平行直線刃による両面せん断加工の研究 (細長比の大きいポンチによる両面せん断): University of the Ryukyus Repository

Title

平行直線刃による両面せん断加工の研究 (細長比の大き

_{いポンチによる両面せん断)}

Author(s)

銘苅, 春栄

Citation

琉球大学理工学部紀要. 工学篇 = Bulletin of Science &

Engineering Division, University of the Ryukyus.

Engineering(13): 11-24

Issue Date

1977-03-28

URL

http://hdl.handle.net/20.500.12000/26794

琉球大学理工学部紀要 (工学篇)第13号， 1977年

平行直線刃による両面せん断加工の研究

(細長比の大きいポンチによる両面せん断)

室

名

苅

春

栄本

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主な記号 P臥 Pa

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A

:ポンチ

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側部のせん断力による摩擦力成 B :ポンチB側部 分(kg/mm') F，F

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:8

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:

8

側部の側方力(kg/mm') y， YA， Y. :側方カの作用位置(mm) μFA :Al目~部の側方力による摩擦カ成分 X， XA.XB :せん断力の作用位置(mm) (kg/mm') C， C， CA， C..Ll.c ;ポンチとダイス聞のクリアランス μF.

:

8

側部の側方力による摩擦力成分 (mm) (kg/mm') L :ポンチ先端からひずみ検出部まで P， P .せん断力(kg/mm') の長さ(mm) PA， PA :A 恨~部のせん断力 (kg/m耐) t :ポンチの長き(mm)

2

.

:ポンチのひずみ検出部の厚み(mm) 受付:1976年10月30日 H :ポンチのひずみ検出部の幅(mm) -琉球大学短期大学部機械工学科

2

b

:ポンチ先端部の厚み(mm)

12 平行直線刃による両面せん断加工の研究 h εA εB εAc εBι εAM :ポンチ先端部の幅(mm) : A

f

R

U部のひずみ(X1O-') :8側部のひずみ(X 10-0)

:A

側部の圧縮ひずみ(X 10-0) : 8 fQIJ部の圧縮ひずみ(X 10-6) : AfQIJ部の曲げひずみ(X10-') εBM 8側部の曲げひずみ(X 10-') Mo. M. Mlo M.. ポンチの曲げモーメント(kg/mm) Mx.MK.M. 。 ポ ン チ の た わ み 角 δ， 01 . ム . ポ ン チ 先 端 の た わ み(mm) 5， 51，52， 53， 6s ポンチの被加工材料への喰い込み 量(mm) KA : A側スクラップのせん断面による 横圧力(kg/mm')

K8

:

8 fQUスクラップのせん断面による 横圧力(kg/mm') :相当曲げカ(kg) :被加工材の板厚(mm) k ポンチ切刃部の断面二次半径

Hv

被加工材料の硬さ のポンチの表面ひずみを両側IJで独立に検出し，せん断 中に被加工材より工具刃先に作用するせん断力およ び側方カをポンチの両側で比較し工具寿命への影響 を検討し考察を加えた。 2 .ポンチの曲げの解析 複刃によるせん断加工で.工具刃先が被加工材に喰 い込むさい工具切刃先端には俊雑なカが作用する。分断 加工即ち両面せん断加工のごく初期に被加工材よりポ ンチに作用するカと，その位置を図 lに示す。実際の 1 師 陣 与 治 的 防 ム 院 院 供 向 二μ 集積回路用のリードフレームの製品形状はとくに複 雑て1 その加工は現在フォ yトエツング法.文はせん 断加工により行なわれている。1Cなとγ川、形のリー ドフレームをせん断で加工する際，金型内の要素とし て組み込まれている。薄くて細長い板材分断用ポンチ が曲げなどにより破損することが今日とくに重要な問 1)由3)4) 題となっている。すなわち，分断ポンチでは金主!の製 作精度不良や加工時における金型全体の非対称な弾性 変形などのために，ポンチ左右のクリアランスが不同 となる。主としてそのため左右で完全に均等なせん断 が行なわれることはほとんどな仁左右切刃の不均等 摩耗，更にはポンチの曲がリを生じ，その結果切刃の かじり.欠損.折損などが発生し著しく寿命力、低下す る。そこで，この種のせん断作業の基本となり，また 問題の多い薄くて細長い，すなわち細長比の大きいポ ンチによる分断加工について，実際によく起こるポン チ切刃のかじり，曲がり，折損等の原因を究明し工具 寿命の向上に資する目的で研究を行なった。すなわち これらの好ましくない現象を把握するため，せん断時

