(57)【要約】【課題】  容易かつ確実に、切り粉の発生を抑制することができる、6000系アルミニウム合金成形板のトリミング方法を提供することを目的とする。【解決手段】    上刃3 と下刃4 との剪断により、成形加工後の6000系アルミニウム合金成形板1 のトリミングを行なう方法において、上刃3 と下刃4 との各切れ刃R 、R1、R2を80〜300 μm の範囲とし、成形板1 の切断面5 に亀裂が入るまでの成形板1 への剪断刃の食い込み量を多くし、成形板の切断面5 が切り粉が出やすい形状になることを抑制し、切り粉の発生を抑制することである。【選択図】      図１
2006212755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上刃と下刃との剪断により、成形加工後の6000系アルミニウム合金成形板のトリミングを行なう方法において、前記上刃と下刃との各切れ刃R を80〜300 μm の範囲としたことを特徴とするアルミニウム合金成形板のトリミング方法。
【請求項２】
前記6000系アルミニウム合金板の板厚が2mm 以下である請求項１に記載のアルミニウム合金成形板のトリミング方法。
【請求項３】
前記上刃と下刃とを目立て後に研磨して各切れ刃R を80〜300 μm の範囲とする請求項１または２に記載のアルミニウム合金成形板のトリミング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切り粉の発生が少ない、成形加工後の6000系アルミニウム合金成形板をトリミングする方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車パネル及びその部品、電気機器パネル並びに精密部品等に使用されるアルミニウム又はアルミニウム合金板（以下、総称してアルミニウム合金板という）は、これら素材板をプレス成形などの成形加工後、その成形板あるいは成形品 (以下、パネルとも言う) の縁部 (余肉部) などを除去するトリミングを施されて、製品パネルとされる。近年、自動車の軽量化の要求が高まり、自動車パネル材として、従来の鋼板に変わってアルミニウム合金板が使用されるようになってきた。更に、アルミニウム合金板の中でも、塗装焼き付け後に強度が増加するベークハード性を有し、より軽量化効果が見込める、AA乃至JIS 6000系アルミニウム合金板の採用が増加している。しかし、これらアルミニウム合金板を使用する場合でも成形加工からトリミング加工に至る工程は、鋼板の場合と基本的に変わらない。
【０００３】
即ち、プレス成形加工によって素材アルミニウム合金板から成形品を得る場合は、この素材に成形加工を施した後、この成形板の縁部を除去するトリミング加工を施し、前記成形板から不要部分（以下スクラップ部という）を除去して、成形品の形状部を残す作業が行われている。このトリミング加工においては、一般的に、成形品の形状部を下刃と押させ部材により固定し、上刃と下刃とにより成形板をシャー切断（剪断加工）して、スクラップ部が除去されている。
【０００４】
より具体的に、図6 を用いて、従来の代表的なトリミング方法を説明する。図6 は従来の代表的なトリミング装置を示す模式図である。図6 において、成形後の成形板７を、成形加工部を下刃１０と押さえ板８との間で挟持し、除去せんとする部分を下刃１０上からはみ出させて、下刃１０及び押さえ板８により支持する。その後、上刃９を矢印11のごとく下降させて、上刃９及び下刃１０による剪断加工により、アルミニウム合金成形板７の不要部分（スクラップ部）を、シャー切断する。上刃９はその後上昇し、上刃９が１往復するプレス動作により、スクラップ部がトリミング除去される。
【０００５】
トリミング加工後の成形品は、曲げ工程、組み立て工程及び塗装工程等を経た後、自動車等を構成するパネル又は部品等として使用される。
【０００６】
