(57)【要約】【課題】  打ち抜き品のそり及び剪断面のだれや破断等を防止して、打ち抜き加工の加工精度を向上させた打ち抜きダイ及びそれを用いた打ち抜き品の製造方法を提案することを目的とする。【解決手段】  パンチ２と協動してワークＷを打ち抜き加工するダイ３において、前記パンチ２が挿通される抜き穴３０の縁部に切刃３１が設けられ、前記切刃３１は、前記抜き穴の開口縁部に形成されるワーク剪断用の刃先３２と、前記刃先３２から抜き穴３０の内部方向に向けて縮径する方向に傾斜し、かつ、その傾斜角度θ１・θ２が抜き穴３０の内部方向に向けて徐々に鋭角に変化し、抜き穴３０の開口縁部に連続される第一テーパ面３３ａと、該第一テーパ面３３ａの傾斜角度より鋭角となる第二テーパ面３３ｂとからなる切面３３とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
打ち抜きパンチと協動してワークを打ち抜き加工する打ち抜きダイにおいて、
前記打ち抜きパンチが挿通される抜き穴の縁部に切刃が設けられ、
前記切刃は、前記抜き穴の開口縁部に形成されるワーク剪断用の刃先と、前記刃先から抜き穴の内部方向に向けて縮径する方向に傾斜し、かつ、その傾斜角度が抜き穴の内部方向に向けて徐々に鋭角に変化する切面とを有することを特徴とする打ち抜きダイ。
【請求項２】
前記切面は、傾斜角度が抜き穴の内部方向に向けて徐々に鋭角となる複数のテーパ面の連続面からなることを特徴とする請求項１に記載の打ち抜きダイ。
【請求項３】
前記切面は、前記刃先に連続される第一テーパ面と、該第一テーパ面の傾斜角度より鋭角となる第二テーパ面とからなることを特徴とする請求項１に記載の打ち抜きダイ。
【請求項４】
前記切面は、楕円曲面の連続面からなることを特徴とする請求項１に記載の打ち抜きダイ。
【請求項５】
前記切面は、長軸が前記抜き穴の軸心方向に沿って位置される一の楕円曲面からなることを特徴とする請求項１に記載の打ち抜きダイ。
【請求項６】
前記切面は、少なくとも微細加工箇所に対応する位置に設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の打ち抜きダイ。
【請求項７】
前記請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の打ち抜きダイを用いて打ち抜き品を製造することを特徴とする打ち抜き品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、打ち抜きダイ及びそれを用いた打ち抜き品の製造方法に関し、より詳細には、打ち抜きパンチと協動してワークを打ち抜き加工する打ち抜きダイ及びそれを用いた打ち抜き品の製造方法技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車部品等に用いられる部材の加工技術において、プレス機械によって板金部材（ワーク）に打ち抜き加工（以下、穴抜き加工を含む）を施して、目的の製品（打ち抜き品）を加工する加工技術が公知である。このような加工技術では、通常、抜き穴が形成された打ち抜きダイ（以下、単にダイと省略する）、及びワークから製品（打ち抜き品）を打ち抜く打ち抜きパンチ（以下、単にパンチと省略する）とが設けられた加工工具が用いられる。
【０００３】
具体的には、上述したダイに形成される抜き穴は、打ち抜き品の輪郭形状より僅かに大きい貫通孔として形成され、かかる抜き穴に嵌合可能な形状にパンチが形成される。また、上述したパンチの外周及びダイの抜き穴の縁部には、それぞれ切刃が形成されている。そして、パンチが抜き穴に挿通される際に、各切刃の刃先によってワークが剪断されながら所定形状の打ち抜き品が打ち抜かれる。
【０００４】
ところで、上述した打ち抜き加工においては、パンチ及びダイに設けられた切刃によってワークが引き込まれて打ち抜き品が打ち抜かれるため、打ち抜かれる側のワーク（打ち抜き品）に過剰なモーメントが働いてそり（湾曲）が発生したり、剪断面にダレや破断が発生したりする場合があった。
