(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸に直交する方向の断面は被加工の金属板に明けられる所定の孔の形状と面積の内に含まれる形状と面積を有して上記金属板に予備孔を明けるための細ポンチ部と、この細ポンチ部に連なって軸に直交する方向の断面は上記所定の孔の形状と面積を内包する形状と面積を有する太ポンチ部とを備えた予備加工用ポンチ、上記細ポンチ部の軸に直交する方向の断面の形状と実質的に同じ形状であり、上記断面の面積と同程度の面積を有するダイス孔を備えた予備加工用ダイス、および上記太ポンチ部が通過する孔を有する押え板とを含むことを特徴とする金属板の予備加工工具。
【請求項２】
細ポンチ部は、その軸に直交する方向の断面の形状が所定の孔の形状と実質的に同じであって上記断面の面積が上記所定の孔の面積の０．８〜０．９５倍であり、太ポンチ部は、その軸に直交する方向の断面の形状が所定の孔の形状と実質的に同じであって上記断面の面積が上記所定の孔の面積の２〜２０倍であることを特徴とする請求項１記載の金属板の予備加工工具。
【請求項３】
軸に直交する方向の断面は被加工の金属板から打抜かれる所定の形状物の形状と面積を内包する形状と面積を有して上記金属板に予備孔を明けるための細ポンチ部と、この細ポンチ部に連なって軸に直交する方向の断面は上記細ポンチ部の軸に直交する方向の断面の形状と面積を内包する形状と面積を有する太ポンチ部とを備えた予備加工用ポンチ、上記細ポンチ部の軸に直交する方向の断面の形状と実質的に同じ形状であり、上記断面の面積と同程度の面積を有するダイス孔を備えた予備加工用ダイス、および上記太ポンチ部が通過する孔を有する押え板とを含むことを特徴とする金属板の予備加工工具。
【請求項４】
細ポンチ部と太ポンチ部は、それらの各軸に直交する方向の断面の形状が所定の形状物の形状と実質的に同じであり、上記各断面の各面積が上記所定の形状物の面積のそれぞれ１．０５〜１．２倍および２〜２０倍であることを特徴とする請求項３記載の金属板の予備加工工具。
【請求項５】
細ポンチ部の長さは、金属板の厚みの０．４〜０．９倍であり、太ポンチ部の上記金属板の表面と対向する面は上記金属板の表面と平行な平面となっていることを特徴とする請求項１または請求項３記載の金属板の予備加工工具。
【請求項６】
細ポンチ部は、太ポンチ部側から上記細ポンチ部の先端に向かって漸次細くなるテーパ形状を有することを特徴とする請求項１または請求項３記載の金属板の予備加工工具。
【請求項７】
細ポンチ部と太ポンチ部との接続箇所に、打込み応力の集中を緩和する応力緩和部を設けたことを特徴とする請求項１または請求項３記載の金属板の予備加工工具。
【請求項８】
請求項１〜請求項２、請求項５〜請求項７のいずれか一項記載の金属板の予備加工工具を用いて被加工の金属板に細ポンチ部を打込んで不貫通または貫通した予備孔を形成する第一工程、軸に直交する方向の断面は上記金属板に明けられる所定の孔の形状と面積と実質的に同じ形状と面積を有するポンチを上記予備孔に打込んで孔抜きする第二工程とを含むことを特徴とする金属板の打抜き加工方法。
【請求項９】
請求項３〜請求項７のいずれか一項記載の金属板の予備加工工具を用いて被加工の金属板に細ポンチ部を打込んで不貫通の予備孔を形成する第一工程、軸に直交する方向の断面は所定の打抜き形状物の形状と面積と実質的に同じ形状と面積を有するポンチを上記予備孔に打込んで板抜きする第二工程とを含むことを特徴とする金属板の打抜き加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属板の打抜き加工に用いられる予備加工工具、およびそれを用いた金属板の打抜き加工方法に関するものである。
【０００２】
図１０は、通常のポンチとダイスを用いた従来の金属板の打抜き加工方法を説明するものであって、１は被加工の金属板、２はポンチ、３はダイス、３１はダイス３のダイス孔、４は押え板である。ポンチ２およびダイス３は、ポンチホルダーおよびダイスホルダー（いずれも図示せず）にそれぞれ保持固定されている。上記ポンチホルダーとポンチ２とから上型が、また上記ダイスホルダーとダイス３とから下型が構成されており、上型はプレス機（図示せず）のスライドに、一方、下型は上記プレス機（図示せず）のベッドにそれぞれ固定されて両型は互いに上下に相対運動ができるようになっている。押え板４は、上記ポンチホルダーに懸架保持されて金属板１を押圧するように付勢されている。
【０００３】
