、パンチ２２のパンチ面２２Ｂにスペーサ５２が設けられていない。このため、図８に示されるように、第２工程の終期において、下穴１０Ａの周縁部１０Ｂの端部１０Ｃが、パンチ２２とパッド２６との間を抜け出るときには、パッド２６がパッド加圧装置３２によってパンチ２２に対して相対的に装置下側へ移動する。そして、パッド２６の装置下側への移動時には、パッド２６のパッド面２６Ａの外周エッジが、素材金属板１０の下穴１０Ａの内周面の略全体をせん断するように作用する（図８に示されるｂ部参照）。これにより、素材金属板１０の下穴１０Ａの内周面がせん断されることで、成形後のフランジ１４の先端部１４Ａに糸状の抜きカス（せん断カス）が生じたり、フランジ１４の先端面にせん断痕が残る可能性がある。また、抜きカスが発生すると、抜きカスによってパンチ２２やパッド２６が疵付く可能性がある。そして、第１の実施の形態では、フランジ１４の先端部１４Ａに割れが生じないものの、多少の抜きカスが発生することが確認された。

これに対して、第２の実施の形態では、パンチ２２のパンチ面２２Ｂにスペーサ５２が設けられている。そして、第２工程の終期において、下穴１０Ａの周縁部１０Ｂの端部１０Ｃが、パンチ２２とパッド２６との間を抜け出るときには、上述と同様に、パッド２６がパッド加圧装置３２によってパンチ２２に対して相対的に装置下側へ移動する。しかしながら、第２の実施の形態では、パンチ２２とパッド２６との間にスペーサ５２が設けられているため、第１の実施の形態に比べて、パッド２６のパンチ２２に対する相対移動量が小さくなる。このため、パッド２６のパッド面２６Ａの外周エッジが、素材金属板１０の下穴１０Ａの内周面全体をせん断することを抑制できる。これにより、成形後のフランジ１４の先端部１４Ａに抜きカス（せん断カス）が発生することを抑制できると共に、フランジ１４の先端面におけるせん断痕を小さくすることができる。また、抜きカスの発生を抑制することで、抜きカスによってパンチ２２やパッド２６が疵付くことも防止することができる。

そして、第２の実施の形態において、板厚ｔを２．５ｍｍ、２．０ｍｍ、１．９ｍｍと変化させたスペーサ５２を用いて実験を行ったところ、いずれの板厚のスペーサ５２においても、抜きカスの発生がないことが確認された。なお、スペーサ５２の板厚ｔを１．９ｍｍ（所定の板厚）とした場合には、フランジ１４の先端部１４Ａに割れが発生しないが、スペーサ５２の板厚ｔを２．５ｍｍ、２．０ｍｍとした場合には、フランジ１４の先端部１４Ａにおいて割れが確認された。これは、上述のように、フランジ１４をパンチ２２によって成形するときには、フランジ１４が伸びフランジ成形されるため、フランジ１４の板厚が成形前の素材金属板１０の板厚に比べて減少する。そして、スペーサ５２の板厚ｔが、板厚減少後のフランジ１４の板厚に対して大きい場合には、下穴１０Ａの周縁部１０Ｂの端部１０Ｃが、パンチ２２とパッド２６との間を抜け出る前に、パッド２６のパッド面２６Ａがスペーサ５２の上面に当接して、パッド２６及びパンチ２２による素材金属板１０に対する加圧力が低下する。このため、スペーサ５２の板厚を所定の板厚よりも厚い２．５ｍｍ、２．０ｍｍとした場合には、フランジ１４の先端部１４Ａに割れが発生する。これにより、板厚減少後のフランジ１４の板厚を考慮して、スペーサ５２の板厚を所定の板厚に適宜設定することで、フランジ１４の先端部１４Ａにおける割れを抑制しつつ、抜きカスの発生を抑制することができる。

