(57)【要約】  【課題】高強度で複雑形状の成形品を成形する場合であっても、割れやしわを発生させることがない金属板のハイドロフォーム装置およびそのハイドロフォーム方法を提供する。  【解決手段】成形品同じ内郭形状をしたキャビティーおよびその周縁部に設けられた板押さえ面を有する上型と、板押さえ面が設けられ、前記キャビティーと対向して金属板を峡持する下型と、前記金属板と下型との間に成形媒体を導入する手段と、前記下型の板押さえ面の全周に亘りシールリングを装着したシールリング溝と、前記上型または下型の板押さえ面に設けられたビード溝とこのビード溝に嵌合するように前記下型または上型の板押さえ面に設けられたビード山とから構成されるドロービードと、を有し、前記導入手段を駆動させることにより成形媒体を導入し、前記上型のキャビティーに沿わせて前記金属板を膨出加工するハイドロフォーム装置。およびハイドロフォーム方法である。【選択図】図３
2006326619.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形品の外郭形状と同じ内郭形状をしたキャビティーおよびその周縁部に設けられた板押さえ面を有する上型と、
前記上型の板押さえ面に相当する部位に板押さえ面が設けられ、前記キャビティーと対向して前記上型とともに金属板を峡持する下型と、
前記金属板と下型との間に成形媒体を導入する手段と、
前記下型の板押さえ面の全周に亘りシールリングを装着したシールリング溝と、
前記シールリング溝の外周側または内周側の部位に配置され、前記上型または下型の板押さえ面に設けられたビード溝とこのビード溝に嵌合するように前記下型または下型の板押さえ面に設けられたビード山とから構成されるドロービードと、を有し、
前記導入手段を駆動させることにより成形媒体を導入し、前記上型のキャビティーに沿わせて前記金属板を膨出加工することを特徴とする金属板のハイドロフォーム装置。
【請求項２】
前記シールリング溝に装着されたシールリングの成形媒体が作用する方向と平行する断面が、概ね矩形形状であり、かつ当該金属板と当接する上部断面に部分的な凸部が設けられるとともに、前記シールリング溝の底部と当接する下部断面に部分的な凹部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の金属板のハイドロフォーム装置。
【請求項３】
請求項２に記載のシールリングの当該金属板と当接する上部断面の外周側に段部を設け、当該シールリングより高強度の補強材を配置することを特徴とする請求項１に記載の金属板のハイドロフォーム装置。
【請求項４】
上型と下型との当接面が両者の板押さえ面以外に設けられており、前記板押さえ面のクリアランスが当該金属板の板厚以上に保持されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の金属板のハイドロフォーム装置。
【請求項５】
成形品の外郭形状と同じ内郭形状をしたキャビティーおよびその周縁部に設けられた板押さえ面を有する上型と、前記上型の板押さえ面に相当する部位に板押さえ面が設けられた下型とを用いて、前記キャビティーと対向して金属板を峡持し、
前記下型の板押さえ面の全周に亘るようにシールリングを装着したシールリング溝を設け、さらに前記上型または下型の板押さえ面に設けられたビード溝と前記下型または上型の板押さえ面に設けられたビード山とを嵌合させたドロービードを、前記シールリング溝の外周側または内周側の部位に設け、
前記金属板と下型との間に成形媒体を導入して、前記上型のキャビティーに沿わせて前記金属板を膨出加工することを特徴とする金属板のハイドロフォーム方法。
【請求項６】
前記シールリング溝に装着されたシールリングの成形媒体が作用する方向と平行する断面が、概ね矩形形状であり、かつ当該金属板と当接する上部断面に部分的な凸部が設けられるとともに、前記シール溝の底部と当接する下部断面に部分的な凹部が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の金属板のハイドロフォーム方法。
【請求項７】
請求項６に記載のシールリングの当該金属板と当接する上部断面の外周側に段部を設け、当該シールリングより高強度の補強材を配置することを特徴とする請求項５に記載の金属板のハイドロフォーム方法。
【請求項８】
上型と下型との当接面を両者の板押さえ面以外に設け、さらに、前記板押さえ面のクリアランスを当該金属板の板厚以上に保持することを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の金属板のハイドロフォーム方法。
【請求項９】
請求項１〜４のいずれかに記載の金属板のハイドロフォーム装置を用いて製造された成形品。
【請求項１０】
