JP2007098437A - バーリング加工型と加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バーリング高さをより高く、しかも被加工材や加工型がバラツキを有していても、絞り部下端に加工残りを生じることがなく、所望するバーリング高さが得られるバーリング加工型及びその加工方法を提供する。
【解決手段】ダイ２上に載置された被加工材Ｗをポンチ４によりダイ２の開口部３内に押込み絞り加工を施し、さらにポンチ４を押込み被加工材Ｗに剪断加工を施すバーリング加工型１であって、ポンチ４の先端に剪断刃部６を設け、ダイ２の開口部３内には、剪断刃部６との共働により被加工材Ｗを剪断する切刃部１１を備えた可動切刃台１０を、ポンチ４の軸線方向に移動可能に設け、剪断刃部６と切刃部１１とにより剪断された後の被加工材Ｗを、可動切刃台１０の変位によりポンチ４をさらに開口部３内に押込み、開口部内周面に向けて押し広げることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、被加工材に筒状突出部分を形成するためのバーリング加工型と、その加工方法に関する。

バーリング加工方法は、被加工材に下穴を明けた後、穴の周縁部を押し出して筒状突出部分を形成するものであるが、この筒状突出部分の高さ（バーリング高さ）は、一般的に、より高くしたいという要望がある。

しかし、筒状突出部分の形成に当たり、単純に下穴を明けた被加工材を面に直交する方向に突出させると共に放射方向に押し広げると、穴広げ比の限界は、被加工材の材質、板厚、材料組織、下穴の加工状態などにより決定されることになり、筒状突出部分の高さ（バーリング高さ）も一定の限界がある。

なお、バーリング加工においては、形成された筒状突出部分の内径Ｄと被加工材に形成する下穴の内径ｄとの比（Ｄ／ｄ）がλ値と呼ばれており、このλ値は、被加工材の強度が高まるに従って小さくなる傾向にある。

下記特許文献１では、バーリング高さがλ値の影響を受けないように、絞り加工を行なった後、形成された絞り加工部分をリストライク加工し、絞り部の底壁全体を穴抜きするバーリング加工方法が提案されている。

また、下記特許文献２に開示されているものでは、特定形状をしたダイとポンチを用い、穴加工とバーリング加工を１工程で行なう方法が提案されている。使用されているダイは、成形用の開口部を形成するに当たり、口縁部分に座ぐりを入れることにより大径部と小径部を形成し、ポンチは、ダイの小径部と略同径で、先端部の下面に小径の突部を形成したものである。そして、ポンチをダイの開口部に押込むことにより被加工材をダイ開口部の大径部に沿った形状に成形した後、さらにポンチをダイの開口部に押込み、ポンチの肩部とダイ小径部の角部で被加工材を剪断し、穴加工を行なうものである。
特開平６−８７０８９号公報（要約及び図１参照） 特開平7−１１６７４５号公報（要約及び図１，２参照）

しかし、特許文献１の方法は、絞り加工とリストライク加工を別のポンチとダイにより成形するので、加工自体が面倒で工数が掛かり、作業能率が低下することになる。また、被加工材の絞り部底壁を局部的に伸ばして破断させるものであることから、被加工材の破断位置は、被加工材が有する伸び量に依存することになり、被加工材の伸び量にバラツキがあれば、バーリング高さもバラツキを有するものとなる。さらに、絞り加工とリストライク加工を別のポンチとダイにより成形するので、各加工で使用するポンチとダイの位置、被加工材の厚さあるいは両者の径の交差などのバラツキがあれば、結果として絞り部の底壁隅部ではなく、湾曲している隅部の途中で破断を生じ、不完全なバーリング加工となり、絞り部下端に加工残りを生じる虞もある。

