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JP7541235B2 - Scrap coining method and shearing device - Google Patents
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JP7541235B2 - Scrap coining method and shearing device - Google Patents

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Description

本開示は、スクラップコイニング方法及びせん断加工装置に関する。 This disclosure relates to a scrap coining method and a shearing device.

従来、被加工材(鋼板)をせん断して加工材(製品)を得るせん断加工の際、鋼板の部分的な打ち抜きや端部の切断等によって生じるスクラップを、廃棄することなく、コイニングパンチとして活用するスクラップコイニング方法が知られている。 Conventionally, a scrap coining method has been known in which scrap generated during shearing, in which a workpiece (steel plate) is sheared to obtain a processed material (product), is used as a coining punch rather than being discarded, by partially punching out the steel plate or cutting off the ends.

例えば、特許文献1には、せん断加工装置を用いて被加工材から打ち抜いた抜き材の端面を、ダイ上の加工材(製品)のせん断加工面の端面に接触させて擦り合わせるスクラップコイニング方法が記載されている。以下、スクラップコイニング方法を含む処理を単に「コイニング」とも称する。特許文献1では、コイニングによって、耐水素脆性及び疲労強度に優れたせん断加工面を有する鋼板を製造できるとされている。 For example, Patent Document 1 describes a scrap coining method in which the end face of a cut material punched out from a workpiece using a shearing device is brought into contact with and rubbed against the end face of the sheared surface of the workpiece (product) on a die. Hereinafter, processes including the scrap coining method will also be referred to simply as "coining." Patent Document 1 claims that coining can produce steel plates with sheared surfaces that have excellent resistance to hydrogen embrittlement and fatigue strength.

国際公開第2016/136909号International Publication No. 2016/136909

ここで、比較的高強度の鋼板から得られた製品とスクラップとを擦り合わせる場合、コイニング時、製品とスクラップとの間で生じる荷重が大きくなる。コイニング時の荷重が大きくなると、荷重を受け止めるせん断加工装置側の負担を軽減するために、例えば、ガスクッション等の衝撃緩和装置の能力を増強する等、追加の設備投資の負担が必要となり、せん断加工装置のコストが嵩むという問題が生じる。 Here, when scrap is rubbed against a product made from a relatively high-strength steel plate, the load generated between the product and scrap during coining becomes large. When the load during coining becomes large, additional capital investment is required to reduce the burden on the shearing device that bears the load, for example by increasing the capacity of a shock mitigation device such as a gas cushion, which increases the cost of the shearing device.

本開示は、上記の問題に鑑み、スクラップコイニングに用いられるせん断加工装置のコストの上昇を抑制できるスクラップコイニング方法、及び、せん断加工装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present disclosure aims to provide a scrap coining method and a shearing device that can suppress increases in the cost of shearing devices used in scrap coining.

本開示の第1の態様に係るスクラップコイニング方法は、ダイと、ダイとの間で被加工材を挟むホルダと、ダイとの間にクリアランスを有して配置されたパンチと、パンチと対向して配置されたカウンターパンチと、を備えたせん断加工装置を用いて、ダイとパンチとによって被加工材をせん断して製品を形成し、製品をダイとホルダとの間に支持すると共に、せん断によって被加工材から分離された部分をスクラップとしてカウンターパンチの先端部の上に配置し、上側にスクラップが配置された状態でカウンターパンチを製品側に向かって移動させ、スクラップの外縁を支持された製品の端面に接触させることによってスクラップの外縁を折り曲げ変形させつつコイニングする。 The scrap coining method according to the first aspect of the present disclosure uses a shearing device equipped with a die, a holder that holds the workpiece between the die and the holder, a punch that is arranged with a clearance between the die and the holder, and a counter punch that is arranged opposite the punch, and shears the workpiece with the die and punch to form a product. The product is supported between the die and the holder, and a portion that has been separated from the workpiece by shearing is placed as scrap on the tip of the counter punch. With the scrap placed on the upper side, the counter punch is moved toward the product, and the outer edge of the scrap is brought into contact with the end face of the supported product, thereby bending and deforming the outer edge of the scrap, and coining is performed.

第1の態様では、せん断後、カウンターパンチを製品側に向かって移動させると、スクラップが製品の端面に接触するコイニング時に、スクラップの外縁が折り曲げ変形する。折り曲げ変形によって、コイニング時に製品とスクラップとの間で生じる荷重が吸収されるため、荷重を受け止めるせん断加工装置側の負担が軽減される。このため、ガスクッション等の衝撃緩和装置の能力を増強する必要性が生じない。 In the first embodiment, when the counter punch is moved toward the product after shearing, the outer edge of the scrap is bent and deformed during coining when the scrap comes into contact with the end face of the product. The bending deformation absorbs the load that occurs between the product and the scrap during coining, reducing the burden on the shearing device that receives the load. This eliminates the need to increase the capacity of a shock mitigation device such as a gas cushion.

本開示の第2の態様に係るせん断加工装置は、ダイと、ダイとの間で被加工材を挟むホルダと、ダイとの間にクリアランスを有して配置されたパンチと、パンチと対向して配置され、基部、及び、基部の被加工材側に設けられ基部より縮径した先端部を有するカウンターパンチと、を備える。 The shearing device according to the second aspect of the present disclosure includes a die, a holder for clamping the workpiece between the die and the punch, a punch arranged with a clearance between the punch and the die, and a counter punch arranged opposite the punch and having a base and a tip end that is provided on the workpiece side of the base and has a smaller diameter than the base.

第2の態様では、第1の態様と同様に、スクラップの外縁の折り曲げ変形によって、コイニング時に製品とスクラップとの間で生じる荷重が吸収されるため、荷重を受け止めるせん断加工装置側の負担が軽減される。このため、ガスクッション等の衝撃緩和装置の能力を増強する必要性が生じない。また、カウンターパンチが基部より縮径した先端部を有しており、先端部の上側にスクラップが配置される。このため、先端部が基部と同径で、先端部の上面が平坦であるカウンターパンチが用いられるコイニングの場合と比べ、コイニング時、スクラップの外縁を、縮径した先端部の形状に沿って円滑に折り曲げ変形させることができる。 In the second embodiment, as in the first embodiment, the load generated between the product and the scrap during coining is absorbed by the bending deformation of the outer edge of the scrap, thereby reducing the burden on the shearing device that receives the load. This eliminates the need to increase the capacity of a shock mitigation device such as a gas cushion. In addition, the counter punch has a tip portion that is smaller in diameter than the base portion, and the scrap is placed above the tip portion. Therefore, compared to coining, which uses a counter punch whose tip portion has the same diameter as the base portion and whose upper surface is flat, the outer edge of the scrap can be smoothly bent and deformed to conform to the shape of the narrowed tip portion during coining.

本開示によれば、スクラップコイニングに用いられるせん断加工装置のコストの上昇を抑制できるスクラップコイニング方法、及び、せん断加工装置を提供できる。 The present disclosure provides a scrap coining method and a shearing device that can suppress increases in the cost of shearing devices used in scrap coining.

本開示の実施形態に係るせん断加工装置の構成を説明する断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a shearing device according to an embodiment of the present disclosure. 図2(A)~図2(F)は、本実施形態に係るせん断加工装置のカウンターパンチの上部構造として適用可能な各種のパターンをそれぞれ説明する斜視図である。2A to 2F are perspective views for explaining various patterns that can be applied as the upper structure of the counter punch of the shearing device according to this embodiment. スクラップの外縁がカウンターパンチの基部の外側に突出した場合の本実施形態に係るせん断加工装置を用いたせん断加工方法を説明する断面図である(その1)。FIG. 11 is a cross-sectional view (part 1) illustrating a shearing method using the shearing device according to this embodiment when the outer edge of the scrap protrudes outside the base of the counter punch. スクラップの外縁がカウンターパンチの基部の外側に突出した場合の本実施形態に係るせん断加工装置を用いたせん断加工方法を説明する断面図である(その2)。FIG. 2 is a cross-sectional view (part 2) illustrating a shearing method using the shearing device according to this embodiment when the outer edge of the scrap protrudes outside the base of the counter punch. スクラップの外縁がカウンターパンチの基部の内側に位置する場合の本実施形態に係るせん断加工装置を用いたせん断加工方法を説明する断面図である(その1)。FIG. 11 is a cross-sectional view (part 1) illustrating a shearing method using the shearing device according to the present embodiment when the outer edge of the scrap is located inside the base of the counter punch. スクラップの外縁がカウンターパンチの基部の内側に位置する場合の本実施形態に係るせん断加工装置を用いたせん断加工方法を説明する断面図である(その2)。FIG. 2 is a cross-sectional view (part 2) illustrating a shearing method using the shearing device according to this embodiment when the outer edge of the scrap is located inside the base of the counter punch. 比較例に係るせん断加工装置を用いたせん断加工方法を説明する断面図である(その1)。1A to 1C are cross-sectional views illustrating a shear processing method using a shear processing device according to a comparative example (part 1). 比較例に係るせん断加工装置を用いたせん断加工方法を説明する断面図である(その2)。13 is a cross-sectional view illustrating a shear processing method using a shear processing device according to a comparative example (part 2). FIG. 本実施形態の変形例に係るせん断加工装置の構成を説明する断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a shearing device according to a modified example of the present embodiment. 変形例に係るせん断加工装置のカウンターパンチの上部構造として適用可能な他のパターンを説明する断面図である。13A to 13C are cross-sectional views illustrating other patterns that can be applied as the upper structure of the counter punch of the shear processing device according to the modified example. 図11(A)は、実施例1における、突出比D/Lとコイニング中の最大荷重Pとの関係を説明するグラフ図であり、図11(B)は、実施例1における、突出比D/Lと残留応力の低減量Δσとの関係を説明するグラフ図である。FIG. 11(A) is a graph illustrating the relationship between the protrusion ratio D/L and the maximum load P during coining in Example 1, and FIG. 11(B) is a graph illustrating the relationship between the protrusion ratio D/L and the amount of reduction in residual stress Δσ in Example 1. 図12(A)は、実施例2における、突出比D/Lとコイニング中の最大荷重Pとの関係を説明するグラフ図であり、図12(B)は、実施例2における、突出比D/Lと残留応力の低減量Δσとの関係を説明するグラフ図である。FIG. 12(A) is a graph illustrating the relationship between the protrusion ratio D/L and the maximum load P during coining in Example 2, and FIG. 12(B) is a graph illustrating the relationship between the protrusion ratio D/L and the amount of reduction in residual stress Δσ in Example 2. 図13(A)は、実施例3における、突出比D/Lとコイニング中の最大荷重Pとの関係を説明するグラフ図であり、図13(B)は、実施例3における、突出比D/Lと残留応力の低減量Δσとの関係を説明するグラフ図である。FIG. 13(A) is a graph illustrating the relationship between the protrusion ratio D/L and the maximum load P during coining in Example 3, and FIG. 13(B) is a graph illustrating the relationship between the protrusion ratio D/L and the reduction amount Δσ of residual stress in Example 3. 図14(A)は、実施例4における、突出比D/Lとコイニング中の最大荷重Pとの関係を説明するグラフ図であり、図14(B)は、実施例4における、突出比D/Lと残留応力の低減量Δσとの関係を説明するグラフ図である。FIG. 14(A) is a graph illustrating the relationship between the protrusion ratio D/L and the maximum load P during coining in Example 4, and FIG. 14(B) is a graph illustrating the relationship between the protrusion ratio D/L and the amount of reduction in residual stress Δσ in Example 4. 図15(A)は、実施例5における、突出比D/Lとコイニング中の最大荷重Pとの関係を説明するグラフ図であり、図15(B)は、実施例5における、突出比D/Lと残留応力の低減量Δσとの関係を説明するグラフ図である。FIG. 15(A) is a graph illustrating the relationship between the protrusion ratio D/L and the maximum load P during coining in Example 5, and FIG. 15(B) is a graph illustrating the relationship between the protrusion ratio D/L and the amount of reduction in residual stress Δσ in Example 5. 図16(A)は、実施例6における、突出比D/Lとコイニング中の最大荷重Pとの関係を説明するグラフ図であり、図16(B)は、実施例6における、突出比D/Lと残留応力の低減量Δσとの関係を説明するグラフ図である。FIG. 16(A) is a graph illustrating the relationship between the protrusion ratio D/L and the maximum load P during coining in Example 6, and FIG. 16(B) is a graph illustrating the relationship between the protrusion ratio D/L and the amount of reduction in residual stress Δσ in Example 6. 図17(A)は、実施例7における、突出比D/Lとコイニング中の最大荷重Pとの関係を説明するグラフ図であり、図17(B)は、実施例7における、突出比D/Lと残留応力の低減量Δσとの関係を説明するグラフ図である。FIG. 17(A) is a graph illustrating the relationship between the protrusion ratio D/L and the maximum load P during coining in Example 7, and FIG. 17(B) is a graph illustrating the relationship between the protrusion ratio D/L and the amount of reduction in residual stress Δσ in Example 7. 図18(A)は、実施例8における、突出比D/Lとコイニング中の最大荷重Pとの関係を説明するグラフ図であり、図18(B)は、実施例8における、突出比D/Lと残留応力の低減量Δσとの関係を説明するグラフ図である。FIG. 18(A) is a graph illustrating the relationship between the protrusion ratio D/L and the maximum load P during coining in Example 8, and FIG. 18(B) is a graph illustrating the relationship between the protrusion ratio D/L and the amount of reduction in residual stress Δσ in Example 8. D<0の場合の実施例9~実施例11における、径厚み比W/Tと残留応力の低減量Δσとの関係を説明するグラフ図である。FIG. 11 is a graph illustrating the relationship between the diameter-to-thickness ratio W/T and the residual stress reduction amount Δσ in Examples 9 to 11 when D<0.

