(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状素材から、孔周縁にバーリング部を有する製品を打ち抜くプレス加工方法において、第１のパンチによって前記板状素材に孔を穿設すると共に、該孔の周縁から径方向外側に向かって前記板状素材の表面側の段差が深くなるように傾斜した略テーパ状の環状座部を形成する第１のプレス工程と、第２のパンチによって前記板状素材の表面側から前記環状座部を押圧して前記板状素材の表面側に環状の平滑座面を形成すると共に、前記板状素材の裏面側に前記孔の周縁部から突出する環状のバーリング部を形成する第２のプレス工程と、第３のパンチによって前記製品の輪郭の全周に沿って切断する第３のプレス工程を含むことを特徴とするプレス加工方法。
【請求項２】
前記第１のプレス工程、前記第２のプレス工程及び前記第３のプレス工程を、順送型によって同時に行なうことを特徴とする請求項１記載のプレス加工方法。
【請求項３】
前記第２のプレス工程と前記第３のプレス工程との間に、前記孔の内周面に対しシェービングを行なうシェービング工程を付加することを特徴とする請求項１記載のプレス加工方法。
【請求項４】
前記第１のパンチは、前記板状素材に穿設する孔と同径の押圧面を有する円柱部と、該円柱部の裾部外縁から径方向外側に向かって漸次突出しテーパ状の押圧面を形成する環状凸部とを備え、該環状凸部の押圧面の前記円柱部に接する部分に環状溝を形成して成ることを特徴とする請求項１、２又は３記載のプレス加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプレス加工方法に関し、板状素材から、孔周縁にバーリング部を有する製品、例えば自動車の排気系に用いるフランジを打ち抜くプレス加工方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】
通常、プレス加工、特に、プレス打ち抜き加工によって板状素材から所定形状の製品を製造する際には、打ち抜き時に肩部（角部）にダレが生じ、所謂「肩部ダレ」となる。この肩部ダレは、当然、製品の平面度を確保する際の障害となるので、極力小さくすることが望ましい。特に、自動車の排気系におけるパイプ接続用継手フランジ（以下、単にフランジという）に関し、接続相手部品との接続時に排気ガスのシール手段たるガスケットを挟持する場合には、このガスケットの座面として、中央のガス流通孔回りに、フランジの接合面に対して段差を形成する平面が必要となるので、肩部ダレがあればその部分は座面として利用できない。一方、車両搭載上のスペースおよび重量低減の要求からフランジをできるだけ小さくすることが要請されており、その外形を最小にすることが必要となるので、フランジの外形を拡大する訳にはいかず、十分な座面を確保することが困難な状況となっている。
【０００３】
上記のプレス打ち抜き加工によってフランジを製造する場合のように、板状素材からの加工時に、確保すべき面に対して障害となる肩部ダレを回避する方法が種々提案されている。例えば、特開平２−１４７１２８号公報には、金属板をバーリング加工して軸受孔部を形成する軸受加工法に関し、バーリング加工の特性上、軸受孔部がテーパ形状となることを問題として、テーパ形状を呈せず高精度軸受を構成する方法が提案されている。この軸受加工方法においては、金属板を下孔加工して後、又は該下孔加工と同時に該孔部をバーリング加工して一側方向に突出せしめ、更に、該突出部を上下のダイにてコイニング加工し、該コイニング加工時に前記金属板の下孔近傍の肉部を前記下孔中央部に向かって塑性流動せしめて肉厚に形成すると共に、該孔部を高精度に仕上げることとしている。
【０００４】
