本發(fā)明涉及剪切加工零件的制造方法及制造裝置，具體而言，涉及在汽車、施工機械、各種工廠等中使用的由高強度鋼或超高強度鋼構(gòu)成的剪切加工零件的制造方法及制造裝置。

本申請基于2014年05月08日在日本提出的特愿2014－097044號主張優(yōu)先權(quán)，這里引用其內(nèi)容。

背景技術(shù)：

圖16A是示意地表示將被加工件1剪切加工而形成孔的開孔加工的剖視圖。此外，圖16B是示意地表示將被加工件1剪切加工而形成斷開面的切斷加工的剖視圖。

在制造汽車或施工機械、還有各種工廠等中使用的剪切加工零件時，如圖16A及圖16B所示，在將被加工件1載置到模子3上后、通過將沖頭2向圖中的中空箭頭的方向壓入而將被加工件1沖切的剪切加工制造的情況較多。

圖17是表示在剪切加工后的被加工件1上形成的剪切加工面8的剖視圖。

如圖17所示，通過剪切加工形成的被加工件1的剪切加工面8包括被加工件1被沖頭2壓入而形成的塌陷4、被加工件1被拉入到?jīng)_頭2及模子3間的間隙內(nèi)(以下，在本說明書中只要沒有特別說明，在表述為“間隙”的情況下就是指沖頭及模子間的間隙)局部地被拉伸而形成的剪切面5、被拉入到?jīng)_頭2及模子3間的間隙內(nèi)的被加工件1斷裂而形成的斷裂面6和在被加工件1的背面產(chǎn)生的毛刺7。

剪切加工有能夠以低成本加工的優(yōu)點。但是，近年來對被加工件1所要求的硬度有變高的趨勢，難以單純采用如目前為止那樣的剪切加工方法。例如在使用拉伸強度超過780MPa的高強度鋼板作為被加工件1的情況下，因刃尖的缺損而發(fā)生過大的毛刺7，所以必須將金屬模頻繁地更換，且不能避免生產(chǎn)性的下降。

另外，這里所述的“刃尖的缺損”是與“刃尖的磨損”不同的現(xiàn)象。即，相對于磨損是刃尖的圓度隨著加工次數(shù)的增加而增大的現(xiàn)象，缺損是刃尖因破裂而缺掉消失的現(xiàn)象。

工具刃尖的磨損如例如在非專利文獻(xiàn)1中公開的那樣，通過對工具的表面進(jìn)行涂層處理來抑制的情況較多。

此外，對于工具刃尖的缺損，已知有將工具的連結(jié)部做成柔軟的結(jié)構(gòu)、將工具刃尖接觸時的沖擊吸收及緩和的方法，以及如例如在非專利文獻(xiàn)2中公開那樣，僅將沖頭的刃尖圓化或倒角的方法。

以往技術(shù)文獻(xiàn)

非專利文獻(xiàn)

非專利文獻(xiàn)1：模技術(shù)，第18卷，第8號，pp.8－9.

非專利文獻(xiàn)2：平成25年度塑性加工學(xué)會春季演講大會預(yù)稿集，pp.193－194.

發(fā)明的內(nèi)容

發(fā)明要解決的課題

上述非專利文獻(xiàn)1所記載的那樣的對工具表面進(jìn)行涂層處理的方法，通過減小工具表面與被加工件之間的摩擦阻力來實現(xiàn)工具壽命的提高。但是，在該方法中，在將最大拉伸強度為780MPa以上的高強度鋼板剪切的情況下，不能防止起因于向工具刃尖的沖擊的突發(fā)性的工具刃尖缺損。

此外，在上述非專利文獻(xiàn)2所記載的僅對沖頭賦予刃尖的圓度的方法中，不能防止模子的刃尖缺損。另外，在軟鋼的剪切加工時，為了防止在被加工件上發(fā)生毛刺，需要將沖頭及模子這兩者的刃尖做成銳角，即使對刀尖賦予在上述非專利文獻(xiàn)2中記載那樣的圓度或倒角，如果不限定于沖頭及模子的某一方，也不能充分發(fā)揮作為剪切工具的功能。

另一方面，本發(fā)明者們根據(jù)經(jīng)驗知道，在被加工件的硬度與工具(模子或沖頭等)的硬度的比率超過某個值的情況下，工具損傷的發(fā)生頻度變高。在下表1中表示本發(fā)明者們通過實驗調(diào)查上述比率的結(jié)果。另外，在表1的工具評價中，G表示Good(良好)，NG表示Not Good(有問題)。

根據(jù)上述實驗結(jié)果可知，在被加工件的維氏硬度為工具的維氏硬度的0.3倍以上的高強度鋼或超高強度鋼中，工具損傷的發(fā)生頻度急劇地變高。另外，在表1的實驗中，使用分別擁有銳角的工具刃尖的沖頭及模子進(jìn)行了實驗。此外確認(rèn)了，使設(shè)被加工件的板厚為t的情況下的沖頭及模子間的間隙在0.1×t～0.2×t的范圍中變更對結(jié)果沒有影響，還是被加工件的硬度與工具的硬度的比率是主導(dǎo)性的。

[表1]

*G：Good

NG：Not Good

根據(jù)以上，確認(rèn)了以被加工件的硬度與工具的硬度的比率是0.3倍為邊界，工具破損的機理較大地變化。關(guān)于這一點，在上述非專利文獻(xiàn)1、2中沒有公開、也沒有暗示。

由此，以往沒有確立將由高強度鋼或超高強度鋼構(gòu)成的高強度的被加工件沒有工具刃尖的缺損而剪切加工的手段。因此，為了防止上述那樣的、因工具刃尖的缺損造成的過大的毛刺7的發(fā)生，不得不頻繁地更換金屬模。

本發(fā)明是鑒于上述情況而做出的，目的是提供一種即使使用由維氏硬度為工具的維氏硬度的0.3倍以上的高強度鋼或超高強度鋼構(gòu)成的被加工件、也能夠不發(fā)生突發(fā)性的刃尖的缺損而低成本地制造剪切加工零件的剪切加工零件的制造方法及制造裝置。

解決課題的手段

本發(fā)明為了解決上述課題而達(dá)到上述的目的，采用以下的技術(shù)方案。

(1)有關(guān)本發(fā)明的一技術(shù)方案的剪切加工零件的制造方法，是通過對擁有沖頭的維氏硬度及模子的維氏硬度的某個較低者的0.3倍以上不到1.0倍的維氏硬度的被加工件使用上述沖頭及上述模子進(jìn)行多次的剪切加工、來制造多個剪切加工零件的方法，將包括向上述模子固定上述被加工件的工序、和使上述沖頭與上述模子相對地接近而進(jìn)行上述被加工件的沖切加工的工序的上述剪切加工進(jìn)行多次；在這一系列的剪切加工的開始時，使用上述沖頭和上述模子進(jìn)行上述剪切加工，上述沖頭具備與上述被加工件對置的第1前端面、和包括以向上述模子的接近方向為基準(zhǔn)從上述第1前端面后退的第1后退面的第1刃尖，上述模子具備與上述被加工件對置的第2前端面、和包括以向上述沖頭的接近方向為基準(zhǔn)從上述第2前端面后退的第2后退面的第2刃尖。

(2)在上述(1)所記載的技術(shù)方案中，也可以是，以與上述第1前端面垂直的截面觀察的情況下的上述第1后退面，是擁有由下式1規(guī)定的Rmin(mm)以上且由下式2規(guī)定的Rmax(mm)以下的曲率的曲面，或具有相對于上述第1前端面的切線為45°的傾斜角度和由下式3規(guī)定的αmin(mm)以上且由下式4規(guī)定的αmax(mm)以下的寬度尺寸的倒角；以與上述第2前端面垂直的截面觀察的情況下的上述第2后退面，是擁有由下式1規(guī)定的Rmin(mm)以上且由下式2規(guī)定的Rmax(mm)以下的曲率的曲面，或具有相對于上述第2前端面的切線為45°的傾斜角度和由下式3規(guī)定的αmin(mm)以上且由下式4規(guī)定的αmax(mm)以下的寬度尺寸的倒角。

