(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
切断線方向に対し傾斜した上刃を有するパンチと、下刃を有するダイとを備えるシャー角付き打ち抜き装置において、被加工材の一部を切断後に、前記被加工材を押さえる部分板逆押さえを、前記パンチと対向する位置に設け、
前記部分板逆押さえは、その切断線方向の傾斜角が、前記パンチの切断線方向の傾斜角と同じである傾斜付き部分板逆押さえであることを特徴とするシャー角付き打ち抜き装置。
【請求項２】
切断線方向に対し傾斜した上刃を有するパンチと、下刃を有するダイとを備えるシャー角付き打ち抜き装置において、被加工材の一部を切断後に、前記被加工材を押さえる部分板逆押さえを、前記パンチと対向する位置に設け、
前記部分板逆押さえ又は前記傾斜付き部分板逆押さえが、前記被加工材の切断後の成形における伸びフランジ予定部の一部又は全部の下方に配置されること
を特徴とするシャー角付き打ち抜き装置。
【請求項３】
前記部分板逆押さえ又は前記傾斜付き部分板逆押さえの上面の切断線方向の長さが、前記被加工材の板幅の１０〜５０％であることを特徴とする請求項１又は２に記載のシャー角付き打ち抜き装置。
【請求項４】
前記パンチの底面に１つ以上の突起部を有し、前記部分板逆押さえ又は前記傾斜付き部分板逆押さえは該突起部と対向する位置に、前記突起部の高さより深い窪み部を有し、前記突起部により前記被加工材が前記窪み部内に押し込まれるように構成されていることを特徴とする請求項１〜３の何か１項に記載のシャー角付き打ち抜き装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車、家電製品、建築構造物、船舶、橋梁、建設機械、各種プラント、ペンストック等で用いられる鉄、アルミニウム、チタン、マグネシウムおよびこれら合金等の金属板のシャー角付き打ち抜き装置に関し、特に打ち抜き加工によって生じる打ち抜き加工端面の伸びフランジ性向上に好適なシャー角付き打ち抜き装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車、家電製品、建築構造物等の金属板（以下、被加工材１という。）には、図１のように打ち抜き用ダイ（ダイともいう）３上に被加工材１を載置した後に、打ち抜き用パンチ（パンチともいう）２を図１に示す矢印方向に押し込むことにより、被加工材１を打ち抜く打ち抜き加工が施されることが多い。
【０００３】
図２に示すように、打ち抜き加工が施された後の被加工材１の打ち抜き面８は、被加工材１が打ち抜き用パンチ２により全体的に押し込まれて形成されるダレ４、打ち抜き用パンチ２と打ち抜き用ダイ３のクリアランス内（以下特に記載がなく“クリアランス”と表記した場合は、パンチとダイのクリアランスをいう。）に被加工材１が引き込まれ局所的に引き伸ばされて形成されるせん断面５、打ち抜き用パンチ２と打ち抜き用ダイ３のクリアランス内に引き込まれた被加工材１が破断して形成される破断面６、および被加工材１の裏面に生じるバリ７によって構成される。
【０００４】
通常、この打ち抜き加工時においては、被加工材１の打ち抜きに要する打ち抜き荷重や、被加工材１の打ち抜き時に発生する騒音の低減のために、図３に示すような、被加工材１の幅方向、即ち被加工材１の切断線方向（打ち抜き方向ともいう）に対して傾斜した上刃１０（傾斜刃ともいう）をその底面に有する打ち抜き用パンチ２を使用する。この打ち抜き用パンチ２は、上刃１０が切断線方向に傾斜しているため、被加工材１に局部的に打ち抜き荷重を負荷し、被加工材１を幅方向に位置する一端側から他端側に亘って順次切断することができ、これにより打ち抜き荷重が低減することになる。
【０００５】
しかし、このような傾斜刃１０を底面に有する打ち抜き用パンチ２に使用した場合は、その底面が平坦な打ち抜き用パンチ２によって打ち抜いた被加工材１よりも伸びフランジ性が劣る。これは、傾斜刃１０によって幅方向に亘って順次被加工材１を切断するため被加工材１がその幅方向に撓むことと、打ち抜き時に被加工材１が長手方向に向けて過大に湾曲することにより、底面が平坦な刃（平坦刃ともいう）を有する打ち抜き用パンチ２によるものと比べて打ち抜き面８の加工硬化や端面性状の荒れが大きくなることが原因であると思われる。
【０００６】
このような観点から、特許文献１、２には、傾斜刃を有する打ち抜き用パンチの底面に、凸状の弾性体からなる押さえ凸部（滑り止め）をパンチの底面より下方へ若干突出して設け、打ち抜き用パンチと対向する位置に受け体（板逆押さえ）を設けることにより、切断時の被加工材１の撓みや湾曲が抑制されて良好な端面性状を得ることができる打ち抜き装置が記載されている。
【０００７】
また、特許文献３には、切断精度が高く、かつ軽量化され容易に移動できる可搬式シャーリング装置が記載されている。この可搬式シャーリング装置は、傾斜を有する上刃と、切断板押さえとを有しているが、切断板押さえの詳細については何も記載されていない。
【０００８】
これら以外にも、伸びフランジ性向上を狙ったものではないが、特許文献４には、打ち抜き刃を有する打ち抜き用パンチの内周部で、打ち抜き用パンチ底面に設けられた可動の押し圧ピンと、凹部が設けられた板逆押さえ（カウンターパンチ）を用いた打ち抜き加工方法が記載されている。この打ち抜き加工方法は、加工時に板逆押さえにより被加工材が押し上げられることによって被加工材に引張力を与え、押し圧ピンにより編肉の少ない高精度な凸凹部を有する被加工材を成形することが可能となる。
【特許文献１】特開平８−２４３９９９号公報
【特許文献２】特開平８−２４４０００号公報
【特許文献３】特開平２００１−１３８１２６号公報