これらを防止するために、例えば、特許文献１に開示されるように、ダイ及びパンチの一方の切刃にテーパ面やＲ面を形成させ、このテーパ面やＲ面等の形状を調整することで、上述したような剪断面におけるダレや破断等を防止する構成が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
また、同様に、上述した打ち抜き加工（主に、穴抜き加工）においては、打ち抜き後の抜きカスがパンチと一緒に上昇してしまって、かかる抜きカスによってワークやダイ及びパンチが破損等してしまう場合があった。
そこで、これらを防止するために、例えば、特許文献２に開示されるように、抜き穴の下部に抜きカスの落下が容易な末広がり状のテーパ面が形成された形状が提案されている（特許文献２参照）。また、特許文献３には、ダイの抜き穴に、まず刃先から小さい末広がり状のテーパ面を形成し、そのテーパ面から連続するようにしてさらに角度の大きい末広がり状のテーパ面を形成した形状が開示されている（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平１−２９３９２２号公報
【特許文献２】実開昭６０−１９０４２３号公報
【特許文献３】特開２００３−３２０４２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年では、従来と比べてより微細な凹凸形状を有する打ち抜き品を製造する機会が増加しており、このような微細な形状を有する打ち抜き品であっても、上述したように打ち抜き品のそりや剪断面のダレ・破断等を防止して、加工精度をより向上させることが期待されている。
しかしながら、従来の打ち抜き加工では、剪断面での抵抗や打ち抜き品の変形量をできるだけ低減するように、切刃のテーパ面の傾斜角度やＲ面の曲率半径が調整されるが、従来の（ダイの）切刃の形状では、微細形状箇所の形状に合わせてその傾斜角度や径の微調整が困難であったため、打ち抜き品の加工精度に劣るといった課題があった。
【０００７】
なお、打ち抜き加工で用いられるダイの形状としては、特許文献２に開示されるように、末広がりのテーパ面を有するように形成した形状や、特に、特許文献３に開示されるように、「末広がりの２段テーパ」を有する形状等が公知となっている。
しかし、これらの特許文献に開示される構成は、切刃ではなく、打ち抜き穴の別の箇所に末広がりのテーパ面を形成して、打ち抜き後の抜きカスがパンチと一緒に上昇するのを防止し、抜きカスによるワークやダイの破損等を防止することを目的とするものであって、上述したように、切刃の形状に起因する打ち抜き品のそり及び剪断面でのダレや破断等を防止することを主眼としたものではなかった。
【０００８】
そこで、本発明においては、打ち抜きダイ、及びそれを用いた打ち抜き品の製造方法に関し、前記従来の課題を解決するもので、打ち抜き品のそり及び剪断面のだれや破断等を防止して、打ち抜き加工の加工精度を向上させた打ち抜きダイ及びそれを用いた打ち抜き品の製造方法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１０】
すなわち、請求項１においては、打ち抜きパンチと協動してワークを打ち抜き加工する打ち抜きダイにおいて、前記打ち抜きパンチが挿通される抜き穴の縁部に切刃が設けられ、前記切刃は、前記抜き穴の開口縁部に形成されるワーク剪断用の刃先と、前記刃先から抜き穴の内部方向に向けて縮径する方向に傾斜し、かつ、その傾斜角度が抜き穴の内部方向に向けて徐々に鋭角に変化する切面とを有するものである。
【００１１】
請求項２においては、前記切面は、傾斜角度が抜き穴の内部方向に向けて徐々に鋭角となる複数のテーパ面の連続面からなるものである。
【００１２】