また、特開平１０−２２５７２９号公報には、バーリングする前の素材の穴の大きさによってワークに発生する欠陥が左右されることに鑑み、ワークに欠陥が発生しないバーリング加工方法が提案されている。即ち、バーリングによって立ち上げられるべき筒状部に似た凸部を、バーリングに先立ち、あらかじめ形成しておくこととしている。具体的には、「板状の素材を用いて半抜き加工、後方押し出し、下穴抜き、バーリングの各工程を経て所望のワークを得る。あるいは、板状の素材を用いてコイニング、後方押し出し、下穴抜き、バーリングの各工程を経て所望の製品を得る。」（同公報の段落〔０００６〕）としている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、孔周縁にバーリング部を有する製品として、自動車の排気系においては、孔周縁の表面側にガスケット用の座面を有すると共に、裏面側には管部材との溶接の便宜に供するバーリング部を有するフランジが用いられる。このようなフランジをプレス加工によって製造する際、フランジの表面側はガスケット用の座面確保とフランジの外形の最小化という背反事項を両立させるために肩部ダレを最小にすると同時に、裏面側には上記のバーリング部を形成することが必要となる。
【０００６】
例えば前掲の特開平２−１４７１２８号公報に記載の軸受加工法によれば肩部ダレを無くすことができるが、例えばコイニングを行なうためには、素材の上下左右を拘束する強固な金型が必要になると共に、専用のプレス加工装置も必要となる。従って、製造コストという点でも、サイクルタイムという点でも、量産に適さず、自動車の排気系部品の製造には不向きである。
【０００７】
一方、前掲の特開平１０−２２５７２９号公報に記載のバーリング加工方法によれば、確かにガスケット用の座面及びバーリング部は形成されるが、最終工程のバーリング加工によって、座面に接する角部に肩部ダレが生じ、依然として座面と肩部ダレが干渉するという問題は解消されない。
【０００８】
そこで、本発明は、板状素材から、孔周縁にバーリング部を有する製品を打ち抜く際に、その表面側の肩部ダレを最小にすると共に、裏面側に環状のバーリング部を適切に形成し得るプレス加工方法を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、請求項１に記載のように、板状素材から、孔周縁にバーリング部を有する製品を打ち抜くプレス加工方法において、第１のパンチによって前記板状素材に孔を穿設すると共に、該孔の周縁から径方向外側に向かって前記板状素材の表面側の段差が深くなるように傾斜した略テーパ状の環状座部を形成する第１のプレス工程と、第２のパンチによって前記板状素材の表面側から前記環状座部を押圧して前記板状素材の表面側に環状の平滑座面を形成すると共に、前記板状素材の裏面側に前記孔の周縁部から突出する環状のバーリング部を形成する第２のプレス工程と、第３のパンチによって前記製品の輪郭の全周に沿って切断する第３のプレス工程を含むことを特徴とするものである。
【００１０】
上記請求項１に記載のプレス加工方法において、請求項２に記載のように、前記第１のプレス工程、前記第２のプレス工程及び前記第３のプレス工程を、順送型によって同時に行なうように構成するとよい。
【００１１】
また、上記請求項１に記載のプレス加工方法において、請求項３に記載のように、前記第２のプレス工程と前記第３のプレス工程との間に、前記孔の内周面に対しシェービングを行なうシェービング工程を付加することとしてもよい。尚、シェービング方法としては種々の態様があるが、パンチあるいはトリム刃によってプレス工程の一環として行なうことができる。
【００１２】
更に、上記請求項１、２又は３に記載のプレス加工方法において、請求項４に記載のように、前記第１のパンチは、前記板状素材に穿設する孔と同径の押圧面を有する円柱部と、該円柱部の裾部外縁から径方向外側に向かって漸次突出しテーパ状の押圧面を形成する環状凸部とを備え、該環状凸部の押圧面の前記円柱部に接する部分に環状溝を形成したものとするとよい。而して、第１のプレス工程によって板状素材の孔周縁に形成される環状座部の表面側には、第１のパンチの環状溝に対応した環状突起が孔周縁から突出するように形成され、この環状突起が第２のプレス工程時に塑性流動してバーリング部を構成する材料の一部に供される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のプレス加工方法の望ましい実施形態を図面を参照して説明する。図１及び図２は、本発明のプレス加工方法によって金属製板状素材のワークＷから、自動車の排気系に供するフランジ４０を製造する際に生ずる加工途中のワークＷ及び打ち抜かれた部材を示すもので、第１のプレス工程後の状態を示す（Ａ）部分と、第２のプレス工程後の状態を示す（Ｂ）部分と、シェービング工程後の状態を示す（Ｃ）部分と、第３のプレス工程後の状態を示す（Ｄ）部分が表れている。