また、第２の実施の形態では、パッド２６の外径Ｄ５が、パンチ２２の外径Ｄ３と同じ寸法である。このため、図７に示されるように、第２工程において、下穴１０Ａの周縁部１０Ｂの端部１０Ｃがパンチ２２とパッド２６との間を抜け出るタイミングを遅くすることができる。このため、パンチ２２によるフランジ１４の成形完了付近まで、パッド２６及びパンチ２２によって素材金属板１０を加圧することができる。これにより、フランジ１４の先端部１４Ａにおける割れを一層抑制することができる。なお、第１の実施の形態の構成でも上記と同様の作用効果が得られる。

さらに、パッド２６の外径Ｄ５を、パンチ２２の外径Ｄ３以上の寸法とすることで、上述した抜きカスが発生することも抑制できる。すなわち、パッド２６の外径Ｄ５をパンチ２２の外径Ｄ３以上の寸法とすることで、パンチ２２によるフランジ１４の成形完了時と、下穴１０Ａの周縁部１０Ｂの端部１０Ｃがパンチ２２とパッド２６との間を抜け出る時と、が略同時になる。このため、パッド２６が装置下側へ移動するときには、素材金属板１０の下穴１０Ａの周縁部１０Ｂは、既にパンチ２２の径方向外側へ移動されてフランジ１４として成形される。これにより、パッド２６のパッド面２６Ａの外周エッジが、素材金属板１０の下穴１０Ａの内周面をせん断することが抑制される。したがって、抜きカスの発生を一層抑制することができる。

第２の実施の形態では、スペーサ５２の板厚ｔがパンチ２２とダイ２８の径方向のクリアランスＣより小さくなっているが、板厚ｔがクリアランスＣ以上であってもよい。この場合、バーリング加工と同時にフランジをしごくことができる。

（パッド２６の変形例）
次に、図９を用いて、パッド２６の変形例について説明する。図９では、第１の実施の形態のバーリング加工装置２０に本変形例を適用した例として図示している。また、図９では、第１の実施の形態と同様に構成されている部分については、同一の符号を付している。本変形例では、パッド２６のパッド面２６Ａにおける径方向外側部分（外周側の部分）に傾斜面２６Ａ１が形成されている。この傾斜面２６Ａ１は、パッド面２６Ａの径方向外側へ向かうに従い装置上側（パンチ２２から離間する方向）へ傾斜している。そして、パンチ２２とパッド２６とで素材金属板１０を狭持した状態では、素材金属板１０の下穴１０Ａの周縁部１０Ｂの端部１０Ｃが傾斜面２６Ａ１に当接する。これにより、第１工程から第２工程の終期まで、素材金属板１０における下穴１０Ａの端部１０Ｃに対するパンチ２２とパッド２６との狭持状態を維持することができる。

すなわち、素材金属板１０にフランジ１４を加工するときには、素材金属板１０における下穴１０Ａの端部１０Ｃの板厚減少率が最も大きくなると考えられる。そして、第１の実施の形態及び第２の実施の形態のように、平坦状のパッド面２６Ａとパンチ面２２Ｂとで素材金属板１０における下穴１０Ａの周縁部１０Ｂを狭持した状態では、第２工程の終期において、パッド面２６Ａと下穴１０Ａの端部１０Ｃとの間に微小の隙間が生じる可能性がある。この場合には、パンチ２２とパッド２６とによって、下穴１０Ａの端部１０Ｃを有効に狭持することができなくなる虞がある。これに対して、パッド面２６Ａに傾斜面２６Ａ１を形成して、傾斜面２６Ａ１とパンチ面２２Ｂとによって、素材金属板１０における下穴１０Ａの端部１０Ｃを狭持することで、第１工程から第２工程の終期まで、素材金属板１０における下穴１０Ａの端部１０Ｃに対するパンチ２２とパッド２６との狭持状態を維持することができる。これにより、フランジ１４の先端部１４Ａにおける割れの発生を有効に抑制できる。なお、第２の実施の形態に当該変形例を適用した場合には、スペーサ５２がパンチ２２のパンチ面２２Ｂに固定される構成になる。

