JP2016163904A - 打抜き加工方法、プレス成形品の製造方法、及び、プレス成形品 - Google Patents

Abstract

【課題】複数段階行う打抜き加工により形成されるマッチング部へのバリの発生、及び、そこでの金属粉の発生を有効に抑制することのできる打抜き加工方法及び、それを用いるプレス成形品の製造方法並びに、プレス成形品を提供する。【解決手段】この発明の打抜き加工方法は、金属製の板状材料１ａに対し、パンチ及びダイによる複数段階の打抜き加工を順次に施す打抜き加工方法であり、前段打抜き加工により、板状材料１ａに前段打抜き面２を形成し、その後、後段打抜き加工で、前段打抜き面２に交差させて板状材料１ａを打ち抜くことにより、板状材料１ａに後段打抜き面３を形成するとともに、板状材料１ａの前段打抜き面２と後段打抜き面３とが交わる箇所にマッチング部５を形成するに当り、前段打抜き加工の後、後段打ち抜き加工に先立ち、板状材料１ａに対し、前記マッチング部５が形成されることになる板状材料１ａのマッチング部形成箇所５ａを、板状材料１ａの表面ＴＳ側及び裏面ＢＳ側から挟み込んで押し潰す。【選択図】図４

Description

この発明は、たとえば、順送プレス金型等で、金属製の板状材料に対し、パンチ及びダイによる複数段階の打抜き加工を順次に施す打抜き加工方法、プレス成形品の製造方法、及び、プレス成形品に関するものであり、特に、複数段階の打抜き加工により、板状材料に形成される各打抜き面が互いに交わる箇所へのバリの形成や、そこでの金属粉の発生を抑制することのできる技術を提案するものである。

コネクタ端子を製造するに当っては、順送金型を用いる高速プレスにより行うことが一般的である。
かかる順送金型では、内部で、たとえば、長尺帯状の金属製の板状材料を、一方向に向けて間欠的に送りつつ、板状材料に打抜き加工を施して、所定の輪郭形状を抜き出す打抜き工程及び、その後に、所要に応じて面付け加工や曲げ加工を施す各工程を経て、コネクタ端子その他のプレス成形品が製造される。

ところで、上記の打抜き工程では、板状材料から、端子形状等のような、角部が存在する複雑な輪郭形状を抜き出す場合、一度きりの打抜き加工によっては抜き出すことが困難であることから、複数段階に分けて打抜き加工を実施して、それらの打抜き加工により最終的に板状材料を所期した輪郭形状に成形する。

このように複数段階の打抜き加工を実施する際には、ある打抜き加工で、それによりも前に行った打抜き加工によって板状材料に既に形成されている打抜き面に交差させて打ち抜くことがあり、この場合、先に行う前段打抜き加工と、後に行う後段打抜き加工のそれぞれによって形成される各打抜き面が相互に隣接して位置し、それらの打抜き面が交わるところに、いわゆるマッチング部と称される角部が形成されることになる。

このマッチング部では、板状材料の表面側もしくは裏面側に突き出る大きなバリが形成されやすくなり、また、バリが剥がれかけたヒゲバリによる不良の発生、及び、バリが剥がれることによる金属粉の発生を招くという問題がある。なお、バリの有無によらず、上記のマッチング部では金属粉が発生しやすく、また、発生した金属粉は、材料と金型との間に挟まれて圧痕となるダコン不良その他の様々な成形品不良の発生を招く。

マッチング部でのバリや金属粉の問題は有効な解決策が確立されておらず、金型の設計段階でバリや金属粉が発生しにくいように打抜き形状や順番等を工夫することが一般的である。そのため、設計上の制約になることもある。また、金型完了後に問題があることがわかった場合、解決するためには大掛かりな金型の修正が必要となるため、頻繁に金型内の洗浄を行うことで対処することが多く、プレスの稼働率を低減させる要因となっている。

この発明は、このような問題を解決することを課題とするものであり、それの目的とするところは、複数段階行う打抜き加工により形成されるマッチング部へのバリの発生、及び、そこでの金属粉の発生を有効に抑制することのできる打抜き加工方法及び、それを用いるプレス成形品の製造方法並びに、プレス成形品を提供することにある。