【００１４】
また、図６は、これらの四工程が順送型（図６にその一部を示す）によって行なわれる状態を示すもので、板状素材のワークＷが左右方向に延在しており、プレス装置（図示せず）の起動後、プレスストローク終了毎に右方へ移動し、図６の（１）、（２）、（３）及び（４）の順に、順送り工程でワークＷに対する加工が行なわれる。従って、図６の（４）以降は上記の四工程が同時に行なわれることになる。尚、図３に第１のプレス工程における穴抜き時の状態を拡大して示し、図４に第２のプレス工程における押圧時の状態を拡大して示し、図５にシェービング工程におけるシェービング時の状態を拡大して示している。
【００１５】
本実施形態における第１のプレス工程は、第１のパンチ（図７の１００）によって板状素材のワークＷに孔１１を穿設すると共に、この孔１１の周縁から径方向外側に向かって表裏面が傾斜した略テーパ状の環状座部１２を形成するもので、本実施形態では穴抜き工程という。第２のプレス工程は、第２のパンチ（図示せず）によって環状座部１２を押圧してワークＷの表面側に環状の平滑座面１３を形成すると共に、ワークＷの裏面側に孔１１の周縁部から突出する環状のバーリング部１５を形成するもので、押圧工程という。そして、第３のプレス工程は、第３のパンチ（図示せず）によって製品（フランジ４０）の輪郭の全周に沿って切断するもので、本実施形態では外形抜き工程という。
【００１６】
而して、図１乃至図３（並びに図６及び図７）を参照して、先ず第１のプレス工程である穴抜き工程（図１及び図２の（Ａ）部分）について説明する。この工程では、図７に示す第１のパンチ１００が下降駆動され、これによってワークＷに孔１１が打ち抜かれると共に環状座部１２が形成される。これにより、図１に白抜き矢印で示すように、スクラップ２０が切り離されて除去される。環状座部１２は、図３に拡大して示すように、孔１１の周縁に環状突起１２ａを有し、ここから径方向外側に向かって表面ｆ及び裏面ｒが傾斜し、略テーパ状に形成されたもので、次の押圧工程において肩部ダレ防止及びバーリング部の形成に供されるが、これについては後述する。
【００１７】
この穴抜き工程で用いられる装置は、図７に示すように構成されている。即ち、下型ＬＤの上にワークＷを載置し、上型ＵＤを下降駆動することによって孔１１等の打ち抜くように構成されている。この上型ＵＤに、所定形状の押圧面を有する第１のパンチ１００が装着され、下型ＬＤには、同様に所定形状の押圧面を有するダイ２００が装着されている。第１のパンチ１００は、ワークＷに穿設する孔１１と同径の押圧面を有する円柱部１０１と、この円柱部１０１の裾部外縁から径方向外側に向かって漸次突出しテーパ状の押圧面を構成する環状凸部１０２とを備えている。更に、環状凸部１０２の押圧面の円柱部１０１に接する部分に環状溝１０３が形成されている。この環状溝１０３により前述の環状突起１２ａが形成される。また、ダイ２００にも、第１のパンチ１００の環状凸部１０２に対応する位置に、テーパ状の押圧面を構成する環状凹部２０２が形成されている。
【００１８】
図７に示すように、上型ＵＤには、第１のパンチ１００の回りにプレッシャプレート３００が配置されており、ワークＷのプレス加工時にはワークＷはプレッシャプレート３００によってダイ２００に強く押しつけられて固定される。更に、下型ＬＤには、ダイ２００の中心にイジェクタ４００が配置されており、第１のパンチ１００の下降駆動によってスクラップ２０が打ち抜かれる際に、図示しない付勢手段によってイジェクタ４００がスクラップ２０を押し上げるように構成されている。これにより、切り離されたスクラップ２０は第１のパンチ１００の上昇後に、イジェクタ４００によってスクラップ２０がワークＷの上方に押し出され、除去される。
【００１９】