請求項３においては、前記切面は、前記刃先に連続される第一テーパ面と、該第一テーパ面の傾斜角度より鋭角となる第二テーパ面とからなるものである。
【００１３】
請求項４においては、前記切面は、楕円曲面の連続面からなるものである。
【００１４】
請求項５においては、前記切面は、長軸が前記抜き穴の軸心方向に沿って位置される一の楕円曲面からなるものである。
【００１５】
請求項６においては、前記切面は、少なくとも微細加工箇所に対応する位置に設けられるものである。
【００１６】
請求項７においては、記請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の打ち抜きダイを用いて打ち抜き品を製造する打ち抜き品の製造方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１８】
請求項１に示す構成としたので、打ち抜き加工工程において、打ち抜き品のそり及び剪断面のだれや破断等を防止して、打ち抜き品の加工精度を向上させることができる。
【００１９】
請求項２に示す構成としたので、打ち抜き品の形状や素材等に合わせて切面の傾斜角度の微調整が容易となる。
【００２０】
請求項３に示す構成としたので、その加工形成が容易であるとともに、第一テーパ面と第二テーパ面とを有するいわゆる「２段テーパ面」とするだけで、従来の一段テーパ面による打ち抜き加工と比べて、打ち抜き品の加工精度をより向上できる。
【００２１】
請求項４に示す構成としたので、打ち抜き品の形状や素材等に合わせて切面の傾斜角度の微調整が容易となる。
【００２２】
請求項５に示す構成としたので、切刃の加工形成が容易となるとともに、抜き穴の口径を小さくして打ち抜き加工の際のブレを少なくすることができ、打ち抜き品の加工精度を向上できる。
【００２３】
請求項６に示す構成としたので、当該箇所における剪断面でのダレや破断等を効果的に防止できる。特に、打ち抜き品の長手方向の両端部に微細加工箇所が形成される場合に、打ち抜き加工の際に打ち抜き品における長手方向のそりを効果的に防止できる。
【００２４】
請求項７に示す構成としたので、打ち抜き加工工程において、打ち抜き品のそり及び剪断面のだれや破断等を防止して、打ち抜き品の加工精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次に、発明を実施するための最良の形態を説明する。
図１は本発明の第一実施例に係るダイを備えた加工工具の構成を示した正面断面図、図２はダイの切刃部分の拡大断面図、図３は打ち抜き工程の各工程を示した図、図４は打ち抜き品の形状を示した平面図、図５は第二実施例に係るダイの切刃部分の拡大断面図である。
【実施例１】
【００２６】
まず、第一実施例のダイ３の構成について、以下に説明する。
図１及び図２に示すように、本実施例の加工工具１は、板金部材としてのワークＷを打ち抜き加工するためのプレス機械のプレス金型として構成されており、ダイ３に対してパンチ２が下方向に相対移動されることでワークＷが剪断されて、所定形状の打ち抜き品５が加工される（図３参照）。
【００２７】
パンチ２は、金型部材として構成され、下端外周に切刃２１が設けられており、本実施例の切刃２１には断面略直角の刃先２２が形成されている。この刃先２２の形状は、特に限定されず、上述したように断面略直角に形成される他に、所定曲率のＲ形状となるように形成されたり、刃先２２に連なるテーパ面（切面）が形成されたりしてもよい。
【００２８】
また、パンチ２は、断面形状が打ち抜き品５の輪郭形状と略同一であって、後述するダイ３に設けられた抜き穴３０に嵌合可能な形状に形成されており、この形状に沿って下端外周に切刃２１が連続して設けられている。パンチ２は、図示せぬプレート部材に上下動可能に支持されており、打ち抜き加工時に下方に押圧されることで、ダイ３の上面に配置されたワークＷが剪断される。
【００２９】