請求項５〜８のいずれかに記載の金属板のハイドロフォーム方法によって製造された成形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属板のハイドロフォーム装置およびそのハイドロフォーム方法に関し、さらに詳しくは、金属板のハイドロフォームでの成形において、成形媒体の圧力を高めることが可能であり、高強度の金属板を用いて複雑形状の成形品を成形する場合であっても、割れやしわを発生させることがない金属板のハイドロフォーム装置およびそのハイドロフォーム方法、並びにそれらを用いた成型品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
成形媒体として加工液を用い、その液圧を利用して金属板を成形する加工方法として、対向液圧成形法およびハイドロフォーム法が広く用いられている。
【０００３】
対向液圧成形法は、ブランクホルダとダイにより金属板を峡持しつつ、加工液を充填した液圧室に対してポンチを進入させ、液圧により金属板をポンチになじませてポンチに対応した形状を成形する方法である。
【０００４】
この対向液圧成形法では成形媒体の液圧はたかだか数ＭＰａであり、金属板とダイとの間から水漏れが発生しても成形上の問題を生じないため、積極的にシールを行うことを要しない。しかし、ポンチ形状を転写して成形するため、ポンチに接触した成形品に接触傷が生じ易く、また、ブランクホルダによる一定のブランクホールド力によりポンチ成形するため、成形品に割れやしわが発生し易くなる。
【０００５】
一方、ハイドロフォーム法は上型と下型で金属板を峡持し、下型から導入した加工液により、上型のキャビティー形状に沿わせて金属板を膨出加工することにより成形品を成形する方法であり、成形媒体の液圧は１００ＭＰａを超える圧力が要求される場合もあることから、各種のシール方法や成形不良を防止する方法が提案されている。
【０００６】
特許文献１では、ハイドロフォーム法により上型と下型で金属板を峡持する場合に、上型に設けられたキャビティー周縁部の全周に亘りドロービードを設けることにより、加工液をシールする方法を提案している。
【０００７】
図１は、特許文献１のハイドロフォーム法で用いられる、キャビティー周縁部に設けられたドロービードの断面構成を示すブランク周辺部の拡大図である。ダイス（上型）１面にはキャビティー４の周縁を取り囲むビード溝５ａが設けられており、またこれに対向してブランクホルダ（下型）２面に設けられたビード山５ｂが設けられて、ドロービード５が構成されている。
【０００８】
特許文献１の液圧バルジ成形方法では、図１に示すドロービード５を設けることにより、金属板３のフランジの流れ込みを調整するとともに、加工液６のシールを行っている。しかし、複雑形状の成形品を成形する場合には、フランジの流れ込み量が不均一になるのにともない、シールを行っているドロービード５での板厚が成形過程で変化し不均一になり、下金型と金属板間に隙間が生じて加工液６をシールすることができない。
【０００９】
このため、特許文献１が提案するドロービードでは、金属板の成形可能な形状等の制約が大きく、例えば、小曲率半径（Ｒ）を有する成形品は高圧の加工液を用いることから、さらにシールが困難となり金属板の成形ができないことがある。したがって、ドロービードによってフランジの流れ込み調整と加工液のシール確保とを両立させるには、金属板の部位に応じたビード形状や配置位置の調整が必要になる。
【００１０】
特許文献２では、突出可能なビード体が形成された下型と上型との間に板状の素材を保持して、ビード体の駆動量を制御し、加工液の流入量、流入速度および流入抵抗を調整し、流入過多によるしわの発生や板厚が薄くなることによる割れの発生を抑制している。しかし、特許文献２の液圧形成方法では、シール機構が考慮されておらず、部分的に設けられたビード体の駆動制御のみによって金属板の成形が行われることから、シール機構なしでは高圧の加工液が得られず、成形可能な形状は極端に限定されることになる。
【００１１】
非特許文献１では、液圧バルジを予備成形として用い、バルジした状態に金型を押し付けて加工液と金型で最終形状を得る複式液圧バルジ成形法に関する検討がなされているが、シール機構については、金属板のフランジ流れを拘束する、いわゆるロックビードを開示している。ところが、ロックビードを用いて液圧バルジ成形を行う場合には、金属板のフランジが完全に固定されて膨出加工部に流れ込めないことから、金属板の張り出しだけで成形されるため、成形できる形状に大きな制約が生じることになる。
【００１２】
