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JP2009241091A - Punching machine and method for metal sheet with inversely tapered punch and chamfered die - Google Patents

Punching machine and method for metal sheet with inversely tapered punch and chamfered die Download PDF

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JP2009241091A
JP2009241091A JP2008089344A JP2008089344A JP2009241091A JP 2009241091 A JP2009241091 A JP 2009241091A JP 2008089344 A JP2008089344 A JP 2008089344A JP 2008089344 A JP2008089344 A JP 2008089344A JP 2009241091 A JP2009241091 A JP 2009241091A
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Japan
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punch
punching
die
metal plate
chamfered
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2008089344A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Matsuno
崇 松野
Koji Seto
厚司 瀬戸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】打ち抜き加工端面のバリを低減させる打ち抜き装置及び方法を提供する。
【解決手段】パンチ8とダイ11と板押さえ10を有し、パンチ8は、刃先を含んで同一の断面形状を有する第一の平行部29と、第一の平行部29から打ち抜き方向後方に向かって外径が小さくなる逆テーパー部9を有しており、ダイ11の刃先は打ち抜き方向に傾斜して面取りされており、板押さえ10はダイ11の打ち抜き部30と相似形の空洞部31を有し、空洞部31の内周cはパンチ8の第一の平行部29の外周a以上ダイ11の打ち抜き部30の内周b以下である。
【選択図】図4
A punching apparatus and method for reducing burrs on an end face of a punching process are provided.
The punch 8 includes a first parallel part 29 having the same cross-sectional shape including a cutting edge, and a punching direction rearward from the first parallel part 29. It has a reverse taper portion 9 whose outer diameter decreases toward the end, and the cutting edge of the die 11 is chamfered by being inclined in the punching direction, and the plate retainer 10 is a hollow portion 31 similar to the punching portion 30 of the die 11. The inner circumference c of the cavity 31 is not less than the outer circumference a of the first parallel portion 29 of the punch 8 and not more than the inner circumference b of the punched portion 30 of the die 11.
[Selection] Figure 4

Description

本発明は、自動車、家電製品、建築構造物、船舶、橋梁、建設機械、各種プラント、ペンストック等で用いられる鉄、アルミニウム、チタン、マグネシウムおよびこれら合金等の金属板の打抜き装置及び打抜き方法に関するものであり、特に打ち抜き加工によって生じるバリ低減に関するものである。   The present invention relates to a punching apparatus and a punching method for a metal plate such as iron, aluminum, titanium, magnesium, and alloys thereof used in automobiles, home appliances, building structures, ships, bridges, construction machines, various plants, penstocks, and the like. In particular, it relates to the reduction of burrs caused by punching.

自動車、家電製品、建築構造物等の金属板には、図1(a)のようにパンチ2とダイ3による穴打ち抜き加工や、図1(b)のようにパンチ2とダイ3により被加工材1を前後に切断する切断打ち抜き加工が施されることが多い。図2に示すように打ち抜き端面は、被加工材1がパンチ2により全体的に押し込まれて形成されるダレ4、パンチ2とダイ3のクリアランス内(以下特に記載がなく“クリアランス”と表記した場合は、パンチとダイのクリアランスを指すこととする)に被加工材1が引き込まれ局所的に引き伸ばされて形成されるせん断面5、パンチ2とダイ3のクリアランス内に引き込まれた被加工材1が破断して形成される破断面6、および被加工材1裏面に生じるバリ7によって構成される。   Metal plates such as automobiles, home appliances, and building structures are punched with a punch 2 and a die 3 as shown in FIG. 1A, or processed with a punch 2 and a die 3 as shown in FIG. 1B. A cutting and punching process for cutting the material 1 back and forth is often performed. As shown in FIG. 2, the punched end face is defined as a sag 4 formed by the workpiece 1 being entirely pushed by the punch 2, and within the clearance between the punch 2 and the die 3 (hereinafter referred to as “clearance” unless otherwise specified). In this case, the workpiece 1 is drawn into the clearance between the punch 2 and the die 3, and the workpiece 1 drawn into the clearance between the punch 2 and the die 3. 1 is constituted by a fracture surface 6 formed by breaking and a burr 7 formed on the back surface of the workpiece 1.

打ち抜き端面の平滑度を上げるためには、特許文献1に記載されるようなテーパーパンチを使用して打ち抜き面をバニシしながら打ち抜き切断加工することが有効であるが、この際に押し出された素材が大きなバリとなる場合があり、問題となる。   In order to increase the smoothness of the punched end surface, it is effective to use a taper punch as described in Patent Document 1 and perform punching and cutting while burnishing the punched surface. The material extruded at this time May be a big burr, which is a problem.

打ち抜き時のバリを低減させる従来技術は数多く提案されており、例えば、逆テーパー付パンチによる打ち抜き方法が一般的に用いられている。この打ち抜き方法では、パンチ側面と打ち抜き端面の接触面積が減るため、パンチが磨耗しにくく、また、パンチのしゅう動抵抗が減り、ダイ肩へ押し流される肉の量が減るのでバリ発生を抑制できる。一方、打ち抜き後にコイニングを施すことによりバリをつぶすことも行われる(特許文献2)。   Many conventional techniques for reducing burrs at the time of punching have been proposed. For example, a punching method using a punch with a reverse taper is generally used. In this punching method, since the contact area between the punch side surface and the punching end surface is reduced, the punch is not easily worn, the sliding resistance of the punch is reduced, and the amount of meat to be pushed to the die shoulder is reduced, so that occurrence of burrs can be suppressed. On the other hand, burrs are also crushed by coining after punching (Patent Document 2).

