JP4556326B2 - 薄板金属のプレス穴あけ方法及びプレス金型 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は薄板金属にプレス加工によって穴をあける方法及びプレス金型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来薄板金属にプレス加工によって穴をあける方法は一般に抜き穴を有する穴あけダイ上にワークを載置した後、穴あけパンチを有する上型を下降させて該パンチとダイによりせん断加工にて穴あけを行っている。
【０００３】
前記の従来技術で加工する場合、穴あけパンチと穴あけダイのクリアランスは通常、プラス０．０１ミリメートル、マイナス０．０１ミリメートル以内に抑える必要があり、このクリアランスが保てない場合、加工品にバリが発生することや、穴あけパンチと穴あけダイの干渉により、穴あけパンチ及び穴あけダイの打ち抜き角部の欠損もしくは穴あけパンチの折損が生じる。
【０００４】
したがって従来は、この問題を生じさせないため、穴あけパンチと穴あけダイの軸心精度が高精度で確保できる金型構造の立案や、金型製作精度を上げるための手作業等、多大の金型製作費用及び金型設計，製作の期間を要していた。
【０００５】
また、プレス加工方向に対して傾いた板面に穴あけする場合、穴あけパンチが傾斜方向に逃げ必要なクリアランスが保持できないことや、該パンチの折損が発生するため、従来は寄せカム機構を設け、この寄せカム機構にパンチを保持させてプレス方向と異なる方向へ該パンチを押し出す必要がある。
【０００６】
従来、前記寄せカム機構には、大きく分類して２つの構造が考案されている。
【０００７】
１つは、図５に示すような上型ホルダーに内蔵されたパッドによりカムスライダーを保持する構造であり、この方法は金型構造を簡素化するために有効な方法である。しかしながら、該パッドは下型上に載置されたワーク上に保持されるためワーク形状のバラツキにより下型に対し保持された位置にバラツキが生じる。
【０００８】
このため、従来の穴あけ方法に必要な穴あけパンチとダイのクリアランス保持が困難であるため、使用されていない。
【０００９】
したがって、従来は、もう１つの寄せカム構造である上型ホルダーや下型にカムスライダーを搭載する方法が用いられている。
【００１０】
しかし前記の方法では、寄せカム構造自体が高価であるばかりでなく、プレス部品の外周縁切り加工や複数の異なる面への同時穴加工ができないことから、１つのプレス部品を生産するために多くの金型数が必要になっていた。
【００１１】
また、プレス部品の生産過程においても、穴あけパンチと穴あけダイの軸心精度を維持するための多くの補修費用が発生するという問題があった。
【００１２】
そこで、特開平１１−１２９０４１文献では前記問題を解決するため、穴あけパンチに変わり、ウレタンゴムに代表される圧力媒体を押圧しワークに穴あけする方法が記載されている。
【００１３】
前記発明は、圧力媒体に加えられた圧力により下型に埋設された穴あけダイ（ダイス）穴部のワークに張力を与えダイ（ダイス）の穴部外周角部からワークを破断させて穴を得るものである。
【発明が解決しようとしている課題】
【００１４】
しかしながら、上記文献に記載のプレス型によりプレスした場合、ワークが穴あけダイ（ダイス）穴部外周の一部で破断した後、前記圧力媒体に加えられた圧力は破断した空間に逃げ圧力媒体は開放されるため、さらに加圧してもワークに穴をあけるための張力は伝えられず、穴あけダイ（ダイス）穴部外周全域に渡って破断させることができず、良好な穴形状を得ることができない。また、ウレタンゴムに代表される圧力媒体は、鋭利な穴あけダイ穴角部により削り取られ該圧力媒体の耐久性がないという問題もある。
【００１５】
本発明は、このような実情を鑑みてなされたものであり、穴あけパンチと穴あけダイの軸心ズレが許容できるようにし、複雑な寄せカム機構を用いることなく確実に高品質の穴あけを可能にし、また、耐久性も従来技術より優れたものにし、もって金型製作費用の低減、金型製作期間の短縮及び金型補修費用が低減できる穴あけ方法とプレス金型を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために第１の発明は、下型に埋設された穴あけダイの穴寸法に対して該ダイに対向する穴あけパンチの軸寸法をせん断加工に用いられる寸法より小さくし、先端に１〜Ｎ個のワークを突き破ることのできる鋭利な突起を敷設すると共に穴あけパンチの外周角部に丸みをつけた状態で押圧することにより、該鋭利な突起によりワークに突き破り状の穴をあけ、該鋭利な突起と突き破り穴にて穴あけダイ穴部におけるワークの左右方向の動きを規制することにより、ワークに与えた張力を維持したままの状態でさらに押圧し、被加工材に与えた穴あけダイの穴外周部から全周に渡り破断させ、穴あけダイの穴形状と同じ形状のプレス加工穴を得ることを特徴とした薄板金属のプレス穴あけ方法を提供するものである。