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せん断において，これらの力は勿論分布荷重でヤあるが， 同一効果を与える集中力で置換えて考察を進めた。左 右がすべて対称て悼あれば工具刃先部に作用する諸加工 力 も 左 右 等 し し ポンチは軸方向に単軸圧縮をうける だけであるから，ポンチ根元部0点の左右に貼ったひ ずみゲージで検出される工具表面のひずみ u と臼は等 しくなるはずである。しかし，実際には色々の原因で 左右がまったく均等になることはほとんどなし ポ ン チは何れかのfQIJに曲げをうけることが報告されている。 この原因のうち.よく起こると思われる左右のクリア ランスの不均一による影響をまず考察してみる。 2-1 両側クリアランス不均等な分断加工におけ るポンチの幽げ いまクリアランスCA>C. とする。まずダイス上の 被加工材料部分は板押えにより固定されている両端闘

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.上記中でポンチの変形が弾性変形の場合を取り抜うので、ポンチのたわみSも角。もごく小きく、 また

X

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とに近似計算した値が与の右に示 きれる。

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Table

1.

14 平行直線刃による両面せん断加工の研究 定の場合を考える。このときの諸加工カによるポンチ 根元部(ひずみゲージを貼った位置に相当する部分) の中心0点における曲げモーメンを求める。 1 )加工の・ごく初期 ポンチ先端部に作用する諸加工力は図2の如くであ るとする。この時期はもちろん被加工材料内へのポン チの喰い込みはほとんどない。なお，工具と被加工材 の接触面の摩擦係数は側面.端面部とも同じとしμと する。なお諸加工カの着力点を表1の通りとする。 M=P. (b-x.) -P. (b-x.) -F.(L-y.) +F.(L-y.)μP.L+μP.L+μF..一μF.. 近似的にはx.=x.=x， Y.=Y.=Yと考えわれるので. M=(P.-P.)(b-xーμL)-(F.-FB)(L-yーμb) 他方.AfQIJせん断荷重_P.=P.+μFAおよびBf則せ ん断荷重P.=P.+μF..

A

側側方カFA=FA+μPAお よびBfQIJ方力FB=FB μPBO A -A -F

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M =(FB-FA)Lー(PB-P.)b

一

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(FB-FA)~-u -n， (y+'J ，同)，_...，-，(P.-P.) ....U ....n f ，(X+...， ，ru-yJ ' )

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この時期ではポンチの被加工材料への喰い込みはほと んどないので. y(( Xとしてよい。

従って.Mx= 1

~，u

{F.-FA)，uX-(PB-PA)X}なお 本研究で取り上げているような細長比の大きいポンチ ではMxliM。に比べて極めて小さいので. M与M。と 考えて大過ないであろう。 また

.

