进行板材加工的加工装置及加工方法与流程

本发明涉及用于加工金属板等板材的加工装置及加工方法，特别是涉及能够进行金属板的双面冲压加工与切割加工的加工装置及加工方法。

背景技术：

应用于精密机器的金属零件等的加工，为使用包含冲压装置及模具的加工装置所进行的。此外，近年来，应用于精密机器的金属零件的加工需要较高的精度。例如，应用于行动装置等连接器用金属端子，则会随着行动装置小型化的要求，使得连接器及其端子也需要小型化。如此，若加工对象物的工件小型化时，加工装置则需非常高的加工精度。

过去，本案发明人曾提出针对能够使装置小型化、且具有高精度的冲压装置及模具的方案(请参照专利文献1)。即便是此专利文献1所记载的冲压装置为结构较简单之所谓的c型冲压装置，亦为具有较高加工精度的冲压装置。

然而，近年来，大量生产有加工金属薄板的金属制部件，以用于智能型手机等电子机器的微型连接器之端子、lsi等半导体设备之导线架等为数众多的产品中。

此种金属零件，由于是通过加工装置冲压板状金属所制成，因此经冲压后的金属板之板厚面处，会存在因加工装置的冲头及模具所造成的下垂部分以及金属组织破裂的破裂面。此外，随着冲头及模具彼此之间的间隙等种种条件下，在包含板厚面的破裂处有时会产生毛边。

近年来，因电子机器的处理速度高速化，流经连接器等信号也随之高速化及高频化。在此种电子机器中，如果连接器等有毛边，所述毛边便有成为天线、进而有产生高频噪声之虞。由于此种高频噪声是造成在电子机器发生操作错误的原因，故在近年，要求电子机器中的连接器等需无毛边且平坦的表面粗糙度。

此外，作为切割板材的加工装置，有被称为剪切机(shearing)的装置。此种剪切机，是一种通过上刃与下刃夹持板材，进而加以剪断的装置，这些刃具设有被称之为剪切角的角度。在剪切机中，通过设有此角度的上刃与下刃夹持板材，如同剪刀般地加以剪断板材。

在通过所述剪切机剪断板材的情况下，于剪断面将产生破裂面及毛边，并产生板材的翘曲或扭转。这些虽能够通过调整上刃与下刃的刃具间隙、或是重新检讨剪切角等而达到一定程度的减轻，然而却无法完全解决这些问题的发生。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5636572号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

本发明的目的在于解决如上所记载的问题，提供一种可尽量减少经冲压或切割后的板材的板厚面上产生破裂面，亦能防止产生毛边的加工装置及加工方法。

用于解决课题的手段

本发明的板材的加工装置，是一种用于进行板材的冲压加工的加工装置，其特征在于，具备：一对模具，其具有冲压形状的冲头孔，能够将所述板材从正面及背面夹持；一对冲头，其在所述冲头孔内进退自如，能够将所述板材从正面及背面按压；挤压冲头，其与所述一对冲头分开设置；以及驱动装置，其驱动所述模具、所述冲头以及所述挤压冲头；所述驱动装置通过驱动所述模具，将所述板材夹持在初始位置，相对于所述模具，通过一方的冲头按压所述板材以形成冲压部，所述冲压部为使所述板材从所述初始位置沿所述板材之板厚方向，顺向移动所述板厚的20％至70％，通过另一方的冲头按压所述冲压部，使所述冲压部从所述初始位置沿所述板材之板厚方向，逆向移动所述板厚的20％至70％，使所述板材及所述冲压部从所述初始位置移动，通过所述挤压冲头将冲压部从所述板材冲压。

根据本发明的加工装置，由于通过一方的冲头按压板材，使板材从初始位置沿板材之板厚方向，顺向移动所述板厚的20％至70％，以形成冲压部，因此能使作为冲压部的板材的另一侧产生下垂。此外，通过另一方的冲头按压冲压部，使冲压部从初始位置沿板材之板厚方向，逆向移动所述板厚的20％至70％，亦能使冲压部的一侧产生下垂。此外，能通过与一对冲头分开设置的挤压冲头从板材取下冲压部。而当通过另一方的冲头按压冲压部时，可使一方的冲头从驱动装置释放，从而防止冲头互相干扰，或亦可通过驱动装置使一方的冲头往逆向返回。