【００１７】
第２の発明は下型に埋設された穴あけダイに対向する穴あけパンチ及び穴あけパンチ頭部を押圧することのできるプランジャーを、上型に組み込まれたパッドに嵌入されたシリンダーで穴あけ方向に摺動自在に枢支し、シリンダーに対し、穴あけパンチを引き戻すコイルスプリングとプランジャー頭部を上型ホルダーもしくは上型ホルダーに固着したプレートで押圧して穴あけパンチを押し出す穴あけ構造で、前記記載の方法による穴あけ用プレス金型を提供するものである。
【００１８】
第３の発明は薄板プレス金型のプレス方向に対し傾きを持った板面へ穴加工することを特徴としたものであり、下型傾斜面に埋設された穴あけダイに対向すべく前記第２の発明に記載した穴あけ用ユニットを使用したプレス金型を提供するものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図にもとづいて説明する。図１、図２及び図３は第１の本発明における実施の形態を示したものであり、下型２に埋設された穴あけダイ３と該穴あけダイに載置されたワーク４及び上型５に保持された穴あけパンチ１で構成されており上型５の下降に伴い、図１に示されるように加工初期において、まず穴あけパンチ１に設けた鋭利な突起１ａがワーク４と接触し、穴あけパンチ１の鋭利な突起１ａによって、ワークに突き破り状の穴が加工される。さらに図２のように上型５の下降に伴い穴あけパンチ１を押し込むことにより穴あけパンチ１の角部１ｂがワーク４と接触すると同時に、ワーク４における穴あけダイ３の穴部に張力が与えられ始める。ワーク４は該張力により破断限界に達すると穴あけダイ３の穴外周角部３ａにより被加工材の一部が破断する。
【００２０】
この時、通常であればワーク４に与えられた張力は開放されてしまうが、本発明の場合、穴あけパンチ１に敷設した鋭利な突起１ａと加工初期に加工された突き破り状の穴によりワークに与えられた張力は保持される。
【００２１】
図３に示すようにさらに上型５の下降に伴い穴あけパンチ１を押し込むことによりワーク４は穴あけダイ３の穴外周角部３ａ全周に渡り破断してワークに該穴外周形状の穴が加工される。
【００２２】
図４はこの加工方法を実際のプレス金型に容易に使用すべくユニット構造化したものである。該ユニットの構成は、下型に埋設された穴あけダイ３ｂに対向する穴あけパンチ１ｄ、該パンチを押圧するプランジャー６、該パンチ及びプランジャーを穴あけ方向に摺動自在に枢支することのできるシリンダー７、該パンチ及びプランジャーを押し戻すコイルスプリング８で構成されるパンチユニットとシリンダー７をパッド１０に嵌入された状態で固着するボルト９及びプランジャー６を押圧する目的で上型ホルダー５ａに固着されたプレート１１で構成されている。
【００２３】
プレス機械の下降に伴い、下型の穴あけダイ３ｂ上に載置されたワーク４ａにパッド１０が接触した後、パッド１０はワーク４ａを介し下型２ａによりその位置で保持される。さらに上型ホルダー５ａが下降すると該上型ホルダーに固着されたプレート１１がプランジャー６に接触し上型ホルダー５ａのさらなる下降に伴い、プランジャー６が押圧され、同時に穴あけパンチ１ｄも同様に押圧される。
【００２４】
穴あけパンチ１ｄ及びプランジャー６は、シリンダー７に案内された状態でコイルスプリング等の圧力源８を圧縮しながら押し出され、前記第１の発明に記載するようにワーク４ａに穴が加工される。加工後は上型５ａ及びパッド１０の上昇に伴い、圧力源８により穴あけパンチ１ｄ及びプランジャー６を加工前の状態へ戻す。
【００２５】
図５はプレス加工方向に対し傾いた板面に穴あけをする方法を示したものである。穴あけを要する傾斜面の下型２ｄには、該面に直行する方向に穴あけダイ３ｃが埋設されている。また、前記に示すパンチユニットが該穴あけダイに対向する方向で本体パッド１０ａに嵌入されている。
【００２６】
上型ホルダー（プレススライド）の下降に伴い、まずパッド１０ａが下型２ｂ上に載置されたワーク４ｂに接触した後、下型２ｂに対し該パッドの位置がバラツキを持った状態ではあるが保持される。さらに上型ホルダー５ｂの下降に伴い、上型ホルダー５ｂに固着されたプレート１１ａがプランジャー６ａに接触すると該プランジャーがシリンダー７ａにより傾斜面に直行する方向に案内され押圧され、同時に穴あけパンチ１ｅを押圧する。さらに上型ホルダーの下降に伴い穴あけパンチ１ｅ及びプランジャー６ａは、コイルスプリング等の圧力源８ａを圧縮しながら押し出される。この時、本発明である穴あけ方法を用いているため、下型とパッド位置のバラツキが発生しても高品質の穴が加工される。加工後は上型５ａ及びパッド１０ａの上昇に伴い、圧力源８ａにより穴あけパンチ１ｅ及びプランジャー６ａを加工前の状態へ戻す。