金属板１の打抜き加工には、金属板１に所定の孔形状と大きさの孔を明けることが目的の孔抜き加工（ピアシング）と、金属板１から所定の形状物を打抜くことが目的の板抜き加工（ブランキング）とがある。従来、上記の両加工は、目的に応じて使用するポンチ２とダイス３の形状や大きさが異なるのみで作業手順は略同じてあって、例えば板抜き加工についてその作業手順を説明すると、先ずダイス３の上に被加工の金属板１が設置され、ついで上型が下ろされる。上型が下されると、まず押え板４が上型より先に降下して金属板１に当接してそれを押圧する。ポンチ２は、それより少し遅れて金属板１に当接し、さらなる降下により金属板１を打抜いて下死点に達して所定の打抜き形状物をダイス孔３１から排出し、その後上昇する。かりに押え板４がない状態においてポンチ２が金属板１を打抜く場合には、金属板１は大きく変形するが、押え板４はかかる変形を防止する機能をなす。またポンチ２が、金属板１の打抜き跡の孔を通過して上昇する際には、金属板１がポンチ２に係留してポンチ２と共に上昇しようとするが、押え板４はかかる上昇を防止する機能もなす。従来のポンチ２は、その軸に直交する方向の断面が所定の打抜き形状物と同じ形状の柱体からなり、ダイス孔３１はポンチ２の上記断面形状と同じ形状を有する。
【０００４】
ところで「新プレス加工データブック」（新プレス加工データブック編集委員会編、初版１刷、第２６頁、日刊工業新聞社発行、１９９３年）によれば、ポンチの外径ｄと被加工の金属板の厚みｔとの比ｄ／ｔが小さい小孔抜き加工やポンチの短辺の幅ｗと被加工の金属板の厚みｔとの比ｗ／ｔが小さい細孔抜き加工などの孔抜き加工において、孔抜き時にポンチに加わる面圧が高いためにポンチの磨耗や欠損が大きく、例えば被加工金属板が軟鉄の場合、ポンチ寿命の観点から上記の比ｄ／ｔや比ｗ／ｔは１程度が限界である。したがって、小孔や細孔を持つ製品の大量生産にはドリルやエンドミルを用いた機械加工やワイア放電加工に頼らざるを得ず、斯界では孔抜き加工の実用化が嘱望されてきた。
【０００５】
一方、特公昭５３−８３９１号公報には、ポンチを被加工の金属板に打込んだ際にポンチ端面の角に加わる分力の集中を防止するために、図１１に示すように、ポンチ２の端面部２１の縁に傾斜部２２、およびそれに続く逃げ部２３を設ける技術が開示されている。しかし上記技術の効果は、本発明者らの実験によれば、炭素鋼などの比較的硬くて金型との滑りの悪い金属板に限られ、銅などの粘く滑りの良い金属板に対しては全く効果がない。またさらに、ポンチ２の先端に傾斜部２２や逃げ部２３などを有する特殊構造のポンチの製作は容易でない問題もある。
【０００６】
従来の打抜き加工工具は、例えば図１０に示すように構成されているが、ポンチ２による打抜き力は、被加工の金属板１に固有の剪断抵抗に剪断面積を掛け合わせた値となり、その値をポンチ２の軸に直交する方向の断面の面積で除した値が打抜き時にポンチ２に加わる圧縮応力となる。したがって、金属板１の厚みｔに比べてポンチ２の径ｄあるいは幅ｗが小さい程、ポンチ２に加わる圧縮応力は大きくなる。またポンチ２は、圧縮応力だけでなく、偏心荷重や金属板１との摩擦により引っ張り応力も加わる。打抜き加工工具の破損の原因多くは、この引っ張り応力によるものであり、打抜き力が大きくなれば加工工具に生じる引っ張り応力も比例的に大きくなる。しかるにポンチ２の形成に用いられる金属材料は、例えば日本塑性加工学会誌「塑性と加工」（第１９巻、第２０４号、第４６頁、図４、１９７８年−１）に示されているように、圧縮応力によりも引っ張り応力に弱い問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術における上記した実情に鑑み、ポンチの先端面に特殊な刃部を形成することなく従来よりも低い圧縮応力で、炭素鋼は勿論、銅などの粘く滑りの良いものなど、種々の被加工金属板に打込み得る金属板の予備加工工具、および金属板の打抜き加工方法を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による金属板の予備加工工具は、（１）軸に直交する方向の断面は被加工の金属板に明けられる所定の孔の形状と面積の内に含まれる形状と面積を有して上記金属板に予備孔を明けるための細ポンチ部と、この細ポンチ部に連なって軸に直交する方向の断面は上記所定の孔の形状と面積を内包する形状と面積を有する太ポンチ部とを備えた予備加工用ポンチ、上記細ポンチ部の軸に直交する方向の断面の形状と実質的に同じ形状であり、上記断面の面積と同程度の面積を有するダイス孔を備えた予備加工用ダイス、および上記太ポンチ部が通過する孔を有する押え板とを含むものである。