此外，设一方的冲头的上升量为板厚的20％至70％，同时设另一方的冲头下降量为板厚的20％至70％，由此可尽量减少冲压部以及冲压部经冲压后之冲压洞侧面的产生破裂面。此外，通过在冲压部及冲压洞的正面及背面产生下垂，从而亦能防止产生毛边。

此外，在本发明的加工装置中，由于一方的冲头没有插入至另一方的冲头孔(模具)，因此冲头与模具不会干扰。此外，另一方的冲头亦不会干扰一方的模具。因此，减少各个冲头及各个模具的损伤，且能够大幅提高一对冲头须再重新研磨等维护寿命。而且，本发明的加工装置可为像冲压机般的装置，亦可为将冲头及模具作为模具零件的模具装置。

此外，在本发明的加工装置中，在由所述挤压冲头冲压之前，亦可通过所述一方的冲头使所述冲压部返回至所述初始位置。通过所述结构，在冲压部保持于板材的状态下，能使板材移动。

另外，在本发明的加工装置中，所述挤压冲头可进退自如地设置于第二冲头孔，所述第二冲头孔设置于所述一对模具的一方，在所述一对模具的另一方，可形成有冲压开口，所述冲压开口面对所述第二冲头孔，且以较所述冲压部大的方式开口。或者，所述挤压冲头进退自如地设置于第二冲头孔，所述第二冲头孔设置于一对第二模具的一方，所述一对第二模具跟所述一对模具分开设置，在所述第二模具的另一方，可形成有冲压开口，所述冲压开口面对所述第二冲头孔，且以较所述冲压部大的方式开口。如此，挤压冲头、第二冲头孔以及冲压开口可设置于一对模具，亦可设置于跟一对模具分开设置的第二模具。

此外，本发明的加工方法，用于进行板材的冲压加工，其特征在于，使用加工装置，所述加工装置具备：一对模具，其具有冲压形状的冲头孔，能够将所述板材从正面及背面夹持；一对冲头，其在所述冲头孔内进退自如，能够将所述板材从正面及背面按压；挤压冲头，其与所述一对冲头分开设置；以及驱动装置，其驱动所述模具、所述冲头以及所述挤压冲头；所述驱动装置通过驱动所述模具，将所述板材在初始位置夹持，相对于所述模具，通过一方的冲头按压所述板材以形成冲压部，所述冲压部为使所述板材从所述初始位置沿所述板材之板厚方向，顺向移动所述板厚的20％至70％，通过另一方的冲头按压所述冲压部，使所述冲压部从所述初始位置沿所述板材之板厚方向，逆向移动所述板厚的20％至70％，使所述板材及所述冲压部从所述初始位置移动，通过所述挤压冲头将所述冲压部从所述板材冲压。

此外，本发明的加工装置，用于进行板材的切割加工，其特征在于，具备：一对第一刀具，其能够将所述板材从正面及背面夹持；一对第二刀具，以与所述第一刀具将切割预定线夹于其中的方式设置刀具，能够将所述板材从正面及背面夹持；以及驱动装置，其驱动所述第一刀具以及所述第二刀具；所述驱动装置通过所述第一刀具以及所述第二刀具将所述板材夹持在初始位置，使所述第一刀具以及所述第二刀具从所述初始位置沿所述板材的板厚方向，顺向移动所述板厚的20％至70％，接着使所述第一刀具以及所述第二刀具从所述初始位置沿所述板材的板厚方向，逆向移动所述板厚的20％至70％，以切割所述板材。

根据本发明的用于进行板材的切割加工的加工装置，在切割板材时，由于通过第一刀具及第二刀具使板材往顺向或逆向移动板厚的20％至70％以切割板材，因此切割后的板材边缘部在正面及背面产生下垂，从而防止产生毛边。此外，可尽量减少经冲压后的板材的板厚面上产生破裂面。

