(57)【要約】【課題】せん断加工された金属板のせん断縁の延性を向上させることのできるせん断加工用金型およびせん断加工方法を提供する。【解決手段】せん断加工用金型１は、相対移動により金属板５０をせん断加工するダイ２およびパンチ３と、せん断加工時にダイ２との間で金属板５０を挟持するストリッパ４とを備えている。このせん断加工用金型１は、ダイ２が、前記相対移動方向に直交する平坦面２ａと、平坦面２ａから延在し、外側に膨らんだ曲面状に面取りされた切り刃２ｃとを有しており、せん断加工時にダイ２に接する側の金属板５０が、製品となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対移動により金属板をせん断加工するダイおよびパンチと、せん断加工時に前記ダイとの間で前記金属板を挟持するストリッパとを備えるせん断加工用金型であって、
前記ダイは、
前記相対移動方向に直交する平坦面と、
前記平坦面から延在し、外側に膨らんだ曲面状に面取りされた切り刃とを有しており、
せん断加工時に前記ダイに接する側の前記金属板が、製品となることを特徴とするせん断加工用金型。
【請求項２】
前記ダイの前記切り刃の面取りされた部分の幅をＤとし、前記金属板の板厚をＴとすると、Ｄ／Ｔが、０．３以下であって、
せん断加工時に前記ダイに接する側の前記金属板は、せん断縁のバリをパンチ側に向けた状態で伸びフランジ加工された後、前記製品となることを特徴とする請求項１に記載のせん断加工用金型。
【請求項３】
前記ダイの前記切り刃の面取りされた部分の幅をＤとし、前記金属板の板厚をＴとすると、Ｄ／Ｔが、０．６以下であって、
せん断加工時に前記ダイに接する側の前記金属板は、せん断縁のバリをダイ側に向けた状態で伸びフランジ加工された後、前記製品となることを特徴とする請求項１に記載のせん断加工用金型。
【請求項４】
前記ダイの前記切り刃は、面取りされた部分の幅と高さが同じ長さであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のせん断加工用金型。
【請求項５】
相対移動により金属板をせん断加工するダイおよびパンチと、せん断加工時に前記ダイとの間で前記金属板を挟持するストリッパとを備えるせん断加工用金型であって、
前記パンチは、
前記相対移動方向に直交する平坦面と、
前記平坦面から延在し、面取りされた切り刃とを有しており、
せん断加工時に前記パンチに接する側の前記金属板が、製品となることを特徴とするせん断加工用金型。
【請求項６】
前記パンチの前記切り刃の面取り形状が、外側に膨らんだ曲面状であることを特徴とする請求項５に記載のせん断加工用金型。
【請求項７】
前記パンチの前記切り刃の面取りされた部分の幅をＤとし、前記金属板の板厚をＴとすると、Ｄ／Ｔが、０．３以下であって、
せん断加工時に前記パンチに接する側の前記金属板は、せん断縁のバリをパンチ側に向けた状態で伸びフランジ加工された後、前記製品となることを特徴とする請求項６に記載のせん断加工用金型。
【請求項８】
前記パンチの前記切り刃の面取りされた部分の幅をＤとし、前記金属板の板厚をＴとすると、Ｄ／Ｔが、０．６以下であって、
せん断加工時に前記パンチに接する側の前記金属板は、せん断縁のバリをダイ側に向けた状態で伸びフランジ加工された後、前記製品となることを特徴とする請求項６に記載のせん断加工用金型。
【請求項９】
前記パンチの前記切り刃の面取り形状が、平面状であることを特徴とする請求項５に記載のせん断加工用金型。
【請求項１０】
せん断加工時に前記パンチに接する側の前記金属板は、せん断縁のバリをパンチ側に向けた状態で伸びフランジ加工された後、前記製品となることを特徴とする請求項９に記載のせん断加工用金型。
【請求項１１】
前記パンチの前記切り刃の面取りされた部分の幅をＤとし、前記金属板の板厚をＴとすると、Ｄ／Ｔが、０．１５以下または０．５以上であって、
せん断加工時に前記パンチに接する側の前記金属板は、せん断縁のバリをダイ側に向けた状態で伸びフランジ加工された後、前記製品となることを特徴とする請求項９に記載のせん断加工用金型。
【請求項１２】
前記パンチの前記切り刃は、面取りされた部分の幅と高さが同じ長さであることを特徴とする請求項５〜１１のいずれかに記載のせん断加工用金型。
【請求項１３】
ダイとストリッパとで金属板を挟持した状態で、前記ダイとパンチとを相対移動させて前記金属板をせん断加工するせん断加工方法であって、
前記ダイは、
前記相対移動方向に直交する平坦面と、
前記平坦面から延在し、外側に膨らんだ曲面状に面取りされた切り刃とを有しており、
せん断加工時に前記ダイに接する側の前記金属板が、製品となることを特徴とするせん断加工方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載のせん断加工方法を用いてせん断加工された金属板であって、せん断加工時に前記ダイに接していた側であることを特徴とする金属板。
【請求項１５】
ダイとストリッパとで金属板を挟持した状態で、前記ダイとパンチとを相対移動させて前記金属板をせん断加工するせん断加工方法であって、
前記パンチは、
前記相対移動方向に直交する平坦面と、
前記平坦面から延在し、面取りされた切り刃とを有しており、
