(57)【要約】【課題】加工工程数及びハンドリング数が少なくて済み、コンパクトで、設備費が安価にできる金属板材のプレス加工方法を提供する。【解決手段】板厚ｔの金属板材１２に孔１３又は切欠きからなる打ち抜き加工部をプレス加工によって形成する金属板材のプレス加工方法において、第１のパンチ１５及び第１のパンチ１５と対となる第１のダイ１６を用い、前記打ち抜き加工部の最終加工面１７にシェービング取り代Ｔを付けて、金属板材１２を半抜き加工する第１工程と、第２のパンチ１８及び第２のパンチ１８と対となる第２のダイ１９を用い、半抜き加工された部分に更に剪断加工を主体とするシェービング加工を行う第２工程とを有し、前記打ち抜き加工部の最終加工面１７に７０％以上の剪断加工面を確保する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板厚ｔの金属板材に孔又は切欠きからなる打ち抜き加工部をプレス加工によって形成する金属板材のプレス加工方法において、
第１のパンチ及び該第１のパンチと対となる第１のダイを用い、前記打ち抜き加工部の最終加工面にシェービング取り代を付けて、前記金属板材を半抜き加工する第１工程と、
第２のパンチ及び該第２のパンチと対となる第２のダイを用い、前記半抜き加工された部分に更に剪断加工を主体とするシェービング加工を行う第２工程とを有し、
前記打ち抜き加工部の最終加工面に７０％以上の剪断加工面を確保することを特徴とする金属板材のプレス加工方法。
【請求項２】
請求項１記載の金属板材のプレス加工方法において、前記金属板材は板厚ｔが１ｍｍ以上かつ４．５ｍｍ以下であって、前記シェービング取り代を、０．１ｔ以上かつ０．２ｔ以下、前記半抜き加工の打ち込み量を、０．５ｔ以上かつ０．９ｔ以下、及び前記第１のパンチと前記第１のダイとの第１のクリアランスを、−０．０５ｔ以上かつ０．１ｔ以下とし、前記第２のパンチと前記第２のダイとの第２のクリアランスを、０．０１ｔ以上かつ０．１ｔ以下とすることを特徴とする金属板材のプレス加工方法。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか１項に記載の金属板材のプレス加工方法において、前記第１のパンチの底部外縁は鈍刃に形成されていることを特徴とする金属板材のプレス加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少ない加工工程で、しかも、剪断加工面を大きく形成できる金属板材のプレス加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、パンチ及び対となるダイを備えたプレス金型を用いて、例えば、高張力鋼板等からなる薄い板厚の金属板材に円孔を形成する場合、パンチの外径とダイの内径とのクリアランス（隙間）の大きさの設定によって、形成される円孔の剪断加工面の割合が決定され、通常のクリアランス（一般的には、金属板材の板厚の１０％程度）では、円孔の加工開始側の４０％程度が剪断加工面となり、加工終了側の６０％程度が破断面となる。従って、剪断加工面を高い割合（７０％以上）で確保するために、１つの方法として、クリアランスを通常より小さく、例えば、板厚の５％程度にすると、剪断加工面の割合は満足するが、剪断加工面に続く部分に２次剪断による「へこみ」ができるという問題がある。
また、剪断加工面を高い割合（７０％以上）で確保するための別の方法として、まず、通常のクリアランスを設け、しかも、板厚の１０％程度のシェービング取り代を残して下孔加工を行い、次いで、この下孔加工した部分を、クリアランスを板厚の１〜２％としてシェービング加工する方法もある。しかし、この方法では、シェービング取り代が少ない（一例として、板厚２．３ｍｍの場合で、シェービング取り代は０．２３ｍｍ）ため、スクラップがパンチに引っ付いて持ち上がったり（スクラップ浮き）、また、シェービング取り代の大きさによっては、剪断加工面のバラツキ（例えば、７０〜９０％）が発生するという問題がある。
【０００３】