しかしながら、上記シャー切断することにより、剪断加工後の端面にかえりが発生し、それが欠落して切り粉 (摩耗粉) が発生する場合がある。発生した切り粉はワークの成形品形状部及び成形用金型に付着し、成形品の表面に星目と呼ばれる凹凸を形成してしまう。成形品表面に凹凸があると、後の塗装工程で、塗装面が均一の色にならない色むら、即ち塗装むらが発生する原因となる。このため、星目ができた場合は、成形品の表面を研磨するなどして凹凸を除去する手直しがおこなわれる。この場合に、手直しすべき成形品が多いと、生産性を低下させる原因となる。このため、従来よりトリミング加工時に摩耗粉が発生しないように種々の検討がなされてきた。
【０００７】
このための方法として、トリムライン及びこのトリムラインに交差したカットラインに沿って連続する溝部を形成し、スクラップ部を複数のプッシュバーで押す工程により、溝部を分離先端としてトリムライン及びカットラインに従ってトリミング加工を行う方法が提案されている（特許文献１参照）。これは、成形品の所定の位置に溝部を形成した後、この溝部を分離先端としてトリミング加工を行うことにより、溝部を介して成形品形状部から不要部分を確実に分離しようとするものであり、これにより成形品形状部側にかえりが発生するのを防止するものである。
【０００８】
【特許文献１】特許第２９０８９８９号公報（第１〜３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、アルミニウム合金板から成形した成形品をトリミング加工する際、従来の鋼板と同一条件でトリミング加工すると、鋼板とアルミニウム板ではかえりの発生挙動が違うことから、トリミング加工後にかえりが発生しやすくなるという問題点がある。このため、アルミニウム合金板の場合は、鋼板よりも、切り粉が発生しやすく、塗装後のむらの発生率が増加する。
【００１０】
更に、プレス成形およびトリミング加工されるアルミニウム合金板の中でも、AA乃至JIS 6000系アルミニウム合金板は、他の5000系アルミニウム合金板に比して、トリミング加工時の上記シャー切断によって、より切り粉が発生しやすい、という特異な傾向がある。
【００１１】
これは、6000系アルミニウム合金板の方が、他の5000系アルミニウム合金板に比して、剪断刃のより少ない食い込み量で板の切断面に亀裂が入りやすいことによるものと推考される。剪断刃のより少ない食い込み量で板の切断面に亀裂が入った場合には、板の切断面が切り粉が出やすい形状になる。
【００１２】
図7 に、同じ1mm の板厚の、6000系と5000系のアルミニウム合金板、および軟鋼板を、同じ条件で図6 に示すトリミング加工した際の、板に亀裂が入った時の剪断刃の食い込み量(mm)を各々示す。図7 のように、6000系アルミニウム合金板は、剪断刃のより少ない食い込み量で板に亀裂が入りやすいことが分かる。
【００１３】
このため、このような切り粉が発生しやすい傾向を有する6000系アルミニウム合金板に対して有効な、切り粉の発生を抑制しうるトリミング方法が求められていた。
【００１４】
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであって、容易かつ確実に、切り粉の発生を抑制することができる、6000系アルミニウム合金成形板のトリミング方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するために、本発明アルミニウム合金成形板のトリミング方法の要旨は、上刃と下刃との剪断により、成形加工後の6000系アルミニウム合金成形板のトリミングを行なう方法において、前記上刃と下刃との各切れ刃R を80〜300 μm の範囲としたことである。
【発明の効果】
【００１６】
前記図7 に示したように、6000系アルミニウム合金板は、剪断刃のより少ない食い込み量で板の切断面に亀裂が入りやすく、板の切断面が切り粉が出やすい形状になる。このことが切り粉が発生しやすいことにつながる。
【００１７】
したがって、6000系アルミニウム合金板に亀裂が入るまでの、剪断刃の食い込み量を多くしてやれば、板の切断面が切り粉が出やすい形状になることを抑制し、切り粉の発生を抑制することができる。
【００１８】