なお、第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、第２工程の初期から、パンチ２２及びパッド２６によって素材金属板１０における下穴１０Ａの周縁部１０Ｂを加圧している。すなわち、フランジ１４の成形時に素材金属板１０の延性を高くするという観点からすると、第２工程の初期から素材金属板１０に圧力を加えることが望ましいが、パンチ２２及びパッド２６による素材金属板１０に対する加圧の開始タイミングを遅くしてもよい。すなわち、第２工程の途中から、パンチ２２及びパッド２６によって素材金属板１０における下穴１０Ａの周縁部１０Ｂを加圧してもよい。例えば、第２工程の初期において、パッド２６のパッド面２６Ａと素材金属板１０との間に隙間を設けてもよい。この場合には、第２工程において、パンチ２２が装置上側へ移動することで、パンチ２２と共に下穴１０Ａの周縁部１０Ｂが装置上側へ押し出されて、下穴１０Ａの周縁部１０Ｂがパッド２６に当接される。これにより、第２工程の途中から、パンチ２２及びパッド２６によって素材金属板１０における下穴１０Ａの周縁部１０Ｂが加圧される。つまり、少なくとも、素材金属板１０に対するパンチ２２の押出開始の所定期間経過後から下穴１０Ａの周縁部１０Ｂがパンチ２２とパッド２６との間を抜け出るまでの間、パンチ２２及びパッド２６によって下穴１０Ａの周縁部１０Ｂを加圧するように構成してもよい。

そして、第１の実施の形態において、上記隙間を変化させた実験を行ったところ、隙間が０ｍｍ〜３ｍｍまでは、フランジ１４の先端部１４Ａに割れが発生しないことが確認された。一方、隙間を４ｍｍとしたときには、フランジ１４の先端部１４Ａに割れが発生することが確認された。すなわち、素材金属板１０の材料や板厚、フランジ１４の穴広げ率などを考慮して、第２工程の初期において、パッド２６のパッド面２６Ａと素材金属板１０との間に隙間を設けてもよい。

また、第１の実施の形態では、パッド２６の外径Ｄ５がパンチ面２２Ｂの外径Ｄ４と同じ寸法である。これに代えて、パッド２６の外径Ｄ５を、パンチ面２２Ｂの外径Ｄ４以上で且つパンチ２２の外径Ｄ３以下としてもよい。さらに、第２の実施の形態では、パッド２６の外径Ｄ５がパンチ２２の外径Ｄ３と同じ寸法である。これに代えて、第２の実施の形態においても、パッド２６の外径Ｄ５を、パンチ面２２Ｂの外径Ｄ４以上で且つパンチ２２の外径Ｄ３以下としてもよい。すなわち、フランジ１４の先端部１４Ａに抜きカスが生じない程度に、パッド２６の外径Ｄ５を適宜変更してもよい。第１の実施の形態、第２の実施の形態のいずれにおいても、パッド２６の外径Ｄ５は、パンチ面２２Ｂの外径Ｄ４以上、パンチ２２の外径Ｄ３以下であることが望ましい。パンチ２２とパッド２６とで素材金属板１０をバーリング加工中にできるだけ長い間圧下するためには、パッド２６の外径Ｄ５はパンチ面２２Ｂの外径Ｄ４以上必要である。但し、外径Ｄ５が外径Ｄ４より大きい場合と、外径Ｄ５と外径Ｄ４が等しい場合とでは、素材金属板１０を圧下している時間は変わらない。バーリング加工部品１２をバーリング加工装置２０又はバーリング加工装置５０から取り出す際、フランジの先端部１４Ａとパッド２６とが干渉するのを避けるため、外径Ｄ５は外径Ｄ３以下とすることが望ましい。

また、第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、パッド２６におけるパッド面２６Ａの外周エッジが略直角に形成されているが、パッド面２６Ａの外径を縮径させる「縮径部」としての傾斜部を当該外周エッジに形成してもよい。例えば、図１０Ａに示されるように、縦断面視で、パッド２６の外周面全体にパンチ２２側へ向かうにしたがいパッド２６の径方向内側へ直線状に傾斜される傾斜部２６Ｂを形成してもよい。上記傾斜部２６Ｂは、パンチ２２の肩部２２Ａと装置上下方向においてオーバーラップしている。また、図１０Ｂに示されるように、縦断面視で、パッド２６の外周面の一部にパンチ２２側へ向かうにしたがいパッド２６の径方向内側へ直線状に傾斜される傾斜部２６Ｂを形成してもよい。さらに、図１０Ｃに示されるように、縦断面視で、パッド２６の外周面の一部にパンチ２２側へ向かうにしたがいパッド２６の径方向内側へ湾曲状に傾斜される傾斜部２６Ｂを形成してもよい。これにより、パッド２６がパンチ２２に対して装置下側へ移動するときに、パッド２６の外周面が素材金属板１０の下穴１０Ａの内周面をせん断することを抑制できる。