以下に本実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一の部分及び類似の部分には、同一の符号又は類似の符号を付している。但し、図面における厚みと平面寸法との関係、各装置や各部材の厚みの比率等は現実のものとは異なる。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判定すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。 The present embodiment will be described below. In the following description of the drawings, identical or similar parts are given the same or similar symbols. However, the relationship between thickness and planar dimensions in the drawings, and the ratio of thickness of each device and each component, etc., differ from the actual ones. Therefore, specific thicknesses and dimensions should be determined with reference to the following description. In addition, there are parts in which the dimensional relationships and ratios differ between the drawings.

<せん断加工装置の構造>
図1に示すように、本実施形態に係るせん断加工装置10は、例えば、製鉄所内に配置され、被加工材20を打ち抜いて円形状の孔を形成するピアス加工を実施可能な油圧プレス機である。せん断加工装置10は、ダイ12と、ホルダ14と、パンチ16と、カウンターパンチ18と、を備える。
<Structure of shear processing device>
1, a shearing device 10 according to this embodiment is, for example, a hydraulic press that is arranged in a steelworks and is capable of performing piercing to form a circular hole by punching a workpiece 20. The shearing device 10 includes a die 12, a holder 14, a punch 16, and a counter punch 18.

せん断加工装置10は、ダイ12の内側面と、パンチ16の外側面及びカウンターパンチ18の外側面との間にクリアランス15を有する。図1中には、ダイ12の内側面の位置A1と、カウンターパンチ18の外側面の位置A2との間に、一定の幅Lを有するクリアランス15が形成された状態が例示されている。クリアランス15は、被加工材20の厚みTと、所望の加工品質に応じて予め設定されたクリアランス比との積によって決定されている。 The shearing device 10 has a clearance 15 between the inner surface of the die 12 and the outer surface of the punch 16 and the outer surface of the counter punch 18. Figure 1 illustrates a state in which a clearance 15 having a certain width L is formed between position A1 of the inner surface of the die 12 and position A2 of the outer surface of the counter punch 18. The clearance 15 is determined by the product of the thickness T of the workpiece 20 and a clearance ratio that is preset according to the desired processing quality.

パンチ16及びカウンターパンチ18には、不図示の移動装置が、それぞれ接続されている。移動装置は、例えば電動モータや液圧機構等で実現できる。移動装置によって、ダイ12とパンチ16とは、被加工材20の水平な板面に直交する方向(図1中の上下方向)に沿って、それぞれ独立して相対移動可能である。 The punch 16 and the counter punch 18 are each connected to a moving device (not shown). The moving device can be realized, for example, by an electric motor or a hydraulic mechanism. The moving device allows the die 12 and the punch 16 to move independently relative to each other in a direction perpendicular to the horizontal plate surface of the workpiece 20 (the up-down direction in FIG. 1).

被加工材20は、本実施形態では、金属材料である鋼板である。なお、本開示では、被加工材20は、金属材料に限定されず、例えば、木材や樹脂材料等、任意の素材が採用できる。被加工材20は、一定の厚みTを有し、打ち抜き前、ダイ12とホルダ14との間に水平状態で挟まれている。なお、本実施形態では、「高強度」とは、鋼板の引張強度が約980MPa以上であることを意味する。なお、鋼板の引張強度の定義は、例えば「ISO 6892-1:2009」に従う。 In this embodiment, the workpiece 20 is a steel plate, which is a metallic material. In this disclosure, the workpiece 20 is not limited to a metallic material, and any material, such as wood or a resin material, can be used. The workpiece 20 has a certain thickness T, and is sandwiched horizontally between the die 12 and the holder 14 before punching. In this embodiment, "high strength" means that the tensile strength of the steel plate is about 980 MPa or more. The definition of the tensile strength of the steel plate follows, for example, "ISO 6892-1:2009".

図1中には、被加工材20が打ち抜かれた直後であって、かつ、コイニング前に、被加工材20が製品22とスクラップ24とに分離された状態が例示されている。本実施形態では、ダイの孔は、平面視で、ほぼ正円状であり、ダイの孔の径(図1中の左右方向のダイの間隔)である打ち抜き孔の径Wと、スクラップ24の径(直径)とは同じである。このため、コイニング前のスクラップ24の半径RSは、打ち抜き孔の径W(コイニング前のスクラップ24の径W)の半分である。 Figure 1 illustrates a state in which the workpiece 20 is separated into a product 22 and scrap 24 immediately after being punched and before coining. In this embodiment, the die hole is approximately circular in plan view, and the diameter W of the punched hole, which is the diameter of the die hole (the distance between the dies in the left-right direction in Figure 1), is the same as the diameter (diameter) of the scrap 24. Therefore, the radius RS of the scrap 24 before coining is half the diameter W of the punched hole (diameter W of the scrap 24 before coining).

ホルダ14は、ダイ12の上に配置され、ダイ12との間で被加工材20を挟む。パンチ16は、円柱状の打ち抜き部材であり、打ち抜き前、図1中の被加工材20の上側に配置されている。パンチ16は、ダイ12とホルダ14との間で挟まれていない部分の被加工材20に対して上側から下降し、被加工材20を円形状に打ち抜く。 The holder 14 is placed on top of the die 12 and sandwiches the workpiece 20 between the die 12 and the holder 14. The punch 16 is a cylindrical punching member, and is placed above the workpiece 20 in FIG. 1 before punching. The punch 16 descends from above onto the portion of the workpiece 20 that is not sandwiched between the die 12 and the holder 14, punching the workpiece 20 into a circular shape.

(カウンターパンチ)
カウンターパンチ18は、円柱状の押し込み部材であり、打ち抜き前には、図1中の被加工材20の下側に、パンチ16の移動方向に沿って同一直線上に、パンチ16に対向して配置されている。カウンターパンチ18は、基部18Aと、基部18Aの被加工材20側に設けられた先端部18Bとを有する。打ち抜きの際、パンチ16の打ち抜きによってスクラップ24が形成され、形成されたスクラップ24は、下側に位置するカウンターパンチ18の先端部18Bの上に載置される。また、打ち抜き後、カウンターパンチ18がスクラップ24を図1中の上側に向かって押し込むことによって、コイニングが実施される。
(Counter punch)
The counter punch 18 is a cylindrical pushing member, and before punching, is disposed below the workpiece 20 in Fig. 1, in the same straight line along the direction of movement of the punch 16, and facing the punch 16. The counter punch 18 has a base 18A and a tip 18B provided on the workpiece 20 side of the base 18A. During punching, scrap 24 is formed by punching with the punch 16, and the formed scrap 24 is placed on the tip 18B of the counter punch 18 located below. After punching, the counter punch 18 pushes the scrap 24 toward the upper side in Fig. 1, thereby performing coining.

(基部)
本実施形態では、カウンターパンチ18の基部18Aの径とパンチ16の径とは同じである。このため、基部18Aの半径RCPとパンチ16の半径とも同じである。なお、図1中では、基部18Aの円柱状の上部が部分的に例示され、下部の形状は省略されている。基部18Aの下部の形状は、上部と同様に円柱状であってもよいし、或いは、上部より拡幅又は縮径してもよい。カウンターパンチ18として成り立つ限り、基部18Aの下部の形状は、任意である。
(base)
In this embodiment, the diameter of the base 18A of the counter punch 18 is the same as the diameter of the punch 16. Therefore, the radius RCP of the base 18A is also the same as the radius of the punch 16. Note that in FIG. 1, the cylindrical upper part of the base 18A is partially illustrated, and the shape of the lower part is omitted. The shape of the lower part of the base 18A may be cylindrical like the upper part, or may be wider or narrower than the upper part. The shape of the lower part of the base 18A is arbitrary as long as it functions as the counter punch 18.

(先端部)
先端部18Bは、カウンターパンチ18の上部に設けられた球状(ドーム状)の領域であり、基部18A側(図1中の下側)から被加工材20側(図1中の上側)に向かうに従って徐々に縮径するように、円弧状に湾曲している。先端部18Bの縮径した部分によって、コイニングの際、スクラップ24の外縁の折り曲げが促進される。
(Tip)
The tip 18B is a spherical (dome-shaped) region provided at the top of the counter punch 18, and is curved in an arc so as to gradually reduce in diameter from the base 18A side (lower side in FIG. 1) toward the workpiece 20 side (upper side in FIG. 1). The reduced diameter portion of the tip 18B promotes bending of the outer edge of the scrap 24 during coining.

図1中の先端部18Bの頂点Bは、カウンターパンチ18の最上部であり、スクラップ24の下面に接している。本実施形態では、頂点Bを通って被加工材20の水平な板面に垂直な線が、基準線Cとして定義される。また本実施形態では、基準線Cは、カウンターパンチ18の円柱の底円の中心を通る中心軸線である。本実施形態のカウンターパンチ18の基部18Aと先端部18Bとを含む上部の形状は、基準線Cを中心とした回転対称である。本実施形態では、スクラップ24との接点(頂点B)とカウンターパンチ18の外面との距離は、基部18Aの半径RCPと同じである。 The apex B of the tip 18B in FIG. 1 is the top of the counter punch 18 and is in contact with the underside of the scrap 24. In this embodiment, a line passing through the apex B and perpendicular to the horizontal plate surface of the workpiece 20 is defined as the reference line C. In this embodiment, the reference line C is the central axis passing through the center of the cylindrical bottom circle of the counter punch 18. In this embodiment, the shape of the upper part including the base 18A and the tip 18B of the counter punch 18 is rotationally symmetrical about the reference line C. In this embodiment, the distance between the contact point with the scrap 24 (apex B) and the outer surface of the counter punch 18 is the same as the radius RCP of the base 18A.

なお、本開示では、製品の孔(打ち抜き孔)は、平面視で正円状に限定されず、例えば楕円状やソラマメ状等の歪んだ円形状であってもよい。製品の孔(打ち抜き孔)が歪んだ円形状である場合であっても、先端部18Bとスクラップ24との接点と、基部18Aの外面との間の領域が、縮径し、断面視で、一定の距離が形成されるように、先端部18Bが高さHを有していればよい。 In this disclosure, the hole (punch hole) of the product is not limited to a perfect circle in plan view, but may be a distorted circle such as an ellipse or a bean shape. Even if the hole (punch hole) of the product is a distorted circle, it is sufficient that the tip 18B has a height H so that the area between the contact point between the tip 18B and the scrap 24 and the outer surface of the base 18A is reduced in diameter and a certain distance is formed in cross section.

先端部18Bは、一定の高さHを有する。図1中の先端部18Bは、比較的扁平な形状を有しているが、本開示のカウンターパンチ18の先端部18Bの形状は、これに限定されず、スクラップ24の外縁を折り曲げることが可能である限り、適宜変更できる。 The tip 18B has a certain height H. Although the tip 18B in FIG. 1 has a relatively flat shape, the shape of the tip 18B of the counter punch 18 of the present disclosure is not limited to this and can be modified as appropriate as long as it is possible to fold the outer edge of the scrap 24.

本開示の先端部の他の形状としては、例えば、図2(A)に示すように、先端部18Bは、スクラップ24の半径RSと高さHとが等しい球状であってもよい。換言すると、図2(A)中の先端部18Bの形状は球頭状であり、先端部18Bの曲率半径は、図1中の先端部18Bの縮径部分の曲率半径より小さい。 As another shape of the tip of the present disclosure, for example, as shown in FIG. 2(A), the tip 18B may be spherical in shape with the radius RS of the scrap 24 and the height H being equal. In other words, the shape of the tip 18B in FIG. 2(A) is spherical, and the radius of curvature of the tip 18B is smaller than the radius of curvature of the tapered portion of the tip 18B in FIG. 1.

また、図2(B)に示すように、先端部18Bが、平坦な上面を有してもよい。換言すると、図2(B)中の先端部18Bの形状は球頭の上部が切り欠かれて、平坦な上面が形成されている。上面と基部18Aとの間の領域の表面は、湾曲しており、基部18Aより縮径している。 Also, as shown in FIG. 2(B), the tip 18B may have a flat upper surface. In other words, the shape of the tip 18B in FIG. 2(B) is a spherical shape with the top part cut out to form a flat upper surface. The surface of the area between the upper surface and the base 18A is curved and has a smaller diameter than the base 18A.

