(57)【要約】【課題】  球状の内周面を有するリング状のワークの打抜き加工において、打抜き荷重を低減すると共に打抜き精度を高める。【解決手段】  球状の内外周面を有するリング状のワークＷを内側からパンチ１３によって打抜き加工する。パンチ１３は、略矩形の断面形状を有し、先端部が４辺の中央部に、それぞれ頂部１８、１９、２０、２１を有する凸形状であり、かつ、４つの頂部１８、１９、２０、２１がワークＷの球状の内周面に同時に接触するようになっている。これにより、打抜き加工の際、４つの頂部がワークＷの内面に同時に接触して、せん断を行うので、打抜き荷重を低減すると共に、打抜き面性状を向上させて、打抜き精度を高めることができ、また、工具寿命を向上させることができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面形状が略矩形で、先端部が４辺の中央部にそれぞれ４つの頂部を有する凸形状であり、かつ、前記４つの頂部が球状の内面に接することを特徴とする打抜き加工用パンチ。
【請求項２】
前記先端部は、切妻形状から前記略矩形の断面形状の四隅を切取った形状であることを特徴とする請求項１に記載の打抜き加工用パンチ。
【請求項３】
断面形状が略矩形で、先端部が４辺の中央部にそれぞれ４つの頂部を有する凸形状であり、かつ、前記４つの頂部が球状の内面に接する打抜き加工用パンチを用いて、球状の内面を有するワークを打抜き加工することを特徴とする打抜き加工方法。
【請求項４】
前記打抜き加工用パンチの先端部は、切妻形状から前記略矩形の断面形状の四隅を切取った形状であることを特徴とする請求項３に記載の打抜き加工方法。
【請求項５】
前記ワークは、球状の内周面を有するリング状部材であることを特徴とする請求項３又は４に記載の打抜き加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、等速ジョイントのケージ等の球状の内面を有するワークを打抜き加工するための打抜き加工用パンチ及び打抜き加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば図５に示すように、自動車のドライブアクスルに使用される等速ジョイントの構成部品であるケージ１は、球状の外周面及び内周面を有するリング状部材であり、ボールを保持するための複数（図示のものでは６つ）の略矩形の窓部２が開口されている。図６及び図７に示すように、ケージ１は、球状の内周面及び外周面を有するリング状部材であるワークＷをパンチ３を用いて内側から打抜いて窓部２を形成することによって製造される。
【０００３】
図８に示すように、窓部２の打抜き加工装置４は、ワークＷを位置決めする基準プレート５と、ワークＷの外側に配置されるダイス６と、パンチ３を保持してワークＷの内側に挿入されるパンチホルダ７と、パンチホルダ７を駆動する駆動設備８及びバックアップ９とを備えている。パンチ３とダイス６との間には、０．３ｍｍ程度の所定のクリアランスＣが設けられている。これにより、駆動設備８及びバックアップ９によってパンチホルダ７を移動させて、ワークＷの内側からパンチ３及びダイス６によって窓部２を打抜く。
【０００４】
パンチ３及びダイス６による窓部２の打抜き原理について、図１１を参照して説明する。図１１に示すように、（Ａ）クリアランスＣを有するパンチ３とダイス６でワークＷを打抜く際、（Ｂ）パンチ３がワークＷに接触した時点でパンチ３とダイス６のせん断によって歪Ｄ（ダレ）が発生し、（Ｃ）せん断が進行して、せん断領域Ｅが形成され、（Ｄ）パンチ３とダイス６の角部の間の破断領域Ｆが破断して打抜きが完了する。
【０００５】
このため、図９に示すように、ワークＷの窓部２の打抜き面１０には、図１１（Ｃ）に示す段階で生じたせん断領域Ｅと、図１１（Ｄ）に示す段階で生じた破断領域Ｆ（段差）が形成されることになる。ここで、せん断領域Ｅは、良好な面性状を有するが、破断領域Ｆは、０．５〜０．６ｍｍ程度の段差を有する劣悪な面性状となるため、打抜き精度を低下させる原因となっている。
【０００６】
また、図７に示すような先端形状を有する従来のパンチ３を用いて、球状の内周面を有するワークＷを打抜いた場合、図１２に示すように、先ず、パンチ３の上下の角部３Ａ、３ＢがワークＷの内面に接触し、順次、左右の角部３Ｃ、３Ｄが接触するので、パンチ３の上下の角部３Ａ、３Ｂが接触した際のワークＷの塑性変形によって、パンチ３の左右の角部３Ｃ、３Ｄが接触する部位に歪Ｇ（ダレ）が発生する。このため、図１０に示すように、ワークＷの打抜かれた窓部２の間の柱部１１に歪Ｇ（ダレ）が発生することになり、打抜き精度低下の原因となっている。