また、第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、パンチ２２が平坦な頂面（上面）を有する構成としているが、パンチ２２は少なくとも周辺部が平坦な頂面を有していればよい。

また、第２の実施の形態では、スペーサ５２がパンチ２２のパンチ面２２Ｂに設けられているが、スペーサ５２をパッド２６のパッド面２６Ａに設ける構成にしてもよい。

また、第２の実施の形態では、スペーサ５２が略円板状とされ、パンチ２２の同軸上に配置されているが、スペーサ５２を略円環板状としてパンチ２２と同軸に配置する構成としてもよい。

また、第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、パンチ２２全体が円柱状に形成されているが、本開示はこの構成に限定されない。例えば、パンチ２２のパンチ面２２Ｂ側の部分のみが円柱状に形成される構成でもよい。また、第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、パッド２６全体が円柱状に形成されているが、本開示はこの構成に限定されない。例えば、パッド２６のパッド面２６Ａ側の部分のみが円柱状に形成される構成でもよい。

また、第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、バーリング加工部品１２にフランジ１４が円筒状に形成されているが、フランジ１４の形状はこれに限らない。例えば、フランジ１４を、矩形筒状に形成してもよい。この場合には、パンチ２２が矩形柱状に形成される。また、フランジ１４を、有底円筒状に形成してもよい。具体的には、フランジ１４の先端部１４Ａからフランジ１４の径方向内側へ延びるフランジ部が形成されてもよい。この場合には、図２Ｂに示される状態が、バーリング加工方法の第２工程の終期となる。

また、第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、素材金属板１０にバーリング加工を施す例として説明したが、バーリング加工が施される加工部材はこれに限らない。例えば、プレス成形後のプレス成形品にバーリング加工を施す際に、第１の実施の形態及び第２の実施の形態のバーリング加工方法を適用してもよい。この場合には、プレス成形品が本実施の形態の「被加工部材」に対応する。

なお、２０１６年１月２１日に出願された日本国特許出願２０１６−００９５３１号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。

（付記１）
貫通孔が形成された板状の被加工部材の板厚方向の一方側にパンチが位置し、前記被加工部材の板厚方向の前記一方側とは反対側にパッドが位置するように、前記被加工部材を配置する配置工程と、
前記パンチと前記パッドとによって前記被加工部材における前記貫通孔の周縁部を前記被加工部材の板厚方向に加圧した状態で、前記パンチを前記被加工部材に対して前記反対側へ相対的に移動させて前記パンチにより前記貫通孔の周縁部を押出してフランジを形成する押出工程と、
を備えるバーリング加工方法。

（付記２）
前記押出工程の初期から前記パンチ及び前記パッドによって前記貫通孔の周縁部を前記被加工部材の板厚方向に加圧する付記１に記載のバーリング加工方法。

（付記３）
前記押出工程では、前記貫通孔の周縁部の少なくとも端部を前記被加工部材の板厚方向に加圧した状態で、前記パンチを前記被加工部材に対して前記反対側へ相対的に移動させる、付記１又は付記２に記載のバーリング加工方法。

（付記４）
前記パンチの頂面又はパッドにおける前記パンチとの対向面には、前記押出工程において前記貫通孔の内側に位置するスペーサが設けられており、前記スペーサの厚みが前記被加工部材の板厚より薄い、付記１〜付記３の何れか１項に記載のバーリング加工方法。

（付記５）
前記パンチ及び前記パッドは円柱状に形成され、
前記パンチの頂面の外周部には、パンチ肩部が接続されており、
前記パッドの外径が、前記頂面の外径以上で且つ前記パンチの外径以下である、付記１〜付記４の何れか１項に記載のバーリング加工方法。

