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.
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