(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口が形成されたダイス上に金属板を載置して押え金具でこれを押さえ、ポンチにより押し下げて前記ダイスにおける開口内へ強制的に通過させることにより、前記金属板を打ち抜く打ち抜き加工方法において、
前記打ち抜き方向と略平行な側面を有する切り刃と、前記切り刃の上部から連続して上方に向けて拡大されたテーパー部と、前記テーパー部の上部から連続して前記打ち抜き方向と略平行な側面を有する摺動部とを有する前記ポンチを使用し、
前記摺動部の側面と前記開口の側面との間で形成される間隙をｈ１とし、さらに前記金属板の板厚をｔとしたとき、
下記（１）’式で定義される打ち抜きクリアランスが２０％以下となるように予め調整を行い、
打ち抜きクリアランス（％）＝ｈ１／ｔ×１００・・・・・・（１）’
更に前記ポンチを前記ダイスにおける開口内に強制的に通過させる際には、前記切り刃による開削穴の打ち抜き端面を前記テーパー部を介して押し拡げ、更に前記摺動部によりこれを摺動させ、
前記テーパー部の拡大幅をｄとし、前記切り刃の側面と前記開口の側面との間で形成される間隙をｈ２としたとき、
下記（２）式で定義される相対拡大度合が５％以上３５％以下となるように予め調整を行うこと
相対拡大度合（％）＝ｄ／ｈ２×１００・・・・・・・・（２）’
を特徴とする打ち抜き加工方法。
【請求項２】
開口が形成されたダイス上に金属板を載置して押え金具でこれを押さえ、ポンチにより押し下げて前記ダイスにおける開口内へ強制的に通過させることにより、前記金属板を打ち抜く打ち抜き加工装置において、
前記打ち抜き方向と略平行な側面を有する切り刃と、前記切り刃の上部から連続して上方に向けて拡大されたテーパー部と、前記テーパー部の上部から連続して前記打ち抜き方向と略平行な側面を有する摺動部とを有する前記ポンチを備え、
前記摺動部の側面と前記開口の側面との間で形成される間隙をｈ１とし、さらに前記金属板の板厚をｔとしたとき、下記（１）式で定義される打ち抜きクリアランスが２０％以下となるように予め調整されてなり、
打ち抜きクリアランス（％）＝ｈ１／ｔ×１００・・・・・・（１）’
更に前記ポンチを前記ダイスにおける開口内に強制的に通過させる際には、前記切り刃による開削穴の打ち抜き端面を前記テーパー部を介して押し拡げ、更に前記摺動部によりこれを摺動させ、
前記テーパー部の拡大幅をｄとし、前記摺動部の側面と前記切り刃の側面との間で形成される間隙をｈ２としたとき、
下記（２）式で定義される相対拡大度合が５％以上３５％以下であること
相対拡大度合（％）＝ｄ／ｈ２×１００・・・・・・・・（２）’
を特徴とする打ち抜き加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、開口が形成されたダイス上に金属板を載置して押え金具でこれを押さえ、ポンチにより押し下げて前記ダイスにおける開口内へ強制的に通過させることにより、金属板を打ち抜く打ち抜き加工方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
乗用車やトラック等の自動車部品に使用される高強度鋼板は、走行中における路面からの繰り返し荷重を受けるため、これに対処するべく鋼板の疲労強度の向上を図る必要がある。しかしながら、金属板を部品に加工する際に施される、プレス機による打ち抜き加工時において、打ち抜き穴部や打ち抜き端面に引張り残留応力が生じたり、凹凸や切欠きが残存し、これが疲労亀裂の発生源として作用し、自動車部品としての金属板の疲労強度が低下してしまう。打ち抜き穴部や打ち抜き端面の疲労強度は、通常の切削加工端面の疲労強度の７０％程度まで劣化する場合もある。
【０００３】
図８(a)は、従来における打ち抜き用工具６の概略垂直断面を示している。この打ち抜き用工具６は、金属板６６を打ち抜くためのポンチ６１及びダイ６４と、ダイ６４上に載置された金属板６６を押えるための押え金具（しわ押さえ）６５とを備えている。ポンチ６１の側面は打ち抜き方向と平行となるように調整されている。
【０００４】