【０００９】
（２）上記（１）において、細ポンチ部は、その軸に直交する方向の断面の形状が所定の孔の形状と実質的に同じであって上記断面の面積が上記所定の孔の面積の０．８〜０．９５倍であり、太ポンチ部は、その軸に直交する方向の断面の形状が所定の孔の形状と実質的に同じであって上記断面の面積が上記所定の孔の面積の２〜２０倍であるものである。
【００１０】
本発明による金属板の予備加工工具は、また（３）軸に直交する方向の断面は被加工の金属板から打抜かれる所定の形状物の形状と面積を内包する形状と面積を有して上記金属板に予備孔を明けるための細ポンチ部と、この細ポンチ部に連なって軸に直交する方向の断面は上記細ポンチ部の軸に直交する方向の断面の形状と面積を内包する形状と面積を有する太ポンチ部とを備えた予備加工用ポンチ、上記細ポンチ部の軸に直交する方向の断面の形状と実質的に同じ形状であり、上記断面の面積と同程度の面積を有するダイス孔を備えた予備加工用ダイス、および上記太ポンチ部が通過する孔を有する押え板とを含むものである。
【００１１】
（４）上記（３）において、細ポンチ部と太ポンチ部は、それらの各軸に直交する方向の断面の形状が所定の形状物の形状と実質的に同じであり、上記各断面の各面積が上記所定の形状物の面積のそれぞれ１．０５〜１．２倍および２〜２０倍であるものである。
【００１２】
（５）上記（１）または（３）において、細ポンチ部の長さは、金属板の厚みの０．４〜０．９倍であり、太ポンチ部の上記金属板の表面と対向する面は上記金属板の表面と平行な平面となっているものである。
【００１３】
（６）上記（１）または（３）において、細ポンチ部は、太ポンチ部側から上記細ポンチ部の先端に向かって漸次細くなるテーパ形状を有するものである。
【００１４】
（７）上記（１）または（３）において、細ポンチ部と太ポンチ部との接続箇所に、打込み応力の集中を緩和する応力緩和部を設けたものである。
【００１５】
本発明による金属板の打抜き加工方法は、（８）上記（１）〜（２）、上記（５）〜（７）のいずれか一項記載の金属板の予備加工工具を用いて被加工の金属板に細ポンチ部を打込んで不貫通または貫通した予備孔を形成する第一工程、軸に直交する方向の断面は上記金属板に明けられる所定の孔の形状と面積と実質的に同じ形状と面積を有するポンチを上記予備孔に打込んで孔抜きする第二工程とを含むものである。
【００１６】
本発明による金属板の打抜き加工方法は、また（９）上記（３）〜（７）のいずれか一項記載の金属板の予備加工工具を用いて被加工の金属板に細ポンチ部を打込んで不貫通の予備孔を形成する第一工程、軸に直交する方向の断面は所定の打抜き形状物の形状と面積と実質的に同じ形状と面積を有するポンチを上記予備孔に打込んで板抜きする第二工程とを含むものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１〜図６は、本発明の金属板の予備加工工具並びに打抜き加工方法における実施の形態１を説明するものであって、いずれも断面図である。実施の形態１は、被加工の金属板に所定の孔を明けること即ち孔抜き加工を目的とし、図１〜図３では予備孔を明ける第一工程を、図４は第一工程で形成された中間製品を、また図５〜図６では所定の孔を形成する第二工程をそれぞれ説明する。図１〜図３において、１は被加工の金属板、４は押え板、５は予備加工用ポンチ、６は予備加工用ダイス、６１は予備加工用ダイス６のダイス孔であり、図５〜図６において、１は被加工の金属板、４は押え板、２はポンチ、３はダイス、３１はダイス３のダイス孔である。
【００１８】
図１〜図３に示す予備加工用ポンチ５は、細ポンチ部５１、応力緩和部５２、および太ポンチ部５３からなる。細ポンチ部５１は、金属板１に予備孔を明ける作用をなし、その軸に直交する方向の断面（以下、軸直交断面）は金属板１に明けられる所定の孔の形状と面積の内に含まれる形状と面積を有する。例えば、上記所定の孔が内径１ｍｍの円形孔である場合、細ポンチ部５１は、その軸直交断面が直径１ｍｍの円形内に納まる小面積を有する円形、楕円形、方形あるいはその他の形状を呈するものである。また、上記所定の孔が１ｍｍ角の正方形の孔である場合、細ポンチ部５１は、その軸直交断面が１ｍｍ角の正方形に納まる小面積を有する正方形、円形、楕円形、あるいはその他の形状を呈するものである。なお、細ポンチ部５１の長さ（軸方向の長さ）は、金属板１の厚みより短くなっている。細ポンチ部５１は、太ポンチ部５３側から細ポンチ部５１の先端に向かって僅かに漸次細くなるテーパ形状としてもよい。その場合のテーパ角は、１°前後が適当である。かくすると、細ポンチ部５１は太ポ金属板１に予備孔を明けた後に金属板１から抜け易くなる。なお細ポンチ部５１がテーパ形状である場合、細ポンチ部５１の上記軸直交断面の形状と面積は、細ポンチ部５１の長さの中央における形状と面積としてよい。細ポンチ部５１がテーパ形状を有する場合の上記諸点は、後記する実施の形態２についても当てはまる。