このために、本発明では、トリミングの際の、各切れ刃の切断面角部のR である、前記上刃と下刃との各切れ刃R を80〜300 μm の範囲として、各切れ刃R を比較的鈍くし、6000系アルミニウム合金板の切断面に亀裂が入るまでの、剪断刃の食い込み量を多くする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。図1 は本実施形態のトリミング装置のトリミング加工用金型の構造を示す模式図である。図2 、3 は図1 のトリミング加工用金型によるシャー切断の状況を示し、図2 はシャー切断初期の板押さえの状況、図3 は板剪断後の状況、を各々示す模式図である。
【００２０】
先ず、図1 において、プレス成形等の成形加工後のアルミニウム合金成形板１は、下型（下刃）4 と板押さえ部材2 であるパッドとの間に挟持されている。成形品側のアルミニウム合金成形板1bは下型4 上に位置され、スクラップ側のアルミニウム合金成形板1 a は下型4 上から外れて延在すべく位置されている。点線で示す5 はアルミニウム合金成形板1 の切断 (想定) 面である。
【００２１】
図1 の態様では、下型4 は固定設置されている。勿論、下型4 を固定せず、上型（上刃)3と協働して、上方または下方に昇降 (移動) 可能に構成しても良い。図1 において、パッド2 は、下型4 の上方で、かつ上型 (上刃)3の近傍に配置されている。一方、上型（上刃)3は、パッド2 とともに、支持枠 (フレーム)6に、上方または下方に昇降 (移動) 可能に支持されている。
【００２２】
下型4 と上型3 とは、6000系アルミニウム合金成形板1 の切断 (想定) 面5 に対し、その互いの刃面( 剪断面)4b と3bとが、一定のクリアランスc を持って、互いの刃面が平行に動作 (昇降) するように配置されている。
【００２３】
そして、  図2 、3 にも示す通り、上型3 は、パッド2 と協働して、下型4 に摺動するように鉛直下方に移動し、上型3 と下型4 との間の剪断加工により、6000系アルミニウム合金板1 の下型4 上からはみ出た不要部分（スクラップ部分）1 a を、切断面5 においてシャー切断して除去する。
【００２４】
(剪断刃の切れ刃R)
ここにおいて、本発明の特徴的な構成は、上型3 の切れ刃R1と、下型4 の切れ刃R2とを、各々80〜300 μm の範囲とする。なお、切れ刃R1と切れ刃R2とは、図1 〜3 に図示する通り、各切れ刃の切断面角部のR 乃至切断面コーナー部のR である。このように、上型3 の切れ刃R1と、下型4 の切れ刃R2とを比較的鈍くして、6000系アルミニウム合金成形板1 の切断面5 に亀裂が入るまでの剪断刃の食い込み量を多くし、板の切断面5 が切り粉が出やすい形状になることを抑制し、切り粉の発生を抑制する。
【００２５】
切れ刃R1とR2とが80μm 未満では、切れ刃R が小さ過ぎ、切れ刃R が鋭過ぎて、従来の切れ刃R と変わらず、トリミングの際の6000系アルミニウム合金成形板1 の切断面5 に亀裂が入るまでの剪断刃の食い込み量が多くならない。このため、切り粉の発生を抑制できない。なお、通常の目立て直後の切れ刃R1とR2とは約20μm 程度である。一方、切れ刃R1とR2とが300 μm を超えた場合、切れ刃R が大き過ぎ、剪断刃の食い込み量が多くなり過ぎて、トリミング自体が困難となる。
【００２６】
上型3 の切れ刃R1と、下型4 の切れ刃R2とを各々80〜300 μm の範囲とするためには、上型3 の切れ刃と下型4 の切れ刃とを目立て後、サンドペーパなどの研磨具により研磨して、各切れ刃R を80〜300 μm の範囲とする。
【００２７】
(シャー切断の状況) 
このような構成からなるトリミング加工用金型による、6000系アルミニウム合金成形板1 のシャー切断の状況を以下に説明する。図2 のシャー切断初期において、上型3 を、支持枠6 とともに、下型4 に向けて矢印方向に下降させた際に、協働するパッド2 も下降を始める。
【００２８】
パッド2 の底面2aは、パッド2 の下降によって、6000系アルミニウム合金成形板1 の上面に接触する。そして、更にパッド2 が下降した場合、パッド2 の底面2aは、アルミニウム合金成形板1 を押圧し、板押さえの役割を果たす。