【０００７】
従来から、平板状ワークの精密打抜き技術として、ファインブランキングが一般的に知られている。ファインブランキングは、ワークの変形抑制、パンチとダイスとのクリアランスの縮小及び打抜き部への圧縮応力付与等によって、打抜き精度を高める技術である。しかしながら、ケージ１の窓部２の打ち抜き加工の場合、球状の内外周面を有するワーク形状及びワーク寸法等の制約があるため、平板状ワークのファインブランキングをそのまま適用することはできない。ファインブランキングを適用すべく、例えば、パンチ３とダイス６とのクリアランスＣを縮小した場合、打抜き荷重が増大するため、パンチホルダ７の剛性を確保することが困難となり、また、工具寿命も低下することになる。
【０００８】
そこで、従来は、ワークＷに打抜き加工を行った後、窓部２の打抜き面１０の破断領域Ｆ及び柱部１１の歪Ｇ（ダレ）を除去すべく、中仕上（ブローチ）工程を行い、更に、熱処理及び仕上（研削）工程を行うことにより、窓部２を所定の寸法精度に仕上ている。このため、窓部２の形成は、多数の加工工程を必要とする非常に煩雑なものとなっている。従来から、かかる窓部２を形成するための工程数を削減すべく、ワークＷの窓部２の打抜き加工精度を高める技術が望まれており、例えば、特許文献１には、球状のワークの打ち抜き加工精度を高めるためのパンチ形状が開示されている。
【特許文献１】実開昭６２−１６５０１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、等速ジョイントのケージ等の球状の内面を有するワークの打抜き加工精度を高めることができる打抜き加工用パンチ及び打抜き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】
【００１０】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明に係る打抜き加工用パンチは、断面形状が略矩形で、先端部が４辺の中央部にそれぞれ４つの頂部を有する凸形状であり、かつ、前記４つの頂部が球状の内面に接することを特徴とする。
請求項２の発明に係る打抜き加工用パンチは、上記請求項１の構成において、前記先端部は、切妻形状から前記略矩形の断面形状の四隅を切取った形状であることを特徴とする。
請求項３の発明に係る打抜き加工方法は、断面形状が略矩形で、先端部が４辺の中央部にそれぞれ４つの頂部を有する凸形状であり、かつ、前記４つの頂部が球状の内面に接する打抜き加工用パンチを用いて、球状の内面を有するワークを打抜き加工することを特徴とする。
請求項４の発明に係る打抜き加工方法は、上記請求項３の構成において、前記打抜き加工用パンチの先端部は、切妻形状から前記略矩形の断面形状の四隅を切取った形状であることを特徴とする。
請求項５の発明に係る打抜き加工方法は、上記請求項３又は４の構成において、前記ワークは、球状の内周面を有するリング状部材であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る打抜き加工用パンチ及び打抜き加工方法によれば、ワークを４つの頂部によって同時にせん断を行うことにより、打抜き荷重を低減すると共に、打抜き面性状を向上させて、打抜き精度を高めることができ、また、工具寿命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】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、上記従来例に対して、同様の部分には同一の符号を付して異なる部分についてのみ詳細に説明する。
図３に示すように、本実施形態に係る打抜き加工装置１２では、パンチホルダ７には、図１及び図２に示すパンチ１３が装着されており、パンチ１３とダイス６とのクリアランスＣは、０．０５ｍｍ程度となっている。また、ワークＷを１０ｋＮ程度の荷重で基準プレート５に押圧して、加工部位に圧縮応力を付与するための拘束治具１４が設けられている。
【００１３】