（付記６）
前記パッドは円柱状に形成されており、
前記パッドの外周面には、前記パッドにおける前記パンチとの対向面の外径を縮径させる縮径部が形成されている付記１〜付記５の何れか１項に記載のバーリング加工方法。

（付記７）
前記縮径部が、前記パンチ側へ向かうにしたがい前記パッドの径方向内側へ傾斜された傾斜部とされている付記６に記載のバーリング加工方法。

（付記８）
貫通孔が形成された板状の被加工部材の板厚方向の一方側に配置され、前記被加工部材の板厚方向の前記一方側とは反対側へ前記被加工部材に対して相対的に移動されることで前記被加工部材における前記貫通孔の周縁部を押出してフランジを形成するパンチと、
前記被加工部材の板厚方向の前記反対側で且つ前記パンチと対向して配置され、前記被加工部材に対する前記パンチの押出過程において前記パンチと共に前記被加工部材における前記貫通孔の周縁部を加圧するパッドと、
を備えたバーリング加工装置。

（付記９）
前記貫通孔の周縁部の少なくとも端部を前記パンチと前記パッドとによって加圧する、付記８に記載のバーリング加工装置。

（付記１０）
前記パンチの頂面又は前記パッドにおける前記頂面との対向面には、スペーサが設けられており、
前記スペーサの厚みが前記被加工部材の板厚より薄い、付記８又は付記９に記載のバーリング加工装置。

（付記１１）
前記パンチの頂面側の部分が円柱状であり、
前記パッドの前記頂面との対向面側の部分が円柱状であり、
前記パンチの頂面の外周部には、パンチ肩部が接続されており、
前記パッドの外径が、前記頂面の外径以上で且つ前記パンチの外径以下である付記８〜付記１０の何れか１項に記載のバーリング加工装置。

（付記１２）
前記パッドは円柱状に形成されており、
前記パッドの外周面には、前記パッドにおける前記パンチとの対向面の外径を縮径させる縮径部が形成されている付記８〜付記１１の何れか１項に記載のバーリング加工装置。

（付記１３）
前記縮径部は、前記パンチ側へ向かうにしたがい前記パッドの径方向内側へ傾斜された傾斜部とされている付記１２に記載のバーリング加工装置。

（付記１４）
前記パンチの周囲に配置されたホルダと、
前記ホルダに対向して配置され、前記パンチ側に開口し、前記パッドを収容する収容部を有するダイと、
前記パンチを移動するパンチ移動装置及び前記ダイを移動するダイ移動装置の少なくとも一方と、
前記パンチ移動装置及び前記ダイ移動装置の前記少なくとも一方を制御する制御装置と、
をさらに備え、
前記制御装置は、前記貫通孔が形成された前記被加工部材の板厚方向の一方側に配置された前記パンチと、前記被加工部材の板厚方向の前記一方側とは反対側に配置された前記パッドとにより、前記貫通孔の周縁部を前記被加工部材の板厚方向に加圧した状態で、前記パンチを前記被加工部材に対して前記反対側に相対的に移動させて前記パンチにより前記貫通孔の周縁部を押出してフランジを形成するように、前記パンチ移動装置及び前記ダイ移動装置の前記少なくとも一方を制御する、付記８〜付記１３の何れか１項に記載のバーリング加工装置。

（付記１５）
少なくとも周辺部が平坦な頂面を有し、前記頂面側の部分が円柱状であるパンチと、
前記パンチの周囲に配置されたホルダと、
前記ホルダに対向して配置され、前記パンチ側に開口した収容部を有するダイと、
前記収容部内に配置され、プレス方向に移動可能であり、前記パンチの頂面に対向する対向面を有するパッドと、
を備えるバーリング加工装置。

（付記１６）
前記パンチは、軸方向に移動可能とされ、
前記パッドは、円柱状であり、前記パンチと同軸に配置され、前記プレス方向である前記軸方向に移動可能である、付記１５に記載のバーリング加工装置。