C

A

>

C

Bの場合の実験結果は

3

節で示す如〈ポ ンチはBfRUよりAf則に曲げをうけており， M>Oと考 えられるので.(FB-FA)Lは(PB-PA)bより大きいこ 注1)ポンチ先端に作用する加工カによるポンチ の曲げは均等曲げと軸線に垂直に作用する 集中力による曲げとの中間の状態にあると 考えられるので.前者の均等幽げではOH =(J .後者の集中力の曲げではOH=ts て・ある。 従って，せん断の場合の如きは

o

H = K{J (すくKく1)となる。 注 2)ポンチの曲がりが現われると，厳密にはYA 宇YBであるが， YAt YBの入った項はその他 の項に比べ小さいので¥ 便 宜 上y.与YB与yと して解析を進める。

琉球大学理工学部紀要(工学篇)第13号. 1977年

1

5

とが推定される。すなわちポンチの曲げは主として， 側方力の差によって起こると考えられる。

i

i

)

ポンチたわみの影響が無視できない時期 ポンチの進行と共にせん断力.

1

則方力が共に増大す るため，曲げモーメントMも大きくなりポンチの曲げ も促進される。この曲げによるポンチ先端のたわみの ため，ポンチ先端に働〈諸加工力のポンチの曲げに対 する影響も変化してくる。いま図3の 如 <.ポンチ先 端のたわみを Sとして，ポンチ根元部に作用する曲げ モーメント

M

，を求めると. M

，

=PA{(bーXA)

一

吋

-PB{(b-X

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FA(L-YA

-~)

注1) + FB(L-YB-~) 一 μPÁ(L-~)+μPB(L-~)+μFÁ(b-k.)ーμFó(b+k.) 注2) 前と同様.XA=XB=X. YA=YB=Yとすると，

M， = ( 品 川 一 (Po-PA)b-ι

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M.=(PB+ PA)k.+(FB-FÁ)~ "'T(Po+ PA)k.= 2 P'k...

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即ち.せん断の進行に伴う，加工カの増大による曲げ モーメントMの増加に対し，ポンチ先端のたわみのた めに生じた逆の曲げモーメント

M.

が全曲げモーメント M，の増大を抑える形になる。それにもかかわらずM. は

M

に比べて十分小きいためポンチ先端の曲げは進行 していく，この期間では時期 i) と同様ポンチの被加 工材料内への喰い込みはごく僅かで，主として，被加 工材料表面を圧下してだれ部を形成しながらポンチの 曲げが進行していくため Y~X と考えてよい。 iii)ポンチの被加工材料内への喰い込みが顕著にな る時期 せん断力がある限度を越えると，ポンチ刃先が被加 工材料内へ積極的に喰い込み始めるようになり yが急、 速に増大する。この時点以後ではほどなくポンチは諸 加工カの不均衡による曲げモーモント

M

，の影響を受け て曲げられるより.むしろ図4

(

a

)

に 示 す 如 し せ ん 断 面に案内されてポンチ先端の曲げが進行していくよう になる。 すなわち，通常のせん断による側方カFA. FBの他 に新たにせん断面での拘束による横圧力K..KBが作用 するようになり，図4(b)に様式的に示す如<.ポンチ 先端より ~s の長きの所の軸線のたわみ量が.喰い込み 開始点のたわみ量($，とほぼ等しくなるような曲げを受 けるということである。このときの曲げモーモントを

平行直線刃による両面せん断加工の研究 16

M.とすると，

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6

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5) 6) 7) 8) す で に 多 く の 研 究 よ り よ く 知 ら れ て い る 如 し 図5に示すように，せん断力と側方カはクリアランスに対しほぽ直 線関係にある，故に

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ヤ

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この関係を(2)，(4)式に代入すると，

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C

B また ，(2)'式より左右の平均クリアランスCが同じ場合 クリアランスの不同

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C

が大きい程M

o

l

i

大 き し 初 期 にポンチは大きな曲げを受けることが分かる。 以上の解析を定性的に図示すると図6の如くなる。 せん断の未期ではたわみSと曲げモーメント M2がかな り大きくなり，ポンチの折損に結びつく危険性も生じ 「ひずみゲージ B側部 ひ ず み ゲ ジ A側部 (a)せん断面の誘導による横圧力

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17 ん断前のクリアランスをC

A

，

C

.