【００２７】
図６は図５の金型全体断面図である。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果がある。
【００２９】
穴あけパンチと穴あけダイの軸心精度を確保するための複雑な金型構造の立案や、金型製作精度を上げるための手作業が不要になり、金型製作工数の低減及び金型設計、製作期間が短縮できる。
【００３０】
また、プレス加工方向にたいし傾いた板面に穴加工する場合、複雑で高価な寄せカム構造を用いる必要がなく、寄せカム関連の製作費用や穴あけパンチと穴あけダイの合わせ作業が不要になることから、金型製作費用の低減及び金型製作期間の短縮ができる。
【００３１】
さらに上型ホルダー又は、下型に搭載する寄せカム機構が不要になることから、複数の異なった板面に同時に穴加工ができることと、外周縁切り加工等を同時に行うことができるため、プレス加工工程数が大幅に削減でき、金型数を低減できることから、金型費用の低減及び金型設計、製作期間が大幅に短縮できる。
【００３２】
また量産時、上下金型ガイドのスライド面やカムスライド面の磨耗により発生する穴あけパンチと穴あけダイの軸心のズレを補修するための費用が低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】穴あけの実施例を示す断面図である。
【図２】穴あけ方法の実施例を示す断面図である。
【図３】穴あけ方法の実施例を示す断面図である。
【図４】穴あけ用プレス金型を示す断面図である。
【図５】穴あけ用プレス金型を示す断面図である。
【図６】図５の全体を示す断面図である。
【符号の説明】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、穴あけパンチ
２、２ａ、２ｂ、下型
３、３ａ、３ｂ、３ｃ、穴あけダイ
４、４ａ、４ｂ、ワーク
５、５ａ、５ｂ、上型ホルダー
６、６ａ、プランジャー
７、７ａ、シリンダー
８、８ａ、コイルスプリング
９、ボルト
１０、１０ａ、パッド
１１、１１ａ、プレート

Claims (3)

1. 下型に埋設された穴あけダイの穴寸法に対して上型に保持された穴あけパンチの軸寸法をせん断加工に用いられる寸法より小さくし、先端に１〜Ｎ個のワークを突き破ることのできる鋭利な突起を敷設すると共に外周角部に丸みをつけた状態の穴あけパンチでワークを押圧することにより、ワークに鋭利な突起による突き破り状の穴をあけ、該鋭利な突起と該突き破り穴とにより穴あけダイ穴部におけるワークの左右方向の動きを規制した状態でさらに該穴あけパンチでワークを押圧し、このさらなる押圧で穴あけパンチの外周角部をワークに接触させてワークにおける穴外周部にワークの破断限界の張力を与えて穴あけダイの穴外周部によりワークを部分的に破断させ、この部分的な破断に拘らず鋭利な突起と突き破り状の穴とによりワークにおける穴外周部に与えられた張力を保持しつつ更に穴あけパンチでワークを押圧することにより該保持された破断限界の張力をもって穴外周部の全体からワークを破断させ当該ワークに穴あけダイの穴形状と同じ形状のプレス加工穴を得ることを特徴とした薄板金属のプレス穴あけ方法。
2. 請求項１に記載の薄板金属のプレス穴あけ方法を実施する穴あけ用プレス金型であって、下型に埋設された穴あけダイに対向する穴あけパンチ及び穴あけパンチ頭部を押圧することのできるプランジャーを上型に組み込まれたパッドに嵌入されたシリンダーで穴あけ方向に摺動自在に枢支し、シリンダーに対し穴あけパンチ及びプランジャーを引き戻すコイルスプリングとプランジャーの頭部とを上型ホルダーもしくは上型ホルダーに固着したプレートで押圧して穴あけパンチを押し出す穴あけ構造を具備しており、穴あけパンチは、下型に埋設された穴あけダイの穴寸法に対してせん断加工に用いられる寸法より小さい軸寸法を有していると共に先端に１〜Ｎ個のワークを突き破ることのできる鋭利な突起を敷設しており、且つ、丸みをつけられた状態の外周角部を有している穴あけ用プレス金型。
3. 薄板プレス金型のプレス方向に対し傾きを持った板面へ穴加工するようになっていることを特徴とする請求項２に記載の穴あけ用プレス金型。

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