発明者は、上述した課題を解決するべく鋭意検討した結果、複数段階にわたって行う打抜き加工のうち、マッチング部をもたらす前段打抜き面と後段打抜き面を形成するそれぞれの打抜き加工の間に、板状部材の前段打抜き面の近傍で、少なくとも、後段打抜き加工後にマッチング部が形成されるであろう箇所を押し潰すスエージ加工を行うことにより、マッチング部へのバリの発生及び、金属扮の発生を抑制できることを見出した。

このような知見に基き、この発明の打抜き加工方法は、金属製の板状材料に対し、パンチ及びダイによる複数段階の打抜き加工を順次に施す打抜き加工方法であって、前段打抜き加工により、板状材料に前段打抜き面を形成し、その後、後段打抜き加工で、前段打抜き面に交差させて板状材料を打ち抜くことにより、板状材料に後段打抜き面を形成するとともに、板状材料の前段打抜き面と後段打抜き面とが交わる箇所にマッチング部を形成するに当り、前段打抜き加工の後、後段打ち抜き加工に先立ち、板状材料に対し、前記マッチング部が形成されることになる板状材料のマッチング部形成箇所を、板状材料の表面側及び裏面側から挟み込んで押し潰すスエージ加工を施すことにある。

ここで、後段打抜き加工で、パンチにより板状材料の表面側を押圧する場合、その後段打抜き加工の前に行う前記スエージ加工では、板状材料の前記マッチング部形成箇所を、板状材料の前記表面側とは逆側の裏面側から押圧して押し潰すことが好ましい。
この場合においては、前記スエージ加工で、前記マッチング部形成箇所の、前記裏面と前段打抜き面との境界部分を、板状材料の表面および裏面に対し、３０°〜８５°で傾斜した傾斜接触面により押圧して押し潰すことがより好ましい。

また、前記スエージ加工の加工率は、板状材料の厚み方向に対して３０％〜９０％であることが好ましい。ここで、加工率とは、スエージ加工前のマッチング部形成箇所の厚みに対し、スエージ加工後に減少したマッチング部形成箇所の厚みの割合で表されるものである。

また、この発明のプレス成形品の製造方法は、上記のいずれかの打抜き加工方法を用いるものである。
そしてまた、この発明のプレス成形品は、上記の製造方法により製造されたものである。

この発明の方法によれば、前段打抜き加工の後、後段打ち抜き加工に先立って行うスエージ加工で、板状材料のマッチング部形成箇所を、板状材料の表面側及び裏面側から挟み込んで押し潰すことにより、前段打抜き面のマッチング部形成箇所の前段打抜き面の性状が調整され、それにより、その後の後段打抜き加工で形成されるマッチング部で、バリの発生を有効に抑制することができる。それとともに、バリが剥がれること等による金属粉の発生もまた抑制することができる。また、この発明の方法によれば、金型の大掛かりな修正なしにマッチング部のバリや金属粉の問題に対応することが可能なため、実用が容易である。

板状材料に対して複数段階の打抜き加工を施す場合の例を示す板状材料の平面図である。 図１の打抜き加工の後段打抜き加工で排出されるスクラップの平面図である。 図１の打抜き加工後のプレス成形品を示す平面図である。 この発明の一の実施形態に係る打抜き加工方法を示す板状材料の平面図である。 図４（ｃ）のＡ矢視図である。 従来の方法により成形されたプレス成形品のマッチング部を示す、図５と同様の図である。 図４（ｂ）のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う拡大断面図である。 他の実施形態の方法により成形されたプレス成形品のマッチング部を示す、図５と同様の図である。 図８のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。