図２に示すように、ダイ３には、パンチ２と同じく金型部材として構成され、一端が上面３ａに開口して上下方向に貫通された抜き穴３０が設けられている。抜き穴３０は、打ち抜き品５の形状に対応するように開口され、かつ、その輪郭形状より僅かに大きくなるように形成されている。上述したパンチ２は、ダイ３の上面３ａ側からこの抜き穴３０に挿入される。
【００３０】
本実施例のダイ３の抜き穴３０には、上面３ａ側の開口縁部に沿って打ち抜き品５の形状に応じて切刃３１が設けられている。切刃３１は、同じく抜き穴３０の開口縁部に形成された刃先３２と、刃先３２から抜き穴３０の内部方向に向けて縮径する方向に傾斜し、かつその傾斜角度θ１・θ２が抜き穴３０の内部方向に向かうにつれて徐々に鋭角に変化（θ１＞θ２）するテーパ面３３ａ・３３ｂからなる切面３３とを有している。なお、本実施例では、抜き穴３０において、上面３ａと反対側の縁部の形状は特に限定されない。
以下、本実施例の傾斜角度θ１・θ２・・・は、抜き穴３０の内壁であるストレート部３０ａに対する各テーパ面３３ａ・３３ｂ・・・の傾斜角度のことをいう。
【００３１】
刃先３２は、抜き穴３０の開口縁部であって上面３ａに対向するように同一平面上に形成され、上述したパンチ２の刃先２２と協動してワークＷが剪断される。切面３３は、刃先３２に連続されて傾斜角度θ１となるように形成された第一テーパ面３３ａと、第一テーパ面３３ａの傾斜角度θ１より鋭角である傾斜角度θ２（θ１＞θ２）となるように形成された第二テーパ面３３ｂとを有している。
【００３２】
第一テーパ面３３ａは、刃先３２から抜き穴３０の内部方向に向けて傾斜角度θ１となるように傾斜して設けられている。そして、第二テーパ面３３ｂは、第一テーパ面３３ａの下縁部に連続して、同じく抜き穴３０の内部方向に向けて傾斜角度θ２となるように傾斜して設けられている。このように、本実施例の切面３３は、傾斜角度θ・θ・・・が徐々に鋭角となる複数のテーパ面（本実施例では２つのテーパ面３３ａ・３３ｂ）の連続面を有している。
【００３３】
図３を参照して、本実施例の加工工具１を用いた打ち抜き加工工程について、以下に説明する。
まず、加工工具１では、ダイ３の上方位置にパンチ２を位置固定した状態で、ダイ３の上面３ａにワークＷを配置させる（図３（ａ））。かかる状態からパンチ２を下降させ、やがてワークＷの上面に当接されると、更にパンチ２を下方に押圧される。すると、打ち抜き品５の輪郭形状に沿って、ワークＷの一部（打ち抜かれる側のワークＷ）がパンチ２によって抜き穴３０の内部方向に引き込まれる（図３（ｂ））。その際、ワークＷは、パンチ２とダイ３の抜き穴３０の開口縁部との境界（剪断箇所）にて徐々に曲げ変形し始める。パンチ２が抜き穴３０に挿通されるまで押圧されると、パンチ２の切刃２１とダイ３の切刃３１との間でワークＷが剪断されて、打ち抜き品５が打ち抜かれる（図３（ｃ））。
なお、打ち抜き品５は、抜き穴３０に挿通されたパンチ２によって、抜き穴３０内部を下方に向けて押し出される。
【００３４】
以上のように、本実施例のダイ３は、抜き穴３０の開口縁部に切刃３１が形成されるとともに、切刃３１は、ワーク剪断用の刃先３２と、刃先３２から抜き穴３０の内部方向に向けて縮径する方向に傾斜し、かつ、その傾斜角度θが抜き穴３０の内部方向に向かうにつれて徐々に鋭角に変化するように形成された切面３３とを有するため、打ち抜き加工工程において、打ち抜き品５のそり及び剪断面のだれや破断等を防止して、打ち抜き品の加工精度を向上させることができる。
【００３５】
すなわち、本実施例のように、切面３３が抜き穴３０の内部方向に向かうにつれて傾斜角度θ・θ・・・を徐々に鋭角に変化するように形成されることで、加工当初は、切面３３の傾斜角度が比較的緩やかであるため、打ち抜き品５には比較的小さな剪断荷重で剪断が開始され、パンチ２がダイ３の抜き穴３０に挿通されて加工工程が進むと、切面３３の傾斜角度が徐々に小さくなるため、ワークＷに切刃２１・３１による剪断荷重に加えて第二テーパ面３３ｂからの側圧力が加わって、やがて打ち抜き品５が打ち抜かれる。つまり、ワークＷに徐々に剪断力を荷重させることができるため、打ち抜き品５の抜き抵抗を下げて曲げ（そり）変形量を低減できるとともに、剪断が開始されてから切面３３の傾斜角度が小さくなるため、ワークＷを切れよく剪断することができ、打ち抜き品５の剪断面でのダレや破断を防止することができるのである。
