(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重ね合わされた２枚の金属板のうち一方の金属板をその板厚方向へ押さえる板押さえ面と、該板押さえ面に連続して曲面状に形成された金型肩Ｒ部により一部を形成されるとともに、ハイドロフォーム成形によるハイドロフォーム成形品の外郭形状と同一の内郭形状を有する孔型とを備える第１の金型と、前記２枚の金属板のうちの他方の金属板をその板厚方向へ押さえる板押さえ面と、該板押さえ面に連続して曲面状に形成された金型肩Ｒ部により一部を形成されるとともに、ハイドロフォーム成形によるハイドロフォーム成形品の外郭形状と同一の内郭形状を有する孔型とを備える第２の金型とを用いて、前記２枚の金属板を前記板押さえ面それぞれによって挟持する第１の工程と、前記２枚の金属板の間であって前記ハイドロフォーム成形による膨出変形部を形成する部分に加工液を供給することによって、前記２枚の金属板をいずれも膨出変形させ、前記一方の金属板を前記第１の金型の孔型の内面に沿わせるとともに前記他方の金属板を前記第２の金型の孔型の内面に沿わせることにより、前記一方の金属板を素材とする第１のハイドロフォーム成形品および前記他方の金属板を素材とする第２のハイドロフォーム成形品を製造する第２の工程とを備えるハイドロフォーム成形品の製造方法において、
前記重ね合わされた２枚の金属板の間はシールされないとともに、前記第１の金型および前記第２の金型はそれぞれの前記板押さえ面の外側でシールされ、かつ、前記第２工程では、
前記第１の金型の前記金型肩Ｒ部と前記一方の金属板との接触面圧が当該金型肩Ｒ部の全周にわたって、かつ少なくとも膨出変形の全ての時間において、前記２枚の金属板の間に供給された加工液の圧力よりも高くなるように、前記第１の金型の前記金型肩Ｒ部を前記一方の金属板に接触させるとともに、
前記第２の金型の前記金型肩Ｒ部と前記他方の金属板との接触面圧が当該金型肩Ｒ部の全周にわたって、かつ少なくとも膨出変形の全ての時間において、前記２枚の金属板の間に供給された加工液の圧力よりも高くなるように、前記第２の金型の前記金型肩Ｒ部を前記他方の金属板に接触させること
を特徴とするハイドロフォーム成形品の製造方法。
【請求項２】
前記金型肩Ｒ部の曲率半径は、その全周にわたって下記（１）式により規定される関係を満足する請求項１に記載されたハイドロフォーム成形品の製造方法。
０．１＜ρ／ｔ＜７．５・・・・・・・（１）
ただし、ρは金型肩Ｒ部の曲率半径（ｍｍ）であるとともに、ｔは、前記金型肩Ｒ部と当接する金属板の板厚（ｍｍ）である。
【請求項３】
前記一対の金型は、いずれも、前記金属板が流入し易い部位の板押さえ面に配置された金属板流入抵抗手段を備える請求項１または請求項２に記載されたハイドロフォーム成形品の製造方法。
【請求項４】
重ね合わされた２枚の金属板のうち一方の金属板をその板厚方向へ押さえる板押さえ面と、該板押さえ面に連続して曲面状に形成された金型肩Ｒ部により一部を形成されるとともに、ハイドロフォーム成形によるハイドロフォーム成形品の外郭形状と同一の内郭形状を有する孔型とを備える第１の金型と、前記２枚の金属板のうちの他方の金属板をその板厚方向へ押さえる板押さえ面と、該板押さえ面に連続して曲面状に形成された金型肩Ｒ部により一部を形成されるとともに、ハイドロフォーム成形によるハイドロフォーム成形品の外郭形状と同一の内郭形状を有する孔型とを備える第２の金型とを備え、前記板押さえ面それぞれによって挟持された前記２枚の金属板の間であって前記ハイドロフォーム成形による膨出変形部を形成する部分に加工液を供給することによって、前記２枚の金属板をいずれも膨出変形させ、前記一方の金属板を前記第１の金型の孔型の内面に沿わせるとともに前記他方の金属板を前記第２の金型の孔型の内面に沿わせることにより、前記一方の金属板を素材とする第１のハイドロフォーム成形品および前記他方の金属板を素材とする第２のハイドロフォーム成形品を製造するハイドロフォーム成形品の製造装置であって、
前記第１の金型および前記第２の金型はそれぞれの前記板押さえ面の外側でシールされること、および
前記第１の金型の前記金型肩Ｒ部は、前記一方の金属板との接触面圧が当該金型肩Ｒ部の全周にわたって、かつ少なくとも膨出変形の全ての時間において、前記２枚の金属板の間に供給された加工液の圧力よりも高くなるように、前記一方の金属板に接触するシール部であるとともに、
前記第２の金型の前記金型肩Ｒ部は、前記他方の金属板との接触面圧が当該金型肩Ｒ部の全周にわたって、かつ少なくとも膨出変形の全ての時間において、前記２枚の金属板の間に供給された加工液の圧力よりも高くなるように、前記他方の金属板に接触するシール部であること
を特徴とするハイドロフォーム成形品の製造装置。
【請求項５】
前記第１の金型の前記金型肩Ｒ部の曲率半径、および前記第２の金型の前記金型肩Ｒ部の曲率半径は、いずれも、その全周にわたって下記（１）式により規定される関係を満足する請求項４に記載されたハイドロフォーム成形品の製造装置。
１＜ρ／ｔ＜７．５・・・・・・・（１）
ただし、ρは前記金型肩Ｒ部の曲率半径（ｍｍ）であるとともに、ｔは、前記金型肩Ｒ部に当接する金属板の板厚（ｍｍ）である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重ね合わされた２枚の金属板にハイドロフォーム成形を行ってハイドロフォーム成形品を製造する方法および装置に関し、さらに詳しくは、重ね合わされた２枚の金属板の外周を全周にわたり溶接することにより２枚の金属板をシールしなくとも、膨出変形時のシール性を確保しながら、ハイドロフォーム成形を行ってハイドロフォーム成形品を高い生産効率で製造する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、自動車や家電製品等に用いられる薄板の成形品には、金属板を素材とするプレス成形が多用される。しかし、金属板のプレス成形には、金型の角Ｒ部により成形される変形集中部で減肉や割れ等の成形不良が生じ易いとともにポンチ底部により成形される部分が変形し難く、成形可能な形状の自由度が低いことや、加工後のスプリングバックが不可避的に発生するので成形品の寸法精度を高めることが容易ではないことといった問題がある。
【０００３】
これに対し、ハイドロフォーム成形は、素材である管材または重ね合わされた２枚の金属板を上下一対の金型の内部に配置して型締めし、素材の内部に加圧された加工液を注入することによって素材を膨出変形させて素材を金型の内面に沿わせ、金型の内面形状に一致する外面形状を有する成形品を製造する。このため、ハイドロフォーム成形には、素材全体を膨出変形させるために部分的な減肉や割れ等を生じ難く、また膨出変形を利用するために殆どの部位が２軸引張状態で変形することから、プレス成形では成形不良を生じるような複雑な形状の成形も可能になることや、加工後のスプリングバックが少ないために成形品の寸法精度を高めることができることといった優れた特長がある。近年では、ハイドロフォーム成形は、金型数や工程数の削減により生産性の向上や製造コストの低減を図れることから、特に様々な自動車用部品の製造方法として提案されている。