また、図2(C)に示すように、先端部18Bが、円錐状であって、先端部18Bが上側に向かって尖っていてもよい。すなわち、先端部18Bの表面は、断面視で、円弧状の湾曲面ではなく、直線状の傾斜面である。なお、本開示では、上側に向かって尖っている先端部1の形状は、円錐状に限定されず、例えば、角錐形状等、他の幾何学形状であってもよい。 Also, as shown in FIG. 2(C), the tip 18B may be conical and pointed upward. That is, the surface of the tip 18B is not an arc-shaped curved surface in cross section, but a linear inclined surface. Note that in the present disclosure, the shape of the tip 1 that points upward is not limited to a cone shape, and may be another geometric shape, such as a pyramid shape.

また、図2(D)に示すように、先端部18Bが、頂点Bを含む平坦な上面を有する円錐台形状であってもよい。上面と基部18Aとの間の領域の表面は、テーパー状であり、基部18Aより徐々に縮径している。また、図2(E)に示すように、先端部18Bが、円柱状の基部18Aより縮径した円柱状であってもよい。 Alternatively, as shown in FIG. 2(D), the tip 18B may be a truncated cone shape having a flat upper surface including an apex B. The surface of the region between the upper surface and the base 18A is tapered, and the diameter gradually decreases from the base 18A. Alternatively, as shown in FIG. 2(E), the tip 18B may be cylindrical with a smaller diameter than the cylindrical base 18A.

また、図2(F)に示すように、複数個の円柱部分が重ね合わされることによって、先端部18Bが形成されてもよい。複数個の円柱部分は、上側に向かうに従って、より縮径するように配置されている。重ね合わせの円柱部分の個数は、任意に設定できる。図2(F)の先端部18Bのように、複数個の円柱部分が重ね合わせによって階段状に形成された先端部18Bであっても、上側に向かって徐々に縮径しており、コイニングの際、スクラップ24の外縁を折り曲げることができる。 Also, as shown in FIG. 2(F), the tip 18B may be formed by overlapping a number of cylindrical sections. The cylindrical sections are arranged so that the diameter becomes smaller toward the top. The number of overlapping cylindrical sections can be set as desired. Even in the case of tip 18B in FIG. 2(F), where a number of cylindrical sections are overlapped to form a stepped shape, the diameter gradually decreases toward the top, and the outer edge of the scrap 24 can be folded during coining.

<スクラップコイニング方法>
次に、本実施形態に係るせん断加工装置10を用いたスクラップコイニング方法を、図3~図6を参照して説明する。まず、打ち抜き前、被加工材20は、ダイ12及びホルダ14によって挟まれて支持されている。また、カウンターパンチ18は、被加工材20に接触し、被加工材20には所定の圧力(背圧)が負荷されている。
<Scrap coining method>
Next, a scrap coining method using the shearing device 10 according to this embodiment will be described with reference to Figures 3 to 6. First, before punching, the workpiece 20 is sandwiched and supported by the die 12 and the holder 14. Furthermore, the counter punch 18 is in contact with the workpiece 20, and a predetermined pressure (back pressure) is applied to the workpiece 20.

なお、以下に説明する本実施形態のスクラップコイニング方法では、いずれも、コイニング時の動作として、スクラップ24を製品22に押し付けて、スクラップ24が製品22の上側に貫通するまで押し込まれる場合が例示されている。しかし、本開示のコイニングでは、スクラップを製品に押し付けて上側に貫通するまで押し込む動作は、必須ではない。例えば、被加工材のダイ側の表面(下面)から、せん断面と破断面との境界の高さまでの領域等、被加工材の端面において部分的な高さが形成される、ある程度の領域まで、スクラップが押し込まれてもよい。 In the scrap coining method of the present embodiment described below, the coining action is exemplified as a case where the scrap 24 is pressed against the product 22 until it penetrates the upper side of the product 22. However, in the coining disclosed herein, the action of pressing the scrap against the product until it penetrates the upper side is not essential. For example, the scrap may be pressed into a certain area where a partial height is formed on the end face of the workpiece, such as the area from the surface (lower surface) on the die side of the workpiece to the height of the boundary between the shear surface and the fracture surface.

スクラップを製品の上側に貫通させることなく、製品に部分的に押し込む動作のコイニングであっても、残留応力の低減効果を得ることができる。なお、スクラップを貫通させないときには、貫通させるときと比べ、カウンターパンチの上に配置されたスクラップの位置を、打ち抜き孔の位置と揃える必要性が厳密に求められない場合がある。この場合、打ち抜き前に、被加工材に対してカウンターパンチを接触させることによって、被加工材に所定の圧力を負荷する必要はない。 Even in coining, where the scrap is pushed partially into the product without penetrating the top of the product, the effect of reducing residual stress can be obtained. When the scrap is not penetrating, it may not be strictly necessary to align the position of the scrap placed on the counter punch with the position of the punching hole, as compared to when the scrap is penetrating. In this case, there is no need to apply a certain pressure to the workpiece by bringing the counter punch into contact with the workpiece before punching.

次に、移動装置を操作してパンチ16を下降させ、ダイ12とパンチ16とによって被加工材20を打ち抜いて製品22を形成する。形成された製品22は、ダイ12とホルダ14との間に支持される。一方、被加工材20から分離された部分は、スクラップ24となる。図1に示したように、スクラップ24は、パンチ16とカウンターパンチ18とによって挟み込まれて支持され、所定の圧力(背圧)が負荷された状態で、カウンターパンチ18の先端部18Bの上に配置される。 Next, the moving device is operated to lower the punch 16, and the die 12 and punch 16 punch out the workpiece 20 to form a product 22. The formed product 22 is supported between the die 12 and the holder 14. Meanwhile, the portion separated from the workpiece 20 becomes scrap 24. As shown in FIG. 1, the scrap 24 is supported by being sandwiched between the punch 16 and the counter punch 18, and is placed on the tip 18B of the counter punch 18 with a predetermined pressure (back pressure) applied.

次に、図3に示すように、先端部18Bの上に配置されたスクラップ24を支持した状態のまま、パンチ16とカウンターパンチ18とを製品22側に向かって一体的に上昇させる。 Next, as shown in FIG. 3, while supporting the scrap 24 placed on the tip 18B, the punch 16 and the counter punch 18 are raised together toward the product 22.

パンチ16とカウンターパンチ18との上昇移動によって、スクラップ24の外縁が、ダイ12とホルダ14とによって支持された状態の製品22の孔の端面に接触する。そして、更に、パンチ16とカウンターパンチ18とを一体的に上昇させることで、スクラップ24の外縁を製品22の孔の端面に押し付けることで、スクラップ24の外縁は、図3中の下側に向かって折り曲げ変形する。また、上昇の際、スクラップ24の外縁が、製品22の端面に最初に接触してせん断加工装置10に荷重を負荷することによって、コイニングが実施される。折り曲げ変形は、塑性変形である。そして、折り曲げ変形後、更に、パンチ16とカウンターパンチ18とを一体的に上昇させることによって、スクラップ24を製品22より上側に引き上げる。 By the upward movement of the punch 16 and the counter punch 18, the outer edge of the scrap 24 comes into contact with the end face of the hole of the product 22 supported by the die 12 and the holder 14. Then, by further raising the punch 16 and the counter punch 18 together, the outer edge of the scrap 24 is pressed against the end face of the hole of the product 22, and the outer edge of the scrap 24 is bent and deformed toward the lower side in FIG. 3. During the upward movement, the outer edge of the scrap 24 first comes into contact with the end face of the product 22 and applies a load to the shear processing device 10, thereby performing coining. The bending deformation is plastic deformation. Then, after the bending deformation, the punch 16 and the counter punch 18 are further raised together to pull the scrap 24 above the product 22.

ここで、スクラップ24を製品22より上側に引き上げた時点で、スクラップ24の外縁が、カウンターパンチ18の基部18Aの外側に突出する場合と基部18Aの内側に位置する場合とに分けて考えることが可能である。本発明者らは、それぞれの場合において、荷重の低減効果又は製品22の残留応力の低減効果を得られるという知見を得た。 Here, it is possible to consider two cases: when the scrap 24 is pulled up above the product 22, the outer edge of the scrap 24 protrudes outside the base 18A of the counter punch 18, and when it is located inside the base 18A. The inventors have found that in each case, it is possible to obtain a load reduction effect or a residual stress reduction effect in the product 22.

具体的には、まず、図4及び図6に示すように、クリアランス15の幅L方向に沿って測った、スクラップ24の外縁がカウンターパンチ18の基部18Aの外側に突出する突出幅をDと設定する。突出幅Dは、図4及び図6に示すように、先端部18Bの形状と変形したスクラップ24の中央の形状とが、それぞれの中心軸線を揃え、密着して一致した状態が成立したという仮想的な条件下で設定され得る。突出幅Dの設定は、例えば、有限要素法等の数値解析によって、得ることができる。 Specifically, first, as shown in Figures 4 and 6, the protruding width D is set as the width by which the outer edge of the scrap 24 protrudes outward from the base 18A of the counter punch 18, measured along the width L direction of the clearance 15. The protruding width D can be set under virtual conditions in which the shape of the tip 18B and the shape of the center of the deformed scrap 24 are in close contact with each other, with their central axes aligned, as shown in Figures 4 and 6. The protruding width D can be set, for example, by numerical analysis such as the finite element method.

換言すると、本開示のスクラップコイニング方法を実際のせん断加工に適用した場合、コイニング後、又は、スクラップを製品より上側に引き上げた時点で、スクラップがカウンターパンチの先端部に完全に密着する状態は、必須ではない。実際には、スクラップが先端部から部分的に浮き上がっていてもよい。 In other words, when the scrap coining method disclosed herein is applied to actual shear processing, it is not essential that the scrap be in complete contact with the tip of the counter punch after coining or when the scrap is pulled above the product. In reality, the scrap may be partially raised from the tip.

図4に示すように、スクラップ24の外縁がカウンターパンチ18の基部18Aの外側に突出する場合は、突出幅Dが正の場合(D>0)と定義される。また、図6に示すように、スクラップ24の外縁がカウンターパンチ18の基部18Aの内側に位置する場合は、突出幅Dが負の場合(D<0)と定義される。以下、D>0の場合と、D<0の場合とに分けて、説明する。なお、突出幅Dが零(ゼロ)である場合(D=0)は、D<0の場合に含まれる。すなわち、本実施形態では、D=0の場合は、スクラップ24の外縁が製品22に接触しないD<0の場合と同様の挙動が生じると見做される。 As shown in FIG. 4, when the outer edge of the scrap 24 protrudes outside the base 18A of the counter punch 18, the protruding width D is defined as a positive value (D>0). Also, as shown in FIG. 6, when the outer edge of the scrap 24 is located inside the base 18A of the counter punch 18, the protruding width D is defined as a negative value (D<0). Below, the cases of D>0 and D<0 will be explained separately. Note that the case where the protruding width D is zero (D=0) is included in the case of D<0. That is, in this embodiment, when D=0, the behavior is considered to be the same as when D<0, in which the outer edge of the scrap 24 does not contact the product 22.

(D>0の場合)
図4に示すように、スクラップ24を製品22より上側に引き上げた時点で、スクラップ24の外縁がカウンターパンチ18の基部18Aの外側に突出する場合、先端部18Bの形状と変形したスクラップ24の中央の形状とが密着して一致している。また、スクラップ24の外縁がカウンターパンチ18の基部18Aの外側に突出している。図4中では、突出したスクラップ24の外縁の位置A3が、クリアランス15の内側に例示されている。また、図4中の折り曲げ変形後のスクラップ24の半径RSは、図1中の折り曲げ変形前のスクラップ24の半径RSより短くなっている。
(When D>0)
As shown in Fig. 4, when the scrap 24 is pulled up above the product 22 and the outer edge of the scrap 24 protrudes outward from the base 18A of the counter punch 18, the shape of the tip 18B closely matches the shape of the center of the deformed scrap 24. Also, the outer edge of the scrap 24 protrudes outward from the base 18A of the counter punch 18. In Fig. 4, the position A3 of the outer edge of the protruding scrap 24 is illustrated as being inside the clearance 15. Also, the radius RS of the scrap 24 after bending deformation in Fig. 4 is shorter than the radius RS of the scrap 24 before bending deformation in Fig. 1.

このため、スクラップ24の折り曲げ変形後、パンチ16とカウンターパンチ18とを上昇させると、突出した外縁が製品22と接触した状態が維持されたまま、スクラップ24が上昇する。よって、D>0の場合、折り曲げ変形後も、スクラップ24によるコイニングが継続する。 Therefore, when the punch 16 and the counter punch 18 are raised after the scrap 24 is bent, the scrap 24 rises while the protruding outer edge remains in contact with the product 22. Therefore, when D>0, coining by the scrap 24 continues even after the bending deformation.

D>0の場合、荷重の低減効果は、突出幅Dのクリアランス15の幅に対する突出比D/Lを一定の範囲内に設定することによって得られる。本実施形態では、突出比D/Lは、後で実施例1~8を用いて説明するように、荷重の低減効果を高めることができるように、0.8未満に設定されている。更に、本実施形態では、荷重の低減効果を一層高めることができる点から、突出比D/Lは、0.6未満に設定されることが、より好ましい。 When D>0, the load reduction effect is obtained by setting the protrusion ratio D/L of the protrusion width D to the width of the clearance 15 within a certain range. In this embodiment, the protrusion ratio D/L is set to less than 0.8 so as to enhance the load reduction effect, as will be explained later using Examples 1 to 8. Furthermore, in this embodiment, it is more preferable to set the protrusion ratio D/L to less than 0.6, as this further enhances the load reduction effect.

