(57)【要約】【課題】金属板の材質によらず、前記カス上がりを確実に防止することができる抜き加工金型を提供する。【解決手段】抜き加工金型１は、パンチ２と、パンチ２と協働して金属板の抜き加工を行うダイ３とを備える。ダイ３は、パンチ２に対向する開口部を切り刃部３４とし切り刃部３４から離間するほど縮径する第１のテーパ部３１と、第１のテーパ部３１に連接し第１のテーパ部３１から離間するほど拡径する第２のテーパ部３３とを備える。第１のテーパ部３１は、軸方向に対する傾斜角をθとするときに、ｔａｎθが０．０１／７〜０．０４の範囲にある。第１のテーパ部３１と第２のテーパ部３３との間に、パンチ２により抜きカスが押入されるストレート部３２を備えてもよい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パンチと、該パンチと協働して金属板の抜き加工を行うダイとを備える抜き加工金型であって、
該ダイは、該パンチに対向する開口部を切り刃部とし該切り刃部から離間するほど縮径する第１のテーパ部と、該第１のテーパ部に連接し該第１のテーパ部から離間するほど拡径する第２のテーパ部とを備えるものにおいて、
該第１のテーパ部は、軸方向に対する傾斜角をθとするときに、ｔａｎθが０．０１／７〜０．０４の範囲にあることを特徴とする抜き加工金型。
【請求項２】
請求項１記載の抜き加工金型において、前記第１のテーパ部と前記第２のテーパ部との間に、前記パンチにより前記金属板の抜きカスが押入されるストレート部を備えることを特徴とする抜き加工金型。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の抜き加工金型において、前記第１のテーパ部は最大径と最小径との差が０．０２〜０．０８ｍｍの範囲であり、軸方向に沿う長さが１．０〜７．０ｍｍの範囲であることを特徴とする抜き加工金型。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の抜き加工金型において、前記パンチと前記切り刃部とのクリアランスは前記金属板の厚さの１〜２０％の範囲であることを特徴とする抜き加工金型。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の抜き加工金型において、前記金属板は０．５０〜１０．０ｍｍの範囲の厚さを備えることを特徴とする抜き加工金型。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の抜き加工金型において、前記金属板は高張力鋼板であり、前記第１のテーパ部はｔａｎθが０．０２／７〜０．０４の範囲であり、最大径と最小径との差が０．０４〜０．０８ｍｍの範囲であることを特徴とする抜き加工金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、抜き加工金型に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、パンチと、該パンチと協働して金属板の抜き加工を行うダイとを備える抜き加工金型が知られている。前記抜き加工金型として、例えば、前記ダイが、該パンチに対向する開口部を切り刃部とする第１のテーパ部と、該第１のテーパ部に連接するストレート部と、該ストレート部に連接する第２のテーパ部とを備えるものがある。
【０００３】
ここで、前記ダイは、前記第１のテーパ部が前記切り刃部から離間するほど縮径する一方、前記第２のテーパ部は該第１のテーパ部とは逆テーパとなっており、前記ストレート部から離間するほど拡径する形状を備えている（例えば特許文献１，２参照）。
【０００４】
前記従来の抜き加工金型では、前記パンチを下降させ、該パンチと前記ダイの切り刃部との間で前記金属板を打ち抜いたときに、該金属板から発生した抜きカスが該パンチにより前記ストレート部に押入され、該ストレート部に保持される。この結果、前記パンチを上昇させたときに、前記抜きカスが該パンチと共に上昇して前記金属板に付着する現象、所謂カス上がりを防止することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開昭６０−１９０４２３号公報
【特許文献２】特開平９−３１４２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の抜き加工金型では、高張力鋼板等のように金属板の材質によっては前記カス上がりを防止することができないことがあるという不都合がある。
【０００７】