せん断加工時に前記パンチに接する側の前記金属板が、製品となることを特徴とするせん断加工方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載のせん断加工方法を用いてせん断加工された金属板であって、せん断加工時に前記パンチに接していた側であることを特徴とする金属板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属板をせん断加工するためのせん断加工用金型、せん断加工方法、およびこのせん断加工方法によりせん断加工した金属板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、穴抜き加工や、打ち抜き加工や、切断加工等のせん断加工を行うための金型として、ダイとパンチとストリッパとを備えたせん断加工用金型が知られている（例えば、特許文献１参照）。図１０に、従来のせん断加工用金型８０の断面図を示す。このせん断加工用金型８０では、ダイ８２の切り刃８２ｃとパンチ８３の切り刃８３ｃは共にほぼ直角に形成されている。また、ダイ８２とパンチ８３とは、せん断加工時に所定のクリアランスＡを空けるように配置されている。
【０００３】
このせん断加工用金型８０を用いたせん断加工工程について説明する。図１０（ａ）に示すように、ダイ８２とストリッパ８４との間で金属板９０を挟持した状態で、パンチ８３を図１０中の下方に押し下げると、金属板９０は、クリアランスＡの範囲において曲げ変形して、金属板９０の両面にダレ９１ａ、９１ｂが形成される。さらにパンチ８３を押し下げると、金属板９０はダイ８２の切り刃８２ｃとパンチ８３の切り刃８３ｃとによってせん断されてせん断面９２ａ、９２ｂが形成される。さらにパンチ８３の押し下げを続けると、金属板９０に亀裂が生じて破断する。金属板９０のせん断縁は、図１０（ｄ）中ドットで表示した領域が、塑性変形（せん断変形）により加工硬化している。また、このようにしてせん断加工された金属板は、ダイに接していた側、または、パンチに接していた側、もしくはその両方が、製品に使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２８３８７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のせん断加工用金型８０でせん断加工された金属板９０のせん断縁は、加工硬化によって延性が低くなる。そのため、せん断加工後の工程において、伸びフランジ加工等を行った場合、せん断縁に割れや亀裂が発生しやすい。金属板として、高張力鋼板などの高強度で延性の低い材料を用いた場合には、特に上記の問題が起こりやすい。
【０００６】
そこで、本発明は、せん断加工された金属板のせん断縁の延性を向上させることのできるせん断加工用金型およびせん断加工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及び発明の効果】
【０００７】
第１の発明のせん断加工用金型は、相対移動により金属板をせん断加工するダイおよびパンチと、せん断加工時に前記ダイとの間で前記金属板を挟持するストリッパとを備えるせん断加工用金型であって、前記ダイは、前記相対移動方向に直交する平坦面と、前記平坦面から延在し、外側に膨らんだ曲面状に面取りされた切り刃とを有しており、せん断加工時に前記ダイに接する側の前記金属板が、製品となることを特徴とする。
【０００８】
この構成によると、ダイの平坦面とストリッパとの間で金属板を挟持して、パンチを金属板に接触させてパンチをダイ側に相対移動させると、金属板は、曲げ変形してダレが形成された後、ダイの切り刃とパンチの切り刃とによってせん断されてせん断面が形成され、その後破断する。
このとき、金属板は、ダイの切り刃の面取り部分の前記相対移動方向（せん断方向）に直交する方向の幅と、ダイとパンチとの間のクリアランスとを合わせた範囲において曲げ変形するため、金属板のパンチ側の面に形成されるダレのせん断方向長さは、ダイの切り刃に面取りが施されていない従来のせん断加工用金型を用いた場合よりも長くなる。そのため、せん断加工後に製品となる側（ダイに接する側）の金属板のせん断面のせん断方向長さは従来よりも短くなり、せん断変形の程度が軽減される。
また、曲げ変形する範囲、即ち、せん断変形する範囲が広くなったため、製品となる側の金属板において、せん断変形に伴って加工硬化する領域は大きくなるが、上述したように、せん断変形の程度が軽減されるため、加工硬化領域の硬化の度合いは小さくなる。そのため、加工硬化領域の大きさと硬化度合いに影響を受けるせん断縁の延性は、従来よりも向上する。
したがって、本発明のせん断加工用金型を用いることにより、製品となる側の金属板のせん断縁の延性を向上させることができる。
【０００９】
第２の発明のせん断加工用金型は、前記第１の発明において、前記ダイの前記切り刃の面取りされた部分の幅をＤとし、前記金属板の板厚をＴとすると、Ｄ／Ｔが、０．３以下であって、せん断加工時に前記ダイに接する側の前記金属板は、せん断縁のバリをパンチ側に向けた状態で伸びフランジ加工された後、前記製品となることを特徴とする。
【００１０】
この構成によると、ダイの切り刃に平面状の面取りを施した場合よりも、製品となる側の金属板のせん断縁の延性を向上させることができる。