【００３６】
また、本実施例のダイ３は、切面３３がその傾斜角度θが徐々に鋭角となる複数のテーパ面３３ａ・３３ｂの連続面となるように形成されているため、打ち抜き品５の形状や素材等に合わせて切面３３の傾斜角度の微調整が容易となる。特に、本実施例のダイ３は、切面３３として、刃先３２に連続されて傾斜角度θ１となるように形成された第一テーパ面３３ａと、第一テーパ面３３ａの傾斜角度θ１より鋭角である傾斜角度θ２となるように形成された第二テーパ面３３ｂとを有しているため、その加工形成が容易であるとともに、いわゆる「２段テーパ面」とするだけで、従来の一段テーパ面による打ち抜き加工と比べて、その加工精度を向上できる。
【００３７】
なお、第一実施例のダイ３は、上述した構成に限定されない。
【００３８】
すなわち、上述した実施例のダイ３は、切刃３１が抜き穴３０の開口縁部に沿って連続して設けられるが、これに限定されず、所定箇所にのみ設けられてもよい。
例えば、図４に示すように、打ち抜き品５の形状が、平面視略矩形の長板形状であって、かつ長手方向（図４における矢印Ａ方向）の両端部には平面視波状の微細な凹凸面が連続される微細加工部Ｍ・Ｍが形成され、短手方向（図４における矢印Ｂ方向）の両端部にはストレート部Ｓ・Ｓが形成される場合には、抜き穴３０の開口縁部の形状に沿って設けられる切刃の内、少なくとも、抜き穴３０の長手方向の両端部であって打ち抜き品５の微細加工部Ｍ・Ｍに対応する箇所に上述した切刃３１が設けられればよい。
微細加工部Ｐの形状としては、例えば、Ｒ＝０．１以下の微細な凹凸面が連続された形状等を含む。また、他方の切刃（ストレート部Ｓに相当する箇所に設けられる切刃）は、特に切面の形状等は限定されず、例えば、従来と同様に刃先から抜き穴の内部方向に向けて縮径する方向に傾斜するテーパ面やＲ面等が形成される。
【００３９】
このように、上述した切刃３１が、少なくとも微細加工部Ｍに対応する位置に設けられることで、当該箇所における剪断面でのダレや破断等を効果的に防止できる。特に、本実施例のように、打ち抜き品５の長手方向の両端部に微細加工部Ｍが形成される場合には、打ち抜き加工の際に、打ち抜き品５における長手方向のそりを効果的に防止できる。
【００４０】
また、本実施例で加工される打ち抜き品５の形状は、上述した形状等に特に限定されず、また、切刃３１は、少なくとも微細加工部Ｍに対応する位置に設けられればよいのであって、抜き穴３０の開口縁部の全周に渡って設けられてもよく、打ち抜き品５のストレート部や湾曲形状部等に対応する位置に設けられてもよい。
【００４１】
また、本実施例のダイ３は、切面３３がその傾斜角度θが徐々に鋭角となる複数のテーパ面３３ａ・３３ｂの連続面となるように形成されているが、切面３３の形状やテーパ面の数等は、これに限定されない。
例えば、切刃３１は、傾斜角度θが抜き穴３０の内部方向に向けて徐々に鋭角となるように３以上の複数のテーパ面の連続面より形成された切面３３を有するように構成してもよい。このように複数のテーパ面の連続面とすることで、打ち抜き品５の形状や素材等に合わせた切面３３の微調整がより容易となる。
【実施例２】
【００４２】
次に、第二実施例のダイ１０３の構成について、以下に説明する。
なお、以下に示す第二実施例のダイ１０３は、上述した第一実施例のダイ３（図１等参照）と略同一に構成されるため、共通する部材についての詳細な説明は省略する
【００４３】