非特許文献２のハイドロフォーム法では、シール機構のシールリングとしてＯリングを用い、加工液をシールすることにより金属板を成形している。しかしながら、非特許文献２のＯリングがシール機構として作用を発揮できるのは、成形品の形状が軸対象であり、金属板のフランジが全周均一に流入していること、および圧力媒体の圧力が２６０ｂａｒ（２６ＭＰａ）と低いことによる。したがって、複雑形状の成形品を成形する場合には、成形媒体の液圧が高圧になるとともに、フランジがキャビティーに向かう流入挙動が金属板の部位によって不均一になるため、後述ずるように、Ｏリングが巻き込みや噛み出し等の破損を生じシール機能を発揮することができない。
【００１３】
【特許文献１】特開２００２―２５４１１８号公報
【特許文献２】特開２００３―２６６１３２号公報
【非特許文献１】理化学研究所報告、第４９巻第１号、１〜１１頁
【非特許文献２】ＡＤＶＡＮＣＥＤ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ  ＯＦ  ＰＬＡＳＴＩＣＩＴＹ（２００２）、Ｖｏｌ２、１００９〜１０１４頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
前述の通り、金属板（シート）のハイドロフォームに際し、使用する成形媒体が高圧になること、および成形品が複雑形状になることから、成形過程でのフランジの流入挙動の調整および加工液のシール確保を両立させることが難しい。このため、本発明者は、ハイドロフォームを金属板（シート）の成形に適用するに際し、シール機構にシールリングとしてＯリングを用いた場合に発生する不具合について検討した。
【００１５】
図２は、金属板のハイドロフォームを行う場合にＯリングに発生する破損状態を説明する図であり、（ａ）は巻き込み状態、（ｂ）は噛み出し状態を示している。金属板３から複雑形状の成形品をハイドロフォームする場合に、金属板３はＯリング７と相対滑りを生じながらキャビティーに向けて流入するが（矢印３Ａ方向）、金属板３のフランジ流入量は成形部位によって不均一となり、円形断面のＯリング７ではねじれ現象が生じ易く、フランジ流入量が大きな部位ではＯリング７が巻き込みを生じ（図２（ａ））、シールリング溝８から内周側に脱落してＯリング７が破損することになる。
【００１６】
一方、金属板３のフランジ流入にともないフランジ部の板厚に不均一な分布が生じると、シールリング溝８での下型２と金属板３との隙間が不均一となる。このため、成形前には下型２と金属板３との間に隙間がなく、下型２で金属板３を十分な荷重で押さえていたとしても、成形過程になると部分的に隙間が発生する。特に成形媒体が高圧である場合には、Ｏリング７が噛み出しを生じ（図２（ｂ））、シールリング溝８から外周側に噛み出して破損し、シール漏れを生じる。なお、図中の矢印６Ａは、加工液の作用方向を示す。
【００１７】
上述したＯリングの噛み出し対策として、Ｏリングに沿わせてバックアップリングを挿入させる方法も適用できるが、フランジの流入量が不均一になるのにともない、成形過程で部分的に下型と金属板との隙間が変動することから、Ｏリングの噛み出しを回避することができず、有効な対策となり得ない。
【００１８】
さらに、金属板（シート）のハイドロフォームに際し、金型が浮き上がらないようにするには、加工液から金属板が受ける「受圧面積×液圧」以上の型締め力で下型を拘束する必要がある。ところが、金属板の素材歩留まりの観点からフランジ幅が最小になるように設計されることから、大型の成形品をハイドロフォームで成形する場合に、過大な型締め力を金属板の限定されたフランジ部に負荷することとなり、金型の狭小面積部で受ける面圧が大きくなり、金型の変形や破損を生じるおそれがある。
【００１９】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、加工液により金属板（シート）を上型のキャビティーに沿って成形するハイドロフォームにおいて、良好なシール性を確保するとともに、金属板のフランジ流入量を調整することにより、高強度の金属板を用いて複雑形状の成形品を成形する場合であっても、割れやしわを発生させることがない、金属板のハイドロフォーム装置およびそのハイドロフォーム方法、並びにそれらを用いた成型品を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
従来から用いられているシールリングやＯリングは、シール部に固定される構造を前提としたり、軸対称の荷重負荷を前提としているため、金属板の成形にハイドロフォームを適用することができない。すなわち、ハイドロフォームを適用する場合には、慣用されるＯリングでは、金属板フランジの不均一な流入挙動によるせん断力を受けることや、成形過程においてシール部での金属板との隙間が不均一となることから、巻き込みや噛み出しを発生することになる。
【００２１】
そこで、本発明者は、上記課題を解決するため、種々の検討を加えた結果、金属板（シート）のハイドロフォーム法において、良好なシール性を確保するとともに、フランジの流入量を調整するには、適切なシールリングを採用したシール機構と、シール機構とは別にフランジの流入量を調整するドロービードを配置することが必要であることに着目した。さらに、従来のＯリングで問題となっていた巻き込みや噛み出しを防止するには、断面形状の最適化が有効であることを知見した。