また、面取りダイと板押さえを用いて板を曲げた状態で打ち抜きし、バリの発生方向を板厚方向からずらす方法が特許文献3に記載されている。   Further, Patent Document 3 discloses a method of punching out a plate in a bent state using a chamfering die and a plate presser and shifting the burr generation direction from the plate thickness direction.

特許文献4には2段のパンチを用いて、一段目で穴あけ、2段目でバリ除去をする方法が記載されている。   Patent Document 4 describes a method of drilling at the first stage and removing burrs at the second stage using a two-stage punch.

特許文献5にはダイに面取りを施すことによってバリ発生を抑止する方法が記載されている。   Patent Document 5 describes a method of suppressing the generation of burrs by chamfering a die.

非特許文献1にはダイとパンチの刃先の先鋭度に差を付け、ダイ・パンチの一方から亀裂を発生させることによりバリを発生させない方法が記載されている。   Non-Patent Document 1 describes a method in which burrs are not generated by making a difference in sharpness between the die and the cutting edge of the punch and generating a crack from one of the die and punch.

特開平11−333530号公報JP-A-11-333530 特開平6-57325号公報JP-A-6-57325 特開2006−43757号公報JP 2006-43757 A 特開2006−281323号公報JP 2006-281323 A 特開2002−172435号公報JP 2002-172435 A 第39回塑性加工連合講演会講演論文集pp.483−486Proceedings of the 39th Plastic Working Joint Lecture pp. 483-486

しかしながら、以上の開示技術には、いくつかの課題が存在する。   However, there are several problems with the disclosed technology.

逆テーパー付きパンチや特許文献2、3、5、非特許文献1に記載される方法は、打ち抜き時のバリ発生を抑止する効果はあるが、発生したバリを潰すような作用はなく、前述のテーパーパンチを使用した、押し出しに起因するバリを防ぐことはできない。   The reverse tapered punch and the methods described in Patent Documents 2, 3, 5, and Non-Patent Document 1 have an effect of suppressing the generation of burrs at the time of punching, but have no effect of crushing the generated burrs. It is impossible to prevent burrs caused by extrusion using a taper punch.

特許文献4に開示される方法は、打ち抜き孔内面に伸びる微細なバリには効果があるもの被加工材の板厚方向(打ち抜き方向)に伸びるバリには効果がない。   The method disclosed in Patent Document 4 is effective for fine burrs extending on the inner surface of the punching hole, but not effective for burrs extending in the plate thickness direction (punching direction) of the workpiece.

本発明は、テーパーパンチを使用するような、素材のダイ側への押し出しに起因する比較的大きな(板厚の10%程度の)バリの発生を防ぐことができる装置と方法を提供することを目的とする。   The present invention provides an apparatus and method that can prevent the generation of relatively large burrs (about 10% of the plate thickness) caused by the extrusion of a material to the die side, such as using a taper punch. Objective.