（付記１７）
前記パッドは、少なくとも前記対向面が前記ダイの前記収容部の開口面に一致する位置まで移動可能である、付記１５又は付記１６に記載のバーリング加工装置。

（付記１８）
前記頂面又は前記対向面には、スペーサが設けられている、付記１５〜付記１７の何れか１項に記載のバーリング加工装置。

（付記１９）
前記スペーサの厚みは、前記パンチと前記ダイの径方向のクリアランスより小さい、付記１８に記載のバーリング加工装置。

（付記２０）
前記スペーサは、前記パンチの軸上に配置される、付記１８又は付記１９に記載のバーリング加工装置。

（付記２１）
前記パッドにおける前記対向面には、表面硬化層が形成されている付記１５〜付記２０の何れか１項に記載のバーリング加工装置。

（付記２２）
前記パンチの頂面と胴部との間の角部に面取りされたパンチ肩部を備え、前記パッドの外径は、前記頂面の外径以上かつ前記胴部の外径以下である、付記１５〜付記２１の何れか１項に記載のバーリング加工装置。

（付記２３）
前記パッドの前記パンチ側の胴部には、前記パンチ側に向かうにしたがい外径が小さくなる傾斜部が設けられている、付記１５〜付記２２の何れか１項に記載のバーリング加工装置。

（付記２４）
前記パンチ肩部と前記傾斜部とが前記プレス方向でオーバーラップしている、付記２２を引用する付記２３に記載のバーリング加工装置。

（付記２５）
前記パッドの対向面の外周側には、前記対向面の外周側に向かうにしたがい前記パンチから離間する方向へ傾斜する傾斜面が形成されている、付記１５〜付記２２の何れか１項に記載のバーリング加工装置。

（付記２６）
下穴が形成された板状の被加工部材に筒状のフランジを形成するバーリング加工方法であって、
前記被加工部材の板厚方向一方側に配置されたパンチを前記被加工部材の板厚方向他方側へ前記被加工部材に対して相対的に移動させて前記下穴の周縁部を押出して前記フランジを形成する押出工程を有し、
前記押出工程において、前記被加工部材の板厚方向他方側で且つ前記パンチと対向して配置されたパッドと、前記パンチと、によって、前記下穴の周縁部を前記被加工部材の板厚方向に加圧するバーリング加工方法。

（付記２７）
下穴が形成された板状の被加工部材に筒状のフランジを形成するバーリング加工装置であって、
前記被加工部材の板厚方向一方側に配置され、前記被加工部材の板厚方向他方側へ前記被加工部材に対して相対的に移動されることで前記被加工部材における前記下穴の周縁部を押出して前記フランジを形成するパンチと、
前記被加工部材の板厚方向他方側で且つ前記パンチと対向して配置され、前記被加工部材に対する前記パンチの押出過程において前記パンチと共に前記被加工部材における下穴の周縁部を加圧するパッドと、
を備えたバーリング加工装置。

付記２６に記載のバーリング加工方法又は付記２７に記載のバーリング加工装置によれば、パンチが被加工部材の板厚方向一方側に配置され、パッドが被加工部材の板厚方向他方側に配置されており、パンチ及びパッドが被加工部材の板厚方向に対向して配置されている。そして、押出工程において、パンチを被加工部材の板厚方向他方側へ被加工部材に対して相対的に移動させることで、被加工部材における下穴の周縁部が押出されて、被加工部材にフランジが形成される。
ここで、押出工程において、被加工部材における下穴の周縁部が、パンチ及びパッドによって被加工部材の板厚方向に加圧される。換言すると、押出工程では、被加工部材における下穴の周縁部が、被加工部材の板厚方向に圧縮されながら、フランジが形成される。このため、フランジの先端部における割れの発生を抑制できる。すなわち、材料の周囲から圧縮力を付与する静水圧下では、材料の延性が高くなることが知られている。そして、上述のように、被加工部材における下穴の周縁部が板厚方向に圧縮されるため、パンチによるフランジの成形時において、下穴の周縁部を擬似的な静水圧下にすることができる。このため、当該周縁部を加圧しない場合と比べて、当該周縁部における延性が高くなる。これにより、フランジの成形時において、下穴の周縁部の延性を高くした状態でフランジが形成されるため、フランジの先端部に割れが発生することを抑制できる。このように、付記２６に記載のバーリング加工方法又は付記２７に記載のバーリング加工装置によれば、パンチの形状を被加工部材の下穴に応じた形状にすることなく、フランジの先端部における割れの発生を抑制することができる。なお、本開示のバーリング加工方法及びバーリング加工装置では、材料を浸水させずに、大気圧下で周囲から材料に圧縮力を付与する状態であれば「静水圧下」と称している。