このような構成からなる打ち抜き工具６において図８(b)に示すようにポンチ６１を下降させて金属板６６を打ち抜く。その結果、ダイ６４と押え金具６５との間で狭持されている金属板６６における打ち抜き端面のＡ部拡大図（図８(c)）に示すように、せん断面と破断面が形成されることになる。
【０００５】
せん断面は、ポンチ６１を金属板６６に押し込む際において、ポンチ６１の側面による摺動によって形成される端面である。金属板６６は、このポンチ６１の押し込みより負荷されるせん断応力に基づいて順次切削されて、このせん断面が形成されていくことになる。ある程度の深さ以上までポンチ６１を金属板６６内に嵌入させると、金属板６６が途中で破断し、最終破壊まで至り、破断面が形成される。
【０００６】
前記せん断面には引張り残留応力が生じ、また破断面には大きな凹凸や切欠きが残存し表面粗さが増大してしまう。これらが自動車部品の疲労強度低下の原因となる。
【０００７】
従来においては、金属板に対しプレス機による打ち抜き加工を施す際に、打ち抜き穴部の疲労強度を向上させることが可能な金属板の打ち抜き方法及び打ち抜き用工具が提案されている（例えば、特許文献１参照。）
【０００８】
図９は、かかる特許文献１に開示されている打ち抜き用工具７の概略垂直断面を示している。この打ち抜き用工具７は、金属板７６を打ち抜くためのポンチ７１及びダイ７４と、ダイ７４上に載置された金属板７６を押えるための押え金具７５とを備えている。ポンチ７１は、その先端部に形成された、打ち抜き方向と平行な側面を有する切り刃７２と、この切り刃７２の上部にこれに続いて形成された上方に向けて拡大されたテーパー部７３とを有する。
【０００９】
このような形状からなるポンチ７１を、ダイ７４上に載置された金属板７６へ向けて下降させてこれを穴開け加工を施す。切り刃７２によって金属板７６に開削された穴は、テーパー部７３により押し拡げられて塑性加工が施される。
【００１０】
このような押し拡げ加工を行うことにより、打ち抜き穴端面に生じた引張り残留応力を効果的に低減させることができ、装置に対する負荷を低減することも可能となる。
【００１１】
なお、この特許文献１においては、打ち抜き穴端面の引張り残留応力の低減効果の観点から、テーパー部７３の角度を５〜６０°の範囲内としていることが望ましい点が言及されている。
【特許文献１】特開平１１−３３３５３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１の開示技術では、あくまで金属板に対して打ち抜き穴のせん断面側コーナー部近傍を押し拡げる塑性加工を施した場合に、打ち抜き穴端面に生じた引張残留応力が解消し、また圧縮残留応力を発生させ、これにより打ち抜き穴部の疲労強度を向上させ得る点を見出したものである。しかしながら、この特許文献１の開示技術は、打ち抜き端面に形成された破断面の表面粗さについて何ら考慮したものではなく、疲労亀裂の発生源を抑制することができないという問題点があった。
【００１３】
そこで、本発明は、上述した課題に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、打ち抜き加工後の打ち抜き端面において凹凸や切欠きが形成されるのを防止することにより、疲労強度の向上を図ることが可能な打ち抜き加工方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１に記載の打ち抜き加工方法は、上述した課題を解決するために、開口が形成されたダイス上に金属板を載置して押え金具でこれを押さえ、ポンチにより押し下げて前記ダイスにおける開口内へ強制的に通過させることにより、前記金属板を打ち抜く打ち抜き加工方法において、前記打ち抜き方向と略平行な側面を有する切り刃と、前記切り刃の上部から連続して上方に向けて拡大されたテーパー部と、前記テーパー部の上部から連続して前記打ち抜き方向と略平行な側面を有する摺動部とを有する前記ポンチを使用し、前記摺動部の側面と前記開口の側面との間で形成される間隙をｈ１とし、さらに前記金属板の板厚をｔとしたとき、下記（１）’式で定義される打ち抜きクリアランスが２０％以下となるように予め調整を行い、打ち抜きクリアランス（％）＝ｈ１／ｔ×１００・・・・・・（１）’  