とする。 ポンチ先端部に作用する諸加工カを図7の如くであ ひずみゲージ B1則部

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琉球大学理工学部紀要(工学篇)第13号， 1977年 A側部

M.

M(M，M，)

P

(

せ ん 断カ ) M

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M.

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，

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.

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6

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7

.

るため， 3庭用上この曲げを防止するための手段を講ず ることが.工具の寿命を向上する上で極めて重要な問 題となる。なお夕、イス上の被加工材料部分を板押えで 固定しない場合.即ち両端支持の場合にはせん断期間

i

i

i

)

において，せん断面によるポンチ刃先部の誘導は 弱し当然曲げモーメントもたわみも両端固定の場合 に比べて小きくなるであろう。 なお，両側クリアラン スが同じでも刃先昔日の摩耗状況に差がある場合も，こ こで述べたと同じような現象が生ずると考えられる。 るとする。ダイス上のスクラップのせん断面によるポ ンチの誘導効果のないごくポンチストロークの小きい 時期における.ポンチ根元部Oに作用する曲げモーメ ントM'を考える。(3)式参考にして， 2 -2幽がったポンチでの分断加工におけるポンチ の曲げ 何んらかの原因で既にせん断前に，ポンチ先端部が B1目JIよりA側に5.だけたわんでおり， この部分の傾斜 角が

8

.

となっているポンチによるせん断を考える。せ

M'=(F.-FA)Lー(P.-PA)b-1

~tp{(F.-FA)

(y十同)ー(P.-PA)(X

切

)

}

うに大きいポンチではF.L>P.bで弘あるから，M'>O となり，ポンチの最初の曲がりの方向に更に曲げを受 けることになる。ポンチストロークが進むことにより， A側でもせん断が始まり， (8)式で示す曲げモーメント がポンチに作用することになる。しかし，ポンチ両個JI における被加工材料への進入差が大きいため，M'を負 にする程とはならず，ポンチは元の方向への曲げをう (PB+PA)k.ー(F.-FA)ム・・………...・H・'(8) 但し，加工のごく初期では先ずB側でせん断が始まる ため，F.}>F.，P.}>PAてーあり ，y =.0 ， 5=. 50・d.=d.04:.5 と考えられるので. uxF.-xP M'士号(F.L-P.b)

一

一

一

一

_l-tp

一

.・

.

-

P.k50 -F.d. 極端なんでない限り， M'与(FBL-P.b)となるので. ここで問題とするような切刃部の細長比が10以上のよ

18 平行直線刃による両面せん断力日工の研究 けたまません断を続け，やがってポンチ先端部のB伺)1 が被加工材料内に喰い込み.ポンチ先端部は前項 2-1， iii)で述べた如〈ダイス上の被加工材料部分に形 成されたせん断面に誘導きれて.曲げが更に進む，以 上の現象は程度の差はあるが板押えの有無を間わない。 J!

P

ち，すでに曲がりのあるポンチによるせん断はせ ん断毎に同方向への曲がりを促進してポンチの破損に 至る危険が大きいと云える。

2

-3

ポンチ根元自

S

の表面ひずみ 本報ではポンチ根元部に貼ったひずみゲージより. 表面のひずみh とhを求め，これより曲げモーメント

M

，

M

，および

M2

を推定する方法を採用している。左 右クリアランスが均等な場合は式(1)，(4)， (6)で'P.=P. F.=F.てがあり， また当然KA=K.=0であるから， M，

M

，およひ

'

M

2

=O

となり曲げを生ぜずポンチ根元部の 左右表面には均等な圧縮ひずみe.=e.の場が検出され る。しかし，左右クリアランスが不均等な場合は

P

A宇

P.

F

.

ヰ

F

.

，

K

.

ヰ

K

.

宇

O

であるから，せん断進行と共に (1)， (3)および(5)で示きれる曲げモーメントM，M，およ び

M

2をうけることになるため，ポンチ根元のひずみゲ ージに生ずるひずみhとεBは，圧縮ひずみεAC=ε.C に幽げひずみE酬とE酬が重畳する。なお，

C.>C.