【００２２】
本発明は上記着目や技術的知見に基づいて完成したものであり、下記（１）〜（５）の金属板のハイドロフォーム装置およびそのハイドロフォーム方法、並びに下記（６）のそれらを用いた成型品を要旨としている。
（１）成形品の外郭形状と同じ内郭形状をしたキャビティーおよびその周縁部に設けられた板押さえ面を有する上型と、前記上型の板押さえ面に相当する部位に板押さえ面が設けられ、前記キャビティーと対向して前記上型とともに金属板を峡持する下型と、前記金属板と下型との間に成形媒体を導入する手段と、前記下型の板押さえ面の全周に亘りシールリングを装着したシールリング溝と、前記シールリング溝の外周側または内周側の部位に配置され、前記上型または下型の板押さえ面に設けられたビード溝とこのビード溝に嵌合するように前記下型または下型の板押さえ面に設けられたビード山とから構成されるドロービードと、を有し、前記導入手段を駆動させることにより成形媒体を導入し、前記上型のキャビティーに沿わせて前記金属板を膨出加工することを特徴とする金属板のハイドロフォーム装置である。
（２）上記（１）の金属板のハイドロフォーム装置では、上型と下型との当接面が両者の板押さえ面以外に設けられており、前記板押さえ面のクリアランスが当該金属板の板厚以上に保持され、かつ前記上型と下型との当接面積が前記シールリング内側の投影面積以上で構成するのが望ましい。これにより、金型の変形や破損を防止することができる。
（３）成形品の外郭形状と同じ内郭形状をしたキャビティーおよびその周縁部に設けられた板押さえ面を有する上型と、前記上型の板押さえ面に相当する部位に板押さえ面が設けられた下型とを用いて、前記キャビティーと対向して金属板を峡持し、前記下型の板押さえ面の全周に亘るようにシールリングを装着したシールリング溝を設け、さらに前記上型または下型の板押さえ面に設けられたビード溝と前記下型または上型の板押さえ面に設けられたビード山とを嵌合させたドロービードを、前記シールリング溝の外周側または内周側の部位に設けて、前記金属板と下型との間に成形媒体を導入し、前記上型のキャビティーに沿わせて前記金属板を膨出加工することを特徴とする金属板のハイドロフォーム方法である。
（４）上記（３）の金属板のハイドロフォーム方法では、上型と下型との当接面を両者の板押さえ面以外に設け、さらに、前記板押さえ面のクリアランスを当該金属板の板厚以上に保持することが望ましい。これにより、金型の変形や破損を防止することができる。
（５）上記（１）の金属板のハイドロフォーム装置および上記（３）の金属板のハイドロフォーム方法では、前記シールリング溝に装着されたシールリングの成形媒体が作用する方向と平行する断面が、概ね矩形形状であり、かつ当該金属板と当接する上部断面に部分的な凸部が設けられるとともに、前記シール溝の底部と当接する下部断面に部分的な凹部が設けられるようにするのが望ましい。これにより、シールリングの巻き込みや噛み出しを有効に防止することができる。
【００２３】
さらにシールリングの当該金属板と当接する上部断面の外周側に段部を設け、当該シールリングより高強度の補強材を配置することにより、特に高圧の加工液を用いる場合であっても、シールリングの噛み出しを一層有効に防止することができる。
（６）上記（１）、（２）の金属板のハイドロフォーム装置、または上記（３）、（４）の金属板のハイドロフォーム方法を用いて製造された成形品である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の金属板のハイドロフォーム装置およびハイドロフォーム方法によれば、金型のうち下型の板押さえ面の全周に亘りシールリングを装着したシールリング溝を設け、さらにシールリング溝の外周側または内周側の部位にビード溝とビード山とから構成されるドロービードを配置することにより、成形媒体の圧力を高めることが可能となり、さらに良好なシール性を確保すると同時に、フランジの流入量を調整することができるので、高強度の金属板を用いて複雑形状の成形品を成形する場合であっても、割れやしわを発生させることがない。
【００２５】
さらに、大型の成形品をハイドロフォームで成形する場合に、過大な型締め力で金属板を拘束することをなくし、金型の変形や破損を防止し金型の耐久性を改善することにより、本発明の金属板のハイドロフォーム装置およびハイドロフォーム方法を用いて製造される成形品の製造コストの低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
（ハイドロフォーム装置およびハイドロフォーム方法）