此外，本发明的加工方法，用于进行板材的切割加工，其特征在于，使用加工装置，所述加工装置具备：一对第一刀具，其能够将所述板材从正面及背面夹持；一对第二刀具，以与所述第一刀具将切割预定线夹于其中的方式设置刀具，能够将所述板材从正面及背面夹持；驱动装置，其驱动所述第一刀具以及所述第二刀具；所述驱动装置通过驱动所述第一刀具以及所述第二刀具将所述板材在初始位置夹持，使所述第一刀具以及所述第二刀具从所述初始位置沿所述板材的板厚方向，顺向移动所述板厚的20％至70％，接着使所述第一刀具以及所述第二刀具从所述初始位置沿所述板材的板厚方向，逆向移动所述板厚的20％至70％，以切割所述板材。

根据本发明，能够提供一种可尽量减少经冲压或切割后的板材的板厚面上产生破裂面，亦能防止产生毛边的加工装置及加工方法。

附图说明

图1(a)及图1(b)所示为保持工序的说明图，用于说明利用本发明实施例之加工装置所实施之加工方法。

图2(a)及图2(b)所示，为在本实施例之加工方法中的第一局部冲压工序的说明图。

图3(a)至图3(c)所示，为在本实施例之加工方法中的第二局部冲压工序的说明图。

图4(a)及图4(b)所示，为在本实施例之加工方法中的推回工序的说明图。

图5(a)至图5(c)所示，为在本实施例之加工方法中的挤压工序的说明图。

图6(a)所示的照片为经过加工之板材的表面状态，所述板材为通过本发明实施例的加工装置的加工方法所加工。

图6(b)所示的照片为经过加工之板材的背面状态，所述板材为通过本发明实施例的加工装置的加工方法所加工。

图7(a)至图7(c)所示，为在本实施例之切割加工的加工方法中，初始位置保持工序及第一部分切割工序的说明图。

图8(a)及图8(b)所示，为在本实施例之切割加工的加工方法中，第二部分切割工序及返回工序的说明图。

符号说明

1：加工装置

1b：切割装置(加工装置)

2：上冲头

2a：抵接面(上冲头)

2b：上推动销

3：上模件

3a：上模

4：上冲头孔

5：下冲头

5a：抵接面(下冲头)

5b：下推动销

6：下模件

6a：下模

7：下冲头孔

8：挤压装置

9：挤压上冲头

10：挤压冲头

10a：抵接面(挤压冲头)

11：挤压冲头孔

12：挤压下冲头

13：冲压开口

20：金属板

21：冲压部

22：冲压洞

22a：表面下垂

22b：表面下垂

22c：切割面

30：端子

31：侧面

31b：表面下垂

40：第一刀具

41：台座

42：板材压制件

50：第二刀具

51：下刃

52：上刃

60：驱动装置

61：第一驱动部

62：第二驱动部

63：第三驱动部

l：切割预定线

具体实施方式

接着，针对本发明的加工装置及加工方法参照图1至图8说明。如图1(a)所示，本实施例的加工装置1具备配置于被加工的板材的金属板20上方的上冲头2及上模件3，以及配置于金属板20下方的下冲头5及下模件6。这些上冲头2及下冲头5相当于本发明的一对冲头，上模件3及下模件6相当于本发明的一对模具。

在本实施例中，这些冲头及模件为包含马达等驱动装置的模具装置1a的一部分。如图1(a)所示，模具装置1a具备上模3a及上推动销2b以及下模6a及下推动销5b(均为以一点链线表示)。而且，在本案中，上模3a等模具装置1a在图1(b)之后省略图示。

在上模件3设置有导引上冲头2的上冲头孔4，上冲头2在上冲头孔4内保持进退自如之状态。在下模件6设置有导引下冲头5的下冲头孔7，下冲头5在下冲头孔7内保持进退自如之状态。

上冲头2及下冲头5形成为具有与金属板抵接的抵接面2a及抵接面5a相同的形状。此抵接面2a及此抵接面5a的形状，为依照本实施例的加工装置1所形成的产品(冲压部)的形状而决定。例如，若形成如图6所示的基板间连接器的端子30，则形成有：冲压出「端子30的外形形状」的冲头，与冲压出「设置于端子30内部的冲头孔22的平面形状」之形状。