【０００４】
ハイドロフォーム成形では、金型で挟持された重ね合わされた２枚の金属板の間に加工液を注入して加圧して成形するので、２枚の金属板の間から加工液が漏洩すると２枚の金属板の間に高圧を発生できないため、金属板を膨出変形させることができない。
【０００５】
例えば特許文献１には、２枚の金属板における膨出変形部を形成する部分の外周で２枚の金属板を溶接して２枚の金属板の間をシールしてから、２枚の金属板の間に加工液を注入することによって、加工液の漏洩を防止しながらハイドロフォーム成形品を製造する方法が開示されている。
【０００６】
しかし、２枚の金属板の溶接部にピンホール程度の微小な孔が存在するだけで、この孔から加工液が漏洩するために２枚の金属板の間に５０ＭＰa以上の高圧は発生することができない。このため、特許文献１により開示された方法を実施するには、溶接部の全長にわたって極めて高い信頼性で２枚の金属板を溶接する必要があり、量産品の製造法として適用することは容易ではない。また、特許文献１により開示された方法では、２枚の金属板同士が溶接された状態でこれら金属板を膨出変形させるため、２枚の金属板それぞれの膨出変形の程度が同程度でない場合には、膨出変形の程度が少ない金属板、すなわち線長の短い孔型を有する金型側に配置された金属板にしわが発生することから、製造可能な形状が相当制限される。
【０００７】
特許文献２には、金型に設けられた孔型の外周にその全周にわたりビードを形成し、このビードによって、溶接されずに重ね合わされた２枚の金属板の外周部を押圧することによって２枚の金属板をシールしながらハイドロフォーム成形する方法が開示されている。
【０００８】
特許文献２により開示された発明によれば、金型に設けられたビードによって加工液の漏洩をある程度は防止できるが、本発明者の検討結果によれば、２枚の金属板の間に負荷できる圧力は高々３０〜５０ＭＰａ程度であり、５０ＭＰａ以上、特に１００ＭＰａを超えるような高圧を負荷することはできないため、やはり、成形可能な形状が相当制限される。
【０００９】
さらに、特許文献３や非特許文献１には、上下の金型の間をシールリングでシールするとともに、上金属板と上金型の板押さえ面との間、および、下金属板と下金型の板押さえ面との間にそれぞれシールリングを配設することによって２枚の金属板の間をシールして、２枚の金属板の間からの加工液の漏洩を、上金型−下金型間、上金型−上金属板間、さらには下金型−下金属板間で防止して、２枚の金属板の間の加工液を高圧にして２枚の金属板を膨出成形することによって、重ね合わされた２枚の金属板を溶接しなくとも、２枚の金属板の間に所望の圧力を与えてハイドロフォーム成形する方法が開示されている。
【００１０】
なお、非特許文献１により開示される通常のシールリングでは、高圧の加工液のシールを行うことは難しく、２枚の金属板の間に負荷できる圧力は４０ＭＰａ程度であることから、特許文献３では、高圧をシールすることができる特殊なシールリングを用いることによって圧力を高めることとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開昭４７―３３８６４号公報
【特許文献２】特開２００３−２５０２２号公報
【特許文献３】特開２００８−１１９７２３号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Hydroforming of Tube, Extrusions, and Sheets Vol3(2003),p217-226
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献３により開示された方法は、上金型と下金型との間をシールするとともに上下の金型と２枚の金属板との間もシールするため、以下に列記する課題を有する。
【００１４】
（ａ）歩留りが低下すること
金型の板押さえ面にシールリングを配置する必要があるため、製品形状より大きなフランジ部を金属板に設ける必要があり、歩留りが低下する。
【００１５】
また、特許文献３により開示された特殊シールリングは形状が複雑であってその断面形状も大きい。また、シールリングにより金属板はシールされるが、シールリングは弾性体であるため、シールリングの反対面の金属板の表面に成形圧が加わり、金属板に凹みが生じる。外周側のシールリングにより形成されたこの凹み部分が、内周側のシールリングによるシール部まで伸長すると、内周側のシールリングを押さえ切れずにシール漏れが生じる。このため、上金型へのシールリングと下金型へのシールリングとの間の距離を十分確保する必要があり、この点からも、製品形状より大きなフランジ部を金属板に設ける必要があり、歩留りがさらに低下する。
【００１６】
（ｂ）高圧のシールのため、金型の加工精度、金型の高剛性、ブランクの板厚精度が要求されること
シールリングによりシールする場合、シールリング溝の近傍とブランクに隙間があると、高圧付与時に隙間からシールリングがはみ出してしまう。そのため、金型でブランクを挟持したとき、隙間がないようにしなければならず、金型の加工精度やブランクの板厚精度が低いと、不可避的に隙間が生じる。さらに、金型の剛性が低いと、成形圧力により金型が変形して隙間が生じる。そのため、高精度かつ高剛性の金型を製作し、公差の厳しいブランクを用いる必要を生じ、コストが嵩む。
【００１７】
（ｃ）フランジしわによりシール漏れを生じること
金属板の流入によりフランジしわが生じる場合、しわ部がシールリングに達すると、シールリングを密着して押圧することができなくなり、シール漏れを生じる。
【００１８】
（ｄ）フランジ部の板厚変化によりシール漏れを生じること
不均一なフランジ流入により、フランジ部に板厚が部分的に変化した場合、シールリングを密着して押圧することができなくなり、シール漏れを生じる。
【００１９】
（ｅ）金属板の板厚が薄いとシール漏れを生じること
シールリングを用いる方法では、基本的に上下の金型間の隙間が２枚の金属板の板厚と同程度でなければ、シールリングを押圧することができないが、成形される金属板の板厚は、一定ではなく成形品の仕様に応じて変動するため、薄い金属板を用いる場合、シール漏れを生じる。
【００２０】
（ｆ）曲面形状のフランジ面に対応したシールリングの製作が難しいこと
大型のシールリングとして一般的な旋盤切削加工やひも状シールリング素材の両端接着で作られたシールリングを、複雑な製品形状に応じたシールリング溝にはめ込むと、曲げ変形により断面形状が変化するため、適用できない。そのため、ブロックからの３次元切削加工や、専用の金型を製作して加硫成型で製作する必要がある。しかしながら、ゴム等のシールリング素材の切削加工は難しく、加硫成型は熱処理時の変形があるため、大型品の高精度な成形は困難である。
【００２１】
さらに、シールリングを取り付けるフランジ面が曲面の場合、シール溝も３次元形状となり、その形状に応じたシールリングの製作はきわめて困難であるだけでなく、高圧のシールに必要な精度が得られない。
【００２２】
（ｇ）上金型へのシールリングの装着が難しいこと