Rmin＝(0.9+0.2e^－0.08c)(0.3571x²－0.2595x+0.0965)…(式1)

Rmax＝(0.9+0.2e^－0.08c)(－9.1856x⁴+25.17x³－24.95x²+11.054x－1.5824)…(式2)

αmin＝0.0222e^2.0833x(0.9+0.1^e－0.07c)…(式3)

αmax＝(0.9+0.1e^－0.07c)(－0.3274x²+0.9768x－0.1457)…(式4)

這里，e是自然對數(shù)的底；c(mm)表示上述模子的內(nèi)側(cè)面與上述沖頭的外側(cè)面之間的間隙；x對于上述沖頭而言是將上述被加工件的維氏硬度用上述沖頭的維氏硬度除的硬度比，對于上述模子而言是將上述被加工件的維氏硬度用上述模子的維氏硬度除的硬度比，另外，滿足0.3≤x<1.0。

(3)在上述(2)的情況下，也可以是，上述第1后退面及上述第2后退面的某一方或兩者是擁有0.05mm以上0.5mm以下的曲率的曲面，或C0.05mm以上C0.5mm以下的倒角。

(4)在上述(1)～(3)任一項所記載的技術(shù)方案中，也可以是，滿足第1條件和第2條件的至少一方；所述第1條件是，在上述沖頭的上述第1前端面、上述第1后退面及外側(cè)面中，上述第1后退面的摩擦阻力最高；所述第2條件是，在上述模子的上述第2前端面、上述第2后退面及內(nèi)側(cè)面中，上述第2后退面的摩擦阻力最高。

(5)在上述(1)～(4)任一項所記載的技術(shù)方案中，也可以是，對上述被加工件實施了表面脫碳處理、鍍層處理及個體潤滑處理的某一個。

(6)有關(guān)本發(fā)明的另一技術(shù)方案的剪切加工零件的制造裝置，是通過對擁有沖頭的維氏硬度及模子的維氏硬度的某個較低者的0.3倍以上不到1.0倍的維氏硬度的被加工件進(jìn)行多次的剪切加工、來制造多個剪切加工零件的裝置，具備：模子，將上述被加工件固定；頭，相對于上述模子相對地接近而將上述被加工件沖切；上述沖頭具備與上述被加工件對置的第1前端面、和包括以向上述模子的接近方向為基準(zhǔn)從上述第1前端面后退的第1后退面的第1刃尖；上述模子具備與上述被加工件對置的第2前端面、和包括以向上述沖頭的接近方向為基準(zhǔn)從上述第2前端面后退的第2后退面的第2刃尖。

(7)在上述(6)所記載的技術(shù)方案中，也可以是，以與上述第1前端面垂直的截面觀察的情況下的上述第1后退面，是擁有由下式1規(guī)定的Rmin(mm)以上且由下式2規(guī)定的Rmax(mm)以下的曲率的曲面，或具有相對于上述第1前端面的切線為45°的傾斜角度和由下式3規(guī)定的αmin(mm)以上且由下式4規(guī)定的αmax(mm)以下的寬度尺寸的倒角；以與上述第2前端面垂直的截面觀察的情況下的上述第2后退面，是擁有由下式1規(guī)定的Rmin(mm)以上且由下式2規(guī)定的Rmax(mm)以下的曲率的曲面，或具有相對于上述第2前端面的切線為45°的傾斜角度和由下式3規(guī)定的αmin(mm)以上且由下式4規(guī)定的αmax(mm)以下的寬度尺寸的倒角。

Rmin＝(0.9+0.2e^－0.08c)(0.3571x²－0.2595x+0.0965)…(式1)

Rmax＝(0.9+0.2e^－0.08c)(－9.1856x⁴+25.17x³－24.95x²+11.054x－1.5824)…(式2)

αmin＝0.0222e^2.0833x(0.9+0.1^e－0.07c)…(式3)

αmax＝(0.9+0.1e^－0.07c)(－0.3274x²+0.9768x－0.1457)…(式4)

這里，e是自然對數(shù)的底；c(mm)表示上述模子的內(nèi)側(cè)面與上述沖頭的外側(cè)面之間的間隙；x對于上述沖頭而言是將上述被加工件的維氏硬度用上述沖頭的維氏硬度除的硬度比，對于上述模子而言是將上述被加工件的維氏硬度用上述模子的維氏硬度除的硬度比，另外，滿足0.3≤x<1.0。

(8)在上述(7)的情況下，也可以是，上述第1后退面及上述第2后退面的某一方或兩者是擁有0.05mm以上0.5mm以下的曲率的曲面，或C0.05mm以上C0.5mm以下的倒角。

(9)在上述(6)～(8)任一項所記載的技術(shù)方案中，也可以是，滿足第1條件和第2條件的至少一方；所述第1條件是，在上述沖頭的上述第1前端面、上述第1后退面及外側(cè)面中，上述第1后退面的摩擦阻力最高；所述第2條件是，在上述模子的上述第2前端面、上述第2后退面及內(nèi)側(cè)面中，上述第2后退面的摩擦阻力最高。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明的上述各技術(shù)方案，即使使用由維氏硬度為工具的維氏硬度的0.3倍以上的高強度鋼或超高強度鋼構(gòu)成的被加工件，也能夠不發(fā)生突發(fā)性的刃尖的缺損而以低成本制造剪切加工零件。

附圖說明

圖1是表示有關(guān)本發(fā)明的一實施方式的剪切加工裝置的主要部分的圖，是表示將被加工件夾入在模子與沖頭及壓板之間的狀態(tài)的縱剖視圖。

圖2A是表示將拉伸強度不到780MPa的軟鋼板作為被加工件進(jìn)行剪切加工的情況下的毛刺的發(fā)生狀況的剖視圖。

圖2B是表示將拉伸強度為780MPa以上的高強度鋼板作為被加工件進(jìn)行剪切加工的情況下的毛刺的發(fā)生狀況的剖視圖。

圖3A是用來說明將高強度鋼板作為被加工件進(jìn)行剪切加工時的模子的刃尖和沖頭的刃尖缺損時的詳細(xì)的機理的圖，是剪切加工開始時的剖視圖。

圖3B是用來說明將高強度鋼板作為被加工件進(jìn)行剪切加工時的模子的刃尖和沖頭的刃尖缺損時的詳細(xì)的機理的圖，是表示圖3A的接著的工序的剖視圖。

圖3C是用來說明將高強度鋼板作為被加工件進(jìn)行剪切加工時的模子的刃尖和沖頭的刃尖缺損時的詳細(xì)的機理的圖，是表示圖3B的接著的工序的剖視圖。

圖4是表示通過模擬計算求出工具刃尖上的塑性變形量的大小分布的結(jié)果的圖。

圖5是表示將3種鋼材作為被加工件進(jìn)行連續(xù)開孔加工直到工具刃尖破損時的沖擊數(shù)的棒狀圖，橫軸表示工具刃尖的圓度的曲率半徑，縱軸表示沖擊數(shù)。

圖6A是表示將軟鋼板作為被加工件進(jìn)行連續(xù)開孔加工時的毛刺高度伴隨沖擊數(shù)的推移的曲線圖。

圖6B是表示將590MPa鋼板作為被加工件進(jìn)行連續(xù)開孔加工時的毛刺高度伴隨沖擊數(shù)的推移的曲線圖。

圖6C是表示將780MPa高強度鋼板作為被加工件進(jìn)行連續(xù)開孔加工時的毛刺高度伴隨沖擊數(shù)的推移的曲線圖。

圖7是表示在工具刃尖上設(shè)有倒角的情況下的截面形狀的圖，是沖頭的主要部分的剖視圖。

圖8是表示將3種鋼材作為被加工件進(jìn)行連續(xù)開孔加工直到工具刃尖破損時的沖擊數(shù)的棒狀圖，橫軸表示工具刃尖的倒角尺寸，縱軸表示沖擊數(shù)。