以下に図面を参照しながら、この発明の実施の形態について詳細に説明する。
この発明の一の実施形態に係る打抜き加工方法では、金属製の板状材料に対し、パンチ及びダイによる複数段階の打抜き加工を順次に施すに当って、それらの打抜き加工のうち、前段打抜き加工及び、その前段打抜き加工よりも後に前段打抜き加工の向きと交差する向きに行う後段打抜き加工のそれぞれにより、板状材料に、前段打抜き面と、それに交差する後段打抜き面が形成されるとともに、前段打抜き面と後段打抜き面とが交わる箇所に、マッチング部と称される角部が形成されることを前提とする。
なお、前段打抜き面よりも前や後段打抜き加工の後に、他の打抜き加工その他の加工を行うことができることは勿論、前段打抜き加工と後段打抜き加工の間に、他の加工を行うことも可能である。

この発明の打抜き加工方法は、たとえばコネクタ端子等を製造するため、主として、順送プレス金型で、板状材料を一方向に向けて間欠的に送給しつつ、その板状材料に対し、複数段階の打抜き加工及び、所要に応じて面付け加工や曲げ加工を施して、板状材料を所定の形状に成形する高速プレスにおいて有効に用いることができるが、ここでは、説明の簡略化ないし単純化のため、図１に示すように、静止状態の板状材料に対して、平面視で円形状の打抜き加工を、位置をずらして二段階で施す場合を例として述べる。

図１（ａ）に、図示しないパンチとダイとの間に挟み込んだ板状材料を、パンチにより平面視で円形状に打抜く前段打抜き加工を終えた後の板状材料１ａを示す。
この前段打抜き加工により、板状材料１ａの抜き取られた円盤状の空所の周囲に、平面視で円形状を描く前段打抜き面２が形成される。

その後、上記の板状材料１ａに対し、同様のサイズ及び形状のパンチにより、図１（ｂ）に仮想線で示すように、前段打抜き面２から図の右側に幾分ずらした位置に、前段打抜き加工と交差するように円形状に打抜く後段打抜き加工を実施する。
後段打抜き加工により、図１（ｂ）に示すように、平面視で円弧状の前段打抜き面２に隣接するとともに連続する、これも同様の円弧状の後段打抜き面３が形成されたプレス成形品１ｂが得られる。なお、後段打抜き加工により排出されるスクラップ４は、図２に示すように三日月状の平面輪郭形状をなす。

このような二段階の打抜き加工を行った場合、プレス成形品１ｂには、図３に拡大平面図で示すように、前段打抜き面２と後段打抜き面３とが交わる箇所に、図では空所側に若干突き出る角部としてのマッチング部５が形成されることになる。図示の例では、前段打抜き面２と後段打抜き面３とが、図３の上下二箇所の位置で交わり、それらのそれぞれに二箇所のマッチング部５が形成されている。
このマッチング部５は、プレス成形品１ｂの表面側ないし裏面側に向けて突き出るバリの発生等の成形上の不良や、バリが引き剥がれてできる金属粉を発生させるものとして当業界では広く知られている。具体的には、後段打抜き加工の最中に、前段打抜き加工により形成された前段打抜き面２上で後段打抜き加工のパンチに近接する部分が、それにより打ち抜かれる部分（スクラップ４）に引き摺られて塑性変形することにより、表面側ないし裏面側に突き出るバリとなり、また、その塑性変形して突き出た部分が後段打抜き加工のパンチで削られることにより、金属粉が発生すると考えられる。

かかるマッチング部５でのバリの発生や金属粉の発生を防止するため、この実施形態では、図４に示すように、前段打抜き加工の後であって後段打抜き加工の前に、板状材料１ａに対してスエージ加工を施す。
より詳細には、このスエージ加工では、前段打抜き加工により、板状材料１ａに前段打抜き面２が形成された後、後段打抜き加工を行うに先立って、少なくとも、前段打抜き面２と後段打抜き加工による後段打抜き面３とが交わることになる箇所、言い換えれば、後段打抜き加工後にマッチング部５が形成されることになるマッチング部形成箇所５ａを、板状材料１ａの表面側及び裏面側から挟み込んで押し潰す。なおこの実施形態では、図４（ｂ）に仮想線で示すように、マッチング部形成箇所５ａのみならず、前段打抜き面２を含む空所に臨む縁部全体を押し潰している。

