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JP5729505B2 - Drilling method of work material - Google Patents

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JP5729505B2 JP2014060740A JP2014060740A JP5729505B2 JP 5729505 B2 JP5729505 B2 JP 5729505B2 JP 2014060740 A JP2014060740 A JP 2014060740A JP 2014060740 A JP2014060740 A JP 2014060740A JP 5729505 B2 JP5729505 B2 JP 5729505B2
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Description

本発明は、自動車、家電製品、建築構造物、船舶、建設機械、各種プラント等で用いられる圧延された被加工材の穴抜き方法に関する。   The present invention relates to a method for punching a rolled workpiece used in automobiles, home appliances, building structures, ships, construction machines, various plants and the like.

自動車、家電製品、建築構造物等の金属板に穴を形成する方法として、パンチ及びダイを用いた穴抜き方法が知られている。図9は従来の穴抜き装置の概略図である。同図を参照して、パンチ102Aがダイ103に向かって下動することにより、ダイ103にセットされた加工板101に穴抜き加工が施される。   As a method for forming a hole in a metal plate such as an automobile, home appliance, or building structure, a hole punching method using a punch and a die is known. FIG. 9 is a schematic view of a conventional hole punching apparatus. With reference to the figure, punch 102 </ b> A moves downward toward die 103, whereby punching is performed on processed plate 101 set on die 103.

図10は穴抜き加工が施された加工板101の穴抜き端面の形状を模式的に示す模式図である。同図に示すように穴抜き端面には、ダレ104と、せん断面105、破断面106及びバリ107が形成される。ダレ104は、パンチ102Aが被加工材101を全体的に押し込むことにより形成される。せん断面105は、パンチ102Aとダイ103とのクリアランス内に被加工材101が引き込まれ、局所的に引き伸ばされることにより形成される。破断面106は、パンチ102Aとダイ103とのクリアランス内に引き込まれた被加工材101が破断することにより形成される。バリ107は、被加工材101の裏面に生じる。   FIG. 10 is a schematic diagram schematically showing the shape of the punched end face of the processed plate 101 that has been punched. As shown in the figure, a sag 104, a shear surface 105, a fracture surface 106, and a burr 107 are formed on the end surface of the hole. The sag 104 is formed when the punch 102A pushes the workpiece 101 as a whole. The shear surface 105 is formed by the workpiece 101 being drawn into the clearance between the punch 102A and the die 103 and locally stretched. The fracture surface 106 is formed by breaking the workpiece 101 drawn into the clearance between the punch 102A and the die 103. The burr 107 is generated on the back surface of the workpiece 101.

パンチ102Aを打ち抜くことにより形成された穴には、その後バーリング加工が施される。バーリング加工の際に穴縁において割れが発生する場合がある。このような割れは穴抜き面において発生するため、穴抜き方法を工夫することにより防止できる。このような観点から、従来技術として、突起付きパンチによる穴抜き(特許文献1)、或いは削り抜き(非特許文献1)、面取りが施されたパンチによる穴抜き(特許文献2)、或いは面取りダイスを用いた穴抜き(特許文献3)等が提案されている。   The hole formed by punching the punch 102A is then subjected to burring. Cracks may occur at the hole edge during burring. Since such cracks occur on the hole punching surface, it can be prevented by devising a hole punching method. From this point of view, as a conventional technique, punching with a protrusion-provided punch (Patent Document 1) or scraping (Non-Patent Document 1), punching with a chamfered punch (Patent Document 2), or a chamfering die There has been proposed a hole punching using a metal (Patent Document 3) and the like.

特開平5−23755号公報JP-A-5-23755 特開平8−57557号公報JP-A-8-57557 特開昭59−7437号公報JP 59-7437 A 塑性と加工、Vol.10(1969),pp665-671Plasticity and processing, Vol. 10 (1969), pp 665-671

以上の特許文献1〜3、被特許文献4に開示される発明は、いくつかの難点がある。特許文献1に記載の方法は、被加工材の強度に応じてバーリング加工に効果のある適切な突起高さが決まっており、複数通りの強度の材料を用いる工程には適用できない。特許文献2に記載の方法は穴抜き面に割れが既に生じているような素材に効果はあるものの、それ以外の素材には効果は無い。特許文献3に記載の方法は円錐バーリングにしか用いることができない。非特許文献1に記載の方法は工程が増えコスト増を招く。   The inventions disclosed in Patent Documents 1 to 3 and Patent Document 4 described above have several difficulties. The method described in Patent Document 1 has an appropriate projection height that is effective for burring according to the strength of the workpiece, and cannot be applied to a process using a material with multiple strengths. Although the method described in Patent Document 2 is effective for a material in which a crack has already occurred on a hole-extracted surface, it is not effective for other materials. The method described in Patent Document 3 can be used only for conical burring. In the method described in Non-Patent Document 1, the number of steps increases and the cost increases.