上記課題を解決するために、本発明の要旨とするところは、以下のとおりである。
(1)パンチとダイと板押さえを有する金属板の打ち抜き加工装置であり、前記パンチは、刃先を含んで同一の断面形状を有する第一の平行部と、前記第一の平行部から打ち抜き方向後方に向かって外径が小さくなる逆テーパー部を有しており、前記ダイの刃先は、打ち抜き方向に傾斜して面取りされており、前記板押さえは、前記ダイの打ち抜き部と相似形の空洞部を有し、前記空洞部の内周の長さは、前記パンチの第一の平行部の外周以上、かつ前記ダイの打ち抜き部の内周以下であることを特徴とする逆テーパーパンチと面取りダイによる金属板の打ち抜き加工装置。
(2)前記パンチは、前記第一の平行部の打ち抜き方向前方に、打ち抜き方向後方に向かって外径が大きくなるテーパー部を有することを特徴とする(1)記載の逆テーパーパンチと面取りダイによる金属板の打ち抜き加工装置。
(3)前記パンチは、前記テーパー部の打ち抜き方向前方に、前記第一の平行部の外径より小さい第二の平行部を有し、かつ刃先が0.5〜10mmの曲率半径の曲面状に面取りされていることを特徴とする(2)記載の逆テーパーパンチと面取りダイによる金属板の打ち抜き加工装置。
(4)前記パンチは、前記逆テーパー部の代わりに、前記第一の平行部の外径より打ち抜き方向後方の外径が小さくなる段差部を有することを特徴とする(1)〜(3)の何れか1つに記載の逆テーパーパンチと面取りダイによる金属板の打ち抜き加工装置。
(5)前記ダイの面取りされた傾斜形状が、凸な曲面状であることを特徴とする(1)〜(4)の何れか1つに記載の逆テーパーパンチと面取りダイによる金属板の打ち抜き加工装置。
(6)前記ダイの面取りされた傾斜形状は、前記面取りされた傾斜に沿って金属板が曲げられた場合に、前記金属板の弾性変形範囲内を満たすことを特徴とする(1)〜(5)の何れか1つに記載の逆テーパーパンチと面取りダイによる金属板の打ち抜き加工装置。
(7)前記(1)〜(6)の何れか1項に記載の装置を用いて、ダイと板押さえとで金属板を拘束しながら、パンチの前記第一の平行部が前記金属板の下方に位置するまで前記パンチを前記ダイの打ち抜き部に進行させて前記金属板を打ち抜いた後、前記パンチを打ち抜き方向と逆方向に引き抜いて、前記金属板に発生したバリを前記パンチの前記逆テーパー部又は前記段差部で潰すことを特徴とする逆テーパーパンチと面取りダイによる金属板の打ち抜き加工方法。
In order to solve the above problems, the gist of the present invention is as follows.
(1) A punching device for a metal plate having a punch, a die, and a plate press, wherein the punch includes a first parallel portion having the same cross-sectional shape including a cutting edge, and a punching direction from the first parallel portion. The die has a reverse taper portion whose outer diameter decreases toward the rear, and the cutting edge of the die is chamfered by being inclined in the punching direction, and the plate retainer is a cavity similar to the punched portion of the die A reverse taper punch and a chamfer, wherein the inner circumferential length of the hollow portion is not less than the outer circumference of the first parallel portion of the punch and not more than the inner circumference of the punched portion of the die. Metal plate punching machine with a die.
(2) The inverted taper punch and the chamfering die according to (1), wherein the punch has a tapered portion whose outer diameter increases toward the rear in the punching direction in front of the first parallel portion in the punching direction. Punching machine for metal plates.
(3) The punch has a second parallel part smaller than the outer diameter of the first parallel part in front of the taper part in the punching direction, and has a curved surface with a radius of curvature of 0.5 to 10 mm. The apparatus for punching a metal plate using a reverse taper punch and a chamfering die according to (2), wherein the metal plate is chamfered.
(4) The punch has a stepped portion whose outer diameter is smaller in the punching direction rearward than the outer diameter of the first parallel portion instead of the reverse tapered portion (1) to (3) A punching device for a metal plate by using a reverse taper punch and a chamfering die according to any one of the above.
(5) The die shape of the die chamfered is a convex curved surface, and the metal plate is punched by the reverse taper punch and the chamfer die according to any one of (1) to (4). Processing equipment.
(6) The die chamfered inclined shape satisfies an elastic deformation range of the metal plate when the metal plate is bent along the chamfered inclination (1) to ( 5) A metal plate punching apparatus using the reverse taper punch and the chamfering die according to any one of 5).
(7) Using the apparatus according to any one of (1) to (6), the first parallel portion of the punch is made of the metal plate while restraining the metal plate with a die and a plate presser. The punch is advanced to the punched portion of the die until it is positioned below, and the metal plate is punched out. Then, the punch is pulled out in the direction opposite to the punching direction, and burrs generated on the metal plate are removed from the reverse of the punch. A metal plate punching method using a reverse taper punch and a chamfering die, wherein the metal plate is crushed by a taper portion or the stepped portion.

本発明により、テーパーパンチを使用するような、素材のダイ側への押し出しに起因する比較的大きな(板厚の10%程度の)バリの発生を防ぐことができる。   According to the present invention, it is possible to prevent the generation of relatively large burrs (about 10% of the plate thickness) due to the extrusion of the material to the die side, such as using a taper punch.

以下に本発明の詳細を説明する。   Details of the present invention will be described below.

本発明は、パンチ側にバリをつぶす部位を設け、さらにダイ側へ発生するバリをつぶし易くする部位を設けることを特徴とするものである。   The present invention is characterized in that a part for crushing burrs is provided on the punch side, and a part for easily crushing burrs generated on the die side is provided.

昨今はサーボプレス機のようなラムがどの位置にあるかにかかわらず全域で安定した荷重を発生させることができる装置の普及が進んでおり、従来考えられていなかった自由な動作を金型に付与することが可能である。本発明者らはパンチ引き抜きのモーションを積極的に用いることに注目し、パンチ形状とダイ形状、ストリッパーを図3のようなものとすれば、打ち抜き加工時に発生する大きなバリを潰すことが可能であることを知見した(前記(1)に係る発明)。   Nowadays, devices such as servo press machines that can generate a stable load regardless of the position of the ram are spreading, and free movement that has not been considered in the past has been applied to the mold. It is possible to grant. The present inventors pay attention to the positive use of punch drawing motion, and if the punch shape, die shape, and stripper are as shown in FIG. 3, it is possible to crush large burrs generated during punching. It was discovered (the invention according to (1) above).

本発明にかかる抜き打ち加工装置は、図3に示すように、打ち抜きパンチ8(逆テーパーパンチ、単にパンチともいう)、刃先に傾斜部12が形成されたダイ11、および板押さえ10を有する。本実施形態のパンチ8は、先端側に、刃先を含んで同一の断面形状を有する第一の平行部29を有し、その基端側に、打ち抜き方向後方に向かって即ち打ち抜きの進行と共に外径が小さくなる逆テーパー部9を有する。   As shown in FIG. 3, the punching processing apparatus according to the present invention includes a punching punch 8 (reverse taper punch, also simply referred to as a punch), a die 11 having an inclined portion 12 formed on a blade edge, and a plate presser 10. The punch 8 of the present embodiment has a first parallel portion 29 having the same cross-sectional shape including the cutting edge on the distal end side, and on the proximal end side toward the rear in the punching direction, that is, as the punching proceeds. It has the reverse taper part 9 in which a diameter becomes small.