また、せん断加工後、製品となる側の金属板のせん断縁を伸びフランジ加工する場合、バリをパンチ側に向けて伸びフランジ加工することにより、バリをダイ側に向けて伸びフランジ加工する場合に比べて、せん断縁の割れの発生を抑制することができる。
なお、本発明において、切り刃の面取りされた部分の幅とは、ダイとパンチとの相対移動方向（せん断方向）に直交し、且つ、切り刃に直交する方向の長さである。
【００１１】
第３の発明のせん断加工用金型は、前記第１の発明において、前記ダイの前記切り刃の面取りされた部分の幅をＤとし、前記金属板の板厚をＴとすると、Ｄ／Ｔが、０．６以下であって、せん断加工時に前記ダイに接する側の前記金属板は、せん断縁のバリをダイ側に向けた状態で伸びフランジ加工された後、前記製品となることを特徴とする。
【００１２】
この構成によると、ダイの切り刃に平面状の面取りを施した場合よりも、製品となる側の金属板のせん断縁の延性を向上させることができる。
【００１３】
第４の発明のせん断加工用金型は、前記第１〜３のいずれか発明において、前記ダイの前記切り刃は、面取りされた部分の幅と高さが同じ長さであることを特徴とする。
【００１４】
この構成によると、ダイの切り刃の面取り形状を形成しやすい。なお、本発明において、切り刃の面取りされた部分の高さとは、ダイとパンチの相対移動方向（せん断方向）の長さのことである。
【００１５】
第５の発明のせん断加工用金型は、相対移動により金属板をせん断加工するダイおよびパンチと、せん断加工時に前記ダイとの間で前記金属板を挟持するストリッパとを備えるせん断加工用金型であって、前記パンチは、前記相対移動方向に直交する平坦面と、前記平坦面から延在し、面取りされた切り刃とを有しており、せん断加工時に前記パンチに接する側の前記金属板が、製品となることを特徴とする。
【００１６】
この構成によると、ダイとストリッパとの間で金属板を挟持して、パンチの平坦面を金属板に接触させてパンチをダイ側に相対移動させると、金属板は、曲げ変形してダレが形成された後、ダイの切り刃とパンチの切り刃とによってせん断されてせん断面が形成され、その後破断する。
このとき、金属板は、パンチの切り刃の面取り部分の前記相対移動方向（せん断方向）に直交する方向の幅と、ダイとパンチとの間のクリアランスとを合わせた範囲において曲げ変形するため、金属板のダイ側の面に形成されるダレのせん断方向長さは、パンチの切り刃に面取りが施されていない従来のせん断加工用金型を用いた場合よりも長くなる。そのため、せん断加工後に製品となる側（パンチに接する側）の金属板のせん断面のせん断方向長さは従来よりも短くなり、せん断変形の程度が軽減される。
また、曲げ変形する範囲、即ち、せん断変形する範囲が広くなったため、製品となる側の金属板において、せん断変形に伴って加工硬化する領域は大きくなるが、上述したように、せん断変形の程度が軽減されるため、加工硬化領域の硬化の度合いは小さくなる。そのため、加工硬化領域の大きさと硬化度合いに影響を受けるせん断縁の延性は、従来よりも向上する。
したがって、本発明のせん断加工用金型を用いることにより、製品となる側の金属板のせん断縁の延性を向上させることができる。
【００１７】
第６の発明のせん断加工用金型は、前記第５の発明において、前記パンチの前記切り刃の面取り形状が、外側に膨らんだ曲面状であることを特徴とする。
【００１８】
第７の発明のせん断加工用金型は、前記第６の発明において、前記パンチの前記切り刃の面取りされた部分の幅をＤとし、前記金属板の板厚をＴとすると、Ｄ／Ｔが、０．３以下であって、せん断加工時に前記パンチに接する側の前記金属板は、せん断縁のバリをパンチ側に向けた状態で伸びフランジ加工された後、前記製品となることを特徴とする。
【００１９】
この構成によると、パンチの切り刃に平面状の面取りを施した場合よりも、製品となる側の金属板のせん断縁の延性を向上させることができる。
また、せん断加工後、製品となる側の金属板のせん断縁を伸びフランジ加工する場合、バリをパンチ側に向けて伸びフランジ加工することにより、バリをダイ側に向けて伸びフランジ加工する場合に比べて、せん断縁の割れの発生を抑制することができる。
【００２０】
第８の発明のせん断加工用金型は、前記第６の発明において、前記パンチの前記切り刃の面取りされた部分の幅をＤとし、前記金属板の板厚をＴとすると、Ｄ／Ｔが、０．６以下であって、せん断加工時に前記パンチに接する側の前記金属板は、せん断縁のバリをダイ側に向けた状態で伸びフランジ加工された後、前記製品となることを特徴とする。
【００２１】
この構成によると、パンチの切り刃に平面状の面取りを施した場合よりも、製品となる側の金属板のせん断縁の延性を向上させることができる。
【００２２】
第９の発明のせん断加工用金型は、前記第５の発明において、前記パンチの前記切り刃の面取り形状が、平面状であることを特徴とする。
【００２３】
第１０の発明のせん断加工用金型は、前記第９の発明において、せん断加工時に前記パンチに接する側の前記金属板は、せん断縁のバリをパンチ側に向けた状態で伸びフランジ加工された後、前記製品となることを特徴とする。
【００２４】
この構成によると、製品となる側の金属板を、せん断された端部が、ダレ側の面がバリ側の面よりも伸ばされるように加工することにより、バリ側の面がダレ側の面よりも伸ばされるように加工した場合よりも、せん断縁の割れの発生を抑制することができる。