本発明は、被加工材の降伏強さの変化によらず、1工程でバーリング性に優れる穴抜き加工を施すことのできる被加工材の穴抜き方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a hole punching method for a workpiece capable of performing a hole punching process having excellent burring properties in one step regardless of a change in yield strength of the workpiece.

上記課題を解決するために、本願発明の要旨とするところは、(1)圧延された被加工材にくさび形状のパンチを当接させ、該パンチが挿入されるダイを用いることにより、前記被加工材に略円形の打抜き部を形成する穴抜きをする穴抜き方法において、前記被加工材において延性が最も優れた第1の方向を特定する第1の工程と、前記パンチによる穴抜き方向視において、前記パンチの刃先部と前記第1の方向とのなす角度を10°以下にして前記パンチを前記被加工材に当接させる第2の工程と、を備えることを特徴とする被加工材の穴抜き方法である。(1)の構成によれば、被加工材の降伏強さの変化によらず、少ない工程でバーリング性に優れる穴抜き加工を施すことができる。   In order to solve the above problems, the gist of the present invention is that (1) a wedge-shaped punch is brought into contact with a rolled workpiece and a die into which the punch is inserted is used. In a punching method for punching a work material to form a substantially circular punched portion, a first step of identifying a first direction having the best ductility in the work material, and a view of a punching direction by the punch And a second step of bringing the punch into contact with the workpiece by setting an angle formed by the cutting edge of the punch and the first direction to 10 ° or less. This is a hole punching method. According to the configuration of (1), it is possible to perform a punching process that excels in burring properties with a small number of steps regardless of a change in the yield strength of the workpiece.

(2)上記(1)の構成において、前記パンチは、基端部から刃先部に向かって、前記パンチの穴抜き方向中心軸に互いに接近する一対のテーパ面を備えることが好ましい。   (2) In the configuration of (1), it is preferable that the punch has a pair of tapered surfaces that are close to each other in the punching direction center axis from the base end portion toward the blade edge portion.

(3)上記(1)又は(2)の構成において、前記一対のテーパ面のなす角度をβとしたときに、下記(1)式を満足するのが好ましい。
10度≦β≦85度・・・・・・・・・(1)
(3)の構成によれば、パンチの破損が防止される。
(3) In the configuration of (1) or (2), it is preferable that the following formula (1) is satisfied, where β is an angle formed by the pair of tapered surfaces.
10 degrees ≤ β ≤ 85 degrees ... (1)
According to the configuration of (3), breakage of the punch is prevented.

(4)上記(1)〜(3)の構成において、前記パンチと前記ダイとのクリアランスは、前記被加工材の板厚の0.5〜20%にするのが好ましい。(4)の構成によれば、パンチのチッピング及びバリの発生を防止することができる。   (4) In the above configurations (1) to (3), the clearance between the punch and the die is preferably 0.5 to 20% of the plate thickness of the workpiece. According to the configuration of (4), punch chipping and generation of burrs can be prevented.

(5)上記(1)〜(4)の構成において、前記刃先部は、前記穴抜き方向に対して直交する方向に延びる平坦部であってもよい。(6)上記(1)〜(4)の構成において、前記パンチの前記刃先部は、R形状であってもよい。これらの構成によれば工具寿命の低下を抑制できる。   (5) In the configurations of (1) to (4) above, the cutting edge portion may be a flat portion extending in a direction orthogonal to the punching direction. (6) In the configurations of (1) to (4) above, the cutting edge portion of the punch may have an R shape. According to these configurations, it is possible to suppress a decrease in tool life.

(7)上記(1)〜(6)の構成において、前記第1の工程において、前記被加工材に対してサイドベンド試験を行うことにより得られる延性に関するデータに基づき前記第1の方向を特定するのが好ましい。(7)の構成によれば、延性に優れる方向を正確に特定することができる。   (7) In the configurations of (1) to (6), the first direction is specified based on data on ductility obtained by performing a side bend test on the workpiece in the first step. It is preferable to do this. According to the structure of (7), the direction excellent in ductility can be pinpointed correctly.

上記課題を解決するために、本願発明は、別の観点として、(8)圧延された鋼板にくさび形状のパンチを当接させることにより、前記鋼板を穴抜きする穴抜き方法において、前記鋼板は、圧延方向に対して45度の方向の延性が圧延方向の延性の1.1〜5.0倍であり、前記パンチによる穴抜き方向視において、前記パンチの刃先部と前記圧延方向とのなす角度をαとしたときに、下記(2)式を満足することを特徴とする鋼板の穴抜き方法。
35度≦α≦55度・・・・・・・・・(2)
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides, as another aspect, (8) a punching method for punching the steel sheet by bringing a wedge-shaped punch into contact with the rolled steel sheet. The ductility in the direction of 45 degrees with respect to the rolling direction is 1.1 to 5.0 times the ductility in the rolling direction, and is formed between the cutting edge of the punch and the rolling direction when viewed in the punching direction with the punch. A steel plate hole punching method satisfying the following expression (2) when the angle is α.
35 degrees ≤ α ≤ 55 degrees ... (2)

(9)上記(8)の構成において、前記パンチは、基端部から刃先部に向かって、前記パンチの打ち抜き方向中心軸に互いに接近する一対のテーパ面を備えるのが好ましい。   (9) In the configuration of (8), it is preferable that the punch includes a pair of tapered surfaces that are close to each other in the punching direction center axis from the base end portion toward the blade edge portion.