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図３は、本発明のハイドロフォーム装置の全体構成を示す図であり、（ａ）は上型と下型とで金属板を峡持した成形前の構成を示し、（ｂ）は金属板を膨出加工した成形後の構成を示し、（ｃ）は本発明のハイドロフォーム装置を用いて製造された成形品の斜視図を示している。
【００２７】
成形素材となる金属板３は、ベッド１２に固定された下型２の上面に載置され、上型１を取り付けたプレス機のスライド１１を降下させることにより、上型１と下型２とで金属板３を峡持した構成にする。上型１には成形品の外郭形状と同一内郭形状のキャビティー４が設けられるとともに、そのキャビティー４の周縁部には板押さえ面１ａが設けられる。同様に、上型の板押さえ面１ａに相当する部位に下型２の板押さえ面２ａが設けられており、上型および下型の板押さえ面１ａ、２ａによって金属板３のフランジを保持している。
【００２８】
成形媒体の導入手段として、キャビティーに対面する下型２の面に開口する加工液の注入路２ｂおよび排出路２ｃが設けられている。これら注入路２ｂおよび排出路２ｃは継ぎ手を介して、それぞれ外部配管に連結されている。一方、上型１には、成形過程においてキャビティー４内の空気を外部に排出するための空気抜き孔１ｃが明けられている。
【００２９】
シール機構として、下型の板押さえ面２ａの全周に亘りシールリングを装着したシールリング溝８を設けて、加工過程での加工液６のシールを行う。さらにシール機構とは別個に、フランジの流入量を調整するドロービード５を配置する。
【００３０】
ドロービード５は絞り抵抗の不足を補うものであり、金属板のフランジが通過する際の曲げ変形によって流入量を抑制し絞り抵抗を付与するため、上型の板押さえ面１ａに設けられたビード溝５ａと下型の板押さえ面２ａに設けられたビード山５ｂとを嵌合するように構成する。本発明では、下型の板押さえ面にビード溝を設け、上型の板押さえ面にビード山を設けて嵌合するように構成してもよい。
【００３１】
したがって、シールリング溝８がキャビティー周縁部の全周に亘って設けられるのに対し、ドロービード５は、図３（ｃ）に示すように、成形品１３のキャビティー周縁部の直辺部などフランジの絞り抵抗を増やす必要がある部位に選択的に配置されるようになる。
【００３２】
次に、シールリング溝とドロービードとの配置位置は、金属板の受圧面積を小さくし、必要な型締め力を小さくするには、極力、シールリング溝をキャビティー周縁部の近傍に設けるのが望ましい。このため、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、ドロービード５はシールリング溝８の外周側に配置するのがよい。
【００３３】
ところが、フランジ流入量が大きくなる場合には、ドロービードを通過して極端に形状や肉厚が変化したフランジがシールリング溝を通過するようになると、シールリングを損傷させ、著しくシール機能を低下させることになる。このような場合には、シールリング溝とキャビティー周縁部との間にドロービードを配置するのが望ましい。ドロービードの配置位置は、シールリング溝の外周側の部位に限定されるのではなく、ハイドロフォームの加工条件に応じて適宜選択される。
【００３４】
図３（ａ）に示すように、金属板のハイドロフォームに際し、金属板３を上型１と下型２とで保持した後、外部配管から加工液の注入路２ｂを通して加工液６を、キャビティー４と対向する部位の金属板３と下型２との間に注入する。金属板３と下型２との間に空気が残る場合には、この空気を加工液６とともに加工液の排出路２ｃから排出する。
【００３５】
その後、加工液６の圧力を増加させると、キャビティー内の金属板３は膨出し、膨出部の頂部が上型１面に接触した後は、成形にともなって接触域が拡がりキャビティー４に沿ってその周縁部まで拡大していく。金属板３と上型１との間に残る空気は、空気抜き孔１ｃから排出する。
【００３６】
図３（ｂ）に示すように、膨出加工の進展にともない金属板３の膨出部がキャビティー４の内郭部全体に接触することによって、成形品１３の成形が終了する。その後、加工液６の圧力を低下させて加工液６を排出させ、上型１を上昇させることにより、成形品１３を取り出すことができる。
【００３７】
図３（ｃ）に示す成形品１３では、フランジの流入量を調整するために、ドロービードをフランジの絞り抵抗が小さいキャビティー周縁部の直辺部に配置している。
（シールリングの断面形状）
本発明で採用するシールリングの断面は、概ね矩形形状であり、かつ当該金属板と当接する上部断面に部分的な凸部が設けるとともに、シール溝の底部と当接する下部断面に部分的な凹部が設けるのが望ましい。このような断面形状により、シールリングはシールリング溝内で容易に回転することがなく、局部的な金属板の不均一な滑りによっても巻き込みを生ずることなく、また部分的に下型と金属板との隙間が生じても噛み出しを発生することがない。