【特許文献４】特開２０００−２８００３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上の特許文献１〜４に開示される発明は、下記に示すように、いくつかの問題点がある。
【００１０】
特許文献１、２に開示される、弾性体よりなる滑り止めを使用する打ち抜き装置は金属材料の加工に伴い弾性体が磨耗し、磨耗した弾性体の交換のためにラインを頻繁に止めなければならないという問題点がある。
【００１１】
また、特許文献３に開示された発明では、打ち抜き加工が施される被加工材について伸びフランジ性の良好な金属板をどのようにして得られるか、何も記載されていない。また、特許文献４に開示される発明は、傾斜刃１０による被加工材１の撓み、湾曲を防ぐ発明ではないため、これによって切断された被加工材１と比較して、平坦刃で切断された被加工材１の打ち抜き面８における伸びフランジ性には及ばない。
【００１２】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて発明されたものであり、その目的とするところは、打ち抜き荷重や騒音を低減可能な、傾斜刃１０を底面に有する打ち抜き用パンチ２による打ち抜き加工において、平坦刃を底面に有する打ち抜き用パンチを用いた場合と同等以上の伸びフランジ性を確保できるシャー角付き打ち抜き装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の要旨とするところは、以下のとおりである。
（１）切断線方向に対し傾斜した上刃を有するパンチと、下刃を有するダイとを備えるシャー角付き打ち抜き装置において、被加工材の一部を切断後に、前記被加工材を押さえる部分板逆押さえを、前記パンチと対向する位置に設け、前記部分板逆押さえは、その切断線方向の傾斜角が、前記パンチの切断線方向の傾斜角と同じである傾斜付き部分板逆押さえであることを特徴とするシャー角付き打ち抜き装置。
【００１５】
（２）切断線方向に対し傾斜した上刃を有するパンチと、下刃を有するダイとを備えるシャー角付き打ち抜き装置において、被加工材の一部を切断後に、前記被加工材を押さえる部分板逆押さえを、前記パンチと対向する位置に設け、前記部分板逆押さえ又は前記傾斜付き部分板逆押さえが、前記被加工材の切断後の成形における伸びフランジ予定部の一部又は全部の下方に配置されることを特徴とするシャー角付き打ち抜き装置。
【００１６】
（３）前記部分板逆押さえ又は前記傾斜付き部分板逆押さえの上面の切断線方向の長さが、前記被加工材の板幅の１０〜５０％であることを特徴とする（１）又は（２）に記載のシャー角付き打ち抜き装置。
（４）前記パンチの底面に１つ以上の突起部を有し、前記部分板逆押さえ又は前記傾斜付き部分板逆押さえは該突起部と対向する位置に、前記突起部の高さより深い窪み部を有し、前記突起部により前記被加工材が前記窪み部ないに押し込まれるように構成されていることを特徴とする（１）〜（３）の何か１項に記載のシャー角付き打ち抜き装置。
【発明の効果】
【００１７】
上述した構成からなる本発明により、打ち抜き荷重や騒音を低減可能な傾斜刃を底面に有する打ち抜き用パンチによる打ち抜き加工であっても、被加工材の一部を切断後に、被加工材の幅方向に亘る範囲の全長ではなく一部のみを部分板逆押さえ又は傾斜付き部分板逆押さえが押さえるため、被加工材と傾斜刃との間に形成される隙間を低減でき、ひいては平坦刃を底面に有する打ち抜き用パンチで打ち抜いた場合と同等またはそれ以上の伸びフランジ性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を適用した打ち抜き装置について、図面を参照にしながら詳細に述べる。まず、本発明を完成するに至った、本発明者らの行なった検討内容について説明する。
【００１９】
本発明者らは、打ち抜き用パンチ２による打ち抜き加工が施された被加工材１について、平坦刃を用いた場合と比べて、傾斜刃を用いた場合の方が、被加工材１の打ち抜き面８の伸びフランジ性が劣る理由について鋭意検討した。この結果、打ち抜き加工後の被加工材１の打ち抜き面８の破面形状が、平坦刃を用いた場合よりも傾斜刃を用いた場合の方が不均一となっており、特に、伸びフランジ予定部２２周辺の加工硬化が増大していることを知見した。
【００２０】
なお、伸びフランジ予定部２２とは、例えば図１７に示すように、打ち抜き加工が施された後の被加工材１に対してフランジアップ成形を行なった際に、打ち抜き面８（切断面）に対して引張変形が加えられる内周側の伸びフランジ部２１となるであろう部分をいう。
【００２１】
このように打ち抜き面８の破面形状が不均一となる原因は、打ち抜き時の被加工材１の幅方向における撓みであると考え、この撓みを軽減すべく図４に示すように、通常用いられている被加工材１の幅方向の全長を押さえる全面板逆押さえ１１を用いた。しかし、このような全面板逆押さえ１１を用いても伸びフランジ性の向上に寄与するような効果はあまり見られず、全面板逆押さえ１１を使用しない場合と同じように打ち抜き面８の破面形状が幅方向に不均一であり、さらに伸びフランジ予定部２２の加工硬化も大きかった。この原因は、被加工材１の幅方向の全長を全面板逆押さえ１１で押さえようとすると、全面板逆押さえ１１の上面が平坦であるために、被加工材１と全面板逆押さえ１１との間に図４のごとく隙間ａができてしまい、被加工材１の幅方向の撓みを十分に低減できないためであった。なお、この隙間ａとは、被加工材１に対する打ち抜き加工が幅方向の全長に亘って開始した直後の、被加工材１底面と全面板逆押さえ１１上面との間の鉛直方向の距離であって、両面の間隔が最も離れている箇所の距離をいう。
【００２２】