板押さえ10は、ダイ11の打ち抜き部30と相似形の空洞部31を有する。板押さえ10の空洞部31の内周の長さcは、クリアランスを0以上とするため、パンチ8の第一の平行部29の外周a以上とし、引き抜き力による製品の撓みを防ぐため、ダイ11の打ち抜き部30の内周b以下とする。   The plate retainer 10 has a hollow portion 31 similar to the punched portion 30 of the die 11. The length c of the inner periphery of the hollow portion 31 of the plate retainer 10 is set to be equal to or greater than the outer periphery a of the first parallel portion 29 of the punch 8 so that the clearance is equal to or greater than 0. 11 or less of the inner periphery b of the punched portion 30.

図3に示す打ち抜き加工装置を使用すれば、図4のごとく、第一の平行部29により、被加工材1を丸穴などの所定形状に打ち抜いた後、ダイ傾斜部12に起因した被加工材1の弾性変形のために、バリ7の発生方向が板厚方向(図4(a)紙面下方向)からパンチ8側(同左方向)へ変化し、同図(b)に示すようにパンチ8を引き抜く際にバリ7がパンチ8の逆テーパー部9に接触する。この際に板押さえ10によりパンチ8の引き抜き力よりも大きな力で被加工材1を抑えておけば、同図(c)に示すように、バリ7が押し潰される(前記(7)に係る発明)。   If the punching apparatus shown in FIG. 3 is used, after the workpiece 1 is punched into a predetermined shape such as a round hole by the first parallel portion 29 as shown in FIG. 4, the workpiece caused by the die inclined portion 12 is processed. Due to the elastic deformation of the material 1, the direction in which the burrs 7 are generated changes from the plate thickness direction (FIG. 4 (a) downward direction on the paper) to the punch 8 side (same left direction), and as shown in FIG. When pulling out 8, the burr 7 comes into contact with the reverse tapered portion 9 of the punch 8. At this time, if the workpiece 1 is suppressed by the plate presser 10 with a force larger than the pulling force of the punch 8, the burr 7 is crushed as shown in FIG. invention).

パンチを引き抜く力は、大きく見積もっても単位打ち抜き線長当たり数十[kg/mm]程度であり、ウレタンばねやガス圧クッションを用いる一般的に流通する板押さえの機構であれば、バリ7を潰すのに充分である。   The force with which the punch is pulled out is about several tens [kg / mm] per unit punching line length even if estimated to be large, and if it is a generally circulating plate pressing mechanism using a urethane spring or a gas pressure cushion, the burr 7 is used. Enough to crush.

ただし、潰せるバリ7の量はクリアランス量が大きければ減るので、本発明を用いるには、クリアランス量を被加工材板厚の0〜10%程度とすることが最も効果的である。   However, since the amount of the burr 7 that can be crushed decreases if the clearance amount is large, it is most effective to set the clearance amount to about 0 to 10% of the workpiece thickness in order to use the present invention.

逆テーパー部9の位置、角度については、図5のように、パンチ下死点位置でパンチ8の逆テーパー部9の斜面の何れかが被加工材1のバリ7の位置と一致するような位置関係となるように設定しなければならない。下死点の設定については、用いるプレス装置、金型、素材に応じて変化するものであるため、逆テーパー部9に対しては個別の設定が必要となる。   As for the position and angle of the reverse tapered portion 9, as shown in FIG. 5, any slope of the reverse tapered portion 9 of the punch 8 coincides with the position of the burr 7 of the workpiece 1 at the punch bottom dead center position. It must be set to be positional. Since the setting of the bottom dead center varies depending on the press device, the mold, and the material to be used, individual settings are required for the reverse tapered portion 9.

本発明は、打ち抜きの進行と共に外径が大きくなるテーパー部を、パンチの平行部の前方に有する場合に特に有効である(前記(2)に係る発明)。   The present invention is particularly effective when a taper portion whose outer diameter increases with the progress of punching is provided in front of the parallel portion of the punch (the invention according to (2) above).

単純に打ち抜きの進行と共に外径が大きくなり、その後平行部が形成されたテーパーパンチを用いると、材料をダイ側に押し出して平滑端面を得るため、被加工材板厚の0〜10%程度の少ないクリアランス量であっても大きなバリが発生しやすい。   When using a taper punch with an outer diameter that simply increases with the progress of punching and then a parallel portion is formed, the material is pushed out to the die side to obtain a smooth end surface. Large burrs are likely to occur even with a small clearance.

そこで、図3に示したパンチの第一の平行部29の前方に、図6に示すように、打ち抜きの進行と共に外径が大きくなるテーパー部14を設けたパンチ13とすれば、テーパー部14で素材をダイ側へ押し流して端面を平滑化するので、従来バリ7となっていた部分を逆テーパー部9で潰すことが可能となる。この際、材料をダイ側へ押し流すため、テーパー部14のテーパー角度はパンチの焼付きを防ぐべく、鉛直線に対し10〜30度程度とすることが望ましい。   Therefore, if the punch 13 is provided with a tapered portion 14 whose outer diameter increases as the punching progresses as shown in FIG. 6 in front of the first parallel portion 29 of the punch shown in FIG. Thus, the material is pushed to the die side to smooth the end face, so that the portion that has conventionally become the burr 7 can be crushed by the reverse tapered portion 9. At this time, in order to push the material to the die side, it is desirable that the taper angle of the taper portion 14 is about 10 to 30 degrees with respect to the vertical line in order to prevent punch seizure.