【００３８】
図４は、本発明で採用することができるシールリングの断面を示す図であり、（ａ）〜（ｇ）は具体的な断面形状例を示している。図４中の矢印６Ａは加工液６がシールリング溝８に作用する方向を示しており、これと平行するシールリング９の断面は、概ね矩形形状で構成するのがよい。これにより、シールリング溝８の底部および側面と当接する面での平坦部を確保し、シールリング溝８内でのシールリング９の充填率をあげることができ、シールリング９がシールリング溝７内で回転することを抑制することができる。
【００３９】
さらに、シールリング９が金属板と当接する上部断面には、部分的な凸部を設けることができる。金属板と当接する部分的な凸部を設けることにより、金属板との接触面積を小さくし、高い面圧を維持した状態で金属板の表面と当接できるので、優れたシール性を保持することができる。
【００４０】
同時に、前記シールリング溝７の底部と当接する下部断面に部分的な凹部を設けることができる。シールリング溝の底部と当接する面に凹部を設けることにより、シールリング９の潰れ時の剛性を調整するとともに、シールリング９と溝底部との接触面積を小さくし、高い面圧を維持した状態で当接できるようにし、シールリング溝８の底部とシールリング９との間の面圧を高め、シール性を確保することができる。
【００４１】
前記図４に示すのは、本発明で採用することができるシールリングの断面形状の例示であり、これらに限定されるものではなく、上述した作用を発揮する断面形状であれば、本発明で規定するシールリングの断面とすることができる。
【００４２】
本発明では、シールリングの材質を限定するものではないが、金属板との摺動、加工液（油、エマルジョン等）との対応、さらに強度や剛性の観点から、ＮＢＲ、繊維補強ＮＢＲ、およびエラストマー等を適用するのが望ましい。
（噛み出し防止に優れたシールリング）
本発明のシールリングが前記図４に示す断面形状であれば、従来から慣用されているＯリングとは比較できない程の巻き込み防止効果を発揮できる。しかし、金属板（シート）のハイドロフォームでは、フランジの流入による板厚の変動による下型と金属板の間の隙間が局所的に変化すること、および加工液が高圧になることが併存する事態が予想される。
【００４３】
このような事態になると、シールリング９が加工液に押圧され、下型の板押さえ面２ａと金属板３との間に噛み出しを生ずるおそれがある。このような場合には、前記図４に示すシールリング９の金属板３と当接する上部断面の外周側に段部を設け、当該シールリング９より高強度の補強材９ａを配置するのが望ましい。
【００４４】
図５は、本発明で採用することができる、噛み出し防止に優れたシールリングの断面を示す図であり、（ａ）〜（ｄ）は具体的な断面形状例を示している。基本の断面形状は前記図４に示すシールリング９と同じであるが、金属板と当接する上部断面の外周側に段部を設け、当該シールリング９より高強度の補強材９ａを配置する構成である。
【００４５】
図６は、前記図５示すシールリングが発揮する噛み出し防止の挙動を説明する図であり、（ａ）は成形前に金属板が上型と下型によって峡持されている状態を示し、（ｂ）は成形過程で液圧が負荷された状態を示している。図６（ａ）に示す状態では、シールリング９の上部断面に設けられた凸部が金属板３によって押しつぶされ、外周側に補強材９ａを配置した状態で金属板３と当接する。
【００４６】
図６（ｂ）に示す状態では、成形過程となり高圧の加工液（矢印６Ａ）が負荷されるとともに、フランジの流入により板厚が変動し、下型の板押さえ面２ａと金属板３の間に微小な隙間が生ずることになる。ここで、シールリング９が加工液の液圧（矢印６Ａ）により外周側に押し付けられると、補強材９ａを配置する下部のシールリング９では、横方向（矢印Ａの方向）への圧縮変形と上下方向（矢印Ｂの方向）への延伸変形とが発生する。このシールリング９の圧縮変形と延伸変形との組み合わせにより、補強材９ａは金属板３に押し付けられ、金属板３と補強材９ａの間の隙間がなくなることにより、シールリング９の噛み出しを防止することができる。
【００４７】
前記図５に示すのは、本発明で採用することができる噛み出し防止に優れたシールリングの断面形状の例示であり、これらに限定されるものではなく、上述した作用を発揮する断面形状であれば、本発明で規定するシールリングの断面とすることができる。
【００４８】
補強材はシールリングより高強度であることが必要であるが、その材質を限定するものではない。しかし、金属板と摺動するため、さらに焼き付き防止を図るため、ベリリウム銅、砲金、青銅、アルミ青銅、ＰＴＦＥおよびソラマイト等を採用するのが望ましい。また、補強材はシールリングと固着する構造でもよく、また脱着可能な構造でもよい。補強材を用いる付加的な効果として、高強度の補強材がシールリング溝と嵌合することにより、シールリングの脱落を有効に防止できる。