(10)上記(8)又は(9)の構成において、前記一対のテーパ面のなす角度をγとしたときに、下記(3)式を満足するのが好ましい、
10度≦γ≦85度・・・・・・・・・(3)
上記(10)の構成によれば、パンチの破損が防止され、バーリング性向上効果の低下を抑制できる。
(10) In the configuration of (8) or (9), when the angle formed by the pair of tapered surfaces is γ, it is preferable that the following expression (3) is satisfied:
10 degrees ≤ γ ≤ 85 degrees (3)
According to the configuration of the above (10), the punch is prevented from being damaged, and the reduction in the burring property improving effect can be suppressed.

(11)上記(8)〜(10)の構成において、前記パンチと前記パンチが挿入されるダイとのクリアランスは、前記被加工材の板厚の0.5〜20%であるのが好ましい。
(11)の構成によれば、パンチのチッピング及びバリの発生を防止することができる。
(11) In the above configurations (8) to (10), the clearance between the punch and the die into which the punch is inserted is preferably 0.5 to 20% of the plate thickness of the workpiece.
According to the configuration of (11), it is possible to prevent punch chipping and burrs.

(12)上記(8)〜(11)の構成において、前記刃先部は、前記穴抜き方向に対して直交する方向に延びる平坦部であってもよい。
(13)上記(8)〜(11)の構成において、前記パンチの前記刃先部は、R形状であってもよい。これらの構成によれば工具寿命の低下を抑制できる。
(12) In the configurations of (8) to (11) above, the cutting edge portion may be a flat portion extending in a direction orthogonal to the punching direction.
(13) In the above configurations (8) to (11), the cutting edge portion of the punch may have an R shape. According to these configurations, it is possible to suppress a decrease in tool life.

(14)上記(8)〜(13)の構成において、前記鋼板において、圧延方向に対して45度の方向の延性が圧延方向の延性の1.1〜5.0倍であることを、サイドベンド試験により特定するのが好ましい。   (14) In the above configurations (8) to (13), in the steel sheet, the ductility in the direction of 45 degrees with respect to the rolling direction is 1.1 to 5.0 times the ductility in the rolling direction. It is preferably specified by a bend test.

本発明によれば、被加工材の降伏強さの変化によらず、少ない工程でバーリング性に優れる穴抜き加工を施すことができる。   According to the present invention, it is possible to perform hole punching with excellent burring properties in a small number of steps regardless of the change in yield strength of the workpiece.

プレス装置の断面図である。It is sectional drawing of a press apparatus. くさび型パンチを長手方向軸に沿って刃先部の短辺方向に切断した断面図である。It is sectional drawing which cut | disconnected the wedge type punch in the short side direction of the blade edge part along the longitudinal direction axis | shaft. くさび型パンチを長手方向軸に沿って刃先部の長辺方向に切断した断面図である。It is sectional drawing which cut | disconnected the wedge type punch in the long side direction of the blade edge part along the longitudinal direction axis | shaft. 被加工材の穴部及びその周辺の平面図である。It is a top view of the hole part of a workpiece, and its periphery. サイドベンド試験装置の斜視図である。It is a perspective view of a side bend test device. サイドベンド試験装置の平面図である。It is a top view of a side bend test device. サイドベンド試験の試験結果である。It is a test result of a side bend test. くさび型パンチの別の実施形態の断面図である。It is sectional drawing of another embodiment of a wedge type punch. 従来の穴抜き方向に用いられるプレス装置の断面図である。It is sectional drawing of the press apparatus used for the conventional punching direction. 穴抜き端面を示す図。The figure which shows a punching end surface.

本願出願人は、圧延された被加工材に対してくさび型形状のパンチにより穴抜き加工を施したところ、以下の知見を得た。図1は、本実施形態の被加工材の穴抜き方法を有効に実施するためのプレス装置の断面図である。X軸、Y軸及びZ軸は互いに異なる直交する三軸を示す。なお、「くさび」とは、一端を厚く他端に至るに従って薄く作った刃形をいう(広辞苑 第4版 725頁)。ここでいう刃形は、刃先が平坦、或いはR形状であってもよい。   The applicant of the present application obtained the following knowledge when the rolled workpiece was punched with a wedge-shaped punch. FIG. 1 is a cross-sectional view of a press device for effectively carrying out the hole punching method of the workpiece according to the present embodiment. The X axis, the Y axis, and the Z axis indicate three different orthogonal axes. “Wedge” refers to an edge shape that is thicker at one end and thinner toward the other end (Kojien 4th edition, page 725). The blade shape referred to here may have a flat blade edge or an R shape.