また、検討の結果、図１７に示す打ち抜き面８の破面形状が不均一となったり、加工硬化が大きくなる部位は、全ての打ち抜き面８に及ぶわけではなく、打ち抜き面８の幅方向の一部に亘る範囲のみであることが知見された。そこで、本発明者らは、図５に示すように、被加工材１の一部の切断後に、被加工材１の底面の幅方向の一部に亘る範囲を部分板逆押さえ１２によって押さえるシャー角付き打ち抜き装置を発明した。
【００２３】
これにより、被加工材１の幅方向の一部に亘る範囲、例えば破面形状が問題となる箇所のみに対して部分板逆押さえ１２を配置することにより、部分板逆押さえ１２によって押さえている範囲における被加工材１と部分板逆押さえ１２との間の隙間ａが、全面板逆押さえ１１によって押さえた場合よりも小さくなる。これにより、部分板逆押さえ１２によって押さえている範囲の、被加工材１の打ち抜き時の幅方向の撓みが全面板逆押さえ１１によって押さえた場合よりも低減されるため、この範囲の破面形状が良好となり、伸びフランジ性が向上する。また、部分板逆押さえ１２によって押さえられていない範囲の被加工材１、例えば打ち抜き面８の破面形状が問題とならない箇所に対しては、部分板逆押さえ１２を配置しないことになるため、上刃を傾斜させることによるメリットである低荷重、低騒音の効果を得ることになる。このように、本発明を適用したシャー角付き打ち抜き装置により、平坦刃を底面に有する打ち抜き用パンチ２と比較して、打ち抜き時に低荷重、低騒音の効果を奏しつつ、打ち抜き加工後において十分な伸びフランジ性を有する被加工材１を得ることができる。
【００２４】
この本発明を適用したシャー角付き打ち抜き装置１５の構成について述べる。
【００２５】
本発明者らが発明したシャー角付き打ち抜き装置１５は、図５に示すように、切断線方向（幅方向）に対し傾斜した上刃１０を有する打ち抜き用パンチ２と、下刃３ａを有する打ち抜き用ダイ３とを備える打ち抜き装置において、被加工材１の一部を切断後に、被加工材１を押さえる部分板逆押さえ１２を、前記パンチ２と対向する位置に設けることにより、被加工材１の下面を部分的に板逆押さえをすることを特徴とするシャー角付き打ち抜き装置１５である（前記（１）に係る発明）。
【００２６】
打ち抜き用パンチ２の底面には、幅方向に対して傾斜している傾斜刃１０、いわゆるシャー角が設けられている。打ち抜き用ダイ３は、その上面の長手方向に位置する端部が下刃３ａとして機能しており、この下刃３ａの上方には打ち抜き用パンチ２の傾斜刃１０が位置している。この打ち抜き用パンチ２の下端側の側面２ｂと、打ち抜き用ダイ３の上端側の側面３ｂとの形状は、対応した形状となっており、これら側面２ｂと側面３ｂとの間には、任意のクリアランスが設けられるよう構成される。この打ち抜き用パンチ２は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す方向Ｐに向けて動作可能に構成されている。打ち抜き用パンチ２と打ち抜き用ダイ３との間に配置される被加工材１は、この打ち抜き用パンチ２が方向Ｐの下方向に向けて動作し、傾斜刃１０と下刃３ａとの間に被加工材１が挟まれてせん断力が働き、これにより切断されて、所定の形状に打ち抜かれることになる。
【００２７】
打ち抜き用ダイ３の下刃３ａは、ブランク加工を可能とするため、開断面を切断可能に構成されていても良いし、穴加工を可能とするため、閉断面を切断可能に構成されていても良い。
【００２８】
打ち抜き用パンチ２の上刃１０の形状は、図５に示すような、通常の直線状のシャー角の他、何れも図示しないルーフシャー角、Ｒシャー角、逆シャー角等どのような形状のものでも本発明に適用できる。
【００２９】
部分板逆押さえ１２は、被加工材１を間に挟んで打ち抜き用パンチ２と互いに対向して設けられ、被加工材１の底面の幅方向に亘る範囲の一部を、下方から押さえるものである。また、部分板逆押さえ１２は、被加工材１の一部の切断後に、部分板逆押さえ１２そのものが打ち抜き用パンチ２によって下方に押し込まれながら、被加工材１を押さえるよう構成されている。これを可能とするため、図５（ｂ）に示すような、部分板逆押さえ１２上面の幅方向の一端側１２ａは、切断が開始される被加工材１の切断開始部１ａより内部に、即ち被加工材１の切断開始部１ａよりも図５（ｂ）中における左側に位置するよう配置される。なお、部分板逆押さえ１２上面の幅方向の他端側１２ｂは、図５（ｂ）に示すような、被加工材１の切断が終了する部位である被加工材１の切断終了部１ｂの直下より、右側に配置されていても左側に配置されていてもよい。
【００３０】
部分板逆押さえ１２は、通常の打ち抜き型で用いられる板逆押さえと同様に、打ち抜き用パンチ２の動作方向と同方向に可動となるように構成されている。この部分板逆押さえ１２を可動とするために用いられる機構は、例えばコイルやウレタン等のバネや、油圧クッションピンを介して、可動とすることが好ましい。また、部分板逆押さえ１２の打ち抜き加工前の最上面の位置は、被加工材１底面と接している位置、すなわち打ち抜き用ダイ３上面と同じ高さにあり、打ち抜き加工中に打ち抜き用パンチ２で押し込まれた後、打ち抜き加工終了後にバネまたは油圧クッションピンにより元の位置へ復元されることが好ましい。
【００３１】
次に、このような構成からなるシャー角付き打ち抜き装置１５を用いて、被加工材１を打ち抜く工程について説明する。
【００３２】