圖9A是表示將軟鋼板作為被加工件進(jìn)行連續(xù)開孔加工時的毛刺高度伴隨沖擊數(shù)的推移的曲線圖。

圖9B是表示將590MPa鋼板作為被加工件進(jìn)行連續(xù)開孔加工時的毛刺高度伴隨沖擊數(shù)的推移的曲線圖。

圖9C是表示將780MPa高強度鋼板作為被加工件進(jìn)行連續(xù)開孔加工時的毛刺高度伴隨沖擊數(shù)的推移的曲線圖。

圖10是表示作為表面處理對被加工件實施了熔融鋅鍍層的情況下的毛刺高度降低的效果的曲線圖。

圖11是表示本實施方式的變形例的圖，是對沖頭及模子分別進(jìn)行了拋光區(qū)分的情況下的工具刃尖部分的放大剖視圖。

圖12是表示到工具刃尖破損為止進(jìn)行連續(xù)開孔加工時的沖擊數(shù)的棒狀圖，橫軸表示工具刃尖的圓度的曲率半徑或倒角尺寸，縱軸表示到工具破損為止的沖擊數(shù)。

圖13是表示進(jìn)行連續(xù)開孔加工時的毛刺高度伴隨沖擊數(shù)的推移的曲線圖。

圖14是表示工具的另一變形例的圖，是以垂直于工具的前端面的截面觀察的情況下的工具刃尖部分的剖視圖。

圖15是表示工具的又一變形例的圖，是以垂直于工具的前端面的截面觀察的情況下的工具刃尖部分的剖視圖。

圖16A是示意地表示將被加工件剪切加工而形成孔的開孔加工的圖，是以包括沖頭的軸線的截面觀察的情況下的縱剖視圖。

圖16B是示意地表示將被加工件剪切加工而形成斷開面的圖，是以被加工件的厚度方向的截面觀察的情況下的縱剖視圖。

圖17是表示通過剪切加工形成的被加工件的剪切加工面的圖，是以垂直于被加工件表面的截面觀察的情況下的剖視圖。

具體實施方式

以下對關(guān)于本發(fā)明的剪切加工零件的制造方法及制造裝置的實施方式及變形例等進(jìn)行說明。

在圖1中表示有關(guān)本發(fā)明的一實施方式的剪切加工裝置的主要部分。如該圖所示，本實施方式的剪切加工零件的制造裝置100具備將被加工件1從上下夾入而固定的模子120及壓板130、和相對于模子120相對地接近而沖切被加工件1的沖頭110。

剪切加工零件的制造裝置100是以擁有沖頭110的維氏硬度及模子120的維氏硬度的某個較低者的0.3倍以上不到1.0倍的維氏硬度的高強度鋼板作為被加工件1、通過進(jìn)行多次剪切加工來制造多個剪切加工零件的裝置。

沖頭110具備與被加工件1對置的第1前端面111、和包括以向模子120的接近方向為基準(zhǔn)從第1前端面111后退的第1后退面112的第1刃尖113。另一方面，模子120具備與被加工件1對置的第2前端面121、和包括以向沖頭110的接近方向為基準(zhǔn)從第2前端面121后退的第2后退面122的第2刃尖123。

模子120是載置被加工件1的臺座，與上述沖頭110同軸地形成有相對于沖頭110的與該沖頭110的軸線垂直的截面中的外側(cè)面114形成規(guī)定的間隙c的作為內(nèi)側(cè)面的貫通孔124。

壓板130是將載置在模子120上的被加工件1夾入固定到與模子120之間的工具，與模子120同樣，形成有與上述沖頭110同軸的貫通孔131。

關(guān)于在對由維氏硬度為工具的維氏硬度的0.3倍以上的高強度鋼或超高強度鋼(以下，有一起稱作“高強度鋼”的情況)構(gòu)成的被加工件進(jìn)行剪切加工時發(fā)生的工具刃尖的缺損的機理還沒有被詳細(xì)地知曉。所以，本發(fā)明者們通過實驗確認(rèn)了其機理。本發(fā)明是基于此時得到的認(rèn)識而完成的。

首先，本發(fā)明者們進(jìn)行了將拉伸強度是780MPa的高強度鋼板作為被加工件進(jìn)行了剪切加工的情況下的工具耐久試驗。該工具耐久試驗的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，即使是沒有發(fā)生工具刃尖的損傷的情況，到最初的1000此沖擊為止，刃尖也大致從銳角的狀態(tài)磨損了半徑0.05mm以上。

此時，盡管工具刃尖具有這樣的較大的圓度，被加工件的剪切加工部處的毛刺也是高度為100μm以下的輕微的毛刺。例如在上述非專利文獻(xiàn)2中公開了在刃尖較圓的狀態(tài)下能夠防止突發(fā)性的缺損，但到目前為止知道，在將拉伸強度不到780MPa的鋼板(以下，為了方便而稱作“軟鋼板”)作為被加工件的情況下，如果不將沖頭或模子的某一方的刃尖必定做成銳角，就會發(fā)生較大的毛刺。由此，在軟鋼板中，如果將沖頭及模子兩者的刃尖圓化或倒角就會發(fā)生較大的毛刺，是本領(lǐng)域技術(shù)人員的技術(shù)常識，并沒有硬要主動地使用擁有這樣的鋒利度較差的工具刃尖的工具。以往，通常考慮對于由高強度鋼構(gòu)成的被加工件也同樣對待，所以避免使用認(rèn)為鋒利度較差的工具刃尖。

剪切加工部的毛刺高度因鋼板的硬度(或拉伸強度)而不同的理由考慮是因為，鋼板的延展性因鋼板的硬度(或拉伸強度)而不同。所以，為了調(diào)查作為被加工件而使用軟鋼的情況和使用高強度鋼的情況這兩者下的毛刺的發(fā)生狀況，進(jìn)行圖2A及圖2B所示的剪切加工試驗。

圖2A及圖2B是表示鋼板的剪切加工時的毛刺的發(fā)生狀況的部分剖視圖。圖2A表示使用拉伸強度不到780MPa的軟鋼板作為被加工件1A的情況，圖2B表示使用拉伸強度為780MPa以上的高強度鋼板作為被加工件1的情況。

如圖2A所示，在被加工件1A是拉伸強度不到780MPa的延展性較高的軟鋼板的情況下，由于在充分發(fā)生塑性流動f后達(dá)到斷裂，所以在工具200的刃尖201較圓時在部分A處發(fā)生過大的毛刺。相對于此，如圖2B所示，在被加工件1A是拉伸強度780MPa以上的高強度鋼板那樣的缺乏延展性的材料的情況下，不會充分引發(fā)塑性流動，即使工具200的刃尖201不圓，毛刺高度也不怎么變高，在部分B處發(fā)生輕微的毛刺。

根據(jù)以上的試驗結(jié)果推測，剪切加工部的毛刺高度根據(jù)鋼板的硬度(或拉伸強度)而不同是因為鋼板的延展性不同。

為了確定將高強度鋼板剪切時的模子的刃尖和沖頭的刃尖缺損時的更詳細(xì)的機理，通過實驗確認(rèn)了模子的刃尖和沖頭的刃尖怎樣缺損。

使用圖3A～圖3C說明其結(jié)果。在本實驗中，將由拉伸強度為780MPa以上的高強度鋼板構(gòu)成的被加工件1用分別擁有銳角的工具刃尖的沖頭300及模子310進(jìn)行剪切加工。

圖3A是表示用沖頭300及模子310對被加工件(高強度鋼板)1進(jìn)行開孔加工時的初期過程的部分剖視圖，如中空箭頭所示，表示使沖頭300相對于模子310接近的狀況。另外，如該圖所示，沖頭300的刃尖301及模子310的刃尖311這兩者都擁有在初期過程中有直角的角的截面形狀。

圖3B是表示與圖3A相比更將沖頭300靠近模子310的狀態(tài)的部分剖視圖。當(dāng)沖頭300及模子310間的被加工件1被剪切時，以將刃尖301、311間連結(jié)的直線為邊界，形成從被加工件1的一方朝向另一方、從另一方朝向一方的塑性流動。這些塑性流動在流路變窄的刃尖301、311間壓力較高，將刃尖301、311以沿著自己的流動推擠的方式加壓，使其塑性變形。