【００２９】
この押圧力は、成形板1 の変動を抑制し、シャー切断する際の上型3 と下型4 とのクリアランスc が変動せずに、一定に保持されるような押圧力であることが好ましい。切断面5 のかえりは、上型3 と下型4 とが成形板に食い込むシャー切断開始の際の、成形板1 の変動によって主として発生するからである。
【００３０】
図2 のシャー切断初期から図3 のシャー切断後期において、上型3 の切れ刃R1と、下型4 の切れ刃R2とは、各々80〜300 μm の範囲とされている。したがって、上型3 の切れ刃R1と、下型4 の切れ刃R2とは比較的鈍くなっており、6000系アルミニウム合金成形板1 の切断面5 に亀裂が入るまでの、アルミニウム合金成形板1 への剪断刃の食い込み量が多くなる。この結果、板の切断面5 が切り粉が出やすい形状になることを抑制し、切り粉の発生を抑制する。
【００３１】
(パッド2 の底面2a) 
この際、パッド2 は、上型3 の底面3aが成形板1 に接触すると同時か、またはそれよりも僅かに早いタイミングで、押圧力を成形板1 に付与することも、切り粉の発生を抑制する上で有効である。このタイミングで押圧力を成形板1 に付与することで、成形板1 の切断面5 に亀裂が入るまでの、成形板1 への剪断刃の食い込み量が多くなる。この結果、板の切断面5 が切り粉が出やすい形状になることを抑制し、切り粉の発生を抑制する。
【００３２】
パッド2 の底面2aによる板への押圧力付与のタイミングが遅くなり、成形板1 のシャー切断が開始された後で、十分な押圧力をアルミニウム合金成形板1 に付与した場合、剪断加工後の切断面 (端面)5にかえりが発生する可能性がある。
【００３３】
上型3 の底面3aが成形板1 に接触すると同時か、またはそれよりも僅かに早いタイミングで、パッド2 の押圧力を成形板1 に付与するためには、パッド2 の底面2aが、上型3 の底面3aよりも、剪断しようとする成形板1 の上面に対して、図1 のa で示す距離だけ張り出させていることが好ましい。言い換えると、パッド2 の底面2aは、このa の距離だけ、上型3 の底面3aよりも下方に位置するとともに、アルミニウム合金成形板1 の上面に対して近い距離に位置していることが好ましい。
【００３４】
上記パッド2  (軟質押さえ部材) の底面2aの距離a は0.1 〜0.5mm の範囲とすることが好ましい。この0.1 〜0.5mm なる範囲とするのは、この押圧力付与の上記最適なタイミングを生みだす作用を生じさせるためである。この距離a が0.1mm 未満では、パッド2 あるいはその底面2aを比較的硬い材質として、パッド2 の底面2aの、アルミニウム合金成形板1 の上面への接触から、アルミニウム合金成形板1 を十分押圧するタイミングを早めようとしても、上型3 の下降、接触による、アルミニウム合金成形板1 のシャー切断開始に対し、板押さえのタイミングが間に合わない。また、パッド2 の底面2aを比較的硬い材質とした分、成形板表面を傷つけやすくなる。したがって、上記距離a は0.1mm 以上とすることが好ましい。
【００３５】
一方、上記距離a が上記0.5mm を越えた場合、パッド2 あるいはその底面2aを比較的柔らかい材質としても、上型3 の下降によるシャー切断までの、アルミニウム合金成形板1 を押圧する時間が長くなる。このため、軟質なアルミニウム合金成形板1 表面に、パッド2 による圧痕やへこみが生じる可能性が高い。このような圧痕やへこみは、パッド2 の底面2aの面積にもよるが、表面処理されて使用されるにせよ、されないで使用されるにせよ、アルミニウム合金特有の金属光沢によって強調され、周辺部との大きな光沢差となって目立つようになり、成形品の価値を著しく損なう。
【００３６】
パッド2 には、上記十分な押圧力を確保するための、ある程度以上の硬度は必要であり、このため、押圧する時間が長くなるほど、アルミニウム合金成形板1 表面に、パッド2 による圧痕やへこみが生じる可能性が高くなる。したがって、パッド2 によるアルミニウム合金成形板1 を押圧する時間をできるだけ短縮するために、上記距離a は0.5mm 以下とすることが好ましい。
