超高張力鋼プレス部品のトリミング時におけるスクラップ落下

超高張力鋼プレス部品のトリミング時におけるスクラップ落下

超高張力鋼プレス部品のトリミング時に
おけるスクラップ落下挙動および切粉発生挙動
極限成形システム研究室 岡本泰尚
自動車軽量化
超高張力鋼板割合増：
高強度
トリミング
超高張力鋼自動車部品
上型
板材
スクラップの高速落下：
衝突，跳ね返り
切粉の発生：
製品の傷
切粉
スクラップ
下型
スクラップ
ガード
生産性低下
目的
トリミングにおけるスクラップ落下
速度の低減と切粉の発生防止
超高張力鋼プレス部品のトリミング時に
おけるスクラップ落下挙動および切粉発生挙動
1．直線パンチによるトリミング
2．シャー角付きパンチを用いた加工荷重の
低減によるスクラップ落下速度の低減
3．傾斜部のトリミング時における切粉の
発生挙動と防止
スクラップ落下挙動の
観察方法とトリミング条件
パンチ速度v
パンチ
ダイス
180
板材
騒音計
90
1.2
板押え
パンチ
クリアランス比10%
カメラ
20
板押え
スクラップ
板材
ダイス
ホルダー
1000
2500
ダイス
鋼板
引張強さ [MPa] 伸び[%]
JSC1180YN
1242
8.1
JSC980YN
1004
12.6
JSC780YN
813
17.3
絞り[%]
26.6
37.4
56.0
直線パンチによるトリミングにおける
スクラップ落下挙動
パンチv =48mm/s
板材
JSC980YN
板押え
ダイス
鋼板の引張強さとスクラップ落下
速度および騒音の関係
3
120
JSC1180YN
JSC980YN
JSC780YN
110
v =48mm/s
100
6mm/s
2
90
プレス機
1
自由落下
0
0
80
70
20
40
60
パンチ荷重 [kN]
80
60
最大騒音レベル [dB]
スクラップ落下速度 [m/s]
4
超高張力鋼プレス部品のトリミング時に
おけるスクラップ落下挙動および切粉発生挙動
1．直線パンチによるトリミング
2．シャー角付きパンチを用いた加工荷重の
低減によるスクラップ落下速度の低減
3．傾斜部のトリミング時における切粉の
発生挙動と防止
シャー角付きパンチによるトリミング
パンチ速度：v =48mm/s
5°
パンチ
板材：JSC980YN
80
ダイス
5°
5°
24
180
パンチ
ダイス
スクラップ
(a) 直線
(b) 全面傾斜
(c) 一部傾斜
トリミング後55ms
(d) 凹形
スクラップ落下速度に及ぼす
シャー角形状の影響
スクラップ落下速度 [m/s]
4
3
JSC1180YN
JSC980YN
JSC780YN
凹形
2
5
直線
一部傾斜
1
自由落下
全面傾斜
0
20
40
60
最大パンチ荷重 [kN]
80
パンチ荷重-パンチストローク曲線
（JSC980YN)
60
パンチ荷重 [kN]
50
(a)
(a) 直線
(b) 一部傾斜
(c) 凹形
(d) 全面傾斜
40
30
(b)
20
(c)
10
0
(d)
1
2
3
4
5
6
パンチストローク [mm]
7
8
騒音に及ぼすシャー角形状の影響
最大騒音レベル [dB]
120
110
JSC1180YN
JSC980YN
JSC780YN
直線
100
一部傾斜
90
80
凹形
全面傾斜
プレス機動作音
70
60
0
20
40
60
最大パンチ荷重 [kN]
80
スクラップ落下速度および騒音に
及ぼすパンチ形状の影響
直線
全面傾斜
一部傾斜
凹形
スクラップ落下速度
×
○
○
×
騒音
×
○
×
△
パンチ
パンチ荷重：大
板材
せん断面積：小
→パンチ荷重：小
(a) 全面傾斜
パンチ荷重：小
(b) 一部傾斜
弾性変形・回復
接触
接触
(c) 凹形
トリミングされた製品の切口面構成比
1mm
だれ
せん断面
破断面
製品
スクラップ
左端からの
距離x mm
だれ
100
75
50
25
0
-25
切口面構成比 [%]
JSC980YN
v =48 mm/s
せん断面
破断面
0
かえり
40
80
(a) 全面傾斜
0
0
40
80
左端からの距離x [mm]
(b) 一部傾斜
40
(c) 凹形
80
超高張力鋼プレス部品のトリミング時に
おけるスクラップ落下挙動および切粉発生挙動
1．直線パンチによるトリミング
2．シャー角付きパンチを用いた加工荷重の
低減によるスクラップ落下速度の低減
3．傾斜部のトリミング時における切粉の
発生挙動と防止
傾斜部のトリミング条件
55
板厚1.2mm
JSC1180YN
板押え
(a) トリミング後の超高張力鋼プレス部品
パンチ
（a） 上面
4mm/s
パンチ
パンチ
板押え
ダイス
30
(b) A-A’断面のトリミング
板材
2
10mm
10
板材
120°
15
35
切口面：悪
切粉：有
クリアランス比10%
15
40
ダイス
（b） 正面
Φ20 コイル
スプリング
トリミング後における傾斜部
切口面および切粉
製品
切口面観察部
スクラップ
1mm
1mm
1mm
スクラップ
製品
(a) コイルスプリングなし
1mm
発生した切粉
1mm
1mm
1mm
スクラップ
製品
(b) コイルスプリングあり
1mm
傾斜部のトリミング時におけるせん断
挙動と荷重-ストローク曲線
板押え
コイル
スプリング
パンチ
板材
50
パンチ荷重 [kN]
ダイス
s =2.8mm
60
40
コイル
スプリング
なし
8
10
s =2.4mm
30
20
コイル
スプリングあり
10
0
s =9.8mm
(a) コイルスプリングなし
s =8.6mm
2 4 6 8 10 12
パンチストロークs [mm] (b) コイルスプリングあり
まとめ
1. 鋼板の引張強さおよびパンチ速度の増加とともにスク
ラップ落下速度が大きくなった．
2. 傾斜パンチによるトリミングでは，パンチ荷重を小さくす
ることでスクラップ落下速度および騒音を低減すること
ができた．
3. 傾斜部のトリミングでは，製品とスクラップに切り離され
る時に切粉が発生した．
4. 傾斜部のトリミング時に，スクラップの変形を抑制するこ
とで切粉の発生を抑制できた．