結(jié)果，刃尖301、311成為比本來的位置突出的突起，而如果進(jìn)一步將沖頭300向模子310靠近而達(dá)到圖3C的過程，則刃尖301受到由塑性流動帶來的推壓力而移動到?jīng)_頭300的外側(cè)面，最終缺損。同樣，刃尖311也受到由塑性流動帶來的推壓力而移動到模子310的內(nèi)側(cè)面，從而缺損。

作為發(fā)生這樣的刃尖301、311的缺損的原因，推測是以下這樣的原因。首先，隨著剪切加工的進(jìn)展，刃尖301、311間的間隔變窄，形成上述那樣的塑性流動。此時，如果被加工件1是軟鋼，則由于不硬，所以在對刃尖301、311負(fù)載較高的應(yīng)力之前，塑性流動就穿過了刃尖301、311間。

但是，在被加工件1是高強度鋼板的情況下，因為其堅硬，所以也包括與刃尖301、311碰抵的部分，不能較大地自由移動。因此，被加工件1中的與刃尖301、311碰抵的部分成為維持較高的壓力而停止的原狀，對于刃尖301、311持續(xù)負(fù)載較高的應(yīng)力，最終塑性變形以將刃尖301、311分別從本來的位置推出。

接著，被推出到?jīng)_頭300的外側(cè)面的刃尖301這次受到因與沖頭300周圍的被加工件1的相對變移帶來的剪切力而缺損。同樣，被推出到模子310的內(nèi)側(cè)面的刃尖311也受到因與模子310內(nèi)的被加工件1的相對變移帶來的剪切力而缺損。

包括以上的實驗結(jié)果進(jìn)行研究的結(jié)果判斷為，當(dāng)對由維氏硬度為工具的維氏硬度的0.3倍以上的高強度鋼或超高強度鋼構(gòu)成的被加工件進(jìn)行剪切加工時，主動地對工具的刃尖即沖頭300的刃尖301和模子310的刃尖311這兩者賦予在軟鋼時回避的圓度或倒角，在抑制起因于工具的突發(fā)性的刃尖的缺損的過大的毛刺方面是有效的。

并且，本發(fā)明者們關(guān)于對工具刃尖賦予的圓度或倒角的大小也嘗試了詳細(xì)研究。以下說明其研究結(jié)果。

首先，研究對工具刃尖賦予圓度的情況下的曲率半徑。具體而言，在分別設(shè)定被加工件的維氏硬度Hw、工具的維氏硬度Ht以及工具間(沖頭及模子間)的間隙c后，模擬計算在工具刃尖處發(fā)生的塑性變形量。在圖4中表示模擬計算結(jié)果的一例。在該圖4的例子中，將塑性變形量的大小進(jìn)行顏色區(qū)分，在作為刃尖最前端的標(biāo)號H的部位，塑性變形量為最大值。如果該塑性變形量超過容許范圍，則使工具刃尖處的圓度的曲率半徑變大而再次進(jìn)行計算，求出滿足塑性變形量為上述容許范圍內(nèi)的條件的圓度的最小曲率半徑。接著，將求出的圓度的最小曲率半徑設(shè)為上述設(shè)定中的圓度(R值)的最小值Rmin。

一邊改變被加工件的維氏硬度Hw、工具的維氏硬度Ht及工具間的間隙c各自的組合一邊進(jìn)行上述那樣的模擬計算。將其結(jié)果表示在下表2中。

[表2]

并且，基于上表2的模擬計算結(jié)果，將上述Rmin以作為硬度比x及工具間的間隙c的函數(shù)的下述(式1)求出。

Rmin＝(0.9+0.2e^－0.08c)(0.3571x²－0.2595x+0.0965)…(式1)

這里，Rmin的單位是(mm)，e是自然對數(shù)的底。

此外，c(mm)是工具間的間隙，在開孔工具的情況下表示模子的內(nèi)側(cè)面與沖頭的外側(cè)面之間的間隙。

此外，x表示將被加工件的維氏硬度Hw(MPa)用工具的維氏硬度Ht(MPa)除的作為無因次數(shù)的x＝Hw/Ht，另外，因為后述的理由，成為滿足0.3≤x<1.0的值。例如在開孔工具的情況下，x對沖頭而言是將被加工件的維氏硬度用沖頭的維氏硬度除的硬度比，對模子而言是將被加工件的維氏硬度用模子的維氏硬度除的硬度比。

上述硬度比x的下限值是0.3(0.3≤x)的理由是因為，如基于表1的實驗結(jié)果說明的那樣，本發(fā)明作為上述比率而將0.3倍以上的被加工件作為適用對象。此外，上述硬度比x的上限值不到1.0(x<1.0)的理由是因為，如果被加工件的維氏硬度Hw超過工具的維氏硬度Ht，則硬度平衡逆轉(zhuǎn)，不能加工。因為以上的理由，硬度比為滿足0.3≤x<1.0的值。

為了驗證基于模擬計算結(jié)果得到的上述式1的妥當(dāng)性，本發(fā)明者們對于使沖頭及模子兩者的刃尖

(1)為銳角的情況、

(2)賦予半徑0.01mm的圓度的情況、

(3)賦予半徑0.04mm的圓度的情況、

(4)賦予半徑0.05mm的圓度的情況、

(5)賦予半徑0.50mm的圓度的情況、

(6)賦予半徑0.60mm的圓度的情況、和

(7)賦予半徑1.00mm的圓度的情況，

分別進(jìn)行反復(fù)實施直徑10mm的開孔加工的工具耐久試驗。

作為被加工件，使用拉伸強度為270MPa的軟鋼板、590MPa鋼板、780MPa高強度鋼板這3個鋼種。并且，使沖頭及模子間的間隙為15％t(％t表示間隙寬度相對于被加工件的板厚的比例。在本例的情況下，在設(shè)被加工件的板厚為t(mm)的情況下，間隙為0.15×t(mm))，進(jìn)行最大2萬次沖擊的連續(xù)開孔加工。

在圖5中用棒狀圖表示到工具刃尖破損為止的沖擊數(shù)。

如圖5所示，在將軟鋼板(270MPa鋼板)或590MPa鋼板作為被加工件的情況下，不論是哪個圓度尺寸的工具條件，工具刃尖都沒有破損(圖5中的箭頭表示即使在2萬次沖擊后也沒有破損。以下，其他的圖的棒狀圖也是同樣的)。另一方面，在將780MPa高強度鋼板作為被加工件的情況下，在工具刃尖為銳角的情形、R0.01mm的情形和R0.04mm的情形下發(fā)生工具刃尖的破損，而在作為本發(fā)明例的R0.05mm～R1.00mm的情形下沒有發(fā)生工具刃尖的破損。另外，使用的工具的維氏硬度是653Hv，軟鋼板的維氏硬度是82Hv，590MPa鋼板的維氏硬度是184Hv，780MPa高強度鋼板的維氏硬度是245Hv。另外，各鋼板與維氏硬度值的對應(yīng)關(guān)系在本實施方式所記載的其他實驗中也是同樣的。

更詳細(xì)地講，如圖5所示，與圓度是半徑0.04mm以下的上述(1)～(3)的情況相比，在使圓度為半徑0.05mm以上的上述(4)～(7)的情況下，確認(rèn)了工具壽命的顯著的延長。當(dāng)然，也沒有產(chǎn)生起因于工具刃尖的突發(fā)性的缺損的過大的毛刺。

在前面表示的求出上述式1的模擬計算結(jié)果中，也確認(rèn)了通過使圓度的半徑為0.05mm以上能夠抑制塑性變形量。因而，確認(rèn)了基于上述式1推測對刃尖賦予的圓度的下限值Rmin是有效的。

接著，研究工具刃尖的圓度的上限值Rmax。

在工具刃尖的圓度尺寸需要過大時，在剪切加工后的被加工件上產(chǎn)生的毛刺的高度尺寸有變高到容許以上的趨向，所以基于與能夠容許的毛刺高度對應(yīng)的圓度尺寸來決定上限值。具體而言，在上述(1)～(7)各自的情形中進(jìn)行剪切加工，按照規(guī)定的沖擊數(shù)求出毛刺高度。