(D<0の場合)
一方、図5に示すように、打ち抜き後、スクラップ24の外縁が、製品22の端面に最初に接触して折り曲げ変形する時点で、スクラップ24の下面全体が先端部18Bの表面に密着しない場合がある。なお、図5中では、突出したスクラップ24の外縁の位置及びスクラップ24の半径の図示は、見易さのため省略する。そして、図6に示すように、コイニングによる変形でスクラップ24の径が打ち抜き孔の径Wより小さくなる。
(When D<0)
On the other hand, as shown in Fig. 5, when the outer edge of the scrap 24 first comes into contact with the end surface of the product 22 and is bent and deformed after punching, the entire lower surface of the scrap 24 may not be in close contact with the surface of the tip portion 18B. Note that in Fig. 5, the position of the outer edge of the protruding scrap 24 and the radius of the scrap 24 are omitted for ease of viewing. Then, as shown in Fig. 6, the diameter of the scrap 24 becomes smaller than the diameter W of the punched hole due to deformation caused by coining.

このため、スクラップ24を製品22より上側に引き上げた時点で、スクラップ24の外縁がカウンターパンチ18の基部18Aの内側に位置する場合、スクラップ24の外縁がカウンターパンチ18の基部18Aの外側に突出しない。 Therefore, when the scrap 24 is pulled above the product 22, if the outer edge of the scrap 24 is located inside the base 18A of the counter punch 18, the outer edge of the scrap 24 does not protrude outside the base 18A of the counter punch 18.

D<0の場合、残留応力の低減効果に対しては、スクラップ24の剛性が、大きく影響する。このため、本実施形態では、D<0の場合、残留応力の低減効果は、打ち抜き孔の径W(コイニング前のスクラップ24の径W)の被加工材20の厚みTに対する径厚み比W/Tを一定の範囲内に設定することによって得られる。本実施形態では、径厚み比W/Tは、後で登場する実施例9~11を用いて説明するように、残留応力の低減効果を高めることができるように、500未満に設定されている。更に、本実施形態では、残留応力の低減効果を一層高めることができる点から、径厚み比W/Tは、60未満に設定されることが、より好ましい。 When D<0, the rigidity of the scrap 24 has a large effect on the residual stress reduction effect. Therefore, in this embodiment, when D<0, the residual stress reduction effect is obtained by setting the diameter-thickness ratio W/T of the diameter W of the punched hole (diameter W of the scrap 24 before coining) to the thickness T of the workpiece 20 within a certain range. In this embodiment, the diameter-thickness ratio W/T is set to less than 500 so as to enhance the residual stress reduction effect, as will be explained using Examples 9 to 11 that will be presented later. Furthermore, in this embodiment, it is more preferable to set the diameter-thickness ratio W/T to less than 60, since this can further enhance the residual stress reduction effect.

<比較例>
一方、図7に示すように、比較例に係るせん断加工装置10Zの場合、カウンターパンチ18の先端部18Bに、基部18Aより縮径した部分が設けられていない。比較例のカウンターパンチ18の上部は、基部18Aと、基部18Aと同径の先端部18Bとを有する円柱形状である。このため、打ち抜き後、カウンターパンチ18が上昇して、スクラップ24の外縁と製品22の端面とが最初に接触する際、接触によって生じる荷重が、本実施形態の場合より大きくなる。
Comparative Example
7, in the case of the shearing device 10Z according to the comparative example, the tip 18B of the counter punch 18 does not have a portion with a smaller diameter than the base 18A. The upper part of the counter punch 18 in the comparative example is cylindrical and has the base 18A and the tip 18B with the same diameter as the base 18A. Therefore, after punching, when the counter punch 18 rises and the outer edge of the scrap 24 and the end face of the product 22 first come into contact with each other, the load generated by the contact is larger than that in the present embodiment.

また、スクラップ24は、互いに同径のパンチ16とカウンターパンチ18とによって、上下から密着して支持されている。このため、図8に示すように、パンチ16とカウンターパンチ18とが上昇してスクラップ24が製品22の上側に引き上げられた際、本実施形態のようなスクラップ24の外縁の折り曲げ変形は、実質的に難しい。 The scrap 24 is supported from above and below by the punch 16 and counter punch 18, which are of the same diameter. Therefore, as shown in FIG. 8, when the punch 16 and counter punch 18 rise and the scrap 24 is pulled up to the top of the product 22, it is practically difficult to bend and deform the outer edge of the scrap 24 as in this embodiment.

<変形例>
図1~図6中に示した本実施形態に係るせん断加工装置10は、被加工材20の中央を打ち抜いて孔を形成するピアス加工が実施されるせん断加工装置10であったが、本開示では、これに限定されず、他のせん断加工に対しても適用できる。図9中に例示した変形例に係るせん断加工装置10Aは、被加工材20の外周部を切断するトリム加工を実施可能なせん断加工装置である。変形例に係るせん断加工装置10Aは、例えば、鉄鋼部品の加工や製造の工程の中で使用できる。また、他にも、製鉄所の熱延ライン等に配置されてもよい。せん断加工装置10Aは、被加工材20としての鋼板の端部を、直線状又は曲線状に切断するクロップシャー等に適用できる。
<Modification>
The shearing apparatus 10 according to the present embodiment shown in FIGS. 1 to 6 is a shearing apparatus 10 that performs a piercing process to form a hole by punching the center of the workpiece 20, but the present disclosure is not limited to this and can be applied to other shearing processes. The shearing apparatus 10A according to a modified example shown in FIG. 9 is a shearing apparatus that can perform a trimming process to cut the outer periphery of the workpiece 20. The shearing apparatus 10A according to the modified example can be used, for example, in the process of processing or manufacturing steel parts. In addition, it may be disposed in a hot rolling line of a steelworks. The shearing apparatus 10A can be applied to a crop shear that cuts the end of a steel plate as the workpiece 20 into a straight or curved shape.

変形例に係るせん断加工装置10Aは、本実施形態に係るせん断加工装置10と同様に、ダイ12と、ホルダ14と、パンチ16と、カウンターパンチ18と、を備える。図9中に例示したせん断加工装置10Aの場合、ピアス加工の場合と異なり、コイニングすべき製品22の端面は、片側(図9中の左側)にのみ存在する。 The shearing device 10A according to the modified example includes a die 12, a holder 14, a punch 16, and a counter punch 18, similar to the shearing device 10 according to the present embodiment. In the case of the shearing device 10A illustrated in FIG. 9, unlike the case of piercing, the end face of the product 22 to be coined is present only on one side (the left side in FIG. 9).

このため、カウンターパンチ18の先端部18Bには、図9中の境界位置B1より左側の部分にのみ縮径部分が設けられている。図示を省略するが、縮径部分は、図9の紙面を貫く方向に直線状に延びている。先端部18Bにおける図9中の境界位置B1より右側の部分には、平坦な上面が形成されている。上面と基部18Aとの間の領域の表面は、テーパー状である。 For this reason, the tip 18B of the counter punch 18 has a reduced diameter portion only to the left of the boundary position B1 in FIG. 9. Although not shown, the reduced diameter portion extends linearly in a direction penetrating the paper surface of FIG. 9. A flat upper surface is formed in the portion of the tip 18B to the right of the boundary position B1 in FIG. 9. The surface of the area between the upper surface and the base 18A is tapered.

また、図9中では、基準線Cは、カウンターパンチ18の先端部18Bとスクラップ24とが接触する上面の左端の境界位置B1を通る、被加工材20の水平な板面に垂直な線である。変形例では、先端部18Bとスクラップ24との接点(境界位置B1)と、基部18Aの外面との間の縮径した部分の領域の距離RCPは、基準線Cと基部18Aの外面との間に定義される。変形例に係るせん断加工装置10Aにおける他の構成については、本実施形態に係るせん断加工装置10における同名の部材とそれぞれ同等であるため、重複説明を省略する。 In FIG. 9, the reference line C is a line perpendicular to the horizontal plate surface of the workpiece 20, passing through the boundary position B1 at the left end of the upper surface where the tip 18B of the counter punch 18 and the scrap 24 come into contact. In the modified example, the distance RCP of the area of the reduced diameter portion between the contact point (boundary position B1) between the tip 18B and the scrap 24 and the outer surface of the base 18A is defined between the reference line C and the outer surface of the base 18A. The other components of the shear processing device 10A according to the modified example are equivalent to the components of the same name in the shear processing device 10 according to the present embodiment, so a duplicated description will be omitted.

変形例に係るせん断加工装置10Aを用いたスクラップコイニング方法については、本実施形態の場合と同様である。ただし、トリム加工を実施可能なせん断加工装置10Aの場合、図9中のスクラップ24の右側の領域のように、スクラップ24の水平方向においてスクラップ24の移動を阻害する部材が設けられていない、開放された空間が存在し得る。このため、パンチ16とカウンターパンチ18とでスクラップ24を確実に挟み込んで支持しなければ、コイニング中にスクラップ24を完全に保持できない場合がある。結果、コイニングの際、製品22からの反力で、スクラップ24が水平方向に移動して、カウンターパンチ18の上のスクラップ24の配置位置がずれる可能性がある。 The scrap coining method using the shearing device 10A according to the modified example is the same as that of the present embodiment. However, in the case of the shearing device 10A capable of performing trimming, an open space may exist in which no member is provided to hinder the movement of the scrap 24 in the horizontal direction of the scrap 24, as in the area to the right of the scrap 24 in FIG. 9. For this reason, unless the scrap 24 is securely sandwiched and supported by the punch 16 and the counter punch 18, the scrap 24 may not be completely held during coining. As a result, during coining, the scrap 24 may move horizontally due to the reaction force from the product 22, and the position of the scrap 24 above the counter punch 18 may be shifted.

このため、変形例の場合、スクラップ24と接触する領域である先端部18Bの平坦な上面が、スクラップ24の支持に必要な一定の面積を有するように、上面の面積を、例えば、カウンターパンチ18の半径RCPの半分程度以上に設定することが好ましい。ただし、上面の面積は、これに限定されず、適宜変更できる。 For this reason, in the case of the modified example, it is preferable to set the area of the flat upper surface of the tip portion 18B, which is the area that comes into contact with the scrap 24, to, for example, at least half the radius RCP of the counter punch 18 so that it has a certain area necessary to support the scrap 24. However, the area of the upper surface is not limited to this and can be changed as appropriate.

なお、図10に示すように、トリム加工を実施可能なせん断加工装置10Bは、カウンターパンチ18の先端部18Bが、基準線Cに対して線対称な縮径部分を有するように構成されてもよい。すなわち、図10中の先端部18Bの形状は、図1中の先端部18Bの形状と同様であり、頂点Bを通る基準線Cの両側に、基部18Aより縮径した湾曲部分が形成されている。また、トリム加工を実施可能なせん断加工装置のカウンターパンチの先端部の形状としては、テーパー状や湾曲状の他、図9及び図10と同じ断面で、階段状等であってもよい。 As shown in FIG. 10, the shear processing device 10B capable of performing trimming may be configured so that the tip 18B of the counter punch 18 has a tapered portion that is linearly symmetrical with respect to the reference line C. That is, the shape of the tip 18B in FIG. 10 is the same as the shape of the tip 18B in FIG. 1, and curved portions that are tapered from the base 18A are formed on both sides of the reference line C that passes through the apex B. The shape of the tip of the counter punch of the shear processing device capable of performing trimming may be tapered or curved, or may be stepped, etc., with the same cross section as in FIG. 9 and FIG. 10.

また、図9及び図10では、直線状の切断のトリム加工の場合が例示的に説明されたが、本開示では、曲線状の切断のトリム加工であってもよい。具体的には、例えば、切断線の曲線部分を複数の直線部分に細分化し、細分化された直線部分のそれぞれにおいて、図9及び図10の場合と同様に、縮径した先端部を有するカウンターパンチを用いたコイニングが実行されるように、せん断を行えばよい。 9 and 10 exemplarily illustrate the case of trimming with a straight cut, but the present disclosure may also provide trimming with a curved cut. Specifically, for example, the curved portion of the cut line may be subdivided into a plurality of straight portions, and shearing may be performed in each of the subdivided straight portions so that coining is performed using a counter punch having a reduced diameter tip, as in the case of FIG. 9 and FIG. 10.

次に、以下の実施例1~実施例8を用いて、突出比D/Lとせん断加工装置10に負荷される最大荷重との関係を説明する。 Next, the relationship between the protrusion ratio D/L and the maximum load applied to the shear processing device 10 will be explained using the following Examples 1 to 8.

