JPH09267140A - 板材の締結方法およびその締結方法に用いるポンチ - Google Patents

板材の締結方法およびその締結方法に用いるポンチ

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JPH09267140A
JPH09267140A JP8078056A JP7805696A JPH09267140A JP H09267140 A JPH09267140 A JP H09267140A JP 8078056 A JP8078056 A JP 8078056A JP 7805696 A JP7805696 A JP 7805696A JP H09267140 A JPH09267140 A JP H09267140A
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JP
Japan
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burring
punch
plate material
flange portion
slit
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JP8078056A
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Naoto Taguchi
直人 田口
Masayuki Suzuki
正行 鈴木
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH09267140A publication Critical patent/JPH09267140A/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B5/00—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them
    • F16B5/04—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of riveting
    • F16B5/045—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of riveting without the use of separate rivets

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Punching Or Piercing (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バーリングフランジ部による結合部の締結強
度を高める。 【解決手段】 一方の板材１にポンチ３にて放射状のス
リット部２を形成し、他方の板材７には下穴８を形成す
る。一方の板材７のスリット部２の裏側から先端が正角
錐形状のバーリングポンチ９を圧入してバーリングフラ
ンジ部１０を形成し、同時にそのバーリングフランジ部
１０をスリット部２の形状に応じて５つのフランジ素片
１１，１１…に切り裂く。バーリングフランジ部１０に
下穴８をはめ合わせた上、バーリングフランジ部１０を
コイニングポンチ３０で花弁状に押し潰して双方の板材
１，７同士を締結する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プレス加工法によ
って板材同士を締結する方法およびそれに用いるポンチ
に関し、さらに詳しくは、一方の板材に形成したバーリ
ングフランジ部を他方の板材の下穴にはめ合わせた上で
そのバーリングフランジ部を塑性変形させることにより
両者を締結するようにした方法および該方法に用いるポ
ンチの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の板材の締結方法としては、例え
ば図１３，１４に示すように、一方の板材５１にバーリ
ングフランジ部５２を突出形成するとともに、この一方
の板材５１と締結されることになる他方の板材５３には
下穴５４を予め形成しておき、前記バーリングフランジ
部５２に他方の板材５３の下穴５４をはめ合わせるよう
にして双方の板材５１，５３を重ね合わせた上で、バー
リングフランジ部５２の先端を他方の板材５３側から押
し潰して塑性変形させることで両者を締結するようにし
たいわゆるかしめ締結法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の方
法では、一旦円筒状に形成されたバーリングフランジ部
５２を押し潰すためにその押し潰された後のバーリング
フランジ部５２には図１４に示すように多数の不規則な
割れ５５が発生し、結果的に締結強度が不足したり、あ
るいはその締結強度にばらつきが生じやすい。
【０００４】しかも、バーリングフランジ部５２はその
先端を平坦な面で単に押し潰すだけであるため、バーリ