上金型にシールリングを配置するためには、一般的には、脱落防止のためにシールリングを接着する必要があるが、シールリングは消耗品であり交換する必要があるので、接着すると交換が容易でない。そもそも、特許文献３に開示されたシールリングは、接着して使用するものではないため、ハイドロフォーム成形には適用できないおそれがある。
【００２３】
（ｈ）成形性が低下すること
金属板は、シールリングの内側において加工液の液圧を受けるため、板押さえ部において金型との摩擦のために、フランジが流入し難くなり、成形性が低下する。
【００２４】
本発明は、これらの課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で、重ね合わされた２枚の金属板の外周を全周にわたり溶接しなくとも膨出成形時のシール性を十分に確保しながら従来よりも優れた成形性でハイドロフォーム加工を行って、ハイドロフォーム成形品を高い生産効率で製造する方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
ハイドロフォーム成形では、上下一対の金型間をシールして重ね合わされた２枚の鋼板の間に加工液を注入すれば、上金型に設けられた孔型の内部で一方の鋼板は膨出変形するとともに、下金型に設けられた孔型の内部で他方の鋼板は膨出変形する。この際、上下の金型それぞれの板押さえ面に連続して曲面状に形成された金型肩Ｒ部に鋼板との接触面圧が集中する。
【００２６】
本発明者は、このハイドロフォーム成形の工程を詳細に検討した結果、上記接触面圧が、加工液の成形圧力よりも高い状態を、膨出変形の全ての時間において維持することができれば、２枚の鋼板は膨出変形の全ての時間において金型肩Ｒ部によりシールされ、加工液が鋼板と金型との間から漏洩しなくなり、重ね合わされた２枚の鋼板の間を例えば溶接等によりシール溶接しなくとも、簡単な構成により、膨出変形時のシール性を十分に確保しながら、従来よりも優れた成形性でハイドロフォーム加工を行って、ハイドロフォーム成形品を高い生産効率で製造することが可能になることを知見し、さらに検討を重ねて本発明を完成した。
【００２７】
本発明は、重ね合わされた２枚の金属板のうち一方の金属板をその板厚方向へ押さえる板押さえ面と、この板押さえ面に連続して曲面状に形成された金型肩Ｒ部により一部を形成されるとともに、ハイドロフォーム成形によるハイドロフォーム成形品の外郭形状と同一の内郭形状を有する孔型とを備える第１の金型と、２枚の金属板のうちの他方の金属板をその板厚方向へ押さえる板押さえ面と、この板押さえ面に連続して曲面状に形成された金型肩Ｒ部により一部を形成されるとともに、ハイドロフォーム成形によるハイドロフォーム成形品の外郭形状と同一の内郭形状を有する孔型とを備える第２の金型とを用いて、２枚の金属板を板押さえ面それぞれによって挟持する第１の工程と、２枚の金属板の間であってハイドロフォーム成形による膨出変形部を形成する部分に加工液を供給することによって、２枚の金属板をいずれも膨出変形させ、一方の金属板を第１の金型の孔型の内面に沿わせるとともに他方の金属板を第２の金型の孔型の内面に沿わせることにより、一方の金属板を素材とする第１のハイドロフォーム成形品および他方の金属板を素材とする第２のハイドロフォーム成形品を製造する第２の工程とを備えるハイドロフォーム成形品の製造方法において、重ね合わされた２枚の金属板の間はシールされないとともに、第１の金型および第２の金型はそれぞれの板押さえ面の外側でシールされ、かつ、第２工程では、第１の金型の金型肩Ｒ部と一方の金属板との接触面圧がこの金型肩Ｒ部の全周にわたって、かつ少なくとも膨出変形の全ての時間において、２枚の金属板の間に供給された加工液の圧力よりも高くなるように、第１の金型の金型肩Ｒ部を一方の金属板に接触させるとともに、第２の金型の金型肩Ｒ部と他方の金属板との接触面圧がこの金型肩Ｒ部の全周にわたって、かつ少なくとも膨出変形の全ての時間において、２枚の金属板の間に供給された加工液の圧力よりも高くなるように、第２の金型の金型肩Ｒ部を他方の金属板に接触させることを特徴とするハイドロフォーム成形品の製造方法である。
【００２８】
この本発明に係る製造方法では、金型肩Ｒ部の曲率半径が、その全周にわたって下記（１）式：１＜ρ／ｔ＜７．５により規定される関係を満足することが望ましい。ただし、ρは金型肩Ｒ部の曲率半径（ｍｍ）であるとともに、ｔは金型肩Ｒ部と当接する金属板の板厚（ｍｍ）である。
【００２９】
これらの本発明に係る製造方法では、一対の金型は、いずれも、流入中に流入直角方向に有意の伸び縮みを生じない部位（より具体的には、伸びフランジ変形、縮みフランジ変形が殆ど生じない部位を示し、以後「金属板が流入し易い部位」という）の板押さえ面に配置された金属板流入抵抗手段を備えることが望ましい。
【００３０】
伸びフランジ変形、縮みフランジ変形が殆ど生じない部位とは、成形中にフランジの外周部が殆ど塑性変形しない部位を意味し、換言すれば、フランジの外周縁部の肉厚が殆ど減肉も増肉もしない部位のことであり、具体的には、フランジ外周縁部の板厚変化率（成形前の板厚に対する成形後の板厚の変化の比）の大きさが１％以下である部位である。
【００３１】
別の観点からは、本発明は、重ね合わされた２枚の金属板のうち一方の金属板をその板厚方向へ押さえる板押さえ面と、この板押さえ面に連続して曲面状に形成された金型肩Ｒ部により一部を形成されるとともに、ハイドロフォーム成形によるハイドロフォーム成形品の外郭形状と同一の内郭形状を有する孔型とを備える第１の金型と、２枚の金属板のうちの他方の金属板をその板厚方向へ押さえる板押さえ面と、この板押さえ面に連続して曲面状に形成された金型肩Ｒ部により一部を形成されるとともに、ハイドロフォーム成形によるハイドロフォーム成形品の外郭形状と同一の内郭形状を有する孔型とを備える第２の金型とを備え、板押さえ面それぞれによって挟持された２枚の金属板の間であってハイドロフォーム成形による膨出変形部を形成する部分に加工液を供給することによって、２枚の金属板をいずれも膨出変形させ、一方の金属板を第１の金型の孔型の内面に沿わせるとともに他方の金属板を第２の金型の孔型の内面に沿わせることにより、一方の金属板を素材とする第１のハイドロフォーム成形品および他方の金属板を素材とする第２のハイドロフォーム成形品を製造するハイドロフォーム成形品の製造装置であって、第１の金型および第２の金型はそれぞれの板押さえ面の外側でシールされること、および、第１の金型の金型肩Ｒ部は、一方の金属板との接触面圧がこの金型肩Ｒ部の全周にわたって、かつ少なくとも膨出変形の全ての時間において、２枚の金属板の間に供給された加工液の圧力よりも高くなるように、一方の金属板に接触するシール部であるとともに、第２の金型の金型肩Ｒ部は、他方の金属板との接触面圧がこの金型肩Ｒ部の全周にわたって、かつ少なくとも膨出変形の全ての時間において、２枚の金属板の間に供給された加工液の圧力よりも高くなるように、他方の金属板に接触するシール部であることを特徴とするハイドロフォーム成形品の製造装置である。
【００３２】