(実施例1)
実施例1では、被加工材20として980MPa級の鋼板を用意し、図2(A)の球頭状の先端部18Bを有するカウンターパンチ18を備えるせん断加工装置10を用いて、ピアス加工を実施した。また、鋼板の厚みTを0.5mm、クリアランス比を厚みTの10%として、クリアランス15の幅Lを0.05mmに設定した。また、打ち抜き孔の径Wを30mmに設定した。径厚み比W/Tは、60であった。また、カウンターパンチ18の半径RCPを15mmに設定した。そして、先端部18Bの高さHを変化させることによって、コイニング後のスクラップ24の半径RSを複数パターンに異ならせた。
Example 1
In Example 1, a 980 MPa-class steel plate was prepared as the workpiece 20, and piercing was performed using a shearing device 10 equipped with a counter punch 18 having a spherical head-shaped tip 18B as shown in FIG. 2(A). The thickness T of the steel plate was set to 0.5 mm, the clearance ratio was set to 10% of the thickness T, and the width L of the clearance 15 was set to 0.05 mm. The diameter W of the punched hole was set to 30 mm. The diameter-thickness ratio W/T was 60. The radius RCP of the counter punch 18 was set to 15 mm. The height H of the tip 18B was changed to vary the radius RS of the scrap 24 after coining in a plurality of patterns.

そして、異ならせた半径RSのそれぞれの場合の突出幅D、突出比D/L、コイニング中の最大荷重P及び最大荷重Pの低減量ΔPを測定した。また、コイニング後の製品22の端面において、板厚方向(図1中の上下方向)の残留応力と、板幅方向(図1中の左右方向)の残留応力とを、それぞれ測定した。なお、残留応力の測定は、例えばX線法や穿孔法等、公知の方法を採用できる。本実施形態では、ビーム径500μmのX線を、端面における板厚方向及び板幅方向のそれぞれの中央に照射して、残留応力が測定された。なお、残留応力は、シミュレーションソフトウェア等を用いた解析によって、荷重と共に測定されてもよい。 Then, the protrusion width D, protrusion ratio D/L, maximum load P during coining, and reduction amount ΔP of maximum load P were measured for each of the different radii RS. In addition, the residual stress in the thickness direction (vertical direction in FIG. 1) and the residual stress in the width direction (horizontal direction in FIG. 1) were measured at the end face of the product 22 after coining. Note that the residual stress can be measured by a known method such as an X-ray method or a hole drilling method. In this embodiment, the residual stress was measured by irradiating the center of the end face in the thickness direction and the width direction with an X-ray beam diameter of 500 μm. Note that the residual stress may be measured together with the load by analysis using simulation software or the like.

また、縮径部分が設けられておらず先端部が基部と同形状であるカウンターパンチ18を備える比較例に係るせん断加工装置10Zを用いて、ピアス加工を実施した。比較例における他の条件は、実施例1の場合と同様である。そして、実施例1の最大荷重Pと比較例の最大荷重Pとの差を、最大荷重Pの低減量ΔPとして算出した。 In addition, piercing was performed using a shearing device 10Z according to a comparative example that includes a counter punch 18 that does not have a tapered portion and whose tip has the same shape as its base. Other conditions in the comparative example are the same as those in Example 1. The difference between the maximum load P in Example 1 and the maximum load P in the comparative example was calculated as the reduction amount ΔP of the maximum load P.

また、比較例に係るせん断加工装置10Zにおいて、コイニングを実施せず打ち抜きのみを実施してせん断加工が終了した場合に得られた製品22の残留応力を、参考基準値として測定した。打ち抜きのみを実施したせん断加工における、コイニング以外の加工条件は、実施例1の場合と同様である。そして、実施例1の残留応力と、参考基準値の残留応力との差を、残留応力の低減量Δσとして算出した。測定の結果を、以下の表1及び図11に示す。 In addition, the residual stress of the product 22 obtained when the shearing process was completed by performing only punching without performing coining in the shearing process device 10Z according to the comparative example was measured as a reference standard value. The processing conditions other than coining in the shearing process in which only punching was performed were the same as those in Example 1. The difference between the residual stress in Example 1 and the residual stress of the reference standard value was calculated as the residual stress reduction amount Δσ. The measurement results are shown in Table 1 below and FIG. 11.

なお、以下の図11~図18中では、横軸の突出比D/Lにおいて、D/L=1は、比較例に対応する。また、D/Lの値が小さくなるほど、それぞれの実施例における先端部の高さHの値が大きくなっている。また、表中に示す残留応力σの値が正の場合、残留応力が引張残留応力であることを意味すると共に、残留応力σの値が負の場合、残留応力が圧縮残留応力であることを意味する。本実施形態では、残留応力が圧縮に向かうこと、すなわち、残留応力σの値が小さくなることが、製品22の品質を担保する観点から好ましい。 In the following Figures 11 to 18, in the protrusion ratio D/L on the horizontal axis, D/L = 1 corresponds to the comparative example. Also, the smaller the value of D/L, the larger the value of the tip height H in each example. Also, when the value of the residual stress σ shown in the table is positive, it means that the residual stress is a tensile residual stress, and when the value of the residual stress σ is negative, it means that the residual stress is a compressive residual stress. In this embodiment, it is preferable from the viewpoint of ensuring the quality of the product 22 that the residual stress tends to be compressive, that is, that the value of the residual stress σ is small.

図11(A)に示すように、実施例1では、突出比D/Lが小さくなる程、最大荷重Pが小さくなることが分かる。また、図11(B)に示すように、実施例1では、残留応力の低減効果も得られていることが分かる。例えば、突出比D/Lが0.4mmの場合、板厚方向の残留応力の低減量Δσは、552.29MPa以上得られていると共に、板幅方向の残留応力の低減量Δσは、1000.37MPa以上得られている。実施例1の残留応力の低減効果は、比較例の場合と比べても遜色なく、実際のせん断加工において有効である。 As shown in FIG. 11(A), in Example 1, the smaller the protrusion ratio D/L, the smaller the maximum load P. Also, as shown in FIG. 11(B), in Example 1, the effect of reducing residual stress is also obtained. For example, when the protrusion ratio D/L is 0.4 mm, the reduction amount Δσ of residual stress in the plate thickness direction is 552.29 MPa or more, and the reduction amount Δσ of residual stress in the plate width direction is 1000.37 MPa or more. The effect of reducing residual stress in Example 1 is comparable to that of the comparative example, and is effective in actual shear processing.

(実施例2)
実施例2では、被加工材20として980MPa級の鋼板を用意し、図2(A)の球頭状の先端部18Bを有するカウンターパンチ18を備えるせん断加工装置10を用いて、ピアス加工を実施した。また、鋼板の厚みTを1.6mm、クリアランス比を厚みTの10%として、クリアランス15の幅Lを0.16mmに設定した。また、打ち抜き孔の径Wを30mmに設定した。径厚み比W/Tは、18.75であった。また、カウンターパンチ18の半径RCPを10mmに設定した。そして、先端部18Bの高さHを変化させることによって、コイニング後のスクラップ24の半径RSを異ならせた。
Example 2
In Example 2, a 980 MPa-class steel plate was prepared as the workpiece 20, and piercing was performed using a shearing device 10 equipped with a counter punch 18 having a spherical head-shaped tip 18B as shown in FIG. 2(A). The thickness T of the steel plate was set to 1.6 mm, the clearance ratio was set to 10% of the thickness T, and the width L of the clearance 15 was set to 0.16 mm. The diameter W of the punched hole was set to 30 mm. The diameter-thickness ratio W/T was 18.75. The radius RCP of the counter punch 18 was set to 10 mm. The height H of the tip 18B was changed to vary the radius RS of the scrap 24 after coining.

そして、それぞれの場合の突出幅D、突出比D/L、コイニング中の最大荷重P及び最大荷重Pの低減量ΔPを測定した。また、コイニング後の製品22の端面の残留応力を、板厚方向と板幅方向のそれぞれにおいて測定した。他の測定条件は、実施例1の場合と同様である。測定の結果を、以下の表2及び図12に示す。 Then, the protrusion width D, protrusion ratio D/L, maximum load P during coining, and reduction amount ΔP of maximum load P were measured for each case. In addition, the residual stress on the end surface of the product 22 after coining was measured in both the plate thickness direction and plate width direction. The other measurement conditions were the same as in Example 1. The measurement results are shown in Table 2 below and Figure 12.

図12(A)に示すように、実施例2においても、突出比D/Lが小さくなる程、最大荷重Pが小さくなることが分かる。また、図12(B)に示すように、実施例2では、残留応力の低減効果も得られていることが分かる。例えば、突出比D/Lが0.3mmの場合、板厚方向の残留応力の低減量Δσは、539.13MPa以上得られていると共に、板幅方向の残留応力の低減量Δσは、980.31MPa以上得られている。実施例2の残留応力の低減効果は、実施例1の場合と同様に、実際のせん断加工において有効である。 As shown in Figure 12 (A), in Example 2 as well, the smaller the protrusion ratio D/L, the smaller the maximum load P. Also, as shown in Figure 12 (B), in Example 2, the effect of reducing residual stress is also obtained. For example, when the protrusion ratio D/L is 0.3 mm, the reduction amount Δσ of residual stress in the plate thickness direction is 539.13 MPa or more, and the reduction amount Δσ of residual stress in the plate width direction is 980.31 MPa or more. The effect of reducing residual stress in Example 2 is effective in actual shear processing, just like in Example 1.

(実施例3)
実施例3では、被加工材20として980MPa級の鋼板を用意し、図2(A)の球頭状の先端部18Bを有するカウンターパンチ18を備えるせん断加工装置10を用いて、ピアス加工を実施した。また、鋼板の厚みTを1.6mm、クリアランス比を厚みTの10%として、クリアランス15の幅Lを0.16mmに設定した。また、打ち抜き孔の径Wを30mmに設定した。径厚み比W/Tは、18.75であった。また、カウンターパンチ18の半径RCPを15mmに設定した。そして、先端部18Bの高さHを変化させることによって、コイニング後のスクラップ24の半径RSを異ならせた。
Example 3
In Example 3, a 980 MPa-class steel plate was prepared as the workpiece 20, and piercing was performed using the shearing device 10 equipped with a counter punch 18 having a spherical head-shaped tip 18B as shown in FIG. 2(A). The thickness T of the steel plate was set to 1.6 mm, the clearance ratio was set to 10% of the thickness T, and the width L of the clearance 15 was set to 0.16 mm. The diameter W of the punched hole was set to 30 mm. The diameter-thickness ratio W/T was 18.75. The radius RCP of the counter punch 18 was set to 15 mm. The height H of the tip 18B was changed to vary the radius RS of the scrap 24 after coining.

そして、それぞれの場合の突出幅D、突出比D/L、コイニング中の最大荷重P及び最大荷重Pの低減量ΔPを測定した。また、コイニング後の製品22の端面の残留応力を、板厚方向と板幅方向のそれぞれにおいて測定した。他の測定条件は、実施例1の場合と同様である。実施例3は、カウンターパンチ18の半径RCPの値のみ、実施例2と異なる。測定の結果を、以下の表3及び図13に示す。 Then, the protrusion width D, protrusion ratio D/L, maximum load P during coining, and reduction amount ΔP of maximum load P were measured for each case. In addition, the residual stress on the end face of the product 22 after coining was measured in both the plate thickness direction and plate width direction. The other measurement conditions were the same as in Example 1. Example 3 differs from Example 2 only in the value of the radius RCP of the counter punch 18. The measurement results are shown in Table 3 below and Figure 13.

図13(A)に示すように、実施例3においても、突出比D/Lが小さくなる程、最大荷重Pが小さくなることが分かる。また、図13(B)に示すように、実施例3では、残留応力の低減効果も得られていることが分かる。例えば、突出比D/Lが0.3mmの場合、板厚方向の残留応力の低減量Δσは、540.74MPa以上得られていると共に、板幅方向の残留応力の低減量Δσは、980.09MPa以上得られている。実施例3の残留応力の低減効果は、実施例1及び2の場合と同様に、実際のせん断加工において有効である。 As shown in FIG. 13(A), in Example 3 as well, the smaller the protrusion ratio D/L, the smaller the maximum load P. Also, as shown in FIG. 13(B), in Example 3, the effect of reducing residual stress is also obtained. For example, when the protrusion ratio D/L is 0.3 mm, the reduction amount Δσ of residual stress in the plate thickness direction is 540.74 MPa or more, and the reduction amount Δσ of residual stress in the plate width direction is 980.09 MPa or more. The effect of reducing residual stress in Example 3 is effective in actual shear processing, as in Examples 1 and 2.

(実施例4)
実施例4では、被加工材20として980MPa級の鋼板を用意し、図2(A)の球頭状の先端部18Bを有するカウンターパンチ18を備えるせん断加工装置10を用いて、ピアス加工を実施した。また、鋼板の厚みTを4mm、クリアランス比を厚みTの10%として、クリアランス15の幅Lを0.4mmに設定した。また、打ち抜き孔の径Wを30mmに設定した。径厚み比W/Tは、7.5であった。また、カウンターパンチ18の半径RCPを15mmに設定した。そして、先端部18Bの高さHを変化させることによって、コイニング後のスクラップ24の半径RSを異ならせた。
Example 4
In Example 4, a 980 MPa-class steel plate was prepared as the workpiece 20, and piercing was performed using the shearing device 10 equipped with a counter punch 18 having a spherical head-shaped tip 18B as shown in FIG. 2(A). The thickness T of the steel plate was set to 4 mm, the clearance ratio was set to 10% of the thickness T, and the width L of the clearance 15 was set to 0.4 mm. The diameter W of the punched hole was set to 30 mm. The diameter-thickness ratio W/T was 7.5. The radius RCP of the counter punch 18 was set to 15 mm. The height H of the tip 18B was changed to vary the radius RS of the scrap 24 after coining.