【００１９】
上記の太ポンチ部５３は、その軸直交断面は上記所定の孔の形状と面積を内包する形状と面積を有する。例えば、上記所定の孔が内径１ｍｍの円形孔である場合、太ポンチ部５３は、その軸直交断面が直径１ｍｍの円より大きな円、直径１ｍｍの円を内包する楕円形、方形、多角形、あるいはその他の形状と大きな面積を有する。また上記所定の孔が１ｍｍ角の正方形の孔である場合、太ポンチ部５３は、その軸直交断面が１ｍｍ角の正方形より大きい正方形、１ｍｍ角の正方形を内包する円形、楕円形、多角形、あるいはその他の形状と大きな面積を有する。なお太ポンチ部５３の金属板１の表面１１と対向する面５３１は、上記表面１１と平行な平面となっている。
【００２０】
応力緩和部５２は、細ポンチ部５１が金属板１に打込まれた際に、細ポンチ部５１と太ポンチ部５３との接続箇所への応力集中を緩和する作用をなすものであって、上記接続箇所における断面は半径０．１〜０．５ｍｍ程度の丸み状を呈する。
【００２１】
予備加工用ダイス６はダイス孔６１を有し、ダイス孔６１は細ポンチ部５１の軸直交断面の形状と実質的に同じ形状であり、上記断面の面積と同程度の面積、例えば、上記断面の面積より僅かに小さい、あるいは僅かに大きい面積を有する。押え板４は、太ポンチ部５３が通過する孔を有して後記する空間７（図２参照）の形成に寄与する作用の他に、図１０に示す通常のポンチ・ダイス加工において用いられる押え板４と同様の作用をなし、即ち金属板１の上に置かれて細ポンチ部５１の打込みに基づく金属板１の大きな変形を防止する作用、および打込みの後に細ポンチ部５１を引き上げる際に金属板１の細ポンチ部５１への食い付きを防止する作用をなす。
【００２２】
金属板１の孔抜き加工方法の第一工程においては、先ず予備加工用ポンチ５および予備加工用ダイス６は、ポンチホルダーおよびダイスホルダー（いずれも図示せず）にそれぞれ保持固定され、上記ポンチホルダーと予備加工用ポンチ５とから上型が、また上記ダイスホルダーと予備加工用ダイス６とから下型が構成され、上記上型はプレス機（図示せず）のスライドに、一方、上記下型は上記プレス機（図示せず）のベッドにそれぞれ固定されて両型は互いに上下に相対運動ができるようにされる。押え板４は、上記ポンチホルダーに懸架保持されて金属板１を押圧するように付勢される。
【００２３】
予備加工用ダイス６の上に被加工の金属板１が設置され、ついで上型が降下される。上型が降下されると、まず押え板４が上型より先に降下して金属板１に当接してそれを押圧する。予備加工用ポンチ５１は、それより少し遅れて金属板１に当接（図１参照）し、さらなる降下により金属板１に打込まれ（図２参照）、太ポンチ部５３の面５３１が、金属板１の表面１１と接触し且つ表面１１を押圧する状態となる時点（図３参照）で上型の降下が停止され、ついで上型が上昇される。その際に押え板４は、暫時、金属板１を押圧した状態を維持して、前記したように金属板１の細ポンチ部５１への食い付きを防止する。図１〜図３に示す工程を経て、図４に示す半分抜きされた、換言すると不貫通の予備孔１２が形成され、この予備孔１２の部分に該当する金属部分が裏面に突出した突出部１３を有する金属板１の中間製品が得られる。
【００２４】
金属板１の孔抜き加工方法の第二工程は、上記の中間製品を加工対象として、また第一工程で用いられた予備加工用ポンチ５に代えてストレートポンチなどの通常のポンチ２が、予備加工用ダイス６に代えて通常のダイス３がそれぞれ用いられ、ポンチ２を上記予備孔１２に打込んで孔抜きする。しかしてポンチ２は、その軸直交断面は金属板１に明けられる所定の孔の形状と面積と実質的に同じ形状と面積を有し、ダイス３としては上記の軸直交断面を有するポンチ２に対して通常の抜き加工において採用されるダイス孔３１を有するものが用いられる。
【００２５】
上記の説明から理解される通り、ポンチ２の軸直交断面は、金属板１に明けられた予備孔１２の孔断面より大きく、一方、金属板１の突出部１３はダイス孔３１内に嵌まり込み得る形状と寸法を有する。図５は、ポンチ２が金属板１の表面に当接した状態を示すが、上記の寸法関係からポンチ２は予備孔１２を塞ぐ状態で金属板１に当接し、突出部１３はダイス孔３１内に落ち込んでいる。ポンチ２と金属板１とは、必要により図示していないパイロット孔などにより精度よく位置決めすることができる。図５の状態からポンチ２が降下されると、ポンチ２は予備孔１２の側壁の周囲の、図５で点線で示す箇所をシェービングしつつ予備孔１２の孔を所定の孔に拡張し、ポンチ２が金属板１を貫通した時点で所定の孔が完成する（図６参照）。