この本発明に係る製造装置では、第１の金型の金型肩Ｒ部の曲率半径、および第２の金型の金型肩Ｒ部の曲率半径は、いずれも、その全周にわたって上記（１）式により規定される関係を満足することが望ましい。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、重ね合わされた２枚の金属板の間はシールしなくても、加工液の漏洩を防止して高圧を付与して金属板を膨出成形することができる。
また、本発明によれば、第１の孔型および第２の孔型それぞれの内面形状が大きく異なる場合であっても、それぞれの内面形状と同一の外面形状を有する第１のハイドロフォーム成形品および第２のハイドロフォーム成形品を製造することができるので、優れた生産性とコスト低減を図ることができる。
【００３４】
さらに、従来の金属板のハイドロフォーム成形品よりも小さなブランクを用いることができるので、歩留りの向上や成形品の軽量化を図ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、本発明に係る製造装置の構成を、透視状態でかつ一部を簡略化して示す斜視図である。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｆ）は、第１工程および第２工程において、二枚の鋼板の間の膨出変形部を形成する部分に、加工液を注入した場合における、中央断面での二枚の鋼板の変形挙動を模式的に示す説明図である。
【図３】図３は、成形時の成形圧力、金型肩Ｒ部の面圧、および中央断面でのフランジ端の流入量を示すグラフである。
【図４】図４は、金型肩Ｒ部の曲率半径ρが３、６、１２ｍｍｍである時の面圧挙動を示すグラフである。
【図５】図５は、金型肩Ｒ部の曲率半径ρの鋼板４、５の板厚ｔに対する比率と成形圧力低下時の余裕圧力との関係を示すグラフである。
【図６】図６は従来のシールリングを用いた鋼板と金型間のシールを示す説明図であり、図６（ａ）は板押さえ面間の隙間が、２枚の鋼板の板厚と等しい場合を示し、図６（ｂ）は板押さえ面間の隙間が、２枚の鋼板の板厚と異なる場合を示す。
【図７】図７は本発明のシールリングを用いない鋼板と金型間のシールを示す説明図であり、図７（ａ）は板押さえ面間の隙間が、２枚の鋼板の板厚と等しい場合を示し、図７（ｂ）は板押さえ面間の隙間が、２枚の鋼板の板厚と異なる場合を示す。
【図８】図８（ａ）は実施例１で用いる孔型の上面図であり、図８（ｂ）はこの孔型の横断面図であり、図８（ｃ）はこの孔型の縦断面図である。
【図９】図９（ａ）は実施例４で用いる孔型の上面図であり、図９（ｂ）はこの孔型の横断面図であり、図９（ｃ）はこの孔型の縦断面図である。
【図１０】図１０は、実施例２で用いる２枚の鋼板の形状を示す説明図であり、図１０（ａ）は上板であり、図１０（ｂ）は下板である。
【図１１】図１１は、９８０ＭＰａ、板厚１．２ｍｍの鋼板を実施例１により成形した２つの成形品の断面図であり、成形品の長手方向のスプリングバックを説明する長手方向断面形状説明図である。
【図１２】図１２（ａ）は、実施例５で用いるかしめ工具のダイスを示す説明図であり、図１２（ｂ）は金型に配置されたかしめ工具を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。以降の説明では、金属板が鋼板である場合を例にとるが、本発明は鋼板以外の金属板に対しても同様に適用される。
【００３７】
１.本発明に係るハイドロフォーム成形品の製造装置
図１は、本発明に係る製造装置１の構成を、透視状態でかつ一部を簡略化して示す斜視図である。
【００３８】
製造装置１は、一対の第１の金型２および第２の金型３を備える。金型２は上金型であり、金型３は下金型である。
金型２は、板押さえ面２ａと孔型２ｂとを有する。板押さえ面２ａは、膨出変形部を形成する部分４ａ、５ａの周囲をシールされずに重ね合わされた２枚の鋼板４、５のうちの上に位置する一方の鋼板４をその板厚方向へ押さえる。孔型２ｂは、ハイドロフォーム成形による第１のハイドロフォーム成形品の外郭形状と同一の内郭形状（内面）２ｃを有する。孔型２ｂは、その一部を、板押さえ面２ａに連続して曲面状に形成された金型肩Ｒ部２ｄにより形成される。
【００３９】
一方、金型３は、板押さえ面３ａと孔型３ｂとを有する。板押さえ面３ａは、重ね合わされた２枚の鋼板４、５のうちの下に位置する他方の鋼板５をその板厚方向へ押さえる。孔型３ｂは、ハイドロフォーム成形による第２のハイドロフォーム成形品の外郭形状と同一の内郭形状（内面）３ｃを有する。孔型３ｂは、その一部を、板押さえ面３ａに連続して曲面状に形成された金型肩Ｒ部３ｄにより形成される。
【００４０】
孔型２ｂの内面２ｃの形状と、孔型３ｂの内面３ｃの形状とは、大幅に異なっていてもよい。このため、製造装置１によれば、大幅に異なる外面形状の第１のハイドロフォーム成形品および第２のハイドロフォーム成形品を同時に製造したり、あるいは、同一の外面形状を有する第１のハイドロフォーム成形品および第２のハイドロフォーム成形品を同時に製造することが可能である。
【００４１】
製造装置１は、金型３に形成された加工液注入口３ｅに接続された図示しない加工液供給装置から、２枚の鋼板４、５の間であってハイドロフォーム成形による膨出変形部を形成する部分４ａ、５ａに加工液を供給することによって、２枚の鋼板４、５を膨出変形させて、鋼板４を金型２の内面２ｃに沿わせることにより第１のハイドロフォーム成形品を製造するとともに、鋼板５を金型３の内面３ｃに沿わせることにより第２のハイドロフォーム成形品を製造する。
【００４２】
金型２、３は、板押さえ面２ａ、３ａの外側に配置されたシール手段７によりシールされる。金型２と金型３はインローとなっており、金型３の縦壁に設けられたシールリング溝７ａにシールリング７ｃが配置される。
【００４３】
シール手段７は本構成に限定されるものではなく、平面同士をシールする通常のバックアップリングを伴ったシールリングを用いてもよい。鋼板４、５との摺動等の問題もなく、平面同士のシールであれば、高圧といえどもシールは容易である。
【００４４】
鋼板４、５の板厚に応じて、スペーサ８が配置され、上下の金型２、３の板押さえ面２ａ、３ａの隙間が調整される。特に板厚の変更がない場合は、スペーサを省略し、板厚に応じた金型寸法とすればよい。
【００４５】
さらに、第１の金型２の金型肩Ｒ部２ｄは、鋼板４との接触面圧がこの金型肩Ｒ部２ｄの全周にわたって、かつ少なくとも膨出変形の全ての時間において、鋼板４、５の間に供給された加工液の圧力よりも高くなるように、鋼板４に接触するシール部である。また、第２の金型の金型肩Ｒ部３ｄは、鋼板５との接触面圧がこの金型肩Ｒ部３ｄの全周にわたって、かつ少なくとも膨出変形の全ての時間において、鋼板４、５の間に供給された加工液の圧力よりも高くなるように、鋼板５に接触するシール部である。
【００４６】
金型肩Ｒ部２ｄ、３ｄの曲率半径ρ（ｍｍ）が、その全周にわたって、（１）式：０．１＜ρ／ｔ＜７．５（ただし、ｔ（ｍｍ）は、金型肩Ｒ部２ｄ、３ｄと当接する鋼板４、５の板厚（ｍｍ）である）により規定される関係を満足することが望ましい。ρ／ｔが０．１以下であると、シャープエッジとなり、鋼板がせん断される場合があり、ρ／ｔが７．５以上であると、シールもれの危険があるからである、さらに、ショックマークの発生を防止するためρ／ｔは、１以上であること、また、十分な面圧を確保するため４以下であることがより望ましい。