そして、それぞれの場合の突出幅D、突出比D/L、コイニング中の最大荷重P及び最大荷重Pの低減量ΔPを測定した。また、コイニング後の製品22の端面の残留応力を、板厚方向と板幅方向のそれぞれにおいて測定した。他の測定条件は、実施例1の場合と同様である。測定の結果を、以下の表4及び図14に示す。 Then, the protrusion width D, protrusion ratio D/L, maximum load P during coining, and reduction amount ΔP of maximum load P were measured for each case. In addition, the residual stress on the end surface of the product 22 after coining was measured in both the plate thickness direction and plate width direction. The other measurement conditions were the same as in Example 1. The measurement results are shown in Table 4 below and Figure 14.

図14(A)に示すように、実施例4においても、突出比D/Lが小さくなる程、最大荷重Pが小さくなることが分かる。また、図14(B)に示すように、実施例4では、残留応力の低減効果も得られていることが分かる。例えば、突出比D/Lが0.1mmの場合、板厚方向の残留応力の低減量Δσは、489.29MPa以上得られていると共に、板幅方向の残留応力の低減量Δσは、977.37MPa以上得られている。実施例4の残留応力の低減効果は、実施例1~3の場合と同様に、実際のせん断加工において有効である。 As shown in FIG. 14(A), in Example 4 as well, the smaller the protrusion ratio D/L, the smaller the maximum load P. Also, as shown in FIG. 14(B), in Example 4, the effect of reducing residual stress is also obtained. For example, when the protrusion ratio D/L is 0.1 mm, the reduction amount Δσ of residual stress in the plate thickness direction is 489.29 MPa or more, and the reduction amount Δσ of residual stress in the plate width direction is 977.37 MPa or more. The effect of reducing residual stress in Example 4 is effective in actual shear processing, as in Examples 1 to 3.

(実施例5)
実施例5では、被加工材20として980MPa級の鋼板を用意し、図2(B)の上面が平坦な球頭状の先端部18Bを有するカウンターパンチ18を備えるせん断加工装置10を用いて、ピアス加工を実施した。また、鋼板の厚みTを1.6mm、クリアランス比を厚みTの10%として、クリアランス15の幅Lを0.16mmに設定した。また、打ち抜き孔の径Wを30mmに設定した。径厚み比W/Tは、18.75であった。また、カウンターパンチ18の半径RCPを15mmに設定した。そして、先端部18Bの高さHを変化させることによって、コイニング後のスクラップ24の半径RSを異ならせた。
Example 5
In Example 5, a 980 MPa-class steel plate was prepared as the workpiece 20, and piercing was performed using a shearing device 10 equipped with a counter punch 18 having a spherical tip 18B with a flat upper surface as shown in FIG. 2(B). The thickness T of the steel plate was set to 1.6 mm, the clearance ratio was set to 10% of the thickness T, and the width L of the clearance 15 was set to 0.16 mm. The diameter W of the punched hole was set to 30 mm. The diameter-thickness ratio W/T was 18.75. The radius RCP of the counter punch 18 was set to 15 mm. The height H of the tip 18B was changed to vary the radius RS of the scrap 24 after coining.

そして、それぞれの場合の突出幅D、突出比D/L、コイニング中の最大荷重P及び最大荷重Pの低減量ΔPを測定した。また、コイニング後の製品22の端面の残留応力を、板厚方向と板幅方向のそれぞれにおいて測定した。他の測定条件は、実施例1の場合と同様である。測定の結果を、以下の表5及び図15に示す。 Then, the protrusion width D, protrusion ratio D/L, maximum load P during coining, and reduction amount ΔP of maximum load P were measured for each case. In addition, the residual stress of the end surface of the product 22 after coining was measured in both the plate thickness direction and plate width direction. The other measurement conditions were the same as in Example 1. The measurement results are shown in Table 5 below and Figure 15.

図15(A)に示すように、実施例5においても、突出比D/Lが小さくなる程、最大荷重Pが小さくなることが分かる。また、図15(B)に示すように、実施例5では、残留応力の低減効果も得られていることが分かる。例えば、突出比D/Lが0.3mmの場合、板厚方向の残留応力の低減量Δσは、563.59MPa以上得られていると共に、板幅方向の残留応力の低減量Δσは、982.28MPa以上得られている。実施例5の残留応力の低減効果は、実施例1~4の場合と同様に、実際のせん断加工において有効である。 As shown in Figure 15 (A), in Example 5 as well, the smaller the protrusion ratio D/L, the smaller the maximum load P. Also, as shown in Figure 15 (B), in Example 5, the effect of reducing residual stress is also obtained. For example, when the protrusion ratio D/L is 0.3 mm, the reduction amount Δσ of residual stress in the plate thickness direction is 563.59 MPa or more, and the reduction amount Δσ of residual stress in the plate width direction is 982.28 MPa or more. The residual stress reduction effect of Example 5 is effective in actual shear processing, as in Examples 1 to 4.

(実施例6)
実施例6では、被加工材20として980MPa級の鋼板を用意し、図2(C)の円錐状の先端部18Bを有するカウンターパンチ18を備えるせん断加工装置10を用いて、ピアス加工を実施した。また、鋼板の厚みTを1.6mm、クリアランス比を厚みTの10%として、クリアランス15の幅Lを0.16mmに設定した。また、打ち抜き孔の径Wを30mmに設定した。径厚み比W/Tは、18.75であった。また、カウンターパンチ18の半径RCPを15mmに設定した。そして、先端部18Bの高さHを変化させることによって、コイニング後のスクラップ24の半径RSを異ならせた。
Example 6
In Example 6, a 980 MPa-class steel plate was prepared as the workpiece 20, and piercing was performed using the shearing device 10 equipped with a counter punch 18 having a conical tip 18B as shown in FIG. 2C. The thickness T of the steel plate was set to 1.6 mm, the clearance ratio was set to 10% of the thickness T, and the width L of the clearance 15 was set to 0.16 mm. The diameter W of the punched hole was set to 30 mm. The diameter-thickness ratio W/T was 18.75. The radius RCP of the counter punch 18 was set to 15 mm. The height H of the tip 18B was changed to vary the radius RS of the scrap 24 after coining.

そして、それぞれの場合の突出幅D、突出比D/L、コイニング中の最大荷重P及び最大荷重Pの低減量ΔPを測定した。また、コイニング後の製品22の端面の残留応力を、板厚方向と板幅方向のそれぞれにおいて測定した。他の測定条件は、実施例1の場合と同様である。測定の結果を、以下の表6及び図16に示す。 Then, the protrusion width D, protrusion ratio D/L, maximum load P during coining, and reduction amount ΔP of maximum load P were measured for each case. In addition, the residual stress of the end surface of the product 22 after coining was measured in both the plate thickness direction and plate width direction. The other measurement conditions were the same as in Example 1. The measurement results are shown in Table 6 below and Figure 16.

図16(A)に示すように、実施例6においても、突出比D/Lが小さくなる程、最大荷重Pが小さくなることが分かる。また、図16(B)に示すように、実施例6では、残留応力の低減効果も得られていることが分かる。例えば、突出比D/Lが0.3mmの場合、板厚方向の残留応力の低減量Δσは、563.59MPa以上得られていると共に、板幅方向の残留応力の低減量Δσは、993.28MPa以上得られている。実施例6の残留応力の低減効果は、実施例1~5の場合と同様に、実際のせん断加工において有効である。 As shown in Figure 16 (A), in Example 6 as well, the smaller the protrusion ratio D/L, the smaller the maximum load P. Also, as shown in Figure 16 (B), in Example 6, the effect of reducing residual stress is also obtained. For example, when the protrusion ratio D/L is 0.3 mm, the reduction amount Δσ of residual stress in the plate thickness direction is 563.59 MPa or more, and the reduction amount Δσ of residual stress in the plate width direction is 993.28 MPa or more. The residual stress reduction effect of Example 6 is effective in actual shear processing, as in Examples 1 to 5.

(実施例7)
実施例7では、被加工材20として980MPa級の鋼板を用意し、図9のテーパー状の先端部18Bを有するカウンターパンチ18を備えるせん断加工装置10を用いて、トリム加工を実施した。また、鋼板の厚みTを1.6mm、クリアランス比を厚みTの10%として、クリアランス15の幅Lを0.16mmに設定した。また、打ち抜き孔の径Wを30mmに設定した。径厚み比W/Tは、18.75であった。また、カウンターパンチ18の半径RCPを15mmに設定した。そして、先端部18Bの高さHを変化させることによって、コイニング後のスクラップ24の半径RSを異ならせた。
(Example 7)
In Example 7, a 980 MPa-class steel plate was prepared as the workpiece 20, and trimming was performed using the shearing device 10 equipped with a counter punch 18 having a tapered tip 18B as shown in FIG. 9. The thickness T of the steel plate was set to 1.6 mm, the clearance ratio was set to 10% of the thickness T, and the width L of the clearance 15 was set to 0.16 mm. The diameter W of the punched hole was set to 30 mm. The diameter-thickness ratio W/T was 18.75. The radius RCP of the counter punch 18 was set to 15 mm. The height H of the tip 18B was changed to vary the radius RS of the scrap 24 after coining.

そして、それぞれの場合の突出幅D、突出比D/L、コイニング中の最大荷重P及び最大荷重Pの低減量ΔPを測定した。また、コイニング後の製品22の端面の残留応力を、板厚方向と板幅方向のそれぞれにおいて測定した。他の測定条件は、実施例1の場合と同様である。測定の結果を、以下の表7及び図17に示す。 Then, the protrusion width D, protrusion ratio D/L, maximum load P during coining, and reduction amount ΔP of maximum load P were measured for each case. In addition, the residual stress on the end surface of the product 22 after coining was measured in both the plate thickness direction and plate width direction. The other measurement conditions were the same as in Example 1. The measurement results are shown in Table 7 below and Figure 17.

図17(A)に示すように、実施例7においても、突出比D/Lが小さくなる程、最大荷重Pが小さくなることが分かる。また、図17(B)に示すように、実施例7では、残留応力の低減効果も得られていることが分かる。例えば、突出比D/Lが0.3mmの場合、板厚方向の残留応力の低減量Δσは、520.59MPa以上得られていると共に、板幅方向の残留応力の低減量Δσは、1016.28MPa以上得られている。実施例7の残留応力の低減効果は、実施例1~6の場合と同様に、実際のせん断加工において有効である。 As shown in Figure 17 (A), in Example 7 as well, the smaller the protrusion ratio D/L, the smaller the maximum load P. Also, as shown in Figure 17 (B), in Example 7, the effect of reducing residual stress is also obtained. For example, when the protrusion ratio D/L is 0.3 mm, the reduction amount Δσ of residual stress in the plate thickness direction is 520.59 MPa or more, and the reduction amount Δσ of residual stress in the plate width direction is 1016.28 MPa or more. The residual stress reduction effect of Example 7 is effective in actual shear processing, as in Examples 1 to 6.

(実施例8)
実施例8では、被加工材20として300MPa級のアルミ板を用意し、図2(A)の球頭状の先端部18Bを有するカウンターパンチ18を備えるせん断加工装置10を用いて、ピアス加工を実施した。また、鋼板の厚みTを1.6mm、クリアランス比を厚みTの10%として、クリアランス15の幅Lを0.16mmに設定した。また、打ち抜き孔の径Wを30mmに設定した。径厚み比W/Tは、18.75であった。また、カウンターパンチ18の半径RCPを15mmに設定した。そして、先端部18Bの高さHを変化させることによって、コイニング後のスクラップ24の半径RSを異ならせた。
(Example 8)
In Example 8, a 300 MPa-class aluminum plate was prepared as the workpiece 20, and piercing was performed using a shearing device 10 equipped with a counter punch 18 having a spherical head-shaped tip 18B as shown in FIG. 2(A). The thickness T of the steel plate was set to 1.6 mm, the clearance ratio was set to 10% of the thickness T, and the width L of the clearance 15 was set to 0.16 mm. The diameter W of the punched hole was set to 30 mm. The diameter-thickness ratio W/T was 18.75. The radius RCP of the counter punch 18 was set to 15 mm. The height H of the tip 18B was changed to vary the radius RS of the scrap 24 after coining.

そして、それぞれの場合の突出幅D、突出比D/L、コイニング中の最大荷重P及び最大荷重Pの低減量ΔPを測定した。また、コイニング後の製品22の端面の残留応力を、板厚方向と板幅方向のそれぞれにおいて測定した。他の測定条件は、実施例1の場合と同様である。測定の結果を、以下の表8及び図18に示す。 Then, the protrusion width D, protrusion ratio D/L, maximum load P during coining, and reduction amount ΔP of maximum load P were measured for each case. In addition, the residual stress on the end surface of the product 22 after coining was measured in both the plate thickness direction and plate width direction. The other measurement conditions were the same as in Example 1. The measurement results are shown in Table 8 below and Figure 18.