ングフランジ部５２自体のスプリングバックによってそ
のバーリングフランジ５２の先端と他方の板材５３との
間に隙間Ｇが生じ、それによって締結力が低下すること
があり、信頼性の面でなおも改善の余地を残している。
【０００５】本発明は以上のような課題に着目してなさ
れたもので、従来のような不規則な割れの発生を防止し
つつその割れの方向を積極的に制御して、より強固な締
結力が得られるようにした締結方法とその方法に用いる
バーリングポンチおよびコイニングポンチの構造を提供
しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、一方の板材にバーリング加工を施してバーリングフ
ランジ部を形成するとともに、このバーリングフランジ
部に対し他方の板材に予め形成した下穴をはめ合わせて
該他方の板材の下穴からバーリングフランジ部の先端部
を突出させ、前記他方の板材側からコイニング加工を施
してバーリングフランジ部の先端部を押し潰すことによ
り双方の板材を締結するようにした方法であって、前記
バーリング加工として、一方の板材をバーリングポンチ
で突き破って複数のフランジ素片からなる略半開きの花
弁状をなすバーリングフランジ部を形成することを特徴
としている。
【０００７】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明における一方の板材のうちバーリング加工が施さ
れる部分に予め複数の切り込みからなる放射状のスリッ
ト部を形成しておき、このスリット部にバーリング加工
を施すことを特徴としている。
【０００８】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載の発明におけるコイニング加工として、バーリ
ングフランジ部の内周面をしごきつつそのバーリングフ
ランジ部の先端部をカールさせながら花弁状に押し潰す
ことを特徴としている。
【０００９】請求項４に記載の発明は、請求項２または
３に記載の発明におけるスリット部の各切り込みは断面
Ｖ字状の非貫通のものとして形成されていて、そのスリ
ット部の裏面側からバーリング加工を施すことを特徴と
している。
【００１０】請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の
いずれかに記載の板材の締結方法に用いられるバーリン
グ加工用のポンチであって、該ポンチは円柱状のシャン
ク部の先端が角錐状に形成された先細り形状のものであ
ることを特徴としている。
【００１１】請求項６に記載の発明は、請求項５に記載
の発明において、バーリングポンチの角錐形状部におけ
るテーパ面同士のなす稜線部がスリット部の各切り込み
の位置に個別に対応していることを特徴としている。
【００１２】請求項７に記載の発明は、請求項６に記載
の発明におけるバーリングポンチの外周円筒面と先端の
角錐形状部とのなす稜線部にＲ３以上のアール面取りが
施されていることを特徴としている。
【００１３】請求項８に記載の発明は、請求項７に記載
の発明におけるバーリングポンチの中心線と先端の角錐
形状部のテーパ面とのなす角度が２５°〜４０°に設定
されていることを特徴としている。
【００１４】請求項９に記載の発明は、請求項３に記載
の板材の締結方法に用いられるコイニング加工用のポン
チであって、このポンチは、バーリングフランジ部の内
周に圧入されて該バーリングフランジ部にしごき加工を
施す小径ポンチ部と、この小径ポンチ部の根元部に位置
してバーリングフランジ部の先端をカールさせながらこ
れを花弁状に押し潰す環状で且つ凹状の加圧拘束面とを
有していることを特徴としている。
【００１５】請求項１０に記載の発明は、請求項９に記
載の発明における凹状の加圧拘束面が２．５Ｒ程度の曲
率を有していることを特徴とことを特徴としている。
【００１６】
【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、バーリ
ング加工として一方の板材をバーリングポンチで突き破
って予め複数のフランジ素片に分割された略半開きの花
弁状をなすバーリングフランジ部を形成することから、
この時点でバーリングフランジ部の割れ（亀裂）の発生
位置すなわち各フランシ素片の分割位置が実質的に決定
されてしまうことになる。したがって、一方の板材と他
方の板材とを組み合わせた上で上記のバーリングフラン
ジ部を押し潰したとしてもその際には不規則な割れが発
生することはない。これにより、締結強度のばらつきが
解消されてその安定化が図れるとともに、締結強度が大
幅に向上する。
【００１７】請求項２に記載の発明によれば、一方の板
材に対するバーリング加工に先立ってそのバーリング加
工が施される部分に複数の切り込みからなる放射状のス
リット部を予め形成しておくことにより、バーリング加
工の際には上記のスリット部の切り込み位置から複数の
フランジ素片に分かれた略半開き花弁状のバーリングフ
ランジ部が形成されることから、請求項１に記載の発明