【００２６】
シェービングにより削除される金属部分１４（図５において二本の点線の間に存在する金属部分）は、ダイス孔３１から落下するが、実施の形態１における金属板１の孔抜き加工の場合には、明けられる孔の形状と寸法が所定通りであることが要求され、シェービングにより新たに生成する金属板１の側面（二本の点線で示す箇所）は所定寸法の孔の内壁を形成することになる。
【００２７】
なお細ポンチ部５１の軸直交断面が、その形状および面積において所定の孔の形状と面積とから大きくかけ離れていると、第二工程においてシェービングすべき金属量が多くなってポンチ２にかかる圧縮応力が大きくなる。よって細ポンチ部５１は、その軸直交断面の形状が所定の孔の形状と実質的に同じであって、且つ上記断面の面積が上記所定の孔の面積の０．８〜０．９５倍程度であることが好ましい。
【００２８】
つぎに実施の形態１の効果を説明する。一般的に被加工の金属板にポンチが打込まれると、打込まれたポンチ部分の体積に等しい金属部分が上記金属板の表面に突出する。この突出金属部分は、上記金属板の内での変形抵抗が最小となる経路を経ていずれかの箇所に生じる。前記図１０における従来例では、金属板１の表面はポンチが打込まれる箇所以外は押え板４で押さえられており、また変形抵抗が最小である経路は金属板１の厚み方向であるので、ポンチ２の打込み力は金属板１の表面から裏面に伝えられて、突出金属部分は専らその裏面のダイス孔３１内に生じる。したがって金属板１にポンチ２を打込むには、金属板１の全厚みを経由して裏面にまで達する打込み力が要求される。これに対して実施の形態１では、使用する予備加工用ポンチ５は、細ポンチ部５１とこの細ポンチ部５１に連なる太ポンチ部５３とを備えたものであり、細ポンチ部５１が金属板１に打込まれても、図２から理解される通り、太ポンチ部５３の存在、並びに押え板４が太ポンチ部５３の通過を許容する孔を有することにより、金属板１の表面１１と太ポンチ部５３の面５３１との間に空間７が存在して、上記突出金属部分は金属板１の裏面の他に細ポンチ部５１の周囲にも一部生じ、ために表面１１が図示する通りに盛り上がる。この盛り上がりが発生する経路は、金属板１の裏面への経路と比較して極めて短いので、その分だけ細ポンチ部５１に要する打込み力は小さくなる。
【００２９】
上記の効果を、例えば厚さ４ｍｍのタフピッチ銅Ｃ１１００Ｐ−Ｈ／４に孔明けする場合について述べると、通常のポンチ・ダイスを用いて内径２．１ｍｍの孔を明けた場合の最大荷重は６６４０Ｎであり、上記ポンチに加わる最大圧縮応力は１９２２Ｍｐａであった。これに対して、先端外径１．８４ｍｍ、先細りのテーパ角１°、長さ３．２ｍｍの細ポンチ部、半径０．１ｍｍの応力緩和部、および外径４ｍｍの太ポンチ部とからなる本発明の予備加工用ポンチを用いて内径１．９６ｍｍの不貫通孔を明けた場合の最大荷重は４１９７Ｎであり、上記細ポンチ部に加わる最大圧縮応力は１５７９Ｍｐａであって、前記の約８０％であった。一方、本発明の第二の工程で用いられる通常のポンチ２の機能は、単なる予備孔１２の側壁のシェービングと不貫通孔を貫通する機能のみであるので、ポンチ２に加わる最大圧縮応力はさほど大きくない。前記した通り、ポンチの打込み力の差異はそれの寿命に大きく影響するので、本発明の予備加工用ポンチおよび本発明の第二の工程で用いられる通常のポンチ２は長寿命となる。
【００３０】
本発明において太ポンチ部５３は、上記空間７を形成する作用をなすものであって、その軸直交断面は、上記の説明から理解される通り、細ポンチ部５１の周囲での一部の金属部分の突出に基づく盛り上がりを許容する空間７を形成し得る形状と面積とを有することが必要且つ十分条件となる。なお太ポンチ部は、その軸直交断面の形状が上記所定の孔の形状と実質的に同じであって、且つ上記断面の面積が上記所定の孔の面積の２〜２０倍程度であることが好ましい。
【００３１】
また太ポンチ部５３の金属板１の表面１１と対向する面５３１は、上記表面１１と平行な平面となっており、この平行平面の面５３１は、前記図３に示す状態において表面１１を押圧することにより空間７が消滅し、また空間７に存在した細ポンチ部５１の周囲の金属板１の盛り上が押圧により押し込まれて表面１１が平坦化する効果がある。
【００３２】