特許文献２は、１工程で行うため、作業能率が低下することはないが、ここで使用されるダイやポンチは、特定形状をしているため、バーリング部分の高さはダイの大径部の深さにより決まり、種々の高さを有するバーリング加工を行なうことはできない。特に、この方法は、穴加工をしたものを押し広げるのみであるため、十分なバーリング高さを確保することができない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、バーリング高さをより高く、しかも被加工材や加工型がバラツキを有していても、絞り部下端に加工残りを生じることがなく、所望するバーリング高さが得られるバーリング加工型及びその加工方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、ダイ上に載置された被加工材をポンチにより前記ダイの開口部内に押込み絞り加工を施し、さらに前記ポンチを押込み前記被加工材に剪断加工を施すバーリング加工型であって、前記ポンチの先端に剪断刃部を設け、前記ダイの開口部内には、前記剪断刃部との共働により前記被加工材を剪断する切刃部を備えた可動切刃台を、前記ポンチの軸線方向に移動可能に設け、前記剪断刃部と切刃部とにより剪断された後の被加工材を、前記可動切刃台の変位により前記ポンチをさらに前記開口部内に押込み、前記開口部内周面に向けて押し広げることを特徴とするバーリング加工型である。

請求項４に記載の発明は、ダイ上に載置された被加工材をポンチにより前記ダイの開口部内に押込み絞り加工を施し、さらに前記ポンチを押込み前記被加工材に剪断加工を施すバーリング加工方法であって、先端に剪断刃部を有する前記ポンチを前記ダイの開口部内に押し込み前記被加工材を曲げ変形させる予備成形工程と、前記ダイの前記開口部内に位置しかつ記ポンチの軸線方向に移動可能に設けられた切刃部と前記剪断刃部との共働により前記被加工材を剪断し穴を明ける剪断工程と、前記剪断された後の被加工材を前記ポンチと前記開口部内周面に向けて押し広げるバーリング加工工程と、を有し、これら各工程を前記ポンチの１ストロークで行うことを特徴とするバーリング加工方法である。

請求項１、４の発明では、ポンチとダイで被加工材を曲げ変形し、材料を確保した後に、ポンチの剪断刃部と可動切刃台の切刃部とにより穴明け剪断し、穴明け剪断後の被加工材を可動切刃台の変位によりポンチをさらに押し込み、開口部内周面に向けて押し広げるので、被加工材を伸ばすことなく穴を形成でき、所望のバーリング高さに応じた材料量を得ることができ、より高いバーリング高さをえることができ、しかも被加工材や加工型がバラツキを有していても、絞り部下端に加工残りを生じることがない。ダイに対するポンチを１ストロークで成形可能となるため、製造コスト、作業能率の面で極めて有利となる。

次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の実施の形態に係るバーリング加工型の加工前の状態を示す断面図、図２は図１の要部拡大断面図、図３は同バーリング加工型の予備成形工程の状態を示す断面図、図４は同バーリング加工型の剪断工程の状態を示す断面図、図５は同バーリング加工工程の状態を示す断面図である。

図１に示すように、バーリング加工型１は、成形用の開口部３を有するダイ２と、開口部３内に押込まれるポンチ４とを有している。なお、ダイ２は、図外のベッド又はボルスタ上に載置され、ポンチ４は、所定の駆動手段によりダイ２に対して近接離間する構成となっている。

さらに詳述すれば、ポンチ４は、本体５と、本体５の先端部分に設けられた剪断刃部６とから構成されている。本体５は、図２に示すように、下端角部が所定の曲率半径（以下、ポンチの絞り角半径ｒｐ）を有する円弧状に形成されている。剪断刃部６は、本体５の先端平坦部に所定長ｍ１だけ突出するように設けられているが、剪断刃部６の下端角部も、所定の曲率半径（以下、ポンチ刃部の絞り角半径ｒｐ’）を有する円弧状に形成されている。なお、これら絞り角半径ｒｐ，ｒｐ’は、被加工材Ｗの板厚や強度の大きく依存するが、具体的に例示すれば、ポンチの絞り角半径ｒｐは、１６ｍｍ〜２０ｍｍ程度であり、ポンチ刃部の絞り角半径ｒｐ’は、１ｍｍ〜３ｍｍ程度に設定されている。

本実施形態のポンチ４は、剪断刃部６の外径Ｄ２は、本体５の外径Ｄ１より小さな外径とし、後述するように、被加工材Ｗを剪断刃部６と可動切刃台１０の切刃部１１とで剪断したとき、剪断刃部６のみが可動切刃台１０の開口部１０ａ内に入り込むようにしている。