上模件3、上冲头2以及下冲头5通过设置于模具装置1a的驱动装置于上下方向驱动。具体而言，上模件3经由上模3a通过驱动装置上下运动，上冲头2通过上推动销2b往顺向(由上往下)按压，下冲头5通过下推动销5b往逆向(由下往上)按压。在本实施例中，由上往下的运动为顺向，由下往上的运动为逆向。

下模件6经由下模6a固定在未图示的冲压装置。在驱动装置中，驱动上模件3、上冲头2以及下冲头5时，通过如正时皮带等同步装置同步各自的运动。而针对驱动装置的构造，可采用本案发明人所提出之专利文献1的公报所记载的构造作为一例。

在本实施例中，无论金属板20的板厚，上冲头2与上冲头孔4之间的间隙均设为3.0μm。下冲头5与下冲头孔7之间的间隙亦为同样的数值。一般而言，冲头与冲头孔之间的间隙通常设为金属板20的板厚的5％左右，例如，若是板厚0.08mm(80μm)的金属板，间隙则设为4.0μm，然而，此情形因经切割后的板厚面处产生破裂面而不佳。此外，除非有另外说明，否则本案的间隙代表单侧间隙。

接着，说明关于利用本实施例的加工装置1加工金属板20时的加工方法。在本实施例中，以使用素材为弹簧用磷青铜且板厚为0.08mm的金属板20为例并说明。

本发明的加工方法具备：保持工序，其通过上模件3及下模件6保持金属板20；第一局部冲压工序，其利用下冲头5从金属板20的下侧进行局部冲压至其厚度的一部分的位置；第二局部冲压工序，其利用上冲头2从金属板20的上侧进行局部冲压；推回工序，其利用下冲头5从金属板20将经切割后的冲压部21推回至冲压洞22；以及挤压工序，其从金属板20的冲压洞22挤压出冲压部21。

首先，在保持工序中，如图1(a)所示，通过未图示的输送装置将金属板输送至上模件3及下模件6之间，然后，如图1(b)所示，往下方推挤上模件3，从而在规定的压力之下，通过上模件3及下模件6夹持金属板20。设金属板20的此状态的位置为初始位置。此时，金属板20通过未图示的输送装置，在每个工序中，以一定间距进行精确地输送。

接着，在第一局部冲压工序中，如图2(a)所示，使下冲头5上升金属板20厚度的20％至70％，并将下冲头5压入至金属板20中并形成冲压部21。此时，上冲头2以不抵接于因下冲头5的上升而凸起的冲压部21表面上的方式保持于上方位置。从此状态，如图2(b)所示，使下冲头5往下方移动，结束第一局部冲压工序。

接着，在第二局部冲压工序中，如图3(a)所示，使上冲头2往下方移动，如图3(b)所示，使上冲头2下降金属板20厚度的20％至70％，通过上冲头2将冲压部21压入至金属板20中。此时，下冲头5移动至较因上冲头2的下降而下降的冲压部21底面还下方的位置。

接着，如图3(c)所示，将上冲头2往上方提起，结束第二局部冲压工序。此时，冲压部21处于嵌合于冲压洞22的状态，保持在金属板20上而不会从冲压洞22落下的状态。

接着，如图4(a)所示，在推回工序中，往上方推挤下冲头5。如图4(b)所示，进行所述下冲头5的推挤，直到冲压部21进入至冲压洞22且保持于冲压洞22的位置(初始位置)为止。此时，可将冲压部21的下边配合下模件6上表面的高度，也可将冲压部21的上边配合上模件3下表面的高度。

接着，如图5(a)所示，在挤压工序中，使金属板20移动至用于挤压工序的挤压装置8的规定位置，所述金属板20的状态是已使冲压部21嵌合至冲压洞22。挤压装置8具备挤压上冲头9、挤压冲头10以及挤压下冲头12。挤压上冲头9及挤压下冲头12相当于本发明的一对第二模具。在挤压上冲头9设置有使挤压冲头10沿上下方向导引的挤压冲头孔11(第二冲头孔)。此外，在挤压下冲头12设置有沿上下方向贯通并开口的冲压开口13。

挤压冲头10形成为抵接面10a的面积小于冲压部21的表面面积。另一方面，设置于挤压下冲头12的冲压开口13，形成为大于冲压部21的表面面积。所述挤压装置8设置于上述加工装置1的下游侧，且与加工装置1分开形成。