同図を参照して、プレス装置100は、パンチ2、ダイ3、およびストッパー8を備える。ダイ3には、パンチ2が進退するダイ穴部3aが形成されている。ストッパー8は、ダイ3に載置された被加工材1を固定する。ダイ穴部3aに向かって下動したパンチ2は、ダイ3に載置された被加工材1に当接する。パンチ2がさらに下動すると、被加工材1は押圧され、その応力により下方に歪みながら湾曲する。そして、その歪みが生じた状態で、パンチ2及びダイ3のせん断作用により被加工材1に穴が形成される。被加工材1は、圧延されることにより板状に形成されている。   Referring to FIG. 1, press apparatus 100 includes punch 2, die 3, and stopper 8. The die 3 is formed with a die hole 3a through which the punch 2 advances and retreats. The stopper 8 fixes the workpiece 1 placed on the die 3. The punch 2 moved downward toward the die hole portion 3 a comes into contact with the workpiece 1 placed on the die 3. When the punch 2 further moves down, the workpiece 1 is pressed and bent while being distorted downward by the stress. And in the state which the distortion produced, the hole is formed in the to-be-processed material 1 by the shearing effect | action of the punch 2 and die | dye 3. FIG. The workpiece 1 is formed into a plate shape by rolling.

次に、図2及び図3を参照しながら、パンチ2の構造について詳細に説明する。図2はくさび型パンチを長手方向軸に沿って刃先部の短辺方向に切断した断面図である。図3はくさび型パンチを長手方向軸に沿って刃先部の長辺方向に切断した断面図である。X軸、Y軸及びZ軸は互いに異なる直交する三軸を示す。   Next, the structure of the punch 2 will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 2 is a cross-sectional view of the wedge-shaped punch cut along the longitudinal axis in the short side direction of the blade edge portion. FIG. 3 is a cross-sectional view of the wedge-shaped punch cut along the longitudinal axis in the long side direction of the blade edge portion. The X axis, the Y axis, and the Z axis indicate three different orthogonal axes.

パンチ2は、下端部にくさび型パンチ部20を備える。くさび型パンチ部20は、基端部23から刃先部21に向かって、パンチ2の長手方向中心軸に互いに接近する一対のテーパ面22a、22bを備える。つまり、くさび型パンチ部20は、基端部23から刃先部21に近づく程、断面積(穴抜き方向に直交する方向の断面積)が小さくなるくさび型形状に形成されている。ここで、テーパ面22a、22bのなす角度をβとしたときに、10度≦β≦85度なる条件を満足するのが好ましい。この条件を満足することにより、くさび型パンチ部20の破損を起こりにくくすることができる。   The punch 2 includes a wedge-shaped punch portion 20 at a lower end portion. The wedge-shaped punch portion 20 includes a pair of tapered surfaces 22 a and 22 b that approach the longitudinal center axis of the punch 2 from the base end portion 23 toward the blade edge portion 21. That is, the wedge-shaped punch part 20 is formed in a wedge-shaped shape in which the cross-sectional area (the cross-sectional area in the direction orthogonal to the punching direction) decreases as the distance from the base end part 23 toward the blade edge part 21 increases. Here, it is preferable that the condition of 10 degrees ≦ β ≦ 85 degrees is satisfied, where β is an angle formed by the tapered surfaces 22a and 22b. By satisfying this condition, it is possible to prevent the wedge-shaped punch portion 20 from being damaged.

くさび型パンチ部20の先端部には、刃先部21が形成されている。刃先部21は、X軸方向視において細長い長方形に形成されており、Y−Z面に沿って延びている。このように、刃先部21を平坦に形成することにより、パンチ2が破損するのを防止することができる。すなわち、刃先部21が鋭角である場合にはパンチ2が破損するおそれがあるが、平坦に形成することによりパンチ2を保護することができる。   A blade edge portion 21 is formed at the tip of the wedge punch portion 20. The blade edge portion 21 is formed in a long and narrow rectangle when viewed in the X-axis direction, and extends along the YZ plane. Thus, by forming the blade edge portion 21 flat, it is possible to prevent the punch 2 from being damaged. That is, when the blade edge 21 has an acute angle, the punch 2 may be damaged, but the punch 2 can be protected by forming it flat.