本発明は、かかる不都合を解消して、金属板の材質によらず、前記カス上がりを確実に防止することができる抜き加工金型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】
【０００８】
本発明者らは、前記従来の抜き加工金型において、金属板の材質によっては前記カス上がりを防止することができないことがある理由について、鋭意検討した。この結果、高張力鋼板等の金属板では、前記パンチと前記ダイの切り刃部との間で打ち抜かれたときに、前記抜きカスが収縮して、前記ストレート部に保持されにくくなることを知見した。
【０００９】
本発明者らは、前記知見に基づいてさらに検討を重ねた結果、前記第１のテーパ部の軸方向に対する傾斜角を調整することにより、前記カス上がりを防止することができることを見出し、本発明に到達した。
【００１０】
そこで、本発明の抜き加工金型は、前記目的を達成するために、パンチと、該パンチと協働して金属板の抜き加工を行うダイとを備える抜き加工金型であって、該ダイは、該パンチに対向する開口部を切り刃部とし該切り刃部から離間するほど縮径する第１のテーパ部と、該第１のテーパ部に連接し該第１のテーパ部から離間するほど拡径する第２のテーパ部とを備えるものにおいて、該第１のテーパ部は、軸方向に対する傾斜角をθとするときに、ｔａｎθが０．０１／７〜０．０４の範囲にあることを特徴とする。
【００１１】
本発明の抜き加工金型では、前記パンチを下降させることにより、該パンチと前記ダイの切り刃部との間で前記金属板を打ち抜き、さらに該金属板から発生した抜きカスを前記第１のテーパ部に沿って下降させる。このとき、本発明の抜き型によれば、前記第１のテーパ部においてｔａｎθが０．０１／７〜０．０４の範囲にあるので、前記抜きカスと該第１のテーパ部との間で大きな摩擦力が発生する。この結果、前記抜きカスは、前記パンチが上昇する際に該パンチに随伴することが無く、前記カス上がりを確実に防止することができる。
【００１２】
前記第１のテーパ部は、ｔａｎθが０．０１／７未満では前記抜きカスとの間で十分な摩擦力を得ることができず、ｔａｎθが０．０４より大きいと摩擦力が過大になりカス詰まりが発生する。
【００１３】
また、本発明の抜き加工金型は、前記第１のテーパ部と前記第２のテーパ部との間に、前記パンチにより前記金属板の抜きカスが押入されるストレート部を備えていてもよい。本発明の抜き加工金型は、前記ストレート部を備えることにより、前記抜きカスを該ストレート部に保持させることができ、前記カス上がりをさらに確実に防止することができる。
【００１４】
本発明の抜き加工金型において、前記第１のテーパ部は、ｔａｎθを前記範囲とするために、最大径と最小径との差が０．０２〜０．０８ｍｍの範囲であり、軸方向に沿う長さが１．０〜７．０ｍｍの範囲であることが好ましい。
【００１５】
前記第１のテーパ部は、最大径と最小径との差が０．０２ｍｍ未満で、軸方向に沿う長さが７．０ｍｍを超えると、ｔａｎθが０．０１／７未満になる。また、最大径と最小径との差が０．０８ｍｍを超え、前記切り刃部と前記ストレート部に接する部分との間の軸方向に沿う長さが１．０ｍｍ未満であるとｔａｎθが０．０４より大きくなる。
【００１６】
また、本発明の抜き加工金型において、前記パンチと前記切り刃部とのクリアランスは前記金属板の厚さの１〜２０％の範囲であることが好ましい。前記クリアランスが前記金属板の厚さの１％未満では、前記パンチと前記切り刃部との間で該金属板を打ち抜くことが難しくなる。また、前記クリアランスが前記金属板の厚さの２０％を超えると、前記抜きカスの収縮量が過大になり、該抜きカスと前記第１のテーパ部との間で十分な摩擦力が得られないことがある。
【００１７】
また、本発明の抜き加工金型において、前記金属板は、例えば０．５０〜１０．０ｍｍの範囲の厚さを備えるものを用いることができる。
【００１８】
また、本発明の抜き加工金型において、前記金属板が高張力鋼板であるときには、前記第１のテーパ部はｔａｎθが０．０２／７〜０．０４の範囲であり、最大径と最小径との差が０．０４〜０．０８ｍｍの範囲であることが好ましい。前記高張力鋼板は、引張強さが４４０ＭＰａ以上の鋼板である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の抜き加工金型の構成を示す説明的断面図。
【図２】図１に示す抜き加工金型の要部拡大図。
【図３】パンチと切り刃部とのクリアランスを示す説明図。
【図４】パンチと切り刃部とのクリアランスと、各種鋼板の収縮量との関係を示すグラフ。
【図５】パンチと切り刃部とのクリアランスと、高張力鋼板の収縮量との関係を示すグラフ。