と同様の効果に加えてフランジ素片の分割位置をより積
極的に且つ確実にコントロールすることができるように
なって、スリット部の形状次第でフランジ素片の分割数
や大きさを任意に調整でき、特に、締結力の方向性が生
じてもそれに容易に対応できる利点がある。
【００１８】請求項３に記載の発明によれば、バーリン
グ加工に続くコイニング加工として、バーリングフラン
ジ部の内周面をしごきつつそのバーリングフランジ部の
先端部をカールさせながら花弁状に押し潰すことから、
そのカールされたバーリングフランジ部の先端が相手側
の板材に食い込むようになり、請求項１または２に記載
の発明と同様の効果に加えて板材同士の締結強度が一段
と向上する利点がある。
【００１９】請求項４に記載の発明によれば、スリット
部の各切り込みが断面Ｖ字状の非貫通のものとして形成
されていて、そのスリット部の裏面側からバーリング加
工を施すことにより、請求項２または３記載の発明と同
様の効果に加えて、複数のフランジ素片の分割がよりス
ムーズに行われる利点がある。
【００２０】請求項５に記載の発明によれば、バーリン
グ加工用のポンチとして、円柱状のシャンク部の先端が
角錐状をなす先細り形状に形成されたものを用いること
により、請求項１〜４のいずれかに記載の発明と同様の
効果に加えて、角錐形状部の稜線部に沿って複数のフラ
ンジ素片にスムーズに分割できる利点がある。
【００２１】請求項６に記載の発明によれば、バーリン
グポンチの角錐形状部におけるテーパ面同士のなす稜線
部が一方の板材側に予め形成されるスリット部の各切り
込み位置に個別に対応しているため、請求項５に記載の
発明と同様の効果に加えて、複数のフランジ素片の分割
を一段とスムーズに行える利点がある。
【００２２】特に、請求項７に記載の発明のように、バ
ーリングポンチの外周円筒面と角錐形状部とのなす稜線
部にＲ３以上のアール面取りを施したり、あるいは請求
項８に記載の発明のように、バーリングポンチの中心線
と角錐形状部のテーパ面とのなす角度を２５°〜４０°
の範囲に設定することにより、上記の複数のフランジ素
片の分割がより一層スムーズに行われるようになる。
【００２３】請求項９に記載の発明によれば、バーリン
グ加工に続くコイニング加工用のポンチが、バーリング
フランジ部の内周にしごき加工を施しながらそのバーリ
ングフランジ部の先端をカールさせて花弁状に押し潰す
ものであることから、請求項３に記載の発明と同様に、
板材同士の締結強度が一段と向上するようになり、特に
請求項１０に記載の発明のように上記の凹状の加圧拘束
面に２．５Ｒ以上の曲率をもたせるとその傾向が一段と
顕著となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】図１は本発明の代表的な実施の形
態を示す図であって、図８，９に示すように二枚の金属
製の板材１，７同士を、一方の板材１に形成したバーリ
ングフランジ部１０を花弁状に押し潰すことによって相
互に締結するようにした方法を示している。
【００２５】図１に示すように、スリット工程では一方
の板材１のうち後工程でバーリングフランジ部１０が成
形されるべき部位に放射状のスリット部２を成形する。
このスリット部２の加工は図２に示すようなスリット部
加工用のポンチ３を用いて行われ、このポンチ３の先端
面４には断面が略ウエッジ状の５つの突条５，５…が等
ピッチで放射状に形成されている。したがって、このポ
ンチ３を用いて一方の板材１の所定部位を印圧すること
により、図３，４に示すようにその板材１には上記の突
条５，５…の形状がそのまま転写されて、各突条５，５
…の形状に対応する断面Ｖ字状の非貫通の５つの切り込
み６，６…からなる放射状のスリット部２が形成され
る。
【００２６】ここで、上記のスリット部２は、後述する
ようにバーリングフランジ部１０を複数のフランジ素片
１１，１１…に切り裂くのを容易にするためのものであ
るから、切り込み６，６…の数は最低でも３つ、多くて
も５つ程度とするのが望ましく、また切り込み６，６…
の開先角度θ1は９０°以下であることが望ましい。
【００２７】他方、図１に示すピアス工程では、他方の
板材７のうち前記一方の部材１のバーリングフランジ部
１０との結合部となるべき部分について、公知の方法に
よりピアス加工を施して下穴８を打ち抜き成形する。
【００２８】次に、図１に示すバーリング工程では、先
にスリット部２が形成された一方の板材１を裏返した上
で、そのスリット部加工時とは逆方向から該スリット部
２にバーリングポンチ９を圧入することによりバーリン
グ加工を施し、バーリングフランジ部１０を成形しつつ
そのバーリングフランジ部１０を５つのフランジ素片１
１，１１…に切り裂く。
【００２９】上記のバーリングポンチ９は、図５に示す
ように円柱状のシャンク部１２の先端部が正五角錐状の
先細りのものとして形成されていて、このバーリングポ
ンチ９をスリット部２に圧入する際には上記の角錐形状
部１３の各稜線部１４，１４…をスリット部２の各切り