一方、ダイ２は、図１に示すように、円筒状開口部３内に可動切刃台１０がばね１２により支持され、ポンチ４の軸線方向に移動可能に設けられている。ただし、可動切刃台１０には、加工時やポンチ４の上昇時などにダイ２の所定位置より上方に位置したり、あるいはダイ２の外部に飛び出さないように、ストローク規制部材（不図示）が設けられている。

ダイ２は、図２に示すように、上端角部が所定の曲率半径（以下、ダイの絞り角半径ｒｄ）を有する円弧状に形成され、この上端角部から円筒状の内周面２ａが連続して形成されている。

可動切刃台１０は、剪断刃部６との共働により被加工材Ｗを剪断する切刃部１１が、開口部１０ａの上端内周縁に形成されているが、常時は、図１に示すように、ダイ２の上面２ｂより所定長ｍ２だけ下方に位置し、ダイ２の上面２ｂに載置された被加工材Ｗがポンチ４によって予備成形（初期的加圧変形）される空間部が生じるようにしている。

なお、可動切刃台１０の開口部１０ａは、剪断刃部６が被加工材Ｗを剪断するために入り込み得る大きさであるが、剪断した後の被加工材ＷのスクラップＷ１（図４参照）が落下する通路でもある。

次に、バーリング加工方法を説明する。

まず、図１に示すように、被加工材Ｗをダイ２の上面２ｂに載置し、この状態で、ポンチ４を下降し、ダイ２の開口部３内に押込み、被加工材Ｗの一部を曲げ変形させる予備成形を加える。この予備成形の段階での被加工材Ｗは、図３に示すように、ダイ２の上面２ｂより円弧状角部に沿って開口部３内に入り込み、所定長ｍ２だけ下方に位置する可動切刃台１０の上面まで下降する。これにより被加工材Ｗは、側壁ｋ１と底壁ｋ２とを有し、高さがＨ０の浅い断面逆ハット形状に絞り成形されることになる。したがって、この段階で、ダイ２の開口部３内に小さな伸び状態の多量の材料が開口部３内に取り込まれることになる。

さらに、ポンチ４を下降すると、図４に示すように、絞り加工が加えられ、被加工材Ｗは、深い断面逆ハット形状に絞り成形される。この絞り成形では、後述する剪断後のバーリング加工での割れを生じない限界まで絞って、高い絞り高さＨ１を得るようにしている。

この絞り成形後、ポンチ４がばね１２の弾発力に抗してさらに下降し、ポンチ４の先端部分に設けられた剪断刃部６と可動切刃台１０の剪断刃部６との共働により断面逆ハット状に形成された被加工材Ｗの底壁ｋ２に対して剪断加工が加えられ、穴が開設される。ポンチ４の剪断刃部６は、可動切刃台１０の開口部１０ａ内に入り込み、剪断された被加工材Ｗはスクラップとして可動切刃台１０の開口部１０ａを通って落下する。

剪断加工は、被加工材Ｗの底壁ｋ２のみであり、側壁ｋ１は成形が施されていないそのままの状態である。

そして、成形の最終段階で、ポンチ４をばね１２の弾発力に抗して下降すると、図５に示すように、ポンチ４は可動切刃台１０と接触後も下降するが、可動切刃台１０もばね１２により支持されているので、ポンチ４の下降と連動して下降する。

これによりポンチ４の外周面によりテーパ状の側壁ｋ１が十分押し広げられ、極めて平滑な円筒状をした筒状突出部分が完成する。従来のもののような絞り部下端に加工残りを生じることはない。このようにして形成されたバーリング高さＨ２は、予備成形によってある程度の高さＨ０を形成した上で、バーリング加工を行っているため、単純に穴明けを行ってからバーリング加工し形成するものよりも、より一層高いバーリング高さが得られることになる。

ポンチ４が下降端に到達すると、全ての加工が完了し、ポンチ４は、再び上昇を開始するが、これと連動して可動切刃台１０も上昇し、高さＨ０まで戻る。本実施形態では、形成された被加工材Ｗのバーリング部を可動切刃台１０が押し上げることになるので、製品の取出しが容易となる。しかし、この押し上げによりバーリング部周辺に変形が生じる虞がある場合には、図５に一点鎖線で示すように、可動切刃台１０の外周部分に被加工材Ｗの板厚とバーリング高さＨ２を考慮して逃し部１３を形成することが好ましい。