更に、図6で示したテーパー部14の前方に、図7に示すように、第一の平行部29の外径よりも小さい第二の平行部17を有し、かつ刃先16が0.5〜10mmの曲率半径の曲面状に面取りされているパンチ15とすれば、パンチ作成のコストは増すが、材料が破断しにくくなるために平滑端面を得るために必要な材料の押し流し量が減り、結果としてパンチと素材の摩擦抵抗が減るので、図6のようなパンチ13の形状に比べてパンチ寿命を増すことが可能である(前記(3)に係る発明)。   Further, as shown in FIG. 7, a second parallel portion 17 smaller than the outer diameter of the first parallel portion 29 is provided in front of the tapered portion 14 shown in FIG. If the punch 15 is chamfered into a curved surface with a radius of curvature of 10 mm, the cost of creating the punch increases, but the material is less likely to break, so the amount of material flow required to obtain a smooth end surface is reduced, As a result, since the frictional resistance between the punch and the material is reduced, it is possible to increase the punch life as compared with the shape of the punch 13 as shown in FIG. 6 (the invention according to (3) above).

刃先16の曲率半径が0.5mm未満になると、刃先に丸みを有しない場合は材料を破断しにくくする効果が薄いので端面の平滑度に大きな差はなく、10mmを超えると、打ち抜き孔周辺部の材料が多量にダイ部へ引きずり込まれるために打ち抜き孔周辺のダレ量が大きく端面の平滑度がかえって悪化してしまう場合があるので、刃先の曲率半径は0.5〜10mmとすることが好ましい。この際、パンチの焼き付きを防ぐために、パンチ先端から目標打ち抜き径(第一の平行部29の径)となるまでのパンチストローク量、即ち、刃先16の先端から第二の平行部29とテーパー部14の境界までの垂直方向長さは、被加工材板厚の100%未満であることが望ましく、材料を押し流すためのテーパー部14のテーパー角度は、鉛直線に対し10〜30度程度が望ましい。   If the radius of curvature of the cutting edge 16 is less than 0.5 mm, the effect of making the material difficult to break is thin if the cutting edge is not rounded, so there is no significant difference in the smoothness of the end face. Since a large amount of the material is dragged into the die part, the amount of sag around the punching hole is large and the smoothness of the end face may be deteriorated. Therefore, the curvature radius of the cutting edge may be 0.5 to 10 mm. preferable. At this time, in order to prevent punch burn-in, the punch stroke amount from the punch tip to the target punching diameter (the diameter of the first parallel portion 29), that is, the second parallel portion 29 and the tapered portion from the tip of the blade edge 16 is determined. The vertical length to the boundary of 14 is preferably less than 100% of the workpiece thickness, and the taper angle of the tapered portion 14 for sweeping the material is preferably about 10 to 30 degrees with respect to the vertical line. .

(1)〜(3)の本発明においては、図8に示すように、逆テーパー部9の代わりに段差部19を設けてもよい(前記(4)に係る発明)。この場合、バリ7を潰すというよりはバリ7を削りとるということになり、打ち抜き端面の平滑度の向上は図れないが、逆テーパー部9と異なりバリを除去する際のパンチストローク量を若干減らすことができるので、金型磨耗に関して逆テーパー部9を用いる場合よりも優れる。段差高さ((第一の平行部29の径−段差部19の後方部32の径)/2)はパンチ径(第一の平行部29の径)の5%以上であれば充分バリを削りとることが可能である。一方、大きすぎると引き抜き力が不足してパンチが引っかかったり、被加工材1上面側にバリが生じたりする場合があり、上記段差は、パンチ径の20%以下とすることが好ましい。   In the present invention of (1) to (3), as shown in FIG. 8, a stepped portion 19 may be provided instead of the reverse tapered portion 9 (the invention according to (4) above). In this case, the burr 7 is scraped rather than crushed, and the smoothness of the punched end face cannot be improved. However, unlike the reverse tapered portion 9, the punch stroke amount when removing the burr is slightly reduced. Therefore, it is superior to the case of using the reverse tapered portion 9 in terms of mold wear. If the height of the step ((diameter of the first parallel portion 29−diameter of the rear portion 32 of the step portion 19) / 2) is 5% or more of the punch diameter (diameter of the first parallel portion 29), the burrs will be sufficient. It is possible to scrape off. On the other hand, if it is too large, the pulling force may be insufficient and the punch may be caught, or burrs may be generated on the upper surface side of the workpiece 1, and the step is preferably 20% or less of the punch diameter.