次に、第２のプレス工程の押圧工程（図１及び図２の（Ｂ）部分）について説明する。上記の穴抜き工程で形成された環状座部１２は、この押圧工程で第２のパンチ（図示せず）によって押圧され、ワークＷの表面側に、環状座部１２の最も深い段差と略等しい段差上に、環状の平滑座面１３が形成される。同時に、ワークＷの裏面側の孔１１回りに、環状の段部１４及びバーリング部１５が形成される。
【００２０】
この場合において、ワークＷの表面側に平滑座面１３が形成され、裏面側に段部１４及びバーリング部１５が形成される際に、環状座部１２の金属材料が塑性流動して過不足なく用いられるように設定されている。特に、本実施形態では、図３に示すように、穴抜き工程時にワークＷの孔１１周縁に形成される略テーパ状の環状座部１２の表面側には、第１のパンチ１００の環状溝１０３（図７）に対応した環状突起１２ａが孔周縁から突出するように形成され、この環状突起１２ａは押圧工程時に塑性流動してバーリング部１５を構成する材料の一部に供される。而して、この押圧工程で形成される平滑座面１３、段部１４及びバーリング部１５の形状精度が高くなり、孔１１周縁の肩部ダレを最小に抑えることができる。
【００２１】
続いて、シェービング工程（図１及び図２の（Ｃ）部分）において、上型ＵＤ（図６）の下降に伴い、例えばトリム刃（図示せず）によって、ワークＷの側部の金属材料が剪断切除されつつ側部が削ぎ落されて、最終形状の孔１６が形成されると共に、最終形状のバーリング部１７が形成され、図１に白抜き矢印で示すように、スクラップ３０が切り離されて除去される。尚、上記トリム刃に限らず、プレス加工の一環としてシェービングを行い得るものであればよく、例えばパンチを用いることとしてもよい。このシェービング工程は必須ではないが、孔１６の内周面に高い形状精度が要求される場合に付加するとよい。
【００２２】
次に、第３のプレス工程として行なわれる外形抜き工程（図１及び図２の（Ｄ）部分）について説明する。ここでは、ワークＷに対し上型ＵＤが下降駆動に応じて第３のパンチ（図示せず）によって、図２の（Ｄ）に示す小孔４１が打ち抜かれると共に、製品の輪郭の全周、即ち外周（孔１８に対応）に沿って剪断される。而して、製品たるフランジ４０が打ち抜かれる。
【００２３】
尚、本実施形態においては上型ＵＤの下降駆動によるものに統一して説明したが、プレス装置による打ち抜き方向（プレス方向）は逆方向にしてもよい。更に、通常のプレス装置ではなくファインブランキングの設備を用い、あるいはファインブランキングと組合せて実施することとしてもよい。更に、製品としては上記のフランジ４０に限るものではなく、種々の製品に適用することができる。
【００２４】
図８及び図９は、本発明のプレス加工方法によって他の製品を製造する実施形態を示すもので、本実施形態によれば複数の孔を有する多孔連結型のフランジ４００を製造することができる。即ち、図８に示すように、第１のプレス工程（図８の（Ａ）部分の穴抜き工程）において、第１のパンチ（図示せず）によってワークＷに孔１１１乃至１１４を穿設すると共に、これらの孔１１１乃至１１４の周縁から径方向外側に向かって表裏面が傾斜した略テーパ状の環状座部１２１乃至１２４を形成する。このとき、スクラップ（図示せず）が切り離されて除去される。次に、第２のプレス工程（図８の（Ｂ）部分の押圧工程）において、第２のパンチ（図示せず）によって環状座部１２１乃至１２４を押圧してワークＷの表面側に環状の平滑座面１３１乃至１３４を形成すると共に、ワークＷの裏面側に孔１１１乃至１１４の周縁部から突出する環状のバーリング部（図示せず）を形成する。
【００２５】
続いて、シェービング工程（図８の（Ｃ）部分）において、トリム刃（図示せず）によってワークＷの側部の金属材料を剪断切除しつつ側部を削ぎ落して、最終形状の孔１６１乃至１６４を形成すると共に、最終形状のバーリング部（図示せず）を形成する。このときには、スクラップ（図示せず）が切り離されて除去される。そして、第３のプレス工程（外形抜き工程）において、第３のパンチ（図示せず）によって図８の（Ｄ）に実線で示す小孔４１０が打ち抜かれると共に、製品（フランジ４００）の輪郭の全周、即ち外周（孔１８０に対応）に沿って切断する。尚、図９は、上記の四工程が順送型によって行なわれる状態を示すもので、板状素材のワークＷが左右方向に延在しており、プレス装置（図示せず）の起動後、プレスストローク終了毎に右方へ移動し、図９の（１）、（２）、（３）及び（４）の順に、順送り工程でワークＷに対する加工が行なわれる。従って、図９の（４）以降は上記の四工程が同時に行なわれることになる。