まず、被加工材１を打ち抜き用ダイ３及び部分板逆押さえ１２上に載置した後、打ち抜き用ダイ３の上面と押さえ板９の下面とによって被加工材１を挟持する。この後、図５に示すような幅方向に傾斜した傾斜刃１０を有する打ち抜き用パンチ２を被加工材１の上方より方向Ｐが示す下方に向けて押し込む。これに伴い、打ち抜き用パンチ２は、傾斜刃１０が切断線方向に傾斜しているため、被加工材１に局部的に打ち抜き荷重を負荷し、傾斜刃１０と下刃３ａとの間に挟まれて被加工材１に働くせん断力により、被加工材１を幅方向に位置する一端側から他端側に亘って順次切断することになる。このとき、部分板逆押さえ１２は、切断開始後の被加工材１の幅方向に亘る範囲の一部を押さえつつ、打ち抜き用パンチ２の動作方向と同方向に押し込まれることになる。
【００３３】
このように、打ち抜き加工時において、部分板逆押さえ１２は、切断開始後の被加工材１の一部を押さえつつ押し込まれるため、被加工材１と部分板逆押さえ１２との隙間ａが小さくなり、被加工材１の撓み、湾曲を防止できる。これにより、これらの湾曲、撓みが原因で起こる被加工材１の幅方向の亀裂伝播の不均一性、即ちこれらの湾曲、たわみが加工中の被加工材１の振動を誘起し、この振動により幅方向に応力分布が生じ、この応力分布が原因で生じる亀裂伝播の不均一性が改善され、均一な打ち抜き面８を得ることができ、加工硬化が低減することになる。
【００３４】
次に、本発明の効果をさらに向上させるための他の構成について説明する。
【００３５】
この部分板逆押さえ１２の代わりとして、図６に示すように、部分板逆押さえの上面の幅方向における傾斜角θ２を、打ち抜き用パンチ２の傾斜刃１０の幅方向（切断線方向）における傾斜角θ１と同じ傾斜角にした傾斜付き部分板逆押さえ１３を用いるようにしてもよい。即ち、打ち抜き用パンチ２の底面である傾斜刃１０と、傾斜付き部分板逆押さえ１３の上面とが略平行となるよう、互いに対向させて配置してもよい。これにより、被加工材１と傾斜付き部分板逆押さえ１３との隙間ａを更に減らすことができ、ひいては、打ち抜き面８の端面性状が更に良好となり、加工硬化が低減することになる（前記（２）に係る発明）。
【００３６】
なお、本発明でいう同じ傾斜角は、組立て精度の誤差等を含めて、傾斜刃１０の傾斜角θ１と傾斜付き部分板逆押さえ１３の傾斜角θ２との間で、±１０％以下の差を含むようにしてもよい。また、この傾斜付き部分板逆押さえ１３と部分板逆押さえ１２とは、構成上その上面における傾斜角の有無においてのみ異なっており、これ以外の構成は共通している。
【００３７】
傾斜刃１０の傾斜角θ１が０°超〜５°以下と小さい場合、傾斜付き部分板逆押さえ１３を傾斜させる効果は小さいが、傾斜角θ１が５°超と大きい場合は、平坦な部分板逆押さえ１２よりもこの傾斜角θ２を有する傾斜付き部分板逆押さえ１３を用いる方が望ましい。しかし、傾斜刃１０の傾斜角θ１が４５°を超えると、逆に傾斜付き部分板逆押さえ１３で被加工材1を押さえる以前に、打ち抜きによる切断が完了してしまうことがある。このため、傾斜付き部分板逆押さえ１３の効果を充分に発揮させるためには、前記傾斜付き部分板逆押さえ１３の傾斜角θ２を４５°以下とすることが好ましい。
【００３８】
また、打ち抜き面８の端面性状が最も顕著に問題となる部位は、伸びフランジ予定部２２である。このため、この伸びフランジ予定部２２の一部又は全部に前述した部分板逆押さえ１２、傾斜付き部分板逆押さえ１３を配置することが好ましい（前記（３）に係る発明）。これにより、騒音や打ち抜き荷重を低減可能な傾斜刃１０を底面に有する打ち抜き用パンチ２による打ち抜き加工であっても、被加工材１に対して良好な伸びフランジ性を付与でき、ひいてはフランジアップ成形が施された後の被加工材１の伸びフランジ部２１の端面割れを防止できる。
【００３９】
なお、伸びフランジ予定部２２は、実際に加工された打ち抜き面８が、フランジアップ加工後に伸びフランジ割れを起こした箇所を、事後測定して見積もってもよいし、ＦＥＭ（Finite Element Method）等のコンピュータシミュレーションにより、事前に見積もってもよい。
【００４０】
次に、上述の部分板逆押さえ１２，傾斜付き部分板逆押さえ１３の上面の長手方向及び幅方向における領域の広さについて説明する。図５に示すような、部分板逆押さえ１２、傾斜付き部分板逆押さえ１３の上面の長手方向（切断線直角方向）の長さＬ１は、打ち抜き装置１５の大きさを考慮して可能な限り長い方が望ましい。また、図５に示すような、部分板逆押さえ１２、傾斜付き部分板逆押さえ１３の上面の幅方向（切断線方向）の長さＬ２は、打ち抜き加工前の被加工材１の幅方向の長さの１０〜５０％とするのが望ましい（前記（４）に係る発明）。これは、部分板逆押さえ１２，傾斜付き部分板逆押さえ１３の長さＬ２が、被加工材１の幅方向の長さの１０％より小さければ端面性状の改善効果が十分に得られず、また、５０％より大きければ、前述のごとく、被加工材１と部分板逆押さえ１２、傾斜付き部分板逆押さえ１３との隙間が大きくなってしまい、端面性状が不均一化してしまうためである。本発明者らは、実験により見積もったところ、部分板逆押さえ１２、傾斜付き部分板逆押さえ１３の幅方向の長さＬ２は、被加工材１の幅方向の長さの１０％〜５０％であれば、打ち抜き面８の端面性状が良好になり、加工硬化が低減するという効果が十分に得られることを知見した。
【００４１】
また、図７（ａ）、図７（ｂ）のように打ち抜き用パンチ２の底面に１つ以上の突起部１６を設け、傾斜付き部分板逆押さえ１３に突起部１６と対向する位置に、突起部１６の高さより深い窪み部１７を設けることで被加工材１の伸びフランジ性をさらに向上させることが可能である（前記（５）に係る発明）。この場合において、シャー角付き打ち抜き装置１５は、打ち抜き加工時に、打ち抜き用パンチ２の突起部１６により被加工材１が傾斜付き部分板逆押さえ１３の窪み部１７内に押し込まれるように、窪み部１７より突起部１６の寸法の方が小さく形成されて構成される。
【００４２】