スエージ加工の後、先述したところと同様にして後段打抜き加工を行うことにより、図５に例示するように、マッチング部５での表面性状が良好な前段打抜き面２及び後段打抜き面３を形成することができる。
図５に示すところでは、前段打抜き面２及び後段打抜き面３はそれぞれ、プレス成形品１ｂの表面ＴＳ側に位置するせん断面領域２ａ、３ａと、裏面ＢＳ側に位置する破断面領域２ｂ、３ｂの二層で構成されており、それらのせん断面領域２ａ、３ａ及び破断面領域２ｂ、３ｂは、前段打抜き面２及び後段打抜き面３の長手方向（図５では左右方向）に並んで延びている。

なおここで一般に、せん断面領域は、打抜き加工によって板状材料が厚み方向に引き伸ばされた際にパンチ又はダイに擦れることによって形成されるものと考えられ、厚み方向に若干の線状模様の入った平滑面となる。一方、破断面領域は、打抜き加工で引き伸ばされた後に、排出されるスクラップから引きちぎられることによって生じるものと考えられ、せん断面領域とは明確に異なり、凹凸が存在するディンプル状の面となる。

この実施形態によれば、図５に示すように、後段打抜き面３の、表面ＴＳ側のせん断面領域３ａは、長手方向でマッチング部５に近付くに従って次第に破断面領域３ｂ側に拡がり、マッチング部５で厚み方向（図５では上下方向）の長さが他の部分よりも長くなっているが、裏面ＢＳ側に達するほどには破断面領域３ｂ側に拡がっておらず、後段打抜き面３内に存在している。マッチング部でのバリは通常、せん断面領域が破断面領域側に裏面を超えて拡がって裏面から突出することに起因して生じるところ、この実施形態では、かかるバリが生じないものとなる。

なお図６は、上記のスエージ加工を行わないことを除いて同様に二段階の打抜き加工を行う従来の方法により成形されたプレス成形品５１ｂを、図５と同様の図で示したものである。図６に示すところから明らかなように、従来の方法によるプレス成形品５１ｂは、後段打抜き加工に形成された後段打抜き面５３のせん断面領域５３ａが、マッチング部５５で、破断面領域５３ｂ側に、裏面ＢＳを超えて大きく拡がった結果として、裏面ＢＳから突出するバリＢが形成されている。

ここで、この発明では、仮に、後段打抜き加工で板状材料１ａの表面ＴＳ側からパンチを押圧して打ち抜くことを予定している場合、その前に行う上述したスエージ加工では、図７にマッチング部形成箇所５ａを含む拡大断面図で示すように、板状材料１ａのその表面ＴＳとは反対側の裏面ＢＳ側から、図７に仮想線で示すスエージ加工手段の押圧部材２０等により板状材料１ａを押し潰すことが好ましい。

それにより、板状材料１ａのマッチング部形成箇所５ａの裏面ＢＳ側が押し潰されるので、その後の後段打抜き加工で板状材料１ａの表面ＴＳ側からパンチを押圧することで、形成される後段打抜き面３のマッチング部５での、裏面ＢＳ側に位置する破断面領域３ｂ側へのせん断面領域３ａの拡がりを抑制することができ、そこでのバリの発生をより確実かつ有効に防止することができる。

なお図示は省略するが、上述したところとは逆に、後段打抜き加工で板状材料の裏面側からパンチを押圧して打ち抜く場合は、スエージ加工では、押圧部材によりマッチング部形成箇所を、板状材料の表面ＴＳ側から押し潰すことが好適である。つまり、後段打抜き加工でパンチを押圧する面とは逆側の面から、スエージ加工にて押圧部材で押圧することが好ましい。なお、板状材料の表面側及び裏面側の両側から押圧部材で押圧することも可能である。

またここで、スエージ加工で板状材料１ａのマッチング部形成箇所５ａを押し潰すに際しては、板状材料１ａの厚み方向と平行な向きにマッチング部形成箇所５ａを押圧するよりも、厚み方向に対して傾斜する向きにマッチング部形成箇所５ａを押圧することが好ましい。