【００４７】
金型肩Ｒ部２ｄ、３ｄは、断面が単一Ｒでもよく、あるいは曲率半径が連続的に変化してもよい。本発明での金型肩Ｒ部２ｄ、３ｄの曲率半径とは、金型肩Ｒ部２ｄ、３ｄの断面で曲率の最も大きな曲率半径を意味する。シールに最も寄与するのは最大の曲率部であるからである。
【００４８】
これにより、金型２における金型肩Ｒ部２ｄと鋼板４との接触面圧が、金型肩Ｒ部２ｄの全周にわたって、かつ少なくとも膨出変形の全ての時間において、加工液の圧力より高くなるとともに、金型３における金型肩Ｒ部３ｄと鋼板５との接触面圧が、金型肩Ｒ部３ｄの全周にわたって、かつ少なくとも膨出変形の全ての時間において、加工液の圧力より高くなる。
【００４９】
なお、金型２の孔型２ｂと金型３の孔型３ｂとには、板プレス成形と同様に、それぞれ、エア抜き穴２ｆ、３ｆを設けることが望ましい。板プレス成形ではパンチ底に、通常の鋼板のハイドロフォーム成形では最後に膨出する孔型底の角部に、それぞれエア抜き孔を設けるが、本発明に係る製造装置１では、フランジのオーバーランした部位が最後に押し戻される成形が最後となるため、直片部の金型肩Ｒ部２ｄの近傍にエア抜き孔２ｆを設けるとともに、金型肩Ｒ部３ｄの近傍にエア抜き孔３ｆを設けることが望ましい。なお、エア抜き孔３ｆは、エア抜き孔２ｆと同様に配置されているが、図１では図面を判読し易くするために省略してある。
【００５０】
本発明に係る製造装置１の上記以外の構成は、公知のハイドロフォーム成形品の製造装置と同様であればよく、これらについては当業者にとっては周知慣用であるので、これ以上の説明は省略する。
【００５１】
本発明に係る製造装置１は、以上のように構成される。次に、本発明に係る製造方法を説明する。
【００５２】
２．本発明に係るハイドロフォーム成形品の製造方法
本発明においても先行技術と同様に、
第１工程：重ね合わされた２枚の鋼板４、５を、金型２の板押さえ面２ａと金型３の板押さえ面３ａとによって挟持する。
第２工程：２枚の鋼板４、５の間であって膨出変形部を形成する部分４ａ、５ａに加工液注入口３ｅから加工液を供給することによって、２枚の鋼板４、５を膨出変形させて、鋼板４を金型２の内面２ｃに沿わせるとともに鋼板５を金型３の内面３ｃに沿わせることにより、ハイドロフォーム成形品を製造する。
【００５３】
本発明では、重ね合わされた２枚の鋼板４、５は、特許文献１により開示された方法とは異なり、鋼板４、５の間はシールする必要がないため、膨出変形部を形成する部分４ａ、５ａの周囲を溶接しない。
【００５４】
そして、本発明では、第２工程において、
（Ａ）金型肩Ｒ部２ｄを、金型肩Ｒ部２ｄと鋼板４との接触面圧が、金型肩Ｒ部２ｄの全周にわたって、かつ少なくとも膨出変形の全ての時間において、加工液の圧力より高くなるように、鋼板４に接触させること、および
（Ｂ）金型肩Ｒ部３ｄを、金型肩Ｒ部３ｄと鋼板５との接触面圧が、金型肩Ｒ部３ｄの全周にわたって、かつ少なくとも膨出変形の全ての時間において、加工液の圧力より高くなるように、鋼板５に接触させること
によって、鋼板４、５の間をシールする。すなわち、金型肩Ｒ部２ｄ、３ｄを、いずれも鋼板４、５のシール部として用いる。
【００５５】
第１工程および第２工程を経時的に説明する。
図２（ａ）〜図２（ｆ）は、第１工程および第２工程において、鋼板４、５の間の膨出変形部を形成する部分４ａ、５ａに、加工液を注入した場合における、中央断面での鋼板４、５の変形挙動を模式的に示す説明図である。図３は、その時の成形圧力、金型肩Ｒ部の面圧、および中央断面でのフランジ端の流入量を示すグラフである。横軸の加工液注入体積率は製品形状に対する加工液の注入体積の割合であり、１００％が孔型形状に沿った形状である。フランジ端の流入量が時間とともに増加するとき、フランジが孔型方向に移動していることを意味し、減少するときはフランジがその逆方向に移動していることを意味する。なお、図３〜５のグラフは、鋼板４、５の板厚：１．６ｍｍ、強度レベル：２７０ＭＰａの条件で得られた結果である。
【００５６】
［第１工程］
図２（ａ）は、２枚の鋼板４、５を重ね合わせて、金型２と金型３との間にセットした状態である。このとき、金型２の板押さえ面２ａと金型３の板押さえ面３ａとにより鋼板４、５を押圧挟持する必要はなく、板押さえ面２ａと鋼板４との間、または板押さえ面３ａと鋼板５との間には、隙間が許容される。
【００５７】
［第２工程］
図２（ｂ）は，加工液を鋼板４、５の間に注入開始した状態を示しており、図３のグラフにおけるＩ点を示す。
【００５８】
鋼板４は金型２に張り付くとともに鋼板５は金型３に張り付き、鋼板４は孔型部２ｂで膨出変形するとともに鋼板５は孔型部３ｂで膨出変形する。成形圧は極めて小さいため、金型肩Ｒ部２ｄと鋼板４との接触面圧、および金型肩Ｒ部３ｄと鋼板５との接触面圧は、いずれも、成形圧より十分大きく、加工液漏れのおそれはない。
【００５９】
図２（ｃ）は、さらに変形が進んだ状態で、図３のグラフにおけるＩＩ点を示す。
膨出変形した鋼板４が金型２の内面（底部）２ｃ−１に当接するとともに、膨出変形した鋼板５が金型３の内面（底部）３ｃ−１に当接する状態である。
【００６０】
図２（ｄ）は、さらに変形が進んだ状態で、図３のグラフにおけるＩＩＩ点を示す。
金型２の内面（縦壁）２ｃ−２と鋼板４とが当接するとともに、金型３の内面（縦壁）３ｃ−２と鋼板５が当接した状態である。このとき、金型肩Ｒ部２ｄから沿って内面（縦壁）２ｃ−２に当接し、また金型肩Ｒ部３ｄから沿って内面（縦壁）３ｃ−２に当接するのではなく、内面（縦壁）２ｃ−２、３ｃ−２の中ほどで当接する。成形液の圧力では、金型肩Ｒ部２ｄ、３ｄの曲率に沿うほど大きな変形を生じさせることができないためである。
【００６１】
図２（ｅ）は、さらに変形が進んだ状態で、図３のグラフにおけるＩＶ点を示す。
金型２の内面（底部）２ｃ−１の未充填部、および金型３の内面（底部）３ｃ−１の未充填部を充填する形で膨出するが、このとき、金型肩Ｒ部２ｄの近傍では、孔型２ｂの内部に鋼板４がオーバーランしてオーバーラン部４ｂが発生するとともに、金型肩Ｒ部３ｄの近傍では、孔型３ｂの内部に鋼板５がオーバーランしてオーバーラン部５ｂが発生する。成形液の圧力では、金型肩Ｒ部２ｄ、３ｄの曲率に沿うほど大きな変形を生じさせることができないためである。
【００６２】
図２（ｆ）は、図３のグラフにおけるＶ点を示しており、金型２、３の内面（底部）２ｃ−１、３ｃ−１が充填された後、さらに加工液の圧力が増加すると、オーバーラン部４ｂ、５ｂが液圧により押し戻され、所望の形状に成形される。
【００６３】
以上説明したように、図２（ｅ）〜図２（ｆ）にかけて、フランジ流入が逆流し、金型肩Ｒ部２ｄ、３ｄの面圧の最大値が大きく減少する。
この金型肩Ｒ部２ｄ、３ｄの最大面圧が減少したときに、加工液の圧力よりも下がると、加工液が孔型２ｂ、３ｂ側に漏洩し、それ以降圧力が上がらずに成形不良となる。
【００６４】
つまり、金型２、３の孔型２ｂ、３ｂの形状が膨出形状に近い形状であれば、金型２、３間をシールするだけで成形でき、複雑形状に成型したい場合は、孔型２ｂ、３ｂの全周にわたって、かつ少なくとも膨出変形の全ての時間において、金型肩Ｒ部２ｄ、３ｄの面圧が、加工液の圧力よりも高ければ成形可能である。