このように構成されることによって、図７（ｃ）に示すように、打ち抜き加工時において、パンチ２の突起部１６により被加工材１が傾斜付き部分板逆押さえ１３の窪み部１７内に押し込まれたうえで、被加工材１がパンチ２の上刃１０とダイ３の下刃３ａとによって切断されることになる。この結果、被加工材１を固定する力が増して、被加工材１の撓みを押さえる効果が増し、かつ、突起部１６により窪み部１７内に押し込まれて被加工材1にビード１８が形成されて被加工材１へ張力がかかるために、より少ない加工硬化量で被加工材１が破断し、被加工材１の伸びフランジ性が向上することになる。なお、突起部１６の高さより窪み部１７の深さを深くした場合において、このような作用効果が十分に発揮されることになる。
【００４３】
突起部１６の大きさは、通常のプレス装置で可能な板逆押さえ荷重を考慮すれば、傾斜付き部分板逆押さえ１３の押さえ面積の５〜７０％の面積とし、突起部１６の高さは、被加工材１の板厚の５０〜３００％とすることが望ましく、窪み部１７の深さは、それに対応した押し込み深さが得られるものが望ましい。なお、ここでいう突起部１６の大きさとはあ、パンチ２を鉛直下方から見た場合における突起部１６の面積のことをいい、傾斜付き部分板逆押さえ１３の押さえ面積とは、傾斜付き部分板逆押さえ１３を鉛直上方から見た場合における傾斜付き板逆押さえ１３上面の面積のことをいう。また、突起部１６の高さとは、各突起部１６のパンチ２の底面から突起部１６先端までの方向Ｐの最大距離のことをいい、窪み部１７の深さとは、各窪み部１７の底面から傾斜付き板逆押さえ１３の上面を通る平面までの方向Ｐの最大距離のことをいう。
【００４４】
突起部１６は、図７のようにパンチ２の底面に一つのみ設けられていてもよいし、図８のように、パンチ２の底面において、幅方向に間隔を空けて複数設けられていてもよい。突起部１６は、パンチ２の底面において、長手方向に間隔を空けて複数設けられていてもよいのは勿論である。窪み部１７は、突起部１６の数に応じて設けられていればよい。
【００４５】
複数とすれば突起部１６と被加工材１との接触面積が増えるために前記固定力を増すことができるが、数を増やし過ぎればビード１８間の素材が破断を起こして却って固定力を減らすことにもなるので、試行錯誤によりビード１８間で素材が破断を起こさない程度の突起部１６の数や突起部１６間の間隔を見積もることが必要となる。本発明者らは試行錯誤の結果、鉄鋼材料であれば１０個以下とすれば多くの場合に上記のような問題は起こらないことを見出した。ただし、この結果はあくまでも参考であり、被加工材１の延性が高い場合は、１０個以上のビード１８でもビード１８間の素材の破断は起こらず、数を増やすことができる。
【００４６】
また、傾斜付き部分板逆押さえ１３だけでなく、部分板逆押さえ１２においても、上記と同様の条件にて、突起部１６及び窪み部１７を設けることにより、上記と同様の効果を得ることができる。
【実施例１】
【００４７】
本発明の効果を実証することを目的として、図９、図１０、図１１に示すようなそれぞれの打ち抜き装置４１、打ち抜き装置４２、打ち抜き装置４３により被加工材１に対して打ち抜き加工を行った後、得られた試験片３１に対して図１２に示すような伸びフランジ試験を行った。以下、試験条件について詳しく説明する。
【００４８】
この伸びフランジ試験において使用される被加工材１は、図１３に示すような、方向Ｘの長さ２００ｍｍ、方向Ｙの長さ２００ｍｍ、板厚１．４ｍｍの形状からなる。被加工材１に適用される材料は、引張強さ５９０MPa級の高張力鋼板を使用した。この被加工材１に対しては、図１３に示すような切断線３２の形状に沿って、各打ち抜き装置を用いて打ち抜き加工を施し、試験片３１を得た。得られた試験片３１の形状は、図１３に示す切断線３２の形状のように、直線部３２ａに沿って開断面に切断されており、その中央部３２ｂに半径１０ｍｍの半円状に窪んだ切断形状が形成される。このように半円状に打ち抜き切断された打ち抜き切断部３５には、図１２に示すように、伸びフランジ試験時において円錐パンチ３８が押し込まれた後、図１７に示すような伸びフランジ部２１が形成される。
【００４９】
図９（ａ）、図９（ｂ）は、本発明例１として使用した打ち抜き装置４１である。打ち抜き装置４１は、打ち抜き用ダイ３、板押さえ９、打ち抜き用パンチ３３及び部分板逆押さえ１２を少なくとも備えるものである。図９（ｃ）は、打ち抜き用ダイ３と、打ち抜き用ダイ３上に載置された被加工材１と、打ち抜き用パンチ３３との位置関係を説明するための概略平面図である。図９（ｃ）に示すように、打ち抜き用ダイ３の側面３ｂは、打ち抜き用パンチ３３の側面３３ｂの形状と対応する形状となっており、これら打ち抜き用ダイ３と打ち抜き用パンチ３３とのクリアランスは0.16ｍｍである。また、打ち抜き用ダイ３の上面は、平坦となっている。
【００５０】
図９（ｄ）は、打ち抜き用ダイ３と、部分板逆押さえ１２との位置関係を説明するための概略平面図である。図９（ａ）や図９（ｄ）に示すように、部分板逆押さえ１２は、打ち抜き用パンチ３３の半円部３４の形状に対応した形状の半円部１２ｃを有している。これによって、後述する打ち抜き用パンチ３３の半円部３４に相当する範囲の全部と、打ち抜き用パンチ３３の幅方向に亘る範囲の一部とを、被加工材１の下面から押さえることができる。部分板逆押さえ１２の幅方向（切断線方向）の長さＬ２は、被加工材１の幅方向の長さの１０％である２０ｍｍである。部分板逆押さえ１２の長手方向の長さＬ１は、５０ｍｍとした。板逆押さえ１２は、油圧クッションピンにより４００Nの板逆押さえ荷重を被加工材１に加えた。
【００５１】