【００２５】
第１１の発明のせん断加工用金型は、前記第９の発明において、前記パンチの前記切り刃の面取りされた部分の幅をＤとし、前記金属板の板厚をＴとすると、Ｄ／Ｔが、０．１５以下または０．５以上であって、せん断加工時に前記パンチに接する側の前記金属板は、せん断縁のバリをダイ側に向けた状態で伸びフランジ加工された後、前記製品となることを特徴とする。
【００２６】
この構成によると、せん断加工時に前記パンチに接する側の前記金属板のせん断縁を、バリ側の面がダレ側の面よりも伸ばされるように加工する場合であっても、パンチの切り刃が面取りされていない場合よりも、せん断縁の延性を向上させることができる。
【００２７】
第１２の発明のせん断加工用金型は、前記第５〜１１のいずれかの発明において、前記パンチの前記切り刃は、面取りされた部分の幅と高さが同じ長さであることを特徴とする。
【００２８】
第１３の発明のせん断加工方法は、ダイとストリッパとで金属板を挟持した状態で、前記ダイとパンチとを相対移動させて前記金属板をせん断加工するせん断加工方法であって、前記ダイは、前記相対移動方向に直交する平坦面と、前記平坦面から延在し、外側に膨らんだ曲面状に面取りされた切り刃とを有しており、せん断加工時に前記ダイに接する側の前記金属板が、製品となることを特徴とする。
このせん断加工方法では、前記第１の発明のせん断加工用金型と同様の効果を得ることができる。
【００２９】
第１４の発明の金属板は、前記第１３の発明のせん断加工方法を用いてせん断加工された金属板であって、せん断加工時に前記ダイに接していた側であることを特徴とする。
この構成によると、せん断縁の延性が良好な金属板を得ることができる。
【００３０】
第１５の発明のせん断加工方法は、ダイとストリッパとで金属板を挟持した状態で、前記ダイとパンチとを相対移動させて前記金属板をせん断加工するせん断加工方法であって、前記パンチは、前記相対移動方向に直交する平坦面と、前記平坦面から延在し、面取りされた切り刃とを有しており、せん断加工時に前記パンチに接する側の前記金属板が、製品となることを特徴とする。
このせん断加工方法では、前記第５の発明のせん断加工用金型と同様の効果を得ることができる。
【００３１】
第１６の発明の金属板は、前記第１５の発明のせん断加工方法を用いてせん断加工された金属板であって、せん断加工時に前記パンチに接していた側であることを特徴とする。
この構成によると、せん断縁の延性が良好な金属板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】（ａ）は第１実施形態のせん断加工用金型の断面図であって、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図である。
【図２】せん断加工工程を示す図である。
【図３】せん断加工後の金属板の断面図である。
【図４】（ａ）は第２実施形態のせん断加工用金型の断面図であって、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図である。
【図５】せん断加工工程を示す図である。
【図６】せん断加工後の金属板の断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係るせん断加工用金型の部分拡大断面図である。
【図８】（ａ）穴広げ試験装置の断面図であり、（ｂ）は穴広げ限界時の金属板の穴の状態を示す図である。
【図９】実施例および比較例におけるＤ／Ｔと限界穴広がり率λとの関係を示すグラフである。
【図１０】従来のせん断加工用金型の断面図であって、せん断加工工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態について説明する。
本実施形態では、穴抜き加工（穴空け加工）用金型に、本発明のせん断加工用金型を適用した例を挙げて説明する。
【００３４】
図１（ａ）に示すように、せん断加工用金型１は、上下方向の相対移動により金属板５０をせん断加工（打ち抜き加工）するダイ２およびパンチ３と、せん断加工時にダイ２との間で金属板５０を挟持するストリッパ４とから構成されている。本実施形態のせん断加工用金型１は、閉じた形状の全周をパンチ３によって打ち抜くようになっており、抜かれた部分がスクラップとなり、ダイ２とストリッパ４とで挟持されていた部分が製品に用いられる。金属板５０としては、鋼板やアルミニウム板、高張力鋼板（ハイテン材）などが用いられる。
【００３５】
ダイ２の上面２ａは、金属板５０が載置される水平な平坦面に形成されている。このダイ２には、この平坦面２ａに直交する方向（図１中の上下方向）に貫通し、パンチ３が挿通される所望の形状の貫通孔２ｂが形成されている。この貫通孔２ｂの上側縁部が、金属板５０をせん断加工する切り刃２ｃとなる。
【００３６】
図１（ｂ）に示すように、本実施形態のダイ２の切り刃２ｃは、平坦面２ａから延在して形成されており、全周にわたって、外側に膨らんだ曲面状に面取りされている。切り刃２ｃの面取り形状の水平方向で且つ切り刃２ｃに直交する方向の長さを幅Ｄ１とする。また、切り刃２ｃの面取り形状の上下方向長さを高さＨ１とする。幅Ｄ１と高さＨ１は同じ長さである。また、この面取り部分の断面形状は、円の１／４の円弧形状であって、その曲率半径は、幅Ｄ１および高さＨ１と同じである。