込み６，６…の位置に合わせるようにして圧入される。
その結果、バーリングフランジ部１０が成形される過程
でそのバーリングフランジ部１０がスリット部２の切り
込み６，６…から均等に切り裂かれるようにして５つの
フランジ素片１１，１１…に分割されて、図６に示すよ
うに略半開き状の花弁形状をなすバーリングフランジ部
１０が成形される。
【００３０】ここで、上記のバーリングポンチ９の中心
線と先端の角錐形状部１３の各テーパ面とのなす角度θ
2は２５°〜４０°程度に設定され、同時にバーリング
ポンチ９のシャンク部１２の円筒外周面と角錐形状部１
３とのなす稜線部１５、および同じく角錐形状部１３の
テーパ面同士のなす稜線部１４にはそれぞれにＲ３以上
のアール面取り加工が施されている。
【００３１】特に、上記バーリングポンチ９における稜
線部１５のアール面取りの曲率をＲ３以上としているの
は、図１１に示すようにＲ３未満ではバーリングフラン
ジ部１０を成形した際に各フランジ素片１１，１１…の
円周方向に沿って該フランジ素片１１を横断するような
許容限界レベル以上の長さの微細なクラックが発生して
しまうためである。
【００３２】図７には上記のバーリングポンチ９を用い
たバーリング加工用のプレス型の一例を示す。このプレ
ス型は、下ホルダ１６にリテーナ１７とボルト１８およ
びロケートピン１９を介してボタンダイ２０が固定され
ている一方、同じく上ホルダ２１にバーリングポンチ９
がリテーナ２２とボルト２３およびロケートピン２４を
介して固定されている。また、上ホルダ２１には上型の
一部として機能するパッド（ストリッパ）２５がガイド
ピン２６を介して上下動可能に支持されていて、このパ
ッド２５は上ホルダ２１との間に設けられた圧縮コイル
スプリング２７により下方向に付勢されている。なお、
２８は下ホルダ１６に立設されたガイドポスト、２９は
上ホルダ２１に設けられて該ガイドポスト２８に対応す
るガイドブッシュである。
【００３３】したがって、予め図３，４に示したスリッ
ト部２が形成された一方の板材１をボタンダイ２０上に
位置決めした上で上型が下降すると、最初にパッド２５
がボタンダイ２０上の板材１を加圧拘束し、その加圧状
態のままでなおもバーリングポンチ９が下降すると、上
記のように予めスリット部２が形成されている部分がそ
の切り込み６，６…の位置から切り裂かれるようにして
ボタンダイ２０内に押し込まれて、最終的には図６に示
すように複数のフランジ素片１１，１１…に分割された
バーリングフランジ部１０が成形される。
【００３４】バーリング工程に続くコイニング工程で
は、図１に示すようにバーリングフランジ部１０の外周
に下穴８をはめ合わせるようにして双方の板材１，７同
士を重ね合わせた上で、バーリングフランジ部１０の先
端側より該バーリングフランジ部１０の内周に段付軸状
のコイニングポンチ３０の小径ポンチ部３１を圧入しつ
つその大径ポンチ部３２で印圧して、予め５つのフラン
ジ素片１１，１１…に分割されているバーリングフラン
ジ部１０を図８，９に示すように花弁状に押し潰す。こ
れにより、双方の板材１，７が堅固に締結接合される。
【００３５】ここで、上記のコイニングポンチ３０は、
図１０に示すようその小径ポンチ部３１の直径がバーリ
ングフランジ部１０の内径よりも所定量だけ予め大きく
形成されているとともに、その小径ポンチ部３１の根元
部に位置することになる大径ポンチ部３２の端面には環
状で且つ断面が所定の曲率をもった円弧状の加圧拘束面
３３が形成されていて、その加圧拘束面３３の曲率Ｒａ
はＲ２．５程度に設定されている。
【００３６】したがって、上記のバーリングフランジ部
１０が塑性変形する過程では、バーリングフランジ部１
０が小径ポンチ部３１により拡径方向にしごかれながら
そのバーリングフランジ部１０の先端が大径ポンチ部３
２の加圧拘束面３３に沿ってカールしながら徐々に外側
に押し潰される。これにより、他方の板材７に密着する
ように折り返されたバーリングフランジ部１０の先端と
その他方の板材７との間に隙間が生ずることがないばか
りでなく、そのバーリングフランジ部１０の鋭角な先端
が他方の板材７に対して食い込むようなかたちとなっ
て、両者の締結強度が一段と向上する。
【００３７】ここで、前記加圧拘束面３３の曲率半径Ｒ
ａをＲ２．５程度としているのは、図１２に示すように
Ｒ２．５未満ではコイニング加工後のバーリングフラン
ジ部１０による締結部での引張強度が必ずしも充分でな
く、またＲ２．５を越えるとその加圧拘束面３３がフラ
ットに近くなりすぎて上記の引張強度の向上が望めない
ためである。
【００３８】また、図３，４に示すところのスリット部
２の中心を予め所定量だけずらして各切り込み６，６…
の長さを異ならせておけば、図６，９に示す各フランジ
素片１１，１１…の大きさを互いに異ならせることがで
きる。これにより、締結部に対する入力の片寄りすなわ
ち締結力の方向性が生じても、それに無理なく対応でき
る利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の締結方法の代表的な実施の形態を示す