【００３７】
(パッド2 底面2aの硬度) 
押圧力付与の上記最適なタイミングと上記成形板の変動を抑制するに足る押圧力の大きさの効果は、軟質押さえ部材であるパッド2 の底面2aの硬度にも影響される。この点、パッド2 の底面2aの硬度が、ビッカース硬度で２０〜６０Hvの範囲であれば、押圧力付与の上記最適なタイミングと押圧力の大きさの効果は、更に大きく発揮される。
【００３８】
パッド2 の底面2aの硬度が２０Hv未満であれば、上記パッド底面2aが本発明範囲の距離a を満たす場合において、トリミング加工用金型条件や、シャー切断条件によっては、即ち、よりシャー切断しにくい条件の場合に、パッド2 あるいはその底面2aが柔らかすぎるようになる。このため、パッド2 の底面2aが、アルミニウム合金成形板1 の上面に早く接触しても、軟質底面2aの圧縮によるなど、アルミニウム合金成形板1 を十分に押圧する時間がかかり、上型3 の下降、接触によるシャー切断開始に対し、板押さえのタイミングが間に合わない可能性がある。
【００３９】
一方で、パッド2 の底面2aの硬度が６０Hvを越えた場合には、上記パッド底面2aが本発明範囲の距離a を満たす場合において、成形板1 の表面を傷つけやすくなる。
【００４０】
本発明では、パッド2 の底面2aの硬度が上記範囲となるように、また、上記押圧力付与の上記最適なタイミングと上記成形板の変動を抑制するに足る押圧力の大きさを確保するために、パッド2 自体か、あるいはパッド2 の底面2aの材質と厚みなどを設計、構成することが好ましい。例えば、本発明においては、パ硬度が上記範囲となるように、パッド2 の底面2aの材質を、ウレタン、フェルトなどの軟質樹脂や発泡樹脂あるいは布などの材質とすることが推奨される。ただ、このような底面2aの材質に対し、これを支持するパッド2 の本体を同じ材質、あるいは他の軟質材料、鋼などの金属、あるいは硬質の樹脂などとしても良い。
【００４１】
本発明において、通常の剪断加工と同じく、剪断する成形板部位の表面と上刃の移動方向とのなす角は90°として、成形板は表面に垂直の方向に剪断される。ただ、成形品側のアルミニウム合金成形板1bに対し、スクラップ側のアルミニウム合金成形板1aを、切断面5 において、上刃3 の移動方向に対して50〜80°の角度をなすように下方に曲げた後、上刃3 と下刃4 との剪断によりトリミングしても良い。このように構成すれば、スクラップ側のアルミニウム合金成形板1aは、上型3 の移動方向（鉛直下方）に対して、上記角度をなして傾斜しているので、上型3 が下降及び上昇の剪断動作を一往復しても、板の変動が抑制され、成形品側の切断面5 にかえり発生が防止、あるいは抑制できる効果がある。
【００４２】
以上説明した以外に、本発明においては、通常あるいは従来のトリミング装置、トリミング加工用金型の構造や、剪断条件や方法を変更する必要は基本的に無い。この点が本発明の利点でもある。
【００４３】
また、本発明がトリミングの対象とするアルミニウム合金成形板1 は、素材アルミニウム合金板を製品形状に成形したものを言う。したがって、プレス成形、曲げ成形によって三次元形状に成形された成形板だけでなく、素材である板やコイルから切断成形された平板状の成形板なども含みうる。
【実施例】
【００４４】
以下、平板状6000系アルミニウム合金成形板1 を、実際に、表１に示すように、上型3 の切れ刃R1と、下型4 の切れ刃R2とを種々変えた、図1 に示したトリミング加工用金型でシャー切断した場合の切り粉発生状況を試験、調査した。図4 はシャー切断試験される6000系アルミニウム合金成形板1 の寸法を示す平面図、図5 は図１における板押えパッド2 の寸法を示す斜視図である。
【００４５】