図１０は、比較例１として使用した打ち抜き装置４２である。図１０（ｂ）や図１０（ｄ）に示すように、打ち抜き装置４２は、打ち抜き装置４１に対して、全面板逆押さえ１１が被加工材１の幅方向の全長に亘る範囲を押さえることを可能とする点のみ異なる。なお、全面板逆押さえ１１は、その上面が傾斜していない。
【００５２】
図１１は、比較例２として使用した打ち抜き装置４３である。打ち抜き装置４３は、打ち抜き装置４１に対して、部分板逆押さえ１２を使用しない点のみ異なる。これら打ち抜き装置４２と打ち抜き装置４３の各比較例におけるその他の構成は、図９に示す本発明例である打ち抜き装置４１と同じである。
【００５３】
各打ち抜き装置が有している打ち抜き用パンチ３３の形状は、図１４に示す３面図のようになる。即ち、打ち抜き用パンチ３３は、上部より視認した場合に、図１４（ｃ）に示すように、幅方向に２１０ｍｍ、長手方向に１０５ｍｍの大きさからなり、更にその側面中央に半径１０ｍｍの断面半円の形状からなる円柱状の半円部３４を有している。この打ち抜き用パンチ３３及び半円部３４は、それぞれその底面に傾斜刃３３ａ、傾斜刃３４ａを有しており、これら傾斜刃の傾斜角は、幅方向に６°傾斜して設けられている。なお、傾斜刃３３ａと傾斜刃３４ａとは、長手方向に亘って連続した面をなしている。また、図１４中における長手方向及び幅方向は、打ち抜き装置中における位置関係について定義したものである。
【００５４】
この打ち抜き用パンチ３３の荷重発生機構として使用したプレス装置は最大発生荷重６０トンの機械式クランクプレスであり、打ち抜き速度は６０spmに設定した（５０ｍｍ／秒程度）。
【００５５】
試験片３１に対して行なった伸びフランジ試験は、図１２に示すように、複数の押さえ板３６間に試験片３１を挟持させた後、半円状に打ち抜き切断された試験片３１の打ち抜き切断部３５に対して、対頂角６０°の円錐パンチ３８を方向Ｑに向けて押し込み、試験片３１の裏面より発生した亀裂が板厚を貫通した時点のフランジ高さＨ１により評価するものである。ここで、フランジ高さＨ１とは、図１５に示すように、伸びフランジ試験後の試験片３１の断面において、変形していない試験片３１の裏面３１ａから、伸びフランジ部２１の下端部２１ａまでの試験片３１の板厚方向の距離をいう。亀裂が板厚を貫通したかどうかの判断は目視で行った。試験数は、各打ち抜き装置ごとにそれぞれ２０回ずつ行なった。
【００５６】
図１６に、実施例１における伸びフランジ試験結果を示す。図１６より、本発明例１の打ち抜き装置４１を用いた試験片３１のフランジ高さＨ１は、比較例１の打ち抜き装置４２を用いた試験片３１のフランジ高さＨ１より２０％程度の向上が見られ、更に比較例２の打ち抜き装置４３を用いた試験片３１のフランジ高さＨ１より１００％以上の向上が見られることが確認された。即ち、本発明例である図７の打ち抜き装置４１により打ち抜いた試験片３１が最も良い伸びフランジ性を示していることが分かる。本実施例１により、本発明を適用した被加工材１の幅方向に亘る範囲の一部を押さえる部分板逆押さえ１２を有する打ち抜き装置は、被加工材１の打ち抜き加工後において、被加工材１の伸びフランジ性の向上に効果があることが証明された。
【実施例２】
【００５７】
実施例２においても実施例１と同様に、本発明の効果を実証するべく、図１８、図１０、図１１に示すような打ち抜き装置４４、打ち抜き装置４２、打ち抜き装置４３により被加工材１に対して打ち抜き加工を行った後、得られた試験片３１に対して図１２に示すような伸びフランジ試験を行った。
【００５８】
本発明例２として使用した打ち抜き装置４４は、図１８に示すような構成からなり、図９に示す打ち抜き装置４１と比較して、傾斜付き部分板逆押さえ１３の上面が幅方向に向けて傾斜している点でのみ異なる。傾斜付き部分板逆押さえ１３は、本発明例１として使用した打ち抜き装置４１と同様に、打ち抜き用パンチ３３の半円部３４に対応した形状の半円部１３ｃを有している。傾斜付き部分板逆押さえ１３の幅方向（切断線方向）の長さＬ２は、被加工材１の板幅ｄ１の１０％である２０ｍｍである。傾斜付き部分板逆押さえ１３の長手方向の長さＬ１は、５０ｍｍとした。傾斜付き部分板逆押さえ１３は油圧クッションピンにより４００Nの板逆押さえ荷重を被加工材１に加える。傾斜付き部分板逆押さえ１３は、その上面において打ち抜きパンチ３３の傾斜刃３３ａ（上刃）と同じ傾斜角を有しており、その大きさは約６°である。
【００５９】
実施例２における試験条件は、実施例１における試験条件に対して、打ち抜き装置４４（本発明例１）の構成のみが異なっており、打ち抜き装置４４以外の試験条件は、実施例１と同じ条件で試験を実施した。
【００６０】
図１９に、実施例２における伸びフランジ試験結果を示す。図１９より、本発明例２の打ち抜き装置４４を用いた試験片３１のフランジ高さＨ１は、比較例１の打ち抜き装置４２を用いた試験片３１のフランジ高さＨ１より３０〜４０％程度の向上が見られ、更に比較例２の打ち抜き装置４３を用いた試験片３１のフランジ高さより１１０〜１２０％程度の向上が見られることが確認された。即ち、本発明例２である図１８の打ち抜き装置４４により打ち抜いた試験片が最も良い伸びフランジ性を示していることが分かる。本実施例２により、本発明を適用した傾斜角を有する打ち抜き装置４４は、被加工材１の打ち抜き加工時における伸びフランジ性の向上に効果があることが証明された。
【００６１】
また、実施例１と実施例２の伸びフランジ試験結果を比較すると、本発明例１の打ち抜き装置４１による試験片３１のフランジ高さＨ１が１２ｃｍ前後であるのに比べて、本発明例２の打ち抜き装置４４による試験片３１のフランジ高さＨ１が１３ｃｍ前後となっていることが確認できる。これより、幅方向（切断線方向）に向けて傾斜角を有し、打ち抜き用パンチ３３の傾斜刃３３ａと略平行となるよう対向して傾斜付き部分板逆押さえ１３を配置した方が、優れた伸びフランジ性を得られることが確認できた。