【００３７】
ストリッパ４は、金属板５０をせん断時に動かないようにダイ２に押さえつけるためのものであり、公知の駆動手段によって上下方向に駆動される。図１（ａ）に示すように、ストリッパ４の下面４ａは、水平な平坦面に形成されており、ストリッパ４には、ダイ２の貫通孔２ｂと同じ大きさであって、平坦面４ａに直交する方向（上下方向）に貫通する貫通孔４ｂが形成されている。なお、貫通孔４ｂの大きさは、貫通孔４ｂよりも大きくても小さくてもよい。
【００３８】
パンチ３は、ダイ２の貫通孔２ｂ内に挿入されて、金属板５０を打ち抜くものであり、公知の駆動手段によって上下方向に駆動される。パンチ３は、側面３ｂが上下方向に延在しており、その下端に、側面３ｂに直交する平坦面３ａを有する。この平坦面３ａの縁部が、金属板５０をせん断加工する切り刃３ｃとなる。図１（ｂ）に示すように、パンチ３の切り刃３ｃは、平坦面３ａから延在して形成されており、ほぼ直角形状に形成されている。また、パンチ３をダイ２の貫通孔２ｂ内に配置したときの、パンチ３の側面３ｂとダイ２の貫通孔２ｂの内面との間のクリアランスＡは、例えば、金属板５０の板厚Ｔの１０〜２０％程度である。
【００３９】
以下、せん断加工用金型１を用いたせん断加工方法について説明する。
まず、図１（ａ）に示すようにダイ２の平坦面２ａとストリッパ４との間で金属板５０を挟持した状態から、パンチ３を押し下げて、金属板５０の上面にパンチ３を当接させる。このとき、ダイ２の切り刃２ｃの面取りされた部分には、金属板５０の下面は接触しない。この状態から、図２（ａ）に示すように、パンチ３を押し下げると、金属板５０は、ダイ２の切り刃２ｃの面取り部分の幅Ｄ１と、ダイ２とパンチ３とのクリアランスＡとを合わせた水平方向の範囲Ｌ１において曲げ変形する。この曲げ変形により、金属板５０の上下面にダレ５１ａ、５１ｂが形成される。
【００４０】
さらにパンチ３を押し下げると、図２（ｂ）に示すように、金属板５０が切り刃２ｃと切り刃３ｃによってせん断される。このとき、金属板５０には、パンチ３によってせん断面５２ａが形成され、ダイ２によってせん断面５２ｂが形成される。
【００４１】
パンチ３の押し下げをさらに続けると、図２（ｃ）に示すように、金属板５０には、切り刃２ｃと切り刃３ｃの近傍部において亀裂５３ａ、５３ｂが生じる。さらにパンチ３を押し下げると、図２（ｄ）に示すように、伝播してきた亀裂５３ａ、５３ｂが会合して、金属板５０が破断する。
【００４２】
このようにしてせん断加工された金属板５０は、ダイ２に接していた側の金属板５０ａと、パンチ３に接していた側の金属板５０ｂに分断され、上述したように、ダイ２に接していた側の金属板５０ａが製品に使用される。図３に示すように、ダイ２に接していた側（製品となる側）の金属板５０ａのせん断端面は、主に曲げ変形時に形成されたダレ５１ａと、せん断面５２ａと、亀裂５３ａ、５３ｂの伝播により形成された破断面５４ａと、金属板５０ａの下面から突出するバリ（かえり）５５ａとで構成される。また、この金属板５０ａは、図３中ドットで表示した領域が、塑性変形（せん断変形）によって加工硬化した加工硬化領域５６ａとなっている。
【００４３】
上述したように、本実施形態のせん断加工用金型１では、ダイ２の切り刃２ｃが面取りされているため、せん断加工する際、金属板５０は、切り刃２ｃの面取り部分の幅Ｄ１とクリアランスＡとを合わせた水平方向範囲Ｌ１において曲げ変形する。
一方、図１０に示すような、ダイ８２とパンチ８３の切り刃が共に直角である従来のせん断加工用金型８０を用いてせん断加工した場合には、金属板９０は、ダイ８２とパンチ８３とのクリアランスＡの範囲において曲げ変形する（図１０（ａ）参照）。
本実施形態では、このように曲げ変形する水平方向範囲が従来よりも広くなったことにより、金属板５０の上面に形成されたダレ５１ａの上下方向長さが、従来のせん断加工用金型８０を用いた場合よりも長くなる。そのため、金属板５０ａのせん断面５２ａの上下方向長さＳ１は従来よりも短くなり、せん断変形の程度が軽減される。
また、曲げ変形する水平方向範囲、即ち、せん断変形する水平方向範囲が広くなったため、製品となる側（ダイ２に接していた側）の金属板５０ａの加工硬化領域５６ａの水平方向の幅は、従来のせん断加工用金型８０を用いた場合の加工硬化領域（図１０（ｄ）中ドットで表示した領域）よりも大きくなるが、上述したように、せん断変形の程度が軽減されるため、加工硬化領域５６ａの硬化の度合いは従来よりも小さくなる。そのため、加工硬化領域５６ａの大きさと硬化度合いに影響を受けるせん断縁の延性は、従来よりも向上する。
したがって、せん断加工用金型１を用いることにより、製品となる側の金属板５０ａのせん断縁の延性を向上させることができる。そのため、金属板５０として、高張力鋼板（ハイテン材）などの延性が低い材料を用いた場合であっても、せん断縁の割れを抑制できる。
【００４４】
また、せん断加工金型１を用いてせん断加工した後で、金属板５０ａのせん断縁に、伸びフランジ加工を行って製品とする場合には、バリ５５ａをダイ側に向けて伸びフランジ加工するよりも、バリ５５ａをパンチ側に向けて伸びフランジ加工する方が好ましい。これは、バリ５５ａをダイ側に向けて伸びフランジ加工した場合、バリ５５ａが残るため、バリ５５ａがクラックの起点となって割れが生じやすくなるが、バリ５５ａをパンチ側に向けて伸びフランジ加工すると、パンチによってバリ５５ａが潰されるため、割れの発生を抑制できるからである。なお、伸びフランジ加工とは、板材の縁を曲げてフランジ部を形成するフランジ加工のうち、フランジ部に伸び変形が生じる加工である。
