(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状素材から所定形状の製品を打ち抜くプレス加工方法において、加工前の前記板状素材上の前記製品の外形の一部に対して外側に、所定距離隔てて略平行に所定幅切除し少くとも一つのスリットを形成する第１のプレス工程と、前記スリットが形成された範囲内で、前記スリット内に余肉を押しやりつつ前記製品の外形の一部に沿ってシェービングを行う第２のプレス工程と、前記製品の外形の全周に沿って切断し前記板状素材から前記製品を打ち抜く第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２のプレス工程において、前記製品の外形の一部に対するシェービングをトリム刃によって行ない、前記製品の外形の一部と前記スリットとの間の所定距離を、前記第２のプレス工程における前記トリム刃によるシェービング時の前記板状素材の切断荷重が、前記第３のプレス工程における切断時の前記板状素材の変形荷重より小であるという条件を充足する距離に設定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３】
前記第２のプレス工程においては、前記余肉を前記スリット内に残置し、前記第３のプレス工程において、前記板状素材から切り離すように構成することを特徴とする請求項１又は２記載のプレス加工方法。
【請求項４】
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。
【請求項５】
前記トリム刃が、前記製品の外形の一部を含む前記板状素材に対して直角な面と該面から前記スリットの外側に向かう面とがなす刃先角を有し、該刃先角を鋭角に設定することを特徴とする請求項２、３又は４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、所定形状の製品、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）に関しては、接続相手部品との接続手段として、ボルト・ナット等の螺合手段の締結座面（平面）を確保する必要があるので、肩部ダレが存在するとその部分は締結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（肩部の輪郭）を拡大する訳にはいかず、十分な締結座面を確保することが困難な状況となっている。
【０００３】
打ち抜き時に生ずる肩部のダレに関連した従来技術として、プレス打ち抜き時のバリの発生という観点から、例えば特開平２０００−２１０７３２号公報には、ファインブランキングとして知られる精密打ち抜き方法に関し、ファインブランキングによる余肉が製品の平坦度に悪影響を及ぼすことを防止し、バリのない打ち抜きを行なうことを目的としたバリなし加工方法が提案されている。同公報に記載の方法によれば、製品の外周よりひとまわり大きめの位置にスリット孔を打ち抜き、押し出し加工をまず行い、次いで返し抜きを行なうことにより表裏両面でダレ面を形成し、もってバリの発生を防止し、スリット孔に余肉を導くことにより、余肉が製品の平坦度に悪影響を及ぼすことがないとしている（同公報の段落〔０００１〕乃至〔０００５〕、〔００１５〕等）。
【０００４】
また、特開２０００−２８８６５２号公報には、チクソモールディングにより製作されたＭｇ合金板に対して、割れなどの不良発生がなく切口面の全面にわたり平滑な切削面を有する高精度の穴をプレス１ストロークで効率よく得ることができる方法を提供することを目的として、ダイスとのクリアランスを切口面不良が発生しない最大の穴抜きクリアランスにして穴抜きを行い、続いて同一ストローク内でシェービングする削り抜き加工を行なうこととした精密穴抜き加工法が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述のフランジを、従来のプレス打ち抜き加工によって形成した場合には、締結座面を確保するため、更に後工程で切削加工を行なう必要がある。これはコストアップ要因となるので、プレス加工のみによって締結座面と外形（肩部の輪郭）の最小化を両立させることが望まれる。
【０００６】
この肩部ダレを最小にする手段として、例えば前掲の特開平２０００−２１０７３２号公報に記載のバリなし加工方法を採用するとすれば、この方法は、もともと、表裏両面でダレ面を形成してバリの発生を防止するとしているように、バリの発生防止が主眼であり、そのために積極的にダレを発生させているということができ、肩部ダレを防止するという点では明確な示唆はない。また、この方法によって、両面の各々で角部のバリが配分されて片面当りのバリ発生は減少するものの、依然としてバリは残る。しかも、ファインブランキング装置及び専用の金型は高価であり、複雑な工程であるため、製造コストとサイクルタイムの低減が困難である。
【０００７】