【実施例３】
【００６２】
実施例３においても実施例１と同様に、本発明の効果を実証するべく、図２０、図１０、図１１に示すようなそれぞれの打ち抜き装置４５、打ち抜き装置４２、打ち抜き装置４３により被加工材１に対して打ち抜き加工を行った後、得られた試験片３１に対して図１２に示す伸びフランジ試験を行った。
【００６３】
被加工材１には引張強さ５９０MPa級の高張力鋼板を使用した。該鋼板の板厚は１．４ｍｍである。この被加工材１に対しては、図１３に示すような切断線３２の形状に沿って打ち抜き加工を施し、直線部３２ａに沿って開断面に切断され、その中央部３２ｂに半円状に窪んだ切断形状が形成された試験片３１を得た。この他の試験片３１に関する試験条件は、実施例１と同じ条件で試験を実施した。
【００６４】
図２０に示す装置は、本発明例３として使用した打ち抜き装置４５であり、図１８に示す打ち抜き装置４４と比較して、打ち抜き用パンチ３３の底面に突起部１６を一つ設けた点と、傾斜付き部分板逆押さえ１３に対して突起部１６と対向する位置に窪み部１７を一つ設けた点でのみ異なる。傾斜付き部分板逆押さえ１３は、本発明例１として使用した打ち抜き装置４１と同様に、打ち抜き用パンチ３３の半円部３４に対応した形状とされ、この半円部３４に対面されて設けられる半円部１３ｃを有している。傾斜付き部分板逆押さえ１３の幅方向（切断線方向）の長さＬ２は、被加工材１の板幅ｄ１の１０％である２０ｍｍである。傾斜付き部分板逆押さえ１３は油圧クッションピンにより４００Nの板逆押さえ荷重を被加工材１に加える。傾斜付き部分板逆押さえ１３は、その上面において打ち抜き用パンチ３３の上刃１０と同じ傾斜角を有しており、その大きさは約６度である。
【００６５】
突起部１６の詳細な寸法は図２１に示すとおりであり、窪み部１７の詳細な寸法は図２２に示すとおりである。また、打ち抜き用パンチ３３の詳細な寸法を示す三面図は、図２４に示すとおりである。また、打ち抜き用パンチ３３の荷重発生機構として使用したプレス装置は最大発生荷重６０トンの機械式クランクプレスであり、打ち抜き速度は６０ｓｐｍ（ストローク／分）に設定した（５０ｍｍ／秒程度）。
【００６６】
図１０に示す装置は、比較例１として使用した打ち抜き装置４２である。打ち抜き装置４２は、本発明例３として使用した打ち抜き装置４５と比較して、被加工材１の幅方向の全長に亘る範囲を押さえる全面板逆押さえ１１を用いた点、打ち抜き用パンチ３３に突起部１６を設けない点、全面板逆押さえ１１に窪み部１７を設けない点で異なる装置である。なお、全面板逆押さえ１１は傾斜角を有さない。
【００６７】
図１１に示す装置は、比較例２として使用した打ち抜き装置４３である。打ち抜き装置４３は、本発明例３として使用した打ち抜き装置４５と比較して、板逆押さえを使用しない点、打ち抜き用パンチ３３に突起部１６を設けない点で異なっている。その他の条件は、図２０に示す本発明例３と同じである。
【００６８】
試験片３１に対して行った伸びフランジ試験は、図１２に示すように、半円状に切断された試験片３１の打ち抜き切断部３５に、対頂角６０度の円錐パンチ３８を押し込み、試験片３１の裏面より発生した亀裂が板厚を貫通した時点のフランジ高さＨ１により評価するものである。試験数は、各打ち抜き装置ごとにそれぞれ２０回ずつ行った。伸びフランジ試験の他の試験条件については、実施例１と同様の条件下で行った。
【００６９】
図２４に、実施例３における伸びフランジ試験結果を示す。図２４より、本発明例３の打ち抜き装置４５により打ち抜いた試験片が最も良い伸びフランジ性を示していることが分かる。本発明例３の打ち抜き装置４５を用いた場合、比較例１の打ち抜き装置４２よりも３０〜５０％程度の伸びフランジ性の向上が見られた。また、実施例１の本発明例１や、実施例２の本発明例２の伸びフランジ試験結果と比較すると、本発明例１、２よりも本発明例３の方が伸びフランジ性が向上していることが確認できる。これより、本発明例３のように、打ち抜き用パンチに突起部１６を設け、板逆押さえに窪み部１７を設けた場合に、伸びフランジ性向上に効果があることが証明された。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】打ち抜き加工を模式的に示す図である。
【図２】打ち抜き面８の特徴を模式的に示す図である。
【図３】従来の傾斜刃１０による打ち抜き加工を模式的に示す図であり、（ａ）は、その正面立面図、（ｂ）は、その側面図であって、（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図４】被加工材１の幅方向全長に亘って全長板逆押さえ１１を打ち抜き装置に適用した場合の模式図であり、（ａ）は、その正面立面図、（ｂ）は、その側面図であって、（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】被加工材１の幅方向の一部に亘って部分板逆押さえ１２を打ち抜き装置に適用した場合の模式図であり、（ａ）は、その正面立面図、（ｂ）は、その側面図であって、（ａ）におけるＣ−Ｃ線断面図である。
【図６】本発明を適用した傾斜付き部分板逆押さえ１３を設けた場合の模式図であり、（ａ）は、その正面立面図、（ｂ）は、その側面図であって、（ａ）におけるＤ−Ｄ線断面図である。
【図７】打ち抜き用パンチに一つの突起部を設け、傾斜付き部分板逆押さえに一つの窪み部を設けた本発明の打ち抜き装置の構成を模式的に示す図であり、（ａ）はその正面立面図、（ｂ）はその側面図であって（ａ）におけるＩ−Ｉ線断面図であり、（ｃ）はその打ち抜き加工時における状態を示す側面図である。