図18(A)に示すように、実施例8においても、突出比D/Lが小さくなる程、最大荷重Pが小さくなることが分かる。また、図18(B)に示すように、実施例8では、残留応力の低減効果も得られていることが分かる。例えば、突出比D/Lが0.3mmの場合、板厚方向の残留応力の低減量Δσは、210.24MPa以上得られていると共に、板幅方向の残留応力の低減量Δσは、405.11MPa以上得られている。実施例8の残留応力の低減効果は、実施例1~7の場合と同様に、実際のせん断加工において有効である。また、実施例8のアルミ板のように、被加工材20が高強度鋼板以外の金属材料であっても、本開示を適用できることが分かる。 As shown in FIG. 18(A), in Example 8, the smaller the protrusion ratio D/L, the smaller the maximum load P. Also, as shown in FIG. 18(B), in Example 8, the effect of reducing residual stress is also obtained. For example, when the protrusion ratio D/L is 0.3 mm, the reduction amount Δσ of residual stress in the plate thickness direction is 210.24 MPa or more, and the reduction amount Δσ of residual stress in the plate width direction is 405.11 MPa or more. The effect of reducing residual stress in Example 8 is effective in actual shear processing, as in Examples 1 to 7. Also, it is understood that the present disclosure can be applied even if the workpiece material 20 is a metal material other than a high-strength steel plate, such as the aluminum plate in Example 8.

本実施形態では、実施例1~実施例8のように、突出比D/Lが小さい程、せん断加工装置10に生じた最大荷重を低減できることが分かる。特に、突出比D/Lが、0.8未満である場合、荷重の低減効果が高められたことが分かる。また、突出比D/Lが、0.6未満に設定されることによって、荷重の低減効果が一層高められたことが分かる。また、製品22の端面の残留応力も低減することも分かる。 In this embodiment, as in Examples 1 to 8, it can be seen that the smaller the protrusion ratio D/L is, the more the maximum load generated in the shear processing device 10 can be reduced. In particular, it can be seen that when the protrusion ratio D/L is less than 0.8, the effect of reducing the load is enhanced. It can also be seen that by setting the protrusion ratio D/L to less than 0.6, the effect of reducing the load is further enhanced. It can also be seen that the residual stress on the end face of the product 22 is reduced.

ただし、図11~図18中に示したように、突出比D/Lが負となる場合、すなわち、D<0となる場合には、荷重の低減効果に対する突出比D/Lの影響が比較的小さくなる。そして、残留応力の低減量Δσを制御するため、径厚み比W/Tが調整される。次に、以下の実施例9~実施例11を用いて、特にD<0の場合における、径厚み比W/Tと残留応力の低減量Δσとの関係を説明する。なお、説明を省略するが、実施例9~実施例11においても、荷重の低減効果が得られていることは勿論である。 However, as shown in Figures 11 to 18, when the protrusion ratio D/L is negative, i.e., when D<0, the effect of the protrusion ratio D/L on the load reduction effect becomes relatively small. Then, in order to control the amount of residual stress reduction Δσ, the diameter-thickness ratio W/T is adjusted. Next, using the following Examples 9 to 11, the relationship between the diameter-thickness ratio W/T and the amount of residual stress reduction Δσ, particularly when D<0, will be explained. Note that, although explanation will be omitted, it goes without saying that the load reduction effect is also obtained in Examples 9 to 11.

(実施例9)
実施例9では、被加工材20として980MPa級の鋼板を用意し、図2(A)の球頭状の先端部18Bを有するカウンターパンチ18を備えるせん断加工装置10を用いて、ピアス加工を実施した。クリアランス比は、鋼板の厚みTの10%であった。また、径厚み比W/T=15となるように、被加工材20の厚みTを2mm、打ち抜き孔の径Wを30mmに設定した。また、カウンターパンチ18の半径RCPを15mmに設定した。そして、コイニング後の製品22の端面において、板厚方向の残留応力と、板幅方向の残留応力とを、それぞれ測定した。
Example 9
In Example 9, a 980 MPa class steel plate was prepared as the workpiece 20, and piercing was performed using a shearing device 10 equipped with a counter punch 18 having a spherical head tip 18B as shown in Fig. 2(A). The clearance ratio was 10% of the thickness T of the steel plate. The thickness T of the workpiece 20 was set to 2 mm, and the diameter W of the punched hole was set to 30 mm so that the diameter-thickness ratio W/T = 15. The radius RCP of the counter punch 18 was set to 15 mm. Then, the residual stress in the thickness direction and the residual stress in the width direction were measured at the end face of the product 22 after coining.

また、縮径部分が設けられておらず先端部が基部と同形状であるカウンターパンチ18を備える比較例に係るせん断加工装置10Zを用いて、ピアス加工を実施した。また、比較例では、コイニングを実施せず打ち抜きのまません断加工を終了した。比較例における他の条件は、実施例9の場合と同様である。そして、実施例9の残留応力と、比較例の残留応力との差を、残留応力の低減量Δσとして算出した。 Piercing was performed using a shearing device 10Z according to a comparative example that includes a counter punch 18 that does not have a tapered portion and whose tip has the same shape as its base. In the comparative example, coining was not performed and cutting was completed without punching. Other conditions in the comparative example were the same as those in Example 9. The difference between the residual stress in Example 9 and the residual stress in the comparative example was calculated as the residual stress reduction amount Δσ.

測定の結果を、以下の表9に示す。実施例9の板厚方向における残留応力の低減量Δσは、図19中で最も左側の白丸(○)印のデータ点で表されている。また、実施例9の板幅方向における残留応力の低減量Δσは、図19中で最も左側の黒丸(●)印のデータ点で表されている。 The measurement results are shown in Table 9 below. The reduction in residual stress Δσ in the thickness direction for Example 9 is represented by the data point marked with a white circle (○) on the far left in Figure 19. The reduction in residual stress Δσ in the width direction for Example 9 is represented by the data point marked with a black circle (●) on the far left in Figure 19.

(実施例10)
実施例10では、径厚み比W/T=60となるように、被加工材20の厚みTを1mm、打ち抜き孔の径Wを60mmに設定した。また、カウンターパンチ18の半径RCPを30mmに設定した。他の条件は、実施例9の場合と同様である。そして、コイニング後の製品22の端面の残留応力を、板厚方向と板幅方向のそれぞれにおいて測定した。
Example 10
In Example 10, the thickness T of the workpiece 20 was set to 1 mm, and the diameter W of the punched hole was set to 60 mm so that the diameter-thickness ratio W/T was 60. The radius RCP of the counter punch 18 was set to 30 mm. The other conditions were the same as in Example 9. Then, the residual stress on the end face of the product 22 after coining was measured in both the thickness direction and the width direction.

測定の結果を、以下の表10に示す。実施例10の板厚方向における残留応力の低減量Δσは、図19中で左側から2番目の○印のデータ点で表されている。また、実施例10の板幅方向における残留応力の低減量Δσは、図19中で左側から2番目の●印のデータ点で表されている。 The measurement results are shown in Table 10 below. The reduction in residual stress Δσ in the thickness direction for Example 10 is represented by the data point marked with a circle, second from the left in Figure 19. The reduction in residual stress Δσ in the width direction for Example 10 is represented by the data point marked with a ●, second from the left in Figure 19.

(実施例11)
実施例11では、径厚み比W/T=500となるように、被加工材20の厚みTを0.5mm、打ち抜き孔の径Wを250mmに設定した。また、カウンターパンチ18の半径RCPを125mmに設定した。他の条件は、実施例9の場合と同様である。そして、コイニング後の製品22の端面の残留応力を板厚方向と板幅方向のそれぞれにおいて測定した。
(Example 11)
In Example 11, the thickness T of the workpiece 20 was set to 0.5 mm, and the diameter W of the punched hole was set to 250 mm so that the diameter/thickness ratio W/T was 500. The radius RCP of the counter punch 18 was set to 125 mm. The other conditions were the same as in Example 9. Then, the residual stress on the end face of the product 22 after coining was measured in both the thickness direction and the width direction.

測定の結果を、以下の表11に示す。実施例11の板厚方向における残留応力の低減量Δσは、図19中で最も右側の○印のデータ点で表されている。また、実施例11の板幅方向における残留応力の低減量Δσは、図19中で最も右側で、○印のデータ点と部分的に重なった●印のデータ点で表されている。 The measurement results are shown in Table 11 below. The reduction in residual stress Δσ in the thickness direction for Example 11 is represented by the data point marked with a circle on the far right in Figure 19. The reduction in residual stress Δσ in the width direction for Example 11 is represented by the data point marked with a ● on the far right in Figure 19, which partially overlaps with the data point marked with a circle.

実施例9~実施例11に示したように、本実施形態では、D<0の場合、径厚み比W/Tが小さい程、得られる残留応力の低減量Δσが大きくなることが分かる。特に、径厚み比W/Tが、500未満であることによって、残留応力の低減効果が高められたことが分かる。また、径厚み比W/Tが、60未満であることによって、残留応力の低減効果が一層高められたことが分かる。 As shown in Examples 9 to 11, in this embodiment, when D<0, the smaller the diameter-thickness ratio W/T, the greater the residual stress reduction amount Δσ that can be obtained. In particular, it can be seen that the effect of reducing residual stress is enhanced by having a diameter-thickness ratio W/T of less than 500. It can also be seen that the effect of reducing residual stress is further enhanced by having a diameter-thickness ratio W/T of less than 60.

(作用効果)
本実施形態では、せん断後、カウンターパンチ18を製品22側に向かって移動させると、スクラップ24が製品22の端面に接触するコイニング時に、スクラップ24の外縁が折り曲げ変形する。折り曲げ変形によって、コイニング時に製品22とスクラップ24との間で生じる荷重が吸収されるため、荷重を受け止めるせん断加工装置10側の負担が軽減される。このため、ガスクッション等の衝撃緩和装置の能力を増強する必要性が生じない。
(Action and Effect)
In this embodiment, when the counter punch 18 is moved toward the product 22 after shearing, the outer edge of the scrap 24 is bent and deformed during coining when the scrap 24 comes into contact with the end face of the product 22. The bending deformation absorbs the load generated between the product 22 and the scrap 24 during coining, reducing the burden on the shearing device 10 that receives the load. Therefore, there is no need to increase the capacity of a shock absorbing device such as a gas cushion.

また、本実施形態では、カウンターパンチ18が基部18Aより縮径した先端部18Bを有しており、先端部18Bの上側にスクラップ24が配置される。このため、先端部18Bが基部18Aと同径で、先端部18Bの上面が平坦であるカウンターパンチ18が用いられるコイニングの場合と比べ、コイニング時、縮径した先端部18Bの形状に沿ってスクラップ24の外縁を円滑に折り曲げ変形させることができる。 In addition, in this embodiment, the counter punch 18 has a tip portion 18B that is smaller in diameter than the base portion 18A, and the scrap 24 is placed above the tip portion 18B. Therefore, compared to coining, in which a counter punch 18 is used in which the tip portion 18B has the same diameter as the base portion 18A and the upper surface of the tip portion 18B is flat, the outer edge of the scrap 24 can be smoothly folded and deformed to follow the shape of the reduced diameter tip portion 18B during coining.

また、本実施形態では、先端部18Bが、基部18Aから被加工材20側に向かうに従って徐々に縮径しているため、スクラップ24の外縁をより円滑に折り曲げ変形させることができる。このため、せん断加工装置10側の負担をより軽減できる。 In addition, in this embodiment, the tip portion 18B gradually reduces in diameter from the base portion 18A toward the workpiece 20, so the outer edge of the scrap 24 can be bent and deformed more smoothly. This further reduces the burden on the shear processing device 10.

また、本実施形態では、図2(B)、図2(D)、図2(E)及び図2(F)に示したように、先端部18Bが平坦な上面を有する場合、平坦な上面によって、カウンターパンチ18がパンチ16と接触する面積が増加するので、カウンターパンチ18の移動中、スクラップ24をより安定的に支持できる。 In addition, in this embodiment, as shown in Figures 2(B), 2(D), 2(E), and 2(F), when the tip portion 18B has a flat upper surface, the flat upper surface increases the area of contact between the counter punch 18 and the punch 16, so that the scrap 24 can be more stably supported while the counter punch 18 is moving.

また、本実施形態では、図2(C)に示すように、先端部18Bが、錐体形状である場合、先端部18B全体がすべて上側に向かって尖っているため、コイニング時、折り曲げ変形に利用できない領域がほとんど無く、折り曲げを確実に行うことができる。 In addition, in this embodiment, as shown in FIG. 2(C), when the tip 18B is cone-shaped, the entire tip 18B is pointed upwards, so there is almost no area that cannot be used for bending deformation during coining, and bending can be performed reliably.

また、本実施形態では、ピアス加工を実施可能なせん断加工装置10が実現されている。このため、ピアス加工においてコイニング荷重の低減効果を高めることができる。 In addition, in this embodiment, a shearing device 10 capable of performing piercing is realized. This makes it possible to enhance the effect of reducing the coining load during piercing.