上述の問題を解決する方法として、第１のパンチ及び対となるダイ間に負のクリアランスを設けてプレス加工により金属板材を半抜き加工し、その後、下方から戻し加工によりスクラップを分離する第１の加工工程と、第１の加工工程で加工された金属板材の上下を反転させた後、第２のパンチ及び対となるダイ間に負のクリアランスを設けてプレス加工により第１のシェービング加工をする第２の加工工程と、第３のパンチ及び対となるダイ間に正のクリアランスを設けて第２のシェービング加工をする第３の加工工程とを順番に行って、金属板材の上面及び下面にダレ面がなく、かつ切口面が全体的に剪断加工面とされる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−３４４０４９号公報（要約、図３〜図５）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載された金属板材のプレス加工方法においては、未だ解決すべき以下のような問題があった。
加工工程数が３工程と多く、このため設備費が高くなり、また、作業性が悪いという問題があった。
また、第１の加工工程では上方からの加工の他、下方からの戻し加工があり、しかも、第１の加工工程から第２の加工工程に移る途中で、金属板材の上下を反転する必要があり、プレス加工機械の構成が複雑になり、大型化し、設置スペースが大きくなった。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、加工工程数及びハンドリング数が少なくて済み、コンパクトで、設備費が安価にできる金属板材のプレス加工方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明に係る金属板材のプレス加工方法は、板厚ｔの金属板材に孔又は切欠きからなる打ち抜き加工部をプレス加工によって形成する金属板材のプレス加工方法において、第１のパンチ及び第１のパンチと対となる第１のダイを用い、打ち抜き加工部の最終加工面にシェービング取り代を付けて、金属板材を半抜き加工する第１工程と、第２のパンチ及び第２のパンチと対となる第２のダイを用い、半抜き加工された部分に更に剪断加工を主体とするシェービング加工を行う第２工程とを有し、打ち抜き加工部の最終加工面に７０％以上の剪断加工面を確保する。これによって、２つの加工工程数で、かつ、反転等のハンドリングも不要で、しかも、打ち抜き加工部の最終加工面に７０％以上の剪断加工面を確保することができる。また、スクラップ浮きが発生しない。
ここで、切欠きとは、板材の外周縁の一部に形成されたへこみ部、また、ノッチを表している。
【０００８】
本発明に係る金属板材のプレス加工方法において、金属板材は板厚ｔが１ｍｍ以上かつ４．５ｍｍ以下であって、シェービング取り代を、０．１ｔ以上かつ０．２ｔ以下、半抜き加工の打ち込み量を、０．５ｔ以上かつ０．９ｔ以下、及び第１のパンチと第１のダイとの第１のクリアランスを、−０．０５ｔ以上かつ０．１ｔ以下とし、第２のパンチと第２のダイとの第２のクリアランスを、０．０１ｔ以上かつ０．１ｔ以下とすることもできる。これによって、シェービング取り代、半抜き加工の打ち込み量、第１のクリアランス及び第２のクリアランスを適正な範囲に設定するので、打ち抜き加工部の最終加工面に、より多くの剪断加工面を確保することができる。なお、第１のクリアランスが、−０．０５ｔ以上かつ０．１ｔ以下とは、０未満で０．０５ｔ以上、０、及び０を超えて０．１ｔ以下を表している。
【０００９】
ここで、シェービング取り代を、０．１ｔ以上かつ０．２ｔ以下とした理由は、０．１ｔ未満であれば、シェービング加工が不安定となり、一方、０．２ｔを超えると、半抜き加工の効果が減じ、最終の加工剪断面が短くなるからである。
半抜き加工の打ち込み量を、０．５ｔ以上かつ０．９ｔ以下とした理由は、０．５ｔ未満であれば、半抜き加工の効果が減じ、最終の加工剪断面が短くなる、一方、０．９ｔを超えると、押出部が分離する恐れがあり、又は半抜き加工の効果が減じ、最終の加工剪断面が短くなるからである。
第１のクリアランスを、−０．０５ｔ以上かつ０．１ｔ以下とした理由は、−０．０５ｔ未満（負のクリアランス）では、第１のパンチと第１のダイとの間で圧縮される部分が増えて半抜き加工の効果が減じ、最終の加工剪断面が短くなり、一方、０．１ｔを超えても、半抜き加工の効果が減じ、最終の加工剪断面が短くなるからである。
【００１０】
第２のクリアランスを、０．０１ｔ以上かつ０．１ｔ以下とした理由は、０．０１ｔ未満であれば、パンチの寿命が短くなると共に、二次剪断が発生し、一方、０．１ｔを超えると、剪断加工面が少なくなるからである。