の 条件下てwは

ε

酬は圧縮ひずみ，

ε

酬は引張ひずみとなる。 J!

P

ち e.=εAC+εAM， eB=ε.C+ε.M 放に εAC=ε.C=

主芋

_

.

_...(9) 曲げによるひずみ ーεAM=εBM

=主子

_

.

_

-

...(1国 他方，ポンチ根元部の曲げ変形は通常弾性変形である から

M

，

M

，または

M2

_1 _{一一一一三}

₄

_{与一....・} H ・-…川 E I μ B E=ポンチの縦弾性係数 1 =寺HB2

=

_{ポンチ恨元部の断面二次モーメント} 2Bニポンチ根元部の厚さ H =ポンチ恨元部の幅 ρ =ポンチ根元部の中立面の曲率半径 である。 本研究で取リ上げたような細長比の大きいポンチで は曲げモーメント

M

，

M" M2

を与える式

(

1

)

，

(

3

)

，

(

5

)

における右辺の(F.-FA)Lおよび(K.-KA)

U:

i他の項 に比べかなリ大きしポンチの曲げは主として左右の 側方力および横圧力の差，すなわちポンチ軸に垂直に 作用するカによると考えられるので，解析を簡単にす るため，曲げモーメント

M

や

M

，および

M2

と同一効果 を与える。ポンチ先端でポンチ軸に垂直に作用する力， すなわち相当曲げカfで代替させて考えると，

M M

，

~~_..M2 f一

-

r

-

.

・

-

-

r

-

'または

'

"

z………...・H ・..…・(12) '~'do -r-従って _2HB' _・(13)

-3τ-

.1:" これより.左右のポンチ娘元部の表面の弾性ひずみeA とh を求めることにより.式(10)と(1司より相当曲げ力f と式(9)からせん断力2P=(PA + P.)=2BHEeACか求め られる。 3 .実験 以上の理論的解析の実証を実験により行なった。 3 -1 実験方法と実験条件 本実験で使用した工具はポンチ厚み2b=2 mm以外は 3 ) 第一報の装置と同じである。実験条件も前報と同じで あるが今回は左右クリアランスを故意に不均等にして その際のポンチ恨元部の表面ひずみを検出し，ポンチ のたわみによるせん断現象を究明するための実験を行 なった。なお，せん断速度はO.2mm/secて‘あり， ポン チ根元部に貼ったひずみゲージ(新興S104)の特性が 左右はぽ同じであることを確認するため曲げ試験を行 なった結果を図8に示す如くほぼ満足のいく結果を得 た。 3 - 2 彼加工材 被加工材料は軟鋼板，ケイ素鋼板.ブリキ板.コパ ル板の4種を用いた。・これら被加工材料の機械的性質 を表2に示す。

琉球大学理工学部紀要(工学篇)第13号， 1977年 19 X 10-6 ・ 仙Ilm

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J

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13) 被加工材 板 厚 引張り強さ {申ぴ率 硬 き t mm kg/附 _% Hv(5

∞

U

軟 鋼 0.78 31.3 28.7 109 ケイ素鋼 0.36 40.0 25.7 180

_I

ブ リ キ 0.30 31.5 17.3 80

コノ

"

1レ 0.25 63.7 30.0 195

4

.実験結果と考療 4-1 筒蝿固定によるせん断 ポンチによる両面せん断加工で板押えがない場合に は，夕、イス面上で被加工材(スクラップ)は大きく跳 ね上がるが，板押えを用いて，板押えカを作用させる と板押えカの大きさに応じて，被加工材の跳ね上がり を抑制することができる。 a)曲げモーメントの変化 左右クリアランスの不均等による影響を調べた結果 の数例を図9に示す。ポンチ根元部のAlftlJで検出され たひずみeAを実線で