実施の形態１においては、細ポンチ部５１の長さは金属板１の厚みの大きさより短かくされているが、かくすることにより図３の状態とし得て、太ポンチ部５３の面５３１により表面１１を平坦化する効果が期待できる。但し細ポンチ部５１の長さが過少であると、第二の工程おけるポンチ２による打抜き部分の量が増大してポンチ２への荷重が大きくなる。よって細ポンチ部５１の長さは、金属板１の厚みの０．４〜０．９倍程度とすることが好ましい。なお本発明においては、細ポンチ部５１の長さを金属板１の厚みより大きくして、第一工程で形成する予備孔は金属板１を貫通するものとしてもよい。
【００３３】
実施の形態２．
図７〜図９は、本発明の金属板の予備加工工具並びに打抜き加工方法における実施の形態２を説明する断面図である。実施の形態２は、被加工の金属板から所定の成形物を打抜くこと、即ち成形物の抜き加工を目的とし、図７では予備孔を形成する第一工程を、また図８〜図９では所定の成形物を打抜く第二工程をそれぞれ説明する。図７において、１は被加工の金属板、４は押え板、５は予備加工用ポンチ、６は予備加工用ダイス、６１は予備加工用ダイス６のダイス孔であり、図８〜図９において、１は被加工の金属板、４は押え板、２はポンチ、３はダイス、３１はダイス３のダイス孔であり、図９において８は打抜かれた所定の成形物である。
【００３４】
図７に示す予備加工用ポンチ５は、細ポンチ部５１、応力緩和部５２、および太ポンチ部５３からなる。細ポンチ部５１は、金属板１に予備孔を明ける作用をなし、その軸直交断面は、金属板１から打抜かれる所定の形状物８（図９参照）の形状と面積を内包する形状と面積を有するものである。例えば、上記形状物８が直径５０ｍｍの円板である場合、細ポンチ部５１は、その軸直交断面が直径５０ｍｍの円形より大きい円形、直径５０ｍｍの円形を内包する楕円形、方形、あるいはその他の形状を有する。また形状物８が５０ｍｍ角の角板である場合、細ポンチ部５１は、その軸直交断面が５０ｍｍ角の正方形より大きい正方形、５０ｍｍ角の正方形を内包する円形、楕円形、あるいはその他の形状を有する。なお細ポンチ部５１の長さ（軸方向長さ）は、金属板１の厚みより短く、例えば金属板１の厚みの０．４〜０．９倍程度である。
【００３５】
太ポンチ部５３は、その軸直交断面が細ポンチ部５１の軸直交断面の形状と面積を内包する形状と面積を有する。例えば、細ポンチ部５１が直径５１ｍｍの円形である場合、太ポンチ部５３は、その軸直交断面が直径５１ｍｍの円形より大きい円形、直径５１ｍｍの円形を内包する楕円形、方形、あるいはその他の形状を有する。また細ポンチ部５１が５１ｍｍ角の正方形である場合、太ポンチ部５３は、その軸直交断面が５１ｍｍ角の正方形より大きい正方形、５１ｍｍ角の正方形を内包する円形、楕円形、あるいはその他の形状を有する。なお太ポンチ部５３の金属板１の表面１１と対向する面５３１は、上記表面１１と平行な平面となっている。
【００３６】
応力緩和部５２は、細ポンチ部５１が金属板１に打込まれた際に、細ポンチ部５１と太ポンチ部５３との接続箇所に生じる応力の集中を緩和する作用をなすものであって、上記接続箇所における断面は丸み状を呈する。
【００３７】
予備加工用ダイス６は、細ポンチ部５１の軸直交断面の形状と実質的に同じ形状であり、上記断面の面積と同程度の面積を有するダイス孔６１を有する。押え板４は、太ポンチ部５３が通過する孔を有して前記した空間７の形成に寄与する作用の他に、図１０に示す通常のポンチ・ダイス加工において用いられる押え板４と同様の作用をなし、即ち金属板１の上に置かれて細ポンチ部５１の打込みに基づく金属板１の大きな変形を防止する作用、および打込みの後に細ポンチ部５１を引き上げる際に金属板１の細ポンチ部５１への食い付きを防止する作用をなす。
【００３８】
金属板１から形状物８を打抜く第一工程は、予備加工用ポンチ５と予備加工用ダイス６を用いて実施の形態１と同様の操作にて図４と同様の断面形状を有し、しかして予備孔１２と突出部１３を有する金属板１を得、第二工程ではかかる金属板１を加工対象として、また第一工程で用いられた予備加工用ポンチ５に代えて通常のポンチ２が、予備加工用ダイス６に代えて通常のダイス３がそれぞれ用いられる。図８は、第二工程においてポンチ２が打込まれる前段階の状態を示す。ポンチ２は、その軸直交断面が形状物８の形状と面積と同じ形状と面積を有する。予備加工用ポンチ５の細ポンチ部５１で明けられた予備孔１２は、細ポンチ部５１の大きな軸直交断面寸法に由来して大きな寸法を有するので、ポンチ２は、その先端が予備孔１２の底に達する迄に予備孔１２内に挿着される。一方、ダイス３のダイス孔３１は、ポンチ２の軸直交断面と実質的に同じ形状と同程度の面積を有するので、突出部１３はダイス孔３１内に入り込み得ずにダイス孔３１の縁に乗る状態となる。