これに対し、前掲の特開２０００−２８８６５２号公報に記載の方法は、ファインブランキングではなくシェービングによる削り抜き抜き加工が用いられているが、シェービング刃で削ぎ落とせる範囲（余肉の量）は限られており、前述のフランジのように一旦形成された肩部ダレを完全に除去することはできない。これは、従来のシェービング刃の形状（進行方向に対し直角の刃部を有する）に起因すると共に、除去した余肉がシェービング時の障害となることに起因している。円滑にシェービングを行なうためには、シェービング時の余肉はスクラップとして適切に排除する必要がある。
【０００８】
特に、前述のフランジにおいては、後工程として切削加工を必要とすることなく、締結座面の確保と外形（肩部輪郭）の最小化という背反事項を両立させるためには、少なくとも締結座面の確保に必要な部分においては肩部ダレを最小にすることが望ましい。
【０００９】
そこで、本発明は、板状素材から製品を打ち抜く際に少なくとも一部の肩ダレを防止し、正確な外形を容易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。
【００１０】
【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、板状素材から所定形状の製品を打ち抜くプレス加工方法において、加工前の前記板状素材上の前記製品の外形の一部に対して外側に、所定距離隔てて略平行に所定幅切除し少くとも一つのスリットを形成する第１のプレス工程と、前記スリットが形成された範囲内で、前記スリット内に余肉を押しやりつつ前記製品の外形の一部に沿ってシェービングを行う第２のプレス工程と、前記製品の外形の全周に沿って切断し前記板状素材から前記製品を打ち抜く第３のプレス工程を含むことを特徴とするものである。尚、シェービング方法としては種々の態様があるが、本発明のシェービングはプレス工程の一環として行なわれるものであり、従って第２のプレス工程としている。
【００１２】
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２のプレス工程において、前記製品の外形の一部に対するシェービングをトリム刃によって行ない、前記製品の外形の一部と前記スリットとの間の所定距離を、前記第２のプレス工程における前記トリム刃によるシェービング時の前記板状素材の切断荷重が、前記第３のプレス工程における切断時の前記板状素材の変形荷重より小であるという条件を充足する距離に設定するとよい。
【００１３】
また、上記請求項１又は２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２のプレス工程においては、前記余肉を前記スリット内に残置し、前記第３のプレス工程において、前記板状素材から切り離すように構成してもよい。
【００１４】
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５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。
【００１５】
また、上記請求項２、３又は４記載のプレス加工方法において、請求項５に記載のように、前記トリム刃が、前記製品の外形の一部を含む前記板状素材に対して直角な面と該面から前記スリットの外側に向かう面とがなす刃先角を有し、該刃先角を鋭角に設定するとよい。例えば、この刃先角を４５°に設定するとよい。
【００１６】
【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、第３のプレス工程後の状態を示す（Ｃ）部分が表れている。また、図２は、これらの三工程が順送型（図２に上型ＵＤ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２の（１）、（２）及び（３）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２の（３）以降は上記の三工程が同時に行なわれることになる。尚、図３の上段に第２のプレス工程におけるトリムシェービング時の状態を示し、図４に本実施形態の製品たるフランジ４０を示している。
【００１７】
本実施形態における第１のプレス工程は、加工前の板状素材のワークＷ上の製品の輪郭の一部（本実施形態では外周ｈのうちの、ボルト挿通用の小孔２１，２２，２３近傍部分）に対して所定距離隔てて略平行に所定幅（ｓｗ）切除しスリット１１，１２，１３を形成するもので、本実施形態ではトリム穴抜き工程という。第２のプレス工程は、スリット１１，１２，１３内に余肉を押しやりつつ製品の輪郭の一部に沿ってシェービングを行うもので、本実施形態では、図３の上段に示すトリム刃ＴＣによって、プレス工程の一環としてシェービングを行なうもので、トリムシェービング工程という。そして、第３のプレス工程は、製品の輪郭（外周ｈ）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。
【００１８】