図７に例示するところでは、スエージ加工手段の押圧部材２０の、マッチング部形成箇所５ａとの接触面を、板状材料１ａの表面ＴＳないし裏面ＢＳに対して所定の傾斜角度αで傾斜する傾斜接触面としている。これにより、押圧部材２０を、図７に白抜き矢印で示すように厚み方向に沿って変位させ、押圧部材２０によって板状材料１ａを押圧する際に、押圧部材２０の上記の傾斜接触面が、厚み方向に対して傾斜する押圧方向で、マッチング部形成箇所５ａの、特に裏面ＢＳと前段打抜き面２との境界部分に対して押圧力ＰＦを作用させる。その結果として、押し潰されたマッチング部形成箇所５ａには、裏面ＢＳと前段打抜き面２との境界部分で、押圧部材２０の傾斜接触面に倣う形状が形成される。
その後、この実施形態では、後段打抜き加工の後に、プレス成形品１ｂのマッチング部５で、破断面領域２ｂ、３ｂが、裏面ＢＳに対して所定の角度θで傾斜することになり、マッチング部５での破断面領域２ｂ、３ｂ側へのせん断面領域２ａ、３ａの拡がりが抑制されて、そこでのバリの発生を防止することができる。

スエージ加工手段の押圧部材２０の、マッチング部形成箇所５ａと接触する傾斜接触面は、図７に示すような平坦面状とする他、図示は省略するが、外側に突出する湾曲面状又は、内側に窪む湾曲面状とすることも可能である。
また、スエージ加工手段の押圧部材２０は、図７に白抜き矢印で示すように変位させて、板状材料１ａを押し潰すに際し、押圧部材２０が板状材料１ａに接触した位置から変位を停止させるまでの所定の変位量で押圧部材２０を変位させることができる。ここでは、スエージ加工前の板状材料１ａのマッチング部形成箇所５ａの厚みｔに対し、スエージ加工が終了して厚みが減少したマッチング部形成箇所５ａの厚みの割合である加工率が、１５％〜９０％となるように、上記の変位量を制御することが好適である。より好ましくは、この加工率を、３０％〜８５％とする。

スエージ加工での上述した傾斜接触面の傾斜角度αを調整することにより、たとえば、図８に例示するように、マッチング部１５での裏面ＢＳと前段打抜き面１２側の破断面領域１２ｂとのなす角度θが小さいプレス成形品１１ｂ等を製造することもできる。このプレス成形品１１ｂでは、図９に前段打抜き面１２の断面図で示すように、マッチング部１５における裏面ＢＳと破断面領域１２ｂとのなす角度θが、図５に示すものよりも小さくなっている。
このような角度θを調整するため、スエージ加工での傾斜接触面の傾斜角度αは、たとえば、３０°〜８５°とすることが好ましい。それにより、製造するプレス成形品１１ｂのマッチング部１５でのバリの発生、金属粉の発生をさらに確実に防止できるからである。

そしてまた、マッチング部１５での裏面ＢＳと前段打抜き面１２側の破断面領域１２ｂとのなす角度θは、３０°〜８５°となることが好ましい。この角度θは、スエージ加工での押圧部材２０の傾斜接触面の傾斜角度αと一致する。なお、この角度θを測定するに当っては、図９に示す断面で、スエージ加工が施されたマッチング部１５の近傍の前段打抜き面１２の破断面領域１２ｂと裏面ＢＳとが交わる点Ａ１と、その破断面領域１２ｂとせん断面領域１２ａとが交わる点Ａ２とを結んだ直線が、裏面ＢＳに対して傾斜する角度を測ることにより行うことができる。

次に、この発明の打抜き加工方法を試験的に実施し、その効果を確認したので以下に説明する。但し、ここでの説明は単なる例示を目的とするものであって、それに限定されることを意図するものではない。

先述したように、板状材料に対し、平面視円形状のパンチを用いて加工位置をずらした二段階の打抜き加工を施す試験を実施した。ずらす量がマッチング部のバリの出方に大きく影響するため、ずらす量を一定にして試験を実施した。
実施例１〜９は、表１に示す条件にて、二段階の打抜き加工の間にスエージ加工を行った。ここで、実施例１及び２は、後段打抜き加工でパンチを押し当てた表面と同じ表面側を、その前段階のスエージ加工で押し潰した。この一方で、実施例３〜７は、後段打抜き加工でパンチを押し当てた表面と逆側の裏面側を、スエージ加工で押し潰した。実施例８及び９は、スエージ加工で表面側及び裏面側を同時に押し潰した。
これに対し、比較例１は、スエージ加工を行わなかった。比較例２及び３は、表１に示す各条件で、二段階の打抜き加工を行った後に、スエージ加工を行った。