在圖6A～圖6C中，用曲線圖表示通過連續(xù)開孔加工形成的孔部中的毛刺高度隨著沖擊數(shù)而推移的狀況。圖6A是將軟鋼板作為被加工件的情況下的曲線圖。圖6B是將590MPa鋼板作為被加工件的情況下的曲線圖。圖6C是將780MPa的高強度鋼板作為被加工件的情況下的曲線圖。另外，在這些被加工件中，本發(fā)明作為對象的是圖6C所示的780MPa高強度鋼板，圖6A及圖6B是作為參考而表示的。

如圖6A及圖6B的曲線圖所示，在將軟鋼板或590MPa的鋼板作為被加工件的情況下，除了使工具刃尖為銳角或R0.01mm的圓度的情形以外，貫穿全部的沖擊數(shù)，毛刺高度都是0.2mm以上。

另一方面，如圖6C所示，在將780MPa高強度鋼板作為被加工件的情況下，確認(rèn)了雖然在工具刃尖的圓度為R0.5mm以下能夠?qū)⒚谈叨纫种茷?.2mm以下，但在工具刃尖的圓度為R0.6mm以上時毛刺高度急劇地變高。

更具體地講，如圖6C所示，確認(rèn)了在圓度的曲率半徑是0.6mm以上的(6)～(7)的情況下不能將毛刺高度抑制在容許范圍內(nèi)、而在圓度的曲率半徑是0.5mm以下的(2)～(5)的情況下能將毛刺高度抑制在容許范圍內(nèi)。

接受圖6C的實驗結(jié)果，將780MPa級鋼以上的高強度鋼或超高強度鋼作為被加工件，對于改變該被加工件的維氏硬度Hw、工具的維氏硬度Ht及工具間(沖頭及模子間)的間隙c的組合的情況，進(jìn)行了求出能抑制毛刺高度的工具刃尖的圓度的曲率半徑的最大值Rmax的趨勢的實驗。

即，將高強度鋼或超高強度鋼作為被加工件，在設(shè)定多個該被加工件的維氏硬度Hw、工具的維氏硬度Ht及工具間(沖頭及模子間)的間隙c的組合后，對各自的情形以上限2萬次沖擊進(jìn)行連續(xù)開孔加工。并且，在各設(shè)定條件下，作為上述Rmax而求出將毛刺高度抑制為0.2mm以下的工具刃尖的圓度的曲率半徑的最大值。將其結(jié)果表示在下表3中。

[表3]

并且，基于上表3的實驗結(jié)果，將上述Rmax以硬度比x及工具間的間隙c的函數(shù)的下述(式2)求出。

Rmax＝(0.9+0.2e^－0.08c)(－9.1856x⁴+25.17x³－24.95x²+11.054x－1.5824)…(式2)

這里，Rmax的單位是(mm)，關(guān)于硬度比x及間隙c等，與在上述(式1)中說明的相同。

根據(jù)以上的實驗結(jié)果可知，在將包括780MPa級鋼的高強度鋼作為被加工件的情況下，為使產(chǎn)生的毛刺高度是被容許的程度較輕微的、并且不發(fā)生工具刃尖的突發(fā)性的缺損，需要使工具刃尖的曲率半徑為0.05mm～0.5mm。此外可知，在使被加工件的對象為也包括超高強度鋼的更大的范圍的情況下，通過使工具刃尖的曲率半徑為上述Rmin以上上述Rmax以下的范圍內(nèi)，產(chǎn)生的毛刺是被容許的程度較輕微，并且不發(fā)生工具刃尖的突發(fā)性的缺損。

另外，作為用來使沖頭及模子兩者的工具刃尖在一系列的剪切加工的開始時變圓到半徑0.05mm～0.5mm或上述Rmin以上上述Rmax以下的手段，可以例示出通過NC加工機的磨削等。

由此，在具備沖頭110及模子120、通過對作為被加工件1的最大拉伸強度是780MPa級的多片高強度鋼板連續(xù)地進(jìn)行剪切加工而量產(chǎn)剪切加工零件的剪切加工零件的制造裝置100中，優(yōu)選的是將沖頭110及模子120這兩者的工具刃尖113、123在一系列的剪切加工的開始時圓化為半徑0.05mm～0.5mm。進(jìn)而，在使被加工件1的對象為也包括超高強度鋼的更大的范圍的情況下，工具刃尖113、123的半徑優(yōu)選的是上述Rmin以上上述Rmax以下的范圍內(nèi)。

根據(jù)具備擁有上述結(jié)構(gòu)的沖頭110及模子120的剪切加工零件的制造裝置100，在將最大拉伸強度是780MPa級的高強度鋼板或擁有其以上的最大拉伸強度的超高強度鋼多片連續(xù)進(jìn)行剪切加工的情況下，發(fā)生的毛刺為被容許的程度較輕微，并且不會發(fā)生工具刃尖113、123的突發(fā)性的缺損，而能夠?qū)⒓羟屑庸ち慵慨a(chǎn)。

接著，也研究對工具刃尖賦予倒角C的情況。具體而言，在將被加工件的維氏硬度Hw、工具的維氏硬度Ht及工具間(沖頭及模子間)的間隙c分別假定為某個值后，模擬計算在工具刃尖上產(chǎn)生的塑性變形量。模擬計算的結(jié)果與前面說明的圖4同樣，根據(jù)塑性變形量的大小而進(jìn)行了顏色區(qū)分(與圖4是同樣的，所以圖示略)。

并且，如果塑性變形量的最大值超過容許范圍，則使工具刃尖的倒角尺寸C變大后再計算，求出滿足塑性變形量為上述容許范圍內(nèi)的條件的倒角尺寸C。并且，將求出的倒角尺寸C作為上述設(shè)定中的最小值αmin。

另外，倒角C的各尺寸的對應(yīng)關(guān)系是圖7所示那樣的。在圖7中，中空箭頭a表示沖頭110的移動方向，標(biāo)號l表示沖頭110的前端面111(第1前端面)的切線，標(biāo)號112表示作為第1后退面的倒角，標(biāo)號114表示側(cè)面(外側(cè)面)。

作為相對于前端面111的切線l的傾斜角度θ，設(shè)定45°。關(guān)于該θ也另外進(jìn)行了研究，確認(rèn)了如果是10°<θ<60°的范圍內(nèi)則對上述αmin的影響較少。因而，在為了減少變量且容易處置數(shù)據(jù)而固定為θ＝45°的情況下，一邊改變被加工件的維氏硬度Hw、工具的維氏硬度Ht及工具間的間隙c各自的組合一邊進(jìn)行上述模擬計算。將其結(jié)果表示在下表4中。

[表4]

并且，基于上表4的模擬結(jié)果，求出上述αmin，作為是硬度比x及工具間的間隙c的函數(shù)的下述(式3)。

αmin＝0.0222e^2.0833x(0.9+0.1e^－0.07c)…(式3)

這里，e是自然對數(shù)的底。

此外，c(mm)表示上述模子120的內(nèi)側(cè)面124與上述沖頭110的外側(cè)面114之間的間隙。

此外，x表示將被加工件1的維氏硬度Hw(MPa)用工具的維氏硬度Ht(MPa)除的作為無因次數(shù)的x＝Hw/Ht，另外，根據(jù)上述理由，為滿足0.3≤x<1.0的值。例如，在開孔工具的情況下，x對于沖頭110而言是將被加工件1的維氏硬度用沖頭110的維氏硬度除的硬度比，對于模子120而言是將被加工件1的維氏硬度用模子120的維氏硬度除的硬度比。

為了驗證基于模擬計算結(jié)果得到的上述式3的妥當(dāng)性，本發(fā)明者們關(guān)于使沖頭110及模子120這兩者的刃尖

(8)為銳角的情況、

(9)賦予了C0.01mm的倒角的情況、

(10)賦予了C0.04mm的倒角的情況、

(11)賦予了C0.05mm的倒角的情況、

(12)賦予了C0.50mm的倒角的情況、

(13)賦予了C0.60mm的倒角的情況、

(14)賦予了C1.00mm的倒角的情況，

分別以直徑10mm的連續(xù)開孔加工為對象進(jìn)行了工具耐久試驗。

作為被加工件，使用拉伸強度為270MPa的軟鋼板、590MPa鋼板、780MPa高強度鋼板這3個鋼種，使沖頭及模子間的間隙為15％t(％t表示間隙寬度相對于被加工件的板厚的比例。在本例的情況下，在設(shè)被加工件的板厚為t(mm)的情況下，間隙為0.15×t(mm))，最大進(jìn)行2萬次沖擊的連續(xù)開孔加工。