（金型の変形および破損防止）
図７は、本発明のハイドロフォーム装置における上型と下型とで金属板を挟持する要部を示す図である。通常、ハイドロフォーム装置を用いて金属板３を成形する場合には、金型１、２が浮き上がらないようにするため、加工液から金属板３が受ける「受圧面積×液圧」以上の型締め力で下型２を拘束する必要がある。
【００４９】
大型の成形品をハイドロフォームで成形する場合に、金属板の素材歩留まりの観点からフランジ幅が最小になるように設計すると、成形前に過大な型締め力が金属板の限定されたフランジ部に負荷することになる。一方、成形過程では、縮みフランジ部は増肉し、伸びフランジ部は減肉するため、荷重の片当たりが増大する。そのため、金型が受ける面圧が局所的に大きくなり、金型の変形や破損を生じるおそれがある。
【００５０】
これらの対策として、図７に示すように、型締めを行う際に、上型１と下型２とをストッパー１０を介して当接させ、型締め力を板押さえ面１ａ、２ａ以外に設けられたストッパー１０で受ける構造とする。さらに、金属板のフランジ部の上型１と下型２とのクリアランスは金属板３の板厚以上とし、型締め力が金属板３に負荷しないようにすることで、金属板のフランジ部における面積を自由に選定できる。
【００５１】
また、上型と下型との当接面積をシールリング溝８の内側の投影面積以上にすることにより、ストッパー１０に負荷される型締め力による面圧を液圧の圧力以下にまで軽減できるので、金型の耐久性の改善には望ましい。
【実施例】
【００５２】
（実施例１）
実施例１では、前記図３に示す本発明のハイドロフォーム装置と、図８に示すハイドロフォーム装置とを用いて試験を行った。図８に示すハイドロフォーム装置は、シールリング溝が設けられていないこと、およびキャビティー周縁部の全周に亘りドロービード５が設けられていることが前記図３に示すハイドロフォーム装置と相違し、その他の構成は同じである。
【００５３】
さらに、前記図３に示す本発明のハイドロフォーム装置では、シールリングの比較例としてＯリングを用い、シールリングの本発明例として前記図４（ａ）に示す断面形状のもの、および図５（ａ）に示す断面形状のものを用いた。
【００５４】
製品形状となる上型のキャビティーの形状は、両者とも平面寸法４００ｍｍ角、底面曲率２０００ｍｍ、および最大深さ６０ｍｍとした。試験材として板厚０．７ｍｍ、引張強さ６００ＭＰａの薄鋼板を用い、成形試験を行った。
【００５５】
図８に示すハイドロフォーム装置を用いた成形試験では、液圧１００ＭＰａからシール漏れが発生し、キャビティー形状に沿った膨出加工はできなかった。このため、板押さえ力を増加させてシール漏れを防ごうとすると、フランジの流入が生ぜず、成形過程で試験材に割れが発生し成形できなかった。
【００５６】
前記図３に示す本発明のハイドロフォーム装置を用いた成形試験では、まずＯリングを用いて試験したところ、フランジの流入にともない、Ｏリングがシールリング溝から脱落しシールできなかった。次に、前記図４（ａ）に示す断面形状のシールリングを用いて試験したところ、キャビティー形状に沿った膨出加工が可能であった。さらに、図５（ａ）に示す断面形状のシールリングを用いて試験したところ、キャビティー形状に沿った膨出加工が可能であるとともに、液圧が２００ＭＰａを超えてもシールが破損することも、シール漏れすることもなかった。
（実施例２）
実施例２では、前記図７に示す本発明のハイドロフォーム装置と、前記図８に示す比較例のハイドロフォーム装置とを用いて試験を行った。本発明のハイドロフォーム装置では、前記図４（ａ）に示す断面形状のシールリングを用いて、型締めの荷重を金属板３のフランジ部で受けずに外周側に設けたストッパー１０で受けることとした。
【００５７】
製品形状となる上金型のキャビティーの形状は、両者とも平面寸法４００ｍｍ角、底面曲率２０００ｍｍ、および最大深さ６０ｍｍとした。試験材として板厚０．７ｍｍ、引張強さ３００ＭＰａの薄鋼板を用い、成形試験を行った。
【００５８】
いずれのハイドロフォーム装置であってもキャビティー形状に沿った膨出加工が可能であったが、１万回の試験後、前記図８に示す比較例のハイドロフォーム装置の金型では、ドロービード部およびフランジの流入が大きい部位において、著しい摩耗が観察されたのに対し、前記図７に示す本発明のハイドロフォーム装置では、金型の摩耗は確認できなかった。
（実施例３）
図９は、実施例３で比較例として成形試験を実施したハイドロフォームの装置の構成と成形された成形品の形状を示す図であり、（ａ）は装置の断面構成を示し、（ｂ）は成形品の平面構成の外観を示している。図９に示す比較例のハイドロフォーム装置は、シールリング溝が設けられていないこと、およびキャビティー周縁部の全周に亘りドロービード５が設けられていることが、下記図１０に示す本発明例のハイドロフォーム装置と相違している。