図4 の6000系アルミニウム合金成形板1 において、1bは成形部（縦200 mm、横300mm ）、1aはトリミングで除去される縁部 (余肉部) である。縁部1aは、成形部1bの４辺部分に、幅が30mmで延在するとともに、更に、成形部1bの４隅部分に一辺が30mmの矩形状のトリミング部を有する。成形板1 は、AA 6022-T4材からなる6000系アルミニウム合金であり、厚さが1mm である。
【００４６】
シャー切断に用いた図1 の上型3 及び下型4 は、成形部1bの外縁形状に対応した切断面の平面形状を有し、JIS FCD-55の金型用鋼から構成されている。互いの刃面4bと3bとのクリアランスc は板厚の10% である1mm とした。
【００４７】
図5 のパッド2 は上記図4 の成形部1bの概ね全面を押さえる面積を有する矩形状とし、厚さは30mmとした。そして、この形状で、その底面2aを含めて一体のウレタン樹脂製のパッドとした。また、底面2aの硬度:40Hv 、前記下方への張出量a :0.2mmとした。
【００４８】
上記各同一条件(1条件) について、各々10個(10 回) のトリミング試験を実施し、トリミング加工した際の、板切断面5 に亀裂が入った時の剪断刃の食い込み量(mm)と成形板1m2 当たりの切り粉発生量(mg/m2) との平均を求めた。切り粉は、切断時に切断面を吸引して収集し、重量を測定した。これらの結果を表１に示す。また、試験中に1 回でも板が剪断できないなどの剪断不良が発生した場合には、以後の試験を中止して剪断不可と評価した。
【００４９】
この表１に示すように、発明例1 〜5 は、剪断刃の切れ刃R を、上型3 の切れ刃R1と、下型4 の切れ刃R2ともに80〜300 μm の範囲としている。この結果、この範囲より外れる比較例6 〜11に比して、板切断面5 に亀裂が入った時の剪断刃の食い込み量(mm)が大きく、切り粉発生量(mg/m2) も少なくなっている。
【００５０】
これに対して、目立て時の剪断刃の切れ刃R である比較例6 を含め、比較例6 〜11は、発明例1 〜5 に比して、前記剪断刃の食い込み量(mm)が小さく、切り粉発生量(mg/m2) も多くなっている。また、比較例12、13は剪断刃の切れ刃R が大き過ぎるため、剪断不良が生じ、確実に剪断できなかった。
【００５１】
以上の結果から、本発明の剪断刃の切れ刃R 規定範囲の切り粉の発生を抑制する効果への臨界的な意義が分かる。
【００５２】
【表１】
2006212755.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上詳述したように、本発明によれば、容易かつ確実に、切り粉の発生を抑制することができる、6000系アルミニウム合金成形板のトリミング方法を提供することができる。したがって、6000系アルミニウム合金板をプレス成形する、自動車パネル及びその部品、電気機器パネル並びに精密部品等の製造工程に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施形態に係るアルミニウム合金板のトリミング装置を示す模式図である。
【図２】図１のトリミング装置の初期トリミング状態を示す模式図である。
【図３】図１のトリミング装置の後期トリミング状態を示す模式図である。
【図４】トリミングされる成形板を示す平面図である。
【図５】板押さえ部材を示す斜視図である。
【図６】従来のトリミング装置を示す模式図である。
【図７】アルミニウム合金板および軟鋼板を同じ条件でトリミング加工した際の、板に亀裂が入った時の剪断刃の食い込み量を各々示す説明図である。
【符号の説明】
【００５５】
１、７；アルミニウム合金成形板、２、８；板押さえ部材、
３、９；上型 (上刃) 、４、１０；下型 (下刃) 、５；成形板切断面
６；支持枠、R1；上型3 の切れ刃R 、R2；下型4 の切れ刃R 
【図１】
2006212755.tif 000004
【図２】
2006212755.tif 000005
【図３】
2006212755.tif 000006
【図４】
2006212755.tif 000007
【図５】
2006212755.tif 000008
【図６】
2006212755.tif 000009
【図７】
2006212755.tif 000010