在挤压工序中，如图5(a)所示，使金属板20移动至下游侧之用于挤压工序的挤压装置8的规定位置，所述金属板20的状态是已使冲压部21嵌合至经挤压工序后的冲压洞22，如图5(b)所示，使挤压上冲头9下降，通过挤压上冲头9与挤压下冲头12而将金属板20保持在规定位置。

接着，如图5(c)所示，使挤压冲头10下降，利用挤压冲头10，将嵌合于冲压洞22的冲压部21朝向冲压开口13挤压。然后，将挤压冲头10返回至上方，同时使挤压上冲头9上升，解除金属板20的保持。

通过以上工序形成有冲压洞22的金属板20，使冲压洞22的侧面成为如图6(a)及图6(b)所示的状态。图6(a)的照片，是从正面观察由金属板20所形成的连接器用端子30的照片。图6(b)的照片，是从背面看所述端子30的照片。

另外，在图6(a)及图6(b)中所揭示之端子30的侧面31，并非通过上述工序加工，而是利用未图示的侧面加工用冲头及侧面加工用模具从图6(a)的正面向单方向冲压的结果的剖面。

如图6(a)所示，观察端子30的正面侧，冲压洞22的正面侧的上缘部，为通过上冲头2的第二局部冲压工序所加工而呈现表面下垂22a。端子30的侧面31的正面侧的上缘部，亦为利用侧面加工用冲头所冲压而呈现表面下垂31b。

另一方面，如图6(b)所示，观察端子30的背面侧，冲压洞22的背面侧的下缘部，则为通过下冲头5的第一局部冲压工序所加工而呈现表面下垂22b。另一方面，端子30的侧面31的背面侧的下缘部，为利用侧面加工用冲头所冲压的侧面加工用模具之一侧的表面，此处为破裂面。

如此，利用本实施例的加工装置1以及加工方法所加工的冲压洞22，使正面侧的上缘部及背面侧的下缘部，均形成为表面下垂22a、22b。此外，在冲压洞22的内周面，并无破裂面，且表面下垂22a、22b之间的部分形成为切割面22c。

因此，本实施例的加工装置1以及加工方法应用于连接器用端子30的加工的情况时，通过将对方侧端子插入至冲压洞22，从而在与对方侧端子接触的表面不会产生破裂面，并能使连接器的连接状态为良好。

此外，根据本实施例的加工装置1以及加工方法，会抑制在加工处产生的毛边。由此，本实施例的加工装置1以及加工方法应用于例如用于半导体的导线架的加工时，能提供无毛边且可靠性较高的导线架。

而且，在上述实施例中，虽在第一局部冲压工序中使下冲头5上升，并在第二局部冲压工序中使上冲头2下降，反之，亦可在第一局部冲压工序中使上冲头2下降，并在第二局部冲压工序中使下冲头5上升。此时，在推回工序中，使下冲头5以不接触于金属板20的方式下降，同时使上冲头2下降，从而将通过第二局部冲压工序所产生的冲压部21返回至冲压洞22即可。

此外，在上述实施例中，通过驱动装置使上模件3上下运动，且将下模件6固定于冲压装置，但不以此为限，亦可将上模件3固定于冲压装置，且通过驱动装置使下模件6上下运动。

此外，在上述实施例中，在第一局部冲压工序中，使下冲头5上升金属板20的板厚的20％至70％，其比例为随金属板20的材质或厚度来适当决定。针对在第二局部冲压工序中的上冲头2亦为如此。

此外，在上述实施例中，挤压装置8由挤压上冲头9、挤压冲头10、以及挤压下冲头12所构成，但不以此为限，亦可将挤压上冲头9与上模件3形成为一体的结构。此时，可将下模件6与挤压下冲头12形成为一体的结构。

此外，在上述实施例中，作为板材，以金属板20为例并说明，但不以此为限，亦可为其他素材的板材，如纸的板材、云母板、合成树脂板等。此外，本发明对板厚小于或等于0.3mm的板材特别有效。此外，上冲头孔4与上冲头2之间隙以及下冲头孔7与下冲头5之间隙均设为3.0μm，然而介于1.5μm至3.0μm即可。