而して、図１及び図２を参照して、先ず、第１のプレス工程であるトリム穴抜き工程（図１及び図２の（Ａ）部分）について説明する。先ず、ワークＷに対し上型ＵＤが下降駆動され、三つのスリット（長孔）１１，１２，１３及び三つの小孔２１，２２，２３が同時に打ち抜かれる。尚、小孔２１，２２，２３は別途打ち抜くこととしてもよい。このとき、スリット１１，１２，１３は、加工前のワークＷに対し、加工後の製品の輪郭（本実施形態ではフランジ４０の外周ｈ）の一部（本実施形態では小孔２１，２２，２３近傍部分）の外側に、それぞれ所定距離（本実施形態では余肉巾ｒｗ）隔てて穿設される。
【００１９】
上記所定距離（余肉巾ｒｗ）は、次のトリムシェービング工程におけるトリム刃ＴＣによるシェービング時のワークＷの切断荷重が、その後の外形抜き工程における切断時のワークＷの変形荷重より小であるという条件を充足する距離に設定される。従って、余肉巾ｒｗは、トリムシェービング工程において「ワークＷの変形荷重＞ワークＷの切断荷重」となる範囲であれば任意の値に設定してよいが、あまり大きい値に設定すると製品周囲のスクラップ量が増えることになるので、歩留まりが悪くなる。
【００２０】
同様に、スリット１１，１２，１３の幅ｓｗも、後述する次工程のトリム刃ＴＣとの関係において適正な値に設定される。また、スリット１１，１２，１３の穿設位置及び長さは、製品に関し肩部ダレを最小とすべき外周上の位置（範囲）に応じて設定される。例えば本実施形態の製品たるフランジ４０においては、螺合手段（ボルト・ナット）を構成するボルト（図示せず）が貫通する小孔２１，２２，２３に対し、これらの周辺に締結座面（図４に２点鎖線で示す円内）が必要であるので、少なくともこの近傍の外周ｈに肩部ダレが存在せず、締結座面の外周が製品の外形と一致するように、スリット１１，１２，１３の穿設位置および長さが決定される。
【００２１】
次に、第２のプレス工程のトリムシェービング工程（図１及び図２の（Ｂ）部分）について説明する。本実施形態では、製品たるフランジ４０の外周ｈに肩部ダレが存在すべきでない部分は、図１のａ点とｆ点との間、ｂ点とｃ点との間、そしてｄ点とｅ点との間であり、これらの部分に対し、上型ＵＤに支持されたトリム刃ＴＣが、図３の上段に示すように下降駆動されてトリムシェービングが行なわれる。即ち、上型ＵＤの下降に伴い、トリム刃ＴＣ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、本実施形態では図３の上段に示すように、ワークＷの下端部を残し余肉３１がスリット１１の外側（図３の右側）に押しやられる。
【００２２】
この場合において、トリム刃ＴＣは楔状に形成されており、製品の外形の一部を含むワークＷに対して直角な面と、この面からスリット１１，１２，１３の外側に向かう面とがなす刃先角は、鋭角に設定することが望ましく、本実施形態では４５°に設定されている。そして、トリム刃ＴＣのワークＷへの投影面積の大部分がスリット１１，１２，１３に重合するように設定されるが、その最外端がスリット１１，１２，１３よりも外側に位置しないように設定することが望ましい。また、トリム刃ＴＣの下降に応じて外側に押しやられる余肉３１，３２，３３の最外端が、スリット１１，１２，１３と干渉しないように設定することが望ましい。
【００２３】
尚、トリム刃ＴＣをワークＷの下面よりも下方に至るまで下降させて余肉３１，３２，３３をワークＷから完全に切り離すこととしてもよい。しかし、切り離された余肉３１，３２，３３をこの段階でスクラップとして回収する必要があること、および肩部ダレを防止すべきワークＷの上面だけをトリムシェービングすればよいことなどの理由から、上記のようにトリム刃ＴＣの下降を途中で停止し、余肉３１，３２，３３をワークＷから分離させないでおくことが効率的である。従って、本実施形態では、板厚１０ｍｍに対し７ｍｍだけトリムシェービングを施し、残り３ｍｍで余肉３１，３２，３３がワークＷと繋がった状態に設定されている。
【００２４】
上記のトリムシェービング工程により、ワークＷのａ点とｆ点との間、ｂ点とｃ点との間、そしてｄ点とｅ点との間には肩部ダレのないシェービングラインｔが形成される。この場合において、前工程でスリット１１，１２，１３が形成され「ワークＷの変形荷重＞ワークＷの切断荷重」という関係とされており、余肉３１，３２，３３は容易にスリット１１，１２，１３内に押しやられるので、上面の肩部ダレを最小にすることができる。そして、余肉３１，３２，３３は図３に示すようにスリット１１，１２，１３内に保持される。尚、トリム刃ＴＣによって余肉３１，３２，３３を分離することとした場合には、余肉３１，３２，３３はトリム刃ＴＣによって、その外側、即ちスリット１１，１２，１３内に押しやられた後に切り離され、そこから脱落し、スクラップとして回収される。従って、何れの場合も、余肉３１，３２，３３がトリムシェービングあるいは後工程の外形抜きにおける剪断の妨げとなることを防止できる。
【００２５】