図５に示すように、本実施例のダイ１０３は、上述した第一実施例のダイ３とその切刃１３１の形状において異なるものであって、かかる切刃１３１は、ワーク剪断用の刃先１３２と、刃先１３２から抜き穴１３０の内部方向に向けて縮径する方向に傾斜し、かつ、傾斜角度θが抜き穴１３０の内部方向に向けて徐々に鋭角に変化する一の断面楕円曲面１３３ａからなる切面１３３とを有するように構成されている。
ここで、本実施例の傾斜角度θは、抜き穴１３０の内壁であるストレート部１３０ａに対する楕円曲面１３３ａの任意の点Ｐにおける接線の傾斜角度のことをいう。
【００４４】
具体的には、切面１３３は、長軸Ｅａ及び短軸Ｅｂ（Ｅａ＞Ｅｂ）からなる一の楕円Ｅの曲面である楕円曲面１３３ａが形成され、刃先１３２から抜き穴１３０の内部方向に向けて略すり鉢状となるように構成されている。より詳細には、本実施例の楕円曲面１３３ａでは、開口縁部の近傍位置の点Ｐ１における接線の傾斜角度θ３より、この点Ｐ１より楕円曲面１３３ａに沿って抜き穴１３０の内部方向に位置する点Ｐ２における接線の傾斜角度θ４が鋭角となっている（θ３＞θ４）。つまり、切面１３３は、傾斜角度θが抜き穴３０の内部方向に向かうにつれて徐々に鋭角に変化するように形成される。また、本実施例の切面１３３は、楕円曲面１３３ａが楕円Ｅの長軸Ｅａが抜き穴１３０のストレート部１３０ａと略平行となるように構成される。
【００４５】
以上のように構成することで、上述した第一実施例のダイ３と同様に、打ち抜き加工工程において、打ち抜き品５のそり及び剪断面のだれや破断等を防止して、打ち抜き品の加工精度を向上させることができる。特に、本実施例の切面１３３は、長軸Ｅａが抜き穴１３０のストレート部１３０ａに沿って位置される一の楕円曲面１３３ａからなるように構成されるため、切刃１３１の加工形成が容易となるとともに、抜き穴１３０の口径を小さくして打ち抜き加工の際のブレを少なくすることができ、打ち抜き品５の加工精度を向上できる。
【００４６】
なお、第二実施例のダイ１０３は、上述した構成に限定されない。
【００４７】
すなわち、上述した実施例のダイ１０３の切面１３３は、長軸Ｅａが抜き穴１３０のストレート部１３０ａに沿って位置される一の楕円曲面１３３ａからなるように形成されているが、この切面１３３の形状や楕円曲面１３３ａの数等は、これに限定されない。
例えば、切刃１３１は、切面１３３の２以上の複数の楕円曲面１３３ａの連続面より形成された切面１３３を有するように構成されてもよい。このように複数の楕円曲面１３３ａの連続面とすることで、打ち抜き品５の形状や素材等に合わせた切面１３３の微調整がより容易となる。また、この楕円Ｅの長軸Ｅａ及び短軸Ｅｂの長さは、打ち抜き品５の形状等に応じて適宜調整される。
【００４８】
また、本実施例のダイ１０３が、抜き穴３０の開口縁部に沿って切刃３１が連続して設けられるだけでなく、所定箇所にのみ設けられてもよいのは、上述した第一実施例のダイ３と同様である。その他、打ち抜き品５の形状等についても、第一実施例と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第一実施例に係るダイを備えた加工工具の構成を示した正面断面図。
【図２】ダイの切刃部分の拡大断面図。
【図３】打ち抜き工程の各工程を示した図。
【図４】打ち抜き品の形状を示した平面図。
【図５】第二実施例に係るダイの切刃部分の拡大断面図。
【符号の説明】
【００５０】
１    加工工具
２    パンチ（打ち抜きパンチ）
３    ダイ（打ち抜きダイ）
５    打ち抜き品
２１    切刃
３０    抜き穴
３１    切刃
３２    刃先
３３    切面
３３ａ    第一テーパ面
３３ｂ    第二テーパ面
Ｗ    ワーク
θ    傾斜角度
【図１】
2008132509.tif 000003
【図２】
2008132509.tif 000004
【図３】
2008132509.tif 000005
【図４】
2008132509.tif 000006
【図５】
2008132509.tif 000007