【００６５】
前述のように、成形途中で、フランジ部が孔型２ｂ、３ｂ内にオーバーランしてオーバーラン部４ｂ、５ｂが生じ、その後オーバーラン部４ｂ、５ｂが逆走することが、金型肩Ｒ部２ｄ、３ｄの面圧低下の原因であるが、フランジ部のオーバーランは、鋼板４が金型肩Ｒ部２ｄの形状に沿って成形されないとともに鋼板５が金型肩Ｒ部２ｄの形状に沿って成形されないことに起因する。
【００６６】
これは、鋼板４は孔型２ｂ内で膨出変形するとともに鋼板５は孔型３ｂ内で膨出変形するが、金型肩Ｒ部２ｄ、３ｄから外側では鋼板４、５の表裏に加工液の圧力が付与され、金型２、３に押し付けられることもないため、摩擦力が発生せず、抵抗なく流入するためである。したがって、縮みフランジや伸びフランジ等の、鋼板４、５のフランジ流入時に流入抵抗が発生する部位では、上記のような現象は発生せず、鋼板４は金型肩Ｒ部２ｄに沿って膨出変形するとともに鋼板５は金型肩Ｒ部３ｄに沿って膨出変形し、オーバーランすることもなく、面圧低下も生じない。
【００６７】
つまり、成形途中のシール漏れは、フランジの流入抵抗の小さく、鋼板４、５が流入し易い部位、すなわち流入中に流入直交方向に有意の伸び縮みを生じない部位で起こり得るのである。
【００６８】
ここで、面圧低下を防ぐには２つの方法がある。
第１の方法は、金型肩Ｒ部２ｄ、３ｄの面圧を高く保持し、圧力低下が生じても、十分高い圧力となるようにしておく方法であり、第２の方法は、成形を通して金型肩Ｒ部２ｄに沿って鋼板４を膨出成形させるとともに金型肩Ｒ部３ｄに沿って鋼板５を膨出成形させることによってオーバーランを防ぐことにより、面圧低下を生じさせない方法である。
【００６９】
第１の方法を達成するための因子として、金型肩Ｒ部２ｄ、３ｄの曲率半径に注目した。
図４は、金型肩Ｒ部２ｄ、３ｄの曲率半径ρが３、６、１２ｍｍである時の面圧挙動を示すグラフである。
【００７０】
図４にグラフで示すように、金型肩Ｒ部２ｄ、３ｄの曲率半径ρが３ｍｍである場合、成形開始から局所的に面圧が集中し、高い面圧を確保でき、オーバーランにより面圧が低下しても、成形圧力よりも十分大きな圧力を保持し続けることができる。
【００７１】
これに対し、金型肩Ｒ部２ｄ、３ｄの曲率半径ρが１２ｍｍである場合には、接触面積が大きくなるため面圧は当初から低く、オーバーランにより圧力が低下すると、成形圧と同程度の圧力となり、シール漏れの漏洩しやすくなる。
【００７２】
図５は、金型肩Ｒ部２ｄ、３ｄの曲率半径ρの鋼板４、５の板厚ｔに対する比率と成形圧力低下時の余裕圧力Δｐ（図３に示す成形圧力と金型肩Ｒ部の最高面圧の差）との関係を示すグラフである。
【００７３】
図５にグラフで示すように、比（ρ／ｔ）が７．５以下から急激に余裕圧力が増加し、シール漏れし難くなる。比（ρ／ｔ）が４．０以下で２０ＭＰa程度の値となる。
次に、第２の方法について説明する。
【００７４】
フランジ流入抵抗を増す方法、すなわち鋼板４、５が流入しやすい部位１０の板押さえ面に金属板流入抵抗手段９を設ける方法としては、
（ａ）流入抵抗を増やしたい部位１０で、上下の金型２、３のクリアランスを減じ、鋼板４、５を局所的に押圧する方法
（ｂ）ドロービードを配置し、流入抵抗を増やす方法
（ｃ）板押さえ面２ａでの金型２と鋼板４との摩擦係数、および板押さえ面３ａでの金型３と鋼板５との摩擦係数を増やす方法
（ｄ）フランジ外周部でしわを発生させ、流入抵抗とする方法
等がある。
【００７５】
ここでいう流入抵抗の増加は、プレス成形でのドロービードのように、鋼板４、５の塑性変形に寄与するほど大きなものである必要はなく、金型肩Ｒ部２ｄ、３ｄに沿うべく、わずかに抵抗になるものであればよい。この場合、金型肩Ｒ部２ｄに鋼板４を沿い易くするとともに金型肩Ｒ部３ｄに鋼板５を沿い易くするため、金型肩Ｒ部２ｄ、３ｄは大きいほうが望ましい。オーバーランしなければ、圧力低下は生じないからである。
【００７６】
３．本発明により成形性が向上する理由
本発明により、鋼板４、５の成形性が向上する理由を説明する。
【００７７】
鋼板４、５のハイドロフォーム成形は、膨出成形であるため、鋼板４、５全体が塑性変形し、金型肩Ｒ部２ｄ、３ｄ等に変形が集中しないため、成形性の優れた成形法である。ただし、孔型２ｂ、３ｂの角部など膨出最後に空間を充填するように変形する部位で減肉が生じ易い。
【００７８】
そのため、このような部位では、フランジ流入がし易く、孔型２ｂ内に鋼板４を供給し易いとともに孔型３ｂ内に鋼板５を供給し易いようになっていることが望ましい
しかしながら、従来の全周溶接した２枚の鋼板を用いたハイドロフォーム成形では、溶接線の内側まで加工液の圧力を受けるため、金型と鋼板との間で摩擦が生じ、フランジが流入し難いこと、および、引用文献３に記載されたハイドロフォーム方法もシールリングの内側まで加工液の圧力を受けるため、金型と鋼板との間で摩擦が生じ、フランジが流入し難いという課題があった。
【００７９】
これに対し、本発明に係る製造方法では、金型肩Ｒ部２ｄ、３ｄの外部であるフランジ部は、鋼板４、５の両面から液圧を受けるため、鋼板４を金型２に押し付ける力、および鋼板５を金型３に押し付ける力がいずれも生じず、金型２と鋼板４との間の摩擦抵抗、および金型３と鋼板５との間の摩擦抵抗がいずれも生じないため、極めて流入し易くなる。したがって、従来のハイドロフォーム成形では困難であった、孔型角部における成形性が良好となる。
【００８０】
４．本発明により、歩留りの向上および製品の軽量化が図られる理由
２枚の鋼板の全周を溶接した鋼板のハイドロフォーム成形では、溶接強度を確保するためにレーザ溶接やシーム溶接等の重ね溶接を行う必要があり、その分の溶接しろが必要となる。したがって、成形後のフランジ幅をある程度確保する必要がある。また、溶接を生かすため、成形品が最終成形形状とするが、外周形状はばらつくため、成形後の溶接ラインを孔型縁のぎりぎりに設定することはできず、ばらつきを考慮して、フランジ幅及び溶接ラインを設定する必要があるため、これに伴って、フランジ幅を広く設定する必要があるために製品重量の増加は避けられない。
【００８１】
特許文献３により開示された方法では、前述の通り、シールリングを考慮してフランジ幅が決まるため、製品として必要以上の大きさのフランジを設ける必要があり、成形後にトリムすることにより歩留りが低下する。
【００８２】
これに対し、本発明の製造方法によれば、基本的にフランジ部は成形に寄与しないため、成形後の外周位置を孔型２ｂ、３ｂ縁のぎりぎりに接近した位置に設定することが可能である。フランジの幅は必要に応じて選定することができる。したがって、ブランク形状を小さくでき、歩留りを向上でき、製品の性能に応じてフランジ形状を決めることができるため、製品の軽量化も可能になる。
【００８３】
５．本発明がシールリングを用いるよりもシール性が優れる理由
一見、特許文献３のように、鋼板４、５と金型２、３との間にシールリングを設けたほうが、鋼板４、５と金型２、３との間のシール性が向上するように考えられがちである。しかしながら、シールリングを用いることで、シール性が悪化する理由を図６、図７を参照しながら説明する。