更に前記ポンチを前記ダイスにおける開口内に強制的に通過させる際には、前記切り刃による開削穴の打ち抜き端面を前記テーパー部を介して押し拡げ、更に前記摺動部によりこれを摺動させ、前記テーパー部の拡大幅をｄとし、前記切り刃の側面と前記開口の側面との間で形成される間隙をｈ２としたとき、下記（２）式で定義される相対拡大度合が５％以上３５％以下となるように予め調整を行うこと    相対拡大度合（％）＝ｄ／ｈ２×１００・・・・・・・・（２）’を特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載の打ち抜き加工装置は、上述した課題を解決するために、開口が形成されたダイス上に金属板を載置して押え金具でこれを押さえ、ポンチにより押し下げて前記ダイスにおける開口内へ強制的に通過させることにより、前記金属板を打ち抜く打ち抜き加工装置において、前記打ち抜き方向と略平行な側面を有する切り刃と、前記切り刃の上部から連続して上方に向けて拡大されたテーパー部と、前記テーパー部の上部から連続して前記打ち抜き方向と略平行な側面を有する摺動部とを有する前記ポンチを備え、前記摺動部の側面と前記開口の側面との間で形成される間隙をｈ１とし、さらに前記金属板の板厚をｔとしたとき、下記（１）式で定義される打ち抜きクリアランスが２０％以下となるように予め調整されてなり、打ち抜きクリアランス（％）＝ｈ１／ｔ×１００・・・・・・（１）’  更に前記ポンチを前記ダイスにおける開口内に強制的に通過させる際には、前記切り刃による開削穴の打ち抜き端面を前記テーパー部を介して押し拡げ、更に前記摺動部によりこれを摺動させ、前記テーパー部の拡大幅をｄとし、前記摺動部の側面と前記切り刃の側面との間で形成される間隙をｈ２としたとき、下記（２）式で定義される相対拡大度合が５％以上３５％以下であること  相対拡大度合（％）＝ｄ／ｈ２×１００・・・・・・・・（２）’を特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
上述した構成からなる本発明では、打ち抜き端面に押し拡げによる塑性加工を施すことでこれを加工硬化させるとともに破断面に形成されている大きな凹凸や切り欠きを削り取り、平滑な面に仕上げることが可能となる。このため、疲労亀裂の発生源を抑制することが可能となり、疲労強度を更に向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態として、金属板の打ち抜き加工に使用される打ち抜き加工装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明を適用した打ち抜き加工装置１を示している。この打ち抜き加工装置１は、金属板１６を打ち抜くためのポンチ１１及びダイス１４と、ダイス１４上に載置された金属板１６を押えるための押え金具１５とを備えている。
【００１９】
ポンチ１１は、図１中矢印で示される打ち抜き方向に向けて押し下げ可能となるように構成されている。このポンチ１１は、先端部に形成された切り刃１２と、この切り刃１２の上部から連続して上方に向けて拡大されたテーパー部１３と、テーパー部１３の上部から連続して形成された摺動部１８とを有する。
【００２０】
切り刃１２は、打ち抜き方向と略平行な側面１２ａを有する。切り刃１２は、ポンチ１１を押し下げたときに最初に金属板１６に接触し、またその後ポンチ１１を打ち抜き方向へ向けて押し下げたときに金属板１６内に最初に嵌入する。この嵌入時において切り刃１２による金属板１６の切削容易性を向上させるためには、切り刃１２の底面１２ｂと側面１２ａとが略垂直となるように形成されていることが望ましい。
【００２１】
テーパー部１３は、打ち抜き方向に対して角度α°傾斜された傾斜面を有する。テーパー部１３は、切り刃１２により開削された金属板１６の開削穴の打ち抜き端面を押し拡げる役割を担う。このテーパー部１３における傾斜面１３ａの傾斜角度αは、図１の例において４５°の場合を示しているが、これに限定されるものではなく、１０°〜８０°であることが好ましい。１０°よりも小さいとテーパー部１３が長くなりすぎてポンチストロークが過度に長くなり、８０°よりも大きいとテーパー部１３により再び剪断が発生し、本来の押し広げ加工ができなくなるからである。