本発明者は、圧延された被加工材1の特性を調べたところ、被加工材1を含む面内において、被加工材1には延性に優れる方向と、延性に優れない方向とがあることを発見した。さらに、くさび型パンチ部20の刃先部21の長手方向と被加工材1の延性が優れた方向とを一致させた状態で、穴抜き加工を施すことにより、バーリング時の割れなどを少なくすることができる、ということを発見した。   As a result of examining the characteristics of the rolled workpiece 1, the inventor has a direction in which the workpiece 1 is excellent in ductility and a direction in which the ductility is not excellent in a plane including the workpiece 1. I found Further, by performing punching in a state in which the longitudinal direction of the cutting edge portion 21 of the wedge-shaped punch portion 20 and the direction in which the work material 1 has excellent ductility are matched, cracks during burring are reduced. I discovered that I can do it.

これらの技術的な知見について詳細に説明する。図4は、くさび型パンチ部20による穴抜き後に、バーリング加工により被加工材1に形成された穴部1a及びその周辺の平面図である。点線は、穴抜き時の刃先部21の位置を示している。穴抜き時に、刃先部21の長手方向両端部が最初に被加工材1に食い込みため、この箇所(以下、大歪み部と称する)において塑性歪が大きくなる。このため、穴抜き後のバーリング工程において、大歪み部を起点として亀裂伝搬が起こるおそれがある。   These technical findings will be described in detail. FIG. 4 is a plan view of the hole 1a formed in the workpiece 1 by burring after the hole punching by the wedge punch 20 and the periphery thereof. The dotted line indicates the position of the blade edge 21 at the time of punching. At the time of punching, both ends in the longitudinal direction of the cutting edge portion 21 first bite into the workpiece 1, so that plastic strain increases at this location (hereinafter referred to as a large strain portion). For this reason, in the burring process after punching, crack propagation may occur starting from the large strain portion.

したがって、大歪み部における塑性歪を少なくすることにより、バーリング時の亀裂伝搬を効果的に抑制することができる。被加工材1の大歪み部が延性において優れる場合には、塑性歪を少なくすることができる。そこで、本発明者等は、くさび型パンチ部20の刃先部21の長手方向と被加工材1の延性が優れた方向とを一致させた状態で、穴抜き加工を施すことを知見した。この方法によれば、穴抜き時に大歪み部において生じる塑性歪を少なくすることができる。その結果、バーリング時における割れの発生を効果的に抑制することができる。   Therefore, crack propagation during burring can be effectively suppressed by reducing the plastic strain in the large strain portion. When the large strain portion of the workpiece 1 is excellent in ductility, the plastic strain can be reduced. Therefore, the present inventors have found that punching is performed in a state in which the longitudinal direction of the cutting edge portion 21 of the wedge punch portion 20 and the direction in which the work material 1 has excellent ductility are matched. According to this method, it is possible to reduce the plastic strain generated in the large strain portion when punching. As a result, the occurrence of cracks during burring can be effectively suppressed.

すなわち、刃先部21の長辺方向に対応した領域において生じる塑性歪を、被加工材1の延性が優れる方向と刃先部21の長辺方向とを一致させた状態で穴抜き加工を施すことにより、少なくすることができる。   That is, the plastic strain generated in the region corresponding to the long side direction of the cutting edge portion 21 is punched in a state where the direction in which the work piece 1 is excellent in ductility and the long side direction of the cutting edge portion 21 are matched. , Can be less.

被加工材1の延性が優れる方向は、例えばサイドベンド試験により特定することができる。サイドベンド試験について詳細に説明する。図5及び図6はサイドベンド試験装置の構成概念とその機能を説明する模式図であり、図5は斜視図であり、図6は平面図である。   The direction in which the work material 1 is excellent in ductility can be identified by, for example, a side bend test. The side bend test will be described in detail. 5 and 6 are schematic diagrams for explaining the configuration concept and functions of the side bend test apparatus, FIG. 5 is a perspective view, and FIG. 6 is a plan view.

図5において、サイドベンド試験装置は、一対の腕部41(41a、41b)と、把持部42(42a、42b)と、荷重付与手段45とを備える。一対の腕部41(41a、41b)は、それぞれ別の位置に固定された二つの支点44(44a、44b)にそれぞれ回転自在に取り付けられている。一対の腕部41(41a、41b)は、それぞれ先端部41at、41btと脚部41af、41bfとを備える。把持部42(42a、42b)は、被加工材の試験片である試験片43の両端部をそれぞれ腕部41(41a、41b)の先端部41at、41btと挟み込んで固定する。荷重付与手段45は、腕部41(41a、41b)を押圧することにより、腕部41(41a、41b)を回転させるための荷重を付与する。一方の腕部41aの脚部41afは、他方の腕部41bの脚部41bfと互いに交差する。   In FIG. 5, the side bend test apparatus includes a pair of arm portions 41 (41 a, 41 b), a grip portion 42 (42 a, 42 b), and a load applying means 45. The pair of arm portions 41 (41a, 41b) are rotatably attached to two fulcrums 44 (44a, 44b) fixed at different positions, respectively. The pair of arm portions 41 (41a, 41b) includes tip portions 41at, 41bt and leg portions 41af, 41bf, respectively. The gripping portions 42 (42a, 42b) sandwich and fix both end portions of the test piece 43, which is a test piece of the workpiece, with the tip portions 41at, 41bt of the arm portions 41 (41a, 41b), respectively. The load applying means 45 applies a load for rotating the arm 41 (41a, 41b) by pressing the arm 41 (41a, 41b). The leg part 41af of one arm part 41a intersects the leg part 41bf of the other arm part 41b.