接着，针对本发明中进行板材的切割加工的加工装置及加工方法，参照图7至图8说明。作为进行金属板20的切割加工的加工装置之切割装置1b，具备：一对第一刀具40，其能够将金属板20从正面及背面夹持；一对第二刀具50，以与所述第一刀具40将切割预定线l夹于其中的方式设置刀具；以及驱动装置60，其驱动第一刀具40及第二刀具50。

第一刀具40，下方为固定在设置位置的台座41、上方为通过驱动装置60上下运动的板材压制件42。第二刀具50，下方为下刃51、上方为上刃52。切割预定线l为表示金属板20经切割后的边缘的线(请参照图8(b))，实际上为未在金属板20的表面上出现的假想线。

如图7(a)所示，驱动装置60具备第一驱动部61，其使板材压制件42上下运动；第二驱动部62，其使下刃51上下运动；以及第三驱动部63，其使上刃52上下运动。在本案中例示性地表示这些驱动部，具体而言，作为此种切割装置，由一般广泛应用的汽缸或凸轮机构等所构成。由这些所构成的驱动装置60同步各个驱动部并驱动。而且，在图7(b)至图8中省略驱动装置60的图示。

本实施例之切割装置1b以第一刀具40及第二刀具50之间的间隙为从0至金属板20厚度的5％左右的方式调整。此间隙依照金属板20的厚度或素材适当地调整，使得以无产生毛边等的方式切割金属板20。

接着，参照图7来说明针对利用本实施例之切割装置1b对金属板20切割的方法。本实施例之切割方法(加工方法)由如下工序所构成：初始位置保持工序，其在初始位置通过第一刀具40及第二刀具50将金属板20保持；第一部分切割工序，其使第一刀具40及第二刀具50往顺向相对移动；第二部分切割工序，其使第一刀具40及第二刀具50往逆向相对移动；以及返回工序，其将第一刀具40及第二刀具50返回至初始位置。

图7(a)表示使金属板20移动至第一刀具40之台41的表面上的状态。此时，第一刀具40之板材压制件42被保持在远离台座41的上方，上刃52及下刃51亦被保持在远离金属板20的上下方之位置。

接着，如图7(b)所示，使第一刀具40之板材压制件42下降，通过板材压制件42将金属板20压制至台座41上，从而保持金属板20。此外，在第二刀具50中，亦使上刃52下降而与金属板20抵接，且使下刃51上升而与金属板20抵接。在本实施例中，以图7(b)的所述第一刀具40及第二刀具50的位置作为初始位置。

接着，如图7(c)所示，在保持作为第一刀具40的台座41及板材压制件42的位置的状态下，将作为第二刀具50的下刃51及上刃52往上方(板材的板厚方向的顺向)按压并推挤(第一部分切割工序)。此时上升高度设为从初始位置至金属板20板厚的20％至70％的高度。此比例因随金属板20的板厚及材质使得将利落切割金属板20的比例有所不同，因此配合实际的切割作业，算出适当的比例。

接着，如图8(a)所示，在保持作为第一刀具40的台座41及板材压制件42的位置的状态下，将作为第二刀具50的下刃51及上刃52往下方(板材的板厚方向的逆向)推挤(第二部分切割工序)。此时下降高度亦设为从初始位置至金属板20之板厚的20％至70％的高度。此时，图7(c)的上升比例与图8(a)的下降比例可设为相同比例，亦可设为彼此不同的比例。

接着，如图8(b)所示，在保持作为第一刀具40的台座41及板材压制件42的位置的状态下，将作为第二刀具50的下刃51及上刃52返回至初始位置(返回工序)。通过这些一系列的工序，进行金属板20的切割。

在此，依照金属板20的板厚或材质，会有通过图8(a)的第二部分切割工序切割金属板20的情况，在此情况下，可进行后续返回工序，亦可不进行返回工序。

而且，在利用本实施例之切割装置1b切割金属板20的方法中，亦可使第一刀具40及第二刀具50的移动方向在第一部分切割工序往下方移动，并且在第二部分切割工序往上方移动。此外，依照金属板20的板厚或材质，第一刀具40及第二刀具50可进行多次移动。