図3のように、ダイ11の傾斜部12が直線状である場合は、打ち抜き時に被加工材1に加わる曲げに起因する歪量は傾斜部12と平坦部の境目に集中し、打ち抜きされた製品の撓みを防ぐべく傾斜量を少なくしなければならない。しかしながら、図9のように、ダイ20の傾斜部21を凸の曲面状とすれば、打ち抜き時の被加工材1に加わる曲げが被加工材1の傾斜部21と接触する部位全体に拡散され、打ち抜きされた製品に撓みが発生する限界のダイ傾斜量の上限を増やすことができる(前記(5)に係る発明)。ダイの傾斜量を増やせばバリ7の方向をよりパンチ側へずらすことができるので、パンチの逆テーパー部9または段差部19により除去できるバリ7の量を増やせる。   As shown in FIG. 3, when the inclined portion 12 of the die 11 is linear, the amount of strain caused by bending applied to the workpiece 1 during punching is concentrated at the boundary between the inclined portion 12 and the flat portion, and is punched out. The amount of tilt must be reduced to prevent product deflection. However, if the inclined portion 21 of the die 20 has a convex curved surface as shown in FIG. 9, the bending applied to the workpiece 1 at the time of punching is diffused over the entire portion in contact with the inclined portion 21 of the workpiece 1. The upper limit of the limit die tilt amount at which the punched product can be bent can be increased (the invention according to (5) above). If the die inclination amount is increased, the direction of the burr 7 can be shifted to the punch side, so that the amount of the burr 7 that can be removed by the reverse taper portion 9 or the step portion 19 of the punch can be increased.

製品の撓みを防げるダイ傾斜部12,21とするためには、ダイ傾斜部12,21による被加工材1の撓み量が素材の弾性範囲内に収まるように設計すればよい(前記(6)に係る発明)。打ち抜き形状が直線や円状のような単純形状であれば解析的にダイ傾斜部形状を導出することが可能であるが、多くの場合には複雑な打ち抜き形状であるため、有限要素法のような数値シミュレーションを用いて、ダイ傾斜部12,21の形状を導出することが有効である。具体的にはダイ傾斜量を変えたいくつかの有限要素シミュレーションを行って塑性歪が生じない傾斜量限界を見極めればよい。   In order to obtain the die inclined portions 12 and 21 that can prevent the product from being bent, the die inclined portions 12 and 21 may be designed so that the amount of bending of the workpiece 1 by the die inclined portions 12 and 21 falls within the elastic range of the material ((6) above). Invention). If the punching shape is a simple shape such as a straight line or a circle, it is possible to derive the die inclined part shape analytically, but in many cases it is a complicated punching shape. It is effective to derive the shapes of the die inclined portions 12 and 21 using a simple numerical simulation. Specifically, several finite element simulations with different die tilt amounts may be performed to determine the tilt amount limit at which plastic strain does not occur.

本発明例1として、図10に示すパンチ22、ダイ23、板押さえ24を用いて10枚の試験片に直径10mmの円孔を打ち抜き、打ち抜き孔のバリ高さを測定する試験を行った。   As Example 1 of the present invention, a 10 mm diameter circular hole was punched into 10 test pieces using the punch 22, die 23, and plate retainer 24 shown in FIG. 10, and a test for measuring the burr height of the punched hole was performed.

打ち抜きのクリアランスは被加工材の板厚の12%とし、被加工材には引張強さが440MPaである厚さ3mmの熱延鋼板を用いた。また、板押さえ24の荷重発生機構にはガス圧式のクッションを使用しており、パンチ下死点付近で200kgのパンチ引き抜き荷重を発生することができる。ダイ23の傾斜部12の傾斜量は傾斜角度を3度として、ダイ刃先から水平方向に4mmとし、板押さえの空洞部の断面形状は直径10.5mmの円とした。   The punching clearance was 12% of the thickness of the workpiece, and a 3 mm thick hot rolled steel plate having a tensile strength of 440 MPa was used as the workpiece. Further, a gas pressure type cushion is used for the load generating mechanism of the plate presser 24, and a punch pull-out load of 200 kg can be generated near the bottom dead center of the punch. The amount of inclination of the inclined portion 12 of the die 23 was set to 3 degrees, the horizontal direction from the die cutting edge was 4 mm, and the cross-sectional shape of the hollow portion of the plate presser was a circle having a diameter of 10.5 mm.

比較例として、パンチ22及び板押さえ24が本発明例と共通であり、上述の傾斜部12を有さないダイを使用した。その他の条件は、本発明例と同一とした。   As a comparative example, the punch 22 and the plate presser 24 are common to the example of the present invention, and a die that does not have the inclined portion 12 described above was used. Other conditions were the same as those of the example of the present invention.

バリ高さは、バリ先端と被加工材下面の板厚方向の距離とし、被加工材1の孔断面を切り出して樹脂埋め込みした試験片の光学顕微鏡画像を画像解析して測定した。   The burr height was a distance in the plate thickness direction between the burr tip and the lower surface of the workpiece, and was measured by image analysis of an optical microscope image of a test piece in which a hole cross section of the workpiece 1 was cut out and embedded with resin.

上記の方法で測定した打ち抜き後のバリ高さ測定結果は、本発明例1の場合に平均で17μmであり、比較例では、打ち抜き試験片の平均バリ高さ18μmとなり、本発明による打ち抜き方法では約5%バリ高さが軽減できた。   The measurement result of the burr height after punching measured by the above method is 17 μm on average in the case of the present invention example 1. In the comparative example, the average burr height of the punched specimen is 18 μm. About 5% burr height could be reduced.

続いて、本発明例2として、パンチのみ図11に示す形状のパンチ25とし、それ以外は実施例1と同じ試験を行った。   Subsequently, as Example 2 of the present invention, only the punch was used as the punch 25 having the shape shown in FIG.