試験片43には、長手方向中央部に円弧状の打抜き部が形成されており、試験片は、この打抜き部の円弧の開放部(以下円弧開口部と称するものとする)側が、試験装置による引張曲げの外側になるように取り付けられる。ここで、図5に示された角度αは、円弧開口部における亀裂予定部を通って荷重付与手段45が移動する方向に延びる基準線と、試験片43の圧延方向とがなす角度を示す。   The test piece 43 is formed with an arc-shaped punched portion at the center in the longitudinal direction, and the test piece has an arc opening (hereinafter referred to as an arc opening) side of the punched portion according to the test device. It is attached so as to be outside the tensile bend. Here, the angle α shown in FIG. 5 indicates an angle formed by the reference line extending in the direction in which the load applying means 45 moves through the planned crack portion in the arc opening and the rolling direction of the test piece 43.

図6を参照して、サイドベンド試験装置の動作を説明する。荷重付与手段45により1対の腕部41(41a,41b)の後端41ae,41beに、矢印方向(紙面右向き)、すなわち腕部の先端部方向に荷重を加える。これによって、腕部はそれぞれ1対の支点44(44a、44b)を中心として、1対の腕部の先端部が互いに逆方向に離れるように移動する(図6の(c)の二点鎖線で示す)。すなわち、腕部と把持部からなる係止手段により係止、固定された試験片に引張、及び曲げ力を付与するように機能する。支点(支柱)の間隔は、試験片に十分な引張曲げ変形を与えうるものであればよく、試験片の長手方向の大きさを勘案して適宜設定することができる。   The operation of the side bend test apparatus will be described with reference to FIG. A load is applied to the rear ends 41ae and 41be of the pair of arm portions 41 (41a and 41b) by the load applying means 45 in the direction of the arrow (to the right in the drawing), that is, in the direction of the distal end portion of the arm portion. As a result, the arm portions move around the pair of fulcrums 44 (44a, 44b) so that the tip portions of the pair of arm portions are separated from each other in opposite directions (the two-dot chain line in FIG. 6C). ). That is, it functions to apply a tensile force and a bending force to the test piece locked and fixed by the locking means including the arm portion and the grip portion. The interval between the fulcrums (supports) may be any as long as it can give sufficient tensile bending deformation to the test piece, and can be appropriately set in consideration of the size in the longitudinal direction of the test piece.

荷重付与手段45の荷重の付加による引張、曲げ変形により、試験片43の曲率半径rからなる円弧状の打抜き部は、曲率半径が拡大するように変形する。荷重付与が増加すると、試験片はさらに変形し、試験片の板厚方向の端面に微小な割れが発生する。荷重付与の増加と共に、この微小な板厚方向の端面の割れは、板厚方向に貫通する。そしてさらに荷重付与が増加すると、貫通割れが試験片の幅方向に進展し、板厚方向に開口部が広がり、試験片が破断する。このサイドベンド試験装置において試験片43に与えた荷重によって試験片に変形が生じ、この変形に基づいて、試験片43の延性を評価することができる。   Due to the tension and bending deformation caused by the load applied by the load applying means 45, the arc-shaped punched portion having the curvature radius r of the test piece 43 is deformed so that the curvature radius is increased. When the load is increased, the test piece is further deformed, and minute cracks are generated on the end face in the plate thickness direction of the test piece. As the load is increased, the minute cracks in the end face in the thickness direction penetrate in the thickness direction. When the load is further increased, the through-crack develops in the width direction of the test piece, the opening extends in the plate thickness direction, and the test piece breaks. In this side bend test apparatus, the test piece is deformed by the load applied to the test piece 43, and the ductility of the test piece 43 can be evaluated based on the deformation.

すなわち、サイドベンド試験装置においては、荷重付加の進展により試験片43の変形状態が変化する。試験片43の延性は、試験片の板厚方向の端面(この端面は、曲げの外側にあたる)に割れが貫通した時点(以下、割れ発生時と省略する)での板表面の歪の値から評価することができる。具体的には、試験片43の延性は、開口率から評価される。
なお、開口率ではなくグリッドによる歪測定法であってもよい。ここで、開口率は、図6に示す過重負荷前の開口端距離を開口端距離D、割れ発生時の開口端距離を開口端距離D´としたときに、
(D´−D)/D×100から算出することができる。
That is, in the side bend test apparatus, the deformation state of the test piece 43 changes as the load is applied. The ductility of the test piece 43 is based on the value of the strain on the plate surface when the crack penetrates the end face in the plate thickness direction of the test piece (this end face corresponds to the outside of the bend) (hereinafter abbreviated as the occurrence of the crack). Can be evaluated. Specifically, the ductility of the test piece 43 is evaluated from the aperture ratio.
Note that a strain measurement method using a grid instead of the aperture ratio may be used. Here, the opening ratio is the opening end distance D before the overload shown in FIG.
It can be calculated from (D′−D) / D × 100.