【００２２】
摺動部１８は、打ち抜き方向と略平行な側面１８ａを有する。この側面１８ａは切削後の金属板１６における打ち抜き端面の表面粗さを低くするために平滑な表切り刃１２における側面１２ａよりも外側に位置していることになる。摺動部１８は、テーパー部１３を介して押し拡げられた金属板１６における打ち抜き端面に摺動させる役割を担う。
【００２３】
ダイス１４は、中央に開口２１が形成されており、また金属板１６を水平に載置可能な上面が形成されている。この開口２１には、上から押し下げられてきたポンチ１１が挿入されてくることになる。
【００２４】
なお、開口２１、並びにポンチ１１の断面形状は、円形で構成されている場合を例にとり説明をしているが、これに限定されるものではなく、いかなる断面形状で構成されていてもよい。
【００２５】
なお、本発明を適用した打ち抜き加工装置１における各構成要素の形状は、以下に説明するように調整されている。
【００２６】
摺動部１８の径をａとし、開口２１の径をｂとし、さらに打ち抜くべき金属板１６の板厚をｔとしたとき、下記（１）式で定義される打ち抜きクリアランス（以下、単にクリアランスという場合もある）が２０％以下となるように予め調整されている。
【００２７】
打ち抜きクリアランス（％）＝（ｂ−ａ）／２／ｔ×１００・・・・・・（１）
【００２８】
この打ち抜きクリアランスとは、打ち抜くべき金属板１６の厚さ当たりの開口２１と摺動部１８における側面１８ａとの間に形成される間隙である。
【００２９】
ちなみに、この打ち抜きクリアランスの式（１）では、あくまで摺動部１８、開口２１がそれぞれ断面円形状に構成されている場合を前提としている。かかる断面形状が円形以外の場合においてもこの式（１）と同様の技術的思想に基づいて考えることができる。
【００３０】
摺動部１８、開口２１がそれぞれ断面円形状以外の場合には、摺動部１８の側面１８ａと開口２１の側面２１ａとの間で形成される間隙をｈ１と定義した上で、上述した（１）式を以下の（１）’式に変形することができる。
【００３１】
打ち抜きクリアランス（％）＝ｈ１／ｔ×１００・・・・・・（１）’
【００３２】
摺動部１８、開口２１がそれぞれ断面円形状の場合には、このｈ１が（ｂ−ａ）／２により表されることになるが、それ以外の断面形状の場合には、摺動部１８の側面１８ａと開口２１の側面２１ａとの間で形成される間隙ｈ１と、金属板１６の板厚ｔとの関係において上記（１）’式の打ち抜きクリアランス（％）を算出することになる。
【００３３】
（１）、（１）’式で定義される打ち抜きクリアランスの上限を２０１８％とした理由は、仮にクリアランスが２０％を超えた場合には、打ち抜き時において、バリが発生してしまい、疲労寿命が低下してしまうためである。なお、このクリアランスは、３％以上が望ましい。その理由として、クリアランスが３％以下では、打ち抜き荷重が高くなり、ポンチ肩の磨耗が大きくなるためである。
【００３４】
また、テーパー部１３の拡大幅をｄとする。この拡大幅ｄは、テーパー部１３における傾斜面１３ａの水平方向の投影幅に相当する。また、切り刃の径をｃとしたとき、  下記（２）式で定義される相対拡大度合が５％以上３５％以下となるように予め調整が行われていることが好ましい。
【００３５】
相対拡大度合（％）＝ｄ／（（ｂ−ｃ）／２）×１００・・・・・・・・・（２）
【００３６】
この相対拡大度合とは、開口２１と、切り刃１２の間隔に対するテーパー部１３の拡大幅ｄの割合で示したものである。テーパー部１３のどれくらい拡大されているかを、開口２１と、切り刃１２の間隔（（ｂ−ｃ）／２）を１００としたときのパーセントで示したものである。
【００３７】
ちなみに、この相対拡大度合の式（２）では、あくまで開口２１と切り刃１２がそれぞれ断面円形状に構成されている場合を前提としている。かかる断面形状が円形以外の場合においてもこの式（２）と同様の技術的思想に基づいて考えることができる。
【００３８】