打ち抜き後のバリ高さ測定結果は、本発明例2の場合に平均で15μmであり、比較例として行った従来の打ち抜き方法(パンチ25のみが本実施例と共通であり、面取りダイを使用しない)による打ち抜き試験片の平均バリ高さ38μmに対し、本発明による打ち抜き方法では約60%バリ高さが軽減できた。   The average burr height measurement result after punching is 15 μm in the case of the present invention example 2, and the conventional punching method performed as a comparative example (only the punch 25 is common to this embodiment, and no chamfering die is used. The burr height was reduced by about 60% in the punching method according to the present invention.

続いて、本発明例3として、パンチのみ図12に示す形状のパンチ26とし、それ以外は実施例1と同じ試験を行った。   Subsequently, as Example 3 of the present invention, only the punch was made the punch 26 having the shape shown in FIG.

打ち抜き後のバリ高さ測定結果は、本発明例3の場合に平均で13μmであり、比較例として行った従来の打ち抜き方法(パンチ26のみが本実施例と共通であり、面取りダイを使用しない)による打ち抜き試験片の平均バリ高さ25μmに対し、本発明による打ち抜き方法では約50%バリ高さが軽減できた。   The measurement result of the burr height after punching is 13 μm on average in the case of the present invention example 3, and the conventional punching method performed as a comparative example (only the punch 26 is common to the present embodiment, and the chamfering die is not used. The burr height was reduced by about 50% in the punching method according to the present invention, whereas the average burr height of the punched test piece by 25) was 25 μm.

続いて、本発明例4として、パンチのみ図13に示す形状のパンチ27とし、それ以外は実施例1と同じ試験を行った。   Subsequently, as Example 4 of the present invention, only the punch was used as the punch 27 having the shape shown in FIG.

打ち抜き後のバリ高さ測定結果は、本発明例4の場合に平均で18μmであり、比較例として行った従来の打ち抜き方法(パンチ27のみが本実施例と共通であり、面取りダイを使用しない)による打ち抜き試験片の平均バリ高さ38μmに対し、本発明による打ち抜き方法では約50%バリ高さが軽減できた。   The average burr height measurement result after punching is 18 μm in the case of the present invention example 4, and the conventional punching method performed as a comparative example (only the punch 27 is common to the present embodiment, and no chamfering die is used. The burr height was reduced by about 50% in the punching method according to the present invention.

続いて、本発明例5として、ダイのみ図14に示す形状のダイ28であり、それ以外は実施例1と同じ試験を行った。   Subsequently, as Example 5 of the present invention, only the die was the die 28 having the shape shown in FIG. 14, and the other tests were performed in the same manner as in Example 1.

打ち抜き後のバリ高さ測定結果は、本発明例5の場合に平均で12μmであり、比較例として行った従来の打ち抜き方法(パンチ22のみが本実施例と共通であり、面取りダイを使用しない)による打ち抜き試験片の平均バリ高さ18μmに対し、本発明による打ち抜き方法では約30%バリ高さが軽減できた。   The burr height measurement result after punching is 12 μm on average in the case of the present invention example 5, and the conventional punching method performed as a comparative example (only the punch 22 is common to this embodiment, and no chamfering die is used. The burr height was reduced by about 30% with the punching method according to the present invention.

本発明は、鉄、アルミニウム、チタン、マグネシウムおよびこれら合金等の金属板の打抜き装置及び打抜き方法に適用できる。   The present invention can be applied to a punching apparatus and punching method for a metal plate such as iron, aluminum, titanium, magnesium, and alloys thereof.

一般的な穴打ち抜き加工を模式的に示した図であり、(a)は穴打ち抜き加工、(b)は切断打ち抜き加工を示す。It is the figure which showed the general hole punching process typically, (a) shows a hole punching process, (b) shows a cutting punching process. 打ち抜き加工された被加工材の打ち抜き端面を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the punching end surface of the to-be-punched material. 本発明の打ち抜き加工装置の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the punching apparatus of this invention. 本発明により打ち抜き端面のバリをつぶすメカニズムを模式的に示す説明図であり、(a)は打ち抜き中、(b)は打ち抜き後パンチの下死点から引き抜き開始段階を示し、(c)は打ち抜き後パンチの引き抜き中を示す。It is explanatory drawing which shows typically the mechanism which crushes the burr | flash of a punching end surface by this invention, (a) is during a punching, (b) shows the extraction start stage from the bottom dead center of a punch after punching, (c) is punching Indicates that the rear punch is being pulled out. パンチの下死点位置における、望ましい逆テーパー部と打ち抜き端部のバリ位置を示す図である。It is a figure which shows the burr | flash position of a desirable reverse taper part and a punching edge part in the bottom dead center position of a punch. 本発明の異なるパンチ形状を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the different punch shape of this invention. 本発明のさらに異なるパンチ形状を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically further different punch shape of this invention. 本発明のさらに異なるパンチ形状を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically further different punch shape of this invention. 本発明の異なるダイ形状を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the die | dye shape from which this invention differs. 実施例1に使用した打ち抜き金型を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the punching die used for Example 1. FIG. 実施例2に使用した打ち抜きパンチ形状を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the punching punch shape used for Example 2. FIG. 実施例3に使用した打ち抜きパンチ形状を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the punching punch shape used for Example 3. FIG. 実施例4に使用した打ち抜きパンチ形状を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the punching punch shape used for Example 4. FIG. 実施例5に使用した打ち抜きダイ形状を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the punching die shape used for Example 5. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 被加工材
2 パンチ
3 ダイ
4 ダレ
5 せん断面
6 破断面
7 バリ
8、13、15、18、22、25、26、27 パンチ
9 逆テーパー部
10、24 板押さえ
11、20、23、28 ダイ
12、21 傾斜部
14 テーパー部
16 刃先
17 第二の平行部
19 段差部
29 第一の平行部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Work material 2 Punch 3 Die 4 Sag 5 Shear surface 6 Fracture surface 7 Burr 8, 13, 15, 18, 22, 25, 26, 27 Punch 9 Reverse taper part 10, 24 Plate presser 11, 20, 23, 28 Die 12, 21 Inclined part 14 Taper part 16 Cutting edge 17 Second parallel part 19 Step part 29 First parallel part