なお、荷重付与手段45は特に限定するものではなく、油圧或いは電動ジャッキなど、腕部の後端に荷重を付与できるものであればよい。また、腕部及び支点など、試験装置を構成する部材の強度は、被試験材の強度等を勘案して決めればよいことはいうまでもない。   The load applying means 45 is not particularly limited as long as it can apply a load to the rear end of the arm, such as a hydraulic or electric jack. Needless to say, the strength of the members constituting the test apparatus, such as the arms and fulcrums, may be determined in consideration of the strength of the material to be tested.

図7は、サイドベンド試験の試験結果であり、αを0度、35度、40度、45度、50度、55度、90度の間で変化させたときの開口率を示している。試験片43には、鋼板を使用した。αを0度に設定した場合には開口率が75%であり、αを35度に設定した場合には開口率が81%であり、αを40度に設定した場合には開口率が85%であり、αを45度に設定した場合には開口率が90%であり、αを50度に設定した場合には開口率が89%であり、αを55度に設定した場合には開口率が80%であり、αを90度に設定した場合には開口率が71%であった。これらの試験結果から、α=45°、すなわち、圧延方向に対する角度が45°の方向(第1の方向)において延性が最も優れていることがわかった。さらに、前記第1の方向から角度が離れる程、開口率が低下することがわかった。したがって、35°≦α≦55°の方向に刃先部21を位置決めした状態で穴抜き加工を施すことにより、穴広げ時の板厚を貫通するき裂発生を抑制することができる。換言すると、パンチの刃先部21と前記第1の方向とのなす角度を10度以下に設定することにより、穴広げ時の板厚貫通亀裂(換言すると、板の厚み方向に貫通するような大きな亀裂)を少なくすることができる。   FIG. 7 shows the test results of the side bend test, and shows the aperture ratio when α is changed between 0 degree, 35 degrees, 40 degrees, 45 degrees, 50 degrees, 55 degrees, and 90 degrees. A steel plate was used for the test piece 43. When α is set to 0 degrees, the aperture ratio is 75%, when α is set to 35 degrees, the aperture ratio is 81%, and when α is set to 40 degrees, the aperture ratio is 85%. When α is set to 45 degrees, the aperture ratio is 90%, when α is set to 50 degrees, the aperture ratio is 89%, and when α is set to 55 degrees, The aperture ratio was 80%, and when α was set to 90 degrees, the aperture ratio was 71%. From these test results, it was found that the ductility was most excellent in the direction (first direction) where α = 45 °, that is, the angle with respect to the rolling direction was 45 °. Furthermore, it has been found that the aperture ratio decreases as the angle increases from the first direction. Therefore, by performing hole punching in a state where the blade edge portion 21 is positioned in the direction of 35 ° ≦ α ≦ 55 °, it is possible to suppress the occurrence of cracks penetrating the plate thickness at the time of hole expansion. In other words, by setting the angle formed between the cutting edge portion 21 of the punch and the first direction to 10 degrees or less, a plate thickness penetration crack at the time of hole expansion (in other words, a large penetration through the plate in the thickness direction). (Crack) can be reduced.

ここで、被加工材1が鋼板である場合には、圧延方向の延性を1としたとき、圧延方向に対して45°の方向の延性が1.1〜5.0でなければならない。このような延性特性を備えた被加工材1を用いることにより、穴抜き時に生じる塑性歪を効果的に少なくすることができる。   Here, when the workpiece 1 is a steel plate, when the ductility in the rolling direction is 1, the ductility in the direction of 45 ° with respect to the rolling direction must be 1.1 to 5.0. By using the workpiece 1 having such ductility characteristics, it is possible to effectively reduce the plastic strain generated at the time of punching.