（付記２８）
平坦状の頂面と、前記頂面の外周部に接続されたパンチ肩部と、を含んで構成された柱状のパンチと、
前記パンチの外周側に配置されたホルダと、
前記パンチ及び前記ホルダに対向して配置され、前記パンチ側へ開放された収容部を有するダイと、
前記収容部内において前記パンチとの対向方向に移動可能に設けられ、前記パンチの前記頂面に対向して配置された対向面を有するパッドと、
を備えたバーリング加工装置。

Claims (25)

1. 貫通孔が形成された板状の被加工部材の板厚方向の一方側にパンチが位置し、前記被加工部材の板厚方向の前記一方側とは反対側にパッドが位置するように、前記被加工部材を配置する配置工程と、
   前記パンチと前記パッドとによって前記被加工部材における前記貫通孔の周縁部を前記被加工部材の板厚方向に加圧した状態で、前記パンチを前記被加工部材に対して前記反対側へ相対的に移動させて前記パンチにより前記貫通孔の周縁部を押出してフランジを形成する押出工程と、
   を備えるバーリング加工方法。
2. 前記押出工程の初期から前記パンチ及び前記パッドによって前記貫通孔の周縁部を前記被加工部材の板厚方向に加圧する請求項１に記載のバーリング加工方法。
3. 前記押出工程では、前記貫通孔の周縁部の少なくとも端部を前記被加工部材の板厚方向に加圧した状態で、前記パンチを前記被加工部材に対して前記反対側へ相対的に移動させる、請求項１又は請求項２に記載のバーリング加工方法。
4. 前記パンチの頂面又はパッドにおける前記パンチとの対向面には、前記押出工程において前記貫通孔の内側に位置するスペーサが設けられており、
   前記スペーサの厚みが前記被加工部材の板厚より薄い、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のバーリング加工方法。
5. 前記パンチ及び前記パッドは円柱状に形成され、
   前記パンチの頂面の外周部には、パンチ肩部が接続されており、
   前記パッドの外径が、前記頂面の外径以上で且つ前記パンチの外径以下である、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載のバーリング加工方法。
6. 前記パッドは円柱状に形成されており、
   前記パッドの外周面には、前記パッドにおける前記パンチとの対向面の外径を縮径させる縮径部が形成されている請求項１〜請求項５の何れか１項に記載のバーリング加工方法。
7. 前記縮径部が、前記パンチ側へ向かうにしたがい前記パッドの径方向内側へ傾斜された傾斜部とされている請求項６に記載のバーリング加工方法。
8. 貫通孔が形成された板状の被加工部材の板厚方向の一方側に配置され、前記被加工部材の板厚方向の前記一方側とは反対側へ前記被加工部材に対して相対的に移動されることで前記被加工部材における前記貫通孔の周縁部を押出してフランジを形成するパンチと、
   前記被加工部材の板厚方向の前記反対側で且つ前記パンチと対向して配置され、前記被加工部材に対する前記パンチの押出過程において前記パンチと共に前記被加工部材における前記貫通孔の周縁部を加圧するパッドと、
   を備えたバーリング加工装置。
9. 前記貫通孔の周縁部の少なくとも端部を前記パンチと前記パッドとによって加圧する、請求項８に記載のバーリング加工装置。
10. 前記パンチの頂面又は前記パッドにおける前記頂面との対向面には、スペーサが設けられており、
    前記スペーサの厚みが前記被加工部材の板厚より薄い、請求項８又は請求項９に記載のバーリング加工装置。
11. 前記パンチの頂面側の部分が円柱状であり、
    前記パッドの前記頂面との対向面側の部分が円柱状であり、
    前記パンチの頂面の外周部には、パンチ肩部が接続されており、