開口２１と切り刃１２がそれぞれ断面円形状以外の場合には、開口２１の側面２１ａと切り刃１２の側面１２ａとの間で形成される間隙をｈ２と定義した上で、上述した（２）式を以下の（２）’式に変形することができる。
【００３９】
相対拡大度合（％）＝ｄ／ｈ２×１００・・・・・・・・（２）’
【００４０】
開口２１と切り刃１２がそれぞれ断面円形状の場合には、このｈ２が（ｂ−ｃ）／２により表されることになるが、それ以外の断面形状の場合には、開口２１の側面２１ａと切り刃１２の側面１２ａとの間で形成される間隙ｈ２と、テーパー部１３の拡大幅ｄとの関係において上記（２）式の打ち抜きクリアランス（％）を算出することになる。
【００４１】
（２）式で定義される相対拡大度合の上限を３５％とした理由は、相対拡大度合が３５％を超える場合に打ち抜き屑が発生してしまい、打ち抜き工程の後工程において金属板に疵を付け、被加工材の外観を損なう場合があるためである。ここで打ち抜き屑とは、切刃１２による打ち抜きが終了した後に端面をテーパー部１３で拡大する際に、端面中で突出した剪断面２４ｂがテーパー部１３で引き剥がされ、屑となって脱落したものである。
【００４２】
また、（２）式で定義される相対拡大度合の下限を５％とした理由は、相対拡大度合が５％未満の場合に破断面の凹凸や切欠きが十分に切削されない場合があるためである。
【００４３】
次に、本発明を適用した打ち抜き加工装置１の動作について説明をする。先ず図２(a)に示すように、打ち抜き加工すべき金属板１６をダイス１４上に載置し、押え金具１５によりこれを動かないように固定する。なお、この皺押さえ１５はこの金属板１６を強く固定する場合に必要に応じて使用するようにしてもよい。
【００４４】
そして、図２(b)に示すようにポンチ１１を打ち抜き方向へ押し下げ、先ず切り刃１２の底面１２ｂを金属板１６表面に当接させる。この状態から図３（a）に示すように、更にポンチ１１を打ち抜き方向へ押し下げ、切り刃１２により金属板１６がせん断される。この時にこのせん断により、金属板１６がポンチ１１とダイス１４、押え金具１５との間で変形し、これと同時にダレ１７が形成される。
【００４５】
更にポンチ１１を下降させると、金属板１６がダイス１４並びにポンチ１１によりせん断され、せん断面２４ｂが形成され、またせん断面２４ｄが形成される。これらせん断面２４ｂ、２４ｄは、切り刃１２による嵌入が開始されてからしばらくの間は、このポンチ１１を介して負荷されるせん断応力に基づいて切削されて、平滑なせん断面が形成される。また、ポンチ１１とダイス１４に挟まれた部分２２に塑性加工（せん断変形）が加えられる。
【００４６】
更にポンチ１１の押し下げを更に進行させると、図３(b)に示すように、ダイス１４とポンチ１１により挟まれた部分２２について、特に切り刃１２とダイス１４の肩部近傍から亀裂２３が発生する。更にポンチ１１の押し下げを継続させると、図４(a)に示すように、この伝播してきた亀裂２３が会合して、金属板１６が途中で破断し、最終破壊まで至る。その結果、打ち抜き片２７が落下し、更に打ち抜き端面２４ａには、表面粗さの大きい破断面が残存することになる。即ち、打ち抜き端面２４ａは、上側において平滑なせん断面２４ｂが形成され、下側において凹凸の大きい破断面２４ｃが形成されてなり、せん断面２４ｂが破断面２４ｃよりも内側に突出した形状となる。
【００４７】
次に図４(b)に示すように、更にポンチ１１を打ち抜き方向へ押し下げると、打ち抜き端面２４ａは、テーパー部１３により押し拡げられることになる。このテーパー部１３による押し拡げは、主として内側に突出したせん断面２４ｂに対して施されていくことになる。
【００４８】
その結果、この金属板１６における開削穴に形成された打ち抜き端面２４ａには、かかるテーパー部１３による押し拡げによる塑性加工が施される。これにより、開削穴における打ち抜き端面２４ａを加工硬化させることができ、これにより、疲労強度を増強させることが可能となる。
【００４９】
また、押し広げ加工により、内側に突出した剪断面２４ａの部分の材料がメタルフローにより破断面２４ｂに移動し、破断面の凹凸や切り欠きが平滑化され、粗度の小さい面に仕上げることが可能となる。
【００５０】