【図６】本発明の抜き加工金型の他の構成を示す説明的断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態の抜き加工金型１は、パンチ２と、パンチ２と協働して図示しない金属板の抜き加工を行うダイ３とを備える。ダイ３は、第１テーパ部３１と、第１テーパ部３１に連接するストレート部３２と、ストレート部３２に連接する第２テーパ部３３とを備え、第１テーパ部３１のパンチ２に対向する開口部を切り刃部３４としている。
【００２２】
ダイ３において、第１テーパ部３１は、切り刃部３４から離間するほど次第に縮径している。この結果、第１テーパ部３１は切り刃部３４において最大径Ｄとなっており、ストレート部３２に接する部分において最小径ｄとなっている。一方、第２テーパ部３３は、第１テーパ部３１とは逆テーパとなっており、ストレート部３２から離間するほど次第に拡径する形状を備えている。
【００２３】
また、ストレート部３２は、第１テーパ部３１の最小径ｄと同一径の円筒状であり、パンチ２が下降したときに前記金属板を打ち抜くことにより発生した抜きカスが、パンチ２により押入される部分を形成している。ストレート部３２を設けることにより、第１テーパ部３１及び第２テーパ部３３の傾斜角を変えた場合でも第１テーパ部３１の最小径ｄは変化しないので、各テーパ部３１，３３の加工が容易になる。
【００２４】
第１テーパ部３１は、図２に拡大して示すように、軸方向に対して傾斜しており、その傾斜角がθとなっている。ここで、第１テーパ部３１の最大径Ｄと最小径ｄとの差は０．０２〜０．０８ｍｍの範囲であり、切り刃部３４とストレート部３２に接する部分との間の軸方向に沿う長さＬは１．０〜７．０ｍｍの範囲である。この結果、ｔａｎθは、０．０１／７〜０．０４の範囲にある。
【００２５】
また、図３に示すように、本実施形態の抜き加工金型１において、パンチ２は切り刃部３４との間にクリアランスＣを備えており、クリアランスＣは前記金属板の板厚の１〜２０％の範囲で調整される。前記金属板としては、例えば、板厚が０．５０〜１０．０ｍｍの範囲のものを用いることができる。
【００２６】
ところで、本発明者らの検討によれば、前記金属板はその材質によっては、パンチ２により打ち抜かれることにより前記抜きカスが収縮することが知見された。
【００２７】
次に、板厚１ｍｍの各種金属板を、図１に示す構成において、第１テーパ部３１を備えず、切り刃部３４にストレート部３２が連接しているダイ（以下、ノーマルダイと記載する）と、パンチとを用いて打ち抜いたときの前記抜きカスの収縮量を測定した。前記パンチは直径１０ｍｍであり、該パンチと前記切り刃部とのクリアランスを前記金属板の板厚の５〜２０％の範囲で変量した。
【００２８】
また、前記金属板として、９８０ＭＰａ高張力鋼、機械構造用炭素鋼Ｓ５５Ｃ、冷間圧延鋼ＳＰＣＣからなる鋼板を用いた。結果を図４に示す。
【００２９】
図４から、各金属板ともクリアランスが大きくなるほど抜きカスの収縮量が増大することが明らかである。
【００３０】
そこで、本実施形態の抜き加工金型１では、第１テーパ部３１の各部寸法及び傾斜角θを前記範囲とし、クリアランスＣを前記金属板の板厚の５〜２０％の範囲で調整する。次に、クリアランスＣと、第１テーパ部３１のテーパ幅Ｅとの関係の一例を示す。尚、前記テーパ幅Ｅは、次式で示される量である。
【００３１】
テーパ幅Ｅ＝（最大径Ｄ−最小径ｄ）／２
前記金属板の引張強さが６００ＭＰａ未満、板厚が０．５０ｍｍ以上１．５０ｍｍ未満の場合を表１に、引張強さが６００ＭＰａ未満、板厚が１．５０ｍｍ以上１０．００ｍｍ以下の場合を表２に示す。また、前記金属板の引張強さが６００ＭＰａ以上８００ＭＰａ未満、板厚が０．５０ｍｍ以上１０．００ｍｍ以下の場合を表３に示す。各表におけるクリアランスＣの表示「ａ〜ｂ（％）」は、「ａ％より大きくｂ％以下」を意味する。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
【表２】
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【００３４】
【表３】
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【００３５】
このようにすると、ダイ３上に載置した金属板に対してパンチ２を下降させ、該金属板を打ち抜くことにより発生した抜きカスは、パンチ２と共に下降することにより第１テーパ部３１との間で大きな摩擦力を生じる。この結果、前記抜きカスはパンチ２によりストレート部３２に押入されたときに、ストレート部３２に嵌合されて保持されることとなり、カス上がりを確実に防止することができる。