【００３９】
つぎにポンチ２を打込んで、図８における金属板１の点線Ａで示す箇所をシェービングしつつ打抜きすることにより所定の形状物８を得ることができる（図９参照）。図９の点線Ａと点線Ｂとで囲まれる部分１４は、上記のシェービングにより削除され変形して金属板１の抜き跡の下部に残留するが、打抜かれた形状物８は所定の形状と寸法とを有する。
【００４０】
つぎに実施の形態２の効果を説明する。使用する予備加工用ポンチ５は実施の形態１におけるそれと同様に、細ポンチ部５１とこの細ポンチ部５１に連なる太ポンチ部５３とを備えたものであるので、第一工程では前記図３に示す空間７と同様の空間が細ポンチ部５１と太ポンチ部５３との間に形成されて、実施の形態１の場合と同様の機構並びに理由により細ポンチ部５１に要する打込み力は小さくて済む。また太ポンチ部５３と押え板４とは、かかる空間を形成する作用をなす。
【００４１】
なお太ポンチ部５３の金属板１の表面１１と対向する面５３１は、上記表面１１と平行な平面となっており、この面５３１は、実施の形態１の場合と同様に細ポンチ部５１の周囲の金属板１の盛り上を平坦化する効果がある。
【００４２】
さらに細ポンチ部５１は、その軸直交断面は金属板１から打抜かれる形状物８の形状と面積を内包する形状と面積を有することにより、細ポンチ部５１により明けられる予備孔１２は所定の孔より大きい孔となるが、第二工程において通常のポンチ・ダイスを用いてシェービングすることにより、小さな打込み力で所定の形状と寸法を有する形状物８を打抜くことができる。
【００４３】
本発明において、被加工の金属板から所定の成形物を打抜く場合、第二工程でのシェービングを一層容易とするために、細ポンチ部の軸直交断面の形状が所定の形状物の形状と実質的に同じであり、上記断面の面積が上記所定の形状物の面積の１．０５〜１．２倍程度であることが好ましい。一方、太ポンチ部は、その各軸直交断面の形状が所定の形状物の形状と実質的に同じであり、上記断面の面積が上記所定の形状物の面積の２〜２０倍であることが好ましい。
【００４４】
【発明の効果】
本発明の金属板の予備加工工具は、以上説明した通り、（１）軸に直交する方向の断面は被加工の金属板に明けられる所定の孔の形状と面積の内に含まれる形状と面積を有して上記金属板に予備孔を明けるための細ポンチ部と、この細ポンチ部に連なって軸に直交する方向の断面は上記所定の孔の形状と面積を内包する形状と面積を有する太ポンチ部とを備えた予備加工用ポンチ、上記細ポンチ部の軸に直交する方向の断面の形状と実質的に同じ形状であり、上記断面の面積と同程度の面積を有するダイス孔を備えた予備加工用ダイス、および上記太ポンチ部が通過する孔を有する押え板とを含み、特に（２）細ポンチ部は、その軸に直交する方向の断面の形状が所定の孔の形状と実質的に同じであって上記断面の面積が上記所定の孔の面積の０．８〜０．９５倍であり、太ポンチ部は、その軸に直交する方向の断面の形状が所定の孔の形状と実質的に同じであって上記断面の面積が上記所定の孔の面積の２〜２０倍であるものである。かかる構成を有することに基づき、上記の予備孔を明ける際に、細ポンチ部と太ポンチ部との間に上記細ポンチ部の打込みより生じる金属板の盛り上がりを許容する空間が形成され、この盛り上がりを許容すことにより前記した理由から細ポンチ部に要する打込み力は小さくて済む。さらに細ポンチ部の軸直交断面を上記の通りとすることによりこの細ポンチ部により明けられる予備孔は所定の孔より小さい孔となるが、本発明の後記金属板の打抜き加工方法における通常のポンチ・ダイスを用いたシェービングにより、小さな打込み力で所定の形状と寸法を有する孔に拡張穿孔することができる。
【００４５】
本発明の金属板の予備加工工具は、以上説明した通り、また（３）軸に直交する方向の断面は被加工の金属板から打抜かれる所定の形状物の形状と面積を内包する形状と面積を有して上記金属板に予備孔を明けるための細ポンチ部と、この細ポンチ部に連なって軸に直交する方向の断面は上記細ポンチ部の軸に直交する方向の断面の形状と面積を内包する形状と面積を有する太ポンチ部とを備えた予備加工用ポンチ、上記細ポンチ部の軸に直交する方向の断面の形状と実質的に同じ形状であり、上記断面の面積と同程度の面積を有するダイス孔を備えた予備加工用ダイス、および上記太ポンチ部が通過する孔を有する押え板とを含み、特に（４）細ポンチ部と太ポンチ部は、それらの各軸に直交する方向の断面の形状が所定の形状物の形状と実質的に同じであり、上記各断面の各面積が上記所定の形状物の面積のそれぞれ１．