    前記パッドの外径が、前記頂面の外径以上で且つ前記パンチの外径以下である請求項８〜請求項１０の何れか１項に記載のバーリング加工装置。
12. 前記パッドは円柱状に形成されており、
    前記パッドの外周面には、前記パッドにおける前記パンチとの対向面の外径を縮径させる縮径部が形成されている請求項８〜請求項１１の何れか１項に記載のバーリング加工装置。
13. 前記縮径部は、前記パンチ側へ向かうにしたがい前記パッドの径方向内側へ傾斜された傾斜部とされている請求項１２に記載のバーリング加工装置。
14. 前記パンチの周囲に配置されたホルダと、
    前記ホルダに対向して配置され、前記パンチ側に開口し、前記パッドを収容する収容部を有するダイと、
    前記パンチを移動するパンチ移動装置及び前記ダイを移動するダイ移動装置の少なくとも一方と、
    前記パンチ移動装置及び前記ダイ移動装置の前記少なくとも一方を制御する制御装置と、
    をさらに備え、
    前記制御装置は、前記貫通孔が形成された前記被加工部材の板厚方向の一方側に配置された前記パンチと、前記被加工部材の板厚方向の前記一方側とは反対側に配置された前記パッドとにより、前記貫通孔の周縁部を前記被加工部材の板厚方向に加圧した状態で、前記パンチを前記被加工部材に対して前記反対側に相対的に移動させて前記パンチにより前記貫通孔の周縁部を押出してフランジを形成するように、前記パンチ移動装置及び前記ダイ移動装置の前記少なくとも一方を制御する、請求項８〜請求項１３の何れか１項に記載のバーリング加工装置。
15. 少なくとも周辺部が平坦な頂面を有し、前記頂面側の部分が円柱状であるパンチと、
    前記パンチの周囲に配置されたホルダと、
    前記ホルダに対向して配置され、前記パンチ側に開口した収容部を有するダイと、
    前記収容部内に配置され、プレス方向に移動可能であり、前記パンチの頂面に対向する対向面を有するパッドと、
    を備えるバーリング加工装置。
16. 前記パンチは、軸方向に移動可能とされ、
    前記パッドは、円柱状であり、前記パンチと同軸に配置され、前記プレス方向である前記軸方向に移動可能である、請求項１５に記載のバーリング加工装置。
17. 前記パッドは、少なくとも前記対向面が前記ダイの前記収容部の開口面に一致する位置まで移動可能である、請求項１５又は請求項１６に記載のバーリング加工装置。
18. 前記頂面又は前記対向面には、スペーサが設けられている、請求項１５〜請求項１７の何れか１項に記載のバーリング加工装置。
19. 前記スペーサの厚みは、前記パンチと前記ダイの径方向のクリアランスより小さい、請求項１８に記載のバーリング加工装置。
20. 前記スペーサは、前記パンチの軸上に配置される、請求項１８又は請求項１９に記載のバーリング加工装置。
21. 前記パッドにおける前記対向面には、表面硬化層が形成されている請求項１５〜請求項２０の何れか１項に記載のバーリング加工装置。
22. 前記パンチの頂面と胴部との間の角部に面取りされたパンチ肩部を備え、前記パッドの外径は、前記頂面の外径以上かつ前記胴部の外径以下である、請求項１５〜請求項２１の何れか１項に記載のバーリング加工装置。
23. 前記パッドの前記パンチ側の胴部には、前記パンチ側に向かうにしたがい外径が小さくなる傾斜部が設けられている、請求項１５〜請求項２２の何れか１項に記載のバーリング加工装置。
24. 前記パンチ肩部と前記傾斜部とが前記プレス方向でオーバーラップしている、請求項２２を引用する請求項２３に記載のバーリング加工装置。
25. 前記パッドの対向面の外周側には、前記対向面の外周側に向かうにしたがい前記パンチから離間する方向へ傾斜する傾斜面が形成されている、請求項１５〜請求項２２の何れか１項に記載のバーリング加工装置。