図２に示すように、パンチ１３は、窓部２の形状に対応する略矩形の断面形状を有している。パンチ１３の先端部は、２つの平面１５、１６が角度をもって互いに結合された縦方向の稜線１７（棟部）を有する切妻形状とし、更に、稜線１７の上下両端の頂部１８、１９と、上述の切妻形状における稜線１７に平行な軒部の中央部（後述する頂部２０、２１）とを通る４つの平面２２、２３、２４、２５で、矩形断面の四隅をそれぞれ切取った形状で、略三角形の６つの平面部（平面１５、１６、２２、２３、２４、２５）及び上下左右の４辺の中央部にそれぞれ配置された４つの頂部１８、１９、２０、２１を含む凸形状であり、かつ、４つの頂部１８、１９、２０、２１がワークＷの球状の内周面に同時に接触するように形成されている。
【００１４】
また、パンチ１３の上下の側壁の先端部のシェア角α及び左右の側壁の先端部のシェア角βは、ワークＷの球状の内面の曲率及びパンチ１３による打抜きストロークに応じて決定することができ、本実施形態では、シェア角α、βは共に１４°となっている。
【００１５】
以上のように構成した本実施形態の作用について次に説明する。
基準プレート５上でワークＷを位置決めし、拘束治具１４によってワークＷに圧縮応力を付与しながら、駆動設備８及びバックアップ９によってパンチホルダ７を移動させて、パンチ１３及びダイス６によって、窓部２を打抜く。
【００１６】
このとき、パンチ１３の４つの頂部１８、１９、２０、２１がワークＷの球状の内周面に同時に接触することにより、ワークＷの打抜き部位に歪（ダレ）が生じにくくなり、また、上下の頂部１８、１９によって、上下の打抜き面を積極的にせん断することができ、打抜き面１０のせん断領域Ｅを拡大して破断領域Ｆを充分小さく（０．２ｍｍ以下）することができる（図９参照）。また、左右の頂部２０、２１によって、図４に示すように、窓部２間の柱部１１の歪（ダレ）を抑制して、打抜き精度を高めることができる。
【００１７】
更に、パンチ１３の先端部のシェア角α、βによって、打抜き抵抗すなわち打抜き荷重を低減することができるので、その分、パンチ１３とダイス６との間のクリアランスＣを充分小さく（０．０５ｍｍ程度）することができ、ファインブランキングが可能となり、また、工具寿命を向上させることができる。ここで、シェア角α、βは、大きくするほど、打抜き荷重を低減することができるが、打抜きストロークが大きくなり、また、チッピングが生じ易くなるので、ワークＷの内周面の曲率、打抜きストローク及び工具寿命等を考慮して決定するとよい。
【００１８】
このようにして、打抜き精度を高めることにより、従来、窓部２の打抜き工程の後、中仕上げとして行っていたブローチ工程を省略することがで、また、工具寿命を向上させることができるので、ケージ１の製造コストを大幅に低減することができる。
【００１９】
なお、本実施形態では、一例として、等速ジョイントのケージの窓部を打抜く場合について説明しているが、本発明は、これに限らず、球状の内面を有するワークの打抜き加工であれば、他のワークについても、同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る打抜き加工に使用するワーク及びパンチを示す斜視図である。
【図２】図１に示すパンチの拡大斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る打抜き加工装置の概略構成を示す図である。
【図４】図１に示すパンチによって打抜いた窓部間の柱部の横断面図である。
【図５】等速ジョイントのケージの斜視図である。
【図６】図５に示すケージを製造するための従来の打抜き加工に使用するワーク及びパンチを示す斜視図である。
【図７】図６に示す従来のパンチの拡大斜視図である。
【図８】従来の打抜き加工装置の概略構成を示す図である。
【図９】図７に示すパンチによって打抜かれた窓部の打抜き面性状を示す説明図である。
【図１０】図７に示すパンチによって打抜いた窓部間の柱部の横断面図である。
【図１１】打抜き加工の原理を示す説明図である。
【図１２】図６に示す従来のパンチによる打抜き加工の初期段階における、パンチとワークとの接触状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２１】
１３  パンチ、頂部  １８、１９、２０、２１、Ｗ  ワーク
【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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【図１２】
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