０５〜１．２倍および２〜２０倍である。かかる構成を有することに基づき、上記（１）および（２）の発明と同様の理由にて上記細ポンチ部により小さな打込み力で上記金属板に予備孔を明けることができる。さらに細ポンチ部は、その軸直交断面は金属板から打抜かれる所定の形状物の形状と面積を内包する形状と面積を有することにより、細ポンチ部により明けられる予備孔は所定の孔より大きい孔となるが、本発明の後記金属板の打抜き加工方法における通常のポンチ・ダイスを用いたシェービングにより、小さな打込み力で所定の形状と寸法を有する形状物の打抜くことができる。
【００４６】
また、（５）細ポンチ部の長さは、金属板の厚みの０．４〜０．９倍であり、太ポンチ部の上記金属板の表面と対向する面は上記金属板の表面と平行な平面となっていることにより、一層小さな打込み力で金属板に所望の不貫通の予備孔を明けることができ、太ポンチ部の上記平行平面は細ポンチ部の周囲に生じる金属板の盛り上がりを押圧して平坦化する効果がある。
【００４７】
また、（６）細ポンチ部は、太ポンチ部側から上記細ポンチ部の先端に向かって漸次細くなるテーパ形状を有することにより、打込まれた細ポンチ部を金属板から引き上げる際に金属板の細ポンチ部への食い付きを防止乃至軽減して引き上げを容易にする効果がある。
【００４８】
また、（７）細ポンチ部と太ポンチ部との接続箇所に、打込み応力の集中を緩和する応力緩和部を設けると、上記細ポンチ部が金属板に打込まれた際に生じることがある細ポンチ部の太ポンチ部からの切断を防止する効果がある。
【００４９】
本発明の金属板の打抜き加工方は、以上説明した通り、（８）上記（１）〜（２）、（５）〜（７）のいずれか一項記載の金属板の予備加工工具を用いて被加工の金属板に細ポンチ部を打込んで不貫通または貫通した予備孔を形成する第一工程、軸に直交する方向の断面は上記金属板に明けられる所定の孔の形状と面積と実質的に同じ形状と面積を有するポンチを上記予備孔に打込んで孔抜きする第二工程とを含むものであって、第一工程において細ポンチにより明けられた予備孔は所定の孔より小さい孔となるが、第二工程で通常のポンチ・ダイスを用いてシェービングしつつ打込むことにより、小さな打込み力で所定の形状と寸法を有する孔に拡張穿孔することができ、したがって通常のポンチ・ダイスを用いてもその寿命を長くする効果がある。
【００５０】
本発明の金属板の打抜き加工方は、以上説明した通り、また（９）上記（３）〜（７）のいずれか一項記載の金属板の予備加工工具を用いて被加工の金属板に細ポンチ部を打込んで不貫通の予備孔を形成する第一工程、軸に直交する方向の断面は所定の打抜き形状物の形状と面積と実質的に同じ形状と面積を有するポンチを上記予備孔に打込んで板抜きする第二工程とを含むものであるので、第一工程において細ポンチにより明けられた予備孔は所定の孔より大きい孔となるが、第二工程で通常のポンチ・ダイスを用いてシェービングしつつ打込むことにより小さな打込み力で所定の形状と寸法を有する形状物の打抜くことができ、したがって通常のポンチ・ダイスを用いてもその寿命を長くする効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１を説明する断面図である。
【図２】  本発明の実施の形態１を説明する他の断面図である。
【図３】  本発明の実施の形態１を説明する他の断面図である。
【図４】  本発明の実施の形態１を説明する他の断面図である。
【図５】  本発明の実施の形態１を説明する他の断面図である。
【図６】  本発明の実施の形態１を説明する他の断面図である。
【図７】  本発明の実施の形態２を説明する断面図である。
【図８】  本発明の実施の形態２を説明する他の断面図である。
【図９】  本発明の実施の形態２を説明する他の断面図である。
【図１０】  従来例の断面図である。
【図１１】  他の従来例の一部断面図である。
【符号の説明】
１  被加工の金属板、２  ポンチ、３  ダイス、３１  ダイス孔、
４  押え板、５  予備加工用ポンチ、５１  細ポンチ部、５２  応力緩和部、
５３  太ポンチ部、６  予備加工用ダイス、６１  ダイス孔、７  空間、
８  打抜き成形物。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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