B

l

則のひずみe.を破線で示す。点 線は式

(

9

)

で求められる平均圧縮ひずみである。 ポンチは加工中にクリアランスの小さいA側より， クリアランスの大きい

B

側に曲げをうけており前節の 解析結果を裏付けている。また，同図に示す如くポン チストロークが板厚の 4 %以下(期間 i))においては εAとぬはほぼ等ししポンチは曲げを受けていないが. ポンチストロークが増大するにつれポンチの曲げ変形 は大きくなる。 図10(a)はCA=0.03mm，C.=0.01mmの場合について.ポ ンチストロークによる曲げモーメントとポンチ先端の たわみδの変化を示すが， 2 - 1の解析の正しさを裏 付けている。図 10(b)は板押えを用いない場合である。 両側のクリアランスの和が16%の場合について，ポン チ根元音11に生じた曲げによる表面ひずみ

ε

酬とξ酬 の 絶対値とせん断前の左右クリアランスの差(CA-C.) の関係を図

1

1

1

こ示す。これより，左右クリアランスの 差が大きくなる程ポンチの曲げは大きくなること，曲 げは均等クリアランス

c

/

t

=8%付近を中央として，ほ ぽ左右対粉、に起こっていると考えてよい。 なお，せん断力については両側のクリアランスの和 が同じならば左右クリアランスの均等，不均等を問わ ずほとんど変らない。 左右クリアランスが不均等の場合

I

CA-C.

I

=8% で幽げひずみはポンチストロークが被加工材板厚の120 %で，せん断が完了した時点でもポンチ根元部の表面 において 70X 10-6のひずみが検出されており.切刃部 の細長比の大きい両面せん断加工ではポンチとダイス 切刃に悪影響を及ぼすと考えられる。 左右クリアランスが不均等な場合にポンチが被加工材 料に実際どのように喰い込んでいくかを見るために， A倒JIクリアランスCA=12%(板厚)， B恨JIクリアランス C.=4 % (板厚)の組み合わせと， CA=5.6%(板厚) C.=10.4% (板厚)の組み合わせの両者について，被 加工材料の両端固定の場合，ポンチストロークとポン チ先端のたわみ量(ポンチ根元部の曲げひずみから求

eB εA 平行直線刃による両面せん断加工の研究 圧縮ひずみ

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、

0.3 0.4

、

、

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。

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'

0.3 50 ストロークmm

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(

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)

0.1 X 10-6 50 (0 圧縮ひずみ ，引張ひずみ )

-( -・・せん断抵抗 100 X 10-6 XlO-6

。

50 100 圧縮ひずみ (川5引)εL~

1

.せん断抵抗

i

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.

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、

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eB 0.1 50 '0 50 引張ひずみ 50

。

圧縮ひずみ 0.2 0.1 引張ひずみ 100 50 (6 )

t

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3 mm X 10-6 L = 10mm ポンチ形状 2b=0.7mm ( 3 ) X 10-6

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琉球大学理工学部紀要(工学篇)第

1

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sポンチストローク ( b)両端支持 図

1

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.

めた値)の関係を実験で調べてポンチ刃先の軌跡を求 め，これと顕微鏡測定より求めたせん断完了後のスク ラップの切口断面輪郭とを比較照会した結果を図

1

2

(

a

)

(b)に示す。前節2ー し iii)で説明した如<，両端固 定の場合，被加工材料がダイス上で拘束きれているた めに，ポンチ切刃部はB側のダイス面上の被加工材料 部分のせん断面に沿って誘導きれて.曲げが増加しな

2

1

1.8 厚 司 計 一 湖 同 肘 C 一 両 側 一 点 ﹁ 一 2 1 0 ゎ ・ C

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，

B

側 部

c/t=4

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b

)

1/ ( 1/

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，

1/

c/t=10.