【００５９】
図１０は、実施例３で本発明例として成形試験を実施したハイドロフォームの装置の構成と成形された成形品の形状を示す図であり、（ａ）は装置の断面構成を示し、（ｂ）は成形品の平面構成の外観を示している。さらに本発明例のハイドロフォーム装置では、前記図４（ａ）に示す断面形状のシールリングを用いた。
【００６０】
図９および図１０に示すハイドロフォーム装置により、試験材として板厚０．７ｍｍ、引張強さ３５０ＭＰａの薄鋼板を用いて成形試験を行った
図９に示す比較例のハイドロフォーム装置では、型締め力を大きくするとコーナー底側の角部（Ａ部）で割れが発生し、型締め力を弱めると段差境界部（Ｂ部）でしわが発生した。
【００６１】
これに対し、図１０に示す本発明例のハイドロフォーム装置では、全周に亘り設けたシールリングにより水漏れが防止でき、型締め力により金型を液圧により浮き上がらせることがなく、フランジの流入を阻害することもなかった。このため、十分なフランジの流入を確保できることから、成形品に割れもなく、ドロービードを部分的に配置することによりフランジの流入量を適切に調整することができ、しわ発生も防止できた。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の金属板のハイドロフォーム装置およびハイドロフォーム方法によれば、金型のうち下型の板押さえ面の全周に亘りシールリングを装着したシールリング溝を設け、さらにシールリング溝の外周側または内周部の部位にビード溝とビード山とから構成されるドロービードを配置することにより、成形媒体の圧力を高めることが可能となり、さらに良好なシール性を確保すると同時に、金属板フランジの流入量を調整することができるので、高強度の金属板を用いて複雑形状の成形品を成形する場合であっても、割れやしわを発生させることがない。
【００６３】
さらに、大型の成形品をハイドロフォームで成形する場合に、過大な型締め力で金属板を拘束することをなくし、金型の変形や破損を防止し金型の耐久性を改善することにより、本発明の金属板のハイドロフォーム装置およびハイドロフォーム方法を用いて製造される成形品の製造コストの低減を図ることができるので、金属板（シート）の膨出加工技術として、広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】特許文献１のハイドロフォーム法でキャビティー周縁部に設けられたドロービードの断面構成を示すブランク周辺部の拡大図である。
【図２】金属板のハイドロフォームを行う場合にＯリングに発生する破損状態を説明する図であり、（ａ）は巻き込み状態、（ｂ）は噛み出し状態を示している。
【図３】本発明のハイドロフォーム装置の全体構成を示す図であり、（ａ）は上型と下型とで金属板を峡持した成形前の構成を示し、（ｂ）は金属板を膨出加工した成形後の構成を示し、（ｃ）は本発明のハイドロフォーム装置を用いて製造された成形品の斜視図を示している。
【図４】本発明で採用することができるシールリングの断面を示す図であり、（ａ）〜（ｇ）は具体的な断面形状例を示している。
【図５】本発明で採用することができる、噛み出し防止に優れたシールリングの断面を示す図であり、（ａ）〜（ｄ）は具体的な断面形状例を示している。
【図６】本発明のシールリングが発揮する噛み出し防止の挙動を説明する図であり、（ａ）は成形前に金属板が上型と下型によって峡持されている状態を示し、（ｂ）は成形過程で液圧が負荷された状態を示している。
【図７】本発明のハイドロフォーム装置における上型と下型とで金属板を挟持する要部を示す図である。
【図８】実施例１で比較例として成形試験を実施したハイドロフォームの装置の構成と成形された成形品の形状を示す図であり、（ａ）は装置の断面構成を示し、（ｂ）は成形品の平面構成の外観を示している。
【図９】実施例３で比較例として成形試験を実施したハイドロフォームの装置の構成と成形された成形品の形状を示す図である。
【図１０】実施例３で本発明例として成形試験を実施したハイドロフォームの装置の構成と成形された成形品の形状を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１：上型、  ２：下型
１ａ、２ａ：板押さえ面
３：金属板、  ４：キャビティー
５：ドロービード、  ６：成形媒体、加工液
７：Ｏリング、  ８：シールリング溝
９：シールリング、  １０：ストッパー
１１：スライド、  １２：ベッド
１４：成形品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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