【００８４】
図６は、特許文献３による、シールリング１１を用いたシール方法の金型１２、１３の断面図を示す図であり、図７は、本発明のシール方法の金型１６、１７の断面図を示す図である。
【００８５】
図６（ａ）、図７（ａ）は、上下の金型１２、１３間の隙間Ｃ０が２枚の鋼板１４、１５の厚さと等しい場合を示し、上金型１２−上鋼板１４間、上鋼板１４−下鋼板１５、下鋼板１５−下金型１３間の隙間は、いずれもゼロである。成形中、この隙間零の状態を保つことができれば、いずれの方法でもシール漏れすることはない。しかしながら、鋼板１４、１５の板厚のばらつきや、フランジ流入による板厚の変化、金型１２、１３の弾性変形による金型１２、１３間の隙間の変化が生じたときは、シールリングは逆にシール性を悪化させる。鋼板の板厚が厚かった場合を例に理由を説明する。
【００８６】
図６（ｂ）、図７（ｂ）は、図６（ａ）、図７（ａ）において、板厚の厚い鋼板１４、１５を用いた場合を示す図である。
板押さえ面の最も傾いた斜面の金型間の隙間を２枚の鋼板の板厚の厚さであるＣ１とすると、その他の場所の金型間の隙間Ｃ２はＣ１よりも大きくなる。その場合、特許文献３の方法は図６（ｂ）に示すように、シールリングを押さえてつぶすことができない。シールリングは所定のつぶし代を潰すことによってシール性を確保するものであるから、シール漏れを生じる。次いで、金型肩Ｒ部の面圧であるが、シールリングが無ければ、孔型内に付与された圧力による荷重を金型肩Ｒ部のみで受け持つために高い面圧を確保できるが、金型肩Ｒ部の近くにシールリングが存在すると、シールリングも荷重を受け持つため、金型肩Ｒ部の面圧が十分でなくなり、シール漏れを生じることになる。
【００８７】
つまり、金型肩Ｒ部の近くにシールリングを配置することに起因して、シール性が悪化することとなり、シールリングを配置することの影響を除去するために、金型肩Ｒ部から離れた位置にシールリングを配置すると、前述のとおり歩留まりの低下や成形性の低下が発生する。
【００８８】
これに対し、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示す本発明によれば、孔型内に付与された圧力による荷重を、シールリングを用いずに金型肩Ｒ部１６ａ、１７ａのみで受け持つため、鋼板１４、１５の板厚のばらつきや、フランジ流入による板厚の変化、金型１２、１３の弾性変形による金型１２、１３間の隙間の変化に影響されずに、膨出変形時に高い面圧を維持することができる。当然、金型間の隙間Ｃ２は２枚の鋼板の板厚の厚さであるＣ１よりも大きくなるため、鋼板１４と鋼板１５の間に隙間が生じるが、膨出成形初期に金型肩Ｒ部に面圧集中が生じ、その後も高い面圧を保持するため、後述する実施例１に示すように、板厚の３０％程度の大きさの隙間でシール漏れは生じない。
【実施例１】
【００８９】
図１により示す製造装置１に、図８により示す形状の金型１１を適用して成形試験を行った。図８（ａ）は孔型１２の上面図、図８（ｂ）は孔型１２の横断面図、図８（ｃ）は孔型１２の縦断面図である。図８（ａ）中の実線は孔型１２の形状を示し、二点鎖線は鋼板の形状を示す。
【００９０】
金型１１の寸法は、Ｌ１＝３００ｍｍ、Ｗ１＝１００ｍｍ、Ｈ１＝３０ｍｍ、Ｈ２＝１０ｍｍ、θ１＝θ２＝４５度、Ｒａ１＝Ｒａ２＝６ｍｍ、Ｒｂ１＝Ｒｂ２＝１０ｍｍである。鋼板の寸法は、Ｌｂ＝４１０ｍｍ、ＷＢ＝１７０ｍｍ、Ｌｏ＝２１５ｍｍである。
【００９１】
鋼板の材質を２７０〜９８０ＭＰａ級とし、鋼板の板厚を１．０〜２．３ｍｍとして成形試験を行った。上下の金型間の隙間は｛（鋼板の板厚）×２＋α｝とし、クリアランスα＝０．０５ｍｍ以下または０．１ｍｍで試験を行った。
【００９２】
結果を表１にまとめて示す。表１における○印は、金型間隙間が｛（鋼板の板厚）×２＋０．１｝ｍｍで成形圧力１５０ＭＰａまでシール漏れ無しを意味し、△印は、金型間隙間が｛（鋼板の板厚）×２＋０．１｝ｍｍで成形圧力９０ＭＰａまでシール漏れしたが、金型間隙間が｛（鋼板の板厚）×２＋０．０５｝ｍｍで成形圧力１５０ＭＰａまでシール漏れ無しを意味する。
【００９３】
【表１】
0005614361.tif 000002
【００９４】
薄肉、高強度材（板厚１．０ｍｍ、強度レベル９８０ＭＰａ）では、クリアランス０．１ｍｍでは、縮みフランジで生じたしわが金型肩Ｒ部に達し、シール漏れを生じたが、クリアランスを０．０５ｍｍ以下とすることで、すべての条件でシール漏れを生じることなく成形できた。また、最大の減肉も３０％以下となり、製品としても要求を満足できた。
【００９５】
さらに、５９０ＭＰａ級の板厚１．６ｍｍの鋼板を用いて、金型肩Ｒ部（Ｒａ１、Ｒａ２）の曲率半径を３、６．９、１２、１５ｍｍと変化させてクリアランス０．１ｍｍで試験したところ、金型肩Ｒ部の曲率半径が９ｍｍ以下では、１０００回の試験で一度もシール漏れすることなく成形できた。金型肩Ｒ部の曲率半径が１２ｍｍ、１５ｍｍでは、１０００回の試験で３回シール漏れが生じた。
【００９６】
さらに、５９０ＭＰａ級の板厚１．６ｍｍの鋼板を用い、クリアランスを変化させてシール性を調査した。クリアランスが０．４ｍｍでも１００ＭＰａ以上でシール漏れを生じなかった。クリアランスが０．５ｍｍではシール漏れが発生したが、成形圧力は９０ＭＰまで確保できた。
【００９７】
比較として、２７０ＭＰａ級の板厚１．２ｍｍの鋼板を用いて全周溶接したものを成形したところ、下板で流入しわが生じてしまい、所望の形状（孔型形状）に成形することができなかった。
【００９８】
さらに、上記金型形状で上金型のＲ止まりから１５ｍｍ位置と下金型のＲ止まりから３０ｍｍ位置にシールリング溝を設けた金型を用いて、２７０ＭＰａ級の板厚１．６ｍｍの鋼板を用い、シールリングの寸法に合わせて、ブランクの寸法Ｌｂ＝４４０、ＷＢ＝２３０として成形したところ、金型膨出角部で減肉率３０％となり、製品として不適となった。さらに、ブランク形状が大きくなったため、製品歩留りが４５％低下した。
【実施例２】
【００９９】
実施例１と同じ条件で、図１０に示す異形形状の鋼板１３、１４（７８０ＭＰａ級、板厚１．６ｍｍ）を用い、成形試験を行った。図１０（ａ）は上板であり、図１０（ｂ）は下板である。
【０１００】
上下の板１３、１４で流入量が異なるため、上板１３よりも下板１４の幅を小さく設定した。上板１３の幅Ｗｕは１５３ｍｍであり、下板１４の幅Ｗｌは１３６ｍｍである。
鋼板１３、１４の成形を行ったところ、成形後の長辺部は一様に、金型肩Ｒ部のＲ止まりから１０ｍｍの位置で成形できた。
【実施例３】
【０１０１】
実施例１と同様に図１に示す製造装置１に、孔型１２の長さを増加した図８に示す金型１１を適用して成形試験を行った。この成形試験は、孔型１２の長さを増加することにより中央部のフランジ部伸び縮み変形を殆ど無くし、極めてフランジ流入し易い条件とし、さらに金型肩Ｒ部の曲率を大きくして金型肩Ｒでの面圧集中が生じ難い条件で、行った。孔型１２の形状はＬ１＝９００ｍｍ、金型肩Ｒ部の曲率半径は１５ｍｍ、鋼板の形状はＬｂ＝１０１０とし、他の寸法は実施例１の金型と同一とした。
【０１０２】