【００４５】
また、せん断加工金型１を用いてせん断加工した後で、金属板５０ａのせん断縁のバリ５５ａをパンチ側に向けてせん断縁を伸びフランジ加工する場合には、ダイ２の切り刃２ｃは、Ｄ１／Ｔが０．３以下となるように形成されていることが好ましい。この構成によると、ダイ２の切り刃２ｃに平面状の面取りを施した場合よりも、金属板５０ａのせん断縁の延性を向上させることができる。
【００４６】
また、せん断加工金型１を用いてせん断加工した後で、金属板５０ａのせん断縁のバリ５５ａをダイ側に向けてせん断縁を伸びフランジ加工する場合には、ダイ２の切り刃２ｃは、Ｄ１／Ｔが０．６以下となるように形成されていることが好ましい。この構成によると、ダイ２の切り刃２ｃに平面状の面取りを施した場合よりも、金属板５０ａのせん断縁の延性を向上させることができる。
【００４７】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、上記第１実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を用いて適宜その説明を省略する。
本実施形態は、打抜き加工用金型に、本発明のせん断加工用金型を適用した一例である。
【００４８】
図４（ａ）に示すように、本実施形態のせん断加工用金型１０１は、ダイ１０２の切り刃１０２ｃと、パンチ１０３の切り刃１０３ｃの形状が、上記第１実施形態と異なっており、その他の構成は、第１実施形態のせん断加工用金型１と同じである。本実施形態のせん断加工用金型１０１は、閉じた形状の全周をパンチ３によって打ち抜く点では上記第１実施形態と同じであって、パンチ１０２によって抜かれた部分が製品に用いられ、ダイ１０３とストリッパ４で挟持されていた部分がスクラップとなる点で上記第１実施形態と相違している。
【００４９】
図４（ｂ）に示すように、ダイ１０２の切り刃１０２ｃは、面取りされておらず、ほぼ直角に形成されている。パンチ１０３の切り刃１０３ｃは、平坦面３ａから延在して形成されており、側面３ｂの全周にわたって、外側に膨らんだ曲面状に面取りされている。切り刃１０３ｃの面取り形状の水平方向で且つ切り刃１０３ｃに直交する方向の長さを幅Ｄ２とする。また、切り刃２ｃの面取り形状の上下方向長さを高さＨ２とする。幅Ｄ２と高さＨ２は同じ長さである。また、この面取り部分の断面形状は、円の１／４の円弧形状であって、その曲率半径は、幅Ｄ２および高さＨ２と同じである。
【００５０】
以下、せん断加工用金型１０１を用いたせん断加工方法について説明する。
ダイ１０２の平坦面２ａとストリッパ４との間で金属板１５０を挟持した状態から、パンチ１０３を押し下げると、図５（ａ）に示すように、金属板１５０は、パンチ１０３の切り刃１０３ｃの面取り部分の幅Ｄ２と、ダイ１０２とパンチ１０３とのクリアランスＡとを合わせた水平方向の幅Ｌ２において曲げ変形する。この曲げ変形により、金属板１５０の上下面にダレ１５１ａ、１５１ｂが形成される。
【００５１】
さらにパンチ１０３を押し下げると、図５（ｂ）に示すように、金属板１５０が切り刃１０２ｃと切り刃１０３ｃによってせん断される。このとき、金属板１５０には、パンチ１０３によってせん断面１５２ａが形成され、ダイ１０２によってせん断面１５２ｂが形成される。
【００５２】
パンチ１０３の押し下げをさらに続けると、図５（ｃ）に示すように、金属板１５０には、切り刃１０２ｃと切り刃１０３ｃの近傍部において亀裂１５３ａ、１５３ｂが生じる。さらにパンチ１０３を押し下げると、図５（ｄ）に示すように、伝播してきた亀裂１５３ａ、１５３ｂが会合して、金属板１５０が破断する。
【００５３】
このようにしてせん断加工された金属板１５０は、ダイ１０２に接していた側の金属板１５０ａと、パンチ１０３に接していた側の金属板１５０ｂに分断され、上述したように、パンチ１０３に接していた側の金属板１５０ｂが製品に使用される。図６に示すように、パンチ１０３に接していた側（製品となる側）の金属板１５０ｂのせん断端面は、主に曲げ変形時に形成されてダレ１５１ｂと、せん断面１５２ｂと、亀裂１５３ａ、１５３ｂの伝播により形成された破断面１５４ｂと、金属板１５０ｂの図６中上面から突出するバリ（かえり）１５５ｂとで構成される。また、この金属板１５０ｂは、図６中ドットで表示した領域が、塑性変形（せん断変形）によって加工硬化した加工硬化領域１５６ｂとなっている。
【００５４】
上述したように、本実施形態のせん断加工用金型１０１では、パンチ１０３の切り刃１０３ｃが面取りされているため、せん断加工する際、金属板１５０は、切り刃１０３ｃの面取り部分の幅Ｄ２とクリアランスＡとを合わせた範囲Ｌ２において曲げ変形する。これにより、金属板１５０の下面に形成されたダレ１５１ｂの上下方向長さが、従来のせん断加工用金型８０を用いた場合よりも長くなる。そのため、金属板１５０ｂのせん断面１５２ｂの上下方向長さＳ２は従来よりも短くなり、せん断変形の程度が軽減される。