22 平行直線刃による両面せん断加工の研究 2P 板押え

話

16

防

￨

工. 図12. C

，

<CBの場合 ( b) C.=10.4%(cB版 厚 ) がら喰い込んでいくことが実証された。 この結果としてポンチはストロークの後半で極めて 大きな曲げを受ける。この現象は・被加工材料の種類， 硬さなどの影響が大きいと考えられるので，軟鋼板， ケイ素鋼板，ブリキ板等について同様な実験を行なっ たが，その結果は被加工材料の種類や硬さにかかわり なく上記とほぼ同様となった。 4 - 2 両細支持によるせん断 板押えを用いないでせん断を行なうと，ポンチとダ イス聞のクリアランス部でせん断力

P

と側方カ

F

の形 成する回転モーメントにより被加工材料はダイス面上 で

1

ポンチの被加工材料への喰い込み量と共に大きく 跳ね上がる。図13の如<.左右クリアランスの不均等 をかなり大きくしても，ポンチ根元部のA側表面ひず みh とB側のひずみhの差は両端固定による場合より も小きい。このことは，左右クリアランスに不均等が あっても，ダイス上の被加工材料は拘束が小きいため. ダイス面上で動いて，側方力の増大が自然に緩和され， このため両端固定の場合ほどポンチの曲げは大きくな らないと考えられる。

4

-3

細長比の彫響 本実験で採用したような細長比の大きいポンチにお いては，左右のクリアランスが不均等の場合ポンチは 喰い込みによりすでに形成された被加工材料のせん断 面に誘導されて曲げが地大することを示した。このこ とを更に究明するため，両端固定の場合について細長 比の異なる工具て二コパル板の両面せん断を行なった 結果を図14に示す。細長比(f(ポンチの長さ)/ k (ポンチの断面三次半径))が14.8や20.8の如〈大きい ポンチでは曲げひずみも大きしこれに比べ細長比

i!

k=5.2の如〈小きいポンチの曲げひずみは極めて小さい。 細長比

A

z

u

t

f/k=20.8→ -0.5.lc芸;!II#-=L~ たわみ方向

1

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ず 9' O 116ー12-8 -4 0 4 8 12 16 % (板厚) -0.04-0.03-0.02-0.010 0.01 0.020.030.04(mm) 最初のクリアランス

I

c

.

-

C.

I

(被加工材:コパル)

Fig 14. Relations between punch surfa ce bending strain

I

e

M11，

I

e

削

Iand the difference in

c

1

earance ICA-CBI for a punch sfroke of O.lmm (work material: kovar) このように曲げ剛性の大きいポンチは左右クリアラ ンスの不均ーの場合でも.その刃先先端のたわみが少 な し 以 後のポンチの喰い込みに対し，せん断面の誘 導効果が極めて小さしせん断全期間を通じてポンチ の曲げが少なかったといえよう。

4-4

ポンチの曲げ強さ 2項の解析の結果から分かる知<，特にポンチスト ロークが大きくなると，ポンチの曲げは主として，左 右の側方カと償圧力の差により起ると考えてよいので， 相当曲げカfを考えてポンチの曲げを論じてよいこと が分かった。そこで，ここでは相当曲げ力によるポン

23 琉球大学理工学部紀要(工学篇)第 13号， 1977年 XlO-6 _ 100 1土 縮 ひ ず み εA I IεB c

/

t

=6.4% 'c

/

t

=9.6% X 10-6 0.4 50 50 X 10-6

。

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。

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0.2 0';-3戸 ストロークmm 0.4 0.1 X 10-6 X 10-6 50

。

圧 縮 ひ ず み ( 5 ) X 10-6 XlO-6 圧 100 縮 ひ ず み ヲ￨ 張 50 ひ ず み 50 0.1 0.2 0.3 ストロークmm

。

+

c/

t

=

8

%

ー

壊

、

1

0 2 3 0 3 ストロークmm 50 X 10-6 X10←6 ハU F O 圧 縮 ひ ず み 0.4

。

ハ U F h u 引 張 ひ ず み 0.1 X 10-6' 50 (6 ) L = 10mm， f = 3 mm

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i

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and punch s

t

r

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k

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(work

u

之

)

)

ポ ン チ 形 状 2b=0.7mm X 10-6

F

i

g

1

3

.