在圖8中用棒狀圖表示到工具刃尖破損為止的沖擊數(shù)。

如圖8所示，在將軟鋼板或590MPa鋼板作為被加工件的情況下，不論是哪種倒角條件，工具刃尖都沒有破損。另一方面，在將780MPa級強度鋼板作為被加工件的情況下，在工具刃尖為銳角的情形、C0.01mm的情形和C0.04mm的情形下發(fā)生了工具破損，而在作為本發(fā)明例的C0.05mm～C1.00mm的情形下沒有發(fā)生工具刃尖的破損。

更詳細(xì)地講，如圖8所示，與倒角是C0.04mm以下的上述(8)～(10)的情況相比，在使倒角為C0.05mm以上的上述(11)～(14)的情況下，確認(rèn)了工具壽命的顯著的延長。當(dāng)然，也沒有發(fā)生起因于工具刃尖的突發(fā)性的缺損的過大的毛刺。

在前面所示的求出上述式3的模擬計算結(jié)果中，也確認(rèn)了通過使倒角為C0.05mm以上能夠抑制塑性變形量。因而，確認(rèn)了基于上述式3推測對工具刃尖賦予的倒角尺寸的下限值αmin是有效的。

接著，研究工具刃尖的倒角尺寸的上限值αmax。

即，如果工具刃尖的倒角尺寸過大到所需以上，則在剪切加工后的被加工件上產(chǎn)生的毛刺的高度尺寸有變高到容許以上的趨向，所以基于與能夠容許的毛刺高度對應(yīng)的倒角尺寸決定上限值。具體而言，在上述(8)～(14)各自的情形下進(jìn)行剪切加工，按照規(guī)定的沖擊次數(shù)求出毛刺高度。

圖9A～圖9C是表示通過連續(xù)開孔加工形成的孔部中的毛刺高度隨著沖擊數(shù)而推移的狀況的曲線圖。圖9A是將軟鋼板作為被加工件的情況下的曲線圖。圖9B是將590MPa鋼板作為被加工件的情況下的曲線圖。圖9C是將780MPa高強度鋼板作為被加工件的情況下的曲線圖。另外，在這些被加工件中，作為本發(fā)明對象的是圖9C所示的780MPa高強度鋼板的情況，圖9A及圖9B是作為參考表示的圖。

如圖9A及圖9B的曲線圖所示，在將軟鋼板或590MPa鋼板作為被加工件的情況下，除了使工具刃尖為銳角或C0.01mm的情形以外，貫穿全部的沖擊數(shù)，毛刺高度是0.2mm以上。

另一方面，如圖9C所示，在將780MPa高強度鋼板作為被加工件的情況下，確認(rèn)了雖然在工具刃尖的倒角尺寸為C0.50mm以下時能夠?qū)⒚谈叨纫种茷?.2mm以下，但在工具刃尖的倒角為C0.60mm以上時毛刺高度急劇地變高。

更具體地講，如圖9C所示，確認(rèn)了雖然在倒角尺寸是C0.60mm以上的(13)～(14)的情況下不能將毛刺高度抑制在容許范圍內(nèi)，但在倒角尺寸是C0.50mm以下的(9)～(12)的情況下能夠?qū)⒚谈叨纫种圃谌菰S范圍內(nèi)。

接受圖9C的實驗結(jié)果進(jìn)行如下實驗，將780MPa級鋼以上的高強度鋼或超高強度鋼作為被加工件，改變該被加工件的維氏硬度Hw、工具的維氏硬度Ht及工具間(沖頭及模子間)的間隙c的組合的情況，求出倒角尺寸的最大值αmax的傾向。

即，將高強度鋼或超高強度鋼作為被加工件，在設(shè)定多個該被加工件的維氏硬度Hw、工具的維氏硬度Ht及工具間(沖頭及模子間)的間隙c的組合后，對各個情形將連續(xù)開孔加工進(jìn)行上限2萬次沖擊。并且，在各設(shè)定條件下，求出將毛刺高度抑制為0.2mm以下的工具刃尖的倒角尺寸的最大值作為上述αmax。將其結(jié)果表示在下表5中。

[表5]

并且，基于上表5的實驗結(jié)果，求出上述αmax作為硬度比x及工具間的間隙c的函數(shù)的下述(式4)。

αmax＝(0.9+0.1e^－0.07c)(－0.3274x²+0.9768x－0.1457)…(式4)

這里，αmax的單位是(mm)，關(guān)于硬度比x及間隙c等，與在上述(式3)中說明的相同。

根據(jù)以上的實驗結(jié)果，求出了在將780MPa級鋼以上的高強度鋼或超高強度鋼作為被加工件的情況下、用來使發(fā)生的毛刺較輕微為被容許的程度、并且不發(fā)生工具刃尖的突發(fā)性的缺損的工具刃尖的倒角尺寸是C0.05mm～C0.5mm。此外求出了，在使被加工件的對象為也包括超高強度鋼的更大的范圍的情況下，使工具刃尖的倒角尺寸為上述αmin以上上述αmax以下的范圍內(nèi)，從而發(fā)生的毛刺較輕微為被容許的程度，并且不發(fā)生工具刃尖的突發(fā)性的缺損。

另外，作為用來將沖頭及模子兩者的工具刃尖在一系列的剪切加工的開始時倒角為C0.05mm～C0.5mm或上述αmin以上上述αmax以下的手段，可以例示通過NC加工機的磨削等。

由此，在具備沖頭110及模子120、通過對作為被加工件1的最大拉伸強度是780MPa級的多片高強度鋼板連續(xù)進(jìn)行剪切加工而量產(chǎn)剪切加工零件的剪切加工零件的制造裝置100中，優(yōu)選的是將沖頭110及模子120兩者的工具刃尖113、123在一系列的剪切加工的開始時倒角為C0.05mm～C0.5mm。進(jìn)而，在使被加工件1的對象為也包括超高強度鋼的更大的范圍的情況下，優(yōu)選的是使工具刃尖113、123的倒角尺寸為上述αmin以上上述αmax以下的范圍內(nèi)。

根據(jù)該剪切加工零件的制造裝置，通過將作為被加工件1的最大拉伸強度是780MPa級的高強度鋼板或擁有其以上的最大拉伸強度的超高強度鋼多片連續(xù)進(jìn)行剪切加工，發(fā)生的毛刺較輕微為被容許的程度且不會發(fā)生工具刃尖的突發(fā)性的缺損，并能夠量產(chǎn)剪切加工零件。

以下總結(jié)以上說明的本實施方式的要點。

(A)有關(guān)本實施方式的剪切加工零件的制造方法及制造裝置，是通過對擁有沖頭110的維氏硬度及模子120的維氏硬度的某個較低者的0.3倍以上不到1.0倍的維氏硬度的被加工件1使用上述沖頭110及上述模子120進(jìn)行多次剪切加工、來制造多個剪切加工零件的方法，將包括向上述模子120固定上述被加工件1的工序、和使上述沖頭110和上述模子120相對地接近來進(jìn)行上述被加工件1的沖切加工的工序的上述剪切加工進(jìn)行多次；在這一系列的剪切加工的開始時，使用上述沖頭110和上述模子120進(jìn)行上述剪切加工；所述沖頭110具備與上述被加工件1對置的第1前端面111、也包括以向上述模子120的接近方向為基準(zhǔn)從上述第1前端面111后退的第1后退面112的第1刃尖113；所述模子120具備與上述被加工件1對置的第2前端面121、和包括以向上述沖頭110的接近方向為基準(zhǔn)從上述第2前端面121后退的第2后退面122的第2刃尖123。