また、曲げ変形する水平方向範囲、即ち、せん断変形する水平方向範囲が広くなったため、製品となる側の金属板１５０ｂの加工硬化領域１５６ｂの水平方向の幅は、従来のせん断加工用金型８０を用いた場合の加工硬化領域（図１０（ｄ）中ドットで表示した領域）よりも大きくなるが、上述したように、せん断変形の程度が軽減されるため、加工硬化領域１５６ｂの硬化の度合いは従来よりも小さくなる。そのため、加工硬化領域１５６ｂの大きさと硬化度合いに影響を受けるせん断縁の延性は、従来よりも向上する。
したがって、せん断加工用金型１０１を用いることにより、製品となる側の金属板１５０ｂのせん断縁の延性を向上させることができる。
【００５５】
本実施形態と上記第１実施形態とは、ストリッパ４が、金属板の製品となる側とスクラップとなる側のどちらに配置されているかという点で異なるものの、製品となる側に接するパンチまたはダイの切り刃が面取りされているという点で共通している。そのため、上記第１実施形態と同様に、製品となる側の金属板のせん断縁の延性を向上させるという効果が得られる。
【００５６】
せん断加工金型１０１を用いてせん断加工した後で、金属板１５０ｂのせん断縁に、伸びフランジ加工を行って製品とする場合には、バリ１５５ｂをパンチ側に向けて伸びフランジ加工することが好ましい。これにより、バリ１５５ｂをダイ側に向けて伸びフランジ加工した場合に比べて、せん断縁に割れが生じるのを抑制することができる。
【００５７】
また、せん断加工金型１０１を用いてせん断加工した後で、金属板１５０ｂのせん断縁のバリ５５ａをパンチ側に向けてせん断縁を伸びフランジ加工する場合には、パンチ１０３の切り刃１０３ｃは、Ｄ２／Ｔが０．３以下となるように形成されていることが好ましい。この構成によると、パンチ１０３の切り刃１０３ｃに平面状の面取りを施した場合よりも、金属板１５０ｂのせん断縁の延性を向上させることができる。
【００５８】
また、せん断加工金型１０１を用いてせん断加工した後で、金属板１５０ｂのせん断縁のバリ５５ａをダイ側に向けてせん断縁を伸びフランジ加工する場合には、パンチ１０３の切り刃１０３ｃは、Ｄ２／Ｔが０．６以下となるように形成されていることが好ましい。この構成によると、パンチ１０３の切り刃１０３ｃに平面状の面取りを施した場合よりも、金属板１５０ｂのせん断縁の延性を向上させることができる。
【００５９】
以上、本発明の好適な実施形態として、第１実施形態及び第２実施形態を説明したが、上記実施形態は以下のように変更して実施することができる。
【００６０】
上記実施形態では、ダイまたはパンチの切り刃の面取り部分の断面形状は、円の１／４の円弧形状であって、曲率半径が、幅Ｄおよび高さＨと同じであるが、外側に膨らんだ曲面状の面取りであれば、この形状に限定されない。
【００６１】
また、上記実施形態では、ダイまたはパンチの切り刃の全周が面取りされているが、切り刃の一部のみ面取りされていてもよい。
【００６２】
また、上記実施形態では、ダイまたはパンチの切り刃の面取り形状は、曲面状であるが、図７に示すせん断加工用金型２０１のパンチ２０３のように、切り刃２０３ｃが平面状に面取りされていてもよい。なお、図７は、上記第２実施形態と同様にパンチの切り刃が面取りされているが、上記第１実施形態と同様に、ダイの切り刃が面取りされていてもよい。
また、図７では、切り刃２０３ｃの面取り形状の角度は４５°であって、面取りされた部分の幅Ｄ３は、高さＨ３と同じになっているが、幅Ｄ３と高さＨ３とは異なっていてもよい。
【００６３】
図７のように、パンチ２０３の切り刃２０３ｃが平面状に面取りされているせん断加工金型２０１を用いて金属板２５０をせん断加工した後で、パンチ２０３に接していた部分のせん断縁に、伸びフランジ加工を行って製品を製造する場合には、上記第２実施形態と同じく、バリをパンチ側に向けて伸びフランジ加工することが好ましい。
また、せん断加工金型２０１を用いてせん断加工した後で、パンチ２０３に接していた部分のせん断縁を、バリをパンチ側に向けて伸びフランジ加工する場合には、パンチ２０３の切り刃２０３ｃは、Ｄ３／Ｔが０．１５以下または０．５以上となるように形成されていることが好ましい。この構成によると、パンチの切り刃が面取りされていない場合よりも、せん断縁の延性をより確実に向上させることができる。
【００６４】
また、上記実施形態では、穴抜き加工用金型と打ち抜き加工用金型に本発明を適用した例を挙げて説明したが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではない。例えば、縁切り加工（トリミング）や、切欠き加工（ノッチング）や、切込み加工（スリッティング）や、切断加工などのせん断加工用の金型にも本発明は適用可能である。この場合、上記実施形態と同じく、ダイまたはパンチのうち、せん断加工後に製品となる部分に接する方の切り刃に面取りを施す。
【実施例】
【００６５】
本発明の効果を実証するために試験を行った。試験の概略は、金属板に穴抜き加工（せん断加工）により円形穴を形成した後、この穴の縁の延性を穴広げ試験により調べるというものである。この試験では、穴抜き加工時にダイに接していた側の金属板を穴広げ試験に使用するため、本発明の実施例１、２としては、ダイの切り刃が、曲面状または平面状に表１に示す幅Ｄで面取りされ、パンチの切り刃が面取りされていない穴抜き加工(せん断加工)用金型を用いた。曲面状の面取りの形状は、円の１／４の円弧形状とし、平面状の面取りの形状は、４５°傾斜とした。ダイの貫通孔は直径１０．６ｍｍの丸孔とし、パンチは直径１０.０ｍｍとした。ダイの貫通孔の直径とパンチの直径は、後述する比較例も同様である。