24 平行直線刃による両面せん断加工の研究 チの曲げ強きを実験により検討を加えた。板元部を固 定したその刃先先端にポンチ軸に垂直な荷重fを加え， 先端から根元方向へ3酬のところのたわみd'を測定し た。図150如<h=2m，ll 2 b=0.7ml，lf=7mmのポンチ でf=1.3kgJ;.l上の荷重を加えると，たわみδ'は0.04mm以 上となり除荷後に残留たわみが認められ，ポンチは永 久的曲がりを生じた。これが次回のせん断における， ポンチの曲げに大きく影響しポンチの折損につながる ことが予想される。これより.この種のポンチ(材質

SKDll.

H.c60)では表面ひずみ60x

1

0

-

0_{以上となる} と塑性幽げを起こす危険のあることがわかる。従って 図9においては)と(6)はポンチの塑性曲げを起こす危険 性が大きいといえる。

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2.0m

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品

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B側部/ 0.7mm 180十 P

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fi 43 86 / / 4 / / /

4

5 6f(kg) 172 215 258 。での曲げ応カ (kg/mm')

Fig 15. Relation between punch deflection

and bending forc e.

5.鎗 愉 切刃部が覇軍くて細長い，いわゆる細長比の大きいポ ンチによる両面せん断加工をとりあげ，せん断過程に お い て 重 要 な 問 題 と な っ て い る ポンチのたわみにつ いて解析と実験を行ない，工具のかじり，ポンチの曲 がり折損の原因について考察を行なった。本研究で得 られた解析と実験結果及び考察より導かれる結論を要 約すると以下のとおりである。 1 )細長比の大きいポンチ切刃による両面せん断加 工において，左右クリアランスが不均等な場合，被 加工材の材質にかかわりなし ポンチはクリアラン スの不均等を除〈方向に曲げを受ける。 2 )左右クリアランスが不均等な場合に被加工材料 を両端固定の状態でせん断を行なうと，主として. 左右側方カの差により曲げを生じ.その幽げにより ポンチはたわみ，その後せん断面の誘導でさらに曲 げが益々助長されていく。極端な場合にはついに知 性曲げをこえて永久曲げとなり，工具のかじり，ポ ンチの曲がり，折損に結びついて行くこのポンチの 曲げを防止することが.工具寿命を伸ばすことにな る。 3 )両端支持の状態では左右クリアランスが不均等 であっても，ポンチが被加工材料に喰い込んでいく とクリアランスの小さい側に作用する大きい側方力 がダイス面上の彼加工材料を動かし，側方カの増大 が自然に緩和されるため.ポンチの曲げはそれほど 大きくならない。 最後に.本研究は日本学術振興会の流動研究員とし

4

て.東京大学工学部前回禎三教授指導のもとで行なっ た研究の一部である。この研究を遂行するにあたり， 終始，御指導，御鞭縫をいただいた前回教授に感謝の 意を表わすとともに，実験装置及び実験材料を提供し て下きった、目立製作所武蔵工場に厚〈御礼申し上げ ます。 参考文献 1)前 回 ， 銘 苅 塑 性 加 工 議 論 (1973)329 2)前 回 ， 銘 苅 塑 性 と 加 工 Vol' 17-188(1976)714 3)銘苅 琉球大学理工学部紀要 11号(1976)47 4)前回，銘苅 塑性と加工 (論文投稿中) 5)前回 精密機械 Vol

・

24-11(1958)575 6)斉 藤 塑性と加工 Vol'4 -30(1963)453 7)近藤 精密機械 Vol'31-6 (1965)476 8)C'Ballhausen. P.Moors wt.u. Mb46(1956)410