Claims (7)

パンチとダイと板押さえを有する金属板の打ち抜き加工装置であり、
前記パンチは、刃先を含んで同一の断面形状を有する第一の平行部と、前記第一の平行部から打ち抜き方向後方に向かって外径が小さくなる逆テーパー部を有しており、
前記ダイの刃先は、打ち抜き方向に傾斜して面取りされており、
前記板押さえは、前記ダイの打ち抜き部と相似形の空洞部を有し、前記空洞部の内周の長さは、前記パンチの第一の平行部の外周以上、かつ前記ダイの打ち抜き部の内周以下であることを特徴とする逆テーパーパンチと面取りダイによる金属板の打ち抜き加工装置。
A punching device for a metal plate having a punch, a die and a plate presser,
The punch has a first parallel part having the same cross-sectional shape including the cutting edge, and a reverse taper part whose outer diameter decreases from the first parallel part toward the rear in the punching direction,
The cutting edge of the die is chamfered to be inclined in the punching direction,
The plate retainer has a hollow portion similar to the punched portion of the die, and the length of the inner periphery of the hollow portion is equal to or greater than the outer periphery of the first parallel portion of the punch and the punched portion of the die. An apparatus for punching a metal plate with a reverse taper punch and a chamfering die, characterized by being equal to or less than the inner circumference.
前記パンチは、前記第一の平行部の打ち抜き方向前方に、打ち抜き方向後方に向かって外径が大きくなるテーパー部を有することを特徴とする請求項1記載の逆テーパーパンチと面取りダイによる金属板の打ち抜き加工装置。   2. The metal plate using a reverse taper punch and a chamfering die according to claim 1, wherein the punch has a taper portion whose outer diameter increases toward the rear in the punching direction in front of the first parallel portion in the punching direction. Punching machine. 前記パンチは、前記テーパー部の打ち抜き方向前方に、前記第一の平行部の外径より小さい第二の平行部を有し、かつ刃先が0.5〜10mmの曲率半径の曲面状に面取りされていることを特徴とする請求項2記載の逆テーパーパンチと面取りダイによる金属板の打ち抜き加工装置。   The punch has a second parallel part smaller than the outer diameter of the first parallel part in front of the taper part in the punching direction, and the cutting edge is chamfered into a curved surface having a radius of curvature of 0.5 to 10 mm. The punching apparatus for a metal plate by using an inverted taper punch and a chamfering die according to claim 2. 前記パンチは、前記逆テーパー部の代わりに、前記第一の平行部の外径より打ち抜き方向後方の外径が小さくなる段差部を有することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の逆テーパーパンチと面取りダイによる金属板の打ち抜き加工装置。   4. The punch according to claim 1, wherein the punch has a stepped portion whose outer diameter is smaller in the punching direction rearward than the outer diameter of the first parallel portion, instead of the reverse tapered portion. A metal plate punching apparatus using a reverse taper punch and a chamfering die. 前記ダイの面取りされた傾斜形状が、凸な曲面状であることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の逆テーパーパンチと面取りダイによる金属板の打ち抜き加工装置。   The metal plate punching apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the inclined shape of the die chamfered is a convex curved surface. 前記ダイの面取りされた傾斜形状は、前記面取りされた傾斜に沿って金属板が曲げられた場合に、前記金属板の弾性変形範囲内を満たすことを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の逆テーパーパンチと面取りダイによる金属板の打ち抜き加工装置。   The chamfered inclined shape of the die satisfies an elastic deformation range of the metal plate when the metal plate is bent along the chamfered inclination. A punching device for a metal plate using the reverse taper punch and the chamfering die according to item 1. 請求項1〜6の何れか1項に記載の装置を用いて、ダイと板押さえとで金属板を拘束しながら、パンチの前記第一の平行部が前記金属板の下方に位置するまで前記パンチを前記ダイの打ち抜き部に進行させて前記金属板を打ち抜いた後、前記パンチを打ち抜き方向と逆方向に引き抜いて、前記金属板に発生したバリを前記パンチの前記逆テーパー部又は前記段差部で潰すことを特徴とする逆テーパーパンチと面取りダイによる金属板の打ち抜き加工方法。   The apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the first parallel portion of the punch is positioned below the metal plate while constraining the metal plate with a die and a plate presser. After the punch is advanced to the punched portion of the die and the metal plate is punched out, the punch is pulled out in the direction opposite to the punching direction, and the burr generated on the metal plate is caused by the reverse tapered portion or the step portion of the punch. A metal plate punching method using a reverse taper punch and a chamfering die characterized by crushing with a chamfer.
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