バーリング加工時において、被加工材Ｗの板厚の相違などにより加工型１との間で多少のクリアランスのバラツキがあるが、最終的なポンチ４の先端部外周面によるダイ２の開口部内周面２ａに対する押付けにより、絞り部下端に加工残りを生じることはない。

このように本実施形態では、予備成形により材料をある程度変形した上で絞り加工を行い、そして、底壁ｋ２に対し剪断加工を行なった後、最終的な側壁ｋ１に対する押し付けを伴うバーリング加工を行うので、バーリング高さをより高くすることができ、しかも被加工材や加工型がバラツキを有していても、絞り部下端に加工残りを生じることはない。しかも、同一のダイ２及びポンチ４を使用してバーリング加工を行うので、製造作業性あるいは製造コストの面でも極めて有利となる。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内で種々改変することができる。例えば、上述した実施形態は、ポンチ４及びダイ２は円筒状をしたものであるが、これのみに限られるものではなく、角筒状あるいは多角形の筒状にも適用できる。

本発明の実施の形態に係るバーリング加工型の、バーリング加工前の状態を示す断面図である。 図１の要部拡大断面図である。 同バーリング加工型の予備成形工程の状態を示す断面図である。 同バーリング加工型の剪断加工後の状態を示す断面図である。 同バーリング加工後の状態を示す断面図である。

符号の説明

１…バーリング加工型、
２…ダイ、
３…開口部、
４…ポンチ、
５…ポンチ本体、
６…剪断刃部、
１０…可動切刃台、
１１…切刃部、
Ｄ１…ポンチ本体の外径、
Ｄ２…剪断刃部の外径、
ｋ１…被加工材の側壁、
ｋ２…被加工材の底壁、
Ｗ…被加工材。

Claims (5)

1. ダイ上に載置された被加工材をポンチにより前記ダイの開口部内に押込み絞り加工を施し、さらに前記ポンチを押込み前記被加工材に剪断加工を施すバーリング加工型であって、
   前記ポンチの先端に剪断刃部を設け、前記ダイの開口部内には、前記剪断刃部との共働により前記被加工材を剪断する切刃部を備えた可動切刃台を、前記ポンチの軸線方向に移動可能に設け、前記剪断刃部と切刃部とにより剪断された後の被加工材を、前記可動切刃台の変位により前記ポンチをさらに前記開口部内に押込み、前記開口部内周面に向けて押し広げることを特徴とするバーリング加工型。
2. 前記ポンチは、前記ダイの前記開口部内に所定長押込まれた後に、前記剪断刃部と前記可動切刃台の切刃部が前記被加工材を剪断することを特徴とする請求項１に記載のバーリング加工型。
3. 前記ポンチは、本体と、当該本体の先端部分に設けられた前記剪断刃部とから構成され、当該剪断刃部は前記本体の外径より小さな外径を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のバーリング加工型。
4. ダイ上に載置された被加工材をポンチにより前記ダイの開口部内に押込み絞り加工を施し、さらに前記ポンチを押込み前記被加工材に剪断加工を施すバーリング加工方法であって、
   先端に剪断刃部を有する前記ポンチを前記ダイの開口部内に押し込み前記被加工材を曲げ変形させる予備成形工程と、
   前記ダイの前記開口部内に位置しかつ記ポンチの軸線方向に移動可能に設けられた切刃部と前記剪断刃部との共働により前記被加工材を剪断し穴を明ける剪断工程と、
   前記剪断された後の被加工材を前記ポンチと前記開口部内周面に向けて押し広げるバーリング加工工程と、を有し、
   これら各工程を前記ポンチの１ストロークで行うことを特徴とするバーリング加工方法。
5. 前記剪断工程は、前記予備成形工程で曲げ変形された前記被加工材の底壁に穴を明け、前記バーリング加工工程は、当該被加工材の側壁を押し広げることを特徴とする請求項４に記載のバーリング加工方法。

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