また、本実施形態では、スクラップ24の外縁が折り曲げ変形した後、スクラップ24と製品22とが接触した状態が維持される場合がある。折り曲げ変形後も、スクラップ24の突出した外縁が製品22と接触した状態が維持されたままコイニングが継続されることによって、コイニング時間が長くなるので、コイニングによる残留応力の低減効果を高めることができる。 In addition, in this embodiment, after the outer edge of the scrap 24 is bent and deformed, the scrap 24 may remain in contact with the product 22. Even after the bending and deformation, coining continues while the protruding outer edge of the scrap 24 remains in contact with the product 22, which lengthens the coining time and enhances the effect of reducing residual stress caused by coining.

また、本実施形態では、折り曲げ変形後、スクラップ24の外縁と製品22との接触状態が維持される場合、突出比D/Lが、0.8未満に設定されることによって、荷重の低減効果を高めることができる。 In addition, in this embodiment, if the contact state between the outer edge of the scrap 24 and the product 22 is maintained after bending deformation, the protrusion ratio D/L is set to less than 0.8, thereby enhancing the load reduction effect.

また、本実施形態では、折り曲げ変形後、スクラップ24の外縁と製品22との接触状態が維持される場合、突出比D/Lが、0.6未満に設定されることによって、荷重の低減効果を一層高めることができる。 In addition, in this embodiment, if the contact state between the outer edge of the scrap 24 and the product 22 is maintained after bending deformation, the protrusion ratio D/L is set to less than 0.6, thereby further enhancing the load reduction effect.

また、本実施形態では、スクラップ24の外縁が折り曲げ変形してコイニングが実施された後、スクラップ24の外縁がカウンターパンチ18の基部18Aの内側に位置し、スクラップ24の外縁と製品22との接触状態が回避される場合がある。折り曲げ変形後、スクラップ24の外縁と製品22とが非接触である状態が維持されたままカウンターパンチ18が移動するので、せん断加工装置10に更なる荷重が負担されない。 In addition, in this embodiment, after the outer edge of the scrap 24 is bent and deformed to perform coining, the outer edge of the scrap 24 may be located inside the base 18A of the counter punch 18, and contact between the outer edge of the scrap 24 and the product 22 may be avoided. After bending and deformation, the counter punch 18 moves while maintaining a state in which the outer edge of the scrap 24 and the product 22 are not in contact with each other, so no further load is borne by the shearing device 10.

また、本実施形態では、折り曲げ変形後、スクラップ24の外縁と製品22との接触状態が回避される場合、径厚み比W/Tが、500未満であることによって、残留応力の低減効果を高めることができる。 In addition, in this embodiment, if contact between the outer edge of the scrap 24 and the product 22 is avoided after bending deformation, the diameter-thickness ratio W/T is less than 500, thereby enhancing the effect of reducing residual stress.

また、本実施形態では、折り曲げ変形後、スクラップ24の外縁と製品22との接触状態が回避される場合、径厚み比W/Tが、60未満であることによって、残留応力の低減効果を一層高めることができる。 In addition, in this embodiment, if contact between the outer edge of the scrap 24 and the product 22 is avoided after bending deformation, the diameter-thickness ratio W/T is less than 60, which further enhances the effect of reducing residual stress.

また、本実施形態では、被加工材20が金属材料であるため、金属材料を用いたコイニング時のコイニング荷重低減効果を高めることができる。 In addition, in this embodiment, since the workpiece 20 is a metal material, the effect of reducing the coining load during coining using a metal material can be enhanced.

また、図9及び図10に示した変形例においても、本実施形態の場合と同様に、せん断後、カウンターパンチ18を製品22側に向かって移動させると、スクラップ24が製品22の端面に接触するコイニング時に、スクラップ24の外縁が折り曲げ変形する。折り曲げ変形によって、コイニング時に製品22とスクラップ24との間で生じる荷重が吸収されるため、荷重を受け止めるせん断加工装置10側の負担が軽減される。このため、ガスクッション等の衝撃緩和装置の能力を増強する必要性が生じない。 In the modified example shown in Figures 9 and 10, similar to the present embodiment, when the counter punch 18 is moved toward the product 22 after shearing, the outer edge of the scrap 24 is bent and deformed during coining when the scrap 24 comes into contact with the end face of the product 22. The bending deformation absorbs the load generated between the product 22 and the scrap 24 during coining, reducing the burden on the shearing device 10 that receives the load. Therefore, there is no need to increase the capacity of a shock mitigation device such as a gas cushion.

また、変形例では、トリム加工を実施可能なせん断加工装置10が実現されている。このため、トリム加工において、コイニング荷重の低減効果を高めることができる。変形例に係るせん断加工装置10の他の効果については、本実施形態の場合と同様である。 In addition, in the modified example, a shearing device 10 capable of performing trimming is realized. This makes it possible to enhance the effect of reducing the coining load during trimming. Other effects of the shearing device 10 according to the modified example are the same as those of the present embodiment.

<その他の実施形態>
本開示は上記の開示した実施の形態によって説明したが、この説明は、本開示を限定するものではない。本開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになると考えられるべきである。
<Other embodiments>
Although the present disclosure has been described by the above disclosed embodiments, this description does not limit the present disclosure. It should be considered that various alternative embodiments, examples and operating techniques will become apparent to those skilled in the art from the present disclosure.

例えば、図1~図19中に示されたせん断加工装置の構造を部分的に組み合わせても、本開示を構成できる。本開示は、上記に記載していない様々な実施の形態等を含むと共に、本開示の技術的範囲は、上記の説明から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ定められるものである。 For example, the present disclosure can be achieved by partially combining the structures of the shearing devices shown in Figures 1 to 19. The present disclosure includes various embodiments not described above, and the technical scope of the present disclosure is determined only by the invention-specific matters of the claims that are appropriate from the above description.

10 せん断加工装置
12 ダイ
14 ホルダ
15 クリアランス
16 パンチ
18 カウンターパンチ
18A 基部
18B 先端部
20 被加工材
22 製品
24 スクラップ
A1 ダイの内側面の位置
A2 カウンターパンチの外側面の位置
A3 スクラップの外縁の位置
B 頂点
B1 境界位置
C 基準線(中心軸線)
D 突出幅
H 高さ
L クリアランスの幅
RCP カウンターパンチの半径(縮径した部分の領域の距離)
RS スクラップの半径
T 厚み
W 打ち抜き孔の径(折り曲げ変形前のスクラップの径)
10 Shearing device 12 Die 14 Holder 15 Clearance 16 Punch 18 Counter punch 18A Base 18B Tip 20 Workpiece 22 Product 24 Scrap A1 Position of inner surface of die A2 Position of outer surface of counter punch A3 Position of outer edge of scrap B Vertex B1 Boundary position C Reference line (central axis)
D: protruding width H: height L: clearance width RCP: counter punch radius (distance of the area of the reduced diameter portion)
RS: Radius of scrap T: Thickness W: Diameter of punched hole (diameter of scrap before bending deformation)

Claims (14)

ダイと、
前記ダイとの間で被加工材を挟むホルダと、
前記ダイとの間にクリアランスを有して配置されたパンチと、
前記パンチと対向して配置されたカウンターパンチと、
を備えたせん断加工装置を用い
前記カウンターパンチは、基部、及び、前記基部の前記被加工材側に設けられ前記基部より縮径した先端部を有し、前記基部と前記先端部の形状は前記カウンターパンチの中心軸線を中心とした回転対称であり、
前記ダイと前記パンチとによって前記被加工材をせん断して製品を形成し、前記製品を前記ダイと前記ホルダとの間に支持すると共に、前記せん断によって前記被加工材から分離された部分をスクラップとして前記カウンターパンチの先端部の上に配置し、
上側に前記スクラップが配置された状態で前記カウンターパンチを前記製品側に向かって移動させ、前記スクラップの外縁を支持された前記製品の端面に接触させることによって前記スクラップの外縁を折り曲げ変形させつつコイニングする、
スクラップコイニング方法。
Die and
A holder for clamping a workpiece between the holder and the die;
A punch disposed with a clearance between the punch and the die;
A counter punch disposed opposite the punch;
Using a shear processing device equipped with
the counter punch has a base and a tip portion provided on the base side of the workpiece and having a smaller diameter than the base portion, and the shapes of the base and the tip portion are rotationally symmetrical about a central axis of the counter punch,
The workpiece is sheared by the die and the punch to form a product, the product is supported between the die and the holder, and a portion separated from the workpiece by the shearing is placed on the tip of the counter punch as scrap;
With the scrap placed on the upper side, the counter punch is moved toward the product side, and the outer edge of the scrap is brought into contact with the end face of the supported product, thereby folding and deforming the outer edge of the scrap while coining.
Scrap coining methods.
前記先端部の縮径した部分は、前記基部側から前記被加工材側に向かうに従って徐々に縮径している、
請求項に記載のスクラップコイニング方法。
The diameter of the reduced portion of the tip portion is gradually reduced from the base side toward the workpiece side.
2. The scrap coining method of claim 1 .
前記先端部は、上面が平坦であり、前記上面と前記基部との間の領域が縮径している、
請求項に記載のスクラップコイニング方法。
The tip has a flat upper surface and a region between the upper surface and the base that is tapered.
3. The scrap coining method of claim 2 .
前記先端部は、上側に向かって尖っている、
請求項に記載のスクラップコイニング方法。
The tip is pointed upward.
3. The scrap coining method of claim 2 .
前記せん断は、ピアス加工である、
請求項1~のいずれか一項に記載のスクラップコイニング方法。
The shearing is a piercing process.
The scrap coining method according to any one of claims 1 to 4 .
前記せん断は、トリム加工である、
請求項1~のいずれか一項に記載のスクラップコイニング方法。
The shearing is a trimming process.
The scrap coining method according to any one of claims 1 to 3 .
前記スクラップの外縁が折り曲げ変形した後、
前記先端部の形状と、前記先端部と接触する前記スクラップの中央の形状とを一致させ、
前記スクラップの外縁が前記カウンターパンチの基部の外側に突出し、前記外縁が前記製品と接触した状態を維持しつつ前記カウンターパンチを移動させることによって、前記折り曲げ変形後にコイニングを継続する、
請求項1~のいずれか一項に記載のスクラップコイニング方法。
After the outer edge of the scrap is bent and deformed,
The shape of the tip portion is made to match the shape of the center of the scrap that contacts the tip portion;
and continuing the coining after the folding deformation by moving the counter punch while maintaining an outer edge of the scrap protruding outside the base of the counter punch and in contact with the product.
The scrap coining method according to any one of claims 1 to 6 .
前記クリアランスの幅をLとし、
前記クリアランスの幅方向に沿って測った、前記スクラップの外縁が前記カウンターパンチの基部の外側に突出する突出幅をDとしたとき、
前記突出幅の前記クリアランスの幅に対する突出比D/Lは、0.8未満である、
請求項に記載のスクラップコイニング方法。
The width of the clearance is L,
When the width of the outer edge of the scrap protruding outward from the base of the counter punch measured along the width direction of the clearance is D,
A protrusion ratio D/L of the protrusion width to the width of the clearance is less than 0.8;
8. The scrap coining method of claim 7 .
前記突出比D/Lは、0.6未満である、
請求項に記載のスクラップコイニング方法。
The protrusion ratio D/L is less than 0.6;
9. The scrap coining method of claim 8 .
前記スクラップの外縁が折り曲げ変形した後、
前記スクラップの外縁が前記カウンターパンチの基部の内側に位置し、前記外縁が前記製品と非接触である状態を維持しつつ前記カウンターパンチを移動させる、
請求項1~のいずれか一項に記載のスクラップコイニング方法。
After the outer edge of the scrap is bent and deformed,
moving the counter punch while maintaining an outer edge of the scrap inside a base of the counter punch and out of contact with the product;
The scrap coining method according to any one of claims 1 to 6 .
コイニング前の前記スクラップの径をWとし、
前記被加工材の厚みをTとしたとき、
前記スクラップの径の前記被加工材の厚みに対する径厚み比W/Tが、500未満である、
請求項10に記載のスクラップコイニング方法。
The diameter of the scrap before coining is W,
When the thickness of the workpiece is T,
The diameter/thickness ratio W/T of the scrap to the thickness of the workpiece is less than 500;
11. The scrap coining method of claim 10 .
前記径厚み比W/Tが、60未満である、
請求項11に記載のスクラップコイニング方法。
The diameter/thickness ratio W/T is less than 60;
12. The scrap coining method of claim 11 .
前記被加工材は、金属材料である、
請求項1~12のいずれか一項に記載のスクラップコイニング方法。
The workpiece is a metal material.
A scrap coining method according to any one of claims 1 to 12 .
ダイと、
前記ダイとの間で被加工材を挟むホルダと、
前記ダイとの間にクリアランスを有して配置されたパンチと、
前記パンチと対向して配置され、基部、及び、前記基部の前記被加工材側に設けられ前記基部より縮径した先端部を有するカウンターパンチと、
を備え
前記カウンターパンチの前記基部と前記先端部の形状は前記カウンターパンチの中心軸線を中心とした回転対称である、
せん断加工装置。
Die and
A holder for clamping a workpiece between the holder and the die;
A punch disposed with a clearance between the punch and the die;
a counter punch disposed opposite the punch and having a base and a tip provided on the workpiece side of the base and having a smaller diameter than the base;
Equipped with
The shapes of the base and the tip of the counter punch are rotationally symmetrical about the central axis of the counter punch.
Shear processing equipment.
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