【図８】打ち抜き用パンチに複数の突起部を設け、傾斜付き部分板逆押さえに複数の窪み部を設けた本発明の打ち抜き装置の構成を模式的に示す図であり、（ａ）はその側面図、（ｂ）はその打ち抜き加工時における状態を示す側面図である。
【図９】実施例１において本発明例１として使用した打ち抜き装置４１の模式図であり、（ａ）は、その正面立面図、（ｂ）は、その側面図であって、（ａ）におけるＥ−Ｅ線断面図、（ｃ）は、被加工材１と打ち抜き用ダイ３と打ち抜き用パンチ３３との位置関係を説明するための概略平面図、（ｄ）は、打ち抜き用ダイ３と部分板逆押さえ１２との位置関係を説明するための概略平面図である。
【図１０】実施例１及び実施例２において比較例１として使用した打ち抜き装置４２の模式図であり、（ａ）は、その正面立面図、（ｂ）は、その側面図であって、（ａ）におけるＦ−Ｆ線断面図、（ｃ）は、被加工材１と打ち抜き用ダイ３と打ち抜き用パンチ３３との位置関係を説明するための概略平面図、（ｄ）は、打ち抜き用ダイ３と全面板逆押さえ１１との位置関係を説明するための概略平面図である。
【図１１】実施例１及び実施例２において比較例２として使用した打ち抜き装置４３の模式図であり、（ａ）は、その正面立面図、（ｂ）は、その側面図であって、（ａ）におけるＧ−Ｇ線断面図である。
【図１２】実施例１、２で行った伸びフランジ試験を模式的に示す図である。
【図１３】実施例１、２に使用した被加工材のサイズと切断形状とを模式的に示す図である。
【図１４】実施例１、２で使用した打抜き用パンチ３３を示す図であり、（ａ）は、その正面立面図、（ｂ）は、その側面図を、（ｃ）は、その平面図である。
【図１５】伸びフランジ試験の評価値であるフランジ高さを説明する図である。
【図１６】実施例１における伸びフランジ試験結果を示す図である。
【図１７】伸びフランジ部の例を模式的に示す図であり、（ａ）は、フランジアップ成形加工前のブランク（被加工材１）を、（ｂ）は、フランジアップ成形加工後の部材を示す図である。
【図１８】実施例２において本発明例２として使用した打ち抜き装置の模式図であり、（ａ）は、その正面立面図、（ｂ）は、その側面図であって、（ａ）におけるＨ−Ｈ線断面図、（ｃ）は、被加工材１と打ち抜き用ダイ３と打ち抜き用パンチ３３との位置関係を説明するための概略平面図、（ｄ）は打ち抜き用ダイ３と傾斜付き板逆押さえ１３との位置関係を説明するための概略平面図である。
【図１９】実施例２における伸びフランジ試験結果を示す図である。
【図２０】実施例３で使用した本発明例３に係る打ち抜き装置４５の模式図であり、（ａ）はその正面立面図、（ｂ）は、その側面図であって（ａ）におけるＪ−Ｊ線断面図である。
【図２１】実施例３で使用した本発明例３に係る打ち抜き用パンチ３３の突起部１６の詳細を示す拡大図である
【図２２】実施例３で使用した本発明例３に係る傾斜付き部分板逆押さえ１３の窪み部１７の詳細を示すを拡大図である
【図２３】実施例３に使用した打ち抜き用パンチを示す図であり、（ａ）はその正面立面図、（ｂ）はその側面図、（ｃ）はその平面図である。
【図２４】実施例３における伸びフランジ試験結果を示す図である。
【符号の説明】
【００７１】
１  被加工材
２  打ち抜き用パンチ
３  打ち抜き用ダイ
３ａ  下刃
４  ダレ
５  せん断面
６  破断面
７  ばり
８  打ち抜き面
９  板押さえ
１０  傾斜刃（上刃）
１１  全面板逆押さえ
１２  部分板逆押さえ
１３  傾斜付き部分板逆押さえ
１５  シャー角付き打ち抜き装置
１６  突起部
１７  窪み部
１８  ビード
２１  伸びフランジ部
２２  伸びフランジ予定部
３１  試験片
３２  切断線
３３  打ち抜き用パンチ
３３ａ  傾斜刃
３４  半円部
３４ａ  傾斜刃
３５  打ち抜き切断部
３６  押さえ板
３８  円錐パンチ
４１  打ち抜き装置（本発明例１）
４２  打ち抜き装置（比較例１）
４３  打ち抜き装置（比較例２）
４４  打ち抜き装置（本発明例２）
４５  打ち抜き装置（本発明例３）
ａ    隙間
Ｈ１  フランジ高さ
Ｌ１  板逆押さえの長手方向長さ
Ｌ２  板逆押さえの幅方向長さ
【図１】
0005042935.tif 000002
【図２】
0005042935.tif 000003
【図３】
0005042935.tif 000004
【図４】
0005042935.tif 000005
【図５】
0005042935.tif 000006
【図６】
0005042935.tif 000007
【図７】
0005042935.tif 000008
【図８】
0005042935.tif 000009
【図９】
0005042935.tif 000010
【図１０】
0005042935.tif 000011
【図１１】
0005042935.tif 000012
【図１２】
0005042935.tif 000013
【図１３】
0005042935.tif 000014
【図１４】
0005042935.tif 000015
【図１５】
0005042935.tif 000016
【図１６】
0005042935.tif 000017
【図１７】
0005042935.tif 000018
【図１８】
0005042935.tif 000019
【図１９】
0005042935.tif 000020
【図２０】
0005042935.tif 000021
【図２１】
0005042935.tif 000022
【図２２】
0005042935.tif 000023
【図２３】
0005042935.tif 000024
【図２４】
0005042935.tif 000025