打ち抜き後の打ち抜き端面２４ａは、図５に示すように、主としてポンチ１１により材料が曲げ変形をうけることにより形成されるダレ１７と、せん断面２４ｂと、亀裂２３の伝播により生成した破断面５２とを有している。
【００５１】
また、図５に示されるように、打ち抜き端面の破断面側にバリとよばれる凸部８０が発生する場合もある。これは、クリアランスが大きすぎる場合に、ダイ側での材料の亀裂２３がダイの肩部より離れた位置から発生するために生ずる。
【００５２】
このようにして、ポンチ１１をダイス１４における開口２１内へ強制的に通過させることにより、金属板１６を、打ち抜くことが可能となる。
【００５３】
特に本発明では、テーパー部１３による押し拡げによる塑性加工により、打ち抜き端面２４ａに形成された引張り残留応力を効果的に低減させるとともに、テーパー部１３による押し拡げ加工後に、摺動部１８により、打ち抜き端面２４ａを摺動させることができ、打ち抜き端面２４ａのほぼ全体（端面全体の８０％以上）の面積をより平滑な面に仕上げることが可能となる。
【００５４】
このため、打ち抜き端面２４ａに凹凸や切欠きのある箇所が著しく低減することから、疲労亀裂の発生源を抑制することが可能となり、疲労強度を更に向上させることが可能となる。
【００５５】
また、本発明では、ポンチ１１と押え金具１５との間に適正な隙間が形成されていることから、ポンチ１１と押え金具１５との間で激しい磨耗が生じることも無くなり、工具の交換頻度も低くなり、製造コストが増加を抑えることが可能となる。
【００５６】
次にクリアランスと相対拡径度合の関係について、図６を用いて説明をする。図６は、横軸をクリアランス（％）、縦軸を相対拡径度合（％）としている。各プロットは、打ち抜き加工試験を行う上で、各クリアランス、各相対拡径度合を調整し、図７に示すような形状、サイズからなるからなる疲労試験片に対して、ＪＩＳ  Ｚ  ２２７３の金属材料の疲れ試験方法通則に基づいて疲労試験を行った結果を示している。ここで供試鋼は、板厚２．６ｍｍのＴＳ＝８０１ＭＰａ、ＹＰ＝５９０ＭＰａ、全伸び＝３０％の高強度熱延鋼板を用いている。各プロットについて示されている数字は何れも負荷応力３５０ＭＰａにおける疲労寿命（万回）を示している。ここで、負荷応力とは、図７に示す疲労試験片の断面Ｘの材料表面における平均の応力である。
【００５７】
また、この打ち抜き加工試験においては、打ち抜き後のリング状の打ち抜き屑の発生の有無、バリの有無、打ち抜き端面２４ａ全体の厚みに対する破断面２４ｃの厚みの比率（破断面比率という。）を調査した。各プロットにおいて、“●”は、何れも打ち抜き屑やバリが発生していなかった。これに対して、“△”のプロットは、打ち抜き屑が発生したものであり、“□”のプロットは、バリが発生したものである。ここで、バリの発生は図５（に示す凸部８０の金属板１６底面を基準とした高さが０．２ｍｍ以上であることを条件としている。
【００５８】
その結果、打ち抜き屑が発生しているのは、相対拡径度合が３５％超の領域であり、ラインα１超の領域にある。また疲労寿命が短かったのは、相対拡径度合が５％未満の領域であり、図７に示すようにラインα２未満の領域にある。更にバリが発生し、しかも疲労寿命が短いのは、クリアランスが２０％超の領域にあり、ラインβ１よりも高クリアランス側である。
【００５９】
即ち、リング状屑が発生せず、しかも疲労寿命が長く、更にバリも発生しなかったのは、ラインα１以下であり、かつラインα２以上であり、かつラインβ１から低クリアランス側の斜線で示す領域にあることが分かる。
【００６０】
このため、打ち抜き加工装置１では、図６に示す太線領域内の試験条件が好ましい。具体的には、相対拡径度合が５％以上３５％以下である必要があり、またクリアランスが２０％以下とされている必要がある。
【実施例１】
【００６１】
上述した構成からなる本発明を適用した打ち抜き加工装置１について効果を確認するために実施した打ち抜き加工試験について以下詳細に説明をする。
【００６２】