ここで、図1を参照して、パンチ2とパンチ2が挿入されるダイ3とのクリアランスCは、被加工材1の板厚tの0.5〜20%に制限するのが好ましい。クリアランスCが0.5%よりも小さくなると、刃先部21においてチッピングが生じ、クリアランスCが20%よりも大きくなると、被加工材1の湾曲が大きくなることによってバリが発生する。
(他の実施形態)
Here, referring to FIG. 1, the clearance C between the punch 2 and the die 3 into which the punch 2 is inserted is preferably limited to 0.5 to 20% of the plate thickness t of the workpiece 1. When the clearance C is smaller than 0.5%, chipping occurs at the cutting edge portion 21, and when the clearance C is larger than 20%, the workpiece 1 is curved to generate burrs.
(Other embodiments)

被加工材1は、鋼以外のアルミニウム、マグネシウム、チタンで構成してもよい。この場合、被加工材1において延性が最も優れた第1の方向を特定し、パンチ2による穴抜き方向視において、パンチ2の刃先部21と前記第1の方向とのなす角度を10°以下にしてパンチ2を被加工材1に当接させる。これにより、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。鋼板以外の被加工材であっても、圧延方向に対して45度の方向の延性が圧延方向の延性の1.1〜5.0倍であることが好ましい。   The workpiece 1 may be made of aluminum, magnesium, or titanium other than steel. In this case, the first direction having the most excellent ductility in the workpiece 1 is specified, and the angle formed by the cutting edge portion 21 of the punch 2 and the first direction is 10 ° or less when viewed in the punching direction by the punch 2. Then, the punch 2 is brought into contact with the workpiece 1. Thereby, the effect similar to the said embodiment can be acquired. Even for a workpiece other than a steel plate, the ductility in the direction of 45 degrees with respect to the rolling direction is preferably 1.1 to 5.0 times the ductility in the rolling direction.

図8は、くさび型パンチ20の他の実施形態を示す断面図である。同図に図示するように、くさび型パンチ20の刃先部21はR形状であってもよい。刃先部21をR形状に形成することにより、パンチ2が破損するのを防止できる。   FIG. 8 is a cross-sectional view showing another embodiment of the wedge punch 20. As shown in the figure, the cutting edge portion 21 of the wedge punch 20 may have an R shape. By forming the cutting edge portion 21 in an R shape, the punch 2 can be prevented from being damaged.

1 被加工材 2 パンチ 3 ダイス 20 くさび型パンチ部
21 刃先部 22a 22b テーパ面 23 基端部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Work material 2 Punch 3 Dice 20 Wedge type punch part 21 Cutting edge part 22a 22b Tapered surface 23 Base end part

Claims (6)

圧延された被加工材にくさび形状のパンチを当接させ、該パンチが挿入されるダイを用いることにより、前記被加工材に略円形の打抜き部を形成する穴抜きをする穴抜き方法において、
前記被加工材において延性が最も優れた第1の方向を特定する第1の工程と、
前記パンチによる穴抜き方向視において、前記パンチの刃先部と前記第1の方向とのなす角度を10°以下にして前記パンチを前記被加工材に当接させる第2の工程と、
を備えることを特徴とする被加工材の穴抜き方法。
In the hole punching method of punching the workpiece to form a substantially circular punched portion by bringing a wedge-shaped punch into contact with the rolled workpiece and using a die into which the punch is inserted,
A first step of identifying a first direction having the best ductility in the workpiece;
A second step of bringing the punch into contact with the workpiece by setting an angle formed by a cutting edge portion of the punch and the first direction to 10 ° or less in the hole punching direction view of the punch;
A hole drilling method for a workpiece, comprising:
前記パンチは、基端部から刃先部に向かって、前記パンチの穴抜き方向中心軸に互いに接近する一対のテーパ面を備えることを特徴とする請求項1に記載の被加工材の穴抜き方法。   2. The hole punching method for a workpiece according to claim 1, wherein the punch includes a pair of tapered surfaces approaching each other from a base end portion toward a cutting edge portion toward a center axis in a punching direction of the punch. . 前記一対のテーパ面のなす角度をβとしたときに、下記(1)式を満足することを特徴とする請求項1又は2に記載の被加工材の穴抜き方法。
10度≦β≦85度・・・・・・・・・(1)
The hole drilling method for a workpiece according to claim 1 or 2, wherein the following equation (1) is satisfied when an angle formed by the pair of tapered surfaces is β.
10 degrees ≤ β ≤ 85 degrees ... (1)
前記パンチと前記ダイとのクリアランスは、前記被加工材の板厚の0.5〜20%であることを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか一つに記載の被加工材の穴抜き方法。   4. The hole in the workpiece according to claim 1, wherein a clearance between the punch and the die is 0.5 to 20% of a plate thickness of the workpiece. Unplugging method. 前記刃先部は、前記穴抜き方向に対して直交する方向に延びる平坦部であることを特徴とする請求項1乃至4のうちいずれか一つに記載の被加工材の穴抜き方法。   5. The hole punching method for a workpiece according to claim 1, wherein the blade edge portion is a flat portion extending in a direction orthogonal to the hole punching direction. 前記パンチの前記刃先部は、R形状であることを特徴とする請求項1乃至4のうちいずれか一つに記載の被加工材の穴抜き方法。   The method for punching a workpiece according to any one of claims 1 to 4, wherein the cutting edge portion of the punch has an R shape.
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