(B)在上述(A)中，也可以是，以與上述第1前端面111垂直的截面觀察的情況下的上述第1后退面112，是擁有由下式1規(guī)定的Rmin(mm)以上且由下式2規(guī)定的Rmax(mm)以下的曲率的曲面，或是具有相對于上述第1前端面111的切線l為45°的傾斜角度和由下式3規(guī)定的αmin(mm)以上且由下式4規(guī)定的αmax(mm)以下的寬度尺寸的倒角；以與上述第2前端面121垂直的截面觀察的情況下的上述第2后退面122，是擁有由下式1規(guī)定的Rmin(mm)以上且由下式2規(guī)定的Rmax(mm)以下的曲率的曲面，或具有相對于上述第2前端面121的切線為45°的傾斜角度和由下式3規(guī)定的αmin(mm)以上且由下式4規(guī)定的αmax(mm)以下的寬度尺寸的倒角。

Rmin＝(0.9+0.2e^－0.08c)(0.3571x²－0.2595x+0.0965)…(式1)

Rmax＝(0.9+0.2e^－0.08c)(－9.1856x⁴+25.17x³－24.95x²+11.054x－1.5824)…(式2)

αmin＝0.0222e^2.0833x(0.9+0.1e^－0.07c)…(式3)

αmax＝(0.9+0.1e^－0.07c)(－0.3274x²+0.9768x－0.1457)…(式4)

這里，e是自然對數(shù)的底；c(mm)表示上述模子120的內(nèi)側(cè)面與上述沖頭110的外側(cè)面之間的間隙，x對于上述沖頭110而言是將上述被加工件1的維氏硬度用上述沖頭110的維氏硬度除的硬度比，對于上述模子130而言是將上述被加工件1的維氏硬度用上述模子130的維氏硬度除的硬度比，另外，滿足0.3≤x<1.0。

(C)在上述(B)的情況下，也可以是，上述第1后退面112及上述第2后退面122的某一方或兩者是擁有0.05mm以上0.5mm以下的曲率的曲面；上述第1后退面112及上述第2后退面122的某一方或兩者是C0.05mm以上C0.5mm以下的倒角。

并且，根據(jù)上述(A)～(C)的方法，即使是由維氏硬度為工具的維氏硬度的0.3倍以上的高強度鋼或超高強度鋼構(gòu)成的被加工件1，也能夠不發(fā)生突發(fā)性的刃尖的缺損而以低成本制造剪切加工零件。

另外，如以下說明那樣，在對工具刃尖賦予圓度的情況和賦予倒角的情況的哪種情況下，都優(yōu)選的是對剪切加工前的被加工件1的表面實施表面脫碳處理、鍍層處理及個體潤滑處理的某一個。

本發(fā)明者們對表面處理不同的鋼板也進(jìn)行了調(diào)查。將其實驗結(jié)果表示在圖10中。圖10是將使用對工具刃尖設(shè)置了曲率半徑0.05mm的圓度的工具對被加工件進(jìn)行了連續(xù)開孔加工時的、被加工件上的毛刺高度的推移按照沖擊數(shù)表示的曲線圖。并且，將作為被加工件而使用實施了熔融鋅鍍的被加工件的情況與使用無處理的被加工件的情況進(jìn)行了比較。根據(jù)該比較結(jié)果可知，在對被加工件實施了熔融鋅鍍的情況下，與無處理的情況相比能夠?qū)⒚谈叨葴p半。考慮是因為，在對被加工件實施了熔融鋅鍍的情況下，熔融鋅鍍層將作用在工具刃尖上的沖擊力緩和，結(jié)果能夠抑制工具刃尖的磨損(圓度的曲率的大徑化)，所以抑制了毛刺高度的增加。

如以上所示，得到了如果對例如被加工件的表面實施熔融鋅鍍、則相比無處理的情況能夠抑制毛刺高度的結(jié)果。另外，作為表面處理并不僅限定于熔融鋅鍍。

此外，在對工具刃尖賦予圓度的情況和賦予倒角的情況的哪種情況下，在沖頭及模子的哪種中都不需要將工具刃尖的全部圓化或倒角，在根據(jù)經(jīng)驗等事前判明了有可能發(fā)生突發(fā)性的缺損的部分的情況下，也可以僅將這樣的部分的刃尖圓化或倒角。

進(jìn)而，通過與工具側(cè)面相比相對地提高其他部位的摩擦系數(shù)，能夠進(jìn)一步抑制將被加工件剪切加工時的、與上述其他部位抵接的材料的塑性流動，由此，能夠進(jìn)一步降低毛刺高度。

圖11是將有關(guān)本實施方式的剪切加工零件的制造裝置的沖頭110及模子120各自的工具刃尖放大表示的剖視圖。

作為將工具側(cè)面以外的部位的摩擦系數(shù)相對地提高的手段，例如可以例示使工具的拋光僅為沖頭110及模子120各自的外側(cè)面114、貫通孔124(以下也稱作內(nèi)側(cè)面124)(以下稱作“拋光區(qū)分”)。在使用拋光區(qū)分的情況下，例如可以使除了外側(cè)面114、內(nèi)側(cè)面124以外的部位119、129的摩擦系數(shù)為0.2左右，使外側(cè)面114、內(nèi)側(cè)面124的摩擦系數(shù)為0.1左右。結(jié)果，能夠進(jìn)一步降低毛刺高度。

作為將外側(cè)面114、內(nèi)側(cè)面124以外的部位119、129的摩擦系數(shù)相對地提高的其他手段，例如也可以使用將沖頭110及模子120預(yù)先用軟質(zhì)的工具鋼制作、僅對沖頭110的外側(cè)面114進(jìn)行氮化處理或涂層處理的方法。此外，通過設(shè)置增加摩擦系數(shù)的涂層或設(shè)置微細(xì)的凹凸那樣的表面處理，能夠相對地提高外側(cè)面114、內(nèi)側(cè)面124以外的部位119、129的摩擦系數(shù)。

摩擦系數(shù)通過將工具推壓在作為被加工件1的鋼板上而滑動的試驗(通常作為摩擦系數(shù)的測量方法使用的試驗)來測量。該值被規(guī)定為將滑動阻力用推壓壓力除的值。另外，作為滑動試驗的供試件，為了模擬剪切加工時的滑動，可以使用工具本身、或?qū)⒐ぞ叩囊徊糠智懈畛鲆允菇佑|部的面積為1.0mm²以上而使用。滑動試驗時的推壓壓力優(yōu)選的是50MPa～300MPa左右，滑動速度優(yōu)選的是10mm/秒～400mm/秒左右。

沖頭110及模子120的材質(zhì)可以使用作為這種工具鋼周知慣用的工具鋼。優(yōu)選的是使用例如SKH51那樣的高速鋼、SKD11那樣的模具鋼或V40左右的超級鋼等。

為了驗證本發(fā)明的后退面即拋光區(qū)分的效果，以直徑10mm的開孔加工為對象進(jìn)行了工具耐久試驗。作為被加工件使用780MPa高強度鋼板，使沖頭110及模子120間的間隙c為15％t(％t表示間隙寬度相對于被加工件的板厚的比例。在本例的情況下，在設(shè)被加工件的板厚為t(mm)的情況下，間隙為0.15×t(mm))后，最大進(jìn)行2萬次沖擊的連續(xù)開孔加工。

在連續(xù)開孔加工時，使沖頭110及模子120兩者的刃尖形狀為銳角、R0.5mm、C0.5mm的3種情形，進(jìn)而關(guān)于R0.5mm和C0.5mm，準(zhǔn)備對工具整面施加拋光的條件、和僅對工具側(cè)面施加拋光的條件的兩種工具。

此時，通過滑動試驗測量出的摩擦系數(shù)在施加了拋光的部位為0.1左右，在沒有施加拋光的部分為0.25。

在圖12中用棒狀圖表示到工具破損為止的沖擊數(shù)。

如圖12所示，在工具刃尖是銳角的情況下發(fā)生了工具破損，而在作為本發(fā)明例的R0.05mm和C0.05mm的條件下，不論工具的拋光狀態(tài)如何都不發(fā)生工具破損。