而して、図３の上段に示す本実施形態のトリムシェービング工程を、図３の下段に示す従来のプレス加工後のシェービングによる方法と比較すると、例えば、従来方法における肩部ダレ範囲ｄｗが６ｍｍ以上であったのに対し、本実施形態では１ｍｍ以内に抑えられ、実質的に製品上問題ないレベルとすることができた。尚、従来方法に関し、図３の下段の２点鎖線ｉは通常のプレス加工の剪断によって穿設した孔の端面を示し、実線ｊはシェービングを施した面を示す。このように、本実施形態によれば、前工程でスリット１１，１２，１３が形成されており、余肉３１，３２，３３はトリム刃ＴＣの下降に応じて容易にスリット１１，１２，１３内に押しやられるので、確実かつ高精度のトリムシェービングを行なうことができ、肩部ダレを最小にすることができる。
【００２６】
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（Ｃ）部分）について説明する。ここでは、ワークＷに対し上型ＵＤが下降駆動されて、図１に２点鎖線で示す大径の連通孔４１が打ち抜かれると共に、製品の輪郭の全周、即ち外周ｈ（図４に示すフランジ４０の外形４２に対応する部分）に沿って剪断される。従って、小孔２１，２２，２３回りの締結座面（図４に２点鎖線で示す範囲内）は、その外周の一部が製品たるフランジ４０の外形４２と重合した状態で、切断されることになる。これにより、図４に示すように、フランジ４０のａ点とｂ点との間、ｃ点とｄ点との間、及びｅ点とｆ点との間は、通常の肩部ダレのままであるが、ａ点とｆ点との間、ｂ点とｃ点との間、及びｄ点とｅ点との間はトリムシェービング工程によって形成された肩部の状態が維持され、肩部ダレが生ずることはなく、所期の締結座面を確保することができる。尚、図４は、理解を容易にするため上面の肩部ダレを誇張して示している。
【００２７】
尚、本実施形態においては肩部ダレを防止する部分を製品の上面の一部のみとしたが、上面及び下面を問わず、当該部分の長さも、プレス工程の一環として行なわれるトリムシェービングが可能な限り、任意に設定することができる。また、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。
【００２８】
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、板状素材から製品を打ち抜く際に、スリットが形成された範囲内で、スリット内に余肉を押しやりつつ製品の外形の一部に沿ってシェービングが行われるので、製品の所定部分に対し正確な外形を容易に形成することができ、高価且つ複雑なファインブランキングを使用したり、切削工程を追加することなく、所定部分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。
【００２９】
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、締結座面と干渉する肩部ダレを実質上問題ない量に抑え、所期の締結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。
【００３０】
更に、請求項２に記載のように構成することとすれば、トリム刃によってシェービングが一層容易になるため、シェービングの形状精度が向上する。また、トリム刃の寿命も向上する。特に、必要な部分だけのシェービング加工およびその装置設定で済むので、経済的である。しかも、任意部分の肩部ダレの発生を防止することができるため、製品形状の自由度も増えることになる。
【００３１】
また、請求項３に記載のように構成することとすれば、シェービングされた余肉がスリット内に保持されるので、他の作業を妨げることなく円滑に加工することができる。しかも、トリム刃によるシェービングが一層容易になるため、シェービングの形状精度が向上し、トリム刃の寿命も向上する。
【００３２】
そして、請求項４に記載のように構成することとすれば、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。
【００３３】
また、トリム刃を請求項５に記載のように構成すれば、シェービング精度が良好となるだけでなく、シェービングされた余肉を容易に押しやり確実にスリット内に保持することができる。
【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  板状素材を示す平面図である。
【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３】本発明のプレス加工方法の一実施形態において、トリム刃によるトリムシェービングを行なっている状態の板状素材、及びこれと対比して、従来のプレス加工後のシェービングによる方法を用いて孔を形成した状態の板状素材を示す断面図である。
【図４】本発明のプレス加工方法によって形成したフランジの斜視図である。
【符号の説明】
Ｗ  板状素材，  ｈ  外周，  ｔ  シェービングライン，
１１，１２，１３  スリット，  ２１，２２，２３  小孔，
３１，３２，３３  余肉，  ４０  フランジ，  ＵＤ  上型
【図１】
0003766796.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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