クリアランスを０．１ｍｍとし、板厚１．６ｍｍかつ５９０ＭＰ級の鋼板を用い、試験を行ったところ、シール漏れが発生した。
そこで、直片部のＲ止まりから２０ｍｍ位置に、幅５ｍｍ、深さ１ｍｍのドロービードを配置したところ、シール漏れすることなく１００ＭＰで所望の形状に成形できた
【実施例４】
【０１０３】
図１に示す製造装置１に、図９に示す形状の金型１５を適用して成形試験を行った。図９（ａ）は孔型１６の上面図、図９（ｂ）は孔型１６の横断面図、図９（ｃ）は孔型１６の縦断面図である。
【０１０４】
金型１５の寸法はＬ２＝２００ｍｍ、Ｗ２＝７０ｍｍ、θ３＝１５°、Ｒｃ＝１００ｍｍ、Ｈ４＝３０ｍｍ、Ｈ５＝３０ｍｍ、θ４＝θ５＝８５度、Ｒａ４＝Ｒａ５＝６ｍｍ，Ｒｂ４＝Ｒｂ５＝１０ｍｍであり、板押さえ面間の隙間δ２は３．２５ｍｍで、注水孔等は図８と同じである。
【０１０５】
鋼板の寸法は，５４０×１７０ｍｍである。鋼板の板厚は１．６ｍｍ、１．５５ｍｍの２種類とした。
２７０〜９８０ＭＰａ級の鋼板を用いて試験を行ったが、いずれも１００ＭＰａの成形圧でシール漏れせず、成形できた。
【０１０６】
比較として、上金型の金型肩Ｒ部から１０ｍｍ，下金型の金型肩Ｒ部から３５ｍｍ外周にシールリング溝を設けてシールリングを配置した。シールリングは複雑な３次元形状となるため、断面の小型化ができず、約１０ｍｍ角の断面とした。加工も困難で、過大なコストを要した。上金型には嵌め込んだだけでは落下したため、接着剤で接着した。
【０１０７】
板厚が１．６ｍｍの鋼板では、９８０ＭＰａを除き成形できたが、板厚が１．５５ｍの鋼板では、いずれも９０ＭＰａ以下でシール漏れを生じた。シール漏れした際、シールリングが破損し、取り換えを試みたが、全体を接着しているため取り換えに極めて困難を要した。
【実施例５】
【０１０８】
図１１は、９８０ＭＰａ、板厚１．２ｍｍの鋼板を実施例１により成形した成形品１７、１８の断面図であり、成形品１８の長手方向のスプリングバックを説明する長手方向断面形状説明図である。
【０１０９】
同図に示すように、金型１１から取り出した時点で、スプリングバックにより張り出し量の小さい下板からなる成形品１８が変形し、その後、上板からなる成形品１７と合わせてスポット溶接で接合することが困難であった。
【０１１０】
そこで、図８（ａ）の金型１１における丸印で示す８箇所の位置１１ａにかしめ工具１９を配置して、成形を完了して成形圧力を減圧した後に、パンチ及びダイスからなるかしめ工具１９を用いて成形品１７、１８をかしめ接合した。
【０１１１】
図１２（ａ）はかしめ工具１９のダイス２１を示す説明図であり、図１２（ｂ）は金型１１に配置されたかしめ工具１９を示す断面図である。
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、かしめ工具１９は、パンチ２０及びダイス２１により構成され、パンチ２０は上金型に埋設され、ダイス２１は下金型に埋設される。ハイドロフォーム時のパンチ２０及びダイス２１にも成形圧力が負荷されるため、パンチ２０及びダイスにはそれぞれシールリング２２を配置し、金型の外部への漏水を防止している。
【０１１２】
素材や成形品のハンドリング時のダイス２１の凹部２１ａには、成形水が溜まったり、成形水が溜まらなかったり（成形水がない状態）する。液圧によって成形品１７、１８の素材である鋼板を成形する際、凹部２１ａに成形水で充満せず空気が入った状態であると、鋼板のダイス２１に当接している面と反対面１８ａに液圧が負荷されると、凹部２１ａに鋼板が押し込まれ、鋼板に疵が生じる。また、凹部２１ａの内部に成形水が充填された状態でパンチ２０を前進させると、成形水の圧力により鋼板が所定の形状に変形せず、かしめ結合できないことがある。
【０１１３】
そこで、ダイス２１には水抜き穴２３を設けた。水抜き穴２３は、ダイス２１の底から圧入されたコマ２４の外周溝２４ａから側面への穴２１ａに通じ、ダイス２１の外周の隙間２１ｂを介して金型表面に通じ、さらに、金型表面に彫られた細溝２１ｃを通じて鋼板の外側に導かれるように、構成されている。
【０１１４】
成形を完了して成形圧力を減圧した後に、パンチ２０及びダイス２１からなるかしめ工具１９によりかしめられてから取り出された成形品１７、１８は、かしめ接合されており、成形品１７、１８のいずれにもスプリングバックがなく、孔型形状と同一の形状を有していた。
【実施例６】
【０１１５】
実施例５で示したように、スプリングバックにより、下板からなる成形品１８は、長手方向の両端部１８ａが、上板からなる成形品１７から離れる方向へ変形する。一方、下板からなる成形品１８の長手方向の両端部１８ａと、上板からなる成形品１７の長手方向の両端部１７ａとは、フランジ流入量がほぼ同じであり、かつ、その量も小さい。そこで、９８０ＭＰａ板厚１．２ｍｍの二枚の鋼板を上板及び下板として用い、それぞれの鋼板を重ね合わせて短辺近傍を２０ｍｍピッチでスポット溶接により不連続に接合したものを、成形素材として用いて成形試験を行った。
【０１１６】
その結果、この成形試験においても、二枚の鋼板を溶接していないものを成形素材とする場合と同様に、上板及び下板が流入し、スポット溶接が破断することなく成形できた。スポット溶接により２枚の板は接合され、接合されていないフランジ部に若干の隙間はあるものの、次工程で困難を伴わず任意の箇所にスポット溶接による接合を行うことができた。
【符号の説明】
【０１１７】
１  本発明に係る製造装置
２  金型
２ａ  板押さえ面
２ｂ  孔型
２ｃ  内面
２ｃ−１  内面（底部）
２ｃ−２  内面（縦壁）
２ｄ  金型肩Ｒ部
２ｅ  加工液注入口
２ｆ  エアー抜き穴
３  金型
３ａ  板押さえ面
３ｂ  孔型
３ｃ  内面
３ｃ−１  内面（底部）
３ｃ−２  内面（縦壁）
３ｄ  金型肩Ｒ部
３ｅ  加工液注入口
３ｆ  エアー抜き穴
４，５  鋼板
４ａ、５ａ  膨出変形部を形成する部分
４ｂ、５ｂ  オーバーラン部
７  シールリング
８  スペーサ
９  金属板流入抵抗手段
１０  鋼板が流入し易い部位
１１  金型
１１ａ  かしめ工具配置位置
１２  孔型
１３、１４  鋼板
１５  金型
１６  孔型
１７、１８  成形品
１８ａ  反対面
１９  かしめ工具
２０  パンチ
２１  ダイス
２１ａ  凹部（穴）
２１ｂ  隙間
２１ｃ  細溝
２２  シールリング
２３  水抜き穴
２４  コマ
２４ａ  外周溝
【図１】
0005614361.tif 000003
【図２】
0005614361.tif 000004
【図３】
0005614361.tif 000005
【図４】
0005614361.tif 000006
【図５】
0005614361.tif 000007
【図６】
0005614361.tif 000008
【図７】
0005614361.tif 000009
【図８】
0005614361.tif 000010
【図９】
0005614361.tif 000011
【図１０】
0005614361.tif 000012
【図１１】
0005614361.tif 000013
【図１２】
0005614361.tif 000014