本発明に係る金属板材のプレス加工方法において、第１のパンチの底部外縁は鈍刃に形成することもできる。これによって、半抜き加工の打ち込み量を大きく取れ、半抜き加工性が向上する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の一実施の形態に係る金属板材のプレス加工方法を適用して孔が加工された製品の平面図、図２は同金属板材のプレス加工方法の工程図、図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、同金属板材のプレス加工方法の加工前、第１工程後、第２工程後の金属板材の状態を示す説明図、図４は同金属板材のプレス加工方法を適用するプレス金型の関係配置図である。
【００１２】
図１〜図３に示すように、本発明の一実施の形態に係る金属板材のプレス加工方法は、矩形状に形成され、４隅部にそれぞれ位置決め用パイロット孔１１が設けられた板厚ｔ（例えば、１ｍｍ以上かつ４．５ｍｍ以下、本実施の形態では２．３ｍｍ）の金属板材１２の中心部に、打ち抜き加工部の一例である孔１３（実施の形態では卵形）をプレス加工によって形成した製品（完成品）１４を製造する方法である。
【００１３】
図２〜図４に示すように、本実施の形態に係る金属板材のプレス加工方法においては、実線で示す第１のパンチ１５及び第１のパンチ１５と対となる第１のダイ１６を用い、孔１３の最終加工面１７にシェービング取り代Ｔを付けると共に、打ち込み量Ｕを設けて、金属板材１２を半抜き加工する第１工程と、２点鎖線で示す第２のパンチ１８及び第２のパンチ１８と対となる第２のダイ１９を用い、半抜き加工された部分に更に剪断加工を主体とするシェービング加工を行う第２工程とを有している。
【００１４】
従って、図２及び図３（Ａ）に示す金属板材１２は、第１工程により図２、図３（Ｂ）及び図４に示す半抜きされた状態にある中間品２０となり、さらに、この中間品２０は、第２工程により略コップ状のシェービングかす２１（打ち抜き加工部に相当する部分）が分離された、図１、図２及び図３（Ｃ）に示す製品１４となる。
なお、第１のパンチ１５及び第１のダイ１６、第２のパンチ１８及び第２のダイ１９を用いてプレス加工を行う際、金属板材１２の位置決め用パイロット孔１１を第１のダイ１６、第２のダイ１９に取付けられたパイロットピン（図示せず）に嵌合させると共に、孔１３の周囲の金属板材１２、中間品２０上には、押圧力が加えられたストリッパー（図示せず）が載置されている。
【００１５】
金属板材１２の材質は、例えば、熱間圧延鋼、冷間圧延鋼等の珪素（Ｓｉ）量が少ない（例えば、０．５重量％未満）、粘りのある鉄板を使用しており、製品１４の用途としては、自動車用部品、家電製品の部品、シャーシ、筐体、小物部品（電磁鋼板を除く）が考えられる。
図４に示すように、第１のパンチ１５の底部外縁は断面が（１／４）円弧状に形成されており、Ｒ＝０．２ｍｍとしている。一般的に、Ｒは０．０５ｔ以上かつ０．１５ｔ以下としている。
【００１６】
各工程における、各加工の設定値は以下の通りとする。
（第１工程）
図２及び図３（Ｂ）に示すように、シェービング取り代Ｔは、０．１ｔ以上かつ０．２ｔ以下とし、本実施の形態では、Ｔ＝０．３ｍｍとする。かつ、半抜き加工の打ち込み量Ｕは、０．５ｔ以上かつ０．９ｔ以下とし、本実施の形態では、Ｕ＝１．８ｍｍとしている。なお、好ましくは、シェービング取り代Ｔは、０．１ｔ以上かつ０．１５ｔ以下、また、半抜き加工の打ち込み量Ｕは、０．６ｔ以上かつ０．８ｔ以下とする。
【００１７】
また、図２及び図４に示すように、第１のパンチ１５の外形と第１のダイ１６の内形との第１のクリアランスＣ１  は、−０．０５ｔ以上かつ０．１ｔ以下とし、本実施の形態では、Ｃ１  ＝０ｍｍとしている。なお、好ましくは、０又は０を超えて０．０５ｔ以下とする。
（第２工程）
図２及び図４に示すように、第２のパンチ１８の外形と第２のダイ１９の内形との第２のクリアランスＣ２  は、０．０１ｔ以上かつ０．１ｔ以下とし、本実施の形態では、Ｃ２  ＝０．１ｍｍとしている。なお、好ましくは、０．０３ｔ以上かつ０．０６ｔ以下とする。
【００１８】
次いで、本発明の一実施の形態に係る金属板材のプレス加工方法及びその作用について、図を参照しながら説明する。
（１）事前に、適用する金属板材１２の材質、板厚ｔ、孔１３の形状、大きさ等を考慮して、シェービング取り代Ｔ、打ち込み量Ｕ、第１のクリアランスＣ１  及び第２のクリアランスＣ２  を設定する。
【００１９】
（第１工程）
（２）図２の状態ａに示すように、金属板材１２の４つの位置決め用パイロット孔１１（図１参照）を第１のダイ１６のパイロットピンに嵌合させて、金属板材１２を第１のダイ１６上にセットし、さらに、金属板材１２を押圧用のストリッパー（図示せず）で押し付ける。