【００２６】
而して、本実施形態によれば、多孔連結型のフランジ４００を製造する際にも、孔１１１乃至１１４周縁の肩部ダレを最小に抑え、高い形状精度で平滑座面１３１乃至１３４、段部１４１乃至１４４及びバーリング部（図示せず）を形成することができる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は上述のように構成されているので以下に記載の効果を奏する。即ち、請求項１に記載のプレス加工方法においては、従来のプレス装置および加工方法に若干の変更を加えるだけで、板状素材から、孔周縁にバーリング部を有する製品を打ち抜く際に、孔の表面側の周縁に肩部ダレが生ずることなく、裏面側に環状のバーリング部を有する製品を、安価かつ迅速に形成することができる。例えば、自動車の排気系に供するフランジを製造する際には、ガスケットの座面と干渉する肩部ダレを実質上問題ない量に抑え、所期の座面を確保することができるので、設計自由度が飛躍的に高まる。
【００２８】
特に、請求項２に記載のように構成することにより、通常の順送のプレス装置が使用できるので、一層経済的であるとともに、加工信頼度が高まる。
【００２９】
更に、請求項３に記載のように構成することとすれば、形状精度が向上し、製品の孔の周縁に肩部ダレがない製品を安価かつ迅速に形成することができる。
【００３０】
また、請求項４に記載のように構成することとすれば、第２のプレス工程における塑性流動による材料を過不足なく供給することができるので、製品の孔の周縁及びバーリング部の形状精度が向上し、孔の表面側の周縁に肩部ダレが生ずることなく、裏面側に環状のバーリング部を有する製品を、安価かつ迅速に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプレス加工方法の一実施形態によってフランジを打ち抜いた状態の  板状素材、及び切除されたスクラップを示す断面図である。
【図２】本発明のプレス加工方法の一実施形態によって板状素材からフランジを打ち抜いた後、フランジを取り出す前の状態を示す平面図である。
【図３】図１に示す実施形態における穴抜き工程で孔を打ち抜いた状態の板状素材、及び切除されたスクラップを拡大して示す断面図である。
【図４】図１に示す実施形態における押圧工程で平滑座面、段部及びバーリング部を形成した状態の板状素材を拡大して示す断面図である。
【図５】図１に示す実施形態におけるシェービング工程でシェービング行なった状態の板状素材、及び切除されたスクラップを拡大して示す断面図である。
【図６】本発明のプレス加工方法の一実施形態によって板状素材からフランジを形成するときの各プレス工程における板状素材を示す平面図である。
【図７】図１に示す実施形態における穴抜き工程に供するプレス装置の一部を示す断面図である。
【図８】本発明のプレス加工方法の一実施形態によって、板状素材から複数の孔を有するフランジを打ち抜いた後の状態を示す平面図である。
【図９】本発明のプレス加工方法の一実施形態によって、板状素材から複数の孔を有するフランジを形成するときの各プレス工程における板状素材を示す平面図である。
【符号の説明】
Ｗ  板状素材，  １１  孔，  １２  環状座部，  １３  平滑座面，
１４  段部，  １５  バーリング部，  １６  孔，  １７  バーリング部，
２０，３０  スクラップ，  ４０  フランジ，  ＵＤ  上型，
ＬＤ  下型，  １００  第１のパンチ，  ２００  ダイ
【図１】
0003766797.tif 000002
【図２】
0003766797.tif 000003
【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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