この打ち抜き加工試験において設定した各種条件について説明をする。この打ち抜き加工試験では、図１に示すポンチ１１を用いてテーパー部１３の拡大幅ｄを初めとして、摺動部１８の径ａ、開口２１の径ｂ、切り刃の径ｃとし、さらに打ち抜くべき金属板１６の板厚ｔ、ｈ１、ｈ２をそれぞれ調整することにより、打ち抜きクリアランス（％）並びに相対拡径度合（％）に対する疲労特性の関係を調査した。供試鋼は、板厚２．６ｍｍのＴＳ＝８０１ＭＰａ、ＹＰ＝５９０ＭＰａ、全伸び＝３０％の高強度熱延鋼板を用いた。
【００６３】
表１に打ち抜き加工試験における各種試験条件一覧を示す。
【００６４】
【表１】
0004937959.tif 000002
【００６５】
なお各試験条件において、摺動部１８の径ａは、何れも１０ｍｍとしている。また金属板１６の板厚ｔは、２．６ｍｍとしている。
【００６６】
打ち抜き加工試験においては、打ち抜き後のリング状の屑の発生の有無、バリの有無、打ち抜き端面２４ａ全体の厚みに対する破断面２４ｃの厚みの比率（破断面比率という。）を調査した。また、打ち抜き加工試験後の金属板１６について、図６に示すような形状、サイズからなるからなる疲労試験片に加工する。この疲労試験では、孔４１において治具を固定するとともに、試験片中央で幅が最小となっている位置に応力を負荷する。ちなみに、この疲労試験は、例えばＪＩＳ  Ｚ  ２２７３の金属材料の疲れ試験方法通則に基づくものである。ちなみに、この疲労試験では、平面曲げ疲労試験でＲ＝−１であり、室温下で３５０ＭＰａの応力を負荷し、破断するまでの回数をカウントすることにより疲労寿命を調査した。ここで、負荷応力とは、図７に示す疲労試験片の断面Ｘの材料表面における平均の応力である。
【００６７】
表２に各試験条件Ａ１〜Ｄ５におけるリング状屑の有無、バリ、疲労寿命（回）の結果を示す。
【００６８】
ここで、バリの発生は図５に示す凸部８０の金属板１６底面を基準とした高さが０．２ｍｍ以上であることを条件としている。
【００６９】
【表２】
0004937959.tif 000003
【００７０】
発明例は条件２，５，６，７，１３であり、いずれもバリやリング状屑は発生せず、疲労寿命も８０万回以上と良好であった。
【００７１】
一方、条件４，９，１０，１１は、クリアランスが大き過ぎるためにバリが発生し、疲労寿命も短かった。条件１，３，８は、疲労寿命は長かったものの、相対拡大度合いが大き過ぎるためにリング状屑が発生していた。条件１２は、テーパー部および摺動部のない通常のダイスを用いた場合であり、疲労寿命が短かった。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明を適用した打ち抜き加工装置の構成図である。
【図２】本発明を適用した打ち抜き加工装置の動作について説明するための図である。
【図３】本発明を適用した打ち抜き加工装置の動作について説明するための他の図である。
【図４】本発明を適用した打ち抜き加工装置の作用効果について説明するための図である。
【図５】本発明を適用した打ち抜き加工装置の作用効果について説明するための他の図である。
【図６】各種試験条件Ａ１〜Ｄ５について、クリアランスと相対拡大度合の関係に加えて試験結果をプロットに反映させた図である。
【図７】疲労試験片の形状、サイズについて説明するための図である。
【図８】従来技術の問題点について説明するための図である。
【図９】特許文献１に開示されている打ち抜き用工具の概略垂直断面を示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１  打ち抜き加工装置
１６  金属板
１１  ポンチ
１２  切り刃
１３  テーパー部
１４  ダイス
１６  金属板
１８  摺動部
２１  開口
【図１】
0004937959.tif 000004
【図２】
0004937959.tif 000005
【図３】
0004937959.tif 000006
【図４】
0004937959.tif 000007
【図５】
0004937959.tif 000008
【図６】
0004937959.tif 000009
【図７】
0004937959.tif 000010
【図８】
0004937959.tif 000011
【図９】
0004937959.tif 000012