（３）図２の状態ｂに示すように、第１のパンチ１５を打ち込み量Ｕだけ下降させて、半抜き加工して中間品２０を形成する。
（４）中間品２０を第１のダイ１６から取り外す。
【００２０】
（第２工程）
（５）図２の状態ｃに示すように、中間品２０の４つの位置決め用パイロット孔１１を第２のダイ１９のパイロットピンに嵌合させて、中間品２０を第２のダイ１９上にセットし、さらに、中間品２０を押圧用のストリッパーで押し付ける。
（６）図２の状態ｄに示すように、第２のパンチ１８を板厚ｔ以上の量だけ下降させることによって、剪断加工を主体とするシェービング加工を行い、中間品２０の孔１３に最終加工面１７を形成すると共に、シェービングかす２１を分離して、孔１３を有する製品１４を製造する。
【００２１】
本実施の形態に係る金属板材のプレス加工方法においては、板厚の１０％程度のシェービング取り代を残して下孔加工を行い、次いで、この下孔加工した部分を、クリアランスを板厚の１〜２％としてシェービング加工する従来の方法に比較して、形成されるシェービングかすが肉厚の薄いリング状ではなく、コップ状であるので、シェービング加工時にシェービングかすが内側に移動するのが阻止され、これにより、最終加工面１７には７０％以上の剪断加工面が確保できる。
【００２２】
本発明は前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明の金属板材のプレス加工方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
前記実施の形態においては、金属板材１２に打ち抜き加工部として、卵形の孔１３を形成したが、これに限定されず、必要に応じて、円形、楕円形、多角形、又は曲率の異なる曲線が連接されてなる種々の形状の孔、さらに、切欠きからなる打ち抜き加工部を形成しても構わない。
【００２３】
第１のパンチ１５の底部外縁は断面を（１／４）円弧状に形成したが、これに限定されず、状況に応じて、その他の形状、即ち、第１工程で中間品を半抜き加工することができ、かつ、第２工程でシェービングかすを第２のパンチ１８に引っ付けて持ち上げることなく分離可能な鈍刃に形成することもできる。
板厚ｔ、シェービング取り代Ｔ、半抜き加工の打ち込み量Ｕ、第１のクリアランスＣ１  、及び第２のクリアランスＣ２  を特定の値に設定したが、これに限定されず、所定の範囲内で設定できる。
【００２４】
【発明の効果】
請求項１〜３記載の金属板材のプレス加工方法においては、２つの加工工程数で、かつ、反転等のハンドリングも不要で、しかも、打ち抜き加工部の最終加工面に７０％以上の剪断加工面を確保することができるので、ハンドリング性が向上すると共に、加工時間が短縮され、かつ、コンパクトな装置にできるので、極めて経済的である。
また、スクラップ浮きが発生しないので、これにより製品を傷つけることがない。
特に、請求項２記載の金属板材のプレス加工方法においては、シェービング取り代、半抜き加工の打ち込み量、第１のクリアランス及び第２のクリアランスを適正な範囲に設定するので、打ち抜き加工部の最終加工面により多くの剪断加工面を確保することができるため、加工面の精度が向上する。
請求項３記載の金属板材のプレス加工方法においては、半抜き加工の打ち込み量を大きく取れ、半抜き加工性が向上するので、加工面の精度がさらに向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る金属板材のプレス加工方法を適用して孔が加工された製品の平面図である。
【図２】同金属板材のプレス加工方法の工程図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、同金属板材のプレス加工方法の加工前、第１工程後、第２工程後の金属板材の状態を示す説明図である。
【図４】同金属板材のプレス加工方法を適用するプレス金型の関係配置図である。
【符号の説明】
１１：パイロット孔、１２：金属板材、１３：孔、１４：製品（完成品）、１５：第１のパンチ、１６：第１のダイ、１７：最終加工面、１８：第２のパンチ、１９：第２のダイ、２０：中間品、２１：シェービングかす
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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