在圖13中，將開孔加工后的孔部處的毛刺高度伴隨沖擊數(shù)的推移表示為曲線圖。

如圖13所示，不論是哪個工具，毛刺高度都是0.2mm以下，但在進(jìn)行了僅對側(cè)面施加拋光的拋光區(qū)分的工具的情況下，與將整面拋光的工具的情況相比毛刺高度明顯變低。

在上述說明的拋光區(qū)分中，2分為工具的側(cè)面部位和其他部位，但更優(yōu)選的是滿足第1條件和第2條件的至少一方；所述第1條件是，在沖頭110的與被加工件1對置的第1前端面111、包括工具刃尖113的第1后退面112(帶有圓度的R部)及外側(cè)面114中，上述第1后退面112的摩擦阻力最高；所述第2條件是，在模子120的與被加工件1對置的第2前端面121、包括工具刃尖123的第2后退面122(賦予了圓度的R部)及內(nèi)側(cè)面124中，第2后退面122的摩擦阻力最高。

此外，更優(yōu)選的是滿足上述第1條件和上述第2條件這兩者。進(jìn)一步講，最優(yōu)選的是，以第1后退面112(賦予了圓度的R部)、接著第1前端面111、再接著外側(cè)面114的順序摩擦阻力較高；另外，以第2后退面122(賦予了圓度的R部)、接著第2前端面121、再接著內(nèi)側(cè)面124順序摩擦阻力較高。

通過采用上述那樣的摩擦阻力差，能夠提高沖頭120的第1后退面112及模子120的第2后退面122這兩者的鋒利度，并且能夠?qū)⒈患庸ぜ?中的毛刺高度抑制得更低。為了確認(rèn)該效果，關(guān)于對工具刃尖賦予了圓度的工具，在工具前端面、工具刃尖R部、工具側(cè)面的各自之間設(shè)置摩擦阻力差而進(jìn)行了實驗。在實驗時，使沖頭110及模子120間的間隙為15％t(在設(shè)被加工件的板厚為t(mm)的情況下為0.15×t(mm)的間隙)，最大進(jìn)行1萬次沖擊的連續(xù)開孔加工。將實驗結(jié)果表示在下表6中。

[表6]

·VG:Very Good

G：Good

如上表6的例如號碼105所示，確認(rèn)了在將摩擦阻力以大小順序排列的情況下，在為工具刃尖R部、前端面、接著側(cè)面的順序的情形下，能將毛刺高度抑制為0.04mm。

上述表6是表示對工具刃尖賦予了圓度的情況的實驗結(jié)果，但關(guān)于對工具刃尖賦予了倒角的情況也可以說是同樣的。

即，優(yōu)選的是滿足第3條件和第4條件的至少一方；所述第3條件是，在沖頭110的與被加工件1對置的第1前端面111、具有倒角部的第1后退面112及外側(cè)面114中，上述第1后退面112的摩擦阻力最高；所述第4條件是，在模子120的與被加工件1對置的第2前端面121、具有倒角部的第2后退面122及內(nèi)側(cè)面124中，第2后退面122的摩擦阻力最高。

此外，更優(yōu)選的是滿足上述第3條件和上述第4條件這兩者。進(jìn)一步講，最優(yōu)選的是，以第1后退面112、接著第1前端面111、再接著外側(cè)面114的順序摩擦阻力較高；另外，以第2后退面122、接著第2前端面121、再接著內(nèi)側(cè)面124的順序摩擦阻力較高。

在倒角的情況下，通過采用上述那樣的摩擦阻力差，也能夠提高沖頭110的第1后退面112及模子120的第2后退面122這兩者的鋒利度，并且能夠?qū)⒈患庸ぜ?上的毛刺高度抑制得更低。為了確認(rèn)該效果，關(guān)于將工具刃尖進(jìn)行了倒角的工具，在工具前端面、工具刃尖倒角部、工具側(cè)面的各自之間設(shè)置摩擦阻力差而進(jìn)行了實驗。在實驗時，使沖頭110及模子120間的間隙為15％t(在設(shè)被加工件的板厚為t(mm)的情況下為0.15×t(mm)的間隙)，最大進(jìn)行1萬次沖擊的連續(xù)開孔加工。將實驗結(jié)果表示在下表7中。

[表7]

*VG：Very Good

G：G∞d

如上表7的例如號碼122所示，在將摩擦阻力以大小順序排列的情況下，在為倒角部、前端面、接著側(cè)面的順序的情形下，確認(rèn)了能將毛刺高度抑制為0.04mm。

如以上說明，作為工具刃尖形狀，除了采用上述的(A)～(C)以外，還可以采用以下的(D)。

(D)在上述(A)～(C)的任一項記載的技術(shù)方案中，滿足第1條件和第2條件的至少一方；所述第1條件是，在上述沖頭110的上述第1前端面111、上述第1后退面112及外側(cè)面114中，上述第1后退面112的摩擦阻力最高；所述第2條件是，在上述模子120的上述第2前端面121、上述第2后退面122及內(nèi)側(cè)面124中，上述第2后退面122的摩擦阻力最高。

進(jìn)而，也可以采用下述的(E)。在此情況下，如上述那樣，與無處理的情況相比能夠進(jìn)一步延長工具壽命。

(E)在上述(A)～(D)的任一項記載的技術(shù)方案中，對上述被加工件1預(yù)先實施表面脫碳處理、鍍層處理及個體潤滑處理的某一個。

另外，并不僅限于對沖頭110的工具刃尖113及模子120的工具刃尖123這兩者賦予圓度的結(jié)構(gòu)、或?qū)_頭110的工具刃尖113及模子120的工具刃尖123這兩者賦予倒角的結(jié)構(gòu)，例如也可以對沖頭110的工具刃尖設(shè)置圓度而對模子120的工具刃尖設(shè)置倒角，或者對沖頭110的工具刃尖設(shè)置倒角而對模子120的工具刃尖設(shè)置圓度。

此外，作為沖頭110的工具刃尖及模子120的工具刃尖的形狀，并不僅限定于上述形態(tài)，例如也可以采用在圖14及圖15中例示的變形例。

即，在圖14的變形例中，在工具刃尖113(123)上形成倒角C，并在該倒角C與工具前端面111(121)之間、以及上述倒角C與工具側(cè)面114(124)之間這兩者上設(shè)置圓度R’。由此，從工具前端面111(121)經(jīng)過倒角C到工具側(cè)面114(124)沒有角部而平滑地形成。另外，上述兩個圓度R’的曲率既可以相互相同，也可以相互不同。

此外，作為倒角的寬度尺寸α’，基于上述(式3)及(式4)，優(yōu)選的是滿足αmin<α’<αmax。

此外，在圖14的上述變形例中，在倒角C的兩側(cè)設(shè)置圓度R’，但例如也可以如圖15的變形例所示，僅在倒角C與工具側(cè)面114(124)之間設(shè)置圓度R’。在此情況下，優(yōu)選的是在工具刃尖113(123)上形成倒角C，并且該倒角C與工具前端面111(121)之間具有角E，并且在上述倒角C與工具側(cè)面111(121)之間設(shè)置圓度R’。

此外，作為倒角的寬度尺寸α’，基于上述(式3)及(式4)，優(yōu)選的是滿足αmin<α’<αmax。

進(jìn)一步講，與圖15的變形例相反，也可以僅在倒角C與工具前端面111(121)之間設(shè)置圓度R’(圖示略)。在此情況下，優(yōu)選的是在工具刃尖113(123)上形成倒角C，并在該倒角C與工具前端面111(121)之間設(shè)置圓度R’，并在上述倒角C與工具側(cè)面111(121)之間設(shè)置角E。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

根據(jù)本發(fā)明，即使是由維氏硬度為工具的維氏硬度的0.3倍以上的高強度鋼或超高強度鋼構(gòu)成的被加工件，也能夠不發(fā)生突發(fā)性的刃尖的缺損而以低成本制造剪切加工零件。

符號說明

1 被加工件

110 沖頭

111 第1前端面

112 第1后退面

113 第1刃尖

120 模子

121 第2前端面

122 第2后退面

123 第2刃尖