工程説明図。
【図２】図１のスリット工程で使用されるスリット部加
工用ポンチの要部斜視図。
【図３】スリット部加工用ポンチで成形されたスリット
部の平面図。
【図４】図３のａ−ａ線に沿う拡大断面図。
【図５】図１のバーリング工程で使用されるバーリング
ポンチの斜視図。
【図６】バーリングポンチで成形されたバーリングフラ
ンジ部の斜視図。
【図７】バーリング加工用プレス型の一例を示す断面
図。
【図８】バーリングフランジ部の締結後の拡大断面図。
【図９】図８の平面図。
【図１０】図１のコイニング工程で使用されるコイニン
グポンチの要部拡大図。
【図１１】バーリングポンチの稜線部のアール面取り大
きさとクラックの大きさとの関係を示す特性図。
【図１２】図１０の加圧拘束面の曲率半径と引張強度と
の関係を示す特性図。
【図１３】従来のかしめ締結法による締結部の断面図。
【図１４】図１３の下面図。
【符号の説明】
１，７…板材 ２…スリット部 ３…スリット部加工用ポンチ ６…切り込み ８…下穴 ９…バーリングポンチ １０…バーリングフランジ部 １１…フランジ素片 １２…シャンク部 １３…角錐形状部 １４，１５…稜線部 ３０…コイニングポンチ ３１…小径ポンチ部 ３３…加圧拘束面

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一方の板材にバーリング加工を施してバ
    ーリングフランジ部を形成するとともに、このバーリン
    グフランジ部に対し他方の板材に予め形成した下穴をは
    め合わせて該他方の板材の下穴からバーリングフランジ
    部の先端部を突出させ、前記他方の板材側からコイニン
    グ加工を施してバーリングフランジ部の先端部を押し潰
    すことにより双方の板材を締結するようにした方法であ
    って、 前記バーリング加工として、一方の板材をバーリングポ
    ンチで突き破って複数のフランジ素片からなる略半開き
    の花弁状をなすバーリングフランジ部を形成することを
    特徴とする板材の締結方法。
  2. 【請求項２】 前記一方の板材のうちバーリング加工が
    施される部分に予め複数の切り込みからなる放射状のス
    リット部を形成しておき、このスリット部にバーリング
    加工を施すことを特徴とする請求項１記載の板材の締結
    方法。
  3. 【請求項３】 前記コイニング加工として、バーリング
    フランジ部の内周面をしごきつつそのバーリングフラン
    ジ部の先端部をカールさせながら花弁状に押し潰すこと
    を特徴とする請求項１または２記載の板材の締結方法。
  4. 【請求項４】 前記スリット部の各切り込みは断面Ｖ字
    状の非貫通のものとして形成されていて、そのスリット
    部の裏面側からバーリング加工を施すことを特徴とする
    請求項２または３記載の板材の締結方法。
  5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の板材の
    締結方法に用いられるバーリング加工用のポンチであっ
    て、該ポンチは円柱状のシャンク部の先端が角錐状に形
    成された先細り形状のものであることを特徴とするバー
    リング加工用ポンチ。
  6. 【請求項６】 前記バーリングポンチの角錐形状部にお
    けるテーパ面同士のなす稜線部がスリット部の各切り込
    みの位置に個別に対応していることを特徴とする請求項
    ５記載のバーリング加工用ポンチ。
  7. 【請求項７】 前記バーリングポンチの外周円筒面と先
    端の角錐形状部とのなす稜線部にＲ３以上のアール面取
    りが施されていることを特徴とする請求項６記載のバー
    リング加工用ポンチ。
  8. 【請求項８】 前記バーリングポンチの中心線と先端の
    角錐形状部のテーパ面とのなす角度が２５°〜４０°に
    設定されていることを特徴とする請求項７記載のバーリ
    ング加工用ポンチ。
  9. 【請求項９】 請求項３に記載の板材の締結方法に用い
    られるコイニング加工用のポンチであって、このポンチ
    は、バーリングフランジ部の内周に圧入されて該バーリ
    ングフランジ部にしごき加工を施す小径ポンチ部と、こ
    の小径ポンチ部の根元部に位置してバーリングフランジ
    部の先端をカールさせながらこれを花弁状に押し潰す環
    状で且つ凹状の加圧拘束面とを有していることを特徴と
    するコイニング加工用ポンチ。
  10. 【請求項１０】 前記凹状の加圧拘束面が２．５Ｒ程度
    の曲率を有していることを特徴とする請求項９記載のコ
    イニング加工用ポンチ。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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