【００３６】
ストレート部３２に保持された前記抜きカスは、パンチ２を下降させて前記金属板を打ち抜く操作を繰り返すことにより、新たな抜きカスにより押圧されて次第に下方に移動する。そして、第２テーパ部３３に至ると、ストレート部３２との嵌合から解放され、自然落下することによりダイ３から排出される。
【００３７】
一方、図４から、前記９８０ＭＰａ高張力鋼板は他の鋼板よりも抜きカスの収縮量が大きいことが明らかである。
【００３８】
そこで、次に、板厚がそれぞれ１ｍｍ、１．２ｍｍ、２ｍｍの９８０ＭＰａ高張力鋼板を、前記ノーマルダイと、パンチとを用いて打ち抜いたときの前記抜きカスの収縮量を測定した。前記パンチは直径１０ｍｍであり、該パンチと切り刃部とのクリアランスを前記高張力鋼板の板厚の５〜２０％の範囲で変量した。結果を図５に示す。
【００３９】
図５から、前記９８０ＭＰａ高張力鋼板は、クリアランスが大きく、板厚が厚いほど抜きカスの収縮量が大きいことが明らかである。
【００４０】
そこで、前記金属板が、例えば８００ＭＰａ以上の高張力鋼板である場合、本実施形態の抜き加工金型１では、第１テーパ部３１の最大径Ｄと最小径ｄとの差は０．０４〜０．０８ｍｍの範囲であり、切り刃部３４とストレート３２部に接する部分との間の軸方向に沿う長さＬは１．０〜７．０ｍｍの範囲であり、ｔａｎθは、０．０２／７〜０．０４の範囲にあることが好ましい。また、クリアランスＣを前記金属板の板厚の１〜２０％の範囲で調整することが好ましい。
【００４１】
次に、クリアランスＣと、第１テーパ部３１のテーパ幅Ｅとの関係の一例として、前記高張力鋼板の板厚が０．５０ｍｍ以上１．５０ｍｍ未満の場合を表４に、板厚が１．５０ｍｍ以上１０．００ｍｍ以下の場合を表５に示す。
【００４２】
【表４】
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【００４３】
【表５】
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【００４４】
このようにすると、ダイ３上に載置した高張力鋼板に対してパンチ２を下降させ、該高張力鋼板を打ち抜くことにより発生した抜きカスは、パンチ２と共に下降することにより第１テーパ部３１との間で大きな摩擦力を生じる。この結果、前記抜きカスはパンチ２によりストレート部３２に押入されたときに、ストレート部３２に嵌合されて保持されることとなり、カス上がりを確実に防止することができる。
【００４５】
ストレート部３２に保持された前記抜きカスは、パンチ２を下降させて前記高張力鋼板を打ち抜く操作を繰り返すことにより、新たな抜きカスにより押圧されて次第に下方に移動する。そして、第２テーパ部３３に至ると、ストレート部３２との嵌合から解放され、自然落下することによりダイ３から排出される。
【００４６】
本実施形態では、ダイ３が第１テーパ部３１と、第１テーパ部３１に連接するストレート部３２と、ストレート部３２に連接する第２テーパ部３３とを備えるものとして説明している。しかし、ダイ３は、抜きカスがパンチ２と共に下降することにより第１テーパ部３１との間で大きな摩擦力を生じることができればよく、図６に示すように、ストレート部を備えていなくてもよい。
【００４７】
図６に示すダイ３は、第１テーパ部３１に第２テーパ部３３が直結しており、第１テーパ部３１と第２テーパ部３３との間に図１に示すストレート部３２を備えていないことを除いて、図１に示すダイ３と全く同一の構成を備えている。図６に示すダイ３によれば、ダイ３上に載置した高張力鋼板に対してパンチ２を下降させ、該高張力鋼板を打ち抜くことにより発生した抜きカスは、パンチ２と共に下降することにより第１テーパ部３１との間で大きな摩擦力を生じる。
【００４８】
この結果、前記抜きカスは、パンチ２が上昇する際にパンチ２に随伴することが無く、カス上がりを確実に防止することができる。また、前記抜きカスは、パンチ２により第１テーパ部３１から第２テーパ部３２に押入されることにより、第１テーパ部３１との摩擦力が失われ、自然落下することによりダイ３から排出される。
【符号の説明】
【００４９】
１…抜き加工金型、  ２…パンチ、  ３…ダイ、  ３１…第１テーパ部、  ３２…ストレート部、  ３３…第２テーパ部、  ３４…切り刃部、  θ…傾斜角。
【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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