表１中、バリの有無の項目では、「◎」は、バリが十分に小さいか、またはバリの形成が見受けられなかったことを表し、この一方で、「×」は、プレス成形品の表面側ないし裏面側に突出する大きなバリが形成されたことを表す。また、金属粉の項目では、「◎」は、金属粉がほとんど発生しなかったことを表し、この一方で、「×」は、金属粉が多量に発生したことを表す。

表１に示す結果から、実施例１〜９では、バリの有無および金属粉の発生のいずれもが、比較例１〜３に比して抑制されて良好であったことが解かる。特に、後段打抜き加工でパンチを押し当てた表面とは逆側の裏面側を、スエージ加工で押し潰した実施例３〜７では、バリおよび金属粉の発生をいずれもより良好に抑制できた。なかでも、加工度を大きくした実施例４〜７は特に良好であった。
なお、比較例２および３は、前段打抜き加工および後段打抜き加工を行った後に、スエージ加工を実施したことに起因して、打抜き加工後のプレス成形品の打抜き面が形状不良となった。

以上の結果より、実施例１〜９によれば、二段階の打抜き加工の間にスエージ加工を行ったことにより、比較例１〜３に比してバリの発生及び金属粉の発生を有効に抑制できることが解かった。

１ａ 板状材料
１ｂ、１１ｂ プレス成形品
２、１２ 前段打抜き面
２ａ、１２ａ せん断面領域
２ｂ、１２ｂ 破断面領域
３、１３ 後段打抜き面
３ａ、１３ａ せん断面領域
３ｂ、１３ｂ 破断面領域
４ スクラップ
５、１５ マッチング部
５ａ マッチング部形成箇所
２０ スエージ加工手段の押圧部材
α 押圧部材の傾斜接触面の傾斜角度
ｔ 板状材料の厚み
θ マッチング部の裏面と前段打抜き面側の破断面領域とのなす角度
ＴＳ 表面
ＢＳ 裏面
ＰＦ 押圧力

Claims (6)

1. 金属製の板状材料に対し、パンチ及びダイによる複数段階の打抜き加工を順次に施す打抜き加工方法であって、前段打抜き加工により、板状材料に前段打抜き面を形成し、その後、後段打抜き加工で、前段打抜き面に交差させて板状材料を打ち抜くことにより、板状材料に後段打抜き面を形成するとともに、板状材料の前段打抜き面と後段打抜き面とが交わる箇所にマッチング部を形成するに当り、
   前段打抜き加工の後、後段打ち抜き加工に先立ち、板状材料に対し、前記マッチング部が形成されることになる板状材料のマッチング部形成箇所を、板状材料の表面側及び裏面側から挟み込んで押し潰すスエージ加工を施す打抜き加工方法。
2. 後段打抜き加工で、パンチにより板状材料の表面側を押圧するに先立ち、前記スエージ加工で、板状材料の前記マッチング部形成箇所を、板状材料の前記表面側とは逆側の裏面側から押圧して押し潰す請求項１に記載の打抜き加工方法。
3. 前記スエージ加工で、前記マッチング部形成箇所の、前記裏面と前段打抜き面との境界部分を、板状材料の表面および裏面に対し、３０°〜８５°で傾斜した傾斜接触面により押圧して押し潰す請求項２に記載の打抜き加工方法。
4. スエージ加工前のマッチング部形成箇所の厚みに対する、スエージ加工後のマッチング部形成箇所の厚みの割合で表される加工率を、３０％〜９０％の範囲とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の打抜き加工方法。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の打抜き加工方法を用いて、プレス成形品を製造するプレス成形品の製造方法。
6. 請求項５に記載のプレス成形品の製造方法により製造されたプレス成形品。

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