なお、上記第２実施形態でも述べたように、ダイの切り刃のみが面取りされていた場合における、ダイに接していた側の金属板のせん断縁の延性は、パンチの切り刃のみが面取りされていた場合における、パンチに接していた側の金属板のせん断縁の延性とほぼ同じであると考えられる。そのため、この試験では、本発明の実施例として、ダイの切り刃のみが面取りされていた場合の、ダイに接していた側の金属板のせん断縁の延性を調べているが、その結果は、パンチの切り刃が面取りされていた場合の、パンチに接していた側の金属板のせん断縁の延性とほぼ同じであると考えられる。
【００６６】
【表１】
2011206825.tif 000003
【００６７】
比較例１として、ダイとパンチの切り刃が両方とも面取りされていないせん断加工用金型を用いた。
【００６８】
比較例２として、実施例１とは反対に、ダイの切り刃が面取りされておらず、パンチの切り刃が、表１に示す幅Ｄで曲面状に面取りされたせん断加工用金型を用いた。
【００６９】
比較例３として、ダイとパンチの両方の切り刃が、表１に示す幅Ｄで曲面状に面取りされたせん断加工用金型を用いた。
【００７０】
上述した各実施例および比較例のせん断加工用金型を用いて、強度４４０ＭＰａ級で、板厚Ｔが２．３ｍｍの冷延ハイテン材（高張力鋼板）に穴抜き加工を行った。金属板の板厚Ｔに対する切り刃の面取り部分の幅Ｄの比率Ｄ／Ｔも表１に示す。
【００７１】
次に、穴が打ち抜かれた金属板Ｗに対して、図８（ａ）に示す穴広げ試験装置６０を用いて穴広げ試験を行った。穴広げ試験では、金属板Ｗをダイ６２とストリッパ６３とで挟持した状態で、直径５０ｍｍで頂角が６０°の円錐パンチ６１を上昇させて、直径ｄ０＝１０.０ｍｍの打ち抜き穴を拡径していき、図８（ｂ）に示すように、板厚方向に割れ６５が貫通したときの穴径ｄを測定した。この穴径ｄを用いて限界穴広がり率λ（λ＝（ｄ−ｄ０）／ｄ０×１００（％））を算出した。限界穴広がり率λが大きい程、延性が高いと判断できる。
なお、実施例１−１、１−４、１−５、２−１、２−４、２−５と比較例１については、せん断加工時に生じたバリを下側（円錐パンチ６１側）に配置した場合と、バリを上側（ダイ６２側）に配置した場合について試験を行った。また、他の実施例および他の比較例については、バリを上側（ダイ６２側）に配置した場合についてのみ試験を行った。その結果を表１と図９のグラフに示す。
【００７２】
図９のグラフに示すように、バリを下側（円錐パンチ６１側）に配置した場合、せん断加工用金型のダイの切り刃が面取りされている実施例１、２は、ダイとパンチの切り刃の両方が面取りされてない比較例１に比べて、せん断縁の延性が優れている。
また、ダイの切り刃が曲面状に面取りされている実施例１は、Ｄ／Ｔが、約０．３以下の範囲において、パンチの切り刃が平面状に面取りされている実施例２よりも、せん断縁の延性が優れている。
【００７３】
また、バリを上側（ダイ６２側）に配置した場合、せん断加工用金型のダイの切り刃が曲面状に面取りされている実施例１は、比較例１に比べて、せん断縁の延性が優れている。
また、ダイの切り刃が平面状に面取りされている実施例２は、Ｄ／Ｔが、約０．１５以下の範囲、および、約０．５以上の範囲において、比較例１に比べてせん断縁の延性が優れている。
また、ダイの切り刃が曲面状に面取りされている実施例１は、Ｄ／Ｔが、約０．６以下の範囲において、パンチの切り刃が平面状に面取りされている実施例２よりも、せん断縁の延性が優れている。
また、パンチの切り刃が面取りされた比較例２、および、ダイとパンチの両方の切り刃が面取りされた比較例３は、比較例１よりも延性が悪くなっている。
【００７４】
また、実施例１、２では、バリを上側（円錐パンチ６１側）に配置した場合よりもバリを下側（ダイ６２側）に配置した方が、せん断縁の延性が優れている。
【符号の説明】
【００７５】
１、１０１、２０１  せん断加工用金型
２、１０２  ダイ
２ａ  平坦面
２ｃ、１０３ｃ  切り刃
３、１０３、２０３  パンチ
３ａ  平坦面
３ｃ、１０３ｃ、２０３ｃ  切り刃
４  ストリッパ
５０、１５０、２５０  金属板
５０ａ、１５０ａ  せん断加工された金属板（ダイに接していた側）
５０ｂ、１５０ｂ  せん断加工された金属板（パンチに接していた側）
【図１】
2011206825.tif 000004
【図２】
2011206825.tif 000005
【図３】
2011206825.tif 000006
【図４】
2011206825.tif 000007
【図５】
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【図６】
2011206825.tif 000009
【図７】
2011206825.tif 000010
【図８】
2011206825.tif 000011
【図９】
2011206825.tif 000012
【図１０】
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